適切なバッテリーパック構成を選択することは、エネルギー貯蔵システムを設計または選択する際の基本です。DIY用パワーバンクから高電圧用まで、さまざまな用途に対応します。 商用エネルギー貯蔵システム (ESS）のような用語を理解する。 8S2P, 16S2Pあるいは 96S2P 性能、コスト、安全性、システムの互換性に直接影響する。
本書では、これらの構成の詳細を説明し、直列および並列セル接続を明確にし、特定の用途に最適なバッテリーパックのセットアップを選択するためのガイダンスを提供します。
4S1P、8S2P、16S2P、96S2Pの意味は？
表記 エックスサップ は、細胞がどのようにつながっているかを記述している：
- S（シリーズ）： セルがエンド・ツー・エンドで接続され、合計が増加 電圧
- P（パラレル）： セルを並列に接続し、総計を増やす 容量
| 構成 | セル（直列×並列） | 総セル数 | 標準電圧 | 標準的な容量 |
|---|
| 4S1P | 4 × 1 | 4 | 12.8V | 1×セル容量 |
| 8S2P | 8 × 2 | 16 | 25.6V | 2×セル容量 |
| 16S2P | 16 × 2 | 32 | 51.2V | 2×セル容量 |
| 96S2P | 96 × 2 | 192 | 307.2V | 2×セル容量 |
代表的なアプリケーション
- 4S1P： 小さい 12Vリチウム電池 RV、トローリング・モーター、基本的なソーラー・キットなど
- 8S2P： 中型24Vソーラー・ストレージまたはバックアップ電源システム
- 16S2P： 大容量48Vソーラーセットアップと商用ESS
- 96S2P： 高圧電気自動車（EV）、産業用バックアップ、グリッド・ストレージ
直列接続と並列接続の比較
シリーズ（S）とは？
細胞同士をつなぐ シリーズ は、容量が変わらないまま電圧を追加する。
- 例 LiFePO4セル1個＝3.2V、100Ah 4Sパック電圧＝4×3.2V＝＝。 12.8V容量＝100Ah、16Sパック電圧＝16×3.2V＝＝。 51.2V容量＝100Ah
使用例 システムに高い電圧が必要な場合（インバーターやモーターへの電力供給など）。
パラレル（P）とは何か？
細胞同士をつなぐ パラレル 電圧を一定に保ちながら容量を増やす。
- 例 シングル・セル = 3.2V、100Ah 2Pパック容量 = 2 × 100Ah = 200Ah電圧 = 3.2V
使用例 より長い走行時間や蓄電量の増加が必要な場合。
電圧、容量、エネルギーの計算
| パラメータ | 例（16S2P LiFePO4、100Ahセル） |
|---|
| 合計電圧 = セル V × S | 3.2V × 16 = 51.2V |
| 総容量 = セルAh × P | 100Ah × 2 = 200Ah |
| 総エネルギー = V × Ah / 1000 | 51.2V×200Ah＝（アンペア 10.24 kWh |
バッテリーパックの実例
| 申し込み | 構成 | 電圧 | 定員 | 備考 |
|---|
| RVバッテリー | 4S2P | 12.8V | 200Ah | DC12Vシステムに最適 |
| ホーム ESS | 16S1P | 51.2V | 100Ah | 標準48Vシステム |
| ゴルフカート | 8S3P | 25.6V | 300Ah | 24Vシステムに最適 |
| 産業用ESS | 96S2P | 307.2V | 200Ah | 高電圧、高エネルギー |
直列と並列：どちらを選ぶべきか？
シリーズ（高電圧）
利点がある：
- 強力な負荷に対してより高い電圧を供給
- 低電流化により、配線ゲージとエネルギー損失を低減
- 標準的なインバーター電圧入力に対応
デメリット
- 細胞のミスマッチを防ぐため、正確なBMSバランシングが必要
- 単一セルの故障がパック全体に影響を及ぼす可能性がある
パラレル（大容量）
利点がある：
- ランタイムと全体的なエネルギー貯蔵量の増加
- 個々の細胞の交換が容易
- 低電圧、大容量のニーズに最適
デメリット
- 大電流には、より太いケーブルとより良い冷却が必要
- 不均等な経年劣化による電流不均衡のリスク
概要比較
| 特徴 | シリーズ | パラレル |
|---|
| 増加 | 電圧 | 定員 |
| 電流ドロー | より低い | より高い |
| 典型的な使用例 | モーター、インバーター | バックアップ電源、長時間駆動 |
| 主な課題 | 電圧バランシング | 現在のバランシング |
安全上の注意 不適切な直列-並列混合は、セルの不均衡、熱暴走、BMS障害を引き起こす可能性があります。バッテリーパックを設計する際は、必ず専門家にご相談ください。
LiFePO4およびナトリウムイオン電池の構成
ナトリウムイオンとLiFePO4の電圧比較
| 目標電圧 | ナトリウムイオン（2.8V） | LiFePO4 (3.2V) |
|---|
| 48V | 18S | 16S |
| 12V | 5S | 4S |
- より多くの直列セル： 電圧は高いが、複雑なBMS、絶縁、安全プロトコルが必要
- より多くのパラレルセル 容量は増えるが、現在のバランシングと熱管理が課題に
- 設計上の考慮事項： 直列は配線の嵩を減らすが、より良い絶縁が要求され、並列はより太いケーブルと強化された冷却が要求される
- 互換性： バッテリパックの電圧と電流は、効率と安全のためにインバータと負荷の仕様に適合していなければなりません。
バッテリーパックをインバーターの電圧に合わせる
| インバーター電圧 | 推奨構成 |
|---|
| 12V | 4S |
| 24V | 8S |
| 48V | 16S |
| 300V+ | 96S+ |
正しいバッテリー構成の選び方：5つの質問に答える
正しいバッテリー構成を選択することは、パフォーマンス、安全性、システムとの互換性のために不可欠です。ここでは、決定する前に答えなければならない上位5つの質問を紹介します。
最適なバッテリー構成を選択する：
- 試合 電圧 (S) インバーターへ
- サイズ 容量（P） をランタイムにロードする。
- バランス スペース、重量、安全性
- 完全な確認 BMSおよびインバーターとの互換性
について 高圧バッテリー またはカスタム蓄電システム（例：96S2P、48S3P）については、専門家と協力してください。 リチウム電池メーカー お客様の仕様に合わせてソリューションをカスタマイズいたします。
1. アプリケーションに必要なシステム電圧は？
必要なシステム電圧に基づいて、直列セルの数（S）を選択する必要があります。
例えば、こうだ：
- 48Vシステムは通常 16個のLiFePO4セルを直列に接続 (16S)、それぞれ3.2Vで、合計 51.2V.
- 24Vシステムの場合は、8S（25.6V）を使用する。
- 産業用システムでは、次のような高電圧構成が必要になる場合があります。 307.2V用96S.
ヒントインバーターの定格入力電圧を必ず確認し、バッテリーパックに正しく合わせてください。
2. 必要なバッテリー容量は？
容量（Ah）は、バッテリーが負荷に電力を供給できる時間を決定し、並列（P）接続によって増加します。
例えば、こうだ：
- 1P = 100Ah
- 2P = 200Ah（2つのセルを並列接続）
- 3P = 300Ah
並列セルを使用することで、ランタイムを延長したり、大電流需要に対応することができます。
ヒント必要なエネルギーを計算するには電圧×容量＝総エネルギー（Wh）。
3. 負荷の消費電流（連続とピーク）は？
システムの連続電流やピーク電流が大きい場合は、負荷を安全に分散するために、より多くの並列セルが必要です。
各セルには最大放電率があります。少なすぎるセルに過大な負荷がかかると、オーバーヒートやシステム故障を引き起こす可能性があります。2Pまたは3P構成は、セルにストレスを与えずに大きな負荷を処理するのに役立ちます。
ヒントサイジングの際には、インバータのサージ電流とモータの始動電流の両方をチェックしてください。
4. スペースや重量に制限がありますか？
はい-スペースがあれば、並列または直列に使用できるセルの数が制限される場合があります。
- より多くのパラレルセル = 容量は増えるが、重量とスペースも増える。
- より多くの直列セル = 物理的なサイズをそれほど大きくすることなく、より高い電圧を得ることができる。
RV車、ゴルフカート、船舶などでは、大容量よりもコンパクトな設計の方が重要な場合が多い。
ヒントモジュラーパックやスタッカブルパックの設計については、バッテリーメーカーに問い合わせてください。
5. インバーターとBMSの仕様は？
バッテリーの構成は、必ずインバーターとバッテリー管理システム（BMS）に合わせてください。
確認すべき主なスペック
- インバータ入力電圧範囲
- 最大連続およびピーク電流
- BMSがサポートする電圧範囲とセル数
不一致は、パフォーマンスの低下、エラーコード、あるいはシステムの損傷につながる可能性があります。
ヒント適切なパック設計のために、インバータのデータシートをバッテリ・サプライヤに提供してください。
結論
適切なバッテリーパック構成を選択することで、電圧、容量、安全性、コストのバランスをとることができます。直列接続は強力な負荷のために電圧を増加させ、並列接続はランタイムとエネルギー貯蔵を延長します。最適かつ安全で信頼性の高いバッテリーシステムには、適切な設計と専門家のアドバイスが不可欠です。
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よくあるご質問
1. バッテリーパックにおける8S2Pとはどういう意味ですか？
8S2Pとは、8個のセルを直列に接続し、2組を並列に接続したバッテリーパックを意味する。 この構成では、電圧は8つのセルの合計に等しく、容量は2倍になる。例えば、LiFePO4セル（3.2V、100Ah）を使用した場合、8S2Pは以下を提供する。 25.6V、200Ahゴルフカート、船舶用バッテリー、小型ソーラー・ストレージなどの24Vシステムに適している。
2. 8S2P、16S2P、96S2Pバッテリーパックの違いは何ですか？
主な違いは電圧レベルとエネルギー容量にある。
- 8S2P = 25.6V、200Ah
- 16S2P = 51.2V、200Ah
- 96S2P = 307.2V、200Ah
直列セルの増加 電圧一方、並列セルは 容量.インバータの電圧と電力要件に応じてお選びください。96S2Pは、高電圧EVまたは産業用エネルギー貯蔵システムで一般的です。
3. バッテリーは直列につなぐべきか、並列につなぐべきか？
高い電圧が必要なら直列に、高い容量が必要なら並列に接続する。
- シリーズ（S）： 電圧を加える（例：48Vインバーターシステム用）
- パラレル（P）： 容量の追加（より長い走行時間、より多くのアンペア時）
実際には、ほとんどのシステムは 両方の組み合わせ エネルギーと電圧のニーズを満たすために常に適切なBMS（バッテリー管理システム）サポートを確保する。
4. バッテリーパックの電圧と容量の計算方法は？
直列セル数にセル電圧を掛けて総電圧を算出し、並列セルにセル容量を掛けて総容量を算出する。
フォーミュラ：
- 電圧 = 直列セル × セル電圧
- 容量＝並列セル×セルAh
- エネルギー＝電圧×容量÷1000（単位：kWh）
例 3.2V、100Ahのセルを使った16S2Pバッテリー＝以下の通り。
- 51.2V (16 × 3.2V)
- 200Ah（100Ah×2本）
- 10.24 kWh (51.2V × 200Ah ÷ 1000)
5. 48Vインバーターに最適なバッテリー構成は？
48Vインバーターに合わせて、LiFePO4バッテリーで16S構成を使用する。 各LiFePO4セルは3.2Vなので、16セル直列で51.2Vとなり、48Vインバーター入力に最適です。これは、ほとんどの太陽光発電や家庭用蓄電システムの標準です。
6. 1つのバッテリーパックに直列接続と並列接続を混在させることはできますか？
直列接続と並列接続の組み合わせは、バッテリーパックでは一般的です。 例：16S2Pは、16個のセルを直列に接続し、並列に接続した2組のセルを意味する。ただし、ミキシングは バランスよく オーバーヒート、アンバランス、安全上のリスクを回避するために、適切なBMSを使用してください。
7. 96S2Pは家庭用蓄電に適していますか？
いいえ、96S2Pは一般的な家庭用ESSには高電圧すぎます。 公称電圧は300V以上で、産業用エネルギー貯蔵、グリッド・スケール・アプリケーション、電気自動車向けに設計されている。家庭用ESSシステムでは通常、安全性とインバーター互換性のために16S（51.2V）または8S（25.6V）構成が使用される。
8. バッテリーパックをインバーターの電圧に合わせるには？
バッテリーの電圧出力をインバータの定格入力にぴったり合わせてください。 これが簡単なガイドだ：
| インバーター電圧 | 推奨バッテリーセットアップ |
|---|
| 12V | 4S (12.8V) |
| 24V | 8S (25.6V) |
| 48V | 16S (51.2V) |
| 300V+ | 96S（307.2V） |
バッテリーパックの構成を最終決定する前に、必ずインバータの仕様を確認してください。
9. 96S2PバッテリーパックにはどのようなBMSが必要ですか？
少なくとも96個の直列セルに対応し、307.2Vまでのバランシングとプロテクションを備えた高電圧BMSが必要だ。 これらのBMSユニットは通常、産業用ESSまたは電気自動車プラットフォーム用にカスタム設計されている。BMSがサポートしていることを確認してください：
- 電圧および熱保護
- アクティブ/パッシブ・バランシング
- CAN/RS485通信
- 障害報告
10. LiFePO4とナトリウムイオンバッテリーは同じ構成で使えるのか？
いや、 ナトリウムイオン電池 とLiFePO4セルでは公称電圧が異なるため、直列数が異なる。
| バッテリータイプ | 公称電圧 | 48Vシステム構成 |
|---|
| LiFePO4 | 3.2V | 16S |
| ナトリウムイオン | 2.8V | 18S |
ナトリウムイオン電池を使用する前に、必ずBMSとインバータの互換性を確認してください。