電子時計
【課題】
Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧が低下して時計ＩＣが動作を停止しても、温度検出と充電制御とを継続し、Ｌｉイオン二次電池の充電許可温度範囲で安全に充電制御を行う電子時計を提供する。
【解決手段】
太陽電池５と、充電許可温度範囲に制限があるＬｉイオン二次電池４と、時計の動作を制御するシステム制御部２とを備える電子時計であって、システム制御部２は、Ｌｉイオン二次電池４に蓄電されている電力が所定の値以下のときに動作を停止し、太陽電池５が生成した電力で動作し、温度を検出して充電許可温度範囲でＬｉイオン二次電池４を充電するように制御する充電制御部３を備えた構成とした。これにより、システム制御部２と充電制御部３との電源を分離して、システム制御部２が停止してもＬｉイオン二次電池４の充電を安全に継続する電子時計を提供できる。
Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧が低下して時計ＩＣが動作を停止しても、温度検出と充電制御とを継続し、Ｌｉイオン二次電池の充電許可温度範囲で安全に充電制御を行う電子時計を提供する。
【解決手段】
太陽電池５と、充電許可温度範囲に制限があるＬｉイオン二次電池４と、時計の動作を制御するシステム制御部２とを備える電子時計であって、システム制御部２は、Ｌｉイオン二次電池４に蓄電されている電力が所定の値以下のときに動作を停止し、太陽電池５が生成した電力で動作し、温度を検出して充電許可温度範囲でＬｉイオン二次電池４を充電するように制御する充電制御部３を備えた構成とした。これにより、システム制御部２と充電制御部３との電源を分離して、システム制御部２が停止してもＬｉイオン二次電池４の充電を安全に継続する電子時計を提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電手段と蓄電手段とを備えた電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電手段と蓄電手段とを備え、電池切れを極力無くして永続的に動作できる電子時計が製品化されている。
ここで、発電手段としては太陽電池が一般的であり、蓄電手段としてはコイン型のリチウム二次電池が一般的に使用されている。リチウム二次電池とは、電極にリチウムを用いた電池であって、近年急速に普及が進む蓄電池である。古くから知られる直流電力の放電のみができるリチウム一次電池とは異なり、充電を行うことで電気を蓄える蓄電池である。
【０００３】
一方、時刻情報を含む標準電波を受信し、時刻修正を自動的に行う電波修正機能を備えた電子時計も開発され、この電波修正機能を備えると共に、前述の発電手段と蓄電手段とを備えた、いわゆるソーラー電波修正時計が製品化されている。
【０００４】
このようなソーラー電波修正時計は、標準電波を手動又は所定の時刻に自動的に受信するが、この受信動作には比較的大きな電力が必要であり、電源である蓄電手段としてのリチウム二次電池に大きな負荷となる。
このリチウム二次電池は、蓄電電圧が２．５Ｖのタイプや１．５Ｖのタイプなど複数の種類が製品化されており、性能は異なるがいずれの電池も内部インピーダンスが比較的高いために、標準電波の受信時に蓄電電圧が低下して時計システムが誤動作する危険性を含んでいる。このため、ソーラー電波修正時計の蓄電手段として、内部インピーダンスの低い二次電池が求められている。
【０００５】
このような要求から、ソーラー電波修正時計の蓄電手段として、高容量で且つ、内部インピーダンスが低いリチウムイオン二次電池（以下、Ｌｉイオン二次電池と略す）の使用が考えられる。Ｌｉイオン二次電池は、電極にリチウムを用いている点はリチウム二次電池と同じであるが、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う蓄電池である。
【０００６】
すなわち、ソーラー電波修正時計にＬｉイオン二次電池を用いるならば、標準電波の受信時の電池に対する負荷の問題を軽減でき、蓄電電圧の低下による時計システムの誤動作を防止することができる。また、Ｌｉイオン二次電池は高容量であるので、長期間、時計が光に当たらない環境に置かれて充電ができなかったとしても、十分に充電された状態であれば、時計が止まることを回避することが可能である。
【０００７】
しかしながら、Ｌｉイオン二次電池は安全性の面から一般に充電許可温度範囲に制限(例えば、０℃〜＋４５℃)が与えられている。この充電許可温度範囲から外れた環境で充電を継続すると、電池の特性によって、異常な発熱、発火、最悪の場合は破裂などの状態を引き起こす可能性がある。
従って、電子時計の蓄電手段にＬｉイオン二次電池を使用する場合、電子時計の内部に温度検出手段を備え、周囲の温度測定を行って温度情報を取得し、その温度情報に基づいて充電制御することが必須となる。
【０００８】
以上のような背景から、従来の電子時計に用いられている温度検出及び充電制御の技術を３つの特許文献を例示して検討する。
まず、一次温度特性を有する発振回路を温度検出手段として備え、その発振周波数の変
化を温度情報として二次温度特性を有する水晶発振回路の温度特性を補償する電子時計が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
この電子時計によれば、温度検出手段からの温度情報により水晶発振回路の二次温度特性を補償して、温度変化に対して安定した歩度を得ることができるので、高精度な電子時計を提供できることが示されている。
【００１０】
また、水晶発振回路の温度特性を補正する歩度調整手段と、歩度調整手段の調整量を決定するための温度測定手段と、蓄電手段とを有する電子時計が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
この電子時計は、温度測定手段からの温度情報に基づいて歩度調整を行うと共に、蓄電手段の電圧が所定の電圧値より低下したとき、温度測定手段を停止し、歩度調整手段の調整量を所定の調整量として歩度調整手段を継続動作させる。これにより、蓄電手段の電圧低下時に、温度測定手段の誤動作による歩度調整手段の誤補正を回避できることが示されている。
【００１２】
また、蓄電手段と、充電手段と、蓄電手段からの電力を用いて動作する計時制御回路と、表示手段と、蓄電手段の電圧を検出する電圧検出回路とを有する電子時計が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
この電子時計は、蓄電手段の電圧が所定の電圧以下になった場合、所定の時間経過後に、計時制御回路の発振回路、分周回路、機能回路等を停止して時計としての動作を停止し、蓄電手段の電圧が所定の電圧以上になった場合は、時計動作の停止を解除する。これにより、蓄電手段の過放電を防ぎ、蓄電手段の電圧が回復したときの再起動性を向上できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実開平１−６６０９７号公報（５−９頁、図１）
【特許文献２】特許第３７５３８３９号公報（３頁、図１）
【特許文献３】特許第３７０２７２９号公報（１１頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１の電子時計は、時計ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）に内蔵する一次温度特性を有する発振回路を温度検出手段として備えており、この温度検出手段をＬｉイオン二次電池の充電制御に適用することは技術的に可能であるが、仮に、Ｌｉイオン二次電池を用いることを前提として、温度情報を取得して充電制御を行うために、温度検出手段を含む充電制御回路を時計ＩＣ（この場合、ＩＣがマイコンである場合も含む）に内蔵したとすると、Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧が低下した場合、時計ＩＣは停止し、この時計ＩＣに内蔵する温度検出手段を含む充電制御回路も停止するので、Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧低下時には、充電を継続することができないという課題がある。
【００１６】
また、特許文献２の電子時計は、温度測定手段からの温度情報に基づいて歩度調整手段が歩度の調整量を決定しているが、蓄電手段の充電制御には温度情報を用いていない。このため、蓄電手段として、充電許可温度範囲に制限が与えられているＬｉイオン二次電池を用いる場合、充電許可温度範囲を外した状態で充電動作が行われる危険性があるので、Ｌｉイオン二次電池を用いることができない。
【００１７】
また、特許文献３の電子時計は、蓄電手段の電圧低下によって、時計システムを停止して蓄電手段の過放電を防いでいるが、蓄電手段の充電制御に温度情報を用いていない。このため、蓄電手段として、充電許可温度範囲に制限が与えられているＬｉイオン二次電池を用いる場合、充電許可温度範囲を超えた状態で充電動作が行われる危険性があるので、Ｌｉイオン二次電池を用いることができない。
【００１８】
［従来のソーラー時計システムの課題の説明：図１２］
以上のような従来の発電手段と蓄電手段とを備えた電子時計の課題を整理して明確にするために、特許文献１〜３で知られている技術を発展的に組み合わせたソーラー時計システムを例として、蓄電手段にＬｉイオン二次電池を用いた場合の課題を図１２を用いて詳細に検討する。
ここで、ソーラー時計システムとは、前述したように、発電手段として太陽電池を搭載し、蓄電手段としての二次電池に太陽電池からの起電力を充電して時計の電力を得る電子時計のシステムをいう。
【００１９】
図１２は、従来のソーラー時計システムのブロック図であり、蓄電手段としてＬｉイオン二次電池を用いている。図１２において、符号２００は従来のソーラー時計システムとしての電子時計である。電子時計２００は、複数の電子部品によって成るシステム制御部２１０、蓄電手段としての二次電池２３０、発電手段としての太陽電池２４０（図中は「Ｓ．Ｃ．」と表記する）、時刻を表示する表示部２５０などによって構成される。システム制御部２１０は、水晶振動子２１１、時計ＩＣ２２０、動作停止スイッチＳ１、充電制御スイッチＳ２、逆流防止のためのダイオードＤ１（以下、ダイオードＤ１と略す）などによって構成される。
【００２０】
時計ＩＣ２２０は、低消費電力で動作する時計用マイコンで成り、水晶振動子２１１によって基準クロックＰ１を発生する水晶発振回路２２１、基準クロックＰ１を入力して時刻を計時する時計回路２２２、二次電池２３０の蓄電電圧ＶＢＴをモニタして所定の電圧以下になった場合、停止信号Ｐ２を出力する動作停止制御回路２２３、基準クロックＰ１を入力し内蔵するＣＲ発振器２２４との周波数差によって温度情報を得る温度検出回路２２５、温度検出回路２２５からの温度データＰ３を入力して充電制御を行い、充電制御信号Ｐ４を出力する充電制御回路２２６によって構成される。
【００２１】
太陽電池２４０のプラス端子は、回路のＧＮＤに接続され、太陽電池２４０のマイナス端子は、発電電圧ＶＨＤとして充電制御スイッチＳ２の一方の端子に接続され、充電制御スイッチＳ２の他方の端子はダイオードＤ１のカソードに接続され、ダイオードＤ１のアノードは、動作停止スイッチＳ１の一方の端子に接続され、動作停止スイッチＳ１の他方の端子は蓄電電圧ＶＢＴ´として時計ＩＣ２２０に供給される。
【００２２】
二次電池２３０はＬｉイオン二次電池で成り、プラス端子は回路のＧＮＤに接続され、マイナス端子は、蓄電電圧ＶＢＴとしてダイオードＤ１のアノードと動作停止スイッチＳ１の一方の端子との接続点に接続される。また、蓄電電圧ＶＢＴは、時計ＩＣ２２０の動作停止制御回路２２３にも接続される。
ここで、回路のＧＮＤを基準とするならば、発電電圧ＶＨＤと蓄電電圧ＶＢＴは、マイナス電位の電圧である。
【００２３】
また、表示部２５０は、時計ＩＣ２２０の時計回路２２２からの時刻データＰ５を入力して時刻を表示する。ここで、電子時計２００がデジタル時計であれば、表示部２５０は液晶パネルなどによってデジタルで時刻を表示し、電子時計２００がアナログ時計であれば、表示部２５０はステップモータと文字盤、時針、分針等によって時刻を表示する。
【００２４】
次に、従来の電子時計２００の動作の概略を説明する。
図１２において、太陽電池２４０に光が照射されると起電力が発生し、所定の電圧値の発電電圧ＶＨＤが発生する。時計ＩＣ２２０の充電制御回路２２６は、充電制御信号Ｐ４によって充電制御スイッチＳ２を通常状態でＯＮするので、太陽電池２４０のプラス端子からＧＮＤを経て二次電池２３０、ダイオードＤ１、充電制御スイッチＳ２、太陽電池２４０のマイナス端子へと電流経路が形成され、二次電池２３０に太陽電池２４０からの充電電流Ｉｃｇが流れて、二次電池２３０は充電される。
【００２５】
時計ＩＣ２２０の動作停止制御回路２２３は、通常状態で動作停止スイッチＳ１をＯＮするので、時計ＩＣ２２０には、動作停止スイッチＳ１を介して二次電池２３０からの蓄電電圧ＶＢＴ´が供給され、水晶発振回路２２１は発振し、時計回路２２２は計時動作を行って時刻データＰ５を出力し、表示部２５０は時刻を表示する。これにより、太陽電池２４０に光が照射され続けるならば、二次電池２３０は充電が継続されると共に、時計ＩＣ２２０は動作を継続するので、表示部２５０は時刻を継続して表示することができる。
【００２６】
次に、太陽電池２４０に光が照射されなくなると、発電電圧ＶＨＤが低下するので二次電池２３０への充電は停止するが、二次電池２３０に蓄えられた電力によって蓄電電圧ＶＢＴが供給され、時計ＩＣ２２０は動作を継続する。ここで、二次電池２３０への充電が長期間行われないと、二次電池２３０に蓄えられた電力が減少し、蓄電電圧ＶＢＴが低下して時計ＩＣ２２０の最低動作電圧以下になると、時計ＩＣ２２０の動作が不安定になる。
この状態を回避するために、動作停止制御回路２２３は、蓄電電圧ＶＢＴをモニタして、時計ＩＣ２２０の動作が不安定になる前の所定の電圧値で停止信号Ｐ２を出力し、動作停止スイッチＳ１をＯＦＦする。これにより、蓄電電圧ＶＢＴ´が零ボルトになって時計ＩＣ２２０への電源供給が停止するので、電子時計２００は、不安定な誤動作をすることなく、安定して動作を停止することができる。
【００２７】
一方、温度検出回路２２５は、基準クロックＰ１の周波数と、内蔵するＣＲ発振器２２４の周波数との差で温度情報を得て温度データＰ３を出力する。
充電制御回路２２６は、温度データＰ３を入力して周囲温度が二次電池の充電許可温度範囲内であるかを判定し、温度が許可温度範囲から外れた場合は、充電制御信号Ｐ４を出力して充電制御スイッチＳ２をＯＦＦする。
充電制御スイッチＳ２がＯＦＦになると、二次電池２３０へ流れる充電電流Ｉｃｇの電流経路が遮断されるので、二次電池２２０への充電は、強制的に停止される。この動作によって、二次電池２３０がＬｉイオン二次電池である場合、充電許可温度範囲から外れた温度での充電を防止することができる。
【００２８】
しかし、太陽電池２４０への光の照射が途絶えて、二次電池２３０への充電が長期間行われないと、前述したように蓄電電圧ＶＢＴが低下して、動作停止スイッチＳ１がＯＦＦとなり時計ＩＣ２２０は動作を停止する。そして、時計ＩＣ２２０には温度検出回路２２５と充電制御回路２２６とが内蔵されているので、温度検出動作も充電制御動作も機能停止となり、充電制御スイッチＳ２もＯＦＦする。
【００２９】
この時計ＩＣ２２０の機能停止状態において、再び太陽電池２４０に光が照射されるならば、二次電池２３０への充電が可能となるが、温度検出回路２２５及び充電制御回路２２６は時計ＩＣ２２０の内部にあって機能停止しているので、充電制御スイッチＳ２はＯＦＦ状態を継続し、この結果、二次電池２３０への充電が行われず、電子時計２００は停止状態から抜け出せない。
【００３０】
また、動作停止制御回路２２３及び動作停止スイッチＳ１が存在せず、二次電池２３０の電圧低下によって、時計ＩＣ２２０が動作停止する機能が存在しなかったとしても、温度検出回路２２５のＣＲ発振器２２４は、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下によって、発振周波数が大きく変動するので、正しい温度情報を取得することができなくなる。この結果、充電制御回路２２６は、温度に対して正常に動作できなくなり、充電許可温度範囲から外れても充電動作を継続したり、その反対に充電許可温度範囲内であっても充電を停止したりする誤動作の危険がある。
【００３１】
このように、従来の時計ＩＣに温度検出手段や充電制御手段を組み込んだ時計システムでは、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下によって時計ＩＣが停止すると、充電制御も停止してしまうので、充電を再開できないという大きな課題がある。また、時計ＩＣが停止しないシステムでも、充電制御が誤動作する危険がある。
【００３２】
つまり、高容量で低い内部インピーダンスであるＬｉイオン二次電池を、ソーラー電波修正時計の蓄電手段として用いたくても、上記説明したような従来の時計システムでは、充電許可温度範囲に制限があるＬｉイオン二次電池を用いることができないという大きな問題があった。
【００３３】
本発明は上記課題を解決し、Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧が低下して時計ＩＣが動作を停止しても、温度検出と充電制御とを継続し、Ｌｉイオン二次電池の充電許可温度範囲で安全に充電制御を行うことができる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】
【００３４】
上記課題を解決するために、本発明の電子時計は下記記載の構成を採用する。
【００３５】
本発明の電子時計は、発電手段と、充電許可温度範囲に制限がある蓄電手段と、時計の動作を制御するシステム制御部を備える電子時計において、システム制御部は、蓄電手段に蓄電されている電力が所定の値以下のときに動作を停止し、発電手段が生成した電力で動作し、温度を検出して充電許可温度範囲で蓄電手段を充電するように制御する充電制御部を備えたことを特徴とする。
【００３６】
これにより、蓄電手段に蓄電されている電力が減少してシステム制御部が動作を停止しても、充電制御部は発電手段が発電する電力で動作するので、温度を検出して充電許可温度範囲内での蓄電手段への充電を継続して安全に行うことができる。
【００３７】
また、充電制御部は、互いに温度特性が異なる２つの発振回路を有する温度検出部を備え、温度検出部は、双方の発振回路が生成するクロックパルス同士を比較することで温度検出を行うようにしてもよい。
【００３８】
これにより、２つの発振回路の周波数差から温度情報を取得するので、ＩＣの製造ばらつき等による影響や電源電圧の変動の影響を受けにくい高精度な温度検出を実現できる。
【００３９】
また、充電制御部に備える２つの発振回路は、一方は常時動作し他方は間欠動作し、常時動作している発振回路は、間欠動作している発振回路より発振周波数が低く、温度検出部は、常時動作している発振回路のクロックパルスに基づいて生成した検出パルスによって間欠動作している発振回路のクロックパルスのパルス数を計数し、その結果に基づいて温度検出を行うようにしてもよい。
【００４０】
これにより、常時動作している一方の発振回路の周波数が低く、他方の発振回路は常時動作している発振回路のクロックパルスに基づいて生成した検出パルスによって間欠動作
するので、充電制御部の消費電力を低く抑えることができ、発電手段からの僅かな起電力で充電制御部を動作させることができる。
【００４１】
また、充電制御部に備える２つの発振回路は、互いに温度係数が逆であるようにしてもよい。
【００４２】
これにより、２つの発振回路は互いに温度係数が逆であるので、温度変化に対する周波数差の変化を大きくでき、感度の良い温度検出が可能となる。
【００４３】
また、充電制御部は、発電手段が生成した電力を昇圧する昇圧回路を備えるようにしてもよい。
【００４４】
これにより、発電手段からの起電力の電圧値が低くても、昇圧して蓄電手段に充電することが可能となる。
【００４５】
また、常時動作している発振回路のクロックパルスを充電制御部のシステムクロックパルスに用いるようにしてもよい。
【００４６】
これにより、充電制御部のために新たにクロックを生成する必要がないので、充電制御部の回路規模を小さくできると共に、消費電力の増加を防ぐことができる。また、昇圧回路を備えたときは、その昇圧クロックにも用いることができる。
【００４７】
また、充電制御部は、蓄電手段の蓄電電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧検出回路は、蓄電電圧が所定の電圧以下であるとき、蓄電手段への充電を停止するように制御するようにしてもよい。
【００４８】
これにより、蓄電手段の過放電を検出して充電動作を停止できるので、過放電状態の蓄電手段に充電することの危険性を排除することができる。
【００４９】
また、充電制御部は、発電手段の発電電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧検出回路は、発電電圧が所定の電圧以下であるとき、蓄電手段への充電を停止するように制御するようにしてもよい。
【００５０】
これにより、発電手段の発電電圧の低下を検出して充電動作を停止できるので、温度検出部の温度検出誤差が低電圧によって大きくなった場合に、充電制御が誤動作する危険性を排除することができる。
【００５１】
電圧検出回路は、常時動作している発振回路のクロックパルスに基づいてサンプリング動作するようにしてもよい。
【００５２】
これにより、電圧検出回路のサンプリング動作のために新たにクロックを生成する必要がないので、充電制御部の回路規模を小さくできる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、充電手段の電圧低下によって時計の動作を制御するシステム制御部（例えば、時計ＩＣ）の動作が停止しても、Ｌｉイオン二次電池の充電を安全に継続することができ、時計の信頼性を高めることができる。
【００５４】
本発明によって、発電手段と蓄電手段とを備えた電子時計に高容量で内部抵抗の小さいＬｉイオン二次電池を用いることができるようになった。これにより、電子時計を頻繁に
充電せずに長時間使用できると共に、比較的大きな電流が必要となるソーラー電波修正時計における時刻情報の受信動作を安定して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の電子時計の基本概念を説明するブロック図である。
【図２】本発明の電子時計の実施形態を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の温度検出部に内蔵する発振回路の一例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態の温度検出部に内蔵する発振回路の温度特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の温度検出部に内蔵する判断部の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態の温度検出部の発振回路ＯＳＣ１に大きな温度依存性を持たせた場合の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態の温度検出部の発振回路ＯＳＣ２に大きな温度依存性を持たせた場合の動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施形態の電圧検出回路の一例を示す回路図と、その動作を説明するタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態の充電制御回路と昇圧回路の一例を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施形態の充電制御動作例１を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態の充電制御動作例２を説明するフローチャートである。
【図１２】従来の電子時計の構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。始めに本発明の理解を助けるために、本発明の基本概念を図１を用いて説明する。
本発明の基本概念の特徴は、時計の動作を制御するシステム制御部と、Ｌｉイオン二次電池の充電を制御する充電制御部とを分離して、システム制御部はＬｉイオン二次電池で駆動し、充電制御部は太陽電池で駆動する。このような構成によって、Ｌｉイオン二次電池の電圧低下でシステム制御部が停止しても、充電制御部はＬｉイオン二次電池の充電を継続する構成である。
【００５７】
このような、時計の動作を司るシステム制御部と、充電を制御する充電制御部とを分離する形態は、例えば、システム制御部を時計ＩＣ、充電制御部を充電制御ＩＣとして独立したＩＣチップ構成とすれば、Ｌｉイオン二次電池や太陽電池といった異なる電源手段で動作させることも容易になる。以後の説明にあっては、このようにＩＣチップを分ける例を用いるものとする。
【００５８】
［本発明の基本概念の構成説明：図１］
図１は本発明の基本概念を示すブロック図である。
図１において、符号１は本発明の基本概念の構成を有する電子時計である。電子時計１は前述したソーラー時計システムであり、時計の動作を制御するシステム制御部２と、蓄電手段の充電制御を行う充電制御部３と、蓄電手段としてのＬｉイオン二次電池４と、発電手段としての太陽電池５（図中は「Ｓ．Ｃ．」と表記する）などによって構成される。
【００５９】
なお、図１に示す本発明の基本概念の構成の一部は、すでに説明した従来の電子時計２００（図１２参照）と共通の要素がある。そのような要素には同一番号を付し重複する説明は省略する。
また、電子時計１は、もちろん時刻を表示する表示部も有しているが、本発明に直接係わらないのでその図示は省略する。
【００６０】
システム制御部２は、時計ＩＣ１０と外付けの動作停止スイッチＳ１、ダイオードＤ１によって構成される。なお、動作停止スイッチＳ１とダイオードＤ１は、時計ＩＣ１０に内蔵しても良く、その場合は、動作停止スイッチＳ１は、電界効果トランジスタなどを使った半導体スイッチとすることができる。
【００６１】
時計ＩＣ１０は、低消費電力で動作する時計用マイコンで成り、基準クロックＰ１０を発生する水晶発振回路１１、基準クロックＰ１０を入力して時刻を計時する時計回路１２、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴをモニタして所定の電圧以下になった場合、停止信号Ｐ１１を出力する動作停止制御回路１３によって構成される。
この停止信号Ｐ１１は、動作停止スイッチＳ１のコントロール端子に接続して動作停止スイッチＳ１のＯＮ（例えば、道通）とＯＦＦ（例えば、開放）とを制御する。なお、水晶発振回路１１には、水晶振動子が接続されるが図示を省略している。
【００６２】
充電制御部３は、充電制御ＩＣ２０と充電制御スイッチＳ２によって構成される。なお、充電制御スイッチＳ２は、先に説明したシステム制御部２の場合と同様に、充電制御ＩＣ２０に内蔵しても良く、その場合は、充電制御スイッチＳ２を電界効果トランジスタなどを使った半導体スイッチとすることができる。
【００６３】
充電制御ＩＣ２０は、温度を検出して温度検出信号Ｐ１２を出力する温度検出部３０と、温度検出信号Ｐ１２に基づいてＬｉイオン二次電池４の充電を制御する充電制御信号Ｐ１３を出力する充電制御回路７０とによって構成される。
この充電制御信号Ｐ１３は、充電制御スイッチＳ２のコントロール端子に接続して充電制御スイッチＳ２のＯＮとＯＦＦとを制御する。
【００６４】
温度検出部３０は、互いに温度係数が異なる２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２、および、発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２からのクロックパルスＣＬ１とＣＬ２とを入力し、クロックパルスＣＬ１とＣＬ２とを比較して、その周波数差から温度情報に換算して温度検出信号Ｐ１２を出力する判断部６０によって構成される。
【００６５】
また、太陽電池５のプラス端子は、電子時計１のＧＮＤに接続され、太陽電池５のマイナス端子は、発電電圧ＶＨＤとして充電制御部３の充電制御スイッチＳ２の一方の端子に接続され、充電制御スイッチＳ２の他方の端子は、システム制御部２のダイオードＤ１のカソードに接続される。
【００６６】
一方、Ｌｉイオン二次電池４のプラス端子は電子時計１のＧＮＤに接続され、マイナス端子は、蓄電電圧ＶＢＴとしてダイオードＤ１のアノードと動作停止スイッチＳ１の一方の端子の接続点に接続される。また、蓄電電圧ＶＢＴは、時計ＩＣ１０の動作停止制御回路１３にも接続される。また、動作停止スイッチＳ１の他方の端子は蓄電電圧ＶＢＴ´として時計ＩＣ１０に供給される。また、ＧＮＤは時計ＩＣ１０と充電制御ＩＣ２０に接続する。ここで、電子時計１のＧＮＤを基準電位とするならば、発電電圧ＶＨＤと蓄電電圧ＶＢＴは、マイナス電位の電圧である。
【００６７】
なお、図１に示すように、蓄電電圧ＶＢＴはＬｉイオン二次電池４の蓄電電圧そのものであり、蓄電電圧ＶＢＴ´はその電圧から動作停止スイッチＳ１の開閉に関る電圧低下分を差し引いた電圧となる。動作停止スイッチＳ１を接点抵抗の小さいスイッチで構成すれば、動作停止スイッチＳ１がＯＮしているときは、蓄電電圧ＶＢＴと蓄電電圧ＶＢＴ´との差は、ほとんどない。
【００６８】
［本発明の基本概念の動作説明：図１］
次に本発明の基本概念の動作の概略を図１を用いて説明する。
図１において、太陽電池５に光が照射されると起電力が発生し、所定の電圧値の発電電圧ＶＨＤが発生する。充電制御部３は、周囲温度が充電許可温度範囲であれば、充電制御信号Ｐ１３によって充電制御スイッチＳ２をＯＮするので、太陽電池５のプラス端子からＧＮＤを経てＬｉイオン二次電池４、ダイオードＤ１、充電制御スイッチＳ２、太陽電池５のマイナス端子へと電流経路が形成され、Ｌｉイオン二次電池４に太陽電池５からの充電電流Ｉｃｇが流れて、Ｌｉイオン二次電池４は充電される。
【００６９】
一方、時計ＩＣ１０の動作停止制御回路１３は、Ｌｉイオン二次電池４がある程度充電されて蓄電電圧ＶＢＴが所定電圧以上になると動作停止スイッチＳ１をＯＮするので、時計ＩＣ１０には、動作停止スイッチＳ１を介してＬｉイオン二次電池４からの蓄電電圧ＶＢＴ´が供給される。これにより、時計ＩＣ１０の水晶発振回路１１は発振して３２，７６８Ｈｚの基準クロックＰ１０を出力する。時計回路１２は、基準クロックＰ１０を入力して時刻を計時し、図示しない表示部を駆動して時刻を表示する。そして、太陽電池５に光が照射され続けるならば、Ｌｉイオン二次電池４は充電が継続されると共に、時計ＩＣ１０は動作を継続して時刻を表示することができる。
【００７０】
次に、太陽電池５に光が照射されなくなると、太陽電池５の起電力である発電電圧ＶＨＤが低下してＬｉイオン二次電池４への充電は停止するが、Ｌｉイオン二次電池４に蓄えられた電力によって蓄電電圧ＶＢＴが供給され、時計ＩＣ１０は動作を継続する。この状態で、Ｌｉイオン二次電池４への充電が長期間行われないと、Ｌｉイオン二次電池４に蓄えられた電力が減少し、蓄電電圧ＶＢＴは低下して、時計ＩＣ１０の動作が不安定になる。
【００７１】
動作停止制御回路１３は蓄電電圧ＶＢＴをモニタして、時計ＩＣ１０の動作が不安定になる前の所定の電圧値で停止信号Ｐ１１を出力し、動作停止スイッチＳ１をＯＦＦする。これによって、時計ＩＣ１０への電源供給が停止するので、電子時計１は、不安定な誤動作をすることなく、安定して動作を停止することができる。
【００７２】
一方、太陽電池５に光がわずかでも照射されて発電電圧ＶＨＤが充電制御ＩＣ２０に供給されていれば、充電制御ＩＣ２０の温度検出部３０は、内蔵する２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２とのそれぞれのクロックパルスＣＬ１とＣＬ２との周波数差から温度情報を算出する。温度検出部３０の判断部６０は、取得した温度情報がＬｉイオン二次電池４の充電許可温度範囲内であるかを判定して温度検出信号Ｐ１２を出力する。
【００７３】
充電制御ＩＣ２０の充電制御回路７０は、温度検出信号Ｐ１２を入力して温度が充電許可温度範囲から外れた場合は、充電制御信号Ｐ１３を出力して充電制御スイッチＳ２をＯＦＦする。充電制御スイッチＳ２がＯＦＦになると、Ｌｉイオン二次電池４へ流れる充電電流Ｉｃｇの電流経路が遮断されるので、Ｌｉイオン二次電池４への充電は、強制的に停止される。この動作によって、充電許可温度範囲から外れた温度での充電を防止することができる。
【００７４】
このように本発明の基本概念の構成は、システム制御部２と充電制御部３とが分離しており、システム制御部２の時計ＩＣ１０は、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴによって動作し、充電制御部３の充電制御ＩＣ２０は、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって動作している。
このため、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴが低下して、時計ＩＣ１０が動作停止しても、太陽電池５に光がわずかでも照射して発電電圧ＶＨＤが発生するならば、充電制御ＩＣ２０は動作を継続して温度検出しながら充電制御を行うことができる。
【００７５】
すなわち、本発明を用いれば、充電許可温度範囲から外れた環境で充電を継続すると、異常な発熱、発火、破裂などの状態を引き起こす可能性があるＬｉイオン二次電池を、安全に用いることができるのである。
【実施例１】
【００７６】
［実施形態の電子時計の構成説明：図２］
次に、実施形態の構成を図２を用いて説明する。
本実施形態の特徴は、前述した基本概念の構成（図１参照）を含むと共に、更に実際的に必要となる制御を加えた構成であり、充電制御部に蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤのそれぞれの電圧値を検出する電圧検出回路と、発電電圧ＶＨＤを昇圧する昇圧回路とを含んでいる。
なお、実施形態の構成の大部分は、基本概念（図１）と共通しているので、同一要素には同一番号を付して重複する説明は省略し、充電制御部の構成を中心にして説明する。
【００７７】
図２において、符号１００は実施形態の電子時計である。電子時計１００は、基本概念の電子時計１と同様にソーラー時計システムであり、時計の制御を行うシステム制御部２と、蓄電手段の充電制御を行う充電制御部１１０と、蓄電手段としてのＬｉイオン二次電池４と、発電手段としての太陽電池５などによって構成される。なお、本実施形態においても、時刻を表示する表示部は、発明に直接係わらないので図示を省略している。
【００７８】
電子時計１００のシステム制御部２の構成とＬｉイオン二次電池４の接続は、基本概念の構成（図１参照）と同様であるので説明は省略する。また基本概念の構成と同様に、システム制御部２と充電制御部１１０とは、２つに分離しており、システム制御部２はＬｉイオン二次電池４からの蓄電電圧ＶＢＴによって動作し、充電制御部１１０は太陽電池５が生成した電力である発電電圧ＶＨＤによって動作する。
【００７９】
また、太陽電池５のプラス端子は、基本概念の構成と同様に電子時計１００のＧＮＤに接続され、太陽電池５のマイナス端子は、発電電圧ＶＨＤとして後述する昇圧回路１５０と電圧検出回路１４０とに入力される。また、システム制御部２に含まれる動作停止スイッチＳ１とダイオードＤ１との接続は、基本概念の構成と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８０】
電子時計１００の充電制御部１１０は、充電制御ＩＣ１２０によって構成される。充電制御ＩＣ１２０の内部構成は、基本概念の充電制御ＩＣ２０の構成に対して、電圧検出回路１４０と昇圧回路１５０とが加えられている。
温度検出部３０は基本概念の構成と同一であり、充電制御回路１３０は、基本概念の充電制御回路７０に、後述する電圧検出信号Ｐ１５の入力が加わった構成である。
【００８１】
また、図２に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１を、充電制御ＩＣ１２０の全体を動作させるシステムクロックＳＹＳＣＬＫとして用いる場合を示している。後述するが、電圧検出回路１４０のサンプリング動作用、昇圧回路１５０の昇圧動作用のクロックパルスにも用いている。
もちろん、別の発振回路を設けてシステムクロックを生成してもよいが、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１を用いればその必要がなく、回路規模を小さくできると共に低消費電力にできる。
【００８２】
充電制御ＩＣ１２０の電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫを入力して動作し、Ｌｉイオン二次電池４からの蓄電電圧ＶＢＴと太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤとを入力して電圧検出信号Ｐ１５を出力する。なお、電圧検出回路１４０は、電子時計１００の仕様によって、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方の電圧を検出
するように構成しても良い。なお、電圧検出回路１４０の詳細は後述する。
【００８３】
充電制御回路１３０は、温度検出信号Ｐ１２と共に、電圧検出信号Ｐ１５を入力し、温度情報と共に、Ｌｉイオン二次電池４及び太陽電池５の電圧情報に基づいた充電制御信号Ｐ１３を出力する。なお、充電制御回路１３０の詳細は後述する。
【００８４】
昇圧回路１５０は、基本概念の構成の充電制御スイッチＳ２（図１参照）に置き換えられて配置され、システムクロックＳＹＳＣＬＫを昇圧クロックパルスとして入力し、太陽電池５が生成する電力である発電電圧ＶＨＤを２倍昇圧して昇圧電圧ＶＨＤ２として出力する。また、昇圧回路１５０は充電制御信号Ｐ１３によって、昇圧の動作と停止が制御される。なお、昇圧回路１５０の詳細は後述する。
【００８５】
昇圧回路１５０から出力される昇圧電圧ＶＨＤ２は、ダイオードＤ１のカソードに接続され、これによって、太陽電池５のプラス端子、ＧＮＤを経てＬｉイオン二次電池４、ダイオードＤ１、昇圧回路１５０、太陽電池５のマイナス端子へと電流経路が形成されて、充電電流ＩｃｇがＬｉイオン二次電池４に流れて充電が行われる。
【００８６】
この昇圧回路１５０を配置することで、太陽電池５の起電力である発電電圧ＶＨＤの電圧値が低くても、昇圧回路１５０によって昇圧してＬｉイオン二次電池４に充電することが可能となる。特に、太陽電池５を設置するスペースが少なく、太陽電池５のセル数を減らさなければならない場合などで、この昇圧回路１５０は有効である。なお、本実施形態においては、昇圧回路１５０は発電電圧ＶＨＤを２倍に昇圧しているが、昇圧の段数は任意であり、Ｌｉイオン二次電池４と太陽電池５の仕様に合わせて決定される。
【００８７】
また、太陽電池５のセル数をＬｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴに合わせて配置できるならば、昇圧回路１５０は無くてもよく、その場合は基本概念の構成のように発電電圧ＶＨＤを遮断する充電制御スイッチＳ２を配置すればよい。
【００８８】
また、発電手段としては太陽電池を例にして説明しているが、もちろん、これに限定するものではなく、自然エネルギを電気エネルギに変換するものであればなんでもよい。
例えば、電子時計本体を動かすことでその運動エネルギを回転錘の運動にし、これにより発電する電磁誘導型発電手段などを用いることができる。また、電子時計に加わる熱によりその熱エネルギをペルチェ素子などを用いて電気信号にし、これにより発電する熱発電手段を用いることもできる。
【００８９】
一般に、電磁誘導型発電手段も熱発電手段も発電電圧が低い。構成によっては、発電電圧が１．０Ｖを下回る場合がある。しかし、このような発電手段を採用しても、昇圧回路１５０を用いることにより、その低い発電電圧ＶＨＤを昇圧できるから、Ｌｉイオン二次電池４を十分に充電することができる。
【００９０】
次に、本実施形態の充電制御部１１０の各要素の詳細と動作を図３〜図９を用いて説明する。
【００９１】
［温度検出部の発振回路の基本構成と温度特性の説明：図３、図４］
温度検出部３０は、前述したように２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２とを有しており、クロックパルス同士を比較して、その発振周波数の差から温度情報を換算している。
この２つの発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２の基本構成は同じなので、ここでは、発振回路ＯＳＣ１の基本構成の一例を図３の回路図を用いて説明する。
【００９２】
図３において、発振回路ＯＳＣ１は、よく知られているＣＲ発振回路によって構成され
ており、６つのインバータ回路ＩＮ１〜ＩＮ６と、バッファ回路ＢＦ１及び抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とによって構成される。
【００９３】
６つのインバータ回路ＩＮ１〜ＩＮ６は、図示するように、それぞれが直列に接続されており、インバータ回路ＩＮ６の出力端子がコンデンサＣ１を介してインバータ回路ＩＮ１の入力端子にフィードバックしている。また、インバータ回路ＩＮ３の出力端子とインバータ回路ＩＮ４の入力端子の接続点と、インバータ回路ＩＮ１の入力端子が、図示するように抵抗Ｒ１を介して接続されている。
【００９４】
そして、最終段のインバータ回路ＩＮ６の出力端子は、バッファ回路ＢＦ１に接続され、このバッファ回路ＢＦ１によって波形成形されて、クロックパルスＣＬ１及びシステムクロックＳＹＳＣＬＫとして出力される。なお、発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２は、太陽電池５（図２参照）からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
【００９５】
２つの発振回路ＯＳＣ１及びＯＳＣ２の基本構成は等しいが、それぞれの発振周波数の温度係数が異なるように設計される。例えば、発振回路ＯＳＣ１の抵抗Ｒ１の材質を変えることで抵抗そのものの温度係数を変えることができることを利用して、発振周波数の温度係数を変えることができる。
【００９６】
すなわち、発振回路ＯＳＣ１の抵抗Ｒ１の材質を半導体基板上に形成したポリシリコン（以下、Ｐｏｌｙ−Ｓｉと称する）とする。つまり、抵抗Ｒ１をＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗で構成する。
Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗は、知られているように負の温度特性を有している。そうすると、発振回路ＯＳＣ１の発振周波数は、正の温度係数を得ることができる。これは、抵抗Ｒ１の抵抗値が低くなると発振周波数が高くなるからである。
【００９７】
また、発振回路ＯＳＣ２の抵抗Ｒ１´（ここでは便宜上、このように称する）の材質を半導体基板内に形成した拡散抵抗とする。つまり、抵抗Ｒ１´を拡散抵抗で構成するのである。
拡散抵抗は、知られているように正の温度特性を有している。そうすると、発振回路ＯＳＣ２の発振周波数は、負の温度係数を得ることができる。これは、抵抗Ｒ１´の抵抗値が高くなると発振周波数が低くなるからである。
【００９８】
図４は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との温度特性の一例を模式的に示すグラフである。
図４（ａ）は、前述したように、発振回路ＯＳＣ１の抵抗Ｒ１をＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗によって構成して、発振回路ＯＳＣ１に正の温度係数を持たせ、一方、発振回路ＯＳＣ２の抵抗Ｒ１´を拡散抵抗によって構成して、発振回路ＯＳＣ２に負の温度係数を持たせた例である。
この場合、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との発振周波数は、互いに温度係数が逆になるので、周囲温度Ｔの変化に対して周波数差Δｆは、比較的大きく変化することができる。
【００９９】
この周囲温度Ｔの変化に対する周波数差Δｆは、後述する理由により大きい方が検出感度が良くなる傾向にあるが、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との温度係数が同じ（例えば、正）であっても構わない。その一例が、図４（ｂ）に示す例である。
【０１００】
図４（ｂ）は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との温度係数を共に正とし、周囲温度Ｔに対する発振周波数の変化の傾きが異なる場合を示している。
この場合は、互いの発振周波数の変化の傾き方向が同じ（すなわち、温度係数が同じ極
性）であるので、周囲温度Ｔの変化に対して周波数差Δｆは、図４（ａ）に示す例に比べて比較的小さく変化する。
【０１０１】
ここで、温度検出部３０は、図４で示す周波数差Δｆから温度情報を換算するので、周波数差Δｆは周囲温度Ｔに対して大きく変化した方が温度変化を感度良く検出できる。図４（ａ）で示すように、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との発振周波数の温度係数が互いに逆である方が好ましいのである。しかし、感度が良すぎると温度検出の安定性が低下する場合もあるので、温度検出の安定性を優先する場合には、図４（ｂ）で示すように、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２の発振周波数の温度係数を同じ極性に設定すると良い。
【０１０２】
［温度検出部の判断部の構成説明：図５］
次に、温度検出部３０の判断部６０の構成を図５を用いて説明する。
図５において温度検出部３０は、前述したように、２つの発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２と判断部６０とによって構成される。発振回路ＯＳＣ１は常時動作しており、発振回路ＯＳＣ２は間欠動作している。また、発振回路ＯＳＣ１の発振周波数は、発振回路ＯＳＣ２の発振周波数より低く設定される（図４参照）。
これにより、発振回路ＯＳＣ１が常時動作していても、発振周波数が低いので充電制御ＩＣ１２０の消費電力を低く抑えることができ、太陽電池５からの僅かな起電力で充電制御ＩＣ１２０を動作させることができる。
【０１０３】
判断部６０は、ウインドウ生成回路６１、温度センスカウンタ６２、比較回路６３、及び比較回路６３に入力される複数テーブルの温度データＴ１からＴｎによって構成される。これらの温度データは、図示しない不揮発性記憶装置に格納されている。
判断部６０のウインドウ生成回路６１は、発振回路ＯＳＣ１からクロックパルスＣＬ１を基準クロックとして入力し、このクロックパルスＣＬ１に基づいて生成した検出パルスＰ２０を出力する。
【０１０４】
検出パルスＰ２０は、温度センスカウンタ６２と発振回路ＯＳＣ２とに供給される。発振回路ＯＳＣ２は、検出パルスＰ２０によって発振のＯＮとＯＦＦとが制御され、検出パルスＰ２０が論理“１”の時にのみ、発振が開始されて継続し、検出パルスＰ２０が論理“０”の時には発振が停止する。すなわち、発振回路ＯＳＣ２は検出パルスＰ２０によって間欠動作を行う。
従って発振回路ＯＳＣ２は、図３で示した発振回路ＯＳＣ１の回路構成に対して、検出パルスＰ２０によって間欠動作する回路が追加されているが、このような動作をする発振回路は良く知られるものであるから、その説明は省略する。
【０１０５】
温度センスカウンタ６２は、発振回路ＯＳＣ２からのクロックパルスＣＬ２と、検出パルスＰ２０とを入力し、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、クロックパルスＣＬ２のパルス数を計数してカウントデータＮｔを出力する。ここで、検出パルスＰ２０は、前述したように、クロックパルスＣＬ１によって生成されるので、検出パルスＰ２０が論理“１”となる期間は、発振回路ＯＳＣ１の温度特性に沿った長さとなる。
【０１０６】
また、温度センスカウンタ６２がカウントするクロックパルスＣＬ２は、発振回路ＯＳＣ２の温度特性によって周波数が変化するので、結果として、カウントデータＮｔの値は、２つの発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２の周波数差Δｆを現すことになり、カウントデータＮｔは、周囲温度Ｔに換算することができる。
【０１０７】
比較回路６３は、カウントデータＮｔを入力し、このカウントデータＮｔの数値と複数のテーブルの温度データＴ１〜Ｔｎの数値を比較して、比較結果に応じて温度検出信号Ｐ
１２を出力する。
例えば、Ｌｉイオン二次電池４の充電許可温度範囲が、例えば、０℃〜＋４５℃である場合、温度データＴ１を温度範囲の下限値の０℃に相当するテーブルの値とし、温度データＴ２を温度範囲の上限値の＋４５℃に相当するテーブルの値とする。
【０１０８】
そして、比較回路６３は、カウントデータＮｔの値が温度データＴ１未満であるとき、温度検出信号Ｐ１２を論理“０”として、カウントデータＮｔの値が温度データＴ１以上で、且つ、温度データＴ２未満であるとき、温度検出信号Ｐ１２を論理“１”とし、カウントデータＮｔの値が温度データＴ２以上であるとき、温度検出信号Ｐ１２を論理“０”とする。
この動作によって比較回路６３は、カウントデータＮｔから得た周囲温度Ｔが、０℃〜＋４５℃の充電許可温度範囲内であるときに、温度検出信号Ｐ１２を論理“１”とし、充電許可温度範囲外であるならば、温度検出信号Ｐ１２を論理“０”とすることができる。
【０１０９】
なお、温度データＴ１〜Ｔｎは、使用するＬｉイオン二次電池が一種類であれば、その電池の充電許可温度範囲の下限と上限との温度データのみを設定すればよいので、２つの温度データＴ１、Ｔ２だけで構成される。しかし、使用するＬｉイオン二次電池の種類が複数想定され、それぞれの電池の充電許可温度範囲が異なる場合は、使用が想定される複数のＬｉイオン二次電池の充電許可温度範囲の下限と上限の温度データをそれぞれ用意し、使用するＬｉイオン二次電池に応じて温度データを切り替えて使用するとよい。
【０１１０】
温度データの切り替えは、時計が製造されたあとボタン操作や非接触通信などによって行っても、製造途中で回路を切り替えるようパターニングするなどして行ってもよく、それらの手法はすでに知られているものを用いることができるから、ここでの説明は省略する。
なお、温度検出部３０の判断部６０も、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
【０１１１】
［温度検出部の動作説明：図５、図６、図７］
次に、温度検出部３０の温度検出動作の詳細を図５及び図６と図７とを用いて説明する。
ここで、動作説明を分かりやすくするために、図６は発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が小さい場合の温度検出部３０の動作例を示し、図７は発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が小さい場合の温度検出部３０の動作例を示す。
【０１１２】
図６において、図６（ａ）は周囲温度Ｔ（図４参照）が低温のときの温度検出部３０の動作の一例を示し、図６（ｂ）は周囲温度Ｔが常温のときの温度検出部３０の動作の一例を示し、図６（ｃ）は周囲温度Ｔが高温のときの温度検出部３０の動作の一例を示す。ここで、発振回路ＯＳＣ１は温度依存性が大きいので、周囲温度Ｔが低温のときのクロックパルスＣＬ１ａの周波数は低くなり、周囲温度Ｔが常温のときのクロックパルスＣＬ１ｂの周波数は中位となり、周囲温度Ｔが高いときのクロックパルスＣＬ１ａの周波数は高くなる。また、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性は小さいので、クロックパルスＣＬ２の発振周波数は、ほとんど変化しないものとする。
【０１１３】
図６（ａ）に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１ａの発振周波数が低いので、このクロックパルスＣＬ１ａに基づいて生成される検出パルスＰ２０ａの長さＴｗ１（論理“１”の期間）は長くなる。ここで温度センスカウンタ６２は、前述したように、この検出パルスＰ２０ａが論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルス
ＣＬ２のパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは多くなって、一例として値１６が出力される。
【０１１４】
また、図６（ｂ）に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１ｂの発振周波数が中位なので、このクロックパルスＣＬ１ｂに基づいて生成される検出パルスＰ２０ｂの長さＴｗ２（論理“１”の期間）は中位となる。温度センスカウンタ６２は、この検出パルスＰ２０ｂが論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２のパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは中位となって、一例として値１２が出力される。
【０１１５】
また、図６（ｃ）に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１ｃの発振周波数が高いので、このクロックパルスＣＬ１ｃに基づいて生成される検出パルスＰ２０ｃの長さＴｗ３（論理“１”の期間）は短くなる。温度センスカウンタ６２は、この検出パルスＰ２０ｃが論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２のパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは少なくなって、一例として値８が出力される。
【０１１６】
このように、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が小さい場合においては、検出パルスＰ２０の長さＴｗが周囲温度Ｔに応じて変化することによって、温度センスカウンタ６２が出力するカウントデータＮｔが、周囲温度Ｔに応じて変化するので、このカウントデータＮｔの値を周囲温度Ｔに換算することができる。
そして、判断部６０の比較回路６３は、このカウントデータＮｔの値と、温度データＴ１〜Ｔｎとを比較して、温度検出信号Ｐ１２を出力し、前述した充電制御回路７０を制御するのである。
【０１１７】
次に、図７を用いて発振回路ＯＳＣ２に大きな温度依存性を持たせた場合の温度検出部３０の動作を説明する。
図７において、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が小さい場合を前提とするので、クロックパルスＣＬ１の周波数は、ほとんど変化しない。そして、検出パルスＰ２０は、クロックパルスＣＬ１に基づいて生成されるので、検出パルスＰ２０の長さＴｗ（論理“１”の期間）は、周囲温度Ｔに対してほぼ一定である。
【０１１８】
ここで、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ａは、周囲温度Ｔ（図４参照）が低温のときの状態を示しており、その発振周波数は低温によって高くなり、温度センスカウンタ６２は、前述したように、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ａのパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは多くなって、一例として値１６が出力される。
【０１１９】
また、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｂは、周囲温度Ｔが常温のときの状態を示しており、その発振周波数は常温によって中位となり、温度センスカウンタ６２は、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｂのパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは中位となって、一例として値１２が出力される。
【０１２０】
また、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｃは、周囲温度Ｔが高温のときの状態を示しており、その発振周波数は高温によって低くなり、温度センスカウンタ６２は、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｃのパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは少なくなって、一例として値８が出力される。
【０１２１】
このように、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が小さい場合においては、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２の発振周波数が周囲温度Ｔに応じて変化することによって、温度センスカウンタ６２が出力するカウントデータＮｔが、周囲温度Ｔに応じて変化するので、このカウントデータＮｔの値を周囲温度Ｔに換算することができる。
【０１２２】
ここで、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との実際の温度特性は、図４（ａ）で示したように、互いに温度係数が逆になるように設定できるので、温度検出部３０の実際の動作は、図６と図７とを組み合わせた動作にすることができる。
すなわち、図６で示したように、周囲温度Ｔの変化に応じて検出パルスＰ２０の長さＴｗを変化させると共に、図７で示したように、周囲温度Ｔの変化に応じて発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２の発振周波数も変化させることができるので、温度検出部３０の温度センスカウンタ６２が出力するカウントデータＮｔの値は、周囲温度Ｔの変化を確実に捉えて、温度情報を高精度に取得することができる。
【０１２３】
［電圧検出回路の構成と動作の説明：図８］
次に、充電制御ＩＣ１２０に内蔵される電圧検出回路１４０の構成を図８（ａ）を用いて説明する。
なお、電圧検出回路１４０は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとのどちらか一方を検出する構成と、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方を検出する構成とが考えられる。
両方の電圧を検出する場合は、充電制御ＩＣ１２０に電圧検出回路１４０が２つ配置されるが、２つ配置された場合でも電圧検出回路１４０の個々の回路構成は同様であるので、ここでの説明は電圧検出回路１４０が１つの場合を例として説明する。
【０１２４】
図８（ａ）において、電圧検出回路１４０は、コンパレータ回路１４１、Ｄ入力フリップフロップ回路１４２（以下、Ｄ−ＦＦ１４２と略す）、検出スイッチＳ２１、分割抵抗Ｒ２、Ｒ３、及びタイミング生成回路１４３等によって構成される。なお、基準電圧ＶＲＥＦを生成する回路も含まれるが、基準電圧ＶＲＥＦを生成する回路は、知られているレギュレータ回路などから生成できるため、ここでの説明及び図示は省略する。
【０１２５】
タイミング生成回路１４３は、発振回路ＯＳＣ１からのシステムクロックＳＹＳＣＬＫを入力し、このシステムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて、イネーブル信号Ｅｎとラッチクロック信号Ｌ−ＣＫを生成して出力する。
電圧検出回路１４０は、この２つのタイミング信号であるイネーブル信号Ｅｎとラッチクロック信号Ｌ−ＣＫとによってサンプリング動作し、蓄電電圧ＶＢＴ、又は発電電圧ＶＨＤを検出する。
【０１２６】
検出スイッチＳ２１の一方の端子はＧＮＤに接続され、他方の端子は分割抵抗Ｒ２の一方の端子に接続され、分割抵抗Ｒ２の他方の端子と分割抵抗Ｒ３の一方の端子とが接続され、分割抵抗Ｒ３の他方の端子は、電圧検出回路１４０が蓄電電圧ＶＢＴの電圧値を検出する場合は蓄電電圧ＶＢＴに接続され、電圧検出回路１４０が発電電圧ＶＨＤの電圧値を検出する場合は発電電圧ＶＨＤに接続される。すなわち、分割抵抗Ｒ３の他方の端子が、電圧検出回路１４０が検出する電圧の入力端子となる。
【０１２７】
また、検出スイッチＳ２１のＯＮ、ＯＦＦを制御するコントロール端子Ｇ２１は、タイミング生成回路１４３からのイネーブル信号Ｅｎが入力するように接続され、このイネーブル信号Ｅｎは、コンパレータ回路１４１の動作をイネーブル（動作許可）にする信号としても用いられる。なお、検出スイッチＳ２１は、コントロール端子Ｇ２１が論理“１”でＯＮとなる。
【０１２８】
コンパレータ回路１４１の一方の入力端子は、基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他方の入力端子は分割抵抗Ｒ２とＲ３との接続点Ａに接続され、コンパレータ回路１４１の出力端子はＤ−ＦＦ１４２のＤ入力端子に接続される。
ここで、コンパレータ回路１４１は、分割抵抗Ｒ２とＲ３とによって分割される蓄電電圧ＶＢＴ、又は発電電圧ＶＨＤの電圧値（すなわち接続点Ａの電圧値）が、基準電圧ＶＲＥＦを越えるか越えないかを判定して出力端子からコンパレータ信号Ｐ１４を出力する。
【０１２９】
ここで、分割抵抗Ｒ２とＲ３との分割比は、電圧検出回路１４０がＬｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下を検出するのであれば、その検出したい所定の電圧値と基準電圧ＶＲＥＦとの比率から分割抵抗Ｒ２とＲ３との分割比を決定する。また、電圧検出回路１４０が、太陽電池５の発電電圧ＶＨＤの電圧低下を検出するのであれば、その検出したい所定の電圧値と基準電圧ＶＲＥＦとの比率から分割抵抗Ｒ２とＲ３との分割比を決定する。
これにより、コンパレータ回路１４１は、蓄電電圧ＶＢＴまたは発電電圧ＶＨＤの電圧低下を検出することができる。
【０１３０】
また、Ｄ−ＦＦ１４２のクロック端子ＣＬはラッチクロック信号Ｌ−ＣＫを入力し、出力端子Ｑからは、電圧検出信号Ｐ１５が出力する。なお、図示しないが、コンパレータ回路１４１とＤ−ＦＦ１４２のプラス側電源は回路のＧＮＤに接続され、マイナス側電源は発電電圧ＶＨＤに接続されている。すなわち、電圧検出回路１４０は、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
なお、電圧検出回路１４０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方を検出するために２つの回路で構成される場合は、内蔵するタイミング生成回路１４３と基準電圧ＶＲＥＦを生成する回路（図示せず）は、共用することもできる。
【０１３１】
次に電圧検出回路１４０の動作を図８（ｂ）のタイミングチャートを用いて説明する。
図８（ｂ）において、タイミング生成回路１４３から、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいたイネーブル信号Ｅｎが所定の繰り返し周期で、所定の期間だけ論理“１”が出力される。コンパレータ回路１４１は、イネーブル信号Ｅｎが論理“１”である期間にイネーブル状態となって動作する。また、イネーブル信号Ｅｎによって検出スイッチＳ２１がＯＮするので、ＧＮＤから検出スイッチＳ２１を介して分割抵抗Ｒ２とＲ３とに電流が流れて接続点Ａに分割電圧が発生する。すなわち、イネーブル信号Ｅｎが論理“１”となったときのみに、コンパレータ回路１４１と分割抵抗Ｒ２及びＲ３とに動作電流が流れるので、電圧検出回路１４０は少ない電力で動作できる。
【０１３２】
ここでコンパレータ回路１４１はイネーブル期間中、基準電圧ＶＲＥＦと接続点Ａの電圧値とを比較して、比較結果として、接続点Ａの電圧値が基準電圧ＶＲＥＦより低ければ、論理“０”のコンパレータ信号Ｐ１４を出力し、接続点Ａの電圧値が基準電圧ＶＲＥＦより高ければ、論理“１”のコンパレータ信号Ｐ１４を出力する。
なお、コンパレータ信号Ｐ１４は、コンパレータ回路１４１が動作するイネーブル信号Ｅｎが論理“１”である期間のみ有効であり、他の期間は不定である。
【０１３３】
コンパレータ信号Ｐ１４は、Ｄ−ＦＦ１４２のＤ入力端子に接続され、Ｄ−ＦＦ１４２は、クロック端子ＣＬに入力されるラッチクロック信号Ｌ−ＣＫが論理“１”から論理“０”に立ち下がるタイミングｔ１でコンパレータ信号Ｐ１４を読み込んで記憶し、出力端子Ｑから記憶されたコンパレータ信号Ｐ１４の論理を電圧検出信号Ｐ１５として出力する。ここで、ラッチクロック信号Ｌ−ＣＫは、イネーブル信号Ｅｎに同期して、イネーブル信号Ｅｎが論理“１”である期間に図示するように出力されるので、Ｄ−ＦＦ１４２はコンパレータ信号Ｐ１４が有効期間中に確実に読み込むことができる。
【０１３４】
これにより、Ｄ−ＦＦ１４２は、ラッチクロック信号Ｌ−ＣＫが立ち下がったタイミングｔ１で、新しく読み込んだコンパレータ信号Ｐ１４の論理を出力端子Ｑから電圧検出信号Ｐ１５として出力することができる。すなわち、電圧検出回路１４０は、発振回路ＯＳＣ１からのシステムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧低下を検出することができる。
【０１３５】
ところで、電圧検出回路１４０の電圧検出のサンプリングは、システムクロックＳＹＳＣＬＫに則り行わなくてもよい場合がある。システムが決めた検出タイミングでサンプリングする場合もあるからである。そのようなときは、そのタイミングを決める公知のタイミング発生回路などを用いてサンプリングすればよい。
【０１３６】
［充電制御回路の説明：図９］
次に、充電制御ＩＣ１２０に内蔵される充電制御回路１３０の構成を図９を用いて説明する。
図９において、充電制御回路１３０は、３入力ＡＮＤ回路１３１とインバータ回路１３２とによって構成される。３入力ＡＮＤ回路１３１は、温度検出部３０からの温度検出信号Ｐ１２と、電圧検出回路１４０からの電圧検出信号Ｐ１５と、システムクロックＳＹＳＣＬＫとを入力して、充電制御信号Ｐ１３を出力する。インバータ回路１３２は、充電制御信号Ｐ１３を入力して反転充電制御信号Ｐ１３´を出力する。なお、充電制御回路１３０も太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
【０１３７】
この構成によって充電制御回路１３０は、温度検出信号Ｐ１２が充電許可温度範囲となって論理“１”、且つ、電圧検出信号Ｐ１５が論理“１”となったとき、システムクロックＳＹＳＣＬＫが３入力ＡＮＤ回路１３１を通過して、充電制御信号Ｐ１３にシステムクロックＳＹＳＣＬＫが現れ、反転充電制御信号Ｐ１３´からは、システムクロックＳＹＳＣＬＫの反転信号が現れる。
【０１３８】
すなわち、充電制御信号Ｐ１３と反転充電制御信号Ｐ１３´とは、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５とが共に論理“１”となる条件でシステムクロックＳＹＳＣＬＫとその反転クロックとが出力されるのである。この充電制御信号Ｐ１３及び反転充電制御信号Ｐ１３´として出力されるシステムクロックＳＹＳＣＬＫが、後述する昇圧回路１５０を駆動する昇圧クロックパルスとなる。なお、前述した図２において、充電制御回路１３０と昇圧回路１５０を結ぶ信号線は、充電制御信号Ｐ１３として示したが、詳しくは、図９で示すように反転充電制御信号Ｐ１３´も含まれている。
【０１３９】
また、前述したように、電圧検出回路１４０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方を検出するために２つの回路で構成される場合は、電圧検出信号Ｐ１５も２つ出力するので、３入力ＡＮＤ回路１３１は、４入力ＡＮＤ回路として構成する。この場合、２つの電圧検出信号Ｐ１５が共に論理“１”で、且つ温度検出信号Ｐ１２が論理“１”の条件で、充電制御信号Ｐ１３としてシステムクロックＳＹＳＣＬＫが出力される。
【０１４０】
［昇圧回路の構成と動作の説明：図９］
次に、引き続き図９を用いて充電制御ＩＣ１２０に内蔵される昇圧回路１５０の構成を説明する。
昇圧回路１５０は、入力電圧を２倍昇圧するチャージポンプ方式の昇圧回路である。図９において昇圧回路１５０は、４つの昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４と、２つの昇圧コンデンサＣ１１、Ｃ１２とによって構成される。ここで、昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４は、ＯＮとＯＦＦとを制御するコントロール端子Ｇ１１〜Ｇ１４を備えているが、コントロール端子Ｇ１１〜Ｇ１４に、論理“０”が入力されたときスイッチがＯＮとなり、論理“１”
が入力されたときスイッチがＯＦＦとなるように設計されている。
【０１４１】
昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４は、図示するように直列接続されている。すなわち、昇圧スイッチＳ１１の一方の端子は回路のＧＮＤに接続され、昇圧スイッチＳ１１の他方の端子は昇圧スイッチＳ１２の一方の端子に接続され、以降、昇圧スイッチＳ１３、Ｓ１４へと直列接続されて、昇圧スイッチＳ１４の他方の端子から昇圧電圧ＶＨＤ２が出力される。
また、昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４のコントロール端子Ｇ１１、Ｇ１３は、充電制御信号Ｐ１３を入力し、コントロール端子Ｇ１２、Ｇ１４は、反転充電制御信号Ｐ１３´を入力する。
【０１４２】
昇圧コンデンサＣ１１の一方の端子はＧＮＤに接続され、昇圧コンデンサＣ１１の他方の端子は昇圧スイッチＳ１２とＳ１３との接続点に接続され、この接続点に太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤが入力される。また、昇圧コンデンサＣ１２の一方の端子は、昇圧スイッチＳ１１とＳ１２との接続点に接続され、昇圧コンデンサＣ１２の他方の端子は、昇圧スイッチＳ１３とＳ１４との接続点に接続される。
【０１４３】
次に、昇圧回路１５０の動作の概略を図９を用いて説明する。
図９において、温度検出信号Ｐ１２が論理“１”で、且つ電圧検出信号Ｐ１５が論理“１”であるときに、充電制御回路１３０からシステムクロックＳＹＳＣＬＫとその反転クロックが充電制御信号Ｐ１３と反転充電制御信号Ｐ１３´として出力される。そして、昇圧スイッチＳ１１とＳ１３とのコントロール端子Ｇ１１、Ｇ１３に充電制御信号Ｐ１３が入力し、昇圧スイッチＳ１２とＳ１４とのコントロール端子Ｇ１２、Ｇ１４に反転充電制御信号Ｐ１３´が入力する。これにより、昇圧スイッチＳ１１とＳ１３、及び昇圧スイッチＳ１２とＳ１４は、システムクロックＳＹＳＣＬＫのタイミングで交合にＯＮとＯＦＦとを高速に切り替える。
【０１４４】
この動作によって、昇圧スイッチＳ１１とＳ１３とがＯＮするタイミングで、昇圧コンデンサＣ１１とＣ１２との両方に発電電圧ＶＨＤの電力が充電され、次の昇圧スイッチＳ１２とＳ１４とがＯＮするタイミングで、昇圧コンデンサＣ１１とＣ１２とが直列接続されるので、昇圧電圧ＶＨＤ２からは、発電電圧ＶＨＤが２倍に昇圧された電圧が出力される。本説明では２倍昇圧の例を用いているために昇圧電圧をＶＨＤ２と称している。
この昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４のＯＮとＯＦＦとの動作は、システムクロックＳＹＳＣＬＫのタイミングで高速に繰り返されるので、昇圧電圧ＶＨＤ２は、発電電圧ＶＨＤの２倍の電圧を安定して出力する。この昇圧電圧ＶＨＤ２がダイオードＤ１を介してＬｉイオン二次電池４に供給され、充電電流Ｉｃｇが流れて充電が行われる。
【０１４５】
このように、昇圧回路１５０は、昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４を切り替えるための昇圧クロックパルスに温度検出部３０の発振回路ＯＳＣ１からのシステムクロックＳＹＳＣＬＫを用いている。このため、昇圧クロックパルスを新たに生成する必要がないので、充電制御ＩＣ１２０の回路規模を小さくできると共に、消費電力の増加を防ぐことができる。
【０１４６】
また、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５のどちらかが論理“０”であるときは、充電制御回路１３０からの充電制御信号Ｐ１３は論理“０”、反転充電制御信号Ｐ１３´は論理“１”が維持する。これによって、昇圧回路１５０は停止すると共に、反転充電制御信号Ｐ１３´を入力する昇圧スイッチＳ１４は継続してＯＦＦとなるので、昇圧電圧ＶＨＤ２はオープンとなり、その電位は零ボルトとなってＬｉイオン二次電池４への充電は禁止される。
すなわち、充電制御回路１３０は、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５が共にアクティブ（論理“１”）となる条件でのみ昇圧回路１５０を動作させてＬｉイオン二次電
池４への充電を行い、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５のどちらかが論理“０”であれば、充電を禁止するために昇圧回路１５０を停止させるのである。
言うならば、昇圧回路１５０に、図１に示す充電制御スイッチＳ２の機能を持たせているのである。
【０１４７】
次に、本実施形態の充電制御部１１０の全体的な動作の概略を説明する。
ここで、充電制御は充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとのどちらか一方の電圧低下を検出して充電制御を行う場合（動作例１）と、充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧低下を検出して充電制御を行う場合（動作例２）とがあるので、以下、動作例１と動作例２とを区別して説明する。なお、実施形態のシステム制御部２の動作は、前述した基本概念の動作（図１参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１４８】
［実施形態の充電制御の動作例１の説明：図１０］
実施形態の充電制御部１１０の動作例１の概略を図１０の動作フローを用いて説明する。
ここで充電制御の動作例１は、充電制御部１１０が太陽電池５で駆動され、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方の電圧検出と温度検出をして充電制御を行う動作である。なお、充電制御部１１０は図２のブロック図を参照し、充電制御ＩＣ１２０の内部の回路構成と動作は図３〜図９を参照する。また、動作例１においては、図２のブロック図で示す電圧検出回路１４０は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方を検出する構成とする。
【０１４９】
図１０において、太陽電池５で駆動される充電制御部１１０の電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴ、または、太陽電池５の発電電圧ＶＨＤの電圧値を内部の基準電圧ＶＲＥＦと比較して、蓄電電圧ＶＢＴまたは発電電圧ＶＨＤが所定値以上であるか否かを電圧検出信号Ｐ１５として出力する（ステップＳＴ１）。ここで、蓄電電圧ＶＢＴまたは発電電圧ＶＨＤが所定値以上である場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“１”として出力し、所定値未満である（すなわち、電圧が低下している）場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“０”として出力する。
【０１５０】
次に充電制御部１１０は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧値が所定値以上であるかどうかを判定し、所定値以上であれば次のステップＳＴ３へ進み、所定値未満であれば、ステップＳＴ６に進む（ステップＳＴ２）。
【０１５１】
ここで、充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、Ｌｉイオン二次電池４が過放電状態であり、この状態で再充電が行われると、Ｌｉイオン二次電池４の劣化、あるいは破損が起きるため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４の劣化や破損を防止する（ステップＳＴ６）。
【０１５２】
また同様に、充電制御部１１０が発電電圧ＶＨＤを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、発電電圧ＶＨＤで動作する温度検出部３０の２つの発振回路ＯＳＣ１及びＯＳＣ２は、発電電圧ＶＨＤが著しく低下すると、発振周波数に電圧依存性が生じて温度検出に誤差が発生するので、正確な充電許可温度範囲内での充電制御が実施できなくなる。このため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ６）。
【０１５３】
また、充電制御部１１０が、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧値が所定値以上である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“１”）と判定した場合は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧値が正常であり、Ｌｉイオン二次電池４への充電が可能な状態であるので、温度検出部３０によって周囲温度の検出が行われる（ステップＳＴ３）。ここで、温度検出部３０は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との周波数差Δｆ（図４参照）から周囲温度を検出する。
【０１５４】
次に温度検出部３０の判断部６０は、検出した周囲温度が充電許可温度範囲内であるかどうかを比較して温度検出信号Ｐ１２を出力し、充電制御部１１０は温度検出信号Ｐ１２を判定して、充電許可温度範囲内（温度検出信号Ｐ１２：論理“１”）であるならば、次のステップＳＴ５に進み、充電許可温度範囲外（温度検出信号Ｐ１２：論理“０”）であるならば、ステップＳＴ６に進む（ステップＳＴ４）。
【０１５５】
ここで、充電制御部１１０が、ステップＳＴ４において、周囲温度が充電許可温度範囲外と判定した場合は、その周囲温度で充電を行うと、Ｌｉイオン二次電池４が異常な発熱、発火、最悪の場合は破裂などの状態を引き起こす可能性があるために、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ６）。
【０１５６】
また、充電制御部１１０が、ステップＳＴ４において、周囲温度が充電許可温度範囲内であると判定した場合は、充電制御回路１３０が論理“１”の充電制御信号Ｐ１３を出力し、昇圧回路１５０を動作させて昇圧電圧ＶＨＤ２を出力し、Ｌｉイオン二次電池４の充電を開始する（ステップＳＴ５）。なお、充電制御回路１３０からは、前述したように反転充電制御信号Ｐ１３´も出力されるが、ここでの記述は省略する。
【０１５７】
充電が開始されると、充電制御部１１０は、次のサンプリング周期でステップＳＴ１からの動作を繰り返し、蓄電電圧ＶＢＴ、または発電電圧ＶＨＤの検出（ステップＳＴ１）、及び、温度検出（ステップＳＴ３）を継続して行い、Ｌｉイオン二次電池４への充電が安全に実施されるように充電制御を継続する。
【０１５８】
また、充電制御部１１０は、ステップＳＴ６で充電が停止しても、次のサンプリングのタイミングで、再び電圧検出と温度検出を行うので、動作フローとしては、ステップＳＴ１からの動作が繰り返され、充電開始の条件が満たされたならば、ステップＳＴ５に進んで充電が開始される。
【０１５９】
また、図１０の動作フローは、電圧検出（ＳＴ１）と温度検出（ＳＴ３）とを順次実施しているが、この２つの検出動作は同時に（平行して）実施してもよい。
【０１６０】
なお、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの検出の優先順位は、第１が蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下の検出である。これは、Ｌｉイオン二次電池４が過放電状態になった場合、再充電が行われるとＬｉイオン二次電池４が破損する危険性があるためである。このため、充電制御の動作例１は、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下の検出を優先し、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下の検出を行うように構成することが好ましい。
【０１６１】
このように、充電制御の動作例１は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方の電圧検出を行うので、電圧検出回路１４０が１つでよく、制御も簡素化できるメリットがあるが、Ｌｉイオン二次電池４の過放電回避と、発電電圧ＶＨＤの低下による温度検出部３０の誤動作回避とのどちらか一方を選択することになる。
【０１６２】
［実施形態の充電制御の動作例２の説明：図１１］
次に、実施形態の充電制御部１１０の動作例２の概略を図１１の動作フローを用いて説明する。
ここで充電制御部の動作例２は、充電制御部１１０が太陽電池５で駆動され、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧検出、及び温度検出をして充電制御を行う動作である。
【０１６３】
なお、充電制御部１１０は図２のブロック図を参照し、充電制御ＩＣ１２０の内部の回路構成と動作は図３〜図９を参照する。また、動作例２においては、図２のブロック図で示す電圧検出回路１４０は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとのそれぞれの電圧を検出する２つの電圧検出回路１４０によって構成する。
【０１６４】
図１１において、充電制御部１１０の蓄電電圧ＶＢＴを検出する電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴの電圧値を所定値と比較して、その結果を電圧検出信号Ｐ１５として出力する（ステップＳＴ１１）。ここで、蓄電電圧ＶＢＴが所定値以上である場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“１”として出力し、所定値未満である（すなわち、電圧が低下している）場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“０”として出力する。
【０１６５】
次に充電制御部１１０は、蓄電電圧ＶＢＴの電圧値が所定値以上であるかどうかを判定し、所定値以上であれば次のステップＳＴ１３へ進み、所定値未満であれば、ステップＳＴ１８に進む（ステップＳＴ１２）。
【０１６６】
ここで、充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、Ｌｉイオン二次電池４が過放電状態であり、この状態で再充電が行われると、Ｌｉイオン二次電池４の劣化、あるいは破損が起きるため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４の劣化や破損を防止する（ステップＳＴ１８）。
【０１６７】
また、ステップＳＴ１２で充電制御部１１０が、蓄電電圧ＶＢＴを所定値以上である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“１”）と判定した場合は、発電電圧ＶＨＤを検出する電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、太陽電池５の発電電圧ＶＨＤの電圧値を所定値と比較して、その結果を電圧検出信号Ｐ１５として出力する（ステップＳＴ１３）。ここで、発電電圧ＶＨＤが所定値以上である場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“１”として出力し、所定値未満である（すなわち、電圧が低下している）場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“０”として出力する。
【０１６８】
次に充電制御部１１０は、発電電圧ＶＨＤの電圧値が所定値以上であるかどうかを判定し、所定値以上であれば次のステップＳＴ１５へ進み、所定値未満であれば、ステップＳＴ１８に進む（ステップＳＴ１４）。
【０１６９】
ここで、充電制御部１１０が、発電電圧ＶＨＤを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、発電電圧ＶＨＤで動作する温度検出部３０の２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２とは、発電電圧ＶＨＤが著しく低下すると、発振周波数に電圧依存性が生じて温度検出に誤差が発生するので、正確な充電許可温度範囲内での充電制御が実施できなくなる。このため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ１８）。
【０１７０】
また、充電制御部１１０が、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧値が所定値以上であると判定した場合は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの電圧値が正常であ
り、Ｌｉイオン二次電池４への充電が可能な状態であるので、温度検出部３０によって周囲温度の検出が行われる（ステップＳＴ１５）。ここで、温度検出部３０は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との周波数差Δｆ（図４参照）から周囲温度を検出する。
【０１７１】
次に温度検出部３０の判断部６０は、検出した周囲温度が充電許可温度範囲内であるかどうかを比較して温度検出信号Ｐ１２を出力し、充電制御部１１０は温度検出信号Ｐ１２を判定して、充電許可温度範囲内（温度検出信号Ｐ１２：論理“１”）であるならば、次のステップＳＴ１７に進み、充電許可温度範囲外（温度検出信号Ｐ１２：論理“０”）であるならば、ステップＳＴ１８に進む（ステップＳＴ１６）。
【０１７２】
ここで、周囲温度が充電許可温度範囲外と判定された場合は、その周囲温度で充電を行うと、Ｌｉイオン二次電池４が異常な発熱、発火、最悪の場合は破裂などの状態を引き起こす可能性があるために、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ１８）。
【０１７３】
また、充電制御部１１０がステップＳＴ１６において、充電許可温度範囲内であると判定した場合は、充電制御回路１３０が論理“１”の充電制御信号Ｐ１３を出力し、昇圧回路１５０を動作させてＬｉイオン二次電池４の充電を開始する（ステップＳＴ１７）。充電が開始されると、充電制御部１１０は、次のサンプリング周期でステップＳＴ１１からの動作を繰り返し、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの検出（ステップＳＴ１１とＳＴ１３）、及び、温度検出（ステップＳＴ１５）を継続して行い、Ｌｉイオン二次電池４への充電が安全に実施されるように充電制御を継続する。
【０１７４】
また、充電制御部１１０は、ステップＳＴ１８で充電が停止しても、次のサンプリングのタイミングで、再び電圧検出と温度検出とを行うので、動作フローとしては、ステップＳＴ１１からの動作が繰り返され、充電開始の条件が満たされたならば、ステップＳＴ１７に進んで充電が開始される。
【０１７５】
なお、図１１の動作フローは、蓄電電圧ＶＢＴ検出（ＳＴ１１）、発電電圧ＶＨＤ検出（ＳＴ１３）、温度検出（ＳＴ１５）を順次実施しているが、この３つの検出動作は同時に（平行して）実施してもよい。
【０１７６】
このように、充電制御の動作例２は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧検出を行うので、電圧検出回路１４０を２つ配置し、充電制御も動作例１より多少複雑になるが、Ｌｉイオン二次電池４の過放電回避と、発電電圧ＶＨＤの低下による温度検出部３０の誤動作回避との両方を実施するので、想定されるリスクに対応して、Ｌｉイオン二次電池の充電を更に安全に実施することができる。
【０１７７】
以上のように本発明の実施形態を２つの動作例を示して説明したが、いずれの動作例においても、システム制御部２と充電制御部１１０とが分離しており、システム制御部２の時計ＩＣ１０は、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴによって動作し、充電制御部１１０の充電制御ＩＣ１２０は、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって動作している。このため、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴが低下して、時計ＩＣ１０が動作停止しても、太陽電池５に光がわずかでも照射して発電電圧ＶＨＤが発生するならば、充電制御ＩＣ１２０は動作を継続して温度検出しながら充電制御を行うことができる。
【０１７８】
以上のように本発明は、時計の動作を制御するシステム制御部（時計ＩＣ）と二次電池の充電を制御する充電制御部（充電制御ＩＣ）とは、互いに関わりなく動作し、Ｌｉイオン二次電池への充電制御を実施できる。これにより、Ｌｉイオン二次電池の充電を中断す
ることなく常に充電許可温度範囲内で安全に継続することができるので、電池切れが極めて少なく永続的に動作可能な信頼性に優れた電子時計を提供できる。
【０１７９】
また、充電制御部は２つの発振回路の発振周波数差から温度情報を得る温度検出部を備えており、回路特性によるばらつきや電源電圧の変動の影響を受けにくい高精度な温度検出を実現できるので、充電許可温度範囲に制限があるＬｉイオン二次電池の充電を安全に実施することができる。
【０１８０】
また、充電制御部はＬｉイオン二次電池の蓄電電圧からＬｉイオン二次電池の過放電を検出して充電動作を停止できるので、過放電状態となったＬｉイオン二次電池に充電することの危険性を排除することができる。また、充電制御部は太陽電池の発電電圧を検出して、太陽電池の発電量が低いときに充電動作を停止できるので、充電制御部の温度検出部が、発電電圧の電圧低下によって温度検出誤差が大きくなり、充電制御が誤動作する危険性を排除することができる。
【０１８１】
また、本発明によって、高容量で且つ内部抵抗の小さいＬｉイオン二次電池を電子時計の電源として用いることができるので、充電後、時計を長時間使用できると共に、比較的大きな電流が必要となる電波修正時計における時刻情報の受信動作を安定して実施することができる。
【０１８２】
なお、本発明の実施形態は、システム制御部と充電制御部とを２つのＩＣチップに分離することで、それぞれの回路を駆動する電源を分離する構成を例示したが、この構成に限定されず、図示しないがシステム制御部と充電制御部とをワンチップで構成し、チップ内部でシステム制御部と充電制御部との電源を電気的に分離する構成でも良い。
【０１８３】
また、すでに説明したように、発電手段は太陽電池に限定されず、知られている発電機構を有することができる。
さらにまた、実施形態に記述したブロック図、回路図、フローチャート等は限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明の電子時計は、高容量のＬｉイオン二次電池を搭載したソーラー電子時計、及び時刻修正を自動的に行う電波修正機能を備えた電子時計などに、幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１８５】
１、１００ 電子時計
２ システム制御部
３、１１０ 充電制御部
４ リチウムイオン二次電池（Ｌｉイオン二次電池）
５ 太陽電池
１０ 時計ＩＣ
１１ 水晶発振回路
１２ 時計回路
１３ 動作停止回路
２０、１２０ 充電制御ＩＣ
３０ 温度検出部
６０ 判断部
７０、１３０ 充電制御回路
１４０ 電圧検出回路
１５０ 昇圧回路
Ｓ１ 動作停止スイッチ
Ｓ２ 充電制御スイッチ
Ｄ１ 逆流防止ダイオード（ダイオード）
ＯＳＣ１、ＯＳＣ２ 発振回路
ＶＢＴ、ＶＢＴ´ 蓄電電圧
ＶＨＤ 発電電圧
ＶＨＤ２ 昇圧電圧
Ｉｃｇ 充電電流
ＣＬ１、ＣＬ２ クロックパルス
ＳＹＳＣＬＫ システムクロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電手段と蓄電手段とを備えた電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電手段と蓄電手段とを備え、電池切れを極力無くして永続的に動作できる電子時計が製品化されている。
ここで、発電手段としては太陽電池が一般的であり、蓄電手段としてはコイン型のリチウム二次電池が一般的に使用されている。リチウム二次電池とは、電極にリチウムを用いた電池であって、近年急速に普及が進む蓄電池である。古くから知られる直流電力の放電のみができるリチウム一次電池とは異なり、充電を行うことで電気を蓄える蓄電池である。
【０００３】
一方、時刻情報を含む標準電波を受信し、時刻修正を自動的に行う電波修正機能を備えた電子時計も開発され、この電波修正機能を備えると共に、前述の発電手段と蓄電手段とを備えた、いわゆるソーラー電波修正時計が製品化されている。
【０００４】
このようなソーラー電波修正時計は、標準電波を手動又は所定の時刻に自動的に受信するが、この受信動作には比較的大きな電力が必要であり、電源である蓄電手段としてのリチウム二次電池に大きな負荷となる。
このリチウム二次電池は、蓄電電圧が２．５Ｖのタイプや１．５Ｖのタイプなど複数の種類が製品化されており、性能は異なるがいずれの電池も内部インピーダンスが比較的高いために、標準電波の受信時に蓄電電圧が低下して時計システムが誤動作する危険性を含んでいる。このため、ソーラー電波修正時計の蓄電手段として、内部インピーダンスの低い二次電池が求められている。
【０００５】
このような要求から、ソーラー電波修正時計の蓄電手段として、高容量で且つ、内部インピーダンスが低いリチウムイオン二次電池（以下、Ｌｉイオン二次電池と略す）の使用が考えられる。Ｌｉイオン二次電池は、電極にリチウムを用いている点はリチウム二次電池と同じであるが、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う蓄電池である。
【０００６】
すなわち、ソーラー電波修正時計にＬｉイオン二次電池を用いるならば、標準電波の受信時の電池に対する負荷の問題を軽減でき、蓄電電圧の低下による時計システムの誤動作を防止することができる。また、Ｌｉイオン二次電池は高容量であるので、長期間、時計が光に当たらない環境に置かれて充電ができなかったとしても、十分に充電された状態であれば、時計が止まることを回避することが可能である。
【０００７】
しかしながら、Ｌｉイオン二次電池は安全性の面から一般に充電許可温度範囲に制限(例えば、０℃〜＋４５℃)が与えられている。この充電許可温度範囲から外れた環境で充電を継続すると、電池の特性によって、異常な発熱、発火、最悪の場合は破裂などの状態を引き起こす可能性がある。
従って、電子時計の蓄電手段にＬｉイオン二次電池を使用する場合、電子時計の内部に温度検出手段を備え、周囲の温度測定を行って温度情報を取得し、その温度情報に基づいて充電制御することが必須となる。
【０００８】
以上のような背景から、従来の電子時計に用いられている温度検出及び充電制御の技術を３つの特許文献を例示して検討する。
まず、一次温度特性を有する発振回路を温度検出手段として備え、その発振周波数の変
化を温度情報として二次温度特性を有する水晶発振回路の温度特性を補償する電子時計が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
この電子時計によれば、温度検出手段からの温度情報により水晶発振回路の二次温度特性を補償して、温度変化に対して安定した歩度を得ることができるので、高精度な電子時計を提供できることが示されている。
【００１０】
また、水晶発振回路の温度特性を補正する歩度調整手段と、歩度調整手段の調整量を決定するための温度測定手段と、蓄電手段とを有する電子時計が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
この電子時計は、温度測定手段からの温度情報に基づいて歩度調整を行うと共に、蓄電手段の電圧が所定の電圧値より低下したとき、温度測定手段を停止し、歩度調整手段の調整量を所定の調整量として歩度調整手段を継続動作させる。これにより、蓄電手段の電圧低下時に、温度測定手段の誤動作による歩度調整手段の誤補正を回避できることが示されている。
【００１２】
また、蓄電手段と、充電手段と、蓄電手段からの電力を用いて動作する計時制御回路と、表示手段と、蓄電手段の電圧を検出する電圧検出回路とを有する電子時計が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
この電子時計は、蓄電手段の電圧が所定の電圧以下になった場合、所定の時間経過後に、計時制御回路の発振回路、分周回路、機能回路等を停止して時計としての動作を停止し、蓄電手段の電圧が所定の電圧以上になった場合は、時計動作の停止を解除する。これにより、蓄電手段の過放電を防ぎ、蓄電手段の電圧が回復したときの再起動性を向上できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実開平１−６６０９７号公報（５−９頁、図１）
【特許文献２】特許第３７５３８３９号公報（３頁、図１）
【特許文献３】特許第３７０２７２９号公報（１１頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１の電子時計は、時計ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）に内蔵する一次温度特性を有する発振回路を温度検出手段として備えており、この温度検出手段をＬｉイオン二次電池の充電制御に適用することは技術的に可能であるが、仮に、Ｌｉイオン二次電池を用いることを前提として、温度情報を取得して充電制御を行うために、温度検出手段を含む充電制御回路を時計ＩＣ（この場合、ＩＣがマイコンである場合も含む）に内蔵したとすると、Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧が低下した場合、時計ＩＣは停止し、この時計ＩＣに内蔵する温度検出手段を含む充電制御回路も停止するので、Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧低下時には、充電を継続することができないという課題がある。
【００１６】
また、特許文献２の電子時計は、温度測定手段からの温度情報に基づいて歩度調整手段が歩度の調整量を決定しているが、蓄電手段の充電制御には温度情報を用いていない。このため、蓄電手段として、充電許可温度範囲に制限が与えられているＬｉイオン二次電池を用いる場合、充電許可温度範囲を外した状態で充電動作が行われる危険性があるので、Ｌｉイオン二次電池を用いることができない。
【００１７】
また、特許文献３の電子時計は、蓄電手段の電圧低下によって、時計システムを停止して蓄電手段の過放電を防いでいるが、蓄電手段の充電制御に温度情報を用いていない。このため、蓄電手段として、充電許可温度範囲に制限が与えられているＬｉイオン二次電池を用いる場合、充電許可温度範囲を超えた状態で充電動作が行われる危険性があるので、Ｌｉイオン二次電池を用いることができない。
【００１８】
［従来のソーラー時計システムの課題の説明：図１２］
以上のような従来の発電手段と蓄電手段とを備えた電子時計の課題を整理して明確にするために、特許文献１〜３で知られている技術を発展的に組み合わせたソーラー時計システムを例として、蓄電手段にＬｉイオン二次電池を用いた場合の課題を図１２を用いて詳細に検討する。
ここで、ソーラー時計システムとは、前述したように、発電手段として太陽電池を搭載し、蓄電手段としての二次電池に太陽電池からの起電力を充電して時計の電力を得る電子時計のシステムをいう。
【００１９】
図１２は、従来のソーラー時計システムのブロック図であり、蓄電手段としてＬｉイオン二次電池を用いている。図１２において、符号２００は従来のソーラー時計システムとしての電子時計である。電子時計２００は、複数の電子部品によって成るシステム制御部２１０、蓄電手段としての二次電池２３０、発電手段としての太陽電池２４０（図中は「Ｓ．Ｃ．」と表記する）、時刻を表示する表示部２５０などによって構成される。システム制御部２１０は、水晶振動子２１１、時計ＩＣ２２０、動作停止スイッチＳ１、充電制御スイッチＳ２、逆流防止のためのダイオードＤ１（以下、ダイオードＤ１と略す）などによって構成される。
【００２０】
時計ＩＣ２２０は、低消費電力で動作する時計用マイコンで成り、水晶振動子２１１によって基準クロックＰ１を発生する水晶発振回路２２１、基準クロックＰ１を入力して時刻を計時する時計回路２２２、二次電池２３０の蓄電電圧ＶＢＴをモニタして所定の電圧以下になった場合、停止信号Ｐ２を出力する動作停止制御回路２２３、基準クロックＰ１を入力し内蔵するＣＲ発振器２２４との周波数差によって温度情報を得る温度検出回路２２５、温度検出回路２２５からの温度データＰ３を入力して充電制御を行い、充電制御信号Ｐ４を出力する充電制御回路２２６によって構成される。
【００２１】
太陽電池２４０のプラス端子は、回路のＧＮＤに接続され、太陽電池２４０のマイナス端子は、発電電圧ＶＨＤとして充電制御スイッチＳ２の一方の端子に接続され、充電制御スイッチＳ２の他方の端子はダイオードＤ１のカソードに接続され、ダイオードＤ１のアノードは、動作停止スイッチＳ１の一方の端子に接続され、動作停止スイッチＳ１の他方の端子は蓄電電圧ＶＢＴ´として時計ＩＣ２２０に供給される。
【００２２】
二次電池２３０はＬｉイオン二次電池で成り、プラス端子は回路のＧＮＤに接続され、マイナス端子は、蓄電電圧ＶＢＴとしてダイオードＤ１のアノードと動作停止スイッチＳ１の一方の端子との接続点に接続される。また、蓄電電圧ＶＢＴは、時計ＩＣ２２０の動作停止制御回路２２３にも接続される。
ここで、回路のＧＮＤを基準とするならば、発電電圧ＶＨＤと蓄電電圧ＶＢＴは、マイナス電位の電圧である。
【００２３】
また、表示部２５０は、時計ＩＣ２２０の時計回路２２２からの時刻データＰ５を入力して時刻を表示する。ここで、電子時計２００がデジタル時計であれば、表示部２５０は液晶パネルなどによってデジタルで時刻を表示し、電子時計２００がアナログ時計であれば、表示部２５０はステップモータと文字盤、時針、分針等によって時刻を表示する。
【００２４】
次に、従来の電子時計２００の動作の概略を説明する。
図１２において、太陽電池２４０に光が照射されると起電力が発生し、所定の電圧値の発電電圧ＶＨＤが発生する。時計ＩＣ２２０の充電制御回路２２６は、充電制御信号Ｐ４によって充電制御スイッチＳ２を通常状態でＯＮするので、太陽電池２４０のプラス端子からＧＮＤを経て二次電池２３０、ダイオードＤ１、充電制御スイッチＳ２、太陽電池２４０のマイナス端子へと電流経路が形成され、二次電池２３０に太陽電池２４０からの充電電流Ｉｃｇが流れて、二次電池２３０は充電される。
【００２５】
時計ＩＣ２２０の動作停止制御回路２２３は、通常状態で動作停止スイッチＳ１をＯＮするので、時計ＩＣ２２０には、動作停止スイッチＳ１を介して二次電池２３０からの蓄電電圧ＶＢＴ´が供給され、水晶発振回路２２１は発振し、時計回路２２２は計時動作を行って時刻データＰ５を出力し、表示部２５０は時刻を表示する。これにより、太陽電池２４０に光が照射され続けるならば、二次電池２３０は充電が継続されると共に、時計ＩＣ２２０は動作を継続するので、表示部２５０は時刻を継続して表示することができる。
【００２６】
次に、太陽電池２４０に光が照射されなくなると、発電電圧ＶＨＤが低下するので二次電池２３０への充電は停止するが、二次電池２３０に蓄えられた電力によって蓄電電圧ＶＢＴが供給され、時計ＩＣ２２０は動作を継続する。ここで、二次電池２３０への充電が長期間行われないと、二次電池２３０に蓄えられた電力が減少し、蓄電電圧ＶＢＴが低下して時計ＩＣ２２０の最低動作電圧以下になると、時計ＩＣ２２０の動作が不安定になる。
この状態を回避するために、動作停止制御回路２２３は、蓄電電圧ＶＢＴをモニタして、時計ＩＣ２２０の動作が不安定になる前の所定の電圧値で停止信号Ｐ２を出力し、動作停止スイッチＳ１をＯＦＦする。これにより、蓄電電圧ＶＢＴ´が零ボルトになって時計ＩＣ２２０への電源供給が停止するので、電子時計２００は、不安定な誤動作をすることなく、安定して動作を停止することができる。
【００２７】
一方、温度検出回路２２５は、基準クロックＰ１の周波数と、内蔵するＣＲ発振器２２４の周波数との差で温度情報を得て温度データＰ３を出力する。
充電制御回路２２６は、温度データＰ３を入力して周囲温度が二次電池の充電許可温度範囲内であるかを判定し、温度が許可温度範囲から外れた場合は、充電制御信号Ｐ４を出力して充電制御スイッチＳ２をＯＦＦする。
充電制御スイッチＳ２がＯＦＦになると、二次電池２３０へ流れる充電電流Ｉｃｇの電流経路が遮断されるので、二次電池２２０への充電は、強制的に停止される。この動作によって、二次電池２３０がＬｉイオン二次電池である場合、充電許可温度範囲から外れた温度での充電を防止することができる。
【００２８】
しかし、太陽電池２４０への光の照射が途絶えて、二次電池２３０への充電が長期間行われないと、前述したように蓄電電圧ＶＢＴが低下して、動作停止スイッチＳ１がＯＦＦとなり時計ＩＣ２２０は動作を停止する。そして、時計ＩＣ２２０には温度検出回路２２５と充電制御回路２２６とが内蔵されているので、温度検出動作も充電制御動作も機能停止となり、充電制御スイッチＳ２もＯＦＦする。
【００２９】
この時計ＩＣ２２０の機能停止状態において、再び太陽電池２４０に光が照射されるならば、二次電池２３０への充電が可能となるが、温度検出回路２２５及び充電制御回路２２６は時計ＩＣ２２０の内部にあって機能停止しているので、充電制御スイッチＳ２はＯＦＦ状態を継続し、この結果、二次電池２３０への充電が行われず、電子時計２００は停止状態から抜け出せない。
【００３０】
また、動作停止制御回路２２３及び動作停止スイッチＳ１が存在せず、二次電池２３０の電圧低下によって、時計ＩＣ２２０が動作停止する機能が存在しなかったとしても、温度検出回路２２５のＣＲ発振器２２４は、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下によって、発振周波数が大きく変動するので、正しい温度情報を取得することができなくなる。この結果、充電制御回路２２６は、温度に対して正常に動作できなくなり、充電許可温度範囲から外れても充電動作を継続したり、その反対に充電許可温度範囲内であっても充電を停止したりする誤動作の危険がある。
【００３１】
このように、従来の時計ＩＣに温度検出手段や充電制御手段を組み込んだ時計システムでは、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下によって時計ＩＣが停止すると、充電制御も停止してしまうので、充電を再開できないという大きな課題がある。また、時計ＩＣが停止しないシステムでも、充電制御が誤動作する危険がある。
【００３２】
つまり、高容量で低い内部インピーダンスであるＬｉイオン二次電池を、ソーラー電波修正時計の蓄電手段として用いたくても、上記説明したような従来の時計システムでは、充電許可温度範囲に制限があるＬｉイオン二次電池を用いることができないという大きな問題があった。
【００３３】
本発明は上記課題を解決し、Ｌｉイオン二次電池の蓄電電圧が低下して時計ＩＣが動作を停止しても、温度検出と充電制御とを継続し、Ｌｉイオン二次電池の充電許可温度範囲で安全に充電制御を行うことができる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】
【００３４】
上記課題を解決するために、本発明の電子時計は下記記載の構成を採用する。
【００３５】
本発明の電子時計は、発電手段と、充電許可温度範囲に制限がある蓄電手段と、時計の動作を制御するシステム制御部を備える電子時計において、システム制御部は、蓄電手段に蓄電されている電力が所定の値以下のときに動作を停止し、発電手段が生成した電力で動作し、温度を検出して充電許可温度範囲で蓄電手段を充電するように制御する充電制御部を備えたことを特徴とする。
【００３６】
これにより、蓄電手段に蓄電されている電力が減少してシステム制御部が動作を停止しても、充電制御部は発電手段が発電する電力で動作するので、温度を検出して充電許可温度範囲内での蓄電手段への充電を継続して安全に行うことができる。
【００３７】
また、充電制御部は、互いに温度特性が異なる２つの発振回路を有する温度検出部を備え、温度検出部は、双方の発振回路が生成するクロックパルス同士を比較することで温度検出を行うようにしてもよい。
【００３８】
これにより、２つの発振回路の周波数差から温度情報を取得するので、ＩＣの製造ばらつき等による影響や電源電圧の変動の影響を受けにくい高精度な温度検出を実現できる。
【００３９】
また、充電制御部に備える２つの発振回路は、一方は常時動作し他方は間欠動作し、常時動作している発振回路は、間欠動作している発振回路より発振周波数が低く、温度検出部は、常時動作している発振回路のクロックパルスに基づいて生成した検出パルスによって間欠動作している発振回路のクロックパルスのパルス数を計数し、その結果に基づいて温度検出を行うようにしてもよい。
【００４０】
これにより、常時動作している一方の発振回路の周波数が低く、他方の発振回路は常時動作している発振回路のクロックパルスに基づいて生成した検出パルスによって間欠動作
するので、充電制御部の消費電力を低く抑えることができ、発電手段からの僅かな起電力で充電制御部を動作させることができる。
【００４１】
また、充電制御部に備える２つの発振回路は、互いに温度係数が逆であるようにしてもよい。
【００４２】
これにより、２つの発振回路は互いに温度係数が逆であるので、温度変化に対する周波数差の変化を大きくでき、感度の良い温度検出が可能となる。
【００４３】
また、充電制御部は、発電手段が生成した電力を昇圧する昇圧回路を備えるようにしてもよい。
【００４４】
これにより、発電手段からの起電力の電圧値が低くても、昇圧して蓄電手段に充電することが可能となる。
【００４５】
また、常時動作している発振回路のクロックパルスを充電制御部のシステムクロックパルスに用いるようにしてもよい。
【００４６】
これにより、充電制御部のために新たにクロックを生成する必要がないので、充電制御部の回路規模を小さくできると共に、消費電力の増加を防ぐことができる。また、昇圧回路を備えたときは、その昇圧クロックにも用いることができる。
【００４７】
また、充電制御部は、蓄電手段の蓄電電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧検出回路は、蓄電電圧が所定の電圧以下であるとき、蓄電手段への充電を停止するように制御するようにしてもよい。
【００４８】
これにより、蓄電手段の過放電を検出して充電動作を停止できるので、過放電状態の蓄電手段に充電することの危険性を排除することができる。
【００４９】
また、充電制御部は、発電手段の発電電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧検出回路は、発電電圧が所定の電圧以下であるとき、蓄電手段への充電を停止するように制御するようにしてもよい。
【００５０】
これにより、発電手段の発電電圧の低下を検出して充電動作を停止できるので、温度検出部の温度検出誤差が低電圧によって大きくなった場合に、充電制御が誤動作する危険性を排除することができる。
【００５１】
電圧検出回路は、常時動作している発振回路のクロックパルスに基づいてサンプリング動作するようにしてもよい。
【００５２】
これにより、電圧検出回路のサンプリング動作のために新たにクロックを生成する必要がないので、充電制御部の回路規模を小さくできる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、充電手段の電圧低下によって時計の動作を制御するシステム制御部（例えば、時計ＩＣ）の動作が停止しても、Ｌｉイオン二次電池の充電を安全に継続することができ、時計の信頼性を高めることができる。
【００５４】
本発明によって、発電手段と蓄電手段とを備えた電子時計に高容量で内部抵抗の小さいＬｉイオン二次電池を用いることができるようになった。これにより、電子時計を頻繁に
充電せずに長時間使用できると共に、比較的大きな電流が必要となるソーラー電波修正時計における時刻情報の受信動作を安定して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の電子時計の基本概念を説明するブロック図である。
【図２】本発明の電子時計の実施形態を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の温度検出部に内蔵する発振回路の一例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態の温度検出部に内蔵する発振回路の温度特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の温度検出部に内蔵する判断部の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態の温度検出部の発振回路ＯＳＣ１に大きな温度依存性を持たせた場合の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態の温度検出部の発振回路ＯＳＣ２に大きな温度依存性を持たせた場合の動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施形態の電圧検出回路の一例を示す回路図と、その動作を説明するタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態の充電制御回路と昇圧回路の一例を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施形態の充電制御動作例１を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態の充電制御動作例２を説明するフローチャートである。
【図１２】従来の電子時計の構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。始めに本発明の理解を助けるために、本発明の基本概念を図１を用いて説明する。
本発明の基本概念の特徴は、時計の動作を制御するシステム制御部と、Ｌｉイオン二次電池の充電を制御する充電制御部とを分離して、システム制御部はＬｉイオン二次電池で駆動し、充電制御部は太陽電池で駆動する。このような構成によって、Ｌｉイオン二次電池の電圧低下でシステム制御部が停止しても、充電制御部はＬｉイオン二次電池の充電を継続する構成である。
【００５７】
このような、時計の動作を司るシステム制御部と、充電を制御する充電制御部とを分離する形態は、例えば、システム制御部を時計ＩＣ、充電制御部を充電制御ＩＣとして独立したＩＣチップ構成とすれば、Ｌｉイオン二次電池や太陽電池といった異なる電源手段で動作させることも容易になる。以後の説明にあっては、このようにＩＣチップを分ける例を用いるものとする。
【００５８】
［本発明の基本概念の構成説明：図１］
図１は本発明の基本概念を示すブロック図である。
図１において、符号１は本発明の基本概念の構成を有する電子時計である。電子時計１は前述したソーラー時計システムであり、時計の動作を制御するシステム制御部２と、蓄電手段の充電制御を行う充電制御部３と、蓄電手段としてのＬｉイオン二次電池４と、発電手段としての太陽電池５（図中は「Ｓ．Ｃ．」と表記する）などによって構成される。
【００５９】
なお、図１に示す本発明の基本概念の構成の一部は、すでに説明した従来の電子時計２００（図１２参照）と共通の要素がある。そのような要素には同一番号を付し重複する説明は省略する。
また、電子時計１は、もちろん時刻を表示する表示部も有しているが、本発明に直接係わらないのでその図示は省略する。
【００６０】
システム制御部２は、時計ＩＣ１０と外付けの動作停止スイッチＳ１、ダイオードＤ１によって構成される。なお、動作停止スイッチＳ１とダイオードＤ１は、時計ＩＣ１０に内蔵しても良く、その場合は、動作停止スイッチＳ１は、電界効果トランジスタなどを使った半導体スイッチとすることができる。
【００６１】
時計ＩＣ１０は、低消費電力で動作する時計用マイコンで成り、基準クロックＰ１０を発生する水晶発振回路１１、基準クロックＰ１０を入力して時刻を計時する時計回路１２、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴをモニタして所定の電圧以下になった場合、停止信号Ｐ１１を出力する動作停止制御回路１３によって構成される。
この停止信号Ｐ１１は、動作停止スイッチＳ１のコントロール端子に接続して動作停止スイッチＳ１のＯＮ（例えば、道通）とＯＦＦ（例えば、開放）とを制御する。なお、水晶発振回路１１には、水晶振動子が接続されるが図示を省略している。
【００６２】
充電制御部３は、充電制御ＩＣ２０と充電制御スイッチＳ２によって構成される。なお、充電制御スイッチＳ２は、先に説明したシステム制御部２の場合と同様に、充電制御ＩＣ２０に内蔵しても良く、その場合は、充電制御スイッチＳ２を電界効果トランジスタなどを使った半導体スイッチとすることができる。
【００６３】
充電制御ＩＣ２０は、温度を検出して温度検出信号Ｐ１２を出力する温度検出部３０と、温度検出信号Ｐ１２に基づいてＬｉイオン二次電池４の充電を制御する充電制御信号Ｐ１３を出力する充電制御回路７０とによって構成される。
この充電制御信号Ｐ１３は、充電制御スイッチＳ２のコントロール端子に接続して充電制御スイッチＳ２のＯＮとＯＦＦとを制御する。
【００６４】
温度検出部３０は、互いに温度係数が異なる２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２、および、発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２からのクロックパルスＣＬ１とＣＬ２とを入力し、クロックパルスＣＬ１とＣＬ２とを比較して、その周波数差から温度情報に換算して温度検出信号Ｐ１２を出力する判断部６０によって構成される。
【００６５】
また、太陽電池５のプラス端子は、電子時計１のＧＮＤに接続され、太陽電池５のマイナス端子は、発電電圧ＶＨＤとして充電制御部３の充電制御スイッチＳ２の一方の端子に接続され、充電制御スイッチＳ２の他方の端子は、システム制御部２のダイオードＤ１のカソードに接続される。
【００６６】
一方、Ｌｉイオン二次電池４のプラス端子は電子時計１のＧＮＤに接続され、マイナス端子は、蓄電電圧ＶＢＴとしてダイオードＤ１のアノードと動作停止スイッチＳ１の一方の端子の接続点に接続される。また、蓄電電圧ＶＢＴは、時計ＩＣ１０の動作停止制御回路１３にも接続される。また、動作停止スイッチＳ１の他方の端子は蓄電電圧ＶＢＴ´として時計ＩＣ１０に供給される。また、ＧＮＤは時計ＩＣ１０と充電制御ＩＣ２０に接続する。ここで、電子時計１のＧＮＤを基準電位とするならば、発電電圧ＶＨＤと蓄電電圧ＶＢＴは、マイナス電位の電圧である。
【００６７】
なお、図１に示すように、蓄電電圧ＶＢＴはＬｉイオン二次電池４の蓄電電圧そのものであり、蓄電電圧ＶＢＴ´はその電圧から動作停止スイッチＳ１の開閉に関る電圧低下分を差し引いた電圧となる。動作停止スイッチＳ１を接点抵抗の小さいスイッチで構成すれば、動作停止スイッチＳ１がＯＮしているときは、蓄電電圧ＶＢＴと蓄電電圧ＶＢＴ´との差は、ほとんどない。
【００６８】
［本発明の基本概念の動作説明：図１］
次に本発明の基本概念の動作の概略を図１を用いて説明する。
図１において、太陽電池５に光が照射されると起電力が発生し、所定の電圧値の発電電圧ＶＨＤが発生する。充電制御部３は、周囲温度が充電許可温度範囲であれば、充電制御信号Ｐ１３によって充電制御スイッチＳ２をＯＮするので、太陽電池５のプラス端子からＧＮＤを経てＬｉイオン二次電池４、ダイオードＤ１、充電制御スイッチＳ２、太陽電池５のマイナス端子へと電流経路が形成され、Ｌｉイオン二次電池４に太陽電池５からの充電電流Ｉｃｇが流れて、Ｌｉイオン二次電池４は充電される。
【００６９】
一方、時計ＩＣ１０の動作停止制御回路１３は、Ｌｉイオン二次電池４がある程度充電されて蓄電電圧ＶＢＴが所定電圧以上になると動作停止スイッチＳ１をＯＮするので、時計ＩＣ１０には、動作停止スイッチＳ１を介してＬｉイオン二次電池４からの蓄電電圧ＶＢＴ´が供給される。これにより、時計ＩＣ１０の水晶発振回路１１は発振して３２，７６８Ｈｚの基準クロックＰ１０を出力する。時計回路１２は、基準クロックＰ１０を入力して時刻を計時し、図示しない表示部を駆動して時刻を表示する。そして、太陽電池５に光が照射され続けるならば、Ｌｉイオン二次電池４は充電が継続されると共に、時計ＩＣ１０は動作を継続して時刻を表示することができる。
【００７０】
次に、太陽電池５に光が照射されなくなると、太陽電池５の起電力である発電電圧ＶＨＤが低下してＬｉイオン二次電池４への充電は停止するが、Ｌｉイオン二次電池４に蓄えられた電力によって蓄電電圧ＶＢＴが供給され、時計ＩＣ１０は動作を継続する。この状態で、Ｌｉイオン二次電池４への充電が長期間行われないと、Ｌｉイオン二次電池４に蓄えられた電力が減少し、蓄電電圧ＶＢＴは低下して、時計ＩＣ１０の動作が不安定になる。
【００７１】
動作停止制御回路１３は蓄電電圧ＶＢＴをモニタして、時計ＩＣ１０の動作が不安定になる前の所定の電圧値で停止信号Ｐ１１を出力し、動作停止スイッチＳ１をＯＦＦする。これによって、時計ＩＣ１０への電源供給が停止するので、電子時計１は、不安定な誤動作をすることなく、安定して動作を停止することができる。
【００７２】
一方、太陽電池５に光がわずかでも照射されて発電電圧ＶＨＤが充電制御ＩＣ２０に供給されていれば、充電制御ＩＣ２０の温度検出部３０は、内蔵する２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２とのそれぞれのクロックパルスＣＬ１とＣＬ２との周波数差から温度情報を算出する。温度検出部３０の判断部６０は、取得した温度情報がＬｉイオン二次電池４の充電許可温度範囲内であるかを判定して温度検出信号Ｐ１２を出力する。
【００７３】
充電制御ＩＣ２０の充電制御回路７０は、温度検出信号Ｐ１２を入力して温度が充電許可温度範囲から外れた場合は、充電制御信号Ｐ１３を出力して充電制御スイッチＳ２をＯＦＦする。充電制御スイッチＳ２がＯＦＦになると、Ｌｉイオン二次電池４へ流れる充電電流Ｉｃｇの電流経路が遮断されるので、Ｌｉイオン二次電池４への充電は、強制的に停止される。この動作によって、充電許可温度範囲から外れた温度での充電を防止することができる。
【００７４】
このように本発明の基本概念の構成は、システム制御部２と充電制御部３とが分離しており、システム制御部２の時計ＩＣ１０は、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴによって動作し、充電制御部３の充電制御ＩＣ２０は、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって動作している。
このため、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴが低下して、時計ＩＣ１０が動作停止しても、太陽電池５に光がわずかでも照射して発電電圧ＶＨＤが発生するならば、充電制御ＩＣ２０は動作を継続して温度検出しながら充電制御を行うことができる。
【００７５】
すなわち、本発明を用いれば、充電許可温度範囲から外れた環境で充電を継続すると、異常な発熱、発火、破裂などの状態を引き起こす可能性があるＬｉイオン二次電池を、安全に用いることができるのである。
【実施例１】
【００７６】
［実施形態の電子時計の構成説明：図２］
次に、実施形態の構成を図２を用いて説明する。
本実施形態の特徴は、前述した基本概念の構成（図１参照）を含むと共に、更に実際的に必要となる制御を加えた構成であり、充電制御部に蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤのそれぞれの電圧値を検出する電圧検出回路と、発電電圧ＶＨＤを昇圧する昇圧回路とを含んでいる。
なお、実施形態の構成の大部分は、基本概念（図１）と共通しているので、同一要素には同一番号を付して重複する説明は省略し、充電制御部の構成を中心にして説明する。
【００７７】
図２において、符号１００は実施形態の電子時計である。電子時計１００は、基本概念の電子時計１と同様にソーラー時計システムであり、時計の制御を行うシステム制御部２と、蓄電手段の充電制御を行う充電制御部１１０と、蓄電手段としてのＬｉイオン二次電池４と、発電手段としての太陽電池５などによって構成される。なお、本実施形態においても、時刻を表示する表示部は、発明に直接係わらないので図示を省略している。
【００７８】
電子時計１００のシステム制御部２の構成とＬｉイオン二次電池４の接続は、基本概念の構成（図１参照）と同様であるので説明は省略する。また基本概念の構成と同様に、システム制御部２と充電制御部１１０とは、２つに分離しており、システム制御部２はＬｉイオン二次電池４からの蓄電電圧ＶＢＴによって動作し、充電制御部１１０は太陽電池５が生成した電力である発電電圧ＶＨＤによって動作する。
【００７９】
また、太陽電池５のプラス端子は、基本概念の構成と同様に電子時計１００のＧＮＤに接続され、太陽電池５のマイナス端子は、発電電圧ＶＨＤとして後述する昇圧回路１５０と電圧検出回路１４０とに入力される。また、システム制御部２に含まれる動作停止スイッチＳ１とダイオードＤ１との接続は、基本概念の構成と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８０】
電子時計１００の充電制御部１１０は、充電制御ＩＣ１２０によって構成される。充電制御ＩＣ１２０の内部構成は、基本概念の充電制御ＩＣ２０の構成に対して、電圧検出回路１４０と昇圧回路１５０とが加えられている。
温度検出部３０は基本概念の構成と同一であり、充電制御回路１３０は、基本概念の充電制御回路７０に、後述する電圧検出信号Ｐ１５の入力が加わった構成である。
【００８１】
また、図２に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１を、充電制御ＩＣ１２０の全体を動作させるシステムクロックＳＹＳＣＬＫとして用いる場合を示している。後述するが、電圧検出回路１４０のサンプリング動作用、昇圧回路１５０の昇圧動作用のクロックパルスにも用いている。
もちろん、別の発振回路を設けてシステムクロックを生成してもよいが、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１を用いればその必要がなく、回路規模を小さくできると共に低消費電力にできる。
【００８２】
充電制御ＩＣ１２０の電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫを入力して動作し、Ｌｉイオン二次電池４からの蓄電電圧ＶＢＴと太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤとを入力して電圧検出信号Ｐ１５を出力する。なお、電圧検出回路１４０は、電子時計１００の仕様によって、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方の電圧を検出
するように構成しても良い。なお、電圧検出回路１４０の詳細は後述する。
【００８３】
充電制御回路１３０は、温度検出信号Ｐ１２と共に、電圧検出信号Ｐ１５を入力し、温度情報と共に、Ｌｉイオン二次電池４及び太陽電池５の電圧情報に基づいた充電制御信号Ｐ１３を出力する。なお、充電制御回路１３０の詳細は後述する。
【００８４】
昇圧回路１５０は、基本概念の構成の充電制御スイッチＳ２（図１参照）に置き換えられて配置され、システムクロックＳＹＳＣＬＫを昇圧クロックパルスとして入力し、太陽電池５が生成する電力である発電電圧ＶＨＤを２倍昇圧して昇圧電圧ＶＨＤ２として出力する。また、昇圧回路１５０は充電制御信号Ｐ１３によって、昇圧の動作と停止が制御される。なお、昇圧回路１５０の詳細は後述する。
【００８５】
昇圧回路１５０から出力される昇圧電圧ＶＨＤ２は、ダイオードＤ１のカソードに接続され、これによって、太陽電池５のプラス端子、ＧＮＤを経てＬｉイオン二次電池４、ダイオードＤ１、昇圧回路１５０、太陽電池５のマイナス端子へと電流経路が形成されて、充電電流ＩｃｇがＬｉイオン二次電池４に流れて充電が行われる。
【００８６】
この昇圧回路１５０を配置することで、太陽電池５の起電力である発電電圧ＶＨＤの電圧値が低くても、昇圧回路１５０によって昇圧してＬｉイオン二次電池４に充電することが可能となる。特に、太陽電池５を設置するスペースが少なく、太陽電池５のセル数を減らさなければならない場合などで、この昇圧回路１５０は有効である。なお、本実施形態においては、昇圧回路１５０は発電電圧ＶＨＤを２倍に昇圧しているが、昇圧の段数は任意であり、Ｌｉイオン二次電池４と太陽電池５の仕様に合わせて決定される。
【００８７】
また、太陽電池５のセル数をＬｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴに合わせて配置できるならば、昇圧回路１５０は無くてもよく、その場合は基本概念の構成のように発電電圧ＶＨＤを遮断する充電制御スイッチＳ２を配置すればよい。
【００８８】
また、発電手段としては太陽電池を例にして説明しているが、もちろん、これに限定するものではなく、自然エネルギを電気エネルギに変換するものであればなんでもよい。
例えば、電子時計本体を動かすことでその運動エネルギを回転錘の運動にし、これにより発電する電磁誘導型発電手段などを用いることができる。また、電子時計に加わる熱によりその熱エネルギをペルチェ素子などを用いて電気信号にし、これにより発電する熱発電手段を用いることもできる。
【００８９】
一般に、電磁誘導型発電手段も熱発電手段も発電電圧が低い。構成によっては、発電電圧が１．０Ｖを下回る場合がある。しかし、このような発電手段を採用しても、昇圧回路１５０を用いることにより、その低い発電電圧ＶＨＤを昇圧できるから、Ｌｉイオン二次電池４を十分に充電することができる。
【００９０】
次に、本実施形態の充電制御部１１０の各要素の詳細と動作を図３〜図９を用いて説明する。
【００９１】
［温度検出部の発振回路の基本構成と温度特性の説明：図３、図４］
温度検出部３０は、前述したように２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２とを有しており、クロックパルス同士を比較して、その発振周波数の差から温度情報を換算している。
この２つの発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２の基本構成は同じなので、ここでは、発振回路ＯＳＣ１の基本構成の一例を図３の回路図を用いて説明する。
【００９２】
図３において、発振回路ＯＳＣ１は、よく知られているＣＲ発振回路によって構成され
ており、６つのインバータ回路ＩＮ１〜ＩＮ６と、バッファ回路ＢＦ１及び抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とによって構成される。
【００９３】
６つのインバータ回路ＩＮ１〜ＩＮ６は、図示するように、それぞれが直列に接続されており、インバータ回路ＩＮ６の出力端子がコンデンサＣ１を介してインバータ回路ＩＮ１の入力端子にフィードバックしている。また、インバータ回路ＩＮ３の出力端子とインバータ回路ＩＮ４の入力端子の接続点と、インバータ回路ＩＮ１の入力端子が、図示するように抵抗Ｒ１を介して接続されている。
【００９４】
そして、最終段のインバータ回路ＩＮ６の出力端子は、バッファ回路ＢＦ１に接続され、このバッファ回路ＢＦ１によって波形成形されて、クロックパルスＣＬ１及びシステムクロックＳＹＳＣＬＫとして出力される。なお、発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２は、太陽電池５（図２参照）からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
【００９５】
２つの発振回路ＯＳＣ１及びＯＳＣ２の基本構成は等しいが、それぞれの発振周波数の温度係数が異なるように設計される。例えば、発振回路ＯＳＣ１の抵抗Ｒ１の材質を変えることで抵抗そのものの温度係数を変えることができることを利用して、発振周波数の温度係数を変えることができる。
【００９６】
すなわち、発振回路ＯＳＣ１の抵抗Ｒ１の材質を半導体基板上に形成したポリシリコン（以下、Ｐｏｌｙ−Ｓｉと称する）とする。つまり、抵抗Ｒ１をＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗で構成する。
Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗は、知られているように負の温度特性を有している。そうすると、発振回路ＯＳＣ１の発振周波数は、正の温度係数を得ることができる。これは、抵抗Ｒ１の抵抗値が低くなると発振周波数が高くなるからである。
【００９７】
また、発振回路ＯＳＣ２の抵抗Ｒ１´（ここでは便宜上、このように称する）の材質を半導体基板内に形成した拡散抵抗とする。つまり、抵抗Ｒ１´を拡散抵抗で構成するのである。
拡散抵抗は、知られているように正の温度特性を有している。そうすると、発振回路ＯＳＣ２の発振周波数は、負の温度係数を得ることができる。これは、抵抗Ｒ１´の抵抗値が高くなると発振周波数が低くなるからである。
【００９８】
図４は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との温度特性の一例を模式的に示すグラフである。
図４（ａ）は、前述したように、発振回路ＯＳＣ１の抵抗Ｒ１をＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗によって構成して、発振回路ＯＳＣ１に正の温度係数を持たせ、一方、発振回路ＯＳＣ２の抵抗Ｒ１´を拡散抵抗によって構成して、発振回路ＯＳＣ２に負の温度係数を持たせた例である。
この場合、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との発振周波数は、互いに温度係数が逆になるので、周囲温度Ｔの変化に対して周波数差Δｆは、比較的大きく変化することができる。
【００９９】
この周囲温度Ｔの変化に対する周波数差Δｆは、後述する理由により大きい方が検出感度が良くなる傾向にあるが、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との温度係数が同じ（例えば、正）であっても構わない。その一例が、図４（ｂ）に示す例である。
【０１００】
図４（ｂ）は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との温度係数を共に正とし、周囲温度Ｔに対する発振周波数の変化の傾きが異なる場合を示している。
この場合は、互いの発振周波数の変化の傾き方向が同じ（すなわち、温度係数が同じ極
性）であるので、周囲温度Ｔの変化に対して周波数差Δｆは、図４（ａ）に示す例に比べて比較的小さく変化する。
【０１０１】
ここで、温度検出部３０は、図４で示す周波数差Δｆから温度情報を換算するので、周波数差Δｆは周囲温度Ｔに対して大きく変化した方が温度変化を感度良く検出できる。図４（ａ）で示すように、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との発振周波数の温度係数が互いに逆である方が好ましいのである。しかし、感度が良すぎると温度検出の安定性が低下する場合もあるので、温度検出の安定性を優先する場合には、図４（ｂ）で示すように、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２の発振周波数の温度係数を同じ極性に設定すると良い。
【０１０２】
［温度検出部の判断部の構成説明：図５］
次に、温度検出部３０の判断部６０の構成を図５を用いて説明する。
図５において温度検出部３０は、前述したように、２つの発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２と判断部６０とによって構成される。発振回路ＯＳＣ１は常時動作しており、発振回路ＯＳＣ２は間欠動作している。また、発振回路ＯＳＣ１の発振周波数は、発振回路ＯＳＣ２の発振周波数より低く設定される（図４参照）。
これにより、発振回路ＯＳＣ１が常時動作していても、発振周波数が低いので充電制御ＩＣ１２０の消費電力を低く抑えることができ、太陽電池５からの僅かな起電力で充電制御ＩＣ１２０を動作させることができる。
【０１０３】
判断部６０は、ウインドウ生成回路６１、温度センスカウンタ６２、比較回路６３、及び比較回路６３に入力される複数テーブルの温度データＴ１からＴｎによって構成される。これらの温度データは、図示しない不揮発性記憶装置に格納されている。
判断部６０のウインドウ生成回路６１は、発振回路ＯＳＣ１からクロックパルスＣＬ１を基準クロックとして入力し、このクロックパルスＣＬ１に基づいて生成した検出パルスＰ２０を出力する。
【０１０４】
検出パルスＰ２０は、温度センスカウンタ６２と発振回路ＯＳＣ２とに供給される。発振回路ＯＳＣ２は、検出パルスＰ２０によって発振のＯＮとＯＦＦとが制御され、検出パルスＰ２０が論理“１”の時にのみ、発振が開始されて継続し、検出パルスＰ２０が論理“０”の時には発振が停止する。すなわち、発振回路ＯＳＣ２は検出パルスＰ２０によって間欠動作を行う。
従って発振回路ＯＳＣ２は、図３で示した発振回路ＯＳＣ１の回路構成に対して、検出パルスＰ２０によって間欠動作する回路が追加されているが、このような動作をする発振回路は良く知られるものであるから、その説明は省略する。
【０１０５】
温度センスカウンタ６２は、発振回路ＯＳＣ２からのクロックパルスＣＬ２と、検出パルスＰ２０とを入力し、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、クロックパルスＣＬ２のパルス数を計数してカウントデータＮｔを出力する。ここで、検出パルスＰ２０は、前述したように、クロックパルスＣＬ１によって生成されるので、検出パルスＰ２０が論理“１”となる期間は、発振回路ＯＳＣ１の温度特性に沿った長さとなる。
【０１０６】
また、温度センスカウンタ６２がカウントするクロックパルスＣＬ２は、発振回路ＯＳＣ２の温度特性によって周波数が変化するので、結果として、カウントデータＮｔの値は、２つの発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２の周波数差Δｆを現すことになり、カウントデータＮｔは、周囲温度Ｔに換算することができる。
【０１０７】
比較回路６３は、カウントデータＮｔを入力し、このカウントデータＮｔの数値と複数のテーブルの温度データＴ１〜Ｔｎの数値を比較して、比較結果に応じて温度検出信号Ｐ
１２を出力する。
例えば、Ｌｉイオン二次電池４の充電許可温度範囲が、例えば、０℃〜＋４５℃である場合、温度データＴ１を温度範囲の下限値の０℃に相当するテーブルの値とし、温度データＴ２を温度範囲の上限値の＋４５℃に相当するテーブルの値とする。
【０１０８】
そして、比較回路６３は、カウントデータＮｔの値が温度データＴ１未満であるとき、温度検出信号Ｐ１２を論理“０”として、カウントデータＮｔの値が温度データＴ１以上で、且つ、温度データＴ２未満であるとき、温度検出信号Ｐ１２を論理“１”とし、カウントデータＮｔの値が温度データＴ２以上であるとき、温度検出信号Ｐ１２を論理“０”とする。
この動作によって比較回路６３は、カウントデータＮｔから得た周囲温度Ｔが、０℃〜＋４５℃の充電許可温度範囲内であるときに、温度検出信号Ｐ１２を論理“１”とし、充電許可温度範囲外であるならば、温度検出信号Ｐ１２を論理“０”とすることができる。
【０１０９】
なお、温度データＴ１〜Ｔｎは、使用するＬｉイオン二次電池が一種類であれば、その電池の充電許可温度範囲の下限と上限との温度データのみを設定すればよいので、２つの温度データＴ１、Ｔ２だけで構成される。しかし、使用するＬｉイオン二次電池の種類が複数想定され、それぞれの電池の充電許可温度範囲が異なる場合は、使用が想定される複数のＬｉイオン二次電池の充電許可温度範囲の下限と上限の温度データをそれぞれ用意し、使用するＬｉイオン二次電池に応じて温度データを切り替えて使用するとよい。
【０１１０】
温度データの切り替えは、時計が製造されたあとボタン操作や非接触通信などによって行っても、製造途中で回路を切り替えるようパターニングするなどして行ってもよく、それらの手法はすでに知られているものを用いることができるから、ここでの説明は省略する。
なお、温度検出部３０の判断部６０も、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
【０１１１】
［温度検出部の動作説明：図５、図６、図７］
次に、温度検出部３０の温度検出動作の詳細を図５及び図６と図７とを用いて説明する。
ここで、動作説明を分かりやすくするために、図６は発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が小さい場合の温度検出部３０の動作例を示し、図７は発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が小さい場合の温度検出部３０の動作例を示す。
【０１１２】
図６において、図６（ａ）は周囲温度Ｔ（図４参照）が低温のときの温度検出部３０の動作の一例を示し、図６（ｂ）は周囲温度Ｔが常温のときの温度検出部３０の動作の一例を示し、図６（ｃ）は周囲温度Ｔが高温のときの温度検出部３０の動作の一例を示す。ここで、発振回路ＯＳＣ１は温度依存性が大きいので、周囲温度Ｔが低温のときのクロックパルスＣＬ１ａの周波数は低くなり、周囲温度Ｔが常温のときのクロックパルスＣＬ１ｂの周波数は中位となり、周囲温度Ｔが高いときのクロックパルスＣＬ１ａの周波数は高くなる。また、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性は小さいので、クロックパルスＣＬ２の発振周波数は、ほとんど変化しないものとする。
【０１１３】
図６（ａ）に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１ａの発振周波数が低いので、このクロックパルスＣＬ１ａに基づいて生成される検出パルスＰ２０ａの長さＴｗ１（論理“１”の期間）は長くなる。ここで温度センスカウンタ６２は、前述したように、この検出パルスＰ２０ａが論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルス
ＣＬ２のパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは多くなって、一例として値１６が出力される。
【０１１４】
また、図６（ｂ）に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１ｂの発振周波数が中位なので、このクロックパルスＣＬ１ｂに基づいて生成される検出パルスＰ２０ｂの長さＴｗ２（論理“１”の期間）は中位となる。温度センスカウンタ６２は、この検出パルスＰ２０ｂが論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２のパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは中位となって、一例として値１２が出力される。
【０１１５】
また、図６（ｃ）に示す例では、発振回路ＯＳＣ１のクロックパルスＣＬ１ｃの発振周波数が高いので、このクロックパルスＣＬ１ｃに基づいて生成される検出パルスＰ２０ｃの長さＴｗ３（論理“１”の期間）は短くなる。温度センスカウンタ６２は、この検出パルスＰ２０ｃが論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２のパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは少なくなって、一例として値８が出力される。
【０１１６】
このように、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が小さい場合においては、検出パルスＰ２０の長さＴｗが周囲温度Ｔに応じて変化することによって、温度センスカウンタ６２が出力するカウントデータＮｔが、周囲温度Ｔに応じて変化するので、このカウントデータＮｔの値を周囲温度Ｔに換算することができる。
そして、判断部６０の比較回路６３は、このカウントデータＮｔの値と、温度データＴ１〜Ｔｎとを比較して、温度検出信号Ｐ１２を出力し、前述した充電制御回路７０を制御するのである。
【０１１７】
次に、図７を用いて発振回路ＯＳＣ２に大きな温度依存性を持たせた場合の温度検出部３０の動作を説明する。
図７において、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が小さい場合を前提とするので、クロックパルスＣＬ１の周波数は、ほとんど変化しない。そして、検出パルスＰ２０は、クロックパルスＣＬ１に基づいて生成されるので、検出パルスＰ２０の長さＴｗ（論理“１”の期間）は、周囲温度Ｔに対してほぼ一定である。
【０１１８】
ここで、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ａは、周囲温度Ｔ（図４参照）が低温のときの状態を示しており、その発振周波数は低温によって高くなり、温度センスカウンタ６２は、前述したように、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ａのパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは多くなって、一例として値１６が出力される。
【０１１９】
また、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｂは、周囲温度Ｔが常温のときの状態を示しており、その発振周波数は常温によって中位となり、温度センスカウンタ６２は、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｂのパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは中位となって、一例として値１２が出力される。
【０１２０】
また、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｃは、周囲温度Ｔが高温のときの状態を示しており、その発振周波数は高温によって低くなり、温度センスカウンタ６２は、検出パルスＰ２０が論理“１”の時に、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２ｃのパルス数を計数するので、その計数値であるカウントデータＮｔは少なくなって、一例として値８が出力される。
【０１２１】
このように、発振回路ＯＳＣ２の温度依存性が大きく、発振回路ＯＳＣ１の温度依存性が小さい場合においては、発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２の発振周波数が周囲温度Ｔに応じて変化することによって、温度センスカウンタ６２が出力するカウントデータＮｔが、周囲温度Ｔに応じて変化するので、このカウントデータＮｔの値を周囲温度Ｔに換算することができる。
【０１２２】
ここで、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との実際の温度特性は、図４（ａ）で示したように、互いに温度係数が逆になるように設定できるので、温度検出部３０の実際の動作は、図６と図７とを組み合わせた動作にすることができる。
すなわち、図６で示したように、周囲温度Ｔの変化に応じて検出パルスＰ２０の長さＴｗを変化させると共に、図７で示したように、周囲温度Ｔの変化に応じて発振回路ＯＳＣ２のクロックパルスＣＬ２の発振周波数も変化させることができるので、温度検出部３０の温度センスカウンタ６２が出力するカウントデータＮｔの値は、周囲温度Ｔの変化を確実に捉えて、温度情報を高精度に取得することができる。
【０１２３】
［電圧検出回路の構成と動作の説明：図８］
次に、充電制御ＩＣ１２０に内蔵される電圧検出回路１４０の構成を図８（ａ）を用いて説明する。
なお、電圧検出回路１４０は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとのどちらか一方を検出する構成と、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方を検出する構成とが考えられる。
両方の電圧を検出する場合は、充電制御ＩＣ１２０に電圧検出回路１４０が２つ配置されるが、２つ配置された場合でも電圧検出回路１４０の個々の回路構成は同様であるので、ここでの説明は電圧検出回路１４０が１つの場合を例として説明する。
【０１２４】
図８（ａ）において、電圧検出回路１４０は、コンパレータ回路１４１、Ｄ入力フリップフロップ回路１４２（以下、Ｄ−ＦＦ１４２と略す）、検出スイッチＳ２１、分割抵抗Ｒ２、Ｒ３、及びタイミング生成回路１４３等によって構成される。なお、基準電圧ＶＲＥＦを生成する回路も含まれるが、基準電圧ＶＲＥＦを生成する回路は、知られているレギュレータ回路などから生成できるため、ここでの説明及び図示は省略する。
【０１２５】
タイミング生成回路１４３は、発振回路ＯＳＣ１からのシステムクロックＳＹＳＣＬＫを入力し、このシステムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて、イネーブル信号Ｅｎとラッチクロック信号Ｌ−ＣＫを生成して出力する。
電圧検出回路１４０は、この２つのタイミング信号であるイネーブル信号Ｅｎとラッチクロック信号Ｌ−ＣＫとによってサンプリング動作し、蓄電電圧ＶＢＴ、又は発電電圧ＶＨＤを検出する。
【０１２６】
検出スイッチＳ２１の一方の端子はＧＮＤに接続され、他方の端子は分割抵抗Ｒ２の一方の端子に接続され、分割抵抗Ｒ２の他方の端子と分割抵抗Ｒ３の一方の端子とが接続され、分割抵抗Ｒ３の他方の端子は、電圧検出回路１４０が蓄電電圧ＶＢＴの電圧値を検出する場合は蓄電電圧ＶＢＴに接続され、電圧検出回路１４０が発電電圧ＶＨＤの電圧値を検出する場合は発電電圧ＶＨＤに接続される。すなわち、分割抵抗Ｒ３の他方の端子が、電圧検出回路１４０が検出する電圧の入力端子となる。
【０１２７】
また、検出スイッチＳ２１のＯＮ、ＯＦＦを制御するコントロール端子Ｇ２１は、タイミング生成回路１４３からのイネーブル信号Ｅｎが入力するように接続され、このイネーブル信号Ｅｎは、コンパレータ回路１４１の動作をイネーブル（動作許可）にする信号としても用いられる。なお、検出スイッチＳ２１は、コントロール端子Ｇ２１が論理“１”でＯＮとなる。
【０１２８】
コンパレータ回路１４１の一方の入力端子は、基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他方の入力端子は分割抵抗Ｒ２とＲ３との接続点Ａに接続され、コンパレータ回路１４１の出力端子はＤ−ＦＦ１４２のＤ入力端子に接続される。
ここで、コンパレータ回路１４１は、分割抵抗Ｒ２とＲ３とによって分割される蓄電電圧ＶＢＴ、又は発電電圧ＶＨＤの電圧値（すなわち接続点Ａの電圧値）が、基準電圧ＶＲＥＦを越えるか越えないかを判定して出力端子からコンパレータ信号Ｐ１４を出力する。
【０１２９】
ここで、分割抵抗Ｒ２とＲ３との分割比は、電圧検出回路１４０がＬｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下を検出するのであれば、その検出したい所定の電圧値と基準電圧ＶＲＥＦとの比率から分割抵抗Ｒ２とＲ３との分割比を決定する。また、電圧検出回路１４０が、太陽電池５の発電電圧ＶＨＤの電圧低下を検出するのであれば、その検出したい所定の電圧値と基準電圧ＶＲＥＦとの比率から分割抵抗Ｒ２とＲ３との分割比を決定する。
これにより、コンパレータ回路１４１は、蓄電電圧ＶＢＴまたは発電電圧ＶＨＤの電圧低下を検出することができる。
【０１３０】
また、Ｄ−ＦＦ１４２のクロック端子ＣＬはラッチクロック信号Ｌ−ＣＫを入力し、出力端子Ｑからは、電圧検出信号Ｐ１５が出力する。なお、図示しないが、コンパレータ回路１４１とＤ−ＦＦ１４２のプラス側電源は回路のＧＮＤに接続され、マイナス側電源は発電電圧ＶＨＤに接続されている。すなわち、電圧検出回路１４０は、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
なお、電圧検出回路１４０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方を検出するために２つの回路で構成される場合は、内蔵するタイミング生成回路１４３と基準電圧ＶＲＥＦを生成する回路（図示せず）は、共用することもできる。
【０１３１】
次に電圧検出回路１４０の動作を図８（ｂ）のタイミングチャートを用いて説明する。
図８（ｂ）において、タイミング生成回路１４３から、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいたイネーブル信号Ｅｎが所定の繰り返し周期で、所定の期間だけ論理“１”が出力される。コンパレータ回路１４１は、イネーブル信号Ｅｎが論理“１”である期間にイネーブル状態となって動作する。また、イネーブル信号Ｅｎによって検出スイッチＳ２１がＯＮするので、ＧＮＤから検出スイッチＳ２１を介して分割抵抗Ｒ２とＲ３とに電流が流れて接続点Ａに分割電圧が発生する。すなわち、イネーブル信号Ｅｎが論理“１”となったときのみに、コンパレータ回路１４１と分割抵抗Ｒ２及びＲ３とに動作電流が流れるので、電圧検出回路１４０は少ない電力で動作できる。
【０１３２】
ここでコンパレータ回路１４１はイネーブル期間中、基準電圧ＶＲＥＦと接続点Ａの電圧値とを比較して、比較結果として、接続点Ａの電圧値が基準電圧ＶＲＥＦより低ければ、論理“０”のコンパレータ信号Ｐ１４を出力し、接続点Ａの電圧値が基準電圧ＶＲＥＦより高ければ、論理“１”のコンパレータ信号Ｐ１４を出力する。
なお、コンパレータ信号Ｐ１４は、コンパレータ回路１４１が動作するイネーブル信号Ｅｎが論理“１”である期間のみ有効であり、他の期間は不定である。
【０１３３】
コンパレータ信号Ｐ１４は、Ｄ−ＦＦ１４２のＤ入力端子に接続され、Ｄ−ＦＦ１４２は、クロック端子ＣＬに入力されるラッチクロック信号Ｌ−ＣＫが論理“１”から論理“０”に立ち下がるタイミングｔ１でコンパレータ信号Ｐ１４を読み込んで記憶し、出力端子Ｑから記憶されたコンパレータ信号Ｐ１４の論理を電圧検出信号Ｐ１５として出力する。ここで、ラッチクロック信号Ｌ−ＣＫは、イネーブル信号Ｅｎに同期して、イネーブル信号Ｅｎが論理“１”である期間に図示するように出力されるので、Ｄ−ＦＦ１４２はコンパレータ信号Ｐ１４が有効期間中に確実に読み込むことができる。
【０１３４】
これにより、Ｄ−ＦＦ１４２は、ラッチクロック信号Ｌ−ＣＫが立ち下がったタイミングｔ１で、新しく読み込んだコンパレータ信号Ｐ１４の論理を出力端子Ｑから電圧検出信号Ｐ１５として出力することができる。すなわち、電圧検出回路１４０は、発振回路ＯＳＣ１からのシステムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧低下を検出することができる。
【０１３５】
ところで、電圧検出回路１４０の電圧検出のサンプリングは、システムクロックＳＹＳＣＬＫに則り行わなくてもよい場合がある。システムが決めた検出タイミングでサンプリングする場合もあるからである。そのようなときは、そのタイミングを決める公知のタイミング発生回路などを用いてサンプリングすればよい。
【０１３６】
［充電制御回路の説明：図９］
次に、充電制御ＩＣ１２０に内蔵される充電制御回路１３０の構成を図９を用いて説明する。
図９において、充電制御回路１３０は、３入力ＡＮＤ回路１３１とインバータ回路１３２とによって構成される。３入力ＡＮＤ回路１３１は、温度検出部３０からの温度検出信号Ｐ１２と、電圧検出回路１４０からの電圧検出信号Ｐ１５と、システムクロックＳＹＳＣＬＫとを入力して、充電制御信号Ｐ１３を出力する。インバータ回路１３２は、充電制御信号Ｐ１３を入力して反転充電制御信号Ｐ１３´を出力する。なお、充電制御回路１３０も太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって駆動される。
【０１３７】
この構成によって充電制御回路１３０は、温度検出信号Ｐ１２が充電許可温度範囲となって論理“１”、且つ、電圧検出信号Ｐ１５が論理“１”となったとき、システムクロックＳＹＳＣＬＫが３入力ＡＮＤ回路１３１を通過して、充電制御信号Ｐ１３にシステムクロックＳＹＳＣＬＫが現れ、反転充電制御信号Ｐ１３´からは、システムクロックＳＹＳＣＬＫの反転信号が現れる。
【０１３８】
すなわち、充電制御信号Ｐ１３と反転充電制御信号Ｐ１３´とは、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５とが共に論理“１”となる条件でシステムクロックＳＹＳＣＬＫとその反転クロックとが出力されるのである。この充電制御信号Ｐ１３及び反転充電制御信号Ｐ１３´として出力されるシステムクロックＳＹＳＣＬＫが、後述する昇圧回路１５０を駆動する昇圧クロックパルスとなる。なお、前述した図２において、充電制御回路１３０と昇圧回路１５０を結ぶ信号線は、充電制御信号Ｐ１３として示したが、詳しくは、図９で示すように反転充電制御信号Ｐ１３´も含まれている。
【０１３９】
また、前述したように、電圧検出回路１４０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方を検出するために２つの回路で構成される場合は、電圧検出信号Ｐ１５も２つ出力するので、３入力ＡＮＤ回路１３１は、４入力ＡＮＤ回路として構成する。この場合、２つの電圧検出信号Ｐ１５が共に論理“１”で、且つ温度検出信号Ｐ１２が論理“１”の条件で、充電制御信号Ｐ１３としてシステムクロックＳＹＳＣＬＫが出力される。
【０１４０】
［昇圧回路の構成と動作の説明：図９］
次に、引き続き図９を用いて充電制御ＩＣ１２０に内蔵される昇圧回路１５０の構成を説明する。
昇圧回路１５０は、入力電圧を２倍昇圧するチャージポンプ方式の昇圧回路である。図９において昇圧回路１５０は、４つの昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４と、２つの昇圧コンデンサＣ１１、Ｃ１２とによって構成される。ここで、昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４は、ＯＮとＯＦＦとを制御するコントロール端子Ｇ１１〜Ｇ１４を備えているが、コントロール端子Ｇ１１〜Ｇ１４に、論理“０”が入力されたときスイッチがＯＮとなり、論理“１”
が入力されたときスイッチがＯＦＦとなるように設計されている。
【０１４１】
昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４は、図示するように直列接続されている。すなわち、昇圧スイッチＳ１１の一方の端子は回路のＧＮＤに接続され、昇圧スイッチＳ１１の他方の端子は昇圧スイッチＳ１２の一方の端子に接続され、以降、昇圧スイッチＳ１３、Ｓ１４へと直列接続されて、昇圧スイッチＳ１４の他方の端子から昇圧電圧ＶＨＤ２が出力される。
また、昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４のコントロール端子Ｇ１１、Ｇ１３は、充電制御信号Ｐ１３を入力し、コントロール端子Ｇ１２、Ｇ１４は、反転充電制御信号Ｐ１３´を入力する。
【０１４２】
昇圧コンデンサＣ１１の一方の端子はＧＮＤに接続され、昇圧コンデンサＣ１１の他方の端子は昇圧スイッチＳ１２とＳ１３との接続点に接続され、この接続点に太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤが入力される。また、昇圧コンデンサＣ１２の一方の端子は、昇圧スイッチＳ１１とＳ１２との接続点に接続され、昇圧コンデンサＣ１２の他方の端子は、昇圧スイッチＳ１３とＳ１４との接続点に接続される。
【０１４３】
次に、昇圧回路１５０の動作の概略を図９を用いて説明する。
図９において、温度検出信号Ｐ１２が論理“１”で、且つ電圧検出信号Ｐ１５が論理“１”であるときに、充電制御回路１３０からシステムクロックＳＹＳＣＬＫとその反転クロックが充電制御信号Ｐ１３と反転充電制御信号Ｐ１３´として出力される。そして、昇圧スイッチＳ１１とＳ１３とのコントロール端子Ｇ１１、Ｇ１３に充電制御信号Ｐ１３が入力し、昇圧スイッチＳ１２とＳ１４とのコントロール端子Ｇ１２、Ｇ１４に反転充電制御信号Ｐ１３´が入力する。これにより、昇圧スイッチＳ１１とＳ１３、及び昇圧スイッチＳ１２とＳ１４は、システムクロックＳＹＳＣＬＫのタイミングで交合にＯＮとＯＦＦとを高速に切り替える。
【０１４４】
この動作によって、昇圧スイッチＳ１１とＳ１３とがＯＮするタイミングで、昇圧コンデンサＣ１１とＣ１２との両方に発電電圧ＶＨＤの電力が充電され、次の昇圧スイッチＳ１２とＳ１４とがＯＮするタイミングで、昇圧コンデンサＣ１１とＣ１２とが直列接続されるので、昇圧電圧ＶＨＤ２からは、発電電圧ＶＨＤが２倍に昇圧された電圧が出力される。本説明では２倍昇圧の例を用いているために昇圧電圧をＶＨＤ２と称している。
この昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４のＯＮとＯＦＦとの動作は、システムクロックＳＹＳＣＬＫのタイミングで高速に繰り返されるので、昇圧電圧ＶＨＤ２は、発電電圧ＶＨＤの２倍の電圧を安定して出力する。この昇圧電圧ＶＨＤ２がダイオードＤ１を介してＬｉイオン二次電池４に供給され、充電電流Ｉｃｇが流れて充電が行われる。
【０１４５】
このように、昇圧回路１５０は、昇圧スイッチＳ１１〜Ｓ１４を切り替えるための昇圧クロックパルスに温度検出部３０の発振回路ＯＳＣ１からのシステムクロックＳＹＳＣＬＫを用いている。このため、昇圧クロックパルスを新たに生成する必要がないので、充電制御ＩＣ１２０の回路規模を小さくできると共に、消費電力の増加を防ぐことができる。
【０１４６】
また、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５のどちらかが論理“０”であるときは、充電制御回路１３０からの充電制御信号Ｐ１３は論理“０”、反転充電制御信号Ｐ１３´は論理“１”が維持する。これによって、昇圧回路１５０は停止すると共に、反転充電制御信号Ｐ１３´を入力する昇圧スイッチＳ１４は継続してＯＦＦとなるので、昇圧電圧ＶＨＤ２はオープンとなり、その電位は零ボルトとなってＬｉイオン二次電池４への充電は禁止される。
すなわち、充電制御回路１３０は、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５が共にアクティブ（論理“１”）となる条件でのみ昇圧回路１５０を動作させてＬｉイオン二次電
池４への充電を行い、温度検出信号Ｐ１２と電圧検出信号Ｐ１５のどちらかが論理“０”であれば、充電を禁止するために昇圧回路１５０を停止させるのである。
言うならば、昇圧回路１５０に、図１に示す充電制御スイッチＳ２の機能を持たせているのである。
【０１４７】
次に、本実施形態の充電制御部１１０の全体的な動作の概略を説明する。
ここで、充電制御は充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとのどちらか一方の電圧低下を検出して充電制御を行う場合（動作例１）と、充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧低下を検出して充電制御を行う場合（動作例２）とがあるので、以下、動作例１と動作例２とを区別して説明する。なお、実施形態のシステム制御部２の動作は、前述した基本概念の動作（図１参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１４８】
［実施形態の充電制御の動作例１の説明：図１０］
実施形態の充電制御部１１０の動作例１の概略を図１０の動作フローを用いて説明する。
ここで充電制御の動作例１は、充電制御部１１０が太陽電池５で駆動され、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方の電圧検出と温度検出をして充電制御を行う動作である。なお、充電制御部１１０は図２のブロック図を参照し、充電制御ＩＣ１２０の内部の回路構成と動作は図３〜図９を参照する。また、動作例１においては、図２のブロック図で示す電圧検出回路１４０は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方を検出する構成とする。
【０１４９】
図１０において、太陽電池５で駆動される充電制御部１１０の電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴ、または、太陽電池５の発電電圧ＶＨＤの電圧値を内部の基準電圧ＶＲＥＦと比較して、蓄電電圧ＶＢＴまたは発電電圧ＶＨＤが所定値以上であるか否かを電圧検出信号Ｐ１５として出力する（ステップＳＴ１）。ここで、蓄電電圧ＶＢＴまたは発電電圧ＶＨＤが所定値以上である場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“１”として出力し、所定値未満である（すなわち、電圧が低下している）場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“０”として出力する。
【０１５０】
次に充電制御部１１０は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧値が所定値以上であるかどうかを判定し、所定値以上であれば次のステップＳＴ３へ進み、所定値未満であれば、ステップＳＴ６に進む（ステップＳＴ２）。
【０１５１】
ここで、充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、Ｌｉイオン二次電池４が過放電状態であり、この状態で再充電が行われると、Ｌｉイオン二次電池４の劣化、あるいは破損が起きるため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４の劣化や破損を防止する（ステップＳＴ６）。
【０１５２】
また同様に、充電制御部１１０が発電電圧ＶＨＤを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、発電電圧ＶＨＤで動作する温度検出部３０の２つの発振回路ＯＳＣ１及びＯＳＣ２は、発電電圧ＶＨＤが著しく低下すると、発振周波数に電圧依存性が生じて温度検出に誤差が発生するので、正確な充電許可温度範囲内での充電制御が実施できなくなる。このため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ６）。
【０１５３】
また、充電制御部１１０が、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧値が所定値以上である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“１”）と判定した場合は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤの電圧値が正常であり、Ｌｉイオン二次電池４への充電が可能な状態であるので、温度検出部３０によって周囲温度の検出が行われる（ステップＳＴ３）。ここで、温度検出部３０は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との周波数差Δｆ（図４参照）から周囲温度を検出する。
【０１５４】
次に温度検出部３０の判断部６０は、検出した周囲温度が充電許可温度範囲内であるかどうかを比較して温度検出信号Ｐ１２を出力し、充電制御部１１０は温度検出信号Ｐ１２を判定して、充電許可温度範囲内（温度検出信号Ｐ１２：論理“１”）であるならば、次のステップＳＴ５に進み、充電許可温度範囲外（温度検出信号Ｐ１２：論理“０”）であるならば、ステップＳＴ６に進む（ステップＳＴ４）。
【０１５５】
ここで、充電制御部１１０が、ステップＳＴ４において、周囲温度が充電許可温度範囲外と判定した場合は、その周囲温度で充電を行うと、Ｌｉイオン二次電池４が異常な発熱、発火、最悪の場合は破裂などの状態を引き起こす可能性があるために、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ６）。
【０１５６】
また、充電制御部１１０が、ステップＳＴ４において、周囲温度が充電許可温度範囲内であると判定した場合は、充電制御回路１３０が論理“１”の充電制御信号Ｐ１３を出力し、昇圧回路１５０を動作させて昇圧電圧ＶＨＤ２を出力し、Ｌｉイオン二次電池４の充電を開始する（ステップＳＴ５）。なお、充電制御回路１３０からは、前述したように反転充電制御信号Ｐ１３´も出力されるが、ここでの記述は省略する。
【０１５７】
充電が開始されると、充電制御部１１０は、次のサンプリング周期でステップＳＴ１からの動作を繰り返し、蓄電電圧ＶＢＴ、または発電電圧ＶＨＤの検出（ステップＳＴ１）、及び、温度検出（ステップＳＴ３）を継続して行い、Ｌｉイオン二次電池４への充電が安全に実施されるように充電制御を継続する。
【０１５８】
また、充電制御部１１０は、ステップＳＴ６で充電が停止しても、次のサンプリングのタイミングで、再び電圧検出と温度検出を行うので、動作フローとしては、ステップＳＴ１からの動作が繰り返され、充電開始の条件が満たされたならば、ステップＳＴ５に進んで充電が開始される。
【０１５９】
また、図１０の動作フローは、電圧検出（ＳＴ１）と温度検出（ＳＴ３）とを順次実施しているが、この２つの検出動作は同時に（平行して）実施してもよい。
【０１６０】
なお、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの検出の優先順位は、第１が蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下の検出である。これは、Ｌｉイオン二次電池４が過放電状態になった場合、再充電が行われるとＬｉイオン二次電池４が破損する危険性があるためである。このため、充電制御の動作例１は、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下の検出を優先し、蓄電電圧ＶＢＴの電圧低下の検出を行うように構成することが好ましい。
【０１６１】
このように、充電制御の動作例１は、蓄電電圧ＶＢＴ又は発電電圧ＶＨＤのどちらか一方の電圧検出を行うので、電圧検出回路１４０が１つでよく、制御も簡素化できるメリットがあるが、Ｌｉイオン二次電池４の過放電回避と、発電電圧ＶＨＤの低下による温度検出部３０の誤動作回避とのどちらか一方を選択することになる。
【０１６２】
［実施形態の充電制御の動作例２の説明：図１１］
次に、実施形態の充電制御部１１０の動作例２の概略を図１１の動作フローを用いて説明する。
ここで充電制御部の動作例２は、充電制御部１１０が太陽電池５で駆動され、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧検出、及び温度検出をして充電制御を行う動作である。
【０１６３】
なお、充電制御部１１０は図２のブロック図を参照し、充電制御ＩＣ１２０の内部の回路構成と動作は図３〜図９を参照する。また、動作例２においては、図２のブロック図で示す電圧検出回路１４０は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとのそれぞれの電圧を検出する２つの電圧検出回路１４０によって構成する。
【０１６４】
図１１において、充電制御部１１０の蓄電電圧ＶＢＴを検出する電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴの電圧値を所定値と比較して、その結果を電圧検出信号Ｐ１５として出力する（ステップＳＴ１１）。ここで、蓄電電圧ＶＢＴが所定値以上である場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“１”として出力し、所定値未満である（すなわち、電圧が低下している）場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“０”として出力する。
【０１６５】
次に充電制御部１１０は、蓄電電圧ＶＢＴの電圧値が所定値以上であるかどうかを判定し、所定値以上であれば次のステップＳＴ１３へ進み、所定値未満であれば、ステップＳＴ１８に進む（ステップＳＴ１２）。
【０１６６】
ここで、充電制御部１１０が蓄電電圧ＶＢＴを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、Ｌｉイオン二次電池４が過放電状態であり、この状態で再充電が行われると、Ｌｉイオン二次電池４の劣化、あるいは破損が起きるため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４の劣化や破損を防止する（ステップＳＴ１８）。
【０１６７】
また、ステップＳＴ１２で充電制御部１１０が、蓄電電圧ＶＢＴを所定値以上である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“１”）と判定した場合は、発電電圧ＶＨＤを検出する電圧検出回路１４０は、システムクロックＳＹＳＣＬＫに基づいて所定の周期でサンプリング動作し、太陽電池５の発電電圧ＶＨＤの電圧値を所定値と比較して、その結果を電圧検出信号Ｐ１５として出力する（ステップＳＴ１３）。ここで、発電電圧ＶＨＤが所定値以上である場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“１”として出力し、所定値未満である（すなわち、電圧が低下している）場合は、電圧検出信号Ｐ１５を論理“０”として出力する。
【０１６８】
次に充電制御部１１０は、発電電圧ＶＨＤの電圧値が所定値以上であるかどうかを判定し、所定値以上であれば次のステップＳＴ１５へ進み、所定値未満であれば、ステップＳＴ１８に進む（ステップＳＴ１４）。
【０１６９】
ここで、充電制御部１１０が、発電電圧ＶＨＤを所定値未満である（電圧検出信号Ｐ１５：論理“０”）と判定した場合は、発電電圧ＶＨＤで動作する温度検出部３０の２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２とは、発電電圧ＶＨＤが著しく低下すると、発振周波数に電圧依存性が生じて温度検出に誤差が発生するので、正確な充電許可温度範囲内での充電制御が実施できなくなる。このため、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ１８）。
【０１７０】
また、充電制御部１１０が、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧値が所定値以上であると判定した場合は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの電圧値が正常であ
り、Ｌｉイオン二次電池４への充電が可能な状態であるので、温度検出部３０によって周囲温度の検出が行われる（ステップＳＴ１５）。ここで、温度検出部３０は、２つの発振回路ＯＳＣ１とＯＳＣ２との周波数差Δｆ（図４参照）から周囲温度を検出する。
【０１７１】
次に温度検出部３０の判断部６０は、検出した周囲温度が充電許可温度範囲内であるかどうかを比較して温度検出信号Ｐ１２を出力し、充電制御部１１０は温度検出信号Ｐ１２を判定して、充電許可温度範囲内（温度検出信号Ｐ１２：論理“１”）であるならば、次のステップＳＴ１７に進み、充電許可温度範囲外（温度検出信号Ｐ１２：論理“０”）であるならば、ステップＳＴ１８に進む（ステップＳＴ１６）。
【０１７２】
ここで、周囲温度が充電許可温度範囲外と判定された場合は、その周囲温度で充電を行うと、Ｌｉイオン二次電池４が異常な発熱、発火、最悪の場合は破裂などの状態を引き起こす可能性があるために、充電制御回路１３０は充電制御信号Ｐ１３を論理“０”として昇圧回路１５０を停止し、充電を禁止してＬｉイオン二次電池４を保護する（ステップＳＴ１８）。
【０１７３】
また、充電制御部１１０がステップＳＴ１６において、充電許可温度範囲内であると判定した場合は、充電制御回路１３０が論理“１”の充電制御信号Ｐ１３を出力し、昇圧回路１５０を動作させてＬｉイオン二次電池４の充電を開始する（ステップＳＴ１７）。充電が開始されると、充電制御部１１０は、次のサンプリング周期でステップＳＴ１１からの動作を繰り返し、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの検出（ステップＳＴ１１とＳＴ１３）、及び、温度検出（ステップＳＴ１５）を継続して行い、Ｌｉイオン二次電池４への充電が安全に実施されるように充電制御を継続する。
【０１７４】
また、充電制御部１１０は、ステップＳＴ１８で充電が停止しても、次のサンプリングのタイミングで、再び電圧検出と温度検出とを行うので、動作フローとしては、ステップＳＴ１１からの動作が繰り返され、充電開始の条件が満たされたならば、ステップＳＴ１７に進んで充電が開始される。
【０１７５】
なお、図１１の動作フローは、蓄電電圧ＶＢＴ検出（ＳＴ１１）、発電電圧ＶＨＤ検出（ＳＴ１３）、温度検出（ＳＴ１５）を順次実施しているが、この３つの検出動作は同時に（平行して）実施してもよい。
【０１７６】
このように、充電制御の動作例２は、蓄電電圧ＶＢＴと発電電圧ＶＨＤとの両方の電圧検出を行うので、電圧検出回路１４０を２つ配置し、充電制御も動作例１より多少複雑になるが、Ｌｉイオン二次電池４の過放電回避と、発電電圧ＶＨＤの低下による温度検出部３０の誤動作回避との両方を実施するので、想定されるリスクに対応して、Ｌｉイオン二次電池の充電を更に安全に実施することができる。
【０１７７】
以上のように本発明の実施形態を２つの動作例を示して説明したが、いずれの動作例においても、システム制御部２と充電制御部１１０とが分離しており、システム制御部２の時計ＩＣ１０は、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴによって動作し、充電制御部１１０の充電制御ＩＣ１２０は、太陽電池５からの発電電圧ＶＨＤによって動作している。このため、Ｌｉイオン二次電池４の蓄電電圧ＶＢＴが低下して、時計ＩＣ１０が動作停止しても、太陽電池５に光がわずかでも照射して発電電圧ＶＨＤが発生するならば、充電制御ＩＣ１２０は動作を継続して温度検出しながら充電制御を行うことができる。
【０１７８】
以上のように本発明は、時計の動作を制御するシステム制御部（時計ＩＣ）と二次電池の充電を制御する充電制御部（充電制御ＩＣ）とは、互いに関わりなく動作し、Ｌｉイオン二次電池への充電制御を実施できる。これにより、Ｌｉイオン二次電池の充電を中断す
ることなく常に充電許可温度範囲内で安全に継続することができるので、電池切れが極めて少なく永続的に動作可能な信頼性に優れた電子時計を提供できる。
【０１７９】
また、充電制御部は２つの発振回路の発振周波数差から温度情報を得る温度検出部を備えており、回路特性によるばらつきや電源電圧の変動の影響を受けにくい高精度な温度検出を実現できるので、充電許可温度範囲に制限があるＬｉイオン二次電池の充電を安全に実施することができる。
【０１８０】
また、充電制御部はＬｉイオン二次電池の蓄電電圧からＬｉイオン二次電池の過放電を検出して充電動作を停止できるので、過放電状態となったＬｉイオン二次電池に充電することの危険性を排除することができる。また、充電制御部は太陽電池の発電電圧を検出して、太陽電池の発電量が低いときに充電動作を停止できるので、充電制御部の温度検出部が、発電電圧の電圧低下によって温度検出誤差が大きくなり、充電制御が誤動作する危険性を排除することができる。
【０１８１】
また、本発明によって、高容量で且つ内部抵抗の小さいＬｉイオン二次電池を電子時計の電源として用いることができるので、充電後、時計を長時間使用できると共に、比較的大きな電流が必要となる電波修正時計における時刻情報の受信動作を安定して実施することができる。
【０１８２】
なお、本発明の実施形態は、システム制御部と充電制御部とを２つのＩＣチップに分離することで、それぞれの回路を駆動する電源を分離する構成を例示したが、この構成に限定されず、図示しないがシステム制御部と充電制御部とをワンチップで構成し、チップ内部でシステム制御部と充電制御部との電源を電気的に分離する構成でも良い。
【０１８３】
また、すでに説明したように、発電手段は太陽電池に限定されず、知られている発電機構を有することができる。
さらにまた、実施形態に記述したブロック図、回路図、フローチャート等は限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明の電子時計は、高容量のＬｉイオン二次電池を搭載したソーラー電子時計、及び時刻修正を自動的に行う電波修正機能を備えた電子時計などに、幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１８５】
１、１００ 電子時計
２ システム制御部
３、１１０ 充電制御部
４ リチウムイオン二次電池（Ｌｉイオン二次電池）
５ 太陽電池
１０ 時計ＩＣ
１１ 水晶発振回路
１２ 時計回路
１３ 動作停止回路
２０、１２０ 充電制御ＩＣ
３０ 温度検出部
６０ 判断部
７０、１３０ 充電制御回路
１４０ 電圧検出回路
１５０ 昇圧回路
Ｓ１ 動作停止スイッチ
Ｓ２ 充電制御スイッチ
Ｄ１ 逆流防止ダイオード（ダイオード）
ＯＳＣ１、ＯＳＣ２ 発振回路
ＶＢＴ、ＶＢＴ´ 蓄電電圧
ＶＨＤ 発電電圧
ＶＨＤ２ 昇圧電圧
Ｉｃｇ 充電電流
ＣＬ１、ＣＬ２ クロックパルス
ＳＹＳＣＬＫ システムクロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電手段と、
充電許可温度範囲に制限がある蓄電手段と、
時計の動作を制御するシステム制御部を備える電子時計において、
前記システム制御部は、前記蓄電手段に蓄電されている電力が所定の値以下のときに動作を停止し、
前記発電手段が生成した電力で動作し、温度を検出して前記充電許可温度範囲で前記蓄電手段を充電するように制御する充電制御部を備えたことを特徴とする電子時計。
【請求項２】
前記充電制御部は、互いに温度特性が異なる２つの発振回路を有する温度検出部を備え、
前記温度検出部は、双方の前記発振回路が生成するクロックパルス同士を比較することで温度検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子時計。
【請求項３】
前記充電制御部に備える２つの発振回路は、一方は常時動作し他方は間欠動作し、常時動作している前記発振回路は、間欠動作している前記発振回路より前記発振周波数が低く、
前記温度検出部は、常時動作している前記発振回路のクロックパルスに基づいて生成した検出パルスによって間欠動作している前記発振回路のクロックパルスのパルス数を計数し、その結果に基づいて温度検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の電子時計。
【請求項４】
前記充電制御部に備える２つの発振回路は、互いに温度係数が逆であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子時計。
【請求項５】
前記充電制御部は、前記発電手段が生成した電力を昇圧する昇圧回路を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項６】
常時動作している前記発振回路のクロックパルスを前記充電制御部のシステムクロックパルスに用いることを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項７】
前記充電制御部は、前記蓄電手段の蓄電電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記電圧検出回路は、前記蓄電電圧が所定の電圧以下であるとき、前記蓄電手段への充電を停止するように制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項８】
前記充電制御部は、前記発電手段の発電電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記電圧検出回路は、前記発電電圧が所定の電圧以下であるとき、前記蓄電手段への充電を停止するように制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項９】
前記電圧検出回路は、常時動作している前記発振回路のクロックパルスに基づいてサンプリング動作することを特徴とする請求項７又は８に記載の電子時計。
【請求項１】
発電手段と、
充電許可温度範囲に制限がある蓄電手段と、
時計の動作を制御するシステム制御部を備える電子時計において、
前記システム制御部は、前記蓄電手段に蓄電されている電力が所定の値以下のときに動作を停止し、
前記発電手段が生成した電力で動作し、温度を検出して前記充電許可温度範囲で前記蓄電手段を充電するように制御する充電制御部を備えたことを特徴とする電子時計。
【請求項２】
前記充電制御部は、互いに温度特性が異なる２つの発振回路を有する温度検出部を備え、
前記温度検出部は、双方の前記発振回路が生成するクロックパルス同士を比較することで温度検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子時計。
【請求項３】
前記充電制御部に備える２つの発振回路は、一方は常時動作し他方は間欠動作し、常時動作している前記発振回路は、間欠動作している前記発振回路より前記発振周波数が低く、
前記温度検出部は、常時動作している前記発振回路のクロックパルスに基づいて生成した検出パルスによって間欠動作している前記発振回路のクロックパルスのパルス数を計数し、その結果に基づいて温度検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の電子時計。
【請求項４】
前記充電制御部に備える２つの発振回路は、互いに温度係数が逆であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子時計。
【請求項５】
前記充電制御部は、前記発電手段が生成した電力を昇圧する昇圧回路を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項６】
常時動作している前記発振回路のクロックパルスを前記充電制御部のシステムクロックパルスに用いることを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項７】
前記充電制御部は、前記蓄電手段の蓄電電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記電圧検出回路は、前記蓄電電圧が所定の電圧以下であるとき、前記蓄電手段への充電を停止するように制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項８】
前記充電制御部は、前記発電手段の発電電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記電圧検出回路は、前記発電電圧が所定の電圧以下であるとき、前記蓄電手段への充電を停止するように制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の電子時計。
【請求項９】
前記電圧検出回路は、常時動作している前記発振回路のクロックパルスに基づいてサンプリング動作することを特徴とする請求項７又は８に記載の電子時計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４４６３９（Ｐ２０１３−４４６３９Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２４６０（Ｐ２０１１−１８２４６０）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（３０７０２３３７３）シチズン時計株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（３０７０２３３７３）シチズン時計株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
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