DE69522741T2

DE69522741T2 - Elektronische Uhr und Verfahren zu deren Aufladung

Info

Publication number: DE69522741T2
Application number: DE69522741T
Authority: DE
Inventors: Joji Kitahara; Yasuhiro Ohshima
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2015-05-16
Also published as: EP0685777A3; DE69522741D1; JP3864107B2; JP3623397B2; JP3185706B2; JP2973273B2; EP0685777B1; JPH11352253A; JPH07306275A; EP0685777A2; HK1013690A1; JP2002372588A; US5740132A; JPH1026675A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Uhr, umfassend einen Energieerzeugungsmechanismus und eine Methode zur Aufladung einer solchen elektronischen Uhr.
In den konventionellen elektronischen Uhren wird die elektrische Energie zum Antreiben der elektronischen Uhr von einer Batterie geliefert. Jedoch muss die Batterie durch eine neue ersetzt werden, nachdem sie aufgebraucht ist.
Deshalb wurde eine elektronische Uhr entwickelt, die einen Energieerzeugungsmechanismus zur Erzeugung einer zum Antreiben der elektronischen Uhr benötigten elektrischen Energie umfasst. Ein solcher Typus von elektronischen Uhren umfasst eine elektronische Uhr mit einer Solarzelle zum Aufladen ihrer Sekundärzelle, eine elektronische Uhr mit einem automatisierten Energieerzeugungsmechanismus, der durch die natürliche Bewegung eines Arms oder eines anderen Teils eines Benutzers betätigt wird, um eine Ausgabe zum Aufladen der Sekundärzelle zu erzeugen, usw. Von Standpunkten der Resourcenersparnis und des Umweltschutzes zogen diese elektronischen Uhren Aufmerksamkeit auf sich, da sie keinen lästigen Austausch der gebrauchten Zelle gegen eine Neue benötigen und auch kein Abfallmaterial, wie z. B. gebrauchte Zellen etc., produzieren.
Gewöhnlicherweise umfasst ein solcher Typus von elektronischen Uhren einen Mechanismus zum Erfassen und Anzeigen der restlichen Elektrizitätsmenge (Restelektrizität) der Sekundärzelle. Falls die Restelektrizität der Sekundärzelle für etwa drei Stunden, einen Tag, zwei Tage, drei Tage oder weitere Tage ist, dann kann sie erfasst und angezeigt werden, um den Benutzer zu veranlassen, die Sekundärzelle aufzuladen.
Falls die Restelektrizität der Sekundzelle sehr niedrig ist, z. B. gleich oder weniger als drei Stunden, insbesondere dann muss der Benutzer die Sekundärzelle schnell laden. Zum Beispiel kann die elektronische Uhr, welche den Solar-Auflademechanismus verwendet, zu einer Lichtquelle ausgerichtet werden, um die Energie zum Aufladen der Sekundärzelle zu erzeugen. Bei der anderen elektronischen Uhr mit dem automatisierten Energieerzeugungsmechanismus kann der Benutzer die elektronische Uhr schütteln, um die Sekundärzelle aufzuladen. Solche schnellen Aufladungen werden ausgeführt, bis die Restelektrizität der Sekundärzelle einen vorbestimmten Pegel erreicht. Um solche Aufladungen in einer zuverlässigen Weise durchzuführen, muss die Restelektrizität der Sekundärzelle zuverlässig erfasst werden.
Gewöhnlicherweise wird die Restelektrizität der Sekundärzelle durch Verwendung der Spannung der Sekundärzelle erfasst. Falls zum Beispiel die Sekundärzelle durch einen Kondensator oder dergleichen gebildet wird, spiegelt die Spannung der Sekundärzelle genau die Ladung der Sekundärelle wider. Die Restelektrizität der Sekundärzelle kann lediglich durch Erfassung der Spannung der Sekundärzelle erfasst werden.
Die US-4,785,436 A legt eine elektronische Uhr offen, die eine Solarzelle, einen Kondensator und einen Spannungsdetektor zum Erfassen der Spannung des Kondensators umfasst. Wenn die Kondensatorspannung unter einen vorbestimmten Pegel gesenkt wird, wird der Benutzer über die Notwendigkeit zur Aufladung durch eine Änderung der Antriebsform des zweiten Zeigers informiert.
In jüngerer Zeit war die Sekundärzelle der elektronischen Uhr in der Form einer Sekundärzelle, die Elektroden aus leitfähigem Polymer verwendet. Im Gegensatz zu den konventionellen chemischen Zellen hat die Polymerzelle eine Eigenschaft, dass die Spannung der Sekundärzelle so lange fluktuiert, bis sie einen stabilen Pegel entsprechend der Aufladung erreicht. Dies geschieht, da die Polymerzelle das Aufladen und Entladen durch Dotieren der Elektrolytionen durchführt. Wenn die Restelektrizität der Sekundärzelle einfach durch die Spannung der Sekundärzelle während des schnellen Aufladens erfasst wird, kann sie nicht genau erfasst werden.
Das Dokument "Industrial Materials" (eigener Band, März 1992, '92 Ausgabe "Fine Ceramics Data Book") diskutiert die Vorteile von Polymerzellen im Allgemeinen. Das Dokument diskutiert weder die Anwendung von Polymerzellen bei Uhren, noch diskutiert es das schnelle Aufladen von Polymerzellen.
Insbesondere besitzt ein solcher Typ einer Sekundärzelle eine Eigenschaft, dass die Spannung der Sekundärzelle während des schnellen Aufladens scharf ansteigt und sich danach bei einem stabilen Pegel entsprechend der wahren Aufladung niederlässt. Wenn die erfasste Spannung einfach mit einem Referenzpegel verglichen wird, um die Restelektrizität der Sekundärzelle zu erfassen, wird die so erfasste Restelektrizität einen höheren Pegel anzeigen als den tatsächlichen Pegel. In vielen Fällen wird folglich der Benutzer ungewollt das schnelle Aufladen beenden, wenn die Sekundärzelle nicht genügend aufgeladen ist. In solchen Fällen kann die elektronische Uhr unbeabsichtigt stehen bleiben.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Uhr bereitzustellen, welche zuverlässig die Restelektrizität einer Sekundärzelle während des schnellen Aufladens erfassen und den Benutzer darauf hinweisen kann, und eine Methode zur Erfassung der Restelektrizität der Sekundärzelle.
Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung eine elektronische Uhr bereit, umfassend:
Energieerzeugungsmittel zur Ausgabe einer elektrischen Aufladeenergie, um schnelles Aufladen zu bewirken
eine sekundäre Energieversorgung, die durch die elektrische Aufladeenergie aufladbar ist;
eine Uhrenschaltung, der durch eine Aufladeenergie der sekundären Energieversorgung betätigbar ist;
Spannungssensormittel zur Erfassung einer Spannung der sekundären Energieversorgung;
Restelektrizität-Sensormittel, die auf die erfasste Spannung der sekundären Energieversorgung ansprechen, um eine Restelektrizität der sekundären Energieversorgung zu erfassen; und
Restelektrizität-Warnmittel, um die Restelektrizität einem Benutzer anzukündigen, um den Benutzer zu einem Aufladen der sekundären Energieversorgung aufzufordern,
wobei die sekundäre Energieversorgung eine Sekundärzelle umfasst und dadurch gekennzeichnet ist;
dass die Restelektrizität-Sensormittel dazu betreibbar sind, um ein Restelektrizität-Erfassungssignal, das einer Referenzspannung entspricht, die für eine Restelektrizität in der Sekundärzelle voreingestellt ist, dann auszugeben, wenn die erfasste Spannung fortdauernd die Referenzspannung für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt.
Vorzugsweise sind die Restelektrizität-Sensormittel dazu angepasst, um ein Überrest-Erfassungssignal, das einer von Referenzspannungen entspricht, die für unterschiedliche Pegel einer Restelektrizität in der Sekundärzelle voreingestellt sind, dann auszugeben, wenn die erfasste Spannung fortdauernd die eine der Referenzspannungen für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt.
Die Restelektrizität-Sensormittel sind vorzugsweise dazu festgelegt, um die Referenzzeit für jede Referenzspannung zu setzen.
Die Sekundärzelle kann eine geeignete aus Polyacen-Zelle, Li/PAS-Zelle, PAS-Li-Composite/PAS-Zelle oder PAS/PAS-zelle sein.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Methode bereit, zur Erfassung der Restelektrizität einer Sekundärzelle einer elektronischen Uhr, wenn die Sekundärzelle schnell durch Auflademittel aufgeladen wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst:
einen ersten Schritt zur Erfassung der Spannung der Sekundärzelle; und
einen zweiten Schritt, bei dem eine Restelektrizität der Sekundärzelle als eine Restelektrizität, die einer voreingestellten Referenzspannung entspricht, dann erfasst wird, wenn eine erfasste Spannung der Sekundärzelle fortdauernd die Referenzspannung für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt.
Vorzugsweise umfasst der zweite Schritt eine Erfassung einer Restelektrizität der Sekundärzelle als eine Restelektrizität, die einer aus einer Mehrzahl von voreingestellten Referenzspannungen entspricht, dann, wenn eine erfasste Spannung der Sekundärzelle fortdauernd die eine aus einer Mehrzahl von Referenzspannungen für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt.
Bei der elektronischen Uhr der vorliegenden Erfindung wird die Sekundärzelle mit der elektrischen Aufladeenergie aufgeladen, die von den Energieerzeugungsmitteln ausgegeben wird. Die Uhrenschaltung wird durch die aufgeladene Energie der Sekundärzelle erregt.
Die Restelektrizität-Sensormittel sprechen auf die Spannung der Sekundärzelle an, um die Restelektrizität zu erfassen und dem Benutzer anzukündigen.
Wenn der erfasste Rest niedrig wird, führt der Benutzer ein schnelles Aufladen der Sekundärzelle durch, bis dessen Restelektrizität zu einem vorbestimmten Pegel zurückkehrt.
Falls die Sekundärzelle Elektroden aus leitfähigem Polymer umfasst, fluktuiert die Spannung der Sekundärzelle während des schnellen Aufladens und braucht einige Zeit, bevor sie eine der Ladeenergie entsprechende stabile Spannung erreicht.
In der vorliegenden Erfindung ist eine Referenzspannung, die einem Rest der Sekundärzelle entspricht, voreingestellt. Nur wenn die erfasste Spannung fortdauernd die Referenzspannung für eine vorbestimmte Zeit übersteigt, wird beurteilt, dass die Sekundärzelle zu einem Pegel aufgeladen wurde, der mindestens der Referenzspannung entspricht. Auf Basis einer solchen Beurteilung wird ein Restelektrizität-Erfassungssignal ausgegeben werden. Somit kann der Benutzer genau über die Restelektrizität der Sekundärzelle während des schnellen Aufladens informiert werden.
Vorzugsweise geben die Restelektrizität-Sensormittel ein Restelektrizität-Erfassungssignal, das einem aus einer Mehrzahl von Restelektrizität-Pegeln entspricht, der einer aus für verschiedene Pegel einer Restelektrizität in der Sekundärzelle voreingestellten Referenzspannungen entspricht, dann aus, wenn die erfasste Spannung fortdauernd die eine der Referenzspannungen für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt.
In einer solchen Anordnung können die Restelektrizität-Sensormittel ein Restelektrizität-Erfassungssignal, das einer aus Referenzspannungen entspricht, die für verschiedene Pegel einer Restelektrizität in der Sekundärzelle voreingestellt sind, zum Beispiel für drei Stunden, einen Tag oder zwei Tage, dann ausgeben, wenn die erfasste Spannung fortdauernd die eine der Referenzspannungen für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt. Somit können während des schnellen Aufladens die Aufladepegel der Sekundärzelle genau Schritt für Schritt angezeigt werden.
Die Restelektrizität-Sensormittel können festgelegt sein, um die Referenzzeit für jede Referenzspannung zu setzen. Dies ermöglicht eine genauere Erfassung der Restelektrizität der Sekundärzelle.
Insbesondere erniedrigt sich die Aufladeeffizienz in der Polymerzelle, wenn die Spannung der Sekundärzelle höher wird. Vorzugsweise wird daher für höhere Spannungen die Referenzzeit verlängert.
Ausführungen der Erfindung werden jetzt beschrieben, lediglich beispielhaft, mit Bezug auf die begleitenden diagrammatischen Figuren, in denen:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer elektronischen Uhr ist, die in Übereinstimmung mit der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 eine Ansicht ist, die die primären mechanischen Teile der in Fig. 1 gezeigten elektronischen Uhr veranschaulicht;
Fig. 3 eine Ansicht ist, die den Betrieb der Erhöhungsschaltung in der elektronischen Uhr von Fig. 1 veranschaulicht;
Fig. 4 ein Graph ist, der das schnelle Aufladen einer Sekundärzelle darstellt, das Elektroden aus leitfähigem Polymer umfasst;
Fig. 5 Beispiele von Restelektrizitätpegelanzeigen veranschaulicht;
Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm einer elektronischen Uhr ist, die in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 7 ein Graph ist, der schematisch das Prinzip der Resterfassung in der in Fig. 6 gezeigten elektronischen Uhr veranschaulicht;
Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm einer elektronischen Uhr ist, die in Übereinstimmung mit der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Entsprechende Teile weisen durchgehend die gleichen Referenzziffern auf.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt in Verbindung mit einer elektronischen Armbanduhr eines Typs mit Analogdisplay beschrieben, auf die das Prinzip der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

Erste Ausführung

Fig. 2 zeigt Energieerzeugungsmittel 10 und einen Antriebsmechanismus 60 einer elektronischen Uhr gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Die Energieerzeugungsmittel 10 umfassen ein halbkreisförmiges Drehgewicht 12, das drehbar in einer Grundplatte innerhalb eines Uhrengehäuses montiert ist, einen Räderwerkmechanismus 14, der die Rotation des Drehgewichts 12 erhöht, und einen Energiegenerator 16, der einen Generatorläufer 15 umfasst, der rotierbar durch den Räderwerkmechanismus 14 angetrieben wird.
Wenn ein Benutzer seinen oder ihren Arm, an dem die elektronische Armbanduhr befestigt ist, bewegt, wird das Drehgewicht 12 gedreht, um eine kinetische Energie zu erzeugen, welche eine Drehbewegung in einer Pfeilrichtung ist. Die Rotation des Drehgewichts 12 wird etwa 100-fach durch den Räderwerkmechanismus 14 erhöht und danach an den Generatorläufer 18 übertragen. Die Hochgeschwindigkeitsrotation des Generatorläufers 18, welcher N- und S-Pol-Permanentmagneten umfasst, verändert einen magnetischen Fluss, der eine Generatorspule 22 durch einen Generatorstator 20 durchquert.
Wenn sich der magnetische Fluss ändert, gibt die Generatorspule 22 aufgrund der elektromagnetischen Induktion eine AC-Spannung aus. Die AC-Spannung wird durch eine in Fig. 1 gezeigte Gleichrichterdiode 30 gleichgerichtet und dann zum Aufladen einer Sekundärzelle 42 verwendet. Die Sekundärzelle 42 bildet eine sekundäre Energieversorgung 40 mit einer Erhöhungsschaltung 44 und einem Zusatzkondensator 46.
Wenn der Energiegenerator 16 wie beschrieben betätigt wird, wird die Sekundärzelle 42 durch die Generatorspule 22 aufgeladen. In der ersten Ausführung wird die Spannung der Sekundärzelle 42 auf einen Pegel, der hoch genug ist, um die Armbanduhr anzutreiben, durch die Erhöhungsschaltung 44 dann erhöht, wenn die Spannung der Sekundärzelle 42 unzureichend ist, die Armbanduhr anzutreiben. Die erhöhte Spannung wird in dem Zusatzkondensator 46 akkumuliert. Der Zusatzkondensator 46 fungiert dann als Antriebsenergieversorgung für die Uhrenschaltung 70.
In der Uhrenschaltung 70 wird eine Ausgabe einer Oszillatorschaltung, die einen Quarzoszillator aufweist, durch eine Teilerschaltung frequenz-geteilt, dann zählt eine Treiberschaltung die frequenz-geteilte Ausgabe. Somit gibt die Uhrenschaltung 70 jede Sekunde Treiberimpulse unterschiedlicher Polarität an eine Antriebsspule 82 eines Schrittmotors 80 ab.
Dadurch treibt der in Fig. 2 gezeigte Schrittmotor 80 rotierend einen Rotor 86 dann jedesmal an, wenn er durch einen Treiberimpuls erregt wird. Der Rotor 86 treibt dann Sekunden-, Minuten- und Stundenzeiger 104, 106, 108 durch einen Räderwerkmechanismus an, um die Zeit in einer analogen Weise anzuzeigen.
Um eine Überladung der Sekundärzelle 42 zu vermeiden, umfasst die elektronische Armbanduhr eine Begrenzerschaltung 50, die als Überladungs-Verhütungsmittel fungieren. Die Begrenzerschaltung 50 ist parallel zu der Spule 22 geschaltet, um eine Bypass-Schaltung für die Aufladeschaltung zu bilden. Die Begrenzerschaltung 50 weist ein Schaltglied 52 zum Ein- und Ausschalten der Bypass-Schaltung auf. Falls die geladene Spannung der Sekundärzelle 42 einen Referenzwert zur Erfassung der Überladung übersteigt, dann wird das Schaltglied 52 eingeschaltet. Dadurch wird der Aufladestrom zu der Sekundärzelle 42 durch die Bypass-Schaltung fließen, um das Überladen der Sekundärzelle zu verhindern.
Fig. 3 zeigt eine konzeptionelle Ansicht, die den Erhöhungsbetrieb der sekundären Energieversorgung 40 veranschaulicht. Die Minimalspannung von einem Volt wird jetzt benötigt, um die Uhrenschaltung 70 anzutreiben. Ungleich den konventionellen Zellen ist die Spannung der die elektrische Energie speichernden Sekundärzelle 42 veränderbar in Abhängigkeit von dem Aufladungspegel. Falls die Aufladeenergie sinkt, zu der Spannung von unter einem Volt, wird die Uhr stehen bleiben, da die Spannung der Sekundärzelle unzureichend wird, obwohl die Energie selbst vorhanden ist. Um die Uhr so schnell wie möglich zu starten und sie für eine längere Periode zu aktivieren, ist es erforderlich, die in der Sekundärzelle 42 aufgeladene Energie effektiv zu nutzen. Zu einem solchen Zweck wird die Spannung der Sekundärzelle 42 auf einen Pegel erhöht, der erforderlich ist, die Uhr durch die Erhöhungsschaltung 44 anzutreiben, und wird dann in den Kondensator 46 geladen.
In der ersten Ausführung, so wie in Fig. 3 gezeigt ist, erhöht die Erhöhungsschaltung 44 die Spannung der Sekundärzelle 42, um das Ein- bis Dreifache in sieben Schritten, wenn die Spannung der Sekundärzelle 42 durch das Aufladen ansteigt, so dass der Zusatzkondensator 46 aufgeladen wird, um ein Volt oder höher aufzuweisen. In ähnlicher Weise erhöht die Erhöhungsschaltung 44 die Spannung zwischen dem Ein- und Dreifachen in sieben Schritten, um den Zusatzkondensator 46 aufzuladen, wenn sich die Spannung der Sekundärzelle 42 wegen Entladens oder dergleichen abschwächt.
In einer derartigen elektronischen Armbanduhr ist es notwendig, den Benutzer zu informieren, um wieviel länger die Uhr ihren Betrieb fortsetzen kann. Zu einem solchen Zweck umfasst die elektronische Armbanduhr der ersten Ausführung Anzeigemittel, um die gegenwärtige Aufladeenergie der Sekundärzelle 42 unter Aspekten anzuzeigen, um wieviel länger die Uhr ihren Betrieb fortsetzen kann.
Zur Erfassung der Restelektrizität umfasst eine elektronische Uhr der vorliegenden Ausführung eine Spannungssensoreinheit 60 zur Erfassung der Spannung der Sekundärzelle 42 und eine Restelektrizität-Sensoreinheit 62 zur Erfassung der Restelektrizität der Sekundärzelle 42 von der erfassten Spannung, um ein Restelektrizität-Erfassungssignal zu bilden, welches wiederum an die Uhrenschaltung 70 ausgegeben wird.
Die Uhrenschaltung 70 ist dazu angepasst, ein schnelles Verfahren des zweiten Zeigers durchzuführen und die Restelektrizität der Sekundärzelle 42 durch die Position des schnell verfahrenen zweiten Zeigers anzuzeigen, wenn ein Knopf 92, der sich neben einem Aufsatz befindet, abgesenkt wird. Insbesondere kann der zweite Zeiger schnell über 30 Sekunden verfahren werden, falls die Restelektrizität der Sekundärzelle 42 für drei oder mehr Tage ist; der zweite Zeiger kann schnell über 20 Sekunden verfahren werden, falls die Restelektrizität für zwei oder mehr Tage ist; der zweite Zeiger kann schnell über 10 Sekunden verfahren werden, falls die Restelektrizität für einen oder mehr Tage ist und der zweite Zeiger kann über 5 Sekunden verfahren werden, falls die Restelektrizität für 3 oder mehr Stunden ist. Auf eine solche Weise wird die Restelektrizität der Sekundärzelle 42 angezeigt werden. Falls die Restelektrizität für weniger als drei Stunden ist, kann der zweite Zeiger schnell über zwei Sekunden durch jeden geeigneten Mechanismus verfahren werden.
Falls die Restelektrizität der Sekundärzelle 42 bis zu einem ungewünschten Pegel abfällt, wird der Benutzer das schnelle Aufladen der Sekundärzelle 42 durchführen, um sie bis zu einer vorbestimmten Aufladung aufzuladen, d. h. eine Aufladung entsprechend einem Tag ist bei Ansicht einer solchen Anzeige, wie in Fig. 5 gezeigt ist, erzielt. Bei der elektronischen Armbanduhr der ersten Ausführung, die solche Energieerzeugungsmittel, wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfasst, wird eine solche schnelle Aufladung durch Schütteln der Armbanduhr, um das Drehgewicht 12 zu drehen, erreicht.
Eine derartige Erfassung der Restelektrizität in der Sekundärzelle 42 wird gewöhnlicherweise durch Erfassen der Aufladespannung der Sekundärzelle 42 durch die Spannungssensormittel 60 erreicht. Bei einem solchen Prozess der Erfassung gibt es kein Problem, wenn die Sekundärzelle 42 durch einen Kondensator oder dergleichen gebildet wird. Jedoch kann die Restelektrizität nicht genau erfasst werden, wenn die Sekundärzelle 42 aus einer Zelle mit Elektroden aus leitfähigem Polymer gebildet ist.
Sogar falls die Sekundärzelle 42 durch eine solche Polymerzelle gebildet wird, ist die erste Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass sie die Restelektrizität der Sekundärzelle 42 genau erfassen kann.
Fig. 4 veranschaulicht die Merkmale einer schnellen Aufladung der Polymerzelle 42, welche in der ersten Ausführung als eine Sekundärzelle verwendet wird. Die Polymerzelle kann eine von verschiedenen Typen von Polymerzellen sein, die umfassen können: Polyacene-Zelle, Li/PAS-Zelle, PAS-Li-Composite/PAS-Zelle und PAS/PAS-Zelle.
Wenn ein solcher Typus einer Sekundärzelle schnell aufgeladen wird, erscheint eine Spannung der Sekundärzelle höher als die tatsächliche elektrische Aufladung. Wenn die Aufladeenergie einer solchen Sekundärzelle verbraucht ist, neigt die Spannung der Sekundärzelle dazu, scharf zu einer Spannung nachzulassen, die der wahren Aufladeenergie entspricht. Dadurch fluktuiert die Terminalspannung der Sekundärzelle während des schnellen Aufladens.
Die Restelektrizität-Sensormittel 62 setzen vier Referenzspannungen Va, Vb, Vc und Vd, welche vier Pegeln einer Restelektrizität, wie in Fig. 5(A)-5(D) gezeigt, entsprechen.
Die Restelektrizität-Erfassung durch den Stand der Technik konnte nicht genau die Restelektrizität der Sekundärzelle anzeigen, da die Restelektrizität durch Beurteilung, dass die gewünschte Aufladung bei einem Punkt erreicht wurde, wo die erfasste Spannung die Referenzspannungen übersteigt, angezeigt wurde.
Wenn im Gegensatz dazu die erfasste Spannung fortdauernd eine Referenzspannung für eine gegebene Zeitspanne übersteigt, beurteilt die Restelektrizität-Sensoreinheit 62, dass die Sekundärzelle 42 zu einem gewünschten, der Referenzspannung entsprechenden Pegel aufgeladen wurde und gibt ein Restelektrizität-Erfassungssignal aus.
Falls zum Beispiel die Restelektrizität der Sekundärzelle 42 im Wesentlichen gleich null wird und dann das schnelle Aufladen ausgeführt wird, übersteigt die erfasste Spannung Vi der Sekundärzelle 42 als Erstes die erste Referenzspannung Va bei einer Zeit t1, so wie in Fig. 4 gezeigt ist. Unter einer solchen Bedingung sinkt jedoch die Spannung Vi unmittelbar unter die Referenzspannung Va. Dadurch wird beurteilt, dass die drei Stunden entsprechende Aufladung nicht erreicht wurde. Bei einer Zeit t3, bei der beurteilt wird, dass die erfasste Spannung Vi fortdauernd die Referenzspannung Va für eine gegebene Referenzzeit ta übersteigt, wird als Erstes ein Restelektrizität-Erfassungssignal ausgegeben. Somit wird die Anzeige die Restelektrizität der Sekundärzelle anzeigen, wenn bestätigt wird, dass eine gegebene Aufladung definitiv ausgeführt wurde. Als ein Ergebnis kann der Benutzer mit Vertrauen auf die Anzeige ein schnelles Aufladen durchführen.
Obwohl die gleiche Referenzzeit relativ zu allen Referenzspannungen gesetzt werden kann, setzt die erste Ausführung unterschiedliche Referenzzeiten ta, tb, tc und td zu jeweiligen Referenzspannungen Va, Vb, Vc und Vd. Dies ermöglicht es, dass die Restelektrizität zuverlässiger in Abhängigkeit zu dem Aufladungspegel in der Sekundärzelle erfasst werden kann.
Da die Effizienz des Aufladens in der Polymerzelle sinkt, wenn die Spannung während des Aufladens höher wird, wird die Referenzzeit vorzugsweise zu der höheren Spannung höher gesetzt.
In der ersten Ausführung werden deshalb die Referenzzeiten in der folgenden Weise gesetzt:
ta = 10 Sekunden;
tb = 20 Sekunden;
tc = 40 Sekunden; und
td = 60 Sekunden.
Fig. 4 zeigt zur Veranschaulichung übertrieben das Prinzip der vorliegenden Ausführung. Die Abstände zwischen den Referenzzeiten sind nicht maßstabsgerecht. Insbesondere sind die tatsächlichen Abstände zwischen t3 und t4, t6 und t7 und t8 und t9 wesentlich länger als die in Fig. 4 gezeigten.

Zweite Ausführung

Fig. 6 zeigt die zweite bevorzugte Ausführung einer elektronischen Armbanduhr, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. In dieser Figur sind gleiche Teile zu denen der ersten Ausführung durch gleiche Referenznummern bezeichnet und werden weiter nicht beschrieben.
Die elektronische Armbanduhr der zweiten Ausführung umfasst einen Auflade-Ausschalter 64, der zwischen der Generatorspule 22 und der Sekundärzelle 42 angeordnet ist. Wenn die Restelektrizität der Sekundärzelle 42 erfasst werden soll, schaltet die Restelektrizität-Sensoreinheit 62 den Schalter 64 nur für eine gegebene kurze Zeitspanne aus, um das Aufladen der Sekundärzelle 42 zur Beendigung zu zwingen.
Bei dieser Zeit verändert sich die durch die Spannungssensoreinheit 60 erfasste Spannung Vi der Sekundärzelle 42 so, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Insbesondere wenn der Schalter 64 ausgeschaltet ist, um das schnelle Aufladen bei der Zeit ta zu beenden, wird sich die Terminalspannung der Sekundärzelle 42 zu einer stabilen Spannung verringern, die dem wahren Aufladungspegel entspricht.
Aus den Merkmalen der Polymerzelle kann beurteilt werden, dass die tatsächliche Aufladung kleiner ist, wenn der Spannungsabfall nach Verstreichen einer gegebenen Zeitspanne ab der Beendigung des schnellen Aufladens größer ist.
Die Restelektrizität-Sensoreinheit 62 schätzt und berechnet die dem Aufladungspegel entsprechende stabile Spannung der Sekundärzelle 42 aus den Abschwächungsmerkmalen der Sekundärzelle 42 und der erfassten Spannung V. Die geschätzte und berechnete Spannung wird dann mit jeder der Referenzspannungen Va-Vd verglichen. Falls die geschätzte und berechnete Spannung irgendeine der Referenzspannungen übersteigt, wird das dieser Referenzspannung entsprechende Restelektrizität-Erfassungssignal an die Uhrenschaltung 70 ausgegeben.
Somit kann die Restelektrizität der Polymerzelle 42 während des schnellen Aufladens genau erfasst werden.

Dritte Ausführung

Fig. 8 zeigt die dritte bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Die elektronische Armbanduhr der dritten Ausführung umfasst ein Amperemeter 66, das zwischen der Generatorspule 22 und der Sekundärzelle 42 angeordnet ist. Die Ausgabe des Amperemeters 66 wird der Restelektrizität-Sensoreinheit 62 zugeführt.
Die Restelektrizität-Sensoreinheit 62 berechnet die Aufladeenergie in der Sekundärzelle 42 aus dem erfassten Aufladestrom und der Zeit, die benötigt wird, die Sekundärzelle 42 bis zum Aufladepegel aufzuladen. Die Restelektrizität-Sensoreinheit 62 korrigiert und berechnet dann die erfasste Spannung aus der Aufladeenergie. Die korrigierte Spannung wird dann mit jeder der Referenzspannungen Va-Vd verglichen. Falls die korrigierte Spannung irgendeine dieser Referenzspannungen übersteigt, wird ein dieser Referenzspannung entsprechendes Restelektrizität-Erfassungssignal von der Restelektrizität-Sensoreinheit 62 an die Uhrenschaltung 70 ausgegeben.
Auf eine solche Weise korrigiert die Restelektrizität-Sensoreinheit 62 der dritten Ausführung die Zunahme der erfassten Spannung der Sekundärzelle 42 durch die berechnete Aufladeenergie, um die dem Aufladungspegel entsprechende Spannung zu schätzen. Somit kann die Restelektrizität der Polymerzelle 42 während des schnellen Aufladens genau erfasst werden.
Falls die Korrelation zwischen der Aufladeenergie und der Spannung in der Restelektrizität-Sensoreinheit 62 vorher tabelliert und gespeichert wurde, kann die durch den Aufladestrom und die Aufladezeit bestimmte Aufladeenergie verwendet werden, um die Aufladespannung ohne Verwendung der Spannungssensoreinheit 60 zu schätzen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehend erwähnten Ausführungen beschränkt, sondern kann in jeder unterschiedlichen modifizierten und veränderten Ausbildung ausgeführt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Zum Beispiel können die Energieerzeugungsmittel, die wie in Fig. 2 gezeigt den Energiegenerator 16 und das Drehgewicht 12 verwenden, durch andere geeignete Energieerzeugungsmittel ersetzt werden, z. B. durch eine Solarzelle oder dergleichen.
Die Analoganzeige, die den zweiten Zeiger zum Anzeigen der Restelektrizität verwendet, kann durch ein Flüssigkristalldisplay ersetzt werden.
Überdies kann die Restelektrizität akustisch durch eine geeignete Stimmenausgabe IC angezeigt werden.
Obwohl die Ausführungen in Bezug auf die elektronische Armbanduhr beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern kann bei jeder anderen Uhr, wie z. B. einer Taschenuhr oder dergleichen, angewandt werden.
Die vorangehende Beschreibung wurde lediglich beispielhaft durchgeführt.

Claims

1. Elektronische Uhr, umfassend:

Energieerzeugungsmittel (10) zur Ausgabe einer elektrischen Aufladeenergie, um schnelles Aufladen zu bewirken;

eine sekundäre Energieversorgung (42), die durch die elektrische Aufladeenergie aufladbar ist;

eine Uhrenschaltung (70), die durch eine Aufladeenergie der sekundären Energieversorgung betätigbar ist;

Spannungssensormittel (60) zur Erfassung einer Spannung der sekundären Energieversorgung;

Restelektrizität-Sensormittel (62), die auf die erfasste Spannung der sekundären Energieversorgung ansprechen, um eine Restelektrizität der sekundären Energieversorgung zu erfassen;

Restelektrizität-Wammittel, um die Restelektrizität einem Benutzer anzukündigen, um den Benutzer zum Aufladen der sekundären Energieversorgung aufzufordern;

wobei die sekundäre Energieversorgung eine Sekundärzelle umfasst und dadurch gekennzeichnet ist,

dass die Restelektrizität-Sensormittel dazu betreibbar sind, um ein Restelektrizität-Erfassungssignal, das einer Referenzspannung (Va, Vb, Vc, Vd) entspricht, die für eine Restelektrizität in der Sekundärzelle voreingestellt ist, dann auszugeben, wenn die erfasste Spannung fortdauernd die Referenzspannung für eine vorbestimmte Referenzzeit (ta, tb, tc, td) übersteigt.

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, wobei die Restelektrizität-Sensormittel dazu betreibbar sind, um ein Überrest-Erfassungssignal, das einer von Referenzspannungen entspricht, die für unterschiedliche Pegel einer Restelektrizität in der Sekundärzelle voreingestellt sind, dann auszugeben, wenn die erfasste Spannung fortdauernd die eine der Referenzspannungen für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt.

3. Elektronische Uhr nach Anspruch 2, wobei die Restelektrizität-Sensormittel die Referenzzeit für jede Referenzspannung setzen.

4. Elektronische Uhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sekundärzelle eines ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: Polyacene-Zelle, Li/PAS-Zelle, PAS-Li-Composite/PAS-Zelle und PAS/PAS-Zelle.

5. Verfahren zur Erfassung der Restelektrizität einer Sekundärzelle (42) einer elektronischen Uhr, wenn die Sekundärzelle schnell durch Auflademittel (10) aufgeladen wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst:

einen ersten Schritt zur Erfassung der Spannung der Sekundärzelle; und

einen zweiten Schritt, bei dem eine Restelektrizität der Sekundärzelle als eine Restelektrizität, die einer voreingestellten Referenzspannung entspricht, dann erfasst wird, wenn eine erfasste Spannung der Sekundärzelle fortdauernd die Referenzspannung für eine vorbestimmte Referenzzeit übersteigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zweite Schritt umfasst: Erfassung einer Restelektrizität der Sekundärzelle als eine Restelektrizität, die einer aus einer Mehrzahl von voreingestellten Referenzspannungen (Va, Vb, Vc, Vd) entspricht, dann, wenn eine erfasste Spannung der Sekundärzelle fortdauernd die eine aus einer Mehrzahl von Referenzspannungen für eine vorbestimmte Referenzzeit (ta, tb, tc, td) übersteigt.

7. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sekundärzelle Elektroden aus leitfähigem Polymer umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wenn es zur Erfassung der Restelektrizität einer Sekundärzelle (42) mit Elektroden aus leitfähigem Polymer angewandt wird.