JP2015102628A - Design panel - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an optional and definite design on a design panel which can perform self-illumination (inner illumination) independently (without power feeding from outside) by using a solar battery.SOLUTION: A design panel does not serve as a solar battery, a design panel part 111 and a solar battery panel part 121 are produced individually, and they are overlapped so that they serve as a front surface and rear surface respectively and are integrated, without simple connection. Then, the overlapped object is disposed on a window side for example, the solar battery panel part 121 is on the window side, and the design panel part 111 is on an inside of room side, the design panel part is used as a shield representing commendation, or medal. Therefore, the design panel part 111 can have an optional and definite design, and the solar battery panel part 121 is used as it is, and it is also possible to change (exchange) only the design panel part 111. In addition, various states of use modes according to request from a designer and an advertiser are achieved, and it is used for novel application.

Description

本発明は、意匠パネルに関し、特に自照(内照)式のものに関する。   The present invention relates to a design panel, and more particularly to a self-illuminating (inner illumination) type panel.

前記のような自照(内照)式の意匠パネルは、従来から、広告看板などで用いられている。たとえば特許文献1は、前記広告看板のような大型の意匠パネルで、輝度ムラを抑える技術が示されている。また、特許文献2には、小型で、壁面に設けられる非常案内灯の例が示されている。   Such a self-illuminated (inner-illumination) design panel has been conventionally used in advertising billboards and the like. For example, Patent Document 1 shows a technique for suppressing luminance unevenness with a large design panel such as the advertising billboard. Patent Document 2 shows an example of a small emergency guide lamp provided on a wall surface.

一方、太陽電池パネルにおいて、低照度でも良好な発電能力を有する色素増感太陽電池(DSC)の場合、多孔質酸化物半導体に吸着されていて、光が当たると電子を放出する色素が、複数種類使用可能となっており、その性質を利用して、意匠性を与えた太陽電池パネルが特許文献3で提案されている。   On the other hand, in a solar cell panel, in the case of a dye-sensitized solar cell (DSC) having a good power generation capability even at low illuminance, there are a plurality of dyes that are adsorbed on the porous oxide semiconductor and emit electrons when exposed to light. Patent Document 3 proposes a solar cell panel that can be used in various types, and that has been given design properties by utilizing its properties.

特開2009−104197号公報JP 2009-104197 A 特開2007−199518号公報JP 2007-199518 A 特開2002−75472号公報JP 2002-75472 A

前記特許文献3は、ガラスフリットで区分けした領域に、吸着した色素の異なる多孔質酸化物半導体層を形成することで、文字、記号、図形、絵を表示するものである。そして、太陽電池であるので、その発電電力を蓄電し、内部照明の電源として用いることで、ユニークな自照(内照)式の意匠パネルを実現することができる。しかしながら、使用可能な色素による色の制約や、色毎に前記ガラスフリットで多孔質酸化物半導体を区分けしなければならないことなどもあり、特許文献1,2のような自由で精細な意匠を形成することは困難である。また、一旦作成すると、意匠を変更することができない。たとえば、前記非常案内灯のような通年で同じ表示を行うのであれば問題はないが、季節によって意匠を変更したりと言う要望には、太陽電池(意匠パネル)ごと交換しなければならない。   Patent Document 3 displays characters, symbols, figures, and pictures by forming a porous oxide semiconductor layer with different adsorbed dyes in a region divided by glass frit. And since it is a solar cell, a unique self-illumination (internal illumination) design panel can be realized by storing the generated power and using it as a power source for internal lighting. However, there are restrictions on the color depending on the usable dye, and it is necessary to classify the porous oxide semiconductor with the glass frit for each color. It is difficult to do. Moreover, once created, the design cannot be changed. For example, there is no problem as long as the same display is made throughout the year as in the case of the emergency guide light, but in order to change the design according to the season, the solar cell (design panel) must be replaced.

本発明の目的は、太陽電池パネルを使用して、独立して(外部からの給電無しに)、自照(内照)可能な意匠パネルにおいて、自由で精細な意匠を形成することができる意匠パネルを提供することである。   An object of the present invention is to provide a design panel capable of forming a free and fine design in a design panel that can be self-illuminated (internally illuminated) by using a solar cell panel (without power supply from the outside). Is to provide.

本発明の意匠パネルは、太陽電池を用いた自照式の意匠パネルにおいて、意匠パネル部と太陽電池パネル部とを有し、かつそれらが個別に作製され、それらの意匠パネル部および太陽電池パネル部は、相互に表裏面となるように重ね合わせられ、或いは矩形に形成されて一辺で連結されて、相互にくの字状に背中合わせまたは相互にくの字状に対面に配置されることを特徴とする。   The design panel of the present invention is a self-illuminated design panel using solar cells, and has a design panel portion and a solar cell panel portion, and these are individually manufactured. The design panel portion and the solar cell panel portion Are overlapped so as to be front and back to each other, or are formed in a rectangular shape and connected on one side, and are arranged back-to-back with each other in a U-shape or facing each other in a U-shape. And

上記の構成によれば、太陽電池を用いて、独立して(外部からの給電無しに)、自照(内照)可能な意匠パネルにおいて、従来のように意匠パネルが太陽電池を兼ねるのではなく、意匠パネル部と太陽電池パネル部とを個別に作製する。そして、本願発明の構成は、たとえばバス停等で見られるように、意匠パネルに太陽電池パネルを単純に接続したような構成ではなく、意匠パネル部と太陽電池パネル部とを連結して、一体で使用する。   According to the above configuration, in a design panel that can be self-illuminated (internally illuminated) by using a solar cell (without power supply from the outside), the design panel does not double as a conventional solar cell. The design panel portion and the solar cell panel portion are individually manufactured. And the configuration of the present invention is not a configuration in which a solar cell panel is simply connected to a design panel, for example, as seen at a bus stop or the like. use.

具体的には、相互に表裏面となるように重ね合わせられて、たとえば窓際に配置し、太陽電池パネル部のパネル面を窓側に、意匠パネル部のパネル面を室内側に向ける。或いは矩形に形成されて一辺で連結されて開閉自在とし、相互にく(V)の字状に大きく開いて、前記意匠パネル部および太陽電池パネル部が背中合わせになる、つまり机上に置かれる山形のカレンダーのように配置したり、相互にく(V)の字状に小さく開いて、前記意匠パネル部および太陽電池パネル部が対面になる、つまり屏風のように配置したりする。   Specifically, they are overlapped so as to be the front and back surfaces of each other, for example, arranged at the window, with the panel surface of the solar cell panel portion facing the window side and the panel surface of the design panel portion facing the indoor side. Alternatively, it is formed in a rectangular shape and connected on one side so that it can be freely opened and closed, widely opened in a letter (V) shape, and the design panel part and the solar cell panel part are back-to-back, that is, a mountain shape placed on a desk It arrange | positions like a calendar | calender, or it opens small mutually in the shape of (V) mutually, and the said design panel part and solar cell panel part face, ie, arrange | position like a folding screen.

したがって、意匠パネル部には任意で精細な意匠を施すことができ、また太陽電池パネル部はそのままで、意匠パネル部だけを変更(交換)するような使い方も可能になる。また、デザイナーや広告主などの要望に応じた様々な態様での使用が可能になり、新たな用途に展開可能になる。なお、前記意匠パネル部は、内部照明を有する構成に限らず、EL素子のように、自発光可能なパネルであってもよく、自照式のパネルであればよい。   Therefore, an arbitrarily fine design can be given to the design panel part, and the solar cell panel part can be used as it is, and only the design panel part can be changed (replaced). In addition, it can be used in various modes according to the demands of designers and advertisers, and can be developed for new applications. The design panel portion is not limited to a configuration having internal illumination, and may be a panel capable of self-emission, such as an EL element, and may be a self-illuminating panel.

また、本発明の意匠パネルでは、前記太陽電池パネル部は、色素増感太陽電池から成り、その受光面に色素の違いによる意匠が形成されていることを特徴とする。   In the design panel of the present invention, the solar cell panel section is composed of a dye-sensitized solar cell, and a design based on a difference in the dye is formed on the light receiving surface.

上記の構成によれば、前記太陽電池パネル部を色素増感太陽電池(DSC)とすることで、低照度での発電が可能になり、前記の山形カレンダーや屏風のような室内での使用に有利である。また、色素増感太陽電池(DSC)は、意匠パネルに比べて制約が多い(簡素になる)ものの、その受光面に色素の違いによる意匠を形成することが可能であるので、前記意匠パネル部と合わせて、たとえば前記の積層の場合の表裏両面や、山形のカレンダーや屏風の場合の2面共に、意匠を形成可能になる。   According to said structure, by making the said solar cell panel part into a dye-sensitized solar cell (DSC), it becomes possible to generate electric power with low illuminance and for indoor use such as the above-mentioned Yamagata calendar and folding screen. It is advantageous. In addition, the dye-sensitized solar cell (DSC) has more restrictions (becomes simpler) than the design panel, but it is possible to form a design due to the difference in the dye on the light receiving surface, so that the design panel section In addition, for example, the design can be formed on both the front and back surfaces in the case of the above-described lamination, and on the two surfaces in the case of a mountain-shaped calendar and folding screen.

さらにまた、本発明の意匠パネルでは、前記意匠パネル部と太陽電池パネル部とは、相互に表裏面となるように配置され、前記意匠パネル部は、表面側から、意匠が施された加飾パネルと、照明光を拡散する散光板と、前記照明光を伝播する導光板と、反射板とが積層されるとともに、前記導光板の端縁には発光素子が設けられて構成されることを特徴とする。   Furthermore, in the design panel of the present invention, the design panel part and the solar cell panel part are arranged so as to be on the front and back surfaces, and the design panel part is decorated with a design from the front side. A panel, a diffuser plate for diffusing the illumination light, a light guide plate for propagating the illumination light, and a reflection plate are laminated, and a light emitting element is provided at an edge of the light guide plate. Features.

上記の構成によれば、意匠パネル部は、エッジライト式の内照式パネルで構成されるので、該意匠パネルの薄型化が可能になる。   According to said structure, since the design panel part is comprised with an edge light type internal illumination type panel, the thickness reduction of this design panel is attained.

また、本発明の意匠パネルでは、前記導光板は、前記発光素子から入射した照明光が、その厚み方向に反射を繰返して、面方向に伝播してゆくものであり、局所的に印刷ドットが形成され、そのドット部によって取出した照明光を、加飾パネルの背面側から照射することを特徴とする。   Further, in the design panel of the present invention, the light guide plate is such that the illumination light incident from the light emitting element repeats reflection in the thickness direction and propagates in the surface direction, and print dots are locally formed. Illumination light formed and taken out by the dot portion is irradiated from the back side of the decorative panel.

上記の構成によれば、エッジライトの照明光で、加飾パネルを局所的に照明することができ、前記加飾パネルの意匠を効果的に引き立たせることが可能になる。   According to said structure, a decoration panel can be locally illuminated with the illumination light of edge light, and it becomes possible to make the design of the said decoration panel stand out effectively.

さらにまた、本発明の意匠パネルでは、前記加飾パネルは、所望の複数色がハーフトーン印刷されて前記意匠が形成されており、前記発光素子は複数色の光源を有し、印刷色と光源色との組合わせによって、前記意匠が選択的に発光することを特徴とする。   Furthermore, in the design panel of the present invention, the decorative panel has the design formed by halftone printing a desired plurality of colors, the light-emitting element has a light source of a plurality of colors, and a print color and a light source The design selectively emits light in combination with a color.

上記の構成によれば、加飾パネルのカラー印刷と、光源のカラー発光との組合わせによって、光源のカラーに合った色の意匠だけを発光させたり、或いは白色光源を用いることで、全面の意匠を発光させたりすることが可能になる。   According to the above configuration, by combining the color printing of the decorative panel and the color light emission of the light source, only the design of the color that matches the color of the light source is emitted or by using a white light source, It is possible to make the design emit light.

また、本発明の意匠パネルでは、表裏で一体化された前記意匠パネル部および太陽電池パネル部は、略鉛直に立てた状態で使用され、下部側には、それらを前記立てた状態で支持するための支持部材が設けられ、前記発光素子を点灯させる点灯回路、前記点灯回路を電力付勢する2次電池、および前記太陽電池パネル部で発電された電力を前記2次電池に充電する充電回路が、前記意匠パネル部および太陽電池パネル部の下部側または前記支持部材内に設けられることを特徴とする。   Moreover, in the design panel of this invention, the said design panel part and solar cell panel part integrated by the front and back are used in the state stood substantially perpendicular | vertical, and support them in the said standing state on the lower part side. A lighting circuit for lighting the light emitting element, a secondary battery for energizing the lighting circuit, and a charging circuit for charging the secondary battery with electric power generated by the solar battery panel unit Is provided on the lower side of the design panel portion and the solar cell panel portion or in the support member.

上記の構成によれば、前記の意匠パネルを、表彰、褒彰、顕彰の楯などとして用いることが可能になる。そして、そのような楯において、前記のように加飾パネルを局所的に照明する場合は、たとえば特定のマークや冠の部分だけを光らせることが可能になる。   According to said structure, it becomes possible to use the said design panel as an award of recognition, recognition, recognition. And in such a kite, when illuminating a decoration panel locally as mentioned above, it becomes possible, for example, to make only a specific mark and a crown part shine.

さらにまた、本発明の意匠パネルは、太陽電池を電源として、その出力電力で発光素子を電力付勢する次電池を充電する充電回路を備え、該充電回路が、前記太陽電池の出力電力を前記2次電池に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して与えるDC−DCコンバータと、前記太陽電池の出力電圧を監視し、前記出力電圧が予め定める閾値電圧未満の期間は前記DC−DCコンバータを停止させ、前記閾値電圧以上となると前記DC−DCコンバータを動作させる第1のコンバータ制御回路とを含むことを特徴とする。   Furthermore, the design panel of the present invention includes a charging circuit that charges a secondary battery that uses a solar battery as a power source and energizes the light-emitting element with the output power, and the charging circuit uses the output power of the solar battery as the power supply. A DC-DC converter that converts and supplies a secondary battery with a predetermined charging voltage and charging current, and monitors the output voltage of the solar battery, and the DC-DC converter is in a period during which the output voltage is less than a predetermined threshold voltage. And a first converter control circuit for operating the DC-DC converter when the voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage.

上記の構成によれば、太陽電池を電源として、DC−DCコンバータが前記太陽電池の出力電力を2次電池に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して前記2次電池を充電するにあたって、前記DC−DCコンバータの動作を制御する第1のコンバータ制御回路を設け、前記太陽電池の出力電圧が立ち上がると動作を開始してしまう前記DC−DCコンバータに対して、前記第1のコンバータ制御回路は、前記太陽電池の出力電圧を監視し、前記出力電圧が予め定める(負荷(2次電池)を駆動可能な)閾値電圧(基本的には太陽電池の最大電圧)未満の期間は前記DC−DCコンバータを停止させておき、前記閾値電圧以上となると動作を開始させる。   According to the above configuration, when charging the secondary battery by using the solar battery as a power source, the DC-DC converter converts the output power of the solar battery into a charging voltage and a charging current predetermined for the secondary battery. A first converter control circuit for controlling the operation of the DC-DC converter is provided, and the first converter control circuit is provided for the DC-DC converter that starts operation when the output voltage of the solar cell rises. Monitors the output voltage of the solar cell, and during the period when the output voltage is less than a predetermined threshold voltage (basically the maximum voltage of the solar cell) (which can drive the load (secondary battery)) The DC converter is stopped and the operation is started when the threshold voltage is exceeded.

したがって、前記DC−DCコンバータが動作を開始する太陽電池への2次電池の接続時には、太陽電池の出力電力は負荷(2次電池)駆動に充分なレベルに立ち上がっているので、2次電池の出力電力が立ち上がる前に負荷接続を試みて2次電池の出力電圧をさらに下げてしまうことを繰り返し、起動不能に陥るような不具合を防止することができる。これによって、太陽光が弱い場合でも、DC−DCコンバータを確実に起動させ、2次電池の充電を開始することができる。また、充電を開始しても太陽光の弱い状態が続くと、DC−DCコンバータが動作していると2次電池の出力電圧を下げてしまい、DC−DCコンバータが停止して充電できなくなって、再起動することになり、その場合は間欠充電となるが、全く充電できない場合に比べると、充電の機会を増加することができる。特に、前記太陽電池パネル部を、低照度での利用が可能な色素増感太陽電池(DSC)とする場合に好適である。   Therefore, when the secondary battery is connected to the solar battery where the DC-DC converter starts operation, the output power of the solar battery rises to a level sufficient for driving the load (secondary battery). By repeatedly connecting the load before the output power rises and further lowering the output voltage of the secondary battery, it is possible to prevent such a problem that the start-up becomes impossible. Thereby, even when sunlight is weak, a DC-DC converter can be started reliably and charge of a secondary battery can be started. In addition, if sunlight remains weak even after charging is started, the output voltage of the secondary battery is lowered when the DC-DC converter is operating, and the DC-DC converter stops and cannot be charged. In this case, intermittent charging is performed, but the charging opportunity can be increased as compared with a case where charging cannot be performed at all. It is particularly suitable when the solar cell panel is a dye-sensitized solar cell (DSC) that can be used at low illuminance.

また、本発明の意匠パネルは、太陽電池を電源として、その出力電力で発光素子を電力付勢する2次電池を充電する充電回路を備え、該充電回路が、前記太陽電池の出力電力を前記2次電池に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して与えるDC−DCコンバータと、前記太陽電池の出力電圧を監視し、その出力電圧が一定となるように前記DC−DCコンバータを動作させることで、前記太陽電池を最大電力点で動作させるMPPT制御を行う第2のコンバータ制御回路と、前記太陽電池の起動による出力電圧の立ち上がりを検出し、その立ち上がりタイミングから予め定める時間に亘り、前記第2のコンバータ制御回路による前記MPPT制御を最小負荷状態とする第3のコンバータ制御回路とを含むことを特徴とする。   Further, the design panel of the present invention includes a charging circuit that charges a secondary battery that uses a solar cell as a power source and energizes the light emitting element with the output power, and the charging circuit uses the output power of the solar cell as the power. A DC-DC converter that converts the secondary battery into a predetermined charging voltage and charging current, and an output voltage of the solar battery is monitored, and the DC-DC converter is operated so that the output voltage is constant. Thus, the second converter control circuit for performing MPPT control for operating the solar cell at the maximum power point, and detecting the rise of the output voltage due to the start of the solar cell, over the predetermined time from the rise timing, And a third converter control circuit for setting the MPPT control by the second converter control circuit to a minimum load state.

上記の構成によれば、太陽電池を電源として、DC−DCコンバータが前記太陽電池の出力電力を2次電池に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して前記2次電池を充電するにあたって、前記DC−DCコンバータをMPPT制御する第2のコンバータ制御回路が設けられる場合に、前記太陽電池の出力電圧が立ち上がるとDC−DCコンバータが動作を開始し、前記第2のコンバータ制御回路がMPPT制御を開始するが、そのMPPT制御は、比較的負荷が大きい状態で動作し、前記DC−DCコンバータを介して負荷を太陽電池に接続すると、立ち上がった太陽電池の出力電圧が急激に低下し、それによってDC−DCコンバータがロックアウトする(立ち上がらなくなる)。   According to the above configuration, when charging the secondary battery by using the solar battery as a power source, the DC-DC converter converts the output power of the solar battery into a charging voltage and a charging current predetermined for the secondary battery. When a second converter control circuit that performs MPPT control on the DC-DC converter is provided, the DC-DC converter starts operating when the output voltage of the solar cell rises, and the second converter control circuit performs MPPT control. The MPPT control operates under a relatively large load, and when the load is connected to the solar cell via the DC-DC converter, the output voltage of the rising solar cell rapidly decreases, As a result, the DC-DC converter is locked out (cannot start up).

そこで、第3のコンバータ制御回路を設け、前記太陽電池の起動による出力電圧の立ち上がりを検出し、その立ち上がりタイミングから予め定める時間に亘り、前記第2のコンバータ制御回路による前記MPPT制御を最小負荷状態にさせる。具体的には、太陽光の照度が違っても、太陽電池が最大電力点となる点の電圧は略等しく、出力電流で出力電力の差が生じるので、第3のコンバータ制御回路は、DC−DCコンバータを、最小の出力(充電)電流となるように動作させる。   Therefore, a third converter control circuit is provided to detect the rise of the output voltage due to the start-up of the solar cell, and the MPPT control by the second converter control circuit is performed in a minimum load state over a predetermined time from the rise timing. Let me. Specifically, even if the illuminance of sunlight is different, the voltage at the point where the solar cell is the maximum power point is substantially equal, and a difference in output power is generated between the output currents. The DC converter is operated to have a minimum output (charge) current.

したがって、弱い太陽光で該充電回路が動作を開始しても、DC−DCコンバータがロックアウトすることなく、正常に立ち上げる(動作を開始させる)ことができる。特に、前記太陽電池パネル部を、低照度での利用が可能な色素増感太陽電池(DSC)とする場合に好適である。   Therefore, even if the charging circuit starts operating with weak sunlight, the DC-DC converter can be started up normally (the operation is started) without being locked out. It is particularly suitable when the solar cell panel is a dye-sensitized solar cell (DSC) that can be used at low illuminance.

本発明の意匠パネルは、以上のように、太陽電池を用いて、独立して(外部からの給電無しに)、自照(内照)可能な意匠パネルにおいて、従来のように意匠パネルが太陽電池を兼ねるのではなく、意匠パネル部と太陽電池パネル部とを個別に作製し、たとえば相互に表裏面となるように重ね合わせて窓際に配置したり、矩形に形成して一辺で連結して開閉自在とし、大きく開いて山形のカレンダーのように配置したり、小さく開いて屏風のように配置したりする。   As described above, the design panel according to the present invention is a design panel that can be self-illuminated (internally lit) using a solar cell independently (without power supply from the outside). The design panel part and the solar cell panel part are produced separately, for example, stacked on the front and back so that they are placed on the windows, or formed into a rectangular shape and connected on one side to open and close It can be freely opened and arranged like a mountain-shaped calendar, or it can be opened small and arranged like a folding screen.

それゆえ、意匠パネル部には任意で精細な意匠を施すことができ、また太陽電池パネル部はそのままで、意匠パネル部だけを変更(交換)するような使い方も可能になる。また、デザイナーや広告主などの要望に応じた様々な態様での使用が可能になり、新たな用途に展開することができる。   Therefore, an arbitrarily fine design can be given to the design panel part, and the solar cell panel part can be used as it is, and only the design panel part can be changed (replaced). In addition, it can be used in various ways according to the demands of designers and advertisers, and can be developed for new applications.

本発明の実施の一形態に係る意匠パネルの斜視図である。It is a perspective view of the design panel which concerns on one Embodiment of this invention. 前記意匠パネルにおけるパネルブロックの図である。It is a figure of the panel block in the said design panel. 前記パネルブロックの一実施形態の図である。It is a figure of one Embodiment of the said panel block. 前記パネルブロックの導光板として使用される一実施形態の導光板の正面図である。It is a front view of the light guide plate of one Embodiment used as a light guide plate of the said panel block. 前記パネルブロックの導光板として使用される他の実施形態の導光板の正面図である。It is a front view of the light-guide plate of other embodiment used as a light-guide plate of the said panel block. 本発明の実施の他の形態に係る意匠パネルの斜視図である。It is a perspective view of the design panel which concerns on the other form of implementation of this invention. 本発明の実施の他の形態に係る意匠パネルの斜視図である。It is a perspective view of the design panel which concerns on the other form of implementation of this invention. 本発明の実施の一形態に係る充電回路の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the charging circuit which concerns on one Embodiment of this invention. 太陽電池の出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic of a solar cell. 前記充電回路における低照度での充電停止の構成だけを模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically only the structure of the charge stop at the low illumination intensity in the said charging circuit. 前記充電停止の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the said charge stop. 太陽電池の出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic of a solar cell. 前記充電回路における単安定マルチバイブレータ回路の動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the monostable multivibrator circuit in the said charging circuit. 前記充電回路におけるMPPT制御およびそのロックアウト防止制御を行う構成だけを模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically only the structure which performs MPPT control in the said charging circuit, and its lockout prevention control. 前記MPPT制御およびロックアウト防止制御機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the said MPPT control and a lockout prevention control function. 前記充電回路における過充電保護機能およびその電池無し(無負荷)検出による禁止制御を行う構成だけを模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically only the structure which performs the prohibition control by the overcharge protection function in the said charging circuit, and its battery absence (no load) detection. 本発明の実施の他の形態に係る充電回路の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the charging circuit which concerns on other embodiment of this invention. 図17で示す充電回路における電池放電制御機能を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the battery discharge control function in the charging circuit shown in FIG. 図17で示す充電回路における電池放電制御機能に関連する構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure relevant to the battery discharge control function in the charging circuit shown in FIG.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の一形態に係る意匠パネル101の斜視図である。この意匠パネル101は、太陽電池を用いた自照式の意匠パネルであるパネルブロック102が、支持部材103によって、略鉛直に起立するように支持されて構成されている。たとえば、この意匠パネル101は、机上や窓際になどに載置されて、表彰、褒彰、顕彰の楯などとして用いることができる。そして、この意匠パネル101は、そのような楯において、後述するように、特定のマークや冠の意匠部分104だけを光らせたり、全面を光らせたりできるようになっている。その光らせる内部照明の電源として、背面側に太陽電池パネルが設けられ、下部には後述の充電回路および2次電池が設けられている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a design panel 101 according to an embodiment of the present invention. The design panel 101 is configured such that a panel block 102 which is a self-illuminated design panel using solar cells is supported by a support member 103 so as to stand substantially vertically. For example, the design panel 101 can be placed on a desk, a window, or the like, and used as an award, award, award for award, or the like. In this design panel 101, the design panel 101 can shine only a specific mark or crown design portion 104 or the entire surface, as described later. As a power source for the internal illumination to be lit, a solar cell panel is provided on the back side, and a charging circuit and a secondary battery described later are provided in the lower part.

図2は、パネルブロック102の図であり、(a)は正面図であり、(b)は側面図である。パネルブロック102は、たとえば、幅Wが200mm、高さH1が300mm、厚さDが15mmの薄型パネル105の下部に、周辺回路部品が取付けられて構成される。その周辺回路部品として、薄型パネル105の直下には、前記内部照明のエッジライトとして、高さH2、たとえば5mmのLED基板106が設けられている。そのLED基板106の下方において、一方の側部側にはLED制御回路107が配置され、他方の側部側には充電回路108が配置され、それらの回路107,108の下方には、電池ボックス109が設けられている。電池ボックス109内には、たとえば単4形の2次電池が、2個直列に収納されている。   2A and 2B are views of the panel block 102, where FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a side view. The panel block 102 is configured, for example, by attaching peripheral circuit components to the lower part of a thin panel 105 having a width W of 200 mm, a height H1 of 300 mm, and a thickness D of 15 mm. As a peripheral circuit component, an LED substrate 106 having a height H2, for example, 5 mm, is provided immediately below the thin panel 105 as an edge light for the internal illumination. Below the LED board 106, an LED control circuit 107 is disposed on one side, and a charging circuit 108 is disposed on the other side. A battery box is disposed below the circuits 107 and 108. 109 is provided. In the battery box 109, for example, two AAA secondary batteries are accommodated in series.

たとえば、前記回路107,108の高さH3は25mmであり、電池ボックス109までも含めた高さH4は45mmである。充電回路108の外側部には、この意匠パネル101の内部照明を使用するか否かを切換えるスイッチ110、ならびに後述するように、充電中の状態を示す発光ダイオードD31および満充電を示す発光ダイオードD32が設けられている。なお、図1および図2で示す例では、回路107,108および電池ボックス109は、パネルブロック102が延長されて搭載されているが、支持部材103内に収納されてもよい。   For example, the height H3 of the circuits 107 and 108 is 25 mm, and the height H4 including the battery box 109 is 45 mm. On the outer side of the charging circuit 108, a switch 110 for switching whether or not to use the internal illumination of the design panel 101, and a light emitting diode D31 indicating a charging state and a light emitting diode D32 indicating a full charge, as will be described later. Is provided. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the circuits 107 and 108 and the battery box 109 are mounted with the panel block 102 extended, but may be housed in the support member 103.

図3は、前記パネルブロック102の一実施形態の図であり、(a)は正面図であり、(b)は側面図である。パネルブロック102は、意匠パネル部111と太陽電池パネル部121とを有し、かつそれらが個別に作製され、それらの意匠パネル部111および太陽電池パネル部121は、相互に表裏面となるように重ね合わせられて構成されている。   FIG. 3 is a view of one embodiment of the panel block 102, (a) is a front view, and (b) is a side view. The panel block 102 has a design panel unit 111 and a solar cell panel unit 121, and they are individually manufactured. The design panel unit 111 and the solar cell panel unit 121 are front and back surfaces of each other. It is composed by overlapping.

そして、意匠パネル部111は、前記LED基板106を用いたエッジライト(内部照明)式の意匠パネルであり、表面側から、意匠が施された加飾パネル112と、照明光を拡散する散光板113と、前記照明光を伝播する導光板114と、反射板115とが積層されるとともに、前記導光板114の端縁に、前記LED基板106が設けられて構成される。このようなエッジライト式の内照式パネルで構成することで、該意匠パネル101を薄型化することができる。なお、図3(b)では、上述のようなパネルブロック102の積層構造を理解し易くするために、図1や図2に比べて、厚みを強調して(厚く描いて)いる。   And the design panel part 111 is an edge light (internal illumination) type design panel using the said LED board 106, and the diffuser panel which diffuses illumination light from the surface side with the decorative panel 112 to which the design was given. 113, a light guide plate 114 that propagates the illumination light, and a reflection plate 115 are laminated, and the LED substrate 106 is provided on an edge of the light guide plate 114. The design panel 101 can be thinned by using such an edge light type internally illuminated panel. In FIG. 3B, in order to facilitate understanding of the laminated structure of the panel block 102 as described above, the thickness is emphasized (drawn thicker) than in FIGS.

加飾パネル112は、たとえば2mmの透明な樹脂板の裏面において、前記意匠部分104に、所望の複数色の意匠がハーフトーン印刷されて構成されている。散光板113は、たとえば1mmの乳白色の板から成り、導光板114を介する照明光を、面方向に均一に拡散する。反射板115は、導光板114側が鏡面に加工された、たとえば1mmの樹脂板や、金属薄板などから構成される。   The decorative panel 112 is configured by halftone printing a desired design of a plurality of colors on the design portion 104, for example, on the back surface of a 2 mm transparent resin plate. The light diffusing plate 113 is made of, for example, a 1 mm milky white plate, and uniformly diffuses illumination light via the light guide plate 114 in the surface direction. The reflection plate 115 is made of, for example, a 1 mm resin plate, a metal thin plate, or the like whose mirror surface is processed on the light guide plate 114 side.

図4は、前記導光板114として使用される一実施形態の導光板114aの正面図である。導光板114aは、たとえば3mmの透明な樹脂板116の表面において、前記意匠部分104だけの領域に、凹凸117が形成されて構成される。前記凹凸117は、レーザ加工或いはNCルーター加工によって形成され、或いはスクリーン印刷やエッチングなどで形成される。そして、前記LED基板106から入射した照明光が、該導光板114aの厚み方向に反射を繰返して面方向に伝播してゆき、前記凹凸117の部分だけ、すなわち意匠部分104だけで厚み方向に取出され、前記反射板115によってその取出し方向が表面側だけに制限されて、加飾パネル112の背面側から照射される。   FIG. 4 is a front view of a light guide plate 114 a according to an embodiment used as the light guide plate 114. The light guide plate 114a is configured such that, for example, an unevenness 117 is formed only in the design portion 104 on the surface of a transparent resin plate 116 having a thickness of 3 mm. The unevenness 117 is formed by laser processing or NC router processing, or is formed by screen printing or etching. The illumination light incident from the LED board 106 is repeatedly reflected in the thickness direction of the light guide plate 114a and propagates in the surface direction, and is taken out in the thickness direction only at the uneven portion 117, that is, only the design portion 104. Then, the reflection plate 115 restricts the take-out direction only to the front surface side and irradiates from the back side of the decorative panel 112.

一方、図5は、前記導光板114として使用される他の実施形態の導光板114bの正面図である。導光板114bは、たとえば3mmの透明な樹脂板116の表面において、全面にドット118が形成されて構成される。前記ドット118は、スクリーン印刷などで形成される。さらに、前記ドット118は、光源であるLED基板106側(下部側)が粗に、反対側(上部側)が密になるように形成されて、距離差による光量低下を補償して、パネル全面が略均一に光るように構成されている。そして、前記LED基板106から入射した照明光が、該導光板114bの厚み方向に反射を繰返して面方向に伝播してゆき、前記ドット118によって厚み方向に取出され、前記反射板115によってその取出し方向が表面側だけに制限されて、加飾パネル112の背面側から照射される。なお、導光板114bとして、面方向に伝播する光を厚み方向に取出すにあたって、表面に前記ドット118が形成されていなくても、エッジから光を入射するだけで面発光するアクリル板などが用いられてもよい。   On the other hand, FIG. 5 is a front view of a light guide plate 114 b of another embodiment used as the light guide plate 114. The light guide plate 114b is configured by forming dots 118 on the entire surface of a transparent resin plate 116 having a thickness of 3 mm, for example. The dots 118 are formed by screen printing or the like. Further, the dots 118 are formed so that the LED substrate 106 side (lower side), which is a light source, is rough and the opposite side (upper side) is dense, and compensates for a decrease in the amount of light due to a distance difference. Are configured to shine substantially uniformly. The illumination light incident from the LED substrate 106 is repeatedly reflected in the thickness direction of the light guide plate 114b and propagates in the surface direction, is taken out in the thickness direction by the dots 118, and is taken out by the reflecting plate 115. The direction is limited to the front side only, and irradiation is performed from the back side of the decorative panel 112. As the light guide plate 114b, an acrylic plate that emits light only by entering light from an edge is used even when the dot 118 is not formed on the surface when the light propagating in the surface direction is taken out in the thickness direction. May be.

このように構成することで、エッジライトの照明光で、加飾パネル112を局所的、或いは全面的に照明することができ、前記加飾パネル112の意匠部分104を効果的に引き立たせることができる。   By comprising in this way, the decoration panel 112 can be illuminated locally or entirely with the illumination light of edge light, and the design part 104 of the said decoration panel 112 can be made to stand out effectively. it can.

そして、前述のように、加飾パネル112の意匠部分104は複数色の意匠がハーフトーン印刷されて形成されており、前記LED基板106に搭載される発光素子としてのLEDにも、複数色の素子を用い、印刷色とLEDの光源色との組合わせによって、前記意匠部分104が選択的に発光するように構成してもよい。たとえば、赤色のLEDが発光すると赤色の意匠部分が発光し、緑色のLEDが発光すると緑色の意匠部分が発光し、・・・白色のLEDが発光すると総ての色の意匠部分が発光するというような具合である。このように構成することで、意匠部分104への注目度を飛躍的に高めることができる。   As described above, the design portion 104 of the decorative panel 112 is formed by halftone printing a design of a plurality of colors, and the LED as a light emitting element mounted on the LED substrate 106 is also a plurality of colors. An element may be used so that the design portion 104 selectively emits light by a combination of a printing color and a light source color of an LED. For example, when a red LED emits light, a red design portion emits light, when a green LED emits light, a green design portion emits light, and when a white LED emits light, all color design portions emit light. It is like this. With this configuration, the degree of attention to the design portion 104 can be dramatically increased.

太陽電池パネル部121は、前述のように色素増感太陽電池(DSC)から成り、電極の形成された一対の基板122,123間に、色素を吸着した図示しない酸化チタン粒子や、電解液が封入されて構成される。したがって、この太陽電池パネル部121には、受光面に色素の違いによる簡単な意匠(文字、図形、絵柄等)を形成することができる。   The solar cell panel unit 121 is composed of a dye-sensitized solar cell (DSC) as described above, and titanium oxide particles (not shown) adsorbed with a dye or an electrolytic solution are adsorbed between a pair of substrates 122 and 123 on which electrodes are formed. Enclosed and configured. Therefore, a simple design (characters, figures, designs, etc.) due to the difference of the pigment can be formed on the light receiving surface on the solar cell panel 121.

このように構成される太陽電池パネル部121が、前述の意匠パネル部111に背中合わせで積層され、周縁部の少なくとも3辺に、軸直角断面がコの字状のフレーム131が嵌め込まれるなどして一体化されることで、前記パネルブロック102が完成する。そして、スイッチ110がONされていると、照度レベルが高い間に太陽電池パネル部121が発電し、充電回路108によって2次電池に充電が行われ、照度レベルが低くなると、LED制御回路107が前述のように2次電池の電力でLED基板106のLEDを点灯し、加飾パネル112の意匠部分104を引き立たせる。   The solar cell panel portion 121 thus configured is laminated back to back on the design panel portion 111 described above, and a frame 131 having a U-shaped cross section at a right angle is fitted to at least three sides of the peripheral portion. By being integrated, the panel block 102 is completed. When the switch 110 is turned on, the solar cell panel unit 121 generates power while the illuminance level is high, the secondary battery is charged by the charging circuit 108, and when the illuminance level is low, the LED control circuit 107 is activated. As described above, the LED of the LED substrate 106 is turned on by the power of the secondary battery, and the design portion 104 of the decorative panel 112 is made to stand out.

したがって、本実施の形態の意匠パネル101は、太陽電池を用いて、独立して(外部からの給電無しに)、自照(内照)可能な意匠パネルにおいて、意匠パネルが太陽電池を兼ねるのではなく、意匠パネル部111と太陽電池パネル部121とを個別に作製し、しかも、たとえばバス停等で見られるように、意匠パネルに太陽電池パネルを単純に接続したような構成ではなく、意匠パネル部111と太陽電池パネル部121とを連結して、一体で使用するので、意匠パネル部111には任意で精細な意匠を施すことができ、また太陽電池パネル部121はそのままで、意匠パネル部111だけを変更(交換)するような使い方も可能になる。また、デザイナーや広告主などの要望に応じた様々な態様での使用が可能になり、新たな用途に展開することができる。さらにまた、本実施の形態の意匠パネル101は、特別なメンテナンスを必要とせず、メンテナンスフリーで、太陽光による充電およびその充電電力を利用した照明を行うことができる。   Therefore, the design panel 101 of the present embodiment is a design panel that can be self-illuminated (internally illuminated) using a solar cell (without power supply from the outside), and the design panel also serves as a solar cell. The design panel unit 111 and the solar cell panel unit 121 are individually manufactured, and the design panel unit is not a configuration in which the solar cell panel is simply connected to the design panel, for example, as seen at a bus stop or the like. 111 and the solar cell panel part 121 are connected and used as a single unit, so that the design panel part 111 can be given an arbitrary fine design, and the design panel part 111 is left as it is. It is also possible to change (exchange) only. In addition, it can be used in various ways according to the demands of designers and advertisers, and can be developed for new applications. Furthermore, the design panel 101 according to the present embodiment does not require special maintenance, and is maintenance-free and can be charged with sunlight and illuminated using the charging power.

なお、上述の実施形態では、意匠パネル部111は、LED基板106を用いたエッジライト(内部照明)式の意匠パネルであるが、有機或いは無機のEL素子などを用いた自発光式の意匠パネルであってもよい。   In the above-described embodiment, the design panel unit 111 is an edge light (internal illumination) type design panel using the LED substrate 106, but a self-luminous design panel using an organic or inorganic EL element or the like. It may be.

(実施の形態2)
図6および図7は、本発明の実施の他の形態に係る意匠パネル201,301の斜視図である。これらの意匠パネル201,301は、前述の意匠パネル101に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。前述の意匠パネル101が、意匠パネル部111と太陽電池パネル部121とが背中合わせに積層されているのに対して、これらの意匠パネル201,301は、前記意匠パネル部111および太陽電池パネル部121が矩形に形成されて、一辺で連結されて、相互にくの字状に背中合わせ(図6)または相互にくの字状に対面に配置される(図7)点で異なる。
(Embodiment 2)
6 and 7 are perspective views of design panels 201 and 301 according to another embodiment of the present invention. These design panels 201 and 301 are similar to the above-described design panel 101, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. While the above-described design panel 101 has the design panel portion 111 and the solar cell panel portion 121 laminated back to back, these design panels 201 and 301 have the design panel portion 111 and the solar cell panel portion 121. Are formed in a rectangular shape, connected on one side, and back-to-back with each other in a U-shape (FIG. 6) or opposite each other in a U-shape (FIG. 7).

すなわち、前記意匠パネル部111と太陽電池パネル部121とが一辺で連結されて開閉自在となっており、連結点を中心として相互にく(V)の字状に大きな角度θ1で開いた構成が図6の意匠パネル201となり、たとえば机上に置かれる山形のカレンダーのような配置となる。これに対して、相互にく(V)の字状に小さな角度θ2で開いた構成が図7の意匠パネル301となり、たとえば屏風のような配置となる。このように構成してもまた、意匠パネル部111には任意で精細な意匠を施すことができ、また太陽電池パネル部121はそのままで、意匠パネル部111だけを変更(交換)するような使い方も可能になる。また、デザイナーや広告主などの要望に応じた様々な態様での使用が可能になり、新たな用途に展開することができる。   That is, the design panel unit 111 and the solar cell panel unit 121 are connected on one side so that they can be opened and closed. The design panel 201 shown in FIG. 6 is obtained, for example, an arrangement like a mountain calendar placed on a desk. On the other hand, the structure opened in the shape of mutual (V) at a small angle θ2 is the design panel 301 of FIG. Even if it comprises in this way, the design panel part 111 can give an arbitrary fine design arbitrarily, and the solar cell panel part 121 is left as it is, and the usage which changes (exchanges) only the design panel part 111 Is also possible. In addition, it can be used in various ways according to the demands of designers and advertisers, and can be developed for new applications.

さらにまた、太陽電池パネル部121が色素増感太陽電池(DSC)から成ることで、該色素増感太陽電池(DSC)は、意匠パネル部111に比べて制約が多い(簡素になる)ものの、その受光面に色素の違いによる意匠を形成することが可能であるので、前記意匠パネル部111と合わせて、2面共に意匠を形成することができる。特に、色素増感太陽電池(DSC)は、低照度な室内での使用に好適であり、前記山形のカレンダーや屏風のような配置の場合、2面の意匠が容易に視認可能となり、好適である。   Furthermore, since the solar cell panel unit 121 is made of a dye-sensitized solar cell (DSC), the dye-sensitized solar cell (DSC) has more restrictions (becomes simpler) than the design panel unit 111, Since it is possible to form a design based on the difference in the pigment on the light receiving surface, the design can be formed on both surfaces together with the design panel unit 111. In particular, a dye-sensitized solar cell (DSC) is suitable for indoor use with low illuminance, and in the case of an arrangement such as the mountain-shaped calendar or folding screen, the design on two sides can be easily visually recognized. is there.

この意匠パネル201,301では、前記LED制御回路107、充電回路108および電池パック109は、意匠パネル部111と太陽電池パネル部121との一方(図6および図7の例では太陽電池パネル部121)に搭載される。   In the design panels 201 and 301, the LED control circuit 107, the charging circuit 108, and the battery pack 109 are one of the design panel unit 111 and the solar cell panel unit 121 (the solar cell panel unit 121 in the examples of FIGS. 6 and 7). ).

(実施の形態3)
続いて、前記充電回路108として好適な具体例である充電回路1について、以下に説明する。図8は、本発明の実施の一形態に係る充電回路1の電気的構成を示すブロック図である。この充電回路1は、太陽電池8を電源として、その出力電力で2次電池9を充電する。太陽電池8は、前記太陽電池パネル部121から成り、上述のように、低照度での発電が可能で、室内などでも使用可能な色素増感太陽電池(DSC)である。2次電池9としては、前記電池ボックス109内に収容された2個直列の単4形の2次電池であり、ニッケル水素電池を用いることができる。したがって、定格電圧は、1.2V×2=2.4Vである。
(Embodiment 3)
Next, the charging circuit 1 which is a specific example suitable as the charging circuit 108 will be described below. FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of charging circuit 1 according to the embodiment of the present invention. The charging circuit 1 uses the solar battery 8 as a power source and charges the secondary battery 9 with the output power. The solar cell 8 is a dye-sensitized solar cell (DSC) that includes the solar cell panel unit 121 and can generate power with low illuminance and can be used indoors as described above. As the secondary battery 9, two single AAA secondary batteries housed in the battery box 109 can be used, and a nickel metal hydride battery can be used. Therefore, the rated voltage is 1.2V × 2 = 2.4V.

充電回路1は、大略的に、前記太陽電池8の出力電力を前記2次電池9に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して与えるDC−DCコンバータ2と、そのDC−DCコンバータ2の制御回路3〜7とを備えて構成される。   The charging circuit 1 generally includes a DC-DC converter 2 that converts the output power of the solar battery 8 into a predetermined charging voltage and charging current that are given to the secondary battery 9, and the DC-DC converter 2. And control circuits 3 to 7.

DC−DCコンバータ2は、コンバータIC21と、入力電圧制限回路22と、定電圧回路23と、ダイオードD21〜D23と、抵抗R20〜R29と、平滑コンデンサC21,C22と、コンデンサC23〜C29と、インダクタL21とを備えて構成される。太陽電池8の出力電圧は、ハイ側の電源ラインK1および共通GNDラインK2間に出力される。前記電源ラインK1には、逆流防止のダイオードD21および入力抵抗R23が介在されるとともに、ダイオードD21の下流側で前記GNDラインK2との間には、入力電圧制限回路22および平滑コンデンサC21が接続され、入力抵抗R23の下流側では、後述の共振によるノイズ除去用のコンデンサC24が設けられている。前記入力電圧制限回路22は、ツェナダイオードD24およびダイオードD25の直列回路で構成される。こうして、コンバータIC21の電源入力端子INには、雷などに対しても、最大電圧が5.5Vに制限されて、前記太陽電池8の出力電圧が入力される。   The DC-DC converter 2 includes a converter IC 21, an input voltage limiting circuit 22, a constant voltage circuit 23, diodes D21 to D23, resistors R20 to R29, smoothing capacitors C21 and C22, capacitors C23 to C29, and an inductor. L21. The output voltage of the solar cell 8 is output between the high-side power supply line K1 and the common GND line K2. The power supply line K1 is provided with a backflow prevention diode D21 and an input resistor R23, and an input voltage limiting circuit 22 and a smoothing capacitor C21 are connected between the power line K1 and the GND line K2 downstream of the diode D21. On the downstream side of the input resistor R23, there is provided a capacitor C24 for removing noise due to resonance described later. The input voltage limiting circuit 22 includes a series circuit of a Zener diode D24 and a diode D25. Thus, the output voltage of the solar cell 8 is input to the power supply input terminal IN of the converter IC 21 with the maximum voltage limited to 5.5 V even for lightning.

その入力電圧を使用して、コンバータIC21は、入力抵抗R23とダイオードD21との間から端子Lに外付けされるインダクタL21およびコンデンサC24,C26を使用して昇降圧動作を行い、大容量負荷駆動用の出力端子OUTから、3.3〜2.6Vの電圧を出力し、ノイズ除去用のコンデンサC26からダイオードD22および抵抗R26を介して、電源ラインK3へ、概ね3.0Vの充電電圧を出力する。前記電源ラインK3と共通GNDラインK2との間には、2次電池9が接続される。   Using the input voltage, converter IC21 performs a step-up / step-down operation using inductor L21 and capacitors C24 and C26 externally connected to terminal L from between input resistor R23 and diode D21, and drives a large capacity load. A voltage of 3.3 to 2.6 V is output from the output terminal OUT, and a charging voltage of approximately 3.0 V is output from the noise removing capacitor C26 to the power supply line K3 via the diode D22 and the resistor R26. To do. A secondary battery 9 is connected between the power supply line K3 and the common GND line K2.

また、前記コンバータIC21は、自身の電源ともなっている外部電源出力端子Vauxから、ダイオードD23および抵抗R27を介して、電源ラインK4へ、制御電源を供給する。その電源ラインK4とGNDラインK2との間には、平滑コンデンサC22、ノイズ除去用のコンデンサC28および定電圧回路23が接続されている。定電圧回路23は、分圧抵抗R28,R29と、シャントレギュレータD26とを備えて構成される。こうして、他の制御回路3〜7へ供給される制御電源が、3.9Vに安定される。   The converter IC 21 supplies control power from the external power output terminal Vaux, which is its own power supply, to the power supply line K4 via the diode D23 and the resistor R27. A smoothing capacitor C22, a noise removing capacitor C28 and a constant voltage circuit 23 are connected between the power supply line K4 and the GND line K2. The constant voltage circuit 23 includes voltage dividing resistors R28 and R29 and a shunt regulator D26. Thus, the control power supplied to the other control circuits 3 to 7 is stabilized at 3.9V.

さらにまた、前記の電源ラインK3とGNDラインK2との間には、抵抗R20およびコンデンサC29が直列に接続され、それらの間の接続点から、電源ラインK5が引き出される。したがって、この電源ラインK5とGNDラインK2との間には、前記2次電池9の電圧が安定化されて出力され、この電源電圧は、低照度時あるいは夜に、コンバータIC21の外部電源出力端子Vauxからの出力電圧が不安定になるので、後述のコンパレータ32,43,72やオペアンプ53などの電源として使用される(図1では、コンパレータ43,72の電源は省略している)。コンパレータ32と72とが1パッケージで封止されており、コンパレータ43とオペアンプ53とが1パッケージで封止されており、これらの回路の消費電流は、合わせて15μA程度のため、2次電池9の放電への影響は小さい。   Furthermore, a resistor R20 and a capacitor C29 are connected in series between the power supply line K3 and the GND line K2, and the power supply line K5 is drawn from the connection point between them. Therefore, the voltage of the secondary battery 9 is stabilized and output between the power supply line K5 and the GND line K2, and this power supply voltage is output from the external power supply output terminal of the converter IC 21 at low illumination or at night. Since the output voltage from Vaux becomes unstable, it is used as a power source for the comparators 32, 43, 72 and the operational amplifier 53 described later (in FIG. 1, the power sources for the comparators 43, 72 are omitted). The comparators 32 and 72 are sealed in one package, and the comparator 43 and the operational amplifier 53 are sealed in one package. Since the current consumption of these circuits is about 15 μA in total, the secondary battery 9 The impact on the discharge is small.

そして、制御回路3は、上記DC−DCコンバータ2に過充電保護動作を行うもので、基準電圧回路31と、コンパレータ32と、抵抗R301,R302,R31〜R37と、コンデンサC31,C32と、スイッチ素子Q31〜Q33と、トランジスタQ34と、発光ダイオードD31,D32とを備えて構成される。基準電圧回路31は、前記ラインK4,K2間に直列に接続される抵抗R38〜R40と、シャントレギュレータD33とを備えて構成される。前記シャントレギュレータD33は、抵抗R39,R40間の接続点の電圧に応じて、抵抗R38,R39間の接続点の電圧を制御し、こうして基準電圧回路31は、前記3.9Vの制御電源から、1.65Vの基準電圧を作成し、入力抵抗R31を介して、コンパレータ32の非反転入力端子に与える。   The control circuit 3 performs an overcharge protection operation on the DC-DC converter 2, and includes a reference voltage circuit 31, a comparator 32, resistors R301, R302, R31 to R37, capacitors C31, C32, and a switch. Elements Q31 to Q33, a transistor Q34, and light emitting diodes D31 and D32 are provided. The reference voltage circuit 31 includes resistors R38 to R40 connected in series between the lines K4 and K2, and a shunt regulator D33. The shunt regulator D33 controls the voltage at the connection point between the resistors R38 and R39 according to the voltage at the connection point between the resistors R39 and R40. Thus, the reference voltage circuit 31 is supplied from the control power supply of 3.9V. A reference voltage of 1.65 V is created and applied to the non-inverting input terminal of the comparator 32 via the input resistor R31.

前記コンパレータ32は、前記電源ラインK5から電源が供給され、反転入力端子に入力される前記ラインK5,K2間に出力される充電電圧を抵抗R301,R302およびコンデンサC31で分圧・平滑化した電圧と、前記1.65Vの基準電圧とを比較し、充電(分圧)電圧が基準電圧以上となると、前記DC−DCコンバータ2を停止させる過充電保護動作を行う。その過充電保護動作は、プルアップ抵抗R32によって前記電源ラインK4に接続されている該コンパレータ32の出力端子をローレベル(GNDラインK2への短絡)にすることで行われ、過充電でない場合は、コンパレータ32の出力端子をハイレベル(オープン)とする。コンパレータ32の出力端子と非反転入力端子との間には帰還抵抗R33が設けられ、該コンパレータ32はヒステリシスを有するシュミットトリガ回路から成る。   The comparator 32 is supplied with power from the power supply line K5 and is a voltage obtained by dividing and smoothing the charging voltage output between the lines K5 and K2 input to the inverting input terminal by the resistors R301 and R302 and the capacitor C31. And the 1.65V reference voltage, and when the charging (divided) voltage becomes equal to or higher than the reference voltage, an overcharge protection operation for stopping the DC-DC converter 2 is performed. The overcharge protection operation is performed by setting the output terminal of the comparator 32 connected to the power supply line K4 by the pull-up resistor R32 to a low level (short circuit to the GND line K2). The output terminal of the comparator 32 is set to high level (open). A feedback resistor R33 is provided between the output terminal and the non-inverting input terminal of the comparator 32, and the comparator 32 includes a Schmitt trigger circuit having hysteresis.

コンパレータ32の出力は、スイッチ素子Q31のゲートに与えられており、このスイッチ素子のドレインは抵抗R34を介して前記電源ラインK4に接続されるとともに、トランジスタQ34のベースに接続され、ソースは前記GNDラインK2に接続される。トランジスタQ34のコレクタは、前記ラインK4,K2間に直列に接続される抵抗R35とコンデンサC32との間の接続点に接続されるとともに、コンバータIC21のイネーブル端子ENに接続される。トランジスタQ34のエミッタは、前記GNDラインK2に接続される。   The output of the comparator 32 is given to the gate of the switch element Q31. The drain of this switch element is connected to the power supply line K4 via the resistor R34, and is connected to the base of the transistor Q34, and the source is the GND. Connected to line K2. The collector of the transistor Q34 is connected to a connection point between the resistor R35 and the capacitor C32 connected in series between the lines K4 and K2, and is also connected to the enable terminal EN of the converter IC21. The emitter of the transistor Q34 is connected to the GND line K2.

したがって、充電電圧が低くて、前記コンパレータ32がハイレベルを出力していると、スイッチ素子Q31がONしてトランジスタQ34のベース電圧が低下して該トランジスタQ34がOFFし、コンバータIC21のイネーブル端子ENがハイレベルとなって、該コンバータIC21は動作する。これに対して、充電電圧が高くなって過充電レベル(3.0Vを超える)となると、前記コンパレータ32はローレベルを出力し、スイッチ素子Q31がOFFしてトランジスタQ34のベース電圧が抵抗R34によってプルアップされ、トランジスタQ34がONし、コンバータIC21のイネーブル端子ENがローレベルとなって、該コンバータIC21は動作を停止し、負荷(2次電池9への電源ラインK3)を切り離すことで過充電保護動作が行われる。   Accordingly, when the charging voltage is low and the comparator 32 outputs a high level, the switch element Q31 is turned on, the base voltage of the transistor Q34 is lowered, the transistor Q34 is turned off, and the enable terminal EN of the converter IC21 is turned on. Becomes high level, and the converter IC 21 operates. On the other hand, when the charging voltage increases to an overcharge level (over 3.0 V), the comparator 32 outputs a low level, the switch element Q31 is turned OFF, and the base voltage of the transistor Q34 is changed by the resistor R34. Pulled up, the transistor Q34 is turned on, the enable terminal EN of the converter IC21 becomes low level, the converter IC21 stops operating, and the overload is performed by disconnecting the load (power supply line K3 to the secondary battery 9). A protection operation is performed.

また、制御回路3には、充電状態を表示する表示素子として、2つの発光ダイオードD31,D32が設けられている。充電中を示す発光ダイオードD31は、前記コンバータIC21の出力端子OUTとラインK2との間に、該発光ダイオードD31、電流制限抵抗R36およびスイッチ素子Q32の直列回路で接続される。一方、満充電を示す発光ダイオードD32は、満充電となると前記コンバータIC21が停止することから、前記電源ラインK3、すなわち2次電池9の正極とGNDラインK2との間に、電流制限抵抗R37、該発光ダイオードD32およびスイッチ素子Q33の直列回路で接続される。   Further, the control circuit 3 is provided with two light emitting diodes D31 and D32 as display elements for displaying the state of charge. The light emitting diode D31 indicating charging is connected between the output terminal OUT of the converter IC21 and the line K2 by a series circuit of the light emitting diode D31, the current limiting resistor R36, and the switch element Q32. On the other hand, the light-emitting diode D32 indicating full charge stops the converter IC 21 when full charge occurs. Therefore, a current limiting resistor R37, between the power supply line K3, that is, the positive electrode of the secondary battery 9 and the GND line K2, The light emitting diode D32 and the switch element Q33 are connected by a series circuit.

そして、スイッチ素子Q31のゲートには前記コンパレータ32の出力が与えられる。したがって、充電電圧が低く、コンパレータ32がハイレベルを出力していると、スイッチ素子Q32がONして発光ダイオードD31が点灯する。一方、スイッチ素子Q33のゲートは、スイッチ素子Q32のドレインに接続される。したがって、スイッチ素子Q33は、スイッチ素子Q32と反転動作を行うことになり、満充電となってコンパレータ32がローレベルを出力すると、ONして発光ダイオードD32が点灯する。   The output of the comparator 32 is given to the gate of the switch element Q31. Therefore, when the charging voltage is low and the comparator 32 outputs a high level, the switch element Q32 is turned on and the light emitting diode D31 is lit. On the other hand, the gate of switch element Q33 is connected to the drain of switch element Q32. Therefore, the switch element Q33 performs an inverting operation with the switch element Q32. When the switch 32 is fully charged and the comparator 32 outputs a low level, the switch element Q33 is turned on and the light emitting diode D32 is lit.

このように構成される基本の充電回路に加えて、本実施の形態の充電回路1では、先ず、制御回路4が付加されている。この制御回路4は、低照度でのDC−DCコンバータ2の停止回路として機能する。この制御回路4は、分圧回路41,42と、コンパレータ43と、出力スイッチ素子Q41と、プルアップ抵抗R41と、帰還抵抗R42とを備えて構成される。   In addition to the basic charging circuit configured as described above, in the charging circuit 1 of the present embodiment, first, a control circuit 4 is added. The control circuit 4 functions as a stop circuit for the DC-DC converter 2 at low illuminance. The control circuit 4 includes voltage dividing circuits 41 and 42, a comparator 43, an output switch element Q41, a pull-up resistor R41, and a feedback resistor R42.

分圧回路41は、前記ラインK1,K2間に直列に接続される分圧抵抗R43,R44によって構成されており、前記太陽電池8の出力電圧を予め定められる分圧比で分圧し、コンパレータ43の反転入力端子に与える。同様に、分圧回路42は、前記ラインK5,K2間に直列に接続される分圧抵抗R45,R46によって構成されており、前記3.9VのDC−DCコンバータの内部駆動電圧を予め定められる分圧比で分圧し、コンパレータ43の非反転入力端子に与える。コンパレータ43の出力端子は、プルアップ抵抗R41によって前記電源ラインK4に接続されるとともに、帰還抵抗R42を介して非反転入力端子に接続される。こうして、コンパレータ43は、正帰還されてシュミットトリガ回路を構成し、ヒステリシスを有する。   The voltage dividing circuit 41 is configured by voltage dividing resistors R43 and R44 connected in series between the lines K1 and K2. The voltage dividing circuit 41 divides the output voltage of the solar cell 8 by a predetermined voltage dividing ratio. Give to the inverting input terminal. Similarly, the voltage dividing circuit 42 is configured by voltage dividing resistors R45 and R46 connected in series between the lines K5 and K2, and the internal drive voltage of the 3.9V DC-DC converter is determined in advance. The voltage is divided by the voltage dividing ratio and supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 43. The output terminal of the comparator 43 is connected to the power supply line K4 by a pull-up resistor R41, and is connected to a non-inverting input terminal via a feedback resistor R42. Thus, the comparator 43 is positively fed back to form a Schmitt trigger circuit and has hysteresis.

コンパレータ43の出力は、出力スイッチ素子Q41のゲートに与えられ、この出力スイッチ素子Q41のソースはGNDラインK2に接続され、ドレインは前記DC−DCコンバータ2内の抵抗R22を介してコンバータIC21の低電圧ロック端子LVLOに与えられる。この低電圧ロック端子LVLOは、プルアップ抵抗R21を介して前記電源ラインK1に接続される。コンバータIC21は、低電圧ロック端子LVLOの入力電圧が250mV以上で動作し、未満で停止し、負荷(2次電池9)を切り離す。   The output of the comparator 43 is given to the gate of the output switch element Q41, the source of the output switch element Q41 is connected to the GND line K2, and the drain is connected to the low voltage of the converter IC21 via the resistor R22 in the DC-DC converter 2. The voltage is applied to the voltage lock terminal LVLO. The low voltage lock terminal LVLO is connected to the power supply line K1 through a pull-up resistor R21. The converter IC 21 operates when the input voltage of the low voltage lock terminal LVLO is 250 mV or higher, stops when the input voltage is lower, and disconnects the load (secondary battery 9).

したがって、コンパレータ43は、分圧回路41からの太陽電池8の出力電圧の分圧電圧が分圧回路42からの内部駆動電圧の分圧電圧以上であると、ローレベルを出力し、出力スイッチ素子Q41がOFFして、コンバータIC21の低電圧ロック端子LVLOがプルアップされ、該コンバータIC21は動作する。これに対して、分圧回路41からの太陽電池8の出力電圧の分圧電圧が分圧回路42からの内部駆動電圧の分圧電圧未満であると、コンパレータ43は、ハイレベルを出力し、出力スイッチ素子Q41がONして、コンバータIC21の低電圧ロック端子LVLOがローレベルとなり、該コンバータIC21は停止する。   Therefore, the comparator 43 outputs a low level when the divided voltage of the output voltage of the solar cell 8 from the voltage dividing circuit 41 is equal to or higher than the divided voltage of the internal drive voltage from the voltage dividing circuit 42, and the output switch element. Q41 is turned OFF, the low voltage lock terminal LVLO of the converter IC21 is pulled up, and the converter IC21 operates. On the other hand, when the divided voltage of the output voltage of the solar cell 8 from the voltage dividing circuit 41 is less than the divided voltage of the internal drive voltage from the voltage dividing circuit 42, the comparator 43 outputs a high level, The output switch element Q41 is turned ON, the low voltage lock terminal LVLO of the converter IC 21 becomes low level, and the converter IC 21 stops.

そして、前記シュミットトリガ回路の構成によって、コンパレータ43は、たとえば太陽電池8の出力電圧が5VとなるレベルでコンバータIC21を動作させ、3.5VとなるレベルでコンバータIC21を停止させる。こうして、低照度での照度揺らぎに対して、コンバータIC21の動作を安定させられるようになっている。   Then, by the configuration of the Schmitt trigger circuit, the comparator 43 operates the converter IC 21 at a level where the output voltage of the solar cell 8 becomes 5V, for example, and stops the converter IC 21 at a level where it becomes 3.5V. In this way, the operation of the converter IC 21 can be stabilized against illuminance fluctuation at low illuminance.

ここで、図9に、太陽電池の出力特性を示す。図9のように、太陽電池は、照明光が強い場合、電圧Vaで電流Iaの大きな電力をDC−DCコンバータに入力することができるが、照明光が弱い場合、電圧Vbで電流Ibの小さな電力しか入力できない。   Here, FIG. 9 shows the output characteristics of the solar cell. As shown in FIG. 9, when the illumination light is strong, the solar cell can input a large current Ia at the voltage Va to the DC-DC converter. However, when the illumination light is weak, the current Ib is small at the voltage Vb. Only power can be input.

一方、出力電力Poは、充電電流Ibと充電電圧Vbとの積で決まる。そして、太陽電池からの入力電力をPiとし、DC−DCコンバータの変換効率をηとすると、Pi≧Po/ηがDC−DCコンバータに入力される場合はDC−DCコンバータは正常に機能するが、Pi<Po/η、の場合、DC−DCコンバータは機能せず、充電も行われない。したがって、図9の場合、DC−DCコンバータは、Pi=Va・Iaの場合は正常に機能し充電できるが、Pi=Vb・Ibの場合は停止し充電も行われない。つまり、DC−DCコンバータは、ある一定量の太陽光が得られないと、充電できないという問題がある。   On the other hand, the output power Po is determined by the product of the charging current Ib and the charging voltage Vb. If the input power from the solar cell is Pi and the conversion efficiency of the DC-DC converter is η, the DC-DC converter functions normally when Pi ≧ Po / η is input to the DC-DC converter. In the case of Pi <Po / η, the DC-DC converter does not function and charging is not performed. Therefore, in the case of FIG. 9, the DC-DC converter functions normally and can be charged when Pi = Va · Ia, but stops and is not charged when Pi = Vb · Ib. That is, there is a problem that the DC-DC converter cannot be charged unless a certain amount of sunlight is obtained.

そこで、本実施の形態では、前記の制御回路4が設けられており、太陽電池8を電源として、DC−DCコンバータ2が前記太陽電池8の出力電力Piを2次電池9に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して前記2次電池9を充電するにあたって、太陽電池8の出力電圧が立ち上がると動作を開始してしまう前記DC−DCコンバータ2に対して、前記制御回路4は、前記太陽電池8の出力電圧を監視し、前記出力電圧が予め定められる(負荷(2次電池9)を駆動可能な)閾値電圧(基本的には太陽電池の最大電圧≒Po/η)未満の期間は前記DC−DCコンバータを停止させておき、前記閾値電圧以上となると動作を開始させる。   Therefore, in the present embodiment, the control circuit 4 is provided, and the solar battery 8 is used as a power source, and the DC-DC converter 2 is charged in advance so that the secondary battery 9 outputs the output power Pi of the solar battery 8. When charging the secondary battery 9 by converting it into a voltage and a charging current, the control circuit 4 provides the control circuit 4 with respect to the DC-DC converter 2 that starts operation when the output voltage of the solar battery 8 rises. The output voltage of the solar cell 8 is monitored, and the output voltage is determined in advance (the load (secondary battery 9) can be driven) below a threshold voltage (basically, the maximum voltage of the solar cell≈Po / η). Stops the DC-DC converter, and starts the operation when the voltage exceeds the threshold voltage.

したがって、前記DC−DCコンバータ2が動作を開始する太陽電池8への2次電池9の接続時には、太陽電池9の出力電力Piは負荷(2次電池9)駆動に充分なレベルに立ち上がっているので、太陽電池8の出力電力が立ち上がる前に負荷接続を試みて太陽電池8の出力電圧をさらに下げてしまうことを繰り返し、起動不能に陥るような不具合を防止することができる。これによって、照明光が弱い場合でも、DC−DCコンバータを確実に起動させ、2次電池の充電を開始することができる。また、前記コンパレータ43が正帰還されたシュミットトリガ回路から成ることで、該コンパレータ43の動作にヒステリシスを持たせることができ、立ち上げ動作を一層安定して行うことができる。充電回路1において、このような低照度での充電停止の構成だけを模式的に示すと、図10のようになる。   Therefore, when the secondary battery 9 is connected to the solar battery 8 where the DC-DC converter 2 starts to operate, the output power Pi of the solar battery 9 rises to a level sufficient for driving the load (secondary battery 9). Therefore, it is possible to prevent a problem that the start-up failure occurs by repeatedly connecting the load before the output power of the solar cell 8 rises and further lowering the output voltage of the solar cell 8. Thereby, even when illumination light is weak, a DC-DC converter can be started reliably and a secondary battery can be charged. In addition, since the comparator 43 includes a Schmitt trigger circuit that is positively fed back, the operation of the comparator 43 can be provided with hysteresis, and the start-up operation can be performed more stably. In the charging circuit 1, only a configuration for stopping charging at such a low illuminance is schematically shown in FIG. 10.

図11は、前記制御回路4によるDC−DCコンバータ2の停止回路としての機能を説明するための図である。(a)は太陽電池9の出力電圧を示し、(b)はDC−DCコンバータ2の出力を示す。この図11は、充電を開始しても照明光の弱い状態が続いた場合を示しており、DC−DCコンバータ2が動作していると太陽電池9の出力電圧を急速に下げてしまい、DC−DCコンバータ2が停止して充電できなくなって、再起動することになる。こうして、前記制御回路4がDC−DCコンバータ2を停止させることで、間欠充電となるが、前述のような起動不能で全く充電できない場合に比べると、充電の機会を増加することができる。制御回路4は、照明光が強くなると、DC−DCコンバータ2を連続充電に移す。   FIG. 11 is a diagram for explaining a function of the control circuit 4 as a stop circuit of the DC-DC converter 2. (A) shows the output voltage of the solar cell 9, and (b) shows the output of the DC-DC converter 2. FIG. 11 shows a case where the state of weak illumination light continues even after charging is started. When the DC-DC converter 2 is operating, the output voltage of the solar cell 9 is rapidly lowered, and the DC -The DC converter 2 is stopped and cannot be charged and restarted. In this way, the control circuit 4 stops the DC-DC converter 2 to perform intermittent charging. However, the charging opportunity can be increased as compared with the case where the charging cannot be performed at all due to the inability to start. When the illumination light becomes stronger, the control circuit 4 shifts the DC-DC converter 2 to continuous charging.

また、本実施の形態の充電回路1では、前記太陽電池8の出力電圧を監視し、その出力電圧が一定となるように前記DC−DCコンバータ2を動作させることで、前記太陽電池8を最大電力点で動作させるMPPT制御を行う制御回路5が設けられており、この制御回路5に関連して、前記DC−DCコンバータ2の起動による出力電圧の立ち上がりを検出し、その立ち上がりタイミングから予め定められる時間に亘り、前記制御回路5による前記MPPT制御を最小負荷状態とする制御回路6が設けられている。制御回路5は、分圧回路51と、基準電圧回路52と、オペアンプ53と、抵抗R51〜R53と、コンデンサC51とを備えて構成される。   Further, in the charging circuit 1 of the present embodiment, the output voltage of the solar cell 8 is monitored and the DC-DC converter 2 is operated so that the output voltage becomes constant, whereby the solar cell 8 is maximized. A control circuit 5 that performs MPPT control to operate at a power point is provided. In relation to the control circuit 5, a rise of the output voltage due to the activation of the DC-DC converter 2 is detected, and predetermined from the rise timing. A control circuit 6 is provided for setting the MPPT control by the control circuit 5 to a minimum load state for a predetermined time. The control circuit 5 includes a voltage dividing circuit 51, a reference voltage circuit 52, an operational amplifier 53, resistors R51 to R53, and a capacitor C51.

分圧回路51は、前記ラインK1,K2間に直列に接続される分圧抵抗R54,R55によって構成されており、前記太陽電池8の出力電圧を予め定められる分圧比で分圧し、入力抵抗R51を介して、オペアンプ53の反転入力端子に与える。基準電圧回路52は、前述の基準電圧回路31と同様に、前記ラインK4,K2間に直列に接続される抵抗R56〜R58と、シャントレギュレータD51とを備えて構成される。前記シャントレギュレータD51は、抵抗R57,R58間の接続点の電圧に応じて、抵抗R56,R57間の接続点の電圧を制御し、こうして基準電圧回路52は、前記3.9Vの制御電源から、2.0Vの基準電圧を作成し、入力抵抗R51を介して、オペアンプ53の非反転入力端子に与える。   The voltage dividing circuit 51 is configured by voltage dividing resistors R54 and R55 connected in series between the lines K1 and K2. The voltage dividing circuit 51 divides the output voltage of the solar cell 8 by a predetermined voltage dividing ratio and inputs the input resistor R51. To the inverting input terminal of the operational amplifier 53. The reference voltage circuit 52 includes resistors R56 to R58 connected in series between the lines K4 and K2 and a shunt regulator D51, similarly to the reference voltage circuit 31 described above. The shunt regulator D51 controls the voltage at the connection point between the resistors R56 and R57 according to the voltage at the connection point between the resistors R57 and R58. Thus, the reference voltage circuit 52 is supplied from the control power supply of 3.9V. A reference voltage of 2.0 V is created and applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 53 via the input resistor R51.

オペアンプ53は、前記電源ラインK5から電源が供給され、その出力は、出力抵抗R53を介して、前記DC−DCコンバータ2において、ラインK3,K2間に直列に接続された抵抗R24,R25間の接続点に与えられる。その接続点は、コンバータIC21のフィードバック端子FBに接続されており、コンバータIC21は、前記フィードバック端子FBへの入力電圧が500mVとなるように、出力端子OUTの電圧を制御する。前記抵抗R24には並列に、前記接続点の電圧を安定させるためのコンデンサC25が設けられている。また、オペアンプ53の出力は、前記出力抵抗R53から、帰還コンデンサC51および帰還抵抗R52を介して、負帰還されている。   The operational amplifier 53 is supplied with power from the power supply line K5, and the output thereof is output between the resistors R24 and R25 connected in series between the lines K3 and K2 in the DC-DC converter 2 via the output resistor R53. Given to connection points. The connection point is connected to the feedback terminal FB of the converter IC 21. The converter IC 21 controls the voltage of the output terminal OUT so that the input voltage to the feedback terminal FB becomes 500 mV. A capacitor C25 for stabilizing the voltage at the connection point is provided in parallel with the resistor R24. The output of the operational amplifier 53 is negatively fed back from the output resistor R53 via a feedback capacitor C51 and a feedback resistor R52.

ここで、図12に、太陽電池の出力特性を示す。前記MPPT制御は、一般に、太陽電池を最大電力点で作動させる制御で、照明光の強弱に合わせて、負荷を変化させる。そして、太陽電池は、出力電力が違っても、前記最大電力点となる電圧は略一定しているので、照明光が強い場合は多くの負荷電流を流し、照明光が弱い場合は負荷電流を小さくすることで、太陽電池を最大電力点で作動させることができる。具体的には、オペアンプ53によって、分圧回路51からの太陽電池8の出力電圧の分圧電圧を、基準電圧回路52からの内部電源電圧の分圧電圧と比較し、それらが等しくなるように、コンバータIC21のフィードバック端子FBの電圧を変化させる。   Here, FIG. 12 shows the output characteristics of the solar cell. The MPPT control is generally control for operating a solar cell at a maximum power point, and changes a load in accordance with the intensity of illumination light. And even if the output power is different, the voltage that becomes the maximum power point is substantially constant, so that a large amount of load current flows when the illumination light is strong, and a load current when the illumination light is weak. By reducing the size, the solar cell can be operated at the maximum power point. Specifically, the operational amplifier 53 compares the divided voltage of the output voltage of the solar cell 8 from the voltage dividing circuit 51 with the divided voltage of the internal power supply voltage from the reference voltage circuit 52 so that they are equal. Then, the voltage of the feedback terminal FB of the converter IC21 is changed.

しかしながら、一旦、MPPT制御が働けば、照明光の強度が変化しても2次電池9の充電は継続できるが、太陽電池8を2次電池9に接続した(DC−DCコンバータ2を動作させた)際に、照明光が弱いと、DC−DCコンバータ2は、電力が高い設定でスタートするので、急激に大きな負荷電流が流れ、太陽電池2の出力電圧が低下して、結果的にDC−DCコンバータ2が立ち上がらず(ロックアウトし)、制御回路5のMPPT制御も働かなくなってしまう。その後に強い照明光が当たると、DC−DCコンバータ2が動き出し、制御回路5のMPPTも機能し始めるが、その間、充電ができないという問題がある。   However, once the MPPT control is activated, charging of the secondary battery 9 can be continued even if the intensity of illumination light changes, but the solar battery 8 is connected to the secondary battery 9 (the DC-DC converter 2 is operated). When the illumination light is weak, the DC-DC converter 2 starts with a high power setting, so that a large load current flows suddenly and the output voltage of the solar cell 2 decreases, resulting in a DC -The DC converter 2 does not rise (locks out), and the MPPT control of the control circuit 5 does not work. Thereafter, when strong illumination light strikes, the DC-DC converter 2 starts to operate and the MPPT of the control circuit 5 starts to function, but there is a problem that charging cannot be performed during that time.

そこで、前記制御回路6が設けられている。この制御回路6は、単安定マルチバイブレータ回路から構成される。具体的には、この制御回路6は、トランジスタQ61,Q62と、スイッチ素子Q63と、コンデンサC61,C62と、抵抗R61〜R66と、ダイオードD61,D62とを備えて構成される。   Therefore, the control circuit 6 is provided. The control circuit 6 is composed of a monostable multivibrator circuit. Specifically, the control circuit 6 includes transistors Q61 and Q62, a switch element Q63, capacitors C61 and C62, resistors R61 to R66, and diodes D61 and D62.

コンデンサC61は、前記出力端子OUTの電圧から、DC−DCコンバータ2の起動をパルスとして検出する。そのコンデンサC61の出力は、ダイオードD61を介してトランジスタQ61のベースに与えられる。コンデンサC61とダイオードD61との接続点と、GNDラインK2との間には、A点でのDC−DCコンバータ2の出力電圧が0Vとなった時に負のパルスがトランジスタQ61に加わることを阻止する放電用のダイオードD62およびコンデンサC61の微分(=パルス)出力用の抵抗R61が設けられている。トランジスタQ61のベースは抵抗R62を介してGNDラインK2に接続されるとともに、抵抗R63を介してスイッチ素子Q63のゲートに接続される。トランジスタQ61のエミッタはGNDラインK2に接続され、コレクタは、抵抗R64を介して電源ラインK4に接続されるとともに、限時動作用のコンデンサC62の一端に接続される。コンデンサC62の他端は、抵抗R65を介して前記電源ラインK4に接続されるとともに、トランジスタQ62のベースに接続される。トランジスタQ62のエミッタはGNDラインK2に接続され、コレクタは、抵抗R66を介して電源ラインK4に接続されるとともに、前記スイッチ素子Q63のゲートに接続される。スイッチ素子Q63のドレインは、前記制御回路5における抵抗R54,R55間の接続点、すなわち入力抵抗R51を介してオペアンプ53の反転入力端子に接続され、ソースは前記GNDラインK2に接続される。   The capacitor C61 detects the activation of the DC-DC converter 2 as a pulse from the voltage of the output terminal OUT. The output of the capacitor C61 is given to the base of the transistor Q61 via the diode D61. Between the connection point between the capacitor C61 and the diode D61 and the GND line K2, a negative pulse is prevented from being applied to the transistor Q61 when the output voltage of the DC-DC converter 2 at the point A becomes 0V. A resistor R61 for differential (= pulse) output of the discharge diode D62 and the capacitor C61 is provided. The base of the transistor Q61 is connected to the GND line K2 through the resistor R62, and is connected to the gate of the switch element Q63 through the resistor R63. The emitter of the transistor Q61 is connected to the GND line K2, and the collector is connected to the power supply line K4 via the resistor R64, and is connected to one end of the capacitor C62 for time limit operation. The other end of the capacitor C62 is connected to the power supply line K4 via the resistor R65 and is also connected to the base of the transistor Q62. The emitter of the transistor Q62 is connected to the GND line K2, and the collector is connected to the power supply line K4 via the resistor R66 and also to the gate of the switch element Q63. The drain of the switch element Q63 is connected to the connection point between the resistors R54 and R55 in the control circuit 5, that is, the inverting input terminal of the operational amplifier 53 via the input resistor R51, and the source is connected to the GND line K2.

図13は、前記単安定マルチバイブレータ回路として機能する制御回路6の動作を説明するための波形図である。安定状態では、図13(d)で示すように、トランジスタQ62のベースは抵抗R65でプルアップされており、該トランジスタQ62がONし、そのコレクタ電圧は、図13(e)で示すようにローレベルとなって、スイッチ素子Q63はOFFしている。   FIG. 13 is a waveform diagram for explaining the operation of the control circuit 6 functioning as the monostable multivibrator circuit. In the stable state, as shown in FIG. 13 (d), the base of the transistor Q62 is pulled up by the resistor R65, the transistor Q62 is turned on, and its collector voltage is low as shown in FIG. 13 (e). At the level, the switch element Q63 is OFF.

したがって、制御回路5内の分圧回路51における分圧点Bに、すなわちオペアンプ53の反転入力端子には太陽電池8の出力電圧の分圧電圧が与えられる。これによって、該オペアンプ53が、前記太陽電池8の出力電圧の分圧電圧と基準電圧の分圧電圧との差分に応じた電圧をコンバータIC21のフィードバック端子FBへ出力して、DC−DCコンバータ2の負荷状態(出力電流)を比較的大きい状態で制御する。またこの間、トランジスタQ62のONによって、抵抗R62−コンデンサC62−トランジスタQ62の経路で充電電流が流れ、コンデンサC62は前記電源ラインK4の電圧である3.9Vに充電される。   Therefore, the divided voltage of the output voltage of the solar cell 8 is applied to the voltage dividing point B in the voltage dividing circuit 51 in the control circuit 5, that is, to the inverting input terminal of the operational amplifier 53. As a result, the operational amplifier 53 outputs a voltage corresponding to the difference between the divided voltage of the output voltage of the solar cell 8 and the divided voltage of the reference voltage to the feedback terminal FB of the converter IC 21, and the DC-DC converter 2. The load state (output current) is controlled in a relatively large state. During this time, when the transistor Q62 is turned on, a charging current flows through the path of the resistor R62-capacitor C62-transistor Q62, and the capacitor C62 is charged to 3.9 V that is the voltage of the power supply line K4.

そして、前記太陽電池8の出力電圧が上昇し、図13(a)で示すように、DC−DCコンバータ2が動作を開始してA点の出力電圧が上昇すると、図13(b)で示すように、コンデンサC61から起動パルスが出力される。この起動パルスが0.6VのトランジスタQ61のON電圧を超えると、該トランジスタQ61がONして、図13(c)で示すように、コレクタ電圧が略0Vに低下する。これによって、トランジスタQ62のベース電圧は、図13(d)で示すように、それまで充電されていたコンデンサC62の充電電圧が逆電圧で加わることで、−3.9−0.6=−3.3Vにまで低下した後、コンデンサC62の放電に伴い上昇してゆく。その上昇の時定数は、τ=C62*R65、たとえば90msecに設定され、この単安定マルチバイブレータ回路の限時時間となる。   Then, when the output voltage of the solar cell 8 rises and, as shown in FIG. 13A, the DC-DC converter 2 starts to operate and the output voltage at point A rises, it is shown in FIG. 13B. Thus, the start pulse is output from the capacitor C61. When this starting pulse exceeds the ON voltage of the transistor Q61 of 0.6V, the transistor Q61 is turned ON, and the collector voltage is reduced to approximately 0V as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 13D, the base voltage of the transistor Q62 is -3.9-0.6 = -3 by adding the charging voltage of the capacitor C62 that has been charged up to that time as a reverse voltage. After dropping to 3V, the voltage rises as the capacitor C62 is discharged. The time constant of the rise is set to τ = C62 * R65, for example, 90 msec, and becomes the time limit of this monostable multivibrator circuit.

トランジスタQ62のベース電圧が0.6Vよりも低下している前記限時時間の間は、該トランジスタQ62がOFFして、そのコレクタ電圧は図13(e)で示すようにハイレベルとなって、スイッチ素子Q63がONする。したがって、制御回路5内の分圧回路51における分圧点B、すなわちオペアンプ53の反転入力端子の電圧は、略0Vにまで低下する。これによって、オペアンプ53がハイレベルを出力して、コンバータIC21のフィードバック端子FBへの入力電圧が上がり、該コンバータIC21は最小負荷状態で動作する。   During the time limit in which the base voltage of the transistor Q62 is lower than 0.6V, the transistor Q62 is turned off, and its collector voltage becomes high level as shown in FIG. Element Q63 is turned on. Therefore, the voltage at the voltage dividing point B in the voltage dividing circuit 51 in the control circuit 5, that is, the voltage at the inverting input terminal of the operational amplifier 53 is reduced to approximately 0V. As a result, the operational amplifier 53 outputs a high level, the input voltage to the feedback terminal FB of the converter IC 21 increases, and the converter IC 21 operates in the minimum load state.

前記限時時間が経過すると、トランジスタQ62のベース電圧が前記0.6Vに達して該トランジスタQ62がONし、スイッチ素子Q63をOFFするとともに、コンデンサC62の充電が開始される。このようにして、制御回路6は、前記のような単安定マルチバイブレータを実現することができる。充電回路1において、このようなMPPT制御およびそのロックアウト防止制御を行う構成だけを模式的に示すと、図14のようになる。   When the time limit elapses, the base voltage of the transistor Q62 reaches 0.6V, the transistor Q62 is turned on, the switch element Q63 is turned off, and charging of the capacitor C62 is started. In this way, the control circuit 6 can realize the monostable multivibrator as described above. In the charging circuit 1, only a configuration for performing such MPPT control and lockout prevention control is schematically shown in FIG.

図15は、前記制御回路5,6によるDC−DCコンバータ2のMPPT制御およびそのロックアウト防止制御機能を説明するための図である。(a)は太陽電池9の出力電圧を示し、(b)はDC−DCコンバータ2の出力を示し、(c)は単安定マルチバイブレータの動作を示す。なお、単安定マルチバイブレータの出力であるスイッチ素子Q63のドレイン電位は、(c)とは逆になる。   FIG. 15 is a diagram for explaining the MPPT control of the DC-DC converter 2 by the control circuits 5 and 6 and its lockout prevention control function. (A) shows the output voltage of the solar cell 9, (b) shows the output of the DC-DC converter 2, and (c) shows the operation of the monostable multivibrator. Note that the drain potential of the switch element Q63, which is the output of the monostable multivibrator, is opposite to (c).

したがって、DC−DCコンバータ2をMPPT制御する制御回路5が設けられる場合に、制御回路6を設け、前記DC−DCコンバータ2の起動による出力電圧の立ち上がりを検出し、その立ち上がりタイミングから予め定められる時間に亘り、前記制御回路5による前記MPPT制御を最小負荷状態にさせる(本実施形態ではDC−DCコンバータ2を、最小の出力(充電)電流となるように動作させることで、弱い照明光で該充電回路1が動作を開始しても、DC−DCコンバータ2がロックアウトすることなく、正常に立ち上げる(動作を開始させる)ことができる。   Therefore, when the control circuit 5 that performs MPPT control of the DC-DC converter 2 is provided, the control circuit 6 is provided to detect the rise of the output voltage due to the activation of the DC-DC converter 2 and is predetermined from the rise timing. Over time, the MPPT control by the control circuit 5 is set to a minimum load state (in this embodiment, the DC-DC converter 2 is operated so as to have a minimum output (charge) current, so that weak illumination light is used. Even when the charging circuit 1 starts operating, the DC-DC converter 2 can be normally started up (operation is started) without being locked out.

また、本実施の形態の充電回路1は、制御回路4によってDC−DCコンバータ2に動作を開始させた後、低照度時には、制御回路6によって、制御回路5によるDC−DCコンバータ2へのMPPT制御を最小負荷状態とするので、低照度において、より確実に、DC−DCコンバータ2およびMPPT制御を立ち上げることができる。   In the charging circuit 1 according to the present embodiment, after the control circuit 4 starts the operation of the DC-DC converter 2, the MPPT to the DC-DC converter 2 by the control circuit 5 is controlled by the control circuit 6 when the illuminance is low. Since the control is in the minimum load state, the DC-DC converter 2 and the MPPT control can be started up more reliably at low illuminance.

さらにまた、本実施形態の充電回路1では、過充電保護動作を行う前記制御回路3に関連して、電池無し(無負荷)検出を行う制御回路7が設けられている。制御回路7は、基準電圧回路71と、コンパレータ72と、抵抗R71と、分圧抵抗R75,R76と、ダイオードD71と、スイッチ素子Q71とを備えて構成される。基準電圧回路71は、前記ラインK5,K2間に直列に接続される抵抗R72〜R74と、シャントレギュレータD72とを備えて構成される。前記シャントレギュレータD72は、抵抗R73,R74間の接続点の電圧に応じて、抵抗R72,R73間の接続点の電圧を制御し、こうして基準電圧回路71は、前記3.9Vの制御電源から、1.65Vの基準電圧を作成し、コンパレータ72の反転入力端子に与える。コンパレータ72の非反転入力端子には、前記DC−DCコンバータ2の出力電圧、すなわち前記2次電池9の充電電圧が、分圧抵抗R75,R76で分圧されて与えられる。コンパレータ72の出力端子は、プルアップ抵抗R71を介して前記電源ラインK4に接続されるとともに、スイッチ素子Q71のゲートに接続される。スイッチ素子Q71のドレインは、前記制御回路3内のトランジスタQ34のベースに接続されるとともに、ダイオードD71を介して、スイッチ素子Q32のドレインおよびスイッチ素子Q33のゲートに接続される。スイッチ素子Q71のソースは、GNDラインK4に接続される。   Furthermore, in the charging circuit 1 of the present embodiment, a control circuit 7 that performs battery-free (no load) detection is provided in association with the control circuit 3 that performs an overcharge protection operation. The control circuit 7 includes a reference voltage circuit 71, a comparator 72, a resistor R71, voltage dividing resistors R75 and R76, a diode D71, and a switch element Q71. The reference voltage circuit 71 includes resistors R72 to R74 connected in series between the lines K5 and K2, and a shunt regulator D72. The shunt regulator D72 controls the voltage at the connection point between the resistors R72 and R73 in accordance with the voltage at the connection point between the resistors R73 and R74, and thus the reference voltage circuit 71 is supplied from the control power supply of 3.9V. A reference voltage of 1.65 V is created and applied to the inverting input terminal of the comparator 72. The output voltage of the DC-DC converter 2, that is, the charging voltage of the secondary battery 9 is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 72 by being divided by the voltage dividing resistors R 75 and R 76. The output terminal of the comparator 72 is connected to the power supply line K4 via the pull-up resistor R71, and is connected to the gate of the switch element Q71. The drain of the switch element Q71 is connected to the base of the transistor Q34 in the control circuit 3, and is connected to the drain of the switch element Q32 and the gate of the switch element Q33 via the diode D71. The source of the switch element Q71 is connected to the GND line K4.

そして、前記制御回路3内の基準電圧回路31は、DC−DCコンバータ2の出力電圧、すなわち2次電池9の充電電圧が、3.0Vとなる前記2.0Vの基準電圧を作成する。これに対して、この制御回路7内の基準電圧回路71は、DC−DCコンバータ2の出力電圧、すなわち2次電池9の充電電圧と比較する前記3.42Vの基準電圧を作成する。コンパレータ72は、充電電圧が基準電圧回路71の基準電圧より低いときはローレベルを出力し、これによってスイッチ素子Q71はOFFしている。これに対して、コンパレータ72は、充電電圧が基準電圧回路71の基準電圧以上になると、無負荷、すなわち2次電池9が接続されていないと判定して、ハイレベルを出力し、前記制御回路3による過充電保護動作を禁止する。   The reference voltage circuit 31 in the control circuit 3 creates the reference voltage of 2.0V at which the output voltage of the DC-DC converter 2, that is, the charging voltage of the secondary battery 9, becomes 3.0V. On the other hand, the reference voltage circuit 71 in the control circuit 7 creates the 3.42 V reference voltage to be compared with the output voltage of the DC-DC converter 2, that is, the charging voltage of the secondary battery 9. The comparator 72 outputs a low level when the charging voltage is lower than the reference voltage of the reference voltage circuit 71, and thereby the switch element Q71 is OFF. On the other hand, when the charging voltage becomes equal to or higher than the reference voltage of the reference voltage circuit 71, the comparator 72 determines that there is no load, that is, the secondary battery 9 is not connected, and outputs a high level. Overcharge protection operation by 3 is prohibited.

具体的には、前記コンパレータ72がローレベルを出力している、充電電圧が3.42V未満の間は、スイッチ素子Q71がOFFする。したがって、スイッチ素子Q71のドレインはオープンとなり、スイッチ素子Q33およびトランジスタQ34は上述の通りの動作となり、3.0〜3.42Vの間で過充電保護動作が行われるとともに、発光ダイオードD31,D32も、充電中および満充電の時にそれぞれ点灯する。   Specifically, the switch element Q71 is turned OFF while the comparator 72 outputs a low level and the charging voltage is less than 3.42V. Therefore, the drain of the switch element Q71 is open, the switch element Q33 and the transistor Q34 operate as described above, and the overcharge protection operation is performed between 3.0 to 3.42 V, and the light emitting diodes D31 and D32 are also connected. Lights when charging and when fully charged.

これに対して、前記コンパレータ72がハイレベルを出力する、充電電圧が3.42V以上となると、スイッチ素子Q71がONする。したがって、スイッチ素子Q34はOFFしたままとなって、コンバータIC21のイネーブル端子ENはハイレベルとなって、該コンバータIC21の過充電保護動作を無効にするとともに、スイッチ素子Q33をOFFして発光ダイオードD32を消灯させ、発光ダイオードD31は点灯したままとする。   On the other hand, when the comparator 72 outputs a high level and the charging voltage becomes 3.42 V or more, the switch element Q71 is turned on. Therefore, the switch element Q34 remains OFF, the enable terminal EN of the converter IC21 becomes high level, invalidates the overcharge protection operation of the converter IC21, and turns off the switch element Q33 to turn on the light emitting diode D32. Is turned off, and the light emitting diode D31 is kept on.

こうして、制御回路7は、充電電圧が規定の3.0Vより高い3.42Vの基準電圧よりも高ければ、負荷(2次電池9)が接続されていない無負荷状態と判定して、制御回路3による過充電保護動作を無効にすることで、そのような場合に前記過充電保護動作が働いてしまうと、制御回路3がDC−DCコンバータ2の過充電保護動作を行い、出力を停止もしくは小さくすると、直ぐに開放端の充電電圧が低下して過充電保護動作が解除されてDC−DCコンバータ2の動作を開始させ、再び過充電保護動作を行う・・・と言うことを繰り返すチャタリングが生じるのに対して、そのような不具合を防止することができる。   Thus, if the charging voltage is higher than the reference voltage of 3.42V, which is higher than the specified 3.0V, the control circuit 7 determines that the load (secondary battery 9) is not connected, and the control circuit 7 If the overcharge protection operation by 3 is invalidated and the overcharge protection operation is activated in such a case, the control circuit 3 performs the overcharge protection operation of the DC-DC converter 2 and stops the output or If it is made smaller, the charging voltage at the open end immediately decreases, the overcharge protection operation is canceled, the operation of the DC-DC converter 2 is started, and the overcharge protection operation is performed again. On the other hand, such a problem can be prevented.

また、前記制御回路3には、コンパレータ32の出力に応答し、前記充電電圧が3.0Vの基準電圧未満で点灯することで充電中を表示する発光ダイオードD31と、前記充電電圧が3.0Vの基準電圧以上で点灯することで充電完了を表示する発光ダイオードD32とが設けられている場合、前記の無負荷状態では、前記のチャタリングに応答して、2つの発光ダイオードD31,D32が交互に点滅してしまうのに対して、前記制御回路7のコンパレータ72の出力に応答し、前記充電電圧が3.42Vの基準電圧以上では前記発光ダイオードD31,D32の表示を固定するスイッチ素子Q32を設けることで、使用者に不信感を抱かせることもない。充電回路1において、このような過充電保護機能およびその電池無し(無負荷)検出による禁止制御を行う構成だけを模式的に示すと、図16のようになる。   In addition, the control circuit 3 responds to the output of the comparator 32 and emits light when the charging voltage is less than the reference voltage of 3.0V to indicate that charging is in progress, and the charging voltage is 3.0V. In the no-load state, the two light emitting diodes D31 and D32 are alternately switched in response to the chattering in the above-described no-load state. In response to the output of the comparator 72 of the control circuit 7, a switching element Q32 is provided for fixing the display of the light emitting diodes D31 and D32 when the charging voltage is equal to or higher than the reference voltage of 3.42V. In this way, the user is not distrusted. In the charging circuit 1, only the configuration for performing such an overcharge protection function and prohibition control based on detection of no battery (no load) is schematically shown in FIG.

また、本実施の形態の充電回路1は、制御回路4,5,6を設けることで、起動時などの低照度時にDC−DCコンバータ2の動作を安定させられるので、前記太陽電池8としては、シリコン太陽電池も使用可能であるが、低照度での発電に有利な色素増感太陽電池(DSC)を好適に使用可能であり、特に低照度な室内での使用に好適である。   Moreover, since the charging circuit 1 of the present embodiment can stabilize the operation of the DC-DC converter 2 at the time of low illuminance such as startup by providing the control circuits 4, 5, 6, as the solar cell 8, A silicon solar cell can also be used, but a dye-sensitized solar cell (DSC) advantageous for power generation at low illuminance can be preferably used, and is particularly suitable for indoor use at low illuminance.

(実施の形態4)
図17は、本発明の実施の他の形態に係る充電回路1aの電気的構成を示すブロック図である。この充電回路1aは、前述の充電回路1に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。この充電回路1aにおいて、制御回路3には、先ず、満充電、すなわち充電完了を表す発光ダイオードD32が設けられていない。これは、充電中を表す発光ダイオードD31が、点灯状態から、消灯すると、使用者に充電完了を判定させることで、前記満充電によるコンバータIC21の停止後に、電力消費を生じないようにするための対策である。そのため、この充電回路1aでは、前記発光ダイオードD32に関連する電流制限抵抗R37およびスイッチ素子Q33も、設けられていない。
(Embodiment 4)
FIG. 17 is a block diagram showing an electrical configuration of a charging circuit 1a according to another embodiment of the present invention. The charging circuit 1a is similar to the above-described charging circuit 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the charging circuit 1a, first, the control circuit 3 is not provided with the light emitting diode D32 indicating full charge, that is, charging completion. This is to prevent power consumption from occurring after the converter IC 21 stops due to the full charge by causing the user to determine the completion of charging when the light emitting diode D31 indicating charging is turned off from the lighting state. It is a countermeasure. Therefore, in this charging circuit 1a, the current limiting resistor R37 and the switch element Q33 related to the light emitting diode D32 are not provided.

また、この充電回路1aでは、2次電池9の放電制御回路10が設けられている。上述の充電回路1では、低照度時にコンバータIC21の外部電源出力端子Vauxからの出力電圧が不安定になるので、2次電池9の電圧が安定化されて出力される電源ラインK5に、過充電制御のためのコンパレータ32や、MPPT制御のためのオペアンプ53が接続されている。これに対して、この充電回路1aでは、前記低照度時でコンバータIC21の出力電圧が0Vとなると電源遮断を行うことができる電源ラインK6,K7を設け、その電源ラインK6,K7への給電を前記放電制御回路10が制御する。   Further, in the charging circuit 1a, a discharge control circuit 10 for the secondary battery 9 is provided. In the charging circuit 1 described above, the output voltage from the external power supply output terminal Vaux of the converter IC 21 becomes unstable at low illuminance, so that the overcharge is applied to the power supply line K5 where the voltage of the secondary battery 9 is stabilized and output. A comparator 32 for control and an operational amplifier 53 for MPPT control are connected. On the other hand, the charging circuit 1a is provided with power supply lines K6 and K7 that can be turned off when the output voltage of the converter IC 21 becomes 0 V at the time of the low illuminance, and supplies power to the power supply lines K6 and K7. The discharge control circuit 10 controls.

放電制御回路10は、抵抗R81〜R86と、コンデンサC81,C82と、ダイオードD81と、スイッチ素子Q81〜Q83とを備えて構成される。前記コンバータIC21の出力端子OUTからの出力電圧が、分圧抵抗R81,R82で分圧され、コンデンサC81で安定化されてスイッチ素子Q81のゲートに与えられる。スイッチ素子Q81のソースはGNDラインK2に接続され、ドレインは抵抗R84を介してP型のスイッチ素子Q82のゲートに接続される。スイッチ素子Q82のゲート−ソース間には抵抗R83が設けられており、さらにソースは前記電源ラインK3、したがって2次電池9の正極に接続されている。   The discharge control circuit 10 includes resistors R81 to R86, capacitors C81 and C82, a diode D81, and switch elements Q81 to Q83. The output voltage from the output terminal OUT of the converter IC 21 is divided by the voltage dividing resistors R81 and R82, stabilized by the capacitor C81, and applied to the gate of the switch element Q81. The source of switch element Q81 is connected to GND line K2, and the drain is connected to the gate of P-type switch element Q82 via resistor R84. A resistor R83 is provided between the gate and source of the switch element Q82, and the source is connected to the power supply line K3, and hence the positive electrode of the secondary battery 9.

したがって、コンデンサC81に電荷が蓄積されると、すなわち概ね前記出力端子OUTからの出力電圧が略3V以上となると、スイッチ素子Q81がONして、スイッチ素子Q82のゲート−ソース間に電位差を生じさせて該スイッチ素子Q82をONさせる。これによって、スイッチ素子Q82のドレインから、電源ラインK7に2次電池9の電圧が出力され、また電源ラインK6には、前記2次電池9の電圧が、抵抗R86およびコンデンサC82によって安定化されて出力される。   Therefore, when the electric charge is accumulated in the capacitor C81, that is, when the output voltage from the output terminal OUT becomes approximately 3V or more, the switch element Q81 is turned on, causing a potential difference between the gate and the source of the switch element Q82. The switch element Q82 is turned on. As a result, the voltage of the secondary battery 9 is output from the drain of the switch element Q82 to the power supply line K7, and the voltage of the secondary battery 9 is stabilized on the power supply line K6 by the resistor R86 and the capacitor C82. Is output.

一方、前記コンデンサC81は、ダイオードD81および抵抗R85を介して前記電源ラインK6に接続されており、また前記ダイオードD81と抵抗R85との接続点は、スイッチ素子Q83によって接地可能となっている。スイッチ素子Q83のゲートには、前記コンパレータ32の出力が与えられる。したがって、2次電池9の充電電圧が低くて、前記コンパレータ32がハイレベルを出力している充電中は、スイッチ素子Q83がONして、抵抗R85からの電流をバイパスしている。これに対して、コンパレータ32がローレベルを出力する満充電状態となると、スイッチ素子Q83はOFFして、抵抗R85からの電流が、ダイオードD81を介してコンデンサC81に与えられる。こうして、スイッチ素子Q82から電源ラインK6への給電電流で、スイッチ素子Q81,Q82のON状態が自己保持されるようになる。前述のシュミットトリガ回路から成るコンパレータ32のヒステリシスレベルより2次電池9の充電電圧が低下すると、コンパレータ32がハイレベルを出力して、充電が再開されるとともに、スイッチ素子Q83がONし、前記の自己保持状態が解消される。   On the other hand, the capacitor C81 is connected to the power supply line K6 via a diode D81 and a resistor R85, and the connection point between the diode D81 and the resistor R85 can be grounded by a switch element Q83. The output of the comparator 32 is given to the gate of the switch element Q83. Therefore, during charging in which the charging voltage of the secondary battery 9 is low and the comparator 32 outputs a high level, the switch element Q83 is turned on to bypass the current from the resistor R85. On the other hand, when the comparator 32 is in a fully charged state that outputs a low level, the switch element Q83 is turned OFF, and the current from the resistor R85 is applied to the capacitor C81 via the diode D81. Thus, the ON state of the switch elements Q81 and Q82 is self-maintained by the current supplied from the switch element Q82 to the power supply line K6. When the charging voltage of the secondary battery 9 falls below the hysteresis level of the comparator 32 comprising the aforementioned Schmitt trigger circuit, the comparator 32 outputs a high level, charging is resumed, and the switch element Q83 is turned on, The self-holding state is canceled.

そして、このような放電制御回路10に対応して、過充電保護動作を行う制御回路3内の電源ラインが、K4から前記のK7に変更されるとともに、基準電圧回路31の基準電圧も、電源ラインK6から供給される。また、電池無し(無負荷)検出を行う制御回路7の電源は、電源ラインK6に変更され、2次電池9の出力電圧は電源ラインK7から得られる。一方、DC−DCコンバータ2を停止させる制御回路4の電源および充電電圧の検出は、コンバータIC21の外部電源出力端子Vauxからの電源ラインK4に変更され、MPPT制御を行う制御回路5内のオペアンプ53の電源も、電源ラインK4に変更されている。   Corresponding to such a discharge control circuit 10, the power supply line in the control circuit 3 that performs the overcharge protection operation is changed from K4 to K7, and the reference voltage of the reference voltage circuit 31 is also changed to the power supply. Supplied from line K6. In addition, the power source of the control circuit 7 that detects no battery (no load) is changed to the power source line K6, and the output voltage of the secondary battery 9 is obtained from the power source line K7. On the other hand, the detection of the power supply and charging voltage of the control circuit 4 that stops the DC-DC converter 2 is changed to the power supply line K4 from the external power supply output terminal Vaux of the converter IC21, and the operational amplifier 53 in the control circuit 5 that performs MPPT control. Is also changed to the power line K4.

このように構成することで、制御回路4による前記DC−DCコンバータ2の停止機能、制御回路5によるMPPT制御機能、制御回路6によるロックアウト防止制御機能については、前記コンバータIC21の外部電源出力端子Vauxからの電源供給によって行われる。したがって、前記コンバータIC21のイネーブル端子EN端子がハイレベルであれば、ある程度(太陽電池8からの入力電圧Vin>0.5V)の照度になると、コンバータIC21の外部電源出力端子Vauxの電圧が立ち上がり、給電される前記各制御回路4,5,6が動作するので、DC−DCコンバータ2が規定の高電圧を出力するようになると、それらの機能が動作しつつ、充電がスタートする(過充電検出を行う制御回路3の終端のトタンジスタQ34は、該制御回路3に電源電圧が供給されない場合、OFF状態となるので、前記イネーブルEN端子はハイレベルの状態を維持する) 。   With this configuration, the DC-DC converter 2 stop function by the control circuit 4, the MPPT control function by the control circuit 5, and the lockout prevention control function by the control circuit 6, the external power output terminal of the converter IC 21 This is performed by supplying power from Vaux. Therefore, if the enable terminal EN terminal of the converter IC21 is at a high level, when the illuminance reaches a certain level (input voltage Vin> 0.5V from the solar cell 8), the voltage at the external power output terminal Vaux of the converter IC21 rises, Since each of the control circuits 4, 5, 6 that are fed is operated, when the DC-DC converter 2 outputs a specified high voltage, charging starts while those functions operate (overcharge detection). When the power supply voltage is not supplied to the control circuit 3, the transistor Q34 at the end of the control circuit 3 that performs the above operation is in an OFF state, so that the enable EN terminal maintains a high level state).

しかしながら、そのコンバータIC21の外部電源出力端子Vauxから電源ラインK4への出力電圧は、上述のように、太陽光により変化し(夜は0Vになる)、低照度では不安定になる。そのため、本実施形態では、制御回路3による過充電検出機能および制御回路7による無負荷検出機能については、電源ラインK6,K7を介する2次電池9を電源として動作することで、動作を安定させている。一方、そうすると、2次電池9の充電が行われない夜間等の低照度時には、放電のみが行われることになり、上述のように回路的に低消費電流化していても、長期間低照度の状態が継続すれば、累積値として無視できなくなることもある。そこで、前記のような放電制御回路10を設け、コンバータIC21の大容量負荷駆動用の出力端子OUTの出力電圧Voutが0Vとなれば、電池放電制御機能が動作し、前記電源ラインK6,K7への給電を遮断することで、2次電池9の不所望な消耗も防止している。   However, as described above, the output voltage from the external power output terminal Vaux of the converter IC 21 to the power supply line K4 changes due to sunlight (0V at night) and becomes unstable at low illuminance. Therefore, in this embodiment, the overcharge detection function by the control circuit 3 and the no-load detection function by the control circuit 7 are operated by using the secondary battery 9 via the power supply lines K6 and K7 as a power source to stabilize the operation. ing. On the other hand, when the illuminance is low, such as at night, when the secondary battery 9 is not charged, only discharging is performed. Even if the current consumption is reduced as described above, the low illuminance is maintained for a long time. If the state continues, the accumulated value may not be ignored. Therefore, when the discharge control circuit 10 as described above is provided and the output voltage Vout of the output terminal OUT for driving the large-capacity load of the converter IC21 becomes 0V, the battery discharge control function operates and the power supply lines K6 and K7 are connected. By cutting off the power supply, undesired consumption of the secondary battery 9 is also prevented.

そして、高照度となってコンバータIC21が動作すると、前記電源ラインK6,K7への給電を再開し、過充電(満充電)状態になれば、コンバータIC21は停止し、前記出力電圧Voutは0V(充電停止)となるが、そのコンバータIC21の停止信号をコンパレータ32から制御回路10に入力し、電池放電制御機能を停止したままとしている。このような動作を、図18で示す。図18において、(a)は前記太陽電池8からの入力電圧Vinであり、(b)はコンバータIC21の出力電圧Voutであり、(c)は過充電(満充電)検出出力、すなわちトランジスタQ34のスイッチ状態であり、(d)は電池放電制御機能、すなわちスイッチ素子Q82のスイッチ状態である。充電回路1aにおいて、このような電池放電制御機能に関連する構成を模式的に示すと、図19のようになる。   When the converter IC 21 operates with high illuminance, power supply to the power supply lines K6 and K7 is resumed. When the converter IC 21 enters an overcharge (full charge) state, the converter IC 21 is stopped and the output voltage Vout is 0V ( However, the stop signal of the converter IC 21 is input from the comparator 32 to the control circuit 10 to keep the battery discharge control function stopped. Such an operation is shown in FIG. 18, (a) is the input voltage Vin from the solar cell 8, (b) is the output voltage Vout of the converter IC 21, and (c) is the overcharge (full charge) detection output, that is, the transistor Q34. (D) is a battery discharge control function, that is, a switch state of the switch element Q82. In the charging circuit 1a, a configuration related to such a battery discharge control function is schematically shown in FIG.

なお、過充電(満充電)となってコンバータIC21が充電を停止した後に夜を迎えると、前記の制御回路3,7への電源供給が続くため、2次電池9の容量はある程度減少することになるが、過充電レベルをわずかに下回る過充電解除電圧に達すれば、過電圧検出が終了するので、前記の自己保持が解除され、これらの制御回路3,7への電源供給は停止し、2次電池9の放電はなくなる。そして、過充電検出規定電圧と過充電解除規定電圧との差は小さく、従って、2次電池9の消耗は僅かである。   When the night comes after the converter IC 21 stops charging due to overcharge (full charge), the power supply to the control circuits 3 and 7 continues, so the capacity of the secondary battery 9 decreases to some extent. However, when the overcharge release voltage slightly lower than the overcharge level is reached, the overvoltage detection is terminated, so that the self-holding is released, the power supply to these control circuits 3 and 7 is stopped, and 2 The secondary battery 9 is no longer discharged. The difference between the overcharge detection specified voltage and the overcharge release specified voltage is small, and therefore the consumption of the secondary battery 9 is slight.

1 充電回路
2 DC−DCコンバータ
21 コンバータIC
22 入力電圧制限回路
23 定電圧回路
3 制御回路
31 基準電圧回路
32 コンパレータ
4 制御回路
43 コンパレータ
5 制御回路
53 コンパレータ
6 制御回路
7 制御回路
72 コンパレータ
8 太陽電池
9 2次電池
10 制御回路
101,201,301 意匠パネル
102 パネルブロック
103 支持部材
104 意匠部分
105 薄型パネル
106 LED基板
107 LED制御回路
108 充電回路
109 電池ボックス
110 スイッチ
111 意匠パネル部
112 加飾パネル
113 散光板
114,114a,114b 導光板
115 反射板
116 樹脂板
117 凹凸
118 ドット
121 太陽電池パネル部
122,123 基板
1 Charging Circuit 2 DC-DC Converter 21 Converter IC
22 Input voltage limiting circuit 23 Constant voltage circuit 3 Control circuit 31 Reference voltage circuit 32 Comparator 4 Control circuit 43 Comparator 5 Control circuit 53 Comparator 6 Control circuit 7 Control circuit 72 Comparator 8 Solar cell 9 Secondary battery 10 Control circuit 101, 201, 301 Design Panel 102 Panel Block 103 Supporting Member 104 Design Part 105 Thin Panel 106 LED Board 107 LED Control Circuit 108 Charging Circuit 109 Battery Box 110 Switch 111 Design Panel 112 Decoration Panel 113 Light Diffusing Plate 114, 114a, 114b Light Guide Plate 115 Reflection Plate 116 Resin plate 117 Concavity and convexity 118 Dots 121 Solar cell panel portions 122 and 123 Substrate

Claims (8)

太陽電池を用いた自照式の意匠パネルにおいて、
意匠パネル部と太陽電池パネル部とを有し、かつそれらが個別に作製され、
それらの意匠パネル部および太陽電池パネル部は、相互に表裏面となるように重ね合わせられ、或いは矩形に形成されて一辺で連結されて、相互にくの字状に背中合わせまたは相互にくの字状に対面に配置されることを特徴とする意匠パネル。
In a self-illuminated design panel using solar cells,
It has a design panel part and a solar cell panel part, and they are individually manufactured,
The design panel part and the solar cell panel part are overlapped with each other so as to be the front and back surfaces, or are formed in a rectangular shape and connected on one side, back to back in the shape of each other, or in the shape of each other. The design panel characterized by being arrange | positioned face-to-face.
前記太陽電池パネル部は、色素増感太陽電池から成り、その受光面に色素の違いによる意匠が形成されていることを特徴とする請求項1記載の意匠パネル。   The said solar cell panel part consists of a dye-sensitized solar cell, The design by the difference in a pigment | dye is formed in the light-receiving surface, The design panel of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記意匠パネル部と太陽電池パネル部とは、相互に表裏面となるように配置され、
前記意匠パネル部は、表面側から、意匠が施された加飾パネルと、照明光を拡散する散光板と、前記照明光を伝播する導光板と、反射板とが積層されるとともに、前記導光板の端縁には発光素子が設けられて構成されることを特徴とする請求項1または2記載の意匠パネル。
The design panel portion and the solar cell panel portion are arranged so as to be front and back,
The design panel section includes, from the surface side, a decorative panel on which a design is applied, a diffuser plate that diffuses illumination light, a light guide plate that propagates the illumination light, and a reflection plate, and a conductive plate. 3. The design panel according to claim 1, wherein a light emitting element is provided at an edge of the light plate.
前記導光板は、前記発光素子から入射した照明光が、その厚み方向に反射を繰返して、面方向に伝播してゆくものであり、局所的に印刷ドットが形成され、そのドット部によって取出した照明光を、加飾パネルの背面側から照射することを特徴とする請求項3記載の意匠パネル。   In the light guide plate, the illumination light incident from the light emitting element is repeatedly reflected in the thickness direction and propagates in the surface direction, and printed dots are locally formed and taken out by the dot portions. The design panel according to claim 3, wherein the illumination light is irradiated from the back side of the decorative panel. 前記加飾パネルは、所望の複数色がハーフトーン印刷されて前記意匠が形成されており、
前記発光素子は複数色の光源を有し、
印刷色と光源色との組合わせによって、前記意匠が選択的に発光することを特徴とする請求項4記載の意匠パネル。
The decorative panel has the design formed by halftone printing a desired plurality of colors,
The light emitting element has a light source of a plurality of colors,
The design panel according to claim 4, wherein the design selectively emits light by a combination of a printing color and a light source color.
表裏で一体化された前記意匠パネル部および太陽電池パネル部は、略鉛直に立てた状態で使用され、下部側には、それらを前記立てた状態で支持するための支持部材が設けられ、
前記発光素子を点灯させる点灯回路、前記点灯回路を電力付勢する2次電池、および前記太陽電池パネル部で発電された電力を前記2次電池に充電する充電回路が、前記意匠パネル部および太陽電池パネル部の下部側または前記支持部材内に設けられることを特徴とする請求項3〜5の何れか1項に記載の意匠パネル。
The design panel unit and the solar cell panel unit integrated on the front and back are used in a state of standing substantially vertically, and a lower side is provided with a support member for supporting them in the state of standing up,
A lighting circuit for lighting the light emitting element, a secondary battery for energizing the lighting circuit, and a charging circuit for charging the secondary battery with power generated by the solar cell panel unit include the design panel unit and the solar cell. The design panel according to claim 3, wherein the design panel is provided on a lower side of the battery panel portion or in the support member.
太陽電池を電源として、その出力電力で発光素子を電力付勢する2次電池を充電する充電回路を備え、該充電回路が、
前記太陽電池の出力電力を前記2次電池に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して与えるDC−DCコンバータと、
前記太陽電池の出力電圧を監視し、前記出力電圧が予め定める閾値電圧未満の期間は前記DC−DCコンバータを停止させ、前記閾値電圧以上となると前記DC−DCコンバータを動作させる第1のコンバータ制御回路とを含むことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の意匠パネル。
A charging circuit for charging a secondary battery that uses a solar cell as a power source and energizes the light emitting element with its output power,
A DC-DC converter that converts the output power of the solar cell into a predetermined charging voltage and charging current for the secondary battery,
A first converter control that monitors the output voltage of the solar cell, stops the DC-DC converter during a period when the output voltage is less than a predetermined threshold voltage, and operates the DC-DC converter when the output voltage exceeds the threshold voltage. The design panel according to claim 1, further comprising a circuit.
太陽電池を電源として、その出力電力で発光素子を電力付勢する2次電池を充電する充電回路を備え、該充電回路が、
前記太陽電池の出力電力を前記2次電池に予め定められる充電電圧および充電電流に変換して与えるDC−DCコンバータと、
前記太陽電池の出力電圧を監視し、その出力電圧が一定となるように前記DC−DCコンバータを動作させることで、前記太陽電池を最大電力点で動作させるMPPT制御を行う第2のコンバータ制御回路と、
前記太陽電池の起動による出力電圧の立ち上がりを検出し、その立ち上がりタイミングから予め定める時間に亘り、前記第2のコンバータ制御回路による前記MPPT制御を最小負荷状態とする第3のコンバータ制御回路とを含むことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の意匠パネル。
A charging circuit for charging a secondary battery that uses a solar cell as a power source and energizes the light emitting element with its output power,
A DC-DC converter that converts the output power of the solar cell into a predetermined charging voltage and charging current for the secondary battery,
A second converter control circuit that monitors the output voltage of the solar cell and performs MPPT control for operating the solar cell at a maximum power point by operating the DC-DC converter so that the output voltage is constant. When,
A third converter control circuit that detects a rise of the output voltage due to activation of the solar cell and sets the MPPT control by the second converter control circuit to a minimum load state for a predetermined time from the rise timing. The design panel according to any one of claims 1 to 7, wherein:
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