JP3843641B2 - Electronics - Google Patents

Description

【００１２】
【数２】

【００１３】
これら２つの式を連立させ、クラメールの方法により、一次側のコイルに誘起された電流Ｉ１を求めると次式のようになる。
【００１４】
【数３】

【００１５】
ここで、一次側の端子ａ−ｂ間のインピーダンスをＺ＝Ｒ＋ｊＸとすると、インピーダンスＺは、（３）により、次のように表すことができる。
【００１６】
【数４】

【００１７】
従って、端子ａ−ｂ間の電圧Ｖが一定であれば、インピーダンスＺを大きくすれば一次側コイルに誘起される電流Ｉ１を小さくすることができるが、インピーダンスＺを大きくする場合には、式（４）によれば、一次側コイルの抵抗Ｒ１、あるいは自己インダクタンスＬ１、または角周波数ωのいずれかを大きくすればよいことがわかる。
このような性質を利用すれば、互いに対向する位置にそれぞれ配設されたコイルとの電磁結合あるいは電磁誘導によって電力転送を行う電子機器において、二次側の電池に充電を開始して間もない時は、一次側のインピーダンスを小さくして大電力を転送し、二次側の電池の充電が進んでリミッタ電圧を超えた場合には、インピーダンスを大きくして消費電力を少なくすることができる。
そこで本発明では、以下に説明するように一次側のインピーダンスＺを可変制御することによって、無駄な消費電流を減少させ、小型携帯電子機器の発熱を防止する。
【００１８】
Ｂ：第１実施形態
１．第１実施形態の構成
まず、第１実施形態の構成について説明する。本実施形態にあって、ステーションおよび電子時計を電子機器の一例として説明するが、本発明をこれらに限定する趣旨ではない。
【００１９】
１−１．機械的構成
図１に実施形態にかかるステーションおよび電子時計の平面図を示す。図１に示すように、電子時計２００は、充電やデータ転送など行う場合、ステーション１００の凹部１０１に収容される。この凹部１０１は、電子時計２００の本体２０１およびバンド２０２よりも若干大きめな形状に形成されているため、時計本体２０１は、ステーション１００に対して位置決めされた状態で収容される。
また、ステーション１００には、充電の開始を指示するための充電開始ボタン１０３₁や、データ転送の開始を指示するための転送開始ボタン１０３₂などの各種入力部とともに、各種の表示を行うための表示部１０４が設けられている。なお、本実施形態にかかる電子時計２００は、通常の使用状態ではユーザの腕に装着されて、表示部２０４において日付時刻等を表示するのは言うまでもないが、図示しないセンサ等によって、脈拍数や心拍数などの生体情報を一定時間毎に検出・記憶する構成となっている。
【００２０】
図２は、図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。この図に示すように、電子時計の本体２０１の下面裏蓋２１２には、データ転送や充電のための時計側コイル２１０がカバーガラス２１１を介して設けられている。また、時計本体２０１には、二次電池２２０や、時計側コイル２１０などと接続される回路基板２２１が設けられる。
一方、ステーション１００の凹部１０１にあって、時計側コイル２１０と対向する位置には、ステーション側コイル１１０がカバーガラス１１１を介して設けられている。また、ステーション１００には、コイル１１０、充電開始ボタン１０３₁、転送開始ボタン１０３₂、表示部１０４、一次電源（図示省略）などと接続された回路基板１２１が設けられている。
【００２１】
このように、電子時計２００がステーション１００に収容された状態において、ステーション側コイル１１０と時計側コイル２１０とは、カバーガラス１１１、２１１により物理的には非接触であるが、コイル巻回面が略平行なので電磁的には結合した状態となる。
また、ステーション側コイル１１０および時計側コイル２１０とは、それぞれ時計機構部分の着磁を避ける理由や、時計側の重量増加を避ける理由、磁性金属の露出を避ける理由などにより、磁心を有さない空心型となっている。したがって、このようなことが問題とならない電子機器に適用する場合には、磁心を有するコイルを採用しても良い。もっとも、コイルに与える信号周波数が十分に高いのであれば、空心型で十分である。
【００２２】
１−２．電気的構成
次に、ステーション１００および電子時計２００の電気的構成について説明する。本実施形態においては、ステーション１００側のコイルの給電経路に抵抗値を可変制御可能な回路を介挿し、この回路の抵抗値を電子時計２００内の二次電池の内部抵抗に応じて制御する構成となっている。
【００２３】
１−２−１．ステーションの電気的構成
（１）全体構成
まず、ステーション１００側の構成について図３を参照して説明する。
図３に示すように、ステーション側コイル１１０の一方の端子Ｃは、スイッチ１１１ａおよび外付抵抗１１２ａ（抵抗値Ｒａ）、スイッチ１１１ｂおよび外付抵抗１１２ｂ（抵抗値Ｒｂ＜Ｒａ）、あるいはスイッチ１１１ｃのいずれかを介して電源ラインＬに接続されている。一方、その他方の端子Ｄは、トランジスタ１５３のドレインおよび受信回路１５４に接続されている。この場合、スイッチ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃと抵抗１１２ａ、１１２ｂとで可変抵抗回路１１２が構成され、スイッチ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを択一的にオンすることにより抵抗値を切り換えることができるようになっている。
電源ラインＬと端子Ｄ間のインピーダンスに着目すると、抵抗値Ｒａ＞抵抗値Ｒｂと設定されているので、スイッチ１１１ａが選択された場合は、インピーダンスが大（以下、インピーダンスａ）となり、スイッチ１１１ｂが選択された場合はインピーダンスが中（以下、インピーダンスｂ）となり、スイッチ１１１ｃが選択された場合はインピーダンス小（以下、インピーダンスｃ）となる。
【００２４】
トランジスタ１５３は、ゲートがアンドゲート１５２の出力と接続され、ソースが接地されている。アンドゲート１５２の一方の入力端には、クロック信号ＣＬＫが供給され、もう一方の入力端には後述する信号ｅが供給される。なお、クロック信号ＣＬＫは、各部の動作を同期させるための信号であり、発振回路１４０により生成されるものである。
クロック信号ＣＬＫがアンドゲート１５２を介してゲートに供給されると、ステーション側コイル１１０には、電源電圧Ｖｃｃをクロック信号ＣＬＫでスイッチングしたパルス信号が印加される。
【００２５】
ところで、受信回路１５４は、電子時計２００側が発生した外部磁界によって生じた信号Ｓ２についてクロック信号ＣＬＫを用いて復調した信号Ｓ３を出力するものであり、デコーダ１５５は信号Ｓ３をデコードした信号com0〜com3を出力するものである。この信号com0〜com3のうち、信号com0〜com2はインピーダンス選択器１２０に、信号com3はオアゲート１５７に供給されている。
インピーダンス選択器１２０は、デコーダ１５５から供給される信号com0が“Ｈ”レベルの場合はsel0を“Ｈ”レベルとし、信号com1が“Ｈ”レベルの場合は信号sel1を“Ｈ”レベルとし、信号com2が“Ｈ”レベルの場合は信号sel2を“Ｈ”レベルとするものである。そして、信号sel0が“Ｈ”レベルの場合はスイッチ１１１ｃがスイッチングされ、信号sel1が“Ｈ”レベルの場合はスイッチ１１１ｂがスイッチングされ、信号sel2が“Ｈ”レベルの場合はスイッチ１１１ａがスイッチングされる。
なお、受信回路１５４およびインピーダンス選択器１２０の詳しい構成については後に説明する。
【００２６】
ところで、本実施形態においては、ステーション１００から電子時計２００に対する電力転送を行う「充電時」および、電子時計２００から電子時計２００に信号転送を行う「データ転送時」の２種類の動作モードがある。
充電時においては、ステーション１００側のコイル１１０にパルス電圧を印可することによって外部磁界を発生させて電子時計２００に電力転送を行う。一方、データ転送時には、コイル１１０には電圧を印可せず、電子時計２００側のコイル２１０（図１０参照）によって発生した外部磁界によって端子Ｄに信号Ｓ２を誘起させて信号転送を行うように構成されている。以下、その具体的な構成について説明する。
【００２７】
充電開始ボタン１０３₁および転送開始ボタン１０３₂は、ユーザによって押下されると、それぞれ１ショットのパルス信号を出力するものである。ここで、両ボタンによって出力されるパルス信号を、説明の便宜上、総称してＳＴＲとするが、いずれかのボタンが押下されたのかを区別するため、充電開始ボタン１０３₁が押下された場合には、パルス信号ＣＳが出力されるものとする。
【００２８】
次に、タイマＡ１４１は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けると、プリセット値ｍをクロック信号ＣＬＫでダウンカウントして、カウント動作中には、“Ｈ”レベルとなる信号ａを出力するものである。ここで、プリセット値ｍは、信号ａの“Ｈ”レベル期間が、例えば１０時間となるような値に設定されている。すなわち、タイマＡ１４１は、ユーザによって充電開始ボタン１０３₁あるいは転送開始ボタン１０３₂が押下されてから１０時間だけ“Ｈ”レベルとなる信号ａを出力するように構成されている。そして、この信号ａは、反転回路１４３によりレベル反転されて、オアゲート１５７の第２入力端と処理回路１３０とに供給されている。
【００２９】
また、タイマＢ１４２は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けると、プリセット値ｎをクロック信号ＣＬＫでダウンカウントして、カウント動作中には、“Ｈ”レベルとなる信号ｂを出力するものである。ここで、プリセット値ｎは、ｍよりも十分に小さく設定されており、信号ｂの“Ｈ”レベル期間が、例えば３０分となるような値に設定されている。すなわち、タイマＢ１４２は、ユーザによって充電開始ボタン１０３₁あるいは転送開始ボタン１０３₂の一方が押下されてから、３０分だけ“Ｈ”レベルとなる信号ｂを出力するように構成されている。
ここで、タイマＡ１４１による設定時間は、フル充電状態に相当する容量まで充電するのに十分な時間である。
【００３０】
また、タイマＢ１４２による設定時間は、電池容量がゼロの状態からデータ転送可能状態（システム起動状態）となるまで充電するのに要する時間であって、
▲１▼ 電子時計２００がステーション１００に収容されているが、電池容量が十分でないため、データ転送可能な状態にない場合、
あるいは、
▲２▼ 電子時計２００がステーション１００に収容されていない場合
であるか否かを判別するのを目的として設定されるものである。
【００３１】
次に、コマンド検出器１６０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後に、信号ｂが“Ｈ”レベルとなる３０分の一定期間において、電子時計２００側から後述するコマンドcom0〜com3を受信していない場合に“Ｈ”レベルとなる信号ｄを出力するものである。そして、この信号ｄは、オアゲート１５７の第１入力端と処理回路１３０とに供給されている。なお、このコマンド検出器１６０の詳細構成については後述する。
【００３２】
さて、電子時計２００からの信号は、コマンドcom0〜com3のほか、脈拍数や心拍数などの生体情報（データ）などがあり、デコーダ１５５は、生体情報については、処理回路１３０に供給する。
ここで、オアゲート１５８は、各信号com0〜com2の論理和ｆを出力するものであり、信号ｆは電子時計２００からコマンドcom0〜com2のいずれかを受信している状態を示す信号としての意義を有する。
また、オアゲート１５６は、信号ｆと信号com3との論理和ｃを出力するものであり、信号ｃは、電子時計２００からコマンドcom0〜com3のいずれかを受信している状態を示す信号としての意義を有する。
そして、オアゲート１５７は、コマンド検出器１６０による信号ｄと、タイマＡ１４１の信号ａをレベル反転した信号と、デコード結果がコマンドcom3であることを示す信号com3との論理和ＯＦＦを出力するものであり、信号ＯＦＦは、以下の３つの場合のいずれかに該当することを意味する。
▲１▼ 充電開始ボタン１０３₁あるいは転送開始ボタン１０３₂の押下によって信号ＳＴＲが出力されてから３０分の期間が経過するまで、電子時計２００側からコマンドcom0〜com3を受信しない場合。
▲２▼ 充電が開始されてから１０時間経過した場合。
▲３▼ 電子時計２００から受信した信号がコマンドcom3である場合。
【００３３】
充電・転送切換器１７０には、上述の信号ｆおよび信号ＯＦＦが供給されており、パルス信号ＳＴＲの供給を受けた後、信号ＯＦＦが“Ｌ”レベルである期間において、図４に示されるような充電信号をパルス信号ｅとして出力し、信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルに立ち上がると、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持させるように構成されている。このように、充電信号をパルス信号ｅとして出力するのは、ステーション１００側から電子時計２００側に電力転送を行う過程において、定期的に電子時計２００の二次電池２２０の状態を受信する必要があるからであり、その期間は電力転送を中止する必要があるからである。
【００３４】
この充電・転送切換器１７０の出力信号ｅが“Ｈ”レベルである期間において、アンドゲート１５２が開になり、クロック信号ＣＬＫがトランジスタ１５３をスイッチングさせる。
一方、信号ｅが“Ｌ”レベル期間においては、アンドゲート１５２が閉じるので、ステーション側コイル１１０には、電源電圧Ｖｃｃでプルアップされた状態となる。この状態において、時計側コイル２１０により外部磁界が発生すると、ステーション側コイル１１０の端子Ｄには、信号Ｓ２が誘起されることとなる。
【００３５】
したがって、信号ｅが“Ｈ”レベルである期間においては電子時計２００の充電が行われる一方、信号ｅが“Ｌ”レベルである期間においてはデータ転送が行われることとなる。このため、充電・転送切換器１７０は、信号ｅのレベルによって、充電とデータ転送とを切り換える意義を有することになる。
なお、処理回路１３０は、入力された信号や、デコードされた生体情報などの各種表示を表示部１０４に実行させるためのものである。
【００３６】
（２）各部の詳細構成
次に、受信回路１５４、インピーダンス選択器１２０、およびコマンド検出器１６０の詳細な構成について説明する。
【００３７】
▲１▼受信回路の構成
まず、受信回路１５４の構成について図５を参照して説明する。なお、図示した構成はあくまでも一例であって、例えば、データ転送における変調方式によって種々の態様が可能である。
まず、ステーション側コイル１１０における他方の端子Ｄに誘起された信号Ｓ２は、図５示されるように、インバータ回路１５４１によってレベル反転されるとともに波形整形されて、発振回路１４０（図３参照）のクロック信号ＣＬＫと同期するＤフリップフロップ１５４２、１５４３のリセット信号ＲＳＴとして供給される。ここで、Ｄフリップフロップ１５４２の入力端Ｄは、電源電圧Ｖｃｃに接続される一方、その出力端Ｑは、次段のＤフリップフロップ１５４３の入力端Ｄに接続される。そして、Ｄフリップフロップ１５４３の出力端Ｑが、復調結果たる信号Ｓ３として出力される構成となっている。
【００３８】
次に、上記構成の受信回路１５４における各部の波形について検討してみる。電子時計２００からのデータ受信時にあっては、トランジスタ１５３（図３参照）がスイッチングしないので、端子Ｄに誘起される信号Ｓ２は、外部磁界に応じたものとなり、例えば、図６（ａ）に示される通りとなる。
このような信号Ｓ２に対して、インバータ回路１５４１の出力たる信号ＲＳＴは、図６（ｂ）に示されるように、信号Ｓ２の電圧がしきい値Ｖｔｈを下回ったときに“Ｈ”レベルとなり、Ｄフリップフロップ１５４２、１５４３をリセットする。この際、Ｄフリップフロップ１５４２、１５４３は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりにおいて、その直前での入力端Ｄのレベルを出力するから、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｑ１、および、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｓ３は、それぞれ図６（ｄ）、（ｅ）に示されるようになる。すなわち、受信回路１５４の出力信号Ｓ３は、時計側コイル２１０によって外部磁界が発生している期間に“Ｌ”レベルとなる信号となる。
時計側コイル２１０によって外部磁界が発生する期間とは、後述するように、電子時計２００からステーション１００へ転送されるデータが“Ｌ”レベルとなる期間であり、信号Ｓ３の“Ｌ”レベルの期間と一致する。従って、時計側コイル２１０での磁界の発生、停止の各期間は、信号Ｓ３の“Ｈ”“Ｌ”レベルの各期間に正確に反映される。このようにして、信号Ｓ３は、電子時計２００からのデータやコマンドを正確に復調したものであることが判る。なお、図６（２）については、後に説明する。
【００３９】
▲２▼インピーダンス選択器の構成
次に、図７を参照しながら、インピーダンス選択器１２０の構成について説明する。図３および図７に示すように、インピーダンス選択器１２０には、パルス信号ＳＴＲ、および信号com0〜com2が供給されている。
信号com1は、インバータ回路１２２によってレベル反転されるとともに波形整形されて、Ｄフリップフロップ１２１の入力端ＣＬに供給される。Ｄフリップフロップ１２１のリセット端子Ｒには、パルス信号ＳＴＲ、信号com0、信号com2の論理和が供給されている。Ｄフリップフロップ１２１の入力端Ｄは、電源電圧Ｖccに接続されており、信号com1が“Ｈ”レベルになったときに出力端Ｑの出力信号sel1が“Ｈ”レベルとなり、信号sel1は、パルス信号ＳＴＲ、信号com0、信号com2のいずれかの信号が“Ｈ”レベルになると、“Ｌ”レベルに遷移する。
【００４０】
また、信号com2は、インバータ回路１２４によってレベル反転されるとともに波形整形されて、Ｄフリップフロップ１２３の入力端ＣＬに供給される。また、Ｄフリップフロップ１２３のリセット端子Ｒには、パルス信号ＳＴＲ、信号com0、信号com1が供給されている。Ｄフリップフロップ１２３の入力端Ｄは、電源電圧Ｖccに接続されており、信号com2が“Ｈ”レベルになったときに出力端Ｑの出力信号sel2が“Ｈ”レベルとなり、信号sel2は、パルス信号ＳＴＲ、信号com0、信号com1のいずれかの信号が“Ｈ”レベルになると、“Ｌ”レベルに遷移する。
Ｄフリップフロップ１２１の出力信号sel1およびＤフリップフロップ１２３の出力信号sel2は、アンドゲート１２５の入力端にレベル反転して供給されているので、アンドゲート１２５からの出力信号sel0は、信号sel1およびsel2のいずれもが“Ｌ”レベルである場合に“Ｈ”レベルとなる。
このように、インピーダンス選択器１２０は、信号com1が“Ｈ”レベルの場合に信号sel1を“Ｈ”レベルとし、信号com2が“Ｈ”レベルの場合に信号sel2を“Ｈ”レベルとし、それ以外の場合は、信号sel0を“Ｈ”レベルとする構成となっている。
【００４１】
▲３▼コマンド検出器の構成
次に、図８を参照しながらコマンド検出器１６０の構成について説明する。
まず、アンドゲート１６０１は信号ｂおよび信号ｃの論理積を出力する。次に、ノアゲート１６０３および１６０４からなるＲＳフリップフロップは、アンドゲート１６０１の論理積をＲ信号として入力するとともに、信号ＳＴＲをＳ信号として入力する。インバータ回路１６０５は、ノアゲート１６０４の出力を反転して信号Ｕ１として、Ｄフリップフロップ１６０６のＤ入力端に供給する。このＤフリップフロップ１６０６は、信号ＳＴＲでリセットするとともに、信号ｂの立ち下がりにおいて、その直前での入力端Ｄのレベルを信号ｄとして出力するものである。
さて、ユーザによって、充電開始ボタン１０３₁あるいは転送開始ボタン１０３₂が押下されると、１ショットのパルス信号ＳＴＲが、例えば、図９（ａ）に示されるように出力される。この信号ＳＴＲにより、ノアゲート１６０４の出力は“Ｌ”レベルとなるため、信号Ｕ１は“Ｈ”レベルとなる一方、タイマＢ１４２（図３参照）がカウント動作を実行するため、図９（ａ）に示されるように、信号ｂが一定期間だけ“Ｈ”レベルとなる。
【００４２】
ここで、図３におけるデコーダ１５５が電子時計２００からコマンドcom0〜com3を受信する場合、これらのコマンドは、信号ｅが“Ｌ”レベルの期間においてパルス的に出力される。
このような場合において、信号ｂおよび信号ｃが、ともに“Ｈ”レベルとなって、その論理積が“Ｈ”レベルとなると、ノアゲート１６０４の出力は“Ｈ”レベルとなるから、信号Ｕ１は“Ｌ”レベルに遷移し、以降、この状態が保持される。したがって、１ショットのパルス信号ＳＴＲが出力されてから一定時間経過して信号ｂが立ち下がった時点（正確にはその直前）において、Ｄフリップフロップ１６０６の出力端Ｑから出力される信号ｄは、“Ｌ”レベルのままとなる。
【００４３】
一方、デコーダ１５５が電子時計２００からコマンドcom0〜com3を受信しない場合、信号ｃは、図９（ｂ）に示されるように“Ｌ”レベルのままとなる。このため、信号Ｕ１は“Ｈ”レベルに保持されるので、信号ＳＴＲが出力されてから一定時間経過して信号ｂが立ち下がった時点において、Ｄフリップフロップ１６０６の出力端Ｑから出力される信号ｄは、“Ｈ”レベルに遷移する。
【００４４】
このように、コマンド検出器１６０は、パルス信号ＳＴＲの供給を受けてから３０分経過するまでの一定期間において、電子時計２００側から少なくともコマンドcom0〜com3のいずれかを受信すれば、期間経過後に信号ｄを“Ｈ”レベルに遷移させる一方、いずれのコマンドも受信しなければ、信号ｄを“Ｌ”レベルに保持するように構成されている。
【００４５】
１−２−２．電子時計の電気的構成
次に、電子時計２００の電気的構成について説明する。本実施形態では、電子時計２００は、二次電池２２０電池電圧および内部抵抗を検出して、一次側のインピーダンスａ〜ｃを指示するコマンドを送信するように構成されている。ここで、図１０は電子時計２２０の構成を示すブロック図である。また、図１１および図１２は、充電時およびデータ転送時におけるタイミングチャートであり、これら各図を適宜参照しながら電子時計２００の電気的構成について説明する。
【００４６】
まず、制御回路２３０は、計時機能を備える一種の中央処理制御装置であり、主に、次の処理を実行するものである。
第１に、通常では、入力部２０３（図１では図示省略）で設定されたモードに応じた表示（例えば、現在時刻表示など）を、表示部２０４に実行させる機能と、第２に、各信号com0〜com3で示される状態に対応するコマンドcom0〜com3を作成して送出する機能と、第３に、ステーション１００へ送信すべきディジタルデータを出力する機能と、第４に、二次電池２２０への充電期間に対応する充電シーケンス（“Ｈ”）またはステーション１００へのデータ転送を行う期間に対応する通信シーケンス（“Ｌ”）を示す信号ＴＲ（図１１（ａ）および図１２（ａ）参照）を後述するタイミング作成回路２６２に対して供給する機能と、を有する。
ここで、制御回路２３０は、コマンドcom0〜com3やディジタルデータなどをＷ１として送信回路２５０に供給する。なお、ステーション１００へ送信すべきディジタルデータとしては、図示しないセンサ等により計測された脈拍数や心拍数などの生体情報などが想定される。
【００４７】
送信回路２５０は、ステーション１００へ送信すべきディジタルデータやコマンドなどをシリアル化するとともに、シリアルデータが“Ｌ”レベルである期間において、一定周波数の信号をバーストしたスイッチング信号を出力するものである。送信回路２５０によるスイッチング信号は、抵抗２５１を介してトランジスタ２５２のベースに供給される。同トランジスタ２５２は、コレクタが二次電池２２０の正側端子に接続され、エミッタがコイル２１０の一方の端子Ｐに接続されている。
【００４８】
コイル２１０の一方の端子Ｐは、ダイオード２４５を介して二次電池２２０の正側端子に接続される。時計側コイル２１０の他方の端子は、二次電池２２０の負側端子に接続されている。このため、ステーション側コイル１１０（図３参照）にパルス信号が印加されて、外部磁界が発生すると、その外部磁界により時計側コイル２１０の一方の端子Ｐに信号が誘起される。そして、この誘起信号は、ダイオード２４５によって整流された後、二次電池２２０に充電される構成となっている。ここで、二次電池２２０の電圧Ｖｃｃが、電子時計２００における各部の電源として用いられる。
【００４９】
電池電圧検出回路２８１は、二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出してディジタル値で出力するものであり、充電期間検出回路２６１は、端子Ｐに外部磁界による信号が誘起されているか否かを検出するものである。
ここで、図１１（ｂ）に示されるように、端子Ｐにおいて一定間隔毎に信号が誘起されると、同図（ｃ）に示されるように“Ｈ”レベルとなる信号ＣＨＲを出力する。この信号ＣＨＲが“Ｈ”レベルとなる期間が図１１（ｄ）に示すように二次電池２２０への充電期間となる。なお、充電時（ＴＲ＝Ｈ）において信号ＣＨＲが“Ｌ”レベルとなる期間は、後に説明するように二次電池２２０の電圧Evcおよび電圧Evdの検出期間（図１１（ｈ））およびコマンド送信期間（図１１（ｉ））となる。
【００５０】
タイミング作成回路２６２は、上述の信号ＴＲおよび信号ＣＨＲに基づいて二次電池２２０における両端子間の電圧値Ｅvを検出するタイミングを指示する信号ｔａ、ｔｂ、ｔｃを発生する回路である。
図１１（ｅ）および図１２（ｂ）に示すように、信号ｔａは、信号ＣＨＲの立ち下がりおよび信号ＴＲの立ち下がりにおいて出力されるパルス信号であり、当該信号ｔａの立ち上がりにおいて電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを電圧値Ｅvcとして一時的に記憶するレジスタ２８２に供給されている。
また、図１１（ｆ）および図１２（ｃ）に示すように、信号ｔｂは、信号ｔａの立ち上がりから所定時間後において出力されるパルス信号であり、当該信号ｔｂが“Ｌ”レベルの場合にコレクタ−エミッタ間がオンされるトランジスタ２５３のベースに供給されている。このトランジスタ２５３のコレクタは、抵抗２５４を介して二次電池２２０の正側端子に接続され、エミッタは接地されている。
【００５１】
ここで、図１１（ｇ）および図１２（ｄ）に示すように、信号ｔｃは、信号ｔｂが“Ｌ”レベルである期間において出力されるパルス信号であり、当該信号ｔｃの立ち上がりにおいて電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値Ｅvを電圧値Ｅvdとして一時的に記憶するレジスタ２８３に供給されている。
すなわち、端子Ｐに外部磁界による信号が誘起されなくなって信号ＣＨＲが立ち下がると、これに伴い信号ｔａが立ち下がる。その後信号ｔａが立ち上がったときの二次電池２２０の電圧値Ｅvcがレジスタ２８２に記憶される。
信号ｔａの立ち上がり後所定時間後に信号ｔｂが立ち下がることによってトランジスタ２５３のコレクタ−エミッタ間がオンされて、二次電池２２０に抵抗２５４が接続されて二次電池２２０の端子電圧が降下するように構成されている。後に説明するように、本実施形態ではこの電圧降下分ΔＥｖに基づいて、二次電池２２０の内部抵抗に対応するコマンドを作成する。
この信号ｔｂが“Ｌ”レベルとなって二次電池２２０の端子電圧が降下しているときに、信号ｔｃの立ち上がりにおいて二次電池２２０の電圧値Ｅvdがレジスタ２８３に記憶される。その後信号ｔｂが立ち上がると、トランジスタ２５３のコレクタ−エミッタ間がオフされる。
【００５２】
本実施形態では、充電時（信号ＴＲ＝Ｈ）においては、端子Ｐに外部磁界による信号が誘起されなくなって信号ＣＨＲが立ち下がりから信号ｔｂが立ち上がりまでの期間を電圧値Ｅvcおよび電圧値Ｅvdの検出期間（図１１（ｈ））とし、再度端子Ｐに外部磁界による信号が誘起されて信号ＣＨＲが立ち上がるまでの期間をステーション１００に対してコマンドを送信する期間としている（図１１（ｉ））。一方、データ転送時（信号ＴＲ＝Ｌ）においては、信号ＴＲの立ち下がりから信号ｔｂの立ち上がりまでの期間を電圧値Ｅvcおよび電圧値Ｅvdの検出期間（図１２（e））とし、その後所定期間をコマンド送信期間（図１２（ｆ））とし、コマンド転送期間の経過後にデータ転送を行う（図１２（ｇ））。
【００５３】
ところで、レジスタ２８２に一時記憶された値は減算器２８４の入力端Ａおよびコマンド作成器２８５に供給され、レジスタ２８３に一時記憶された値は減算器２８４の入力端Ｂにそれぞれ供給されている。減算器２８４は、入力端Ａへの入力値から入力端Ｂへの入力値を減算するものであり、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧降下分ΔＥvをコマンド作成器２８５出力するように構成されている。
コマンド作成器２８５は、制御回路２３０より供給されている信号ＴＲのレベルに応じて、二次電池２２０の端子電圧ＥvcおよびΔＥｖを信号com0〜com3のいずれかにデコードして制御回路２３０に出力するものであり、図１２にコマンド作成器２８５のデコード条件を示す。
【００５４】
まず、図１３（１）に示す表は、信号ＴＲが“Ｈ”レベルのとき、すなわち充電時におけるデコード条件を示している。充電時においては、二次電池２２０の端子電圧が３Ｖ以下の場合には信号com0を出力し、３〜３．５Ｖの場合には信号com1を出力し、３．５〜４Ｖの場合は信号com2を出力し、４Ｖを超える場合にはフル充電を示す信号com3を出力する。なお、後に説明するように、信号com0は大電力転送を要求するコマンドとして、信号com1は中電力転送を要求するコマンドとして、信号com2は小電力転送を要求するコマンドとして、信号com3は電力転送の停止を要求するコマンドとして、それぞれステーション１００に対して送信される。
一方、図１３（２）に示す表は、信号ＴＲが“Ｌ”レベルのとき、すなわちデータ転送時におけるデコード条件を示している。データ転送時においては、二次電池２２０の端子電圧が２．５Ｖ以上であって、ΔＥvが１５０ｍＶ以下の場合には信号com0を出力し、ΔＥvが１５０〜３００ｍＶの場合には信号com1を出力し、３００ｍＶ以上の場合には信号com2を出力する。なお、後に説明するように、信号com0はインピーダンスｃによる受信を要求するコマンドとして、信号com1はインピーダンスｂによる受信を要求するコマンドとして、信号com2はインピーダンスａによる受信を要求するコマンドとして、それぞれステーション１００に対して送信される。
【００５５】
ここで、ＥvcおよびΔＥｖとコマンドcom0〜com3との関係を説明するために、図１４に示す一般的な二次電池の充放電特性を参照する。図１４に示されるように、充電時における二次電池の端子電圧はほとんど一定である。一方、二次電池に１ｋΩを接続することによって一定割合で放電させた場合には、図１４に示されるように二次電池の端子電圧はほぼ直線的に減少している。このことから、二次電池の容量は、放電時における端子電圧と対応していることが判る。
ところで、一般的に二次電池は内部抵抗Ｒeを有しているため、図１５（１）に示すように二次電池に抵抗Ｒ（Ω）を接続せずに放電した場合には電圧Ｅvcが検出され、図１５（２）に示すように抵抗Ｒ（Ω）を並列接続して放電した場合には二次電池の内部抵抗Ｒe分下降した電圧Ｅvdが検出される。ここで、抵抗Ｒ（Ω）に入力される電流Ｉのときに、二次電池の内部抵抗Ｒeは、次式によって表すことができる。
Ｒｅ＝（Ｅvc−Ｅvd）／Ｉ ……（５）
＝（Ｅvc−Ｅvd）×Ｒ／Ｅvd ……（６）
【００５６】
図１０に示すように、二次電池２２０に接続される抵抗２５４は１ｋΩであるから、二次電池２２０の内部抵抗Ｒｅは、EvcおよびＥvdによって求めることができ、ΔＥv＝Ｅvc−Ｅvdが大きいほど内部抵抗が高いことがわかる。
Ｅvc＝２．５（Ｖ）、Ｅvd＝２．２（Ｖ）、すなわちΔＥv＝３００（ｍｖ）であったとすると、
Ｒｅ＝（２．５−２．２）×１（ｋΩ）／２．２＝１３６（Ω）となり、Ｅvc＝２．５（Ｖ）、Ｅvd＝２．３５（Ｖ）、すなわちΔＥv＝１５０（ｍｖ）であったとすると、
Ｒｅ＝（２．５−２．３５）×１（ｋΩ）／２．３５＝６３（Ω）となり、ΔＥv＝Ｅvc−Ｅvdが大きいほど内部抵抗が高いことがわかる。
【００５７】
そこで、本実施形態では、充電時には、二次電池２２０の容量に対応するコマンドをステーション１００に送信するために、コマンド作成器２８５において端子電圧Ｅvcをコマンドcom0〜com3にデコードしている。
一方、データ転送時には、二次電池２２０の内部抵抗に対応するコマンドをステーション１００に送信するために、コマンド作成器２８５において電圧降下分ΔＥvをコマンドcom0〜com2にデコードしている。なお、端子電圧Ｅvcが２．５Ｖ未満である場合は、データ転送を行うことができないのでコマンドは送信されない。
【００５８】
２．第１実施形態の動作
２−１．充電・データ転送動作
次に、図３および図１０のブロック図とともに、図１６および図１７のフローチャートを参照しながら上記構成を有する本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態においては、ボタン１０３₁がオンされた場合にはステーション１００から電子時計２００への電力転送のみを行うが、転送開始ボタン１０３₂がオンされた場合には、まず充電を行った後に電子時計２００からステーション１００へのデータ転送を行う。
【００５９】
まず、ユーザは、電子時計２００をステーション１００の凹部１０１に収容させる。これにより、ステーション側コイル１１０と時計側コイル２１０とは、図２に示されるように互いに対向するため、電磁的に結合した状態となる。
この後、ユーザによって充電開始ボタン１０３₁あるいは転送開始ボタン１０３₂が押下されると、パルス信号ＳＴＲによって、タイマＡ１４１およびタイマＢ１４２がカウント動作を開始し（ステップＳ１０１）、電力転送のためのインピーダンス選択を行う（Ｓ１０２）。ここでは、図７に示すようにパルス信号ＳＴＲによってＤフリップフロップ１２２および１２３がリセットされて、インピーダンス選択器１２０においての出力信号sel0が“Ｈ”レベルとなるので、スイッチ１１１ｃがオンされる。
また、パルス信号ＳＴＲによって、充電・転送切換器１７０は、図４に示されるような充電信号を信号ｅとして出力する（ステップＳ１０３）。これにより、コイル１１０に磁界を発生させて電子時計２００に電力転送を行う。
【００６０】
次に、タイマＡ１４１がカウント動作を終了したか否かが、信号ａの反転信号によって判別される（ステップＳ１０４）。カウント動作が終了していれば（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、それは、充電開始ボタン１０３₁あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されてから１０時間以上経過したことを意味する。このため、処理回路１３０は、例えば、図１８（ａ）に示されるような表示を表示部１０４に対して行わせる（ステップＳ１０５）。また、信号ａの反転信号により信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルとなるので、充電・転送切換器１７０は、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。このため電子時計２００の充電は終了することになる。
【００６１】
一方、タイマＡ１４１がカウント動作を終了していなければ（ステップＳ１０４；ＮＯ）、充電・転送切換器１７０は、さらに充電信号を信号ｅとして出力する。この結果、ステーション側コイル１１０は、信号ｅが“Ｈ”レベルの期間に、トランジスタ１５３によるスイッチングによって外部磁界を発生させる一方、信号ｅが“Ｌ”レベルの期間において、電子時計２００からのコマンドを受信すべく待機状態となる。
【００６２】
さて、この外部磁界が発生すると、電子時計２００側においては、端子Ｐに信号が誘起される。ここで、現時点において二次電池２２０の電池残量がなければ（ステップＳ２０１；ＮＯ）、各部が動作しないため、以降のステップＳ２０１〜Ｓ２０７が実行不可能となり、ステーション１００側へはコマンドが送出されない。
一方、現時点において電池残量があれば（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、放電時の電圧値Ｅvcがレジスタ２８２において一時的に記憶され（ステップＳ２０２）、抵抗２５４を接続した場合の放電時の電圧値Ｅvdがレジスタ２８３において一時的に記憶される（ステップＳ２０３）。そして、減算器２８４は、各レジスタに記憶された電圧値Ｅvcおよび電圧値Ｅvdをそれぞれ読み出すとともに、前者から後者を減算して、二次電池２２０の内部抵抗に起因する電圧下降分ΔＥvを出力する（ステップＳ２０４）。
【００６３】
次に、コマンド作成器２８５は、信号ＴＲのレベルに応じて電圧値Ｅvdおよび電圧下降分ΔＥvを変換したコマンドを作成し（ステップＳ２０５）、コマンドcom0〜com3のいずれかをステーション１００に送出する（ステップＳ２０６）。これにより、現時点における二次電池２２０の容量あるいは内部抵抗をステーション１００に通知することができる。なお、充電時においては、前述の信号ＴＲが“Ｈ”レベルであり、ここで実行されるステップＳ２０１〜Ｓ２０６においては、図１３（１）に示すコマンドcom0〜com3が送出される。
【００６４】
一方、待機状態となったステーション１００において、電子時計２００からコマンドcom1あるいはcom3のいずれかが受信されたか否かが判別される（図１７：ステップＳ１１１）。ここで、コマンドcom0〜com3のいずれも受信されない場合（ステップＳ１１１；ＮＯ）、タイマＢ１４２がカウント動作を終了したか否かが判別される（ステップＳ１１２）。具体的には、信号ｂが“Ｈ”レベルとなる３０分の期間において、信号ｃが“Ｈ”レベルとなったか否かがコマンド検出器１６０によりチェックされる。
タイマＢ１４２がカウント動作を終了しても、なんらコマンドcom0〜com3を受信しない場合とは、上述のように、電子時計２００がステーション１００に収容されていない場合であり、コマンド検出器１６０による信号ｄが“Ｈ”レベルとなる場合である。
したがって、処理回路１３０は、信号ｄが“Ｈ”レベルに遷移したことによって、例えば、図１８（ｂ）に示されるような警告表示を表示部１０４に対して行わせて（ステップＳ１１３）、ユーザにその旨を告知する。
【００６５】
また、信号ｄにより信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルとなるので、充電・転送切換器１７０は信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。このため、電子時計２００が収容されていない場合の無用な充電動作は終了することになる。
一方、タイマＢ１４２がカウント動作を終了していなければ、引き続き、充電を実行すべく、処理手順がステップＳ１０４に戻って、再度タイマＡ１４１における時間経過が判別される。なお、この場合においては、ステップＳ１０３において開始した充電信号の送出は継続されている。
【００６６】
さて、待機状態となったステーション１００において、電子時計２００から何らかのコマンドが受信された場合（ステップＳ１１１；ＮＯ）、その受信コマンドがデコーダ１５５によりデコードされる（ステップＳ１１４）。
ここで、受信コマンドがcom0〜com2であれば、受信コマンドcom0〜com2に応じたインピーダンス選択が行われ（Ｓ１１５）、処理手順がステップＳ１０４に戻って、再度タイマＡ１４１における時間経過が判別される。この場合においても、ステップＳ１０３において開始した充電信号の送出は継続されている。
先に説明したように、コマンドcom0であればスイッチ１１１ｃがオンされることによりインピーダンスｃが選択されて大電力転送を行い、コマンドcom1であればスイッチ１１１ｂがオンされることによりインピーダンスｂが選択されて中電力転送を行い、コマンドcom2であればスイッチ１１１ａがオンされることによりインピーダンスａが選択されて小電力転送を行う。
【００６７】
一方、受信コマンドがcom3であれば、はじめに押下されたボタンが充電開始ボタン１０３₁であったのか否かが判別される（ステップＳ１１６）。詳細には、信号com3により信号ＯＦＦの供給を受けた充電・転送切換器１７０が、以前に信号ＣＳの供給を受けたか否かを判別する。この判別結果が肯定的であれば（ステップＳ１１６；ＹＥＳ）、これ以上、二次電池２２０を充電する必要がないので、例えば、図１８（ｃ）に示されるような表示を表示部１０４に対して行わせて（ステップＳ１１７）、ユーザにその旨を告知する。そして、充電・転送切換器１７０は、信号ｅを“Ｌ”レベルに保持し、これにより、所望の容量以上の充電となる不要な充電動作は終了することになる。
【００６８】
受信コマンドがcom3であって、はじめに押下されたボタンが転送開始ボタン１０３であれば（ステップＳ１１６；ＮＯ）、以下に説明するようにデータ転送が実行される。
すなわち、信号com3により信号ＯＦＦが“Ｈ”レベルとなるので、充電・転送切換器１７０は信号ｅを“Ｌ”レベルに保持する。これにより、図４に示した充電信号の送出が停止され（ステップＳ１２１）、処理手順がステップＳ２０２〜Ｓ２０６と同様の処理によって電子時計から送出されたコマンドcom0〜com2に応じてインピーダンス選択を行う（Ｓ１２１）。なお、電子時計２００においては、前述の信号ＴＲは“Ｌ”レベル（データ転送時）に遷移しており、ここで実行されるステップＳ２０１〜Ｓ２０６においては、図１３（２）に示すコマンドcom0〜com2が送出される。コマンドを受信したステーション１００は、コマンドcom0であればスイッチ１１１ｃをオンすることによりインピーダンスｃを選択し、コマンドcom1であればスイッチ１１１ｂをオンすることによりインピーダンスｂを選択し、コマンドcom2であればスイッチ１１１ａをオンすることによりインピーダンスａを選択して受信データをデコードする。
【００６９】
コマンドcom0〜com2、に続いて送出されたディジタルデータは、受信回路１５４によって受信され、デコーダ１５５によってデコードされて、処理回路１３０に転送される（ステップＳ１２３）。この処理は、データ転送が終了するまで繰り返され（ステップＳ１２４）、転送が完了すると処理回路１３０は、例えば、図１８（ｄ）に示されるような表示を表示部１０４に対して行わせるとともに（ステップＳ１２５）、受信したディジタルデータに基づく表示を表示部１０４に行わせる。
この後、処理回路１３０は、図３では示されないラインによって、充電・転送切換器１７０に対して信号ｅの供給を停止させて、充電・データ転送を終了させる。
【００７０】
このような実施形態において、充電開始ボタン１０３₁あるいは転送開始ボタン１０３2が押下されると、充電信号が信号ｅとしてステーション１００から送出されるので、電子時計２００の二次電池２２０が間欠的に充電される。ここで、電子時計２００は、放電時における二次電池２２０の電圧値Ｅvcから推定した電池容量に対応するコマンドcom0〜com2がステーション１００へ送出される結果、ステーション１００側は二次電池２２０の容量に応じてインピーダンスを可変制御できるので、電子時計２００の充電効率が向上することとなる。
また、推定した電池容量が所定の容量に達していれば、コマンドcom3がステーション１００へ送出される結果、信号ｅが“Ｌ”レベルに保持されるので、充電が終了することとなる。
したがって、本実施形態によれば、充電を間欠的に行うよって定期的に電池容量を推定し、この推定容量が所望の容量、例えば、フル充電状態に相当する容量に達したら充電が終了するので、不要な充電が行われる不都合が解消される。
【００７１】
２−２．データ転送動作の詳細
次に、電子時計２００からステーション１００に対してコマンドやディジタルデータを転送する場合の動作についてより詳しく説明する。
上述したように、充電時（信号ＴＲ＝Ｈ）において電子時計２００からステーション１００に対してコマンドを転送する場合は図１１（ｉ）に示す期間に行われ、充電時（信号ＴＲ＝Ｌ）において電子時計２００からステーション１００に対してコマンドを転送する場合は図１２（ｆ）に示す期間に行われる。
上述したように、ステーション１００（図３参照）においては、信号ｅが“Ｌ”レベルである期間は、ステーション側コイル１１０にはパルス信号が印加されず、ステーション側コイル１１０による磁界が発生しない。なお、上述したように、充電時であれば信号ｅは図４に示したようなパルス信号であり、データ転送時であれば信号ｅは“Ｌ”レベルに保持される。
一方、電子時計２００（図１０参照）の制御回路２３０は、ステーション１００へ送信すべきデータやコマンドcom0〜com3を示す信号Ｗ１を送信回路２５０に供給する。
【００７２】
上述したように、送信回路２５０は、ステーション１００への送信すべきデータが“Ｈ”レベルであれば、出力を“Ｈ”レベルとし、データが“Ｌ”レベルであれば一定周波数のパルス信号をバーストさせたものとするから、トランジスタ２５２は、送信すべきデータが“Ｈ”レベルである期間において、スイッチングすることとなる。
したがって、時計側コイル２１０には、ステーション１００への送信すべきデータが“Ｌ”レベルである期間において、パルス信号が印加されることとなり、これによって外部磁界が発生することとなる。
【００７３】
この外部磁界によって、ステーション側コイル１１０の端子Ｄに、当該パルス信号と同周期の信号が誘起されることとなる。ここで、信号が誘起されている期間では、上記構成の受信回路１５４によって信号Ｓ３が“Ｌ”レベルとなり、それ以外は、“Ｈ”レベルであるから、結局、ステーション１００側では、電子時計２００からのディジタルデータＷ１を復調した信号Ｓ３が得られることとなる。
そして、デコーダ１５５は、信号Ｓ３をデコードして、その結果が生体情報等のディジタルデータあれば、処理回路１３０に供給する一方、コマンドcom0〜com3であれば、それに対応した信号com0〜com3を出力する。
このようにして、ステーション１００は、電子時計２００からのコマンドやディジタルデータを得ることができる。
【００７４】
３．第１実施形態の効果
このように、ステーション１００側のインピーダンスを二次電池２２０の電池電圧に応じて制御するので、最適な消費電流を選択することができる。これにより、消費電力を低減させるとともに、吸蔵過程を円滑に進行させて充電効率を向上させることができる。また、電子時計の発熱を減少でき、発熱に伴う電子時計および二次電池の劣化を回避することができる。
電子機器２００側においては、二次電池２２０の電圧値を検出してコマンドを作成するだけでよいので、定電流・定電圧回路が必要なくなって構成を簡略化することができる。
【００７５】
ここで、図１９は、リミッタ電圧以降定電圧充電に切り換える従来技術と第１実施形態とを、（ａ）平均充電電流、（ｂ）消費電流、および（ｃ）温度において比較したものである。
図中実線で示すグラフが本実施形態における値を示しており、点線で示す値が従来技術における値を示している。また、図中時刻ｔ１およびｔ３は本実施形態においてインピーダンスを大きくしたポイントを示しており、時刻ｔ２は従来技術において定電圧充電に切り換えたポイントを示している。
図１９に示すように時刻ｔ１以降においては、本実施形態の平均充電電流および消費電流が従来技術と比較して低くなっており、電子時計の発熱も減少できていることがわかる。
【００７６】
また、ステーション１００側のインピーダンスを二次電池２２０の内部抵抗および電池電圧に応じて制御する構成は、データ転送においても以下のような効果がある。図６（２）は、（１）の場合と比較して、二次電池２２０の劣化などにより内部抵抗が高くなっている場合の波形を示している。
二次電池２２０の内部抵抗が高くなった場合を、図１５（２）に示す例で説明すると、上述のように

となる。ここで、Ｅvcを固定すると、先に説明したように内部抵抗Ｒｅが高いほどＥvc−Ｅvdは小さくなるので、電流Ｉも小さくなることがわかる。
従って、二次電池２２０の内部抵抗が高くなった場合は、それに伴って電子時計２００側が発生する外部磁界によって誘起されるレベルによる変動幅が小さくなり、図６（２）に示すように、信号Ｓ２の電圧がしきい値Ｖｔｈを下回らない場合が生じてしまう。図６では、（１）に二次電池２２０の起電力が高い場合の波形を示しており、（２）に二次電池２２０の起電力が低い場合の波形を示している。
【００７７】
ところで、外部磁界によって誘起される電流Ｉと、コイル１１０および可変インピーダンス回路１１２の合成抵抗成分Ｚとの積である（Ｖ＝Ｚ×Ｉ）。二次電池２２０の内部抵抗が高い場合（２）は、電流Ｉの変動幅が小さくなって信号Ｓ２のレベルＶの変動幅が小さくなる結果、しきい値Ｖｔｈを下回らない場合が生じてしまう。
図６に示した例では、（１）の時刻ｔ１においては、信号Ｓ２のレベルＶがしきい値Ｖｔｈを下回っているが、（２）の時刻ｔ１においては、しきい値Ｖｔｈを下回っていない。従って、（２）の場合は、時刻ｔ１においては、インバータ回路１５４１の出力信号ＲＳＴはＬレベルのままとなり、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｑ１、および、Ｄフリップフロップ１５４２の出力Ｓ３は、それぞれ図７（２）の（ｄ）、（ｅ）に示されるようにＨレベルのままとなり、電子時計２００からのデータを正確に復調することができない。
【００７８】
しかしながら、外部磁界が発生している場合に端子Ｄに誘起される信号Ｓ２のレベルＶを大きくするには、コイル１１０および可変インピーダンス回路１１２の合成抵抗成分Ｚを大きくすればよく、上記実施形態においては、電子時計２００の二次電池２２０の内部抵抗が高い（コマンドcom2）場合には一次側のインピーダンスが大きくなるようにスイッチ１１１ａをオンにして、内部抵抗が低い場合（コマンドcom0）にはインピーダンスが小さくなるようスイッチ１１１ｃをオンにしているので、二次電池２２０の内部抵抗に対応するコマンドcom0〜com2に応じて最適なインピーダンスを選択でき、データ転送信の信頼性を向上させることができる。
【００７９】
Ｃ：第２実施形態
第２実施形態では、周波数を切り換えることによってインピーダンスを可変とする構成について説明する。なお、電子時計２００の構成は、第１実施形態と同様であるので、図示および説明を省略する。
【００８０】
図２０は、第２実施形態におけるステーション１００の電気的構成を示す図である。本実施形態においては、インピーダンス選択器１２０から出力されるsel0〜sel2は、発振回路１４０に供給される点で第１実施形態と異なっている。
発振回路１４０は、供給される信号sel0〜sel2に応じて出力するクロック信号ＣＬＫの周波数を選択する構成となっており、出力されたクロック信号ＣＬＫは、第１実施形態と同様にアンドゲート１５２の入力端に供給されている。
本実施形態では、このクロック信号ＣＬＫの周波数を電子時計２００から受信したコマンドcom0〜com2に基づいて制御することによって、ステーション１００側のインピーダンスを制御する構成となっている。
【００８１】
図２１は、発振回路１４０の構成を示す図である。図２１に示すように、発振回路１４０は、発振器１４１、Ｔフリップフロップ１４２、Ｔフリップフロップ１４３、アンドゲート１４４、アンドゲート１４５、アンドゲート１４６、およびオアゲート１４７を備えて構成されている。
発振器１４１によって発生したクロック信号ＣＬＫａ（１ＭＨｚ）は、Ｔフリップフロップ１４２の入力端Ｔおよびアンドゲート１４４の一方の入力端に供給される。アンドゲート１４４の他の入力端には信号sel2が供給されており、アンドゲート１４４は、クロック信号ＣＬＫａと信号sel2との論理積を出力する。
【００８２】
さて、Ｔフリップフロップ１４２の出力端Ｑからは、クロック信号ＣＬＫａの１／２の周波数のクロック信号ＣＬＫｂ（５００ＫＨｚ）が出力され、アンドゲート１４５の一方の入力端に供給されている。アンドゲート１４５の他の入力端には信号sel1が供給されており、アンドゲート１４５は、クロック信号ＣＬＫｂと信号sel1との論理積を出力する。
Ｔフリップフロップ１４２のもう一方の出力端Ｑ−から出力されたクロック信号ＣＬＫｂの反転信号は、次段のＴフリップフロップ１４３の入力端Ｔの入力端に供給される。そして、Ｔフリップフロップ１４３の出力端Ｑからはクロック信号ＣＬＫｂの１／２の周波数のクロック信号ＣＬＫｃ（２５０ＫＨｚ）が出力され、アンドゲート１４６の一方の入力端に供給される。アンドゲート１４６の他の入力端には信号sel0が供給されており、アンドゲート１４６は、クロック信号ＣＬＫｃと信号sel0との論理積を出力する。
なお、信号ＳＴＲは、Ｔフリップフロップ１４２および１４３のリセット信号として供給されている。
【００８３】
第１実施形態において説明したように、信号sel0〜sel2は、インピーダンス選択器１２０によって選択的に“Ｈ”レベルなるので、信号sel0が“Ｈ”レベルとなった場合は、アンドゲート１４６に供給されたクロック信号ＣＬＫｃがオアゲート１４７を介して発振回路１４０の出力クロック信号ＣＬＫとして出力される。
また、信号sel1が“Ｈ”となった場合は、アンドゲート１４５に供給されたクロック信号ＣＬＫｂがオアゲート１４７を介して発振回路１４０の出力クロック信号ＣＬＫとして出力され、信号sel2が“Ｈ”となった場合は、アンドゲート１４４に供給されたクロック信号ＣＬＫａがオアゲート１４７を介して発振回路１４０の出力クロック信号ＣＬＫとして出力される。
上述したように、クロック信号ＣＬＫａの周波数は、クロック信号ＣＬＫｂの２倍、クロック信号ＣＬＫｃの周波数の４倍であるので、発振回路１４０の出力クロック信号ＣＬＫは、インピーダンス選択器１２０の出力信号のうち信号sel0が“Ｈ”レベルである場合に最も低くなり、信号sel2が“Ｈ”レベルである場合に最も高くなる。
【００８４】
そして、図２０に示すように、クロック信号ＣＬＫは、トランジスタ１５３のゲートに接続されたアンドゲート１５２の入力端に供給されるので、コイル１１０に印可されるパルス電圧の周波数も、インピーダンス選択器１２０の出力信号のうち信号sel0が“Ｈ”レベルである場合に最も低くなり、信号sel2が“Ｈ”レベルである場合に最も高くなる。
上述したように、印可する電圧の周波数を高くすれば端子Ｃ−Ｄ間のインピーダンスが大きくなり、インピーダンス選択器１２０の出力信号レベルは、第１実施形態と同様にコマンドcom0〜com2に対応しているので、本実施形態においても、大電力充電を行う場合（com0）にはインピーダンスが最も小さくなり、小電力充電を行う場合（com2）にはインピーダンスが最も大きくなる。従って、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
Ｄ：変形例
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような各種の変形が可能である。
【００８６】
上記実施形態に示したステーション１００側のインピーダンスを変更する手段はあくまでも例であって、これに限らず、上記式（４）に示すように、一次側および二次側の抵抗あるいは自己インダクタンス、相互インダクタンス、角周波数のいずれかを可変制御できればどのような手段でもよい。また、インピーダンスを可変とする段階についても、上記実施形態のように３段階に限らず、さらに細分化してもよいし、２段階であっても構わない。
【００８７】
例えば、外付コイルを切り換えるようにしてもよいし、コイルの抵抗あるいはインダクタンスを変更するようにしてもよい。コイルの抵抗あるいはインダクタンスを変更する手段としては、コイルの巻数を切り換えるようにしてもよい。例えば、外周コイル１１０ｂのターン数を内周コイル１１０ａのターン数よりも少ない構成としたり、これとは逆に、内周コイル１１０ａのターン数を外周コイル１１０ｂのターン数よりも少なくして、インピーダンスを小さくする場合には、内周コイルを用いる一方、インピーダンスを大きくする場合には、外周コイル、あるいは、両者からなる直列コイルを用いる構成としても良い。あるいは、ターン数の異なる２つの独立したコイルを使い分けるような構成でも良い。すなわち、電子時計２００へ電力転送する場合には、ターン数の少ないコイル１１０を用いる一方、電子時計２００とデータ転送する場合には、ターン数の多いコイル１１０を用いる構成であっても良い。
また、２つの独立したコイルを使い分ける場合には、スイッチを用いることなく、電力転送についてはターン数の少ないコイルを、データ転送についてはターン数の多いコイルを、それぞれ固定的に用いる構成であっても良い。なお、コイルの有効な巻数とは、コイルの物理的な巻数のみならず、コイルの電気的な巻数をも言う。
【００８８】
ところで、実施形態において、ステーション１００側のインピーダンスを可変とする構成とし、電子時計２００側のコイルあるいはインピーダンスを固定とした理由は、電子時計２００のように小型軽量化が要求される電子機器では、インピーダンスを切り換える構成が実装上ほとんど不可能であるか、非常に困難であるためである。したがって、実装上の制限が緩い電子機器に適用する場合には、ステーション１００側でなく、電子時計２００側でインピーダンスを切り換える構成としても良い。
電子時計２００側でインピーダンスを切り換える構成では、二次電池２２０の容量が基準よりも低い場合は、コイル２１０を含む回路のインピーダンスを小さくすれば充電電流を大きくでき、基準よりも高い場合はインピーダンスを大きくすれば充電電流を小さくできるので、充電を効率的に行うことができる。一方、二次電池２２０の内部抵抗が基準よりも低い場合はインピーダンスを大きくしてステーション１００側にデータ転送を行い、二次電池２２０の内部抵抗が基準よりも高い場合はインピーダンスを小さくしてステーション１００側にデータ転送を行えば、コイル２１０への入力電流を安定させることができるのでデータ転送動作を安定させることができる。なお、ステーション１００が電池駆動を行っている場合であっても同様のことが言える。
【００８９】
実施形態にあっては、検出された電圧値ＥvcおよびＥvdから二次電池２２０の容量あるいは内部抵抗を推定する構成としたが、これに限らず、例えば充電電流を検出して、検出された充電電流から二次電池２２０の容量あるいは内部抵抗を推定するようにしても構わない。
充電電流から容量を推定する場合であれば、充電電流が基準値よりも高い場合は容量が多いと推定して一次側のインピーダンスを小さくし、充電電流が基準値よりも低い場合は容量が少ないと推定して一次側のインピーダンスを大きくすればよい。
【００９０】
ところで、実施形態にあっては、放電時において抵抗を負荷しない場合の電圧値Ｅvcと、しない場合の電圧値Ｅvdとをそれぞれ検出して、その差分により二次電池２２０の電圧下降分ΔＥvを求めたが、充電時における電圧値と、充電中断時における電圧値とをそれぞれ検出して、その差分により二次電池２２０の電圧上昇分ΔＥvを求めるようにしてもよい。あるいは、放電時の電圧値と、充電時への電圧値とをそれぞれ検出して、その差分により電圧上昇分ΔＥvを求める構成でも良い。このような場合にあっては、１つの電池電圧検出回路２８１により検出された電圧値を一時記憶するタイミングの相違によって、充電時における電圧値Ｅvcと、充電中断時における電圧値Ｅvdとをそれぞれ検出する構成としたが、別個の電池電圧検出回路によって、充電時における電圧値Ｅvcと、充電中断時における電圧値Ｅvdとをそれぞれ検出する構成としてもよい。すなわち、本願にいう第１および第２の電圧検出手段とは、同一のものからなる場合と、別個独立のものからなる場合との双方をいう。ただし、実施形態のように、１つの電池電圧検出回路２８１により検出する構成の方が、異なる検出回路による検出誤差が発生しない点で有利である。
【００９１】
上記実施形態においては、充電時においては、二次電池２２０の容量に対応する情報である端子電圧Ｅvcに基づいてコマンドcom0〜com3を生成しているが、端子電圧Ｅvcおよび、ΔＥvから推定する内部抵抗に基づいてコマンドcom0〜com3を生成するようにしてもよい。この場合は、端子電圧Ｅvcが低く、充電が進行していない状態においては、最も小さいインピーダンスｃを選択して大電力転送を行う。そして、二次電池２２０の充電が進行してフル充電に近づいた場合は、内部抵抗（ΔＥv）に応じてインピーダンスを選択するようにする。
充電時においては、内部抵抗と充電電流との積が二次電池２２０の電圧上昇分となるので、電子時計２００側に誘起される充電電流が同じ場合には、二次電池２２０の内部抵抗が大きい程、電力転送のロスが大きくなってしまうからである。
そこで、二次電池２２０の端子電圧Ｅvcが３．５（Ｖ）未満である場合は、コマンドcom0を生成して大電力転送を要求し、端子電圧Ｅvcが４（Ｖ）以上で充電を終了する。そして、端子電圧Ｅvcが３．５（Ｖ）以上４（Ｖ）未満である場合には、ΔＥvが１５０（ｍＶ）未満である場合にはコマンドcom1を生成し、ΔＥvが１５０（ｍＶ）以上３００（ｍＶ）未満である場合にはコマンドcom2を生成し、ΔＥvが３００（ｍＶ）である場合にはコマンドcom3を生成する。このように、ΔＥvが大きく二次電池２２０の内部抵抗が高いほど、ステーション１００のインピーダンスを大きくして、電子時計２００側に誘起される充電電流を小さくすれば、内部抵抗と充電電流との積も小さくなるので電力転送のロスを防止することができる。また、
【００９２】
データ転送時において、上記実施形態では、端子電圧Ｅvcが２．５（Ｖ）以上であれば端子電圧Ｅvcが十分に高い場合であっても内部抵抗（ΔＥv）に基づいてインピーダンス制御するものとしているが、端子電圧Ｅvcが十分に高い場合には、図６（２）に示すしきい値Ｖｔｈを十分に下回るので、内部抵抗に基づいて細かくインピーダンスを制御する必要はない。
そこで、端子電圧Ｅvcが３（Ｖ）以上であった場合には、内部抵抗に関わらずcom0を生成して、ステーション１００では最も小さいインピーダンスｃを選択させるようにする。一方、端子電圧Ｅvcが２．５（Ｖ）以上３（Ｖ）未満であった場合には、ΔＥvが１５０（ｍＶ）未満である場合にはコマンドcom1を生成し、ΔＥvが１５０（ｍＶ）以上３００（ｍＶ）未満である場合にはコマンドcom2を生成し、ΔＥvが３００（ｍＶ）である場合にはコマンドcom3を生成する。このように、ΔＥvが大きく二次電池２２０の内部抵抗が高いほど、ステーション１００のインピーダンスを大きくすれば、信号Ｓ２のレベルＶの変動幅が大きくなるので、データ通信の信頼性を向上することができる。
このように、充電時においても、データ転送時においても、二次電池２２０の端子電圧Ｅvcおよび内部抵抗の双方あるいはいずれか一方に基づいて、最適なインピーダンスを選択することができる。
なお、上述した値（図１３等）はあくまでも例であって、二次電池２２０の電圧から電池容量あるいは内部抵抗を推定する基準は使用する電池に応じて適宜設定可能なものである。
【００９３】
上記実施形態では、電子時計２００側で二次電池２２０の容量や内部抵抗を推定する構成としたが、電圧値ＥvやＥvcそのものをステーション１００に転送し、これらの値に応じて、二次電池２２０の容量をステーション１００側で推定して、充電やデータ転送を制御する構成としても良い。すなわち、二次電池２２０の電圧、内部抵抗、充電電流などと選択されるインピーダンスとの対応を示すテーブルや関数などは、電子時計２００に記憶されていてもよいし、ステーション１００に記憶されていてもよい。また、このようなテーブル等の出力である二次電池２２０の電圧、内部抵抗、充電電流などに対応する情報は、上記実施形態のようにコマンドに限定されるものではなく、インピーダンスを制御する手段が認識できればどのような形式の情報であってもよい。
【００９４】
上記実施形態においては、まず充電をおこなった後に電子時計２００からステーション１００へのデータ転送を行う場合を例として動作説明を行ったが、データ転送のみを行う場合は、信号ｅは“Ｌ”レベルのままとして、図１７中のステップＳ１２２から開始すればよい。また、データ転送時においても所定の時間毎に二次電池２２０の内部抵抗を検出してコマンドを定期的に送信するようにしてもよい。
【００９５】
また、実施形態におけるデータ転送は、電子時計２００からステーション１００への一方向のみであったが、ステーション１００から電子時計２００への方向であっても良いのはもちろんである。電子時計２００へデータ転送する場合、ステーション１００では、転送すべきデータに応じて変調する一方、電子時計２００では、その変調方式に合わせて復調する構成とすれば良い。この際、変調・復調は、公知の技術を適用すれば良い。
【００９６】
くわえて、実施形態では、充電機器としてステーション１００を、被充電機器として電子時計２００を例にとって説明したが、本願では、電力転送を行うすべての電子機器に適用可能である。例えば、電動歯ブラシや、電動ひげ剃り、コードレス電話、携帯電話、パーソナルハンディフォン、モバイルパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants：個人向情報端末）などの二次電池を備える被充電機器と、その充電機器とに適用可能である。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二次電池の状態に応じた充電および信号転送制御を簡易な構成で行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態にかかるステーションおよび電子時計の構成を示す平面図である。
【図２】 同ステーションおよび同電子時計の構成を示す断面図である。
【図３】 同ステーションの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】 同ステーションにおける信号ｅの波形を示す図である。
【図５】 同ステーションの受信回路の一例を示す回路図である。
【図６】 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ同受信回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】 インピーダンス選択器の一例を示す回路図である。
【図８】 同ステーションにおけるコマンド検出器の構成を示すブロック図である。
【図９】 （ａ）および（ｂ）は、同コマンド検出器の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】 同電子時計の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】 （ａ）〜（ｉ）は、それぞれ同電子時計における充電時の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】 （ａ）〜（ｇ）は、それぞれ同電子時計におけるデータ転送時の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】 コマンド作成器におけるデコード内容を示す図である。
【図１４】 一般的な二次電池の充放電特性を示す図である。
【図１５】 二次電池の内部抵抗による電圧降下を説明するための図である。
【図１６】 同ステーションおよび同電子時計の間における充電・データ転送の動作を示すフローチャートである。
【図１７】 同ステーションおよび同電子時計の間における充電・データ転送の動作を示すフローチャートである。
【図１８】 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ同ステーションにおける表示部の表示の一例を示す図である。
【図１９】 本発明の効果を説明する図である。
【図２０】 本発明の第２実施形態にかかるステーションの構成を示すブロック図である。
【図２１】 発振回路の一例を示す回路図である。
【図２２】 本発明の論理的前提を説明する図である。
【符号の説明】
１００……ステーション、
１１０……ステーション側コイル、
１３０……処理回路、
１７０……充電・転送切換器、
２００……電子時計、
２１０……時計側コイル、
２２０……二次電池、
２３０……制御回路、
２４５……ダイオード、
２５０……送信回路、
１５４……受信回路、
２８１……電池電圧検出回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic device that transfers power or signals to a portable electronic device by electromagnetic coupling or electromagnetic induction between coils disposed at positions facing each other device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, small portable electronic devices such as portable terminals and electronic watches are housed in chargers called stations, and data transfer and the like are being performed along with charging of the portable electronic devices. Here, if it is configured to perform charging, data transfer, and the like via electrical contacts, these contacts are exposed, which causes a problem in terms of waterproofness. For this reason, it is desirable that charging, signal transfer, and the like be performed in a non-contact manner by electromagnetic coupling of coils provided in both the station and the portable electronic device.
In such a configuration, when a high frequency signal is applied to the coil of the station, an external magnetic field is generated, and an induced voltage is generated in the coil on the portable electronic device side. Then, by rectifying the induced voltage with a diode or the like, it becomes possible to charge the secondary battery built in the portable electronic device in a non-contact manner. In addition, the electromagnetic coupling between the two coils also allows a signal to be transferred in a bidirectional manner without contact from the station to the portable electronic device or from the portable electronic device to the station.
[0003]
In such a configuration, a lithium ion secondary battery is provided as a power storage device for storing charged electrical energy in the small portable electronic device.
This lithium ion secondary battery has features such as high voltage, high energy density, and relatively low self-discharge, and is particularly small and portable electronic equipment (for example, mobile phone, camera-integrated video) that requires high energy density. It is often used in tape recorders and notebook personal computers.
By the way, in a lithium ion secondary battery, when a voltage higher than a so-called limiter voltage is applied, dendrites (dendritic crystals) are deposited, causing an internal short circuit phenomenon and shortening the battery life. Therefore, as a general charging method, constant current charging is performed until the charging voltage of the lithium ion secondary battery reaches the limiter voltage, and constant voltage charging is performed after the charging voltage reaches the limiter voltage (details). (See JP-A-5-111184).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional charging method described above, after the charging voltage reaches the limiter voltage, the charging current is remarkably reduced even though the consumption current (and thus the power consumption) hardly changes. ) And the leakage current / charge control circuit operation causes the temperature to continue to rise due to heat generation of the small portable electronic device, resulting in deterioration of the small portable electronic device and the lithium ion secondary battery. When the secondary battery is deteriorated, there is a problem that signal transfer becomes unstable.
In addition, it is desirable to reduce the size of a small portable electronic device, but conventionally, since a constant current / constant voltage circuit is required, it is necessary to provide a complicated control circuit, and it is difficult to reduce the size.
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an electronic device that can perform charging and signal transfer control according to the state of a secondary battery with a simple configuration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is configured to face a counterpart coil provided in the counterpart device when arranged in a predetermined positional relationship with the counterpart device, and A coupling circuit including a coupling coil that electromagnetically couples to the battery, and at least one of information corresponding to a voltage of the battery connected to the counterpart coil, an internal resistance, and a charging current to the battery. Information receiving means received from the counterpart device via a circuit, and information about the internal resistance received by the information receiving means indicates that the internal resistance is lower than a reference, the information from the counterpart device When receiving the information by the information receiving means, the impedance of the coupling circuit is reduced, and when the internal resistance is higher than the reference, the information from the counterpart device is Characterized by comprising an impedance control means for increasing the impedance of the coupling circuit in case of receiving by the broadcast receiving means.
The invention according to claim 2 is a coupling coil that, when placed in a predetermined positional relationship with the counterpart device, opposes the counterpart coil provided in the counterpart device and electromagnetically couples to the counterpart coil. And at least one of information corresponding to the voltage of the battery connected to the counterpart coil, the internal resistance, and the charging current to the battery from the counterpart device via the combination circuit. The information receiving means, and when the information on the voltage received by the information receiving means indicates that the voltage is higher than a reference, the combination in the case of receiving information from the counterpart device by the information receiving means In the case where the information receiving means receives information from the counterpart device when the impedance of the circuit is reduced and the voltage is lower than the reference, the information receiving means receives the information. Characterized by comprising an impedance control means for increasing the impedance of the coupling circuit.
According to a third aspect of the present invention, in the electronic device according to the first or second aspect, the impedance control means indicates that the information related to the voltage received by the information receiving means indicates that the voltage is lower than a reference. If the information about the internal resistance received by the receiving means indicates that the internal resistance is high, the impedance is increased.
According to a fourth aspect of the present invention, in the electronic device according to the first or second aspect, the impedance control means is received by the information receiving means when power is transferred to the counterpart device by the coupling circuit. If the information about the voltage indicates that the voltage is lower than the reference, the impedance of the coupling circuit is decreased. If the voltage indicates that the voltage is higher than the reference, the impedance of the coupling circuit is increased. It is characterized by that.
According to a fifth aspect of the present invention, in the electronic device according to the fourth aspect, when the impedance control means indicates that the information regarding the voltage received by the information receiving means indicates that the voltage is higher than a reference. The impedance is increased as the information about the internal resistance received by the receiving means indicates that the internal resistance is high.
[0006]
According to a sixth aspect of the present invention, in the electronic device according to the first or second aspect, the impedance control means is received by the information receiving means when power is transferred to the counterpart device by the coupling circuit. If the information about the internal resistance indicates that the internal resistance is lower than the reference, the impedance of the coupling circuit is reduced, and if the information about the internal resistance is higher than the reference, the impedance of the coupling circuit It is characterized by increasing.
According to a seventh aspect of the present invention, in the electronic device according to the first or second aspect, the impedance control means is received by the information receiving means when power is transferred to the counterpart device by the coupling circuit. When the information on the charging current indicates that the charging current is lower than the reference, the impedance of the coupling circuit is increased, and when the charging current indicates that the charging current is higher than the reference, the impedance of the coupling circuit It is characterized by making small.
[0008]
According to an eighth aspect of the present invention, in the electronic device according to any one of the first to seventh aspects, the coupling circuit has a variable resistance value inserted in a feeding path of the coupling coil, and the impedance The control means controls the value of the resistance.
A ninth aspect of the present invention is the electronic device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the coupling circuit has a variable frequency of electric power supplied to the coupling coil, and the impedance control means It is characterized by controlling the frequency.
According to a tenth aspect of the present invention, in the electronic device according to any one of the first to seventh aspects, the coupling circuit has a variable self-inductance of the coupling coil, and the impedance control means includes the coupling coil. The self-inductance is controlled.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
A: Logical assumption
First, the principle of the present invention will be briefly described. As shown in FIG. 22, a primary coil having a resistance R1 and a self-inductance L1 and a secondary coil having a resistance R2 and a self-inductance L2 are electromagnetically coupled by a mutual inductance M. Consider the case where the resistor r is connected between the terminals cd on the secondary side.
In this case, the currents induced in both the primary and secondary coils when a voltage V and a sine wave voltage having an angular frequency ω (= 2πf) are applied between the terminals a and b on the primary side are I1, Assuming I2, the following two equations are established according to Kirchhoff's law.
[0011]
[Expression 1]

[0012]
[Expression 2]

[0013]
When these two equations are combined and the current I1 induced in the primary coil is obtained by the Kramer method, the following equation is obtained.
[0014]
[Equation 3]

[0015]
Here, assuming that the impedance between the terminals a and b on the primary side is Z = R + jX, the impedance Z can be expressed by (3) as follows.
[0016]
[Expression 4]

[0017]
Therefore, if the voltage V between the terminals a and b is constant, the current I1 induced in the primary coil can be reduced by increasing the impedance Z. However, when the impedance Z is increased, the equation ( According to 4), it can be seen that either the resistance R1 of the primary coil, the self-inductance L1, or the angular frequency ω may be increased.
If such a property is used, in an electronic device that performs power transfer by electromagnetic coupling or electromagnetic induction with coils disposed at positions facing each other, it is not long before charging of the secondary battery is started. When the primary side impedance is reduced to transfer a large amount of power, and when the secondary side battery is charged and exceeds the limiter voltage, the impedance can be increased to reduce the power consumption.
Therefore, in the present invention, as described below, the primary side impedance Z is variably controlled to reduce useless current consumption and prevent heat generation of the small portable electronic device.
[0018]
B: First embodiment
1. Configuration of the first embodiment
First, the configuration of the first embodiment will be described. In this embodiment, a station and an electronic timepiece will be described as an example of an electronic device, but the present invention is not limited to these.
[0019]
1-1. Mechanical configuration
FIG. 1 is a plan view of a station and an electronic timepiece according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the electronic timepiece 200 is accommodated in the recess 101 of the station 100 when performing charging or data transfer. Since the recess 101 is formed in a shape slightly larger than the main body 201 and the band 202 of the electronic timepiece 200, the timepiece main body 201 is accommodated while being positioned with respect to the station 100.
Further, the station 100 has a charge start button 103 for instructing the start of charge. ₁ And a transfer start button 103 for instructing the start of data transfer ₂ A display unit 104 for performing various displays is provided along with various input units such as. It should be noted that the electronic timepiece 200 according to the present embodiment is worn on the user's arm in a normal use state, and the date and time are displayed on the display unit 204. It is configured to detect and store biological information such as heart rate at regular intervals.
[0020]
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in this figure, a watch-side coil 210 for data transfer and charging is provided via a cover glass 211 on the lower back cover 212 of the main body 201 of the electronic watch. Further, the watch body 201 is provided with a circuit board 221 connected to the secondary battery 220, the watch coil 210, and the like.
On the other hand, in the recess 101 of the station 100, a station side coil 110 is provided via a cover glass 111 at a position facing the timepiece side coil 210. The station 100 includes a coil 110 and a charge start button 103. ₁ , Transfer start button 103 ₂ A circuit board 121 connected to the display unit 104, a primary power source (not shown), and the like is provided.
[0021]
Thus, in the state where the electronic timepiece 200 is accommodated in the station 100, the station side coil 110 and the timepiece side coil 210 are physically non-contact by the cover glasses 111 and 211, but the coil winding surface is not Since they are substantially parallel, they are electromagnetically coupled.
Further, the station side coil 110 and the timepiece side coil 210 do not have magnetic cores for reasons such as avoiding magnetization of the timepiece mechanism portion, reasons for avoiding weight increase on the timepiece side, and reasons for avoiding exposure of magnetic metal. It is air-core type. Therefore, a coil having a magnetic core may be adopted when applied to an electronic device in which such a problem does not occur. However, if the signal frequency applied to the coil is sufficiently high, an air-core type is sufficient.
[0022]
1-2. Electrical configuration
Next, the electrical configuration of the station 100 and the electronic timepiece 200 will be described. In the present embodiment, a circuit in which a resistance value can be variably controlled is inserted in the power supply path of the coil on the station 100 side, and the resistance value of this circuit is controlled according to the internal resistance of the secondary battery in the electronic timepiece 200. It has become.
[0023]
1-2-1. Station electrical configuration
(1) Overall configuration
First, the configuration on the station 100 side will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, one terminal C of the station side coil 110 is connected to the switch 111a and the external resistor 112a (resistance value Ra), the switch 111b and the external resistor 112b (resistance value Rb <Ra), or the switch 111c. It is connected to the power supply line L via any one. On the other hand, the other terminal D is connected to the drain of the transistor 153 and the receiving circuit 154. In this case, the variable resistance circuit 112 is configured by the switches 111a, 111b, and 111c and the resistors 112a and 112b, and the resistance value can be switched by selectively turning on the switches 111a, 111b, and 111c. Yes.
Paying attention to the impedance between the power supply line L and the terminal D, since the resistance value Ra> resistance value Rb is set, when the switch 111a is selected, the impedance becomes large (hereinafter, impedance a), and the switch 111b When the switch 111c is selected, the impedance is medium (hereinafter, impedance b), and when the switch 111c is selected, the impedance is small (hereinafter, impedance c).
[0024]
The transistor 153 has a gate connected to the output of the AND gate 152 and a source grounded. A clock signal CLK is supplied to one input terminal of the AND gate 152, and a signal e described later is supplied to the other input terminal. The clock signal CLK is a signal for synchronizing the operation of each unit, and is generated by the oscillation circuit 140.
When the clock signal CLK is supplied to the gate via the AND gate 152, a pulse signal obtained by switching the power supply voltage Vcc with the clock signal CLK is applied to the station side coil 110.
[0025]
By the way, the receiving circuit 154 outputs a signal S3 demodulated using the clock signal CLK with respect to the signal S2 generated by the external magnetic field generated on the electronic timepiece 200 side, and the decoder 155 decodes the signal S3 by signals com0 to com3. Is output. Among the signals com0 to com3, the signals com0 to com2 are supplied to the impedance selector 120, and the signal com3 is supplied to the OR gate 157.
The impedance selector 120 sets the signal sel0 to the “H” level when the signal com0 supplied from the decoder 155 is at the “H” level, and sets the signal sel1 to the “H” level when the signal com1 is at the “H” level. When com2 is at “H” level, the signal sel2 is set at “H” level. The switch 111c is switched when the signal sel0 is at "H" level, the switch 111b is switched when the signal sel1 is at "H" level, and the switch 111a is switched when the signal sel2 is at "H" level. .
Detailed configurations of the receiving circuit 154 and the impedance selector 120 will be described later.
[0026]
By the way, in the present embodiment, there are two types of operation modes, “when charging” in which power is transferred from the station 100 to the electronic timepiece 200 and “at data transfer” in which signal transfer is performed from the electronic timepiece 200 to the electronic timepiece 200. .
During charging, an external magnetic field is generated by applying a pulse voltage to the coil 110 on the station 100 side, and power is transferred to the electronic timepiece 200. On the other hand, at the time of data transfer, no voltage is applied to the coil 110, and signal transfer is performed by inducing the signal S2 at the terminal D by an external magnetic field generated by the coil 210 (see FIG. 10) on the electronic timepiece 200 side. Has been. The specific configuration will be described below.
[0027]
Charging start button 103 ₁ And transfer start button 103 ₂ Each outputs a one-shot pulse signal when pressed by the user. Here, for convenience of explanation, the pulse signals output by both buttons are collectively referred to as STR. However, in order to distinguish which button is pressed, the charging start button 103 is used. ₁ When is pressed, the pulse signal CS is output.
[0028]
Next, when the timer A 141 receives the supply of the pulse signal STR, the timer A 141 counts down the preset value m with the clock signal CLK, and outputs a signal “a” which becomes “H” level during the counting operation. Here, the preset value m is set to a value such that the “H” level period of the signal a is, for example, 10 hours. That is, the timer A 141 is set by the user using the charge start button 103. ₁ Alternatively, the transfer start button 103 ₂ Is configured to output a signal “a” that is at “H” level only for 10 hours after the button is pressed. The level of the signal a is inverted by the inverting circuit 143 and supplied to the second input terminal of the OR gate 157 and the processing circuit 130.
[0029]
When the timer B 142 is supplied with the pulse signal STR, the timer B 142 counts down the preset value n with the clock signal CLK, and outputs a signal b that is at the “H” level during the counting operation. Here, the preset value n is set sufficiently smaller than m, and is set to such a value that the “H” level period of the signal b is, for example, 30 minutes. That is, the timer B 142 is set by the user using the charging start button 103. ₁ Alternatively, the transfer start button 103 ₂ The signal b is set to the “H” level for 30 minutes after one of the buttons is pressed.
Here, the set time by the timer A 141 is a time sufficient to charge up to a capacity corresponding to the full charge state.
[0030]
In addition, the set time by the timer B142 is a time required for charging until the battery capacity is zero and the data transfer is possible (system activation state).
(1) If the electronic timepiece 200 is accommodated in the station 100 but the battery capacity is not sufficient, the data transfer is not possible.
Or
(2) When the electronic timepiece 200 is not accommodated in the station 100
It is set for the purpose of discriminating whether or not.
[0031]
Next, after receiving the supply of the pulse signal STR, the command detector 160 receives commands com0 to com3, which will be described later, from the electronic timepiece 200 side for a fixed period of 30 minutes when the signal b becomes “H” level. When there is no signal d, a signal d that is at "H" level is output. The signal d is supplied to the first input terminal of the OR gate 157 and the processing circuit 130. The detailed configuration of the command detector 160 will be described later.
[0032]
The signal from the electronic timepiece 200 includes commands com0 to com3 and biological information (data) such as a pulse rate and a heart rate. The decoder 155 supplies the biological information to the processing circuit 130.
Here, the OR gate 158 outputs a logical sum f of the signals com0 to com2, and the signal f has a significance as a signal indicating a state in which any of the commands com0 to com2 is received from the electronic timepiece 200. Have.
The OR gate 156 outputs a logical sum c of the signal f and the signal com3. The signal c is a signal indicating a state in which any one of the commands com0 to com3 is received from the electronic timepiece 200. Have
The OR gate 157 outputs a logical sum OFF of the signal d from the command detector 160, the signal obtained by inverting the level of the signal a of the timer A 141, and the signal com3 indicating that the decoding result is the command com3. The signal OFF means that one of the following three cases is applicable.
▲ 1 ▼ Charging start button 103 ₁ Alternatively, the transfer start button 103 ₂ When commands com0 to com3 are not received from the electronic timepiece 200 side until a period of 30 minutes elapses after the signal STR is output by pressing.
(2) When 10 hours have passed since charging was started.
(3) When the signal received from the electronic timepiece 200 is the command com3.
[0033]
The charge / transfer switching unit 170 is supplied with the signal f and the signal OFF described above, and after receiving the supply of the pulse signal STR, the signal OFF is at the “L” level as shown in FIG. When the signal OFF is raised to “H” level and the signal OFF is raised to “H” level, the signal e is held at “L” level. As described above, the charging signal is output as the pulse signal e because it is necessary to periodically receive the state of the secondary battery 220 of the electronic timepiece 200 in the process of transferring power from the station 100 side to the electronic timepiece 200 side. This is because it is necessary to stop power transfer during that period.
[0034]
During a period when the output signal e of the charge / transfer switching unit 170 is at “H” level, the AND gate 152 is opened, and the clock signal CLK switches the transistor 153.
On the other hand, when the signal e is at the “L” level, the AND gate 152 is closed, so that the station side coil 110 is pulled up by the power supply voltage Vcc. In this state, when an external magnetic field is generated by the clock coil 210, a signal S2 is induced at the terminal D of the station coil 110.
[0035]
Accordingly, the electronic timepiece 200 is charged while the signal e is at the “H” level, while data transfer is performed while the signal e is at the “L” level. For this reason, the charging / transfer switching unit 170 has the significance of switching between charging and data transfer according to the level of the signal e.
The processing circuit 130 is for causing the display unit 104 to execute various displays such as an input signal and decoded biological information.
[0036]
(2) Detailed configuration of each part
Next, detailed configurations of the reception circuit 154, the impedance selector 120, and the command detector 160 will be described.
[0037]
(1) Configuration of receiving circuit
First, the configuration of the receiving circuit 154 will be described with reference to FIG. The illustrated configuration is merely an example, and various modes are possible depending on, for example, a modulation method in data transfer.
First, as shown in FIG. 5, the signal S2 induced at the other terminal D in the station side coil 110 is level-inverted and shaped by the inverter circuit 1541, and the clock of the oscillation circuit 140 (see FIG. 3). It is supplied as a reset signal RST for the D flip-flops 1542 and 1543 that are synchronized with the signal CLK. Here, the input terminal D of the D flip-flop 1542 is connected to the power supply voltage Vcc, while the output terminal Q is connected to the input terminal D of the D flip-flop 1543 of the next stage. The output terminal Q of the D flip-flop 1543 is output as a signal S3 as a demodulation result.
[0038]
Next, the waveform of each part in the receiving circuit 154 having the above configuration will be examined. When data is received from the electronic timepiece 200, the transistor 153 (see FIG. 3) does not switch, so that the signal S2 induced at the terminal D corresponds to the external magnetic field. For example, as shown in FIG. As shown.
With respect to such a signal S2, the signal RST output from the inverter circuit 1541 becomes "H" level when the voltage of the signal S2 falls below the threshold value Vth, as shown in FIG. The D flip-flops 1542 and 1543 are reset. At this time, since the D flip-flops 1542 and 1543 output the level of the input terminal D immediately before the rising of the clock signal CLK, the output Q1 of the D flip-flop 1542 and the output S3 of the D flip-flop 1542 are 6 (d) and 6 (e), respectively. That is, the output signal S3 of the receiving circuit 154 is a signal that is at the “L” level during the period in which the external magnetic field is generated by the timepiece coil 210.
The period in which the external magnetic field is generated by the watch-side coil 210 is a period in which data transferred from the electronic watch 200 to the station 100 is at the “L” level, as will be described later, and the period in which the signal S3 is at the “L” level. Matches. Therefore, each period of generation and stop of the magnetic field in the timepiece side coil 210 is accurately reflected in each period of “H” and “L” level of the signal S3. Thus, it can be seen that the signal S3 is obtained by accurately demodulating data and commands from the electronic timepiece 200. Note that FIG. 6B will be described later.
[0039]
(2) Configuration of impedance selector
Next, the configuration of the impedance selector 120 will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 3 and 7, the impedance selector 120 is supplied with a pulse signal STR and signals com0 to com2.
The signal com1 is level-inverted and waveform-shaped by the inverter circuit 122, and is supplied to the input terminal CL of the D flip-flop 121. A logical sum of the pulse signal STR, the signal com0, and the signal com2 is supplied to the reset terminal R of the D flip-flop 121. The input terminal D of the D flip-flop 121 is connected to the power supply voltage Vcc, and when the signal com1 becomes “H” level, the output signal sel1 of the output terminal Q becomes “H” level, and the signal sel1 When any one of the signal STR, the signal com0, and the signal com2 becomes “H” level, the signal transits to “L” level.
[0040]
The signal com2 is level-inverted and waveform-shaped by the inverter circuit 124 and supplied to the input terminal CL of the D flip-flop 123. A pulse signal STR, a signal com0, and a signal com1 are supplied to the reset terminal R of the D flip-flop 123. The input terminal D of the D flip-flop 123 is connected to the power supply voltage Vcc. When the signal com2 becomes “H” level, the output signal sel2 at the output terminal Q becomes “H” level, and the signal sel2 When one of the signal STR, the signal com0, and the signal com1 becomes “H” level, the signal transits to “L” level.
Since the output signal sel1 of the D flip-flop 121 and the output signal sel2 of the D flip-flop 123 are supplied to the input terminal of the AND gate 125 with the level inverted, the output signal sel0 from the AND gate 125 is supplied with the signals sel1 and sel2 Both of these are at the “H” level when they are at the “L” level.
Thus, the impedance selector 120 sets the signal sel1 to the “H” level when the signal com1 is at the “H” level, sets the signal sel2 to the “H” level when the signal com2 is at the “H” level, and otherwise. In this case, the signal sel0 is set to the “H” level.
[0041]
(3) Configuration of command detector
Next, the configuration of the command detector 160 will be described with reference to FIG.
First, the AND gate 1601 outputs a logical product of the signal b and the signal c. Next, the RS flip-flop composed of the NOR gates 1603 and 1604 inputs the logical product of the AND gate 1601 as an R signal and inputs the signal STR as an S signal. The inverter circuit 1605 inverts the output of the NOR gate 1604 and supplies the inverted signal to the D input terminal of the D flip-flop 1606 as the signal U1. The D flip-flop 1606 is reset by the signal STR and outputs the level of the input terminal D immediately before it as the signal d at the fall of the signal b.
Now, the charging start button 103 is set by the user. ₁ Alternatively, the transfer start button 103 ₂ When is pressed, a one-shot pulse signal STR is output, for example, as shown in FIG. Due to this signal STR, the output of the NOR gate 1604 becomes the “L” level, so that the signal U1 becomes the “H” level, while the timer B 142 (see FIG. 3) executes the counting operation. As shown, the signal b is at “H” level for a certain period.
[0042]
Here, when the decoder 155 in FIG. 3 receives the commands com0 to com3 from the electronic timepiece 200, these commands are output in a pulse manner during a period in which the signal e is at the “L” level.
In such a case, when both the signal b and the signal c become “H” level and the logical product thereof becomes “H” level, the output of the NOR gate 1604 becomes “H” level. The state transits to the L ″ level, and this state is maintained thereafter. Therefore, the signal d output from the output terminal Q of the D flip-flop 1606 at the time when the signal b falls after a certain period of time has elapsed since the output of the one-shot pulse signal STR (exactly before that) It remains at “L” level.
[0043]
On the other hand, when the decoder 155 does not receive the commands com0 to com3 from the electronic timepiece 200, the signal c remains at the “L” level as shown in FIG. 9B. Therefore, since the signal U1 is held at the “H” level, the signal output from the output terminal Q of the D flip-flop 1606 at the time when the signal b falls after a certain time has elapsed since the signal STR was output. d transitions to the “H” level.
[0044]
As described above, if the command detector 160 receives at least one of the commands com0 to com3 from the electronic timepiece 200 side in a certain period until 30 minutes elapse after receiving the supply of the pulse signal STR, after the period elapses. While the signal d is shifted to the “H” level and no command is received, the signal d is held at the “L” level.
[0045]
1-2-2. Electrical configuration of electronic watch
Next, the electrical configuration of the electronic timepiece 200 will be described. In the present embodiment, the electronic timepiece 200 is configured to detect a battery voltage and internal resistance of the secondary battery 220 and transmit a command indicating the primary-side impedances a to c. Here, FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of the electronic timepiece 220. 11 and 12 are timing charts during charging and data transfer. The electrical configuration of the electronic timepiece 200 will be described with reference to these drawings as appropriate.
[0046]
First, the control circuit 230 is a kind of central processing control device having a timekeeping function, and mainly executes the following processing.
First, normally, a function that causes the display unit 204 to execute display (for example, current time display) according to the mode set in the input unit 203 (not shown in FIG. 1), and secondly, A function of generating and sending commands com0 to com3 corresponding to the states indicated by the signals com0 to com3, a function of outputting digital data to be transmitted to the station 100, and a function of a secondary battery 220. A signal TR (FIG. 11 (a) and FIG. 12 (a)) indicating a charging sequence (“H”) corresponding to the charging period of “1” or a communication sequence (“L”) corresponding to the period of data transfer to the station 100. And a function of supplying to a timing generation circuit 262 described later.
Here, the control circuit 230 supplies commands com0 to com3, digital data, and the like to the transmission circuit 250 as W1. As digital data to be transmitted to the station 100, biological information such as a pulse rate or a heart rate measured by a sensor (not shown) or the like is assumed.
[0047]
The transmission circuit 250 serializes digital data and commands to be transmitted to the station 100, and outputs a switching signal obtained by bursting a signal having a constant frequency during a period in which the serial data is at "L" level. A switching signal from the transmission circuit 250 is supplied to the base of the transistor 252 through the resistor 251. The transistor 252 has a collector connected to the positive terminal of the secondary battery 220 and an emitter connected to one terminal P of the coil 210.
[0048]
One terminal P of the coil 210 is connected to the positive terminal of the secondary battery 220 via the diode 245. The other terminal of the watch-side coil 210 is connected to the negative terminal of the secondary battery 220. Therefore, when a pulse signal is applied to the station side coil 110 (see FIG. 3) and an external magnetic field is generated, a signal is induced at one terminal P of the timepiece side coil 210 by the external magnetic field. The induced signal is rectified by the diode 245 and then charged to the secondary battery 220. Here, the voltage Vcc of the secondary battery 220 is used as a power source for each part in the electronic timepiece 200.
[0049]
The battery voltage detection circuit 281 detects the voltage value Ev between both terminals in the secondary battery 220 and outputs it as a digital value. The charging period detection circuit 261 has a signal caused by an external magnetic field induced at the terminal P. It is to detect whether or not.
Here, as shown in FIG. 11B, when a signal is induced at a constant interval at the terminal P, a signal CHR that is at the “H” level is output as shown in FIG. A period in which the signal CHR is at the “H” level is a charging period for the secondary battery 220 as shown in FIG. Note that the period during which the signal CHR is at the “L” level during charging (TR = H) is a period for detecting the voltage Evc and the voltage Evd of the secondary battery 220 (FIG. 11 (h)) and command transmission, as will be described later. This is the period (FIG. 11 (i)).
[0050]
The timing generation circuit 262 is a circuit that generates signals ta, tb, and tc that indicate the timing for detecting the voltage value Ev between both terminals of the secondary battery 220 based on the signal TR and the signal CHR.
As shown in FIGS. 11 (e) and 12 (b), the signal ta is a pulse signal output at the falling edge of the signal CHR and the falling edge of the signal TR, and the battery voltage detection circuit at the rising edge of the signal ta. The voltage value Ev detected by 281 is supplied to a register 282 that temporarily stores it as a voltage value Evc.
Further, as shown in FIGS. 11 (f) and 12 (c), the signal tb is a pulse signal output after a predetermined time from the rising of the signal ta, and when the signal tb is at the “L” level. The collector-emitter is supplied to the base of the transistor 253 that is turned on. The collector of the transistor 253 is connected to the positive terminal of the secondary battery 220 via the resistor 254, and the emitter is grounded.
[0051]
Here, as shown in FIG. 11 (g) and FIG. 12 (d), the signal tc is a pulse signal output during a period in which the signal tb is at the “L” level, and the battery voltage at the rising edge of the signal tc. The voltage value Ev detected by the detection circuit 281 is supplied to a register 283 that temporarily stores it as a voltage value Evd.
That is, when the signal due to the external magnetic field is not induced at the terminal P and the signal CHR falls, the signal ta falls accordingly. Thereafter, the voltage value Evc of the secondary battery 220 when the signal ta rises is stored in the register 282.
As the signal tb falls after a predetermined time after the rising of the signal ta, the collector-emitter of the transistor 253 is turned on, the resistor 254 is connected to the secondary battery 220, and the terminal voltage of the secondary battery 220 drops. It is configured. As will be described later, in this embodiment, a command corresponding to the internal resistance of the secondary battery 220 is created based on the voltage drop ΔEv.
When the signal tb becomes “L” level and the terminal voltage of the secondary battery 220 is dropping, the voltage value Evd of the secondary battery 220 is stored in the register 283 at the rising edge of the signal tc. Thereafter, when the signal tb rises, the collector-emitter of the transistor 253 is turned off.
[0052]
In this embodiment, during charging (signal TR = H), a signal from the external magnetic field is no longer induced at the terminal P, and the period from the fall of the signal CHR to the rise of the signal tb is equal to the voltage value Evc and the voltage value Evd. A detection period (FIG. 11 (h)) is set, and a period from when a signal due to an external magnetic field is induced again to the terminal P and the signal CHR rises is a period for transmitting a command to the station 100 (FIG. 11 (i)). . On the other hand, at the time of data transfer (signal TR = L), the period from the fall of the signal TR to the rise of the signal tb is a detection period of the voltage value Evc and the voltage value Evd (FIG. 12 (e)), and then a predetermined period. Is a command transmission period (FIG. 12F), and data transfer is performed after the command transfer period has elapsed (FIG. 12G).
[0053]
By the way, the value temporarily stored in the register 282 is supplied to the input terminal A of the subtractor 284 and the command generator 285, and the value temporarily stored in the register 283 is supplied to the input terminal B of the subtractor 284. The subtracter 284 subtracts the input value to the input terminal B from the input value to the input terminal A, and outputs the voltage drop ΔEv due to the internal resistance of the secondary battery 220 to the command generator 285. It is configured.
The command generator 285 decodes the terminal voltages Evc and ΔEv of the secondary battery 220 into any of the signals com0 to com3 according to the level of the signal TR supplied from the control circuit 230 and outputs the decoded signal to the control circuit 230. FIG. 12 shows the decoding conditions of the command generator 285.
[0054]
First, the table shown in FIG. 13A shows decoding conditions when the signal TR is at “H” level, that is, during charging. During charging, the signal com0 is output when the terminal voltage of the secondary battery 220 is 3V or less, the signal com1 is output when the voltage is 3 to 3.5V, and the signal com2 when the voltage is 3.5 to 4V. When the voltage exceeds 4V, a signal com3 indicating full charge is output. As will be described later, the signal com0 is a command requesting high power transfer, the signal com1 is a command requesting medium power transfer, the signal com2 is a command requesting low power transfer, and the signal com3 is a power transfer command. Each command is transmitted to the station 100 as a command for requesting a stop.
On the other hand, the table shown in FIG. 13B shows decoding conditions when the signal TR is at the “L” level, that is, at the time of data transfer. At the time of data transfer, if the terminal voltage of the secondary battery 220 is 2.5 V or more and ΔEv is 150 mV or less, the signal com0 is output, and if ΔEv is 150 to 300 mV, the signal com1 is output. In the case of 300 mV or higher, the signal com2 is output. As will be described later, the signal com0 is a command requesting reception by the impedance c, the signal com1 is a command requesting reception by the impedance b, and the signal com2 is a command requesting reception by the impedance a. Sent to.
[0055]
Here, in order to explain the relationship between Evc and ΔEv and the commands com0 to com3, reference is made to the charge / discharge characteristics of a typical secondary battery shown in FIG. As shown in FIG. 14, the terminal voltage of the secondary battery during charging is almost constant. On the other hand, when discharging at a constant rate by connecting 1 kΩ to the secondary battery, the terminal voltage of the secondary battery decreases almost linearly as shown in FIG. From this, it can be seen that the capacity of the secondary battery corresponds to the terminal voltage during discharge.
By the way, since the secondary battery generally has an internal resistance Re, when the secondary battery is discharged without connecting the resistance R (Ω) as shown in FIG. As shown in FIG. 15 (2), when the resistor R (Ω) is connected in parallel and discharged, a voltage Evd that is lowered by the internal resistance Re of the secondary battery is detected. Here, when the current I is input to the resistor R (Ω), the internal resistance Re of the secondary battery can be expressed by the following equation.
Re = (Evc−Evd) / I (5)
= (Evc−Evd) × R / Evd (6)
[0056]
As shown in FIG. 10, since the resistance 254 connected to the secondary battery 220 is 1 kΩ, the internal resistance Re of the secondary battery 220 can be obtained by Evc and Evd, and as ΔEv = Evc−Evd increases. It can be seen that the internal resistance is high.
If Evc = 2.5 (V), Evd = 2.2 (V), that is, ΔEv = 300 (mv),
Re = (2.5−2.2) × 1 (kΩ) /2.2=136 (Ω), Evc = 2.5 (V), Evd = 2.35 (V), that is, ΔEv = 150 ( mv),
Re = (2.5−2.35) × 1 (kΩ) /2.35=63 (Ω), and it can be seen that the larger the ΔEv = Evc−Evd, the higher the internal resistance.
[0057]
Therefore, in this embodiment, at the time of charging, the command generator 285 decodes the terminal voltage Evc into commands com0 to com3 in order to transmit a command corresponding to the capacity of the secondary battery 220 to the station 100.
On the other hand, at the time of data transfer, in order to transmit a command corresponding to the internal resistance of the secondary battery 220 to the station 100, the command generator 285 decodes the voltage drop ΔEv into commands com0 to com2. Note that when the terminal voltage Evc is less than 2.5 V, data transfer cannot be performed, and thus no command is transmitted.
[0058]
2. Operation of the first embodiment
2-1. Charging and data transfer operations
Next, the operation of the present embodiment having the above configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 16 and 17 together with the block diagrams of FIGS. In this embodiment, the button 103 ₁ Is turned on, only the power transfer from the station 100 to the electronic timepiece 200 is performed. ₂ When is turned on, data is transferred from the electronic timepiece 200 to the station 100 after first being charged.
[0059]
First, the user accommodates the electronic timepiece 200 in the recess 101 of the station 100. As a result, the station side coil 110 and the timepiece side coil 210 face each other as shown in FIG.
Thereafter, the charging start button 103 is set by the user. ₁ Alternatively, the transfer start button 103 ₂ Is pressed, the timer A 141 and the timer B 142 start counting by the pulse signal STR (step S101), and impedance selection for power transfer is performed (S102). Here, as shown in FIG. 7, the D flip-flops 122 and 123 are reset by the pulse signal STR, and the output signal sel0 in the impedance selector 120 becomes the “H” level, so that the switch 111c is turned on.
Further, the charging / transfer switching unit 170 outputs a charging signal as shown in FIG. 4 as a signal e by the pulse signal STR (step S103). As a result, a magnetic field is generated in the coil 110 and power is transferred to the electronic timepiece 200.
[0060]
Next, whether or not the timer A 141 has finished the counting operation is determined based on the inverted signal of the signal a (step S104). If the counting operation is finished (step S104; YES), it means that the charging start button 103 is used. ₁ Alternatively, it means that 10 hours or more have passed since the transfer start button 1032 was pressed. Therefore, for example, the processing circuit 130 causes the display unit 104 to display as shown in FIG. 18A (step S105). Further, since the signal OFF becomes “H” level due to the inversion signal of the signal “a”, the charging / transfer switching unit 170 holds the signal “e” at “L” level. For this reason, the charging of the electronic timepiece 200 ends.
[0061]
On the other hand, if timer A 141 has not ended the counting operation (step S104; NO), charging / transfer switching unit 170 further outputs a charging signal as signal e. As a result, the station side coil 110 generates an external magnetic field by switching by the transistor 153 during the period when the signal e is “H” level, while the command from the electronic timepiece 200 is issued during the period when the signal e is “L” level. It will be in a standby state to receive.
[0062]
When this external magnetic field is generated, a signal is induced at the terminal P on the electronic timepiece 200 side. Here, if there is no remaining battery capacity of the secondary battery 220 at the present time (step S201; NO), the respective parts do not operate, and the subsequent steps S201 to S207 cannot be executed, and no command is sent to the station 100 side. .
On the other hand, if there is a remaining battery level (step S201; YES), the voltage value Evc at the time of discharging is temporarily stored in the register 282 (step S202), and the voltage value Evd at the time of discharging when the resistor 254 is connected. Is temporarily stored in the register 283 (step S203). Then, the subtractor 284 reads the voltage value Evc and the voltage value Evd stored in each register, and subtracts the latter from the former to output a voltage drop ΔEv caused by the internal resistance of the secondary battery 220. (Step S204).
[0063]
Next, the command generator 285 generates a command obtained by converting the voltage value Evd and the voltage drop ΔEv according to the level of the signal TR (step S205), and sends one of the commands com0 to com3 to the station 100 (step S205). Step S206). Thereby, the current capacity or internal resistance of the secondary battery 220 can be notified to the station 100. At the time of charging, the aforementioned signal TR is at “H” level, and in steps S201 to S206 executed here, commands com0 to com3 shown in FIG.
[0064]
On the other hand, in the station 100 in the standby state, it is determined whether or not either of the commands com1 and com3 is received from the electronic timepiece 200 (FIG. 17: step S111). Here, when none of the commands com0 to com3 is received (step S111; NO), it is determined whether or not the timer B 142 has finished the counting operation (step S112). Specifically, the command detector 160 checks whether or not the signal c becomes “H” level during a period of 30 minutes when the signal b becomes “H” level.
Even when the timer B 142 finishes the counting operation, the case where the commands com0 to com3 are not received is the case where the electronic timepiece 200 is not accommodated in the station 100 as described above. Is the “H” level.
Therefore, the processing circuit 130 causes the display unit 104 to display a warning as shown in FIG. 18B due to the signal d transitioning to the “H” level (step S113), for example. To that effect.
[0065]
Further, since the signal OFF is set to the “H” level by the signal d, the charge / transfer switching unit 170 holds the signal e at the “L” level. For this reason, useless charging operation when the electronic timepiece 200 is not accommodated ends.
On the other hand, if the timer B 142 has not finished counting, the processing procedure returns to step S104 to continue charging, and the elapse of time in the timer A 141 is determined again. In this case, the transmission of the charging signal started in step S103 is continued.
[0066]
Now, when any command is received from the electronic timepiece 200 in the station 100 that has entered the standby state (step S111; NO), the received command is decoded by the decoder 155 (step S114).
Here, if the received command is com0 to com2, impedance selection according to the received command com0 to com2 is performed (S115), the processing procedure returns to step S104, and the passage of time in the timer A 141 is again determined. Even in this case, the transmission of the charging signal started in step S103 is continued.
As described above, if the command is com0, the switch 111c is turned on to select the impedance c to transfer large power, and if the command is com1, the switch 111b is turned on to select the impedance b. If the command is com2, the switch 111a is turned on to select the impedance a and perform the low power transfer.
[0067]
On the other hand, if the received command is com3, the first pressed button is the charge start button 103. ₁ Is determined (step S116). Specifically, it is determined whether or not the charge / transfer switching unit 170 that has received the signal OFF by the signal com3 has previously received the signal CS. If this determination result is affirmative (step S116; YES), since there is no need to charge the secondary battery 220 any more, for example, a display as shown in FIG. (Step S117) to notify the user to that effect. Then, the charge / transfer switching unit 170 holds the signal e at the “L” level, thereby ending the unnecessary charging operation for charging more than a desired capacity.
[0068]
If the received command is com3 and the button pressed first is the transfer start button 103 (step S116; NO), data transfer is executed as described below.
That is, since the signal OFF is set to the “H” level by the signal com3, the charge / transfer switching unit 170 holds the signal e at the “L” level. Thereby, the transmission of the charging signal shown in FIG. 4 is stopped (step S121), and the impedance selection is performed according to the commands com0 to com2 sent from the electronic timepiece by the processing procedure similar to steps S202 to S206 (step S121). S121). In the electronic timepiece 200, the above-mentioned signal TR transits to the “L” level (during data transfer), and in steps S201 to S206 executed here, the commands com0 to com0 shown in FIG. com2 is sent out. The station 100 receiving the command selects the impedance c by turning on the switch 111c if the command is com0, selects the impedance b by turning on the switch 111b if the command is com1, and switches if the command is com2. By turning on 111a, the impedance a is selected and the received data is decoded.
[0069]
The digital data sent following the commands com0 to com2 is received by the receiving circuit 154, decoded by the decoder 155, and transferred to the processing circuit 130 (step S123). This process is repeated until the data transfer is completed (step S124), and when the transfer is completed, the processing circuit 130 causes the display unit 104 to display, for example, as shown in FIG. Step S125), the display unit 104 is caused to display based on the received digital data.
Thereafter, the processing circuit 130 stops the supply of the signal e to the charging / transfer switching unit 170 by a line not shown in FIG. 3 and ends the charging / data transfer.
[0070]
In such an embodiment, the charge start button 103 ₁ Alternatively, when the transfer start button 1032 is pressed, a charging signal is sent from the station 100 as the signal e, so that the secondary battery 220 of the electronic timepiece 200 is intermittently charged. Here, the electronic timepiece 200 sends commands com0 to com2 corresponding to the battery capacity estimated from the voltage value Evc of the secondary battery 220 at the time of discharging to the station 100. As a result, the station 100 side determines the capacity of the secondary battery 220. Since the impedance can be variably controlled according to the charging time, the charging efficiency of the electronic timepiece 200 is improved.
If the estimated battery capacity reaches a predetermined capacity, the command com3 is sent to the station 100. As a result, the signal e is held at the “L” level, so that the charging ends.
Therefore, according to the present embodiment, the battery capacity is periodically estimated by performing charging intermittently, and the charging ends when the estimated capacity reaches a desired capacity, for example, a capacity corresponding to a full charge state. This eliminates the inconvenience of unnecessary charging.
[0071]
2-2. Details of data transfer operation
Next, the operation when a command or digital data is transferred from the electronic timepiece 200 to the station 100 will be described in more detail.
As described above, when a command is transferred from the electronic timepiece 200 to the station 100 during charging (signal TR = H), it is performed during the period shown in FIG. 11 (i), and during charging (signal TR = L). When the command is transferred from the electronic timepiece 200 to the station 100, it is performed during the period shown in FIG.
As described above, in the station 100 (see FIG. 3), during the period in which the signal e is at the “L” level, no pulse signal is applied to the station-side coil 110, and no magnetic field is generated by the station-side coil 110. As described above, the signal e is a pulse signal as shown in FIG. 4 during charging, and the signal e is held at the “L” level during data transfer.
On the other hand, the control circuit 230 of the electronic timepiece 200 (see FIG. 10) supplies the transmission circuit 250 with data to be transmitted to the station 100 and a signal W1 indicating the commands com0 to com3.
[0072]
As described above, the transmission circuit 250 sets the output to “H” level if the data to be transmitted to the station 100 is “H” level, and outputs a pulse signal having a constant frequency if the data is “L” level. Since the burst is assumed, the transistor 252 is switched in a period in which data to be transmitted is at “H” level.
Therefore, a pulse signal is applied to the timepiece side coil 210 during a period when the data to be transmitted to the station 100 is at the “L” level, thereby generating an external magnetic field.
[0073]
By this external magnetic field, a signal having the same cycle as the pulse signal is induced at the terminal D of the station side coil 110. Here, in the period in which the signal is induced, the signal S3 is set to the “L” level by the receiving circuit 154 having the above-described configuration, and otherwise, the signal S3 is set to the “H” level. A signal S3 obtained by demodulating the digital data W1 is obtained.
The decoder 155 decodes the signal S3, and if the result is digital data such as biological information, supplies it to the processing circuit 130. If the command is com0 to com3, the decoder 155 outputs the corresponding signals com0 to com3. To do.
In this way, the station 100 can obtain commands and digital data from the electronic timepiece 200.
[0074]
3. Effects of the first embodiment
As described above, since the impedance on the station 100 side is controlled in accordance with the battery voltage of the secondary battery 220, an optimum current consumption can be selected. Thereby, while reducing power consumption, a storage process can be advanced smoothly and charging efficiency can be improved. Further, the heat generation of the electronic timepiece can be reduced, and the deterioration of the electronic timepiece and the secondary battery due to the heat generation can be avoided.
On the electronic device 200 side, it is only necessary to detect the voltage value of the secondary battery 220 and create a command, so that a constant current / constant voltage circuit is not required and the configuration can be simplified.
[0075]
Here, FIG. 19 shows a comparison between the prior art switching to constant voltage charging after the limiter voltage and the first embodiment in (a) average charging current, (b) current consumption, and (c) temperature.
A graph indicated by a solid line in the figure indicates a value in the present embodiment, and a value indicated by a dotted line indicates a value in the related art. In the figure, times t1 and t3 indicate points where the impedance is increased in the present embodiment, and time t2 indicates a point where switching to constant voltage charging is performed in the prior art.
As shown in FIG. 19, after time t1, the average charging current and current consumption of the present embodiment are lower than those of the prior art, and it can be seen that the heat generation of the electronic timepiece can also be reduced.
[0076]
Moreover, the structure which controls the impedance by the side of the station 100 according to the internal resistance and battery voltage of the secondary battery 220 has the following effects also in data transfer. FIG. 6 (2) shows a waveform when the internal resistance is higher due to deterioration of the secondary battery 220 or the like as compared with the case of (1).
The case where the internal resistance of the secondary battery 220 is increased will be described with reference to the example shown in FIG.

It becomes. Here, when Evc is fixed, as described above, Evc-Evd decreases as the internal resistance Re increases, so that the current I also decreases.
Therefore, when the internal resistance of the secondary battery 220 is increased, the fluctuation range due to the level induced by the external magnetic field generated on the electronic timepiece 200 side is reduced accordingly, and as shown in FIG. There is a case where the voltage of S2 does not fall below the threshold value Vth. In FIG. 6, (1) shows a waveform when the electromotive force of the secondary battery 220 is high, and (2) shows a waveform when the electromotive force of the secondary battery 220 is low.
[0077]
Incidentally, it is the product of the current I induced by the external magnetic field and the combined resistance component Z of the coil 110 and the variable impedance circuit 112 (V = Z × I). When the internal resistance of the secondary battery 220 is high (2), the fluctuation range of the current I becomes small and the fluctuation range of the level V of the signal S2 becomes small. As a result, the threshold voltage Vth may not be lowered.
In the example shown in FIG. 6, the level V of the signal S2 is lower than the threshold value Vth at the time t1 of (1), but is not lower than the threshold value Vth at the time t1 of (2). . Therefore, in the case of (2), at time t1, the output signal RST of the inverter circuit 1541 remains at the L level, and the output Q1 of the D flip-flop 1542 and the output S3 of the D flip-flop 1542 are as shown in FIG. As shown in (d) and (e) of (2), the signal remains at the H level, and the data from the electronic timepiece 200 cannot be accurately demodulated.
[0078]
However, in order to increase the level V of the signal S2 induced at the terminal D when an external magnetic field is generated, the combined resistance component Z of the coil 110 and the variable impedance circuit 112 may be increased. When the internal resistance of the secondary battery 220 of the electronic timepiece 200 is high (command com2), the switch 111a is turned on so that the impedance on the primary side becomes large, and when the internal resistance is low (command com0), the impedance is Since the switch 111c is turned on so as to decrease the optimum impedance, the optimum impedance can be selected according to the commands com0 to com2 corresponding to the internal resistance of the secondary battery 220, and the reliability of data transfer can be improved.
[0079]
C: Second embodiment
In the second embodiment, a configuration in which impedance is variable by switching frequencies will be described. Since the configuration of the electronic timepiece 200 is the same as that of the first embodiment, illustration and description are omitted.
[0080]
FIG. 20 is a diagram illustrating an electrical configuration of the station 100 according to the second embodiment. In the present embodiment, sel0 to sel2 output from the impedance selector 120 are different from the first embodiment in that they are supplied to the oscillation circuit 140.
The oscillation circuit 140 is configured to select the frequency of the clock signal CLK to be output according to the supplied signals sel0 to sel2, and the output clock signal CLK is output from the AND gate 152 as in the first embodiment. It is supplied to the input end.
In the present embodiment, the impedance on the station 100 side is controlled by controlling the frequency of the clock signal CLK based on commands com0 to com2 received from the electronic timepiece 200.
[0081]
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration of the oscillation circuit 140. As shown in FIG. 21, the oscillation circuit 140 includes an oscillator 141, a T flip-flop 142, a T flip-flop 143, an AND gate 144, an AND gate 145, an AND gate 146, and an OR gate 147.
The clock signal CLKa (1 MHz) generated by the oscillator 141 is supplied to the input terminal T of the T flip-flop 142 and one input terminal of the AND gate 144. The other input terminal of the AND gate 144 is supplied with the signal sel2, and the AND gate 144 outputs a logical product of the clock signal CLKa and the signal sel2.
[0082]
Now, from the output terminal Q of the T flip-flop 142, a clock signal CLKb (500 KHz) having a frequency half that of the clock signal CLKa is output and supplied to one input terminal of the AND gate 145. The other input terminal of the AND gate 145 is supplied with the signal sel1, and the AND gate 145 outputs a logical product of the clock signal CLKb and the signal sel1.
The inverted signal of the clock signal CLKb output from the other output terminal Q− of the T flip-flop 142 is supplied to the input terminal of the input terminal T of the next stage T flip-flop 143. A clock signal CLKc (250 KHz) having a frequency half that of the clock signal CLKb is output from the output terminal Q of the T flip-flop 143 and supplied to one input terminal of the AND gate 146. The other input terminal of the AND gate 146 is supplied with the signal sel0, and the AND gate 146 outputs a logical product of the clock signal CLKc and the signal sel0.
The signal STR is supplied as a reset signal for the T flip-flops 142 and 143.
[0083]
As described in the first embodiment, since the signals sel0 to sel2 are selectively set to the “H” level by the impedance selector 120, the signal sel0 is supplied to the AND gate 146 when the signal sel0 is set to the “H” level. The clock signal CLKc is output as the output clock signal CLK of the oscillation circuit 140 via the OR gate 147.
When the signal sel1 becomes “H”, the clock signal CLKb supplied to the AND gate 145 is output as the output clock signal CLK of the oscillation circuit 140 via the OR gate 147, and the signal sel2 becomes “H”. In this case, the clock signal CLKa supplied to the AND gate 144 is output as the output clock signal CLK of the oscillation circuit 140 via the OR gate 147.
As described above, since the frequency of the clock signal CLKa is twice that of the clock signal CLKb and four times that of the clock signal CLKc, the output clock signal CLK of the oscillation circuit 140 is included in the output signal of the impedance selector 120. It is lowest when the signal sel0 is at “H” level, and is highest when the signal sel2 is at “H” level.
[0084]
As shown in FIG. 20, since the clock signal CLK is supplied to the input terminal of the AND gate 152 connected to the gate of the transistor 153, the frequency of the pulse voltage applied to the coil 110 is also determined by the impedance selector 120. The output signal is lowest when the signal sel0 is at “H” level, and is highest when the signal sel2 is at “H” level.
As described above, if the frequency of the voltage to be applied is increased, the impedance between the terminals CD increases, and the output signal level of the impedance selector 120 corresponds to the commands com0 to com2 as in the first embodiment. Therefore, also in the present embodiment, the impedance is the smallest when high power charging is performed (com0), and the impedance is largest when small power charging is performed (com2). Therefore, also in 2nd Embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.
[0085]
D: Modification
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following various deformation | transformation are possible.
[0086]
The means for changing the impedance on the station 100 side shown in the above embodiment is merely an example, and is not limited to this. As shown in the above equation (4), the resistance or self-inductance on the primary side and the secondary side, Any means may be used as long as either inductance or angular frequency can be variably controlled. Further, the stage of making the impedance variable is not limited to three stages as in the above embodiment, and may be further subdivided or may be two stages.
[0087]
For example, the external coil may be switched, or the resistance or inductance of the coil may be changed. As a means for changing the resistance or inductance of the coil, the number of turns of the coil may be switched. For example, the number of turns of the outer peripheral coil 110b is smaller than the number of turns of the inner peripheral coil 110a, and conversely, the number of turns of the inner peripheral coil 110a is smaller than the number of turns of the outer peripheral coil 110b. In order to reduce the impedance, the inner peripheral coil is used. On the other hand, when the impedance is increased, the outer peripheral coil or a series coil composed of both may be used. Alternatively, a configuration in which two independent coils having different numbers of turns are used properly may be used. That is, when transferring power to the electronic timepiece 200, the coil 110 having a small number of turns may be used, and when transferring data to and from the electronic timepiece 200, the coil 110 having a large number of turns may be used.
In addition, when two independent coils are properly used, a coil having a small number of turns for power transfer and a coil having a large number of turns for data transfer are fixedly used without using a switch. Also good. The effective number of turns of the coil means not only the number of physical turns of the coil but also the number of electrical turns of the coil.
[0088]
By the way, in the embodiment, the reason that the impedance on the station 100 side is variable and the coil or impedance on the electronic timepiece 200 side is fixed is that an electronic device such as the electronic timepiece 200 that is required to be small and light weight. This is because the configuration for switching the impedance is almost impossible or very difficult in terms of mounting. Therefore, when applied to an electronic device that is loosely mounted, the impedance may be switched not on the station 100 side but on the electronic timepiece 200 side.
In the configuration where the impedance is switched on the electronic watch 200 side, when the capacity of the secondary battery 220 is lower than the reference, the charging current can be increased by reducing the impedance of the circuit including the coil 210, and when the capacity is higher than the reference, the impedance is increased. If it is increased, the charging current can be reduced, so that charging can be performed efficiently. On the other hand, when the internal resistance of the secondary battery 220 is lower than the reference, the impedance is increased and data is transferred to the station 100 side. When the internal resistance of the secondary battery 220 is higher than the reference, the impedance is decreased and the station is reduced. If data transfer is performed to the 100 side, the input current to the coil 210 can be stabilized, so that the data transfer operation can be stabilized. The same applies to the case where the station 100 is driven by a battery.
[0089]
In the embodiment, the configuration is such that the capacity or internal resistance of the secondary battery 220 is estimated from the detected voltage values Evc and Evd. However, the present invention is not limited to this. For example, the charging current is detected and the detected charging is detected. The capacity or internal resistance of the secondary battery 220 may be estimated from the current.
If the capacity is estimated from the charging current, if the charging current is higher than the reference value, the capacity is estimated to be large and the primary impedance is reduced, and if the charging current is lower than the reference value, the capacity is low. And the primary impedance may be increased.
[0090]
By the way, in the embodiment, the voltage value Evc when the resistor is not loaded at the time of discharging and the voltage value Evd when the resistor is not loaded are detected, respectively, and the voltage drop ΔEv of the secondary battery 220 is obtained from the difference. However, the voltage value at the time of charging and the voltage value at the time of charging interruption may be detected, respectively, and the voltage increase ΔEv of the secondary battery 220 may be obtained from the difference therebetween. Or the voltage value at the time of discharge and the voltage value at the time of charge may each be detected, and the structure which calculates | requires voltage increase (DELTA) Ev by the difference may be sufficient. In such a case, the voltage value Evc at the time of charging and the voltage value Evd at the time of charging interruption are respectively detected by the difference in timing for temporarily storing the voltage value detected by one battery voltage detection circuit 281. However, the voltage value Evc during charging and the voltage value Evd during charging interruption may be detected by separate battery voltage detection circuits. That is, the first and second voltage detection means referred to in the present application refers to both the case where they are made of the same thing and the case where they are made of independent things. However, as in the embodiment, the configuration in which detection is performed by one battery voltage detection circuit 281 is advantageous in that detection errors due to different detection circuits do not occur.
[0091]
In the above embodiment, at the time of charging, the commands com0 to com3 are generated based on the terminal voltage Evc that is information corresponding to the capacity of the secondary battery 220, but the internal estimated from the terminal voltage Evc and ΔEv. The commands com0 to com3 may be generated based on the resistance. In this case, when the terminal voltage Evc is low and charging is not in progress, the smallest impedance c is selected and high power transfer is performed. When the charging of the secondary battery 220 proceeds and approaches full charging, the impedance is selected according to the internal resistance (ΔEv).
At the time of charging, the product of the internal resistance and the charging current is the voltage increase of the secondary battery 220. Therefore, when the charging current induced on the electronic timepiece 200 side is the same, the internal resistance of the secondary battery 220 is This is because the larger the value, the larger the power transfer loss.
Therefore, when the terminal voltage Evc of the secondary battery 220 is less than 3.5 (V), the command com0 is generated to request high power transfer, and the charging is terminated when the terminal voltage Evc is 4 (V) or more. . When the terminal voltage Evc is 3.5 (V) or more and less than 4 (V), the command com1 is generated when ΔEv is less than 150 (mV), and ΔEv is 150 (mV) or more and 300. If it is less than (mV), a command com2 is generated, and if ΔEv is 300 (mV), a command com3 is generated. Thus, if ΔEv is large and the internal resistance of the secondary battery 220 is high, the impedance of the station 100 is increased and the charging current induced on the electronic timepiece 200 side is reduced, so that the product of the internal resistance and the charging current is obtained. Therefore, loss of power transfer can be prevented. Also,
[0092]
At the time of data transfer, in the above embodiment, if the terminal voltage Evc is 2.5 (V) or higher, the impedance is controlled based on the internal resistance (ΔEv) even if the terminal voltage Evc is sufficiently high. However, when the terminal voltage Evc is sufficiently high, it is sufficiently lower than the threshold value Vth shown in FIG. 6 (2), so there is no need to finely control the impedance based on the internal resistance.
Therefore, when the terminal voltage Evc is 3 (V) or higher, com0 is generated regardless of the internal resistance, and the station 100 is made to select the smallest impedance c. On the other hand, when the terminal voltage Evc is 2.5 (V) or more and less than 3 (V), the command com1 is generated when ΔEv is less than 150 (mV), and ΔEv is 150 (mV) or more. When it is less than 300 (mV), a command com2 is generated, and when ΔEv is 300 (mV), a command com3 is generated. Thus, as ΔEv is larger and the internal resistance of the secondary battery 220 is higher, if the impedance of the station 100 is increased, the fluctuation range of the level V of the signal S2 becomes larger, so that the reliability of data communication can be improved. it can.
Thus, the optimum impedance can be selected based on both or either of the terminal voltage Evc and the internal resistance of the secondary battery 220 during charging and during data transfer.
Note that the above-described values (FIG. 13 and the like) are merely examples, and the reference for estimating the battery capacity or the internal resistance from the voltage of the secondary battery 220 can be appropriately set according to the battery used.
[0093]
In the above embodiment, the electronic watch 200 is configured to estimate the capacity and internal resistance of the secondary battery 220. However, the voltage value Ev or Evc itself is transferred to the station 100, and the secondary battery is determined according to these values. The capacity of 220 may be estimated on the station 100 side, and charging and data transfer may be controlled. That is, a table or a function indicating the correspondence between the voltage, internal resistance, charging current, and the like of the secondary battery 220 and the selected impedance may be stored in the electronic timepiece 200 or stored in the station 100. Also good. Further, the information corresponding to the voltage, internal resistance, charging current, etc. of the secondary battery 220, which is the output of such a table, is not limited to the command as in the above embodiment, but means for controlling the impedance Any type of information can be used as long as it can be recognized.
[0094]
In the above embodiment, the operation has been described by taking as an example the case of performing data transfer from the electronic timepiece 200 to the station 100 after first charging. However, in the case of performing only data transfer, the signal e is at the “L” level. It is sufficient to start from step S122 in FIG. Further, the command may be transmitted periodically by detecting the internal resistance of the secondary battery 220 at predetermined time intervals even during data transfer.
[0095]
Further, the data transfer in the embodiment is only in one direction from the electronic timepiece 200 to the station 100, but it is needless to say that the direction may be from the station 100 to the electronic timepiece 200. When data is transferred to the electronic timepiece 200, the station 100 modulates according to the data to be transferred, while the electronic timepiece 200 may be demodulated according to the modulation method. At this time, a known technique may be applied to the modulation / demodulation.
[0096]
In addition, in the embodiment, the station 100 has been described as an example of a charging device and the electronic timepiece 200 has been described as an example of a device to be charged. However, the present invention is applicable to all electronic devices that perform power transfer. For example, an electric toothbrush, an electric shaver, a cordless phone, a mobile phone, a personal handy phone, a mobile personal computer, a PDA (Personal Digital Assistants: personal information terminal), a charged device including a secondary battery, and the charging device It is applicable to.
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, charging and signal transfer control according to the state of the secondary battery can be performed with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing configurations of a station and an electronic timepiece according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing configurations of the station and the electronic timepiece.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the station.
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a signal e in the station.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a receiving circuit of the station.
FIGS. 6A to 6E are timing charts for explaining the operation of the receiving circuit, respectively.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of an impedance selector.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a command detector in the station.
FIGS. 9A and 9B are timing charts for explaining the operation of the command detector. FIGS.
FIG. 10 is a block diagram showing an electrical configuration of the electronic timepiece.
FIGS. 11A to 11I are timing charts for explaining operations during charging in the electronic timepiece. FIG.
FIGS. 12A to 12G are timing charts for explaining operations at the time of data transfer in the electronic timepiece.
FIG. 13 is a diagram showing the contents of decoding in a command generator.
FIG. 14 is a graph showing charge / discharge characteristics of a general secondary battery.
FIG. 15 is a diagram for explaining a voltage drop due to an internal resistance of a secondary battery.
FIG. 16 is a flowchart showing charging and data transfer operations between the station and the electronic timepiece;
FIG. 17 is a flowchart showing charging / data transfer operations between the station and the electronic timepiece;
FIGS. 18A to 18D are diagrams showing examples of display on the display unit in the same station.
FIG. 19 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a station according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a circuit diagram showing an example of an oscillation circuit.
FIG. 22 is a diagram for explaining a logical premise of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 …… Station,
110 …… Station side coil,
130 …… Processing circuit,
170 …… Charge / transfer switcher,
200 …… Electronic watch,
210 …… Clock on the watch side,
220 …… Secondary battery,
230 …… Control circuit,
245 ... Diode,
250 …… Transmission circuit,
154 ....... receiving circuit,
281 ... Battery voltage detection circuit

Claims (10)

A coupling circuit provided with a coupling coil that is opposed to a counterpart coil provided in the counterpart device and electromagnetically couples to the counterpart coil when arranged in a predetermined positional relationship with the counterpart device;
Information receiving means for receiving at least one of the information corresponding to the voltage of the battery connected to the counterpart coil, the internal resistance, and the charging current to the battery from the counterpart device via the coupling circuit;
When the information regarding the internal resistance received by the information receiving means indicates that the internal resistance is lower than the reference, the impedance of the coupling circuit when the information receiving means receives information from the counterpart device Impedance control means for increasing the impedance of the coupling circuit when receiving information from the counterpart device by the information receiving means when the internal resistance is lower than that of the reference. Electronic equipment characterized by A coupling circuit provided with a coupling coil that is opposed to a counterpart coil provided in the counterpart device and electromagnetically couples to the counterpart coil when arranged in a predetermined positional relationship with the counterpart device;
Information receiving means for receiving at least one of the information corresponding to the voltage of the battery connected to the counterpart coil, the internal resistance, and the charging current to the battery from the counterpart device via the coupling circuit;
When the information about the voltage received by the information receiving means indicates that the voltage is higher than the reference, the impedance of the coupling circuit is reduced when the information receiving means receives information from the counterpart device. An impedance control means for increasing the impedance of the coupling circuit when the information receiving means receives information from the counterpart device when the voltage is lower than a reference. Electronic equipment.   When the information related to the voltage received by the information receiving means indicates that the voltage is lower than the reference, the information relating to the internal resistance received by the receiving means indicates that the internal resistance is high. The electronic device according to claim 2, wherein the impedance is increased as the value is indicated.   In the case where the impedance control means performs power transfer to the counterpart device by the coupling circuit, the information regarding the voltage received by the information receiving means indicates that the voltage is lower than a reference, and the coupling circuit 3. The electronic device according to claim 1, wherein the impedance of the coupling circuit is increased when the impedance of the coupling circuit is reduced and the voltage is higher than a reference. 4.   When the information related to the voltage received by the information receiving means indicates that the voltage is higher than a reference, the information relating to the internal resistance received by the receiving means indicates that the internal resistance is high. The electronic device according to claim 4, wherein the impedance is increased as the value is indicated. When the impedance control means performs power transfer to the counterpart device by the coupling circuit,
When the information on the internal resistance received by the information receiving means indicates that the internal resistance is lower than the reference, the impedance of the coupling circuit is reduced, and the internal resistance is higher than the reference The electronic device according to claim 1, wherein an impedance of the coupling circuit is increased. When the impedance control means performs power transfer to the counterpart device by the coupling circuit,
When the information on the charging current received by the information receiving means indicates that the charging current is lower than the reference, the impedance of the coupling circuit is increased, and the charging current is higher than the reference. The electronic device according to claim 1, wherein an impedance of the coupling circuit is reduced.   8. The coupling circuit according to claim 1, wherein a value of a resistance inserted in a power supply path of the coupling coil is variable, and the impedance control unit controls the value of the resistance. The electronic device according to Crab.   The electronic device according to claim 1, wherein the coupling circuit has a variable frequency of electric power supplied to the coupling coil, and the impedance control unit controls the frequency.   8. The electron according to claim 1, wherein the coupling circuit has a variable self-inductance of the coupling coil, and the impedance control unit controls the self-inductance of the coupling coil. machine.

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