7.4V 対 11.1V 対 14.8V バッテリーパック

7.4V、11.1V、および 14.8V バッテリ パックは、充電式リチウム イオンおよびリチウム ポリマー バッテリ システムの一般的な電圧プラットフォームです。

これらは以下の場合によく使用されます。

• ポータブル電子機器

• 産業用ハンドヘルド機器

• 医療機器

• ロボット工学

• RC機器

• ドローンシステム

• 電動工具

• 製品の監視

• コンパクトなエネルギーシステム

これらの電圧値は通常、直列に接続されたさまざまな数のセルに対応します。

• 7.4V = 2S

• 11.1V = 3S

• 14.8V = 4S

公称電圧約 3.7V の標準リチウム電池を使用する 3 つの構成は、異なる動作電圧範囲、エネルギー レベル、充電要件を提供します。

ただし、バッテリー パックの選択は、「どの電圧がより強力ですか?」という質問から始めるべきではありません。正しい選択は、ホストデバイスと完全な電源システムによって異なります。

簡単な答え: 違いは何ですか?

主な違いは次のとおりです。

• より多くのセルを直列に接続すると電圧が高くなります。

• 充電器の要件が異なります。

• さまざまな BMS 要件。

• 同じ電力に対する異なる電流需要。

• 容量が同じでもエネルギーが異なります。

• ホストデバイスとの互換性が異なります。

14.8V バッテリーが 7.4V バッテリーよりも自動的に優れているわけではありません。これは、デバイスと電源システムがその電圧範囲に合わせて設計されている場合にのみ適切です。

1. 7.4V、11.1V、14.8Vが2S、3S、4Sに対応する理由

「S」の値は、直列に接続されたセルまたはセル グループの数を表します。

標準 3.7V 公称セルの場合:

パック電圧 = セル公称電圧 × 直列数

したがって：

• 3.7V × 2 = 7.4V;

• 3.7V × 3 = 11.1V;

• 3.7V × 4 = 14.8V。

対応するフル充電電圧は通常、セルあたり約 4.2V に基づいています。

• 4.2V × 2 = 8.4V;

• 4.2V × 3 = 12.6V;

• 4.2V × 4 = 16.8V。

これらは、標準的な充電式 LiPo およびリチウムイオン電池の共通の基準値です。実際のバッテリーの仕様は、常に選択したセル モデルとメーカーのデータシートに従う必要があります。

1S、2S、3S、および 4S 構成の完全な説明については、を参照してください。 1S、2S、3S、および 4S LiPo バッテリー パックの説明.

2. 7.4V バッテリーパック

7.4V バッテリ パックは通常 2S 構成です。

基本的な電気的特性

標準の 7.4V パックには通常次のものが含まれます。

• 公称電圧: 7.4V;

• フル充電電圧: 8.4V;

• 直列の 2 つのセル グループ。

• 容量は個々のセルまたは並列構成によって決まります。

例：7.4V、2000mAhパック

2 つの 1000mAh セルを使用する 2S1P パックは、およそ次の機能を提供します。

• 公称電圧: 7.4V;

• 容量: 1000mAh;

• 公称電力量: 7.4Wh。

4 つの 1000mAh セルを使用する 2S2P パックは、およそ次の機能を提供します。

• 公称電圧: 7.4V;

• 容量: 2000mAh;

• 公称電力量: 14.8Wh。

電圧は 7.4V プラットフォームのままですが、並列数によって容量と電流能力が変化します。

7.4V パックが適しているのはどのような場合ですか?

7.4V パックは次のような場合に適しています。

• このデバイスは 2S 電圧範囲向けに設計されています。

• この製品は中電圧電源システムを使用しています。

• コンパクトな 2 セル直列配置がデバイスに適合します。

• 必要な電力を利用可能な電流で供給できます。

• 充電器とBMSは2S動作をサポートします。

ゼルネさん 7.4V リチウム バッテリー パックのページには、 さまざまな容量と物理的寸法のバッテリー パックの例が記載されています。

3. 11.1V バッテリーパック

11.1V バッテリー パックは通常 3S 構成です。

基本的な電気的特性

標準の 11.1V パックには通常次のものが含まれます。

• 公称電圧: 11.1V;

• フル充電電圧: 12.6V;

• 直列の 3 つのセル グループ。

• 容量は個々のセルまたは並列構成によって決まります。

例：11.1V、2000mAhパック

3 つの 2000mAh セルを使用する 3S1P パックは、およそ次の機能を提供します。

• 公称電圧: 11.1V;

• 容量: 2000mAh;

• 公称電力量: 22.2Wh。

6 つの 2000mAh セルを使用する 3S2P パックは、およそ次の機能を提供します。

• 公称電圧: 11.1V;

• 容量: 4000mAh。

• 公称電力量: 44.4Wh。

11.1V パックが適しているのはどのような場合ですか?

11.1V パックは、次の場合に検討されます。

• このデバイスは 3S 電圧プラットフォームを使用しています。

• 電源システムには 7.4V より高い電圧が必要です。

• このデバイスは、同じ電力でより低い電流の恩恵を受けます。

• 利用可能なスペースには 3 つの直列セル グループを収容できます。

• 充電器とBMSは3S動作をサポートします。

ゼルネさん 11.1V リチウム バッテリ パックのページには、 3S バッテリ パック構成の製品レベルの例が記載されています。

4. 14.8V バッテリーパック

14.8V バッテリー パックは通常 4S 構成です。

基本的な電気的特性

標準の 14.8V パックには通常次のものが含まれます。

• 公称電圧: 14.8V;

• フル充電電圧: 16.8V;

• 直列の 4 つのセル グループ。

• 容量は個々のセルまたは並列構成によって決まります。

例：14.8V、2000mAhパック

4 つの 2000mAh セルを使用する 4S1P パックは、およそ次の機能を提供します。

• 公称電圧: 14.8V;

• 容量: 2000mAh;

• 公称電力量: 29.6Wh。

8 個の 2000mAh セルを使用する 4S2P パックは、およそ次の機能を提供します。

• 公称電圧: 14.8V;

• 容量: 4000mAh。

• 公称電力量: 59.2Wh。

14.8V パックが適しているのはどのような場合ですか?

14.8V パックは、次の場合に検討されます。

• このデバイスは 4S 入力用に設計されています。

• 電力システムにはより高い電圧が必要です。

• デバイスは、定義された電力レベルに対してより低い電流を必要とします。

• 梱包サイズと重量は許容範囲内です。

• 充電器と BMS は 4S 電圧範囲をサポートします。

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 リチウムポリマー バッテリー パックの製品例が記載されています。

5. 同一容量での電圧比較

3 つの電圧プラットフォームを公平に比較​​するには、各パックの容量が同じ 2000mAh、つまり 2Ah であると仮定します。

アンペア時容量が同じ場合、高電圧パックにはより多くの公称エネルギーが含まれます。

ただし、これは、高電圧パックを任意のデバイスに直接接続できることを意味するものではありません。デバイスの入力範囲、コンバータ、充電器、BMS、およびモーター コントローラーはすべて、選択した電圧をサポートする必要があります。

6. 電圧が電流に与える影響

特定の電力レベルの場合:

電流 = 電力 ÷ 電圧

デバイスが 20W の電力を必要とすると仮定します。

電圧が高いほど、同じ電力に必要な電流を減らすことができます。これは以下に影響を与える可能性があります。

• ワイヤーサイズ;

• コネクタの定格。

• BMS 電流定格。

• 電気損失。

• 発熱。

• コンバーターの設計。

ただし、低電流の利点が重要になるのは、デバイスの電子機器が高電圧向けに設計されている場合のみです。

7.4V 用に設計されたデバイスに 14.8V バッテリを接続すると、バッテリの容量が同等であっても、入力回路が損傷する可能性があります。

7. 電圧、容量、実行時間

電圧だけでは動作時間を決定しません。

実行時間は以下によって異なります。

• 公称電圧;

• 容量(Ah);

• デバイスの電源。

• 利用可能なエネルギー;

• コンバータの効率。

• BMS カットオフ。

• 温度;

• 動作プロファイル。

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)

実行時間の推定値は次のとおりです。

実行時間 = 使用可能なエネルギー (Wh) ÷ デバイスの平均電力 (W)

たとえば、デバイスが 10W を消費する場合:

• 7.4V、2Ah パック = 14.8Wh 公称エネルギー;

• 11.1V、2Ah パック = 22.2Wh 公称エネルギー;

• 14.8V、2Ah パック = 29.6Wh 公称エネルギー。

この例では、14.8V パックの方が公称エネルギーが高くなりますが、最終的な実行時間は使用可能な容量とシステム効率によって異なります。

実行時の計算の詳細については、次を参照してください。 リチウム電池パックの稼働時間を計算する方法.

8. 充電器の要件

充電器はバッテリーパックの電圧と一致する必要があります。

間違った充電器を使用すると、次のような結果が生じる可能性があります。

• 充電不足;

• 過充電;

• 過度の熱;

• 保護カットオフ。

• 細胞の不均衡。

• バッテリーの損傷。

• 安全上のリスク。

充電電流は以下にも適合する必要があります。

• セルの仕様。

• パック容量。

• BMS;

• 熱条件;

• 必要な充電時間。

充電器は、個別に選択するのではなく、バッテリーおよび BMS と一緒に評価する必要があります。

9. 7.4V、11.1V、および14.8VパックのBMS要件

シリーズ数は BMS 設計に影響します。

7.4Vパック

7.4V パックに 2 つの直列セル グループが含まれる場合、通常は 2S 保護およびバランス構造が必要です。

11.1Vパック

11.1V パックには通常、3S BMS または 3 つのシリーズ グループを監視する保護設計が必要です。

14.8Vパック

14.8V パックには通常、4S BMS または 4 つのシリーズ グループを監視する保護設計が必要です。

BMS は以下を提供する必要がある場合があります。

• セル電圧監視。

• 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。

BMS は実際のパック構成と一致する必要があります。 2S BMS を 3S または 4S パックに使用しないでください。

10. 機械的および重量に関する考慮事項

7.4V から 11.1V または 14.8V に移行すると、一般に直列セル グループの数が増加します。これは以下に影響を与える可能性があります。

• パックの長さ。

• パック幅。

• パックの厚さ。

• セルの配置。

• ケーブル配線。

• BMS の位置。

• 重さ;

• 住宅要件。

• 放熱。

したがって、電圧プラットフォームは、利用可能な設置スペースとともに選択する必要があります。

14.8V パックは、同じ Ah 定格でより多くのエネルギーを供給できますが、より多くのセル、より大きなエンクロージャ、または異なるパック レイアウトが必要になる場合もあります。

より広範なバッテリー パックの設計基準については、次を参照してください。 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. 実際の OEM 選定例

例 1: 7.4V 用に設計されたデバイス

OEM 製品には次のものが必要であると仮定します。

• 公称入力電圧: 約 7.4V。

• 目標容量: 3000mAh;

• 中程度の電流。

• コンパクトなバッテリー収納部。

適切な事前構成は次のとおりです。

2 つの並列 1500mAh セル グループを使用する 2S2P

デバイスでは次の点を確認する必要があります。

• 8.4Vフル充電入力;

• 2S BMS;

• 2S充電。

• 現在の能力。

• パックの寸法。

• 必要なランタイム。

例 2: 11.1V 用に設計されたデバイス

産業用デバイスには次のものが必要であると仮定します。

• 公称入力電圧: 約 11.1V。

• 目標容量: 4000mAh;

• 継続的な動作サイクルのための安定した電力。

初期設定は次のとおりです。

2 つの並列 2000mAh セル グループを使用する 3S2P

バッテリー システムは次の点についてチェックする必要があります。

• 12.6Vのフル充電電圧。

• 3S BMS;

• 適切な充電器。

• セルバランシング。

• ピーク電流。

• 熱と機械からの保護。

例 3: 14.8V 用に設計されたデバイス

高電力デバイスには次のものが必要であると仮定します。

• 公称入力電圧: 約 14.8V。

• 目標容量: 4000mAh。

• 同じ電力でより低い電流。

• より大きなバッテリーコンパートメントが利用可能。

初期設定は次のとおりです。

2 つの並列 2000mAh セル グループを使用する 4S2P

設計チームは以下を確認する必要があります。

• 16.8Vフル充電互換性。

• 4S BMS;

• 充電器の電圧。

• 入力回路絶縁;

• コネクタとケーブルの定格。

• 梱包重量と設置場所。

12. OEM デバイスにはどの電圧が最適ですか?

普遍的な最適な電圧はありません。

次の場合には 7.4V を選択してください。

• このデバイスは 2S 入力用に設計されています。

• 中電圧バッテリープラットフォームが必要です。

• コンパクトな2直列セル構造が適しています。

• 電力需要は電流制限内でサポートできます。

次の場合には 11.1V を選択してください。

• このデバイスは 3S 入力用に設計されています。

• 7.4V プラットフォームが提供する電圧​​よりも高い電圧が必要です。

• 電流が低いほど有利です。

• デバイスの電子機器と充電器は 3S 操作をサポートします。

次の場合には 14.8V を選択してください。

• このデバイスは 4S 入力用に設計されています。

• 電力システムにはより高い電圧が必要です。

• 電流が低いほどアプリケーションにとって有益です。

• この製品は、より大規模な電気および機械システムに対応できます。

正しい選択は、バッテリー メーカーの利用可能な電圧リストではなく、常にデバイスの仕様から始める必要があります。

13. 一般的な電圧選択の間違い

間違い 1: 最高の電圧を選択する

電圧が高いほど自動的に優れているわけではありません。デバイスの最大入力定格を超える可能性があります。

間違い 2: 満充電電圧を無視する

7.4V パックは約 8.4V に達する場合があります。 14.8V パックは約 16.8V に達する場合があります。

間違い 3: 公称電圧だけを比較する

デバイスは、完全な動作電圧範囲と互換性がある必要があります。

間違い 4: 間違った充電器を使用する

充電器は 2S、3S、または 4S 構成に一致する必要があります。

間違い 5: BMS 要件を無視する

BMS はシリーズ数と現在の需要と一致する必要があります。

間違い 6: 同じ mAh が同じランタイムを意味すると仮定する

同じ Ah 定格の高電圧パックの方が公称エネルギーは大きくなりますが、それでもデバイスの電力とコンバータの効率が実行時間を決定します。

間違い 7: 別のデバイスから設定をコピーする

7.4V、11.1V、または 14.8V パックは、同様の製品だけでなく、特定のホスト デバイスに基づいて選択する必要があります。

14. 電圧比較チェックリスト

バッテリーパックを選択する前に、次のことを確認してください。

• デバイスの公称電圧。

• 最小デバイス電圧。

• 最大デバイス電圧。

• 満充電電圧耐性。

• 必要なバッテリー容量。

• 連続電流。

• ピーク電流。

• ターゲットランタイム。

• 充電器の電圧。

• 充電電流。

• BMS シリーズ数。

• セルバランシング要件。

• コネクタの定格。

• ケーブルサイズ。

• パックの寸法。

• 重量制限;

• 動作温度。

• テスト要件。

• 予想される生産量。

よくある質問

7.4V と 11.1V のバッテリー パックの違いは何ですか?

7.4V パックは通常 2S 構成であり、11.1V パックは通常 3S 構成です。 11.1V パックの公称電圧とフル充電電圧はより高くなります。

11.1V と 14.8V のバッテリー パックの違いは何ですか?

11.1V パックは通常 3S、14.8V パックは通常 4S です。 14.8V パックには、高電圧の充電器と 4 つの直列セル グループ用に設計された BMS が必要です。

14.8V バッテリー パックは 7.4V パックよりも強力ですか?

必ずしもそうとは限りません。 14.8V パックは、デバイスがそれに合わせて設計されている場合、より多くの電力を供給できますが、完全な結果は容量、電流能力、セル仕様、およびシステム設計によって異なります。

7.4V デバイスで 14.8V バッテリーを使用できますか?

通常、デバイスに適切な電圧コンバータが含まれており、より高い入力電圧を受け入れるように特別に設計されている場合を除きます。デバイスのメーカーまたはバッテリーエンジニアは互換性を確認する必要があります。

7.4V バッテリーパックにはどのような充電器が必要ですか?

標準の 7.4V LiPo バッテリー パックには通常、フル充電電圧が約 8.4V の 2S 充電器が必要です。

7.4V、11.1V、14.8V のどれがランタイムが長いですか?

動作時間は電圧だけで決めることはできません。これは、ワット時、使用可能な容量、デバイスの電力、変換効率、BMS カットオフ、および動作条件によって異なります。

7.4V、11.1V、14.8V のバッテリー パックは OEM 製品に適していますか?

はい、電圧、電流、容量、充電器、BMS、寸法、テスト要件がホストデバイスと一致する場合、OEM 製品に使用できます。

結論

7.4V、11.1V、および 14.8V バッテリ パックは通常、次のものに基づいています。

• 7.4V = 2S;

• 11.1V = 3S;

• 14.8V = 4S。

一般的なフル充電電圧は次のとおりです。

• 7.4V パック = 8.4V;

• 11.1V パック = 12.6V;

• 14.8Vパック=16.8V。

適切なバッテリー パックは、OEM デバイスの電圧範囲、電力需要、容量、実行時間、充電器、BMS、コネクタ、寸法、および動作環境によって異なります。

14.8V バッテリー パックが 7.4V または 11.1V パックよりも自動的に優れているわけではありません。適切な電圧とは、製品全体の電源システムに適合する電圧です。

OEM デバイス用に 7.4V、11.1V、または 14.8V のバッテリー パックを選択する場合は、アプリケーション、必要な電圧、容量、電流需要、寸法、コネクタ、予想数量を ZERNE 技術チームと共有してください。 ZERNE はカスタム リチウム バッテリー パック ソリューションを提供し、製品に適切な電圧プラットフォームの評価を支援します。