直列電池と並列電池の違いは何ですか?

直列および並列のバッテリーは、特定の電圧、容量、電流要件を満たすために異なる接続方法が施されます。直列接続はバッテリー電圧を増加させ、並列接続は定称電圧を変えずに容量と利用可能な電流を増加させます。

これらの違いを理解することは、医療機器、産業用機器、携帯型電子機器、その他の用途向けのリチウムバッテリーパックを設計する際に不可欠です。適切な構成は、デバイスの電気要件、期待される稼働時間、バッテリー管理システムによって異なります。

バッテリーを直列に接続するとどうなりますか?

直列接続により、あるセルの正極と別のセルの負極が接続され、高電圧のバッテリーシステムが形成されます。

総電圧は個々のセル電圧の合計に等しく、容量(アンペア時、Ah)は変わりません。

例えば、4つの同一の3.7V、2500mAhリチウムイオンセルを直列に接続すると、次のようになります:

• 公称電圧:14.8V
• 容量:2500mAh
• 構成:4S1P
• 名目エネルギー:37Wh

直列接続は、電子機器が単一のセルで提供できる以上の動作電圧を必要とする場合に一般的に用いられます。

しかし、充電システムとBMSは完全なシリーズ構成をサポートしなければなりません。

バッテリーを並列に接続するとどうなりますか?

並列接続はセルの正極をつなぎ、負極をつなぐ役割を果たします。

直列接続とは異なり、並列接続は同じ公称電圧を維持しつつ総容量を増加させます。

例えば、4つの同一の3.7V、2500mAhセルを並列に接続すると、以下の電力が発生します。

• 公称電圧:3.7V
• 容量:10,000mAh
• 構成:1S4P
• 名目エネルギー:37Wh

並列接続は、セル、配線、保護システムが適切に設計されていれば、動作時間を延長し、利用可能な放電電流を増加させることができます。

より長い運用時間を必要とする用途については、GLOFLUXのガイドを参照してください。AhとWhからバッテリー持続時間を計算する方法.

直列電池と並列電池の主な違いは何ですか?

主な違いは電圧、容量、電流分布、バッテリー管理の要件です。

以下の表は2つの構成を比較しています。

両方の構成は、同一セルを追加することで総蓄えエネルギーを増加させます。

違いは、そのエネルギーが接続された機器にどのように届けられるかにあります。

バッテリーは直列・並列の両方に接続できますか?

はい。多くのリチウムバッテリーパックは、直列接続と並列接続を組み合わせて必要な電圧と容量を同時に得ています。

例えば、4S2Pバッテリーパックは8つのセルを4つの直列グループに分け、それぞれのグループ内で2つのセルが並列に接続されています。

3.7V、2500mAhセルを使用することで、得られる仕様は以下の通りです:

適切な組み合わせは、デバイスの動作電圧、消費電力、設置可能なスペース、そして予想される稼働時間によって異なります。

構成を選ぶ前に、必要な容量を次のデータを使って決定してください。バッテリー容量計算ガイド.

どちらの設定がバッテリーの持続時間を長く提供しますか?

バッテリーの持続時間は、直列や並列接続だけでなく、使用可能な蓄電池と実際の消費電力に依存します。

2つのバッテリーパックに、同じ3.7V、2500mAhのセルが4つ入ったと考えます。

4S1P構成は14.8Vと2.5Ahを供給し、1S4P構成は3.7Vと10Ahを供給します。

両者とも約37Whの名目エネルギーを供給します。

同等の負荷条件下では、理論上の動作時間は類似しています。実際の稼働時間は、電圧変換効率、放電電流、温度、バッテリー保護限界の違いにより異なる場合があります。

したがって、パック電圧が異なる場合、Ahのみでバッテリーの持続時間を比較すると誤解を招くことがあります。

直列電池と並列電池は異なるBMS設計が必要ですか?

はい。バッテリー管理システムは、バッテリーの化学成分、シリーズ数、充電要件、そして予想される動作電流に合致しなければなりません。

直列接続のリチウムバッテリーパックは、一般的に個々の直列グループの監視が必要です。また、グループ間の差を管理するためにセルバランスが必要になる場合もあります。

並列接続セルはほぼ同じ電圧で動作しますが、電流共有、セルの整合、適切な保護が依然として不可欠です。

詳細は以下の通りをご覧ください。リチウムバッテリーパックに適したBMSの選び方.

バッテリー構成を選ぶ前に何を考慮すべきでしょうか?

正しい構成には、適切な電圧や容量を選ぶ以上のものが必要です。

エンジニアは、デバイスの連続電流およびピーク電流の要件、バッテリーの化学成分、充電電圧、温度範囲、機械的寸法、適用される安全基準を評価する必要があります。

セル同士のマッチングも必要です。互換性のないセルを組み合わせると、電流の不均一な共有、過剰な発熱、または早期バッテリー故障を引き起こす可能性があります。

GLOFLUXは以下の通りです。カスタムリチウムバッテリーソリューションセル選択、直列並列構成、BMS統合、コネクタのカスタマイズ、バッテリーパック開発など、OEM用途向けに。

FAQ

リチウム電池を直列に接続できますか?

はい、セルが互換性があり、バッテリーシステム全体が適切に設計されている場合に限ります。充電器、保護回路、BMSはシリーズ構成とセルの仕様に一致していなければなりません。

バッテリーを並列に接続すると電圧は上がりますか?

いいえ。並列接続はほぼ同じ公称電圧を維持しつつ、総容量を増加させ、利用可能な放電電流を増加させる可能性があります。

直列電池と並列電池、どちらが良いのでしょうか?

どちらの構成も普遍的に優れているわけではありません。直列接続は高い電圧を提供し、並列接続は同じ電圧でより大きな容量を提供します。多くの用途では両方の組み合わせが必要です。

容量の異なるバッテリーを接続できますか?

容量や使用年数、電気特性の異なるセルを混用することは一般的に推奨されません。性能の不均一はバランスの欠如を引き起こし、バッテリーの信頼性を低下させる可能性があります。

直列接続はバッテリー容量を増やすのでしょうか?

直列接続は電圧を上げますが、パックのAh定格は増加しません。しかし、同じセルを直列に追加すると、測定される総公称エネルギー(ワット時)が増加します。

同じBMSを直列電池と並列電池で使えますか?

必ずしもそうとは限りません。BMSはバッテリーのシリーズ数、化学成分、電流要件、保護仕様に一致していなければなりません。ある構成向けに設計されたBMSが別の構成と互換性があると仮定すべきではありません。