1S、2S、3S、および 4S LiPo バッテリー パックの説明

LiPo バッテリー パックは、1S、2S、3S、4S などのラベルを使用して説明されることがよくあります。これらのラベルは、ポータブル電子機器、ロボット工学、RC 機器、ドローン、医療機器、その他の充電式製品で使用されるバッテリー パックに表示されます。

「S」評価は、直列に接続された LiPo セルの数を表します。

• 1S は直列の 1 つのセル グループを意味します。

• 2S は直列の 2 つのセル グループを意味します。

• 3S は、直列にある 3 つのセル グループを意味します。

• 4S とは、4 つのセル グループが直列に接続されていることを意味します。

直列セルの数が増加すると、パック電圧が増加します。 S 定格が高いからといって、mAh 単位の容量が自動的に増加するわけではありません。

公称電圧約 3.7 V の一般的な LiPo セルを使用する場合:

• 1S = 公称 3.7 V。

• 2S = 公称 7.4 V。

• 3S = 公称 11.1 V。

• 4S = 公称 14.8 V。

適切な構成は、ホスト デバイス、充電器、電流需要、必要なエネルギー、BMS、および機械設計によって異なります。

簡単な答え: 1S、2S、3S、4S とは何を意味しますか?

これらの値は、標準的な充電式 LiPo セルの一般的な基準です。正確な電圧は、選択したセルの仕様に従う必要があります。

S 定格が高いほど、バッテリー電圧が高いことを意味します。それは自動的に次のことを意味するわけではありません。

• より高い容量。

• 実行時間が長くなります。

• パフォーマンスの向上。

• より速い充電;

• より高い安全性。

• より高いエネルギー密度。

S 定格はデバイスの電気システムと一致する必要があります。

1. LiPo バッテリーの「S」は何を意味しますか?

文字 Sは を表します シリーズ.

セルが直列に接続されている場合、1 つのセルのプラス端子は次のセルのマイナス端子に接続されます。各セルの電圧が加算されます。

標準 3.7 V 公称 LiPo セルの場合:

パック電圧 = 3.7 V × 直列セル数

例:

• 1S: 3.7 V × 1 = 3.7 V;

• 2S: 3.7 V × 2 = 7.4 V;

• 3S: 3.7 V × 3 = 11.1 V;

• 4S：3.7V×4＝14.8V。

S 評価はシリーズ数のみを表します。パックには、次のような並列セル グループも含まれる場合があります。

• 2S1P;

• 2S2P;

• 3S2P;

• 4S2P。

直列接続と並列接続が電圧と容量に与える影響の詳細については、を参照してください。 直列バッテリーパックと並列バッテリーパック.

2. 1S LiPo バッテリーパックとは何ですか?

1S LiPo バッテリー パックには、1 つの LiPo セルまたは 1 つの並列セル グループが含まれています。

一般的な電気的値は次のとおりです。

• 公称電圧: 約 3.7 V。

• フル充電電圧: 約 4.2 V;

• 最小動作電圧: アプリケーションによって異なります。

• 容量: セルまたは並列グループによって決定されます。

例: 1S1P

1000 mAh LiPo セル 1 個からおよそ次の電力が生成されます。

3.7V、1000mAh

その公称エネルギーは次のとおりです。

3.7V × 1Ah = 3.7Wh

例: 1S2P

2 つの 1000 mAh セルを並列接続すると、およそ次のような結果が得られます。

3.7V、2000mAh

電圧は約 3.7 V のままですが、容量は増加します。

代表的な 1S アプリケーション

1S パックは次のような用途に適しています。

• コンパクトなウェアラブルデバイス。

• 小型 GPS トラッカー。

• ワイヤレスアクセサリ。

• 小型IoT製品。

• ポータブルセンサー;

• コンパクトな家庭用電化製品。

• 低電圧組み込みシステム。

1S パックは、用途に応じて PCM または簡易保護回路を使用する場合があります。充電器はシングルセル LiPo パック用に設計されている必要があります。

3. 2S LiPo バッテリー パックとは何ですか?

2S LiPo バッテリー パックには、直列に接続された 2 つのセル グループが含まれています。

一般的な値は次のとおりです。

• 公称電圧: 約 7.4 V。

• フル充電電圧：約8.4V。

• 容量: 各並列グループの容量によって決まります。

例: 2S1P

2 つの 1000 mAh セルを直列に使用:

7.4V、1000mAh

公称エネルギー:

7.4V × 1Ah = 7.4Wh

例: 2S2P

2S2P 配置で 4 つの 1000 mAh セルを使用:

7.4V、2000mAh

公称エネルギー:

7.4V × 2Ah = 14.8Wh

典型的な 2S アプリケーション

2S LiPo パックは次の用途に検討できます。

• ポータブル機器;

• 産業用ハンドヘルド機器。

• 医療機器;

• 双方向通信装置。

• 小型ロボットシステム。

• 加熱された製品。

• 中電圧電子機器;

• 一部の RC およびドローン システム。

ゼルネさん 7.4V リチウム バッテリ パックのページには、 さまざまな容量と寸法の 2S バッテリ パックの製品レベルの例が記載されています。

4. 3S LiPo バッテリーパックとは何ですか?

3S LiPo バッテリー パックには、直列に接続された 3 つのセル グループが含まれています。

一般的な値は次のとおりです。

• 公称電圧: 約 11.1 V。

• フル充電電圧: 約 12.6 V;

• 容量: 各並列グループの容量によって決まります。

例: 3S1P

3 つの 1000 mAh セルを直列に使用:

11.1V、1000mAh

公称エネルギー:

11.1V × 1Ah = 11.1Wh

例: 3S2P

3S2P 配置で 6 つの 1000 mAh セルを使用:

11.1V、2000mAh

公称エネルギー:

11.1V × 2Ah = 22.2Wh

代表的な3Sの応用例

3S パックは次の用途に使用できます。

• ポータブル産業機器。

• ロボット工学。

• 高電圧のハンドヘルド機器。

• コンパクトな電源システム。

• 特定の医療製品または監視製品。

• RC機器;

• いくつかのドローンプラットフォーム。

3S パックには、3S 電圧範囲用に設計された充電器と保護システムが必要です。単一セルまたは 2S 充電器を使用して充電しないでください。

ゼルネさん 11.1V リチウム バッテリー パックのページには、 3S LiPo バッテリー パックの構成例が記載されています。

5. 4S LiPo バッテリー パックとは何ですか?

4S LiPo バッテリー パックには、直列に接続された 4 つのセル グループが含まれています。

一般的な値は次のとおりです。

• 公称電圧: 約 14.8 V。

• フル充電電圧: 約 16.8 V;

• 容量: 各並列グループの容量によって決まります。

例：4S1P

4 つの 1000 mAh セルを直列に使用:

14.8V、1000mAh

公称エネルギー:

14.8V × 1Ah = 14.8Wh

例: 4S2P

4S2P 配置で 8 つの 1000 mAh セルを使用:

14.8V、2000mAh

公称エネルギー:

14.8V × 2Ah = 29.6Wh

代表的な 4S アプリケーション

4S パックは次の場合に検討できます。

• 高電圧のポータブル機器。

• ロボット工学。

• 産業用ツール。

• プロフェッショナルエレクトロニクス。

• 電力を大量に消費する RC システム。

• 一部のドローンプラットフォーム。

• コンパクトなエネルギーシステム。

ゼルネさん 14.8V リチウム バッテリー パックのページには、 4S LiPo バッテリー パックの製品例が記載されています。

6. 1S vs. 2S vs. 3S vs. 4S の電圧比較

デバイスは、公称電圧とフル充電電圧の両方に対応している必要があります。

たとえば、公称 7.4 V のバッテリ用に設計されたデバイスは、約 8.4 V の完全充電電圧に耐える必要がある場合があります。入力回路、モータ コントローラ、充電器、および電圧レギュレータをすべて評価する必要があります。

7.4 V、11.1 V、14.8 V パックの実際の比較については、以下を参照してください。 7.4V 対 11.1V 対 14.8V バッテリーパック.

7. S 評価が高いほど容量が大きいことを意味しますか?

いいえ。

S 定格は、直列に接続されたセル グループの数を示します。主に電圧に影響します。

容量は、並列接続されたセルまたはセル グループの数によって異なります。

1000 mAh セルを使用する場合:

エネルギーは電圧とアンペア時容量の積に等しいため、S 定格が高くなると総エネルギーが増加する可能性があります。ただし、mAh 定格は自動的に増加しません。

8. S 評価は実行時間にどのような影響を与えますか?

実行時間は、S 定格だけではなく、使用可能な総エネルギーとデバイスの電力によって決まります。

基本的なエネルギー公式は次のとおりです。

エネルギー (Wh) = 電圧 (V) × 容量 (Ah)

例えば：

• 2S1P: 7.4 V、1000 mAh = 7.4 Wh;

• 1S2P: 3.7 V、2000 mAh = 7.4 Wh。

これら 2 つの構成は、同じ数の同一セルを使用する場合、公称エネルギーがほぼ同じになります。ただし、電圧が異なるため互換性はありません。

実行時間は以下にも依存します。

• デバイスの電源。

• コンバータの効率。

• BMS カットオフ。

• 温度;

• 現在の需要。

• バッテリーの劣化。

• 動作プロファイル。

詳しい計算方法については、 リチウム電池パックの稼働時間を計算する方法.

9. 1S、2S、3S、4S LiPo バッテリーパックの充電

各 S 定格には、対応するシリーズ数に合わせて設計された充電器が必要です。

不適切な電圧の充電器を使用すると、次のような問題が発生する可能性があります。

• 充電が不完全。

• 過充電;

• 過度の熱;

• バッテリーの損傷。

• 保護カットオフ。

• 安全上のリスク。

マルチシリーズ パックでもバランス調整が必要になる場合があります。充電器と BMS はセル構成と一緒に選択する必要があります。

正確な充電電流は、セルの仕様と用途によって異なります。 S 評価のみに基づいて選択すべきではありません。

10. BMS と保護要件

S 評価は保護システムにも影響します。

1Sパック

1S パックでは次のものを使用できます。

• PCM;

• 保護IC。

• 過充電保護;

• 過放電保護。

• 過電流保護。

• 必要に応じて温度検知。

2S、3S、4S パック

マルチシリーズ パックには次のものが必要になる場合があります。

• 個別の直列グループの電圧監視。

• セルバランシング。

• 過充電保護;

• 過放電保護。

• 過電流保護。

• 短絡保護;

• 温度監視。

• 必要に応じて通信機能を搭載。

シリーズ数が増加するにつれて、BMS は対応するセル グループの数に合わせて設計する必要があります。

BMS も以下と一致する必要があります。

• パック電流。

• 充電器;

• コネクタ;

• ホストデバイスインターフェース。

• 機械的空間。

• 必要なテスト。

詳細な BMS 設計については、この記事の範囲外です。 BMS、電圧、容量、実行時間の間の広範な設計関係については、次のセクションで説明します。 リチウムイオン電池パックの設計: 電圧、容量、BMS、実行時間.

11. 容量と並列グループ

S 定格は完全なバッテリー容量を決定するものではありません。

並列グループを含むパックの場合:

パック容量 = セル容量 × 並列セル数

たとえば、2500 mAh セルを使用すると、次のようになります。

OEM 要件で次の両方を指定する必要があるのはこのためです。

• シリーズ数;

• 並列数またはターゲット容量。

「4S バッテリー」だけを言っても、完全なパックを定義することはできません。

12. OEM デバイスに適切な S 評価を選択する方法

選択プロセスは、デバイスの電圧要件から始める必要があります。

ステップ 1: デバイスの電圧を特定する

確認する：

• 公称入力電圧。

• 最小入力電圧。

• 最大入力電圧。

• フル充電耐性。

• モーターまたはコントローラーの電圧範囲。

• コンバータの入力範囲。

ステップ 2: シリーズ数を選択する

必要な公称電圧と適切なセル数を一致させます。

一般的な 3.7 V LiPo セルの場合:

• 約3.7V系→1S；

• 約7.4V系→2S；

• 約11.1V系→3S

• 約14.8V系→4S。

ステップ 3: 容量を確認する

直列数を選択した後、目標実行時間を達成するために必要な並列数または個々のセル容量を決定します。

ステップ 4: 現在の状態を確認する

選択したセル、BMS、配線、コネクタが連続電流とピーク電流をサポートできることを確認します。

ステップ 5: 充電器と BMS を確認する

充電器と保護システムは、選択した S 定格と一致する必要があります。

ステップ 6: 機械的統合を確認する

選択したセル数とレイアウトがデバイスのエンクロージャに適合していることを確認します。

13. ドローン用途における 1S ～ 4S LiPo パック

1S、2S、3S、および 4S LiPo パックは、さまざまなドローンや RC アプリケーションでも使用されます。ただし、ドローンの選択は電圧以上のものに依存します。

関連する要因には次のようなものがあります。

• モーターとESCの互換性。

• プロペラの構成。

• 現在の需要。

• バッテリー重量;

• C 評価。

• 飛行プロフィール。

• コネクタ;

• 所要飛行時間。

3S、4S、6S 構成を含むドローン固有の比較については、以下を参照してください。 3S vs. 4S vs. 6S LiPo バッテリー: どのドローン構成が適合しますか?.

この記事では、ドローンの性能の選択ではなく、充電式 LiPo バッテリー パックの設計における 1S ～ 4S 構成の一般的な意味に焦点を当てています。

14. 1S ～ 4S LiPo バッテリーパックのよくある間違い

間違い 1: 公称電圧を満充電電圧として扱う

3.7 V パックは、完全に充電されると約 4.2 V に達することがあります。デバイスは完全な電圧範囲に耐える必要があります。

間違い 2: 4S は常に 2S よりも優れていると思い込む

より高い S 定格は、デバイスがより高い電圧向けに設計されている場合にのみ適しています。

間違い 3: 間違った充電器を使用する

充電器はシリーズ数と充電電圧が一致している必要があります。

間違い 4: 容量を無視する

S 定格は mAh の容量を定義しません。並列数とセル容量も指定する必要があります。

間違い 5: バランス調整を省略する

マルチシリーズ LiPo パックには、セルバランスと適切な BMS 保護が必要な場合があります。

間違い 6: 電圧だけでパックを比較する

2S1P パックと 2S2P パックはどちらも 7.4 V ですが、容量、実行時間、電流能力、寸法、重量が異なります。

間違い 7: ドローンのバッテリー構成を別のデバイスにコピーする

ドローンに適した構成が、医療機器、IoT 製品、産業用ツールには適していない場合があります。ホストデバイスは最終的なバッテリー設計を決定する必要があります。

15. 1S、2S、3S、4S 選択チェックリスト

LiPo バッテリー パックを承認する前に、次のことを確認してください。

• 必要な公称電圧。

• デバイスの最小入力電圧。

• デバイスの最大入力電圧。

• フル充電電圧互換性。

• S 評価。

• 並列数。

• 目標容量。

• 連続電流。

• ピーク電流。

• 充電器の電圧。

• 充電電流。

• PCM または BMS の要件。

• セルバランシング要件。

• コネクタとケーブル。

• 利用可能な設置スペース。

• 重量制限;

• 動作温度;

• ランタイムターゲット。

• テスト要件。

よくある質問

LiPo バッテリーの 1S は何を意味しますか?

1S は、パックに直列に接続された 1 つの LiPo セル グループが含まれていることを意味します。一般的な 1S LiPo バッテリーの公称電圧は約 3.7 V、フル充電電圧は 4.2 V です。

2S LiPo バッテリーの電圧はどれくらいですか?

一般的な 2S LiPo バッテリーの公称電圧は約 7.4 V、フル充電電圧は 8.4 V です。

3S LiPo バッテリーの電圧はどれくらいですか?

一般的な 3S LiPo バッテリーの公称電圧は約 11.1 V、フル充電電圧は 12.6 V です。

4S LiPo バッテリーの電圧はどれくらいですか?

一般的な 4S LiPo バッテリーの公称電圧は約 14.8 V、フル充電電圧は 16.8 V です。

4Sというのは、バッテリーの容量が1Sの4倍ということですか？

No. 4S は直列の 4 つのセル グループを示し、主に電圧を記述します。容量はセル容量と並列構成によって異なります。

3S LiPo バッテリーに 2S 充電器を使用できますか?

いいえ。3S パックには、3S 充電電圧用に設計された充電器が必要です。間違った充電器を使用すると、充電が不完全になったり、損傷したり、安全上のリスクが発生したりする可能性があります。

2S バッテリーは常に 1S バッテリーよりも長持ちしますか?

必ずしもそうとは限りません。実行時間は、総エネルギー、デバイスの電力、効率、容量、および動作条件によって異なります。 1S2P パックと 2S1P パックは、同じ数のセルを使用しながら、同様の公称エネルギーを得ることができます。

OEM デバイスには S 評価が高いほど優れていますか?

ホストデバイス、充電器、BMS、配線、電源管理システムが高電圧をサポートしている場合のみ。正しい S 評価はデバイスの要件によって決まります。

結論

1S、2S、3S、4S は直列に接続された LiPo セルグループの数を表します。

一般的な公称 3.7 V LiPo セルを使用する場合:

• 1S = 公称 3.7 V。

• 2S = 公称 7.4 V。

• 3S = 公称 11.1 V。

• 4S = 公称 14.8 V。

一般的なフル充電電圧は次のとおりです。

• 1S = 4.2V;

• 2S = 8.4V;

• 3S = 12.6 V;

• 4S = 16.8V。

正しい構成は、デバイスの電圧範囲、必要な容量、電流需要、充電システム、BMS、機械的スペース、および実行時間のターゲットによって異なります。

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