カスタムリチウム電池パックにはUN 38.3試験が必要ですか？

特定のデバイスまたはアプリケーション向けにカスタムリチウム電池パックを開発する際、OEMメーカーは通常、必要な電圧、容量、および性能仕様を満たすセルを選定することから始めます。セルサプライヤーがすでにUN 38.3試験に関する文書を提供している場合がありますが、これにより重要な疑問が生じます：これらの既存の試験結果で完成したバッテリーパックをカバーできますか、それともカスタム設計には追加の試験が必要ですか？

回答は、電池の種類、その構成、および既存の試験文書の範囲によって異なります。国連試験・基準マニュアル（UN Manual of Tests and Criteria）では、リチウム電池セルおよびリチウム電池に対して異なる試験要件が適用されます。充電式リチウム電池の種類については、既に試験済みのセルから電池が組み立てられる場合にも、該当する電池レベルの要件が適用されます。</p>

この区別は、OEMがセル構成を変更したり、バッテリーマネジメントシステム（BMS）を統合したり、新しい筐体を開発する際に重要です。これらの要件を早期に理解しておくことで、ドキュメンテーションの抜けや、開発プロセスの後期に予期せぬ試験作業が発生することを回避できます。

カスタムリチウム電池パックはUN 38.3試験を受ける必要がありますか？

UN 38.3とは、『国連試験・基準マニュアル』第III部第38.3項に規定される試験要件を指します。これは、適用される輸送規制に従い、リチウム電池および蓄電池を輸送に供する前に合格しなければならない一連の設計試験を定めています。

カスタムバッテリーパックに試験が必要かどうかは、完成した設計がすでに試験済みのバッテリー種別によってカバーされているかどうか、およびその種別に適用される要件が何かによって決まります。セルの既存のUN 38.3試験結果は、別途開発されたバッテリーパックが適用されるバッテリー・レベルの要件を満たしていることを自動的に証明するものではありません。</p>

セルレベルのテスト vs. バッテリーパックのテスト

リチウム電池「電池」と「リチウム電池」は、UN 38.3において相互に交換可能な用語ではありません。一般に、「電池」とは、2個以上のセルを永久的な方法で電気的に接続し、ケース、端子、表示などの使用に必要な部品とともに構成されたものを指します。「単セル電池」は、本マニュアルの定義において別途取り扱われます。

テスト範囲も異なります：

• リチウム電池の種類： すべてのリチウム電池は、試験T.1からT.6およびT.8の対象となります。
• 非充電式リチウム電池の種類： これらは、以前に試験済みの電池セルで構成される電池タイプを含む、試験T.1からT.5の対象となります。
• 充電式リチウム電池の種類： これらは、以前に試験済みの電池セルで構成される電池タイプを含む、試験T.1～T.5およびT.7の対象となります。

マニュアルには、電池の一部を構成するコンポーネント・セル（別途輸送されないもの）に適用される特別な規則も定められています。このようなコンポーネント・セルは、試験T.6およびT.8のみを実施すればよいこととされています。この規定はコンポーネント・セルに適用されるものであり、完成した電池に適用される試験要件と混同してはなりません。

追加の検査が必要なのはいつですか？

カスタムバッテリーパックが既存の試験文書でカバーされているものとは異なるバッテリー種別を表す場合、追加の試験が必要になることがあります。

例えば、OEMが試験済みのリチウムイオン電池セルを使用する場合でも、直列および並列構成、保護システム、または機械的構造が異なるパックを開発することがあります。エンジニアリングチームは、その結果として得られる設計が既存の試験済みタイプの範囲内に収まるか、それともUN 38.3に基づき新たなタイプとして扱われるべきかを評価しなければなりません。</p>

第38.3.2.2項の下では、試験対象の充電式電池または電池パックに特定の変更を加えると、新しい型式となる場合があります。これには以下が含まれます：

• 定格エネルギー（ワット時で測定）が20％以上変化すること。
• 公称電圧の20％を超える上昇。
• 指定されたテストのいずれかが失敗する可能性がある変更。</p>

マニュアルでは、電極または電解質材料、保護装置、安全設計、構成セルの数、および構成セルの接続方法などの、関連性が考えられる設計変更の例を示しています。</p>

すべての変更が自動的に完全な新しい試験プログラムを必要とするわけではありません。変更の影響は、試験済みの設計および関連する要求事項に対して評価される必要があります。したがって、OEMは、変更されたバッテリー設計において既存の文書を活用する前に、その文書の適用範囲を確認する必要があります。

どのバッテリーデザイン要因がUN 38.3試験要件に影響を与えますか？

カスタムバッテリーパックは、電気的・電子的・機械的な部品を組み合わせたものであり、それぞれが最終設計および既存の試験済みバッテリー種別との関係に影響を及ぼす可能性があります。</p>

このため、電池アーキテクチャを定義する際に、UN 38.3に関する検討を含める必要があります。これは、パックが出荷準備完了となるまで待つのではなく、早い段階で行うべきものです。

セルの種類とバッテリーの構成

セルの選定は、カスタムバッテリー・プロジェクトにおいて最初に行うべき決定事項の1つです。異なるセルの化学組成、形状、寸法、および電気的特性は、バッテリーの設計および試験に関する検討事項に影響を及ぼします。

設定も重要です。直列または並列に接続するセルの数を変更すると、公称電圧、容量、総エネルギー、およびバッテリーの物理的な配置に影響が出ます。

OEM は以下の項目を定義する必要があります：

• セルの化学組成および形状（円筒形、角形、またはポーチ型セルなど）。</p>
• セルメーカーおよびモデル。
• 直列および並列構成。
• 定格電圧および容量。
• ワット時単位の総定格エネルギー。

これらの仕様は、提案されたバッテリー構造を評価し、既存のセルまたはバッテリーの仕様書と比較するための基準を提供します。</p>

バッテリー容量およびエネルギー定格

バッテリー容量および公称エネルギーは、システム設計および輸送分類の両方において重要な仕様です。

充電式電池の場合、公称エネルギーは通常、公称電圧と定格容量を用いて計算されます：

例えば、定格電圧が48 V、定格容量が100 Ahのバッテリーの定格エネルギーは4,800 Whです。

公称エネルギー容量は、電池仕様書およびUN 38.3試験概要書において一貫したものでなければなりません。また、試験済みの充電式電池の種類に変更を加える際の評価においても、重要な参照情報となります。</p>

BMSおよび保護回路の設計

The バッテリー管理システムは、バッテリーの主要な動作条件を監視および制御する役割を担います。アプリケーションに応じて、その機能にはセル電圧の監視、温度監視、電流保護、バランス調整、およびホスト機器との通信が含まれる場合があります。

BMSのハードウェアおよびソフトウェアも、UN 38.3の設計変更評価に関連する場合があります。マニュアルでは、保護装置（ハードウェアおよびソフトウェアを含む）の変更を、規定された試験に不合格となる可能性のある変更例として挙げています。

カスタムバッテリーパックを定義する際、OEMは以下の点を考慮する必要があります：

• 過電圧および低電圧保護。
• 過電流および短絡保護。
• 温度の監視および保護。
• セルバランス戦略。
• アプリケーションで必要とされる場合の通信インタフェース（例：CANやRS485）。</p>

保護戦略は、最終設計で使用されるハードウェアおよびソフトウェア構成を含め、バッテリ仕様の一部として文書化する必要があります。</p>

バッテリーエンクロージャーおよび機械的構造

エンクロージャーは、電池セルおよび内部部品を保護するとともに、電池とホスト機器間の機械的インターフェースを提供します。</p>

その設計には、取付ポイント、構造支持部、絶縁材、コネクタ、および熱管理のための措置が含まれる場合があります。これらの特徴は、バッテリーの質量、寸法、および機械的挙動に影響を及ぼす可能性があります。

OEMプロジェクトの場合、筐体の要件は電気仕様とともに定義する必要があります。重要な検討事項には以下が含まれます：

• 利用可能な設置スペースおよび取付方法。
• 筐体の材料および構造設計。
• コネクタの配置およびケーブルの配線。</p>
• 絶縁および保護の要件。
• 冷却または放熱のための配置。
• 振動および温度条件を含む動作環境。

筐体の変更により、自動的にUN 38.3試験を新たに実施する必要があるわけではありませんが、規定された試験結果に影響を及ぼす可能性のある変更については、既存の試験済み設計と照らし合わせて評価する必要があります。</p>

カスタムバッテリー開発プロジェクトを開始する前に、OEMメーカーが準備すべきものは何ですか？

明確なプロジェクト要件は、バッテリー製造メーカーが設計を評価し、適切なセルを選定し、プロトタイプ開発の前に潜在的な適合性に関する検討事項を特定するのに役立ちます。</p>

OEMは、開始時点ですべての技術的詳細を最終決定する必要はありません。ただし、以下の情報を準備しておくことで、初期のエンジニアリング評価をより正確なものにできます。</p>

電気的および性能に関する要件

バッテリーが電源を供給する機器またはシステムの電気的要件から始めます。

関連情報には以下が含まれます：

• 必要な公称電圧および動作電圧範囲。</p>
• 目標容量およびエネルギー効率評価。
• 連続放電電流およびピーク放電電流。
• 充電電流および充電方法。
• 予想動作時間およびデューティサイクル。
• 必要なサイクル寿命および使用寿命。
• 通信プロトコルおよびデータ要件。

この情報により、技術チームはセルの選択肢を評価し、バッテリーの電気的性能を定義するための明確な出発点が得られます。</p>

カスタムUPSバッテリーを指定する際に必要な情報の実用的な例については、カスタムリチウムUPSバッテリーの要件.

機械的および環境的要求事項

バッテリーは、利用可能な設置スペースに収まり、アプリケーションで想定される条件の下で動作しなければなりません。

OEMは以下のものを提供する必要があります：

• 最大バッテリー寸法および重量。
• 取付け位置および機械的インターフェース。
• コネクタの種類および端子の位置。
• 動作および保管温度範囲。
• 振動、衝撃、その他の環境条件。
• 冷却、換気、または熱管理の要件。

バッテリーが産業用機器、医療機器、バックアップ電源システム、その他の特殊用途に設置される場合、OEMはアプリケーション固有の安全性および統合要件も特定する必要があります。

輸送およびコンプライアンス要件

輸送要件は、最終的なバッテリー設計が承認される前に検討する必要があります。

OEMは以下の点を明確にする必要があります：

• 電池が別途出荷されるか、機器に装着された状態で出荷されるか。</p>
• 航空、海上、陸上など、想定される輸送手段。</p>
• 目的地市場および適用される輸送規制。
• 必須のUN 38.3文書。</p>
• その他の製品、システム、または市場固有のコンプライアンス要件。</p>

UN 38.3 は、輸送のためのリチウム電池および電池組の設計試験について定めています。しかし、他のすべての輸送上の義務を置き換えるものではありません。包装、表示、ラベリング、文書、および出荷条件については、道路輸送の場合は ADR、海上輸送の場合は IMDG コード、航空輸送の場合は IATA 危険物規則など、適用される規則にも照らして確認する必要があります。</p>

これらの要件を早期に定義することで、OEMおよびバッテリーメーカーは出荷前に必要となる文書作成および試験作業を特定できます。</p>

ODM電池メーカーは、UN 38.3適合性をどのようにサポートできるか？

電気的・機械的・通信的な要件を特定したバッテリーを開発するOEM向けに、ODMパートナーは製品設計上の意思決定と試験・文書化に関する検討事項を結びつけるお手伝いができます。</p>

メーカーの役割は、エンジニアリングプロセスを支援し、必要な適合性確認作業を調整することです。UN 38.3試験自体は、適格な試験施設によって実施されなければならず、該当する試験文書は、実際のセルまたは電池の型式と一致している必要があります。</p>

ACEバッテリーはカスタムバッテリーの設計および製造 OEM/ODMプロジェクト向けのサポートを提供し、電池セルの選定およびパック構成からBMS統合、プロトタイプ開発に至るまで、お客様の電池要件に対応します。

セル選択およびバッテリーパック設計

ODM電池メーカーは、OEMの電圧、容量、放電、充電、サイズ、および動作要件に対して、セルの選択肢を評価するお手伝いができます。</p>

選択されたセルは、直列および並列構成、電気的接続、筐体、保護戦略を含むバッテリーパックのアーキテクチャの基盤となります。

この段階において、製造業者はまた、利用可能なセルレベルの文書を確認し、提案された電池設計が独自の適用対象となるUN 38.3試験を必要とするかどうかを特定する必要があります。</p>

BMS統合およびプロトタイプ開発

BMSは、バッテリ構成およびホスト機器の要件に基づいて設計する必要があります。これには、保護機能、監視パラメータ、通信インタフェース、およびシステム統合要件の定義が含まれます。</p>

プロトタイプ開発により、OEMおよび製造業者は、バッテリーが電気的・機械的・機能的な仕様を満たしているかどうかを評価できます。</p>

プロトタイプ評価では、エンジニアリングチームが設計上の問題を特定し、システム統合を検証し、その後の試験に必要な技術情報を準備することも可能になります。</p>

バッテリ通信および統合に関する検討事項について詳しくは、以下をご覧ください。カスタムバッテリーパックの設計および統合.

テストの調整と文書化

バッテリーの設計が十分に定義されると、メーカーは該当するUN 38.3試験のためのサンプルおよび技術情報の準備を支援できます。</p>

OEMは、試験文書と購入する電池との関係に注意を払うべきです。第38.3.5項では、試験概要に、製造業者、試験機関、報告書参照番号、試験日、電池の説明、型式番号、ワット時定格値、および試験結果などの情報が含まれます。</p>

サプライヤーの文書をレビューする際は、以下の点を確認してください：

• メーカーおよびバッテリーモデルは、供給される製品に対応しています。
• 物理的仕様、質量、およびワット時定格は、バッテリーの仕様と一致しています。
• 一覧表示されたテストおよび結果は、当該バッテリーの種類に適しています。
• この文書では、適用される版の国連試験・基準マニュアルが参照されています。
• 関連する組み立て済み電池の試験情報が含まれています。

あ テスト報告書は実施されたテストの詳細な記録を含み、一方でテストの概要は、第38.3.5項に基づき要求される標準化された情報を提供します。OEMは、実際のセルまたは電池の型式に対応する「試験概要書」を請求し、必要に応じてその裏付けとなる「試験報告書」の入手可能性を確認する必要があります。

カスタムバッテリー・プロジェクトの初期段階で、UN 38.3 要件を厳格に遵守する計画を立てましょう

カスタムリチウム電池パックを開発するOEMメーカーにおいては、UN 38.3を、セルの選定、電池の構成、BMS設計、および機械的統合と併せて検討する必要があります。

設計承認前に、最終的なバッテリー構成を既存の試験文書と照らし合わせて検討することで、OEMは潜在的な試験の抜け漏れを特定し、必要な適合性対応作業を計画できます。

OEMとバッテリー製造メーカーの早期連携により、バッテリーが量産に入る前に、試験範囲、文書化要件、およびプロジェクト責任を明確にできます。</p>