As duas baterias funcionam em linha, providenciando 8.32V a 2.09A. Eu aproveitei para conectar esse LED tricolor - "Charge level" - para indicar o nível das baterias.
Os diodos "D6", "D4" e "D3" geram uma saída de 5.57V a 2.09A, o que está dentro do aceitável para esse sistema. O capacitor foi colocado para estabilizar a saída durante as mudanças na alimentação, que ficaram assim:
Quando "V1" apresenta corrente - fonte externa conectada - "RL1" entra em ação e desfaz a ligação em série das baterias e permite que uma fonte de 5V carregue-as (uma fonte de 10V resolveria essa parte, mas eu quero que esse sistema possa ser carregado com qualquer carregador de celular decente).
"RL2" desvia a conexão para uma linha de saída sem os três diodos (não tem porque diminuir a tensão se ela já é a ideal).
Por fim, os diodos "D1", "D2" e "D9" foram colocados para impedir que a corrente "volte" quando ele estiver fora da tomada.
À propósito, na foto que eu postei, a posição das chaves dos réles é referente a quando a fonte externa não está conectada.
adicionado 15 minutos depois
Sua ideia é muito boa, mas são aplicações diferentes. Obrigado mesmo assim.
À propósito, o que você conseguiu com esse transistor? (estou procurando algo que substitua a ação dos réles e que ocupe menos espaço.)