JP3659020B2 - 電子機器及び二次電池の容量推定方法 - Google Patents
電子機器及び二次電池の容量推定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器及び二次電池の容量推定方法に係り、特に充電されている二次電池の容量を簡易な構成によって推定可能な電子機器及び二次電池の容量推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末や電子時計などのような小型携帯電子機器をステーションと呼ばれる充電機器に収容して、当該携帯電子機器の充電とともに、データ転送などが行われつつある。ここで、充電やデータ転送などについて電気的接点を介して行う構成にすると、これら接点が露出するため、防水性の面において問題が発生する。このため、充電や信号転送などは、ステーションと携帯電子機器との双方に配設されたコイルの電磁的な結合によって非接触で行う構成が望ましい。
【０００３】
このような構成において、ステーション側のコイルに高周波信号を印加すると、外部磁界が発生して、携帯電子機器側のコイルに誘起電圧が発生する。そして、この誘起電圧をダイオード等により整流することにより、携帯電子機器に内蔵された二次電池を非接触で充電することが可能となる。また、双方のコイルの電磁的な結合により、ステーションから携帯電子機器へ、あるいは、携帯電子機器からステーションへと信号を非接触で双方向に転送することも可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二次電池を所望の容量まで充電する場合において、その容量を越えて充電動作を行うことは、不要な電力の消費であり不経済である。
さらに、定格容量以上の充電を行うと、液漏れ等が発生してしまうおそれがあった。
したがって、二次電池の充電においては、二次電池の容量に応じて、充電制御を行う構成が望ましい。
このための構成として、充電時における二次電池の端子電圧から二次電池の容量を推定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、例えば、二次電池の端子電圧がほとんど充電電圧と等しくなったからといって、定格容量近くまで充電されるとは限らない。
また、充電時における二次電池の端子電圧は、その内部抵抗に起因して上昇することとなり（図２４参照）、真の二次電圧を示すことにはならない。
さらに二次電池の内部抵抗Ｒｅは、図２３に示すように、電解液の熱分解のため、保存温度が高いほど大きくなる。例えば、周囲温度６０［℃］で保存した場合には、２５［℃］で保存した場合と比較して、熱分解がより早く進み、同一の保存期間の場合には、二次電池の内部抵抗Ｒｅはより大きくなる。
さらにまた、同一の二次電池であっても、内部抵抗Ｒｅは図２３に示すような温度特性を有しており、使用環境が異なれば、内部抵抗Ｒｅも異なってしまう。これらのため、充電時における二次電池の端子電圧から容量を正確に推定することは困難であった。
そこで、本発明の目的は、二次電池の内部抵抗の変化あるいは二次電池の劣化の影響を低減しつつ、充電されている二次電池の容量を簡易な構成によって正確に推定することが可能な電子機器および二次電池の容量推定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量を推定する電子機器であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出手段と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出手段と、前記中断期間内において、前記中断時電圧の検出後に所定の抵抗値を有する放電用抵抗を前記二次電池と並列に接続する抵抗接続手段と、前記中断期間内であって、前記放電用抵抗が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出手段と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算手段と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出手段と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量を推定する電子機器であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点で、所定の抵抗値を有する放電用抵抗を当該中断期間内において前記二次電池と並列に接続する抵抗接続手段と、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出手段と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出手段と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から前記第１の所定時間よりも大きい第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出手段と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算手段と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出手段と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の構成は、請求項１または請求項２に記載の構成において、前記二次電池の温度あるいは前記二次電池が設置された周囲の温度を検出する温度検出手段と、前記検出した温度に基づいて前記内部抵抗算出手段が算出した内部抵抗値を補正する温度補正手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の構成は、請求項１記載の構成において、前記中断時電圧、前記充電時電流及び前記内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の電圧を算出する電圧算出手段と、前記電圧算出手段により算出された電圧が予め定めた基準値を超えないように、前記充電手段における定電圧充電時の電圧を制御する充電電圧制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の構成は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の構成において、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、前記充電手段による充電の中断期間を制御する充電中断期間制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の構成は、請求項５記載の構成において、前記充電中断期間制御手段は、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値の増加に伴って、前記中断期間を長く設定することを特徴としている。
【００１４】
請求項７記載の構成は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の構成において、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の劣化度を算出する劣化度算出手段を備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項８記載の構成は、請求項７記載の構成において、前記劣化度算出手段により算出された劣化度を表示する劣化度表示手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
請求項９記載の構成は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の構成において、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値が予め定めた基準内部抵抗値を超えているか否かを判別する劣化度判別手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１０記載の構成は、請求項９記載の構成において、前記劣化度判別手段の判別結果を表示する劣化判別結果表示手段を備えたことを特徴としている。
【００１９】
請求項１１記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量推定方法であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出工程と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出工程と、前記中断期間内において、前記中断時電圧の検出後に所定の抵抗値を有する放電用抵抗を前記二次電池と並列に接続する抵抗接続工程と、前記中断期間内であって、前記放電用抵抗が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出工程と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算工程と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出工程と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定工程と、を備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項１２記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量推定方法であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点で、所定の抵抗値を有する放電用抵抗を当該中断期間内において前記二次電池と並列に接続する抵抗接続工程と、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出工程と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出工程と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から前記第１の所定時間よりも大きい第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出工程と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算工程と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出工程と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定工程と、を備えたことを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
［１］ 充電時間の決定
はじめに、充電時間の決定方法について簡単に説明しておく。
図１に一般的な二次電池の充放電特性を示す。
図１に示されるように、充電時における二次電池の端子電圧は、ほとんど一定である。さらに、充電時における二次電池の端子電圧は、上述したように真の値（＝真の二次電池の電圧Ｅvd）を示さない。
この点について図２を参照して説明する。
一般的に、二次電池は、内部抵抗Ｒeを有しているため、充電時においては、真の二次電池の電圧Ｅvdに対し、二次電池の内部抵抗Ｒeと充電電流Ｅiとの積の分が加算された電圧Ｅvcが検出される。
【００２２】
ここで、二次電池を定電圧Ｅで充電する場合を考える。この場合、充電電流Ｅiは、次式のように表される。
Ｅi＝（Ｅ−Ｅvc）／Ｒ
なお、この式におけるＲは、定電圧充電に伴う抵抗分である。
【００２３】
次に、二次電池の充電が進行すると、二次電池の端子電圧Ｅvcが定電圧Ｅに近づくため、充電電流Ｅiは徐々に小さくなる。
このため、放電時から充電時に移行した場合における、内部抵抗Ｒeと充電電流Ｅiとの積で示される二次電池の電圧上昇分（充電時から放電時への移行に着目すると電圧降下分）も小さくなる。
したがって、この二次電池の電圧上昇分を検出することにより、二次電池に充電された容量を間接的に推定することが可能となる。ここで、二次電池の電圧上昇分を検出するには、充電を間欠的に実行するとともに、充電時における二次電池の電圧から、充電を中断されてから一定時間経過した場合における二次電池の電圧を減算することで求められる。
【００２４】
一方、図１において、二次電池の両端子に１ｋΩを接続することによって一定割合で放電させた場合について検討してみる。
このように電池容量を減少させた場合に、二次電池の端子電圧が、図に示されるようにほぼ直線的に減少している。このことから、二次電池の容量は、放電時における端子電圧と対応していることが判る。
したがって、二次電池の容量Ｆは、その端子電圧ｖを引数とする関数Ｆ（ｖ）として表すことができる。
このため、関数Ｆ（ｖ）を予めテーブル化や数式化しておく一方、充電を間欠的に実行するとともに、中断時における端子電圧値Ｅvを関数Ｆ（Ｅv）に代入することによって、その時点における二次電池の容量を推定することが可能となる。
【００２５】
［２］ 第１実施形態
次により具体的に本発明の第１実施形態について説明する。なお、本第１実施形態においては、充電機器としてステーションを、被充電機器として電子機器を、それぞれ例にとって説明する。
【００２６】
［２．１］ 第１実施形態の機械的構成
図３に、第１実施形態にかかるステーションおよび電子時計の構成を示す平面図を示す。
電子時計２００は、図３に示すように、充電やデータ転送など行う場合、ステーション１００の凹部１０１に収容される。この凹部１０１は、電子時計２００の本体２０１およびバンド２０２よりも若干大きめな形状に形成されているため、時計本体２０１は、ステーション１００に対して位置決めされた状態で収容される。
また、ステーション１００には、充電の開始を指示するための充電開始ボタン１０３1や、データ転送の開始を指示するための転送開始ボタン１０３2などの各種入力部とともに、各種の表示を行うための表示部１０４が設けられている。なお、本実施形態にかかる電子時計２００は、通常の使用状態ではユーザの腕に装着されて、表示部２０４において日付時刻等を表示するのは言うまでもないが、図示しないセンサ等によって、脈拍数や心拍数などの生体情報を一定時間毎に検出・記憶する構成となっている。
【００２７】
図４に、図１におけるＡ−Ａ線の断面図を示す。
電子時計の本体２０１の下面裏蓋２１２には、図４に示すように、データ転送や充電のための時計側コイル２１０がカバーガラス２１１を介して設けられている。また、時計本体２０１には、二次電池２２０や、時計側コイル２１０などと接続される回路基板２２１が設けられる。
一方、ステーション１００の凹部１０１の時計側コイル２１０と対向する位置には、ステーション側コイル１１０がカバーガラス１１１を介して設けられている。
また、ステーション１００には、コイル１１０、充電開始ボタン１０３1、転送開始ボタン１０３2、表示部１０４、一次電源（図示省略）などと接続された回路基板１２１が設けられている。
【００２８】
このように、電子時計２００がステーション１００に収容された状態において、ステーション側コイル１１０と時計側コイル２１０とは、カバーガラス１１１、２１１により物理的には非接触であるが、コイル巻回面が略平行なので電磁的には結合した状態となっている。
また、ステーション側コイル１１０および時計側コイル２１０とは、それぞれ
▲１▼ 時計機構部分の着磁を避ける、
▲２▼ 時計側の重量増加を避ける、
▲３▼ 磁性金属の露出を避ける、
等の理由により、磁心を有さない空心型となっている。
したがって、このようなことが問題とならない電子機器に本発明を適用する場合には、磁心を有するコイルを採用することも可能である。もっとも、コイルに与える信号周波数が十分に高いのであれば、空心型で十分である。
【００２９】
［２．２］ 第１実施形態の電気的構成
次に、ステーション１００および電子時計２００の電気的構成について説明する。
［２．２．１］ ステーションの構成
まず、説明の便宜上、電子時計２００の充電を行うステーション１００の構成について図５を参照して説明する。
ステーション側コイル１１０の一方の端子は、図５に示すように、電源電圧Ｖｃｃにプルアップされる一方、その他方の端子Ｄは、トランジスタ１５３のドレインに接続される。
この場合において、トランジスタ１５３のゲートは、一方の入力端にクロック信号ＣＬＫの供給を受けるアンドゲート１５２の出力と接続される一方、トランジスタ１５３のソースは接地されている。
ここで、クロック信号ＣＬＫは、各部の動作を同期させるための信号であり、発振回路１４０により生成されるものである。
【００３０】
さて、充電開始ボタン１０３1および転送開始ボタン１０３2は、ユーザによって押下されると、それぞれ１ショットのパルス信号を出力するものである。ここで、両ボタンによって出力されるパルス信号を、説明の便宜上、総称してＳＴＲとするが、いずれかのボタンが押下されたのかを区別するため、充電開始ボタン１０３1が押下された場合には、パルス信号ＣＳが出力されるものとする。
次に、タイマＡ１４１は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けると、プリセット値ｍをクロック信号ＣＬＫでダウンカウントして、カウント動作中には、“Ｈ”レベルとなる信号ａを出力する。
例えば、プリセット値ｍが信号ａの“Ｈ”レベル期間が１０時間となるような値に設定されている場合には、タイマＡ１４１は、ユーザによって充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されてから１０時間だけ“Ｈ”レベルとなる信号ａを出力することとなる。
そして、この信号ａは、反転回路１４３によりレベル反転されて、オアゲート１５７の第２入力端子及び処理回路１３０に供給されている。
【００３１】
また、タイマＢ１４２は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けると、プリセット値ｎをクロック信号ＣＬＫでダウンカウントして、カウント動作中には、“Ｈ”レベルとなる信号ｂを出力する。
ここで、プリセット値ｎは、ｍよりも十分に小さく設定されており、例えば、信号ｂの“Ｈ”レベル期間が３０分となるような値に設定されている場合には、タイマＢ１４２は、ユーザによって充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2の一方が押下されてから、３０分だけ“Ｈ”レベルとなる信号ｂを出力することとなる。
【００３２】
ここで、タイマＡ１４１による設定時間は、フル充電状態に相当する容量まで充電するのに必要十分な時間である。
したがって、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下された後に、何らかの理由によって、充電を終了させるための後述するコマンドcom3が電子時計２００から送出されない場合でも、充電を終了させることができる。
また、タイマＢ１４２による設定時間は、電池容量がゼロの状態からデータ転送可能状態（システム起動状態）となるまで充電するのに要する時間であって、以下の状態を判別するために設定される。
▲１▼電子時計２００がステーション１００に収容されているが、電池容量が十分でないため、データ転送可能な状態にない状態、
▲２▼電子時計２００がステーション１００に収容されていない状態。
【００３３】
次に、コマンド検出器１６０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後に、信号ｂが“Ｈ”レベルとなる一定期間において、電子時計２００側から後述するコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信していない場合に“Ｈ”レベルとなる信号ｄを出力するものである。
そして、この信号ｄは、オアゲート１５７の第１入力端と処理回路１３０とに供給されている。なお、このコマンド検出器１６０の詳細構成については後述する。
【００３４】
ところで、充電・転送切換器１７０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後、信号ＯＦＦが“Ｌ”レベルである期間において、図６（ａ）に示されるような第１充電信号をパルス信号ｅとして出力する。
これに加えて充電・転送切換器１７０は、充電開始ボタン１０３1が押下されることによりパルス信号ＣＳの供給を受けて、かつ、電子時計２００側から後述するコマンドcom1を受信して信号com1の供給を受けると、図６（ｂ）に示されるように、デューティ比を大きくした第２充電信号を信号ｅとして出力するものである。
ただし、充電・転送切換器１７０は、信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルに遷移すると、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持させる。
【００３５】
このような充電・転送切換器１７０によって、トランジスタ１５３は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後、信号ｅが“Ｈ”レベルである期間において、クロック信号ＣＬＫのレベルに応じてドレイン−ソース間をスイッチングさせる構成となっている。このため、ステーション側コイル１１０には、電源電圧Ｖｃｃをクロック信号ＣＬＫでスイッチングしたパルス信号が印加されるので、外部磁界が発生することになる。電子時計２００では、後述するように、この外部磁界によって時計側コイル２１０に誘起される信号が整流されて、二次電池２２０に充電されるようになっている。
一方、信号ｅが“Ｌ”レベル期間においては、アンドゲート１５２の出力も“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ１５３はオフ（開）状態となるので、ステーション側コイル１１０には、パルス信号が印加されない。
このため、外部磁界が発生せず、電子時計２００の二次電池２２０に充電が行われない。
したがって、二次電池２２０の充電は、信号ｅのレベルに対応して間欠的に行われることとなる。
【００３６】
また、信号ｅの“Ｌ”レベル期間においては、アンドゲート１５２の出力も“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ１５３はオフ（開）状態となるので、ステーション側コイル１１０は、電源電圧Ｖｃｃでプルアップされた状態となっている。この状態において、時計側コイル２１０により外部磁界が発生すると、ステーション側コイル１１０の端子Ｄには、信号Ｓ２が誘起されることとなる。この信号Ｓ２は、受信回路１５４に供給され、受信回路１５４は、信号Ｓ２についてクロック信号ＣＬＫを用いて復調する。この受信回路１５４の詳細構成については、後述する。
次に、デコーダ１５５は、信号ｅが“Ｌ”レベルである期間において、受信回路１５４による復調結果をデコードする。
したがって、信号ｅが“Ｈ”レベルである期間においては電子時計２００の充電が行われる一方、信号ｅが“Ｌ”レベルである期間においてはデータ転送が行われる。
このため、充電・転送切換器１７０は、信号ｅのレベルによって、充電処理とデータ転送処理とを切り換えることになる。
【００３７】
さて、電子時計２００からの信号は、後述するコマンドcom1あるいはコマンドcom3のほか、脈拍数や心拍数などの生体情報（データ）などであり、デコーダ１５５は、生体情報については、処理回路１３０に供給する一方、各コマンドcom1あるいはcom3を受信したことを、その出力信号com1、com3を“Ｈ”レベルとすることで各部に通知する。オアゲート１５６は、各信号com1およびcom3の論理和を信号ｃとして出力するものである。このため、信号ｃは、電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3のいずれかを受信している状態を示すこととなる。
また、デコード結果がコマンドcom1であることを示す信号com1は、充電・転送切換器１７０に供給されている。
一方、デコード結果がコマンドcom3であることを示す信号com3は、オアゲート１５７の第３入力端に供給されている。そして、オアゲート１５７による論理和が信号ＯＦＦとして充電・転送切換器１７０に供給される。
【００３８】
ここで、オアゲート１５７の第１〜第３入力端子に供給される信号は、それぞれコマンド検出器１６０による信号ｄ、タイマＡ１４１の信号ａをレベル反転した信号及びデコード結果がコマンドcom3であることを示す信号com3であるから、充電・転送切換器１７０は、次のいずれかに該当する場合に信号ｅを“Ｌ”レベルに保持することとなる。
すなわち、充電・転送切換器１７０が信号ｅを“Ｌ”レベルに保持して、充電を終了させる場合は、以下の３つの場合がある。
▲１▼ 充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されて信号ＳＴＲが出力されてから３０分の期間が経過するまで、電子時計２００側からコマンドcom1あるいはcom3を受信しない場合、
▲２▼ 充電が開始されてから１０時間経過した場合と、▲３▼電子時計２００から受信した信号がコマンドcom3である場合。
【００３９】
なお、処理回路１３０は、入力された信号や、デコードされた生体情報などの各種表示を表示部１０４に実行させるためのものである。
【００４０】
［２．２．２］ コマンド検出器
次に、コマンド検出器１６０の構成について図７を参照して説明する。
まず、アンドゲート１６０１は、信号ｂおよび信号ｃの論理積を出力する。
次に、ノアゲート１６０３および１６０４からなるＲＳフリップフロップは、アンドゲート１６０１の論理積をＲ信号として入力するとともに、信号ＳＴＲをＳ信号として入力する。インバータ回路１６０５は、ノアゲート１６０４の出力を反転して信号Ｕ１として、Ｄフリップフロップ１６０６のＤ入力端に供給する。このＤフリップフロップ１６０６は、信号ＳＴＲでリセットされるとともに、信号ｂの立ち下がりにおいて、その直前での入力端Ｄのレベルを信号ｄとして出力する。
【００４１】
さて、ユーザにより、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されると、例えば、図８（ａ）に示されるように１ショットのパルス信号ＳＴＲが出力される。この信号ＳＴＲにより、ノアゲート１６０４の出力は“Ｌ”レベルとなるため、信号Ｕ１は“Ｈ”レベルとなる一方、タイマＢ１４２（図５参照）がカウント動作を実行するため、図８（ａ）に示されるように、信号ｂが３０分だけ“Ｈ”レベルとなる。
【００４２】
［２．２．２．１］ コマンド受信時の動作
ここで、図５におけるデコーダ１５５が電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信する場合、これらのコマンドは、信号ｅが“Ｌ”レベルの期間においてパルス的に出力される。
このような場合において、信号ｂおよび信号ｃがともに“Ｈ”レベルとなって、その論理積が“Ｈ”レベルとなると、ノアゲート１６０４の出力は“Ｈ”レベルとなるから、信号Ｕ１は“Ｌ”レベルに遷移し、以降、この状態が保持される。したがって、１ショットのパルス信号ＳＴＲが出力されてから３０分経過して信号ｂが立ち下がった時点（正確にはその直前）において、Ｄフリップフロップ１６０６の出力端Ｑから出力される信号ｄは、“Ｌ”レベルのままとなる。
【００４３】
［２．２．２．２］ コマンド非受信時の動作
一方、デコーダ１５５が電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信しない場合、信号ｃは、図８（ｂ）に示されるように“Ｌ”レベルのままとなる。このため、信号Ｕ１は“Ｈ”レベルに保持されるので、信号ＳＴＲが出力されてから３０分経過して信号ｂが立ち下がった時点において、Ｄフリップフロップ１６０６の出力端Ｑから出力される信号ｄは、“Ｈ”レベルに遷移することとなる。
【００４４】
［２．２．２．３］ コマンド検出器の動作のまとめ
このように、コマンド検出器１６０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けてから３０分経過するまでの一定期間において、電子時計２００側から少なくともコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信すれば、期間経過後に信号ｄを“Ｈ”レベルに遷移させる一方、いずれのコマンドも受信しなければ、信号ｄを“Ｌ”レベルに保持することとなる。
【００４５】
［２．２．３］ 受信回路
次に、受信回路１５４の構成について図９を参照して説明する。なお、この受信回路１５４の構成はあくまでも一例であって、本来的には、データ転送における変調方式によって定められるものである。
まず、ステーション側コイル１１０における他方の端子Ｄに誘起された信号Ｓ２は、図９に示されるように、インバータ回路１５４１によってレベル反転されるとともに波形整形されて、発振回路１４０（図３参照）のクロック信号ＣＬＫと同期するＤフリップフロップ１５４２、１５４３のリセット信号ＲＳＴとして供給される。ここで、Ｄフリップフロップ１５４２の入力端子Ｄは、電源電圧Ｖｃｃに接続される一方、その出力端子Ｑは、次段のＤフリップフロップ１５４３の入力端子Ｄに接続される。そして、Ｄフリップフロップ１５４３の出力端子Ｑが、復調結果である信号Ｓ３として出力される。
【００４６】
次に、上記構成の受信回路１５４における各部の波形について検討する。 電子時計２００からのデータ受信時にあっては、トランジスタ１５３（図５参照）がスイッチングしないので、プルアップされたステーション側コイル１１０における他方の端子Ｄは、時計側コイル２１０による外部磁界が発生していなければプルアップレベルとなる一方、外部磁界が発生していれば、それに応じて誘起されるレベルにて変動する。このため、入力端子Ｄに誘起される信号Ｓ２は、例えば、図１０（ａ）に示す通りとなる。
【００４７】
このような信号Ｓ２に対して、インバータ回路１５４１の出力である信号ＲＳＴは、図１０（ｂ）に示すように、信号Ｓ２の電圧がしきい値Ｖｔｈを下回ったときに“Ｈ”レベルとなり、Ｄフリップフロップ１５４２、１５４３をリセットする。この際、Ｄフリップフロップ１５４２、１５４３は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりにおいて、その直前での入力端子Ｄのレベルを出力することとなる。
従って、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｑ１、および、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｓ３は、それぞれ図１０（ｄ）、（ｅ）に示すようになる。すなわち、受信回路１５４の出力信号Ｓ３は、時計側コイル２１０によって外部磁界が発生している期間に“Ｌ”レベルとなる信号となる。
ここで、時計側コイル２１０によって外部磁界が発生する期間とは、後述するように、電子時計２００からステーション１００へ転送されるデータが“Ｌ”レベルとなる期間であるから、結局、信号Ｓ３は、電子時計２００からのデータやコマンドを復調したものとなることが判る。
【００４８】
［２．２．４］ 電子時計の構成
［２．２．４．１］ 電子時計における二次電池容量の推定処理概要
まず、電子時計の構成の説明に先立ち、当該構成を採用するに至った電子時計における二次電池容量の推定処理の概要について説明する。
本第１実施形態の電子時計２００は、充電時に二次電池に流れる充電電流、充電が中断されてから予め定めた所定時間経過した時点における二次電池の電圧である中断時電圧及び充電が行われている場合における二次電池の電圧である充電時電圧を検出し、中断時電圧と充電時電圧との差電圧を算出する。
そして、差電圧及び充電時電流に基づいて、二次電池の内部抵抗を算出し、さらに差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定している。
【００４９】
［２．２．４．２］ 電気的構成
次に、電子時計２００の電気的構成について説明する。
図１１に、電子時計の概要構成ブロック図を示す。
電子時計２００は、図１１に示すように、時計側コイル２１０の一方の端子Ｐは、ダイオード２４５を介して二次電池２２０の正側端子に接続され、時計側コイル２１０の他方の端子は、二次電池２２０の負側端子に接続されている。このため、ステーション側コイル１１０（図５参照）にパルス信号が印加されて、外部磁界が発生すると、その外部磁界により時計側コイル２１０の一方の端子Ｐに信号が誘起される。そして、この誘起信号は、ダイオード２４５によって整流された後、電流検出回路２９１を介して、二次電池２２０に充電される構成となっている。
そして、二次電池２２０の電圧Ｖｃｃが、電子時計２００における各部の電源として用いられる構成となっている。
【００５０】
充電期間検出回路２６１は、端子Ｐに外部磁界による信号が誘起されているか否かを検出する。ここで、図１２（ａ）に示されるように、タイミングＴ0以降一定間隔毎に、端子Ｐにおいて信号が誘起されると、図１２（ｂ）に示すように“Ｈ”レベルとなる信号ＣＨＲを出力する。
また、電池電圧検出回路２８１は、二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出してディジタルデータとして出力する。
【００５１】
レジスタ２８２は、信号ＣＨＲの立ち下がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８２は、端子Ｐに信号が誘起されている期間、すなわち、充電期間における二次電池２２０の電圧値Ｅvc（＝充電時電圧）を記憶することとなる。
一方、レジスタ２８３は、信号ＣＨＲの立ち上がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８３は、端子Ｐに信号が誘起される直前、すなわち、充電が中断されてから１０秒（＝所定時間）経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvd（＝中断時電圧）を記憶することとなる。
【００５２】
一方、電流検出回路２９１は、二次電池２２０に流れる電流値Ｅiを検出してディジタルデータとして出力する。
レジスタ２９２は、信号ＣＨＲの立ち下がりにおいて、電流検出回路２９１により検出された電流値Ｅiを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２９２は、端子Ｐに信号が誘起されている期間、すなわち、充電期間における二次電池２２０の電流値Ｅic（＝充電時電流）を記憶することとなる。
【００５３】
次に、減算器２８４は、入力端子Ａへの入力値から入力端子Ｂへの入力値を減算する。ここで、減算器２８４の入力端子Ａには、レジスタ２８２に一時記憶された電圧値Ｅvcが、入力端Ｂには、レジスタ２８３に一時記憶された電圧値Ｅvdが、それぞれ供給されている。このため、減算器２８４は、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力することとなる。
一方、除算器２９３は、減算器２８４の出力値をレジスタ２９２の出力値で除算する。ここで、減算器２８４の出力値は電圧上昇分ΔＥvであり、レジスタ２９２の出力値は充電期間における二次電池２２０の電流値Ｅicであるため、除算器２９３は、次式により、二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出することとなる。
Ｒｅ＝ΔＥv／Ｅic
【００５４】
さて、変換テーブル群２８５は、電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力するための複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nを備えて構成されている。各変換テーブル２８５-1〜２８５-nは、二次電池２２０の相異なる内部抵抗値（あるいは内部抵抗値幅）にそれぞれ対応するものであり、各変換テーブル２８５-1〜２８５-nにおける電圧上昇分ΔＥvと電池容量Ｆとの対応関係は、例えば、図１４に示される通りである。先に述べたように、また、図１３に示されるように、二次電池の充電が進行するについて、放電時から充電時への移行に伴う電圧上昇分ΔＥv（充電時から放電時への移行に伴う電圧降下分）が徐々に小さくなるから、ΔＥvが小さいほど、二次電池の容量が大きいことを示す。
なお、図１４に示される対応関係は、本来的に二次電池２２０の特性に応じて定められるべき性質のものである。
【００５５】
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、出力する。
【００５６】
次に、制御回路２３０は、一時記憶メモリや演算ユニットなどを備える一種の中央処理制御装置であり、通常では、入力部２０３（図３では図示省略）で設定されたモードに応じた表示（例えば、現在時刻表示など）を、表示部２０４に実行させるなどような制御を行う。
ただし、ステーション１００に収容された状態にあって、端子Ｐに信号が誘起されて信号ＣＨＲが“Ｈ”レベルに遷移すると、制御回路２３０は、第１に、変換テーブル２８５によって変換出力された容量Ｆがフル充電状態の容量に相当するかを判別し、第２に、その判別結果に応じたコマンドcom1あるいコマンドcom3を作成して、信号ＣＨＲが“Ｌ”レベルの期間に送出し、第３に、コマンドの送出後、転送開始ボタン１０３2が押下されたのであれば、ステーション１００へ送信すべきディジタルデータを出力する処理を実行する。
【００５７】
なお、ステーション１００へ送信すべきディジタルデータとしては、図示しないセンサ等により計測された脈拍数や心拍数などの生体情報などが想定される。また、コマンドcom1あるいはコマンドcom3の意味内容については、後述する。
【００５８】
送信回路２５０は、ステーション１００へ送信すべきデータやコマンドなどをシリアル化するとともに、シリアルデータが“Ｌ”レベルである期間において、一定周波数の信号をバーストしたスイッチング信号を出力するものである。送信回路２５０によるスイッチング信号は、抵抗２５１を介してトランジスタ２５２のベースに供給される。また、同トランジスタのコレクタは、二次電池２２０の正側端子に接続される一方、同トランジスタのエミッタは、コイル２１０の一方の端子Ｐに接続されている。
【００５９】
したがって、このような構成にかかる電子時計２００にあっては、図１２（ａ）に示されるように端子Ｐに信号が誘起されると、図１２（ｂ）に示されるように、信号が誘起されている期間に信号ＣＨＲは“Ｈ”レベルとなるとともに、図１２（ｃ）に示されるように、この期間に二次電池２２０の充電が行われる。一方、端子Ｐに信号が誘起されずに、信号ＣＨＲが“Ｌ”レベルとなると、図１２（ｄ）に示されるように、コマンドcom1、コマンドcom3やディジタルデータなどが転送されるようになっている。
【００６０】
［２．２．４．３．］ 充電・データ転送の動作
次に、ステーション１００および電子時計２００の充電・データ転送の動作について、図５および図１１のブロック図とともに、図１５および図１６のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
まず、ユーザは、電子時計２００をステーション１００の凹部１０１に収容させる。これにより、ステーション側コイル１１０と時計側コイル２１０とは、図４に示されるように互いに対向するため、電磁的に結合した状態となる。
この後、ユーザによって充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されると、パルス信号ＳＴＲによって、タイマＡ１４１およびタイマＢ１４２がカウント動作を開始する（ステップＳ１０１）。また、パルス信号ＳＴＲによって、充電・転送切換器１７０は、図６（ａ）に示されるような第１充電信号を信号ｅとして出力する（ステップＳ１０２）。
【００６２】
次に、タイマＡ１４１がカウント動作を終了したか否かが、信号ａの反転信号によって判別される（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３の判別において、カウント動作が終了していれば（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、このことは充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されてから１０時間以上経過したことを意味する。
このため、処理回路１３０は、例えば、図１７（ｂ）に示されるような表示を表示部１０４に対して行わせる（ステップＳ１０４）。
また、信号ａの反転信号により信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルとなるので、充電・転送切換器１７０は、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。このため電子時計２００の充電は終了することになる。
一方、ステップＳ１０３の判別において、タイマＡ１４１がカウント動作を終了していなければ（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、充電・転送切換器１７０は第１充電信号を信号ｅとして出力する。
この結果、ステーション側コイル１１０は、信号ｅが“Ｈ”レベルの期間に、トランジスタ１５３によるスイッチングによって外部磁界を発生させる一方、信号ｅが“Ｌ”レベルの期間において、電子時計２００からのコマンドを受信すべく待機状態となる。
【００６３】
さて、この外部磁界が発生すると、電子時計２００側においては、端子Ｐに信号が誘起される。ここで、現時点において二次電池２２０の電池残量がなければ（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、各部が動作しないため、以降のステップＳ２０１〜Ｓ２０７が実行不可能となり、ステーション１００側へはコマンドが送出されない。
一方、現時点において電池残量があれば（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、レジスタ２８２において充電時の電圧値Ｅvcが一時的に記憶され（ステップＳ２０２）、レジスタ２８３において充電中断時の電圧値Ｅvdが一時的に記憶される（ステップＳ２０３）。
そして、減算器２８４は、レジスタ２８２に記憶された電圧値Ｅvcおよびレジスタ２８３に記憶された電圧値Ｅvdをそれぞれ読み出すとともに、電圧値Ｅvcから電圧値Ｅvdを減算して、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力する（ステップＳ２０４）。
【００６４】
これと並行して、レジスタ２９２において、充電時の電流値Ｅicが一時的に記憶される（ステップＳ２０５）。
そして除算器２９３は、レジスタ２９２に記憶された電流値Ｅicを読み出すとともに、減算器２８４から出力された電圧上昇分ΔＥvに基づいて、次式により内部抵抗値Ｒｅを算出する（ステップＳ２０６）。
Ｒｅ＝ΔＥv／Ｅic
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、変換テーブル群２８５に出力する（ステップＳ２０７）。
【００６５】
次に、変換テーブル群２８５は、複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、選択信号ＳＥＬに対応する一の変換テーブルを用いて、電圧上昇分ΔＥvを容量Ｆに変換出力する。
これにより、電圧上昇分ΔＥvから、現時点における二次電池２２０の内部抵抗を考慮に入れた二次電池２２０の容量が推定されることとなる（ステップＳ２０８）。
制御回路２３０は、この容量Ｆがさらなる充電は不要とみなせる所定の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量であるか否かを判別する（ステップＳ２０９）。
ステップＳ２０９の判別において、容量Ｆがさらなる充電は不要とみなせる所定の容量に相当する容量である場合には（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、以降、充電する必要がないので、その旨をステーション１００に通知すべく、コマンドcom3を送出する（ステップＳ２１０）。
【００６６】
ステップＳ２０９の判別において、容量Ｆがさらなる充電は不要とみなせる所定の容量に相当しないる場合には（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、引き続き、充電を続行する必要があるので、その旨をステーション１００に通知すべく、コマンドcom1を送出する（ステップＳ２１１）。
なお、コマンドcom1あるいはコマンドcom3の送出は、端子Ｐに信号が誘起されていない期間に、すなわち、ステーション１００側にあっては信号ｅが“Ｌ”レベルである１０秒間の期間に、電子時計２００側にあっては信号ＣＨＲが“Ｌ”レベルである期間に、実行される。
【００６７】
このように、端子Ｐに信号が誘起されると、電子時計２００は、充電時に二次電池２２０に流れる充電電流Ｅic、充電が中断されてから予め定めた所定時間経過した時点における二次電池２２０の電圧である中断時電圧Ｅvd及び充電が行われている場合における二次電池２２０の電圧である充電時電圧Ｅvcを検出し、中断時電圧Ｅvdと充電時電圧Ｅvcとの差電圧（＝Ｅvd−Ｅvc）である電圧上昇分ΔＥvを算出する。
そして、電子時計２００は、電圧上昇分ΔＥv及び充電電流Ｅicに基づいて、二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出し、さらに電圧上昇分ΔＥv及び内部抵抗Ｒｅに基づいて二次電池２２０の容量を推定している。
さらに電子時計２００は、推定した電池容量が、所定の容量であるか否かを判別して、この判別結果に応じたコマンドを送出する構成となっている。
【００６８】
なお、ステーション１００は、第１充電信号にしたがった充電を、少なくともタイマＢ１４２の動作期間である３０分の期間実行する。このため、二次電池２２０が当初、データ転送可能状態にはなく、かつ、コマンドcom1あるいはコマンドcom3が電子時計２００から送出されない場合であっても、３０分間は充電される結果、少なくともデータ転送可能となる容量までは充電されることになる。
すなわち、電子時計２００が、ステーション１００に収容されて、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されて３０分経過した後には、二次電池２２０はデータ転送可能状態になるから、コマンドcom1あるいはコマンドcom3のいずれかが送出される構成となっている。
したがって、ステーション１００へコマンドが全く送出されない場合とは、電子時計２００がステーション１００に収容されていない場合のみとなる。
【００６９】
一方、待機状態となったステーション１００において、電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3のいずれかが受信されたか否かが判別される（ステップＳ１１１）。
ステップＳ１１１の判別において、コマンドcom1、コマンドcom3のいずれも受信されない場合（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、タイマＢ１４２がカウント動作を終了したか否かが判別される（ステップＳ１１２）。
具体的には、信号ｂが“Ｈ”レベルとなる３０分の期間において、信号ｃが“Ｈ”レベルとなったか否かがコマンド検出器１６０によりチェックされる。
【００７０】
この場合において、タイマＢ１４２がカウント動作を終了しても（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、なんらコマンドcom1、コマンドcom3を受信しない場合とは、上述のように、電子時計２００がステーション１００に収容されていない場合であり、コマンド検出器１６０による信号ｄが“Ｈ”レベルとなる場合である。
したがって、処理回路１３０は、信号ｄが“Ｈ”レベルに遷移したことによって、例えば、図１７（ａ）に示されるような警告表示を表示部１０４に対して行わせて（ステップＳ１１３）、ユーザにその旨を告知する。
また、信号ｄにより信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルとなるので、充電・転送切換器１７０は信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。このため、電子時計２００が収容されていない場合の無用な充電動作は終了することになる。
一方、タイマＢ１４２がカウント動作を終了していなければ（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、引き続き、充電を実行すべく、処理手順を再度ステップＳ１０２に移行し、第１充電信号の送出が継続される。
【００７１】
さて、待機状態となったステーション１００において、電子時計２００から何らかのコマンドが受信された場合、その受信コマンドがデコーダ１５５によりデコードされる（ステップＳ１１４）。
ここで、受信コマンドがcom1であれば、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であったのか否かが判別される（ステップＳ１１５）。詳細には、信号com1の供給を受けた充電・転送切換器１７０が、以前に信号ＣＳの供給を受けたか否かを判別する。
ステップＳ１１５の判別において、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であった場合には（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、充電・転送切換器１７０は、送出する信号ｅを、図６（ａ）に示される第１充電信号から図６（ｂ）に示される第２充電信号へと切り換える。そして、引き続き、充電を継続すべく
、処理手順をステップＳ１０３に移行する。
【００７２】
上述のように、充電は信号ｅの“Ｈ”レベル期間で行われる一方、データ転送は信号ｅの“Ｌ”レベル期間で行われる。また、第２充電信号としての信号ｅが“Ｈ”レベルとなる期間は、第１充電信号のそれよりも比べて長期化している。よって、第２充電信号の送出により、充電時間ｔを経過したか否かのチェック結果たるコマンドを受信する頻度が低下する一方、充電するための期間が長期化するため、電子時計２００の充電効率が向上することとなる。
一方、受信コマンドがcom1であって、ステップＳ１１５の判別において、はじめに押下されたボタンが転送開始ボタン１０３2の場合には（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、後述するステップＳ１２１〜Ｓ１２３のデータ転送が実行される。
【００７３】
また、受信コマンドがコマンドcom3であれば、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であったのか否かが判別される（ステップＳ１１７）。詳細には、信号com3により信号ＯＦＦの供給を受けた充電・転送切換器１７０が、以前に信号ＣＳの供給を受けたか否かを判別する。
ステップＳ１１７の判別において、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であった場合には（ステップＳ１１７；Ｙｅｓ）、これ以上、二次電池２２０を充電する必要がないので、充電・転送切換器１７０は、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。これにより、所望の容量以上の充電となる不要な充電動作は終了することになる。
一方、受信コマンドがcom3であって、ステップＳ１１７の判別において、はじめに押下されたボタンが転送開始ボタン１０３2であれば（ステップＳ１１７；Ｎｏ）、次のステップＳ１２１〜Ｓ１２３のデータ転送が実行される。
【００７４】
すなわち、コマンドcom1、コマンドcom3に続いて送出されたディジタルデータは、受信回路１５４によって受信され、デコーダ１５５によってデコードされて、処理回路１３０に転送されて（ステップＳ１２１）、終了するまで繰り返される（ステップＳ１２２）。そして、この転送が完了すると、処理回路１３０は、例えば、図１７（ｃ）に示されるような表示を表示部１０４に対して行わせるとともに（ステップＳ１２２）、受信したディジタルデータに基づく表示を表示部１０４に行わせる。
この後、処理回路１３０は、図５では示されないラインによって、充電・転送切換器１７０に対して信号ｅの供給を停止させて、充電・データ転送を終了させる。
【００７５】
［２．３］ 第１実施形態の効果
このように本第１実施形態において、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されると、第１充電信号が信号ｅとしてステーション１００から送出されるので、電子時計２００の二次電池２２０が間欠的に充電される。 ここで、電子時計２００は、充電時に二次電池２２０に流れる充電電流Ｅic、充電が中断されてから予め定めた所定時間経過した時点における二次電池２２０の電圧である中断時電圧Ｅvd及び充電が行われている場合における二次電池２２０の電圧である充電時電圧Ｅvcを検出し、中断時電圧Ｅvdと充電時電圧Ｅvcとの差電圧（＝Ｅvd−Ｅvc）である電圧上昇分ΔＥvを算出し、電圧上昇分ΔＥv及び充電電流Ｅicに基づいて、二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出し、さらに電圧上昇分ΔＥv及び内部抵抗Ｒｅに基づいて二次電池２２０の容量を推定し、推定した電池容量が、所定の容量であるか否かを判別する。
【００７６】
そして、推定した電池容量が所定の容量に達していなければ、コマンドcom1がステーション１００へ送出される結果、第２充電信号（図６（ｂ）参照）が充電・データ転送を切り換える信号ｅとして用いられるので、電子時計２００の充電効率が向上することとなる。また、推定した電池容量が所定の容量に達していれば、コマンドcom3がステーション１００へ送出される結果、信号ｅが“Ｌ”レベルに保持されるので、充電が終了することとなる。したがって、本実施形態によれば、充電を間欠的に行うことによって得た電圧上昇分ΔＥv及び二次電池の内部抵抗Ｒｅから電池容量を推定し、この推定容量が所望の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量に達したら充電が終了するので、不要な充電が行われる不都合が解消される。
【００７７】
［３］ 第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態にあっては、充電を間欠的に実行して、放電時から充電時へ移行したときの二次電池２２０の電圧上昇分ΔＥvを求め、充電時の電流及び電圧上昇分ΔＥvから二次電池２２０の内部抵抗を求め、電圧上昇分ΔＥv及び内部抵抗に基づいて電池容量を推定する構成となっていた。
これに対し、本第２実施形態は、充電を間欠的に実行して、充電時から放電時に移行するに際し、充電時電圧（充電中断直前の電圧あるいは充電中断直後であって後述する放電用抵抗の接続前の電圧）、充電中断時の電圧及び二次電池に放電用抵抗を接続して抵抗接続後電圧（＝放電電圧）を検出し、中断時電圧、抵抗接続後電圧及び放電用抵抗の抵抗値から二次電池の内部抵抗を算出し、充電時電圧と中断時電圧との差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定するものである。
【００７８】
［３．１］ 電気的構成
まず、電子時計２００Ａの電気的構成について説明する。
図１８に、電子時計の概要構成ブロック図を示す。図１８において、図１１の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。電子時計２００Ａは、図１８に示すように、ダイオード２４５のカソード端子と二次電池２２０の接続点に一方の端子が接続された抵抗値Ｒである放電用抵抗３０１と、放電用抵抗３０１の他方の端子にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が接地されたスイッチングトランジスタ３０２と、を備えて構成されている。
放電抵抗スイッチング回路３０３は、制御回路２３０の制御下で、図１９に示すように、充電中断時の二次電池２２０の電圧値Ｅvdの検出後にスイッチングトランジスタ３０２をオン（閉）状態とし、放電用抵抗３０１を二次電池２２０に並列に接続し、放電路を形成させる。
また、電池電圧検出回路２８１は、二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出してディジタルデータとして出力する。
【００７９】
レジスタ２８２は、信号ＣＨＲの立ち下がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８２は、端子Ｐに信号が誘起されている期間、すなわち、充電期間における二次電池２２０の電圧値Ｅvc（＝充電時電圧）を記憶することとなる。この電圧値Ｅvcの検出タイミングとしては、充電中断直前あるいは充電再開直後の時点が望ましいが、充電中断直後の時点であっても、同様に用いることが可能である。
レジスタ２８３は、信号ＣＨＲの立ち上がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８３は、端子Ｐに信号が誘起されてる直前、すなわち、充電が中断されてから１０秒（＝所定時間）経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvd（＝中断時電圧；図１９参照）を記憶することとなる。
【００８０】
レジスタ３０４は、放電抵抗スイッチング回路３０３により放電用抵抗３０１が接続されてから所定時間が経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvr（＝抵抗接続後電圧；図１９参照）を記憶することとなる。
【００８１】
次に、減算器２８４は、入力端子Ａへの入力値から入力端子Ｂへの入力値を減算する。ここで、減算器２８４の入力端子Ａには、レジスタ２８２に一時記憶された電圧値Ｅvcが、入力端Ｂには、レジスタ２８３に一時記憶された電圧値Ｅvdが、それぞれ供給されている。このため、減算器２８４は、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力することとなる。
一方、内部抵抗算出回路３０５は、レジスタ２８３の出力値である電圧値Ｅvd、レジスタ３０４の出力値である電圧値Ｅvr及び放電用抵抗３０１の抵抗値Ｒに基づいて次式により二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出することとなる。
Ｒｅ＝Ｒ・（Ｅvd−Ｅvr）／Ｅvr
【００８２】
さて、変換テーブル群２８５は、電圧上昇分ΔＥv（＝Ｅvd−Ｅvc）を電池容量Ｆに変換して出力するための複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nを備えて構成されている。
各変換テーブル２８５-1〜２８５-nは、二次電池２２０の相異なる内部抵抗値（あるいは内部抵抗値幅）にそれぞれ対応するものである。
【００８３】
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥv（＝Ｅvd−Ｅvc）を電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、出力する。
以下、第１実施形態と同様にして、電圧値Ｅvd、電圧値Ｅvc及び抵抗値Ｒから推定される電池容量が、所定の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量に達したならば、その時点で充電が終了するので、第１実施形態と同様に、不要な充電を行う不都合が解消される。
また、推定される電池容量が所定の容量に達していなければ、第２充電信号（図４（ｂ）参照）が信号ｅとして用いられるので、電子時計２００Ａへの充電効率が向上する点も同様である。
【００８４】
［４］ 第３実施形態
次に本発明の第３実施形態について説明する。
上記第２実施形態においては、充電中断時の電圧測定を放電用抵抗を接続する前に行い、中断時電圧、抵抗接続後電圧及び放電用抵抗の抵抗値から二次電池の内部抵抗を算出し、中断時電圧と抵抗接続後電圧との差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定する構成となっていたが、本第３実施形態は、充電中断時の電圧測定を放電用抵抗を接続後に行い、さらに放電後に抵抗接続後電圧（＝放電電圧）を検出し、中断時電圧、抵抗接続後電圧及び放電用抵抗の抵抗値から二次電池の内部抵抗を算出し、中断時電圧と抵抗接続後電圧との差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定する構成を採っている。
【００８５】
本第３実施形態の電子時計の構成は、第２実施形態と同一であるので、その詳細な説明を援用し、以下、異なる部分のみを説明する。
放電抵抗スイッチング回路３０３は、制御回路２３０の制御下で、充電中断時にスイッチングトランジスタ３０２をオン（閉）状態とし、放電用抵抗３０１を二次電池２２０に並列に接続し、放電路を形成させる。
また、電池電圧検出回路２８１は、二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出してディジタルデータとして出力する。
【００８６】
そして、レジスタ２８３は、信号ＣＨＲの立ち上がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８３は、端子Ｐに信号が誘起される直前、すなわち、充電が中断され、放電用抵抗が接続されてから第１の所定時間が経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvd（＝中断時電圧；図２０参照）を記憶することとなる。
【００８７】
レジスタ３０４は、放電抵抗スイッチング回路３０３により放電用抵抗３０１が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvr（＝抵抗接続後電圧；図２０参照）を記憶することとなる。
【００８８】
次に、減算器２８４は、入力端子Ａへの入力値から入力端子Ｂへの入力値を減算する。ここで、減算器２８４の入力端子Ａには、レジスタ２８２に一時記憶された電圧値Ｅvcが、入力端Ｂには、レジスタ２８３に一時記憶された電圧値Ｅvdが、それぞれ供給されている。このため、減算器２８４は、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力することとなる。
一方、内部抵抗算出回路３０５は、レジスタ２８３の出力値である電圧値Ｅvd、レジスタ３０４の出力値である電圧値Ｅvr及び放電用抵抗３０１の抵抗値Ｒに基づいて次式により二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出することとなる。
Ｒｅ＝Ｒ・（Ｅvd−Ｅvr）／Ｅvr
【００８９】
さて、変換テーブル群２８５は、電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力するための複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nを備えて構成されている。各変換テーブル２８５-1〜２８５-nは、二次電池２２０の相異なる内部抵抗値（あるいは内部抵抗値幅）にそれぞれ対応するものである。
【００９０】
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、出力する。
以下、第１実施形態と同様にして、電圧値Ｅvd、電圧値Ｅvr及び抵抗値Ｒから推定される電池容量が、所定の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量に達したならば、その時点で充電が終了するので、第１実施形態と同様に、不要な充電を行う不都合が解消される。
また、推定される電池容量が所定の容量に達していなければ、第２充電信号（図４（ｂ）参照）が信号ｅとして用いられるので、電子時計２００Ａへの充電効率が向上する点も同様である。
【００９１】
［５］ 第４実施形態
［５．１］ 第４実施形態の原理説明
上記各実施形態においては、二次電池２２０の内部抵抗を算出し、内部抵抗及び電圧上昇分ΔＥvに基づいて電池容量を算出していたが、二次電池２２０の内部抵抗は、二次電池２２０の温度により変化する温度特性を有している。
より具体的には、図２１に示すように、二次電池２２０の温度が上昇するにつれて、低下する傾向がある。
そこで、本第４実施形態においては、上記各実施形態の構成に加えて、二次電池２２０の温度あるいは二次電池２２０が設置された周囲の温度を検出する温度センサなどの温度検出手段を設け、検出した温度に基づいて、上記各実施例において算出した内部抵抗を補正する補正演算回路等の温度補正手段を設けるようにする。
この結果、より正確な二次電池２２０の内部抵抗を算出することができ、ひいては、より正確な電池容量を算出することができる。
【００９２】
［６］ 第５実施形態
上記各実施形態においては、二次電池２２０を定電圧充電するに際し、充電電圧は予め定めた一定の電圧としていた。
ところで、充電時電圧は、実際には、二次電池２２０の内部抵抗による電圧上昇分を含んでおり、真の二次電池２２０の充電時電圧を表すものでは無い。
一方、この真の二次電池２２０の充電時電圧が所定の基準電圧を超えた場合には、二次電池の２２０の劣化を招くこととなる。
そこで、本第５実施形態においては、第１実施形態の構成に加えて、中断時電圧Ｅvd、充電時電流Ｅic及び内部抵抗Ｒｅに基づいて、二次電池２２０の真の電圧を算出する演算回路等の真電圧算出手段と、定電圧充電時の電圧を制御する充電電圧制御コントローラなどの充電電圧制御手段と、を備える構成として、二次電池２２０の真の電池電圧が予め定めた基準値を超えないように、定電圧充電時の電圧を制御するように構成する。
この結果、真の二次電池２２０の充電時電圧が所定の基準電圧を超えることなく充電を行うことができ、二次電池の２２０の劣化を低減することができる。
【００９３】
［７］ 第６実施形態
上記第１実施形態においては、二次電池２２０のフル充電を行うためのタイマＡ１４１による設定時間は、予め定めた一定時間（上述の例の場合、１０時間）とされていた。
しかしながら、図２２に示すように、二次電池２２０の劣化が進むと、同一の電池容量とするためには、電圧上昇分ΔＥvはより大きな値が要求される。
従って、逆に同一の電圧上昇分ΔＥvが観測される場合に、同一の充電時間の充電を行うと、二次電池２２０の劣化が進んでいる場合には、過充電状態となり、さらに二次電池２２０の劣化を招くこととなる。
また、二次電池２２０の劣化が進めば進むほど、内部抵抗は上昇する（図２３参照）。
【００９４】
そこで、本第６実施形態においては、二次電池２２０のフル充電を行うための充電時間を管理するためのフル充電タイマ等のフル充電タイマ手段を設け、内部抵抗の算出結果に基づいて二次電池２２０の劣化の度合いを推定し、フル充電タイマ手段を制御するタイマコントローラなどのタイマ制御手段を設けるように構成する。
この場合において、予め図２３に示したような保存日数と内部抵抗の変化状態との関係をテーブルあるいは数式として記憶しておき、実際の保存日数を計測し、さらには、温度センサなどにより保存温度を計測し、二次電池の劣化度を算出する劣化度算出回路等の劣化度算出手段を備えることが好ましい。
さらに、算出された劣化度を表示する劣化度表示を劣化度表示手段としての表示部２０４に行うようにすることも可能である。
【００９５】
［７．１］ 第６実施形態の変形例
上記説明においては、内部抵抗の算出結果に基づいて随時、二次電池２２０の劣化度を常時検出する構成に代えて、あるいは、構成とともに、算出した内部抵抗が予め定めた基準内部抵抗値を超えているか否かを判別することにより、電池交換を行うべき劣化度を判別するように構成することも可能である。
この場合においては、得られた劣化度判別結果（電池交換を行うべき旨）を劣化判別結果表示手段としての表示部２０４に行うようにすることが望ましい。
［７．２］ 第６実施形態の効果
本第６実施形態によれば、二次電池２２０の劣化が進んでいる場合であっても、過充電状態を避けることが可能となり、さらなる二次電池２２０の劣化を招くことが無い。
また、算出した内部抵抗が予め定めた基準内部抵抗値を超えている場合には、電池交換の時期である旨を容易に告知することが可能となる。
【００９６】
［８］ 第７実施形態
以上の各実施形態においては、充電中断時間については、一定としていたが、本第７実施形態は、内部抵抗の上昇に伴って、充電中断時間を長く設定するようにする実施形態である。
充電時における電池電圧の上昇分ΔＥvは、電池内部のイオン及び電荷の分極に起因して充電時間とともに上昇していく傾向が見られる。
従って、劣化して内部抵抗が上昇した電池においては、劣化していない電池と比較して、短時間で、電池電圧が充電制限電圧（例えば、リチウムイオン二次電池の場合は、約４．２［Ｖ］）となり、充分な充電を行えなくなってしまうという問題点が生じる。
そこで、本第７実施形態においては、二次電池が劣化して二次電池の内部抵抗が上昇するにつれて、間欠充電における充電中断時間を長く設定するように構成する。
この結果、充電制限電圧に至るまでの実効的な充電時間を長くとることができ、劣化が進んだ二次電池であっても充分な充電を可能とすることができる。
【００９７】
［９］ 実施形態の変形例
［９．１］ 第１変形例
上記実施形態におけるデータ転送は、電子時計２００からステーション１００への一方向のみであったが、ステーション１００から電子時計２００への方向であっても良いのはもちろんである。電子時計２００へデータ転送する場合、ステーション１００では、転送すべきデータに応じて変調する一方、電子時計２００では、その変調方式に合わせて復調する構成とすれば良い。この際、変調・復調は、公知の技術を適用すれば良い。
【００９８】
［９．２］ 第２変形例
上記実施形態においては、１つの電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値を一時記憶するタイミングの相違によって、充電時における電圧値Ｅvc、充電中断時における電圧値Ｅvdあるいは放電時における電圧値Ｅvrとをそれぞれ検出する構成としたが、別個の電池電圧検出回路によって、充電時における電圧値Ｅvc、充電中断時における電圧値Ｅvd、放電時における電圧値Ｅvrをそれぞれ検出する構成としてもよい。なお、上記実施形態のように、１つの電池電圧検出回路２８１により検出する構成の方が、異なる検出回路による検出誤差が発生しない点、及び、装置コストの観点からは有利である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内部抵抗を考慮し、あるいは、二次電池の劣化を考慮して、充電されている二次電池の容量を簡易な構成によって推定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的な二次電池の充放電特性を示す図である。
【図２】 放電時から充電時への移行に伴う電圧上昇を説明するための回路図である。
【図３】 本発明の第１実施形態にかかるステーションおよび電子時計の構成を示す平面図である。
【図４】 第１実施形態のステーションおよび同電子時計の構成を示す断面図である。
【図５】 第１実施形態のステーションの電気的構成を示すブロック図である。
【図６】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ第１実施形態のステーションにおける信号ｅたる第１および第２充電信号の波形を示す図である。
【図７】 第１実施形態のステーションにおけるコマンド検出器の構成を示すブロック図である。
【図８】 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態のコマンド検出器の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】 第１実施形態のステーションの受信回路の一例を示す回路図である。
【図１０】 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ第１実施形態の受信回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】 第１実施形態の電子時計の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第１実施形態の電子時計における動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】 間欠的な充電において、放電時から充電時への移行に伴う電圧上昇分ΔＥvと、電池電圧との関係を示す図である。
【図１４】 変換テーブルにおける変換内容を示す図である。
【図１５】 第１実施形態のステーションおよび電子時計の間における充電・データ転送の動作を示すフローチャートである。
【図１６】 第１実施形態のステーションおよび同電子時計の間における充電・データ転送の動作を示すフローチャートである。
【図１７】 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ第１実施形態のステーションにおける表示部の表示の一例を示す図である。
【図１８】 本発明の第２実施形態にかかる電子時計の構成を示すブロック図である。
【図１９】 第２実施形態の動作を説明するための図である。
【図２０】 第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図２１】 内部抵抗の温度特性を説明する図である。
【図２２】 電池劣化と電圧上昇分ΔＥvとの関係を説明する図である。
【図２３】 電池劣化による内部抵抗の変化を説明する図である。
【図２４】 充電時における二次電池の端子電圧と内部抵抗との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１００……ステーション、
１１０……ステーション側コイル、
１３０……処理回路、
１７０……充電・転送切換器、
２００……電子時計、
２１０……時計側コイル、
２２０……二次電池、
２３０……制御回路、
２４５……ダイオード、
２５０……送信回路、
１５４……受信回路、
２８１……電池電圧検出回路、
２８５……変換テーブル群
２８５-1〜２８５-n……変換テーブル
２９１……電流検出回路、
２９４……変換テーブル判断器
３０１……放電用抵抗
３０２……スイッチングトランジスタ
３０３……放電抵抗スイッチング回路
３０５……内部抵抗算出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器及び二次電池の容量推定方法に係り、特に充電されている二次電池の容量を簡易な構成によって推定可能な電子機器及び二次電池の容量推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末や電子時計などのような小型携帯電子機器をステーションと呼ばれる充電機器に収容して、当該携帯電子機器の充電とともに、データ転送などが行われつつある。ここで、充電やデータ転送などについて電気的接点を介して行う構成にすると、これら接点が露出するため、防水性の面において問題が発生する。このため、充電や信号転送などは、ステーションと携帯電子機器との双方に配設されたコイルの電磁的な結合によって非接触で行う構成が望ましい。
【０００３】
このような構成において、ステーション側のコイルに高周波信号を印加すると、外部磁界が発生して、携帯電子機器側のコイルに誘起電圧が発生する。そして、この誘起電圧をダイオード等により整流することにより、携帯電子機器に内蔵された二次電池を非接触で充電することが可能となる。また、双方のコイルの電磁的な結合により、ステーションから携帯電子機器へ、あるいは、携帯電子機器からステーションへと信号を非接触で双方向に転送することも可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二次電池を所望の容量まで充電する場合において、その容量を越えて充電動作を行うことは、不要な電力の消費であり不経済である。
さらに、定格容量以上の充電を行うと、液漏れ等が発生してしまうおそれがあった。
したがって、二次電池の充電においては、二次電池の容量に応じて、充電制御を行う構成が望ましい。
このための構成として、充電時における二次電池の端子電圧から二次電池の容量を推定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、例えば、二次電池の端子電圧がほとんど充電電圧と等しくなったからといって、定格容量近くまで充電されるとは限らない。
また、充電時における二次電池の端子電圧は、その内部抵抗に起因して上昇することとなり（図２４参照）、真の二次電圧を示すことにはならない。
さらに二次電池の内部抵抗Ｒｅは、図２３に示すように、電解液の熱分解のため、保存温度が高いほど大きくなる。例えば、周囲温度６０［℃］で保存した場合には、２５［℃］で保存した場合と比較して、熱分解がより早く進み、同一の保存期間の場合には、二次電池の内部抵抗Ｒｅはより大きくなる。
さらにまた、同一の二次電池であっても、内部抵抗Ｒｅは図２３に示すような温度特性を有しており、使用環境が異なれば、内部抵抗Ｒｅも異なってしまう。これらのため、充電時における二次電池の端子電圧から容量を正確に推定することは困難であった。
そこで、本発明の目的は、二次電池の内部抵抗の変化あるいは二次電池の劣化の影響を低減しつつ、充電されている二次電池の容量を簡易な構成によって正確に推定することが可能な電子機器および二次電池の容量推定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量を推定する電子機器であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出手段と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出手段と、前記中断期間内において、前記中断時電圧の検出後に所定の抵抗値を有する放電用抵抗を前記二次電池と並列に接続する抵抗接続手段と、前記中断期間内であって、前記放電用抵抗が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出手段と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算手段と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出手段と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量を推定する電子機器であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点で、所定の抵抗値を有する放電用抵抗を当該中断期間内において前記二次電池と並列に接続する抵抗接続手段と、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出手段と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出手段と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から前記第１の所定時間よりも大きい第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出手段と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算手段と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出手段と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の構成は、請求項１または請求項２に記載の構成において、前記二次電池の温度あるいは前記二次電池が設置された周囲の温度を検出する温度検出手段と、前記検出した温度に基づいて前記内部抵抗算出手段が算出した内部抵抗値を補正する温度補正手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の構成は、請求項１記載の構成において、前記中断時電圧、前記充電時電流及び前記内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の電圧を算出する電圧算出手段と、前記電圧算出手段により算出された電圧が予め定めた基準値を超えないように、前記充電手段における定電圧充電時の電圧を制御する充電電圧制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の構成は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の構成において、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、前記充電手段による充電の中断期間を制御する充電中断期間制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の構成は、請求項５記載の構成において、前記充電中断期間制御手段は、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値の増加に伴って、前記中断期間を長く設定することを特徴としている。
【００１４】
請求項７記載の構成は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の構成において、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の劣化度を算出する劣化度算出手段を備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項８記載の構成は、請求項７記載の構成において、前記劣化度算出手段により算出された劣化度を表示する劣化度表示手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
請求項９記載の構成は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の構成において、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値が予め定めた基準内部抵抗値を超えているか否かを判別する劣化度判別手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１０記載の構成は、請求項９記載の構成において、前記劣化度判別手段の判別結果を表示する劣化判別結果表示手段を備えたことを特徴としている。
【００１９】
請求項１１記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量推定方法であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出工程と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出工程と、前記中断期間内において、前記中断時電圧の検出後に所定の抵抗値を有する放電用抵抗を前記二次電池と並列に接続する抵抗接続工程と、前記中断期間内であって、前記放電用抵抗が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出工程と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算工程と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出工程と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定工程と、を備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項１２記載の構成は、充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量推定方法であって、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点で、所定の抵抗値を有する放電用抵抗を当該中断期間内において前記二次電池と並列に接続する抵抗接続工程と、前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出工程と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出工程と、前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から前記第１の所定時間よりも大きい第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出工程と、前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算工程と、前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出工程と、前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定工程と、を備えたことを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
［１］ 充電時間の決定
はじめに、充電時間の決定方法について簡単に説明しておく。
図１に一般的な二次電池の充放電特性を示す。
図１に示されるように、充電時における二次電池の端子電圧は、ほとんど一定である。さらに、充電時における二次電池の端子電圧は、上述したように真の値（＝真の二次電池の電圧Ｅvd）を示さない。
この点について図２を参照して説明する。
一般的に、二次電池は、内部抵抗Ｒeを有しているため、充電時においては、真の二次電池の電圧Ｅvdに対し、二次電池の内部抵抗Ｒeと充電電流Ｅiとの積の分が加算された電圧Ｅvcが検出される。
【００２２】
ここで、二次電池を定電圧Ｅで充電する場合を考える。この場合、充電電流Ｅiは、次式のように表される。
Ｅi＝（Ｅ−Ｅvc）／Ｒ
なお、この式におけるＲは、定電圧充電に伴う抵抗分である。
【００２３】
次に、二次電池の充電が進行すると、二次電池の端子電圧Ｅvcが定電圧Ｅに近づくため、充電電流Ｅiは徐々に小さくなる。
このため、放電時から充電時に移行した場合における、内部抵抗Ｒeと充電電流Ｅiとの積で示される二次電池の電圧上昇分（充電時から放電時への移行に着目すると電圧降下分）も小さくなる。
したがって、この二次電池の電圧上昇分を検出することにより、二次電池に充電された容量を間接的に推定することが可能となる。ここで、二次電池の電圧上昇分を検出するには、充電を間欠的に実行するとともに、充電時における二次電池の電圧から、充電を中断されてから一定時間経過した場合における二次電池の電圧を減算することで求められる。
【００２４】
一方、図１において、二次電池の両端子に１ｋΩを接続することによって一定割合で放電させた場合について検討してみる。
このように電池容量を減少させた場合に、二次電池の端子電圧が、図に示されるようにほぼ直線的に減少している。このことから、二次電池の容量は、放電時における端子電圧と対応していることが判る。
したがって、二次電池の容量Ｆは、その端子電圧ｖを引数とする関数Ｆ（ｖ）として表すことができる。
このため、関数Ｆ（ｖ）を予めテーブル化や数式化しておく一方、充電を間欠的に実行するとともに、中断時における端子電圧値Ｅvを関数Ｆ（Ｅv）に代入することによって、その時点における二次電池の容量を推定することが可能となる。
【００２５】
［２］ 第１実施形態
次により具体的に本発明の第１実施形態について説明する。なお、本第１実施形態においては、充電機器としてステーションを、被充電機器として電子機器を、それぞれ例にとって説明する。
【００２６】
［２．１］ 第１実施形態の機械的構成
図３に、第１実施形態にかかるステーションおよび電子時計の構成を示す平面図を示す。
電子時計２００は、図３に示すように、充電やデータ転送など行う場合、ステーション１００の凹部１０１に収容される。この凹部１０１は、電子時計２００の本体２０１およびバンド２０２よりも若干大きめな形状に形成されているため、時計本体２０１は、ステーション１００に対して位置決めされた状態で収容される。
また、ステーション１００には、充電の開始を指示するための充電開始ボタン１０３1や、データ転送の開始を指示するための転送開始ボタン１０３2などの各種入力部とともに、各種の表示を行うための表示部１０４が設けられている。なお、本実施形態にかかる電子時計２００は、通常の使用状態ではユーザの腕に装着されて、表示部２０４において日付時刻等を表示するのは言うまでもないが、図示しないセンサ等によって、脈拍数や心拍数などの生体情報を一定時間毎に検出・記憶する構成となっている。
【００２７】
図４に、図１におけるＡ−Ａ線の断面図を示す。
電子時計の本体２０１の下面裏蓋２１２には、図４に示すように、データ転送や充電のための時計側コイル２１０がカバーガラス２１１を介して設けられている。また、時計本体２０１には、二次電池２２０や、時計側コイル２１０などと接続される回路基板２２１が設けられる。
一方、ステーション１００の凹部１０１の時計側コイル２１０と対向する位置には、ステーション側コイル１１０がカバーガラス１１１を介して設けられている。
また、ステーション１００には、コイル１１０、充電開始ボタン１０３1、転送開始ボタン１０３2、表示部１０４、一次電源（図示省略）などと接続された回路基板１２１が設けられている。
【００２８】
このように、電子時計２００がステーション１００に収容された状態において、ステーション側コイル１１０と時計側コイル２１０とは、カバーガラス１１１、２１１により物理的には非接触であるが、コイル巻回面が略平行なので電磁的には結合した状態となっている。
また、ステーション側コイル１１０および時計側コイル２１０とは、それぞれ
▲１▼ 時計機構部分の着磁を避ける、
▲２▼ 時計側の重量増加を避ける、
▲３▼ 磁性金属の露出を避ける、
等の理由により、磁心を有さない空心型となっている。
したがって、このようなことが問題とならない電子機器に本発明を適用する場合には、磁心を有するコイルを採用することも可能である。もっとも、コイルに与える信号周波数が十分に高いのであれば、空心型で十分である。
【００２９】
［２．２］ 第１実施形態の電気的構成
次に、ステーション１００および電子時計２００の電気的構成について説明する。
［２．２．１］ ステーションの構成
まず、説明の便宜上、電子時計２００の充電を行うステーション１００の構成について図５を参照して説明する。
ステーション側コイル１１０の一方の端子は、図５に示すように、電源電圧Ｖｃｃにプルアップされる一方、その他方の端子Ｄは、トランジスタ１５３のドレインに接続される。
この場合において、トランジスタ１５３のゲートは、一方の入力端にクロック信号ＣＬＫの供給を受けるアンドゲート１５２の出力と接続される一方、トランジスタ１５３のソースは接地されている。
ここで、クロック信号ＣＬＫは、各部の動作を同期させるための信号であり、発振回路１４０により生成されるものである。
【００３０】
さて、充電開始ボタン１０３1および転送開始ボタン１０３2は、ユーザによって押下されると、それぞれ１ショットのパルス信号を出力するものである。ここで、両ボタンによって出力されるパルス信号を、説明の便宜上、総称してＳＴＲとするが、いずれかのボタンが押下されたのかを区別するため、充電開始ボタン１０３1が押下された場合には、パルス信号ＣＳが出力されるものとする。
次に、タイマＡ１４１は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けると、プリセット値ｍをクロック信号ＣＬＫでダウンカウントして、カウント動作中には、“Ｈ”レベルとなる信号ａを出力する。
例えば、プリセット値ｍが信号ａの“Ｈ”レベル期間が１０時間となるような値に設定されている場合には、タイマＡ１４１は、ユーザによって充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されてから１０時間だけ“Ｈ”レベルとなる信号ａを出力することとなる。
そして、この信号ａは、反転回路１４３によりレベル反転されて、オアゲート１５７の第２入力端子及び処理回路１３０に供給されている。
【００３１】
また、タイマＢ１４２は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けると、プリセット値ｎをクロック信号ＣＬＫでダウンカウントして、カウント動作中には、“Ｈ”レベルとなる信号ｂを出力する。
ここで、プリセット値ｎは、ｍよりも十分に小さく設定されており、例えば、信号ｂの“Ｈ”レベル期間が３０分となるような値に設定されている場合には、タイマＢ１４２は、ユーザによって充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2の一方が押下されてから、３０分だけ“Ｈ”レベルとなる信号ｂを出力することとなる。
【００３２】
ここで、タイマＡ１４１による設定時間は、フル充電状態に相当する容量まで充電するのに必要十分な時間である。
したがって、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下された後に、何らかの理由によって、充電を終了させるための後述するコマンドcom3が電子時計２００から送出されない場合でも、充電を終了させることができる。
また、タイマＢ１４２による設定時間は、電池容量がゼロの状態からデータ転送可能状態（システム起動状態）となるまで充電するのに要する時間であって、以下の状態を判別するために設定される。
▲１▼電子時計２００がステーション１００に収容されているが、電池容量が十分でないため、データ転送可能な状態にない状態、
▲２▼電子時計２００がステーション１００に収容されていない状態。
【００３３】
次に、コマンド検出器１６０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後に、信号ｂが“Ｈ”レベルとなる一定期間において、電子時計２００側から後述するコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信していない場合に“Ｈ”レベルとなる信号ｄを出力するものである。
そして、この信号ｄは、オアゲート１５７の第１入力端と処理回路１３０とに供給されている。なお、このコマンド検出器１６０の詳細構成については後述する。
【００３４】
ところで、充電・転送切換器１７０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後、信号ＯＦＦが“Ｌ”レベルである期間において、図６（ａ）に示されるような第１充電信号をパルス信号ｅとして出力する。
これに加えて充電・転送切換器１７０は、充電開始ボタン１０３1が押下されることによりパルス信号ＣＳの供給を受けて、かつ、電子時計２００側から後述するコマンドcom1を受信して信号com1の供給を受けると、図６（ｂ）に示されるように、デューティ比を大きくした第２充電信号を信号ｅとして出力するものである。
ただし、充電・転送切換器１７０は、信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルに遷移すると、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持させる。
【００３５】
このような充電・転送切換器１７０によって、トランジスタ１５３は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後、信号ｅが“Ｈ”レベルである期間において、クロック信号ＣＬＫのレベルに応じてドレイン−ソース間をスイッチングさせる構成となっている。このため、ステーション側コイル１１０には、電源電圧Ｖｃｃをクロック信号ＣＬＫでスイッチングしたパルス信号が印加されるので、外部磁界が発生することになる。電子時計２００では、後述するように、この外部磁界によって時計側コイル２１０に誘起される信号が整流されて、二次電池２２０に充電されるようになっている。
一方、信号ｅが“Ｌ”レベル期間においては、アンドゲート１５２の出力も“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ１５３はオフ（開）状態となるので、ステーション側コイル１１０には、パルス信号が印加されない。
このため、外部磁界が発生せず、電子時計２００の二次電池２２０に充電が行われない。
したがって、二次電池２２０の充電は、信号ｅのレベルに対応して間欠的に行われることとなる。
【００３６】
また、信号ｅの“Ｌ”レベル期間においては、アンドゲート１５２の出力も“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ１５３はオフ（開）状態となるので、ステーション側コイル１１０は、電源電圧Ｖｃｃでプルアップされた状態となっている。この状態において、時計側コイル２１０により外部磁界が発生すると、ステーション側コイル１１０の端子Ｄには、信号Ｓ２が誘起されることとなる。この信号Ｓ２は、受信回路１５４に供給され、受信回路１５４は、信号Ｓ２についてクロック信号ＣＬＫを用いて復調する。この受信回路１５４の詳細構成については、後述する。
次に、デコーダ１５５は、信号ｅが“Ｌ”レベルである期間において、受信回路１５４による復調結果をデコードする。
したがって、信号ｅが“Ｈ”レベルである期間においては電子時計２００の充電が行われる一方、信号ｅが“Ｌ”レベルである期間においてはデータ転送が行われる。
このため、充電・転送切換器１７０は、信号ｅのレベルによって、充電処理とデータ転送処理とを切り換えることになる。
【００３７】
さて、電子時計２００からの信号は、後述するコマンドcom1あるいはコマンドcom3のほか、脈拍数や心拍数などの生体情報（データ）などであり、デコーダ１５５は、生体情報については、処理回路１３０に供給する一方、各コマンドcom1あるいはcom3を受信したことを、その出力信号com1、com3を“Ｈ”レベルとすることで各部に通知する。オアゲート１５６は、各信号com1およびcom3の論理和を信号ｃとして出力するものである。このため、信号ｃは、電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3のいずれかを受信している状態を示すこととなる。
また、デコード結果がコマンドcom1であることを示す信号com1は、充電・転送切換器１７０に供給されている。
一方、デコード結果がコマンドcom3であることを示す信号com3は、オアゲート１５７の第３入力端に供給されている。そして、オアゲート１５７による論理和が信号ＯＦＦとして充電・転送切換器１７０に供給される。
【００３８】
ここで、オアゲート１５７の第１〜第３入力端子に供給される信号は、それぞれコマンド検出器１６０による信号ｄ、タイマＡ１４１の信号ａをレベル反転した信号及びデコード結果がコマンドcom3であることを示す信号com3であるから、充電・転送切換器１７０は、次のいずれかに該当する場合に信号ｅを“Ｌ”レベルに保持することとなる。
すなわち、充電・転送切換器１７０が信号ｅを“Ｌ”レベルに保持して、充電を終了させる場合は、以下の３つの場合がある。
▲１▼ 充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されて信号ＳＴＲが出力されてから３０分の期間が経過するまで、電子時計２００側からコマンドcom1あるいはcom3を受信しない場合、
▲２▼ 充電が開始されてから１０時間経過した場合と、▲３▼電子時計２００から受信した信号がコマンドcom3である場合。
【００３９】
なお、処理回路１３０は、入力された信号や、デコードされた生体情報などの各種表示を表示部１０４に実行させるためのものである。
【００４０】
［２．２．２］ コマンド検出器
次に、コマンド検出器１６０の構成について図７を参照して説明する。
まず、アンドゲート１６０１は、信号ｂおよび信号ｃの論理積を出力する。
次に、ノアゲート１６０３および１６０４からなるＲＳフリップフロップは、アンドゲート１６０１の論理積をＲ信号として入力するとともに、信号ＳＴＲをＳ信号として入力する。インバータ回路１６０５は、ノアゲート１６０４の出力を反転して信号Ｕ１として、Ｄフリップフロップ１６０６のＤ入力端に供給する。このＤフリップフロップ１６０６は、信号ＳＴＲでリセットされるとともに、信号ｂの立ち下がりにおいて、その直前での入力端Ｄのレベルを信号ｄとして出力する。
【００４１】
さて、ユーザにより、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されると、例えば、図８（ａ）に示されるように１ショットのパルス信号ＳＴＲが出力される。この信号ＳＴＲにより、ノアゲート１６０４の出力は“Ｌ”レベルとなるため、信号Ｕ１は“Ｈ”レベルとなる一方、タイマＢ１４２（図５参照）がカウント動作を実行するため、図８（ａ）に示されるように、信号ｂが３０分だけ“Ｈ”レベルとなる。
【００４２】
［２．２．２．１］ コマンド受信時の動作
ここで、図５におけるデコーダ１５５が電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信する場合、これらのコマンドは、信号ｅが“Ｌ”レベルの期間においてパルス的に出力される。
このような場合において、信号ｂおよび信号ｃがともに“Ｈ”レベルとなって、その論理積が“Ｈ”レベルとなると、ノアゲート１６０４の出力は“Ｈ”レベルとなるから、信号Ｕ１は“Ｌ”レベルに遷移し、以降、この状態が保持される。したがって、１ショットのパルス信号ＳＴＲが出力されてから３０分経過して信号ｂが立ち下がった時点（正確にはその直前）において、Ｄフリップフロップ１６０６の出力端Ｑから出力される信号ｄは、“Ｌ”レベルのままとなる。
【００４３】
［２．２．２．２］ コマンド非受信時の動作
一方、デコーダ１５５が電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信しない場合、信号ｃは、図８（ｂ）に示されるように“Ｌ”レベルのままとなる。このため、信号Ｕ１は“Ｈ”レベルに保持されるので、信号ＳＴＲが出力されてから３０分経過して信号ｂが立ち下がった時点において、Ｄフリップフロップ１６０６の出力端Ｑから出力される信号ｄは、“Ｈ”レベルに遷移することとなる。
【００４４】
［２．２．２．３］ コマンド検出器の動作のまとめ
このように、コマンド検出器１６０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けてから３０分経過するまでの一定期間において、電子時計２００側から少なくともコマンドcom1あるいはコマンドcom3を受信すれば、期間経過後に信号ｄを“Ｈ”レベルに遷移させる一方、いずれのコマンドも受信しなければ、信号ｄを“Ｌ”レベルに保持することとなる。
【００４５】
［２．２．３］ 受信回路
次に、受信回路１５４の構成について図９を参照して説明する。なお、この受信回路１５４の構成はあくまでも一例であって、本来的には、データ転送における変調方式によって定められるものである。
まず、ステーション側コイル１１０における他方の端子Ｄに誘起された信号Ｓ２は、図９に示されるように、インバータ回路１５４１によってレベル反転されるとともに波形整形されて、発振回路１４０（図３参照）のクロック信号ＣＬＫと同期するＤフリップフロップ１５４２、１５４３のリセット信号ＲＳＴとして供給される。ここで、Ｄフリップフロップ１５４２の入力端子Ｄは、電源電圧Ｖｃｃに接続される一方、その出力端子Ｑは、次段のＤフリップフロップ１５４３の入力端子Ｄに接続される。そして、Ｄフリップフロップ１５４３の出力端子Ｑが、復調結果である信号Ｓ３として出力される。
【００４６】
次に、上記構成の受信回路１５４における各部の波形について検討する。 電子時計２００からのデータ受信時にあっては、トランジスタ１５３（図５参照）がスイッチングしないので、プルアップされたステーション側コイル１１０における他方の端子Ｄは、時計側コイル２１０による外部磁界が発生していなければプルアップレベルとなる一方、外部磁界が発生していれば、それに応じて誘起されるレベルにて変動する。このため、入力端子Ｄに誘起される信号Ｓ２は、例えば、図１０（ａ）に示す通りとなる。
【００４７】
このような信号Ｓ２に対して、インバータ回路１５４１の出力である信号ＲＳＴは、図１０（ｂ）に示すように、信号Ｓ２の電圧がしきい値Ｖｔｈを下回ったときに“Ｈ”レベルとなり、Ｄフリップフロップ１５４２、１５４３をリセットする。この際、Ｄフリップフロップ１５４２、１５４３は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりにおいて、その直前での入力端子Ｄのレベルを出力することとなる。
従って、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｑ１、および、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｓ３は、それぞれ図１０（ｄ）、（ｅ）に示すようになる。すなわち、受信回路１５４の出力信号Ｓ３は、時計側コイル２１０によって外部磁界が発生している期間に“Ｌ”レベルとなる信号となる。
ここで、時計側コイル２１０によって外部磁界が発生する期間とは、後述するように、電子時計２００からステーション１００へ転送されるデータが“Ｌ”レベルとなる期間であるから、結局、信号Ｓ３は、電子時計２００からのデータやコマンドを復調したものとなることが判る。
【００４８】
［２．２．４］ 電子時計の構成
［２．２．４．１］ 電子時計における二次電池容量の推定処理概要
まず、電子時計の構成の説明に先立ち、当該構成を採用するに至った電子時計における二次電池容量の推定処理の概要について説明する。
本第１実施形態の電子時計２００は、充電時に二次電池に流れる充電電流、充電が中断されてから予め定めた所定時間経過した時点における二次電池の電圧である中断時電圧及び充電が行われている場合における二次電池の電圧である充電時電圧を検出し、中断時電圧と充電時電圧との差電圧を算出する。
そして、差電圧及び充電時電流に基づいて、二次電池の内部抵抗を算出し、さらに差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定している。
【００４９】
［２．２．４．２］ 電気的構成
次に、電子時計２００の電気的構成について説明する。
図１１に、電子時計の概要構成ブロック図を示す。
電子時計２００は、図１１に示すように、時計側コイル２１０の一方の端子Ｐは、ダイオード２４５を介して二次電池２２０の正側端子に接続され、時計側コイル２１０の他方の端子は、二次電池２２０の負側端子に接続されている。このため、ステーション側コイル１１０（図５参照）にパルス信号が印加されて、外部磁界が発生すると、その外部磁界により時計側コイル２１０の一方の端子Ｐに信号が誘起される。そして、この誘起信号は、ダイオード２４５によって整流された後、電流検出回路２９１を介して、二次電池２２０に充電される構成となっている。
そして、二次電池２２０の電圧Ｖｃｃが、電子時計２００における各部の電源として用いられる構成となっている。
【００５０】
充電期間検出回路２６１は、端子Ｐに外部磁界による信号が誘起されているか否かを検出する。ここで、図１２（ａ）に示されるように、タイミングＴ0以降一定間隔毎に、端子Ｐにおいて信号が誘起されると、図１２（ｂ）に示すように“Ｈ”レベルとなる信号ＣＨＲを出力する。
また、電池電圧検出回路２８１は、二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出してディジタルデータとして出力する。
【００５１】
レジスタ２８２は、信号ＣＨＲの立ち下がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８２は、端子Ｐに信号が誘起されている期間、すなわち、充電期間における二次電池２２０の電圧値Ｅvc（＝充電時電圧）を記憶することとなる。
一方、レジスタ２８３は、信号ＣＨＲの立ち上がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８３は、端子Ｐに信号が誘起される直前、すなわち、充電が中断されてから１０秒（＝所定時間）経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvd（＝中断時電圧）を記憶することとなる。
【００５２】
一方、電流検出回路２９１は、二次電池２２０に流れる電流値Ｅiを検出してディジタルデータとして出力する。
レジスタ２９２は、信号ＣＨＲの立ち下がりにおいて、電流検出回路２９１により検出された電流値Ｅiを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２９２は、端子Ｐに信号が誘起されている期間、すなわち、充電期間における二次電池２２０の電流値Ｅic（＝充電時電流）を記憶することとなる。
【００５３】
次に、減算器２８４は、入力端子Ａへの入力値から入力端子Ｂへの入力値を減算する。ここで、減算器２８４の入力端子Ａには、レジスタ２８２に一時記憶された電圧値Ｅvcが、入力端Ｂには、レジスタ２８３に一時記憶された電圧値Ｅvdが、それぞれ供給されている。このため、減算器２８４は、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力することとなる。
一方、除算器２９３は、減算器２８４の出力値をレジスタ２９２の出力値で除算する。ここで、減算器２８４の出力値は電圧上昇分ΔＥvであり、レジスタ２９２の出力値は充電期間における二次電池２２０の電流値Ｅicであるため、除算器２９３は、次式により、二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出することとなる。
Ｒｅ＝ΔＥv／Ｅic
【００５４】
さて、変換テーブル群２８５は、電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力するための複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nを備えて構成されている。各変換テーブル２８５-1〜２８５-nは、二次電池２２０の相異なる内部抵抗値（あるいは内部抵抗値幅）にそれぞれ対応するものであり、各変換テーブル２８５-1〜２８５-nにおける電圧上昇分ΔＥvと電池容量Ｆとの対応関係は、例えば、図１４に示される通りである。先に述べたように、また、図１３に示されるように、二次電池の充電が進行するについて、放電時から充電時への移行に伴う電圧上昇分ΔＥv（充電時から放電時への移行に伴う電圧降下分）が徐々に小さくなるから、ΔＥvが小さいほど、二次電池の容量が大きいことを示す。
なお、図１４に示される対応関係は、本来的に二次電池２２０の特性に応じて定められるべき性質のものである。
【００５５】
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、出力する。
【００５６】
次に、制御回路２３０は、一時記憶メモリや演算ユニットなどを備える一種の中央処理制御装置であり、通常では、入力部２０３（図３では図示省略）で設定されたモードに応じた表示（例えば、現在時刻表示など）を、表示部２０４に実行させるなどような制御を行う。
ただし、ステーション１００に収容された状態にあって、端子Ｐに信号が誘起されて信号ＣＨＲが“Ｈ”レベルに遷移すると、制御回路２３０は、第１に、変換テーブル２８５によって変換出力された容量Ｆがフル充電状態の容量に相当するかを判別し、第２に、その判別結果に応じたコマンドcom1あるいコマンドcom3を作成して、信号ＣＨＲが“Ｌ”レベルの期間に送出し、第３に、コマンドの送出後、転送開始ボタン１０３2が押下されたのであれば、ステーション１００へ送信すべきディジタルデータを出力する処理を実行する。
【００５７】
なお、ステーション１００へ送信すべきディジタルデータとしては、図示しないセンサ等により計測された脈拍数や心拍数などの生体情報などが想定される。また、コマンドcom1あるいはコマンドcom3の意味内容については、後述する。
【００５８】
送信回路２５０は、ステーション１００へ送信すべきデータやコマンドなどをシリアル化するとともに、シリアルデータが“Ｌ”レベルである期間において、一定周波数の信号をバーストしたスイッチング信号を出力するものである。送信回路２５０によるスイッチング信号は、抵抗２５１を介してトランジスタ２５２のベースに供給される。また、同トランジスタのコレクタは、二次電池２２０の正側端子に接続される一方、同トランジスタのエミッタは、コイル２１０の一方の端子Ｐに接続されている。
【００５９】
したがって、このような構成にかかる電子時計２００にあっては、図１２（ａ）に示されるように端子Ｐに信号が誘起されると、図１２（ｂ）に示されるように、信号が誘起されている期間に信号ＣＨＲは“Ｈ”レベルとなるとともに、図１２（ｃ）に示されるように、この期間に二次電池２２０の充電が行われる。一方、端子Ｐに信号が誘起されずに、信号ＣＨＲが“Ｌ”レベルとなると、図１２（ｄ）に示されるように、コマンドcom1、コマンドcom3やディジタルデータなどが転送されるようになっている。
【００６０】
［２．２．４．３．］ 充電・データ転送の動作
次に、ステーション１００および電子時計２００の充電・データ転送の動作について、図５および図１１のブロック図とともに、図１５および図１６のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
まず、ユーザは、電子時計２００をステーション１００の凹部１０１に収容させる。これにより、ステーション側コイル１１０と時計側コイル２１０とは、図４に示されるように互いに対向するため、電磁的に結合した状態となる。
この後、ユーザによって充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されると、パルス信号ＳＴＲによって、タイマＡ１４１およびタイマＢ１４２がカウント動作を開始する（ステップＳ１０１）。また、パルス信号ＳＴＲによって、充電・転送切換器１７０は、図６（ａ）に示されるような第１充電信号を信号ｅとして出力する（ステップＳ１０２）。
【００６２】
次に、タイマＡ１４１がカウント動作を終了したか否かが、信号ａの反転信号によって判別される（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３の判別において、カウント動作が終了していれば（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、このことは充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されてから１０時間以上経過したことを意味する。
このため、処理回路１３０は、例えば、図１７（ｂ）に示されるような表示を表示部１０４に対して行わせる（ステップＳ１０４）。
また、信号ａの反転信号により信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルとなるので、充電・転送切換器１７０は、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。このため電子時計２００の充電は終了することになる。
一方、ステップＳ１０３の判別において、タイマＡ１４１がカウント動作を終了していなければ（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、充電・転送切換器１７０は第１充電信号を信号ｅとして出力する。
この結果、ステーション側コイル１１０は、信号ｅが“Ｈ”レベルの期間に、トランジスタ１５３によるスイッチングによって外部磁界を発生させる一方、信号ｅが“Ｌ”レベルの期間において、電子時計２００からのコマンドを受信すべく待機状態となる。
【００６３】
さて、この外部磁界が発生すると、電子時計２００側においては、端子Ｐに信号が誘起される。ここで、現時点において二次電池２２０の電池残量がなければ（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、各部が動作しないため、以降のステップＳ２０１〜Ｓ２０７が実行不可能となり、ステーション１００側へはコマンドが送出されない。
一方、現時点において電池残量があれば（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、レジスタ２８２において充電時の電圧値Ｅvcが一時的に記憶され（ステップＳ２０２）、レジスタ２８３において充電中断時の電圧値Ｅvdが一時的に記憶される（ステップＳ２０３）。
そして、減算器２８４は、レジスタ２８２に記憶された電圧値Ｅvcおよびレジスタ２８３に記憶された電圧値Ｅvdをそれぞれ読み出すとともに、電圧値Ｅvcから電圧値Ｅvdを減算して、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力する（ステップＳ２０４）。
【００６４】
これと並行して、レジスタ２９２において、充電時の電流値Ｅicが一時的に記憶される（ステップＳ２０５）。
そして除算器２９３は、レジスタ２９２に記憶された電流値Ｅicを読み出すとともに、減算器２８４から出力された電圧上昇分ΔＥvに基づいて、次式により内部抵抗値Ｒｅを算出する（ステップＳ２０６）。
Ｒｅ＝ΔＥv／Ｅic
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、変換テーブル群２８５に出力する（ステップＳ２０７）。
【００６５】
次に、変換テーブル群２８５は、複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、選択信号ＳＥＬに対応する一の変換テーブルを用いて、電圧上昇分ΔＥvを容量Ｆに変換出力する。
これにより、電圧上昇分ΔＥvから、現時点における二次電池２２０の内部抵抗を考慮に入れた二次電池２２０の容量が推定されることとなる（ステップＳ２０８）。
制御回路２３０は、この容量Ｆがさらなる充電は不要とみなせる所定の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量であるか否かを判別する（ステップＳ２０９）。
ステップＳ２０９の判別において、容量Ｆがさらなる充電は不要とみなせる所定の容量に相当する容量である場合には（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、以降、充電する必要がないので、その旨をステーション１００に通知すべく、コマンドcom3を送出する（ステップＳ２１０）。
【００６６】
ステップＳ２０９の判別において、容量Ｆがさらなる充電は不要とみなせる所定の容量に相当しないる場合には（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、引き続き、充電を続行する必要があるので、その旨をステーション１００に通知すべく、コマンドcom1を送出する（ステップＳ２１１）。
なお、コマンドcom1あるいはコマンドcom3の送出は、端子Ｐに信号が誘起されていない期間に、すなわち、ステーション１００側にあっては信号ｅが“Ｌ”レベルである１０秒間の期間に、電子時計２００側にあっては信号ＣＨＲが“Ｌ”レベルである期間に、実行される。
【００６７】
このように、端子Ｐに信号が誘起されると、電子時計２００は、充電時に二次電池２２０に流れる充電電流Ｅic、充電が中断されてから予め定めた所定時間経過した時点における二次電池２２０の電圧である中断時電圧Ｅvd及び充電が行われている場合における二次電池２２０の電圧である充電時電圧Ｅvcを検出し、中断時電圧Ｅvdと充電時電圧Ｅvcとの差電圧（＝Ｅvd−Ｅvc）である電圧上昇分ΔＥvを算出する。
そして、電子時計２００は、電圧上昇分ΔＥv及び充電電流Ｅicに基づいて、二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出し、さらに電圧上昇分ΔＥv及び内部抵抗Ｒｅに基づいて二次電池２２０の容量を推定している。
さらに電子時計２００は、推定した電池容量が、所定の容量であるか否かを判別して、この判別結果に応じたコマンドを送出する構成となっている。
【００６８】
なお、ステーション１００は、第１充電信号にしたがった充電を、少なくともタイマＢ１４２の動作期間である３０分の期間実行する。このため、二次電池２２０が当初、データ転送可能状態にはなく、かつ、コマンドcom1あるいはコマンドcom3が電子時計２００から送出されない場合であっても、３０分間は充電される結果、少なくともデータ転送可能となる容量までは充電されることになる。
すなわち、電子時計２００が、ステーション１００に収容されて、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されて３０分経過した後には、二次電池２２０はデータ転送可能状態になるから、コマンドcom1あるいはコマンドcom3のいずれかが送出される構成となっている。
したがって、ステーション１００へコマンドが全く送出されない場合とは、電子時計２００がステーション１００に収容されていない場合のみとなる。
【００６９】
一方、待機状態となったステーション１００において、電子時計２００からコマンドcom1あるいはコマンドcom3のいずれかが受信されたか否かが判別される（ステップＳ１１１）。
ステップＳ１１１の判別において、コマンドcom1、コマンドcom3のいずれも受信されない場合（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、タイマＢ１４２がカウント動作を終了したか否かが判別される（ステップＳ１１２）。
具体的には、信号ｂが“Ｈ”レベルとなる３０分の期間において、信号ｃが“Ｈ”レベルとなったか否かがコマンド検出器１６０によりチェックされる。
【００７０】
この場合において、タイマＢ１４２がカウント動作を終了しても（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、なんらコマンドcom1、コマンドcom3を受信しない場合とは、上述のように、電子時計２００がステーション１００に収容されていない場合であり、コマンド検出器１６０による信号ｄが“Ｈ”レベルとなる場合である。
したがって、処理回路１３０は、信号ｄが“Ｈ”レベルに遷移したことによって、例えば、図１７（ａ）に示されるような警告表示を表示部１０４に対して行わせて（ステップＳ１１３）、ユーザにその旨を告知する。
また、信号ｄにより信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルとなるので、充電・転送切換器１７０は信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。このため、電子時計２００が収容されていない場合の無用な充電動作は終了することになる。
一方、タイマＢ１４２がカウント動作を終了していなければ（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、引き続き、充電を実行すべく、処理手順を再度ステップＳ１０２に移行し、第１充電信号の送出が継続される。
【００７１】
さて、待機状態となったステーション１００において、電子時計２００から何らかのコマンドが受信された場合、その受信コマンドがデコーダ１５５によりデコードされる（ステップＳ１１４）。
ここで、受信コマンドがcom1であれば、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であったのか否かが判別される（ステップＳ１１５）。詳細には、信号com1の供給を受けた充電・転送切換器１７０が、以前に信号ＣＳの供給を受けたか否かを判別する。
ステップＳ１１５の判別において、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であった場合には（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、充電・転送切換器１７０は、送出する信号ｅを、図６（ａ）に示される第１充電信号から図６（ｂ）に示される第２充電信号へと切り換える。そして、引き続き、充電を継続すべく
、処理手順をステップＳ１０３に移行する。
【００７２】
上述のように、充電は信号ｅの“Ｈ”レベル期間で行われる一方、データ転送は信号ｅの“Ｌ”レベル期間で行われる。また、第２充電信号としての信号ｅが“Ｈ”レベルとなる期間は、第１充電信号のそれよりも比べて長期化している。よって、第２充電信号の送出により、充電時間ｔを経過したか否かのチェック結果たるコマンドを受信する頻度が低下する一方、充電するための期間が長期化するため、電子時計２００の充電効率が向上することとなる。
一方、受信コマンドがcom1であって、ステップＳ１１５の判別において、はじめに押下されたボタンが転送開始ボタン１０３2の場合には（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、後述するステップＳ１２１〜Ｓ１２３のデータ転送が実行される。
【００７３】
また、受信コマンドがコマンドcom3であれば、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であったのか否かが判別される（ステップＳ１１７）。詳細には、信号com3により信号ＯＦＦの供給を受けた充電・転送切換器１７０が、以前に信号ＣＳの供給を受けたか否かを判別する。
ステップＳ１１７の判別において、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３1であった場合には（ステップＳ１１７；Ｙｅｓ）、これ以上、二次電池２２０を充電する必要がないので、充電・転送切換器１７０は、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。これにより、所望の容量以上の充電となる不要な充電動作は終了することになる。
一方、受信コマンドがcom3であって、ステップＳ１１７の判別において、はじめに押下されたボタンが転送開始ボタン１０３2であれば（ステップＳ１１７；Ｎｏ）、次のステップＳ１２１〜Ｓ１２３のデータ転送が実行される。
【００７４】
すなわち、コマンドcom1、コマンドcom3に続いて送出されたディジタルデータは、受信回路１５４によって受信され、デコーダ１５５によってデコードされて、処理回路１３０に転送されて（ステップＳ１２１）、終了するまで繰り返される（ステップＳ１２２）。そして、この転送が完了すると、処理回路１３０は、例えば、図１７（ｃ）に示されるような表示を表示部１０４に対して行わせるとともに（ステップＳ１２２）、受信したディジタルデータに基づく表示を表示部１０４に行わせる。
この後、処理回路１３０は、図５では示されないラインによって、充電・転送切換器１７０に対して信号ｅの供給を停止させて、充電・データ転送を終了させる。
【００７５】
［２．３］ 第１実施形態の効果
このように本第１実施形態において、充電開始ボタン１０３1あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されると、第１充電信号が信号ｅとしてステーション１００から送出されるので、電子時計２００の二次電池２２０が間欠的に充電される。 ここで、電子時計２００は、充電時に二次電池２２０に流れる充電電流Ｅic、充電が中断されてから予め定めた所定時間経過した時点における二次電池２２０の電圧である中断時電圧Ｅvd及び充電が行われている場合における二次電池２２０の電圧である充電時電圧Ｅvcを検出し、中断時電圧Ｅvdと充電時電圧Ｅvcとの差電圧（＝Ｅvd−Ｅvc）である電圧上昇分ΔＥvを算出し、電圧上昇分ΔＥv及び充電電流Ｅicに基づいて、二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出し、さらに電圧上昇分ΔＥv及び内部抵抗Ｒｅに基づいて二次電池２２０の容量を推定し、推定した電池容量が、所定の容量であるか否かを判別する。
【００７６】
そして、推定した電池容量が所定の容量に達していなければ、コマンドcom1がステーション１００へ送出される結果、第２充電信号（図６（ｂ）参照）が充電・データ転送を切り換える信号ｅとして用いられるので、電子時計２００の充電効率が向上することとなる。また、推定した電池容量が所定の容量に達していれば、コマンドcom3がステーション１００へ送出される結果、信号ｅが“Ｌ”レベルに保持されるので、充電が終了することとなる。したがって、本実施形態によれば、充電を間欠的に行うことによって得た電圧上昇分ΔＥv及び二次電池の内部抵抗Ｒｅから電池容量を推定し、この推定容量が所望の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量に達したら充電が終了するので、不要な充電が行われる不都合が解消される。
【００７７】
［３］ 第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態にあっては、充電を間欠的に実行して、放電時から充電時へ移行したときの二次電池２２０の電圧上昇分ΔＥvを求め、充電時の電流及び電圧上昇分ΔＥvから二次電池２２０の内部抵抗を求め、電圧上昇分ΔＥv及び内部抵抗に基づいて電池容量を推定する構成となっていた。
これに対し、本第２実施形態は、充電を間欠的に実行して、充電時から放電時に移行するに際し、充電時電圧（充電中断直前の電圧あるいは充電中断直後であって後述する放電用抵抗の接続前の電圧）、充電中断時の電圧及び二次電池に放電用抵抗を接続して抵抗接続後電圧（＝放電電圧）を検出し、中断時電圧、抵抗接続後電圧及び放電用抵抗の抵抗値から二次電池の内部抵抗を算出し、充電時電圧と中断時電圧との差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定するものである。
【００７８】
［３．１］ 電気的構成
まず、電子時計２００Ａの電気的構成について説明する。
図１８に、電子時計の概要構成ブロック図を示す。図１８において、図１１の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。電子時計２００Ａは、図１８に示すように、ダイオード２４５のカソード端子と二次電池２２０の接続点に一方の端子が接続された抵抗値Ｒである放電用抵抗３０１と、放電用抵抗３０１の他方の端子にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が接地されたスイッチングトランジスタ３０２と、を備えて構成されている。
放電抵抗スイッチング回路３０３は、制御回路２３０の制御下で、図１９に示すように、充電中断時の二次電池２２０の電圧値Ｅvdの検出後にスイッチングトランジスタ３０２をオン（閉）状態とし、放電用抵抗３０１を二次電池２２０に並列に接続し、放電路を形成させる。
また、電池電圧検出回路２８１は、二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出してディジタルデータとして出力する。
【００７９】
レジスタ２８２は、信号ＣＨＲの立ち下がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８２は、端子Ｐに信号が誘起されている期間、すなわち、充電期間における二次電池２２０の電圧値Ｅvc（＝充電時電圧）を記憶することとなる。この電圧値Ｅvcの検出タイミングとしては、充電中断直前あるいは充電再開直後の時点が望ましいが、充電中断直後の時点であっても、同様に用いることが可能である。
レジスタ２８３は、信号ＣＨＲの立ち上がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８３は、端子Ｐに信号が誘起されてる直前、すなわち、充電が中断されてから１０秒（＝所定時間）経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvd（＝中断時電圧；図１９参照）を記憶することとなる。
【００８０】
レジスタ３０４は、放電抵抗スイッチング回路３０３により放電用抵抗３０１が接続されてから所定時間が経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvr（＝抵抗接続後電圧；図１９参照）を記憶することとなる。
【００８１】
次に、減算器２８４は、入力端子Ａへの入力値から入力端子Ｂへの入力値を減算する。ここで、減算器２８４の入力端子Ａには、レジスタ２８２に一時記憶された電圧値Ｅvcが、入力端Ｂには、レジスタ２８３に一時記憶された電圧値Ｅvdが、それぞれ供給されている。このため、減算器２８４は、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力することとなる。
一方、内部抵抗算出回路３０５は、レジスタ２８３の出力値である電圧値Ｅvd、レジスタ３０４の出力値である電圧値Ｅvr及び放電用抵抗３０１の抵抗値Ｒに基づいて次式により二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出することとなる。
Ｒｅ＝Ｒ・（Ｅvd−Ｅvr）／Ｅvr
【００８２】
さて、変換テーブル群２８５は、電圧上昇分ΔＥv（＝Ｅvd−Ｅvc）を電池容量Ｆに変換して出力するための複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nを備えて構成されている。
各変換テーブル２８５-1〜２８５-nは、二次電池２２０の相異なる内部抵抗値（あるいは内部抵抗値幅）にそれぞれ対応するものである。
【００８３】
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥv（＝Ｅvd−Ｅvc）を電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、出力する。
以下、第１実施形態と同様にして、電圧値Ｅvd、電圧値Ｅvc及び抵抗値Ｒから推定される電池容量が、所定の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量に達したならば、その時点で充電が終了するので、第１実施形態と同様に、不要な充電を行う不都合が解消される。
また、推定される電池容量が所定の容量に達していなければ、第２充電信号（図４（ｂ）参照）が信号ｅとして用いられるので、電子時計２００Ａへの充電効率が向上する点も同様である。
【００８４】
［４］ 第３実施形態
次に本発明の第３実施形態について説明する。
上記第２実施形態においては、充電中断時の電圧測定を放電用抵抗を接続する前に行い、中断時電圧、抵抗接続後電圧及び放電用抵抗の抵抗値から二次電池の内部抵抗を算出し、中断時電圧と抵抗接続後電圧との差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定する構成となっていたが、本第３実施形態は、充電中断時の電圧測定を放電用抵抗を接続後に行い、さらに放電後に抵抗接続後電圧（＝放電電圧）を検出し、中断時電圧、抵抗接続後電圧及び放電用抵抗の抵抗値から二次電池の内部抵抗を算出し、中断時電圧と抵抗接続後電圧との差電圧及び内部抵抗に基づいて二次電池の容量を推定する構成を採っている。
【００８５】
本第３実施形態の電子時計の構成は、第２実施形態と同一であるので、その詳細な説明を援用し、以下、異なる部分のみを説明する。
放電抵抗スイッチング回路３０３は、制御回路２３０の制御下で、充電中断時にスイッチングトランジスタ３０２をオン（閉）状態とし、放電用抵抗３０１を二次電池２２０に並列に接続し、放電路を形成させる。
また、電池電圧検出回路２８１は、二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出してディジタルデータとして出力する。
【００８６】
そして、レジスタ２８３は、信号ＣＨＲの立ち上がりにおいて、電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを一時的に記憶する。したがって、レジスタ２８３は、端子Ｐに信号が誘起される直前、すなわち、充電が中断され、放電用抵抗が接続されてから第１の所定時間が経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvd（＝中断時電圧；図２０参照）を記憶することとなる。
【００８７】
レジスタ３０４は、放電抵抗スイッチング回路３０３により放電用抵抗３０１が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における二次電池２２０の電圧値Ｅvr（＝抵抗接続後電圧；図２０参照）を記憶することとなる。
【００８８】
次に、減算器２８４は、入力端子Ａへの入力値から入力端子Ｂへの入力値を減算する。ここで、減算器２８４の入力端子Ａには、レジスタ２８２に一時記憶された電圧値Ｅvcが、入力端Ｂには、レジスタ２８３に一時記憶された電圧値Ｅvdが、それぞれ供給されている。このため、減算器２８４は、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧上昇分ΔＥvを出力することとなる。
一方、内部抵抗算出回路３０５は、レジスタ２８３の出力値である電圧値Ｅvd、レジスタ３０４の出力値である電圧値Ｅvr及び放電用抵抗３０１の抵抗値Ｒに基づいて次式により二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅを算出することとなる。
Ｒｅ＝Ｒ・（Ｅvd−Ｅvr）／Ｅvr
【００８９】
さて、変換テーブル群２８５は、電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力するための複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nを備えて構成されている。各変換テーブル２８５-1〜２８５-nは、二次電池２２０の相異なる内部抵抗値（あるいは内部抵抗値幅）にそれぞれ対応するものである。
【００９０】
変換テーブル判断器２９４は、除算器２９３により算出された二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅに基づいて、変換テーブル群２８５を構成する複数の変換テーブル２８５-1〜２８５-nのうち、実際に電圧上昇分ΔＥvを電池容量Ｆに変換して出力する際に用いるべき変換テーブルを特定するための選択信号ＳＥＬを生成し、出力する。
以下、第１実施形態と同様にして、電圧値Ｅvd、電圧値Ｅvr及び抵抗値Ｒから推定される電池容量が、所定の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量に達したならば、その時点で充電が終了するので、第１実施形態と同様に、不要な充電を行う不都合が解消される。
また、推定される電池容量が所定の容量に達していなければ、第２充電信号（図４（ｂ）参照）が信号ｅとして用いられるので、電子時計２００Ａへの充電効率が向上する点も同様である。
【００９１】
［５］ 第４実施形態
［５．１］ 第４実施形態の原理説明
上記各実施形態においては、二次電池２２０の内部抵抗を算出し、内部抵抗及び電圧上昇分ΔＥvに基づいて電池容量を算出していたが、二次電池２２０の内部抵抗は、二次電池２２０の温度により変化する温度特性を有している。
より具体的には、図２１に示すように、二次電池２２０の温度が上昇するにつれて、低下する傾向がある。
そこで、本第４実施形態においては、上記各実施形態の構成に加えて、二次電池２２０の温度あるいは二次電池２２０が設置された周囲の温度を検出する温度センサなどの温度検出手段を設け、検出した温度に基づいて、上記各実施例において算出した内部抵抗を補正する補正演算回路等の温度補正手段を設けるようにする。
この結果、より正確な二次電池２２０の内部抵抗を算出することができ、ひいては、より正確な電池容量を算出することができる。
【００９２】
［６］ 第５実施形態
上記各実施形態においては、二次電池２２０を定電圧充電するに際し、充電電圧は予め定めた一定の電圧としていた。
ところで、充電時電圧は、実際には、二次電池２２０の内部抵抗による電圧上昇分を含んでおり、真の二次電池２２０の充電時電圧を表すものでは無い。
一方、この真の二次電池２２０の充電時電圧が所定の基準電圧を超えた場合には、二次電池の２２０の劣化を招くこととなる。
そこで、本第５実施形態においては、第１実施形態の構成に加えて、中断時電圧Ｅvd、充電時電流Ｅic及び内部抵抗Ｒｅに基づいて、二次電池２２０の真の電圧を算出する演算回路等の真電圧算出手段と、定電圧充電時の電圧を制御する充電電圧制御コントローラなどの充電電圧制御手段と、を備える構成として、二次電池２２０の真の電池電圧が予め定めた基準値を超えないように、定電圧充電時の電圧を制御するように構成する。
この結果、真の二次電池２２０の充電時電圧が所定の基準電圧を超えることなく充電を行うことができ、二次電池の２２０の劣化を低減することができる。
【００９３】
［７］ 第６実施形態
上記第１実施形態においては、二次電池２２０のフル充電を行うためのタイマＡ１４１による設定時間は、予め定めた一定時間（上述の例の場合、１０時間）とされていた。
しかしながら、図２２に示すように、二次電池２２０の劣化が進むと、同一の電池容量とするためには、電圧上昇分ΔＥvはより大きな値が要求される。
従って、逆に同一の電圧上昇分ΔＥvが観測される場合に、同一の充電時間の充電を行うと、二次電池２２０の劣化が進んでいる場合には、過充電状態となり、さらに二次電池２２０の劣化を招くこととなる。
また、二次電池２２０の劣化が進めば進むほど、内部抵抗は上昇する（図２３参照）。
【００９４】
そこで、本第６実施形態においては、二次電池２２０のフル充電を行うための充電時間を管理するためのフル充電タイマ等のフル充電タイマ手段を設け、内部抵抗の算出結果に基づいて二次電池２２０の劣化の度合いを推定し、フル充電タイマ手段を制御するタイマコントローラなどのタイマ制御手段を設けるように構成する。
この場合において、予め図２３に示したような保存日数と内部抵抗の変化状態との関係をテーブルあるいは数式として記憶しておき、実際の保存日数を計測し、さらには、温度センサなどにより保存温度を計測し、二次電池の劣化度を算出する劣化度算出回路等の劣化度算出手段を備えることが好ましい。
さらに、算出された劣化度を表示する劣化度表示を劣化度表示手段としての表示部２０４に行うようにすることも可能である。
【００９５】
［７．１］ 第６実施形態の変形例
上記説明においては、内部抵抗の算出結果に基づいて随時、二次電池２２０の劣化度を常時検出する構成に代えて、あるいは、構成とともに、算出した内部抵抗が予め定めた基準内部抵抗値を超えているか否かを判別することにより、電池交換を行うべき劣化度を判別するように構成することも可能である。
この場合においては、得られた劣化度判別結果（電池交換を行うべき旨）を劣化判別結果表示手段としての表示部２０４に行うようにすることが望ましい。
［７．２］ 第６実施形態の効果
本第６実施形態によれば、二次電池２２０の劣化が進んでいる場合であっても、過充電状態を避けることが可能となり、さらなる二次電池２２０の劣化を招くことが無い。
また、算出した内部抵抗が予め定めた基準内部抵抗値を超えている場合には、電池交換の時期である旨を容易に告知することが可能となる。
【００９６】
［８］ 第７実施形態
以上の各実施形態においては、充電中断時間については、一定としていたが、本第７実施形態は、内部抵抗の上昇に伴って、充電中断時間を長く設定するようにする実施形態である。
充電時における電池電圧の上昇分ΔＥvは、電池内部のイオン及び電荷の分極に起因して充電時間とともに上昇していく傾向が見られる。
従って、劣化して内部抵抗が上昇した電池においては、劣化していない電池と比較して、短時間で、電池電圧が充電制限電圧（例えば、リチウムイオン二次電池の場合は、約４．２［Ｖ］）となり、充分な充電を行えなくなってしまうという問題点が生じる。
そこで、本第７実施形態においては、二次電池が劣化して二次電池の内部抵抗が上昇するにつれて、間欠充電における充電中断時間を長く設定するように構成する。
この結果、充電制限電圧に至るまでの実効的な充電時間を長くとることができ、劣化が進んだ二次電池であっても充分な充電を可能とすることができる。
【００９７】
［９］ 実施形態の変形例
［９．１］ 第１変形例
上記実施形態におけるデータ転送は、電子時計２００からステーション１００への一方向のみであったが、ステーション１００から電子時計２００への方向であっても良いのはもちろんである。電子時計２００へデータ転送する場合、ステーション１００では、転送すべきデータに応じて変調する一方、電子時計２００では、その変調方式に合わせて復調する構成とすれば良い。この際、変調・復調は、公知の技術を適用すれば良い。
【００９８】
［９．２］ 第２変形例
上記実施形態においては、１つの電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値を一時記憶するタイミングの相違によって、充電時における電圧値Ｅvc、充電中断時における電圧値Ｅvdあるいは放電時における電圧値Ｅvrとをそれぞれ検出する構成としたが、別個の電池電圧検出回路によって、充電時における電圧値Ｅvc、充電中断時における電圧値Ｅvd、放電時における電圧値Ｅvrをそれぞれ検出する構成としてもよい。なお、上記実施形態のように、１つの電池電圧検出回路２８１により検出する構成の方が、異なる検出回路による検出誤差が発生しない点、及び、装置コストの観点からは有利である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内部抵抗を考慮し、あるいは、二次電池の劣化を考慮して、充電されている二次電池の容量を簡易な構成によって推定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的な二次電池の充放電特性を示す図である。
【図２】 放電時から充電時への移行に伴う電圧上昇を説明するための回路図である。
【図３】 本発明の第１実施形態にかかるステーションおよび電子時計の構成を示す平面図である。
【図４】 第１実施形態のステーションおよび同電子時計の構成を示す断面図である。
【図５】 第１実施形態のステーションの電気的構成を示すブロック図である。
【図６】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ第１実施形態のステーションにおける信号ｅたる第１および第２充電信号の波形を示す図である。
【図７】 第１実施形態のステーションにおけるコマンド検出器の構成を示すブロック図である。
【図８】 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態のコマンド検出器の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】 第１実施形態のステーションの受信回路の一例を示す回路図である。
【図１０】 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ第１実施形態の受信回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】 第１実施形態の電子時計の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第１実施形態の電子時計における動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】 間欠的な充電において、放電時から充電時への移行に伴う電圧上昇分ΔＥvと、電池電圧との関係を示す図である。
【図１４】 変換テーブルにおける変換内容を示す図である。
【図１５】 第１実施形態のステーションおよび電子時計の間における充電・データ転送の動作を示すフローチャートである。
【図１６】 第１実施形態のステーションおよび同電子時計の間における充電・データ転送の動作を示すフローチャートである。
【図１７】 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ第１実施形態のステーションにおける表示部の表示の一例を示す図である。
【図１８】 本発明の第２実施形態にかかる電子時計の構成を示すブロック図である。
【図１９】 第２実施形態の動作を説明するための図である。
【図２０】 第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図２１】 内部抵抗の温度特性を説明する図である。
【図２２】 電池劣化と電圧上昇分ΔＥvとの関係を説明する図である。
【図２３】 電池劣化による内部抵抗の変化を説明する図である。
【図２４】 充電時における二次電池の端子電圧と内部抵抗との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１００……ステーション、
１１０……ステーション側コイル、
１３０……処理回路、
１７０……充電・転送切換器、
２００……電子時計、
２１０……時計側コイル、
２２０……二次電池、
２３０……制御回路、
２４５……ダイオード、
２５０……送信回路、
１５４……受信回路、
２８１……電池電圧検出回路、
２８５……変換テーブル群
２８５-1〜２８５-n……変換テーブル
２９１……電流検出回路、
２９４……変換テーブル判断器
３０１……放電用抵抗
３０２……スイッチングトランジスタ
３０３……放電抵抗スイッチング回路
３０５……内部抵抗算出回路
Claims (12)
- 充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量を推定する電子機器であって、
前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出手段と、
前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出手段と、
前記中断期間内において、前記中断時電圧の検出後に所定の抵抗値を有する放電用抵抗を前記二次電池と並列に接続する抵抗接続手段と、
前記中断期間内であって、前記放電用抵抗が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出手段と、
前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算手段と、
前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出手段と、
前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量を推定する電子機器であって、
前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点で、所定の抵抗値を有する放電用抵抗を当該中断期間内において前記二次電池と並列に接続する抵抗接続手段と、
前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出手段と、
前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出手段と、
前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から前記第１の所定時間よりも大きい第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出手段と、
前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算手段と、
前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出手段と、
前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
前記二次電池の温度あるいは前記二次電池が設置された周囲の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出した温度に基づいて前記内部抵抗算出手段が算出した内部抵抗値を補正する温度補正手段と、
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項１記載の電子機器において、
前記中断時電圧、前記充電時電流及び前記内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の電圧を算出する電圧算出手段と、
前記電圧算出手段により算出された電圧が予め定めた基準値を超えないように、前記充電手段における定電圧充電時の電圧を制御する充電電圧制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子機器において、
前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、前記充電手段による充電の中断期間を制御する充電中断期間制御手段
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項５記載の電子機器において、
前記充電中断期間制御手段は、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値の増加に伴って、前記中断期間を長く設定する
ことを特徴とする電子機器。 - 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子機器において、
前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の劣化度を算出する劣化度算出手段
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項７記載の電子機器において、
前記劣化度算出手段により算出された劣化度を表示する劣化度表示手段
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電子機器において、
前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗値が予め定めた基準内部抵抗値を超えているか否かを判別する劣化度判別手段
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項９記載の電子機器において、
前記劣化度判別手段の判別結果を表示する劣化判別結果表示手段
を備えたことを特徴とする電子機器。 - 充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量推定方法であって、
前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出工程と、
前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出工程と、
前記中断期間内において、前記中断時電圧の検出後に所定の抵抗値を有する放電用抵抗を前記二次電池と並列に接続する抵抗接続工程と、
前記中断期間内であって、前記放電用抵抗が接続されてから第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出工程と、
前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算工程と、
前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出工程と、
前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定工程と、
を備えたことを特徴とする二次電池の容量推定方法。 - 充電期間と中断期間を交互に繰り返して間欠的に充電される二次電池の容量推定方法であって、
前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点で、所定の抵抗値を有する放電用抵抗を当該中断期間内において前記二次電池と並列に接続する抵抗接続工程と、
前記充電期間から前記中断期間への移行に際して充電が中断された時点、または前記中断期間から前記充電期間への移行に際して充電が再開された時点における前記二次電池の電圧である充電時電圧を検出する充電時電圧検出工程と、
前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から第１の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である中断時電圧を検出する中断時電圧検出工程と、
前記中断期間内であって、前記充電が中断された時点から前記第１の所定時間よりも大きい第２の所定時間が経過した時点における前記二次電池の電圧である抵抗接続後電圧を検出する抵抗接続後電圧検出工程と、
前記充電時電圧から前記中断時電圧を減算して差電圧を算出する減算工程と、
前記中断時電圧、前記抵抗接続後電圧及び前記抵抗値から前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出工程と、
前記差電圧及び前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の容量を推定する推定工程と、
を備えたことを特徴とする二次電池の容量推定方法。
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