電池の直列と並列: 違いは何ですか?

プロジェクトに合わせて電圧と実行時間を適切に組み合わせたいと考えており、バッテリー数よりも配線が重要です。 高電圧が必要な場合は直列を使用し、より多くの容量（より長い実行時間）が必要な場合は並列を使用します。両方を組み合わせることで、 機器に合わせて電圧とアンペア時容量を調整できます。

この記事では、ソーラーバンク、RV、DIY 電子機器に最適なセットアップを選択できるように、直列接続と並列接続が電圧、電流、充電、安全性にどのような影響を与えるかを説明します。明確な比較表と一般的な使用方法についてのガイダンスが記載されています。

概要表

この表を使用して、ニーズに合わせて直列配線と並列配線を比較してください。

特徴	シリーズ	平行
電圧	増加（電圧を追加）	バッテリー1個と同じ状態を維持します
容量(Ah)	単電池と同じ	増加（アンペアアワーを追加）
ユースケース	高電圧システム（EV、モーター）	実行時間の延長 (太陽光発電、バックアップ)
1 つのバッテリーが故障した場合のリスク	文字列全体が影響を受ける	他のバッテリーは電力を供給し続けます
バランシング/モニタリング	セル間の電圧バランスが必要	電流共有と適合したバッテリーが必要です
複雑	適度な配線、慎重な直列接続	適度な配線、イコライズを推奨

あらゆるセットアップの黄金律:

• 常に同じ種類、容量、使用年数、充電レベルのバッテリーを使用してください。
• 適切なヒューズを実装し、バッテリー管理システム (BMS) を検討してください。
• メーカーの充電仕様に従い、定期的にチェックを行ってください。

バッテリーを直列に接続する

バッテリーを直列に接続すると、容量 (アンペア時) を同じに保ちながら、パックの電圧が上昇します。希望の電圧に達するまで、1 つのバッテリーのプラス端子を次のバッテリーのマイナス端子に接続します。

定義と仕組み

直列ストリングでは、バッテリー電圧が加算されます。たとえば、2 つの 12 V バッテリーを直列に接続すると 24 V が生成されますが、アンペア時定格は単一のバッテリーと同じままです。

電流はチェーン内の各バッテリーを流れるため、すべてのセルに同じ電流が流れます。接続する前に、バッテリーの化学的性質、容量、充電を一致させてください。単位が一致していないと、電圧の不均一や安全上のリスクが発生する可能性があります。

空いているプラ​​ス端子とマイナス端子間の合計電圧を測定します。熱の蓄積を避けるために、適切なコネクタと絶縁体を使用してください。

長所と短所

長所	短所
電流を増加させることなくシステム電圧を増加させ、ワイヤのサイズと損失を削減します。	1 つのバッテリーが故障すると、ストリング全体に影響が及びます。
より高い電圧に対応する機器を使用できるようになります。	マルチバッテリーパックではバランスが重要です。
特定の電圧を必要とするデバイスに適しています。	充電には、組み合わせた電圧に対応した充電器または BMS が必要です。

一般的なアプリケーション

直列配線は、オフグリッドソーラー、RV、電気自動車の 24 V または 48 V システムなど、より高い電圧が必要な場合に使用されます。多くのインバーターやモーター コントローラーでは、より高い設定電圧が必要です。このシリーズは、電動工具、UPS システム、通信機器用のバッテリー パックにも使用されています。

バッテリーの並列配線

バッテリーを並列に配線すると、電圧は同じに保たれますが、総容量と電流容量が増加します。このセクションでは、並列接続の仕組み、その利点、および使用する場所について説明します。

定義と動作原理

並列接続では、すべてのプラス端子をまとめて接続し、すべてのマイナス端子をまとめて接続します。これにより、システム電圧が 1 つのバッテリ (たとえば、12 V) に等しくなり、アンペア時が加算されます。2 つの 12 V、100 Ah バッテリは 12 V、200 Ah になります。

電流はバッテリー間で分配されます。理想的には、各バッテリーが均等に供給しますが、充電レベルや使用年数が異なると電流が不均一になります。不均衡を減らすために、一致する種類のバッテリー、同様の使用年数、同じ充電レベルを使用してください。

安全性とパフォーマンスを確保するために、短い同じ長さのケーブルとバスバーまたは専用コネクタを使用してください。メンテナンスまたは交換の際には、プラス母線にヒューズまたはブレーカーを取り付け、バッテリーを隔離してください。

長所と短所

長所	短所
電圧を変更せずに容量と稼働時間を増加します。	バッテリーが不適合であると、電流の不均衡が生じ、寿命が短くなります。
高負荷始動のためのピーク電流機能を追加します。	並行して充電すると、故障したセルが隠れる可能性があります。個々のバッテリー電圧を監視します。
バッテリーを追加して容量を拡張できます。	並列システムには、適切なヒューズと等長配線が必要です。

一般的なアプリケーション

並列配線は、固定電圧でより長い実行時間が必要な場合に使用されます。一般的な用途には次のようなものがあります。

• 12 V で動作する家電製品用の RV およびマリンハウスバンク。
• 夜間のエネルギー貯蔵のためのオフグリッド太陽電池バンク。
• 安定した 12 V を必要とするルーター、小型サーバー、通信機器のバックアップ電源システム。

並列セットアップは、電動ボート、モビリティ スクーター、LED パワー アレイにも見られます。設計時には、予備のバッテリーを搭載できる余地を残し、BMS または監視システムを組み込んでください。

シリーズ vs.並列電池: あなたに適しているのはどれですか?

モーターとインバーターに高い電圧が必要か、それともより長い稼働時間とより大きな容量が必要かを決定します。配線は、デバイスの電圧、スペース、および管理できるメンテナンスの程度に合わせてください。

主要な決定要因

• 次の場合はシリーズを選択してください。 インバーター、モーター、またはデバイスがより高い入力電圧 (例: 24V/48V) を必要とする場合。配線を細くして電流を減らしたい。
• 次の場合は PARALLEL を選択してください。 12V 家電のランタイムを延長する必要がある場合。同じ電圧の既存のバンクに追加します。
• 高度なニーズの場合: 両方を直並列構成で組み合わせます。まず、目標電圧に達するように同一の直列ストリングを作成します。次に、これらのストリングを並列に接続して、全体の容量を増やします。これには、完全に一致する文字列と堅牢な BMS が必要です。

結論

黄金律を忘れないでください。電圧は直列、 容量は並列です。適合するバッテリー、適切なケーブル サイズ、ヒューズ、安全な接続を使用することで、常に安全性を優先してください。

まず、重要なデバイスに必要な入力電圧を特定します。それによってバンクの電圧 (12V、24V など) が決まります。次に、目的のランタイムに必要な容量を計算します。この知識があれば、あらゆるプロジェクトに安全、効率的、信頼性の高い電力システムを設計できます。

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よくある質問

バッテリーを直列と並列に同時に配線することは可能ですか?

はい、これは一般的な直並列構成です。まず同一の直列ストリングを構築し、次にそれらのストリングを並列に接続する必要があります。すべてのバッテリーは適合する必要があり、バランスと安全性を管理するには適切な BMS が不可欠です。

電池は直列と並列のどちらで長持ちしますか?

寿命は配線自体よりもメンテナンスとバランスに大きく依存します。直列では、適切なバランスをとらないと、1 つの弱いセルによってストリング全体が劣化する可能性があります。同時に、適合しないバッテリーは電流を不均一に共有し、個々のユニットにストレスを与えます。どちらのセットアップでも、適切なケアが重要です。

異なる種類の電池を直列または並列接続で混合できますか?

いいえ。同じシリーズ ストリングまたは並列グループ内で化学的性質 (例: LiFePO4 と鉛酸)、容量、年齢、またはブランドを混合しないでください。これにより、深刻な不均衡、危険な状態、および急速な故障が発生します。

直列と並列のどちらがより多くの電力を供給しますか?

このシリーズは、インバータなどの高出力デバイスを効率的に動作させるために不可欠な高電圧を提供します。並列では、より大きな容量 (Ah) とより高い連続電流が提供され、既存の負荷の実行時間を長くすることができます。どちらの方法でも、総蓄積エネルギー (ワット時) を増やすことができます。