JP2012026774A - 電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光発電素子と二次電池とを備えた電子機器において、GPS衛星からの衛星信号を受信する受信回路などの負荷で消費される電力量に対する充電容量の比率を十分に高く維持する。
【解決手段】電子機器100は、ソーラーセル22と、二次電池24と、二次電池24に蓄積された電力で駆動されるGPS受信回路28と、ソーラーセル22から二次電池24への電流の流路を接続及び切断する充電制御用スイッチ52と、充電制御用スイッチ52を制御してソーラーセル22の開放電圧を検出する発電状態検出回路58と、制御回路29とを備える。制御回路29は、発電状態検出回路58を間欠的に駆動させ、発電状態検出回路58の検出結果RS3に応じた充電電流値の時間積分値がGPS受信回路28の1回の駆動で消費される電力量以上の場合にのみGPS受信回路28を駆動させる。
【選択図】図4
【解決手段】電子機器100は、ソーラーセル22と、二次電池24と、二次電池24に蓄積された電力で駆動されるGPS受信回路28と、ソーラーセル22から二次電池24への電流の流路を接続及び切断する充電制御用スイッチ52と、充電制御用スイッチ52を制御してソーラーセル22の開放電圧を検出する発電状態検出回路58と、制御回路29とを備える。制御回路29は、発電状態検出回路58を間欠的に駆動させ、発電状態検出回路58の検出結果RS3に応じた充電電流値の時間積分値がGPS受信回路28の1回の駆動で消費される電力量以上の場合にのみGPS受信回路28を駆動させる。
【選択図】図4
Description
本発明は、光発電素子と二次電池とを備えた電子機器に関する。
特許文献1には、光発電素子と二次電池とを備える電子機器として、GPS(Global Positioning System)衛星からの衛星信号を受信して時刻修正を行う腕時計が開示されている。この腕時計は、屋内や地下街などの衛星信号を受信できない環境で受信処理を行うことにより電力が無駄に消費される事態を避けるために、光発電素子の発電量を閾値と比較して屋外か否かを判断し、屋外と判断した場合にのみ受信処理を行う。
ところで、腕時計では、その大きさや重さに厳しい制約があり、大容量の二次電池の採用が困難である。一方、腕時計が行う処理のうち、受信処理の消費電力量は著しく多い。よって、受信処理によって二次電池の残量が急激に減少し、時計として機能しなくなるまでの時間が著しく短くなる虞がある。しかし、特許文献1に記載の技術では、この問題を解決することはできない。
もちろん、受信処理で消費される電力量に対する光発電素子から二次電池に充電される容量(充電容量)の比率を十分に高く維持すれば、受信処理を頻繁に行っても、時計として機能しなくなるまでの時間を十分に長く確保することができる。しかし、現実には、腕時計が服の袖に隠れて充電が阻害されたり、腕時計が机の引き出しに保管されて充電が行われない状態が続いたりする虞がある。したがって、腕時計の使用者は、十分な充電が行われるように注意を払い続けなければならない。そもそも、広く行われている、二次電池の残量の大まかな表示では、どの程度の充電で受信処理の消費電力量を賄うことができるのかの把握すら困難である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光発電素子と二次電池とを備えた電子機器において、GPS衛星からの衛星信号を受信する受信回路などの負荷で消費される電力量に対する充電容量の比率を十分に高く維持することを解決課題とする。
以上の課題を解決するため、本発明に係る電子機器は、光発電を行う光発電素子と、前記光発電素子で発生した電力を蓄積する二次電池と、前記二次電池に蓄積された電力で駆動される負荷と、前記光発電素子から前記二次電池への電流の流路を接続及び切断する充電制御用スイッチと、充電制御用スイッチに前記流路を切断させて前記光発電素子の発電状態を検出する発電状態検出回路と、前記負荷及び前記発電状態検出回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記発電状態検出回路を間欠的に駆動させ、前記発電状態検出回路で検出された発電状態に応じた電流値の時間積分値が予め定められた閾値以上の場合にのみ前記負荷を駆動させる駆動制御を行う、ことを特徴とする(第1態様)。
第1態様の電子機器によれば、ある程度の充電がなされた場合にのみ負荷が駆動されるから、閾値を適切に定めることにより、負荷で消費される電力量に対する充電容量の比率を十分に高く維持することができる。例えば、GPS衛星からの衛星信号などの無線信号の受信回路を負荷とした場合、この受信回路の消費電力量に対する充電容量の比率を十分に高く維持することができる。
また、この電子機器の使用者は、負荷が駆動されないことをもって充電容量の不足に気付くことができるから、光発電素子への光の当て方や負荷の駆動の頻度などの電子機器の使用形態を改善することができる。すなわち、この電子機器によれば、その使用形態を改善するための情報を使用者に知らせることができる。
なお、光発電素子の発電状態としては、光発電素子の開放電圧や、光発電素子の短絡電流を例示可能である。また、発電状態に応じた電流値は、その発電状態の場合に光発電素子から二次電池へ流れる充電電流の大きさである。また、電流値の時間積分値は、基準時点から現在までの期間にわたる電流値の積分値である。基準時点としては、電子機器に二次電池がセットされた時点などの固定の時点や、負荷の前回の駆動が終了した時点や二次電池の電圧が所定の電圧未満から所定の電圧以上に変化した時点などの可変の時点を例示可能である。また、電子機器としては、時刻を計時して表示する電子時計を例示可能である。
第1態様の電子機器によれば、ある程度の充電がなされた場合にのみ負荷が駆動されるから、閾値を適切に定めることにより、負荷で消費される電力量に対する充電容量の比率を十分に高く維持することができる。例えば、GPS衛星からの衛星信号などの無線信号の受信回路を負荷とした場合、この受信回路の消費電力量に対する充電容量の比率を十分に高く維持することができる。
また、この電子機器の使用者は、負荷が駆動されないことをもって充電容量の不足に気付くことができるから、光発電素子への光の当て方や負荷の駆動の頻度などの電子機器の使用形態を改善することができる。すなわち、この電子機器によれば、その使用形態を改善するための情報を使用者に知らせることができる。
なお、光発電素子の発電状態としては、光発電素子の開放電圧や、光発電素子の短絡電流を例示可能である。また、発電状態に応じた電流値は、その発電状態の場合に光発電素子から二次電池へ流れる充電電流の大きさである。また、電流値の時間積分値は、基準時点から現在までの期間にわたる電流値の積分値である。基準時点としては、電子機器に二次電池がセットされた時点などの固定の時点や、負荷の前回の駆動が終了した時点や二次電池の電圧が所定の電圧未満から所定の電圧以上に変化した時点などの可変の時点を例示可能である。また、電子機器としては、時刻を計時して表示する電子時計を例示可能である。
第1態様の電子機器において、前記負荷は、無線信号を受信する受信回路であり、前記閾値は、前記受信回路の1又は複数回の駆動で消費される電力量である、ようにしてもよい(第2態様)。
第2態様の電子機器では、受信回路の1又は複数回の駆動で二次電池の残量が消費されたとしても、それまでに、この駆動で消費された電力量に見合う充電容量が確保されているから、この駆動のみによって二次電池の残量が充電前の残量より減少することはない。
第2態様の電子機器では、受信回路の1又は複数回の駆動で二次電池の残量が消費されたとしても、それまでに、この駆動で消費された電力量に見合う充電容量が確保されているから、この駆動のみによって二次電池の残量が充電前の残量より減少することはない。
第2態様の電子機器において、前記二次電池に蓄積された電力で駆動され、時刻を計時して表示する時計部を備え、前記閾値は、前記受信回路の1又は複数回の駆動で消費される電力量と、前記時計部の駆動用の電力量との和である、ようにしてもよい(第3態様)。
第3態様の電子機器によれば、時計部の駆動用の電力量に見合う充電容量を確保した上で、受信回路の駆動で消費される電力量に見合う充電容量を確保することができるから、受信回路の駆動によって二次電池の残量が所定容量よりも低下して時計部の駆動の継続時間が短縮される可能性を低くすることができる。
なお、時計部の駆動用の電力量(計時容量)としては、時計部を3日間にわたって駆動可能な電力量(固定値)や、基準時点から現在までの期間にわたって時計部に消費された電力量(可変値)を例示可能である。
第3態様の電子機器によれば、時計部の駆動用の電力量に見合う充電容量を確保した上で、受信回路の駆動で消費される電力量に見合う充電容量を確保することができるから、受信回路の駆動によって二次電池の残量が所定容量よりも低下して時計部の駆動の継続時間が短縮される可能性を低くすることができる。
なお、時計部の駆動用の電力量(計時容量)としては、時計部を3日間にわたって駆動可能な電力量(固定値)や、基準時点から現在までの期間にわたって時計部に消費された電力量(可変値)を例示可能である。
第2又は第3態様の電子機器において、前記制御部は、前記時間積分値に応じた時間間隔で前記駆動制御を行う、ようにしてもよい。
この電子機器によれば、制御回路の駆動制御によって受信回路の駆動が禁止される可能性を低く抑制しつつ、できる限り高い頻度で無線信号を受信することができる。これは、計時精度の向上や過充電の抑止にも寄与する。
この電子機器によれば、制御回路の駆動制御によって受信回路の駆動が禁止される可能性を低く抑制しつつ、できる限り高い頻度で無線信号を受信することができる。これは、計時精度の向上や過充電の抑止にも寄与する。
上記の各電子機器において、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記制御回路は、前記電圧検出回路で検出された電圧が所定の電圧以上の場合にのみ前記駆動制御を行う、ようにしてもよい。
この電子機器によれば、負荷が駆動されるのは二次電池の電圧が所定の電圧以上の場合に限られるから、負荷の駆動によって二次電池の残量が所定の容量を大幅に下回る可能性を低くすることができる。すなわち、過放電を抑止することができる。
この電子機器によれば、負荷が駆動されるのは二次電池の電圧が所定の電圧以上の場合に限られるから、負荷の駆動によって二次電池の残量が所定の容量を大幅に下回る可能性を低くすることができる。すなわち、過放電を抑止することができる。
上記の各電子機器において、前記二次電池の過充電状態を検出する過充電検出回路を備え、前記制御回路は、前記過充電検出回路で前記過充電状態が検出された場合には前記駆動制御を行わない、ようにしてもよい。
過充電状態の二次電池の残量は十分に多いから、このような制御としても二次電池の残量が不足する可能性は低く、過充電状態から通常状態への復帰を早める観点ではむしろ好適な電子機器となる。
過充電状態の二次電池の残量は十分に多いから、このような制御としても二次電池の残量が不足する可能性は低く、過充電状態から通常状態への復帰を早める観点ではむしろ好適な電子機器となる。
上記の各電子機器において、前記時間積分値を前記閾値に対比して表示する表示部を備える、ようにしてもよい。
この電子機器の使用者は、負荷を実際に駆動させずとも、充電の不足に気付くことができる。また、時間積分値が閾値に対比して表示されるから、使用者は、光発電素子への光の当て方や負荷の駆動の頻度などの電子機器の使用形態をどの程度改善すべきかを容易に把握することができる。
この電子機器の使用者は、負荷を実際に駆動させずとも、充電の不足に気付くことができる。また、時間積分値が閾値に対比して表示されるから、使用者は、光発電素子への光の当て方や負荷の駆動の頻度などの電子機器の使用形態をどの程度改善すべきかを容易に把握することができる。
以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。ただし、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子機器100の平面図であり、図2は電子機器100の一部断面図である。図1から明らかなように、電子機器100は、使用者の手首に装着される腕時計(電子時計)であり、文字板11及び指針12を備え、時刻を計時して表面に表示する。文字板11の大部分は、光及び1.5GHz帯のマイクロ波が透過し易い非金属の材料(例えば、プラスチック又はガラス)で形成されている。指針12は、文字板11の表面側に設けられ、回転軸13を中心に回転移動する秒針121、分針122及び時針123を含み、歯車を介してステップモーターで駆動される。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子機器100の平面図であり、図2は電子機器100の一部断面図である。図1から明らかなように、電子機器100は、使用者の手首に装着される腕時計(電子時計)であり、文字板11及び指針12を備え、時刻を計時して表面に表示する。文字板11の大部分は、光及び1.5GHz帯のマイクロ波が透過し易い非金属の材料(例えば、プラスチック又はガラス)で形成されている。指針12は、文字板11の表面側に設けられ、回転軸13を中心に回転移動する秒針121、分針122及び時針123を含み、歯車を介してステップモーターで駆動される。
電子機器100では、リューズ14やボタン15、ボタン16の手動操作に応じた処理が実行される。具体的には、リューズ14が操作されると、その操作に応じて表示時刻を修正する手動修正処理が実行される。また、ボタン15が長時間(例えば3秒以上の時間)にわたって押されると、衛星信号を受信するための受信処理が実行される。また、ボタン16が押されると、自動受信の有効/無効を切り替える切替処理が実行される。自動受信が有効の場合、固定の時間間隔(例えば1日間隔)で受信処理が実行される。
また、ボタン15が短時間にわたって押されると、前回の受信処理の結果を表示する結果表示処理が行われる。例えば、前回の受信処理で受信に成功した場合には、秒針121が「Time」の位置(5秒位置)に移動し、受信に失敗した場合には、秒針121が「N」の位置(20秒位置)に移動し、受信が試行されなかった場合には、秒針121が「Skip」の位置(10秒位置)に移動する。
図2に示すように、電子機器100は、ステンレス鋼(SUS)やチタン等の金属で構成された外装ケース17を備えている。外装ケース17は、略円筒状に形成され、表面側の開口にはベゼル18を介して表面ガラス19が取り付けられている。ベゼル18は、衛星信号の受信性能を向上させるためにセラミック等の非金属材料で構成される。外装ケース17の裏面側の開口には裏蓋20が取り付けられている。外装ケース17の内部には、ムーブメント21、ソーラーセル22、GPSアンテナ23、二次電池24等が配置されている。
ムーブメント21は、ステップモーターや輪列211を含んで構成されている。ステップモーターは、モーターコイル212、ステーター、ローター等で構成されており、輪列211や回転軸13を介して指針12を駆動する。ムーブメント21の裏蓋20側には回路基板25が配置され、回路基板25は、コネクター26を介してアンテナ基板27及び二次電池24と接続されている。
回路基板25には、GPSアンテナ23で受信した衛星信号を処理する受信回路を含むGPS受信回路28、ステップモーターの駆動制御などの各種の制御を行う制御回路29等が取り付けられている。GPS受信回路28や制御回路29は、シールド板30に覆われており、二次電池24から供給される電力で駆動される。
ソーラーセル22は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電を行う光発電素子であり、発生した電力を出力するための電極を備え、文字板11の裏面側に配置されている。文字板11の大部分は、光が透過し易い材料で形成されているから、ソーラーセル22は、表面ガラス19及び文字板11を透過した光を受光して光発電を行うことができる。
二次電池24は、電子機器100の電源であり、ソーラーセル22で発生した電力を蓄積する。電子機器100では、ソーラーセル22の二つの電極と二次電池24の二つの電極とをそれぞれ電気的に接続することが可能であり、接続時には、ソーラーセル22の光発電によって二次電池24が充電される。なお、本実施形態では、二次電池24として、携帯機器に好適なリチウムイオン電池を用いているが、リチウムポリマー電池や他の二次電池を用いてもよいし、二次電池とは異なる蓄電体(例えば容量素子)を用いてもよい。
GPSアンテナ23は、1.5GHz帯のマイクロ波を受信するアンテナであり、文字板11の裏面側に配置され、裏蓋20側のアンテナ基板27上に実装されている。文字板11に直交する方向において、GPSアンテナ23と重なる文字板11の部分は、1.5GHz帯のマイクロ波が透過しやすい材料(例えば、導電率及び透磁率の低い非金属の材料)で形成されている。また、GPSアンテナ23と文字板11との間には電極を備えたソーラーセル22が介在しない。よって、GPSアンテナ23は、表面ガラス19及び文字板11を透過した衛星信号を受信することができる。
ところで、GPSアンテナ23とソーラーセル22の距離が近いほど、GPSアンテナ23とソーラーセル22内の金属性部材が電気的に結合してロスが発生したり、GPSアンテナ23の放射パターンがソーラーセル22に遮られて小さくなったりする。そのため、受信性能が劣化しないように、本実施形態では、GPSアンテナ23とソーラーセル22との距離が所定値以上になるように配置されている。
また、GPSアンテナ23は、ソーラーセル22以外の金属部材との距離も所定値以上になるように配置されている。例えば、外装ケース17やムーブメント21が金属部材で構成されている場合、GPSアンテナ23は、外装ケース17との距離及びムーブメント21との距離がともに所定値以上になるように配置される。なお、GPSアンテナ23としては、パッチアンテナ(マイクロストリップアンテナ)、ヘリカルアンテナ、チップアンテナ、逆Fアンテナ等を採用可能である。
GPS受信回路28は、二次電池24に蓄積された電力で駆動される負荷であり、各回の駆動毎に、GPSアンテナ23を通じてGPS衛星からの衛星信号の受信を試み、受信に成功した場合には、取得した軌道情報やGPS時刻情報等の情報を制御回路29へ供給し、受信に失敗した場合には、その旨の情報を制御回路29へ供給する。
本実施形態では、GPS受信回路28の駆動電流は20mAであり、衛星信号の受信には30秒を要する。したがって、GPS受信回路28の1回の駆動で消費される電力量である1回容量は、20mA×30秒=0.17mAHである。1回容量は、受信処理において判定の閾値として用いられるものであり、予め定められている。この判定については後述する。なお、GPS受信回路28の構成は、公知のGPS受信回路の構成と同様であるため、その説明を省略する。
文字板11には、二次電池24の残量と充電容量とを表示するインジケーター31が設けられている。二次電池24の残量は二次電池24に蓄積された電力の容量であり、充電容量は、基準時点から現在までの期間(充電期間)において二次電池24に充電された容量である。本実施形態では、インジケーター31として、文字板と指針とで構成されたアナログ式のインジケーターを採用しているが、液晶表示装置で構成されたデジタル式のインジケーターを採用してもよい。なお、文字板11におけるインジケーター31の設置位置は、GPSアンテナ23による衛星信号の受信やソーラーセル22による光発電を妨げないように定められている。
図3は、インジケーター31の表示内容を説明するめための図である。この図に示すように、インジケーター31の右半分は二次電池24の残量を表示する残量インジケーター311として機能し、インジケーター31の左半分は充電容量の推定値を1回容量に対比して表示する充電容量インジケーター(表示部)312として機能する。
残量インジケーター311は、二次電池24の端子電圧(電池電圧VCC)に対応する4つの段階うち一つの段階を指し示す。これらの段階のうち、0段階は3.6V未満、1段階は3.6V以上3.7V未満、2段階は3.7V以上3.9V未満、3段階は3.9V以上の電池電圧VCCに対応しており、0段階の指示は、二次電池24の残量が足りずに衛星信号の受信が不可能であることを意味し、1段階、2段階及び3段階の指示は、二次電池24の残量が足りていて衛星信号の受信が可能であることを意味する。なお、二次電池24の残量の余裕は、1段階<2段階<3段階である。
充電容量インジケーター312は、充電容量に対応する4つの段階うち一つの段階を指し示す。これらの段階のうち、0段階は0mAH以上0.06mAH未満、1段階は0.06mAH以上0.11mAH未満、2段階は0.11mAH以上0.17mAH未満、3段階は0.17mAH以上の充電容量に対応しており、3段階の指示は、充電容量が足りていて衛星信号の受信が許可されていることを意味し、2段階、1段階及び0段階の指示は、充電容量が足りずに衛星信号の受信が禁止されていることを意味する。なお、充電容量の不足量は、2段階<1段階<0段階である。
図4は、電子機器100の回路構成を示すブロック図である。この図に示すように、電子機器100は、ソーラーセル22と、二次電池24と、保護回路50と、本体60とを備えており、二次電池24は、保護回路50を介して、ソーラーセル22及び本体60と電気的に接続されている。本体60は、制御回路29、GPS受信回路28及び時計部70を備える。よって、二次電池24は、保護回路50を介して、制御回路29、GPS受信回路28及び時計部70に接続されている。
図5は、リチウムイオン二次電池である二次電池24の状態と電池電圧との関係を示す図である。この図に示すように、本実施形態では、電池電圧VCCが2.60V〜4.20Vの範囲を通常使用領域とし、4.20V〜4.25Vの範囲を過充電領域とし、4.25Vを上回る範囲を危険領域とし、1.00〜2.60Vの範囲を過放電領域とし、1.00Vを下回る範囲を危険領域としている。
二次電池24は、通常使用領域では正常に動作する通常状態となり、電池電圧VCCが過充電検出電圧(4.20V)を上回る範囲では過充電により特性が劣化する過充電状態となり、電池電圧VCCが過放電検出電圧(2.60V)を下回る範囲では過放電により特性が劣化する過放電状態となる。特に危険領域では、過充電状態又は過放電状態の中でも、特性が急激に劣化して破裂・発熱などの危険を招き易い状態となる。このため、危険領域での二次電池24の使用は禁止されている。
本実施形態では、二次電池24の状態を監視し、二次電池24が常に通常状態となるように充放電を制御することにより、二次電池24の保護を図っている。この保護を行うのが保護回路50である。
保護回路50は、図4に示すように、ダイオード51、充電制御用スイッチ52、放電制御用スイッチ53、タイミング信号発生回路54、過充電検出回路55、過放電検出回路56、充電状態検出回路57、発電状態検出回路58、及び電圧検出回路59を備え、二次電池24の状態(過充電状態、過放電状態、及び通常状態)を検出し、検出結果に基づいて二次電池24の充放電を制御する。具体的には、過充電状態を検出した場合には、二次電池24とソーラーセル22との電気的な接続を遮断し、過放電状態を検出した場合には、二次電池24と本体60との電気的な接続を遮断する。
ダイオード51は、ソーラーセル22と二次電池24とを電気的に接続する経路に設けられ、ソーラーセル22から二次電池24への電流(順方向電流)を遮断せずに、二次電池24からソーラーセル22への電流(逆方向電流)を遮断する。なお、順方向電流が流れるのは、二次電池24の電圧よりもソーラーセル22の電圧が高い場合、すなわち充電時に限られる。また、ダイオード51に代えて電界効果トランジスター(FET)を採用してもよい。
充電制御用スイッチ52は、ソーラーセル22から二次電池24への電流の流路を接続及び切断するものであり、ソーラーセル22と二次電池24とを電気的に接続する経路に設けられたスイッチング素子521を備え、スイッチング素子521がオフ状態からオン状態へ遷移するとオン(接続)し、スイッチング素子521がオン状態からオフ状態へ遷移するとオフ(切断)する。
スイッチング素子521は、pチャネル型のトランジスタであり、ゲート電圧Vg1がローレベルの場合にはオン状態となり、ハイレベルの場合にはオフ状態となる。ゲート電圧Vg1は、過充電検出回路55及び発電状態検出回路58に制御される。なお、過充電検出回路55がゲート電圧Vg1をローレベルに制御する一方、発電状態検出回路58がゲート電圧Vg1をハイレベルに制御する場合には、ゲート電圧Vg1はハイレベルに制御される。
放電制御用スイッチ53は、二次電池24と本体60とを電気的に接続する経路に設けられたスイッチング素子531を備え、スイッチング素子531がオフ状態からオン状態へ遷移するとオン(接続)し、スイッチング素子531がオン状態からオフ状態へ遷移するとオフ(切断)する。スイッチング素子531は、pチャネル型のトランジスタであり、ゲート電圧Vg2がローレベルの場合にはオン状態となり、ハイレベルの場合にはオフ状態となる。ゲート電圧Vg2は、過放電検出回路56に制御される。
過充電検出回路55は、タイミング信号TS1に基づいて作動し、電池電圧VCCが過充電検出電圧を上回ったこと(過充電状態)の検出を行う。そして、過充電状態を検出すると、充電を停止するために、充電制御用スイッチ52をオフさせる。具体的にはゲート電圧Vg1を制御してハイレベルとする。過充電状態の検出は、例えば、分圧された電池電圧VCCと過充電検出電圧に対応した基準電圧との比較により実現可能である。
また、過充電検出回路55は、過充電検出電圧を上回った電池電圧VCCが低下して所定電圧を下回ると充電制御用スイッチ52をオンさせる。この所定電圧としては過充電検出電圧を採用してもよいが、充電制御用スイッチ52のオン・オフが短時間で繰り返される事態を回避するためには、過充電検出電圧より低い電圧の採用が好ましい。
過放電検出回路56は、タイミング信号TS2に基づいて作動し、電池電圧VCCが過放電検出電圧を下回ったこと(過放電状態)の検出を行う。そして、過放電状態を検出すると、放電を停止するために、放電制御用スイッチ53をオフさせる。具体的にはゲート電圧Vg2を制御してハイレベルとする。過放電状態の検出は、例えば、分圧された電池電圧VCCと過放電検出電圧に対応した基準電圧との比較により実現可能である。
また、過放電検出回路56は、過放電検出電圧を下回った電池電圧VCCが上昇して所定電圧を上回ると放電制御用スイッチ53をオンさせる。この所定電圧としては過放電検出電圧を採用してもよいが、放電制御用スイッチ53のオン・オフが短時間で繰り返される事態を回避するためには、過放電検出電圧より高い電圧の採用が好ましい。
以上の説明から明らかなように、電子機器100では、二次電池24の過充電及び過放電を防止する事で、二次電池24を保護する事が可能となる。なお、過充電検出回路55及び過放電検出回路56において、ノイズ等による誤検出を防ぐために、複数回の検出結果に基づいて一つの検出結果が得られるようにしてもよい。
タイミング信号発生回路54は、過充電状態及び過放電状態の検出タイミングを指定する制御信号CTL1に基づいて、2値のタイミング信号TS1と2値のタイミング信号TS2とを出力する。タイミング信号TS1は、過充電状態の検出期間にわたってハイレベルを維持し、他の期間にわたってローレベルを維持する。タイミング信号TS2は、過放電状態の検出期間にわたってハイレベルを維持し、他の期間にわたってローレベルを維持する。過充電検出回路55では、タイミング信号TS1がハイレベルの期間において過充電状態の検出が行われ、過放電検出回路56では、タイミング信号TS2がハイレベルの期間において過放電状態の検出が行われる。
制御信号CTL1は、過充電状態及び過放電状態の検出が間欠的に行われるように定められている。したがって、本実施形態によれば、過充電検出回路55及び過放電検出回路56の消費電力量を低減することができる。この低減が不要であれば、過充電状態及び過放電状態が連続的に検出されるようにしてもよい。この場合、タイミング信号発生回路54は不要である。
図6は、過充電検出回路55及び過放電検出回路56の第1構成例を示す回路図である。この構成例では、過充電検出回路55(過放電検出回路56)は、電池電圧VCCを抵抗R11(R21)と抵抗R12(R22)とで分圧した電圧を、コンパレーター(電圧比較器)Cmp1(Cmp2)を用いて過充電検出電圧(過放電検出電圧)に対応した基準電圧V1(V2)と比較することで、過充電検出電圧を上回ったこと(過放電検出電圧を下回ったこと)を検出し、ラッチ回路L1(L2)を介して、充電制御用スイッチ52(放電制御用スイッチ53)を制御する。
コンパレーターCmp1(Cmp2)が作動するのは、スイッチSw11(Sw21)とスイッチSw12(Sw22)とが共にオンの場合のみである。スイッチSw11(Sw21)及びスイッチSw12(Sw22)は、タイミング信号TS1(TS2)がハイレベルの期間にわたってオンとなり、他の期間にわたってオフとなるから、コンパレーターCmp1(Cmp2)が作動するのは、過充電状態(過放電状態)の検出期間に限られる。
図7は、過充電検出回路55及び過放電検出回路56の第2構成例を示す回路図である。この構成例では、破線矩形Cに示すように、電池電圧VCCを分圧する抵抗を抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3で構成し、過充電検出回路55と過放電検出回路56とで共用するようにしている。このような構成とすることで、検出回路における消費電力量をさらに低減することができる。
充電状態検出回路57(図4参照)は、充電状態の検出タイミングを指定する2値の制御信号CTL2に基づいて作動し、ソーラーセル22から二次電池24への充電の状態(充電状態)を検出し、検出結果RS2を制御回路29へ出力する。充電状態は「充電中」又は「非充電中」であり、その検出は電池電圧VCCと充電制御用スイッチ52がオンのときのソーラーセル22の端子電圧PVINとに基づいて行われる。例えば、ダイオード51の降下電圧をVthとし、スイッチング素子521のオン抵抗を無視としたとき、PVIN−Vth>VCCの場合には「充電中」と判定し、PVIN−Vth≦VCCの場合には「非充電中」と判定することができる。
本実施形態では、充電状態の検出が間欠的に行われるように制御信号CTL2が定められている。具体的には、制御信号CTL2は、周期が10秒でパルス幅が1秒のパルス信号であり、充電状態検出回路57は、制御信号CTL2がハイレベルの期間(1秒)において充電状態の検出を行う。つまり、充電状態検出回路57は、図8に示すように、充電状態の検出を10秒周期で繰り返し行う。
なお、充電状態の検出を間欠的に行うのは、充電状態検出回路57の消費電力量を低減するためである。この低減が不要であれば、充電状態が連続的に検出されるようにしてもよい。充電状態検出回路57は、例えば、コンパレーター、A/Dコンバーター等を用いて構成することができる。
発電状態検出回路58は、発電状態の検出タイミングを指定する2値の制御信号CTL3に基づいて作動し、ソーラーセル22の発電状態を検出する。具体的には、制御信号CTL3に基づいて充電制御用スイッチ52をオフとし、充電制御用スイッチ52がオフの期間(1秒)においてソーラーセル22の端子電圧PVIN、すなわちソーラーセル22の開放電圧を検出する。また、発電状態検出回路58は、検出結果RS3を制御回路29へ出力する。
ここで、開放電圧の検出が発電状態の検出に相当する理由を説明する。
図9は、ソーラーセル22における照度と端子電圧PVINとの関係を示す図であり、電池電圧VCCが3.7Vの場合のものである。この図に示すように、ソーラーセル22の端子電圧PVINは照度に応じて単調増加するが、充電制御用スイッチ52がオンの場合には、図中の一点鎖線で示されるように、電池電圧VCCを上回る領域において略一定となる。したがって、充電制御用スイッチ52がオンの場合の端子電圧PVINを検出しても、照度に応じて変化する発電状態を検出したことにはならない。
図9は、ソーラーセル22における照度と端子電圧PVINとの関係を示す図であり、電池電圧VCCが3.7Vの場合のものである。この図に示すように、ソーラーセル22の端子電圧PVINは照度に応じて単調増加するが、充電制御用スイッチ52がオンの場合には、図中の一点鎖線で示されるように、電池電圧VCCを上回る領域において略一定となる。したがって、充電制御用スイッチ52がオンの場合の端子電圧PVINを検出しても、照度に応じて変化する発電状態を検出したことにはならない。
これに対して、充電制御用スイッチ52がオフの場合には、端子電圧PVIN、すなわちソーラーセル22の開放電圧は、図中の実線で示されるように、電池電圧VCCを上回る領域においても照度に応じて変化する。これは、電池電圧VCCが3.7Vでなくても同様である。したがって、ソーラーセル22の開放電圧を検出すれば、照度に応じて変化する発電状態を検出したことになる。
次に、発電状態を検出する理由を説明する。
前述したように、電子機器100は充電容量の推定値を表示する。したがって、充電容量を推定する必要がある。充電容量の推定方法としては、まず、充電期間の開始時の電池電圧と充電期間の終了時の電池電圧とを検出し、検出結果に基づいて充電容量を算出する第1方法が挙げられる。しかし、電池電圧の検出精度を0.1V以下とするのは困難であるから、この方法では充電容量の推定精度が低くなる。
前述したように、電子機器100は充電容量の推定値を表示する。したがって、充電容量を推定する必要がある。充電容量の推定方法としては、まず、充電期間の開始時の電池電圧と充電期間の終了時の電池電圧とを検出し、検出結果に基づいて充電容量を算出する第1方法が挙げられる。しかし、電池電圧の検出精度を0.1V以下とするのは困難であるから、この方法では充電容量の推定精度が低くなる。
他の推定方法としては、照度に応じて変化する発電状態を間欠的に検出し、検出結果に基づいて充電容量を推定する第2方法が挙げられる。検出する発電状態としては、ソーラーセル22の開放電圧や短絡電流が挙げられる。短絡電流は充電電流に応じて変化し、図10に示すように、開放電圧及び充電電流は照度に応じて変化するから、開放電圧又は短絡電流を検出すれば、発電状態を検出したことになる。
第2方法では、多数の検出結果に基づいて時間積分値が算出されるから、算出結果に対する検出誤差の影響が小さくなる。つまり、第2方法によれば、第1方法よりも高い精度で充電容量を推定することができる。このため、本発明では、発電状態を間欠的に検出する第2方法を採用している。これが発電状態を検出する理由である。
以上の説明から明らかなように、ソーラーセル22の開放電圧を検出するのは充電容量を推定するためである。充電容量は充電された容量であるから、充電容量の推定に必要な開放電圧は「充電中」の開放電圧のみである。つまり、「非充電中」の開放電圧を検出しても、充電容量の推定精度は向上しない。一方、開放電圧の検出は電力を消費する。つまり、「非充電中」の開放電圧の検出は無駄な電力消費である。また、開放電圧の検出時には充電制御用スイッチ52をオフして充電を停止する必要がある。そこで、本実施形態では、「充電中」に限って開放電圧の検出が行われるよう制御信号CTL3が定められている。
具体的には、制御信号CTL3は、原則としてローレベルを維持し、充電状態検出回路57から「充電中」の検出結果RS2が出力されると1秒だけハイレベルとなる。そして、発電状態検出回路58は、制御信号CTL3がハイレベルの期間(1秒)において発電状態の検出を行う。つまり、発電状態検出回路58は、図8に示すように、充電状態の検出結果が「充電中」となってから「非充電中」となるまでの期間において、発電状態の検出を10秒周期で繰り返し行う。
よって、本実施形態によれば、発電状態検出回路58による無駄な電力消費や充電の無駄な停止を排除することができる。なお、充電容量の推定精度を向上させるために、発電状態の検出の時間間隔(10秒)を短縮してもよい。ただし、発電状態の検出時には充電が停止されるから、過度の短縮は充電効率の大幅な低下を招く。よって、短縮する場合には、充電容量の推定精度と充電効率とを勘案して適度に短縮するのが好ましい。
図11は、発電状態検出回路58の第1構成例を示す回路図である。この構成例の発電状態検出回路58は、発電状態としてソーラーセル22の開放電圧を検出するものであり、分圧抵抗器R31と、基準電圧源としてのレギュレーター581と、コンパレーターCmp3と、スイッチSw31及びSw32とを備える。分圧抵抗器R31はソーラーセル22の開放電圧を測定できるような、高抵抗値に設定される。
この発電状態検出回路58は、制御回路29からの制御信号CTL3を充電制御用スイッチ52へ出力する一方、制御信号CTL3に基づいてスイッチSw31及びSw32をオン/オフする。スイッチSw31及びSw32は、コンパレーターCmp3への電源の供給路に設けられており、共に、制御信号CTL3がハイレベルの場合にはオンし、ローレベルの場合にはオフする。したがって、コンパレーターCmp3が作動するのは、制御信号CTL3がハイレベルの期間に限られる。
前述したように、充電制御用スイッチ52のスイッチング素子521のゲート電圧Vg1は、過充電検出回路55及び発電状態検出回路58に制御され、過充電検出回路55によってローレベルに制御されつつ発電状態検出回路58によってハイレベルに制御される場合には、発電状態検出回路58が優先されてハイレベルに制御される。したがって、充電制御用スイッチ52は、制御信号CTL3がハイレベルの期間にわたってオフとなる。よって、分圧抵抗器R31にはソーラーセル22の開放電圧が印加される。
そして、制御信号CTL3がハイレベルの期間では、検出したい電圧に応じて分圧抵抗器R31の分圧抵抗値比が変えられ、分圧抵抗器R31で分圧された電圧と、レギュレーター581の電圧とがコンパレーターCmp3で比較され、その比較結果である検出結果RS3が制御回路29へ出力される。なお、消費電力量を低減するためには、制御信号CTL3に基づいてオン/オフするスイッチを分圧抵抗器R31とソーラーセル22との間に設けるのが好ましい。
図12は、発電状態検出回路58の第2構成例を示す回路図である。この構成例の発電状態検出回路58は、発電状態としてソーラーセル22の短絡電流を検出するものであり、抵抗R41及びR42と、スイッチSw41、Sw42及びSw43と、増幅器Ampとを備える。抵抗R41は、ソーラーセル22の端子間を接続するものであり、その抵抗値は、ソーラーセル22の短絡電流を測定できるような低抵抗値に設定される。
この発電状態検出回路58でも、制御回路29からの制御信号CTL3が充電制御用スイッチ52へ出力される。したがって、充電制御用スイッチ52は、制御信号CTL3がハイレベルの期間にわたってオフとなる。また、スイッチSw43は、ソーラーセル22と抵抗R41との間に設けられており、制御信号CTL3がハイレベルの場合にはオンし、ローレベルの場合にはオフする。したがって、抵抗R41に短絡電流が流れるのは制御信号CTL3がハイレベルの期間に限られる。
また、スイッチSw41及びSw42は、増幅器Ampへの電源の供給路に設けられており、共に、制御信号CTL3がハイレベルの場合にはオンし、ローレベルの場合にはオフする。したがって、増幅器Ampが作動するのは、制御信号CTL3がハイレベルの期間に限られる。
この発電状態検出回路58では、抵抗R41を流れる電流(短絡電流)に応じて増幅器Ampの出力(検出結果RS3)が変化する。すなわち、ソーラーセル22の照度が大きいほど、抵抗R41に流れる電流量が増加し、増幅器Ampの出力(検出結果RS3)が大きくなる。したがって、この発電状態検出回路58でも発電状態を検出することができる。なお、消費電力量を低減するためには、増幅器Ampが必要な第2構成例よりも増幅器Ampが不要な第1構成例の採用が好ましい。
電圧検出回路59(図4参照)は、電池電圧VCCを間欠的に検出し、検出結果RS1を制御回路29へ出力する。電圧検出回路59としては、電圧を検出する公知の回路を採用可能である。なお、制御回路29が電圧検出回路59を備えるようにしてもよい。
時計部70は、ムーブメント21を備え、二次電池24に蓄積された電力で駆動されて計時処理を行う。計時処理では、時刻を計時する一方、計時時刻に応じた時刻(表示時刻)を電子機器100の表面に表示させる。なお、計時処理で消費される電流は2μAである。
制御回路29は、保護回路50やGPS受信回路28、時計部70等を制御するものであり、ソーラーセル22の開放電圧に基づいて充電電流を推定するためのデータ(例えば図10と同様のデータテーブル)、衛星信号の受信の許否を設定する設定データ等を記憶している。上記の制御は、制御回路29が、前述の受信処理、手動修正処理、結果表示処理及び切替処理と、自動修正処理と、タイミング制御処理と、残量表示処理と、充電容量推定処理と、充電容量表示処理と、後述の第1許否設定処理を実行することで行われる。
自動修正処理は、衛星信号の受信に成功した場合に行われる処理であり、この処理では、GPS受信回路28から供給される情報に基づいて計時時刻が修正される。
タイミング制御処理は、制御信号CTL1を出力して過充電及び過放電の検出タイミングを制御する処理である。
残量表示処理は、電圧検出回路59からの検出結果RS1で示される電池電圧VCC(二次電池24の残量)を残量インジケーター311に表示させる処理である。
充電容量推定処理は、制御信号CTL3を出力して発電状態検出回路58を制御し、発電状態検出回路58からの検出結果RS3に基づいて充電容量を推定する処理である。
充電容量表示処理は、推定した充電容量を充電容量インジケーター312に表示させる処理である。
タイミング制御処理は、制御信号CTL1を出力して過充電及び過放電の検出タイミングを制御する処理である。
残量表示処理は、電圧検出回路59からの検出結果RS1で示される電池電圧VCC(二次電池24の残量)を残量インジケーター311に表示させる処理である。
充電容量推定処理は、制御信号CTL3を出力して発電状態検出回路58を制御し、発電状態検出回路58からの検出結果RS3に基づいて充電容量を推定する処理である。
充電容量表示処理は、推定した充電容量を充電容量インジケーター312に表示させる処理である。
電子機器100は腕時計であるから、その最大の役割は計時処理を継続することにある。したがって、二次電池24の残量が不足して計時処理の継続が不可能となる事態ができる限り先延ばしされるようにすべきである。この場合に障害となるのが、GPS受信回路28の駆動で消費される電力量の多さである。計時処理で消費される電流が2μAであるのに対し、受信に必要な1回容量は0.17mAHであるから、計時処理を85時間にわたって継続することができる電力量がGPS受信回路28の1回の駆動で消費されることになる。つまり、衛星信号の受信が頻繁に試行されると、上記の先延ばしが困難となる虞がある。
もちろん、充電容量が十分に多ければ、GPS受信回路28を頻繁に駆動しても、二次電池24の残量不足は発生しない。しかし、現実には、電子機器100が服の袖に隠れて充電が阻害されたり、電子機器100が机の引き出しに保管されて充電が行われない状態が続いたりするから、充電容量を十分に多く維持することは困難であり、二次電池24の残量不足は発生しうる。例えば、机の引き出しに保管された電子機器100において自動受信が有効に設定されていると、充電が行われないにも関わらず、大量の電力量消費が繰り返されるから、いつのまにか、二次電池24の残量が減少して電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)に低下してしまう。
本実施形態では、二次電池24の電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上の場合にのみ、衛星信号の受信を可能としている。具体的には、制御回路29が、受信処理において、電圧検出回路59の検出結果RS1で示される電池電圧VCCと所定電圧(3.6V)とを比較し、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上の場合にのみ、GPS受信回路28の駆動を可能とする。これは、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)を下回った状態では、二次電圧24の内部インピーダンスが急激に増加するので、これにより、大きな電力量を消費するGPS受信回路28の駆動によって電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)を大幅に下回る電圧となり、GPS受信回路28が駆動可能な電圧を下回るのを防止するためである。
図13は、二次電池24の放電特性を示す図であり、充電が行われない場合のものである。この図に示すように、二次電池24からの放電が進むと、電池電圧VCCが低下する。そして、電池電圧VCCが過放電検出電圧(2.6V)を下回ると、放電制御用スイッチ53がオフし、時計部70を含む本体60への電力供給が停止するから、計時処理は実行不能となる。電子時計100において比較的に大きな電力量を消費するのは衛星信号の受信試行のみであるから、前述のように、電池電圧が所定電圧(3.6V)以上の場合にのみ衛星信号の受信を可能とすると、3.6Vから2.6Vまでの区間は、二次電池24の残量が電力量の少ない計時処理に専用される区間とみなせる。
この区間における電池容量は28mAH(2.6V)−25mAH(3.6V)=3mAHであるから、計時処理は、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)を下回ってから、充電が行われなくとも、3mAH/2μA=1500H(約62日)の時間にわたって継続可能となる。
一方、電子機器100には、衛星信号を受信して正確な時刻を表示するという役割がある。したがって、計時処理の継続時間が大幅に短縮されない限り、使用者が希望する頻度での衛星信号の受信を可能とすべきである。そのためには、GPS受信回路28の消費電力量に対する充電容量の比率を十分に高くする必要がある。
そこで、本実施形態では、充電容量が1回容量に達するまで衛星信号の受信を許可しないようにしている。こうすることにより、GPS受信回路28の駆動によって二次電池24の残量が消費されたとしても、それまでに、この駆動で消費された電力量に見合う充電容量が確保されているから、この駆動のみによって二次電池24の残量が充電前の残量より減少することはない。つまり、GPS受信回路28の消費電力量に対する充電容量の比率が十分に高くなる。
また、本実施例では、充電が行われない状態では受信を停止するので、計時処理を長く継続することができる。例えば、電池電圧VCCが3.7Vの時点で光が入射せずに充電が行われない状態が続いた時には、図13の放電特性を参照すると、電池容量は28mAH(2.6V)−12mAH(3.7V)=16mAHであるから、16mAH/2μA=8000H(約333日)の時間にわたって継続可能となる。つまり、本実施形態によれば、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)に達する前に充電容量の推定値に基づいて衛星信号の受信の許可/禁止を設定するので、計時処理の継続時間を十分に長く確保することができる。
また、本実施例では、充電が行われない状態では受信を停止するので、計時処理を長く継続することができる。例えば、電池電圧VCCが3.7Vの時点で光が入射せずに充電が行われない状態が続いた時には、図13の放電特性を参照すると、電池容量は28mAH(2.6V)−12mAH(3.7V)=16mAHであるから、16mAH/2μA=8000H(約333日)の時間にわたって継続可能となる。つまり、本実施形態によれば、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)に達する前に充電容量の推定値に基づいて衛星信号の受信の許可/禁止を設定するので、計時処理の継続時間を十分に長く確保することができる。
具体的には、制御回路29が、充電容量の推定値に基づいて衛星信号の受信の許可/禁止を設定する第1許否設定処理を繰り返し実行する。第1許否設定処理の実行周期は10秒であり、各回の実行では充電状態が検出される。ゆえに、充電状態の検出は、図8に示すように10秒周期で繰り返し行われるのである。また、各回の実行では、充電状態の検出結果が「充電中」の場合にのみ、発電状態が検出されて充電容量が推定される。ゆえに、発電状態の検出は、図8に示すように、充電状態の検出結果が「充電中」となってから「非充電中」となるまでの期間において10秒周期で繰り返し行われるのである。
図14は、第1許否設定処理のフローチャートである。この図に示すように、第1許否設定処理では、制御回路29は、まず、充電状態検出回路57に充電状態の検出を行わせる(S11)。具体的には、制御信号CTL2を1秒間だけハイレベルとして充電状態検出回路57から検出結果RS2を取得する。次に制御回路29は、取得した検出結果RS2で示される充電状態が「充電中」であるか否かを判定する(S12)。この判定結果が「NO」の場合、第1許否設定処理は終了する。
ステップS12の判定結果が「YES」の場合、制御回路29は、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上であるか否かを判定する(S13)。この判定結果が「NO」の場合、第1許否設定処理は終了する。ステップS13の判定結果が「YES」の場合、制御回路29は、充電容量を推定する充電容量推定処理を行う(S14)。すなわち、制御信号CTL3をローレベルからハイレベルに遷移させて発電状態検出回路58に開放電圧を検出させ(S141)、検出された開放電圧を示す検出結果RS3に基づいて充電電流を推定し(S142)、推定した充電電流と充電電流が流れる時間との積を算出し、充電容量を算出する(S143)。推定された充電電流が流れる時間は、発電状態の検出周期(10秒)から発電状態の検出のために充電制御用スイッチ52がオフとなる時間(1秒)を減じた時間(9秒)である。
前述したように、充電容量は充電期間において二次電池24に充電された容量であり、充電期間は基準時点から現在までの期間であるから、充電容量の算出では、充電期間にわたる充電電流の時間積分値を算出することになる。具体的には、制御回路29は、充電容量の推定値をメモリに記憶し、充電電流が推定される毎に当該充電電流の推定値と当該充電電流が流れる時間との積を算出し、この積をメモリに記憶されている値に加算して充電容量の推定値を更新する。
つまり、充電電流の推定値と当該充電電流が流れる時間との積を充電期間にわたって累積した値が充電容量の推定値となる。また、メモリに記憶されている充電容量の推定値は、システムリセット時(電子機器に二次電池24がセットされた時点)に0mAHにリセットされる。
次に制御回路29は、充電容量の推定値が1回容量(0.17mAH)以上であるか否かを判定する(S15)。この判定結果が「YES」の場合、制御回路29は、衛星信号の受信を許可し(S16)、第1許否設定処理を終了する。この場合、メモリに記憶されている設定データは衛星信号の受信が許可されていることを示すように更新される。一方、ステップS15の判定結果が「NO」の場合、制御回路29は、衛星信号の受信を禁止し(S17)、第1許否設定処理を終了する。この場合、メモリに記憶されている設定データは衛星信号の受信が禁止されていることを示すように更新される。
図15は、制御回路29が行う受信処理のフローチャートである。この図に示すように、受信処理では、制御回路29は、まず、衛星信号の受信が許可されているか否かを判定する(S21)。この判定結果は、メモリに記憶されている設定データにより、衛星信号の受信が許可されていることが示されている場合には「YES」となり、衛星信号の受信が禁止されていることが示されている場合には「NO」となる。ステップS21の判定結果が「NO」の場合、受信処理は終了する。
ステップS21の判定結果が「YES」の場合、制御回路29は、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上であるか否かを判定する(S22)。この判定結果が「NO」の場合、すなわち継続時間を大幅に短縮させることなく衛星信号を受信することが不可能な場合、受信処理は終了する。一方、ステップS22の判定結果が「YES」の場合、すなわち継続時間を大幅に短縮させることなく衛星信号を受信することが可能な場合、制御回路29は、GPS受信回路28を30秒駆動することにより、GPS受信回路28に衛星信号の受信を30秒試行させる(S23)。
なお、図14のステップS13において電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上であるか否かを判定しているにも関わらず、図15のステップS22でも電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上であるか否かを判定するのは、計時処理によって常に電力が消費されるからである。計時処理によって常に電力が消費されると、図14のステップS13において所定電圧(3.6V)以上であった電池電圧VCCが受信処理の開始時には所定電圧(3.6V)未満となる可能性がある。つまり、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満のときの受信を確実に排除するのがステップS22の存在理由である。
次に制御回路29は、充電容量の推定値を0mAHにリセットする(S24)。具体的には、充電容量の推定値として0mAHをメモリに記憶させる。こうして受信処理が終了する。以上より明らかなように、本実施形態では、充電容量の推定値は、システムリセット時のみならず、GPS受信回路28の駆動の終了時にも0mAHにリセットされる。
図16は、電子機器100の動作例を示す図であり、自動受信が有効の場合のものである。この図を参照して、電子機器100において充電容量の推定値と二次電池24の残量とがどのように変化するのかを説明する。なお、前述したように、充電容量推定処理は間欠的に実行されるから、充電容量の推定値の増加は厳密には階段状となるが、図16では直線状に簡略化されている。
図16の例では、システムリセット時から最後までソーラーセル22に光が当たり続け、計時処理で消費される電流よりも大きな充電電流での充電が行われ続ける。このため、充電容量の推定値はシステムリセット時の0mAHから増加し続け、二次電池24の残量もシステムリセット時から増加し続ける。そして、充電容量の推定値が1回容量以上となる一方、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上を維持する。これにより、衛星信号の受信が許可される(S16)。そして、自動受信による1回目の受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値は0mAHにリセットされ(S24)、二次電池24の残量は1回容量だけ減少する。
なお、二次電池24の残量の増加速度は充電容量の推定値の増加速度よりも遅くなる。これは、常に実行されている計時処理によって電力が消費されるからである。また、この例では、システムリセット時の二次電池24の残量が0mAHを上回っているが、本来、システムリセット時の二次電池24の残量は不定であり、0mAHの場合も有り得る。
そして、充電容量の推定値は、自動受信による1回目の受信直後の0mAHから増加し続け、二次電池24の残量も当該受信直後から増加し続ける。そして、充電容量の推定値が1回容量以上となる一方、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上を維持する。これにより、衛星信号の受信が許可される(S16)。そして、自動受信による2回目の受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値は0mAHにリセットされ(S24)、二次電池24の残量は1回容量だけ減少する。
そして、充電容量の推定値は、自動受信による2回目の受信直後の0mAHから増加し続け、二次電池24の残量も当該受信直後から増加し続ける。そして、充電容量の推定値が1回容量以上となる一方、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上を維持する。これにより、衛星信号の受信が許可される(S16)。なお、このとき、充電容量インジケーター312は3段階を指示し、残量インジケーター311は2段階を指示する。したがって、使用者は、衛星信号の受信が可能で許可されていることを知ることができる。
そして、使用者の操作による手動受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値は0mAHにリセットされ(S24)、充電容量インジケーター312は0段階を指示する。また、手動受信が行われると、二次電池24の残量が1回容量だけ減少する。これにより、残量インジケーター311は1段階を指示する。したがって、使用者は、衛星信号の受信が可能だが禁止されていることを知ることができる。
そして、充電容量の推定値は、手動受信直後の0mAHから増加し続けるが、自動受信による3回目の受信時には1回容量未満となる。したがって、自動受信による3回目の受信は禁止され(S17)、その実行がスキップされる(S21:NO)。したがって、充電容量の推定値はリセットされることなく増加し続ける。そして、自動受信による4回目の受信時には1回容量以上となるから、衛星信号の受信が許可され(S16)、自動受信による4回目の受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値は0mAHにリセットされる(S24)。一方、二次電池24の残量は、手動受信直後から増加し続け自動受信による4回目の受信によって1回容量だけ減少する。
以上説明したように、電子機器100によれば、制御回路29が、充電容量の推定値が1回容量以上の場合にのみGPS受信回路28を駆動させる駆動制御を行うから、GPS受信回路28の消費電力量に対する充電容量の比率を十分に高く維持することができる。
また、電子機器100の使用者は、GPS受信回路28が駆動されないことをもって充電容量の不足に気付くことができるから、ソーラーセル22への光の当て方や衛星信号の受信の頻度などの電子機器100の使用形態を改善することができる。なお、電子機器100の使用者は、ボタン15を短時間にわたって押すことにより、前回の受信処理で受信が試行されたか否か、すなわち充電容量が足りていたか否かを知ることができるから、電子機器100の挙動を注視し続けなくとも、充電容量の不足に気付くことができる。
また、電子機器100によれば、充電容量インジケーター312によって充電容量が表示されるから、使用者は、電子機器100に衛星信号の受信を試行させずとも、充電容量の不足に気付くことができる。これは、衛星信号の受信が禁止されている状態でのボタン15の押下などの無駄な操作の防止につながる。また、充電容量は1回容量に対比して表示されるから、使用者は、電子機器100の使用形態をどの程度改善すべきかを容易に把握することができる。なお、発電状態の検出周期を10秒よりも短くしてもよい。検出周期をより短くする事により、短時間で照度が変化する場合に対してより正確な充電容量の推定が可能となる。
[第2実施形態]
図17は、本発明の第2実施形態に係る電子機器200の回路構成を示すブロック図である。電子機器200が電子機器100と異なる点は、制御回路29に代えて制御回路229を備える点のみである。制御回路229が制御回路29と異なる点は、図15の受信処理に代えて図18の受信処理を実行する点のみである。図18の受信処理が図15の受信処理と異なる点について、以下に詳述する。
図17は、本発明の第2実施形態に係る電子機器200の回路構成を示すブロック図である。電子機器200が電子機器100と異なる点は、制御回路29に代えて制御回路229を備える点のみである。制御回路229が制御回路29と異なる点は、図15の受信処理に代えて図18の受信処理を実行する点のみである。図18の受信処理が図15の受信処理と異なる点について、以下に詳述する。
図18の受信処理において、制御回路229は、GPS受信回路28に衛星信号の受信を試行させると(S23)、充電容量の推定値から1回容量を減じた値を最新の充電容量の推定値とする(S34)。具体的には、メモリに記憶されている充電容量の推定値から1回容量を減じた値を充電容量の推定値としてメモリに記憶させる。なお、1回容量ではなく、ステップS23の受信の試行によって実際に消費された電力量を減じるようにしてもよい。例えば、受信の状況がとても良い環境で受信した時などで、10秒で受信が完了したときには、10秒の間に消費した電力量を減じる。また例えば、受信を開始してから5秒でボタン操作にて受信をキャンセルした場合は、5秒の間に消費した電力量を減じる。
次に制御回路229は、充電容量の推定値が1回容量以上であるか否かを判定する(S35)。この判定結果が「YES」の場合、制御回路229は、衛星信号の受信を許可し(S36)、受信処理を終了する。この場合、メモリに記憶されている設定データは衛星信号の受信が許可されていることを示すように更新される。一方、ステップS35の判定結果が「NO」の場合、制御回路229は、衛星信号の受信を禁止し(S37)、受信処理を終了する。この場合、メモリに記憶されている設定データは衛星信号の受信が禁止されていることを示すように更新される。
なお、図18のステップS35〜S37でも衛星信号の受信の許否を設定するのは、受信処理の終了後にソーラーセル22に光の入射がない場合は図14の第1許否設定処理のS15〜S17が行われることなく、図18の受信処理が再実行される可能性があるからである。このような再実行がなされた場合、図18のステップS35〜S37が無い場合には、充電容量が1回容量に達しなくても衛星信号の受信が試行されてしまう虞がある。このような試行を回避するのがステップS35〜S37の役目である。
図19は、電子機器200の動作例を示す図であり、自動受信が有効の場合のものである。この図を参照して、電子機器200において充電容量の推定値と二次電池24の残量とがどのように変化するのかを説明する。なお、図19においても、図16と同様に、充電容量の推定値の増加は直線状に簡略化されている。また、図19の例でも、図16の例と同様に、システムリセット時から最後までソーラーセル22に光が当たり続け、計時処理で消費される電流よりも大きな充電電流での充電が行われ続ける。
図19の例では、充電容量の推定値はシステムリセット時の0mAHから増加し続け、二次電池24の残量もシステムリセット時から増加し続ける。そして、充電容量の推定値が1回容量以上となる一方、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)以上を維持する。これにより、衛星信号の受信が許可される(S16)。そして、自動受信による1回目の受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値と二次電池24の残量とが1回容量だけ減少する(S34)。
そして、充電容量の推定値と二次電池24の残量は、自動受信による1回目の受信直後から増加し続ける。やがて充電容量の推定値は1回容量以上となり、電池電圧VCCは所定電圧(3.6V)以上を維持する。これにより、衛星信号の受信が許可される(S16)。そして、自動受信による2回目の受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値と二次電池24の残量とが1回容量だけ減少する(S34)。
そして、充電容量の推定値と二次電池24の残量は、自動受信による2回目の受信直後から増加し続ける。やがて充電容量の推定値は1回容量以上となり、電池電圧VCCは所定電圧(3.6V)以上を維持する。これにより、衛星信号の受信が許可される(S16)。なお、このとき、充電容量インジケーター312は3段階を指示し、残量インジケーター311は3段階を指示する。したがって、使用者は、衛星信号の受信が可能で許可されていることを知ることができる。
そして、使用者の操作による手動受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値と二次電池24の残量とが1回容量だけ減少する(S34)。このとき、充電容量インジケーター312は3段階を指示し、残量インジケーター311は2段階を指示する。したがって、使用者は、衛星信号の受信が可能で許可されていることを知ることができる。
そして、充電容量の推定値と二次電池24の残量は手動受信直後から増加し続け、充電容量の推定値は1回容量以上を維持し、電池電圧VCCは所定電圧(3.6V)以上を維持する。よって、衛星信号の受信は許可され続ける(S16)。そして、自動受信による3回目の受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値と二次電池24の残量とが1回容量だけ減少する(S34)。
そして、充電容量の推定値と二次電池24の残量は、自動受信による3回目の受信直後から増加し続ける。やがて充電容量の推定値は1回容量以上となり、電池電圧VCCは所定電圧(3.6V)以上を維持する。これにより、衛星信号の受信が許可される(S16)。そして、自動受信による4回目の受信が行われる(S23)。これにより、充電容量の推定値と二次電池24の残量とが1回容量だけ減少する(S34)。
以上の説明から明らかなように、電子機器200によれば、制御回路229が、充電容量の推定値が1回容量以上の場合にのみGPS受信回路28を駆動させる駆動制御を行うから、電子機器100と同様の効果が得られる。また、電子機器200では、充電容量の推定値が衛星信号の受信時にリセットされないから、実際の充電容量が1回容量以上であっても衛星信号の受信が許可されないという事態が生じ難くなる。一方、電子機器100では、充電容量の推定値が衛星信号の受信の度にリセットされるから、充電容量の推定値に推定誤差が累積して実際の充電容量が1回容量未満であるのに衛星信号の受信が許可されるという事態が生じ難くなる。
[変形例1及び2]
第1及び第2実施形態では、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満の期間において、充電容量の推定値は変化しないが、二次電池24の残量は計時処理の消費分だけ低下する。したがって、充電容量が1回容量以上となってから衛星信号を受信したとしても、この受信によって電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満となる可能性がある。そこで、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満の場合に充電容量の推定値を0mAHにリセットするようにしてもよい。こうすることにより、上記の可能性を低減することができる。
第1及び第2実施形態では、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満の期間において、充電容量の推定値は変化しないが、二次電池24の残量は計時処理の消費分だけ低下する。したがって、充電容量が1回容量以上となってから衛星信号を受信したとしても、この受信によって電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満となる可能性がある。そこで、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満の場合に充電容量の推定値を0mAHにリセットするようにしてもよい。こうすることにより、上記の可能性を低減することができる。
上記の変形を第1実施形態に施して得られる形態を変形例1とし、第2実施形態に施して得られる形態を変形例2としたとき、変形例1の制御回路29と変形例2の制御回路229は、いずれも、十分に短い時間間隔(例えば1秒周期)で第2許否設定処理を実行することになる。
図20は、第2許否設定処理のフローチャートである。この図に示すように、第2許否設定処理では、まず、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満であるか否かが判定される(S41)。この判定結果が「NO」の場合、第2許否設定処理は終了する。ステップS41の判定結果が「YES」の場合、充電容量の推定値が0mAHにリセットされ(S42)、衛星信号の受信が禁止される(S43)。そして、第2許否設定処理が終了する。
図21は変形例1の動作例を示す図であり、図22は変形例2の動作例を示す図である。これらの動作例の前提は、図16及び図19の動作例の前提と同様である。ただし、図21の動作例では、自動受信による2回目の受信の後から3回目の受信の前までの手動受信を挟む期間Aにおいてソーラーセル22に光が当たらず、図22の動作例では、手動受信の後から自動受信による4回目の受信の前までの自動受信による3回目の受信を挟む期間Bにおいてソーラーセル22に光が当たらない。
変形例1に係る図21の動作例では、期間Aを迎えると、充電が停止するから、充電容量の推定値は増加せず(S12:NO)、二次電池24の残量は計時処理の消費分だけ減少していく。そして、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満の期間aを迎える。期間aでは、充電容量の推定値が0mAHにリセットされ続け(S42)、衛星信号の受信が禁止に設定され続ける(S43)。よって、期間a内の手動受信は実行されない(S21:NO)。やがて、期間Aが終了して充電が再開する。すると、二次電池24の残量が増加を開始する。そして、二次電池24の残量が所定電圧(3.6V)以上となると、期間aが終了し、充電容量の推定値が0mAHから増加を開始する。他の動作は、第1実施形態と同様である。
変形例2に係る図22の動作例では、期間Bを迎えると、充電が停止するから、充電容量の推定値は増加せず(S12:NO)、二次電池24の残量は計時処理の消費分だけ減少していく。そして、電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満の期間bを迎える。期間bでは、充電容量の推定値が0mAHにリセットされ続け(S42)、衛星信号の受信が禁止に設定され続ける(S43)。やがて、期間Bが終了して充電が再開する。すると、二次電池24の残量が増加を開始する。そして、二次電池24の残量が所定電圧(3.6V)以上となると、期間bが終了し、充電容量の推定値が0mAHから増加を開始する。他の動作は、第2実施形態と同様である。
[変形例3及び4]
第2実施形態及び変形例2では、充電容量の推定値は、衛星信号を受信してもリセットされない。したがって、第2実施形態及び変形例2を変形し、充電容量インジケーター312による各段階の指示に図23に示す意味を持たせることも可能である。以降の説明では、上記の変形を第2実施形態に施して得られる形態を変形例3とし、変形例2に施して得られる形態を変形例4とする。
第2実施形態及び変形例2では、充電容量の推定値は、衛星信号を受信してもリセットされない。したがって、第2実施形態及び変形例2を変形し、充電容量インジケーター312による各段階の指示に図23に示す意味を持たせることも可能である。以降の説明では、上記の変形を第2実施形態に施して得られる形態を変形例3とし、変形例2に施して得られる形態を変形例4とする。
変形例3及び4の充電容量インジケーター312では、0段階は0.17mAH未満、1段階は0.17mAH以上0.34mAH未満、2段階は0.34mAH以上0.51mAH未満、3段階は0.51mAH以上の充電容量に対応しており、1段階の指示は、充電容量が足りずに衛星信号の受信が禁止されている状態にあることを意味し、1段階、2段階及び3段階の指示は、充電容量が足りていて衛星信号の受信が許可されている状態にあることを意味し、1段階の指示は受信1回分の充電容量があることを意味し、2段階の指示は受信2回分の充電容量があることを意味し、3段階の指示は受信3回以上分の充電容量があることを意味する。
図24は変形例3の動作例を示す図であり、図中の「2回容量」及び「3回容量」は衛星信号の受信2回分及び3回分の消費電力量である。この動作例の前提は、図19の動作例の前提と同様である。図24の動作例では、手動受信の直前に、充電容量の推定値が2回容量以上3回容量未満となり、充電容量インジケーター312が2段階を指示する。そして、手動受信の直後には、充電容量の推定値が1回容量以上2回容量未満となり、充電容量インジケーター312が1段階を指示する。なお、以上の説明から明らかであるから、変形例4の動作については説明を省略する。
[他の変形例]
上述した第1及び第2実施形態や変形例1〜4を以下に例示するように変形してもよい。なお、本発明の範囲には、第1及び第2実施形態や変形例1〜4はもちろん、以下に例示する変形例や、以下に例示する変形例を適宜に組み合わせて得られる各種の形態も含まれうる。
上述した第1及び第2実施形態や変形例1〜4を以下に例示するように変形してもよい。なお、本発明の範囲には、第1及び第2実施形態や変形例1〜4はもちろん、以下に例示する変形例や、以下に例示する変形例を適宜に組み合わせて得られる各種の形態も含まれうる。
例えば、図14の第1許否設定処理に代えて図25の第3許否設定処理を採用してもよい。第3許否設定処理が第1許否設定処理と異なる点は、ステップS15に代えてステップS55を有する点のみである。ステップS15では、充電容量の推定値が1回容量以上であるか否かを判定しているが、ステップS55では、充電容量の推定値が1回容量と計時容量との和以上であるか否かを判定する。つまり、充電容量の推定値と比較する閾値として1回容量と計時容量との和が採用されている。
計時容量は、時計部70の駆動用の電力量であり、具体的には、計時処理で消費される電流(2μA)と充電期間の長さとの積(可変値)である。つまり、ステップS55では、制御回路は、充電容量の推定値が、充電期間にわたる計時処理で消費される電力量と1回容量との和以上であるか否かを判定する。そして、この判定結果が「YES」の場合には衛星信号の受信を許可し、「NO」の場合には衛星信号の受信を禁止する。
この変形例によれば、充電期間において計時処理で消費される電力量に見合う充電容量を確保した上で、衛星信号の受信で消費される電力量に見合う充電容量を確保することができるから、衛星信号の受信によって電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満となって計時処理の継続時間が短縮される可能性を低減することができる。なお、この変形例では、充電容量インジケーター312による充電容量の表示を、計時容量を考慮した表示とすることが好ましい。
なお、計時容量を固定値とし、演算の簡素化を図ってもよい。例えば、3日間の計時処理で消費される電力量を計時容量とする。この場合、衛星信号の受信によって電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満となる可能性は、計時容量が可変値の形態よりも高くなるが、受信の許否の判定で計時容量を考慮しない形態よりも低くなる。
計時容量は、時計部70の駆動用の電力量であり、具体的には、計時処理で消費される電流(2μA)と充電期間の長さとの積(可変値)である。つまり、ステップS55では、制御回路は、充電容量の推定値が、充電期間にわたる計時処理で消費される電力量と1回容量との和以上であるか否かを判定する。そして、この判定結果が「YES」の場合には衛星信号の受信を許可し、「NO」の場合には衛星信号の受信を禁止する。
この変形例によれば、充電期間において計時処理で消費される電力量に見合う充電容量を確保した上で、衛星信号の受信で消費される電力量に見合う充電容量を確保することができるから、衛星信号の受信によって電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満となって計時処理の継続時間が短縮される可能性を低減することができる。なお、この変形例では、充電容量インジケーター312による充電容量の表示を、計時容量を考慮した表示とすることが好ましい。
なお、計時容量を固定値とし、演算の簡素化を図ってもよい。例えば、3日間の計時処理で消費される電力量を計時容量とする。この場合、衛星信号の受信によって電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満となる可能性は、計時容量が可変値の形態よりも高くなるが、受信の許否の判定で計時容量を考慮しない形態よりも低くなる。
また例えば、衛星信号の受信を禁止する際に、自動受信が有効に設定されている場合には、自動受信を無効に設定するようにしてもよい。この変形例によれば、送信処理の無駄な実行を回避することができる。
また例えば、自動受信における受信処理の実行間隔を可変とし、充電容量の推定値に応じて変化させてもよい。すなわち、自動受信における受信処理の実行の時間間隔を制御回路が設定できるようにし、この時間間隔を、制御回路が、充電容量の推定値が大きい場合には短く設定し、充電容量の推定値が小さい場合には長く設定するようにする。この変形例によれば、自動受信について、充電容量の推定値に応じた時間間隔で前述の駆動制御が行われるから、衛星信号の受信がスキップされる可能性を低く抑制しつつ、できる限り高い頻度で衛星信号を受信することができる。これは、計時精度の向上や過充電の抑止にも寄与する。
ところで、二次電池24が過充電状態の場合には、残量が十分に多いから、衛星信号を受信しても電池電圧VCCが所定電圧(3.6V)未満となる虞がない。むしろ、少しでも早く通常状態に戻すために積極的に放電すべきである。そこで、過充電検出回路55で過充電状態が検出された場合には制御回路が前述の駆動制御を行わず、過充電検出回路55で過充電状態が検出されなかった場合には制御回路が前述の駆動制御を行うようにしてもよい。
また例えば、衛星信号の受信の許否を決定する際に充電容量の推定値と比較される容量として、1回容量ではなく、GPS受信回路28の複数回の駆動で消費される電力量である複数回容量を採用してもよい。この場合、充電容量インジケーターによる充電容量の表示としては、複数回容量に対比した表示が好ましい。
また例えば、充電容量インジケーターが4つの段階ではなく、2、3又は5以上の段階のうち一つを示すようにしてもよい。例えば、充電容量インジケーターが2つの段階のうち一つを示す形態では、充電容量の推定値が閾値(例えば1回容量)未満の場合には一方の段階が示され、充電容量の推定値が閾値(例えば1回容量)以上の場合には他方の段階が示されることになる。いずれの形態でも、充電容量の推定値が閾値(例えば1回容量)に対比して表示されることに変わりはない。
また例えば、GPS受信回路の1回の駆動により、複数のGPS衛星からの衛星信号を受信するようにしてもよい。そのような電子機器としては、GPS受信回路が各回の駆動において4個のGPS衛星からの衛星信号の受信を試み、制御回路がGPS受信回路に受信された4つの衛星信号に基づいて現在地を測定し、測定した現在地と4つの衛星信号のうちの少なくとも1つとに基づいて計時時刻を修正する腕時計(電子時計)が挙げられる。この腕時計では、GPS受信回路の1回の駆動(4個の衛星信号の受信)で消費される電力量(1回容量)は、20mA×120秒=0.67mAHとなる。
また例えば、GPSアンテナ23及びGPS受信回路28に代えて、GPS衛星以外の位置情報衛星からの衛星信号を受信するアンテナ及び受信回路を採用してもよいし、地上の送信局からの標準電波(例えばJJY)を受信するアンテナ及び受信回路を採用してもよいし、ブルートゥースに準拠したアンテナ及び受信回路を採用してもよい。つまり、GPS衛星からの衛星信号以外の無線信号を受信するようにしてもよい。
また例えば、受信した信号を計時時刻の修正に用いないようにしてもよい。そのような電子機器としては、GPS受信回路が各回の駆動において4個のGPS衛星からの衛星信号を受信し、制御回路がGPS受信回路に受信された4つの衛星信号に基づいて現在地を測定し、制御回路に測定された現在地が表示される腕時計(電子時計)が挙げられる。
また例えば、本発明を、二次電池と光発電素子とを備えた、電子時計以外の電子機器や時刻を表示しない電子機器に適用してもよい。いずれの場合でも、単位時間あたりの消費電力量が最多の部品(GPS受信回路28に相当する部品)を負荷として扱うのが好ましい。さらに、この部品とは異なる部品であって電子機器の主たる機能の実現に必須の部品が存在すれば、この部品を時計部70と同様に扱うのが好ましい。以上より明らかなように、充電容量と比較される容量は、無線信号に関係しない部品の消費電力量であっても、受信に関係しない部品の消費電力量であってもよい。
22…ソーラーセル(光発電素子)、24…二次電池、28…GPS受信回路(負荷)、29…制御回路、52…充電制御用スイッチ、55…過充電検出回路、58…発電状態検出回路、59…電圧検出回路、70…時計部、100,200…電子機器、312…充電容量インジケーター(表示部)。
Claims (7)
- 光発電を行う光発電素子と、
前記光発電素子で発生した電力を蓄積する二次電池と、
前記二次電池に蓄積された電力で駆動される負荷と、
前記光発電素子から前記二次電池への電流の流路を接続及び切断する充電制御用スイッチと、
充電制御用スイッチに前記流路を切断させて前記光発電素子の発電状態を検出する発電状態検出回路と、
前記負荷及び前記発電状態検出回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記発電状態検出回路を間欠的に駆動させ、
前記発電状態検出回路で検出された発電状態に応じた電流値の時間積分値が予め定められた閾値以上の場合にのみ前記負荷を駆動させる駆動制御を行う、
ことを特徴とする電子機器。 - 前記負荷は、無線信号を受信する受信回路であり、
前記閾値は、前記受信回路の1又は複数回の駆動で消費される電力量である、
ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。 - 前記二次電池に蓄積された電力で駆動され、時刻を計時して表示する時計部を備え、
前記閾値は、前記受信回路の1又は複数回の駆動で消費される電力量と、前記時計部の駆動用の電力量との和である、
ことを特徴とする請求項2に記載の電子機器。 - 前記制御部は、前記時間積分値に応じた時間間隔で前記駆動制御を行う、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電子機器。 - 前記二次電池の電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記制御回路は、前記電圧検出回路で検出された電圧が所定の電圧以上の場合にのみ前記駆動制御を行う、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記二次電池の過充電状態を検出する過充電検出回路を備え、
前記制御回路は、前記過充電検出回路で前記過充電状態が検出された場合には前記駆動制御を行わない、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記時間積分値を前記閾値に対比して表示する表示部を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の電子機器。
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