充電制御装置および電子時計
【課題】非接触充電の充電電流により２次側電源の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部を動作させる。
【解決手段】１次電源部によって発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する２次電源部１と、発生された電力により充電される２次電池７−１と、発生された電力により充電され、予め定められた規定値まで充電される時間が２次電池７−１より小さいコンデンサ４−２と、コンデンサ４−２の電圧が規定値を超えたときに動作し、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を開閉して２次電池７−１の充電を制御する制御部６と、を備える。
【解決手段】１次電源部によって発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する２次電源部１と、発生された電力により充電される２次電池７−１と、発生された電力により充電され、予め定められた規定値まで充電される時間が２次電池７−１より小さいコンデンサ４−２と、コンデンサ４−２の電圧が規定値を超えたときに動作し、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を開閉して２次電池７−１の充電を制御する制御部６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腕時計等の携帯機器に搭載される２次電池などの充電を制御する充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのコイル（１次コイル、２次コイル）間の電磁誘導作用により、送電側から受電側へと非接触で電力を供給し、２次電池または電気二重層コンデンサ等の蓄電部に充電する非接触充電が知られている。コイルを利用した非接触充電は、接触式の充電に対して、製品の気密性や接触不良の低減などで利点がある。その反面、充電の効率や安定性では接触式に劣っている。
【０００３】
例えば、非接触充電では、電力源に２次コイルを使用するが、２次コイルのＤＣ抵抗等が電源の内部抵抗となるため、大きな電流を流した際の電源電圧の降下は避けられない。このような事情の対策として、特許文献１では、２次側の負荷変動に応じて１次側の送電能力を上げることで２次側の電源電圧の降下を防ぎ電圧または電流を一定化する技術が提案されている。また、特許文献２では、制御部によって給電経路を制御して充電する技術が提案されている。
【０００４】
これらの技術は、筐体がプラスチック等であり、かつ、製品の待機電流に対して使用する２次電池または電気二重層コンデンサの容量が十分である携帯電話等の製品を想定している。筐体がプラスチック等であるため、磁束の鎖交によって発熱しにくい。また、２次電池等の容量が十分にあるため長期的に放置されても電池電圧が極端に低くなる可能性が低い。
【０００５】
一方、上記技術は、例えば、腕時計のような製品には不向きである。その理由のひとつとして、腕時計の筐体が金属であることが挙げられる。そもそも１次コイルと２次コイルとの間に金属が挿入された場合、電力の送電効率は著しく低下する。また、２次側で発生する電圧降下を防ぐため必要とする電力を１次側の出力アップで無理に補おうとすれば、その電力の多くは筐体の金属部で熱に替わるため、発熱を促すこととなり非常に危険である。
【０００６】
もうひとつの理由として、スペース的な制約から容量が十分大きな電池を搭載することができないことが挙げられる。電池の容量が十分でないため、例えば専用の電池保護ＩＣを利用して、ある電圧以下で放電回路を切断するように構成したとしても、専用ＩＣ自体の消費電力や回路切断手段の漏れ、さらには電池自身の自己放電によって、長期的に放置された場合に電池電圧が極端に低くなることがありうる。少なくとも腕時計の動作を制御する制御部（制御回路）が動作できないほどに電池電圧が低下していることは十分にありえる。例えば、机の中に長期的に保存していたため機能が停止していた装置を充電するようなシーンは、腕時計では十分に考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３６８８０号公報
【特許文献２】特開２００９−０２７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のように、金属である筐体の発熱の危険があるため、２次側の電圧確保のために１次側の出力を増加させることが困難である。したがって、非接触充電を採用した腕時計では、２次側電源の内部抵抗による電源電圧の降下が避けられない。そして、このため、長期的に放置され、制御回路の動作電圧を下回るほどに電池電圧が低くなった２次電池等を充電する場合、２次側電源で発生する電圧と電池電圧とがほぼ等しくなる程度に電圧が降下することがありうる。
【０００９】
このような充電状態では、電圧が制御回路の動作電圧を下回っているため、充電器に乗せた瞬間に２次側の装置は起動しない。したがって、充電が進行し２次側電源での発生電圧が２次側回路の動作電圧の下限値を上回るまでは、例えば充電中であることをユーザーに報知する充電表示すら機能しない。このため、ユーザーが装置が故障したと勘違いする可能性がある。なお、このような状態の対策として給電経路にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を設ける方法があるが、充電の効率を落すばかりでなく、充電経緯に応じて表示を切り替える等の制御が行えず表示性能が制限される。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非接触充電の充電電流により２次側電源の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部を動作させることができる充電制御装置および電子時計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１次電源部によって発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する２次電源部と、発生された前記電力により充電される第１蓄電部と、発生された前記電力により充電され、予め定められた規定値まで充電される時間が前記第１蓄電部より小さい第２蓄電部と、前記第２蓄電部の電圧が前記規定値を超えたときに動作し、前記２次電源部から前記第１蓄電部への第１給電経路を開閉して前記第１蓄電部の充電を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非接触充電の充電電流により２次側電源の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部を動作させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施の形態にかかる充電システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本実施の形態の電子時計の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本実施の形態の電子時計の回路構成の一例を示す回路図である。
【図４】図４は、本実施の形態における充電制御処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、切替充電状態の電子時計を表す図である。
【図６】図６は、切替充電状態の電子時計を表す図である。
【図７】図７は、切替充電状態の電子時計を表す図である。
【図８】図８は、切替充電終了状態の電子時計を表す図である。
【図９】図９は、切替充電制御中の所定箇所での電圧の変化を表す図である。
【図１０】図１０は、図９で表す電圧を測定する箇所を示す図である。
【図１１】図１１は、過放電状態から充電したときの各種電圧の推移を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる充電制御装置および電子時計の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、充電制御装置を充電式腕時計（電子時計）に適用した実施形態を例示するが、非接触充電方式により充電した電池等により動作する装置であればあらゆる装置に適用できる。
【００１５】
まず、電子時計および電子時計を充電する充電器を含む充電システムの構成例について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる充電システムの概略構成を示す模式図である。この充電システムは、充電器２００と、充電式の電子時計１００とを備えている。充電器２００は、１次電源部として機能する送電モジュール２１１と、電源プラグ２１２と、発振回路２１５と、電源回路２１６とを備えている。電子時計１００は、受電モジュールとしての２次電源部１と、制御部６と、２次電池７−１とを備えている。
【００１６】
充電システムは、電源プラグ２１２を家庭用ＡＣ１００Ｖのコンセント（図示せず）に装着し、電子時計１００を充電器２００の所定の装着位置にセットすることで、送電モジュール２１１から２次電源部１へ非接触給電によって電力を供給する。これにより、電子時計１００内部の２次電池７−１が充電される。
【００１７】
充電器２００の送電モジュール２１１は、例えば、マンガン−亜鉛の混合材質などからなる円柱状の磁性体コア２１３と、この磁性体コア２１３の周囲に巻回された１次コイル２１４とを有している。１次コイル２１４の両端は、発振回路２１５に接続されている。発振回路２１５は、家庭用ＡＣ１００Ｖを所望の電圧に変換する電源回路２１６に接続されている。発振回路２１５は、電源プラグ２１２が家庭用ＡＣ１００Ｖのコンセントに装着されると、１次コイル２１４に交流電流を流す。１次コイル２１４に交流電流が通電されると、この交流電流に応じて１次コイル２１４が巻回中心軸に沿った方向の交番磁界を発生する。このとき、１次コイル２１４の巻回中心に磁性体コア２１３が配置されているので、コイル外周側を回り込んで短絡する磁束が低減され、１次コイル２１４から発生する交番磁界は、電子時計１００側へと効率よく伝播する。
【００１８】
一方、電子時計１００に内蔵される２次電源部１は、２次コイル１ａと、磁性体コア１ｂとを備えている。２次コイル１ａは、電子時計１００が充電器２００の所定の装着位置にセットされたときに充電器２００の１次コイル２１４に対して所定の空隙を介して対向するように設けられる。磁性体コア１ｂは、この２次コイル１ａの１次コイル２１４に対する対向面とは逆側の面上に配設される。磁性体コア１ｂは、マンガン−亜鉛の混合材質などで構成される。
【００１９】
具体的には、２次コイル１ａは、例えば円形渦巻コイルとして構成される。また、磁性体コア１ｂは、例えば２次コイル１ａと同心円状に配置された円環状コアとして構成される。これら２次コイル１ａと磁性体コア１ｂとが一体となってボビン（図１では省略）に支持されている。
【００２０】
電子時計１００が充電器２００の所定の装着位置にセットされ、１次コイル２１４から交番磁界が発生されると、２次コイル１ａには電磁誘導作用により１次コイル２１４からの交番磁界の磁束を打ち消す方向での交流電流が誘起される。なお、２次コイル１ａの１次コイル２１４に対する対向面とは逆側の面上に磁性体コア１ｂが配置されている。このため、１次コイル２１４から発生する交番磁界の磁束は磁性体コア１ｂにより吸引され、漏れ磁束が低減される。これにより、１次コイル２１４から発生する交番磁界が効率よく２次コイル１ａの交流電流に変換される。２次コイル１ａの両端は制御部６に接続されており、２次コイル１ａを流れる交流電流は制御部６に供給される。制御部６の機能の詳細は後述する。
【００２１】
なお、図１の構成は一例であり、１次コイルと２次コイルとの間の電磁誘導作用により非接触で電力を供給して充電可能な構成であれば従来から用いられているあらゆる構成を適用できる。
【００２２】
次に、本実施の形態の電子時計１００の構成の概要について図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態の電子時計１００の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、電子時計１００は、上述の２次電源部１、制御部６および２次電池７−１の他、主な構成として、逆流防止素子４−１と、コンデンサ４−２と、切替部７−２と、負荷部８−１と、切替部８−２と、を備えている。
【００２３】
２次電源部１は、上述のように送電モジュール２１１により発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する。制御部６は、２次電池７−１の充電、および、負荷部８−１の動作を制御する。２次電池７−１は、発生された電力により制御部６による制御に応じて充電される蓄電部（第１蓄電部）である。第１蓄電部は、電気二重層コンデンサにより構成してもよい。
【００２４】
逆流防止素子４−１は、コンデンサ４−２に蓄えられた電荷が２次電池７−１に流れ込まないように防止する素子である。逆流防止素子４−１は、他の構成部品の選択のしやすさから電圧降下の小さいショットキーダイオードが好ましい。選定の際には漏れ電流の小さく温度変化の影響が少ないものがより好ましいが、特性やコストやサイズ等から妥当なものを選択する。
【００２５】
コンデンサ４−２は、２次電源部１に接続され、２次電源部１で発生された電力により充電される蓄電部（第２蓄電部）である。このように、本実施の形態では、２次電池７−１の他に、２次電池７−１より充電時間が短い蓄電素子であるコンデンサ４−２を備えている。コンデンサ４−２は、充電が開始されると瞬時に電圧が上昇する。コンデンサ４−２を充電するために流れる電流はごく僅かであるため、２次電池７−１を充電するときのような２次電源部１の大きな電圧降下は発生しない。本実施の形態では、このように瞬間的に充電された蓄電部（コンデンサ４−２）の電圧によって制御部６が動作する。これにより、非接触充電の充電電流により２次電源部１の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部６を動作させることができる。なお、第２蓄電部は、例えば制御部６が動作する動作電圧の下限値などの予め定められた規定値まで充電される充電時間が、少なくとも第１蓄電部（２次電池７−１）より小さければよい。上述のように瞬時に動作電圧まで充電可能となるため、コンデンサ４−２を第２蓄電部とすることが望ましい。
【００２６】
切替部７−２は、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路（第１給電経路）を開閉するための手段である。
【００２７】
負荷部８−１は、２次電源部１により発生された電力で動作する。負荷部８−１は、２次電源部１の電力のみで動作させうるものであればよい。また、負荷部８−１は、２次電源部１の電圧降下を考慮し、例えば１０ｍＡ未満の電流で十分動作可能な軽負荷のものを用いることが好ましい。負荷部８−１は、例えば充電状態を表示するＬＥＤなどの表示部、および、ユーザーの操作に対する必要最小限のセンサー類などにより構成できる。この他、負荷部８−１としては、時刻を表示する針を運針する運針部、２次電源部１に発生する交流電力の周波数を検出するための周波数検出部、２次電源部１の共振周波数を電気的に調整するための周波数調整部、１次コイル２１４と２次コイル１ａとの間の位置ずれを検出する位置検出部、および、充電器２００（送電モジュール２１１）と電子時計１００（２次電源部１）との間で非接触通信等により情報を通信する通信部などを適用できる。なお、図２では１つの負荷部のみを表示しているが、負荷部は１つに限定されるものではない。
【００２８】
切替部８−２は、２次電源部１から負荷部８−１への給電経路（第２給電経路）を開閉するための手段である。
【００２９】
後述するように、制御部６は、コンデンサ４−２の電圧および２次電池７−１の電圧等に応じて切替部７−２および切替部８−２の開閉を制御することにより、動作電圧を確保しながら２次電池７―１の充電および負荷部８−１の動作を制御する。以下では、このように切替部７−２および切替部８−２を切り替えながら充電を制御する処理を切替充電制御という。
【００３０】
次に、図２のような機能を実現するための回路構成例について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態の電子時計１００の回路構成の一例を示す回路図である。図３に示すように、電子時計１００は、２次電源部１と、整流・平滑部２と、定電圧部３と、逆流防止素子４−１と、コンデンサ４−２と、リセット部５と、制御部６と、２次電池７−１と、切替部７−２と、負荷部８−１と、切替部８−２と、電池電圧検出部９と、充電検出部１０と、電池保護部１１と、を備えている。
【００３１】
２次電源部１は、上述のように非接触充電を行う２次コイル１ａ等で構成される。整流・平滑部２は、２次コイル１ａで発生した電力を整流および平滑化する。定電圧部３は、平滑化された電圧を定電圧化（例えば４．５Ｖ）する。定電圧部３は、例えばレギュレータＩＣまたはツェナーダイオードで構成するのが好ましい。
【００３２】
逆流防止素子４−１は、上述のようにショットキーダイオードなどにより構成する。コンデンサ４−２は、上述のように２次電源部１で発生された電力により充電される蓄電部（第２蓄電部）である。
【００３３】
ここでショットキーダイオードおよび制御部６を近似的に抵抗とみなすと、コンデンサ４−２とのＣＲカーブを簡易的に計算することができる。例えばショットキーダイオードの順方向電流に対する等価抵抗をＲ１、逆方向電流に対する等価抵抗をＲ２、制御部６の等価抵抗をＲ３、コンデンサの静電容量をＣとすれば、充電時および放電時のＣＲカーブの時定数は、それぞれ以下の（１）式および（２）式で表される。
τ＝（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ１＊Ｒ３＊Ｃ ・・・（１）
τ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１＊Ｒ２＊Ｃ ・・・（２）
【００３４】
両者は同じ形の式となるが、Ｒ１＞Ｒ２であるので、放電よりも充電のほうが速く行われることになる。このため、コンデンサ４−２への充電時間は２次電池７−１または負荷部８−１への給電時間よりも短くすることができる。
【００３５】
リセット部５は、制御部６の動作をリセットするものである。リセット部５は、コンプリメンタリ出力の電圧検出ＩＣで構成するのが好ましい。このような電圧検出ＩＣにより構成されたリセット部５は、コンデンサ４−２の電圧が所定の閾値（第３閾値）となる制御部リセット電圧（例えば２．４Ｖ）以下になったときに、直ちに後段の電圧をＬレベルに落す。電圧検出ＩＣのＯＮ→ＯＦＦおよびＯＦＦ→ＯＮ能力は、制御部６のＣＰＵ６−４に選定する部品のパワーオンリセットの条件を十分に満たせるだけの能力を持つものを選定すべきである。また、この能力をことさら妨げるような大容量のコンデンサは、リセット部５以降には配置しないことが好ましい。
【００３６】
リセット部５は、コンデンサ４−２の電圧が制御部リセット電圧を下回った場合、それ以降の構成部の電圧を直ちにＬレベルに落とし、コンデンサ４−２の電圧が所定のリセット解除電圧（＝制御部リセット電圧＋ヒステリシス幅）を上回った場合、それ以降の構成部の電圧を直ちにＨレベルに設定するように構成する。
【００３７】
制御部６は、電圧レギュレータＩＣ６−１と、外付けコンデンサ６−２および６−３と、ＣＰＵ６−４と、抵抗６−５〜６−７とを備えている。
【００３８】
電圧レギュレータＩＣ６−１は、一定の電圧（例えば１．６Ｖ）を生成する。電圧レギュレータＩＣ６−１は、ＣＰＵ６−４の動作電圧に合わせて選定すればよい。外付けコンデンサ６−２および６−３は、上述のようにリセット部５の能力を妨げる大容量のコンデンサは避ける。
【００３９】
リセット部５によって電圧がＬレベルとなった際、ＣＰＵ６−４の出力信号はＬとなる。このため、基本的にＣＰＵ６−４のすべての出力信号はアクティブＨとなるように設定する。アクティブＬとするとリセット状態に入っている間、常時機能がＯＮすることになり、制御ができなくなるためである。ただし、それを見込んだ上で構成する分には問題ない。
【００４０】
また、電圧レギュレータＩＣ６−１により定電圧化しているため、入力信号は電圧変換が必要になる。これらの入力は、構成の容易さから、プルアップ抵抗により通常時にはＨ入力となり、信号がある場合にはＬ入力となる構成がよい。ただし、この信号の入力時には、プルアップ抵抗に流れる電流もコンデンサ４−２の電荷を消費する要素となる。このため、プルアップ抵抗は条件の許す限りに高めの抵抗値に設定するのが好ましい。ただし、必要以上に大きくすると弊害が発生する場合があるので、許容範囲内で設定する。また、ＣＰＵ６−４は、処理速度によって消費電流が変わるため、低速で処理できるようにプログラムを組むのが好ましい。
【００４１】
２次電池７−１は、図３に示すように、例えばリチウムイオン電池により構成することができる。図３では、切替部７−２としてＮｃｈＭＯＳＦＥＴを配置している。切替部７−２は、トランジスタで構成してもよい。ただし、トランジスタの場合、ベース電流分がコンデンサ４−２の消費要素となるため、ＭＯＳＦＥＴで構成するのが好ましい。このＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）は、電池保護部１１（後述）の充電制御用ＭＯＳＦＥＴの機能を兼ねる。
【００４２】
負荷部８−１は、上述のように２次電源部１により発生された電力で動作する。切替部８−２は、切替充電制御中では、２次電源部１から負荷部８−１への給電経路（第２給電経路）を切り替える手段として機能する。また、切替部８−２は、負荷部８−１を制御するための駆動回路として機能する。
【００４３】
電池電圧検出部９は、２次電池７−１の電圧（電池電圧）を検出する。電池電圧検出部９は、外付けのＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）素子や電圧検出ＩＣで構成するのが好ましい。特に安価であり消費電流の小さいことから、電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣで構成するのが好ましい。
【００４４】
電池電圧検出部９は、切替充電制御を解除するための閾値（第２閾値）となる電圧（切替充電解除電圧）として定められた検出値に達したか否かを検出する。ただし、実際の製品では、他の目的で複数の検出値を持つ必要が生じる場合がある。電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣのみで構成しようとすると、検出できる電圧（検出値）を１つしか設定できない。このため、分圧比の異なる分圧抵抗を複数備えることにより検出できる電圧を増やすなどの工夫が必要となる。また、ＣＰＵ６−４とは電圧が異なることから、電池電圧検出部９の出力は、Ｎｃｈオープンドレインのもので構成する必要がある。
【００４５】
なお、電池電圧検出部９に関しては、以下の２点に注意が必要となる。
【００４６】
第１の注意点は、電池電圧が極端に低い場合には、電池電圧検出部９が機能しないことが考えられる点である。例えば、電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣで構成する場合には、電圧検出ＩＣが１．０Ｖ付近まで動作できず出力が不定となる。この問題は、例えば、ＣＰＵ６−４にＡ／Ｄ端子が内蔵されていれば解決できる。しかし、Ａ／Ｄ端子を備えるＣＰＵ６−４が必須とすると部品選定の制約のため利便性が損なわれる。そこで、本実施の形態では、以下のようにしてこの問題を解決する。
【００４７】
ここで、この問題の詳細についてさらに説明する。まず、電圧検出ＩＣの動作電圧を下回るようなレベルから充電された場合、コンデンサ４−２への充電の後、制御部６が起動される。制御部６のＣＰＵ６−４のプログラムは、初期状態から動き出す。このときに充電が検出されれば、その充電は一義的に過放電状態からの充電であると解釈できるため、制御部６は、直ちに切替充電制御を始める。一方、制御部６は、電池電圧を確認しつつ充電を行い、電池電圧が切替充電解除電圧に達した場合は直ちに切替充電制御を終了し、２次電池７−１への給電経路を接続状態に固定することが望ましい。ところが、制御部６は、電池電圧が１．０Ｖを下回るような状態から起動されたのか、または、切替充電解除電圧をわずかに下回る状態から起動されたのかを判断できない。したがって、例えば後者のような状態から起動され、電池電圧が短時間で切替充電解除電圧に達したときに直ちに切替充電制御を停止するためには、制御部６は、起動直後から電池電圧を検出する必要がある。
【００４８】
一方、上述のように、電池電圧が極端に低い状態（前者の状態）では、電池電圧検出部９が機能しない可能性がある。このように正常に機能しないリスクのある時点で電池電圧を検出することは好ましくない。誤検出によって切替充電制御を解除すると、リセット部５による制御部６のリセットが働き、切替充電制御およびリセットの繰り返しとなり効率が悪いためである。また、プログラムの起動から電圧検出までに少なくとも１回は負荷部８−１を機能させる処理が含まれていないと、結果的に何も制御されていない状態のまま充電されることになるためである。
【００４９】
そこで、この問題の回避策として、本実施の形態では、初期状態から切替充電制御を行った場合は少なくとも電池電圧検出部９が動作可能となる電圧に達するまでの時間（検出不可時間）は電池電圧を検出しない、または、電池電圧を検出したとしても検出結果を制御に反映しないように構成する。
【００５０】
例えば、電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣにより構成する場合は、電圧検出ＩＣが正常に動作可能な電圧（例えば１．０Ｖ）まで充電される時間が確保されればよい。例えば、２次電源部１の充電能力に応じた適切な検出不可時間を予めＣＰＵ６−４に与えておき、ＣＰＵ６−４が、検出不可時間の経過後に電池電圧を検出するように構成すればよい。
【００５１】
なお、図３の構成では、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２（詳細は後述）が閉じているため寄生ダイオードによる電圧降下が存在する。このため、電池電圧検出部９にかかる電圧は見かけ上、寄生ダイオードの電圧降下分だけ電池電圧より高くなる。例えば電圧降下の値が約０．６Ｖ程度であるとすれば、実際には電池電圧が０．４Ｖまで充電されれば電池電圧検出部９が機能できるようになる。
【００５２】
これにより、電池電圧が１．０Ｖを下回るような状態からの起動、および、切替充電解除電圧をわずかに下回る状態からの起動のいずれであっても、制御部６はリスクなく制御することができる。
【００５３】
仮に検出不可時間内での検出の制限が何らかの理由で達成できず、誤判定によって切替充電制御を解除した場合であっても、リセット部５により制御部６のリセットが働き、再度、切替充電制御が行われるため問題は生じない。
【００５４】
なお、２次電池７−１としてリチウムイオン電池を使用する場合、０Ｖ付近からの再充電が禁止されている場合がある。このような場合には、０Ｖ付近からの再充電を禁止する手段を備えればよい。多くの場合、リチウムイオン電池に対応する保護ＩＣに０Ｖからの充電を禁止する仕様のものが存在するので、その保護ＩＣを電池保護部１１に備えるように構成すればよい。電池電圧検出部９の動作可能電圧が高い場合や、２次電池７−１が０Ｖからの充電も可能であるような場合には、上述した制御が必要となる。
【００５５】
第２の注意点は、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２の電圧降下により、電池電圧の検出結果に誤差が含まれることである。上述のように、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２が閉じている間、充電電流はこの放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２の寄生ダイオードを流れる。このため、この寄生ダイオードによる電圧降下の分、回路の電圧は実際の電池電圧より高くみえる。
【００５６】
そこで、これによる誤作動が発生しないようにするため、保護ＩＣ１１−１（詳細は後述）の過放電解除電圧より適当な値だけ、切替充電解除電圧を高い値にする必要がある。例えば、過放電解除電圧が２．７Ｖである保護ＩＣ１１−１を利用する場合、寄生ダイオードの電圧降下分と充電によるリプルの影響分を含めて、切替充電解除電圧を３．５Ｖに設定する。
【００５７】
充電検出部１０は、２次電源部１から電力が供給されているか否かによって充電の有無（充電の開始および終了）を検出する。充電検出部１０は、電圧変換用のＭＯＳＦＥＴ１０−１と、検出用の抵抗１０−２と、逆流防止のダイオード１０−３とを備えている。
【００５８】
なお、本来制御部６は、充電器２００に乗せられて起動開始した場合には充電器２００を検出することなく、直ちに切替充電制御を開始するように構成すればよい。制御部６がＯＦＦ状態から起動するのは充電器２００に接続されている以外になく、敢えて検出する必要がないためである。しかし、検査工程での利便性等を考慮すると、起動時に充電器２００の有無を検出するように構成することが好ましい。制御部６の起動後に強制的に切替充電制御を実行すると、検査工程でさまざまな動作モードを試験できない場合が生じうる。このため、制御部６が、起動時に充電を検出し、充電が検出されれば切替充電制御に移行し、充電が検出されなければ工程検査中であると判断するように構成する。
【００５９】
なお、このように構成するためには、制御部６が立ち上がり入力信号を読みに行くまでに、充電検出信号が出力されている必要がある。また、実際には充電されているのに、充電検出部１０が充電されていることを検出できないような状態は避けなければならない。
【００６０】
このため、充電検出部１０の抵抗１０−２の値を高めに設定して検出感度を上げ、ＭＯＳＦＥＴ１０−１ですばやく信号をＣＰＵ６−４におくる構成にしておくのが好ましい。ただし抵抗１０−２の値が過大となると、ノイズによる誤作動を起こす可能性や、充電電流によってはＭＯＳＦＥＴ１０−１の入力定格を超える可能性がある。このため、実際の条件を考慮して抵抗１０−２の値を設定する必要がある。
【００６１】
電池保護部１１は、２次電池７−１を保護する回路である。図３では、２次電池７−１としてリチウムイオン電池を想定し、電池保護部１１に保護ＩＣ１１−１を設けている。この他、電池保護部１１は、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２と、電圧検出端子の保護抵抗１１−３と、充電制御用ＭＯＳＦＥＴの制御出力信号をＣＰＵ６−４に伝えるための接続回路１１−４および１１−５と、抵抗１１−６と、コンデンサ１１−７と、を備えている。
【００６２】
接続回路１１−４および１１−５は、リチウムイオン電池の過充電保護を行う必要があるため備えられている。すなわち、接続回路１１−４および１１−５は、保護ＩＣ１１−１による過充電検出をＣＰＵ６−４が検知し、充電制御用のＭＯＳＦＥＴである切替部７−２をＯＦＦする制御が必要となるために設けてある。なお、図３は接続の一例であり、同様の機能を満たせばどのような構成でも良い。
【００６３】
切替部７−２は、上述のように、切替充電制御時の給電経路を切り替える機能と、充電制御用ＭＯＳＦＥＴの機能とを兼ねている。通常、充電制御用ＭＯＳＦＥＴは、保護ＩＣ１１−１の出力端子から制御される。しかし、そのような構成では過放電状態からの制御機能が達成できないため、本実施の形態では図３のように接続することにより、過放電状態からの制御機能を実現可能としている。
【００６４】
また、保護抵抗１１−３に接続された保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子は、２次電池７−１の負極に接続された端子との電圧差を監視し、電流の向きと大きさを検知している。図３の構成では、この電圧検出端子は、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２と切替部７−２（充電制御用ＭＯＳＦＥＴ）との間に接続されている。保護ＩＣ１１−１の仕様に依存するが、保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子は、一般的には、充電制御用ＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）のソース側に接続される。
【００６５】
一方、本実施の形態では、後述するように、保護ＩＣ１１−１の指示によらず頻繁に充電制御用ＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）をＯＮ／ＯＦＦする。このような構成では、電子時計１００が充電器２００から下ろされており、かつ、切替部７−２を開いた場合には、切替部７−２の寄生ダイオードの電圧降下分の電圧が電圧検出素子と２次電池７−１の負極との間に発生する。このため、過大な電流が流れたと誤判断する場合がある。そして、例えば電池電圧が放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２をＯＮするレベルにまで達していた場合には、保護ＩＣ１１−１が直ちに放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２をＯＦＦするため、再び停止状態に戻るおそれがある。
【００６６】
この状態は、切替充電制御中に充電器２００から下ろされるシーンに相当する。このような場合、再び充電器２００にのせれば機能は回復するものの、好ましい制御ではない。そこで、本実施の形態では、この現象を回避するため、保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子の接続位置を変更している。この構成であれば、保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子と２次電池７−１の負極との間の電圧差は、充電制御用ＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）のＯＮ／ＯＦＦによらない。このような接続形態は、通常の保護ＩＣ１１−１の使用法からは外れるが、本実施の形態の制御方法の範囲で不都合なく動作する。
【００６７】
次に、このように構成された本実施の形態にかかる電子時計１００による充電制御処理について図４〜図１０を用いて説明する。図４は、本実施の形態における充電制御処理の全体の流れを示すフローチャートである。図５〜図７は、切替充電状態の電子時計１００を表す図である。図８は、切替充電終了状態の電子時計１００を表す図である。図９は、切替充電制御中の所定箇所での電圧の変化を表す図である。図１０は、図９で表す電圧を測定する箇所を示す図である。なお、切替充電状態とは、制御部６により切替充電制御が行われる状態をいう。また、切替充電終了状態とは、制御部６による切替充電制御が終了された状態をいう。
【００６８】
ここで、本実施の形態は、２次電池７−１の電池電圧が制御部６の動作電圧の下限値を下回るレベルまで放電された製品を充電する場面で利用される。以下では、２次電池７−１が制御部６の動作電圧の下限値を下回るまで放電した状態を過放電状態という。また、過放電状態の２次電池７−１が組み込まれた電子時計１００の状態を初期状態という。なお、上述の図２は、初期状態の電子時計１００を表している。
【００６９】
初期状態の電子時計１００は、いかなる機能も発揮できない状態にある（ステップＳ１１）。このような状態の電子時計１００を充電器２００に乗せた場合（ステップＳ１２）、乗せた直後の電子時計１００の状態は初期状態となる（ステップＳ１３）。図２に示すように給電経路はコンデンサ４−２のみに接続されているため、この後、直ちにコンデンサ４−２への充電が開始される。コンデンサ４−２は瞬時に電圧が上昇し、瞬時に充電される。このように瞬間的に充電されたコンデンサ４−２の電圧が動作電圧の下限値に達した場合に制御部６が起動し、２次電池７−１の電池電圧によらず直ちに切替充電制御を行う状態である切替充電状態に移行する（ステップＳ１４）。
【００７０】
以下、切替充電状態（図４のステップＳ１４）に含まれる各状態の詳細について、主に図５〜図７を用いて説明する。
【００７１】
図５〜図７は、切替充電状態の電子時計１００を表している。切替充電状態には、制御の経過に応じて、さらに複数の状態が含まれる。すなわち、２次電池７−１の給電経路を切り替える切替部７−２の開閉状態、および、負荷部８−１の給電経路を切り替える切替部８−２の開閉状態の組合せに応じて、複数の状態が存在しうる。なお、以下では説明の便宜のため、２次電池７−１と１つの負荷部８−１とで構成した例を説明する。負荷部８−１が２以上の場合も同様の方法で複数の状態を切り替える制御を実現できる。
【００７２】
図５は、コンデンサ４−２を充電する状態（以下、状態Ａという。）を表している。図５は、切替部７−２および切替部８−２が開いている点については初期状態を表す図２と同じであるが、充電器２００に乗せられたことによりコンデンサ４−２への充電が行われている点が異なる。
【００７３】
なお、制御部６が、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧の下限値に達した後、直ちに動作を開始するのではなく、コンデンサ４−２へ十分に充電が行われるまでの時間として予め定められた待機時間が経過後に動作を開始するように構成してもよい。また、コンデンサ４−２への印加電圧は、制御部６の動作電圧の下限値より十分に高いほうが好ましい。ただし、これらはコンデンサの容量と制御部６の消費電流等との兼ね合いで決まるため、待機時間や印加電圧が大きな数値であるほどよいというものではなく、一定時間だけ制御部６の動作が確保できる電荷がコンデンサ４−２に蓄積できればよい。
【００７４】
ここで決まる待機時間が、次に述べる２次電池７−１および負荷部８−１への給電可能時間となるため、コンデンサ４−２の容量は給電対象となる負荷部８−１の種類等を考慮して決定する。ただし、１次側の送電モジュール２１１と２次電源部１との間の位置ずれなどによる電力の低下を考慮して、十分余裕を持った値にするほうが良い。状態Ａの期間は図９の時間ｔ１の範囲に相当する。
【００７５】
図５の状態Ａの後、図６の状態に遷移する。図６は、２次電池７−１を充電する状態（以下、状態Ｂという。）を表している。図６に示すように、制御部６は、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を閉じるように切替部７−２を制御し、２次電池７−１への充電を開始する。
【００７６】
ここで、２次電池７−１への給電経路切替手段を接続すると、図４の２次電源部１の電圧は、充電電流によって２次電池７−１の電池電圧付近まで降下する。このため、制御部６は、２次電源部１の電圧が制御部６の動作電圧の下限値を下回ることを考慮しなければならない。すなわち、制御部６は、コンデンサ４−２に蓄えられた電圧が自身の消費電流によって動作電圧を下回るまでの期間、２次電池７−１への充電を行うように制御する。
【００７７】
例えば、制御部６が、コンデンサ４−２の電圧を検出または算出し、コンデンサ４−２の電圧が予め定められた電圧の閾値（第１閾値）以上である期間、２次電池７−１への充電を行うように制御する。この場合、制御部６は、コンデンサ４−２の電圧が閾値より小さくなったときに、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を開くように切替部７−２を制御し、２次電池７−１への充電を停止する。また、制御部６が、２次電池７−１への充電を開始してから予め定められた時間（第１時間）が経過するまで２次電池７−１への充電を行うように構成してもよい。この時間が経過した後、制御部６は、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を開くように切替部７−２を制御し、２次電池７−１への充電を停止する。
【００７８】
コンデンサ４−２の電圧は、Ａ／Ｄ回路によって検知してもよいし、コンデンサ４−２の充電電圧からＣＲカーブで算出してもよい。例えば、Ａ／Ｄ端子が内蔵されているＣＰＵ６−４を用いる場合は、このＡ／Ｄ端子を用いればよい。この場合、上述のように電圧誤検出を回避するための構成が必要なくなるメリットもあるが、ＣＰＵ６−４の選定範囲は制限される。そこで、構成の簡易さやコスト面からＣＲカーブを用いてコンデンサ４−２の電圧を予測する構成が好ましい。
【００７９】
この場合、算出の精度を上げるためにツェナーダイオードやレギュレータで定電圧化した電位をコンデンサ４−２に与えるのがより良い構成といえる。図３のように定電圧部３を用いればこれを実現できる。なお、２次電源部１の無負荷時電圧が、他の構成素子の耐電圧より高い場合には、定電圧部３のような手段で保護する必要がある。状態Ｂの期間は図９の時間ｔ２の範囲に相当する。
【００８０】
制御上、次は図５または図７に遷移する。２次電池７−１への充電期間中に低下したコンデンサ４−２への充電を行う場合は、図５に遷移する。コンデンサ４−２の電圧が制御部６を停止させない範囲であれば、図７に遷移しても良い。また、電力が確保でき動作可能である場合には図６と図７を兼ね合わせ、２次電池７−１および負荷部８−１の双方に同時に給電する状態（図示せず）に遷移してもよい。なお、図９では、典型例として一旦図５に戻りコンデンサ４−２を再充電する場合の電圧の変化例を表している。
【００８１】
図５に戻りコンデンサ４−２を充電した後、図７の状態に遷移する。図７は、負荷部８−１を給電する状態（以下、状態Ｃという。）を表している。状態Ｃの場合も、２次電池７−１への充電時（状態Ｂ）と同様に、負荷部８−１へ流す電流によって２次電源部１の電圧降下が発生する。このため、制御部６は、コンデンサ４−２に蓄えられた電圧が動作電圧を下回るまでの期間、負荷部８−１への給電を行うように制御する。負荷部８−１に流す電流は、２次電源部１の発生電力を考慮して妥当な値を設定する。状態Ｃの期間は図４の時間ｔ３の範囲に相当する。
【００８２】
その後、制御部６は、図９に示すようにｔ１からｔ３の期間を交互に繰り返すように充電および負荷部８−１の動作を制御する。なお、制御の順序は、ｔ１からｔ３の順序に限定する必要はない。例えばｔ３の期間を間歇駆動にして、その間にｔ１を挿入するような順序も可能である。また、ｔ１とｔ２の組み合わせのみを繰り返し、所定期間（例えば数分間）に１回だけｔ３の期間を設けるように構成してもよい。
【００８３】
このように制御する間、コンデンサ４−２は、２次電源部１、および、２次電池７−１と負荷部８−１とのいずれに給電するかによって定まる動作点電圧と、２次電源部１の無負荷時電圧（または無負荷時電圧を定電圧化した電圧）との間で充放電を繰り返すことになる。２次電池７−１の電圧が高くなるにつれてコンデンサ４−２を充電するのに要する時間ｔ１が少なくなるため、相対的に２次電池７−１への給電時間ｔ２を延ばすことができる。
【００８４】
このような制御は、コンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回らない範囲で２次電池７−１の充電とコンデンサ４−２の充電とのＤｕｔｙ比の調整や、制御時間幅の変更など様々に工夫することが可能である。
【００８５】
図４に戻り、リセット部５は、切替充電制御中にコンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧より小さいか否かを判定する（ステップＳ１５）。コンデンサ４−２の電圧が動作電圧より小さい場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、リセット部５は、制御部６の動作をリセットする（回路リセット）。
【００８６】
上述のように、制御部６は、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧を下回らないように充電を制御する。しかし、何らかの理由で、コンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回る場合がありうる。そこで、このような場合に、リセット部５が回路全体をリセットし、回路の接続を初期状態に戻している（ステップＳ１３）。
【００８７】
回路リセットは、上述のように、制御部６の電圧が所定の値（制御部リセット電圧）以下になったときにＣＰＵ６−４の電位をＬレベルに固定するリセット部５を備えること、および、負荷部８−１の給電経路を切り替える切替部８−２をＮｃｈＭＯＳＦＥＴまたはトランジスタで構成することで達成できる。
【００８８】
このような構成により、（１）制御部６の起動、（２）切替充電制御、（３）偶発的な電圧低下、（４）制御部６の電圧が低下し制御部リセット電圧を下回る、（５）リセット部５が制御部６の電圧をＬレベルに設定、（６）制御部６の出力信号レベル＝Ｌレベル、（７）ＮｃｈＭＯＳＦＥＴまたはトランジスタのＯＦＦ、（８）負荷部８−１への給電停止、（９）コンデンサ４−２への充電開始、（１０）制御部６の起動（＝上記（１））、・・・、というループが発生する。すなわち、仮に切替充電制御中にコンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回ったとしても、再び制御部６を動作させることができるため、信頼性の高い制御回路を構成することができる。
【００８９】
なお、少なくともこのような構成を備えていれば、制御部６が、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧を下回る時間の範囲内となるように切替部７−２および切替部８−２を制御する必要はない。しかし、回路リセットによる方法のみでは、ＣＰＵ６−４が再起動するための時間ロス、および、その間の非制御状態が生じうる。このため、本実施の形態では、コンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回らない時間で負荷部８−１に給電するように構成している。
【００９０】
ステップＳ１５でコンデンサ４−２の電圧が動作電圧以上の場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、制御部６は、２次電池７−１の電圧（電池電圧）が切替充電解除電圧以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。電池電圧が切替充電解除電圧以上でない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、制御部６は、切替充電制御を継続する（ステップＳ１４）。
【００９１】
電池電圧が切替充電解除電圧以上の場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、制御部６は切替充電制御を終了し、切替充電終了状態に遷移する（ステップＳ１７）。切替充電終了状態で充電ありの場合（電子時計１００が充電器２００に乗せられている場合）は、２次電池７−１への充電が継続される（ステップＳ１８）。
【００９２】
図８は、切替充電終了状態の電子時計１００を表している。電池電圧が切替充電解除電圧以上となった後であれば、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を切り替える必要はない。切替充電解除電圧は、制御部６の動作電圧範囲の下限値以上に設定すればよい。なお、切替充電解除電圧は、制御部６を構成する部品に応じて設定する必要がある。例えば、制御部６がＣＰＵ６−４のみで構成される場合は、ＣＰＵ６−４の動作範囲の下限値を切替充電解除電圧として設定すればよい。また、制御部６の電圧が所定の電圧（制御部リセット電圧）以下になったときにＣＰＵ６−４の電位をＬレベルに固定するリセット部５を構成に持つ場合、切替充電解除電圧はリセット部５のＨレベル復帰電圧以上でなければならない。また、保護ＩＣ１１−１を備える場合、切替充電解除電圧は放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２がＯＮする電圧以上でなければならない。２次電池７−１がリチウムイオン電池である場合は、保護ＩＣ１１−１を備える構成がより好ましい。
【００９３】
ただし、保護ＩＣ１１−１を利用する場合、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２が開いている期間は、検出した電圧値に放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２の寄生ダイオードの電圧降下分が付加されるため、この値を考慮して切替充電解除電圧を設定しなくてはならない。
【００９４】
なお、切替充電制御は、充電検出部１０により２次電源部１から電力が供給されていないことが検出されたときにも終了する。例えば、充電器２００の電源プラグ２１２がコンセントから抜かれた場合、充電器２００から電子時計１００が取り外された場合、および、充電器２００から電子時計１００が偶発的に落下した場合などが該当しうる。
【００９５】
図４では、ステップＳ２１が、このようにして切替充電状態から切替充電終了状態に遷移する状況に該当する。充電器２００から電子時計１００が取り外される状況は、任意の状態で発生しうる。図４のステップＳ１９およびステップＳ２３は、それぞれ初期状態で取り外された場合、および、切替充電終了状態で取り外された場合に該当する。
【００９６】
なお、図４では、説明の便宜上、充電の開始（２次電源部１からの電力供給の開始）および充電の終了（２次電源部１からの電力供給の終了）を、それぞれ充電器２００にのせる、および、充電器２００から下ろすと表現した。一般に非接触充電で用いる充電器２００はシート型またはクレイドル型であり、その上に２次側製品（電子時計１００）を乗せ下ろしすることで充電が可能になるためである。しかし、非接触充電の充電器２００の形態によって、嵌める／はずす、接続／切断などが充電の開始／終了に該当する場合もある。
【００９７】
初期状態の電子時計１００が充電器２００に乗せられていない場合（図４右の「充電なし」の場合）は、切替充電制御が実行されないため、切替充電終了状態に遷移する（ステップＳ２４）。次に、制御部６は、２次電池７−１の電圧（電池電圧）が制御部６の動作電圧以上であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。電池電圧が動作電圧以上でない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧以上の期間は切替充電終了状態を保持するが、その後は初期状態に戻る（ステップＳ１１）。電池電圧が動作電圧以上の場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、制御部６は、２次電池７−１を電源として動作を継続する（ステップＳ２６）。
【００９８】
なお、ステップＳ２４およびステップＳ２５の処理を実行する状態は、極めて短い時間の過渡状態として存在するが、実際には直ちに次の状態に移行する。
【００９９】
ステップＳ２４の切替充電終了状態で電子時計１００が充電器２００に乗せられた場合は（ステップＳ２０）、切替充電状態に遷移する（ステップＳ１４）。また、ステップＳ２６の切替充電終了状態で電子時計１００が充電器２００に乗せられた場合は（ステップＳ２２）、ステップＳ１７の切替充電終了状態に遷移した後、２次電池７−１への充電が継続される（ステップＳ１８）。
【０１００】
図９は、切替充電制御中の電圧の変化を表している。図９の実線（Ｖ１）は、図１０のように２次電源部１から供給される電圧に相当する。図９の破線（Ｖ２）は、図１０のようにコンデンサ４−２から制御部６に供給される電圧に相当する。上述のように、図９の時間ｔ１は、コンデンサ４−２が充電される状態Ａを表すため、Ｖ２が上昇する。この後、制御部６は、状態Ｂに遷移し、Ｖ２が制御部６の動作電圧の下限値を下回らない時間だけ、２次電池７−１を充電する（時間ｔ２）。
【０１０１】
図９では、この後、時間ｔ１（状態Ａ）および時間ｔ２（状態Ｂ）を繰り返した後、負荷部８−１への給電（状態Ｃ、時間ｔ３）を行う制御の例が示されている。
【０１０２】
制御部６は、可能な限り軽負荷の負荷部８−１を断続的に動作させることが好ましい。また、制御部６が駆動波形を細かくするとメリットが上がる場合がある。例えば、負荷部８−１であるＬＥＤを１秒間点灯させる場合に、１秒間常に点灯させるとする。この場合、ＣＰＵ６−４等の消費電流にも依存するが、ＬＥＤを１秒間点灯させるための電力を保持できる容量のコンデンサ４−２を用意する必要が生じる。
【０１０３】
そこで、制御部６が、例えば７ｍｓの点灯（コンデンサ４−２の電力消費）および３ｍｓの消灯（コンデンサ４−２への充電）の１０ｍｓ周期の駆動波形で制御するように構成する。これにより、コンデンサの容量は、ＬＥＤを７ｍｓ点灯できるもので済む。この例では、７ｍｓ間の点灯が保持ができれば、理論的には何秒間でもＬＥＤを点灯させ続けることができる。実際には間歇駆動であるが、周期が短いためＬＥＤの光は点灯し続けているように見えるためである。
【０１０４】
点灯のＤｕｔｙが７割となるので明るさは減少する。しかし、コンデンサの容量を小さくできること、点灯時間の拡大、および、コンデンサ４−２の電圧低下を抑制できることによる動作電圧のマージン確保の点でメリットを得られる。
【０１０５】
図１１は、上述のような制御により過放電状態から充電したときの各種電圧の推移を表す図である。なお、図１１の点線（電池電圧’）は、寄生ダイオードの電圧降下分だけ高い値として電池電圧検出部９で検出される電圧を表している。また、図１１では、保護ＩＣ１１−１が２．５Ｖ（過放電検出電圧）で放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２をＯＦＦし、回路への電源供給を停止する例を示している。これにより制御部６は、リセット部５（２．４Ｖ検出）によってＬレベルに落とされる。なお、図１１で記載している設定電圧は一例である。
【０１０６】
（変形例）
青色ＬＥＤまたは白色ＬＥＤなどは、３．０Ｖ以上から電流が流れ始める特性を持つ。このため、電池電圧が制御部６を動作できるレベルにあったとしても、このようなＬＥＤを点灯させるにはまだ電圧が低いという場合がありうる。そこで、このような負荷部８−１を動作させる場合に、２次電池７−１を回路から切断し２次電源部１の電力により直接負荷部８−１を動作させるように制御部６を構成してもよい。これにより、より高電圧で負荷部８−１の動作電流を確保することができる。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態の充電制御装置では、製品を動作させるための電力を供給する蓄電部（２次電池、電気二重層コンデンサ等）より充電時間が小さい蓄電部（コンデンサ等）を用いることにより、非接触充電の充電電流により２次側電源の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部を動作させることができる。
【０１０８】
このため、例えば、電子時計のように筐体に金属が含まれ、２次電池等の電圧が回路の動作電圧以下に低下している場合であっても、充電器に乗せた瞬間からＣＰＵ制御による充電表示が得られるようにすることができる。
【０１０９】
また、制御部が制御する負荷部としては、充電状態を表示する表示部（ＬＥＤ等）の他、電子時計の針を運針する運針部、共振周波数制御回路、位置ずれ検出回路、および、情報通信回路などを用いることもできる。これにより、搭載電池の電圧状態に関わらず、充電器に乗せた瞬間から、運針、共振周波数制御、位置ずれ検出制御、および、１次２次コイル間の情報通信を実行させることが可能となる。
【０１１０】
また、本実施の形態の充電制御装置を電子時計に備えることにより、筐体に金属を含む場合であっても効率よく充電することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１１】
１ ２次電源部
１ａ ２次コイル
１ｂ 磁性体コア
２ 整流・平滑部
３ 定電圧部
４−１ 逆流防止素子
４−２ コンデンサ
５ リセット部
６ 制御部
６−１ 電圧レギュレータＩＣ
６−２、６−３ 外付けコンデンサ
６−４ ＣＰＵ
６−５〜６−７ 抵抗
７−１ ２次電池
７−２ 切替部
８−１ 負荷部
８−２ 切替部
９ 電池電圧検出部
１０ 充電検出部
１０−１ ＭＯＳＦＥＴ
１０−２ 抵抗
１０−３ ダイオード
１１ 電池保護部
１１−１ 保護ＩＣ
１１−２ 放電制御用ＭＯＳＦＥＴ
１１−３ 保護抵抗
１１−４、１１−５ 接続回路
１１−６ 抵抗
１１−７ コンデンサ
１００ 電子時計
２００ 充電器
２１１ 送電モジュール
２１２ 電源プラグ
２１３ 磁性体コア
２１４ １次コイル
２１５ 発振回路
２１６ 電源回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腕時計等の携帯機器に搭載される２次電池などの充電を制御する充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのコイル（１次コイル、２次コイル）間の電磁誘導作用により、送電側から受電側へと非接触で電力を供給し、２次電池または電気二重層コンデンサ等の蓄電部に充電する非接触充電が知られている。コイルを利用した非接触充電は、接触式の充電に対して、製品の気密性や接触不良の低減などで利点がある。その反面、充電の効率や安定性では接触式に劣っている。
【０００３】
例えば、非接触充電では、電力源に２次コイルを使用するが、２次コイルのＤＣ抵抗等が電源の内部抵抗となるため、大きな電流を流した際の電源電圧の降下は避けられない。このような事情の対策として、特許文献１では、２次側の負荷変動に応じて１次側の送電能力を上げることで２次側の電源電圧の降下を防ぎ電圧または電流を一定化する技術が提案されている。また、特許文献２では、制御部によって給電経路を制御して充電する技術が提案されている。
【０００４】
これらの技術は、筐体がプラスチック等であり、かつ、製品の待機電流に対して使用する２次電池または電気二重層コンデンサの容量が十分である携帯電話等の製品を想定している。筐体がプラスチック等であるため、磁束の鎖交によって発熱しにくい。また、２次電池等の容量が十分にあるため長期的に放置されても電池電圧が極端に低くなる可能性が低い。
【０００５】
一方、上記技術は、例えば、腕時計のような製品には不向きである。その理由のひとつとして、腕時計の筐体が金属であることが挙げられる。そもそも１次コイルと２次コイルとの間に金属が挿入された場合、電力の送電効率は著しく低下する。また、２次側で発生する電圧降下を防ぐため必要とする電力を１次側の出力アップで無理に補おうとすれば、その電力の多くは筐体の金属部で熱に替わるため、発熱を促すこととなり非常に危険である。
【０００６】
もうひとつの理由として、スペース的な制約から容量が十分大きな電池を搭載することができないことが挙げられる。電池の容量が十分でないため、例えば専用の電池保護ＩＣを利用して、ある電圧以下で放電回路を切断するように構成したとしても、専用ＩＣ自体の消費電力や回路切断手段の漏れ、さらには電池自身の自己放電によって、長期的に放置された場合に電池電圧が極端に低くなることがありうる。少なくとも腕時計の動作を制御する制御部（制御回路）が動作できないほどに電池電圧が低下していることは十分にありえる。例えば、机の中に長期的に保存していたため機能が停止していた装置を充電するようなシーンは、腕時計では十分に考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３６８８０号公報
【特許文献２】特開２００９−０２７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のように、金属である筐体の発熱の危険があるため、２次側の電圧確保のために１次側の出力を増加させることが困難である。したがって、非接触充電を採用した腕時計では、２次側電源の内部抵抗による電源電圧の降下が避けられない。そして、このため、長期的に放置され、制御回路の動作電圧を下回るほどに電池電圧が低くなった２次電池等を充電する場合、２次側電源で発生する電圧と電池電圧とがほぼ等しくなる程度に電圧が降下することがありうる。
【０００９】
このような充電状態では、電圧が制御回路の動作電圧を下回っているため、充電器に乗せた瞬間に２次側の装置は起動しない。したがって、充電が進行し２次側電源での発生電圧が２次側回路の動作電圧の下限値を上回るまでは、例えば充電中であることをユーザーに報知する充電表示すら機能しない。このため、ユーザーが装置が故障したと勘違いする可能性がある。なお、このような状態の対策として給電経路にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を設ける方法があるが、充電の効率を落すばかりでなく、充電経緯に応じて表示を切り替える等の制御が行えず表示性能が制限される。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非接触充電の充電電流により２次側電源の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部を動作させることができる充電制御装置および電子時計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１次電源部によって発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する２次電源部と、発生された前記電力により充電される第１蓄電部と、発生された前記電力により充電され、予め定められた規定値まで充電される時間が前記第１蓄電部より小さい第２蓄電部と、前記第２蓄電部の電圧が前記規定値を超えたときに動作し、前記２次電源部から前記第１蓄電部への第１給電経路を開閉して前記第１蓄電部の充電を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非接触充電の充電電流により２次側電源の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部を動作させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施の形態にかかる充電システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本実施の形態の電子時計の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本実施の形態の電子時計の回路構成の一例を示す回路図である。
【図４】図４は、本実施の形態における充電制御処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、切替充電状態の電子時計を表す図である。
【図６】図６は、切替充電状態の電子時計を表す図である。
【図７】図７は、切替充電状態の電子時計を表す図である。
【図８】図８は、切替充電終了状態の電子時計を表す図である。
【図９】図９は、切替充電制御中の所定箇所での電圧の変化を表す図である。
【図１０】図１０は、図９で表す電圧を測定する箇所を示す図である。
【図１１】図１１は、過放電状態から充電したときの各種電圧の推移を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる充電制御装置および電子時計の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、充電制御装置を充電式腕時計（電子時計）に適用した実施形態を例示するが、非接触充電方式により充電した電池等により動作する装置であればあらゆる装置に適用できる。
【００１５】
まず、電子時計および電子時計を充電する充電器を含む充電システムの構成例について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる充電システムの概略構成を示す模式図である。この充電システムは、充電器２００と、充電式の電子時計１００とを備えている。充電器２００は、１次電源部として機能する送電モジュール２１１と、電源プラグ２１２と、発振回路２１５と、電源回路２１６とを備えている。電子時計１００は、受電モジュールとしての２次電源部１と、制御部６と、２次電池７−１とを備えている。
【００１６】
充電システムは、電源プラグ２１２を家庭用ＡＣ１００Ｖのコンセント（図示せず）に装着し、電子時計１００を充電器２００の所定の装着位置にセットすることで、送電モジュール２１１から２次電源部１へ非接触給電によって電力を供給する。これにより、電子時計１００内部の２次電池７−１が充電される。
【００１７】
充電器２００の送電モジュール２１１は、例えば、マンガン−亜鉛の混合材質などからなる円柱状の磁性体コア２１３と、この磁性体コア２１３の周囲に巻回された１次コイル２１４とを有している。１次コイル２１４の両端は、発振回路２１５に接続されている。発振回路２１５は、家庭用ＡＣ１００Ｖを所望の電圧に変換する電源回路２１６に接続されている。発振回路２１５は、電源プラグ２１２が家庭用ＡＣ１００Ｖのコンセントに装着されると、１次コイル２１４に交流電流を流す。１次コイル２１４に交流電流が通電されると、この交流電流に応じて１次コイル２１４が巻回中心軸に沿った方向の交番磁界を発生する。このとき、１次コイル２１４の巻回中心に磁性体コア２１３が配置されているので、コイル外周側を回り込んで短絡する磁束が低減され、１次コイル２１４から発生する交番磁界は、電子時計１００側へと効率よく伝播する。
【００１８】
一方、電子時計１００に内蔵される２次電源部１は、２次コイル１ａと、磁性体コア１ｂとを備えている。２次コイル１ａは、電子時計１００が充電器２００の所定の装着位置にセットされたときに充電器２００の１次コイル２１４に対して所定の空隙を介して対向するように設けられる。磁性体コア１ｂは、この２次コイル１ａの１次コイル２１４に対する対向面とは逆側の面上に配設される。磁性体コア１ｂは、マンガン−亜鉛の混合材質などで構成される。
【００１９】
具体的には、２次コイル１ａは、例えば円形渦巻コイルとして構成される。また、磁性体コア１ｂは、例えば２次コイル１ａと同心円状に配置された円環状コアとして構成される。これら２次コイル１ａと磁性体コア１ｂとが一体となってボビン（図１では省略）に支持されている。
【００２０】
電子時計１００が充電器２００の所定の装着位置にセットされ、１次コイル２１４から交番磁界が発生されると、２次コイル１ａには電磁誘導作用により１次コイル２１４からの交番磁界の磁束を打ち消す方向での交流電流が誘起される。なお、２次コイル１ａの１次コイル２１４に対する対向面とは逆側の面上に磁性体コア１ｂが配置されている。このため、１次コイル２１４から発生する交番磁界の磁束は磁性体コア１ｂにより吸引され、漏れ磁束が低減される。これにより、１次コイル２１４から発生する交番磁界が効率よく２次コイル１ａの交流電流に変換される。２次コイル１ａの両端は制御部６に接続されており、２次コイル１ａを流れる交流電流は制御部６に供給される。制御部６の機能の詳細は後述する。
【００２１】
なお、図１の構成は一例であり、１次コイルと２次コイルとの間の電磁誘導作用により非接触で電力を供給して充電可能な構成であれば従来から用いられているあらゆる構成を適用できる。
【００２２】
次に、本実施の形態の電子時計１００の構成の概要について図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態の電子時計１００の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、電子時計１００は、上述の２次電源部１、制御部６および２次電池７−１の他、主な構成として、逆流防止素子４−１と、コンデンサ４−２と、切替部７−２と、負荷部８−１と、切替部８−２と、を備えている。
【００２３】
２次電源部１は、上述のように送電モジュール２１１により発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する。制御部６は、２次電池７−１の充電、および、負荷部８−１の動作を制御する。２次電池７−１は、発生された電力により制御部６による制御に応じて充電される蓄電部（第１蓄電部）である。第１蓄電部は、電気二重層コンデンサにより構成してもよい。
【００２４】
逆流防止素子４−１は、コンデンサ４−２に蓄えられた電荷が２次電池７−１に流れ込まないように防止する素子である。逆流防止素子４−１は、他の構成部品の選択のしやすさから電圧降下の小さいショットキーダイオードが好ましい。選定の際には漏れ電流の小さく温度変化の影響が少ないものがより好ましいが、特性やコストやサイズ等から妥当なものを選択する。
【００２５】
コンデンサ４−２は、２次電源部１に接続され、２次電源部１で発生された電力により充電される蓄電部（第２蓄電部）である。このように、本実施の形態では、２次電池７−１の他に、２次電池７−１より充電時間が短い蓄電素子であるコンデンサ４−２を備えている。コンデンサ４−２は、充電が開始されると瞬時に電圧が上昇する。コンデンサ４−２を充電するために流れる電流はごく僅かであるため、２次電池７−１を充電するときのような２次電源部１の大きな電圧降下は発生しない。本実施の形態では、このように瞬間的に充電された蓄電部（コンデンサ４−２）の電圧によって制御部６が動作する。これにより、非接触充電の充電電流により２次電源部１の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部６を動作させることができる。なお、第２蓄電部は、例えば制御部６が動作する動作電圧の下限値などの予め定められた規定値まで充電される充電時間が、少なくとも第１蓄電部（２次電池７−１）より小さければよい。上述のように瞬時に動作電圧まで充電可能となるため、コンデンサ４−２を第２蓄電部とすることが望ましい。
【００２６】
切替部７−２は、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路（第１給電経路）を開閉するための手段である。
【００２７】
負荷部８−１は、２次電源部１により発生された電力で動作する。負荷部８−１は、２次電源部１の電力のみで動作させうるものであればよい。また、負荷部８−１は、２次電源部１の電圧降下を考慮し、例えば１０ｍＡ未満の電流で十分動作可能な軽負荷のものを用いることが好ましい。負荷部８−１は、例えば充電状態を表示するＬＥＤなどの表示部、および、ユーザーの操作に対する必要最小限のセンサー類などにより構成できる。この他、負荷部８−１としては、時刻を表示する針を運針する運針部、２次電源部１に発生する交流電力の周波数を検出するための周波数検出部、２次電源部１の共振周波数を電気的に調整するための周波数調整部、１次コイル２１４と２次コイル１ａとの間の位置ずれを検出する位置検出部、および、充電器２００（送電モジュール２１１）と電子時計１００（２次電源部１）との間で非接触通信等により情報を通信する通信部などを適用できる。なお、図２では１つの負荷部のみを表示しているが、負荷部は１つに限定されるものではない。
【００２８】
切替部８−２は、２次電源部１から負荷部８−１への給電経路（第２給電経路）を開閉するための手段である。
【００２９】
後述するように、制御部６は、コンデンサ４−２の電圧および２次電池７−１の電圧等に応じて切替部７−２および切替部８−２の開閉を制御することにより、動作電圧を確保しながら２次電池７―１の充電および負荷部８−１の動作を制御する。以下では、このように切替部７−２および切替部８−２を切り替えながら充電を制御する処理を切替充電制御という。
【００３０】
次に、図２のような機能を実現するための回路構成例について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態の電子時計１００の回路構成の一例を示す回路図である。図３に示すように、電子時計１００は、２次電源部１と、整流・平滑部２と、定電圧部３と、逆流防止素子４−１と、コンデンサ４−２と、リセット部５と、制御部６と、２次電池７−１と、切替部７−２と、負荷部８−１と、切替部８−２と、電池電圧検出部９と、充電検出部１０と、電池保護部１１と、を備えている。
【００３１】
２次電源部１は、上述のように非接触充電を行う２次コイル１ａ等で構成される。整流・平滑部２は、２次コイル１ａで発生した電力を整流および平滑化する。定電圧部３は、平滑化された電圧を定電圧化（例えば４．５Ｖ）する。定電圧部３は、例えばレギュレータＩＣまたはツェナーダイオードで構成するのが好ましい。
【００３２】
逆流防止素子４−１は、上述のようにショットキーダイオードなどにより構成する。コンデンサ４−２は、上述のように２次電源部１で発生された電力により充電される蓄電部（第２蓄電部）である。
【００３３】
ここでショットキーダイオードおよび制御部６を近似的に抵抗とみなすと、コンデンサ４−２とのＣＲカーブを簡易的に計算することができる。例えばショットキーダイオードの順方向電流に対する等価抵抗をＲ１、逆方向電流に対する等価抵抗をＲ２、制御部６の等価抵抗をＲ３、コンデンサの静電容量をＣとすれば、充電時および放電時のＣＲカーブの時定数は、それぞれ以下の（１）式および（２）式で表される。
τ＝（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ１＊Ｒ３＊Ｃ ・・・（１）
τ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１＊Ｒ２＊Ｃ ・・・（２）
【００３４】
両者は同じ形の式となるが、Ｒ１＞Ｒ２であるので、放電よりも充電のほうが速く行われることになる。このため、コンデンサ４−２への充電時間は２次電池７−１または負荷部８−１への給電時間よりも短くすることができる。
【００３５】
リセット部５は、制御部６の動作をリセットするものである。リセット部５は、コンプリメンタリ出力の電圧検出ＩＣで構成するのが好ましい。このような電圧検出ＩＣにより構成されたリセット部５は、コンデンサ４−２の電圧が所定の閾値（第３閾値）となる制御部リセット電圧（例えば２．４Ｖ）以下になったときに、直ちに後段の電圧をＬレベルに落す。電圧検出ＩＣのＯＮ→ＯＦＦおよびＯＦＦ→ＯＮ能力は、制御部６のＣＰＵ６−４に選定する部品のパワーオンリセットの条件を十分に満たせるだけの能力を持つものを選定すべきである。また、この能力をことさら妨げるような大容量のコンデンサは、リセット部５以降には配置しないことが好ましい。
【００３６】
リセット部５は、コンデンサ４−２の電圧が制御部リセット電圧を下回った場合、それ以降の構成部の電圧を直ちにＬレベルに落とし、コンデンサ４−２の電圧が所定のリセット解除電圧（＝制御部リセット電圧＋ヒステリシス幅）を上回った場合、それ以降の構成部の電圧を直ちにＨレベルに設定するように構成する。
【００３７】
制御部６は、電圧レギュレータＩＣ６−１と、外付けコンデンサ６−２および６−３と、ＣＰＵ６−４と、抵抗６−５〜６−７とを備えている。
【００３８】
電圧レギュレータＩＣ６−１は、一定の電圧（例えば１．６Ｖ）を生成する。電圧レギュレータＩＣ６−１は、ＣＰＵ６−４の動作電圧に合わせて選定すればよい。外付けコンデンサ６−２および６−３は、上述のようにリセット部５の能力を妨げる大容量のコンデンサは避ける。
【００３９】
リセット部５によって電圧がＬレベルとなった際、ＣＰＵ６−４の出力信号はＬとなる。このため、基本的にＣＰＵ６−４のすべての出力信号はアクティブＨとなるように設定する。アクティブＬとするとリセット状態に入っている間、常時機能がＯＮすることになり、制御ができなくなるためである。ただし、それを見込んだ上で構成する分には問題ない。
【００４０】
また、電圧レギュレータＩＣ６−１により定電圧化しているため、入力信号は電圧変換が必要になる。これらの入力は、構成の容易さから、プルアップ抵抗により通常時にはＨ入力となり、信号がある場合にはＬ入力となる構成がよい。ただし、この信号の入力時には、プルアップ抵抗に流れる電流もコンデンサ４−２の電荷を消費する要素となる。このため、プルアップ抵抗は条件の許す限りに高めの抵抗値に設定するのが好ましい。ただし、必要以上に大きくすると弊害が発生する場合があるので、許容範囲内で設定する。また、ＣＰＵ６−４は、処理速度によって消費電流が変わるため、低速で処理できるようにプログラムを組むのが好ましい。
【００４１】
２次電池７−１は、図３に示すように、例えばリチウムイオン電池により構成することができる。図３では、切替部７−２としてＮｃｈＭＯＳＦＥＴを配置している。切替部７−２は、トランジスタで構成してもよい。ただし、トランジスタの場合、ベース電流分がコンデンサ４−２の消費要素となるため、ＭＯＳＦＥＴで構成するのが好ましい。このＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）は、電池保護部１１（後述）の充電制御用ＭＯＳＦＥＴの機能を兼ねる。
【００４２】
負荷部８−１は、上述のように２次電源部１により発生された電力で動作する。切替部８−２は、切替充電制御中では、２次電源部１から負荷部８−１への給電経路（第２給電経路）を切り替える手段として機能する。また、切替部８−２は、負荷部８−１を制御するための駆動回路として機能する。
【００４３】
電池電圧検出部９は、２次電池７−１の電圧（電池電圧）を検出する。電池電圧検出部９は、外付けのＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）素子や電圧検出ＩＣで構成するのが好ましい。特に安価であり消費電流の小さいことから、電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣで構成するのが好ましい。
【００４４】
電池電圧検出部９は、切替充電制御を解除するための閾値（第２閾値）となる電圧（切替充電解除電圧）として定められた検出値に達したか否かを検出する。ただし、実際の製品では、他の目的で複数の検出値を持つ必要が生じる場合がある。電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣのみで構成しようとすると、検出できる電圧（検出値）を１つしか設定できない。このため、分圧比の異なる分圧抵抗を複数備えることにより検出できる電圧を増やすなどの工夫が必要となる。また、ＣＰＵ６−４とは電圧が異なることから、電池電圧検出部９の出力は、Ｎｃｈオープンドレインのもので構成する必要がある。
【００４５】
なお、電池電圧検出部９に関しては、以下の２点に注意が必要となる。
【００４６】
第１の注意点は、電池電圧が極端に低い場合には、電池電圧検出部９が機能しないことが考えられる点である。例えば、電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣで構成する場合には、電圧検出ＩＣが１．０Ｖ付近まで動作できず出力が不定となる。この問題は、例えば、ＣＰＵ６−４にＡ／Ｄ端子が内蔵されていれば解決できる。しかし、Ａ／Ｄ端子を備えるＣＰＵ６−４が必須とすると部品選定の制約のため利便性が損なわれる。そこで、本実施の形態では、以下のようにしてこの問題を解決する。
【００４７】
ここで、この問題の詳細についてさらに説明する。まず、電圧検出ＩＣの動作電圧を下回るようなレベルから充電された場合、コンデンサ４−２への充電の後、制御部６が起動される。制御部６のＣＰＵ６−４のプログラムは、初期状態から動き出す。このときに充電が検出されれば、その充電は一義的に過放電状態からの充電であると解釈できるため、制御部６は、直ちに切替充電制御を始める。一方、制御部６は、電池電圧を確認しつつ充電を行い、電池電圧が切替充電解除電圧に達した場合は直ちに切替充電制御を終了し、２次電池７−１への給電経路を接続状態に固定することが望ましい。ところが、制御部６は、電池電圧が１．０Ｖを下回るような状態から起動されたのか、または、切替充電解除電圧をわずかに下回る状態から起動されたのかを判断できない。したがって、例えば後者のような状態から起動され、電池電圧が短時間で切替充電解除電圧に達したときに直ちに切替充電制御を停止するためには、制御部６は、起動直後から電池電圧を検出する必要がある。
【００４８】
一方、上述のように、電池電圧が極端に低い状態（前者の状態）では、電池電圧検出部９が機能しない可能性がある。このように正常に機能しないリスクのある時点で電池電圧を検出することは好ましくない。誤検出によって切替充電制御を解除すると、リセット部５による制御部６のリセットが働き、切替充電制御およびリセットの繰り返しとなり効率が悪いためである。また、プログラムの起動から電圧検出までに少なくとも１回は負荷部８−１を機能させる処理が含まれていないと、結果的に何も制御されていない状態のまま充電されることになるためである。
【００４９】
そこで、この問題の回避策として、本実施の形態では、初期状態から切替充電制御を行った場合は少なくとも電池電圧検出部９が動作可能となる電圧に達するまでの時間（検出不可時間）は電池電圧を検出しない、または、電池電圧を検出したとしても検出結果を制御に反映しないように構成する。
【００５０】
例えば、電池電圧検出部９を電圧検出ＩＣにより構成する場合は、電圧検出ＩＣが正常に動作可能な電圧（例えば１．０Ｖ）まで充電される時間が確保されればよい。例えば、２次電源部１の充電能力に応じた適切な検出不可時間を予めＣＰＵ６−４に与えておき、ＣＰＵ６−４が、検出不可時間の経過後に電池電圧を検出するように構成すればよい。
【００５１】
なお、図３の構成では、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２（詳細は後述）が閉じているため寄生ダイオードによる電圧降下が存在する。このため、電池電圧検出部９にかかる電圧は見かけ上、寄生ダイオードの電圧降下分だけ電池電圧より高くなる。例えば電圧降下の値が約０．６Ｖ程度であるとすれば、実際には電池電圧が０．４Ｖまで充電されれば電池電圧検出部９が機能できるようになる。
【００５２】
これにより、電池電圧が１．０Ｖを下回るような状態からの起動、および、切替充電解除電圧をわずかに下回る状態からの起動のいずれであっても、制御部６はリスクなく制御することができる。
【００５３】
仮に検出不可時間内での検出の制限が何らかの理由で達成できず、誤判定によって切替充電制御を解除した場合であっても、リセット部５により制御部６のリセットが働き、再度、切替充電制御が行われるため問題は生じない。
【００５４】
なお、２次電池７−１としてリチウムイオン電池を使用する場合、０Ｖ付近からの再充電が禁止されている場合がある。このような場合には、０Ｖ付近からの再充電を禁止する手段を備えればよい。多くの場合、リチウムイオン電池に対応する保護ＩＣに０Ｖからの充電を禁止する仕様のものが存在するので、その保護ＩＣを電池保護部１１に備えるように構成すればよい。電池電圧検出部９の動作可能電圧が高い場合や、２次電池７−１が０Ｖからの充電も可能であるような場合には、上述した制御が必要となる。
【００５５】
第２の注意点は、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２の電圧降下により、電池電圧の検出結果に誤差が含まれることである。上述のように、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２が閉じている間、充電電流はこの放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２の寄生ダイオードを流れる。このため、この寄生ダイオードによる電圧降下の分、回路の電圧は実際の電池電圧より高くみえる。
【００５６】
そこで、これによる誤作動が発生しないようにするため、保護ＩＣ１１−１（詳細は後述）の過放電解除電圧より適当な値だけ、切替充電解除電圧を高い値にする必要がある。例えば、過放電解除電圧が２．７Ｖである保護ＩＣ１１−１を利用する場合、寄生ダイオードの電圧降下分と充電によるリプルの影響分を含めて、切替充電解除電圧を３．５Ｖに設定する。
【００５７】
充電検出部１０は、２次電源部１から電力が供給されているか否かによって充電の有無（充電の開始および終了）を検出する。充電検出部１０は、電圧変換用のＭＯＳＦＥＴ１０−１と、検出用の抵抗１０−２と、逆流防止のダイオード１０−３とを備えている。
【００５８】
なお、本来制御部６は、充電器２００に乗せられて起動開始した場合には充電器２００を検出することなく、直ちに切替充電制御を開始するように構成すればよい。制御部６がＯＦＦ状態から起動するのは充電器２００に接続されている以外になく、敢えて検出する必要がないためである。しかし、検査工程での利便性等を考慮すると、起動時に充電器２００の有無を検出するように構成することが好ましい。制御部６の起動後に強制的に切替充電制御を実行すると、検査工程でさまざまな動作モードを試験できない場合が生じうる。このため、制御部６が、起動時に充電を検出し、充電が検出されれば切替充電制御に移行し、充電が検出されなければ工程検査中であると判断するように構成する。
【００５９】
なお、このように構成するためには、制御部６が立ち上がり入力信号を読みに行くまでに、充電検出信号が出力されている必要がある。また、実際には充電されているのに、充電検出部１０が充電されていることを検出できないような状態は避けなければならない。
【００６０】
このため、充電検出部１０の抵抗１０−２の値を高めに設定して検出感度を上げ、ＭＯＳＦＥＴ１０−１ですばやく信号をＣＰＵ６−４におくる構成にしておくのが好ましい。ただし抵抗１０−２の値が過大となると、ノイズによる誤作動を起こす可能性や、充電電流によってはＭＯＳＦＥＴ１０−１の入力定格を超える可能性がある。このため、実際の条件を考慮して抵抗１０−２の値を設定する必要がある。
【００６１】
電池保護部１１は、２次電池７−１を保護する回路である。図３では、２次電池７−１としてリチウムイオン電池を想定し、電池保護部１１に保護ＩＣ１１−１を設けている。この他、電池保護部１１は、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２と、電圧検出端子の保護抵抗１１−３と、充電制御用ＭＯＳＦＥＴの制御出力信号をＣＰＵ６−４に伝えるための接続回路１１−４および１１−５と、抵抗１１−６と、コンデンサ１１−７と、を備えている。
【００６２】
接続回路１１−４および１１−５は、リチウムイオン電池の過充電保護を行う必要があるため備えられている。すなわち、接続回路１１−４および１１−５は、保護ＩＣ１１−１による過充電検出をＣＰＵ６−４が検知し、充電制御用のＭＯＳＦＥＴである切替部７−２をＯＦＦする制御が必要となるために設けてある。なお、図３は接続の一例であり、同様の機能を満たせばどのような構成でも良い。
【００６３】
切替部７−２は、上述のように、切替充電制御時の給電経路を切り替える機能と、充電制御用ＭＯＳＦＥＴの機能とを兼ねている。通常、充電制御用ＭＯＳＦＥＴは、保護ＩＣ１１−１の出力端子から制御される。しかし、そのような構成では過放電状態からの制御機能が達成できないため、本実施の形態では図３のように接続することにより、過放電状態からの制御機能を実現可能としている。
【００６４】
また、保護抵抗１１−３に接続された保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子は、２次電池７−１の負極に接続された端子との電圧差を監視し、電流の向きと大きさを検知している。図３の構成では、この電圧検出端子は、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２と切替部７−２（充電制御用ＭＯＳＦＥＴ）との間に接続されている。保護ＩＣ１１−１の仕様に依存するが、保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子は、一般的には、充電制御用ＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）のソース側に接続される。
【００６５】
一方、本実施の形態では、後述するように、保護ＩＣ１１−１の指示によらず頻繁に充電制御用ＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）をＯＮ／ＯＦＦする。このような構成では、電子時計１００が充電器２００から下ろされており、かつ、切替部７−２を開いた場合には、切替部７−２の寄生ダイオードの電圧降下分の電圧が電圧検出素子と２次電池７−１の負極との間に発生する。このため、過大な電流が流れたと誤判断する場合がある。そして、例えば電池電圧が放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２をＯＮするレベルにまで達していた場合には、保護ＩＣ１１−１が直ちに放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２をＯＦＦするため、再び停止状態に戻るおそれがある。
【００６６】
この状態は、切替充電制御中に充電器２００から下ろされるシーンに相当する。このような場合、再び充電器２００にのせれば機能は回復するものの、好ましい制御ではない。そこで、本実施の形態では、この現象を回避するため、保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子の接続位置を変更している。この構成であれば、保護ＩＣ１１−１の電圧検出端子と２次電池７−１の負極との間の電圧差は、充電制御用ＭＯＳＦＥＴ（切替部７−２）のＯＮ／ＯＦＦによらない。このような接続形態は、通常の保護ＩＣ１１−１の使用法からは外れるが、本実施の形態の制御方法の範囲で不都合なく動作する。
【００６７】
次に、このように構成された本実施の形態にかかる電子時計１００による充電制御処理について図４〜図１０を用いて説明する。図４は、本実施の形態における充電制御処理の全体の流れを示すフローチャートである。図５〜図７は、切替充電状態の電子時計１００を表す図である。図８は、切替充電終了状態の電子時計１００を表す図である。図９は、切替充電制御中の所定箇所での電圧の変化を表す図である。図１０は、図９で表す電圧を測定する箇所を示す図である。なお、切替充電状態とは、制御部６により切替充電制御が行われる状態をいう。また、切替充電終了状態とは、制御部６による切替充電制御が終了された状態をいう。
【００６８】
ここで、本実施の形態は、２次電池７−１の電池電圧が制御部６の動作電圧の下限値を下回るレベルまで放電された製品を充電する場面で利用される。以下では、２次電池７−１が制御部６の動作電圧の下限値を下回るまで放電した状態を過放電状態という。また、過放電状態の２次電池７−１が組み込まれた電子時計１００の状態を初期状態という。なお、上述の図２は、初期状態の電子時計１００を表している。
【００６９】
初期状態の電子時計１００は、いかなる機能も発揮できない状態にある（ステップＳ１１）。このような状態の電子時計１００を充電器２００に乗せた場合（ステップＳ１２）、乗せた直後の電子時計１００の状態は初期状態となる（ステップＳ１３）。図２に示すように給電経路はコンデンサ４−２のみに接続されているため、この後、直ちにコンデンサ４−２への充電が開始される。コンデンサ４−２は瞬時に電圧が上昇し、瞬時に充電される。このように瞬間的に充電されたコンデンサ４−２の電圧が動作電圧の下限値に達した場合に制御部６が起動し、２次電池７−１の電池電圧によらず直ちに切替充電制御を行う状態である切替充電状態に移行する（ステップＳ１４）。
【００７０】
以下、切替充電状態（図４のステップＳ１４）に含まれる各状態の詳細について、主に図５〜図７を用いて説明する。
【００７１】
図５〜図７は、切替充電状態の電子時計１００を表している。切替充電状態には、制御の経過に応じて、さらに複数の状態が含まれる。すなわち、２次電池７−１の給電経路を切り替える切替部７−２の開閉状態、および、負荷部８−１の給電経路を切り替える切替部８−２の開閉状態の組合せに応じて、複数の状態が存在しうる。なお、以下では説明の便宜のため、２次電池７−１と１つの負荷部８−１とで構成した例を説明する。負荷部８−１が２以上の場合も同様の方法で複数の状態を切り替える制御を実現できる。
【００７２】
図５は、コンデンサ４−２を充電する状態（以下、状態Ａという。）を表している。図５は、切替部７−２および切替部８−２が開いている点については初期状態を表す図２と同じであるが、充電器２００に乗せられたことによりコンデンサ４−２への充電が行われている点が異なる。
【００７３】
なお、制御部６が、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧の下限値に達した後、直ちに動作を開始するのではなく、コンデンサ４−２へ十分に充電が行われるまでの時間として予め定められた待機時間が経過後に動作を開始するように構成してもよい。また、コンデンサ４−２への印加電圧は、制御部６の動作電圧の下限値より十分に高いほうが好ましい。ただし、これらはコンデンサの容量と制御部６の消費電流等との兼ね合いで決まるため、待機時間や印加電圧が大きな数値であるほどよいというものではなく、一定時間だけ制御部６の動作が確保できる電荷がコンデンサ４−２に蓄積できればよい。
【００７４】
ここで決まる待機時間が、次に述べる２次電池７−１および負荷部８−１への給電可能時間となるため、コンデンサ４−２の容量は給電対象となる負荷部８−１の種類等を考慮して決定する。ただし、１次側の送電モジュール２１１と２次電源部１との間の位置ずれなどによる電力の低下を考慮して、十分余裕を持った値にするほうが良い。状態Ａの期間は図９の時間ｔ１の範囲に相当する。
【００７５】
図５の状態Ａの後、図６の状態に遷移する。図６は、２次電池７−１を充電する状態（以下、状態Ｂという。）を表している。図６に示すように、制御部６は、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を閉じるように切替部７−２を制御し、２次電池７−１への充電を開始する。
【００７６】
ここで、２次電池７−１への給電経路切替手段を接続すると、図４の２次電源部１の電圧は、充電電流によって２次電池７−１の電池電圧付近まで降下する。このため、制御部６は、２次電源部１の電圧が制御部６の動作電圧の下限値を下回ることを考慮しなければならない。すなわち、制御部６は、コンデンサ４−２に蓄えられた電圧が自身の消費電流によって動作電圧を下回るまでの期間、２次電池７−１への充電を行うように制御する。
【００７７】
例えば、制御部６が、コンデンサ４−２の電圧を検出または算出し、コンデンサ４−２の電圧が予め定められた電圧の閾値（第１閾値）以上である期間、２次電池７−１への充電を行うように制御する。この場合、制御部６は、コンデンサ４−２の電圧が閾値より小さくなったときに、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を開くように切替部７−２を制御し、２次電池７−１への充電を停止する。また、制御部６が、２次電池７−１への充電を開始してから予め定められた時間（第１時間）が経過するまで２次電池７−１への充電を行うように構成してもよい。この時間が経過した後、制御部６は、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を開くように切替部７−２を制御し、２次電池７−１への充電を停止する。
【００７８】
コンデンサ４−２の電圧は、Ａ／Ｄ回路によって検知してもよいし、コンデンサ４−２の充電電圧からＣＲカーブで算出してもよい。例えば、Ａ／Ｄ端子が内蔵されているＣＰＵ６−４を用いる場合は、このＡ／Ｄ端子を用いればよい。この場合、上述のように電圧誤検出を回避するための構成が必要なくなるメリットもあるが、ＣＰＵ６−４の選定範囲は制限される。そこで、構成の簡易さやコスト面からＣＲカーブを用いてコンデンサ４−２の電圧を予測する構成が好ましい。
【００７９】
この場合、算出の精度を上げるためにツェナーダイオードやレギュレータで定電圧化した電位をコンデンサ４−２に与えるのがより良い構成といえる。図３のように定電圧部３を用いればこれを実現できる。なお、２次電源部１の無負荷時電圧が、他の構成素子の耐電圧より高い場合には、定電圧部３のような手段で保護する必要がある。状態Ｂの期間は図９の時間ｔ２の範囲に相当する。
【００８０】
制御上、次は図５または図７に遷移する。２次電池７−１への充電期間中に低下したコンデンサ４−２への充電を行う場合は、図５に遷移する。コンデンサ４−２の電圧が制御部６を停止させない範囲であれば、図７に遷移しても良い。また、電力が確保でき動作可能である場合には図６と図７を兼ね合わせ、２次電池７−１および負荷部８−１の双方に同時に給電する状態（図示せず）に遷移してもよい。なお、図９では、典型例として一旦図５に戻りコンデンサ４−２を再充電する場合の電圧の変化例を表している。
【００８１】
図５に戻りコンデンサ４−２を充電した後、図７の状態に遷移する。図７は、負荷部８−１を給電する状態（以下、状態Ｃという。）を表している。状態Ｃの場合も、２次電池７−１への充電時（状態Ｂ）と同様に、負荷部８−１へ流す電流によって２次電源部１の電圧降下が発生する。このため、制御部６は、コンデンサ４−２に蓄えられた電圧が動作電圧を下回るまでの期間、負荷部８−１への給電を行うように制御する。負荷部８−１に流す電流は、２次電源部１の発生電力を考慮して妥当な値を設定する。状態Ｃの期間は図４の時間ｔ３の範囲に相当する。
【００８２】
その後、制御部６は、図９に示すようにｔ１からｔ３の期間を交互に繰り返すように充電および負荷部８−１の動作を制御する。なお、制御の順序は、ｔ１からｔ３の順序に限定する必要はない。例えばｔ３の期間を間歇駆動にして、その間にｔ１を挿入するような順序も可能である。また、ｔ１とｔ２の組み合わせのみを繰り返し、所定期間（例えば数分間）に１回だけｔ３の期間を設けるように構成してもよい。
【００８３】
このように制御する間、コンデンサ４−２は、２次電源部１、および、２次電池７−１と負荷部８−１とのいずれに給電するかによって定まる動作点電圧と、２次電源部１の無負荷時電圧（または無負荷時電圧を定電圧化した電圧）との間で充放電を繰り返すことになる。２次電池７−１の電圧が高くなるにつれてコンデンサ４−２を充電するのに要する時間ｔ１が少なくなるため、相対的に２次電池７−１への給電時間ｔ２を延ばすことができる。
【００８４】
このような制御は、コンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回らない範囲で２次電池７−１の充電とコンデンサ４−２の充電とのＤｕｔｙ比の調整や、制御時間幅の変更など様々に工夫することが可能である。
【００８５】
図４に戻り、リセット部５は、切替充電制御中にコンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧より小さいか否かを判定する（ステップＳ１５）。コンデンサ４−２の電圧が動作電圧より小さい場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、リセット部５は、制御部６の動作をリセットする（回路リセット）。
【００８６】
上述のように、制御部６は、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧を下回らないように充電を制御する。しかし、何らかの理由で、コンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回る場合がありうる。そこで、このような場合に、リセット部５が回路全体をリセットし、回路の接続を初期状態に戻している（ステップＳ１３）。
【００８７】
回路リセットは、上述のように、制御部６の電圧が所定の値（制御部リセット電圧）以下になったときにＣＰＵ６−４の電位をＬレベルに固定するリセット部５を備えること、および、負荷部８−１の給電経路を切り替える切替部８−２をＮｃｈＭＯＳＦＥＴまたはトランジスタで構成することで達成できる。
【００８８】
このような構成により、（１）制御部６の起動、（２）切替充電制御、（３）偶発的な電圧低下、（４）制御部６の電圧が低下し制御部リセット電圧を下回る、（５）リセット部５が制御部６の電圧をＬレベルに設定、（６）制御部６の出力信号レベル＝Ｌレベル、（７）ＮｃｈＭＯＳＦＥＴまたはトランジスタのＯＦＦ、（８）負荷部８−１への給電停止、（９）コンデンサ４−２への充電開始、（１０）制御部６の起動（＝上記（１））、・・・、というループが発生する。すなわち、仮に切替充電制御中にコンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回ったとしても、再び制御部６を動作させることができるため、信頼性の高い制御回路を構成することができる。
【００８９】
なお、少なくともこのような構成を備えていれば、制御部６が、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧を下回る時間の範囲内となるように切替部７−２および切替部８−２を制御する必要はない。しかし、回路リセットによる方法のみでは、ＣＰＵ６−４が再起動するための時間ロス、および、その間の非制御状態が生じうる。このため、本実施の形態では、コンデンサ４−２の電圧が制御部６の動作電圧を下回らない時間で負荷部８−１に給電するように構成している。
【００９０】
ステップＳ１５でコンデンサ４−２の電圧が動作電圧以上の場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、制御部６は、２次電池７−１の電圧（電池電圧）が切替充電解除電圧以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。電池電圧が切替充電解除電圧以上でない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、制御部６は、切替充電制御を継続する（ステップＳ１４）。
【００９１】
電池電圧が切替充電解除電圧以上の場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、制御部６は切替充電制御を終了し、切替充電終了状態に遷移する（ステップＳ１７）。切替充電終了状態で充電ありの場合（電子時計１００が充電器２００に乗せられている場合）は、２次電池７−１への充電が継続される（ステップＳ１８）。
【００９２】
図８は、切替充電終了状態の電子時計１００を表している。電池電圧が切替充電解除電圧以上となった後であれば、２次電源部１から２次電池７−１への給電経路を切り替える必要はない。切替充電解除電圧は、制御部６の動作電圧範囲の下限値以上に設定すればよい。なお、切替充電解除電圧は、制御部６を構成する部品に応じて設定する必要がある。例えば、制御部６がＣＰＵ６−４のみで構成される場合は、ＣＰＵ６−４の動作範囲の下限値を切替充電解除電圧として設定すればよい。また、制御部６の電圧が所定の電圧（制御部リセット電圧）以下になったときにＣＰＵ６−４の電位をＬレベルに固定するリセット部５を構成に持つ場合、切替充電解除電圧はリセット部５のＨレベル復帰電圧以上でなければならない。また、保護ＩＣ１１−１を備える場合、切替充電解除電圧は放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２がＯＮする電圧以上でなければならない。２次電池７−１がリチウムイオン電池である場合は、保護ＩＣ１１−１を備える構成がより好ましい。
【００９３】
ただし、保護ＩＣ１１−１を利用する場合、放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２が開いている期間は、検出した電圧値に放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２の寄生ダイオードの電圧降下分が付加されるため、この値を考慮して切替充電解除電圧を設定しなくてはならない。
【００９４】
なお、切替充電制御は、充電検出部１０により２次電源部１から電力が供給されていないことが検出されたときにも終了する。例えば、充電器２００の電源プラグ２１２がコンセントから抜かれた場合、充電器２００から電子時計１００が取り外された場合、および、充電器２００から電子時計１００が偶発的に落下した場合などが該当しうる。
【００９５】
図４では、ステップＳ２１が、このようにして切替充電状態から切替充電終了状態に遷移する状況に該当する。充電器２００から電子時計１００が取り外される状況は、任意の状態で発生しうる。図４のステップＳ１９およびステップＳ２３は、それぞれ初期状態で取り外された場合、および、切替充電終了状態で取り外された場合に該当する。
【００９６】
なお、図４では、説明の便宜上、充電の開始（２次電源部１からの電力供給の開始）および充電の終了（２次電源部１からの電力供給の終了）を、それぞれ充電器２００にのせる、および、充電器２００から下ろすと表現した。一般に非接触充電で用いる充電器２００はシート型またはクレイドル型であり、その上に２次側製品（電子時計１００）を乗せ下ろしすることで充電が可能になるためである。しかし、非接触充電の充電器２００の形態によって、嵌める／はずす、接続／切断などが充電の開始／終了に該当する場合もある。
【００９７】
初期状態の電子時計１００が充電器２００に乗せられていない場合（図４右の「充電なし」の場合）は、切替充電制御が実行されないため、切替充電終了状態に遷移する（ステップＳ２４）。次に、制御部６は、２次電池７−１の電圧（電池電圧）が制御部６の動作電圧以上であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。電池電圧が動作電圧以上でない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、コンデンサ４−２の電圧が動作電圧以上の期間は切替充電終了状態を保持するが、その後は初期状態に戻る（ステップＳ１１）。電池電圧が動作電圧以上の場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、制御部６は、２次電池７−１を電源として動作を継続する（ステップＳ２６）。
【００９８】
なお、ステップＳ２４およびステップＳ２５の処理を実行する状態は、極めて短い時間の過渡状態として存在するが、実際には直ちに次の状態に移行する。
【００９９】
ステップＳ２４の切替充電終了状態で電子時計１００が充電器２００に乗せられた場合は（ステップＳ２０）、切替充電状態に遷移する（ステップＳ１４）。また、ステップＳ２６の切替充電終了状態で電子時計１００が充電器２００に乗せられた場合は（ステップＳ２２）、ステップＳ１７の切替充電終了状態に遷移した後、２次電池７−１への充電が継続される（ステップＳ１８）。
【０１００】
図９は、切替充電制御中の電圧の変化を表している。図９の実線（Ｖ１）は、図１０のように２次電源部１から供給される電圧に相当する。図９の破線（Ｖ２）は、図１０のようにコンデンサ４−２から制御部６に供給される電圧に相当する。上述のように、図９の時間ｔ１は、コンデンサ４−２が充電される状態Ａを表すため、Ｖ２が上昇する。この後、制御部６は、状態Ｂに遷移し、Ｖ２が制御部６の動作電圧の下限値を下回らない時間だけ、２次電池７−１を充電する（時間ｔ２）。
【０１０１】
図９では、この後、時間ｔ１（状態Ａ）および時間ｔ２（状態Ｂ）を繰り返した後、負荷部８−１への給電（状態Ｃ、時間ｔ３）を行う制御の例が示されている。
【０１０２】
制御部６は、可能な限り軽負荷の負荷部８−１を断続的に動作させることが好ましい。また、制御部６が駆動波形を細かくするとメリットが上がる場合がある。例えば、負荷部８−１であるＬＥＤを１秒間点灯させる場合に、１秒間常に点灯させるとする。この場合、ＣＰＵ６−４等の消費電流にも依存するが、ＬＥＤを１秒間点灯させるための電力を保持できる容量のコンデンサ４−２を用意する必要が生じる。
【０１０３】
そこで、制御部６が、例えば７ｍｓの点灯（コンデンサ４−２の電力消費）および３ｍｓの消灯（コンデンサ４−２への充電）の１０ｍｓ周期の駆動波形で制御するように構成する。これにより、コンデンサの容量は、ＬＥＤを７ｍｓ点灯できるもので済む。この例では、７ｍｓ間の点灯が保持ができれば、理論的には何秒間でもＬＥＤを点灯させ続けることができる。実際には間歇駆動であるが、周期が短いためＬＥＤの光は点灯し続けているように見えるためである。
【０１０４】
点灯のＤｕｔｙが７割となるので明るさは減少する。しかし、コンデンサの容量を小さくできること、点灯時間の拡大、および、コンデンサ４−２の電圧低下を抑制できることによる動作電圧のマージン確保の点でメリットを得られる。
【０１０５】
図１１は、上述のような制御により過放電状態から充電したときの各種電圧の推移を表す図である。なお、図１１の点線（電池電圧’）は、寄生ダイオードの電圧降下分だけ高い値として電池電圧検出部９で検出される電圧を表している。また、図１１では、保護ＩＣ１１−１が２．５Ｖ（過放電検出電圧）で放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１１−２をＯＦＦし、回路への電源供給を停止する例を示している。これにより制御部６は、リセット部５（２．４Ｖ検出）によってＬレベルに落とされる。なお、図１１で記載している設定電圧は一例である。
【０１０６】
（変形例）
青色ＬＥＤまたは白色ＬＥＤなどは、３．０Ｖ以上から電流が流れ始める特性を持つ。このため、電池電圧が制御部６を動作できるレベルにあったとしても、このようなＬＥＤを点灯させるにはまだ電圧が低いという場合がありうる。そこで、このような負荷部８−１を動作させる場合に、２次電池７−１を回路から切断し２次電源部１の電力により直接負荷部８−１を動作させるように制御部６を構成してもよい。これにより、より高電圧で負荷部８−１の動作電流を確保することができる。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態の充電制御装置では、製品を動作させるための電力を供給する蓄電部（２次電池、電気二重層コンデンサ等）より充電時間が小さい蓄電部（コンデンサ等）を用いることにより、非接触充電の充電電流により２次側電源の電圧降下が生じる場合であっても、より迅速に制御部を動作させることができる。
【０１０８】
このため、例えば、電子時計のように筐体に金属が含まれ、２次電池等の電圧が回路の動作電圧以下に低下している場合であっても、充電器に乗せた瞬間からＣＰＵ制御による充電表示が得られるようにすることができる。
【０１０９】
また、制御部が制御する負荷部としては、充電状態を表示する表示部（ＬＥＤ等）の他、電子時計の針を運針する運針部、共振周波数制御回路、位置ずれ検出回路、および、情報通信回路などを用いることもできる。これにより、搭載電池の電圧状態に関わらず、充電器に乗せた瞬間から、運針、共振周波数制御、位置ずれ検出制御、および、１次２次コイル間の情報通信を実行させることが可能となる。
【０１１０】
また、本実施の形態の充電制御装置を電子時計に備えることにより、筐体に金属を含む場合であっても効率よく充電することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１１】
１ ２次電源部
１ａ ２次コイル
１ｂ 磁性体コア
２ 整流・平滑部
３ 定電圧部
４−１ 逆流防止素子
４−２ コンデンサ
５ リセット部
６ 制御部
６−１ 電圧レギュレータＩＣ
６−２、６−３ 外付けコンデンサ
６−４ ＣＰＵ
６−５〜６−７ 抵抗
７−１ ２次電池
７−２ 切替部
８−１ 負荷部
８−２ 切替部
９ 電池電圧検出部
１０ 充電検出部
１０−１ ＭＯＳＦＥＴ
１０−２ 抵抗
１０−３ ダイオード
１１ 電池保護部
１１−１ 保護ＩＣ
１１−２ 放電制御用ＭＯＳＦＥＴ
１１−３ 保護抵抗
１１−４、１１−５ 接続回路
１１−６ 抵抗
１１−７ コンデンサ
１００ 電子時計
２００ 充電器
２１１ 送電モジュール
２１２ 電源プラグ
２１３ 磁性体コア
２１４ １次コイル
２１５ 発振回路
２１６ 電源回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次電源部によって発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する２次電源部と、
発生された前記電力により充電される第１蓄電部と、
発生された前記電力により充電され、予め定められた規定値まで充電される時間が前記第１蓄電部より小さい第２蓄電部と、
前記第２蓄電部の電圧が前記規定値を超えたときに動作し、前記２次電源部から前記第１蓄電部への第１給電経路を開閉して前記第１蓄電部の充電を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
前記第２蓄電部は、前記第１給電経路が開いているときに、発生された前記電力により充電され、
前記制御部は、前記第１給電経路を開いて前記第２蓄電部を充電する処理、および、前記第１給電経路を閉じて前記第１蓄電部を充電する処理を繰り返すことにより、前記第１蓄電部の充電を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２蓄電部の電圧が予め定められた第１閾値より小さくなったときに前記第１給電経路を開いて前記第１蓄電部への充電を停止すること、
を特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１給電経路を閉じて前記第１蓄電部への充電を開始してから予め定められた第１時間を経過したときに前記第１給電経路を開いて前記第１蓄電部への充電を停止すること、
を特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項５】
前記第１蓄電部の電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、検出された前記電圧が予め定められた第２閾値を超えたときに、前記第１給電経路を閉じた状態に固定すること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、動作開始から予め定められた第２時間が経過し、かつ、検出された前記電圧が前記第２閾値を超えたときに、前記第１給電経路を閉じた状態に固定すること、
を特徴とする請求項５に記載の充電制御装置。
【請求項７】
前記制御部に供給される電圧が予め定められた第３閾値以下となったときに、前記制御部の動作をリセットするリセット部と、
前記制御部の動作が停止されたときに前記第１給電経路を開く切替部と、をさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項８】
前記２次電源部により発生された電力により動作する負荷部をさらに備え、
前記制御部は、さらに、前記２次電源部から前記負荷部への第２給電経路を開閉して前記負荷部の動作を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２給電経路を閉じて前記負荷部を動作させる場合に、前記第１給電経路を開いて前記第１蓄電部の充電を停止すること、
を特徴とする請求項８に記載の充電制御装置。
【請求項１０】
前記負荷部は、前記第１蓄電部の充電状態を表示する表示部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１１】
前記表示部は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であること、
を特徴とする請求項１０に記載の充電制御装置。
【請求項１２】
前記負荷部は、時刻を表示する針を運針する運針部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１３】
前記負荷部は、前記２次電源部に発生する交流電力の周波数を検出するための周波数検出部と、前記２次電源部の共振周波数を電気的に調整するための周波数調整部とであること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１４】
前記負荷部は、前記１次電源部と前記２次電源部との位置のずれを検出する位置検出部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１５】
前記負荷部は、前記１次電源部と前記２次電源部との間で情報を通信する通信部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１６】
前記第２蓄電部は、コンデンサであり、
前記コンデンサの電流逆流を防止するダイオードをさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の充電制御装置を備えることを特徴とする電子時計。
【請求項１】
１次電源部によって発生された磁界に応じて電磁誘導作用により電力を発生する２次電源部と、
発生された前記電力により充電される第１蓄電部と、
発生された前記電力により充電され、予め定められた規定値まで充電される時間が前記第１蓄電部より小さい第２蓄電部と、
前記第２蓄電部の電圧が前記規定値を超えたときに動作し、前記２次電源部から前記第１蓄電部への第１給電経路を開閉して前記第１蓄電部の充電を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
前記第２蓄電部は、前記第１給電経路が開いているときに、発生された前記電力により充電され、
前記制御部は、前記第１給電経路を開いて前記第２蓄電部を充電する処理、および、前記第１給電経路を閉じて前記第１蓄電部を充電する処理を繰り返すことにより、前記第１蓄電部の充電を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２蓄電部の電圧が予め定められた第１閾値より小さくなったときに前記第１給電経路を開いて前記第１蓄電部への充電を停止すること、
を特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１給電経路を閉じて前記第１蓄電部への充電を開始してから予め定められた第１時間を経過したときに前記第１給電経路を開いて前記第１蓄電部への充電を停止すること、
を特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項５】
前記第１蓄電部の電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、検出された前記電圧が予め定められた第２閾値を超えたときに、前記第１給電経路を閉じた状態に固定すること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、動作開始から予め定められた第２時間が経過し、かつ、検出された前記電圧が前記第２閾値を超えたときに、前記第１給電経路を閉じた状態に固定すること、
を特徴とする請求項５に記載の充電制御装置。
【請求項７】
前記制御部に供給される電圧が予め定められた第３閾値以下となったときに、前記制御部の動作をリセットするリセット部と、
前記制御部の動作が停止されたときに前記第１給電経路を開く切替部と、をさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項８】
前記２次電源部により発生された電力により動作する負荷部をさらに備え、
前記制御部は、さらに、前記２次電源部から前記負荷部への第２給電経路を開閉して前記負荷部の動作を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２給電経路を閉じて前記負荷部を動作させる場合に、前記第１給電経路を開いて前記第１蓄電部の充電を停止すること、
を特徴とする請求項８に記載の充電制御装置。
【請求項１０】
前記負荷部は、前記第１蓄電部の充電状態を表示する表示部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１１】
前記表示部は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であること、
を特徴とする請求項１０に記載の充電制御装置。
【請求項１２】
前記負荷部は、時刻を表示する針を運針する運針部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１３】
前記負荷部は、前記２次電源部に発生する交流電力の周波数を検出するための周波数検出部と、前記２次電源部の共振周波数を電気的に調整するための周波数調整部とであること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１４】
前記負荷部は、前記１次電源部と前記２次電源部との位置のずれを検出する位置検出部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１５】
前記負荷部は、前記１次電源部と前記２次電源部との間で情報を通信する通信部であること、
を特徴とする請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１６】
前記第２蓄電部は、コンデンサであり、
前記コンデンサの電流逆流を防止するダイオードをさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の充電制御装置を備えることを特徴とする電子時計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１４９１１（Ｐ２０１１−１１４９１１Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７９４３（Ｐ２００９−２６７９４３）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
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