太陽光発電DSバッテリーを並列増設したいが

質問

ソーラーパネル→チャージコントローラー→ディープサイクルバッテリー、の流れで発電システムを組んでいます。
バッテリーがだいぶヘタッてきたので増設を考えていますが、新旧バッテリーを並列接続すると、旧いほうのバッテリーに電気を回してしまうとかで新しいバッテリーに良くないようなことを聞きました。
新旧バッテリーの間になにか電子部品を組み込んだりすることでその現象を回避できるようなことも聞いたのですが、どのような回路にすれば新旧バッテリーを無駄なく併用できますでしょうか。
教えていただけますと幸いです。

回答No.4

JO_O（@JO_O）

毎度ＪＯです。

バッテリーの並列接続ですね
そもそもバッテリーの等価回路は、電圧源と内部抵抗の直列回路です
　　https://www.smartenergy.co.jp/scideam_blog/2020/06/29/battery-model/

例えば満充電されたバッテリーと放電が進んだバッテリーを並列接続すると、満充電されたバッテリーから放電が進んだバッテリーへ電流が流れます（バランスモードと成る）
流れる電流は、(V1-V2)/(R1+R2)

V1=満充電されたバッテリーの電圧源の電圧
V2=放電が進んだバッテリーの電圧源の電圧
R1=満充電されたバッテリーの内部抵抗
R2=放電が進んだバッテリーの内部抵抗
上記の計算式から導かれます、バッテリーの劣化が進めば内部抵抗は高く成りますし、電圧源の電力容量も少なく成りますが、並列接続により何れ両バッテリーの電圧はバランスし電流も流れ無く成ります

この並列接続されたバッテリーの充放電を考えます
http://tma.main.jp/science/para_battery.php

充電時は定電流・定電圧で充電される事が理想なので、両バッテリーに流れる電流は
　i1+i2
　i1=(V5-V3)/R3
　i2=(V5-V4)/R4

　i1=劣化していないバッテリーの充電電流
　i2=劣化しているバッテリーの充電電流
　V3=劣化していないバッテリーの電圧源の電圧
　V4=劣化しているバッテリーの電圧源の電圧
　V5=並列接続されたバッテリーの充電電圧
　R3=劣化していないバッテリーの内部抵抗
　R4=劣化しているバッテリーの内部抵抗

充電が進むと両バッテリーの充電電流に差は有るものの、最終的に電圧がバランスしV3=V4=V5と成り定電圧充電のモードと成り充電は終了します
仮に充電の途中で充電を止めると、V3とV4に差が有るため、両バッテリーはバランスモードと成り　(V1-V2)/(R1+R2)　の電流が流れて何れバランスします

放電時は両バッテリーに流れる放電電流が充電時とは電流の向きが逆と成るので
　i3=i1+i2
　i1=(V6-V3)/R3
　i2=(V6-V4)/R4

　i3=並列接続されたバッテリーの放電電流
　V6=並列接続されたバッテリーの放電電圧

放電が進むと両バッテリーの放電電流に差は有るものの、最終的に劣化しているバッテリーの電圧源の電圧が「放電電圧の下限」に達するまで放電出来ます
放電は先に劣化しているバッテリーの電圧源の電圧が「放電電圧の下限」に達する為、劣化していないバッテリーが「放電電圧の下限」に成る前に放電を終了せねば成りません
仮に放電の途中で放電を止めると、V3とV4に差が有るため、両バッテリーはバランスモードと成り　(V1-V2)/(R1+R2)　の電流が流れて何れバランスします
両バッテリーが放電する電力は、劣化しているバッテリーの電力容量に制限される為、劣化していないバッテリーの電力容量が残っていても放電を止めなくては成りません

他の回答に有る様に、並列接続されたバッテリーの放電電力容量は劣化しているバッテリーの容量に制限されます
両バッテリーを並列接続すると劣化しているバッテリーの容量に制限されますから、これを回避する為には両バッテリーを別々に充電する機器で充電して、両バッテリーを別々に放電する機器で「放電電圧の下限」に達したバッテリーの放電を停止する必要が有ります
但し放電動作中の「劣化しているバッテリーの電圧源の電圧」は計測出来ないため完全な放電は難しいと思われます

回答No.3

FattyBear

No1です。
ダイオードは電流を一方向しか流さない部品です。
容量の小さなバッテリーとのことですが充電電流は
流し出す電流と同等とは限りません。１A程度の規格のものが
良いでしょう。下記、amazonサイトの製品でも良いかも。
IN5408　１０００V　３A　
あと、システムが良く分かりませんが、ダイオードにより充電時
の逆流は防げますが、バッテリーから電気を供給する場合はダイオード
を除くか逆方向にしなければなりません。
充電時と放電時の自動切り替えはできません。
https://www.amazon.co.jp/%E3%83%8E%E3%83%BC%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%89%E5%93%81-%E6%95%B4%E6%B5%81%E7%94%A8%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89-1N5408-%EF%BC%883A-20%E5%80%8B/dp/B010V01T9E/ref=sr_1_4?__mk_ja_JP=%E3%82%AB%E3%82%BF%E3%82%AB%E3%83%8A&crid=1AP8TQOT7UO6U&dib=eyJ2IjoiMSJ9.lcZlhawrl7JTwEWQspQ_g8EBMC3J0HJbqPEdiToLQfoLgSN9QAobzCu9RlIjo6smz4bPaYsBl3GPaxK60bjxEKYIejziT4DLoRll_owJrOU0nePivGP0lz2pbAz5xyhTVERaRv6Q7OIRa6dUFYXnccWtCl7hdqm_hh-IbJfYsYg7wa3TYrqs2q2SH5NZ4TLgqBNRg2Q_TGGREWfEAHo8hLDjJd2qeGYpVhNQo1bop41rO5aHBCzAmRaRE9leGJfEMX8mzRgvLSS1gBA-4PRSAyU6sYiaWJqpnJPyaS7T7_Y.nySrCds1MDZENahv9P_qa8ONrYnP6iGxz4b-BOALM0s&dib_tag=se&keywords=%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89&qid=1731165209&s=industrial&sprefix=%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89%2Cindustrial%2C364&sr=1-4

回答No.2

iijijii

ダイオードで逆流防止は出来ますが充電が出来なくなります。

鉛蓄電池の並列接続に限っては言われているほど神経質になる必要はありません。
最も特性の悪い蓄電池に他の蓄電池の充電も放電を合わされる状態になります。
ですから新しいバッテリーを足したときの性能としては旧バッテリーの2倍と考えると良いです。
https://www.ssken.co.jp/research/pdf/101/101_01.pdf

実際にやってる人がいます。↓
https://solar-power-self-made.jp/phosphoric-acid-iron-lithium-battery/

お礼

いつもありがとうございます。
学術的論文のほうは少々理解に骨が折れますが、ご紹介いたたいたページもともに、大変参考になりました。鉛DSバッテリーの増設を考えていましたが、LiFePO4が欲しくなりアリエクなど見ているところです。
この度もまた良い勉強をさせていただいて、感謝申し上げます。

補足

新旧バッテリーを並列した場合、旧バッテリーの性能に合わせてその2倍の容量となる、につきまして、次のように理解しましたが、考え方として正しいでしょうか。

電圧が高い方から低い方に流れる、とご教示いただきましたので、

新から旧へと電流が流れた場合、旧のキャパシティ限界まで電圧がさがっていく

旧から新へと電流が流れるのは、新が旧より低い電圧になった場合に限られるので、この場合も旧のキャパシティ以上の電圧を新がもつことはできない

なので、全体として旧バッテリー２つ分の蓄電容量を持つことになる

回答No.1

FattyBear

一応、電子科卒業の技術者ですが。
各バッテリーの＋極への接続回路にダイオードを挿入すればバッテリー
から流れ出ることを防止できます。
ダイオードでも小信号用のものではなく電源整流用の電流容量の
大きい規格のものを使う必要があります。

お礼

ありがとうございます。ダイオードという部品と回路の中のはたらきについて勉強してみることにします。たしか、一方向にしか電流を流さない部品だったかな？程度の理解です。
このバッテリーは12V110maHですが、スマホや照明など大きな電力を流すことはないので、それに耐えられる程度のものを選ぶ、ということで注意します。アドバイス感謝いたします。