リチウム電池パックをカスタマイズするために必要な情報は何ですか？

カスタムリチウム電池パックは、単に複数の電池セルを接続するだけではありません。お客様のデバイスの電気的、機械的、環境的、そして安全上の要件に合わせて設計された、包括的な電源ソリューションです。

医療機器、IoT製品、産業機器、電動工具、ウェアラブルデバイス、エネルギー貯蔵システムなど、どのような製品を開発する場合でも、バッテリープロジェクトの初期段階で適切な情報を提供することで、開発効率を大幅に向上させ、バッテリーメーカーがお客様の用途に合ったソリューションを提供できるよう支援することができます。

では、カスタム仕様のリチウム電池パックを注文する際に、どのような情報を準備する必要があるのでしょうか？

バッテリーメーカーが通常必要とする主な仕様は以下のとおりです。

1. バッテリーアプリケーション

バッテリーメーカーが最初に知っておくべきことは バッテリーは何に使用されますか？。

例えば：

• 医療機器
• IoTとスマートデバイス
• 産業機器
• 電動工具
• ゴルフカート
• ウェアラブルエレクトロニクス
• 携帯機器
• 非常用照明
• 太陽エネルギー貯蔵
• 通信機器

このアプリケーションは、バッテリー設計全体にとって重要な背景情報を提供する。

ウェアラブルデバイス用のバッテリーは極めて小型軽量であることが求められる一方、産業用バッテリーパックは高放電電流、耐久性、耐熱性、長寿命を優先する傾向がある。

したがって、アプリケーションに関する情報を多く提供していただければいただくほど、エンジニアが最適なバッテリーソリューションを提案しやすくなります。

2. 必要なバッテリー電圧

電圧は、カスタムバッテリーパックにとって最も重要な仕様の一つです。

お使いの機器またはシステムの必要な動作電圧をお知らせください。例：

3.7V/7.4V/11.1V/12V/14.8V/24V/36V/48V/60V/72V

リチウムイオン電池の場合、公称電圧と最大充電電圧は必ずしも同じではありません。

例えば、一般的なリチウムイオン電池の公称電圧は約3.6Vまたは3.7Vであるのに対し、リン酸鉄リチウム電池の公称電圧は約3.2Vである。

必要なシステム電圧によって、セルを直列接続する方法が決まるため、バッテリーパック設計の重要な出発点となる。

3. 必要なバッテリー容量

次に、アプリケーションが必要とするエネルギー量を決定する必要があります。

バッテリー容量は通常、次のように表されます。

• mAh（ミリアンペア時）
• ああ（アンペア時）

例えば、40mAh / 2,000mAh / 5,000mAh / 10Ah / 50Ah / 100Ah / 600Ah

容量は、デバイスの予想動作時間に直接影響します。

簡単な概算は次のとおりです。

必要エネルギー ≈ 消費電力 × 稼働時間

例えば、デバイスが10Wを消費し、約8時間動作する必要がある場合：

10W × 8時間 = 80Wh

しかし、変換効率、放電限界、温度、バッテリーの劣化、その他の使用条件を考慮すると、実際のバッテリー容量はより高くなる必要があるかもしれない。

そのため、バッテリーメーカーは単に要求された容量に合わせるだけでなく、用途全体を評価する必要があるのです。

4. 最大放電電流

バッテリー容量だけでは、そのバッテリーがデバイスに安全に電力を供給できるかどうかはわかりません。メーカーは必要な放電電流も把握しておく必要があります。

以下をご提供ください：

• 連続放電電流
• 最大放電電流と最大電流の持続時間

例えば、ある機器は通常5Aの電流を消費するが、起動時には数秒間15Aを必要とする場合がある。

この情報は、セル選定、並列接続するセル数、BMS仕様、配線、コネクタ、および熱設計に大きな影響を与える可能性があります。

容量の大きいバッテリーが、必ずしも高い放電電流を供給できるとは限らない。

5. 充電要件

充電式バッテリーパックを開発する場合、充電に関する要件も同様に重要です。

役立つ情報には以下が含まれます。

• 充電電圧　標準充電電流
• 最大充電電流
• 必要な充電時間
• 充電器の仕様
• 急速充電の要件

例えば、製品に急速充電が必要な場合、バッテリーセル、BMS（バッテリー管理システム）、充電器、コネクタ、および熱設計のすべてをまとめて評価する必要があります。

したがって、充電器の型番や充電仕様を提供することで、エンジニアはより互換性の高いバッテリーソリューションを設計するのに役立つ。

6. バッテリーの寸法と重量

多くのカスタムバッテリープロジェクトにおいて、物理的なスペースは電気的仕様と同じくらい重要です。利用可能な最大スペースをお知らせください。

長さ×幅×高さ

可能であれば、以下の情報も提供してください。

• 最大バッテリー重量
• 設置可能なスペース
• 取り付けポイント
• ネジ穴の位置
• ケーブル出口位置
• 必要なバッテリーの形状
• 筐体または囲いの要件（アルミニウム／プラスチック／金属／青色PVC）

バッテリーは必要な電圧と容量を満たしていても、物理的に機器内部に収まらない場合は不適切である。

機械図面、3Dモデル、または既存のバッテリーサンプルをお持ちの場合は、それらを製造業者に提供することで、設計プロセスを大幅に効率化できます。

7. コネクタ、ワイヤおよびケーブルの要件

バッテリーパックは、デバイス、充電器、または制御システムに直接接続する必要がある場合があります。そのため、以下の点をご指定ください。

• コネクタ／端子タイプ
• ワイヤーの長さ
• ワイヤーゲージ

製品に特定のコネクタを既に使用している場合は、コネクタの部品番号または図面を提供することで、試作段階での互換性の問題を回避するのに役立ちます。

8. 動作温度および保管温度

温度はバッテリーの性能、安全性、充電、および寿命に大きな影響を与える可能性があります。以下の情報をご提供ください。

• 動作温度範囲
• 充電温度範囲
• 保管温度範囲
• 環境の最高温度と最低温度

用途によっては、特に高温または低温の環境下でも動作可能なバッテリーが必要となる場合があります。

製品が屋外、車両内、産業環境、またはその他の過酷な条件下で使用される場合は、プロジェクトの初期段階で温度要件を特定する必要があります。

9. 電池の化学

既にお好みのバッテリーの種類がある場合は、製造元にお知らせください。

一般的な充電式リチウム電池の化学組成には以下のようなものがあります。

• リチウムイオン
• リチウムポリマー
• LiFePO4
• ニッケル水素電池
• Ni-CD
• Li-SOCI₂

 

異なる化学反応は、以下の点で異なる特性を持つ。

• エネルギー密度
• 安全性
• サイクル寿命
• 放電性能
• 動作温度
• サイズと重量
• 料金

しかし、どの化学反応が適切か分からない場合は、必ずしも自分で判断する必要はありません。

専門のバッテリーメーカーは、お客様の用途の要件を評価し、適切な化学組成とセルタイプを推奨することができます。

10. BMSの要件

多くのリチウムイオン電池パックにおいて、バッテリー管理システム（BMS）は設計の重要な要素です。用途によっては、以下のような機能が必要となる場合があります。

• 過充電保護
• 過放電保護
• 過電流保護
• 短絡保護
• 温度保護
• 細胞バランス
• 充電状態の監視
• バッテリー通信

バッテリーがデバイスまたは制御システムと通信する必要があるかどうかも指定する必要があります。高度なアプリケーションの場合、通信インターフェースには以下が含まれる可能性があります。

• SMBus
• I²C
• UART
• RS485
• できる

BMSは、プロジェクトの最後に個別に選択するのではなく、バッテリーの構成とシステム全体の要件に基づいて設計されるべきである。

11. 必須資格

認証要件は、バッテリーの種類、用途、および対象市場によって異なります。プロジェクトによっては、次のような規格や認証が必要になる場合があります。UN38.3/ IEC 62133/UL1642 /UL2054 /これ/CB/RoHS/KC/それまで/なぜ/MSDS/その他の市場固有の要件

認証要件は、セル選定、BMS設計、機械構造、試験、文書作成、開発スケジュールに影響を与える可能性があるため、早期に特定することが重要です。

ハウエル・エナジーは、各種国際認証を取得したバッテリー製品とカスタマイズされたソリューションを提供し、市場固有のコンプライアンスサポートも行っています。

12. その他の特別な要件

最後に、設計に影響を与える可能性のあるその他の事項についても、バッテリーメーカーに伝えてください。例えば、以下のような場合です。

• 防水要件
• 防塵性
• 耐振動性
• 耐衝撃性
• 高温/低温動作
• 高い退院率
• 長寿命
• 軽量設計
• 超薄型デザイン
• 特別な囲い
• カスタムラベル（OEM/ODM）
• コミュニケーション要件
• 特別包装
• 目標生産量
• 配達予定スケジュール

些細な要求事項であっても、バッテリー設計に大きな影響を与えることがあります。そのため、プロトタイプが既に開発された後ではなく、プロジェクトの開始時にこれらの要求事項について話し合う方が常に良いでしょう。

これらの仕様を入力した後、どうなりますか？

要件が揃い次第、専門のバッテリーメーカーがプロジェクトの評価を開始します。一般的なカスタムバッテリー開発プロセスには、以下のようなものが含まれます。

ステップ1：要件分析

エンジニアは、アプリケーションの電気的、機械的、環境的、および規制上の要件を審査します。

ステップ2：セル選定とバッテリー設計

電圧、容量、放電性能、寸法、サイクル寿命、その他の要件に基づいて、適切なセルおよびバッテリー構成が評価されます。

ステップ3：BMSおよび保護設計

BMS、保護機能、通信インターフェース、配線、その他の電気部品は、バッテリーパックの要件に基づいて設計されています。

ステップ4：プロトタイプの開発とテスト

電気的、機械的、熱的、および機能的な検証のために、プロトタイプのバッテリーパックが製造される。

用途によっては、試験内容には、容量試験、サイクル試験、温度試験、振動試験、安全性試験、その他の信頼性評価が含まれる場合があります。

ステップ5：認証と検証

必要に応じて、バッテリーパックは対象市場に適した認証および適合性プロセスを経ることができます。

ステップ6：大量生産

設計が検証され承認された後、バッテリーパックは製造工程全体を通して品質管理を行いながら量産に移行することができる。

仕様をすべて把握していない場合はどうすればいいですか？

これは実によくあることです。

バッテリーメーカーに問い合わせる顧客の多くは、まだバッテリーの完全な仕様を把握していません。

あなたは以下のことしか知らないかもしれません：

「私たちのデバイスには充電式バッテリーが必要です。」

大丈夫です。

プロジェクトの開始時には、現時点で入手可能な情報をできるだけ多く提供できます。例えば、以下のような情報です。

• 製品用途
• デバイスの消費電力
• 予想稼働時間
• バッテリーの空きスペース
• 最大電流
• 対象市場
• 製品の図面または写真
• 既存のバッテリー仕様
• 年間購入量

専門のバッテリーエンジニアリングチームは、この情報を用いて、適切なバッテリーの化学組成、電圧、容量、セル構成、BMS（バッテリー管理システム）、コネクタ、および機械設計を決定するのに役立てることができます。

ハウエル・エナジーのカスタムバッテリーソリューション

Howell Energyは、バッテリー業界で20年以上の経験を持つバッテリーメーカーです。バッテリー設計、セル選定、パック開発、BMS統合、テスト、およびお客様のご要望に応じたカスタマイズまで、OEM/ODMバッテリーソリューションを提供しています。

当社が提供するカスタムバッテリーの機能には、さまざまな電圧と容量構成、カスタマイズされた寸法と形状、コネクタ、RS485やCANなどの通信インターフェース、およびその他の用途固有の要件が含まれます。

当社のバッテリー製品群には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、リン酸鉄リチウム電池、リチウム一次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、およびカスタマイズ可能なバッテリーパックが含まれており、用途に応じてさまざまなバッテリー技術をご提案できます。

独自のバッテリーパックを開発する準備はできていますか？

お問い合わせいただく前に、すべての仕様を確定しておく必要はありません。

既にお持ちの情報（用途、必要な電圧と容量、寸法、電流要件、動作環境、図面、既存のバッテリーサンプルなど）をお送りください。

当社のエンジニアリングチームは、お客様のご要望を評価し、製品コンセプトを実用的なバッテリーソリューションへと具体化するお手伝いをいたします。

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