JP2002171678A - 電子機器および電子機器の制御方法 - Google Patents
電子機器および電子機器の制御方法Info
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Abstract
る。 【解決手段】 電子時計200は、変換テーブル部28
5を有している。この変換テーブル部285には、非充
電時、ハーフデューティ充電時、フルデューティ充電時
の各々に対応し、二次電池220の端子電圧と電池容量
との関係を示すテーブルが用意されている。制御回路2
30は、非充電時かハーフデューティ充電時かフルデュ
ーティ充電時かによりこれらのテーブルを使い分け、端
子電圧から電池容量を推定し、表示部204にその表示
を行う。
Description
池を備えた電子機器に係り、特に二次電池の充電状態の
表示制御および二次電池の充電制御のための技術に関す
る。
次電池の電池容量または電池電圧を表示する機能を備え
たものがある。この種の電子時計では、通常使用時を想
定して予め用意された二次電池の端子電圧と電池容量ま
たは電池電圧との対応テーブルを使用し、端子電圧の測
定結果から電池容量または電池電圧を推定し、その表示
を行っている。
子機器を充電用のステーションに収容して、二次電池の
充電を行う場合、電子機器の表示部には充電中の二次電
池の電池容量または電池電圧が表示される。従って、ユ
ーザとしては、その表示により二次電池が所望の電池容
量または電池電圧に充電されたか否かを確認し、適当な
ところで充電を終了させたいところである。
によって生じる二次電池の内部抵抗による電圧降下分だ
け二次電池の端子電圧が増加するため、この端子電圧か
ら上記対応テーブルにより推定された電池容量または電
池電圧は不正確なものになってしまう。
池容量または電池電圧が十分にあると判断し、電子機器
をステーションから取り外したユーザが、その期待を裏
切られ、比較的短時間のうちに再度充電を行う羽目にな
ることもある。
電池容量に達するまで行われれば十分である。それ以上
の長時間の充電は不要な電力の消費であり、不経済であ
る。さらに、定格容量以上の充電が行われると、二次電
池に液漏れ等が発生するとともに、二次電池の劣化を招
くおそれすらある。したがって、二次電池の充電を行う
場合には、二次電池の電池容量に応じて、充電制御を行
うことが望ましい。しかしながら、上述したように充電
時には、二次電池の電池電圧を推定しても正確な推定値
が得られないので、このような充電制御を行うことはで
きなかった。
し、二次電池の電池容量を簡易な構成によって推定し、
充電の制御を行うことにある。
め、この発明は、充電器から電気エネルギを受け取って
二次電池の充電を行う充電部と、前記二次電池の端子電
圧を検出する電圧検出部と、非充電時における前記二次
電池の出力電圧と前記二次電池の電池容量または電池電
圧との関係を表す第1のデータテーブルと充電時におけ
る前記二次電池の端子電圧と前記二次電池の電池容量ま
たは電池電圧との関係を表す第2のデータテーブルとを
記憶する記憶部と、非充電時においては前記記憶部に記
憶された第1のデータテーブルを用いて、前記電圧検出
部により検出された端子電圧から前記二次電池の電池容
量または電池電圧を推定し、充電時においては前記記憶
部に記憶された第2のデータテーブルを用いて、前記電
圧検出部により検出された電圧から前記二次電池の電池
容量または電池電圧を推定する制御部とを具備すること
を特徴とする電子機器を提供する。かかる電子機器によ
れば、非充電時および充電時の各々において正確に電池
容量または電池電圧を推定することができる。好ましい
態様において、この電子機器は、表示部を有し、前記制
御部は、前記電池容量または電池電圧の推定結果を前記
表示部に表示する。この場合において、前記表示部は、
前記電池容量または電池電圧の推定結果の表示の代わり
に、またはこれにさらに追加して、前記電池容量または
電池電圧の推定結果に基づいて当該電子機器の使用可能
日数を求め、前記表示部に表示してもよい。好ましい態
様において、充電時における前記二次電池の充電は、充
電器により周期的かつ断続的に行われるものである。前
記制御部は、所定の条件が満たされたときに、前記充電
の周期に対する充電時間のデューティ比の切り換えを要
求するコマンドを前記充電器に送信する。ここで、前記
記憶部は、前記第2のデータテーブルとして、前記デュ
ーティ比に対応した複数のデータテーブルを記憶し、前
記制御部は、前記複数のデータテーブルのうち現在行わ
れている充電のデューティ比に対応したデータテーブル
を用いて、前記二次電池の電池容量または電池電圧を推
定する。好ましい態様において、前記制御部は、前記二
次電池の充電が開始されてからの経過時間が所定時間に
達したときに現在よりも高いデューティ比への切り換え
を要求するコマンドを送信する。若しくは前記制御部
は、前記二次電池の端子電圧または電池容量の推定値が
所定値に達したときに現在よりも高いデューティ比への
切り換えを要求するコマンドを送信する。好ましい態様
において、前記制御部は、前記二次電池の電池容量また
は電池電圧が所定値に達したときに充電の停止を要求す
るコマンドを送信する。以上掲げた諸態様において次の
ような改良を行ってもよい。すなわち、電子機器には、
前記二次電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定部を設
ける。また、前記記憶部には、前記第1のデータテーブ
ルおよび第2のデータテーブルとして、複数の異なった
内部抵抗に対応した複数のデータテーブルを各々記憶さ
せる。そして、前記制御部は、前記内部抵抗測定部によ
り測定された前記二次電池の内部抵抗に対応した第1の
データテーブルまたは第2のデータテーブルを用いて、
前記二次電池の電池容量を推定するのである。ここで、
前記内部抵抗測定部は、例えば前記二次電池の開放電圧
と、前記二次電池に所定の負荷を接続したときの電圧と
に基づいて前記内部抵抗を算出する。また、この発明
は、充電器から電気エネルギを受け取って二次電池の充
電を行う充電部と、前記二次電池の端子電圧を検出する
電圧検出部と、記憶部と、表示部とを具備する電子機器
の制御方法において、非充電時における前記二次電池の
出力電圧と前記二次電池の電池容量または電池電圧との
関係を表す第1のデータテーブルと充電時における前記
二次電池の端子電圧と前記二次電池の電池容量または電
池電圧との関係を表す第2のデータテーブルとを前記記
憶部に予め記憶させ、非充電時においては前記記憶部に
記憶された第1のデータテーブルを用いて、前記電圧検
出部により検出された端子電圧から前記二次電池の電池
容量または電池電圧を推定し、充電時においては前記記
憶部に記憶された第2のデータテーブルを用いて、前記
電圧検出部により検出された電圧から前記二次電池の電
池容量または電池電圧を推定し、この推定結果を前記表
示部により表示することを特徴とする電子機器の制御方
法を提供する。
な実施形態について説明する。
ションの構成を示す平面図である。図1において、電子
時計200は、腕時計型の電子機器であり、電源として
二次電池を内蔵しており、この二次電池からの電源供給
を受け、時計としての機能と情報処理装置としての機能
を営むことができる。更に詳述すると、この電子時計2
00は、通常の使用状態ではユーザの腕に装着されて、
表示部204により日付時刻等を表示する一方、図示し
ないセンサ等によって、脈拍数や心拍数などの生体情報
を一定時間毎に検出して記憶する情報処理を行う。ステ
ーション100は、この電子時計200の二次電池への
充電や電子時計200とのデータ転送などを行うために
用いられる装置である。このステーション100は、電
子時計200の本体201およびバンド202よりも若
干大きめな形状の凹部101を有している。電子時計2
00は、その本体201およびバンド202が凹部10
1に収容された状態でステーション100に固定され
る。また、ステーション100には、充電の開始を指示
するための充電開始ボタン1031や、データ転送の開
始を指示するための転送開始ボタン1032などの各種
入力部とともに、各種の表示を行うための表示部104
が設けられている。
示す。図2に示すように、電子時計200の本体201
の下面は裏蓋212によって塞がれている。電子時計2
00は、この裏蓋212を凹部101の底部に対向させ
た状態でステーション100に固定される。本体201
における裏蓋212の内側の空間には、回路基板221
やこの回路基板221上の回路に電源電圧を供給する二
次電池220が収納されている。裏蓋212には開口部
があり、この開口部はカバーガラス211によって塞が
れている。このカバーガラス211の内側の表面にはデ
ータ転送や充電のための時計側コイル210が配置され
ている。
底部には、充電開始ボタン1031、転送開始ボタン1
032、表示部104、一次電源(図示省略)などと接
続された回路基板121を収納した空室がある。この空
室の天井に開口部があり、この開口部はカバーガラス1
11によって塞がれている。このカバーガラス111の
内側には、ステーション側コイル110が固定されてい
る。このステーション側コイル110は、ステーション
100側のカバーガラス111と電子時計200のカバ
ーガラス211とを介して、電子時計200の本体20
1内部のコイル210と対向している。
ン100に収容された状態において、ステーション側コ
イル110と時計側コイル210とは、カバーガラス1
11、211により物理的には非接触である。しかしな
がら、コイル巻回面が略平行なので電磁的には結合した
状態となる。
時計側コイル210とは、それぞれ時計機構部分の着磁
を避ける理由や、時計側の重量増加を避ける理由、磁性
金属の露出を避ける理由などにより、磁心を有さない空
心型となっている。しかし、このようなことが問題とな
らない電子機器に適用する場合には、磁心を有するコイ
ルを採用しても良い。もっとも、コイルに与える信号周
波数が十分に高いのであれば、空心型で十分である。
は電池電圧の表示のための制御方法および充電制御方法 本実施形態では、充電時における電池容量または電池電
圧を正確に推定するため、非充電時または通常使用時を
想定して用意された対応テーブルとは別に、充電時を想
定して二次電池の端子電圧と電池容量または電池電圧と
の関係を示す対応テーブルを予め用意する。そして、電
子時計では、非充電時または通常使用時には、これに対
応して用意された対応テーブルが使用され、そのときの
端子電圧から電池容量または電池電圧が推定される。一
方、充電時には、これに対応して用意された充電時用の
対応テーブルが使用され、そのときの端子電圧から電池
容量または電池電圧が推定される。
池容量または電池電圧の推定を正確なものにするため、
2種類の充電方法を併用して二次電池の充電を行う。以
下、その原理について説明する。
パルスであるフルデューティ充電パルスを二次電池に与
えることにより二次電池の充電を行ったときの端子電圧
(単位:V)、電池電圧(単位:V)、電池容量(単
位:mAH)の時間的変化を示している。なお、図3に
おいて横軸は時間軸であり、右側の縦軸は端子電圧およ
び電池電圧のスケールであり、左側の縦軸は電池容量の
スケールである。
抗に流れるので、二次電池の端子電圧は電池電圧よりも
内部抵抗による電圧降下分だけ高くなる。図3に示すよ
うに、フルデューティ充電パルスにより充電を行った場
合、端子電圧は初期値3.00Vから急激に上昇し、充
電開始から約1時間で略一定電圧となる。一方、電池電
圧は緩やかなカーブを描いて徐々に上昇する。二次電池
の電池容量は、この電池電圧に追従するように緩やかな
カーブを描いて上昇する。このように充電の初期におい
ては端子電圧は実際の電池電圧と大きくかけ離れるが、
充電開始から約12時間後には、実際の電池電圧とほぼ
等しくなる。
であるハーフデューティ充電パルスを二次電池に与える
ことにより二次電池の充電を行ったときの端子電圧(単
位:V)、電池電圧(単位:V)、電池容量(単位:m
AH)の時間的変化を示している。
パルスを用いて充電を行った場合、フルデューティ充電
パルスを用いて充電を行った場合と比較して、端子電圧
の時間的変化は穏やかであり、端子電圧は充電開始から
約4時間で略一定電圧となる。そして、電池電圧は、フ
ルデューティ充電パルスを用いて充電を行った場合と同
様、緩やかなカーブを描いて徐々に上昇する。二次電池
の電池容量は、この電池電圧に追従するように緩やかな
カーブを描いて上昇する。
を用いて充電を行った場合、充電の初期においては、端
子電圧と電池電圧との差がフルデューティ充電パルスの
場合よりは小さい。従って、端子電圧から電池電圧や電
池容量を推定するのが容易である。しかし、ハーフデュ
ーティ充電パルスを用いると、フルデューティ充電パル
スを用いる場合よりも、二次電池が十分な電池容量まで
充電されるのに要する時間が長くなってしまう。
から約4時間が経過するまでの充電前半期間は、ハーフ
デューティ充電パルスを用いて充電を行う。そして、充
電開始から約4時間経過後、約12時間経過までの充電
後半期間は、フルデューティ充電パルスを用いて充電を
行う。
計200の構成 次に、本実施形態におけるステーション100および電
子時計200の構成について説明する。
100の構成を示すブロック図である。図5において、
発振回路140は、各部の動作を同期させるためのクロ
ック信号CLKを出力する回路である。ステーション側
コイル110は、電子時計100側から送られてくる信
号を受信するアンテナとしての役割を担っている。ま
た、ステーション側コイル110は、電子時計200内
の二次電池220の充電を行う場合に、バースト状の交
流磁界を断続的に発生する役割を担っている。このバー
スト状の交流磁界は、電子時計200内において上述の
フルデューティ充電パルスまたはハーフデューティ充電
パルスとなるものである。
は、電源電圧Vccに固定され、その他方の端子Dは、
トランジスタ153のドレインに接続されている。この
トランジスタ153のソースは接地されており、ゲート
は、アンドゲート152の出力と接続されている。この
アンドゲート152の一方の入力端には、クロック信号
CLKが供給され、他方の入力端には充電・転送切換器
170から信号eが供給される。充電・転送切換器17
0は、この信号eのレベル切換を行う。なお、この信号
eのレベル切換の詳細については後述する。
がHレベルである期間、アンドゲート152を介してク
ロック信号CLKが供給され、ドレイン−ソース間のO
N/OFF切換が行われる。このため、ステーション側
コイル110には、電源電圧Vccをクロック信号CL
Kでスイッチングしたパルス信号が印加される。したが
って、信号eがHレベルである期間、ステーション側コ
イル110は、バースト状の交流磁界を発生する。
て時計側コイル210に誘起される信号が整流され、上
述したフルデューティ充電パルスまたはハーフデューテ
ィ充電パルスとして、二次電池220に与えられる。
ては、アンドゲート152の出力信号はLレベルに固定
され、トランジスタ153はOFF状態を継続する。こ
のため、ステーション側コイル110から電子時計20
0への交流磁界の供給は行われず、電子時計200の二
次電池220の充電も行われない。この充電が行われな
い期間、電子時計200は、ステーション100宛ての
データ信号によって変調された交流磁界を出力すること
ができる。このとき、ステーション側コイル110は、
一端が電源電圧Vccに固定され、他端Dがフローティ
ング状態であるため、時計側コイル210に交流磁界が
与えられると、ステーション側コイル110の端子Dに
は、信号S2が誘起される。受信回路154は、クロッ
ク信号CLKを用いて、この信号S2からデータ信号S
3を復調する。また、デコーダ155は、信号eがLレ
ベルである期間、受信回路154によって復調されたデ
ータ信号から、コマンドcom1、com2およびco
m3などの電子時計200からのコマンドを復号する。
20の電池容量が飽和しておらず、さらに充電の余地が
あるときに電子時計200から送られてくるコマンドで
ある。このコマンドcom1は、オアゲート156の第
1入力端と充電・転送切換器170に供給される。コマ
ンドcom2は、ハーフデューティ充電からフルデュー
ティ充電への切換を指令するコマンドである。このコマ
ンドcom2は、充電・転送切換器170に供給され
る。コマンドcom3は、二次電池220が十分に充電
され、その容量が飽和しており、もはや充電の余地がな
い状態(以下、フル充電状態という)になったときに電
子時計200から送られてくるコマンドである。このコ
マンドcom3は、オアゲート156の第2入力端とオ
アゲート157の第3入力端に供給される。
タン1032は、ユーザによって押下されると、それぞ
れ1ショットのパルス信号を出力するボタンである。い
ずれのボタンから出力されるパルス信号も、オアゲート
105を介し、パルス信号STRとしてタイマ141お
よび142に供給される。また、充電開始ボタン103
1から出力されるパルス信号は、パルス信号CSとして
充電・転送切換器170に供給される。
り、プリセット値mが書き込まれる。以後、タイマ14
1は、プリセット値mをカウント値の初期値として、ク
ロック信号CLKによるダウンカウントを行う。そし
て、タイマ141は、カウント値が「0」になるまでダ
ウンカウントを行い、このカウント動作中には、Hレベ
ルの信号aを出力する。ここで、プリセット値mは、信
号aが例えば12時間に亙ってHレベルを維持するよう
な値に設定されている。信号aは、反転回路143によ
りレベル反転されて、オアゲート157の第2入力端と
処理回路130とに供給される。
Rにより、プリセット値nが書き込まれる。以後、タイ
マ142は、カウント値がプリセット値nから「0」に
なるまで、クロック信号CLKによるダウンカウントを
行う。このカウント動作中、タイマ142は、Hレベル
の信号bを出力する。ここで、プリセット値nは、mよ
りも十分に小さく設定されており、信号bのHレベル期
間が、例えば30分となるような値に設定されている。
Rが出力された後、信号bがHレベルを維持している期
間、オアゲート156を介してデコーダ155の出力信
号を監視する。そして、この期間が終了するまでにデコ
ーダ155からコマンドcom1あるいはcom3が出
力されなかった場合、Hレベルの信号dを出力する。こ
の信号dは、オアゲート157の第1入力端と処理回路
130とに供給される。
05からパルス信号STRが出力されたとき、パルス信
号CSが出力されているか否かを判定する。そして、パ
ルス信号STRとともにパルス信号CSが出力されてい
る場合、充電・転送切換器170は、充電開始ボタン1
031の押下により充電の指示が与えられたと解し、以
下説明する充電制御処理を開始する。ただし、以下の充
電制御処理は、オアゲート157の出力信号OFFがL
レベルであることを条件として行われる。
示すように60秒の周期と50%のデューティ比を有す
るハーフデューティ充電指令信号SHALFを生成し、
これを信号eとして出力する。
2が出力されると、充電・転送切換器170は、図7に
示すように590秒間のHレベル期間と10秒のLレベ
ル期間とを交互に繰り返すデューティ比が98.3%の
フルデューティ充電指令信号SFULLを生成し、信号
eとして出力する。
がHレベルである場合、充電・転送切換器170は、信
号eをLレベルに固定し、ステーション側コイル110
による交流磁界の発生を禁止する。ここで、どのような
場合に信号OFFがHレベルになって交流磁界の発生が
禁止されるのか、また、何故そのような場合に交流磁界
の発生を禁止するのかについて説明する。
して、電子時計200がステーション100に完全に収
容されておらず、ステーション側コイル110と時計側
コイル210とが対向していないような場合が考えられ
る。このような場合、ステーション100と電子時計2
00とを結ぶ通信リンクがない。このため、充電開始ボ
タン1031または転送開始ボタン1032が押下された
としても、ステーション100に電子時計200からコ
マンドcom1やcom3が届くことなく、タイマ14
2のダウンカウントが終了し、コマンド検出器160か
らHレベルの信号dが出力される。この結果、信号OF
FがHレベルとなるのである。
ステーション側コイル110による交流磁界の発生を禁
止するのは、ステーション側コイル110と時計側コイ
ル210とが対向していない状態では、ステーション側
コイル110から交流磁界を発生したとしても、時計側
コイル210に交流電圧が誘起されず、無駄に電力を消
費するだけだからである。
ドcom1やcom3の受信を30分待ってから交流磁
界の発生を禁止する措置を採っているのは、ステーショ
ン100に収容された電子時計200の二次電池220
の残りの電池容量が空に近いような状況を配慮したもの
である。すなわち、このような場合、ステーション10
0に収容された電子時計200は、二次電池220の電
池容量が空に近いので、たとえステーション側コイル1
10と時計側コイル210とが対向していたとしても、
ステーション100にコマンドを送ることができない。
しかし、充電を30分も行えば、二次電池220の電池
容量は、電子時計200からステーション100にコマ
ンドを送るのに十分な電池容量に達すると考えられる。
そこで、本実施形態では、タイマ142により30分の
計時を行いながらコマンドcom1やcom3の受信を
監視し、30分待ってもコマンドcom1またはcom
3が受信されないときには、ステーション側コイル11
0と時計側コイル210とが対向していないとみなし、
ステーション側コイル110による交流磁界の発生を禁
止しているのである。
として、充電開始ボタン1031の押下により充電開始
の指示がなされた後、タイマ141による12時間の計
時が終了し、信号aがLレベルになった場合が挙げられ
る。このように12時間を以てステーション側コイル1
10による交流磁界の発生を停止するのは、一般に12
時間も充電を行えば、二次電池220はフル充電状態に
なり、それ以上の時間に及ぶ充電は、二次電池220の
劣化の原因になるからである。ただし、これには例外が
ある。すなわち、たとえ信号aがLレベルになったとし
ても、デコーダ155からコマンドcom1が出力され
続ける限り、充電・転送切換器170は、フルデューテ
ィ充電指令信号SFULLを生成し、信号eとして出力
する。二次電池220の容量が十分でない旨のコマンド
com1が送られてきている以上は、たとえ充電時間が
12時間を越えたとしても、充電を停止することはでき
ないからである。
m3が出力され、信号OFFがHレベルになった場合に
は、交流磁界の発生が禁止される。充電終了を指示する
コマンドcom3が電子時計200から送られてきてい
るのに充電を続行すると、二次電池220の劣化を招く
からである。以上が本実施形態におけるステーション1
00の詳細である。
0の構成を示すブロック図である。図8において、時計
側コイル210は、制御回路230による制御の下、コ
マンドやデータによって変調された信号をステーション
100に送信する役割と、ステーション100から与え
られる交流磁界に応じた交流電圧を発生する役割とを担
っている。
ジスタ252は、時計側コイル210による信号の送信
を行う送信部を構成している。ここで、トランジスタ2
52は、エミッタが二次電池220の正側端子に接続さ
れ、コレクタが時計側コイル210を介して接地されて
いる。送信回路250は、制御回路230からステーシ
ョン100宛てのコマンドやデータが与えられたとき、
このコマンドやデータを一連のビットからなるシリアル
データに変換する。そして、送信回路250は、送信す
べきビットが例えばLレベルであるときには、一定の周
波数と持続時間を有する交流ベース電流をトランジスタ
252に流し、送信すべきビットがHレベルであるとき
には一定時間に亙ってトランジスタ252に対するベー
ス電流の供給を断つ。この結果、ステーション100宛
てのシリアルデータによって変調された交流磁界が時計
側コイル210によって発生される。時計側コイル21
0による信号の送信を行わないとき、送信回路250
は、トランジスタ252に対するベース電流を断ち、ト
ランジスタ252をOFF状態に維持する。
ョン100から交流磁界を受け取り、これから得られる
電気エネルギにより二次電池220の充電を行うための
回路構成について説明する。
一方の端子Pは、ダイオード245を介して二次電池2
20の正側端子に接続されている。また、時計側コイル
210の他方の端子は、二次電池220の負側端子に接
続されている。このため、ステーション側コイル110
(図2参照)からバースト状の交流磁界が発生すると、
その交流磁界により時計側コイル210の一方の端子P
にバースト状の交流電圧が誘起される。この交流電圧
は、ダイオード245によって整流された後、充電パル
スとして二次電池220に充電される。そして、二次電
池220の電圧Vccが、電子時計200における各部
の電源として用いられる。
45のカソードから得られる電圧に基づいて、端子Pに
交流電圧が誘起されているか否かを検出し、交流電圧が
誘起されている場合にはHレベルの充電期間信号CHR
を出力し、誘起されていない場合にはLレベルの充電期
間信号CHRを出力する。電圧検出回路281は、二次
電池220における両端子間の電圧値Evを検出してデ
ィジタルデータとして出力する。
次電池220の内部抵抗を求めるための回路を有してい
る。以下、これについて説明する。
抗値Rの放電用抵抗301の一端が接続され、この抵抗
301の他端はトランジスタ302のコレクタに接続さ
れ、トランジスタ302のエミッタは二次電池220の
負側端子に接続されている。トランジスタ302がオン
状態であるとき、トランジスタ302および抵抗301
は、二次電池220の放電路を形成する。
は、制御回路230の制御下で、トランジスタ302の
ON/OFF切換およびレジスタ282、283に対す
るデータ書き込みを行うための信号DTCを出力する回
路である。さらに詳述すると、制御回路230は、充電
期間信号CHRがHレベルからLレベルに変化してから
所定時間経過したとき、放電抵抗スイッチング回路30
3に指令を送り、信号DTCをHレベルに立ち上げる。
この信号DTCの立ち上がりエッジにより、その時点に
おける二次電池220の電圧値Evdを表す電圧検出回
路281の出力データがレジスタ283に書き込まれ
る。
ランジスタ302がON状態となり、放電用抵抗301
が二次電池220に並列に接続され、放電路が形成され
る。そして、制御回路230は、このようにして二次電
池220の放電路が形成されてから所定時間が経過した
とき、放電抵抗スイッチング回路303に指令を送り、
信号DTCをLレベルに立ち下げる。この信号DTCの
立ち下がりエッジにより、その時点における電圧検出回
路281の出力データがレジスタ282に書き込まれ
る。
を利用して、二次電池220の開放時の端子電圧値Ev
dと、放電用抵抗301が並列接続された状態における
二次電池220の端子電圧の電圧値Evrが求められ、
前者がレジスタ283に、後者がレジスタ282に保持
される。
れた電圧値Evdからレジスタ282に保持された電圧
値Evrを減算し、結果ΔEvを出力する。このΔEv
は、二次電池220の内部抵抗による電圧降下に相当す
るものである。
284の出力データΔEv、レジスタ282の出力デー
タである電圧値Evr及び放電用抵抗301の抵抗値R
に基づいて次式により二次電池220の内部抵抗の抵抗
値Reを算出する。 Re=R・ΔEv/Evr =R・(Evd−Evr)/Evr
0の内部抵抗の大小のクラス分けのためのテーブルを有
しており、得られた内部抵抗の抵抗値Reがいずれのク
ラスに属するかを判定し、そのクラスを示す信号を変換
テーブル部285に供給する。以上が本実施形態におけ
る二次電池220の内部抵抗を求める回路の詳細であ
る。
変換テーブルを備えている。変換テーブルTA:これ
は、充電が行われていない時あるいは通常使用時におけ
る二次電池220の端子電圧値Evを電池容量Fまたは
これに対応した電池電圧値に変換するための変換テーブ
ルである。変換テーブルTB:これは、ハーフデューテ
ィ充電パルスによる充電が行われているときの二次電池
220の端子電圧値Evを電池容量Fまたはこれに対応
した電池電圧値に変換するための変換テーブルである。
変換テーブルTC:これは、フルデューティ充電パルス
による充電が行われているときの二次電池220の端子
電圧値Evを電池容量Fまたはこれに対応した電池電圧
値に変換するための変換テーブルである。
上昇するのに従って、二次電池の端子電圧値Evと電池
容量Fまたは電池電圧値との関係は変化してゆく。そこ
で、本実施形態における変換テーブル部285には、上
記の変換テーブルTA、TBおよびTCとして、内部抵
抗の各クラスに対応したものが設けられている。
テーブルTA、TB、TCのうちの1種類を指定する信
号SELTが制御回路230から与えられる。変換テー
ブル部285は、内部抵抗算出回路305によって指定
された内部抵抗のクラスに対応し、かつ、信号SELT
によって指定された種類の変換テーブルを制御回路23
0に提供する。
ユニットなどを備える一種の中央処理制御装置である。
この制御回路230によって行われる制御のうち主要な
ものを挙げると次の通りである。まず、制御回路230
は、電子時計200に時計としての機能を営ませるため
の制御、具体的には計時のための制御および表示部20
4による現在時刻の表示制御を行う。また、入力部20
3によりユーザからの指示が入力された場合にはその指
示に対応した制御を行う。さらに制御回路230は、二
次電池220の電池容量を求めてその表示を行うための
制御を適当な時間間隔を空けて定期的に行う。この制御
の態様は、非充電時または通常使用時と充電時とで異な
る。また、制御回路230は、充電時、ステーション1
00に対して充電の制御のための指令を送信する制御を
適当な時間間隔で定期的に行う。なお、制御回路230
が行うこれらの制御の内容については、説明の重複を避
けるため、本実施形態の動作説明において詳細を明らか
にする。
電時または通常動作時における電子時計200の動作に
ついて説明する。まず、制御回路230は、電池容量ま
たは電池電圧値の表示を行うべきとき、非充電時または
通常動作時に対応した変換テーブル群TAを指定する選
択信号SELTを変換テーブル部285に送る。この選
択信号SELTと、内部抵抗算出回路305から出力さ
れる内部抵抗のクラスを示す信号とにより、変換テーブ
ル群TAの中の1つが特定される。そして、この特定さ
れた変換テーブルTAにより、電圧検出回路281から
得られる二次電池220の端子電圧値Evが、電池容量
Fまたはこれに対応した電池電圧値に変換される。制御
回路230は、この変換テーブルTAにより得られた電
池容量Fまたは電池電圧値を表示部204に表示する。
ステーション100の動作を説明する。まず、ユーザ
は、電子時計200をステーション100の凹部101
に収容させる。これにより、ステーション側コイル11
0と時計側コイル210とは、図2に示したように互い
に対向するため、電磁的に結合した状態となる。
031が押下されると、図5に示すパルス信号STRが
発生し、タイマ141およびタイマ142がカウント動
作を開始する。また、パルス信号STRによって、充電
・転送切換器170は、ハーフデューティ充電指令信号
SHALFを信号eとして出力する。この信号eは、図
6に示すように30秒のHレベル期間と30秒のLレベ
ル期間を交互に繰り返す。信号eがHレベルである期間
は、トランジスタ153のスイッチングが行われ、ステ
ーション側コイル110からバースト状の交流磁界が断
続的に発生される。
0側においては、時計側コイル210に交流電圧が誘起
され、ダイオード245によって整流される。この結果
得られるハーフデューティ充電パルスが二次電池220
に与えられ、二次電池220の充電が行われる。
ード245を介して、時計側コイル210に交流電圧の
誘起されているか否かを監視し、交流電圧が誘起されて
いる期間は充電期間信号CHRをHレベルとし、交流電
圧が誘起されていない期間は充電期間信号CHRをLレ
ベルとする。
ベル切換が始まると、制御回路230は、二次電池22
0の充電が開始されたことを検知し、元々有している時
計機能により充電開始時刻を求め、制御回路230に内
蔵されるメモリに記録する。
での間、制御回路230は、適当な時間間隔で定期的
に、電池容量Fまたは電池電圧値を求めて表示部204
に表示する。すなわち、次の通りである。
ィ充電に対応した変換テーブル群TBを指定する選択信
号SELTを変換テーブル部285に送る。この選択信
号SELTと、内部抵抗算出回路305から出力される
内部抵抗のクラスを示す信号とにより、変換テーブル群
TBの中の1つが特定される。
により、電圧検出回路281から得られる二次電池22
0の端子電圧値Evが、電池容量Fまたはこれに対応し
た電池電圧値に変換される。制御回路230は、この変
換テーブルTBにより得られた電池容量Fまたは電池電
圧値を表示部204に表示する。以上の動作が充電開始
から4時間が経過するまで定期的に繰り返されるのであ
る。
と、制御回路230は、充電期間信号CHRがLレベル
である期間、すなわち、ステーション側コイル110が
バースト状の交流磁界を発生しない期間内において、コ
マンドcom2のデータビットを送信回路250に送
り、このデータビットによって変調された交流磁界を時
計側コイル210から出力する。
より交流電圧がステーション側コイル110に誘起され
る。そして、受信回路154によりこの交流電圧からコ
マンドcom2のデータビットが復調され、デコーダ1
55によりコマンドcom2が出力される。
com2を受け取ると、それまで出力していたハーフデ
ューティ充電指示信号SHALFに代えて、フルデュー
ティ充電指令信号SFULLを信号eとして出力する。
この信号eは、図7に示すように590秒のHレベル期
間と10秒のLレベル期間を交互に繰り返す。この信号
eがHレベルである期間だけトランジシタ153のスイ
ッチングが行われる。この結果、ステーション側コイル
110により、バースト状の交流磁界が断続的に発生さ
れる。
流磁界の発生により、フルデューティ充電パルスが生成
され、これにより二次電池220の充電が行われる。そ
して、制御回路230は、適当な時間間隔で定期的に、
電池容量Fまたは電池電圧値を求めて表示部204に表
示する。ただし、この場合、制御回路230は、フルデ
ューティ充電に対応した変換テーブル群TCを指定する
選択信号SELTを変換テーブル部285に送る。この
選択信号SELTと、内部抵抗算出回路305から出力
される内部抵抗のクラスを示す信号とにより、変換テー
ブル群TCの中の1つが特定される。そして、この特定
された変換テーブルTCにより、電圧検出回路281か
ら得られる二次電池220の端子電圧値Evが、電池容
量Fまたはこれに対応した電池電圧値に変換される。制
御回路230は、この変換テーブルTCにより得られた
電池容量Fまたは電池電圧値を表示部204に表示す
る。
の表示動作が行われる間、制御回路230は、電池容量
Fまたは電池電圧値を監視し続ける。そして、制御回路
230は、二次電池220がフル充電状態に至ったと判
定した場合に、充電期間信号CHRがLレベルである期
間を利用して、コマンドcom3のデータビットを送信
回路250に送り、このデータビットによって変調され
た交流磁界を時計側コイル210から出力する。この結
果、ステーション100では、デコーダ155からコマ
ンドcom3が出力され、信号OFFがHレベルとな
る。
の信号OFFを受け取ると、信号eをLレベルとし、ス
テーション側コイル110による交流磁界の発生を停止
する。これにより電子時計200の二次電池220の充
電が終了する。
と、ステーション100ではタイマ141のカウント動
作は終了する。しかし、そのカウント動作終了時刻にな
っても二次電池220がフル充電状態に至らない場合が
ある。そのような場合に対処するため、本実施形態にお
ける電子時計200の制御回路230は、充電開始から
12時間経過したときにコマンドcom1をステーショ
ン100に送る。ステーション100では、このコマン
ドcom1がデコーダ155から出力される。この場
合、充電・転送切換器170は、タイマ141のカウン
ト動作が終了し、信号OFFがHレベルになっていたと
しても、フルデューティ充電指令信号SFULLを信号
eとして出力し、フルデューティ充電を続行する。
態になる前に、ユーザが電子時計200をステーション
100から取り外す場合もある。この場合、ステーショ
ン100では、いつまで待ってもコマンドcom3が受
信されない。しかしながら、充電開始から12時間が経
過すると、タイマ141のカウント動作が終了し、信号
OFFがHレベルになる。これにより充電・転送切換器
170は、信号eをLレベルに固定し、充電のための交
流磁界の発生を停止する。
まとめた表である。この表の最も左の欄には、非充電時
または通常動作時における端子電圧が6種類記載される
とともに、各端子電圧に対応した電池容量がカッコ書き
で付されている。その右隣りの欄には、左の端子電圧値
Evに対応した数値で表したレベルが記載されている。
非充電時または通常動作時には、以上挙げた端子電圧値
Evと電池容量Fまたは電池電圧値との対応テーブル
(上述した変換テーブルTA)を使用して、端子電圧E
vから電池容量Fまたは電池電圧値が推定される。そし
て、その推定結果が電池の残量を視覚的に表現したアイ
コンにより表示される。表における第3欄目がこのよう
にして電子時計200の表示部204に表示されるアイ
コンである。また、このアイコンの他に、例えば端子電
圧値Evが「15」であるときには「あと22日間使用
可能です」、端子電圧値Evが「12」になると「あと
14日間使用可能です」という具合に、二次電池220
の充電を行うことなく電子時計200の使用をすること
が可能な日数が表示部204に表示される。
ューティ充電が行われているときには、それ専用の対応
テーブル(上述した変換テーブルTBまたはTC)を使
用して、端子電圧値Evから電池容量Fまたは電池電圧
値が推定され、その推定結果がアイコンにより表示され
る。この場合、電池容量Fなどの推定に使用するテーブ
ルが非充電時または通常動作時のものと異なるので、同
一端子電圧値Evであっても、残量表示のためのアイコ
ンとして異なったものが表示される。図9では、その違
いを明らかにするために、4種類のアイコンに符号SB
1〜SB4を付した。
ときに、電子時計200の制御回路230からステーシ
ョン100にハーフデューティ充電からフルデューティ
充電への切換を要請するコマンドcom2を送信した。
しかし、このように設定時間により充電方法の切換を行
うのでなく、二次電池220の電池容量Fまたは端子電
圧値Evが予め設定した値に至ったときに、制御回路か
らステーションにコマンドcom2を送信してもよい。
始から4時間経過後にコマンドcom2を送信するモー
ドと、電池容量Fまたは端子電圧値Evが所定値になっ
たときにコマンドcom2を送信するモードのうち所望
のモードを選択し得るように電子時計200を構成して
もよい。
ーティ比を2段階に変更する場合であったが、3段階以
上に変更するように構成することも可能である。この場
合においては、電池容量Fを推定するための変換テーブ
ルについても3種類以上設けるように構成すればよい。
ステーション100を、被充電機器として電子時計20
0を例にとって説明したが、本発明は、充電可能な全て
の電子機器とその充電器に適用可能である。例えば、電
動歯ブラシや、電動ひげ剃り、コードレス電話、携帯電
話、パーソナルハンディフォン、モバイルパソコン、P
DA(Personal Digital Assis
tants:個人向情報端末)などの二次電池を備える
被充電機器と、その充電機器とに適用可能である。
ば、非充電時および充電時の各々において正確に電池容
量または電池電圧を推定することができる。また、この
発明によれば、この推定結果を利用して適切な充電制御
をすることができる。
よび電子時計の構成を示す平面図である。
面図である。
ューティ充電を説明する図である。
ィ充電を説明する図である。
すブロック図である。
令信号の波形を示す図である。
信号の波形を示す図である。
ロック図である。
……二次電池、230……制御回路、285……変換テ
ーブル部、250……送信回路、154……受信回路、
281……電圧検出回路、303……放電抵抗スイッチ
ング回路、282,283……レジスタ、284……減
算器、305……内部抵抗算出回路。
Claims (11)
- 【請求項1】 充電器から電気エネルギを受け取って二
次電池の充電を行う充電部と、 前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、 非充電時における前記二次電池の出力電圧と前記二次電
池の電池容量または電池電圧との関係を表す第1のデー
タテーブルと充電時における前記二次電池の端子電圧と
前記二次電池の電池容量または電池電圧との関係を表す
第2のデータテーブルとを記憶する記憶部と、 非充電時においては前記記憶部に記憶された第1のデー
タテーブルを用いて、前記電圧検出部により検出された
端子電圧から前記二次電池の電池容量または電池電圧を
推定し、充電時においては前記記憶部に記憶された第2
のデータテーブルを用いて、前記電圧検出部により検出
された電圧から前記二次電池の電池容量または電池電圧
を推定する制御部とを具備することを特徴とする電子機
器。 - 【請求項2】 表示部を有し、前記制御部は、前記電池
容量または電池電圧の推定結果を前記表示部に表示する
ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。 - 【請求項3】 表示部を有し、前記制御部は、前記電池
容量または電池電圧の推定結果に基づいて当該電子機器
の使用可能日数を求め、前記表示部に表示することを特
徴とする請求項1に記載の電子機器。 - 【請求項4】 充電時における前記二次電池の充電は、
充電器により周期的かつ断続的に行われるものであり、
前記制御部は、所定の条件が満たされたときに、前記充
電の周期に対する充電時間のデューティ比の切り換えを
要求するコマンドを前記充電器に送信することを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1の請求項に記載の電子機
器。 - 【請求項5】 前記記憶部は、前記第2のデータテーブ
ルとして、前記デューティ比に対応した複数のデータテ
ーブルを記憶し、前記制御部は、前記複数のデータテー
ブルのうち現在行われている充電のデューティ比に対応
したデータテーブルを用いて、前記二次電池の電池容量
または電池電圧を推定することを特徴とする請求項4に
記載の電子機器。 - 【請求項6】 前記制御部は、前記二次電池の充電が開
始されてからの経過時間が所定時間に達したときに現在
よりも高いデューティ比への切り換えを要求するコマン
ドを送信することを特徴とする請求項5に記載の電子機
器。 - 【請求項7】 前記制御部は、前記二次電池の端子電圧
または電池容量の推定値が所定値に達したときに現在よ
りも高いデューティ比への切り換えを要求するコマンド
を送信することを特徴とする請求項5に記載の電子機
器。 - 【請求項8】 前記制御部は、前記二次電池の電池容量
または電池電圧が所定値に達したときに充電の停止を要
求するコマンドを送信することを特徴とする請求項1〜
7のいずれか1の請求項に記載の電子機器。 - 【請求項9】 前記二次電池の内部抵抗を測定する内部
抵抗測定部を具備し、前記記憶部は、前記第1のデータ
テーブルおよび第2のデータテーブルとして、複数の異
なった内部抵抗に対応した複数のデータテーブルを各々
記憶し、前記制御部は、前記内部抵抗測定部により測定
された前記二次電池の内部抵抗に対応した第1のデータ
テーブルまたは第2のデータテーブルを用いて、前記二
次電池の電池容量を推定することを特徴とする請求項1
〜8のいずれか1の請求項に記載の電子機器。 - 【請求項10】 前記内部抵抗測定部は、前記二次電池
の開放電圧と、前記二次電池に所定の負荷を接続したと
きの電圧とに基づいて前記内部抵抗を算出することを特
徴とする請求項9に記載の電子機器。 - 【請求項11】 充電器から電気エネルギを受け取って
二次電池の充電を行う充電部と、前記二次電池の端子電
圧を検出する電圧検出部と、記憶部と、表示部とを具備
する電子機器の制御方法において、 非充電時における前記二次電池の出力電圧と前記二次電
池の電池容量または電池電圧との関係を表す第1のデー
タテーブルと充電時における前記二次電池の端子電圧と
前記二次電池の電池容量または電池電圧との関係を表す
第2のデータテーブルとを前記記憶部に予め記憶させ、 非充電時においては前記記憶部に記憶された第1のデー
タテーブルを用いて、前記電圧検出部により検出された
端子電圧から前記二次電池の電池容量または電池電圧を
推定し、充電時においては前記記憶部に記憶された第2
のデータテーブルを用いて、前記電圧検出部により検出
された電圧から前記二次電池の電池容量または電池電圧
を推定し、この推定結果を前記表示部により表示するこ
とを特徴とする電子機器の制御方法。
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