CN101281390B - 带发电功能的电子钟表 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够容易稳定电机等的驱动的带发电功能的电子钟表。带发电功能的电子钟表(1)具有：发电单元(4)；蓄积由发电单元(4)发出的电能的二次电池(7)；由二次电池(7)驱动的时刻显示控制单元(14)；由时刻显示控制单元(14)控制的时刻显示单元；检测二次电池(7)的电压的电池电压检测单元(71)；和放电单元，其在由电池电压检测单元(71)检测的电压达到预先设定的第1设定值时，将蓄积在二次电池(7)中的电荷放出。放电单元具有电池电压控制单元(74)，其使电机驱动脉冲的能量增加，使电荷放电单元(73)动作并将电荷放出。

Description

带发电功能的电子钟表

技术领域

本发明涉及带发电功能的电子钟表。 

背景技术

具备发电功能的钟表由于具有不需要更换电池的优点，所以被广泛采用。 

在这种带发电功能的电子钟表中，一般设有防止过充电电路(参照专利文献1)。 

该防止过充电电路被设定为在达到比较高的电压时动作，以便没有浪费地使用二次电池的最大额定容量。例如，在具有图9所示的放电特性的二次电池(锂离子电池)中，例如设定为在达到2.2V时，防止过充电电路动作，防止二次电池的过充电。 

并且，例如在较大电流流过的急速发电时，如图10所示，电压根据二次电池的内部电阻而上升。例如，图10是内部电阻为100Ω的二次电池的示例，但在急速发电等时流过3mA电流的情况下，外观上升电压(見かけ上昇電压)达到0.3V左右。考虑到产生该电压上升，优选防止过充电电路的动作电压为高电压(例如2.2V左右)。 

另外，二次电池的内部电阻在电池容量变小时升高，所以根据二次电池的类型，有时外观上升电压进一步升高。例如，图11是内部电阻为200Ω的二次电池的示例，外观上升电压达到0.6V左右。 

另外，二次电池的内部电阻也根据温度变化和使用年数而变化，尤其在使用年数变长时有时会大幅上升，所以需要防止过充电电路。例如，图12是图11的二次电池使用8年时的示例，外观上升电压也变得非常大。 

并且，在具有步进电机和指针的模拟显示式的带发电功能的电子钟 表中，在电源电压因发电装置的影响而大幅变动时，将影响到电机驱动的稳定性等，因此为了稳定电机驱动，需要减小电源电压的变动，并缩小电压动作区域(参照专利文献2)。 

另外，在较高电压区域/防止过充电电压附近的电机驱动，需要用于确保质量的复杂技术(参照专利文献3)，所以需要将电机驱动电压抑制得较低。 

【专利文献1】日本特开平9-171086号公报 

【专利文献2】日本特开平11-150988号公报 

【专利文献3】日本特开平7-306274号公报 

如上所述，如果设有防止过充电电路，则可以防止对二次电池的过充电，但在二次电池达到防止过充电电路的动作电压(例如2.2V)附近的较高电压时，存在需要用于稳定电机驱动的复杂技术的问题。 

并且，二次电池的电压有时上升到防止过充电电路的动作电压(例如2.2V)附近，所以也存在电源电压的变动幅度变大、不能实现稳定的电机驱动的问题。 

另外，在使用液晶显示器等显示时刻的数字式钟表中，为了实现液晶显示器等负荷的稳定动作，也优选电源电压的变动幅度尽量小。 

并且，在利用旋转锤和表把旋转发电机的转子来进行发电时，可以通过使用者的发电操作进行急速发电，但在该急速发电时如果由于所述外观上升电压而导致防止过充电电路动作，则即使使用者持续进行发电操作也不能进行对二次电池的充电，存在不能进行充分充电的问题。 

另外，在具有检测对二次电池的充电电流并实时显示发电状态的功能的钟表中，尽管发电装置正在发电中，但如果由于所述外观上升电压、而导致防止过充电电路动作，则对二次电池的充电电流消失，所以判断为没有发电，发电状态显示功能停止。因此，使用者有可能误解为发电装置和发电状态显示机构发生故障。 

发明内容

本发明的第一目的在于，提供一种能够容易稳定电机和显示器等负荷的驱动的带发电功能的电子钟表。 

本发明的第二目的在于，提供一种带发电功能的电子钟表，该电子钟表在具有防止过充电电路的情况下，预防防止过充电电路因外观上升电压而动作，能够进行充分的充电，而且在设有发电状态显示功能的情况下能够正常动作。 

本发明的带发电功能的电子钟表的特征在于，具有：发电单元；蓄积由所述发电单元发出的电能的蓄电单元；利用在所述蓄电单元中蓄积的所述电能来驱动的计时控制单元；由所述计时控制单元控制并进行时刻显示的时刻显示单元；检测所述蓄电单元的电压的电压检测单元；放电单元，其在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到预先设定的第1设定值时，将蓄积在蓄电单元中的电荷放出；和防止过充电单元，其在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到被设定为高于所述第1设定值的第2设定值时，防止由所述发电单元发出的电能充电到所述蓄电单元中。 

在本发明中，在蓄电单元的电压达到预先设定的第1设定值时，通过放电单元将蓄电单元的电荷放出，所以能够抑制蓄电单元的电压上升。因此，可以防止蓄电单元的电压上升到第1设定值以上，相应地可以减小电压变动幅度。因此，在利用蓄电单元的电压驱动电机和显示器时，也可以稳定电机和显示器的驱动。 

另外，在发电电流临时增大并超过放电单元的放电能力时，即使蓄电单元的电压达到第1设定值并使放电单元动作，蓄电单元的电压也继续上升，有可能导致过充电状态。 

对此，在本发明中，由于设有防止过充电单元，所以在蓄电单元的电压上升时能够防止对蓄电单元的充电，可以防止蓄电单元的过充电。 

另外，优选所述蓄电单元是二次电池，并且所述第1设定值被设定为容量是二次电池的最大额定容量的90～95％的电压值。例如，如果是具有图9所示的特性的二次电池的情况，则第1设定值只要设定为1.5V左右即可。 

并且，优选所述第2设定值相比第1设定值被设定为所述外观上升电压以上的较高电压值。例如，如果是具有图9所示的特性的二次电池的情况，则在第1设定值设定为1.5V、外观上升电压为0.6V时，只要将第2设定值设定为1.5V+0.6V＝2.1V以上(例如2.2V)即可。 

锂离子二次电池等如图9所示，截止到最大额定容量的90～95％左右时是电压变动较小的基本平坦的特性，但在超过约95％时，电压急剧上升。 

因此，在所述第1设定值大于二次电池的最大额定容量的95％时，第1设定值例如达到1.7～2.0V左右，相应地电压变动也增大，电机等的稳定驱动变困难。 

对此，如果把第1设定值设为最大额定容量的90～95％左右的电压例如1.5V，则电压变动变小，可以稳定驱动电机等。 

并且，相比第1设定值，如果将第2设定值设为所述外观上升电压以上的较高电压值，则在急速发电时充电电流增加的情况下、和由于温度变化/长期使用等使得二次电池的内部电阻增加、并产生0.6V左右的外观上升电压的情况下，也可以预防防止过充电单元动作。 

因此，在通过使用者的发电操作进行急速发电时，可以将二次电池充分充电，而且不会导致防止过充电单元动作。 

并且，在具有检测对二次电池的充电电流值并显示发电状态的功能时，也可以使发电状态显示功能正常动作，而且不会导致防止过充电单元动作而使发电状态的显示停止。 

在本发明中，优选所述时刻显示单元具有电机驱动电路和利用从该电机驱动电路输出的电机驱动脉冲驱动的电机，所述放电单元具有控制所述电机驱动电路的电池电压控制单元，所述电池电压控制单元构成为相比通常驱动时增加输出所述电机驱动脉冲的能量，由此可以将蓄积在蓄电单元中的电荷放出。 

这样在本发明中，作为放电单元的电池电压控制单元控制电机驱动电路，可以利用电机驱动脉冲放出(消耗)蓄电单元的电荷。因此，不需要另外准备特殊的放电电路，可以简化电路结构，并且可以将蓄电单 元的电荷有效用于电机驱动中。 

尤其是电机驱动电路如所述专利文献2记载的那样，采用以下驱动控制方式，即：通过提供可以驱动电机的最小限度的驱动脉冲，来实现节省电力，而且检测电机的旋转，在由于负荷变动等不能利用所述驱动脉冲而旋转的情况下，提供有效电力大于驱动脉冲的辅助脉冲，从而可靠地驱动电机。该情况时，所述电池电压控制单元在将蓄电单元的电荷放出时，只要将驱动脉冲增加为辅助脉冲程度的有效电力来提供即可。因此，即使由电机驱动的齿轮串和指针等产生负荷变动，也能够可靠地驱动电机，并且可以抑制蓄电单元的电压上升。 

在本发明中，优选所述放电单元具有与所述蓄电单元并联连接的电荷放电电路和控制该电荷放电电路的动作的电池电压控制单元，所述电池电压控制单元构成为使所述电荷放电电路动作，使蓄积在蓄电单元中的电荷流向电荷放电电路，使其可以放电。 

在此，电荷放电电路只要构成为具有由晶体管等构成的开关和放电用的电阻即可。 

这样在本发明中，在利用电池电压控制单元使电荷放电电路动作时，通过所述开关导通等使蓄积在蓄电单元中的电荷流向电荷放电电路。流向电荷放电电路的电荷通过在放电用电阻中流过而放电(消耗)。 

因此，由于能够利用晶体管和电阻等的简单结构设计电荷放电电路，所以能够容易设定放电单元，而且电路结构也不会变复杂。 

并且，由于设计专用的电荷放电电路，所以通过设定放电用电阻的电阻值等，可以容易调整放电能力。因此，与利用了电机驱动脉冲的放电相比，也能够容易提高放电能力。 

在本发明中，优选所述时刻显示单元具有电机驱动电路和利用从该电机驱动电路输出的电机驱动脉冲驱动的电机，所述放电单元具有与所述蓄电单元并联连接的电荷放电电路和电池电压控制单元，所述电池电压控制单元在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到第1设定值时，控制所述电机驱动电路，使其相比通常驱动时增加输出所述电机驱动脉冲的能量，由此将蓄积在蓄电单元中的电荷放出，在由所述电压 检测单元检测的蓄电单元的电压达到被设定为高于所述第1设定值的第3设定值时，使所述电荷放电电路动作，使蓄积在蓄电单元中的电荷流向电荷放电电路，并使其放电。 

另外，第3设定值只要设定为低于所述第2设定值即可。例如，在第1设定值为1.5V、第2设定值为2.2V时，第3设定值只要设定为1.7V左右即可。 

这样在本发明中，由于第1设定值低于第3设定值，所以在蓄电单元的电压因发电而上升时，首先增加电机驱动脉冲的能量进行放电。因此，可以有效利用放出的电荷，并抑制蓄电单元的电压上升。 

另外，在发电能力大于电机驱动脉冲的电荷放电能力，蓄电单元的电压上升到第3设定值时，电荷放电电路动作并进行电荷放电，所以能够更有效地使蓄电单元的电荷放电。 

另外，在达到第3设定值并且电荷放电电路动作时，也可以同时进行所述电机驱动脉冲的电荷放电处理。如果能够使双方都动作，与只依靠电荷放电电路进行放电时相比，可以进一步提高电荷放电能力。 

在本发明中，优选所述放电单元在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到第1电压值以上时，随着所述蓄电单元的电压升高，放电量增大。 

例如，可以将放电单元动作的电压设定为从第1设定值起的多个阶段值，随着电压值升高，只要增大达到各个设定值时的放电单元的放电量即可。 

根据这种结构，随着蓄电单元的电压升高，电荷放电量也增大，所以能够提高急速发电时的充电效果，而且能够有效防止蓄电单元的电压上升。 

在本发明中，优选具有检测所述发电单元的发电状态的发电状态检测单元和根据所述发电状态检测单元的检测结果显示发电状态的发电状态显示单元。 

在此，发电状态检测单元通过检测充电给蓄电单元的充电电流，可以检测发电状态。并且，发电状态显示单元使用显示指针等显示该检测 的发电状态、例如充电电流值的大小。因此，使用者能够容易确认当前的发电状态。另外，在本发明中，由于设有放电单元，所以能够预防防止过充电单元动作而导致不能正常显示发电状态，可以使发电状态显示功能正常动作。 

根据本发明的带发电功能的电子钟表，能够容易稳定电机和显示器等负荷的驱动。并且，在具有防止过充电电路时，可以预防防止过充电电路因外观上升电压而动作，能够进行充分的充电，而且在设有发电状态显示功能时能够使其正常动作。 

附图说明

图1是表示本实施方式中的带发电功能的电子钟表的结构的方框图。 

图2是所述实施方式中的电子钟表的电路方框图。 

图3是表示所述实施方式中的电子钟表的表盘部分的图。 

图4是表示所述实施方式中的发电单元和发电状态显示单元的结构的图。 

图5是表示所述实施方式中的放电单元的结构的电路图。 

图6是表示所述实施方式中的电流检测单元的结构的电路图。 

图7是表示所述实施方式中的发电状态、累计值和电机驱动脉冲的时序图。 

图8是表示所述实施方式中的电池电压控制处理的流程图。 

图9是表示二次电池的特性的曲线图。 

图10是表示二次电池的特性的曲线图。 

图11是表示二次电池的特性的曲线图。 

图12是表示二次电池的特性的曲线图。 

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的一个实施方式。 

[电子钟表的整体结构] 

电子钟表1如图1所示具有旋转锤2、表把3、发电单元4、整流单元5、电流检测单元6、作为蓄电单元的二次电池7、积分单元8、发电显示控制单元9、发电显示用电机驱动单元10、发电显示用电机11、振荡单元12、分频单元13、时刻显示控制单元14、时刻显示用电机驱动单元15和时刻显示用电机16。 

电子钟表1还具有检测二次电池7的电池电压的电池电压检测单元71、控制对二次电池7的充电的作为充电控制单元的限制器72、将充电给二次电池7的电荷放出的电荷放电单元73、和控制二次电池7的电压的电池电压控制单元74。 

在此，如图2的硬件结构图所示，电流检测单元(电流检测电路)6、分频单元(分频电路)13、各个电机驱动单元(电机控制电路)10、15、电池电压检测单元(电池电压检测电路)71、限制器72和电荷放电单元73，通过总线100连接在CPU(central processing unit)101、ROM(readonly memory)102、RAM(random access memory)103上，并可以针对它们输入输出数据。 

并且，积分单元8、发电显示控制单元9、时刻显示控制单元14和电池电压控制单元74，通过使用CPU 101、ROM 102、RAM 103执行预定的软件来实现。 

电子钟表1如图3所示，具有由时针21、分针22和秒针23构成的时刻显示用指针20，该时刻显示用指针20由所述时刻显示用电机16驱动。 

并且，在电子钟表1的表盘24的9点位置处设有与时刻显示用指针20分开设置的作为发电显示用指针的显示指针(副显示指针)31和发电显示用刻度板32。显示指针31由所述发电显示用电机11驱动。 

另外，在表盘24的3点位置处形成有窗口241，可以通过配置在表盘24背面的日期齿轮显示日期。该日期齿轮由省略图示的日期齿轮用电机旋转驱动。 

在这样构成的电子钟表1中，通过配备所述振荡单元12、分频单元13和时刻显示控制单元14而构成计时控制单元，通过配备时刻显示用电 机驱动单元15、时刻显示用电机16和时刻显示用指针20而构成时刻显示单元。 

并且，通过配备电流检测单元6和积分单元8而构成发电状态检测单元，通过配备发电显示控制单元9、发电显示用电机驱动单元10、发电显示用电机11、显示指针31和发电显示用刻度板32而构成发电状态显示单元。另外，由显示指针31构成发电状态显示单元的指针，由发电显示用电机驱动单元10和发电显示用电机11构成致动器。 

另外，判定所检测的发电电流是否在阈值以上的发电电平判定部和控制显示指针31的驱动的驱动控制部，被装配成为发电显示控制单元9的一个功能，发电电平判定部和驱动控制部由发电显示控制单元9构成。 

[发电单元] 

发电单元4也如图4所示构成为能够进行使用了配置在钟表1的表壳内部的旋转锤2的自动旋转发电、和使用了表把3的手动旋转发电。 

即，发电单元4具有发电装置40、将来自旋转锤2的机械能量传递给发电装置40的自动旋转发电用传递单元46、和将来自表把3的机械能量传递给发电装置40的手动旋转发电传递单元47。 

发电装置40是普通的交流发电机，其包括：配置有可以旋转的转子41的定子42；和卷绕有线圈43的线圈组件44。 

自动旋转发电用传递单元46具有与旋转锤2一体旋转的旋转锤轮461、和传递旋转锤轮461的旋转的一对切换轮462、463。并且，一个切换轮463啮合在转子41的小齿轮上，在旋转锤2旋转时，其旋转力通过旋转锤轮461、切换轮462、463传递给转子41，从而在发电装置40中进行发电。 

另外，一对切换轮462、463构成为具有未图示的棘轮，无论旋转锤轮461朝哪个方向旋转时，都能够使转子41朝一个方向旋转。 

手动旋转发电用传递单元47具有链柄471、立轮472、圆孔轮473、摇动轮474、第一手动旋转传递轮475、第二手动旋转传递轮476、第三手动旋转传递轮477和所述切换轮463。 

并且，在链柄471的前端安装有表把3，所以使用者转动表把3时， 链柄471旋转。链柄471的旋转通过立轮472和圆孔轮473传递给摇动轮474，摇动轮474的旋转传递给第一手动旋转传递轮475，第一手动旋转传递轮475的旋转通过第二手动旋转传递轮476和第三手动旋转传递轮477传递给切换轮463。 

此时，摇动轮474只在链柄471向一个方向旋转时与第一手动旋转传递轮475的小齿轮475A啮合。具体地讲，在安装有摇动轮474的支撑座478上设有切槽478A，摇动轮474的支撑轴474A可自由滑动地嵌入该切槽478A内。因此，在图4的情况下来讲，在圆孔轮473通过链柄操作沿顺时针方向旋转时，摇动轮474一面沿逆时针方向旋转一面移动到第一手动旋转传递轮475的中心侧，并与小齿轮475A啮合。另一方面，在第一手动旋转传递轮475通过来自切换轮463侧的驱动沿逆时针方向旋转时，摇动轮474一面沿顺时针方向旋转一面离开小齿轮475A，与第一手动旋转传递轮475的啮合解除。根据这种结构，旋转锤2的旋转不会传递给链柄471。 

[整流单元] 

整流单元5用于整流从发电装置40输出的交流电流，可以采用全波整流电路、半波整流电路等公知的整流电路。 

在本实施方式中，也如图5的电路图所示，利用整流二极管51构成整流单元5。 

[电流检测单元] 

电流检测单元6构成为可以检测通过整流单元5整流的电流的大小。 

具体地讲，电流检测单元6如图6所示具有：配置在整流单元5和二次电池7之间的电阻61；测定流过该电阻61的电流并检测发电电流的峰值的峰值检测电路62；将通过峰值检测电路62检测的值与阈值比较的比较电路63。 

电流检测单元6根据来自CPU 101的信号，按照预定的取样速率(取样周期)被驱动，进行充电给二次电池7的充电电流的取样。 

在峰值检测电路62中，如图7所示，对从整流单元5输出的发电电流进行取样，检测各个取样的峰值。在比较电路63中，构成为将通过峰 值检测电路62检测的峰值与预定的阈值、例如图7中的阈值I1～I4进行比较，并能够将该检测结果信号输出给积分单元8和发电显示控制单元9。 

另外，本实施方式的比较电路63构成为根据积分单元8的累计值等，按照来自CPU 101的信号切换所述阈值的大小、即检测电平。 

[蓄电单元] 

蓄电单元由可以充电发电电流的二次电池7构成。二次电池7由具有图9所示的放电特性的锂离子电池构成。 

并且，发电装置40的输出通过整流单元5被整流，通过电流检测单元6充电给二次电池7。另外，蓄电单元不限于二次电池7，也可以利用电容器。 

[积分单元] 

积分单元8根据从电流检测单元6输出的检测结果信号来计算平均电流值，并累计该平均电流值。 

即，积分单元8预先通过实验等寻找各个取样的发电电流的峰值的值与该峰值时的平均电流值之间的关系，将该关系表保存在ROM 102中。并且，根据所述表求出与从电流检测单元6输出的检测结果信号(峰值)对应的平均电流值，并累计该平均电流值。 

本实施方式的积分单元8具有发电量计数器、发电量显示状态计数器、持续时间计数器。各个计数器构成为RAM 103的一部分。 

发电量计数器是如图7所示那样的每当发电一次时累计所述平均电流值，并存储一次发电的累计值(发电量)的计数器。在本实施方式中，如后面所述，作为向发电量显示状态转移的条件中的一个，具有通过该发电量计数器累计的每发电一次的发电量是否在Q1以上的条件，所以设置该计数器。 

发电量显示状态计数器用于累计处于后面叙述的发电量显示状态后的平均电流值，并存储该发电量。该发电量显示状态计数器构成为如图7所示，在发电量超过Q2时被重新设定。 

持续时间计数器计数电子钟表1的动作持续时间，每当所述发电电流的累计值(发电量)达到预先设定的一天的发电量时，将正常时显示 的持续时间逐步增加一天。并且，在电子钟表1的消耗电流达到一天时，减去持续时间计数器的累计值，在每当持续时间缩短一天时，将持续时间的显示逐步减少一天。 

另外，关于所述一天的发电量和消耗电流，可以通过测定电子钟表1的消耗电流并计算每天的消耗量，根据该测定的消耗量设定一天的发电量，但该情况时，必须装配测定消耗电流的电路等，这在像手表这种小型电子钟表1中难以实现。 

因此，在本实施方式中，预先在工厂里测定、计算电子钟表1的一天的标准消耗电流，预先设定对应该消耗量的一天的发电量，并存储在ROM 102等中。并且，如果所累计的发电量达到存储在所述ROM 102中的一天的发电量，则将持续时间计数器加上一天。另一方面，每当电子钟表1通过正常走针经过一天时，视为消耗了一天的消耗电流，将持续时间计数器减去一天。 

另外，在使用电子钟表1时，在进行了后面叙述的将二次电池7的电荷放出的处理时，只要考虑该放电量来校正持续时间即可。 

[发电显示控制单元] 

发电显示控制单元9根据电流检测单元6和积分单元8的输出，控制发电显示用电机驱动单元10。即，在正常时，参照积分单元8的持续时间计数器来控制发电显示用电机驱动单元10，使得利用显示指针31指示计数值、即持续时间。 

在本实施方式中设定为使发电显示用刻度板32的一个刻度相当于持续时间的一天。并且，在按照前面所述进行发电使得持续时间计数器逐步增加1时，发电显示用电机驱动单元10使显示指针31沿逆时针方向移动一个刻度。另一方面，在电力被消耗使得持续时间计数器逐步减少1时，发电显示用电机驱动单元10使显示指针31沿顺时针方向移动一个刻度。 

另一方面，在通过手动旋转发电处于连续发电状态时，发电显示控制单元9将显示指针31从正常的持续时间显示切换为发电量显示。关于该动作的具体情况将在后面叙述。 

[发电显示用电机驱动单元] 

发电显示用电机驱动单元10根据从发电显示控制单元9输出的驱动控制信号，向发电显示用电机11的电机线圈111输出驱动脉冲，控制发电显示用电机11的驱动。 

[发电显示用电机和显示指针31的驱动齿轮串] 

发电显示用电机11如图4所示，具有卷绕有电机线圈111的线圈组件112、和配置有可自由旋转的转子114的定子113。 

在所述转子114的转子小齿轮上啮合着中间齿轮34，在该中间齿轮34的小齿轮上啮合着显示齿轮33。并且，在该显示齿轮33上安装有所述显示指针31。 

另外，显示齿轮33只在其外圆周的一部分形成有齿，并被设置成为通过所述电机11只能在一定角度范围内转动，安装在显示齿轮33上的显示指针31也被设置成为可以在一定角度范围内转动。 

因此，发电显示用刻度板32形成为平面扇形，并沿着所述显示指针31的前端的移动轨迹形成有圆弧状的刻度321。 

刻度321被划分为从表示指针位置0的第0刻度321A到表示指针位置10的第10刻度321B的十个部分。即，刻度321的刻度线设有从指针位置0到指针位置10的11条，可以显示11个状态。 

并且，在显示指针31被用作指示持续时间的持续仪时，表示每1刻度相当于1天的持续时间，并且构成为可以显示最大10天的持续时间。 

即，在持续时间计数器的计数值为0天时，显示指针31指示第0刻度321A，在为1天时，显示指针31指示第1刻度。以后，每当增加1天时，显示指针31指示第2～10刻度。并且，即使持续时间大于10天，由于刻度只有10天，所以显示指针31也指示第10刻度321B。 

另外，在本实施方式中，将第10刻度321B设定在当发电状态显示时显示指针31朝向的第1目标位置。另一方面，第2目标位置设定在非发电时显示位置。如后面所述，非发电时显示位置根据处于发电量显示状态后的发电量的累计值而变化，所以可以通过指示第2目标位置的显示指针31确认发电量的估算值。 

[计时控制单元和时刻显示单元] 

另一方面，用于显示正常时刻的计时控制单元和时刻显示单元是以往就有的普通模拟式手表钟表的结构，所以省略具体说明。 

即，振荡单元12也如图5所示，由晶体振子121和振荡电路122等构成，输出预定频率的信号。分频单元13将来自振荡单元12的信号分频，例如输出1Hz的基准信号。 

时刻显示控制单元14根据分频单元13的基准信号，向时刻显示用电机驱动单元15输出驱动信号。通常，每当从振荡单元12输入1Hz的基准信号时，输出驱动信号。时刻显示用电机驱动单元15根据所述驱动信号输入时刻显示用电机16的电机线圈，时刻显示用电机16使时刻显示用指针20逐步走针。 

另外，时刻显示用电机驱动单元15构成为根据来自发电显示控制单元9的控制信号，在持续时间为0时，转入使时刻显示用指针20停止走针的睡眠模式。 

并且，在本实施方式中，如图5所示，利用所述振荡单元12、分频单元13、时刻显示控制单元14等构成钟表用电路75。该钟表用电路75具有恒压电路76。因此，如果二次电池7的电压变动在某个程度范围内，则可以将驱动振荡电路122等的电压保持为恒定电压。 

[二次电池的电压控制] 

下面，说明用于控制二次电池7的电压的结构。 

二次电池7的电压通过电池电压检测单元71检测。电池电压检测单元71利用普通的电压检测单元构成，以预定的取样定时几乎实时地检测二次电池7的电压。 

限制器72如图5所示具有限制器用晶体管721和限制器用二极管722。限制器用晶体管721发挥开关的作用，根据来自电池电压控制单元(电池电压控制电路)74的控制信号被控制导通/截止。并且，在限制器用晶体管721导通时，发电装置40的线圈43的两端被短路，发电电流流过限制器72，所以能够防止对二次电池7的充电。因此，利用该限制器72构成防止过充电单元。 

电荷放电单元73具有放电用晶体管731和放电用电阻732。放电用晶体管731发挥开关的作用，根据来自电池电压控制单元74的控制信号被控制导通/截止。并且，在放电用晶体管731导通时，充电给二次电池7的电荷流过电荷放电单元73，并通过放电用电阻732放电。 

电池电压控制单元74根据通过电池电压检测单元71检测的电压值，控制所述限制器72、电荷放电单元73和各个电机驱动单元10、15，控制二次电池7的电压。 

下面，也参照图8的流程图，说明这样构成的电子钟表1的动作。 

另外，基于图8的流程图的控制，在图7所示的每个取样定时重复实施。 

(电池电压控制处理) 

在电子钟表1开始动作后，CPU 101驱动电池电压检测单元71，检测二次电池7的电压(步骤S1)。 

并且，电池电压控制单元74判定检测电压是否在第1设定值(在本实施方式中为1.5V)以上(步骤S2)。在此，如果检测电压小于第1设定值(1.5V)，则不需要进行放电来降低二次电池7的电压，所以电池电压控制单元74结束电池电压控制处理。 

另一方面，当在步骤S2中判定是第1设定值(1.5V)以上时，电池电压控制单元74判定检测电压是否在第3设定值(在本实施方式中为1.7V)以上(步骤S3)。 

在此，如果检测电压小于第3设定值(1.7V)、即检测电压在1.5V以上且小于1.7V，则电池电压控制单元74控制电机驱动单元10、15，使电机驱动脉冲的能量增加(步骤S4)。此时，可以增加电机驱动单元10、15双方的电机驱动脉冲的能量，也可以只增加任一方的电机驱动脉冲的能量。 

并且，当在步骤S3中判定是第3设定值(1.7V)以上时，电池电压控制单元74判定检测电压是否在第2设定值(在本实施方式中为2.2V)以上(步骤S5)。 

在此，如果检测电压小于第2设定值(2.2V)、即检测电压在1.7V 以上且小于2.2V，则电池电压控制单元74使电荷放电单元73动作(步骤S6)。具体地讲，根据来自电池电压控制单元74的控制信号，使放电用晶体管731导通，使来自二次电池7的电流流向放电用电阻732，使二次电池7的电荷放出。 

另一方面，当在步骤S5中判定是第2设定值(2.2V)以上时，电池电压控制单元74使限制器72动作(步骤S7)。具体地讲，根据来自电池电压控制单元74的控制信号，使限制器用晶体管721导通，使线圈43的两端短路。由此，通过线圈43发电的电流不会流向二次电池7侧，防止二次电池7的过充电。 

电池电压控制单元74在进行各个步骤S4、S6、S7任一步骤的处理后，再次重复电池电压控制处理(步骤S1～S7)。因此，重复电池电压控制处理，直到在步骤S2中检测电压小于1.5V为止，控制二次电池7的电压使其不会上升到1.5V以上。 

(发电显示控制) 

下面，说明使用了显示指针31的发电状态的显示处理。 

首先，在电子钟表1中，当使旋转锤2旋转，转动表把3使发电单元4处于发电状态时，只要限制器72不动作，该发电电流就能通过整流单元5充电给二次电池7，该充电电流被电流检测单元6检测。 

电流检测单元6输出与各个取样的电流峰值对应的检测结果信号，具体地讲，输出表示与阈值电平I1～I4的比较结果的信号。 

积分单元8累计电流检测单元6的检测结果信号。然后，发电显示控制单元9确认当前显示指针31的显示状态是持续时间显示模式还是发电状态显示模式。 

发电显示控制单元9在判定为不是发电状态显示模式时，确认是否满足转入发电状态显示模式的条件。 

具体地讲，发电显示控制单元9在充电电流为I3以上，而且前次旋转一周的发电量(从电流检测结果达到I1以上后到变为I1以下的发电量)在Q1以上，而且在前次发电结束后(电流检测结果变为I1以下后)的预定时间t1以内的情况下，转入发电状态显示模式。 

该转入条件被设定为在像使用者无意识地进行基于旋转锤2的自动旋转发电时那样，不定期地进行发电的情况下和发电量较低的情况下，不转入发电状态显示模式。 

因此，在使用者以一定以上的速度转动表把3时，在第二圈旋转(在图7中，发电量显示状态从L变化为H的定时)时显示变化。即，在使用者转动表把3时，由于不能连续旋转，所以间歇性地旋转，每当旋转一圈时，发电电流变化为山形。当在预定的取样定时检测该发电电流时，成为图7中第1段显示的整流电路输出。 

在转入发电量显示状态后，发电显示控制单元9将第2目标位置即非发电时显示位置设定为初始值“0”(第0刻度321A)，进行发电状态显示处理。 

在发电状态显示模式下，发电显示控制单元9使积分单元8计算成为发电状态显示模式后的发电的累计值，判定该累计值是否大于预先设定的阈值Q2。 

发电显示控制单元9确认非发电时显示位置是否为最大值(在本实施方式中为第10刻度321B)，如果不是最大值，则对非发电时显示位置加上“1”，重新设定由积分单元8累计的成为发电状态显示模式后的累计值。 

因此，在发电状态显示模式下，每当处于该状态后的发电量(电荷)超过Q2时，逐步增加1刻度，直到非发电时显示位置(指针刻度位置)达到最大指针位置10(第10刻度)。 

在发电状态显示模式下，发电显示控制单元9在充电电流处于阈值I2以上时，进行正转走针，即：使显示指针31从第0刻度321A朝向第10刻度321B的方向即第1目标位置移动。另一方面，如果小于I2，则进行朝向第2目标位置的逆方向的逆转走针。 

该发电状态显示模式一直持续到充电电流小于I1的状态持续预定时间t2以上。并且，在充电电流小于I1的状态持续预定时间t2以上时，发电显示控制单元9结束发电状态显示模式，返回持续时间显示模式。 

如以上说明的那样，在本实施方式中，在通过转动表把3的手动旋 转发电而处于连续发电状态时，显示指针31的指示从持续时间的显示切换为发电量的显示。在发电状态显示模式下，发电显示控制单元9根据发电状态即基于来自电流检测单元6的检测结果信号的充电电流的大小，使显示指针31移动，所以使用者能够根据显示指针31的移动掌握发电状态。 

并且，在刚刚开始发电后，由于非发电时显示位置＝0，所以显示指针31对应发电状态在第0刻度321A～第10刻度321B之间摆动。另一方面，非发电时显示位置根据处于发电量显示状态后的发电量的累计值而增加(移动到刻度10侧)。因此，在显示发电量时，进行使显示指针31下降的位置逐渐增大的移动，使用者可以从视觉上确认此次通过手动旋转而充电的量。例如，如果发电量的累计值为Q2×4以上、而且小于Q2×5，则非发电时显示位置处于第4刻度，所以显示指针31在第4刻度和第10刻度之间摆动。然后，如果发电量被进一步累计，则非发电时显示位置逐个刻度地增加，最终成为第10刻度，显示指针31不再摆动并固定在第10刻度。在该状态下，进行预定的持续时间例如1天的充电。 

在此，驱动显示指针31的速度在正转走针和逆转走针时可以相同，但是，本实施方式的发电显示控制单元9和发电显示用电机驱动单元10在使显示指针31正转走针时，以128Hz的驱动脉冲驱动发电显示用电机11，在逆转走针时，以64Hz的驱动脉冲驱动发电显示用电机11。即，显示指针31的移动速度被设定为使正转走针时为逆转走针时的2倍。 

在使用者停止手动旋转发电时，具体地讲，在充电电流小于等于I1的状态持续预定时间t2以上时，返回持续时间显示。此时，如果通过手动旋转发电能够确保1天的发电量，则持续时刻显示也设为+1天。 

并且，在进行这种发电操作的期间，同时也进行前述图8的电池电压控制处理，所以在通过发电操作使二次电池7的电池电压上升到第1设定值以上时，进行基于电机驱动脉冲和电荷放电单元73的适当的放电处理，抑制二次电池7的电压上升。在进行这种放电处理的期间也是，只要限制器72没有动作，则继续对二次电池7的充电，所以能够进行充足的充电，而且也能够正常进行基于显示指针31的发电状态的显示处理。 

另一方面，例如像使用者非常快速地转动表把3时，发电电流变得非常高，在即使进行基于电机驱动脉冲和电荷放电单元73的放电，二次电池7的电压也上升到第2设定值(2.2V)的情况下，限制器72动作，并防止过充电。 

这样，根据本实施方式具有以下效果。 

(1)利用电池电压检测单元71检测二次电池7的电压，在该电压值达到第1设定值(1.5V)以上时，通过电池电压控制单元74进行放电处理，所以能够抑制二次电池7的电压上升。因此，可以减小由二次电池7驱动的电机驱动单元10、15即各个所述电机11、16的驱动电压的变动幅度，可以稳定驱动各个电机11、16。 

(2)电池电压控制单元74在二次电池7的电压达到第1设定值(1.5V)时，控制电机驱动单元10、15，使相比正常驱动时增加电机驱动脉冲的能量，由此将二次电池7的电荷放出，所以即使不设置特殊的放电电路也能够放电，而且能够将二次电池7的电荷有效用于电机驱动并放电。 

(3)电池电压控制单元74在二次电池7的电压达到第2设定值(1.7V)时，使电荷放电单元73动作，将二次电池7的电荷放出，所以通过设定放电用电阻732的电阻值，可以容易设定放电能力。因此，与采用了电机驱动脉冲的放电相比，可以容易提高放电能力。 

另外，电荷放电单元73利用放电用晶体管731和放电用电阻732构成，所以能够利用简单的电路结构实现。 

(4)电池电压控制单元74在二次电池7的电压达到第3设定值(2.2V)时，使限制器72动作，防止对二次电池7充电，所以在由于进行了急速发电等使得进行了放电能力以上的发电时，也能够可靠防止二次电池7的过充电。 

(5)将第1设定值设定为容量是二次电池7的最大额定容量的90～95％的电压值，所以能够使用电压变动较小的几乎平坦的容量范围的整个区域，二次电池7可以长时间提供稳定的电压。 

(6)另外，第2设定值(2.2V)被设定为相比第1设定值(1.5V) 在外观上升电压(0.6V)以上的较高电压值，所以在急速发电时充电电流增加的情况下、和由于温度变化/长期使用等使得二次电池7的内部电阻增加并产生0.6V左右的外观上升电压的情况下，也能够防止限制器72动作。 

因此，在通过使用者的发电操作进行急速发电时，可以将二次电池7充分充电，而且不会导致限制器72动作。 

并且，在基于发电显示控制单元9的发电状态显示模式下，如果限制器72动作，则不能检测充电电流，所以发电状态的显示停止，但在本实施方式中，如前面所述，可以防止限制器72的动作，所以能够使发电状态显示功能正常动作。 

(7)电子钟表1具有发电状态显示单元，其包括：对应由电流检测单元6检测的发电状态(发电电流)而移动的显示指针31、控制该显示指针31的驱动的发电显示控制单元9、发电显示用电机驱动单元10和发电显示用电机11，所以使用者能够实时确认发电单元4的发电状态。因此，在手动旋转发电操作时，可以确认发电量是否充足，使用者一面确认发电状态一面操作，由此能够可靠进行手动旋转发电操作。 

(8)利用不同于时刻显示用指针20的其他显示指针31显示发电状态，所以能够同时进行时刻显示和发电状态的显示。因此，与将时刻显示用指针20兼用于发电显示时相比，可以提高便利性。 

另外，由于能够利用显示指针31显示发电状态，所以能够像转速表那样实时地视觉显示发电状态，使用者能够容易从感觉上掌握发电状态。 

(9)发电显示控制单元9累计处于发电状态显示后的发电量，在每当达到Q2时，将非发电时显示位置加上1刻度，所以使用者能够利用同一显示指针31几乎同时掌握瞬间的发电状态和开始发电状态显示后的发电量(充电量)，可以提高便利性。 

(10)发电显示控制单元9在正常时显示持续时间，在发电时切换为发电状态的显示，所以能够利用同一显示指针31显示彼此关联性较强的信息，钟表1的使用者也能够容易掌握信息。并且，由于可以兼用显示指针31，所以不需要增加指针和电机，可以简化电子钟表1的结构。 

另外，在正常时显示持续时间，所以使用者能够掌握钟表1不发电时可以怎样地持续动作，通过在钟表停止之前进行发电操作，可以防止钟表1停止。 

另外，本发明不限于上述实施方式，在可以达到本发明目的的范围内的变形和改进等包含于本发明。 

例如，作为电流检测单元6，也可以利用具有与电阻61并联连接的电容器，并检测充电电流的平均值的结构。该情况时，充电电流通过电容器被积分并平均，所以能够通过简单的处理检测实际单位时间中充电给二次电池7的充电量。 

在上述实施方式中，作为放电单元，设置了利用电机驱动脉冲的方法和利用了电荷放电单元73的方法这两种放电单元，但也可以只采用任一种放电单元。 

并且，电池电压控制单元74也可以进行以下控制，根据第1设定值使电荷放电单元73动作，根据第3设定值使电机驱动脉冲的能量增加。 

总之，放电单元不限于上述实施方式的结构，只要是能够将二次电池7的电荷放出并降低电压的结构即可。 

例如，在利用液晶显示器显示时刻的数字钟表中，由于没有装配电机，所以不能进行基于电机驱动脉冲的放电。因此，例如可以采用通过进行放电用的显示器显示来消耗二次电池7的电荷并降低电压的放电单元。 

作为发电装置40，除上述实施方式的手动旋转发电装置和自动旋转发电装置外，还可以采用基于外部交流磁场的发电装置、太阳能发电装置、温度差发电装置等各种发电装置。并且，电子钟表1可以装配一种所述各种发电装置，也可以像所述实施方式那样组合多种发电装置。 

并且，本发明的电子钟表1不限于具有时刻显示用指针20的钟表，也可以是具有液晶显示器、有机EL显示器、电泳显示器等各种显示面板的钟表。 

另外，本发明不限于手表，只要具备发电功能，则可以适用于怀表、座钟、挂钟等其他钟表。 

总之，本发明可以广泛应用于具有发电功能、而且具有能够将蓄电单元的电荷放出的放电单元的电子钟表。 

Claims (6)

1.一种带发电功能的电子钟表，其特征在于，该电子钟表具有：

发电单元；

蓄积由所述发电单元发出的电能的蓄电单元；

利用在所述蓄电单元中蓄积的所述电能来驱动的计时控制单元；

由所述计时控制单元控制并进行时刻显示的时刻显示单元；

检测所述蓄电单元的电压的电压检测单元；

放电单元，其在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到预先设定的第1设定值时，将蓄积在蓄电单元中的电荷放出；和

防止过充电单元，其在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到被设定为高于所述第1设定值的第2设定值时，防止由所述发电单元发出的电能充电到所述蓄电单元中。

2.根据权利要求1所述的带发电功能的电子钟表，其特征在于，

所述时刻显示单元具有电机驱动电路和利用从该电机驱动电路输出的电机驱动脉冲驱动的电机，

所述放电单元具有控制所述电机驱动电路的电池电压控制单元，

所述电池电压控制单元构成为相比通常驱动时增加输出所述电机驱动脉冲的能量，由此可以将蓄积在蓄电单元中的电荷放出。

3.根据权利要求1所述的带发电功能的电子钟表，其特征在于，

所述放电单元具有与所述蓄电单元并联连接的电荷放电电路和控制该电荷放电电路的动作的电池电压控制单元，

所述电池电压控制单元构成为使所述电荷放电电路动作，使蓄积在蓄电单元中的电荷流向电荷放电电路，使其可以放电。

4.根据权利要求1所述的带发电功能的电子钟表，其特征在于，

所述时刻显示单元具有电机驱动电路和利用从该电机驱动电路输出的电机驱动脉冲驱动的电机，

所述放电单元具有与所述蓄电单元并联连接的电荷放电电路和电池电压控制单元，

所述电池电压控制单元在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到第1设定值时，控制所述电机驱动电路，使其相比通常驱动时增加输出所述电机驱动脉冲的能量，由此将蓄积在蓄电单元中的电荷放出，

在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到被设定为高于所述第1设定值的第3设定值时，使所述电荷放电电路动作，使蓄积在蓄电单元中的电荷流向电荷放电电路，并使其放电。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的带发电功能的电子钟表，其特征在于，所述放电单元在由所述电压检测单元检测的蓄电单元的电压达到第1电压值以上时，随着所述蓄电单元的电压升高，放电量增大。

6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的带发电功能的电子钟表，其特征在于，该电子钟表具有：

检测所述发电单元的发电状态的发电状态检测单元；和

根据所述发电状态检测单元的检测结果显示发电状态的发电状态显示单元。

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