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假设图中6芯电池中第三颗18650因为某种原因容量下降的比较快,很快容量就只剩下75%了,他们6个是并联在一起的,那么放电过程中第三颗电池会**早达到放电终止电压,于是不论另外5颗电池还有没有电量,电池组放电都会停止。
充电时也是一样。结果另外5颗电池没有任何问题,也都跟着有问题的18650同步充放电,这组电池从外部看就是严重容量衰减的。实际上里面只有一颗有问题。这就是电池一致性的重要性的体现。
直流屏电源应用领域三:电动自行车用锂电池
绿源、新日等品牌从2010年开始进入每个家庭,但那时绝大多数电动车用的都是铅酸电池。从2012年后开始出现了采用锂电池的电动自行车,常见的规格是电压36V/48V,容量8Ah-12Ah。
带脚蹬子的那种电动自行车如果使用48V12Ah的锂电池,纯电续航达50公里。
(锂电池与电池管理,微信:Battery_BMS)
一、充放电倍率
驱动自行车对充电方面没有特别要求,常见的充电倍率是0.1C-0.3C之间,电池厂轻松达标,但放电倍率上稍高,至少要满足1C,这对电池厂来说压力也不大。但是目前还有一种电动摩托车,采用踏板摩托车外形,时速甚至可以超过100km/h,这种车对电池的要求一下提高到2C-3C,所以如果你是自己组装这种高性能电动车,选购电池时要计算好。
厂商配的电池往往不用操心,自己配的电池一般有3种类型:磷酸铁锂电池,三元锂电池,动力三元电池。他们**高的放电倍率分别是:2C,1.5C,10C。你也可以通过增大电池组的容量来提升1C放电对应的电流。
二、充放电循环次数
磷酸铁锂电池寿命约2000次,三元锂电池约800次,动力三元锂电约800次。但是由于电动自行车中往往不是单体电池,木桶效应导致成组后**次出现容量上的故障,时间上会提前,大约是单体寿命周期的1/4到1/2。
当然,这也和使用习惯相关。刚刚说过的一切规律在这里都适用,因为我们这里涉及到另一种正极材料:磷酸铁锂了,所以要单说一下。
上图为改装电摩中使用的磷酸铁锂电池组
磷酸铁锂的能量密度比三元锂电低40%,同样能量的电池磷酸铁锂体积大,分量沉,优势在于循环次数多,好保养。比如还是刚刚所说的条件,三元锂电满电存放3个月,电池容量衰减到初始的60%,但磷酸铁锂面对这样严酷的存放条件还可以保持90%,虽然也损失了,但远没有三元锂电那么严重。
这个原因和磷酸铁锂绝大部分能量(85%以上)都集中在3.2V电压上有关,虽然这种电池充电的截止电压有3.6V,但从3.6V到3.2V的区间内存储能量还不到总能量的1%,即便充满后,放置几分钟电压也会回落到3.2V。所以磷酸铁锂自动维持低的电压应力。不容易形成钝化膜。
三、电池内阻
没有特别解释的。
四、电池一致性
一致性问题更加重要,目前电动自行车采用的单体电池大致有2类:
1、小单体电池,也就是18650电池,容量2.2Ah-2.6Ah,每组电池单体数量200个-500个。
2、大单体电池,容量一般为20Ah-40Ah之间,每组电池单体数量15个-30个。
我们以72V40Ah的电池组为例,如果采用小单体电池,就需要20串19并的方式,共380颗18650电池。每20颗首尾相接为一条,19条电池组在任何时候充放电都要求电压差在0.02V以内,听上去要求很高,但实际上却不像想象中的难,因为18650电池的工艺已经非常成熟,同批次电池的一致性相当的好。
任何一种设备都是有它本身的生命周期,到了设备生命周期的晚期阶段,设备不可避免地会出现老化、效率下降、故障增多等种种情况,也不利于生产安全,且易发生关联故障,引起重大损失。另外,由于设备生产厂家的原因,生命周期后期的各种备品备件无法得到保障,给设备的维护检修带来一定困难,故需对到期设备进行更新改造,确保现网生产安全。
-48 V直流是传输、交换设备的主要用电规格,部分数据设备也使用-48 V直流,因此直流开关电源是通信设备的主要保障电源,根据《中国移动通信电源、空调与监控维护管理规定(2008版)》第三章**节第十九条规定,高频开关整流变换设备的更新周期为12年,到期即需组织专业人员制定更换方案并安全实施。
由于开关电源所负责供电的通信设备绝大部分都是核心网元,要求提供24 h不间断工作电源,因此开关电源在整体更换过程中必须确保输出不中断,整个过程不能对负载有任何不良影响,威胁网络安全。开关能源整体更换方案具有较大难度和风险。中国移动成立已满10年,开关电源设备已开始陆续进入更换期,而在整体更换方面,还没有太多的经验。本文对开关电源整体更换方案进行了详细介绍,并通过具体工程对其可行性进行了充分验证,在此提供一种可供借鉴的方法。
上海移动公司于2008年和2011年先后在漕溪大楼和武胜大楼成功地实施了对西门子和台达的开关电源进行整体更换改造工程。对整个替换过程和注意要点,笔者进行了总结,在此作相关介绍。
1 更换方案的比较
-48 V直流开关电源系统如图1.开关电源设备整体更换更新基本有以下几种基本方案,具体优缺点分析如下:
图1 -48 V直流开关电源系统图
1.1 原位更换
方案要点:在机房内安装一套临时电源系统,与老系统并接后,将所有负载割接到临时系统后,在原位安装新电源系统,再次与临时系统并接后,将所有负载割回新系统的方式,并拆除临时电源系统。
优点:机房整体协调,不破坏原有供电系统,对通信设备影响较小,适合于少量套数电源更换,投资较低,且适合无多余装机位置的老机房。
缺点:难度**,包括方案的制定和具体的施工实施,要求对系统非常熟悉,施工工作量大,涉及大量不停电割接。
1.2 换位更换
方案要点:在机房内安装一套新系统后,与老系统并接后,对所有负载重新布放新电缆或老电缆利旧接长后,在线割接所有负载到新系统后,拆除老系统。
优点:施工难度较小,工作量明显小于原位更换方案,适合装机位置富裕的机房。
缺点:原有供电系统中的输出电缆由于路由改变都将重新布放,或通过电缆复接等手段延长原有电缆,留有隐患,投资较大。
1.3 保留原有直流配电屏,只更新整流模块分
方案要点:在机房内安装临时电源系统,与老系统并接后,拆除原有整流模块屏,安装新模块屏,与直流配电屏并接后,拆除临时电源系统。
优点:施工工作量小,对负载熟悉程度要求较低,投资小,若是更换同厂家同型号产品,则难度较低。
缺点:由于厂家设备也在不断更新,同型号产品很可能已经停产,此方案中的模块屏和直流屏的连接和安装方式需重新设计,难度较大。若是不同厂家产品,则牵涉到系统的检测、控制和告警系统混用,难度更大,且电源系统内部设备周期不一致,存在后续更新工作量。
不同更换方案优缺点及适用场景对比如表1.综合各方面因素从长远考虑,本案例采用了方案1.虽然施工难度较大,但属于一劳永逸,可以确保电源长期稳定输出。只要做好前期准备工作,成功把握性还是比较大。