CN103135437B - 电子钟表 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够降低制造成本的电子钟表。电子钟表具有：太阳能电池，其通过入射光进行发电；二次电池，其被太阳能电池产生的电力充电；以及显示装置，其被太阳能电池产生的电力和从二次电池输出的电力中的至少任意一方进行驱动，显示时刻。太阳能电池具有多个电动势彼此相同的电池单元，显示装置具有显示时刻的显示单元和控制显示单元的驱动的控制单元。太阳能电池的电动势比二次电池的劣化开始电压低，太阳能电池所具有的电池单元的总数减1得到的数量的电池单元的电动势比显示装置的驱动下限电压高，显示单元的驱动电压比前述驱动下限电压低，控制单元的工作电压比前述驱动下限电压低。

Description

电子钟表

技术领域

本发明涉及电子钟表，特别涉及具有太阳能电池和通过由该太阳能电池产生的电力进行充电的二次电池的电子钟表。

背景技术

以往，已知具有太阳能电池和二次电池的电子钟表，该电子钟表利用该太阳能电池发出的电力对二次电池充电来进行驱动（例如，参照专利文献1）。

通常采用具有多个电池单元（发电部）的电池作为这样的太阳能电池。

此外，对于具有可以对二次电池进行充电的结构的电子钟表而言，如果提供到二次电池的电压比预定电压高，则该二次电池会发生劣化，存在寿命缩短的问题。针对这种问题，已知具有防止二次电池的过充电的功能的电子钟表（例如，参照专利文献2）。

该专利文献2中记载的电子钟表具有：根据安装该电子钟表的使用者的手臂运动而旋转的旋转坠、被传递该旋转坠的旋转的旋转坠轮等齿轮；以及通过传递到该齿轮的旋转力而进行发电的发电装置。该电子钟表除此之外还具有电池电压检测单元和电池电压控制单元。其中，如果电池电压检测单元检测到的二次电池的电压为设定值以上，则电池电压控制单元使限制器工作，不向二次电池提供由发电装置产生的电流。由此，防止了二次电池的过充电。

这样，在具有可以对二次电池进行充电的结构的电子钟表中，根据使用环境，向该二次电池提供的充电电流的电压值，即发电装置的发电电流的电压值不清楚，因此，通常安装有用于防止二次电池的过充电的过充电防止功能。

【专利文献1】日本特开2004-279252号公报

【专利文献2】日本特开2008-256453号公报

此外，前述过充电防止功能大多由控制IC（Integrated Circuit：集成电路）实现。这种IC的尺寸（面积）对该IC的制造成本影响很大。特别是在模拟式电子钟表中，该IC的制造成本在机芯（movement）的制造成本中所占的比例也较高。因此存在以下这样的问题：如果设置过充电防止功能而使控制IC大型化，则该控制IC的制造成本增大，进而电子钟表的制造成本增大。

此外，如果控制IC大型化，则安装该控制IC的电路基板也会大型化。因此，存在如下问题：不仅是电路基板的制造成本增大，机芯中的该电路基板的配置自由度也会降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低制造成本的电子钟表。

为了达到上述目的，本发明的电子钟表的特征在于，该电子钟表具有：太阳能电池，其通过入射光进行发电；二次电池，其被所述太阳能电池产生的电力充电；以及显示装置，其被所述太阳能电池产生的电力和从所述二次电池输出的电力中的至少任意一方进行驱动，显示时刻，所述太阳能电池具有多个电动势彼此相同的电池单元，所述显示装置具有显示时刻的显示单元和控制所述显示单元的驱动的控制单元，所述太阳能电池的电动势比所述二次电池的劣化开始电压低，所述太阳能电池所具有的所述电池单元的总数减1得到数量的所述电池单元的电动势比所述显示装置的驱动下限电压高，所述显示单元的驱动电压比所述驱动下限电压低，所述控制单元的工作电压比所述驱动下限电压低。

另外，电动势表示电池单元或太阳能电池输出的发电电流的电压值。此外，劣化开始电压表示二次电池成为过充电状态，从而该二次电池发生劣化时的电压。此外，驱动下限电压表示显示装置能够正常显示时刻的电压。例如，对于具有在通常状态（电池电压充足的状态）下实施使秒针每1秒进行移动的1秒走针，在电池电压低于预定值的状态下实施使秒针每2秒进行移动的2秒走针的功能的模拟式电子钟表而言，作为对1秒走针和2秒走针进行切换时的电压值的所述预定值就是驱动下限电压的电压值。

根据本发明，太阳能电池的电动势比二次电池的劣化开始电压低。据此，即便太阳能电池被置于高照度环境下（入射光量多的环境下），也不会向二次电池施加比劣化开始电压高的电压。由此，能够防止二次电池发生过充电。因此，在控制单元具有控制电子钟表的驱动的控制IC的情况下，不需要在该控制IC中设置前述过充电防止功能。因此，能够使控制IC小型化，能够降低该控制IC的制造成本，进而降低电子钟表的制造成本。

此外，因为能够使控制IC小型化，所以也能够使安装该控制IC的电路基板小型化。因此，能够削减该电路基板的制造成本，在这点上，也能够进一步降低电子钟表的制造成本。此外，由于能够使电路基板小型化，所以能够提高电子钟表中的该电路基板的配置自由度。

另外，近年来，随着太阳能电池在高照度下的初期性能劣化的改善和耐环境性能的特性提升，太阳能电池的品质趋于稳定。因此，即便如上设定的电池单元数量比以往的电子钟表中使用的太阳能电池的电池单元数量少，也能够利用具有该设定的电池单元数量的电池单元的太阳能电池的发电电力，稳定地驱动显示装置。因此，能够使电子钟表稳定地工作。

此外，从太阳能电池所具有的电池单元的总数减1得到的数量的电池单元的电动势比显示装置的驱动下限电压高。而且，构成该显示装置的显示单元的驱动电压和控制单元的工作电压分别比该驱动下限电压低。因此，即便在太阳能电池中有1个电池单元发生了问题，也能够可靠地向显示装置提供用于驱动该显示装置所需的充足电压。因此，能够使显示装置稳定地工作，进而使电子钟表稳定地工作。

在本发明中，优选的是，所述太阳能电池具有3个所述电池单元，所述二次电池的额定电压为1.5V，所述劣化开始电压为2.4V，所述驱动下限电压为1.2V以下，1个所述电池单元的电动势为0.6V以上且低于0.8V。

根据本发明，能够更理想地得到前述电子钟表的效果。此外，在具有3个电池单元的太阳能电池的表面积（各电池单元中的光入射面的合计面积）与具有4个电池单元的太阳能电池的表面积相同的情况下，与该具有4个电池单元的太阳能电池相比，在具有3个电池单元的太阳能电池中，能够增大发电量。因此，能够迅速地进行二次电池的充电。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的电子钟表的结构的框图。

图2是示出所述实施方式中的太阳能电池的发电特性的图。

图3是分别示出所述实施方式中的具有3个电池单元的太阳能电池和具有4个电池单元的太阳能电池的发电特性的图。

图4是示出所述实施方式中的二次电池的优选的使用电压范围和显示装置的可驱动范围与多个电池单元的电动势之间的关系的图。

标号说明

1…电子钟表，2…显示装置，3…二次电池，4…太阳能电池，21…显示单元，22…控制单元，41…电池单元。

具体实施方式

［电子钟表的概略结构］

以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是示出本实施方式的电子钟表1的结构的框图。

本实施方式的电子钟表1作为模拟式电子钟表而构成，利用设置在内部的太阳能电池所发出的电力对同样设置在内部的二次电池进行充电，并且，利用该电力或从二次电池提供的电力进行驱动，进行时刻的计时和时刻的显示。

如图1所示，这种电子钟表1具有显示装置2、二次电池3以及太阳能电池4。

［显示装置的结构］

显示装置2由太阳能电池4的发电电流或者来自二次电池的供给电流进行驱动而显示时刻。该显示装置2具有显示时刻的显示单元21和控制该显示单元21的动作的控制单元22。

省略具体图示的是，显示单元21具有指针和机芯，该机芯具有使该指针旋转的步进电机和多个齿轮。该步进电机的优选的工作电压范围是大于0V且在0.8V以下，因此，显示单元21的驱动电压的值比显示装置2的后述的驱动下限电压1.2V低。另外，在本实施方式中，为了使显示单元21的驱动电压低于该驱动下限电压（1.2V），将上述步进电机的工作电压范围设为大于0V且在0.8V以下。然而，该步进电机的工作电压范围可以进行适当的设定，例如也可以施加2.4V以上的电压来驱动步进电机。

由于这种电子钟表1作为模拟式电子钟表而构成，因此显示单元21是具有指针和机芯的结构。然而，在电子钟表1作为数字式电子钟表而构成的情况下，显示单元21由液晶面板等显示设备构成。

控制单元22对内部时刻进行计时，根据该内部时刻来控制显示单元21的动作。具体而言，控制单元22控制前述步进电机的动作，使显示单元21显示内部时刻。这样的控制单元22作为安装有执行相应控制处理的控制IC等的电路基板而构成。该控制单元22（控制IC）的优选的工作电压范围为0.6V以上且低于3V，通常驱动状态的工作电压为大致1.1V。因此，在本实施方式中，通常驱动状态下的工作电压的值比显示装置2的后述的驱动下限电压1.2V低。另外，即便在施加了驱动下限电压（1.2V）以上的电压的情况下，也能够实现构成控制单元22的控制IC的动作。

另一方面，在电子钟表1作为数字式电子钟表而构成的情况下，控制单元22控制前述显示设备的驱动，使该显示设备显示内部时刻。

这种显示装置2根据从二次电池3提供的电压（二次电池3的电池电压）来变更驱动方式。具体而言，如果从二次电池3提供的电压为预定值以上，则执行使前述指针中的秒针每1秒进行转动的1秒走针。执行该1秒走针的状态是电子钟表1的正常状态。另一方面，如果该电压低于预定值，则执行使秒针每2秒进行转动的2秒走针，抑制消耗电力。这样的预定值是本发明的驱动下限电压，被设定在大于0V且为1.2V以下的范围内。另外，在本实施方式中，将驱动下限电压设定为1.2V。

另外，在电子钟表1作为数字式电子钟表而构成的情况下，驱动下限电压是能够使显示装置2正常地显示时刻的电压值。此外，显示单元21的驱动电压为前述显示设备的驱动电压，控制单元22的工作驱动电压是能够对内部时刻进行计时并且实施该显示设备的驱动控制的电压。

［二次电池的结构］

二次电池3例如由钛锂离子二次电池构成，向显示装置2输出使该显示装置2工作的电力。另外，在本实施方式中，该二次电池3是1.5V系列的二次电池。

该二次电池3被从太阳能电池4提供的电流充电，但是，在所输入的电流（充电电流）的电压为预定电压值以上的情况下，会发生过充电，引起劣化。该预定电压值相当于本发明的劣化开始电压，本实施方式中采用的二次电池3的劣化开始电压为2.4V。具体而言，该二次电池3的优选的使用电压范围为0.5V以上且低于2.4V。因此，当施加2.4V以上的电压时，会导致二次电池3发生劣化。

另外，二次电池3的承受电压大多为2.6V以上且2.8V以下的值，但是，如果在接近承受电压的状态下使用二次电池3，会发生容量降低等质量下降。因此，在本实施方式中，二次电池3的劣化开始电压为2.4V。

［太阳能电池的结构］

太阳能电池4通过入射的光进行发电，将产生的发电电流输出到控制单元22。该发电电流被提供到二次电池3，对该二次电池3进行充电。该太阳能电池4具有3个具备彼此相同的发电能力的作为发电部的电池单元41。即，该各电池单元41的电动势彼此相同，在本实施方式中，为0.6V以上且低于0.8V。

图2是示出低照度环境下和高照度环境下的太阳能电池4的V-I特性的图。另外，图2中的横轴表示二次电池3的电池电压，纵轴表示太阳能电池4的发电电流。

在该太阳能电池4中，如图2所示，在二次电池3的电池电压低的情况下，高照度环境下（每单位面积的入射光量多的环境下）的发电电流值与低照度环境下（每单位面积的入射光量少的环境下）的发电电流值不同。即，高照度环境下的发电量比低照度环境下的发电量大。

然而，随着二次电池3的电池电压的升高，高照度环境下的发电电流值与低照度环境下的发电电流值之差缩小。这样，太阳能电池4的发电量与二次电池3的电池电压相应地变化。然而，在高照度环境下与低照度环境下，太阳能电池4的电动势大致相同。

另外，当二次电池3的电池电压接近最大时（当接近满充电时），太阳能电池4的发电量降低，当该电池电压达到最大电压时，向二次电池3提供的电力几乎为0。

图3是示出具有3个电池单元的太阳能电池和具有4个电池单元的太阳能电池各自的发电特性的图。另外，在图3中示出了低照度环境下的发电特性，而在高照度环境下也具有同样的趋势，横轴和纵轴与图2相同。

如图3所示，在具有3个电池单元的太阳能电池整体的表面积（各电池单元中的光入射面的合计面积）与具有4个电池单元的太阳能电池整体的表面积相同的情况下，该具有3个电池单元的太阳能电池的电动势比具有4个电池单元的太阳能电池的电动势低。

然而，该具有3个电池单元的太阳能电池中的各电池单元的表面积比具有4个电池单元的太阳能电池中的各电池单元的表面积大。因此，具有3个电池单元的太阳能电池的发电电流（即，发电量）拥有比具有4个电池单元的太阳能电池的发电电流高的范围（二次电池3的电池电压的范围）。该范围中，二次电池3的电池电压为大致1.8V以下。

这样，在二次电池3的电池电压为1.8V以下的状态下，相比于具有4个电池单元的太阳能电池的发电量，具有3个电池单元的太阳能电池的发电量更大。所以，在该状态下，通过采用具有3个电池单元的太阳能电池，能够迅速地对二次电池3进行充电。而且，在本实施方式的电子钟表1中，采用了具有3个电池单元41的太阳能电池4。

［太阳能电池的电池单元数量的确定］

以下，对太阳能电池4中设置的电池单元41的数量的确定方法进行说明。

在本实施方式的电子钟表1中，在构成控制单元22的控制IC中，未设置用于防止二次电池3发生过充电的过充电防止功能，并且在此情况下防止该过充电的发生。这是由于采用了具有根据以下条件确定的数量的电池单元41的太阳能电池4。

另外，如前所述，太阳能电池4中设置的各电池单元41的电动势彼此相同。

第1条件是：太阳能电池4所具有的全部电池单元41的电动势比二次电池3的劣化开始电压（在本实施方式中为2.4V）低。这是因为：虽然也取决于与电子钟表1的使用环境对应的太阳能电池4的发电状态，但是当该全部电池单元41的电动势为劣化开始电压以上时，二次电池3的过充电会频繁地发生，因此要防止该过充电的发生。

第2条件是：太阳能电池4的电池单元41的总数减1得到的数量的电池单元41的电动势比显示装置2的驱动下限电压（在本实施方式中为1.2V）高。这是因为：即便在1个电池单元41发生问题，从而成为无法实现该1个电池单元41的发电的状态的情况下，也能够利用可正常发电的其他电池单元41所产生的发电电流，正常地驱动显示装置2。另外，此处所指的显示装置2的正常驱动表示前述的进行1秒走针的驱动状态。

第3条件是：显示单元21（具体而言，是指构成该显示单元21的步进电机）的驱动电压比显示装置2的驱动下限电压低。此外，第4条件是：控制单元22的驱动电压（通常驱动状态下的工作电压）比显示装置2的驱动下限电压低。这是为了确保用于正确地进行显示装置2的时刻显示的电压。

图4是示出二次电池3的优选的使用电压范围及显示装置2的可驱动范围与多个电池单元41的电动势之间的关系的图。

在本实施方式中，如前所述，二次电池3的额定电压为1.5V。此外，如图4所示，二次电池3的劣化开始电压为2.4V，显示装置2的驱动下限电压为1.2V。并且，1个电池单元41的电动势为0.6V以上且低于0.8V。

其中，二次电池3的劣化开始电压为2.4V，1个电池单元41的电动势为0.6V以上且低于0.8V，并且，根据前述第1条件，太阳能电池4所需的电池单元41的数量为3个以下。

此外，显示装置2的驱动下限电压为1.2V，1个电池单元41的电动势为0.6V以上且低于0.8V，因此，需要2个以上的电池单元41。而且，根据该电池单元41的数量与前述的第2条件，太阳能电池4所需的电池单元41的数量为3个以上。

因此，太阳能电池4所需的电池单元数量的范围为图4中的斜线部分，该电池单元数量为3个。另外，通过满足第2条件，并根据前述第3条件和第4条件，使得显示装置2（显示单元21和控制单元22）正常地进行驱动和工作。

因此，通过在太阳能电池4中设置3个电动势相同的电池单元41，能够在控制单元22中不设置防止二次电池3的过充电的功能的情况下，防止该过充电的发生，而且能够使显示装置2正常地驱动。

［实施方式的效果］

根据以上说明的本实施方式的电子钟表1，具有以下效果。

太阳能电池4的电动势比二次电池3的劣化开始电压低。由此，无论放置太阳能电池4的环境是低照度环境还是高照度环境，都不会向二次电池3施加比劣化开始电压高的电压。因此，能够防止二次电池3发生过充电。因此，不需要在构成控制单元22的控制IC中设置过充电防止功能，因此能够降低该控制IC的成本，进而降低电子钟表1的制造成本。

此外，由于不需要在控制IC中设置过充电防止功能，因此能够使得该控制IC小型化。由此，还能够使得安装控制IC的电路基板小型化。因此，能够进一步降低该电路基板的制造成本，进而进一步降低电子钟表1的制造成本。此外，还能够提高安装在前述机芯上的电路基板的配置自由度（电子钟表1中的电路基板的配置自由度）。

此外，太阳能电池4所具有的电池单元41的总数减1得到的数量的电池单元41（即，2个电池单元41）的电动势比显示装置2的驱动下限电压高。此外，构成该显示装置2的显示单元21的驱动电压和控制单元22的工作电压分别比该驱动下限电压低。由此，即便太阳能电池4所具有的3个电池单元41中的1个电池单元41发生了问题，也能够利用可正常发电的其他电池单元41所产生的发电电流，可靠地驱动该显示装置2。因此，能够使电子钟表1稳定地工作。

在具有3个电池单元41的太阳能电池4的表面积与具有4个电池单元的太阳能电池的表面积相同的情况下，如前面的图3所示，与该具有4个电池单元的太阳能电池相比，在本实施方式的具有3个电池单元41的太阳能电池4中，能够增大发电量。因此，能够迅速地进行二次电池3的充电。

［实施方式的变形］

本发明不限于前述实施方式，在能够达到本发明的目的的范围内的变形、改进等也包含在本发明内。

在前述实施方式中，是根据二次电池3的劣化开始电压、显示装置2的驱动下限电压、显示单元21的驱动下限电压以及控制单元22的驱动电压，采用了具有3个电池单元41的太阳能电池4，但是本发明不限于此。即，只要采用具有根据相应电压值确定的电池单元41的数量的太阳能电池即可。

在前述实施方式中，采用了1.5V系列的二次电池，并且将该二次电池的劣化开始电压设为2.4V，将显示装置2的驱动下限电压设为1.2V，将1个电池单元41产生的电力的电动势设为0.6V以上且低于0.8V。然而，本发明不限于这些数值，可以根据电子钟表中采用的各个结构的特性等来设定各电压值。例如，劣化开始电压不限于2.4V，还可以是根据二次电池的特性导出的其他值。此外，驱动下限电压也不限于1.2V，还可以是根据显示装置的结构等导出的其他值。例如，驱动下限电压可以是高于0V且在1.2V以下的范围的值，也可以是该范围外的值。此外，太阳能电池的电池单元的电动势也不限于0.6V以上且低于0.8V的范围，可以在该范围之外。即，电子钟表只要采用具有根据这各个参数的值确定的数量的电池单元的太阳能电池即可。

在前述实施方式中，采用了1.5V系列的二次电池，但是本发明不限于此，也可以采用具有其他额定电压的二次电池。例如，在采用了3V系列的二次电池的情况下，如果显示装置2的驱动下限电压为1.8V以下，且该二次电池的劣化开始电压为3.3V，则可以利用具有4个电动势为0.6V以上且0.8V以下的电池单元的太阳能电池。作为这种3V系列的二次电池，可以例示出使用了锂钴氧化物的锂离子二次电池。

在前述实施方式中，例示了作为模拟式电子钟表而构成的电子钟表1，但是本发明不限于此。即，本发明也可以应用于数字式电子钟表。

Claims (2)

1.一种电子钟表，其特征在于，该电子钟表具有：

太阳能电池，其通过入射光进行发电；

二次电池，其被所述太阳能电池产生的电力充电；以及

显示装置，其被所述太阳能电池产生的电力和从所述二次电池输出的电力中的至少任意一方进行驱动，显示时刻，

所述太阳能电池具有多个电动势彼此相同的电池单元，

所述显示装置具有：

显示时刻的显示单元；以及

控制所述显示单元的驱动的控制单元，

所述太阳能电池的电动势比所述二次电池的劣化开始电压低，

所述太阳能电池所具有的所述电池单元的总数减1得到的数量的所述电池单元各自的电动势之和比所述显示装置的驱动下限电压高，

所述显示单元的驱动电压比所述驱动下限电压低，

所述控制单元的工作电压比所述驱动下限电压低，

所述驱动下限电压是所述显示装置能够正常显示时刻的电压。

2.根据权利要求1所述的电子钟表，其特征在于，

所述太阳能电池具有3个所述电池单元，

所述二次电池的额定电压为1.5V，

所述劣化开始电压为2.4V，

所述驱动下限电压为1.2V以下，

1个所述电池单元的电动势为0.6V以上且低于0.8V。