ビュー: 0 著者: ZERNE Battery Technical Content Team 公開時間: 2026-07-14 起源: サイト
18650 バッテリ パックの容量と実行時間を計算するには、セル容量、直列および並列構成、公称電圧、デバイス電力、システム効率、および使用可能なエネルギーを考慮する必要があります。
基本的な式は次のとおりです。
パック容量（Ah）＝セル容量（Ah）×並列数
パックエネルギー (Wh) = 公称電圧 (V) × パック容量 (Ah)
推定実行時間 (h) = 使用可能なパックのエネルギー (Wh) × システム効率 ÷ デバイスの電力 (W)
たとえば、3000mAh 18650 セルを使用する 3S2P バッテリー パックには次の機能があります。
公称電圧: 11.1V
容量: 6Ah
公称電力量: 66.6Wh
デバイスの消費電力が 10 W、システム効率が 90% の場合、予備容量、バッテリの経年劣化、温度、電圧カットオフを考慮する前の理論上の実行時間は約 5.99 時間です。
これらの計算により、初期推定値が得られます。実際の実行時間は、ターゲット機器と負荷プロファイルでのテストを通じて確認する必要があります。その検証には、パックレベルの負荷テストと、「」で説明されているセルレベルのチェックの両方が含まれる必要があります。 18650 バッテリー容量と健全性テスト.
次の例では、3000mAh セルと公称セル電圧 3.7V を使用します。
構成 |
セルの総数 |
公称電圧 |
パック容量 |
名目エネルギー |
|---|---|---|---|---|
3S1P |
3 |
11.1V |
3ああ |
33.3Wh |
3S2P |
6 |
11.1V |
6Ah |
66.6Wh |
3S3P |
9 |
11.1V |
9Ah |
99.9Wh |
システム効率が 90% の 10W デバイスの場合:
構成 |
名目エネルギー |
推定実行時間 |
3S1P |
33.3Wh |
約3.0時間 |
3S2P |
66.6Wh |
約6.0時間 |
3S3P |
99.9Wh |
約9.0時間 |
これらの結果は、公称容量がすべて利用可能であることを前提としています。実際の使用では、放電カットオフ、温度、経年劣化、電圧変換、負荷の変化により、利用可能な実行時間が短くなる可能性があります。
これらの参照値は、カスタム構成を入力する前に式を確認するのに役立ちます。
バッテリー容量は通常、ミリアンペア時 (mAh) とアンペア時 (Ah) で表されます。
変換は次のとおりです。
1Ah = 1000mAh
例:
2000mAh = 2Ah
2600mAh = 2.6Ah
3000mAh = 3Ah
3500mAh = 3.5Ah
バッテリーパックを計算するときは、通常、最初にセル容量を mAh から Ah に変換する方が簡単です。
例えば：
3000mAh ÷ 1000 = 3Ah
容量の数値は、指定されたテスト条件下でセルがどれだけの電荷を供給できるかを示します。パックの電圧、最大電流、または実行時間を直接示すものではありません。一般的な 18650 の容量範囲と、容量と放電電流の違いを以下にまとめます。 18650バッテリーの容量は何mAhですか.
3000mAh セルは自動的に 3A または 30A を供給しません。容量、放電電流は仕様が異なります。
セルの現在の能力は以下によって決まります。
セル設計
内部抵抗
連続放電定格
ピーク放電定格
温度
BMS と配線の制限
容量は、バッテリーが負荷をどれくらい長く動作できるかを推定するために使用されます。現在の能力によって、セルがその負荷を安全にサポートできるかどうかが決まります。
容量計算の場合、主な区別は簡単です。 18650 バッテリーの直列接続と並列接続により、 電圧、容量、電流がパック全体にどのように分配されるかが決まります。
直列接続すると電圧が高くなります。
並列接続により容量が増加します。
直列接続ではアンペア時容量は増加しません。
並列接続してもセルグループの公称電圧は増加しません。
同一のセルが直列に接続されている場合、電圧は加算されますが、アンペア時容量は直列ストリング内の 1 つのセルの容量と同様のままです。
たとえば、3000mAh セルを使用すると、次のようになります。
1S1P: 3.7V、3Ah
2S1P: 7.4V、3Ah
3S1P: 11.1V、3Ah
4S1P：14.8V、3Ah
電圧が増加するため、エネルギーが増加します。
11.1V × 3Ah = 33.3Wh
同一のセルが並列接続されている場合、電圧は 1 つのセルの公称電圧に維持されますが、アンペアアワー容量は増加します。
3000mAh セルの使用:
1S1P: 3.7V、3Ah
1S2P: 3.7V、6Ah
1S3P: 3.7V、9Ah
したがって、並列数はパック容量の計算に使用される主な要素となります。
3000mAh、3.7V セルを使用:
合計 3 つのセル
3つのシリーズグループ
各グループに 1 つのセル
公称電圧: 11.1V
容量: 3Ah
エネルギー: 33.3Wh
合計6つのセル
3つのシリーズグループ
各グループに並列した 2 つのセル
公称電圧: 11.1V
容量: 6Ah
エネルギー: 66.6Wh
合計9つのセル
3つのシリーズグループ
各グループに並列した 3 つのセル
公称電圧: 11.1V
容量: 9Ah
エネルギー: 99.9Wh
3S 構成は、一般に 12V クラスのリチウムイオン バッテリー パックとして説明されます。の 12V 18650 バッテリ パックの例は、 シリーズ数、公称電圧、およびセル数がどのように関係するかを示しています。
基本的な容量の式は次のとおりです。
パック容量（Ah）＝セル容量（Ah）×並列数
3000mAh セルの場合:
構成 |
セル容量 |
並列数 |
パック容量 |
3S1P |
3ああ |
1P |
3ああ |
3S2P |
3ああ |
2P |
6Ah |
3S3P |
3ああ |
3P |
9Ah |
直列接続は主に電圧に影響するため、容量式には直列数は表示されません。
異なるセル容量を使用すると、結果もそれに応じて変わります。
たとえば、3500mAh セルを使用する 3S2P パックには次の機能があります。
3.5Ah×2＝7Ah
このパックの公称電圧は約 11.1V ですが、3000mAh セルを使用する 3S2P パックと比較して、その容量は 6Ah から 7Ah に増加しています。
電圧が含まれていない限り、Ah 単位の容量から総エネルギーはわかりません。
エネルギーの式は次のとおりです。
パックエネルギー (Wh) = 公称電圧 (V) × パック容量 (Ah)
例:
11.1V × 3Ah = 33.3Wh
11.1V × 6Ah = 66.6Wh
11.1V × 9Ah = 99.9Wh
さまざまなバッテリー構成を比較する場合、通常、ワット時は電圧と容量の両方を含むため、アンペア時よりも役に立ちます。
たとえば、3.7V 6Ah バッテリーと 11.1V 6Ah バッテリーは同じ量のエネルギーを蓄積しません。
3.7V × 6Ah = 22.2Wh
11.1V × 6Ah = 66.6Wh
電圧は常に計算に含める必要があります。
実行時の計算にはデバイスの電力消費が必要です。
デバイスの電力がすでにワット単位で提供されている場合は、その値を直接使用します。
デバイスの電圧と電流が提供されている場合は、次を使用します。
デバイス電力 (W) = デバイス電圧 (V) × デバイス電流 (A)
例えば：
デバイス入力電圧: 12V
動作電流: 1.5A
12V × 1.5A = 18W
推定実行時間は、パックのエネルギーと 18W の負荷から計算できます。
多くのデバイスは一定量の電力を消費しません。 GPS トラッカー、無線デバイス、医療機器、またはロボット システムには、異なる動作モードがある場合があります。
実際の見積もりでは、次のことを考慮する必要があります。
起動電力
連続動作電力
待機電力
モーターまたはアクチュエーターのピーク
無線送信期間
ディスプレイまたはセンサーのアクティビティ
デューティサイクル
変動負荷の場合は、短期電力の最大値ではなく平均電力を使用します。
たとえば、デバイスがアクティブ動作中に 12 W を消費するが、半分の時間は 2 W のスタンバイ モードのままである場合、その平均電力は 12 W より低くなります。最大負荷のみを使用すると実行時間を過小評価する可能性があり、スタンバイ電力のみを使用すると非現実的な結果が生じる可能性があります。
基本的な実行時の式は次のとおりです。
実行時間 (h) = パックエネルギー (Wh) × システム効率 ÷ デバイス電力 (W)
3000mAh セルを使用する 3S2P パックの場合:
公称電力量: 66.6Wh
デバイス電力: 10W
システム効率: 90%
66.6Wh × 0.90 ÷ 10W = 5.99 時間
この条件下での推定実行時間は約 6 時間です。
同じ 66.6Wh バッテリー パックと 90% のシステム効率を使用した場合:
デバイスの負荷 |
推定実行時間 |
5W |
約11.99時間 |
10W |
約5.99時間 |
20W |
約3.00時間 |
30W |
約2.00時間 |
電流負荷が高くなると使用可能な容量が減少し、電圧降下が増加する可能性があるため、実際の使用ではこの関係は必ずしも完全に線形であるとは限りません。
バッテリーパックはデバイスに直接接続できない場合があります。多くの製品では以下が使用されています。
DC-DCコンバータ
電圧調整器
インバータ
モーターコントローラー
保護コンポーネント
電源管理回路
各コンポーネントはエネルギー損失を引き起こす可能性があります。
公称バッテリーエネルギーが 66.6Wh で、システム効率が 90% の場合:
66.6Wh × 90% = 変換損失後に使用可能な 59.94Wh
10W負荷の場合:
59.94Wh ÷ 10W = 5.99 時間
効率が 80% に低下した場合:
66.6Wh × 80% ÷ 10W = 5.33 時間
この違いは、長時間動作するアプリケーションや変換損失が大きいアプリケーションでは顕著になる可能性があります。
動作中のデバイスでは、定格容量が常に完全に利用できるとは限りません。
実際に使用可能な容量は、次の要因によって減少する可能性があります。
BMSカットオフ電圧
デバイスの低電圧保護
高い放電電流
細胞の老化
低温
内部抵抗
電圧コンバータの要件
バッテリーパックのアンバランス
パック電圧がシステムの最小入力電圧に達したため、すべてのセルがデータシートの容量をフルに供給する前にデバイスが動作を停止する場合があります。の 18650 バッテリー電圧ガイドでは 、公称値、フル充電値、カットオフ値がリチウムイオン パックで使用可能な電圧範囲を定義する方法について説明しています。
より保守的な式は次のとおりです。
実行時間 = 公称エネルギー × 使用可能な容量割合 × システム効率 ÷ デバイス電力
同じ 3S2P パックを使用する場合:
公称電力量: 66.6Wh
推定使用可能容量割合: 85%
システム効率: 90%
デバイス電力: 10W
66.6Wh × 85% × 90% ÷ 10W = 5.09 時間
この推定値は、予備エネルギーとパックの実際の動作限界を考慮しているため、理論上の 5.99 時間よりも低くなります。
使用可能な容量の割合は、可能な限りテストに基づいて決定する必要があります。これをすべてのバッテリー パックの普遍的な値として扱うべきではありません。
計算結果はあくまでも目安です。実際の実行時間は、次の理由で変化する可能性があります。
温度が低いと、利用可能な容量が減少し、内部抵抗が増加する可能性があります。高温により劣化が促進され、保護システムの動作が制限される可能性があります。
セルが古くなると、その容量が低下し、内部抵抗が増加することがあります。温度、放電深度、負荷、保管が耐用年数に及ぼす影響については、次のセクションで説明します。 18650 バッテリーの寿命はどのくらいですか。古いセルで作られたパックは、同じ定格容量の新しいセルを使用したパックよりも稼働時間が短くなる可能性があります。
電流が大きいと、電圧低下や発熱が大きくなる可能性があります。機器は予想よりも早く低電圧限界に達する可能性があります。高電流機器の場合、セルの連続およびピーク放電制限をチェックする必要があります。 容量だけから推測するのではなく、高消費電力の 18650 バッテリーを選択します。
モーター、無線通信、ディスプレイ、または動作モードの変更を備えたデバイスは、特定の時間により多くの電力を消費することがあります。
長いワイヤ、細い導体、不十分なはんだ接合、および過小なコネクタは、さらなる電圧降下とエネルギー損失を引き起こす可能性があります。
シリーズ グループ間の違いにより、パックの使用可能な部分が減少する可能性があります。 1 つのグループが他のグループよりも先に保護限界に達する場合があります。シリーズグループのバランス、保護しきい値、および温度監視は、 18650 バッテリー パック用の BMS 設計。セル容量、内部抵抗、電圧、バッチの違いもパックバランスに影響します。 18650 バッテリー パックのセル マッチングでは、 組み立て前にこれらの変数がどのように制御されるかを説明します。
の 18650 Battery Pack Calculator を 使用すると、最終構成を選択する前にキーパックのパラメータを推定できます。
一般的な入力には次のものがあります。
セル容量
セルの公称電圧
シリーズ数
並列数
デバイス負荷電力
システム効率
一般的な出力には次のものがあります。
総細胞数
パック公称電圧
満充電電圧
カットオフ電圧
パック容量
エネルギーをパックする
推定実行時間
計算機は設計の初期段階では役立ちますが、最終的なバッテリ パックは実際のデバイス、配線、コンバータ、および動作環境を使用してテストする必要があります。
OEM プロジェクトの場合、容量計算は仕様の一部にすぎません。セルとパックは、電圧、連続電流とピーク電流、実行時間、利用可能なスペース、充電、BMS、熱条件、およびサンプルの検証に対しても選択する必要があります。 OEM デバイス用の 18650 バッテリーの選択方法は、 これらの要件を製品レベルで枠組み化します。
最終的なパックのデザインでは、次のことも確認する必要があります。
必要な公称電圧
最大充電電圧
連続負荷電流
ピーク負荷電流
ターゲットランタイム
設置可能スペース
動作温度
コネクタの種類
ワイヤーの長さとゲージ
BMS 要件
サンプル試験条件
製造公差
現在の容量と利用可能なスペースを確認せずに、選択したセル容量を最大化しないでください。容量が大きいセルは放電定格が低い場合がありますが、高電流セルは容量が小さい場合があります。
カスタマイズされたバッテリーパックの場合は、ZERNE の 18650 バッテリー パック ソリューション と カスタム 18650 バッテリー ソリューションは 、必要な電圧、容量、電流、BMS、コネクタ、エンクロージャ、サンプル テスト要件に照らして評価できます。
mAhをAhに変換せずに使用します。
容量にシリーズ数を掛けます。
並列数を忘れると容量が増加します。
容量を含めずに電圧から稼働時間を計算します。
名目エネルギーを完全に使用可能なエネルギーとして扱う。
DC-DCコンバータの効率は無視します。
平均電力が必要な場合に最大のデバイス電力を使用するか、その逆。
起動電流とピーク電流は無視します。
同じ実行時間推定値を異なる温度に適用します。
より高い mAh 定格は、より高い電流能力を自動的に意味すると仮定します。
電圧カットオフとデバイスのシャットダウン制限を無視します。
パック全体をテストせずに理論的な計算を使用します。
1 つのセルの容量 (アンペア時) に、並列接続されたセルの数を掛けます。
パック容量 = セル容量 × 並列数
たとえば、3000mAh セルを使用する 3S2P パックの容量は 6Ah です。
いいえ。直列接続は主に電圧を増加させます。アンペア時容量は、直列ストリング内の 1 つのセルの容量と同様のままです。
はい。並列セルは、同じ公称電圧を維持しながら容量を加算します。
3000mAh セルを使用すると、3S2P パックにはおよそ次の機能があります。
11.1V × 6Ah = 66.6Wh
実際に使用可能なエネルギーは、カットオフ電圧、効率、温度、経年劣化により低くなる場合があります。
66.6Wh の公称エネルギーと 90% のシステム効率を使用すると、次のようになります。
66.6Wh × 90% ÷ 10W ≒ 5.99 時間
予備容量、経年劣化、電圧カットオフを含めると、実際の稼働時間は短くなる可能性があります。
mAh または Ah は充電容量を表します。 Wh には容量と電圧の両方が含まれます。
Wh = V × Ah
通常、異なる電圧のバッテリー パックの総エネルギーを比較するには、ワット時がより役立ちます。
パックが BMS またはデバイスのカットオフ電圧に達すると、バッテリーは電力の供給を停止することがあります。これは、選択された動作条件下では、公称容量の一部が利用できないままになる可能性があることを意味します。
通常、適切な条件下で使用するとより多くのエネルギーを供給できますが、実行時間は電流定格、温度、セルの使用年数、変換効率、デバイスの負荷にも依存します。
いいえ。この計算は初期の設計と比較に使用する必要があります。最終的な実行時間は、完全なバッテリー パックと実際のデバイスを使用して、代表的な動作条件下で検証する必要があります。
18650 バッテリー パックの容量と実行時間を計算するには、セルの mAh 定格を掛けるだけでは不十分です。
主な式は次のとおりです。
パック容量 = セル容量 × 並列数
パックエネルギー = 公称電圧 × パック容量
実行時間 = 使用可能なエネルギー × システム効率 ÷ デバイスの電力
3S パックの場合、シリーズ数によって電圧クラスが決まります。並列数は容量を決定し、利用可能な電流に影響します。 3000mAh セルを使用する 3S1P パックは約 3Ah を供給し、3S2P は 6Ah、3S3P は 9Ah を供給します。
現実的な実行時間の見積もりでは、使用可能な容量、カットオフ電圧、変換損失、温度、バッテリーの経年劣化、電流需要、デバイス負荷の変化も考慮する必要があります。
OEM バッテリー開発の場合、計算が出発点となります。バッテリーパックの生産が承認される前に、実際の機器を使用した試作テストが依然として必要です。
