JP2006173539A - Solar battery panel and battery charger using solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池パネル及びこの太陽電池パネルを使用して二次電池等を充電する太陽電池使用充電機器に関する。 The present invention relates to a solar cell panel and a solar cell charging device that charges a secondary battery or the like using the solar cell panel.
太陽電池は、環境に配慮されたクリーンなエネルギー源である。このため、ユビキタス電源として、最近、富に注目されている。特に、携帯電話やディジタルカメラ等の二次電池を電源とする携帯電子機器の充電用電源として、太陽電池への期待は大きい。 Solar cells are environmentally friendly clean energy sources. For this reason, wealth has recently attracted attention as a ubiquitous power source. In particular, the solar cell is highly expected as a power source for charging a portable electronic device using a secondary battery such as a mobile phone or a digital camera as a power source.
ただし、一般的な太陽電池セル単一の起電圧は約0.5Vであり、携帯電子機器の2次電池として用いられているリチウムイオン電池やニッケル水素電池を充電することは出来ない。そこで従来、複数の太陽電池セルを直列に接続した太陽電池パネルが開発され、実用に供されている。例えば、7乃至10個の太陽電池セルを直列に接続することによって、3.5ボルトから5ボルトの開放出力電圧が得られる太陽電池パネルがある。 However, an electromotive voltage of a general solar battery cell is about 0.5 V, and it is not possible to charge a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery used as a secondary battery of a portable electronic device. Therefore, conventionally, a solar battery panel in which a plurality of solar battery cells are connected in series has been developed and put into practical use. For example, there is a solar battery panel in which an open output voltage of 3.5 to 5 volts can be obtained by connecting 7 to 10 solar battery cells in series.
しかし、このような太陽電池パネルでは、その一部でも影になると、影となったセルがパネル全体の負荷となってしまい、パネルの内部抵抗が大きくなって出力電力が大幅に低下してしまうという問題がある。 However, in such a solar cell panel, if even a part of it becomes a shadow, the shadowed cell becomes a load on the entire panel, and the internal resistance of the panel increases and the output power decreases significantly. There is a problem.
そこで、このような問題を避けるため、アモルファスシリコンを用いて太陽電池セルに太陽電池セルを重ねたタンデム型の太陽電池パネルが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to avoid such a problem, a tandem solar cell panel in which solar cells are stacked on solar cells using amorphous silicon is known (for example, see Patent Document 1).
また、太陽電池セルの起電圧をDC−DCコンバータを用いて昇圧する技術も知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、太陽電池セルに太陽電池セルを重ねるタンデム化はせいぜい3層が限界であり、その場合の出力電圧は高々2V弱である。このため、太陽電池パネルからの出力電圧をDC−DCコンバータによって昇圧し、携帯電子機器の2次電池を充電する必要がある。しかも、タンデム型の太陽電池パネルは通常の単結晶シリコン太陽電池パネルと比べて製造工程が多く複雑なため、製造コストが高いという問題もある。さらに、変換効率も高々10%であり、単結晶シリコン太陽電池パネルに及ばないものであった。 However, the tandem layering of solar cells over solar cells is limited to three layers at most, and the output voltage in that case is a little less than 2V. For this reason, it is necessary to boost the output voltage from the solar cell panel by a DC-DC converter and to charge the secondary battery of the portable electronic device. In addition, the tandem solar cell panel has a problem that the manufacturing cost is high because the manufacturing process is more complicated than that of a normal single crystal silicon solar cell panel. Furthermore, the conversion efficiency is at most 10%, which is not as high as that of a single crystal silicon solar cell panel.
一方、太陽電池セルの電圧をDC−DCコンバータによって昇圧する方法では、一般的なDC−DCコンバータは太陽電池セルの起電圧0.5Vでは起動出来ないため、起動用の別電源を必要とするという問題があった。また、別電源で起動しても、DC−DCコンバータの電力変換効率は、入力電圧が0.5Vでは、高々60%である。このことは、太陽電池パネルの内部損失も考慮すると、その発電エネルギーの約50%しか2次電池の充電エネルギーに利用されない事を意味しており、非常に効率が悪かった。 On the other hand, in the method in which the voltage of the solar battery cell is boosted by the DC-DC converter, a general DC-DC converter cannot be started at the photovoltaic cell electromotive voltage of 0.5 V, and thus requires a separate power source for startup. There was a problem. Moreover, even if it starts with another power supply, the power conversion efficiency of a DC-DC converter is at most 60% when the input voltage is 0.5V. Considering the internal loss of the solar cell panel, this means that only about 50% of the generated energy is used for the charging energy of the secondary battery, which is very inefficient.
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、太陽電池セルに影が懸かったことによる影響を軽減することで太陽エネルギーを有効に活用し、安定した電気エネルギーが得られる太陽電池パネルを提供しようとするものである。 The present invention has been made based on such circumstances, and the object of the present invention is to effectively utilize solar energy by reducing the influence caused by the shadow on the solar battery cell, and to achieve stable electric energy. It is intended to provide a solar cell panel from which can be obtained.
また、太陽電池パネルから得られる電気エネルギーを効率よく二次電池等の充電対象負荷に対する充電エネルギーとし得る太陽電池使用充電機器を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a solar cell charging device that can efficiently use electric energy obtained from a solar cell panel as charging energy for a load to be charged such as a secondary battery.
本発明は、複数個の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池ユニットを、複数、各ユニットの各太陽電池セルが二次元方向に配置されるようにパネル基板に設け、各太陽電池ユニットを並列に接続してなる太陽電池パネルにある。 The present invention provides a plurality of solar cell units in which a plurality of solar cells are connected in series on a panel substrate so that each solar cell of each unit is arranged in a two-dimensional direction. It is in a solar cell panel that is connected in parallel.
また本発明は、複数個の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池ユニットを、複数、各ユニットの各太陽電池セルが一次元方向に配置されるようにパネル基板に設け、各太陽電池ユニットを並列に接続してなる太陽電池パネルにある。 Further, the present invention provides a plurality of solar cell units in which a plurality of solar cells are connected in series on a panel substrate so that each solar cell of each unit is arranged in a one-dimensional direction, and each solar cell unit Are in a solar cell panel formed by connecting in parallel.
上記構成において、太陽電池ユニットは、好ましくは、開放出力電圧が約0.5ボルトの太陽電池セルを2個直列に接続して出力電圧を約1ボルトとしたものである。 In the above configuration, the solar cell unit is preferably one in which two solar cells having an open output voltage of about 0.5 volts are connected in series to set the output voltage to about 1 volt.
また、太陽電池ユニットは、好ましくは、開放出力電圧が約0.5ボルトの太陽電池セルを3個直列に接続して出力電圧を約1.5ボルトとしたものである。 In addition, the solar cell unit is preferably one in which three solar cells having an open output voltage of about 0.5 volts are connected in series so that the output voltage is about 1.5 volts.
また本発明は、上記太陽電池パネルをエネルギー源として二次電池等の充電対象負荷を充電する太陽電池使用充電機器にある。 Moreover, this invention exists in the solar cell use charging apparatus which charges charge object load, such as a secondary battery, using the said solar cell panel as an energy source.
その一例としては、開放出力電圧が約0.5ボルトの太陽電池セルを2個または3個直列に接続して出力電圧を約1ボルトとした太陽電池ユニットを複数並列接続してなる太陽電池パネルの電圧を昇圧する昇圧手段を有し、この昇圧手段によって昇圧された太陽電池パネルの電圧でリチウムイオン電池等の二次電池を充電するものである。 As an example, a solar cell panel formed by connecting a plurality of solar cell units having an output voltage of about 1 volt by connecting two or three solar cells having an open output voltage of about 0.5 volt in series. And a secondary battery such as a lithium ion battery is charged with the voltage of the solar cell panel boosted by the voltage boosting means.
また、開放出力電圧が約0.5ボルトの太陽電池セルを2個直列に接続して出力電圧を約1ボルトとした太陽電池ユニットを複数並列接続してなる太陽電池パネルの出力電圧でニッケル水素電池を充電するものである。 Also, nickel hydride is an output voltage of a solar battery panel in which a plurality of solar battery units each having an open output voltage of approximately 0.5 volts connected in series and an output voltage of approximately 1 volt are connected in parallel. The battery is charged.
このものにおいて、太陽電池パネルの出力端子とニッケル水素電池との接続点に逆流防止用のトランジスタを介挿し、太陽電池パネルの出力電圧が規定電圧以上の場合のみトランジスタをオンし、太陽電池パネルの出力電圧が規定電圧以下、およびニッケル水素電池の電圧が規定電圧以上に達するとトランジスタをオフするように制御するものが好ましい。 In this case, a backflow prevention transistor is inserted at the connection point between the output terminal of the solar cell panel and the nickel metal hydride battery, and the transistor is turned on only when the output voltage of the solar cell panel is equal to or higher than the specified voltage. It is preferable to control the transistor to be turned off when the output voltage is equal to or lower than the specified voltage and the voltage of the nickel metal hydride battery exceeds the specified voltage.
かかる手段を講じた本発明によれば、太陽電池セルに影が懸かったことによる影響を軽減することができ、太陽エネルギーを有効に活用して安定した電気エネルギーを得ることができる太陽電池パネルを提供できる。 According to the present invention in which such measures are taken, a solar battery panel that can reduce the influence of shadows on the solar battery cells and can obtain stable electric energy by effectively utilizing solar energy. Can be provided.
また、この太陽電池パネルから得られる電気エネルギーを効率よく二次電池等の充電対象負荷に対する充電エネルギーとすることができ、二次電池を用いる携帯電話やディジタルカメラ等の携帯型電子機器に極めて有用な太陽電池使用充電機器を提供できる。 In addition, the electric energy obtained from the solar battery panel can be efficiently used as charging energy for a load to be charged such as a secondary battery, and is extremely useful for portable electronic devices such as mobile phones and digital cameras using the secondary battery. A solar battery charging device can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。
はじめに、影の影響を少なくする太陽電池パネルの実施形態について説明する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, an embodiment of a solar cell panel that reduces the influence of shadow will be described.
図1は、本発明の太陽電池パネルに係る第1の実施の形態のブロック構成図である。本実施の形態の太陽電池パネル1は、パネル基板10に、各々2個の太陽電池セルSCが直列に接続された4つの太陽電池ユニット11,12,13,14を、各太陽電池セルSCがパネル基板10の二次元方向に配置されるように設けている。そして、各太陽電池ユニット11〜14を並列に接続している。
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment according to the solar cell panel of the present invention. In the solar battery panel 1 of the present embodiment, each of the solar battery cells SC includes four
各太陽電池セルSCは、いずれも開放起電圧が約0.5ボルトである。各太陽電池ユニット11〜14は、上記太陽電池セルSCを2個直列に接続しているので、各太陽電池ユニット11〜14の出力電圧は、太陽電池セルSCの開放起電圧の約2倍、すなわち約1.0ボルトである。したがって、各太陽電池ユニット11〜14は並列に接続されているので、本実施の形態における太陽電池パネル1の出力電圧Vは、約1.0ボルトである。 Each of the solar cells SC has an open electromotive force of about 0.5 volts. Since each solar cell unit 11-14 has connected two said solar cell SC in series, the output voltage of each solar cell unit 11-14 is about twice the open electromotive force of the solar cell SC, That is, about 1.0 volts. Therefore, since each solar cell unit 11-14 is connected in parallel, the output voltage V of the solar cell panel 1 in this Embodiment is about 1.0 volt.
一方、太陽電池パネル1の出力短絡電流は、4つの太陽電池ユニット11〜14が並列に接続されているので、太陽電池セルSCを流れる電流の4倍となる。このため、本実施の形態における太陽電池パネル1の起電力は、太陽電池セルSCを流れる電流をIとすると、[1.0×4×I]となる。これは、各太陽電池ユニット11〜14を構成する8個の太陽電池セルSCがすべて直列に接続された従来構造の太陽電池パネルの起電力[0.5×8×I]と同じである。
On the other hand, since the four
ところが従来構造の太陽電池パネルの場合、前述したように、いずれか1つの太陽電池セルSCに影が懸かると、起電力が大幅に低下し、ほとんどゼロとなるという問題があった。 However, in the case of a solar cell panel having a conventional structure, as described above, there is a problem that when any one of the solar cells SC is shaded, the electromotive force is greatly reduced and becomes almost zero.
これに対して本実施の形態では、例えば太陽電池ユニット11を構成する1つの太陽電池セルSCに影が懸かっても、その太陽電池ユニット11だけが影響を受け、他の太陽電池ユニット12〜14は影響を受けない。このため、太陽電池パネル1の起電力は、影が懸かっていない状態を1としたとき3/4(1−1/4)に減少するだけであり、太陽電池パネル1から得られる電気エネルギーの大幅な低下を防ぐことができる。
On the other hand, in the present embodiment, for example, even if one solar cell SC constituting the
図2は、本発明の太陽電池パネルに係る第2の実施の形態のブロック構成図である。本実施の形態の太陽電池パネル2は、パネル基板20に、各々2個の太陽電池セルSCが直列に接続された4つの太陽電池ユニット21,22,23,24を、各太陽電池セルSCがパネル基板10の一次元方向に配置されるように設けている。そして、各太陽電池ユニット21〜24を並列に接続している。
FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment according to the solar cell panel of the present invention. In the solar battery panel 2 of the present embodiment, four
各太陽電池セルSCは、第1の実施の形態と同様に、いずれも開放起電圧が約0.5ボルトである。このため、各太陽電池ユニット21〜24の出力電圧は約1.0ボルトであるので、本実施の形態においても、太陽電池パネル2の出力電圧Vは、約1.0ボルトである。また、太陽電池パネル2の出力短絡電流も、4つの太陽電池ユニット21〜24が並列に接続されているので、太陽電池セルSCを流れる電流の4倍となる。したがって、本実施の形態における太陽電池パネル2の起電力は、第1の実施の形態の太陽電池パネル1と変わらない。つまりは、各太陽電池ユニット11〜14を構成する8個の太陽電池セルSCがすべて直列に接続された従来構造の太陽電池パネルの起電力と同じである。
Each solar cell SC has an open electromotive force of about 0.5 volts, as in the first embodiment. For this reason, since the output voltage of each of the
そして、いずれか1つの太陽電池セルSCに影が懸かった場合も、その太陽電池セルが影響を及ぼすのは当該セルが含まれる太陽電池ユニットだけなので、第1の実施の形態と同様に、太陽電池パネル2の起電力は3/4に低下するのみであり、太陽電池パネル2の発電エネルギーが大幅に低下することはない。 And even when any one of the solar cells SC is shaded, the solar cell has an influence only on the solar cell unit including the cell, so that, similarly to the first embodiment, the solar cell The electromotive force of the battery panel 2 is only reduced to 3/4, and the power generation energy of the solar cell panel 2 is not significantly reduced.
このように、第1及び第2の実施の形態では、直列に接続する太陽電池セルSCを2個とし、所望の電力が得られるように、この2個の太陽電池セルSCが直列に接続された太陽電池ユニット11〜14,21〜24を4個並列に接続して太陽電池パネル1,2を構成している。したがって、影となった太陽電池セルSCが及ぼす影響は、当該セルSCが組み込まれた太陽電池ユニットだけに限られるので、影による影響を軽減することができ、太陽エネルギーを有効に活用して安定した電気エネルギーを得ることができる。
As described above, in the first and second embodiments, two solar cells SC connected in series are used, and the two solar cells SC are connected in series so that desired power can be obtained. Further, four
なお、第1及び第2の実施の形態では、太陽電池ユニット11〜14,21〜24の数を4個としたが、4個に限定されるものではなく、複数の太陽電池ユニットを並列に接続したものであればよい。因みに、n(n≧2)個の太陽電池ユニットを並列接続した太陽電池パネルにおいては、いずれか一つの太陽電池セルSCに影が懸かった場合に太陽電池パネルの起電力が1/nに低下するものの、すべての太陽電池セルCSを直列接続した従来構造のものは殆どゼロとなってしまうので、有益である。
In the first and second embodiments, the number of
図3は、本発明の太陽電池パネルに係る第3の実施の形態のブロック構成図である。本実施の形態の太陽電池パネル3は、パネル基板30に、各々3個の太陽電池セルSCが直列に接続された3つの太陽電池ユニット31,32,33を、各太陽電池セルSCがパネル基板30の二次元方向に配置されるように設けている。そして、各太陽電池ユニット31〜33を並列に接続している。
FIG. 3 is a block diagram of a third embodiment according to the solar cell panel of the present invention. In the
各太陽電池セルSCは、いずれも開放起電圧が約0.5ボルトである。各太陽電池ユニット31〜33は、上記太陽電池セルSCを3個直列に接続しているので、各太陽電池ユニット31〜33の出力電圧は、太陽電池セルSCの開放起電圧の約3倍、すなわち約1.5ボルトである。したがって、各太陽電池ユニット31〜33は並列に接続されているので、本実施の形態における太陽電池パネル3の出力電圧Vは、約1.5ボルトである。
Each of the solar cells SC has an open electromotive force of about 0.5 volts. Since each of the
一方、太陽電池パネル3の出力短絡電流は、3つの太陽電池ユニット31〜33が並列に接続されているので、太陽電池セルSCを流れる電流の3倍となる。このため、本実施の形態における太陽電池パネル3の起電力は、太陽電池セルSCを流れる電流をIとすると、[1.5×3×I]となる。これは、各太陽電池ユニット31〜33を構成する9個の太陽電池セルSCがすべて直列に接続された従来構造の太陽電池パネルの起電力[0.5×9×I]と同じである。
On the other hand, the output short-circuit current of the
ところが従来構造の太陽電池パネルの場合、前述したように、いずれか1つの太陽電池セルSCに影が懸かると、起電力が大幅に低下し、ほとんどゼロとなるという問題があった。 However, in the case of a solar cell panel having a conventional structure, as described above, there is a problem that when any one of the solar cells SC is shaded, the electromotive force is greatly reduced and becomes almost zero.
これに対して本実施の形態では、例えば太陽電池ユニット31を構成する1つの太陽電池セルSCに影が懸かっても、その太陽電池ユニット31だけが影響を受け、他の太陽電池ユニット32〜33は影響を受けない。このため、太陽電池パネル3の起電力は、影が懸かっていない状態を1としたとき2/3(1−1/3)に減少するだけであり、太陽電池パネル3から得られる電気エネルギーの大幅な低下を防ぐことができる。
In contrast, in the present embodiment, for example, even if one solar cell SC constituting the
図4は、本発明の太陽電池パネルに係る第4の実施の形態のブロック構成図である。本実施の形態の太陽電池パネル4は、パネル基板40に、各々3個の太陽電池セルSCが直列に接続された3つの太陽電池ユニット41,42,43を、各太陽電池セルSCがパネル基板40の一次元方向に配置されるように設けている。そして、各太陽電池ユニット41〜43を並列に接続している。
FIG. 4 is a block diagram of a fourth embodiment according to the solar cell panel of the present invention. The
各太陽電池セルSCは、第3の実施の形態と同様に、いずれも開放起電圧が約0.5ボルトである。このため、各太陽電池ユニット41〜43の出力電圧は約1.5ボルトであるので、本実施の形態においても、太陽電池パネル4の出力電圧Vは、約1.5ボルトである。また、太陽電池パネル4の出力短絡電流も、3つの太陽電池ユニット41〜43が並列に接続されているので、太陽電池セルSCを流れる電流の3倍となる。したがって、本実施の形態における太陽電池パネル4の起電力は、第3の実施の形態の太陽電池パネル3と変わらない。つまりは、各太陽電池ユニット41〜43を構成する9個の太陽電池セルSCがすべて直列に接続された従来構造の太陽電池パネルの起電力と同じである。
Each solar cell SC has an open electromotive force of about 0.5 volts, as in the third embodiment. For this reason, since the output voltage of each of the
そして、いずれか1つの太陽電池セルSCに影が懸かった場合も、その太陽電池セルが影響を及ぼすのは当該セルが含まれる太陽電池ユニットだけなので、第3の実施の形態と同様に、太陽電池パネル4の起電力は3/3に低下するのみであり、太陽電池パネル4の発電エネルギーが大幅に低下することはない。
And even when any one of the solar cells SC is shaded, the solar cell has an influence only on the solar cell unit including the cell, so that, similarly to the third embodiment, The electromotive force of the
このように、第3及び第4の実施の形態では、直列に接続する太陽電池セルSCを3個とし、所望の電力が得られるように、この3個の太陽電池セルSCが直列に接続された太陽電池ユニット31〜32,41〜43を3個並列に接続して太陽電池パネル3,4を構成している。したがって、影となった太陽電池セルSCが及ぼす影響は、当該セルSCが組み込まれた太陽電池ユニットだけに限られるので、影による影響を軽減することができ、太陽エネルギーを有効に活用して安定した電気エネルギーを得ることができる。
As described above, in the third and fourth embodiments, three solar cells SC connected in series are used, and the three solar cells SC are connected in series so that desired power can be obtained. Three
なお、第3及び第4の実施の形態では、太陽電池ユニット31〜33,41〜43の数を3個としたが、3個に限定されるものではなく、複数の太陽電池ユニットを並列に接続したものであれば本発明の効果を奏することができる。
In the third and fourth embodiments, the number of the
また、第1乃至第4の実施の形態では、太陽電池ユニットを構成する太陽電池セルの数を2個または3個としたが、4個以上であっても影による影響は多少大きくなるものの、すべてを直列接続する従来構造と比較すれば有益であるのは言うまでもないことである。 In the first to fourth embodiments, the number of solar cells constituting the solar cell unit is two or three. However, even if the number is four or more, the influence of the shadow is somewhat increased. It goes without saying that it is beneficial compared to a conventional structure in which everything is connected in series.
次に、第1乃至第4の実施の形態の太陽電池パネル1〜4を使用して二次電池等を充電する太陽電池使用充電機器の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of a solar cell charging device that charges a secondary battery or the like using the solar cell panels 1 to 4 of the first to fourth embodiments will be described.
図5は、本発明の充電機器に係る第5の実施の形態のブロック構成図である。太陽電池パネル5は、前記第1乃至第4の実施の形態で示した太陽電池パネル1〜4のいずれか1つを用いている。本実施の形態では、この太陽電池パネル5の出力電圧Vを昇圧する昇圧手段として、昇圧回路6を備えている。そして、この昇圧回路6によって昇圧された太陽電池パネル5の出力電圧を二次電池等の充電対象負荷7に給電して、充電対象負荷7を充電するようにしている。
FIG. 5 is a block diagram of a fifth embodiment according to the charging device of the present invention. The
昇圧回路6は、太陽電池パネル5が例えば第1または第2の実施形態で示した太陽電池パネル1または2であった場合には、その出力電圧Vである1.0ボルトを、充電対象負荷7を充電するのに相応しい電圧に昇圧する。また、太陽電池パネル5が例えば第3または第4の実施形態で示した太陽電池パネル3または4であった場合には、その出力電圧Vである1.5ボルトを、充電対象負荷7を充電するのに相応しい電圧に昇圧する。
When the
本実施の形態において、充電対象負荷7は、その一例として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池が考えられる。
In the present embodiment, the charging
図6は、上記昇圧回路6の構成を簡略化して示す回路構成図である。昇圧回路6は、昇圧型DC−DCコンバータ61を主体とし、キャパシタ62,コイル63,逆流防止ダイオード64及び一対の分圧抵抗65,66等によって構成されている。なお、実際の動作には発振のためのキャパシタやフィルタとしての抵抗及びキャパシタをDC−DCコンバータ61に接続する必要があるが、簡略化のため、これらの受動素子は省略している。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing the configuration of the
昇圧型DC−DCコンバータ61には、1ボルトで動作する「LTS3402」が用いられている。そして、充電対象負荷7が例えばリチウムイオン電池の場合には、DC−DCコンバータ61の出力電圧が約4.0ボルトとなるように、分圧抵抗65,66の値が選定されている。また、充電対象負荷7が例えばニッケル水素電池の場合には、DC−DCコンバータ61の出力電圧が約1.4ボルトとなるように、分圧抵抗65,66の値が選定されている。
The step-up DC-
昇圧型DC−DCコンバータ61は、入力電圧が0.5ボルト程度では電力変換効率が高々60%であるが、1ボルト以上あれば80%以上の電力変換効率が得られる。したがって、本実施の形態によれば、太陽電池パネル5の出力電圧Vは少なくとも1ボルト以上であるので、この太陽電池パネル5の出力電圧Vを効率よく利用して二次電池等の充電対象負荷7を充電することができる。
The step-up DC-
なお、第5の実施の形態では、昇圧型DC−DCコンバータ61を用いて昇圧回路6を構成したが、フライバック方式のDC−DCコンバータを用いて昇圧回路6を構成し手も本実施の形態と同様な作用効果を奏することができる。
In the fifth embodiment, the
図7は、本発明の充電機器に係る第6の実施の形態の要部回路構成図である。太陽電池パネル8は、前記第3または第4の実施の形態で示した太陽電池パネル3または4のいずれかを用いている。本実施の形態では、この太陽電池パネル8に、逆電流防止回路としてのショットキーダイオード9を介して、充電対象負荷7を接続している。
FIG. 7 is a main part circuit configuration diagram of the sixth embodiment according to the charging device of the present invention. As the
この場合、太陽電池パネル8の出力電圧Vは、約1.5ボルトである。ショットキーダイオード9の順方向電圧降下は約0.3ボルトである。したがって、1.2ボルト以下の電圧で充電が可能な充電対象負荷7であれば、本実施の形態の如く、昇圧手段としてDC−DCコンバータ等を用いなくとも、太陽電池パネル8の起電力を効率よく利用して充電対象負荷7を充電することができる。
In this case, the output voltage V of the
因みに、ニッケル水素電池の公称電圧は1.2ボルトであるので、本実施の形態の充電対象負荷7として適している。
Incidentally, since the nominal voltage of the nickel metal hydride battery is 1.2 volts, it is suitable as the
このように、太陽電池パネル8の起電圧を充電対象負荷7の電圧よりも僅かに高くし、逆電流防止回路を介して充電対象負荷7を充電することによって、昇圧手段を用いる必要がなくなる。したがって、太陽電池パネル8のエネルギーを最も効率よく二次電池等の充電対象負荷7のエネルギーとすることができる。
In this way, by making the electromotive voltage of the
図8は、本発明の充電機器に係る第7の実施の形態の要部回路構成図である。太陽電池パネル8は、前記第3または第4の実施の形態で示した太陽電池パネル3または4のいずれかを用いている。本実施の形態では、この太陽電池パネル8に、逆電流及び過電流防止回路90を介して充電対象負荷7を接続している。
FIG. 8 is a main part circuit configuration diagram of the seventh embodiment according to the charging device of the present invention. As the
逆電流及び過電流防止回路90は、逆流防止用のパストランジスタ91,スイッチトランジスタ92及び93,電圧検出器94,及び抵抗95〜98によって構成されている。パストランジスタ91には、pMOSトランジスタが用いられている。なお、pnpトランジスタに置き換えても良い。抵抗96と97は、太陽電池パネル8の出力電圧Vが1.2ボルト以上でトランジスタ92がオンとなるように、その値が選ばれている。したがって、太陽電池パネル8の出力電圧Vが1.2ボルト以上になるとパストランジスタ91はオンとなり、充電対象負荷7は太陽電池パネル8によって充電される。
The reverse current and
電圧検出器94には「XC61CC1502MR」が用いられている。この検出器94は、監視電圧Vinが1.5ボルトになるとその出力電圧Voutが1.5ボルトになる。したがって、充電対象負荷7の電圧が1.5ボルトに達するとトランジスタ93がオンとなり、これによってパストランジスタ91はオフになって、充電が停止される。
The
本構成によれば、パストランジスタ91がオンのときの電圧降下は0.1ボルト程度であり、ショットキィダイオードを用いたときの約3分の1となる。このように、極めて電力損失の少ない逆電流及び過電流防止回路90を構成したので、太陽電池パネル8から得られるエネルギーのほとんどを充電エネルギーとして利用することができる。しかも、パストランジスタ91は過充電防止にも兼用されているので、充電器のコストを低減できる利点もある。
According to this configuration, the voltage drop when the
この実施形態においても、ニッケル水素電池の公称電圧は1.2ボルトであるので、充電対象負荷7として適している。
Also in this embodiment, since the nominal voltage of the nickel metal hydride battery is 1.2 volts, it is suitable as the
このように、第5乃至第7の実施形態によれば、第1乃至第4の実施の形態における太陽電池パネル1〜4から得られる電気エネルギーを効率よく二次電池等の充電対象負荷7に対する充電エネルギーとすることができる。したがって、二次電池を用いる携帯電話やディジタルカメラ等の携帯型電子機器に極めて有用であり、ユビキタス電源への道を拓くものである。
As described above, according to the fifth to seventh embodiments, the electric energy obtained from the solar cell panels 1 to 4 in the first to fourth embodiments is efficiently applied to the charging
なお、この発明は前記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるのは勿論である。 In addition, this invention is not limited to each said embodiment as it is, Of course, a component can be changed and embodied in the implementation stage in the range which does not deviate from the summary.
1,2,3,4,5,8…太陽電池パネル、6…昇圧回路、7…充電対象負荷、9…逆流防止用ショットキーダイオード、10,20,30,40…パネル基板、11〜14,21〜24,31〜33,41〜43…太陽電池ユニット。 1, 2, 3, 4, 5, 8 ... solar cell panel, 6 ... booster circuit, 7 ... load to be charged, 9 ... Schottky diode for backflow prevention, 10, 20, 30, 40 ... panel substrate, 11-14 , 21-24, 31-33, 41-43 ... solar cell unit.
Claims (9)
前記太陽電池パネルの出力端子と前記ニッケル水素電池との接続点に介挿された逆流防止用のトランジスタと、
前記太陽電池パネルの出力電圧が規定電圧以上の場合のみ前記トランジスタをオンし、前記太陽電池パネルの出力電圧が規定電圧以下、および前記ニッケル水素電池の電圧が規定電圧以上に達すると前記トランジスタをオフする制御手段と、
を具備したことを特徴とする太陽電池使用充電機器。 The charging device using solar battery according to claim 8,
A backflow prevention transistor inserted at a connection point between the output terminal of the solar cell panel and the nickel metal hydride battery;
The transistor is turned on only when the output voltage of the solar cell panel is equal to or higher than a specified voltage, and the transistor is turned off when the output voltage of the solar cell panel is lower than a specified voltage and the voltage of the nickel metal hydride battery reaches a specified voltage or higher. Control means to
A charging device using solar cells, comprising:
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