「バッテリーセル」「バッテリーモジュール」「バッテリーパック」という用語はしばしば同じ意味で使用されますが、バッテリーセル・モジュール・パックはバッテリーの構造における異なる段階を指します。バッテリーセルは基本的な電気化学ユニットです。モジュールは複数のセルで構成され、それらが連携して容量と電圧を向上させます。パックは、モジュール、BMS、および特定の用途に必要なその他の部品を含む完全なアセンブリです。これらの違いを理解することは、特に電気自動車やエネルギー貯蔵システムなどの大規模な用途のバッテリーシステムについて議論する際に重要です。
バッテリーパックの基本単位: バッテリーセル
すべてのバッテリー パックの中核をなすのは、バッテリー セルです。バッテリー セルは、基本的なエネルギー貯蔵ユニットとして機能し、電気化学反応によってエネルギーを貯蔵および放出します。バッテリー セルの形状、サイズ、化学的性質などの特性は、その性能に大きく影響し、さまざまな用途に適したものになります。
- 円筒形電池セル: 寸法に基づいてラベルが付けられていると思われます。 18650, 21700、26650、32700です。耐久性と高出力への対応力に優れていることで知られており、ノートパソコンのバッテリーに最適です。 電動工具のバッテリー, 電動自転車のバッテリー、移動機器用バッテリー、および ロボット用バッテリーさらに、円筒形バッテリーセルには、高い機械的安定性、熱管理、低コスト生産などの利点があります。
- プリズムセル: 角柱型電池は、円筒型電池に比べて比較的安全性能に優れ、寸法の柔軟性が高いことで知られています。大容量電池の製造に適しており、電池パックグループに適しています。製造方法が簡単なため、角柱型電池は大量生産に最適です。個々のセルのエネルギーが1Kwhを超える大型角柱型電池は、さまざまな用途に広く使用されています。さらに、ブレード型電池は、 製造プロセス バッテリーモジュールの組み立てが不要になり、バッテリーグループが簡素化されます。一般的な角柱型バッテリーセルは、3.2V 50Ah LiFePO4 バッテリーセル、3.2V 100Ah LiFePO4 バッテリーセル、3.2V 200Ah LiFePO4 バッテリーセル、および 3.2V 280Ah LiFePO4 バッテリーセルに分類されます。
- ポーチセル: スペース効率とカスタマイズが重要なアプリケーションに最適です。設計とフォーム ファクタの柔軟性により、ポータブル デバイスや小型デバイスに最適です。薄型でエネルギー密度が高いため、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、民生用電子機器でよく使用されます。
各セルタイプには、容量、電圧、化学的性質など、独自の特徴があります。
複数の電池セルを組み立てたユニット：電池モジュール
リチウムイオン電池モデルは、直並列接続されたセル、構造フレームワーク、そして電池管理システムを統合しています。各モジュールには、モジュール制御ユニット、電池セル、導電性コネクタ、プラスチックフレーム、冷却システム、エンドプレート、そしてこれらを固定するファスナーなど、複数の重要なコンポーネントが含まれています。
バッテリー モジュールは、バッテリー管理システムの重要なコンポーネントであり、個々のセルとバッテリー パック全体をつなぐ役割を果たします。各セルのパフォーマンス、安全性、充電レベルを監視および調整します。完全なバッテリー パックは多数のモジュールで構成されており、1 つまたは複数のバッテリー モジュールによって処理されます。この階層構造により、電気自動車やグリッド規模のエネルギー貯蔵などに使用される大規模なバッテリー システムを効率的に制御できます。
バッテリーモジュールは全体と連動して動作する。 電池管理システム (BMS)はバッテリーパックの性能、安全性、寿命を向上させる上で重要な役割を果たします。
- 熱暴走 安全防災
- パックレベルの診断
- 化する強力なツール群
- ライフスパンマネジメント
バッテリー制御モジュールは何をするのですか?
BCM の正式名称は、バッテリー コントロール モジュールです。その役割は「バッテリー マネージャー」のようなものです。バッテリー パックの「健康状態」と「充電レベル」をチェックし、各バッテリー セルが過熱、過冷、過充電されることなく適切に動作するようにします。バッテリー セルに「病気」の兆候が見られる場合、マネージャーは警告を発し、セルの動作を停止して、それ以上の損傷を防ぎます。これにより、バッテリー パックが保護され、寿命が延び、システム全体が安全で信頼できる状態になります。
完全なパッケージ: バッテリーパック
バッテリーパックとは？バッテリーパックとは、多数のバッテリーセルまたはモジュールを統合したアセンブリであり、単一の統合電源として機能します。エンジニアは通常、バッテリーセルまたはモジュールを相互接続し、保護筐体内に配置することで、安全かつ効率的な動作を確保します。バッテリーパックは、アプリケーションの特定のニーズに合わせて、性能、容量、および電圧出力を最大化するように設計されます。これは、特定の用途において性能、容量、および電圧出力を最大化する、綿密に考え抜かれたシステムです。バッテリーセルモジュールパックは、通常、多数のモジュールと複数の重要コンポーネントで構成される完全なアセンブリです。
- バッテリーセルまたはモジュール
- 電池管理システム
- 冷却システム
- 電気インターフェース
- 保護エンクロージャ
パックの生産ラインは、組立とパッケージングという2つの機能を果たす必要があります。バッテリーパックメーカーは通常、半自動組立ラインを使用して、はんだ付け、溶接、絶縁、半完成パックの試験、最終パッケージングといった重要な工程を実行します。例えば、メーカーは2つ以上のバッテリーモジュールを直列または並列に接続し、顧客の要件に基づいて特定の構成に組み立てます。この最終的な構造はバッテリーパックと呼ばれます。バッテリーパックには、電圧によって呼び方が異なるものもあります。
バッテリーパック内の並列配置されたセルの数を増やすと容量が増加します。この記事をご覧ください。 12Vリチウム電池を直列および並列に接続.
バッテリーパックの設計要因
バッテリー セル モジュール パックの設計には、数多くの重要な要素が影響します。さらに詳しく見てみましょう。
- セルの選択: パフォーマンス要件に基づいて適切なセルのタイプとサイズを決定します。
- 熱管理: 過熱を防ぐために冷却システムを設置します。
- 安全機能: 過充電、短絡、その他の危険に対する安全対策を講じます。
- 電気的接続: 低抵抗接続を使用して効率を最大化します。
- 筐体設計: 効果的な放熱も可能にする、強固で安全な筐体を構築します。
バッテリーセル vs バッテリーモジュール vs バッテリーパック：主な違い
バッテリーセルはバッテリーの基本単位であり、バッテリーモジュールはバッテリーセルの集合体です。一方、パックは1つまたは複数のモジュールに加え、筐体、コネクタ、制御回路など、動作に必要なその他のコンポーネントで構成されます。
次の比較表はこれをさらに詳細に示しています。
| 側面 | 電池セル | 電池モジュール | バッテリーパック |
|---|---|---|---|
| 最小の電気化学ユニット | 基本的な制御を備えたセルの組み立て | モジュール、BMS、安全システムを備えた完全なシステム | |
| 電圧範囲 | 3.2V～3.7V | 12V～48V | 48V～800V以上 |
| 容量 | 100mAh～5000mAh | 0.5kWh～5kWh | 1kWh～100kWh以上 |
| マネジメントシステム | 最小限またはなし | モジュールレベルのBMS | フルBMS: SoC、SoH、通信、安全性 |
| 熱管理 | パッシブ | 基本（例：ヒートスプレッダー） | 高度（液体、アクティブ空冷） |
| カスタマイズ | 限定的 | 穏健派 | 高（設計、容量、電圧、フォームファクター） |
| アプリケーション | 家電製品、医療 | 自動車、エネルギー貯蔵 | EV、エネルギー貯蔵、産業機器 |
バッテリーセルモジュールパックの信頼性と安全性を確保するために、各プロトタイプバッテリーパックは、さまざまな条件下でのパフォーマンステスト、安全性テスト（過充電、短絡、クラッシュテストなど）、寿命およびサイクルテスト、環境テスト（極端な温度、湿度、振動など）などの厳格なテストを受け、バッテリーセルモジュールパックの機能に基づいて特定の安全性テストに重点が置かれます。
個々のセルからモジュール設計、そしてバッテリーパック全体に至るまで、リチウムイオン電池システムの階層構造は、電池技術の複雑さと汎用性を象徴しています。この階層構造は、電池システムの性能と耐久性を向上させるだけでなく、小型ポータブル機器から大規模エネルギー貯蔵システムまで、幅広い用途にリチウムイオン電池を供給できるようにします。専門的な電池ソリューションプロバイダーの重要性はますます高まっています。リチウムイオン電池分野における豊富な経験を持つ当社は、 CM Batteries は、大阪で カスタムバッテリーパック 顧客の個々のニーズに合わせたソリューションを提供します。
