一、鋰電池模組是什么？

1、鋰電池模組定義

電池模組可以理解為鋰離子電芯經串并聯方式組合，加裝單體電池監控與管理裝置后形成的電芯與pack的中間產品。其結構必須對電芯起到支撐、固定和保護作用，可以概括成3個大項：機械強度，電性能，熱性能和故障處理能力。是否能夠完好固定電芯位置并保護其不發生有損性能的形變，如何滿足載流性能要求，如何滿足對電芯溫度的控制，遇到嚴重異常時能否斷電，能否避免熱失控的傳播等等，都將是評判電池模組優劣的標準。高性能需求的電池模組，其熱管理的解決方案已經轉向液冷或相變材料。如下圖：

2、鋰電池模組的特點

1.鋰電池模組要求電池具有高度的一致性（容量、內阻、電壓、放電曲線、壽命）。

2.鋰電池模組的循環壽命低于單只電池的循環壽命。

3.在限定的條件下使用（包括充電、放電電流，充電方式，溫度等）。

4.鋰鋰電池模組成型后電池電壓及容量有很大提高，必須加以保護，對其進行充電均衡、溫度、電壓及過流監測。

5.鋰電池模組必須達到設計需要的電壓、容量要求。

3、鋰電池模組單元

電池模組為可調模組，組合靈活度高，循環在沒有保護板和均衡系統的情況下，100％DOD循環2800周以上剩余容量≥80%，使用更安全、更環保、更穩定、更高效。

容量：模組單元

長度：400 mm

寬度：150 mm

高度：210 mm

標稱電壓(V)：可根據需求調整

電池組重量：≤50 Kg

標準充電電流：0.3C

最大持續放電電流：1C

工作溫度范圍：-20～55℃

循環壽命（次）：80%DOD≥4000周

4、鋰電池模組組成

1、串并組成：電池由單體電池通過并串聯而成。并聯增加容量，電壓不變，串聯后電壓倍增，容量不變，如3.6V/10Ah電池由單只N18650/2Ah通過5并組成。先并后串：并聯由于內阻的差異、散熱不均等都會影響并聯后電池循環壽命。但單個電池失效自動退出，除了容量降低，不影響并聯后使用，并聯工藝較嚴格。并聯中某個單位電池短路時，造成并聯電路電流非常大，通常加熔斷保護技術避免。先串后并：根據整組電池容量先進行串聯，如整組容量1/3，最后進行并聯，降低了大容量電池組故障概率。

2、電芯要求：根據自己設計要求選取對應電芯，并聯及串聯的電池要求種類一致、型號一致，容量、內阻、電壓值差異不大于2%。一般情況下，電池通過并聯串聯組合后，容量損失2%—5%，電池數量越多，容量損失越多。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。要求大電流放電性能。電機起步電流是正常工作電流的3 倍，大電流放電才能提高電機動力性能。要求電池散熱良好。電池數量較多，電池箱內部的電池溫升 不容易散出來，造成各電池間溫度不均勻，放電特性不一，長 久造成電池性能下降。生產工藝水平高。電池要能承受顛簸路面的振動沖擊。對生產工藝尤其是點焊工藝要求高。焊接完畢后進行測試以防虛焊、脫焊。

3、鋰電池模組的工藝：鋰電池模組通過二種方式實現，一是通過激光焊接或超聲波焊接或脈沖焊接，這是常用的焊接方法，優點是可靠性較好，但不易更換。二是通過彈性金屬片接觸，優點是不需焊接，電池更換容易，缺點是可能導致接觸不良。

5、鈦酸鋰電池模組

鈦酸鋰電池產品基于石墨烯技術成果，在性能方面結合了超級電容高功率密度性能和鋰電池的高能量密度特性，更適合高功率、高能量、寬溫度等應用工況，相比磷酸鐵鋰電池，具有高倍率（最大10C），長壽命，寬工作溫度范圍等特點。該產品可廣泛應用在電力系統、新能源車、軌道交通等領域。

二、 模塊化鋰電池組

很多鋰電池廠家生產的鋰電池都是有固定的范圍值的，這個范圍值根據需求設定；但是實際的設備所需電壓卻是不同的，為了給鋰電池提供對應的電壓或支撐容量，就只能通過鋰電池的串并聯去實現。這種針對不同的需求叫做模塊化需求，對應模塊化需求做出的鋰電池就叫做模塊化鋰電池組，也叫定制化鋰電池模組。

東莞市鉅大電子有限公司定制化鋰電池模組：

-20℃低溫充放電 磷酸鐵鋰電池組25.6V 40Ah，AGV車鋰電池

產品編號：HPB-212-11

電池規格：25.6V40Ah

電芯型號：L148F20C-20000mAh-3.2V　

標稱電壓：25.6V

標稱容量：40000mAh

電池尺寸：360*260*125

電池內阻：≤50mΩ

電池重量：15kg

充電電流：8000mA（0.2C）

持續放電電流：8000mA

保護電流：300A

充電電壓：29.2V

放電截止電壓：20.0V

使用壽命：充放電條件0.2C充0.2C放,≥1000次

充電溫度：-20 ～ 45 ℃

放電溫度：- 4 0 ～ 60 ℃

存儲溫度：- 3 0 ～ 45 ℃

溫度保護：65 ± 5 ℃

主要特點

1、可以滿足在惡劣條件-40度狀態下正常工作；容量保持率≥70%； 

2、在 - 20 度狀態下對電池組進行充電； 

3、常溫狀態下，電池最大可以40C放電；

三、12V鋰離子電池模塊

模組使用電芯通常為18650圓柱鋰離子電芯，模組相框采用PP+ABS材料組成，模組固定方式為螺桿固定，模組匯流排采用鍍鎳鋼片，匯流排采用點焊方式與電芯連接。

東莞市鉅大電子有限公司12V鋰離子電池模塊:

-20℃低溫充放電，12V 20Ah 低溫充放電特種設備磷酸鐵鋰電池 SMBUS通訊

產品編號：03EQ112-03

電芯型號：LA148F20C/3.2V/20000mAh

電池規格：LA148F20C-2S1P/6.4V(DC12V)/20Ah

標稱電壓：DC12V穩壓輸出

標稱容量：20Ah

充電電壓：DC輸入12V

充電電流：≤2A

放電電流：3A

瞬間放電電流：10A

放電截止電壓：4V

成品內阻：≤120mΩ

電池重量：2500g 含外殼

產品尺寸：180*175*70mm

充電溫度：-20～45℃ 

放電溫度：-40～55 ℃

存儲溫度：-20～50 ℃

溫度保護：60℃±5℃

電池外殼：鋁合金金屬外殼

鋰電保護：短路保護，過充保護，過放保護，過流保護，溫度保護，Smbus通訊協議等

應用領域：應用范圍廣，野外急電源，特種車平板電腦電源，特種設備檢測等等

產品特點

通訊功能：s mbus通訊協議；實時監控電池的電壓，電流，電量，溫度等信息

快速連接：采用推拉自鎖特種連接器，快捷，安全，可靠；

數據通訊管理：采用精工IC+TI充電器管理芯片、精確數據傳輸、精準溫度控制，最大限度消除安全隱患。

充電：支持低溫-20度充電；滿足野外充電需求；

電池組安全、低溫性能好，循環壽命長；

電池組循環壽命高，符合低碳、節能、環保價值理念；

防震防水：通過鋁合金外殼內部填充防震結構設計，達到高安全，高可靠的要求。

四、鋰電池模組和PACK

1、鋰電池模組和PACK的區別

簡單來說，鋰電池模組是一個較為整的系統，而PACK是單個組件。

鋰電池模組：

鋰電池模組是由幾顆到數百顆電池芯經由并聯及串聯所組成的多個鋰電池組，除了機構設計部分，再加上電池管理系統和熱管理系統就可組成一個較完整的鋰電池包系統。

PACK：

PACK是包裝、封裝、裝配的意思，其工序分為加工、組裝、包裝三大部分。PACK產線一般只需要承擔兩個功能：傳送和檢測。目前，各廠家普遍應用了半自動的PACK組裝產線，主要用于PACK的上線、下線、檢測、廠內傳輸和包裝。動力電池的自動化集成業務一般包含模組和PACK的全自動/半自動組裝線、自動化設備集成、信息采集與傳輸(MES)、無人化車間軟硬件管理系統。

2、動力鋰電池模組與PACK市場分析

隨著動力電池自動化組裝工藝的不斷提升以及高端裝備的普及，動力電池企業對它的認知度也越來越高。去年，國內多家企業已經配置了全自動的模組生產線，產能及產品品質得到了明顯的擴大和提升。

就市場需求而言，電池模組及PACK生產設備形態從目前的小批量多品種到未來的大批量標準化，解決方案的制定將會是電池廠商關注的重點，與此同時，電池企業選擇自動化模組與PACK生產線，不僅僅是為了投資和回報，更是企業長遠發展的戰略布局。

業內人士認為，未來PACK企業要想在未來的市場競爭中脫穎而出，必須淘汰掉傳統的裝配工藝及生產方式，同時鋰電池組PACK廠商需要不斷增強企業的研發實力、提升產品質量、實現生產的自動化。自動化、智能化的生產方式，或將成為考量PACK鋰電池的重要指標。

五、鋰電池模組設計

電池模塊包括鋰電池、充電管理、電量監測三部分。

1、鋰電池

鋰電池采用單體、可更換式設計，需要外殼包裝，用戶可自行從設備上拆卸、安裝、更換鋰電池。

電池接口采用3線觸點式，包括電源+、電源－、溫度檢測點，接觸點需鍍金處理。

電池額定電壓3.8V，工作電壓范圍為3.5~4.2V，容量6000~8000mAh，放電額定電流為5A，峰值電流達到8A。

電池具備溫度傳感功能，可集成負溫度系數熱敏電阻于電池內部，通過充電管理芯片實現電池內部溫度監測。

2、充電管理

充電管理芯片采用TI的BQ24193，集成開關模式電池充電管理和系統電源路徑管理，支持寬范圍輸入源，包括標準USB主機接口、USB充電端口、高功率DC適配器。

在無需軟件控制情況下完成一個充電周期，通過自動檢測電池電壓實現充電的三個階段：預充電、恒流充電和恒壓充電，當充電電流低于預設定值(10mA)時充電器自動終止。

BQ24193提供對電池充電和系統運行的多種安全特性，包括雙組負溫度系數熱敏電阻監視、充電安全性定時器和過壓/過流保護，并支持符合JEITA標準的溫度曲線。

3、電量檢測

電量檢測芯片采用TI的BQ27410，基于TI專利技術Impedance Track 的易配置電池電量監測，可提供剩余電池容量、充電狀態(進度)、電池電壓。

建模電池放電曲線可準確報告充電狀態，可根據電池老化、電池自放電以及溫度/速率的低速率進行自動調整。

六、鋰離子電池充電模塊

鋰離子電池充電模塊用于為單個鋰電池或多個鋰電池并聯充電，鋰離子電池通用充電模塊由充電電流采樣電路、充電開關管、集成控制電路、充電電壓采樣電路等部分組成。

充電采樣電路可根據待充鋰電池的容量設定充電模塊的恒定充電電流；電壓采樣電路可根據待充鋰電池組的串聯電池數，設定通用充電模塊輸出的恒定充電電壓；集成控制電路的作用是通過控制開關實現鋰電池最佳充電。充電開始后，以恒定電流對鋰電池充電，當電池電壓達到設定的恒定充電電壓時，自動轉入恒壓充電，確保鋰電池安全快速充足電。