バッテリーの直列・並列接続

並列接続と直列接続の定義

バッテリーの直列・並列接続は、総電圧を高め、Ah容量を増やすために行われます。直列に接続することで、全体の電圧を上げることができます。並列接続することで、バッテリーバンクの総Ah数を増やすことができます。

バッテリーが使用される場所での直列・並列接続。

バッテリーの初期充電。

通常、工場での初期充電は、同型・同サイズの電池を18～20本直列に接続して行います。 54/108本のように多くの電池を同時に充電する場合は、18本の電池を直列に接続して1本のストリングにします。 3/6の並列ストリングスは、108個の12Vバッテリーを接続することができます。

電池の直列と並列

直列接続の場合、1つのストリングに流れる電流は、18個のバッテリーすべてで同じになります。
このような線が4本並列に接続されている場合、電流は3本の線すべてに分割されます。 4本の内部抵抗が同じであれば、すべての弦で電流は等しくなります。そうしないと、電流が不均一に分布してしまいます。 Eg 23 %です。必要な25％の代わりに、27％、26％、24％となっています。 4つのラインの充電時間はそれぞれ異なります。

電池の直列接続と並列接続の違い

バッテリー直列接続
鉄道車両や電話交換機のように電池が直列に接続されている場合は、電圧、Ah、容量、電気抵抗が一致していることが重要である。これらのバッテリーは通常、部分的または完全に放電されます。放電中は、偏りが生じます。逆充電は、エキスパンダーが酸化され、負極板が容量を失うため、全く受け入れられません。そのため、深放電を行う場合には、浸水型とVRLA型の両方のセルを合わせることが重要である。弱いセルが先に完全に放電される。さらに放電が進むと、弱ったセルは逆に充電される。(一般的には「セルの逆流」と呼ばれています。）

直列接続と並列接続のメリット・デメリット

2つ以上の電池を直列、並列、または直並列に接続することで、電圧や容量、またはその両方を大きくすることができます。これにより、より高い電圧を必要とするアプリケーションや、より高い電力を必要とするアプリケーションに対応できます。

鉛蓄電池(LAB)とリチウムイオン電池(LIB)の直列・並列接続について
リチウム電池の単セルのAh容量は、3000ミリアンペア～4000ミリアンペア（3～4Ah）程度と低い。そのためには、非常に多くのマッチドセルが必要です。
実際には、セルを直列・並列に接続してパックにしたものが、バッテリーバンクを作るためのユニットモジュールとなります。これらはマッチングを行います。電気自動車では、このパックが高電圧、高Ah容量のバッテリーを作るための構成要素となります。リチウムイオン電池を正常に機能させるためには、高度な電池監視システムが必要不可欠となります。これにより、リチウムイオン電池システムのコストは必ず上昇します。

鉛蓄電池の場合、リチウムイオン電池セルの500倍の1500Ahの容量を持つものもある。そのため、リチウムイオン電池の製造では、鉛蓄電池に比べて製造時の加工パラメータを非常に高度に制御する必要がある。
いずれにしても、個々のセルの電圧や内部抵抗を測定する必要があります。セルのマッチングは、メーカーが行う重要な作業です。

電池の直列接続と並列接続が必要な場合、下図のような回路で全てのストリングの電流を均等にすることができます。この相互接続または交差接続は、4つのストリングスすべての電流を均等にするのに役立ちます。