CN110635550B - 电子设备、电子表以及电池充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子设备、电子表以及电池充电方法。电子设备具备：二次电池；第一充电单元，其向上述二次电池充电从外部电源供给的电力；第二充电单元，其通过太阳能板对上述二次电池进行充电；以及控制单元，其通过上述第一充电单元将上述二次电池充电到第一电压，通过上述第二充电单元将上述二次电池充电到比上述第一电压低的第二电压。

Description

电子设备、电子表以及电池充电方法
技术领域
本发明涉及电子设备、电子表以及电池充电方法。
背景技术
以前，已知一种电子表，其具备太阳能板和二次电池，通过由该太阳能板发电的电力对二次电池进行充电并进行驱动(例如日本特开2000-197280号公报)。该电子表被二次电池驱动，并且通过太阳能板对二次电池进行充电，因此能够得到比被一次电池驱动的电子表更长的寿命。
另外，也有通过太阳能板和外部电源对二次电池进行充电的电子表。通过并用外部电源的充电，即使在难以接受到太阳光的环境中，也能够可靠地对二次电池充电。另外，通过外部电源的充电，能够短时间地对二次电池进行充电，因此能够使消耗比较多的电力的单元动作。
在日本特开2000-197280号公报的摘要中，记载了“一种基于太阳能电池的电池充电中的调节器装置，其将开始或重启从太阳能电池的电力供给的接通动作设定电压、切断电力供给的关断动作设定值设定为不同的电压值，将关断动作设定电压设定为电池充电中的电池满充电或接近满充电的电压值，将接通动作设定电压设定为比在由于充电电流而电池电压上升并达到电池满充电或接近满充电的电压值时由于因关断动作设定电压产生的关断动作而切断充电电流从而下降的电压值更低的电压值”。
即，日本特开2000-197280号公报所记载的发明进行与太阳能电池的充电电压符合的外部充电。根据日本特开2000-197280号公报所记载的技术，在电池电压为12.5V以下的情况下，开始从太阳能电池的电力供给，在电池电压为15.5V以上的情况下，切断从太阳能电池的电力供给。由此，提高电池的耐久性。
另外，在日本特开2016-152728号公报中，记载了与所具有的功能的动作状态对应地设定充电电流的最大值的充电系统的技术。
如果始终持续对二次电池进行充电，则二次电池的寿命变短，或损害耐久性。在同时使用太阳能电池的太阳能充电和外部充电的手表中，持续处于通过太阳能充电持续进行充电的状态，由此二次电池的寿命有可能变短。另外，如果考虑到电池的耐久性，则电池的充电时间有可能变长。
发明内容
为了达到上述目的，实施方式的电子设备具备：二次电池；第一充电单元，其向上述二次电池充电从外部电源供给的电力；第二充电单元，其通过太阳能板对上述二次电池进行充电；控制单元，其通过上述第一充电单元将上述二次电池充电到第一电压，通过上述第二充电单元将上述二次电池充电到比上述第一电压低的第二电压。
附图说明
图1是表示本实施方式的电子表的概要结构图。
图2是表示变形例子的电子表的概要结构图。
图3是表示二次电池的充电处理的流程图。
图4是说明外部充电动作和太阳能充电动作的时序图。
图5是表示二次电池的放电处理的流程图。
具体实施方式
此后，参照各图详细说明实施方式。
图1是表示本实施方式的电子表1的概要结构图。
电子表1具备太阳能充电用的太阳能板2、二次电池5、外部充电用的次级线圈31和整流桥32、充电电路33。电子表1还具备微型计算机6、振子74、作为操作单元的表冠81和开关82、作为显示单元的液晶屏91、GPS(全球定位系统)模块92、脉搏波传感器93。
微型计算机6为大规模集成电路(LSI：Large-Scale Integration)，具备CPU(中央处理单元)61、RAM(随机存取存储器)62、ROM(只读存储器)63。微型计算机6还构成为具备振荡电路73、分频电路72和计时电路71(计时部)。
CPU61进行各种运算处理，集中控制电子表1的整体动作。CPU61读出存储在ROM63中的控制程序并执行，并持续地使各部进行与时刻显示有关的动作。CPU61还根据对表冠81、开关82的输入操作实时或按照设定的定时进行所请求的动作。CPU61是根据计时电路71计时的时刻信息等控制液晶屏91的显示的显示控制单元。
GPS模块92接收从GPS卫星发送的电波(具体地说GPS信号)，取得GPS信号所示的位置和时刻的信息并输出到CPU61。
脉搏波传感器93例如是一个或多个受光元件。在测量脉搏波时，CPU61通过发光二极管53向用户的皮肤面上的要观测脉搏波的部位照射可视光。CPU61将被存在于观测部位的近旁的血管中的血液散射的光作为反射光而受光，由此输出与受光量对应的输出信号(观测信号)。由此，CPU61能够测量用户的脉搏波。
振荡电路73生成固有的频率信号并输出到分频电路72。作为振荡电路73，例如使用与水晶等的振子74组合而振荡的电路。分频电路72将从振荡电路73输入的信号分频为CPU61、计时电路71利用的各种频率的信号并输出。计时电路71是计数电路，其对从分频电路72输入的预定的频率信号的脉冲数进行计数并与初始时刻相加，由此计数当前时刻。由CPU61读出通过计时电路71计数的当前时刻而用于时刻显示。也可以以软件方式控制该时刻的计数。
二次电池5是使电子表1长期持续并且稳定地动作的电源，能够进行外部充电和太阳能充电。计时部能够使用3.9V以上的电源电压动作，但GPS模块92、脉搏波传感器93等必须使用4.1V以上的电源电压动作。只在短期间内使用GPS模块92、脉搏波传感器93等，因此二次电池5要将电压提高到4.2V。
外部电源4是商用交流电源，与初级线圈41连接。次级线圈31通过接近初级线圈41而从外部电源4接受电力的供给。整流桥32将次级线圈31产生的交流整流为直流。整流桥32的输出侧连接有电压传感器34。微型计算机6根据电压传感器34的输出信号，检测该电子表1是否连接了外部电源。
充电电路33将通过整流桥32整流后的直流变换为作为外部充电电压的4.2V。充电电路33是用于向二次电池5充电从外部电源4供给的电力的第一充电单元。微型计算机6能够控制该充电电路33，切换是否进行外部充电。即，微型计算机6是通过充电电路33将二次电池5充电到4.2V(第一电压)的控制单元。
太阳能板2的负极与地连接，并连接有防止逆流用的二极管21，使得从太阳能板2的正极向二次电池5的正极流过电流，二极管21防止向太阳能板2施加外部充电电压。上述太阳能板2是用于对二次电池5充电的第二充电单元。
太阳能板2发电的电压对作为设定电压的4.0V加以二极管21的正向电压降的量。因太阳能充电产生的二次电池5的充电电压为4.0V。
在太阳能板2的正极和负极之间连接有串联连接的电阻22和开关元件23。开关元件23是用于对太阳能板2的正极和负极之间进行开关的第一开关。微型计算机6通过将开关元件23接通来禁止太阳能充电，通过将开关元件23关断来许可太阳能充电。微型计算机6是以下的控制单元，即如果二次电池5的电压成为4.0V(第二电压)以上，则接通开关元件23，如果二次电池5的电压不足3.9V(第三电压)，则关断开关元件23。
二次电池5的负极与地连接，二次电池5的正极与充电电路33的输出端子和二极管21的阴极端子连接，并连接有检测该电压的电压传感器51。微型计算机6根据该电压传感器51的输出信号，检测二次电池5的电压。
二次电池5的正极与电子表1的各部连接，供给积蓄在该二次电池5中的电力。在该二次电池5的正极连接有串联连接的发光二极管53和电阻52、使该发光二极管53点亮的开关元件54。
电阻52和发光二极管53是与二次电池5连接的负载。开关元件54是用于对该负载进行开关的第二开关。
在此，如果微型计算机6接通开关元件54，则发光二极管53点亮。由此，微型计算机6能够消耗二次电池5的电力。如果二次电池5的电压在预定期间内成为4.1V(第四电压)以上，则微型计算机6接通开关元件54。
图2是表示变形例子的电子表1A的概要结构图。
电子表1A与图1所示的电子表1不同，不具备电阻22和开关元件23，进而连接有开关部24而代替二极管21。CPU61通过开关部24切换太阳能充电的禁止和许可。CPU61在连接有外部电源4时关断开关部24，防止向太阳能板2施加外部充电电压。除此以外的结构与图1所示的电子表1相同。
以下，主要说明本实施方式的电子表1的动作，补充说明变形例子的电子表1A的动作。
二次电池5如果保持4.2V则劣化大。电子表1的计时部的消耗电流小，因此二次电池5即使不充电，也有可能长期地保持4.2V。
在二次电池5中，始终持续地充电的状态对电池的寿命有很大的影响。在该电子表1中，采取并用太阳能和外部充电的方式，因此在太阳能充电中，有可能持续为持续充电的状态。由此，通过将太阳能充电的充电电压设定得低，能够延长电池的寿命。
这次，不是为了计时部，而是为了短期使用GPS模块92、脉搏波传感器93的用途，将二次电池5的电压提高到4.0V～4.2V。
但是，通过这样设定充电电压，电池容量降低。因此，通过分为太阳能充电的设定电压和外部充电的设定电压来进行充电，能够在保护二次电池5的同时，通过太阳能充电持续动作。
例如，通过太阳能充电，将二次电池5的电压充电到4.0V。通过外部充电，将二次电池5的电压充电到4.2V。
如果二次电池5的电压为4.0V以下，则能够进行太阳能充电和外部充电。如果二次电池5的电压超过了4.0V，则不能进行太阳能充电，只能够进行外部充电。如果二次电池5的电压超过了4.2V，则不能进行充电。根据图3的流程图说明该充电处理。
图3是表示二次电池5的充电处理的流程图。例如通过计时器等以预定周期重复执行该处理。
CPU61通过电压传感器51检测二次电池5的电压(S10)，判定该电压(S11)。在步骤S11中，如果二次电池5的电压不足3.9V，则CPU61判定是否正在通过第二充电单元对二次电池5进行充电(S12)。
在步骤S12中，CPU61在不是正在通过第二充电单元对二次电池5进行充电的状态的情况下(否)，执行太阳能充电(S13)，前进到步骤S17的处理。具体地说，CPU61关断开关元件23。由此，如果太阳能板2发电，则向二次电池5施加4.0V。进而，从太阳能板2的正极经由二极管21向二次电池5流过电流，对二次电池5进行充电。
此外，在图2所示的变形例子的情况下，CPU61接通开关部24。由此，如果太阳能板2发电，则向二次电池5施加4.0V。
在步骤S12中，CPU61在正在通过第二充电单元对二次电池5进行充电的状态的情况下(是)，维持该状态，同时前进到步骤S17的处理。
在步骤S11中，如果二次电池5的电压为3.9V以上并且不足4.0V，则CPU61前进到步骤S17的处理。
在步骤S11中，如果二次电池5的电压为4.0V以上，则CPU61停止太阳能充电(S14)，前进到步骤S16的处理。具体地说，CPU61接通开关元件23。由此，如果太阳能板2发电，则从太阳能板2的正极经由电阻22和开关元件23流过电流。由此，不再进行太阳能充电。
此外，在图2所示的变形例子的情况下，CPU61关断开关部24。由此，不再进行太阳能充电。
在步骤S13中停止了太阳能充电后，CPU61判断二次电池5的电压是否为4.2V以上(S15)。如果二次电池5的电压为4.2V以上，则CPU61使充电电路33停止(S16)，结束图3的处理。具体地说，CPU61使充电电路33停止，使得不向二次电池5施加外部电源的电压。由此，CPU61能够与有无外部电源的连接无关地，不进行此后的外部充电。
在步骤S17中，CPU61根据电压传感器34的输出信号，判定是否连接有外部电源4。具体地说，如果电压传感器34检测到预定范围的电压，则CPU61判定为连接有外部电源4。如果电压传感器34的检测电压不足预定值，则CPU61判定为没有连接外部电源4。
在步骤S17中，CPU61如果判定为连接有外部电源4(是)，则使充电电路33动作(S18)来执行外部充电，结束图3的处理。具体地说，CPU61使充电电路33动作，向二次电池5施加外部电源的4.2V的电压。CPU61如果判定为没有连接外部电源4(否)，则结束图3的处理。
图4是说明外部充电动作和太阳能充电动作的时序图。
在时刻t1以前，电子表1的二次电池5的电压是3.8V。
时刻t1是用户将电子表1放置到充电器的时刻。由此，电子表1的次级线圈31成为供电状态，向二次电池5进行外部充电。由此，二次电池5的电压逐渐变高。在从时刻t1到时刻t2的期间，是通过充电电路33将二次电池5充电到4.2V(第一电压)的步骤。
时刻t2是二次电池5的电压达到4.2V以上的时刻。由此，对二次电池5的外部充电停止。
时刻t3是用户将电子表1佩戴到手腕的时刻。由此，电子表1与充电器分离，因此，不再是供电状态。伴随着电子表1的动作，二次电池5的电压逐渐变低。
时刻t4是二次电池5的电压达到不足3.9V的时刻。由此，开始对二次电池5的太阳能充电。此后，二次电池5的电压逐渐变高。在从时刻t4到时刻t5的期间，是通过二极管21将二次电池5充电到4.0V(第二电压)的步骤。
时刻t5是二次电池5的电压达到4.0V以上的时刻。由此，对二次电池5的太阳能充电停止。此后，二次电池5的电压逐渐变低。这样，如果二次电池5的电压成为4.0V，则CPU61停止太阳能充电直到二次电池5的电压下降到3.9V为止。由此，能够防止涓流充电，延长二次电池5的寿命。
时刻t6是二次电池5的电压达到不足3.9V的时刻。由此，开始对二次电池5的太阳能充电。此后，二次电池5的电压逐渐变高。这样，通过重复地在3.9V和4.0V之间进行充电，与始终进行太阳能充电的情况相比，能够延长二次电池5的寿命。
图5是表示二次电池5的放电处理的流程图。
该放电处理是以下的处理，即在二次电池5的满充电状态持续很长的情况下，使发光二极管53等电力消耗器件点亮，使二次电池5的电压降低到不足4.1V。由此，如果二次电池5的寿命是2年左右，则预计延长到5年左右。与图3的处理同样，例如也通过计时器等以预定周期重复执行该放电处理。
CPU61通过电压传感器51检测二次电池5的电压(S30)，判定该电压是否是4.1V以上(S31)。在步骤S31中，如果二次电池5的电压不足4.1V，则CPU61返回到步骤S30的处理，如果二次电池5的电压为4.1V以上，则CPU61前进到步骤S32的处理。
在步骤S32中，CPU61判定4.1V以上的状态是否持续了预定的时间。如果该状态没有持续预定时间，则CPU61返回到步骤S30的处理，如果持续了预定时间，则CPU61前进到步骤S33的处理。
在步骤S33中，CPU61将“是否为了延长电池寿命，进行放电处理”的消息显示到显示屏91。液晶屏91是显示信息的显示单元。
接着，用户操作开关82等，输入发光二极管53的点亮指示(S34)。开关82是输入操作信息的输入单元。如果二次电池5的电压在预定期间内为4.1V(第四电压)以上，则CPU61使显示屏91显示接通负载的消息，通过开关82取得负载的接通的执行指示。
CPU61接通开关元件54，使发光二极管53点亮(S35)。CPU61通过电压传感器51检测二次电池5的电压(S36)，判定该电压是否不足4.1V(S37)。在步骤S37中，如果二次电池5的电压为4.1V以上，则CPU61返回到步骤S35的处理，如果二次电池5的电压不足4.1V，则结束图5的处理。
本实施方式的电子表1并用多个不同的充电方式对二次电池5进行充电。与这些充电方式分别对应地设定了二次电池5的充电电压。由此，能够以确保二次电池5的寿命的低的充电电压进行太阳能充电。进而在外部充电的情况下，能够以高的充电电压进行充电，因此能够有效地确保电池容量，能够使发光二极管53、GPS模块92等的需要大电流的功能动作。
本实施方式的电子表1并用多个不同的充电方式对二次电池5进行充电。在并用这些充电方式的基础上，还可以考虑以下这样的变形例子。本实施方式的电子表1在二次电池5的电压不足3.9V的情况下开始太阳能充电，但该值也可以变动。例如，也可以由CPU61取得频繁进行外部充电动作(例如1日1次)的情况、使用外部充电时的倾向(在使用外部充电时每次充电到4.2V结束)等的信息，并根据该信息使开始太阳能充电的二次电池5的电压变动。在频繁进行外部充电动作的情况下，对电子表1的动作产生障碍的可能性低，因此也可以将开始太阳能充电的二次电池5的电压变更为比3.9V更低的值。由此，预计产生延长二次电池5的寿命的效果。
(变形例子)
此外，并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够变更实施，例如如以下的(a)～(d)那样。
(a)也可以由用户通过设定画面选择外部充电的设定电压。由此，用户能够选择经常使用GPS功能、脉搏波功能等或延长电池寿命。
(b)许可太阳能充电的电压和停止(禁止)太阳能充电的电压也可以相同。
(c)检测是否与外部电源连接的方法并不限于整流桥的输出电压的检测，也可以是无线供电中的充电器的识别信号的检测。
(d)外部电源和装置的连接方法并不限于无线供电，也可以是有线连接。

Claims (7)

1.一种电子设备，其特征在于，具备：
二次电池；
第一充电单元，其向上述二次电池充电从外部电源供给的电力；
第二充电单元，其通过太阳能板对上述二次电池进行充电；
控制单元，其通过上述第一充电单元将上述二次电池充电到第一电压，通过上述第二充电单元将上述二次电池充电到比上述第一电压低的第二电压；以及
第一开关，其用于对上述太阳能板的正极和负极之间进行开关，
如果上述二次电池的电压为上述第二电压以上，则上述控制单元接通上述第一开关，如果上述二次电池的电压不足比上述第二电压低的第三电压，则上述控制单元关断上述第一开关。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
上述第二充电单元具备：二极管，其被连接成从上述太阳能板的正极向上述二次电池的正极流过电流。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
上述控制单元通过上述第一充电单元将上述二次电池充电到第一电压，在没有从上述外部电源供给电力的情况下，通过上述第二充电单元将上述二次电池充电到比上述第一电压低的第二电压。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
该电子设备还具备与上述二次电池连接的负载和用于对上述负载进行开关的第二开关，
如果上述二次电池的电压在预定期间内为上述第一电压和上述第二电压之间的第四电压以上，则上述控制单元接通上述第二开关。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，
该电子设备还具备显示信息的显示单元和输入操作信息的输入单元，
如果上述二次电池的电压在预定期间内为上述第四电压以上，则上述控制单元使上述显示单元显示接通上述负载，通过上述输入单元取得上述负载的接通的执行指示。
6.一种电子表，其特征在于，
是权利要求1～5中的任意一项所述的电子设备，
显示计时单元计时的时刻。
7.一种由电子设备执行的电池充电方法，该电子设备具备：二次电池、向上述二次电池充电从外部电源供给的电力的第一充电单元、通过太阳能板对上述二次电池进行充电的第二充电单元、控制部、用于对上述太阳能板的正极和负极之间进行开关的第一开关，
其特征在于，
该电池充电方法包括：
通过上述第一充电单元将上述二次电池充电到第一电压的步骤；
通过上述第二充电单元将上述二次电池充电到比上述第一电压低的第二电压的步骤；以及
如果上述二次电池的电压为上述第二电压以上，则通过上述控制部接通上述第一开关，如果上述二次电池的电压不足比上述第二电压低的第三电压，则通过上述控制部关断上述第一开关的步骤。
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