JP4034800B2 - Solar cell charger - Google Patents
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Description
この発明は、携帯電話器等の負荷を太陽光のエネルギーを利用して充電するソーラ式携帯充電器に関する。 The present invention relates to a solar-type portable charger that charges a load such as a portable telephone using solar energy.
携帯電話器の普及には著しいものがあり、その便利さを多くの人が享受している。この携帯電話器は電池を電源としており、その電池は商用交流電源を利用する充電器によって充電される。 There is a remarkable spread of mobile phones, and many people enjoy the convenience. This cellular phone uses a battery as a power source, and the battery is charged by a charger using a commercial AC power source.
しかしながら、外出先や旅行先では、充電器がないために携帯電話器を充電できない。また、災害等の非常時は、商用交流電源の停電により、たとえ充電器があっても、携帯電話器を充電できない。 However, the mobile phone cannot be charged at the place of going out or traveling because there is no charger. In an emergency such as a disaster, the mobile phone cannot be charged even if there is a charger due to a power failure of the commercial AC power supply.
そこで、太陽電池およびその太陽電池の出力により充電される二次電池を有し、二次電池に蓄えた電力をDC−DCコンバータで直流に変換して携帯電話器に供給するソーラ式携帯充電器が開発され、実用化されつつある。 Therefore, a solar portable battery charger having a solar battery and a secondary battery charged by the output of the solar battery, and converting the electric power stored in the secondary battery into a direct current by a DC-DC converter and supplying the direct current to the mobile phone Is being developed and put into practical use.
このようなソーラ式携帯充電器があれば、外出先や旅行先でも、また災害等の非常時にも、太陽光のエネルギーを使って携帯電話器を充電することができる。 With such a solar-type portable charger, it is possible to charge a portable telephone device using the energy of sunlight even when going out, traveling, or in an emergency such as a disaster.
上記のソーラ式携帯充電器では、たとえ光が当たる状況であっても、二次電池に十分な電力が蓄えられていなければ、負荷である携帯電話器を充電することができない。 In the above-mentioned solar portable charger, even if it is exposed to light, if a sufficient power is not stored in the secondary battery, it is not possible to charge the portable phone as a load.
そこで、携帯電話器の充電に必要な電力が二次電池に蓄えられているかどうかを、発光体たとえば発光ダイオードの点灯・消灯によって報知することが考えられる。 Therefore, it is conceivable to notify whether or not the power necessary for charging the mobile phone is stored in the secondary battery by turning on or off the light emitter, for example, the light emitting diode.
ただし、この場合、二次電池に蓄えられた貴重な電力を、できるだけ消費しないようにすることが重要である。 However, in this case, it is important that the precious power stored in the secondary battery is not consumed as much as possible.
この発明は、上記の事情を考慮したもので、負荷の充電に必要な電力が二次電池に蓄えられているかどうかを、二次電池の電力をできるだけ消費することなく、適切に報知することが可能なソーラ式携帯充電器を提供することを目的とする。 In consideration of the above circumstances, the present invention can appropriately notify whether the power necessary for charging the load is stored in the secondary battery without consuming as much power as possible from the secondary battery. An object of the present invention is to provide a solar powered portable charger.
請求項1に係る発明のソーラ式携帯充電器は、太陽電池と、この太陽電池の出力により充電される二次電池と、この二次電池の電圧を所定レベルの直流電圧に変換するDC−DCコンバータと、このDC−DCコンバータの出力端に接続された充電用端子と、通電制御用スイッチと、自動復帰形の押釦式常開接点と、上記DC−DCコンバータの出力端に、上記通電制御用スイッチおよび上記押釦式常開接点を介して接続された発光体と、上記押釦式常開接点を介して上記二次電池に接続され、その押釦式常開接点のオン時に作動して、上記二次電池の電圧が設定レベル未満の場合に上記通電制御用スイッチをオンする電圧判定回路と、を備えている。とくに、上記通電制御用スイッチは、上記発光体への通電路にコレクタ・エミッタ間が挿接された第1トランジスタである。上記電圧判定回路は、上記押釦式常開接点を介して上記二次電池に接続された第1抵抗および第2抵抗の直列回路と、その第2抵抗にベース・エミッタ間が接続され且つコレクタ・エミッタ間が上記押釦式常開接点を介して上記DC−DCコンバータの出力端に接続され、上記第2抵抗に生じる電圧が設定レベル以上でオンして設定レベル未満でオフする第2トランジスタと、上記押釦式常開接点を介して上記DC−DCコンバータの出力端に接続されたコンデンサと、上記押釦式常開接点を介して上記二次電池に接続された第3抵抗および第3トランジスタのコレクタ・エミッタ間の直列回路とを有し、上記コンデンサに前記第3トランジスタのベース・エミッタ間を接続するとともに、その第3トランジスタのコレクタに第4抵抗を介して上記第1抵抗および第2抵抗の相互接続点を接続している。 The solar portable charger of the invention according to claim 1 is a solar battery, a secondary battery charged by the output of the solar battery, and a DC-DC that converts the voltage of the secondary battery into a DC voltage of a predetermined level. A converter, a charging terminal connected to the output end of the DC-DC converter, an energization control switch, an automatic return type push button type normally open contact, and the energization control at the output end of the DC-DC converter. Connected to the secondary battery via the switch and the push button type normally open contact, and connected to the secondary battery via the push button type normally open contact, and operates when the push button type normally open contact is on, A voltage determination circuit that turns on the energization control switch when the voltage of the secondary battery is lower than a set level. In particular, the energization control switch is a first transistor having a collector-emitter inserted in an energization path to the light emitter. The voltage determination circuit includes a series circuit of a first resistor and a second resistor connected to the secondary battery via the push button type normally open contact, a base-emitter connected to the second resistor, and a collector A second transistor whose emitter is connected to the output terminal of the DC-DC converter via the push-button type normally open contact, and which is turned on when the voltage generated in the second resistor is higher than a set level and turned off below the set level; A capacitor connected to the output terminal of the DC-DC converter via the pushbutton type normally open contact, and a third resistor and a collector of a third transistor connected to the secondary battery via the pushbutton type normally open contact A series circuit between the emitters, the base and emitter of the third transistor are connected to the capacitor, and a fourth resistor is connected to the collector of the third transistor Connecting the interconnection point of said first resistor and second resistor.
押釦式常開接点がオンされたときのみ、二次電池の電圧によって電圧判定回路が作動する。電圧判定回路は、二次電池の電圧が設定レベル未満の場合に、通電制御用スイッチをオンする。通電制御用スイッチがオンすると、DC−DCコンバータの出力端と発光体との間の通電路が形成され、発光体が点灯する。 Only when the push-button normally open contact is turned on, the voltage determination circuit is activated by the voltage of the secondary battery. The voltage determination circuit turns on the energization control switch when the voltage of the secondary battery is lower than the set level. When the energization control switch is turned on, an energization path is formed between the output end of the DC-DC converter and the light emitter, and the light emitter is turned on.
この発明のソーラ式携帯充電器によれば、押釦式常開接点がオンされたときのみ、二次電池の電圧によって電圧判定回路が作動する。よって、負荷の充電に必要な電力が二次電池に蓄えられているかどうかを、二次電池の電力をできるだけ消費することなく、適切に報知することができる。 According to the solar portable charger of the present invention, the voltage determination circuit is operated by the voltage of the secondary battery only when the push button type normally open contact is turned on. Therefore, it is possible to appropriately notify whether or not the power necessary for charging the load is stored in the secondary battery without consuming as much power as possible from the secondary battery.
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1において、1は太陽電池で、光を受けることにより直流電圧を発生する。この太陽電池1の出力電圧が、逆流防止用のダイオード2を順方向に介して二次電池3に充電される。二次電池3として、例えば定格電圧2.4Vのニッケル水素電池が使用されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a solar cell, which generates a DC voltage by receiving light. The output voltage of the solar cell 1 is charged into the secondary battery 3 through the
そして、二次電池3に、コンデンサ4およびDC−DCコンバータ10が接続されている。DC−DCコンバータ10は、インダクタ11、ダイオード13、制御回路(IC回路)14、およびFET15からなり、周波数変調(PFM)によるスイッチングにより、二次電池3の電圧を所定レベルたとえば5Vの直流電圧に変換する。すなわち、制御回路14は、当該DC−DCコンバータ10の出力電圧が5Vを下回ろうとするとスイッチングを行い、当該DC−DCコンバータ10の出力電圧を5V以上に維持する。
A capacitor 4 and a DC-
このDC−DCコンバータ10の出力端にコンデンサ5が接続され、そのコンデンサ5にコイル6およびコンデンサ7からなるノイズフィルタを介して充電用端子8a,8bが接続されている。この充電用端子8a,8bに、負荷である携帯電話器が接続される。
A capacitor 5 is connected to the output terminal of the DC-
また、DC−DCコンバータ10の正側出力端(+)に非常照明用の発光体たとえば発光ダイオード21のカソードが接続され、その発光ダイオード21のアノードが抵抗22および自動復帰形の押釦式常開接点23を介してDC−DCコンバータ10の負側出力端(−)に接続されている。
The positive output terminal (+) of the DC-
さらに、DC−DCコンバータ10の正側出力端(+)に電圧レベル報知用の発光体たとえば発光ダイオード24のカソードが接続され、その発光ダイオード24のアノードが抵抗25および通電制御用スイッチたとえばNPN型トランジスタ(第1トランジスタ)26のコレクタ・エミッタ間を介してDC−DCコンバータ10の負側出力端(−)に接続されている。押釦式常開接点23がオンされたとき、トランジスタ26がオンしていれば、発光ダイオード24が点灯することになる。
Further, the positive output terminal (+) of the DC-
一方、二次電池3に、押釦式常開接点23を介して、電圧判定回路30が接続されている。電圧判定回路30は、押釦式常開接点23のオン時に二次電池3の電圧により作動し、二次電池3の電圧が設定レベル(例えば1.9V)未満の状態にあれば、上記トランジスタ26をオンする。
On the other hand, a
電圧判定回路30の具体的な構成について説明する。まず、抵抗(第1抵抗)31および抵抗(第2抵抗)32の直列回路が、押釦式常開接点23を介して二次電池3に接続されている。そして、抵抗32に、NPN型トランジスタ(第2トランジスタ)33のベース・エミッタ間が接続されている。トランジスタ33のコレクタは抵抗34を介してDC−DCコンバータ10の正側出力端(+)に接続され、トランジスタ33のエミッタは押釦式常開接点23を介してDC−DCコンバータ10の負側出力端(−)に接続されている。さらに、コンデンサ41が押釦式常開接点23を介してDC−DCコンバータ10の出力端に接続されている。また、抵抗(第3抵抗)44およびNPN型トランジスタ(第3トランジスタ)43のコレクタ・エミッタ間の直列回路が、押釦式常開接点23を介して、二次電池3に接続されている。そして、コンデンサ41にトランジスタ43のベース・エミッタ間が抵抗42を介して接続されるとともに、トランジスタ43のコレクタに抵抗(第4抵抗)45を介して上記抵抗31,32の相互接続点が接続されている。
A specific configuration of the
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
太陽電池1に光が当たると、太陽電池1から直流電圧が出力される。この出力電圧により、二次電池3に充電される。
Next, the operation of the above configuration will be described.
When light hits the solar cell 1, a DC voltage is output from the solar cell 1. The secondary battery 3 is charged by this output voltage.
充電用端子8a,8bに携帯電話器が接続されると、二次電池3の電圧がDC−DCコンバータ10で直流電圧に変換され、充電用端子8a,8bに供給される。これにより、携帯電話器が充電される。
When the mobile phone is connected to the
押釦式常開接点23がオンされると、DC−DCコンバータ10の出力端と非常照明用の発光ダイオード21との間の通電路が形成され、発光ダイオード21が点灯する。押釦式常開接点23がオフすると、DC−DCコンバータ10の出力端と発光ダイオード21との間の通電路が遮断され、発光ダイオード21が消灯する。
When the push button type normally
また、押釦式常開接点23がオンされると、二次電池3の電圧が抵抗31,32の直列回路に印加される。このとき、二次電池3の電圧が設定レベル以上であれば、抵抗32の電圧によってトランジスタ33がオンする。トランジスタ33がオンすると、トランジスタ33のコレクタ電位が低下し、トランジスタ26がオフ状態を維持する。こうして、トランジスタ26がオフ状態を維持することにより、たとえ押釦式常開接点23がオンされていても、電圧レベル報知用の発光ダイオード24は消灯状態を維持する。これにより、二次電池3の電圧が設定レベル以上の状態にあって、携帯電話器の充電が可能であることが報知される。
When the push button type normally
押釦式常開接点23がオンされたとき、二次電池3の電圧が設定レベル未満に減少していれば、トランジスタ33がオフ状態を維持する。トランジスタ33がオフであれば、トランジスタ33のコレクタ電位が高くなり、トランジスタ26がオンする。トランジスタ26がオンすると、DC−DCコンバータ10の出力端と発光ダイオード24との間の通電路が形成され、発光ダイオード24が点灯する。これにより、二次電池3の電圧が設定レベル未満の状態にあって、携帯電話器の確実な充電が不可能であることが報知される。
When the push-button normally
なお、DC−DCコンバータ10のスイッチングに伴い、抵抗32の電圧に変動が生じる可能性がある。抵抗32の電圧が変動すると、トランジスタ33がオン,オフを繰り返し、それがトランジスタ26の動作に波及して発光ダイオード24が点灯と消灯を頻繁に繰り返してしまう。
Note that the voltage of the
しかしながら、押釦式常開接点23のオンに際しては、DC−DCコンバータ10の出力電圧がコンデンサ41に印加され、そのコンデンサ41の電圧によってトランジスタ43がオンする。トランジスタ43がオンすると、抵抗31,32の相互接続点の電圧変動が抵抗44,45およびトランジスタ43を通して吸収される。これにより、抵抗32の電圧の変動を抑えることができ、トランジスタ33の不要なオン,オフの繰り返しを回避することができる。これにより、発光ダイオード24が点灯と消灯を頻繁に繰り返す不具合を防止できる。
However, when the push button type normally
以上のように、二次電池3の電圧が設定レベル未満の場合に発光ダイオード24を点灯させる電圧判定回路30を設け、その電圧判定回路30を押釦式常開接点23がオンされたときのみ二次電池3の電圧によって作動させる構成としたので、押釦式常開接点23がオフの場合に二次電池3から電圧判定回路30に無駄な電流が流れない。したがって、携帯電話器の充電に必要な電力が二次電池3に蓄えられているかどうかを、二次電池3の電力をできるだけ消費することなく、適切に報知することができる。二次電池3の電力消費を抑制できるので、太陽電池1で集めた貴重な充電エネルギーを、携帯電話器の充電や災害時の非常照明に、無駄なく有効に活用することができる。
As described above, the
DC−DCコンバータ10のスイッチング制御に周波数変調(PFM)を採用しているので、当該ソーラ式携帯充電器が長期間にわたって使用されない状況では、DC−DCコンバータ10の出力電圧があるレベルまで下がった場合にのみスイッチングが行われる。このDC−DCコンバータ10のスイッチングタイミングに合わせて二次電池3が不定期に放電する。この不定期の放電により、二次電池3の放電量をごく僅かに抑えながら、二次電池3を活性化させて、二次電池3の劣化を遅らせることができる。
Since frequency modulation (PFM) is employed for switching control of the DC-
仮に、DC−DCコンバータ10のスイッチング制御にパルス幅変調(PWM)を採用されている場合を考えると、DC−DCコンバータ10の出力電圧を5V以上に維持するためにDC−DCコンバータ10のスイッチングが定期的に繰り返されるので、二次電池3の放電回数が多くなる。この場合、放電によって二次電池3を活性化させることができるが、二次電池3の放電量が多くなるという不具合がある。
Considering the case where pulse width modulation (PWM) is employed in the switching control of the DC-
この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
1…太陽電池、3…二次電池、8a,8b…充電用端子、10…DC−DCコンバータ、21…非常照明用の発光ダイオード、23…自動復帰形の押釦式常開接点、24…電圧レベル報知用の発光ダイオード、26…NPN型トランジスタ(第1トランジスタ)、30…電圧判定回路、31…抵抗(第1抵抗)、32…(第2抵抗)、33…NPN型トランジスタ(第2トランジスタ)、34…抵抗(第3抵抗)、43…NPN型トランジスタ(第3トランジスタ)、45…抵抗(第4抵抗) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell, 3 ... Secondary battery, 8a, 8b ... Charging terminal, 10 ... DC-DC converter, 21 ... Light emitting diode for emergency lighting, 23 ... Automatic reset type pushbutton type normally open contact, 24 ... Voltage Light emitting diode for level notification, 26... NPN transistor (first transistor), 30... Voltage determination circuit, 31... Resistor (first resistor), 32. ), 34... Resistance (third resistance), 43... NPN transistor (third transistor), 45... Resistance (fourth resistance)
Claims (2)
前記太陽電池の出力により充電される二次電池と、
前記二次電池の電圧を所定レベルの直流電圧に変換するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータの出力端に接続された充電用端子と、
通電制御用スイッチと、
自動復帰形の押釦式常開接点と、
前記DC−DCコンバータの出力端に、前記通電制御用スイッチおよび前記押釦式常開接点を介して接続された発光体と、
前記押釦式常開接点を介して前記二次電池に接続され、その押釦式常開接点のオン時に作動して、前記二次電池の電圧が設定レベル未満の場合に前記通電制御用スイッチをオンする電圧判定回路と、
を備え、
前記通電制御用スイッチは、前記発光体への通電路にコレクタ・エミッタ間が挿接された第1トランジスタである、
前記電圧判定回路は、前記押釦式常開接点を介して前記二次電池に接続された第1抵抗および第2抵抗の直列回路と、その第2抵抗にベース・エミッタ間が接続され且つコレクタ・エミッタ間が前記押釦式常開接点を介して前記DC−DCコンバータの出力端に接続され、前記第2抵抗に生じる電圧が設定レベル以上でオンして設定レベル未満でオフする第2トランジスタと、前記押釦式常開接点を介して前記DC−DCコンバータの出力端に接続されたコンデンサと、前記押釦式常開接点を介して前記二次電池に接続された第3抵抗および第3トランジスタのコレクタ・エミッタ間の直列回路とを有し、前記コンデンサに前記第3トランジスタのベース・エミッタ間を接続するとともに、その第3トランジスタのコレクタに第4抵抗を介して前記第1抵抗および第2抵抗の相互接続点を接続している、
ことを特徴とするソーラ式携帯充電器。 Solar cells,
A secondary battery charged by the output of the solar cell;
A DC-DC converter that converts the voltage of the secondary battery into a DC voltage of a predetermined level;
A charging terminal connected to an output terminal of the DC-DC converter;
An energization control switch;
An automatic return pushbutton type normally open contact;
A light emitter connected to the output end of the DC-DC converter via the switch for energization control and the push button type normally open contact;
Connected to the secondary battery via the pushbutton-type normally open contact, operates when the pushbutton-type normally open contact is on, and turns on the energization control switch when the voltage of the secondary battery is below a set level. A voltage determination circuit to
Equipped with a,
The energization control switch is a first transistor in which a collector and an emitter are inserted into an energization path to the light emitter.
The voltage determination circuit includes a series circuit of a first resistor and a second resistor connected to the secondary battery via the push button type normally open contact, a base-emitter connected to the second resistor, and a collector A second transistor whose emitter is connected to the output terminal of the DC-DC converter via the push-button normally open contact, and the voltage generated in the second resistor is turned on when the voltage is higher than a set level and turned off when the voltage is lower than the set level; A capacitor connected to the output terminal of the DC-DC converter via the push button type normally open contact, and a third resistor and a collector of a third transistor connected to the secondary battery via the push button type normally open contact A series circuit between the emitters, the base and emitter of the third transistor are connected to the capacitor, and a fourth resistor is connected to the collector of the third transistor Connecting the interconnection point of said first resistor and second resistor,
A solar-type portable charger characterized by that.
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