ショットキーバリアダイオードの使い方

質問

24V系の太陽電池を使ってバッテリー(2台直列を2列並列接続）を充電しています。太陽電池とバッテリーの間には充放電コントローラーを接続して充放電を管理していますが、並列接続されているバッテリー群で電圧に差が出てしまい困っています。以前何かでショットキーバリアダイオードと言うダイオードを使って電圧を均等化？するような仕組みについて書いてあったのですが具体的なダイオードの使い方について書いては一切触れてなく配線図等も無かったのでその方法を是非知りたいと色々調べましたが見つかりませんでした。どなたか電子回路に詳しい方がいらっしゃいましたら是非ご教授願いたいと思いますので宜しく御願い致します。

回答No.3

blueteeth7 · ベストアンサー

早速のレス有難うございます。
ご質問の趣旨はようくわかりました。

下記の方法をご提案いたします。
１．充電器（＋極）から、２個のSBDでそれぞれ２系統のバッテリー＋極に接続する。（GND側はすべて共通）
２．バッテリー＋極からそれぞれSBDで、負荷に接続する。（負荷側で２個のSBDカソードが共通になる）

ただし、下記の点に留意する必要があります。

充電時、劣化バッテリーは内部抵抗が高いので、同一電流を送り込んだ場合、良い方のバッテリーより、端子電圧が上昇します。
現実には同一電圧で充電するわけですから、充電電流は（劣化バッテリーの方へは）流れにくくなります。
充電量の均等性を保つために、良いほうのバッテリーに直列にダイオードを入れ、電圧ドロッパーとする方法もありますが、電力損となります。
また、この電圧差は充電初期と終了時では異なるため、完全に均等性を持たせることはできません。
完全に均等性を持たせるためには、「定電流回路」を入れる必要があります。

放電時には、劣化バッテリーの方が先に電圧が落ちますので、電流が流れにくくなるだけで、周囲機器へ悪影響を及ぼすことはないと思います。

A2の補足で、12.6Vと12.3Vと記載されていますが、これは開放時の電圧と思います。
負荷をかければ、電圧差はもっと開くと思います。
逆に充電時には、劣化バッテリーの方が（同一電流であれば）かなり高い電圧になることが観測されると思います。
両バッテリーを別々に充電して充電時の電圧を測ってみてください。
充電時の電圧はバッテリー良否の目安です。
逆に言えばこの差が小さければ、両バッテリーの性能差はないと言うことができます。

以上が「バッテリーを並列使用することの難しさ」です。

お礼

blueteeth7さん、丁寧な説明ありがとうございました。
並列接続する事の難しさが良く理解出来ました。大変参考になりました。今後もうちょっと勉強と実験を繰り返して徐々にレベルアップして行きたいと思います。

回答No.2

blueteeth7

補足をお願いします。

>並列接続されているバッテリー群で電圧に差が出てしまい困っています。

この意味がよくわかりません。
並列接続されていれば、測定値は同じになるはずではないですか？
どうしてその電圧差がわかるのですか？
もし実測されたのであれば、その状況を（数値を含めて）具体的に教えていただけると有難いです。

本質的には単純並列仕様は拙いと思います。
バッテリー系が２系統あるなら、コントローラーも２系統必要ではないでしょうか？

A1のご意見は、バッテリー両系統に大きな電圧差がある場合、Ａ系統（電圧が高い方）からＢ系統へ電流
が流れるのを防ぐためには有効な方法ですが、充放電に関しての均等性を保証するものではありません。

バッテリー負荷を均一にするためには、（逆流防止は勿論ですが）充電量及び放電量も均等に管理する
必要があります。

ショットキーダイオードは、シリコンダイオードに比べて、「順方向電圧が低い（約0.4V:0.7V程度）」
という特長がありますが、「逆方向電圧（耐圧）が低い」という欠点もあります。
ほんの僅かですが、この電圧降下の差を問題にする場合、エネルギーロスに大きく影響する場合
（大電流の場合）に好んで使われます。
それ以外、特に優れた特性を持つものではありません。

補足

blueteeth7さん回答ありがとうございました。自分なりに精一杯表現したつもりですが何分初心者なもので説明不足が多々あったようですね。専門家の方にはこいつは一体何を言ってるんだかまどろっこしくて訳わからんと一笑に付されて回答して頂けないと思っていたのですがわざわざ説明文の不備までご指摘頂きありがとうございます。「均等化」と言う文言が曲者でしたね。私がちゃんと理解して使っていなかったと今更ですが気付きましたので「均等化」と言う文言に関しては無視して下さいね。

ご指摘を踏まえた上で質問を整理しますと、私が求めている回答は「24V系独立型太陽光発電システム上で新旧のバッテリー系統を混在させつつ問題無く運用する場合にはどのようにSBDを設置するのが望ましいのか教えて下さい」です。なので、混在を止めなさいと言う回答とコントローラーをもう一台購入して系統を分けなさいと言う回答は全くの正論ですが、不採用となりますのでご了承下さい。(素人の遊びレベルなので勿体ないので古いバッテリーも出来る限り有効活用したいのです。）

まずバッテリーの電圧差の件ですが1列目のバッテリー群(12V+12Vで計24V)と2列目のバッテリー群(1列目同様）は新品(一列目)と中古(2列目)の混合です。(予算が足りなかった為このような形になっています)1日の太陽電池からの充電が終了した段階で新品と中古のバッテリー群の各々の電圧を個別のターミナルで測定すると新品の列が12.6V、中古の列が12.3Vでした。これがバッテリー間の電圧の差があると言った理由です。仰るとおり系統を二つ並列接続してしまえば並列後は一見単一の電圧になったようになりますが実はバッテリー個々の電圧はまちまちになっていると言う事が言いたかったのです。

＞本質的には単純並列仕様は拙いと思います。

　全くごもっともです。初心者丸出しですね。

＞バッテリー系が２系統あるなら、コントローラーも２系統必要ではないでしょうか？

そうですね、制御装置が1系統に一個ずつ必要ではないかなとは思っていましたが高価な機械なのでなんとか一台で2系統の充放電を制御出来ないかと思いSBDを使って上手く系統間の電圧差を無効にする方法を調べていました。単純に考えすぎていました。ところで今のまま(電圧差があるまま）並列接続で使用を続けるのはやはり問題がありますでしょうか？私が、困ると言った理由は充電時と放電時に系統毎に電圧が違うと制御装置が誤動作してバッテリーを傷めたりしないかどうか心配であると言った観点からです。

回答No.1

JaritenCat

バッテリーを並列接続すると、電圧の高い方から低い方へ電気が流れてしまうので、逆流防止のダイオードをつけます。
普通のダイオードだと電圧降下が大きいので、ショットキバリアダイオードを使います。
それぞれのバッテリーの出口から負荷方向にショットキバリアダイオードを入れてください。
ダイオードは流れる最大電流値と電圧(耐圧)とON抵抗を見て決めるとよいでしょう。

補足

回答ありがとうございます。

＞バッテリーを並列接続すると、電圧の高い方から低い方へ電気が流れてしまうので、逆流防止のダイオードをつけます。

判ります。

＞普通のダイオードだと電圧降下が大きいので、ショットキバリアダイオードを使います。

判ります。

＞それぞれのバッテリーの出口から負荷方向にショットキバリアダイオードを入れてください。

出口とは正極、負極どちらのターミナルの事でしょうか？

＞ダイオードは流れる最大電流値と電圧(耐圧)とON抵抗を見て決めるとよいでしょう。

ON抵抗の意味が判りません。