目次
- ビルディングブロック: 直列と並列の仕組み
- 直列接続すると電圧が上がります
- 並列接続により容量が増加
- 直列と並列の組み合わせ: S/P 構成
- Keeppower の実際のパックの例
- セルのサイズ設定: 容量, エネルギーとそれが重要な理由
- PCM保護ボードの選択
- PCM が実際に保護するもの
- 読み取り保護のしきい値: 4S-1548の例
- 組み立て, 溶接とメカニカルポイント
- スポット溶接とはんだ付けおよびセルのマッチング
- コネクタ, スペーサーと物理パック
- 試作から量産まで: カスタムパックのプロセス
- 要件の定義
- 5 ステップのカスタム ワークフロー
- よくある質問
- バッテリーパックにおける4S2Pとは何を意味しますか?
- 実行時間を長くするには、セルを直列または並列に追加する必要がありますか?
- PCM とは何ですか。なぜバッテリー パックに PCM が必要なのでしょうか。?
- 適切な PCM 電圧と電流定格を選択するにはどうすればよいですか?
- カスタム Keeppower パックにはどのくらい時間がかかりますか?
ビルディングブロック: 直列と並列の仕組み
直列接続すると電圧が上がります
セルの公称電圧は化学によって設定されています - 大まかに 3.6 リチウムイオン円筒型セルの場合は最大 3.7V、LiFePO4 の場合は約 3.2V. 単一セルでは、ほとんどのポータブル機器が供給できる 12V クラスの電圧を供給できません。, 電動工具とバックアップシステムが期待するもの. セルを直列に接続する, 略称S, 電圧を積み重ねる: 直列の 2 つのリチウムイオン電池は約 7.4V を供給します, 4 つのシリーズについて 14.4 14.8Vまで. アンペアアワー単位の容量は単一セルの値を維持, 一方、電圧が上昇するため、ワット時での総エネルギーが増加します.
トレードオフは、直列配線によりチェーン内の最も弱いセルが露出することです。. 充電中, 最も容量の低いセルが最初に過電圧に達します; 退院中, 最初に過放電に陥る. そのため、直列弦には保護ボードと保護ボードの両方が必要です。, 理想的には, 電圧がかかっているセル- 組み立て前に容量を調整.
並列接続により容量が増加
セルを並列に接続する, 略称P, 逆のことをする: 合計電圧は1つのセルにとどまります'公称値, アンペア時での容量は加算されます. 2 つの 3500mAh セルを並列に接続すると、同時に 7000mAh を供給できます。 3.6 3.7Vまで. 並列ストリングも負荷電流を分割します, そのため、各セルの寄与が少なくなり、パックはより少ない電圧降下でより多くの総電流を供給できます。.
並列接続のリスクは低抵抗の短絡です. 並列セルはすべて同じノードにあるため、, 1 つのセルに内部短絡があると、他のセルからの電流がそのセルに流れ込みます。. したがって、セルのマッチングと慎重に溶接された相互接続が不可欠です. 以下の表は、2 つの方向を並べてまとめたものです。.
| 属性 | シリーズ (s) | 平行 (P) |
|---|---|---|
| 電圧 | 増加します (V 合計 = N × V セル) | 変わらない (= Vセル) |
| 容量 (ああ) | 変わらない (= ああセル) | 増加します (Ah 合計 = N × Ah セル) |
| エネルギー (WH) | 増加します | 増加します |
| セルあたりの電流 | 同じ (各セルの全負荷) | より低い (セル間で負荷を分割する) |
| 内部抵抗 | 合計します | 減少 |
| 主なリスク | 最も弱いセルが最初に過電圧/不足電圧に達します | 1 つのセルでショートすると、すべての並列セルが消耗します |
| 保護重視 | セルごとの過充電 / 過剰充電 | 過電流および短絡応答 |
直列と並列の組み合わせ: S/P 構成
Keeppower の実際のパックの例
両方を組み合わせた実用的なパック: S番号は電圧を設定し、P番号は容量を設定します. キープパワー'のカタログには、これを具体化する代表的なカスタム パックが含まれています. の 4S2P 21700 パック 4 つのセルが直列で、2 つのセルが並列です, 公称14.4Vを与える (14.8V) および 12Ah、最小 10Ah, で構築された 21700 細胞, 日本製IC保護回路とAmass XT30Uコネクタを採用, サイズのある 178.0 × 75.0 × 22.5mm および定格以上 500 サイクル (Keeppower 製品ページごと). の 4S6P A123 LiFePO4 パック 4 直列×6 並列を使用します 26650 セル — 24 合計セル数 - 公称 13.2V の場合, 15最小14.4AhのAhパック, より多い 1000 サイクルおよび動作ウィンドウ -30 ～ +55°C.
| サンプルパック | 構成 | 公称電圧 | 容量 | 化学 |
|---|---|---|---|---|
| キープパワー 4S2P 21700 パック | 4 シリーズ, 2 平行 (8 細胞) | 14.4V (14.8V) | 12 ああ (分 10 ああ) | リチウムイオン 21700 |
| キープパワー 4S6P A123 パック | 4 シリーズ, 6 平行 (24 細胞) | 13.2V | 15 ああ (分 14.4 ああ) | LiFePO4 26650 |
セルのサイズ設定: 容量, エネルギーとそれが重要な理由
S/P カウントを選択するには, 負荷から始める. システム電圧を決定する, S を設定する, 次に、必要なワット時をセルあたりのエネルギーで割って、P を決定します。. 並列ストリングの容量は最も弱いセルによって制限されることに注意してください。, 保護しきい値は並列グループごとではなく直列セルごとに適用されること. Keeppower カスタム パックは容量を指定できます, 最大放電電流, プライベートブランド, ワイヤー, コネクタとパッケージング, したがって、S/P 数は設計の開始点にすぎません。. さらに詳しく説明するには, を見てください 直列バッテリーパックと並列バッテリーパックの概要.
PCM保護ボードの選択
PCM が実際に保護するもの
PCM — 保護回路モジュール, 多くの場合、保護 PCB と呼ばれます。セルネットワークと出力リード線の間に位置する小さな基板です。. 直列ストリング内の各セルを監視し、しきい値を超えた場合に充電または放電電力をカットします。. 基本的なリチウムイオン PCM は 4 つの機能を提供します: 過充電検出, 過放電検出, 過電流検出と短絡保護. キープパワー'保護されたセルとパックには、製品ライン全体に日本製の保護ICが統合されています, そして PCMカテゴリー カスタマイズ可能なしきい値を備えた 1S から 4S モデルまで対応.
読み取り保護のしきい値: 4S-1548の例
PCM を選択するということは、そのしきい値をセルとアプリケーションに一致させることを意味します. キープパワー's 4S-1548 4シリーズPCM 参考になります: 過充電を検出します 4.27 セルあたり±0.025V, 過放電 2.3 セルあたり±0.05V, 過電流放電 10 ±5A 20 ±3msの遅延, と短絡します 300 ±200μsの応答; ボードが測定します 48 × 15 × 1.0mm、日本製ICを中心に構築 (Keeppower 製品ページごと). これらの公開された数値は、評価している保護ボードを比較するための実用的なテンプレートです。.
| 保護アイテム | 4S-1548の設定 (Keeppower 製品ページごと) |
|---|---|
| 過充電検出 | 4.27 ± 0.025 セルあたりの V |
| 過放電検出 | 2.3 ± 0.05 セルあたりの V |
| 過電流 (放電) | 10 ± 5 あ |
| 過電流遅延 | 20 ± 3 MS |
| 短絡遅延 | 300 ± 200 マイクロ秒 |
| 基板寸法 | 48 × 15 × 1.0 mm |
組み立て, 溶接とメカニカルポイント
スポット溶接とはんだ付けおよびセルのマッチング
電気設計が決まったら, 機械アセンブリは現実世界の信頼性を決定します. ストリング内のセルには電圧が必要です- 組み立て前に容量を調整; 不一致のセルはサイクルごとにバラバラになり、パック寿命が短くなります。. 相互接続は通常、手はんだ付けではなくスポット溶接されたニッケルタブです。, はんだ付けの熱によりセルが損傷し、接合部に不整合が生じる可能性があるため. キープパワー'ニッケルタブで保護されたセルはアプローチを示しています, カスタム パックは内部的に同じ溶接バスバー スタイルを使用します。.
コネクタ, スペーサーと物理パック
群れにはまだ安全な機械的ホームが必要です: スペーサーまたはホルダーはセルを固定します, 絶縁によりショートを防止, 出力コネクタは放電電流を流す必要があります。. Keeppower は、パックと一緒にアクセサリを供給します — コネクタ アマスXT60など, バッテリースペーサーとホルダー, バッテリーケースとUSBアダプター. 方法の概要については、 コネクタ, PCM, ケースとスペーサーが連動します, アクセサリ ガイドは、カスタム見積もりをリクエストする前の実用的な参考資料です。.
試作から量産まで: カスタムパックのプロセス
要件の定義
パックを構築する前に, 要件シートには目標の電圧と容量を記載する必要があります, 連続放電電流とピーク放電電流, チャージ方法, 寸法と取り付け, コネクタのタイプ, 使用温度範囲, 必要な証明書, およびプライベートラベルまたはパッケージング要件. このシートが完全であればあるほど、, サンプルが速いほど. カスタムソーシングを初めて使用するバイヤーは、 カスタムリチウムイオンパック設計チェックリスト 開始テンプレートとして.
5 ステップのカスタム ワークフロー
キープパワー'に関する独自の FAQ お問い合わせページ 標準的なカスタム フローについて説明します: 電圧の要件を述べます, 容量, 充放電電流, サイズ, コネクタと外観; Keeppower がソリューションを提案します; 価格を確認します, 数量と支払い条件; あなたはサンプルを承認します; そして生産は続きます. Keeppower はリチウムイオンをサポートします, リチウムポリマー, プリズムとLiFePO4の化学, カスタム パックは、 カスタマイズされたバッテリーパックのカテゴリ, そして同社は次のように報告している 95% 1 週間以内に出荷される注文の割合 — プログラムのタイミングが重要な場合に役立つ指標.
よくある質問
バッテリーパックにおける4S2Pとは何を意味しますか?
4S は直列の 4 つのセルを意味します, これは電圧を約に設定します 14.4 リチウムイオンの場合は 14.8V まで, 2P は、各直列位置内で並列した 2 つのセルを意味します, 容量を約2倍に. キープパワー'4S2P 21700 パックは実際の例です: 14.4Vと12Ah, 統合された保護回路を内蔵.
実行時間を長くするには、セルを直列または並列に追加する必要がありますか?
ランタイムと容量を増やすには, セルを並列に追加する. 高電圧用, セルを直列に追加する. ほとんどの実際のパックは両方を組み合わせています: S カウントはシステム電圧を設定し、P カウントはランタイムを設定します。. 4S2P ビルド, 例えば, 電圧が4倍、容量が2倍になります.
PCM とは何ですか。なぜバッテリー パックに PCM が必要なのでしょうか。?
保護回路モジュールが各直列セルを監視し、過充電時にパックを切断します。, 過剰充電, 過電流または短絡. それがなければ, 単一の弱いセルが損傷したり過熱したりする可能性があります. Keeppower 4S-1548 は、4.27V の過充電と 2.3V の過検出のしきい値が公表されているリファレンス 4 シリーズ PCM です。.
適切な PCM 電圧と電流定格を選択するにはどうすればよいですか?
シリーズ数を一致させる (1s, 2s, 3s, 4S以上) あなたのセル文字列に, セルの化学的性質に合わせて過充電および過放電のしきい値を設定します, パックより上の過電流定格を選択してください'余裕を持った最大連続負荷. 短絡保護は応答速度が重要; 4S-1548 はショートに約 3 分で応答します。 300 マイクロ秒.
カスタム Keeppower パックにはどのくらい時間がかかりますか?
標準的なフローは要件です, 提案された解決策, 確認された価格と支払い, 承認されたサンプル, それから量産. Keeppower のレポートによると、 95% の注文は 1 週間以内に出荷され、セールス エンジニアの経験は平均約 9 年です, これにより、カスタム パックの反復サイクルが短縮されます。.
