個人的考察で、「BLOXの開発経緯の謎」のスレッドにも書いたことと重複するのですが……。

まず、仰られている通り、コアの共鳴が一つだと思います。
そして、もう一つはコアエネルギーの多重制御による安定。
こちらの方は、キラースパイナーのオーバーフローから少し怪しいのですが（あれは無理に出力を上げたせいで自爆したとも受け取れますし……？）。
でも、理論としてはエネルギーを交換し合って多重制御することにより安定を求めることは間違ってないので取り下げないでおきます。

凱龍輝などの場合は、しっかりとリミッターがかかっているのではないでしょうか？
今後の展開次第ですが、あの制限時間はこれ以降出ない可能性もありますし、あまり深く考えない方が宜しいかと。
今後次第という事で……。

自論での考察を続けますね。
まず、コアの増殖・共鳴・多重制御により出力がアップします。
これは、機体全体に及びます。
特にエネルギー兵器とゾイドの底力では顕著に現れるでしょう。

そして、問題とされる防御力。
これはドサクサでも謎でもなんでもない、金属生命体としての当然の結果です。

バトルストーリーにおけるゴジュラス・ジ・オーガのＯＳ（オーガノイドシステム）による回復能力の恐るべき増幅はご存知かと思います。
これは金属細胞全体に流れるエネルギーの増強から来るものであると推測します。

ゾイドは、サイボーグ化していようと金属生命体です。
金属細胞は、ただの原子結合のみで存在しているわけではありません。
金属細胞同士の間でエネルギーが流れることにより、金属細胞の結合をより強力に促していることは想像に難くありません。
つまり、コアの出力が強力になったことにより、金属細胞全体に流れるエネルギーによる金属原子結合能力が高まった、という解釈が可能になります。
つまり、金属細胞がコア出力の増強により活性化し、「そこにあろうとする力」が強まった為に、あたかも装甲厚が増したかのように防御力がアップするわけです。

時間切れが今後もキーワードになるようなら……。
キラースパイナーは、自壊する前に自らダークスパイナーとキラードームの合体を解除していますよね？
これは「共鳴反応を起こしたコアのエネルギーが制御量を超えている」ことを意味します。
すべての事象を述べる事は出来ませんが……。
一番の問題は、コアそのものよりもゾイドの金属細胞のエネルギー許容量が問題になります。
エネルギーを許容できなくなれば、金属生命体でなくとも回路が焼き切れたりして自壊しますよね？
例えば、我々の身体だって、血圧が上がりすぎれば血管が切れて内出血を起こし、大変な事になる。それと同じ現象が起こっているのでしょう。

そして、「合体したゾイドには絶対に勝てない」ですが、これはケレンでしょう。
同じクラス同士でならそれだけの大口を叩いても良いほどにパワーアップが図れるという意味で。
要は「基本能力の底上げ」という簡単でありながらも困難なことを成し遂げる事が可能になることからの自信です。

……例えば、乱暴な例えではありますが、乱戦中に相手ゾイドの間接部をスナイピングできる程の技量を持ったパイロットがいるとしましょう。
彼らの前ではＺｉユニゾンなど意味のないことのはずです。
鍛えられなかったり強化が困難な部分を狙われれば意味がないことですから。

ですが、そんな真似が出来る者は多くいるはずがありません。
また、エネルギー制御量を超えるまで粘れるはずがない。その前に勝負が決するはずという読み。
これがあるから、そんな大口を叩けるわけです。
ですから、ケレンです。
ケレンですが……決して根拠のないケレンでもない。そういうことであると解釈しています。

以上が、私によるＺｉユニゾンの理屈の推測及び考察です。
長文、失礼致しました。