自作の太陽光発電で、自動車用鉛バッテリーとリン酸鉄リチウムバッテリー（LFP電池）を並列化するには２つの問題点があります。
それは、「満充電時の電圧の違い」と「チャージコントローラーの充電設定の違い」です。
そこで、鉛バッテリーとLFP電池に それぞれ別のチャージコントローラーとソーラーパネルを使って問題点を解決してみました。
この記事では２台のチャーコンでLFP電池と鉛蓄電池を並列化する方法を紹介します。
自作の太陽光発電で、自動車用鉛バッテリーとリン酸鉄リチウムバッテリー（LFP電池）を並列化するには２つの問題点があります。
それは、「満充電時の電圧の違い」と「チャージコントローラーの充電設定の違い」です。
そこで、鉛バッテリーとLFP電池に それぞれ別のチャージコントローラーとソーラーパネルを使って問題点を解決してみました。
この記事では２台のチャーコンでLFP電池と鉛蓄電池を並列化する方法を紹介します。
蓄電容量は少ないが無料の廃バッテリー、大容量だけど価格が高いLFP電池、この２種類のバッテリーを並列化すればコスパがアップ！
自動車用の廃バッテリーだけで並列化していた時は蓄電容量が少なくて消費電力が大きな電気製品は使えませんでしたが、LFP電池と並列化する事で一気に大容量になりました。
LFP電池と鉛充電池を並列化するには「ダイオード」を使ってバッテリー間に循環電流が流れないように制御します。
しかし、それぞれのバッテリーは電圧・充電方式に違いがあります。
まず、LFP電池の特徴は以下になります。
対して鉛充電池の特徴は以下になります。
なので、それぞれのバッテリーに対応した充電電圧・充電方式の設定ができる２台のチャージコントローラーを使う必要があります。
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最初に１つのソーラーパネルから２つのチャージコントローラーへダイオードを使って電流を振り分けて試してみましたが失敗に終わりました。
その場合、電流がLFP電池へ優先的に流れてしまって鉛電池が充電されない現象が起こりました。
なので、それぞれのバッテリーには１つのソーラーパネルに１つのチャージコントローラーを接続することにします。
そして、もう一つの問題点。
それは、LFP電池が満充電になるとBMS（安全制御システム）が作動して『チャージコントローラーの電圧が 17Vまで跳ね上がってしまう現象』が発生したのでした。
本来ならチャージコントローラーの安全装置が働いて回路を遮断するはずなのですが、なぜか機能しません。
電圧が17Vまで上がると負荷側で使っているインバーターの安全装置（高電圧切断回路）も働いてシャットダウンします。
また、他の12Vで動く電気製品も破損する危険性が出てきます。
※LFP電池と鉛充電池を並列化した際の初期の回路図は上の画像になります。
回路図の右側が鉛バッテリーの並列化で、左側がLFP電池です。
そこで、『電圧制御回路』を使ってBMSがバッテリー出力を遮断する前にチャージコントローラーからの充電を停止してみました。
今のところは、この方法が有効で電圧が極端に上がる事は無くなりました。
詳しい方法は以下のリンク先で紹介しています。
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バッテリーの並列化に使用したLFP電池は自作のポータブル電源としても利用しています。
通常は家庭での電源として使用していますが、キャンプや車中泊へ行く時には自動車に積んで使うのです。
なので、家のソーラー発電システムと切り離しが簡単な仕様にしました。
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並列化された鉛電池からコネクター部分までの配線を製作します。
コネクターはアンダーソンのパワーポールコネクターとそっくりな類似品を使用しました。
使用したケーブルの太さは14AWGです。
流せる最大電流値が23Aなので、消費電力が273Wまでの電気製品なら使用できる計算です。
そして、ケーブルと端子台に接続します。
端子台を別にすることで鉛充電池とLFP電池が区別しやすくなります。
端子台をバッテリー収納ボックスに設置して、プラス配線とマイナス配線を接続します。
プラス側への配線は2mmのVVFケーブルで、許容電流は23A。
そして、ショットキーバリアダイオードの許容電流は15Aです。
配線はインバーターへ流れるダイオードの出口に接続しています。
ちなみに、ダイオード自体も並列化していますがダイオードの特性上、効果は気休め程度です。
マイナス側の配線は、そのままバッテリー端子に接続しています。
マイナス配線にはヒューズを取り付けているので、大電流が流れても安全です。
ヒューズは15Aを使用しています。
そして、ショート防止の為にターミナルカバーも取り付けます。
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次にLFP電池からの配線を製作します。
このLFP電池は鉛バッテリーとは別のソーラーパネルとチャージコントローラーで充電されているので、配線はプラス側とマイナス側から取り出すだけになります。
そして、配線の末端も鉛充電池からの配線と同じコネクターを使います。
これで配線が完成しました。
コネクターを接続して鉛充電池とLFP電池を並列化します。
脱着は、とっても簡単♪
LFP電池はバッテリー収納ボックスの隣に設置しています。
下の写真では、バッテリーを中心に右側がソーラーパネルからの配線、左側が並列化された鉛充電池への配線になります。
LFP電池の電圧を計測してみます。
太陽光発電で充電中のLFP電池の電圧は13.45Vです。
そして、LFP電池からダイオードを通した先の配線は電圧が13.31Vになっています。
この電圧が並列化されたバッテリーの電圧になります。
ダイオードの許容電流が15Aなので実際に使える電力は200W未満ですが、照明や中型のLEDテレビなどの電機製品を使うには十分だと思います。
その後、ショットキー バリア ダイオードを理想ダイオードに変更しました。
使用した理想ダイオードのスペックは以下になります。
【スペック】
動作電圧：3～28V
動作電流：最大15A
重量：(約)5g
サイズ：(約)横23×縦28mm
ネジ穴が小さいので、適合するネジとボルトは限られますが取り外さないならハンダ付けでも良いでしょう。
ちなみに私はキボシのメス端子を広げてカットして穴を空け、ネジで固定しました。
実際に電気製品を使用している時の理想ダイオードの電圧降下を測定してみると、0.03～0.05Vでした。
ショットキー バリア ダイオードの最大0.5Vの電圧降下と比較すると損失がとても少ない事が分かります。
そして、鉛充電池とLFP電池を並列化した時の電圧を計測すると13.22V。
LFP電池の電圧を計測すると13.23Vでした。
太陽光発電で充電している時の鉛電池の電圧はLFP電池の電圧と それほど変わらないので問題ないと思われます。
ただ、夜間になると鉛電池の電圧が12.5V前後まで下がるので、満充電で13.5VのLFP電池から優先的に電流が流れるようになります。
あとは『満充電時に電圧が跳ね上がる問題』と『LFP電池の耐久性』の検証を続けたいと思います。
ご参考までに。
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価格が安いので当たり外れがあると思いますが、今回使用したものと同タイプの理想ダイオードです。
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tabinchuya
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