鉛蓄電池の使用及びDC-DCコンバータの接続について

質問

初めて質問させて頂きます。宜しく御願いします。

現在、定格100W　27VのDCモータを定格12V　3Ahのバッテリー（鉛蓄電池）２個で
効率良く回転させようと考えております。
そこで以下のような疑問を抱いております。

１．バッテリーを並列接続した場合、それぞれに電圧の差異があった場合、
　　電気的損失が生まれるのか。
２．直列、又は並列接続し、バッテリーを使い切った際の電圧に違いが生じるか。
　（１２＋１２＝２４　使用後　１１＋１１．５＝２２．５）の様な現象。
　　そしてこれは、効率を下げる要因となりうるのか。
３．以上を踏まえ、バッテリーを直列、並列又は１個ずつの内、DC-DCコンバータと接続するのに
　　一番効率が良いのはどれなのでしょうか。

DC-DCコンバータに関しては、
直列の場合24-3.3Vを電池電圧に上乗せ。
並列の場合12-15Vを上乗せ又は12-24Vを使用。
一個ずつも同様。
と考えております。

私自身は、
１．乾電池において、電圧に差があった場合電流に差が生まれ、電圧の低い乾電池を充電してしまうため、
　　充電可能な鉛蓄電池においても、効率が下ってしまうのではないか。
２．体感として、直列の場合0.2V程度の差が生じ、バッテリーを効率よく使い切れていないと感じました。
３．以上より、一個ずつDC-DCコンバータに接続し、電池電圧に上乗せしてモータを回転させようと
　　思っております。

大変長い質問になって申しわけありませんが、宜しく御願い致します。

回答No.2

fjnobu · ベストアンサー

効率の問題より、バッテリーの寿命の問題かと思います。
12V３AH*2で100Wの負荷とした場合、効率を考えるとバッテリーから10A以上流れます。30分も動きませんがそれで良いのですか？
次に、並列接続ですが、2つの間に電圧差があった場合、無負荷なら低いほうに流れます。負荷があれば内部抵抗で降下して負荷の量によって低いほうが放電するか充電するかが決まります。この場合高いほうのバッテリの負担が大きくなり寿命が短くなります。
次に充電時は、低いほうにのみ流れて、同じ電圧になり高いほうも低いほうもなくなります。
結果として、全く完全に同じ性能なら並列接続も可能ですが、少しでも性能に差があれば性能の高いほうに負荷が大きくなり、両方の寿命を縮めます。
並列接続の場合、バランス抵抗を入れるか、ダイオードを入れるかして、バッテリー間のやり取りしないようにしなければなりません。

お礼

回答ありがとうございます。
再び言葉足らずなところがありすいませんでした。

今回想定している状況は、1時間でバッテリーを使い切るというものです。
重量約８０ｋｇ程度のものを動かそうと考えております。
ですので、体感としましては直列のときは平均2.3A程度（放電特性に近い電流が流れ続けたと思います）を流し続けたときに、丁度1時間でモータが動かなくなったのですが、どうやらDC-DCコンバータ等で無理やり昇圧して使えば、まだ使えそうだということになりました。
ご指摘の通り寿命が短くなってしまうとは思いますが、今回は使い切るほうを重要視しております。

やはり両方に負荷がかかってしまうのですね。
ダイオードを入れる可能性を失念していました。
早速バッテリー間のやり取りを遮断するようなものを考えてみようかと思います。
ありがとうございました。

回答No.1

goobest_2004

効率とはバッテリの電力的効率ですかね？
それともモータ効率やDC-DCコンバータ効率を含めた総合的効率でしょうか。そうなるとそれぞれにデータを出し、特性を重ね合わせてみないと何とも分かりません。

これは私の勝手な推測で、実経験に基づいたものではありませんが、言います。
バッテリーに関しては、内部抵抗があるかと思いますが、内部抵抗と同じ負荷の時に効率が最大となると思います。
なので、バッテリーを並列にすると、既に最大効率なのでそこに新たに負荷をつなぐと効率からそれていく方向。
それよりも、バッテリーの内部抵抗に近いDC-DCコンバーターをつないだ方が良いようにも思います。

とりあえずそれだけですが＾＾；

お礼

回答ありがとうございます。
言葉足らずですいませんでした。
今回の効率に関しては、電力的効率を考えておりました。
バッテリーの内部抵抗を調べてみる事にします。