ビュー: 0 著者: ZERNE Battery Technical Content Team 公開時間: 2026-07-09 起源: サイト
18650 リチウムイオン セルで作られた標準的な 12V クラスのバッテリー パックには、通常、直列に接続された 3 つのセルまたは 3 つの並列セル グループが必要です。
最小構成は 3S1Pで、これには 3 つの 18650 セルが含まれます。より高い容量または電流能力が必要な場合は、追加のセルを並列接続できます。
3S1P = 3 セル
3S2P = 6 セル
3S3P = 9 セル
3S4P = 12 セル
3S バッテリ パックの通常の公称電圧は 10.8 V または 11.1 V、フル充電電圧は 12.6 V です。 12V の電圧クラスに属するため、一般的に 12V リチウムイオン電池パックと呼ばれます。
ただし、「12V バッテリ パック」は、放電サイクル全体を通じて正確に 12.0V を維持するわけではありません。電圧は完全に充電されると 12.6V 付近で始まり、セルが放電するにつれて徐々に低下します。
電圧だけを求める場合、通常、直列に接続された 3 つの 18650 リチウムイオン電池が必要です。セルの総数は、容量と電流のために追加される並列セルの数によって異なります。
構成 |
セルの総数 |
公称電圧 |
フル充電電圧 |
3000mAh セルの容量 |
|---|---|---|---|---|
3S1P |
3 |
10.8V～11.1V |
12.6V |
3ああ |
3S2P |
6 |
10.8V～11.1V |
12.6V |
6Ah |
3S3P |
9 |
10.8V～11.1V |
12.6V |
9Ah |
3S4P |
12 |
10.8V～11.1V |
12.6V |
12Ah |
基本的な式は次のとおりです。
総セル数 = 直列数 × 並列数
一般的な 12V クラスのリチウムイオン電池パックの場合:
総セル数 = 3 × 並列数
したがって、「12V バッテリーに 18650 セルは何セルか」という答えは、通常、電圧の場合は 3 セルであり、アプリケーションでより大きな容量または電流が必要な場合は、より多くのセルが追加されます。
単一の 18650 リチウムイオン セルの公称電圧は通常 3.6 V または 3.7 V です。 3 つのセルが直列に接続されている場合、それらの電圧は合計されます。
3.6V × 3 = 10.8V 公称電圧
3.7V × 3 = 11.1V 公称電圧
4.2V × 3 = 12.6V 満充電電圧
正確な公称電圧は、セルの製造元とセルの化学的性質によって異なります。たとえば、代表的なハイドレイン 18650 仕様では、3.6V の公称電圧と 4.2V の充電電圧が使用されます。最終的な設計限界には、選択したセルのデータシートを常に使用する必要があります。 Molicel の INR-18650-P28A データシートに は、これらの仕様の例が記載されています。
選択したセルの電圧制限は、最終設計に使用する必要があります。の 18650 バッテリー電圧ガイドには、 公称値、フル充電値、およびカットオフ値が 3S パックにどのように関連するかが示されています。
3S パックは、その動作範囲が 12V クラスの機器を対象としているため、通常 12V リチウムイオン電池パックと呼ばれます。
実際の電圧は動作中に変化します。
フル充電時：約12.6V
公称電圧：約10.8Vまたは11.1V
放電電圧: 選択したセルと BMS カットオフ設定によって異なります。
デバイスが安定した 12.0V 出力を必要とする場合、3S バッテリー パックだけでは不十分な場合があります。バッテリ電圧の変化に応じて制御された出力電圧を維持するには、DC-DC レギュレータが必要になる場合があります。
バッテリー構成を選択する前に、デバイスの許容入力電圧範囲を確認する必要があります。
4S 18650 バッテリ パックには、4 つの直列接続されたセル グループが含まれています。
3.6V × 4 = 14.4V 公称電圧
3.7V × 4 = 14.8V 公称電圧
4.2V × 4 = 16.8V 満充電電圧
このため、4S パックは通常、12V パックではなく 14.4V または 14.8V バッテリー パックとみなされます。
機器メーカーがより高い電圧が許容できることを特に確認しない限り、4S 構成を 12V クラスの入力専用に設計された機器に直接接続しないでください。
シリーズ数によってバッテリーパックの電圧が決まります。
基本的な開始式は次のとおりです。
シリーズ数 = 必要な公称電圧 ÷ セルの公称電圧
3.7V セルを使用する 12V クラスのパックの場合:
12V ÷ 3.7V ≈ 3.24
電池パックは分数級数を使用できないため、通常は 3S 構成になります。
この計算は、単純な数学的な四捨五入として単独で扱うべきではありません。最終的なシリーズ数も次と一致する必要があります。
デバイスの最小および最大入力電圧
セルの公称電圧と満充電電圧
デバイスの低電圧シャットダウンポイント
BMS 保護設定
充電器の出力電圧
ほとんどの標準的な 12V リチウムイオン アプリケーションでは、3S が最も一般的な選択です。
並列数によってバッテリー パックの容量が決まります。
パック容量 = セル容量 × 並列数
3000mAh セルの場合:
3S1P = 3000mAh = 3Ah
3S2P = 6000mAh = 6Ah
3S3P = 9000mAh = 9Ah
3S4P = 12000mAh = 12Ah
シリーズ数によってアンペアアワー単位の容量は増加しません。電圧が上がります。並列数により、同じ直列電圧を維持しながら容量が増加します。
この区別は、3S2P や 4S2P などの構成を読み取るときにも重要です。 18650 バッテリーの直列および並列構成は、 2 つのカウントがどのように連携するかを示しています。
たとえば、3S1P パックと 3S4P パックはどちらも、公称電圧が約 10.8V または 11.1V の 3S パックです。違いは、3S4P パックには各並列グループに 4 つのセルが含まれているため、同一のセルを使用する 3S1P パックの約 4 倍の容量が提供されることです。
並列セルにより、バッテリー パックの理論上の電流容量も増加します。
並列電流能力 = セル連続電流 × 並列数
1 つの 18650 セルの連続放電定格が 10A の場合:
3S1P：約10A
3S2P：約20A
3S3P：約30A
これらの数値は理論上の推定値です。実際のパック電流能力は、次の理由により低くなる可能性があります。
BMS 定格電流
ニッケルストリップまたはバスバーのサイズ
溶接品質
ワイヤーゲージ
コネクタ定格
セル温度
細胞の老化
内部抵抗
筐体の放熱
連続電流とピーク電流も個別に評価する必要があります。セルは、継続的に維持できない短期間のピーク電流をサポートする場合があります。
セルの総数は次のように計算されます。
総セル数 = 直列数 × 並列数
一般的な 12V クラスのパックでは 3S が使用されるため、次のようになります。
総セル数 = 3 × 並列数
例:
3S1P = 3 × 1 = 3 セル
3S2P = 3 × 2 = 6 セル
3S3P = 3 × 3 = 9 セル
3S4P = 3 × 4 = 12 セル
必要な直列数と並列数、容量、エネルギー、実行時間を簡単に確認するには、 18650 バッテリーパック計算機.
3S1P バッテリ パックには 3 つの 18650 セルが含まれています。
それは以下を提供します:
12Vクラス構成としては最小セル数
1セルに等しい容量
軽量かつコンパクトな寸法
限られた実行時間
制限された電流能力
この構成は、低電力電子機器、コンパクトな機器、および動作期間が短いアプリケーションに適している可能性があります。
3S2P バッテリ パックには 6 つのセルが含まれており、各グループに 2 つの並列セルを含む 3 つの直列グループとして配置されています。
3S1P と比較して、約 2 倍の容量と理論上の電流能力を提供します。 3S2P 18650 バッテリ パックは、多くの場合、実行時間、サイズ、重量、コストの間の実用的なバランスを保っています。
一般的なアプリケーションには、ポータブル機器、測定器、バーコード スキャナ、小型産業用デバイス、コンパクトなバックアップ システムなどがあります。
3S3P バッテリー パックには 9 個のセルが含まれています。
3S1P または 3S2P 構成よりも高い容量と電流能力を提供します。より長い実行時間またはより高い動作電流を必要とするデバイスに適している可能性があります。
セル数が増えると、次の点にさらに注意が必要になります。
セルの配置
放熱
BMS の配置
配線レイアウト
機械的サポート
絶縁と保護
3S4P バッテリー パックには 12 個のセルが含まれています。
3S 電圧クラス内に留まりながら、より高いエネルギー貯蔵とより大きな理論上の電流能力を提供します。高出力の機器や充電間の長時間の動作が必要な用途に使用できます。
3S4P を選択する前に、エンクロージャにセル、BMS、絶縁体、配線、温度センサー、コネクタ、および構造サポートを配置するのに十分なスペースがあることを確認してください。
実行時間は、バッテリーのエネルギーとデバイスの電力を使用して推定できます。
実行時間 ≈ 使用可能なバッテリーエネルギー ÷ デバイスの電力
バッテリーのエネルギーは次のように推定できます。
パックエネルギー = 公称電圧 × パック容量
たとえば、3000mAh セルを使用する 3S2P パックを考えてみましょう。
公称電圧: 11.1V
パック容量：6Ah
公称電力量: 11.1V × 6Ah = 66.6Wh
デバイス電力: 10W
システム効率: 90%
推定実行時間:
66.6Wh × 90% ÷ 10W ≒ 5.99 時間
実際の動作時間は、次の理由により短くなる可能性があります。
変動するデバイス負荷
DC-DC変換損失
バッテリーの劣化
低温または高温
BMSカットオフ電圧
セルの内部抵抗
コネクタ抵抗
配線電圧降下
容量試験条件
OEM 設計の場合、実際の負荷プロファイルの下で代表的なプロトタイプを使用してランタイムを検証する必要があります。計算では、使用可能なエネルギー、変換効率、カットオフ電圧、温度、実際の負荷プロファイルも考慮する必要があります。の 18650 バッテリー パックの容量と実行時間方法は、 これらの変数をまとめたものです。
バッテリー パックは、通常および一時的な電流需要に応じてサイズを決定する必要があります。
機器の以下を確認します。
連続動作電流
起動電流
ピーク電流
モーターまたはアクチュエーターのサージ電流
無線伝送のピーク
BMS 連続電流定格
BMS ピーク電流定格
アプリケーションでより大きな電流が必要な場合は、通常、直列数を増やすよりも並列数を増やす方が適切です。高ドレインのセルも必要になる場合があります。 高ドレイン 18650 バッテリの選択は、 連続電流、ピーク電流、および熱制限に重点を置いています。
直列セルを追加すると電圧は上昇しますが、負荷に利用できる電流は自動的に増加しません。
物理設計にはセル自体以外のものも含める必要があります。以下のためのスペースを確保します。
セルの直径と長さ
セル間隔
断熱シート
ニッケルストリップまたは銅バスバー
BMS回路基板
温度センサー
ワイヤーとコネクタ
ハウジングと固定構造
組み立ておよび整備のためのクリアランス
理論上の 3S2P 設計は、BMS、保護材、配線、コネクタを含めると、目的のエンクロージャに適合しない可能性があります。
3S1P、3S2P、3S3P、および 3S4P バッテリ パックにはすべて 3 つのシリーズ グループが含まれています。したがって、通常は 3S BMS が必要です。
BMS は以下と一致する必要があります。
3 直列セル構成
連続放電電流
ピーク放電電流
充電電流
過充電保護
過放電保護
過電流保護
短絡保護
温度保護
セルバランシング要件
3S パックでは、BMS がその電流、充電、保護、およびバランスの要件に適合する必要があります。これらの選択肢は、 18650 バッテリー パック用の BMS 設計。 BMS 電流定格はパック レベルで評価する必要があります。不適切な電流定格を持つ BMS は、通常の動作中にパフォーマンスを制限したり、保護をトリガーしたりする可能性があります。バッテリー管理システムは、保護戦略の一環として、セル電圧、パック電流、温度を監視することもあります。
標準の 3S リチウムイオン バッテリー パックには、通常、最大充電電圧 12.6V 向けに設計された充電システムが必要です。
充電器は以下と一致する必要があります。
電池の化学
シリーズ数
最大充電電圧
充電電流
BMS 要件
セルメーカーの仕様
通常の 12V 鉛蓄電池充電器が 3S リチウムイオン パックに適しているとは考えないでください。出力電圧や充電方法が異なる場合があります。 12.6V 設定はパックの最大充電電圧を特定しますが、充電器、電流制限、終端ステージ、および充電環境によってもパックが充電できるかどうかが決まります。 安全に充電されました.
マルチセルのリチウムイオン電池用に設計された充電器 IC は、3S の 12.6V、4S の 16.8V など、さまざまなシリーズ数の充電電圧を区別します。
3S パック内の 3 つのシリーズ グループは、次の理由により異なる電圧を発生する可能性があります。
セル容量のばらつき
内部抵抗の違い
温度ムラ
さまざまな老化条件
接続抵抗
不均一な電流分布
1 つの直列グループが他のグループよりも先に過充電または過放電のしきい値に達すると、BMS はパック全体の充電または放電を停止することがあります。
セルバランスは、直列グループを適切な電圧関係内に維持するのに役立ちます。これが理由です 18650 バッテリ パックのセルのマッチングは、 後のバランス調整手順として扱うのではなく、組み立て前に完了する必要があります。必要なバランス方法は、パックの設計、セルの特性、動作電流、コスト目標、および信頼性の要件によって異なります。
必要なシリーズ数、容量、電流、寸法、および保護機能が明確になると、バッテリー パックを個別のセルのグループとしてではなく、統合された製品として開発できます。
ゼルネさん 18650 バッテリー パック ソリューションは、 次のような要件に関して評価できます。
3S1P、3S2P、3S3P、その他の構成
カスタマイズされた電圧と容量
BMS または PCM 保護
コネクタとワイヤの選択
バッテリーハウジングと機械的寸法
温度検知
サンプル試験
認証と量産
必要な 3S 構成を計算したユーザーは、実行時間、現在の需要、利用可能なスペース、および動作条件に基づいて実用的なパックを選択できます。
18650 セルを備えた 12V バッテリー パックを構築する場合、いくつかの設計ミスがよくあります。
12V パックが常に正確に 12.0V を出力すると仮定します。
3S 12V クラス パックの直接代替品として 4S パックを使用します。
容量を計算せずに電圧を計算します。
起動電流とピーク電流は無視します。
「12V」というラベルが付いているという理由だけで充電器を選択する。
4S BMS と 3S バッテリーパックの使用。
異なるセルのモデル、容量、使用年数、または充電状態の混合。
各シリーズグループを監視するのではなく、合計パック電圧のみをチェックします。
セル、BMS、ワイヤ、コネクタから発生する熱は無視します。
試作と負荷テストが完了する前に量産を開始します。
組み立て前にセルを適合させ、完成したパックをターゲットデバイスの実際の電気的および機械的条件下でテストする必要があります。
標準的な 12V クラスの 18650 リチウムイオン バッテリ パックは、通常、直列に接続された 3 つのセルまたは 3 つの並列セル グループを使用します。最小構成は 3 セルの 3S1P です。合計数は並列数に応じて増加します。
はい。 3 つの互換性のある 18650 リチウムイオン セルを直列に接続して 3S パックを作成できます。通常、パックの公称電圧は 10.8V または 11.1V、フル充電電圧は約 12.6V です。
3S2P バッテリ パックには 6 つの 18650 セルが含まれています。これは 3 つの直列グループで構成され、各グループ内で 2 つのセルが並列接続されています。
通常はそうではありません。 4S パックの通常の公称電圧は 14.4 V または 14.8 V、フル充電電圧は 16.8 V です。ご使用前に機器の許容入力範囲をご確認ください。
各セルの容量が 3000mAh の場合、3S2P パックは約 6000mAh、つまり 6Ah を供給します。実際の容量は、選択したセル、テスト条件、温度、および放電電流によって異なります。
標準の 12V クラス 3S バッテリー パックには通常、3S BMS が必要です。 BMS は、パックの連続電流、ピーク電流、充電電流、保護しきい値、温度要件、およびバランスのニーズにも適合する必要があります。
標準の 3S リチウムイオン バッテリー パックには、通常、最大充電電圧 12.6V の充電器または充電システムが必要です。充電電流はセルおよび BMS と互換性がある必要があります。
いいえ。単一の 18650 セルの公称電圧は通常、約 3.6V または 3.7V です。 12V クラスのパックには通常、直列の 3 つのセルが必要です。昇圧コンバータは 1 つのセルの電圧を上げることができますが、これにより異なる電気設計が作成されます。
必要なセル数は各セルの容量によって異なります。 3000mAh セルの場合、少なくとも 20Ah に達するには 7 つのセルを並列に接続する必要があります。
20Ah ÷ 3Ah ≒ 6.67
したがって、構成は 21 個のセルを含むおよそ 3S7P になります。最終設計では、電流、スペース、BMS、熱、および実行時間の要件も確認する必要があります。
いいえ。3S リチウムイオン パックの通常の範囲は、完全充電時の約 12.6 V から、放電中のより低い電圧までです。デバイスが安定した出力を必要とする場合、安定化 DC-DC コンバータが必要になる場合があります。
標準の 12V クラス 18650 リチウムイオン バッテリ パックは通常、3S 構成を使用します。
3S1P = 3 セル
3S2P = 6 セル
3S3P = 9 セル
3S4P = 12 セル
直列数は電圧を決定し、並列数は容量と理論上の電流能力を決定します。
一般的な 3S パックは、3S BMS と 12.6V のフル充電電圧に適合する充電システムを使用します。最終的な構成では、デバイスの電力、ピーク電流、必要な実行時間、利用可能なスペース、温度、配線、コネクタ、保護要件も考慮する必要があります。
OEM アプリケーションの場合、量産前にプロトタイプのテストが不可欠です。
