リチウムイオン電池のPACK技術は、エネルギー貯蔵業界において不可欠なコンポーネントです。バッテリーパックに関する基本的な知識を一緒に探ってみましょう。
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プロセスを指し、パッケージ化、カプセル化、および組み立てが含まれます。これには、機械的強度、熱管理、BMS互換性などの要素を考慮しながら、複数のリチウムイオン個々のセルを直並列構成で接続することが含まれます。その重要な技術的側面には、全体的な構造設計、溶接および加工制御、保護レベル、およびアクティブな熱管理システムが含まれます。たとえば、2つのバッテリーを直列または並列に接続し、顧客の要件に応じて特定の形状に組み立てる場合、それはPACKと呼ばれます。
2.バッテリーパックの構成
バッテリーパックの構成には、主に、個々のセルモジュール、電気システム、熱管理システム、エンクロージャー、BMS(バッテリー管理システム)など、いくつかの重要なコンポーネントが含まれています。


▶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貯蔵と放出を担当する「心臓」と見なすことができます。
▶電気システム:主に、銅製のバスバー、高電圧ハーネス、低電圧ハーネス、電気保護装置の接続などのコンポーネントで構成されています。高電圧ハーネスは、バッテリーパックの「主要な動脈血管」と見なすことができ、バッテリーエネルギーを最終負荷に継続的に供給します。低電圧ハーネスは、バッテリーパックの「ニューラルネットワーク」と見なすことができ、リアルタイムの監視信号と制御信号を送信します。

▶熱管理システム:熱管理システムには、主に空冷と液体冷却の2つの方法があります。液冷は、コールドプレート液冷と液浸液冷却にさらに分けることができます。熱管理システムは、バッテリーパックの空調システムを設置することに例えることができます。

バッテリーは放電モード中に熱を発生します。バッテリーが妥当な温度範囲で動作し、サイクル寿命を延ばすためには、一般に、システム内で≤5°Cの温度差を維持する必要があります。
▶キャビネット:バッテリーパックの筐体は、主にケーシング、ケーシングカバー、金属ブラケット、パネル、固定ネジなどのコンポーネントで構成されています。これは、バッテリーパックの「スケルトン」と見なすことができ、機械的衝撃、振動、環境ハザードに対するサポートと保護を提供します。

▶BMS:バッテリー管理システム バッテリー管理システム(BMS)は、バッテリーの「頭脳」と考えることができます。主に、バッテリー電圧、電流、温度などのパラメータの測定を担当します。また、セルバランシングなどの機能も含まれています。BMSは、データを製造実行システム(MES)に送信して、さらに分析と監視を行うことができます。

3.バッテリーパックの特徴
- リチウムイオン電池のPACKには、容量、内部抵抗、電圧、放電曲線、および寿命の点で高レベルの一貫性が必要です。
- バッテリーパックのサイクル寿命は、パック内のバッテリー間の固有の違いにより、一般に個々のバッテリーのサイクル寿命よりも短く、使用中に特定のバッテリーの劣化が速くなります。
- バッテリーパックは、充電電流と放電電流、充電方法、温度など、特定の条件下で使用する必要があります。これは、バッテリーの安全性と安定した性能を確保するためです。
- リチウムイオン電池PACKの形成後、電池の電圧と容量が大幅に増加します。そのため、電荷バランス、温度監視、電圧監視、過電流監視などの保護対策が必要です。
- バッテリーパックは、設計要件に従って必要な電圧と容量の仕様を満たす必要があります。
4.PACK メソッド
直列および並列接続:バッテリーモジュールは、個々のセルを直列および並列に接続することによって形成されます。並列接続は電圧を一定に保ちながら容量を増やし、直列接続は容量を一定に保ちながら電圧を2倍にします。たとえば、電圧が3.2Vの15個のセルを直列に接続すると、合計電圧は48Vになり、これは直列電圧ブーストになります。同様に、容量が50Ahのセルを2つ並列に接続すると、合計容量は100Ahとなり、並列容量拡張となります。
バッテリーコア要件:設計要件に応じて、タイプとモデルが一貫した並列接続と直列接続用のバッテリーセルを選択する必要があります。容量、内部抵抗、および電圧値の差は2%を超えてはなりません。パウチセルであろうと円筒形セルであろうと、どちらも複数の直列セルと並列組み合わせが必要です。

PACKの職人技:バッテリーPACKは通常、レーザー溶接、超音波溶接、パルス溶接の2つの方法を使用して組み立てられます。これらは、信頼性で知られる一般的に使用される溶接技術ですが、簡単に交換できない場合があります。

エネルギー貯蔵電池レーザー溶接装置
2番目の方法は、弾性金属接点を使用することを含みます。この方法の利点は、溶接が不要になり、バッテリーの交換が容易になることです。しかし、接触信頼性の低下にもつながります。
生産歩留まり、効率、および接続ポイントの内部抵抗を考慮すると、レーザー溶接は現在、多くのバッテリーメーカーにとって好ましい選択肢です。
5.バッテリーパックの技術的パラメータを理解する方法
プロジェクト名 | パラメータインデックス |
組み合わせ方法 | 1P24S |
定格容量 | 280Ahの |
定格電圧 | 76.8V |
定格エネルギー | 21.504kWh |
最大倍率 | 0.5CPの |
重量 | 138±3kg |
- 組み合わせ方法:1P24S
編集者の解釈:
ここでのコンテキストでは、「S」はバッテリーセルの直列接続を表し、「P」はバッテリーセルの並列接続を表します。したがって、「1P24S」は、24個のセルを直列に接続したものと、1個のセルを並列に接続した構成を示します。セルを直列に接続すると、電圧が乗算されます。この場合、定格電圧は3.2Vに24を掛けると、合計電圧は76.8Vになります。
- 定格容量:280Ah
編集者の解釈:
バッテリーの定格容量とは、定格動作条件下でバッテリーが連続的に動作できる容量を指します。バッテリーの定格容量は、Cで示され、アンペア時(Ah)で測定され、アンペア単位の放電電流(A)と時間(h)単位の放電時間の積です。したがって、定格が280Ahであるということは、最大放電率0.5Cでバッテリーを2時間連続して放電できることを意味します。
- 定格エネルギー:21.504kWh
編集者の解釈:
バッテリーの定格エネルギー(Wh)は、公称容量(Ah)に公称電圧(V)を掛けて計算されます。したがって、バッテリーが供給できる総エネルギーは、その容量と電圧の両方によって決まります。