四、设计流程与分析方法

一）设计流程

1.电池单体选择和分级，确保性能一致。在储能电池 PACK 的设计流程中，电池单体的选择和分级是至关重要的第一步。首先，需要从可靠的供应商处选择适合的锂电池单体。例如，对于一些高端的储能应用，可能会选择能量密度高、循环寿命长的锂离子电池单体。在选择过程中，要对电池单体的性能参数进行严格的检测，包括容量、内阻、电压等。据统计，通过对大量电池单体进行检测和分级，可以确保性能和质量的一致性在 98% 以上。经过分级后的电池单体，可以按照不同的性能等级进行分类存储，为后续的组装工作做好准备。

2.电池单体组装，采用合适连接方式。电池单体组装是将多个电池单体按照设计要求进行组合的过程。在这个阶段，需要采用有效的连接方式，如焊接或压接。焊接方式具有连接牢固、电阻小的优点，但操作难度较大，对工艺要求较高。压接方式则相对简单，但连接的稳定性可能稍逊一筹。例如，在一些大规模的储能电池 PACK 生产中，可能会采用激光焊接技术，将电池单体连接在一起。这种焊接方式具有能量密度高、焊接变形小、热影响区小等优点，能够有效提高制件精度，使焊缝光滑无杂质、均匀致密，还能实现不同材料之间的焊接，满足多种材料的焊接需求。通过合理选择连接方式，可以确保电池单体之间的连接可靠，为储能电池 PACK 的性能提供保障。

3.电池管理系统集成，实现监控和保护功能。电池管理系统（BMS）是储能电池 PACK 的核心组成部分之一，它的集成对于实现对电池单体的监控、平衡和保护功能至关重要。在集成 BMS 时，需要将其与电池单体进行精确的连接和调试。BMS 可以实时监测电池单体的电压、电流、温度等参数，通过对这些参数的分析，实现对电池的充放电控制、均衡管理和故障诊断。例如，当电池单体的电压过高或过低时，BMS 可以自动调整充放电电流，防止过充或过放的发生；当电池单体的温度过高时，BMS 可以启动散热系统，降低电池温度，确保电池的安全运行。此外，BMS 还可以通过通信接口与外部设备进行数据交互，实现对储能电池 PACK 的远程监控和管理。

4.外壳封装，提供安全和散热保障。外壳封装是将电池组安装在外壳中，以确保安全性和稳定性，并提供散热和防护功能。外壳的选择需要考虑多个因素，包括材料的强度、散热性能、防水防尘能力等。例如，一些高性能的储能电池 PACK 可能会采用铝合金外壳，这种材料具有强度高、重量轻、散热性能好等优点。在外壳封装过程中，还需要确保电池组与外壳之间的安装牢固，防止在使用过程中出现松动或位移。同时，外壳还需要具备良好的散热设计，可以通过散热片、通风孔等方式，将电池组产生的热量及时散发出去，确保电池的工作温度在安全范围内。此外，外壳还需要具备一定的防水防尘能力，以保护电池组免受外界环境的影响。

5.整体测试和质量控制，确保产品性能。整体测试和质量控制是储能电池 PACK 设计流程的最后一步，也是确保产品性能的关键环节。在这个阶段，需要对组装完成的模组 Pack 进行全面测试，包括性能测试、容量测试、循环寿命测试和安全性测试等。性能测试主要包括充放电效率、响应时间等参数的测试；容量测试则是通过对电池进行充放电，测量其实际容量；循环寿命测试是模拟电池在实际使用中的充放电循环，评估其寿命性能；安全性测试则包括过充、过放、短路、撞击等测试，确保电池在各种极端条件下仍能安全工作。通过严格的测试和质量控制，可以确保储能电池 PACK 的性能和质量符合设计要求，为用户提供可靠的能源存储解决方案。

二）分析方法

1.解读 PACK 定义，了解其技术核心。锂离子电池 PACK 又称电池模组，是一种锂离子电池的制作工艺，是包装、封装、装配的意思，是指将多个锂离子单体电芯组通过并串联的方式连接而成，并考虑系统机械强度、热管理、BMS 匹配等问题。其重要的技术体现在整体结构设计、焊接和加工工艺控制、防护等级、主动热管理系统等方面。例如，将两个电池串联或并联起来，按照客户要求组成某一特定形状，就叫它 PACK。通过解读 PACK 的定义，可以明确其技术核心在于将多个单体电池进行合理的组合和封装，以满足不同的应用需求。

2.分析 PACK 组成，认识各部分作用。电池 PACK 组成主要包括单体电池模块、电气系统、热管理系统、箱体和 BMS 几个部分。单体电池模块是电能的储存和释放单元，相当于人体的 “心脏”；电气系统负责电能的传输和分配，高压线束如 “大动脉血管”，低压线束如 “神经网络”；热管理系统维持电池在适宜温度范围内工作，如同给电池装了一个 “空调”；箱体及支架起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护的作用，类似人体的 “骨骼”；BMS 则是电池的 “大脑”，负责监控电池状态、管理充放电过程、保护电池免受过充、过放、过流等损害。通过分析 PACK 的组成，可以深入了解各部分的作用，为设计和优化储能电池 PACK 提供依据。

3.探讨 PACK 特点，明确技术要求。PACK 锂电池包要求电池具有高度的一致性（容量、内阻、电压、放电曲线、寿命），循环寿命低于单只电池，在限定条件下使用，成型后需加以保护并进行充电均衡、温度、电压及过流监测，必须达到设计需要的电压、容量要求。例如，在实际应用中，为了满足这些特点和技术要求，需要在电池单体选择、组装工艺、BMS 设计等方面进行严格的控制和优化。通过探讨 PACK 的特点，可以明确设计过程中的技术要求，确保储能电池 PACK 的性能和质量。

4.介绍 PACK 方法，包括串并组成和工艺选择。电池模组由单体电芯通过并串联而成。并联增加容量，电压不变，串联后电压倍增，容量不变。在选择电芯时，要求种类一致、型号一致，容量、内阻、电压值差异不大于 2%。PACK 的工艺主要有激光焊接、超声波焊接、脉冲焊接和弹性金属片接触等方式。综合考虑生产良率、效率及连接点的内阻，目前激光焊接已经是很多电池厂商的首选。例如，电压为 3.2V 的电芯，15 个串联起来，就是 48V，这就是串联升压；容量为 50Ah 的电芯，两个并联起来，就有 100Ah，这就是并联扩容。通过介绍 PACK 的方法，可以为储能电池 PACK 的设计提供具体的技术方案和工艺选择。

5.看懂 PACK 技术参数，掌握产品性能指标。