1. 定義
リチウムイオン電池パックは電池モジュールとも呼ばれ、リチウムイオン電池の製造工程です。複数のリチウムイオンセルを直列および並列に接続してパッケージング、カプセル化、組み立てを行います。この工程では、機械的強度、熱管理、電池管理システム (BMS) の互換性などの要素も考慮されます。

パック工程の主要技術には、全体的な構造設計、溶接および処理制御、保護レベル、アクティブ熱管理システムなどがあります。顧客の要件に応じて 2 つ以上のセルを直列または並列に接続して特定の形状を形成する場合、それはパックと呼ばれます。

2. 電池パックのコンポーネント
電池パックは、主に単一の電池モジュール、電気システム、熱管理システム、ボックス、BMS などで構成されています。

角型バッテリーパック構造図

• バッテリー モジュール: バッテリー パックを人体に例えると、モジュールは電気エネルギーの蓄積と放出を担う「心臓」です。
• 電気システム:電気システムは、接続する銅バスバー、高電圧ハーネス、低電圧ハーネス、およびその他の電気保護デバイスで構成されます。高電圧ハーネスは「動脈」として機能し、末端負荷に電気エネルギーを継続的に供給します。一方、低電圧ハーネスは「神経系」として機能し、検出信号と制御信号をリアルタイムで送信します。

エネルギー貯蔵高電圧配線ハーネス

• 熱管理システム: 熱管理システムには空冷方式と液冷方式があり、液冷方式はさらにコールドプレート液冷と浸漬液冷に分けられます。熱管理システムはバッテリーパックのエアコンのように機能します。バッテリーは放電中に熱を発生するため、システムはバッテリーが適切な温度範囲内で動作するようにし、サイクル寿命を延ばします。通常、システム温度差は ≤5°C が必要です。
• バッテリーパックケース：主にケース本体、カバープレート、金属ブラケット、パネル、固定ネジで構成され、バッテリーパックの「骨格」として機能し、サポート、機械的耐衝撃性、耐振動性、環境保護を提供します。

バッテリーパックケース本体

• BMS (バッテリー管理システム): BMS はバッテリーの「頭脳」と言えます。電圧、電流、温度などのパラメータを測定し、バランス調整機能も備えています。BMS は製造実行システム (MES) にデータを送信することもできます。

3. バッテリーパックの特性

• リチウム電池パックでは、セル間の容量、内部抵抗、電圧、放電曲線、寿命において高い一貫性が求められます。
• The cycle life of a battery pack is lower than that of a single battery cell.
• The pack must be used under specified conditions, including charging/discharging currents, charging methods, and temperature.
• After forming the pack, the voltage and capacity of the battery increase significantly, necessitating protection for charge balancing, temperature, voltage, and overcurrent monitoring.
• The battery pack must meet the designed voltage and capacity requirements.

How to ensure that the battery has a high degree of consistency?

This requires the use of specialized battery charge discharge test equipment to sort the battery capacity and screen its performance. By performing charge and discharge tests on each lithium battery, the computer records the data of each test point, and thus obtains the capacity and internal resistance of each battery, and determines the quality grade of the lithium battery. The battery can quickly and accurately evaluate the capacity and performance of the battery through efficient cycle charge and discharge tests.

4. Methods of Pack Formation

▶Series and Parallel Configuration:

The battery module is formed by connecting individual cells in series and parallel. Parallel connections increase capacity while keeping the voltage constant, while series connections increase voltage while keeping the capacity constant.

• For example, if the cell voltage is 3.2V, connecting 15 cells in series results in a 48V output, known as series boosting.
• For example, if the cell capacity is 50Ah, connecting two cells in parallel results in a 100Ah output, known as parallel expansion.

▶Cell Requirements:

Based on design requirements, select the corresponding cells. The batteries used in parallel or series must be of the same type, model, and have similar capacities, internal resistance, and voltage, with differences not exceeding 2%. Regardless of whether soft-pack batteries or cylindrical batteries are used, multiple cells need to be combined in series.

▶Pack Process:

The pack process can be achieved through two main methods:

• Laser welding, ultrasonic welding, or pulse welding. This is the common method due to its reliability, although it makes cell replacement difficult.

Handheld/Automatic Fiber Laser Welding Machine

• Contact with elastic metal sheets. This method does not require welding, making cell replacement easier but may lead to poor contact.

Considering production yield, efficiency, and the internal resistance of connection points, laser welding has become the preferred choice for many battery manufacturers.

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5. バッテリーパックの技術的パラメータを理解する

▶組み合わせモード: 1P24S

「S」は直列接続されたセル、「P」は並列接続されたセルを表します。1P24S は、24 個のセルが直列に接続され、1 個のセルが並列に接続されていることを示し、定格電圧は 3.2V * 24 = 76.8V になります。

バッテリーの定格容量は、指定された動作条件下で長期間にわたって蓄えたり放電したりできるエネルギーの量です。これは放電電流 (A) と放電時間 (h) の積です。したがって、280Ah は、バッテリーが最大 0.5C の速度で 2 時間連続放電できることを示します。

定格エネルギー (Wh) = 公称容量 (Ah) * 公称電圧 (V) なので、バッテリーが放出できる総エネルギーは容量と電圧の両方に関係します。

上記はエネルギー貯蔵リチウム電池パックの詳細な分析です。 リチウムイオン電池業界に新しく参入し、独自のリチウムイオン電池生産ラインまたは リチウムイオン電池パック組立ラインを構築したい場合は、厳格な品質管理と行き届いた顧客サービスを遵守するACEYが、成功への道の最高のヘルパーとなるでしょう。