JP2015104193A - 太陽電池を電源とした2次電池の充電回路 - Google Patents
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Abstract
Description
図1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。本実施の形態では、前記太陽電池8は、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)としており、2次電池9としては、ニッケル水素電池としている。2次電池9は、単4サイズを2個直列に接続するものとしている。したがって、定格電圧は、1.2V×2=2.4Vである。
図10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。
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(第4のコンバータ制御回路)
31 基準電圧回路
32 コンパレータ(第2のコンパレータ)
4 制御回路(第1のコンバータ制御回路)
41,42 分圧回路
43 コンパレータ(第1のコンパレータ)
5 制御回路(第2のコンバータ制御回路)
51 分圧回路
52 基準電圧回路
53 オペアンプ
6 制御回路(第3のコンバータ制御回路)
7 制御回路(第5のコンバータ制御回路)
71 基準電圧回路
72 コンパレータ(第3のコンパレータ)
8 太陽電池
9 2次電池
C21,C22 平滑コンデンサ
C61,C62 コンデンサ
D31,D32 発光ダイオード
D26,D33,D51 シャントレギュレータ
K1,K3〜K7 電源ライン
K2 GNDライン
L21 インダクタ
Q31〜Q33,Q61,Q62,Q71,Q81〜Q83 スイッチ素子
Q34 トランジスタ
Q41 出力スイッチ素子
Claims (13)
- 太陽電池を電源として、その出力電力で2次電池を充電する充電回路において、
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られ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太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。 - 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予め定められる分圧比で分圧する第1の分圧回路と、
前記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する第2の分圧回路と、
前記内部駆動電圧を保持する第1の平滑コンデンサと、
前記第1の分圧回路の分圧電圧が第2の分圧回路の分圧電圧よりも低いと前記DC−DCコンバータの動作を停止させる第1のコンパレータとを備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。 - 前記第1のコンパレータは、正帰還されたシュミットトリガ回路から成ることを特徴とする請求項2記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。
- 太陽電池を電源として、その出力電力で2次電池を充電する充電回路において、
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られる時間に亘り、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太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。 - 前記第3のコンバータ制御回路は、単安定マルチバイブレータ回路であることを特徴とする請求項4記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。
- 前記第3のコンバータ制御回路は、
前記DC−DCコンバータの起動をパルスとして検出する第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサによる検出パルスに応答してONし、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ために、該第2のコンバータ制御回路における前記太陽電池の出力電圧の入力端を擬似的に地絡する第1のスイッチ素子と、
前記第1のコンデンサによる検出パルスに応答して充電を開始し、前記予め定められる時間に亘る限時動作を行い、充電完了で前記第1のスイッチ素子をOFFする第2のコンデンサとを備えることを特徴とする請求項5記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。 - 前記請求項1〜3の何れか1項に記載の充電回路における第1のコンバータ制御回路によってDC−DCコンバータに動作を開始させた後、低照度時には、前記請求項4〜6の何れか1項に記載の充電回路における第3のコンバータ制御回路によって、第2のコンバータ制御回路によるDC−DCコンバータへのMPPT制御を最小負荷状態とすることを特徴とする太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。
- 前記DC−DCコンバータによる出力電圧から予め定められる第1の基準電圧を作成する第1の基準電圧回路と、前記第1の基準電圧と前記2次電池の充電電圧とを比較し、充電電圧が第1の基準電圧以上となると前記DC−DCコンバータを停止させる過充電保護動作を行う第2のコンパレータとを有する第4のコンバータ制御回路と、
前記DC−DCコンバータによる出力電圧から、前記第1の基準電圧より高い予め定められる第2の基準電圧を作成する第2の基準電圧回路と、前記第2の基準電圧と前記2次電池の充電電圧とを比較し、充電電圧が第2の基準電圧以上では 前記第4のコンバータ制御回路による過充電保護動作を無効にする無負荷検出動作を行う第3のコンパレータとを有する第5のコンバータ制御回路とをさらに備えることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。 - 前記第2のコンパレータの出力に応答し、前記充電電圧が第1の基準電圧未満で点灯することで充電中を表示する第1の表示素子と、前記充電電圧が第1の基準電圧以上で点灯することで充電完了を表示する第2の表示素子と、
前記第2のコンパレータの出力に応答し、前記充電電圧が第2の基準電圧以上では前記第1および第2の表示素子の表示を固定する第2のスイッチ素子とをさらに備えることを特徴とする請求項8記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。 - 前記請求項1〜3の何れか1項に記載の充電回路における第1のコンバータ制御回路、ならびに前記請求項4〜6の何れか1項に記載の充電回路における第2および第3のコンバータ制御回路については前記DC−DCコンバータの出力電圧を電源として供給する一方、前記請求項7または8記載の充電回路における第4および第5のコンバータ制御回路については、前記2次電池の充電電圧を電源として供給することを特徴とする太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。
- 前記第4および第5のコンバータ制御回路への電源ラインには、前記DC−DCコンバータの出力電圧が略0Vとなると給電を遮断する前記2次電池の放電制御機能を有する第6のコンバータ制御回路を備えることを特徴とする請求項10記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。
- 前記太陽電池は、色素増感太陽電池から成ることを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。
- 前記太陽電池には、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12記載の太陽電池を電源とした2次電池の充電回路。
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