LiFePO4バッテリー電圧表｜SOC・充電電圧・カットオフの見方

LiFePO4バッテリーの電圧表は、バッテリーが満充電なのか、途中まで放電しているのか、あるいは残量が少ないのかを確認する際に役立ちます。ただし、数値を正しく判断するには、どのような状態で、どこを測定した電圧なのかを把握する必要があります。

たとえば、12.8VのLiFePO4バッテリーは、充電中に14.4Vを示し、充電器の停止後には13V台半ばまで落ち着き、インバーターやトローリングモーター、ゴルフカートが大きな電力を必要とすると一時的に13Vを下回る場合があります。これらはすべて正常な測定値である可能性があります。

SOCを電圧から概算する場合は、充電を停止し、大きな負荷を切り、バッテリーを休ませてから端子で直接測定してください。充電中や高負荷運転中の電圧を、静止電圧のSOC表と直接比較してはいけません。

充電状態別LiFePO4バッテリー電圧表

LiFePO4バッテリーパックは、公称電圧約3.2Vのセルを直列に接続して構成されています。一般的な12Vクラスのバッテリーは4セル、24V、36V、48Vクラスではそれぞれ8セル、12セル、16セルが使用されます。

電圧表を使用する前に、次の手順を行ってください。

• 充電器、ソーラーコントローラー、走行充電器などの充電源を停止します。
• インバーター、モーター、ヒーターなどの大電流負荷を切ります。
• 実用的な目安として、30～60分程度バッテリーを休ませます。
• 長期間の傾向を比較する場合は、毎回同じ休止時間を設けます。
• 車載表示だけに頼らず、バッテリー端子で直接測定します。

休止時間を長くすると、開放電圧はより安定しやすくなります。ただし、以下の数値は厳密なSOCではなく、あくまでおおよその目安として使用してください。

充電状態別のおおよその静止電圧

12.8Vバッテリーが13.04Vを示していても、SOCが正確に50%であるとは限りません。LiFePO4は使用可能容量の中間域で電圧変化が非常に小さいためです。

温度、測定器の精度、直前の充放電、配線抵抗、セルバランスによって、近接する複数のSOC行をまたぐ程度の差が生じる場合があります。

システム電圧とセル直列数

一般的なシステム名は電圧クラスを示すものであり、常に表示される端子電圧ではありません。48V LiFePO4バッテリーとして販売されている製品は、通常51.2Vの公称電圧を持ち、正常な使用状態でも静止電圧が52Vを超えることがあります。

充電器、インバーター、モーターコントローラー、走行充電器を接続する前に、必ずラベルと取扱説明書で公称電圧および許容充電範囲を確認してください。

LiFePO4の電圧を正しく判断する方法

公称電圧

公称電圧は、バッテリーを対応する充電器、インバーター、モーター、コントローラーなどと組み合わせるためのシステム区分です。現在のSOCを示す数値ではありません。

充電中の電圧

電流がバッテリーへ流れ込んでいる間は、端子電圧が高くなります。12.8Vバッテリーの場合、充電終盤に14.2～14.6Vへ上昇することがあります。

充電器が停止すると、電圧は通常13V台まで落ち着きます。これは必ずしも容量が大きく失われたことを意味しません。

静止電圧

静止電圧は、充電および大きな負荷を停止し、バッテリーが落ち着いた後に測定する電圧です。SOC表と比較する場合は、この値が最も適しています。

負荷時電圧

インバーター、トローリングモーター、エアコン、ゴルフカートなどが大きな電流を使用すると、電圧は一時的に低下します。負荷を停止した後に回復するのであれば、一定範囲の電圧降下は正常です。

電圧だけで正確なSOCが分からない理由

LiFePO4は、使用可能容量の大部分で比較的安定した電圧を維持します。この特性は機器の安定動作には有利ですが、20～80%付近のSOCを電圧だけで正確に区別することを難しくします。

電圧は次の判断に役立ちます。

• 満充電または残量低下に近づいているかを確認する
• 同じ条件で測定した長期的な変化を確認する
• 通常より大きな電圧降下を発見する
• バッテリーと負荷の間の配線損失を調べる

日常的なSOC管理には、入出力電流を測定する校正済みシャントモニターがより適しています。

電圧・容量・エネルギー・電力の違い

• 電圧：電位差。単位はVです。
• 容量：取り出せる電荷量。単位はAhです。
• エネルギー：電圧とAh容量を掛けた値。単位はWhです。
• 電力：電圧と電流を掛けた値。単位はWです。
• SOC：使用可能容量がどの程度残っているかを示す推定値です。

12.8V 200Ahバッテリーの公称エネルギーは次の通りです。

12.8V × 200Ah = 2,560Wh

25.6V 100Ahバッテリーも同じです。

25.6V × 100Ah = 2,560Wh

後者は電圧が2倍、Ah容量が半分ですが、公称エネルギーは同程度です。

2,400W負荷時のおおよその電流

51.2Vシステムは、理論上12.8Vシステムの約4分の1の電流で同じ電力を供給できます。実際には変換損失が加わります。配線サイズは、電流、長さ、絶縁定格、ヒューズ、設置条件に合わせて選定してください。

LiFePO4の充電電圧と保護設定

LiFePO4充電電圧表は、充電器やソーラーコントローラーを設定するために使用します。静止電圧によるSOC表とは用途が異なります。

一般的なLiFePO4充電電圧の目安

表の上限値が日常充電に最適とは限りません。完成品バッテリーの仕様に従い、14.2V、14.4V、14.6Vなど、メーカーが指定した値を設定してください。

CC/CV充電の仕組み

• 定電流段階：充電器が制御された電流を供給し、電圧が上昇します。
• 定電圧段階：設定電圧を維持しながら、充電電流が徐々に低下します。
• 充電完了：充電を停止するか、低い維持電圧へ移行します。

電圧だけでなく、充電電流もバッテリーの許容範囲に合わせる必要があります。

バルク、フロート、均等充電

設定値はバッテリー取扱説明書で確認してください。充電器のリチウムモードを使用する場合も、実際の電圧設定が合っている必要があります。

LiFePO4は、鉛バッテリーのようにサルフェーション防止のための高いフロート電圧を必要としません。フロートを無効にする充電器もあれば、12.8Vシステムで13.4～13.6V程度の低い維持電圧を使用するものもあります。

メーカーから明確な指示がない限り、鉛バッテリー用の均等充電は無効にしてください。LiFePO4のセルバランスはBMSなどが別の方法で行います。

低電圧カットオフとBMS

システムには、モニター警告、インバーター停止、モーターコントローラー停止、BMS停止、セル単位の低電圧保護など、複数のしきい値が存在する場合があります。

通常は、BMSが最終保護を行う前にインバーターやコントローラーを停止させます。これにより突然の電源断を減らし、一定の予備容量を確保できます。

総電圧が正常でも、1セルだけが低電圧しきい値に到達することがあります。この場合、BMSがパック全体を切断します。

LiFePO4バッテリー電圧の測定方法

1. すべての充電源を停止します。
2. インバーターと大きな負荷を切ります。
3. 30～60分程度休ませます。
4. 予想電圧より高いDC電圧レンジを選択します。
5. 赤いプローブをプラス端子へ当てます。
6. 黒いプローブをマイナス端子へ当てます。
7. 電圧、温度、休止時間を記録します。

最初にバッテリー端子で測定してください。配線による電圧降下を確認する場合は、同じ負荷を動かした状態でインバーターやコントローラー側も測定します。

バッテリーモニターの比較

日常的なSOC管理にはシャントモニターが便利です。セル電圧差、温度、保護動作の原因を確認する場合は、Bluetooth BMSが役立ちます。

冬季に使用するシステムでは、Bluetooth監視、低温充電保護、内部ヒーターを組み合わせたバッテリーが便利です。たとえば、Vatrer 24V 200Ah自己加熱LiFePO4バッテリーは、公称25.6V、充電範囲28.4～29.2V、Bluetooth監視機能を備えています。アプリ表示とマルチメーターの測定値を比較しやすく、充電器が適切な電圧へ到達しているか確認できます。

容量試験の計算式は次の通りです。

容量（Ah）＝平均放電電流（A）×放電時間（時間）

平均20Aで4.5時間放電できた場合、その試験で取り出せた容量は約90Ahです。

電圧が変化する主な理由

電流・温度・休止時間

• 充電電流は測定電圧を上げます。
• 放電電流は測定電圧を下げます。
• 電流が大きいほど電圧降下も大きくなります。
• 負荷を停止すると電圧は回復します。

低温では電圧降下が大きくなり、利用可能容量も低下する場合があります。特に低温時の充電制限を守ることが重要です。

セルバランス・配線・測定精度

パック全体の電圧が正常でも、個々のセル電圧に差がある場合があります。充電中は最も高いセルが先に上限へ達し、放電中は最も低いセルが先にBMSを作動させます。

• 端子の緩みは抵抗と発熱を増やします。
• 細すぎるケーブルは負荷時の電圧降下を増やします。
• 腐食や汚れは接触抵抗を変化させます。
• ヒューズホルダーやスイッチの損傷でも電圧が低下します。

よくある症状と確認項目

用途別の測定タイミング

寿命を延ばす保管方法と実用的な回答

• メーカー指定がない限り、長期保管中に100% SOCを維持し続けないでください。
• 低電圧停止後は、深く放電したまま放置せず充電してください。
• 保管中は待機電流を消費する機器を切り離してください。
• 指定された保管温度範囲を守ってください。
• 端子を清潔かつ乾燥した状態に保ち、適切に締め付けてください。
• 長期保管中は定期的に電圧を確認してください。

よくある質問

満充電のLiFePO4バッテリーは何Vですか？

単セルは充電終盤に約3.55～3.65Vへ達します。12.8Vバッテリーでは約14.2～14.6V、51.2Vバッテリーでは約56.8～58.4Vです。充電停止後の静止電圧はこれより低くなります。

SOC 50%の電圧は何Vですか？

12.8Vバッテリーでは13.0V前後が中間域の目安です。24V、36V、48Vクラスでは約26.0V、39.0V、52.0Vですが、正確な50%を保証する数値ではありません。

BMSが切断するまで使用してもよいですか？

BMSは最終的な保護装置です。通常はインバーターやコントローラーをより高い電圧で停止させ、突然の電源断を避けてください。

LiFePO4にフロート充電は必要ですか？

鉛バッテリーと同じフロート充電は通常必要ありません。無効にする製品もあれば、低い維持電圧を使用する製品もあります。

充電後に電圧が下がるのはなぜですか？

充電電流によって端子電圧が押し上げられていたためです。充電停止後に13V台へ落ち着くのは正常です。負荷をすべて外しても下がり続ける場合は調査が必要です。

まとめ

まずバッテリーの公称電圧と、取扱説明書に記載された充電範囲を確認してください。SOC表は静止電圧による簡易的な残量確認に使用し、充電器やカットオフ設定の代わりには使用しないでください。

異常な測定値が出た場合は、同じ負荷条件でバッテリー端子と機器側の電圧を比較します。その後、充電設定、配線損失、端子、モニター校正、セルバランス、BMSデータを順番に確認してください。