バッテリー駆動システムを設計または拡張する際に、よくある質問があります。同じ電圧の2つのバッテリーパックを直列に接続できますか？簡単に答えると、はいただし、重要な前提条件があります。保護回路の耐電圧能力慎重に評価する必要があります。以下では、安全で信頼性の高い運用を確保するための技術的な詳細と注意事項について説明します。
限界を理解する：保護回路の電圧許容範囲
リチウム電池パックには通常、過充電、過放電、短絡を防ぐための保護回路基板（PCB）が搭載されています。このPCBの重要なパラメータは、MOSFETの耐電圧定格(電流の流れを制御する電子スイッチ)。
シナリオ例:
4セルのLiFePO4バッテリーパック2個を例に挙げましょう。各パックのフル充電電圧は14.6V（セルあたり3.65V）です。直列接続すると、合計電圧は次のようになります。29.2V標準的な12Vバッテリー保護PCBは、通常、定格のMOSFETを使用して設計されています。35～40Vこの場合、合計電圧（29.2V）は安全範囲内に収まり、バッテリーは直列で正常に機能します。
限度を超えるリスク:
しかし、このようなパックを4つ直列に接続すると、合計電圧は58.4Vを超え、標準的なPCBの許容範囲である35～40Vをはるかに超えてしまいます。これは、次のような潜在的な危険をもたらします。
リスクの背後にある科学
バッテリーを直列に接続すると、それぞれの電圧は加算されますが、保護回路は独立して動作します。通常の状態では、加算された電圧は負荷（例：48V機器）に問題なく供給されます。しかし、1つのバッテリーパックが保護を作動させる(たとえば、過放電または過電流が原因の場合)、MOSFET はそのパックを回路から切断します。
この時点で、直列接続された残りの電池の全電圧が、切断されたMOSFETに印加されます。例えば、4個パック構成の場合、切断されたPCBはほぼ58.4V35～40Vの定格を超えると、MOSFETは次のような理由で故障する可能性があります。電圧破壊保護回路が永久に無効になり、バッテリーが将来のリスクに対して脆弱な状態になります。
安全な直列接続のためのソリューション
これらのリスクを回避するには、次のガイドラインに従ってください。
1.メーカーの仕様を確認してください:
バッテリーの保護基板が直列接続に対応しているかどうかを必ず確認してください。一部の基板は、マルチパック構成で高電圧に対応するように特別に設計されています。
2.カスタム高電圧 PCB:
複数のバッテリーを直列に接続する必要があるプロジェクト（例：太陽光発電システムやEVシステム）では、カスタマイズされた高電圧MOSFETを搭載した保護回路をお選びください。これらの回路は、直列接続されたシステム全体の電圧に耐えられるようカスタマイズできます。
3.バランスの取れたデザイン：
保護機構が不均等に作動するリスクを最小限に抑えるため、シリーズ内のすべてのバッテリー パックの容量、使用期間、状態が一致していることを確認します。
最後に
同じ電圧の電池を直列に接続することは技術的には可能ですが、真の課題は、保護回路は累積電圧ストレスに対処できるコンポーネントの仕様を優先し、プロアクティブな設計を行うことで、高電圧アプリケーション向けにバッテリー システムを安全に拡張できます。
DALYでは、カスタマイズ可能なPCBソリューション高度な直列接続のニーズに応える高電圧MOSFETを搭載。お客様のプロジェクト向けに、より安全で信頼性の高い電源システムを設計いたしますので、ぜひ当社チームまでお問い合わせください。
投稿日時: 2025年5月22日
