一、PACK簡介

鋰電池的應用廣泛，從民用的數(shù)碼、通信產(chǎn)品到工業(yè)設備到軍用電源等都在批量使用，不同產(chǎn)品需要不同的電壓和容量，因此鋰離子電池串聯(lián)和并聯(lián)使用情況很多，鋰電池通過加裝保護電路、外殼、輸出而形成的應用電池稱為PACK。PACK可以是單只電池，如手機電池、數(shù)碼相機電池、MP3、MP4電池等，也可以是串并聯(lián)組合電池，如筆記本電腦電池，醫(yī)療設備電池，通信電源，電動車電池，備用電源等。

1、PACK組成：

PACK包括電池組、保護板、外包裝或外殼、輸出（包括連接器），鑰匙開關，電量指示，及EVA、青稞紙、塑膠支架等輔助材料這幾項共同組成PACK。PACK的外特性由應用決定。PACK的種類很多。

2、各材料用途：見下表

3、PACK的特點

★ 有完整的功能，可直接應用。

★ 種類的多樣性。同一應用需求有多種PACK能實現(xiàn)。

★ 電池組PACK要求電池具有高度的一致性（容量，內(nèi)阻，電壓，放電曲線，壽命）。

★ 電池組PACK的循環(huán)壽命低于單只電池的循環(huán)壽命。

★ 在限定的條件下使用（包括充電、放電電流，充電方式，溫度、濕度條件，振動情況，受力程度等）

★ 鋰電池組PACK保護板要求有充電均衡功能。

★ 高電壓、大電流電池組PACK（如電動車電池、儲能系統(tǒng)）要求配備電池管理系統(tǒng)（BMS）、CAN、RS485等通迅總線。

★ 電池組PACK對充電器的要求較高，有些要求和BMS實現(xiàn)通迅，目的是使每只電池正常工作、完全發(fā)揮出電池儲存的能量，并保證使用安全、可靠。

4、PACK的設計

★ 充分了解使用要求，如應用環(huán)境（溫度、濕度、振動、鹽霧等）、使用時間、充電、放電方式和電參數(shù)，輸出方式，壽命要求等。

★ 按使用要求選擇合格的電池和保護電路板，

★ 滿足尺寸、重量的要求。

★ 包裝可靠，滿足要求。

★ 生產(chǎn)工藝簡潔化。

★ 方案最優(yōu)化。

★ 成本最低化。

★ 檢測易實現(xiàn)。

5、使用注意事項?。?！

★ 不可投入火中或接近熱源使用！??！

★ 不可用金屬將輸出正負極直接連在一起。

★ 不可超出電池溫度范圍使用。

★ 不可用力擠壓電池。

★ 用專用充電器或按正確的方法充電。

★ 電池擱置時請每三個月補充電一次。并按儲存溫度放置。

二、重要部件介紹

1、電池組

★ 組成：電池由單體電池通過并串聯(lián)而成。并聯(lián)增加容量，電壓不變，串聯(lián)后電壓倍增，容量不變，如3.6V/10Ah電池由單只N18650/2Ah通過5并組成，36V/2Ah電池可由單只N18650/2Ah通過10串組成，36V/10Ah電池由單只N18650/2Ah通過5并10串組成。

★ 組合要求：并聯(lián)及串聯(lián)的電池要求種類一致、型號一致，容量、內(nèi)阻、電壓值差異不大于2%。本質(zhì)是電池充電放電曲線的一致（動態(tài)一致性）。但很難做到，一般情況下，電池通過并聯(lián)串聯(lián)組合后，容量損失2%~5%，電池數(shù)量越多，容量損失越多。

★ 組合的實現(xiàn)：電池的組合通過二種方式實現(xiàn)，一是通過鎳帶點焊或激光焊接或超聲波焊接，這是常用手段，優(yōu)點是可靠性較好，但不易更換。二是通過彈性金屬片接觸，優(yōu)點是不需要焊接，電池更換相對容易，缺點是可能導致接觸不良。

★ 要求：電池組要符合用戶使用時的工作時間要求、環(huán)境要求、振動要求、充電要求，壽命要求等。電池組不可單獨使用（過充電、過放電、過電流均會損傷電池。），需要配備專用保護板方可使用。

2、保護板

★ 組成：保護板由保護IC，MOSFET，晶體管，電阻及電容和PCB及散熱器件等組成。

★ 作用：保護電池工作于正常狀態(tài)下。防止電池因過充電、過放電、短路等引起的電池失效及發(fā)生冒煙、起火、爆炸而產(chǎn)生的危險。

★ 具體功能：

A、過充電保護，不同體系的電池的過充電保護電壓不同，一般情況下，磷酸鐵鋰的過充電保護3.65V~3.85V，鈷酸鋰、錳酸鋰，三元材料鋰電池過充電保護電壓為4.2V~4.35V。

B、過放電保護，磷酸鐵鋰的過放電保護電壓2~2.5V，其它三種鋰電池為2.3V~2.9V。

C、短路保護。由IC和MOSFET的參數(shù)決定。不同IC和MOSFET的短路保護值不同。

D、過充電保護恢復電壓。IC都有此功能，一般恢復電壓低于保護電壓0.1~0.2V。

E、過放電保護恢復電壓。有些IC無此功能。過放電后需要通過充電來恢復。

F、短路保護延遲時間。一般十幾毫秒。

G、均衡功能。有些應用需要均衡功能。因電池放電電流較大，均衡不易實現(xiàn)，目前多為充電均衡，均衡的目的是保證每只電池都能充滿電，延長使用壽命，最大限度的發(fā)揮電池的作用。  

★ 保護板的使用：

A 保護板靠近電池連接，鋰電池不可脫離保護板單獨使用。

B 注意保護板與電池間做有效的隔離，起絕緣和隔熱作用。

C 多節(jié)保護板與電池安裝連接時，按照先低電平后高電平的順序連接。即先連接B-，然后B1、B2......B9，最后B+。見下圖。拆下保護板時，與安裝順序相反。

★ 保護板的設計

作為一名合格的研發(fā)工程師，設計一款產(chǎn)品要實現(xiàn)最優(yōu)化。即具有最高的性價比。保護板的設計要考慮如下幾點：

A 設計要保證可靠性、工作穩(wěn)定性。過流參數(shù)保留有至少30%的技術(shù)余量。

B 設計的產(chǎn)品要便于測試。

C 設計要便于生產(chǎn)和調(diào)試。工藝上要簡化。

D 產(chǎn)品要便于安裝。

E 設計要滿足尺寸的要求。

F 設計要方便采購器件。使用器件不能太特殊。

G 設計要考慮成本。

H 設計要充分考慮散熱及散熱器件的放置。

I 設計要考慮環(huán)保要求。

電動車鋰電池組

★ 簡介：

電動車電池是提供給電動自行車作為動力源。電池通過控制器來驅(qū)動電動，將電能轉(zhuǎn)化成機械能，帶動電機轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)非人力騎行。

電池、控制器、電機組成電動車動力系統(tǒng)，系統(tǒng)中電池提供動力，電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，控制器控制并保護電池和電機，實現(xiàn)電池和電機間的可控安全工作。控制器是核心控制部件。

控制器對電池的控制包括二部分，一是限流，二是欠壓保護。限流值一定小于保護板的過流保護值，否則造成保護板提前保護，形成誤動作，影響使用?？刂破鞯那穳罕Ｗo值要高于保護板的過放電保護，否則造成非正常斷電，縮短騎行距離，形成客訴。

因電機屬于感性負載，電動車啟動時啟動電流大于正常工作電流，一般為工作電流的2倍，控制器承受過載電流也是2倍額定電流。承受過載時間標準要求3min。要求電池保護板的最大工作電流大于控制器限制電流的2倍。

★ 應用領域?qū)﹄姵匾螅?/span>

A、要求電池一致性好。電池自行車電池有三種工作電壓，24V/36V/48V，容量從8Ah~17Ah，不管是軟包裝電池還是圓柱電池，都需要多串組合，如果一致性差，影響電池容量，一組中容量最低的電池決定整組電池的容量。

B、要求大電流放電性能。電動車電池從負載分析，正常行駛條件下放電電流介于0.5C~1C之間，如果有上坡路面，則放電電流更大，有長時間放電超過1C的情況發(fā)生。因此電動車電池一定要滿足大電流放電要求。

C、要求電池散熱良好。對電池來說，放電超過1C意味著電池有超過環(huán)境20的溫升，電動車電池數(shù)量較多，內(nèi)部的電池溫升不容易散出來，造成各電池間溫度不均勻，放電曲線不一致，容量不一致，長久會導致各電池間壽命不一致，表現(xiàn)為騎行距離縮短且縮短時間加快。

D、要求電池結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)工藝水平高。電池要能承受顛簸路面的振動沖擊。對生產(chǎn)工藝尤其是點焊工藝要求高。要求點焊牢固，另外要求減震防護良好。避免電池在殼體晃動。

E、要求電池循環(huán)壽命高。鋰電池相對于鉛酸電池來說質(zhì)量雖輕，但價格較高，如果壽命不能高于鉛酸電池，市場認可度肯定降低。壽命靠品質(zhì)優(yōu)異來保證。

★ 質(zhì)量控制

針對上述電動車電池要求，為滿足要求，應采取如下措施：

A、采用質(zhì)量過關的鋰電池。需要合格穩(wěn)定的供應商提供性能良好的單體電池，單體電池經(jīng)過一系列安全測試和性能測試，合格后使用。

B、要求電池內(nèi)阻低且一致性好。低內(nèi)阻保證大電流放電的容量、平臺，散熱性等。

C、電池結(jié)構(gòu)上采用通風設計，相鄰二只電池間保留不低于2mm的間距，此結(jié)構(gòu)要求用塑膠支架固定電池。

D、點焊使用開槽鎳片，鎳片尺寸滿足大電流放電要求，鎳片材料保證低內(nèi)阻，點焊機保證穩(wěn)定工作，焊針保證質(zhì)量，操作者經(jīng)培訓考核并合格后上崗操作，點焊后檢測焊點是否牢固。另每批次產(chǎn)品做振動實驗以驗證抗振性能。

E、不同批次電池做成典型成品并做壽命試驗，電池成品做循環(huán)測試得出實際的循環(huán)壽命。

F、驗證電池的高低溫性能。不同廠家的電芯做成成品并在高低溫下做不同倍率放電測試，得出實際放電曲線。