こんにちは。

昨日に引き続き。
バッテリーをシリーズ接続した場合、どんなことになるのか。
解析していきたいと思います。
感覚的に納得しづらい注意点もあります!

バッテリーシリーズ運用は、以下の利点があります。
・バッテリー1本時に比べ、電圧を増すことができる
 コイルをより激しく熱することができる
 *これ、勘違いしている人多いですが。 
 *ほんとに激しく熱することになります。 

欠点と注意点
・バッテリーの容量はそのまま、加算しない
・各バッテリーに流れる電流は等しい
・各バッテリーを通過する電流は、各バッテリーの電圧分を足されて出力される
 *つまり、バッテリー2本で10Aの電流が流れる場合
   並列だと各バッテリーから5Aづつ、その代わり電圧上がらない
   直列だと各バッテリーから10Aづつ 、その代わり電圧上がる
   流れ、容量を消費するとになります。
 ・各バッテリーの出力電流は、もちろんバッテリーの最大負荷電流がマックス

まあ、検証していきましょう。

まず回路はこんなもん:
 bs01
記号やパラメータは、パラレル接続の記事をご参照ください。
なお今回、「PM1」という素敵さんを導入。
コイルにかかる電力を表示します。

早速、解析!:
bs02
バッテリーは各3.6V、直列です。
各バッテリーから約7A出力、コイルにも約7Aかかっています。
コイルには約48W!。

シングル時はどうでしょう:
bs03
コイルには12W強です。

まあ直列なので、同じコイルじゃなあ、、、コイルの抵抗値を倍にしてみましょう:
bs04
あれ24W・・・。

4倍してみると:
bs05
やっと12W強に。

そうです、「バッテリー直列時は、コイルにかかる電力は4倍になる」のです。
2倍じゃなくて4倍です!。
まあ、電力は電圧x電流、電流はオームの法則から、電圧を抵抗値で割ったものとして計算できます。
なので式にすると、電力=電圧x電圧÷抵抗値、電圧を二乗しているので、4倍になるのです。

ここで各バッテリーが出力する電流に着目してみましょう。
各回路の「AM」の値がそれです、直列なので全部一緒。
コイル抵抗1オーム、シングル時:3.52A 
コイル抵抗1オーム、シリーズ時:6.9A
コイル抵抗2オーム、シリーズ時:3.52A
コイル抵抗4オーム、シリーズ時:1.78A

シリーズ接続時、シングル運用に比べて
同じコイルを使う場合、バッテリーの消費電流が2倍になることが分かると思います。
コイルの抵抗値を2倍するとバッテリーの消費電流は等しく、4倍すると半分になります。

つまり、同じコイルでシリーズ運用すると、バッテリー消費も倍となります

ちなみに直列には、バッテリー的には優しいメリットがあります。
まず、電圧違いのバッテリーを組み込んだ場合:
bs06
V2を3Vにしてあります。
この場合も、電流が逆流しないため、バッテリーが充電方向に動くことはありません。

間違えてバッテリーを逆に入れても:

bp14
バッテリーには電流が流れません。

パラレルだとえらいことになります。
bp15
163A!。

そういう意味では、シリーズ接続はユーザーに優しいのです。
ほら、、、電池使う電気製品、直列は多いけど並列は少ないでしょ?。
 *もちろん電圧確保って側面もあります。

ちなみに、シリーズ接続でも、VVだのVWだののMODは、比較的安全です。
回路はこんな感じです:
bs07
上にあるスイッチを、例えば「1秒ON、3秒OFF」することで、回路に流れる電流を下げます。
回路を単純にできるため、最近のテクニカルMODは、LiPOシリーズ接続のバッテリーなどを使ったりするのです。

さて、、、。
シリーズ接続ですが、結構爆発した過去があり、恐れられてます。
なんで爆発したんでしょう。

オイラ的にはそれは、「電力計算を間違えたから」だと思っています。
リチウムイオン電池には、いろいろなサイズがありますが。
直径18mmで、高さが650mmな、「18650」と、
直径18mmで、高さが350mmな、「18350」というものがあります。
まあ良く使う18650バッテリーなMODに、5mmの余裕があれば、「18350が2本直列に」入れることができるのです。
DSC02090
上が18650シングルバッテリー用のメカニカルMOD、まあVanilla。
真ん中が18350のバッテリー2個。
下が18650です。

シリーズ接続は電圧を高められるので、チャレンジャーな皆さんがMODに突っ込んで楽しんでたのは、まあ容易に想像できます。
だがしかし!。

写真の容量に注目してください。
この写真のバッテリーは、まあ1年位前のメジャーな容量のものです。
18350が「800mAh」、対して18650が「2100mAh」ですね。

同じコイル使った場合。
直列の場合、バッテリーの消費電流は2倍となるため、更に容量は半分な計算です。
シングル運用時2100mAh、シリーズ運用時400mAh、実に容量は1/5以下になります。
「普段の感覚」で蒸気を楽しむと、さすがにこんだけ違うとカンが狂いますよね?。
結果、バッテリーの終止電圧を割り込むことになります。

すると、、、バッテリーは爆発します。
前の記事でも書きましたが、リチウムイオンバッテリーは、過充電でも過放電でも爆発の危険性があるのです。

というわけで・・・。
オイラ的に、シリーズMODを使う場合の注意点は・・・。
・バッテリーよりコイルを気にすべし!
 ・同じコイルを使う場合、かかる電力は4倍に!
 ・同じコイルを使う場合、バッテリー消費も倍に!
・バッテリーの終止電圧に気を配って!


て感じです。

それでは皆様、安全な蒸気を楽しんでくださいな。