リチウム電池を並列または直列に配線する方法

最も一般的な質問の 1 つは、「もっと電力が必要です!」です。もっと多くのボルトやアンペアを供給できるバッテリーはありますか?」答えは「はい」です。当社のバッテリーはすべて接続して、より大きなモーターを動作させるためのより多くの電力 (電圧 – V) や追加の容量 (アンペア時 – Ah) を生成できます。これは、バッテリーを直列またはリチウムバッテリーを並列に配線することと呼ばれます。

バッテリーを直列に接続することは、バッテリーの電圧を上げる方法です。たとえば、12 ボルト、10 Ah のバッテリーを 2 つ直列に接続すると、24 ボルト、10 アンペア時を持つ 1 つのバッテリーが作成されます。カヤック、自転車、スクーターの多くの電気モーターは 24 ボルトで動作するため、これがバッテリーの一般的な配線方法です。

リチウムイオン電池の並列化 バッテリーのアンペア時（つまり、1 回の充電でバッテリーがどれだけ長く動作するか）を増やすためです。たとえば、12 V、10 Ah のバッテリーを 2 つ並列接続すると、12 ボルト、20 アンペア時を持つ 1 つのバッテリーが作成されます。多くの小型電気モーター、ソーラー パネル、RV、ボート、およびほとんどの家庭用電子機器は 12 ボルトで動作するため、これは超長時間持続するバッテリーを作成する一般的な方法です。

直列接続では、2 つ以上のバッテリーを接続してバッテリー システムの電圧を高めますが、同じアンペア時定格を維持します。直列接続では、各バッテリーの電圧と容量定格が同じである必要があることに注意してください。そうしないと、バッテリーが損傷する可能性があります。バッテリーを直列に接続するには、目的の電圧が達成されるまで、1 つのバッテリーのプラス端子を別のバッテリーのマイナス端子に接続します。バッテリーを直列で充電する場合は、システム電圧に適合する充電器を使用する必要があります。バッテリー間の不均衡を避けるために、マルチバンク充電器を使用して各バッテリーを個別に充電することをお勧めします。

電気をパイプ システムの中を流れる水と考えると、電圧は水圧と考えるのが最も適切であり、電流がどのくらいの勢いで流れるかを測定するための基準となります。アンペアは水が流れるパイプのサイズであり、特定の瞬間にどれだけの電力を出力できるかを測定する指標になります。この配管のたとえ話では、アンペア時とは、時間の経過とともに何ガロンの水がパイプ内を移動するかを示す尺度です。

私はいつもこの画像 (インターネット上の多くの画像が気に入っています) が電気を説明するのに役立つと感じています。

基本

バッテリーパックは複数のセルを直列に接続して設計されています。各セルはその電圧をバッテリーの端子電圧に加算します。 図1 以下に、典型的な BSLBATT 13.2V LiFePO4 スターター バッテリー セル構成を示します。

バッテリーは直列接続と並列接続の組み合わせで構成される場合があります。セルを並列にすると、処理電流が増加します。各セルはバッテリーのアンペアアワー (Ah) の合計に加算されます。BSLBATT B-LFP12V 12AH は、直列およびリチウム バッテリーの並列構成の一例です。 B-LFP12V 12AH 構成、13.2V / 12.4Ah を以下に示します。 図2。

直列接続されたセル内のセルが弱いと、不均衡が発生します。これは直列構成では特に重要です。なぜなら、バッテリーは最も弱いセルと同じくらいの強さしかないからです (チェーン内の弱いリンクに似ています)。弱いセルはすぐに故障するわけではありませんが、放電時に強いセルよりも早く放電（電圧が安全レベル、セルあたり 2.8V を下回る）する可能性があります。充電すると、弱いセルが健康なセルよりも先に満充電になり、過充電される可能性があります (セルあたりの電圧が 3.9 V を超える)。チェーンのたとえにおける弱いリンクとは異なり、弱いセルはバッテリー内の他の正常なセルにストレスを引き起こします。特に高い充放電電流にさらされる場合、マルチパック内のセルは適合する必要があります。 図3 以下に、セルが弱いバッテリーの例を示します。

バッテリー管理システム (BMS) セル保護

BMS は各セルの電圧を継続的に監視します。あるセルの電圧が他のセルの電圧を超えると、BMS 回路がそのセルの充電レベルを下げるように動作します。これにより、たとえ高放電 (> 100 アンペア) や充電電流 (> 10 アンペア) であっても、すべてのセルの充電レベルが同じままになります。

セルは、たった 1 回だけ過充電 (過電圧) または過放電 (ドレイン) されると、永久的な損傷を受ける可能性があります。 BMS には、電圧が 15.5 ボルトを超える場合 (またはセルの電圧が 3.9 V を超える場合) に充電をブロックする回路があります。また、BMS は、バッテリーの残量が 5% 未満になった場合 (過放電状態)、バッテリーを負荷から切断します。過放電したバッテリーの電圧は通常 11.5V 未満 (セルあたり < 2.8V) です。

複数のバッテリーを直列または並列に接続 (各バッテリーに独自の BMS を搭載)

BSLBATT の 13.2V バッテリは、特定の用途に合わせてより高い動作電圧や容量を実現するために、直列または並列で使用できます。電圧と容量 (Ah) が等しい同じモデルのバッテリーを使用し、使用年数の異なるバッテリーを決して混合しないことが重要です。

特に明記されていない限り、BSLBATT バッテリは、外部電子機器を追加せずに、最大 2 つの直列または 2 つのリチウム バッテリの並列動作での使用が承認されています。この制限は、セル間のインピーダンス、容量、または自己放電率が異なる可能性があるという事実により適用されます。この制限により、一方のバッテリーに悪影響を与えることなく、一方のバッテリーの通常の変動が許容されます。

さらに、制限と動作制限により、1 つのバッテリーのセルが弱い、または故障するなどの異常な状態が許容されます。特定のバッテリーを直列動作で使用する場合、その定格が異なることに注意してください。バッテリーの定格については、以下の「最大安全動作限界」のセクションを参照してください。

単一のバッテリーは直列の 8 つのセルを内部で監視し、すべてのセルの充電レベルのバランスを確保できるため、13.2 ボルトのバッテリーを 2 つ直列に接続するのではなく、26.4 ボルトのバッテリーを 1 つ使用することを常にお勧めします。

直列/リチウム電池の並列アレイを作成するために使用されるワイヤとコネクタは、予想される電流に合わせたサイズでなければなりません。

BSLBATTシリーズのリチウム電池を他の化学電池と接続しないでください。

下の画像では2つあります 12Vバッテリー 直列に接続すると、このバッテリーバンクが 24V システムになります。また、銀行の合計容量定格がまだ 100 Ah であることもわかります。

並列接続では、2 つ以上のバッテリーを接続してバッテリー バンクのアンペア時容量を増やしますが、電圧は同じままです。バッテリーを並列に接続するには、希望の容量に達するまで、プラス端子をケーブルで接続し、マイナス端子を別のケーブルで接続します。

リチウム電池の並列接続は、電池が標準出力電圧を超えて電力を供給できるようにすることを目的としたものではなく、機器に電力を供給できる時間を延長することを目的としています。リチウム電池を並列に接続した電池を充電する場合、アンペア時容量が増加するため、より長い充電時間が必要になる可能性があることに注意することが重要です。

以下の例では、12V バッテリーが 2 つありますが、アンペアアワーが 200 Ah に増加していることがわかります。

ここで、「BSLBATT バッテリーは直列または並列に接続できますか?」という質問になります。

標準製品ライン: 当社の標準リチウム電池は、特定の用途で達成しようとしていることに基づいて、直列または並列のいずれかに配線できます。 BSLBATTの データシートには、モデルごとに直列接続できるバッテリーの数が示されています。当社の標準製品では通常、最大 4 個のバッテリを並列接続することをお勧めしますが、アプリケーションによっては、それ以上のバッテリを並列接続できる例外もあるかもしれません。

並列構成と直列構成の違いと、それらがバッテリー バンクのパフォーマンスに与える影響を理解することが重要です。電圧の増加を求める場合でも、アンペア時容量の増加を求める場合でも、リチウム バッテリーの寿命と全体的なパフォーマンスを最大化するには、これら 2 つの構成を理解することが非常に重要です。

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