Introducción detallada a la mejor batería
En la industria de los paquetes de baterías, se denomina pilas a las baterías que no están ensambladas y que no se pueden utilizar directamente, y baterías a las que están conectadas a placas PCM y tienen funciones como el control de carga y descarga. Las pilas son una parte importante de las baterías en el mejor montaje de baterías.
Pilas y baterías
Las celdas más utilizadas para el mejor pack de baterías: polímero, carcasa de aluminio de iones de litio, carcasa de acero de iones de litio, celdas cilíndricas (iones de litio, hidruro metálico de níquel).
Tipos de células
| Características | Óxido de litio y cobalto (LCO) | Óxido de litio y manganeso (OVM) | Fosfato de hierro y litio (LFP) | Manganato de litio, níquel y cobalto (NCM) | Aluminato de litio, níquel y cobalto (NCA) |
| Plataforma de tensión（V） | 3.7-3.9 | 3.8 | 3.2 | 3.6-3.9 | 3.6 |
| Capacidad calorífica específica（mAh/g） | 140-160 | 110-120 | 130-150 | 150-220 | 170-200 |
| Densidad energética（Wh/kg） | 160-220 | 80-100 | 90-120 | 160-200 | 180-240 |
| Duración del ciclo (Veces) | 500-1000 | 500-1000 | 4000 | 800-2000 | 500-1000 |
| Coste | Alta | Precio bajo | Precio bajo | Precio relativamente alto | Precio relativamente alto |
| Ventajas | Carga y descarga estables y proceso sencillo | Ricos recursos de manganeso, bajo precio y buenas prestaciones de seguridad | Alta seguridad, protección medioambiental y larga vida útil | Rendimiento electroquímico estable y buen comportamiento cíclico | Alta densidad energética, buen rendimiento a baja temperatura |
| Desventajas | El cobalto es caro y tiene un ciclo de vida bajo | Baja densidad energética y escasa compatibilidad electrolítica | Bajo rendimiento a baja temperatura y baja tensión de descarga | Usando un poco de cobalto metálico, de alto precio | Bajo rendimiento a altas temperaturas, escasa seguridad y elevado umbral técnico. |
Modelo celular y método de denominación de especificaciones
Según el sistema electroquímico de la batería + tamaño, como el modelo 383450 cuadrado de iones de litio, se refiere a la parte física de la célula de la batería de 34 mm de ancho 3,8 mm de grosor 50 mm de largo; el modelo 18650 de tipo cilíndrico, se refiere al diámetro de la célula de 18 mm de largo 65 mm de polímero. Modelo 383450 de tipo objeto (soft package), se refiere a la parte física de la célula de la batería anchura 34mm grosor 3.8mm longitud 50mm. Si desea conocer información más detallada sobre la batería 18650, puede leer el artículo Pilas 18650 vs 14500 en nuestro sitio web.
Principales modelos de células
■ IFR18650-1,5Ah
■ IFR22650-2.3Ah
■ IFR26650-3.6Ah
■ IFR32700-5.5Ah
■ IFR32700-6.0Ah
■ IFP2270160-20Ah
■ IFP2270160-24Ah
Sistema electroquímico
■ Electrodo catódico:
P1: Cobalato de litio LCO, Manganato de litio LMO, Niquelato de litio LNO, Material binario NCA, Material ternario NCM;
P2: Fosfato de litio y hierro LFP
■ Electrodo anódico:
N1: grafito, carbono duro;
N2: titanato de litio LTO,
Sistema de 3,7 V: P1+N1 ICP/ICR INR/INP
Sistema de 3,2 V: P2+N1 IFP/IFR (IFR32700-6.0Ah IFP2270160-20Ah)
Sistema de 2,4 V: P1+N2 PTI/ITR
■ Sistema de 1,9 V: P2+N2 no se utiliza actualmente
Proceso de conexión celular
Soldadura por resistencia, unión atornillada, unión por soldadura láser, unión por soldadura de alambre de aluminio
Formas comunes en serie y en paralelo
Mediante la conexión en serie y en paralelo del mejor pack de baterías, se aumenta la tensión y se incrementa la capacidad.
■ Cuando se conectan en serie en un pack de baterías, la capacidad permanece invariable y la tensión se duplica; las celdas se cargan o descargan al mismo tiempo, y la corriente de cada cadena es la misma.
■ Cuando la batería está en paralelo, la capacidad se duplica; cuando las celdas se cargan o descargan al mismo tiempo, la corriente se distribuye según la ley de Ohm, cuanto menor es la impedancia de la batería, mayor es la corriente, y cuanto mayor es la impedancia, menor es la corriente.
■ Cuando se conectan en serie y en paralelo, la capacidad se duplica y el voltaje se duplica para obtener el mejor pack de baterías;
■ Problemas causados por la cadena de baterías y en paralelo al mejor paquete de baterías: consistencia de la batería.
Consistencia del estado inicial: Capacidad resistencia interna tensión (SOC) Autodescarga (valor K)
Coherencia del estado del proceso: Tasa de caída de la capacidad Tasa de caída de la autodescarga
Composición de la batería
El mejor pack de baterías consta de las dos partes más importantes: la célula y la placa del circuito de protección (normalmente llamada placa PCM).
Base de la junta de protección: La razón por la que las baterías de litio (recargables) necesitan protección viene determinada por sus propias características. Dado que el propio material de la pila de litio determina que no pueda sufrir sobrecargas, sobredescargas, sobrecorrientes, cortocircuitos y cargas y descargas a temperaturas ultraelevadas, los componentes de las pilas de litio aparecerán siempre con un delicado cuadro de protección y un fusible de corriente.
El cuadro de protección suele incluir CI de control, interruptores MOS y dispositivos auxiliares NTC, ID, memoria, etc. Entre ellos, el CI de control controla el interruptor MOS para que se encienda en circunstancias normales, de modo que la célula se comunique con el circuito externo, y cuando la tensión de la célula o la corriente de bucle superan el valor especificado, controla inmediatamente el interruptor MOS para que se apague a fin de proteger la seguridad de la célula.
Alcance de protección de la placa protectora
La tensión máxima de carga del cargador es de 4,2 V;
La tensión mínima de descarga de los aparatos eléctricos es de 3,3~3,0V;
Tensión de funcionamiento de la batería: 4,2 V~3,0 V;
Rango de tensión de protección del cuadro de protección 4,30V~2,5V;
Celda NF, rango NE 4,8V ~ 2,0V;
Tanto las placas protectoras de sección múltiple como las de sección única protegen el cuerpo único.
Principio BMS
Funciones comunes del BMS: protección contra sobretensión de carga, protección contra baja tensión de descarga, protección contra sobrecorriente de carga, protección contra baja corriente de descarga, protección contra sobretemperatura de carga, protección contra baja temperatura de descarga, función de ecualización, función de precarga, función de limitación de corriente, función de conexión antirretroceso, función de control de calefacción, función de interruptor de punto débil, función de contacto seco, función de comunicación (por cable, inalámbrica), función de almacenamiento.
■ Función de comunicación BMS
Tensión total de la batería, SOC, tiempos de ciclo, corriente de carga y descarga, tensión de cadena, temperatura de la batería, temperatura ambiente, posicionamiento GPS
SMBUS, el bus de gestión del sistema, es una interfaz de dos hilos. Evoluciona basándose en el principio del bus I2C y puede considerarse una versión simplificada de éste. SMBus se aplicó originalmente a baterías inteligentes, como cargadores de baterías y un microcontrolador. Proporciona un bus de control de tareas relacionadas con el sistema y la gestión de energía al mejor paquete de baterías. Hoy en día, los tipos de dispositivos que se pueden conectar al bus SMBus son más diversos, incluidos los dispositivos relacionados con la energía, los sensores del sistema, la capacidad EEPROM y otros dispositivos para la comunicación de información.
SMBus está integrado en las tres capas inferiores del modelo OSI: física, enlace de datos y red. La capa física define las características eléctricas de SMBus; la capa de enlace de datos normaliza parcialmente la transmisión de datos de bits y bytes, el arbitraje y las señales de reloj; la capa de red gestiona el protocolo de resolución de direcciones SMBus y el protocolo de transmisión de datos por bus.
El protocolo Modbus es un lenguaje común aplicado a los controladores electrónicos para la mejor batería. Define la estructura de mensajes que un controlador puede reconocer y utilizar, independientemente de la red por la que se comuniquen. Describe el proceso mediante el cual un controlador solicita acceso a otros dispositivos, si responde a las solicitudes de otros dispositivos y cómo se detectan y registran los errores. Establece un formato común para el formato y el contenido de los campos de los mensajes.
RS485 utilizado en la industria es un estándar eléctrico que especifica parámetros eléctricos como el medio de comunicación, la tensión, la resistencia, etc., pero no define protocolos específicos. Los estándares que puede utilizar Modbus son RS232, RS422, RS485, TCP/IP, etc. RS485 no sólo admite el protocolo Modbus, sino también protocolos como Profibus.
La Unidad de Supervisión de Campo (FSU) de la unidad de supervisión dinámica inteligente del entorno de la estación base de la torre se compone de varios módulos de supervisión y otros equipos auxiliares, retransmisión de datos y otras funciones. Protocolo de comunicación de la estación base: YD/T1363.2 oficina de comunicación (estación) fuente de alimentación, aire acondicionado y sistema de supervisión y gestión centralizada del medio ambiente.
CANbus, como bus de comunicación de datos en serie en la mejor batería, se utiliza ampliamente en el control de campo industrial, la tecnología electrónica del automóvil, los equipos médicos y muchos otros campos. CANBus (ControLLer Area Net-work Bus), que es la norma ISO11898CAN, es un sistema de bus serie orientado a la difusión que conecta dispositivos de campo (sensores, actuadores, controladores, etc.) Utilizado en la industria del automóvil, y cada vez más en la industria de automatización de fabricación.
El protocolo CAN sólo define las dos capas inferiores del modelo: la capa de enlace de datos y la capa física, que garantiza una transmisión de datos sin errores entre los nodos. El protocolo de la capa de aplicación de CAN debe ser definido por el usuario, o adoptar el protocolo estándar formulado por algunas organizaciones internacionales. Los más utilizados son DeviceNet y CANopen, que se emplean ampliamente en el control de procesos y el control electromecánico, respectivamente. Sin embargo, estos protocolos suelen tener una estructura más compleja y son más adecuados para aplicaciones en sistemas complejos a gran escala.
■ Función de comunicación inalámbrica BMS.
BLUETOOTH es compatible con la tecnología de radio de comunicación a corta distancia (generalmente a menos de 10 m) de los dispositivos, y puede intercambiar información inalámbrica entre muchos dispositivos, incluidos teléfonos móviles, PDA, auriculares inalámbricos, ordenadores portátiles y periféricos relacionados en el mejor paquete de baterías. Utilizando la tecnología "Bluetooth", puede simplificar eficazmente la comunicación entre dispositivos terminales de comunicación móvil.
La tecnología de comunicación móvil 2G/4G de tipo analógico de primera generación sólo ofrece servicios de voz; la velocidad de transmisión del sistema de comunicación móvil digital de segunda generación es de sólo 9,6Kbps, hasta 32Kbps; mientras que la velocidad de transmisión de datos del sistema de comunicación móvil de tercera generación puede alcanzar los 20Mbps. El sistema de comunicación móvil de cuarta generación es una tecnología que integra 3G y WLAN y puede transmitir imágenes de vídeo de alta calidad y la calidad de transmisión de la imagen es comparable a la de los televisores de alta definición. Puede transmitir información inalámbrica a una velocidad de 100 Mbps.
Tipos de carcasas de pilas
■ Placa epoxi + PVC (envase sencillo)
Depende principalmente de las necesidades específicas de los productos del cliente. Es necesario añadir soportes fijos entre las celdas para obtener el mejor pack de baterías, y después de añadir protección de tablero de fibra de vidrio a la periferia, se aplica termorretracción de PVC y cola impermeable.
■ Paso cuadrado de aluminio o fundición carcasa de aluminio
Perfil cuadrado de aluminio de paso principal perfil cuadrado de aluminio de paso. El cuadrado de perfil de aluminio tiene un moldeado de extrusión de ventilación de aluminio característico.
■ Molde macho de plástico
El molde macho es público, es decir, después de que el fabricante haya abierto el molde (por supuesto, el molde pertenece al fabricante que lo abre), cualquiera puede comprar los productos fabricados con este molde.
■ Molde privado de carcasa de plástico
Molde privado significa que el molde ha sido desarrollado por él mismo, los derechos de autor son de su propiedad y el molde es personalizado.
■ Caja de chapa
La caja de chapa básicamente no necesita abrir el molde. Se fabrica doblando la chapa metálica, empalmando y soldando, y luego rociando pintura en polvo y al horno.
■ Caja de chapa de hierro estanca
Es necesario embridar y sellar la caja de chapa de hierro, y se pueden utilizar múltiples medidas, como tiras de sellado y tuercas impermeables, para conseguir un nivel de impermeabilidad fiable.
PTC
PTC: Abreviatura de Positive Temperature Coefficient en inglés, que significa coeficiente positivo de temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, la resistencia aumentará, y se recuperará después del enfriamiento. PTC en los productos de la batería puede prevenir la ocurrencia de descarga de alta temperatura y alta corriente insegura del mejor paquete de baterías. Según el voltaje, las características de densidad de corriente y el entorno de aplicación de la batería, existen requisitos especiales para PTC. El PTC es un componente de seguridad muy importante en los productos de baterías.
NTC
NTC (Negative Temperature CoeffiCient) se refiere al fenómeno y material del termistor cuya resistencia disminuye exponencialmente con el aumento de la temperatura y tiene un coeficiente de temperatura negativo. El material es una cerámica semiconductora hecha de dos o más óxidos metálicos, como manganeso, cobre, silicio, cobalto, hierro, níquel, zinc, etc., que se mezclan, forman y sinterizan completamente. Puede convertirse en un termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC).
En lugar de controlar directamente el mejor paquete de baterías en sí, el NTC proporciona una señal de temperatura que se convierte en resistencia. Después de que el circuito de gestión de carga obtiene el número de modelo, juzga si la temperatura es normal para determinar si la carga es normal o no.
Método de conexión del mejor circuito de baterías
Soldadura: Se utiliza principalmente para la conexión de cables y placas de circuitos; refuerzo de conductores de placas de circuitos de alta corriente.
Soldadura por puntos: Se utiliza principalmente para la conexión de la célula; el PCM se conecta a la célula.
Expresión característica de la mejor batería
Nomenclatura sencilla:
FB18650-2S2P 7,4V 5200mAh
■ Nomenclatura compleja:
FB18650-2S2P 7.4V 5200mAh+PCM+NTC+Hilo+Conn.
■ Expresión de configuración:
FB18650-2S2P 7,4V 5200mAh
PCB: S-8254ABC+4407+R020+NTC(10K,B=3435)
HILO: UL1532 AWG20# L=180±5mm
Conexión: XH2.54-5P Adelante
■ Expresión de rendimiento:
FB18650-2S2P 7,4V 5200mAh
Añadir placa, añadir cable, añadir enchufe, añadir NTC
Corriente de trabajo: 1,0 A
Corriente máxima: 3,0 A
Tamaño máximo: 23×78×68 mm
Escenarios de aplicación y especificaciones de la batería
■ Escenarios de aplicación: vehículos de baja velocidad/farolas/plomo-ácido/estaciones base/almacenamiento energético doméstico, etc. Si quiere saber más sobre el almacenamiento de energía en el hogar, lea el artículo Los 10 mejores fabricantes de powerwalls para almacenar energía en casa del mundo en nuestro sitio web.
■ Especificaciones de apariencia: dimensiones, requisitos del armazón, etc.
Especificaciones de la batería: nivel de tensión, nivel de capacidad, nivel de energía.
Especificaciones de potencia: tiempo de trabajo, corriente de trabajo, potencia máxima.
Requisitos de interfaz: Anderson, Amphenol, terminales de cerca.
■ Requisitos de comunicación: SMBUS, modbus, canbus.
Una de las aplicaciones de las baterías de litio: farolas solares
Durante el día, el panel solar absorbe la luz solar y la convierte en energía eléctrica tras ser irradiado por la luz solar. Bajo el control del controlador inteligente, carga el mejor paquete de baterías. Por la noche, el paquete de baterías suministra electricidad a la fuente de luz LED para realizar la función de iluminación. El controlador inteligente puede garantizar que la mejor batería no se dañe por sobrecarga o sobredescarga, y tiene funciones como control de luz, control de tiempo, compensación de temperatura, protección contra rayos y protección contra polaridad inversa.
Introducción y funciones principales de los componentes clave
Módulos solares
Debido a la particularidad de las farolas solares, los paneles solares se instalan generalmente en postes de luz. En el caso de los postes de la luz, por lo general están a más de 5 metros de distancia, con un alto centro de gravedad, y la mayoría de los paneles solares están suspendidos. Resistencia al viento, por lo general elegir varios paneles solares para formar el componente de potencia requerida.
Función principal: absorber la luz solar, convertir la luz en energía eléctrica y cargar la batería.
Batería de almacenamiento
En la actualidad, en la industria se utilizan baterías de plomo-ácido impermeables y sin mantenimiento o baterías coloidales. Sin embargo, con el desarrollo de la industria de las nuevas energías y las políticas nacionales, la mayoría de las baterías de litio han sustituido a las de plomo-ácido.
Función principal: Almacenar la energía eléctrica convertida por los paneles solares y suministrar energía eléctrica para el alumbrado público.
