電池の直列、並列、混合接続

みんな バッテリーは、そのタイプに応じて、公称電圧、最大電流、最適電流、公称容量などの特定のパスポート値を持ちます。これらのパスポート値は、メーカーが推奨するバッテリーの動作モードが守られている場合にのみ、また、寿命リソースが使い果たされるには程遠いバッテリーに対してのみ正しいことに注意してください。

また、パスポートに記載されている以上のことをバッテリーから即座に達成する必要がある場合もあります。したがって、容量、動作電流、または電圧を増加させるために、バッテリー（セル、セル）の直列、並列、および場合によっては混合（直並列）接続に頼ることがよくあります。

したがって、リチウムイオン電池とリチウムポリマー電池の場合、1 つのセルの公称電圧値は 3.7 V、鉛蓄電池の場合は 2.1 V、ニッケル亜鉛電池の場合は 1.6 V、ニッケルカドミウム電池とニッケル水素電池の場合は 1.6 V になります。 — 1.2V。

バッテリーの容量と最適な電流に関しては、これらのパラメーターは、電極の面積、セルの体積、電解質の密度など、多くの設計パラメーターに依存します。

より高い動作電圧を得る必要がある場合は電池セルを直列に接続し、大容量と電流が必要な場合は並列に接続し、容量を増やして電圧を高める必要がある場合は直並列接続を使用します。電池。

電池の直列接続とその特徴

非常に最初から、直列に接続されたバッテリーの場合、そのようなアセンブリ（バッテリー）の各バッテリーを流れる電流は、バッテリーが放電しているかどうかに関係なく、ノード全体を流れる電流と常に等しいことを理解する必要があります。瞬間または充電中。

このため、同じ容量 (本物!) の同じタイプ (またはセット) のバッテリーのみを直列に接続することを強くお勧めします。

なぜ同じタイプなのでしょうか？各セルの最小電圧（放電できる電圧）と最大電圧（充電できる電圧）は同じでなければならないからです。

ここで、なぜ直列に接続された静電容量も同じである必要があるのか​​という問題を考えてみましょう。

異なる容量のバッテリーが直列に接続されている場合、放電プロセス中に、最小容量のセルが他のセルよりも速く放電し、アセンブリを構成するセルの 1 つで深放電が発生し、他のセルで深放電が発生する点に達する可能性があります。まだ安全に解放できます。これにより、バッテリー全体の動作が中断され、電圧が低下し、負荷で容量を適切に実現できなくなります。

そして、そのような不均一なノードを充電するプロセスでは、次のことが起こります。最小容量のバッテリーセルはすでに必要な電圧まで充電されていますが、より大きな容量を持つ隣接するバッテリーセルは充電されないままになります。

このような不快な事態の進行を防ぐために（適切な動作中であっても、一部のセルが他のセルよりも早く初期容量を失うことが起こります）、充電器（またはアセンブリ）にはセルを保護する均等化充放電コントローラが装備されています。クリティカルモードから。

いずれにせよ、バッテリーを直列に接続する前に、誰もが知っており市場で広く入手可能な特別な装置を使用してそれぞれのバッテリーの容量を測定します。

アンペアアワー (Ah) またはミリアンペアアワー (mAh) では、同一のバッテリーを直列に接続した場合のバッテリー容量は、直列バッテリーを構成する単一セルの容量と等しくなります。

定格電流は、静電容量と同様に、単一セルの定格電流と等しくなります。定格電圧 (ボルト単位) とエネルギー (ワット時単位) は、それぞれ、バッテリーを構成するすべてのセルの定格電圧とワット時の合計に等しくなります。

電池の並列接続とその特性

バッテリーの並列接続は、電圧をそのままにしておく必要があるが、同時に総容量を増加させ、それに応じて設備の定格電流を増加させる必要がある場合に使用されます。

同じ公称電圧のセルは並列接続できますが、同じタイプであることも非常に望ましいです（そのため、すべてのセルの容量および電流特性に対する動作条件の影響がほぼ同じになります）。

接続時に、セルの極端子が並列に閉じられたときに必然的に発生する均等化電流を低減するために、電流電圧を均等化することも望ましい。

結果として得られるモジュールの容量 (アンペア時)、動作電流、および蓄積エネルギー (ワット時) は、アセンブリを構成する各セルのそれらの合計に等しくなります。

バッテリーセルを並列接続する場合、並列ノードの結果として生じる自己放電電流は、各セルの個別の自己放電電流特性の合計よりも大きくなるということを覚えておくことも重要です。急速に放電し、自己放電に対してより耐性があるため、セルはそれ自体を通して放電するだけでなく、隣接するセルを通しても放電し、いわば充電することになります。

電池の直並列または混合接続

バッテリーセルの直列接続のルールと特徴を理解し、並列接続における容量と電流の合計の原理を理解していれば、結果として得られる直列ノードを並列に接続したり、並列ノードを直列に接続したりすることは難しくありません。

理論的には、自己放電電流を減らすには、隣接する接続を並列に閉じることなく、事前に準備され、適切に組み立てられた同じ容量のいくつかの直列回路を並列に接続する方がよいと思われます。ただし、実際には、複数の並列ノードを接続する方が簡単です。

その結果、アセンブリ形成の原理は次のようになります。混合接続の場合、直列セルの数（直列に接続されたバッテリーの 1 つの回路内）が並列セルの数を超えます（つまり、回路数を超えます）。 )、回路は並列に結合されます。

混合接続で並列要素の数が回路内の要素の数を超える場合、並列ノードは容量が等しいことを確認した上で直列に接続されます。