離網光伏儲能用48V300AH大容量帶數據監控锂電池設計說明

1、客戶需求

為配套公司離網太陽能供電項目，為客戶設計48V300AH锂電池系統；系統為1800Wp光伏闆，系統電壓設計為48V，系統最大充電電流為40A，系統負載功率200W，因此系統負載最大輸出電流為5A。

2、設計思路

由于現場環境比較緊湊，需要安裝在一個配電箱中，因此我們選擇體積能量比較高的三元锂電池，選擇3.7V150AH的大單體電芯。為了後續運維方便，我們采用專利的非激光螺柱加工工藝，跟鉛酸電池相比，锂電池的容量以及輸出都更加穩定，而且循環次數可達2000次以上，由于在太陽能離網系統中設計的是三天一個循環，因此該電池系統使用壽命理論上可達20年。

3、設計過程

（1）電池分包設計

由于3.7V150AH單顆電芯重量約為：2.5KG，48V300AH需要電芯26顆，總重量為65KG；因此如果做成一個電池體，搬運極不方便；所以考慮采用兩組電池分包串聯方式；如圖所示，采用6x2 7x2串并聯方案；其中6x2為一組，改組重量約為：30KG，7x2為另一組為35KG；這樣搬運相對容易些。

（2）保護闆選型

通過分包設計思路，采用2x13串聯方式，因此選擇一塊13串三元锂電池保護闆，充電電流50A，放電電流20A，由于系統需要做物聯網後台監控，因此選擇帶485數據接口的軟件保護闆。保護闆選型如圖所示：

排線

溫度

485

按鍵燈闆

（3）電池外殼設計

電池外殼要考慮配電箱尺寸，本系統采用600x540x1400cm的配電箱，因此電池盒設計尺寸要小于該尺寸。

電池外殼接線配合系統配電箱，與配電箱接線盡量靠近左側走線，需要考慮485數據接口，電池正負極接線端子采用手擰大電流端子以及電池電量顯示控制屏，另外由于電池系統為48V中高電壓和大容量電池，因此需要增加空開以保護電池的通斷連接不受大電流沖擊而産生電火花；接口如圖所示：

（4）其他設計細節

n工作時峰值與持續電流。用電器在不同的工作時間，輸出電流有所不同，因此就得根據不同的電流值來選用材料。

n尺寸要求。在電池盒的設計上盡量給電池留一些空間，方便電池的組裝。

4、電池制作

三元锂電池組的容量是48V300Ah，使用的是三元锂電池電芯，組合方式是兩并13串。

組裝制作流程大概包括以下幾個步驟：

（1）電芯篩選

開始先對三元锂電池電芯進行篩選，也就是對三元锂電芯的電壓、内阻、容量進行篩選，也叫分容配組。容量方面，可以是在來料時就已經完成了配組，在組裝電池組之前，隻需要對電芯的電壓、内阻進行篩選就可以了，一般篩選的标準是電壓差5mV之内，内阻差3mΩ之内。在這個電壓差跟内阻差範圍内的電芯才可以組裝成一組锂電池組，這樣組裝後的電

池組一緻性才更好，電池組的性能發揮才能更好。使用到的設備是電池内阻儀。

（2）将電芯按串并聯進行組合

組裝電池組，最好的方式是直接放上PCB闆或者用銅連接片連接，這樣組合電池組方便快捷，電芯之間要用絕緣闆隔開，使三元锂電池組更加安全。

（3）接線

對電池組内部進行接線，并焊上銅鼻子，并将螺絲上好。

（4）安裝保護闆

對三元锂電池組排線線序測好後，安上保護闆，使锂電池在電池的充放電及使用中更加安全。

（4）其他細節

n電池盒及開孔尺寸留出一定的空間。

n選用合适的電芯，電芯類型，電壓，内阻需要匹配，組裝前請對電芯做好均衡。

n電池内各連接線要保持一緻，測好排線線序後再接保護闆，避免保護闆意外燒壞。

n用絕緣闆來固定整個電池組，并用膠帶纏好。

n将正負極柱打上膠，并且将電池的正負極安在正負極柱上。

n電池完成後進行充放電測試，最後電池容量為80%。

5、整裝與測試

（1）絕緣包裝整形電池組

這一步是對電池組進行絕緣包裝整形，固定好電池組的導線，包裝，更好地防護锂電池組。

（2）将電池組裝入電池盒中

這一步需要把電池組的正負線接到電池盒的正負極柱上面，并且打膠固定。

（3）對锂電池組進行測試

最後測試，包括锂電池組的充放電循環測試，容量測試，内阻測試，開路電壓測試，過流測試，過充測試，過放測試，短路測試等等。為了驗證電池組的性能，測試步驟需要根據電池組的性能要求來逐項進行。如48V300AH電池先用充電儀54.6V，15A充滿電，之後用放電儀48V，15A放完電，充放電的電流不要高于保護闆上的充放電電流，最後用48V20A充12個小時，使電池電量為80%。

6、運維平台

電池做好後，根據系統要求設定485數據ID号，并做系統整裝測試，查看後台數據參數，如圖所示：