10–20kW 中小型平台激光电池

设计 10–20kW 中小型平台激光器的电池系统，为了匹配中小型激光平台的需求，我们需要考虑以下关键指标：

1 功率与电压等级

• 激光器额定功率：10–20kW

• 电池输出电压常用范围：48V–800V，根据激光电源类型：

• 低压直流泵浦源 → 48–96V

• 高频逆变激光源 → 200–400V

• 高功率脉冲 → 600–800V

• 电流大小：

• 例如：20kW / 400V = 50A

• 10kW / 200V = 50A

• 高功率脉冲需要瞬时大电流设计，可能高达 2–5C 放电

2 能量容量设计

• 激光器使用时间通常短脉冲或中短持续照射，典型使用时长 10–30分钟：

• 以 20kW × 0.5h = 10kWh

• 以 10kW × 1h = 10kWh

• 建议电池容量：10–15kWh

• 留有 20–30% 安全余量防止过放

• 电池类型：

• 磷酸铁锂（LiFePO4）：安全、寿命长、适合高功率脉冲

• 高功率三元锂（NCM/NCA）：能量密度高，体积小，但成本高

3 电池放电倍率

• 激光脉冲或高频模式可能瞬时功率峰值大

• 建议电池放电倍率：

• 平均：1–2C

• 峰值：3–5C

• 例如：

• 10kWh 电池 1C = 10kW

• 20kWh 电池 1C = 20kW

• 高倍率电池必须设计散热和均衡保护

4 电池模块配置

• 电压与容量匹配：

• 400V 系统 → 可用 16S–32S 串联模块，50Ah–100Ah 每块

• 200V 系统 → 可用 8S–16S 串联模块

• 并联数量根据电流需求决定

• 电池管理系统（BMS）：

• 高功率脉冲需高速采样

• 支持温度、过流、过压保护

• 瞬态放电保护，避免激光启动冲击烧坏电池

5 热管理

• 高功率激光电池瞬时放电热量大

• 建议：

• 水冷或液冷模组

• 电池间隔+导热片散热

• 温度监控 ±1℃ 精度

6 结构与防护

• 军工/工业平台常用：

• 防振、防尘、防水（IP65–IP67）

• 防短路、防过充/过放

• 外壳铝合金散热 + 内部隔热

7 推荐方案示例（20kW激光器，持续工作0.5h）