客製化鋰離子電池組與現成電池組：工程師需要了解的內容

在進行選擇時，開發時間表是關鍵的設計參數。客製化鋰離子電池組 以及現成的解決方案。  標準電池組 客製化設計在4週內即可投入生產，而客製化設計僅設計階段就需要8-12週。這種時間差異對專案進度和市場進入策略有顯著影響。

電池組規格的製定不僅涉及開發週期，還涉及多項技術考量。客製化解決方案需要根據目標應用的單一電池功率輸出特性，提供精確的電壓需求。認證測試會將開發週期延長 4 至 12 週，具體取決於認證機構。標準電池組可提供即時部署優勢並降低初始成本，而客製化電池組則可提供針對特定應用的性能最佳化，這通常可以證明延長開發週期和提高鋰離子電池組價格是合理的。

選擇過程需要在即時可用性和效能最佳化之間取得平衡。工程師必須評估當前專案的限制和長期產品需求。本指南概述的技術考慮將有助於確定最適合特定應用的方法。

標準鋰離子電池組與客製化鋰離子電池組的差異

圖片來源： Epec工程技術公司

電池組分類為電源系統設計決策奠定了基礎。標準鋰離子電池組和客製化鋰離子電池組之間的技術差異決定了開發方法、組件選擇和應用性能特徵。

什麼樣的電池組才算是標準電池組？

標準電池組由預先設計的電源解決方案組成，這些解決方案按照常見的行業規格製造。這些配置通常提供 3.6V、7.2V、12V 或 24V 的固定額定電壓，並預設以毫安培小時 (mAh) 或安培時 (Ah) 為單位的容量。標準電池組採用成熟的電芯排列和標準化保護電路，旨在廣泛相容於多種設備類型。

標準電池組不一定是等待出貨的庫存產品。製造商開發可快速配置以適應不同應用的電池管理系統 (BMS) 模組。這種方法縮短了開發時間，同時減少了設計和組裝工作量，從而最大程度地減少了非經常性工程費用。電池管理系統

標準配置包括針對過流和過壓情況的基本安全保護電路。這些電池組通常包含現有的安全標準合規認證，但認證流程仍會增加開發週期的時間和成本。

什麼使得電池組「客製化」？

客製化鋰離子電池組是專為滿足精確設備需求而設計的特定應用電源。這些專用組件採用精心挑選的組件，並經過配置，可在特定操作參數下提供最佳性能。

定制涉及多個技術方面：

• 電壓和容量規格與精確的應用需求相符
• 針對可用設備空間進行外型尺寸最佳化
• 根據性能和環境要求選擇電池化學成分
• 針對操作條件的特定應用安全功能
• 針對獨特放電特性進行編程的電池管理系統

客製化鋰離子電池組設計透過組件級優化消除效率低下問題，最大程度提高能量密度並延長使用壽命。每個元件都經過精心挑選和配置，以防止電池單元在其最佳性能範圍之外運作。

為什麼這種差異對工程師很重要

在標準解決方案和客製化解決方案之間進行選擇，需要進行基本的工程權衡。客製化電池組能夠根據特定的電源需求調整效能，從而優化效率並確保設備在設計參數範圍內運作。客製化設計能夠實現卓越的空間利用率，支援更緊湊的產品架構。

可以開發符合嚴格品質規範的電池組，確保可靠性和耐用性，同時減少維護需求。客製化鋰離子電池組方法使工程師能夠透過適合特定操作環境的客製化保護機制來滿足特定的安全要求。定制鋰離子電池製造商

雖然客製化解決方案的鋰離子電池組初始價格較高，但優化的性能和降低的更換頻率通常能夠帶來卓越的長期價值。客製化電池組方法允許工程師根據其應用環境加入專門的保護機制。

工程師必須評估特定應用的功率需求、空間限制和效能預期是否值得投入客製化電池組設計相關的額外開發時間和成本。這項決定不僅會影響專案的短期參數，還會影響產品的長期性能。

電池管理系統：基本功能與進階功能

圖片來源： 巴肯西系統

電池管理系統 (BMS) 是鋰離子電池組運作的電子控制中心。保護電路包含在通常稱為保護電路模組 (PCM) 的零件中，該模組透過監控可充電電池組的狀態、報告資料、平衡電池單元以及在控制電池環境的同時保護電池來管理電池組的電子設備。

標準包中的BMS：有限的控制和診斷

標準電池組包含基本的 BMS 功能，其設計主要是為了提供必要的保護，而非性能最佳化。這些系統提供基本的安全保障，但監控能力有限。現成的 BMS 解決方案通常僅提供標準保護功能，專注於防止災難性故障。

大多數標準BMS都是針對特定應用（例如電動車或併網系統）量身定制的，這限制了它們的通用性。許多BMS僅限於使用某些特定的電池化學成分和電池單元配置。基本的診斷功能意味著故障排除所需的資料有限，有些BMS使用的是簡單的類比技術，而不是可程式化的數位系統。

客製化BMS：即時監控和可程式設定文件

客製化電池管理系統透過感測器輸出不斷監控充電和放電過程中的關鍵操作參數，提供增強的智慧和控制，這些感測器提供電池內的電壓、電流和溫度的實際狀態以及充電狀態。

先進的系統即時追蹤單一電池電壓，實現精準測量——這對於最大限度地提高電池整個生命週期內的可用容量至關重要。這些系統提供先進的功能，包括：電池平衡

• 計算充電狀態 (SOC)，獲取即時功率水平信息
• 健康狀態 (SOH) 測量表明儲存和輸送能力
• 主動或被動平衡技術，以均衡電池間的電壓
• 可編程參數，用於特定應用的最佳化

高階客製化鋰離子電池組通常包含支援 CAN、I2C 或 SMBus 協議的 BMS，以便與現有系統無縫整合。一些先進的系統將資料傳輸到雲端平台進行全面分析，從而實現預測性維護。

安全功能：過充、溫度和故障偵測

主要安全電路管理所有基本安全功能：過壓、欠壓、過流，有時還包括過溫或欠溫。基本保護包括過電流阻斷、欠壓預防和短路保護。然而，客製化電池組設計包含更全面的安全系統，並具有多層保護。

先進的 BMS 可持續監控過壓、欠壓、短路和過熱等故障，並觸發關機或警報等保護措施。溫度管理尤其重要—客製化系統使用感測器監測溫度，並採用演算法透過調整效能來防止過熱。除了防止過熱之外，客製化 BMS 還可以抑制在安全溫度範圍之外的充電。熱失控

對於需要最高可靠性的應用，優質客製化電池組可能包含二級安全電路，當主要保護失效時，該電路會啟動，這對於不允許故障的醫療或工業環境來說是一項關鍵特性。

性能和設計靈活性

物理設計特性和效能參數直接影響電池組在實際應用中的效率。工程師在選擇合適的能源解決方案時，必須考慮電池組、實體配置和特定應用最佳化的關鍵決策。電力輸送

功率輸出和運行時最佳化

不同類型的設備對電源的要求差異很大，因此優化對於高效運作至關重要。客製化鋰離子電池組透過特定的電池單元排列，實現精確的電壓和容量配置。串聯可提高電壓，而並聯可提升容量和續航時間。 2串2並聯配置比1串1並聯配置容量翻倍，在相同功率負載下延長續航時間。

電池化學成分的選擇會顯著影響電池性能。客製化鋰離子電池製造商可以採用矽陽極等材料，從而比傳統的石墨陽極提供更高的容量。這種材料選擇流程可使客製化設計的電池年能量密度提升 5-8%。先進材料

外形尺寸和外殼定制

標準電池組迫使設計師在人體工學或容量方面做出妥協。客製化解決方案可以塑造成弧形、L形、梯形或超薄結構，從而最大限度地利用可用的內部空間。這種優化的組裝方式可以在相同的外形尺寸下將容量提升15-25%。

外殼材料提供了更多客製化選擇。傳統的選擇包括耐用的鋼材和輕質的鋁材，而熱塑性塑膠和玻璃纖維聚丙烯等較新的替代品則能夠在保持熱穩定性的同時減輕重量。這些先進材料比金屬替代品更耐高溫，通常不需要額外的隔熱毯。

特定應用調整：醫療與工業用途

與工業應用相比，醫療設備對電池特性的要求更為獨特。對於醫療保健設備，客製化電池解決方案有助於在用途、性能和設備尺寸之間找到最佳平衡。醫療應用尤其需要最大限度地降低電池更換頻率，並配備先進的監控功能，以確保救生功能的可靠性。

工業應用通常優先考慮不同的屬性。這些環境通常需要能夠承受極端溫度（-40°C 至 +85°C）、支援高電流脈衝以及提供高達 5,000 次完全充電循環的電池。

聯絡我們 今天就為您的特定應用需求量身打造電池解決方案。

客製化鋰離子電池組設計可實現標準解決方案無法比擬的特定應用優化，因此儘管鋰離子電池組價格可能更高，但仍值得考慮。

開發時間表和認證要求

專案時間表管理決定了電池實施計劃的成功。開發週期和認證要求必須納入專案進度計劃，以避免代價高昂的延誤並確保合規性。

標準包裝：平均交貨時間為 4 週

標準組件通常在訂單下單後約4週內即可供貨。之所以能如此快速地交付，是因為製造商之前已經開發了可快速部署的電池管理系統模組。該流程遵循以下既定順序：鋰離子電池組

1. 報價產生：3-5 天，取決於複雜程度
2. 樣圖創作：2-3天
3. 客戶批准：3-5天
4. 樣品製作：通常在10週內完成

標準解決方案需要一些設計和組裝工作，從而產生適度的非經常性工程費用。

客製化包：8-12 週設計 + 4-6 週原型製作

客製化鋰離子電池組開發需要大幅延長開發週期。僅電氣設計階段就需要4-6週。原型開發還需要4-6週，具體取決於電芯的可用性。開發流程包括：

• 機械設計：4-6週
• 軟體/韌體開發：4-5週
• 3D列印建模：5-10天
• 射出外殼工具：8-10週

電池組樣品生產通常需要10-20週。除非是長週期產品造成額外延誤，最終生產通常還需要10週。客製化 BMS 和外殼

認證要求：UN 38.3、UL、IEC

鋰電池在運輸或實施前需要特定的認證：

UN 38.3 – 國際鋰電池運輸強制要求。此認證要求電池必須通過八項嚴格測試，包括高海拔模擬、熱循環、振動、衝擊、外部短路、撞擊、過充和強制放電。此流程需要17個樣品包，耗時6-8週。

UL 2054 – 美國便攜式電池安全標準。測試需要55個樣品包，測試週期為12-14週，總認證週期為20-24週。

IEC 62133 – 可充電電池安全國際標準。此認證需要33個樣品，並進行約8-10週的測試。

這些認證要求增加了大量時間和費用（僅 UN 460 測試就需要 7000 至 38.3 美元），因此成為專案規劃中的關鍵考慮因素。

成本和價值思考因素

圖片來源： 雷說能量

財務因素通常決定最終選擇標準電池還是客製化電池解決方案。完整的成本分析不僅要考慮初始購買價格，還要涵蓋整個生命週期的價值以及營運方面的考量。

單位成本比較：標準與客製化

標準鋰離子電池組的初始採購成本通常比客製化電池組低兩到四倍。標準12V 100Ah電池的價格在150美元至300美元之間，而同類定制鋰離子電池組的價格則在500美元至1200美元之間。這一價格差異體現了客製化設計中採用的先進材料、精密製造流程以及包括電池管理系統 (BMS) 在內的先進安全系統。

然而，客製化電池通常能夠實現具有競爭力的單價，並且交貨時間充足。實際成本優勢取決於產量和專案時程要求。

設計複雜度對鋰離子電池組價格的影響

客製化電池組的定價取決於幾個技術因素：

• 化學選擇：鋰化學材料的成本超過鎳基替代品，儘管近幾十年來價格已大幅下降
• 材料選擇：組件選擇佔總電池組成本的 78-82%
• 智慧功能：智慧電池功能包括電量計量、健康狀態監測和先進的通訊協議，成本也會隨之增加
• 外殼設計：鋁可以節省成本，但與銅或鍍金替代品相比，導電性和耐腐蝕性較差

聯絡我們的團隊，了解有關客製化和標準電池組的問題，以確定最適合您專案的經濟高效的解決方案。

當定制鋰離子電池組的投資獲得回報時

通常在實施後 2-4 年內即可實現投資回報。在密集型工業應用中，投資報酬期會更快。經濟效益包括：客製化鋰離子電池組

• 延長使用壽命：客製化鋰電池可提供 2,000-3,500 次充電循環，而標準鋰電池則為 1,000-1,500 次
• 減少維護：無需澆水、終端清潔或平衡充電
• 效率更高：客製化鋰電池解決方案的充電效率可達 96%，而標準方案的充電效率僅為 75%
• 減少更換次數：研究表明，客製化鋰電池可將 8 年電池成本降低高達 56%

雖然前期成本超過標準替代方案，但客製化電池組設計對於需要可靠性和最佳性能的長期應用而言是經濟實惠的選擇。

比較表

結語

在客製化鋰離子電池組和現成替代方案之間進行選擇，需要根據專案約束條件，系統地評估工程要求。標準電池組對於開發週期緊湊的應用，能夠提供即時部署優勢，以較低的初始投資提供足夠的效能。客製化解決方案透過針對特定應用的最佳化、延長的運行生命週期和精準的外形設計，提供卓越的長期營運價值。

在極端環境條件下運作的醫療設備或工業設備等關鍵應用通常證明客製化電池設計中提供的增強安全功能和針對特定應用的調整是合理的。客製化電池組中先進的BMS功能（包括即時監控、可程式設定檔和複雜的保護系統）與標準方案中的基本保護電路相比，具有顯著的運作優勢。

經濟分析表明，雖然客製化鋰離子電池組的價格最初比標準電池組高出兩到四倍，但這項投資通常可在2到4年內透過減少維護需求、降低更換頻率和提高營運效率來實現回報。對於需要可靠性和優化性能的長期應用，儘管開發週期較長，但客製化電池組設計往往是最具成本效益的解決方案。

決策架構應評估專案的短期需求和長期營運需求。請聯絡我們的工程團隊，討論您的特定電池需求—無論是標準電池組還是為您的應用設計的客製化鋰離子電池解決方案。了解這些技術差異，有助於確保選擇符合工程目標、預算參數和性能規格的電源解決方案。

關鍵要點

工程師在標準和客製化鋰離子電池解決方案之間進行選擇時面臨著關鍵的權衡，每個選項都針對不同的專案需求提供了獨特的優勢。

• 標準電池組的交付週期為 4 週，前期成本較低，而客製化解決方案需要 8-12 週的設計加上原型製作，但具有卓越的長期價值
• 客製化電池組透過優化設計，在相同尺寸下可將容量提高 15-25%，並可實現 2,000-3,500 次充電循環，而標準選項僅為 1,000-1,500 次
• 與標準解決方案中的基本保護相比，客製化套件中的高階 BMS 可實現即時監控、可程式設定檔和複雜的安全功能
• 儘管初始成本高出 2-4 倍，但客製化鋰離子電池通常可以透過延長使用壽命和 8% 的充電效率將 56 年總成本降低高達 96%
• 客製化解決方案證明，對於需要特定外形尺寸、極端環境操作或特定應用性能優化的關鍵應用，投資是合理的

選擇最終取決於平衡當前時間表需求與長期性能要求和整體擁有成本考量。

常見問題

Q1. 標準鋰離子電池組和客製化鋰離子電池組的主要差異是什麼？

標準電池組提供更快的可用性（約 4 週）和更低的初始成本，而客製化電池組提供優化的性能、更長的使用壽命（2,000-3,500 次充電週期）和客製化的設計，但需要 8-12 週的時間進行開發和原型製作。

問題2. 標準電池組和客製化電池組的電池管理系統 (BMS) 有何不同？

標準電池組通常配備基礎的 BMS，監控功能有限且配置固定。客製化電池組則配備先進的 BMS，具有即時電池監控、可編程參數和先進的安全功能。

問題3：客製化鋰離子電池組是否值得更高的初始成本？

雖然客製化電池組的初始成本可能要高出 2-4 倍，但它們通常會在 2-4 年內透過減少維護、減少更換和提高效率（充電效率為 96%，而標準電池組的充電效率為 75%）獲得回報。

Q4. 鋰離子電池組需要哪些認證要求？

主要認證包括運輸認證 UN 38.3（6-8 週）、便攜式電池安全認證 UL 2054（20-24 週）以及可充電電池安全認證 IEC 62133（8-10 週）。這些認證會顯著增加開發時間和成本。

Q5.客製化鋰離子電池組如何提高空間利用率？

客製化包裝可以設計成靈活的形狀（曲線形、L 形、梯形），以最大限度地利用可用空間，與相同尺寸的標準包裝相比，容量可能增加 15-25%。