18V並列と36V直列はどちらが効率的？リチウムイオン電池降圧回路の基本と損失の考え方

リチウムイオン電池を複数本組み合わせて電圧を作り、そこから降圧して14.5Vなどを得る場合、直列・並列の構成によって効率が変わるのかは多くの人が疑問に感じるポイントです。本記事では電源構成と降圧効率の関係を整理します。

電池構成の基本：直列と並列の違い

リチウムイオン電池は直列にすると電圧が加算され、並列にすると容量（Ah）が増加します。

例えば10本を直列にすれば約36V、2並列5直列なら約18V構成になりますが、電力そのものは理論上どちらも同じです。

ただし実際のシステムでは電圧レベルによって降圧回路の負担が変わります。

降圧効率は主にDC-DCコンバータの方式（スイッチング周波数・MOSFET性能・電流値）によって決まります。

単純に「電圧が高い方が効率が良い」というわけではなく、損失は電流と電圧差のバランスで変化します。

理想的には入力電力＝出力電力＋損失であり、構成そのものより回路設計が重要です。

18V（2並列×直列構成）の場合は電流が大きくなりやすく、配線やMOSFETの損失が増える傾向があります。

一方36V（10直列）は電流が半分になるため、配線抵抗による損失は減少します。

例えば同じ200W出力を得る場合、18Vでは約11A、36Vでは約5.5Aとなり電流差が明確に効率へ影響します。

電流が小さいほど配線やスイッチング素子の損失が減るため、高電圧構成の方が一般的に有利とされます。

ただしDC-DCコンバータ自体の効率が十分高い場合、この差は小さくなることもあります。

また高電圧は絶縁設計や安全性の面で注意が必要になります。

実際の電源設計では効率だけでなく、安全性・部品コスト・放熱設計も重要です。

例えば36V構成は効率面では有利ですが、絶縁や安全設計が必要になりシステムが複雑になります。

一方18V構成は扱いやすく初心者向けですが、電流増加による損失対策が必要です。

理論的には36Vの高電圧構成の方が電流が小さくなるため、配線損失の面で有利になる傾向があります。

ただし最終的な効率は降圧回路の設計品質に大きく依存するため、構成だけで優劣が決まるものではありません。