用于太阳能表的功率管理方法与流程

1.本发明涉及功率管理方法。特别是，本发明涉及用于手动或自上弦表的电上弦器，上弦器包括电马达、被布置成对马达供电的蓄电池、被布置成对蓄电池充电的太阳能电池、内部时钟和控制马达并且实现所述功率管理方法的电子装置。背景技术：2.在超过一百多年的时间里，手动或自动表已经使得机械表能够在正常使用期间保持被上弦并且永久地运行。所要求的能量是从例如使用表冠的手动上弦或由得自于使用者的自然运动的机械运动获得的。然而，一旦静止，主发条就将所有机械储存的能量缓慢地释放到表机芯中，并且典型地在48至80小时之后表将停止。技术实现要素：3.本发明涉及一种用于太阳能表或太阳能自动表的功率管理方法，所述功率管理方法包括：‑ꢀ从至少一个能量供给部提供主电源；‑ꢀ当所述主电源达到至少一个主阈值和/或至少一个辅助阈值时将所述主电源转换为辅助电源；‑ꢀ利用所述辅助电源对马达进行供给；以及‑ꢀ经由所述马达对主发条上弦。4.由于这种布置，由太阳能能量驱动的所述马达(优选地所述步进马达)可以对传统机械表的主发条上弦，并且即使在低的光条件下也可以以其最大效率操作。进一步地，在给定足够的环境光的情况下，机械表即使在未主动使用时也将保持机械地加载。这样的太阳能自动化机制可以单独以光功率操作，或者组合太阳能和机械能获得方法以针对所有用户条件保持最佳加载。5.根据实施例，所述至少一个能量供给部包括至少一个太阳能电池和/或至少一个电容器。6.根据实施例，所述至少一个能量供给部是由光进行供给的。7.由于这些布置中的一个布置，所述太阳能表被经由阳光、环境光和/或由所述至少一个电容器的存储能量来进行供给。8.根据实施例，当所述主电源达到所述至少一个辅助阈值时，所述至少一个能量供给部被部分地充电或放电，优选地，当所述主电源达到所述至少一个辅助阈值时，所述至少一个电容器被部分地充电或放电。9.由于这种布置，只有足够的能量可用于高效操作，才驱动马达。10.根据实施例，所述功率管理方法包括当所述主电源达到所述至少一个主阈值时，优选地当所述主电源低于所述至少一个主阈值时，停止将所述主电源转换为所述辅助电源。11.由于这种布置，如果对于高效操作而言未保持有足够的电压，则将所存储的功率与马达隔离。12.根据实施例，所述辅助电源是辅助方波；所述辅助方波包括至少一个电压幅度、至少一个占空比和/或周期。13.根据实施例，所述功率管理方法包括对所述辅助电源进行至少一次斩波而使其成为具有至少一个辅助持续时间的经调制的信号。14.根据实施例，所述经调制的信号被变换成至少一个第一辅助方波和一个第二辅助方波；所述至少一个第一辅助方波和所述一个第二辅助方波相对于彼此反相。15.根据实施例，所述经调制的信号等于所述至少一个第一辅助方波或所述至少一个第二辅助方波。16.由于这些布置中的一个布置，可用能量被变换成能够高效地驱动马达的至少一个波形。17.根据实施例，所述辅助方波包括所述主持续时间，所述主持续时间是存储在所述至少一个电容器中的能量、能量消耗和由太阳能电池输送的能量的函数；所述至少一个辅助持续时间由所述至少一个主阈值和所述至少一个辅助阈值确定。18.由于这些布置中的一个布置，可用能量被变换成能够高效地驱动马达的至少一个波形。19.根据实施例，所述主持续时间比所述至少一个辅助持续时间长，优选地，所述主持续时间是所述至少一个辅助持续时间的至少十倍长。20.根据实施例，所述至少一个辅助持续时间被确定为使马达的效率最大化。21.由于这些布置中的一个布置，限制了浪费能量的启动—停止事件。22.根据实施例，所述功率管理方法包括进行延迟，延迟被配置为延迟利用所述辅助电源对所述马达进行供给。23.由于这种布置，通过确保在能量被供给到马达之前建立斩波信号从而防止效率损失。本发明涉及一种太阳能表，其被配置为实现根据本发明的一方面的功率管理方法并且包括主发条、被配置为对所述主发条上弦的马达以及被配置为将主电源供给到所述马达的至少一个太阳能电池。24.由于这种布置，由太阳能能量驱动的所述马达(优选地所述步进马达)可以对传统手动上弦机械表的主发条上弦，并且即使在低的光条件下也可以以其最大效率操作。进一步地，在给定足够的环境光的情况下，机械表即使在未主动使用时也将保持机械地加载。这样的机制可以单独以光功率操作，或者组合太阳能和机械手动上弦能量获得方法以针对所有用户条件保持最佳加载。25.本发明涉及一种太阳能自动表，其被配置为实现根据本发明的一方面的功率管理方法，并且包括主发条、被配置为对所述主发条上弦的振荡砣、被配置为对所述主发条上弦的马达以及被配置为向所述马达供给主电源的至少一个太阳能电池。26.由于这种布置，由太阳能能量驱动的所述马达(优选地所述步进马达)可以对传统机械表的主发条上弦，并且即使在低的光条件下也可以以其最大效率操作。进一步地，在给定足够的环境光的情况下，机械表即使在未主动使用时也将保持机械地加载。这样的自动化机制可以单独以光功率操作，或者组合太阳能和机械能获得方法以针对所有用户条件保持最佳加载。附图说明27.参照随附附图，根据以下通过说明而不是限制的方式给出的对实施例的详细描述，本发明的前述和其它的目的、特征、方面和优点将变得明显，在附图中：‑ꢀ图1a、图1b和图1c表示根据本发明的实施例的用于太阳能表200或太阳能自动表200的电路；‑ꢀ图2表示根据本发明的实施例的用于所述太阳能表200或所述太阳能自动表200的不同的光条件；‑ꢀ图3表示根据本发明的实施例的功率管理方法500；‑ꢀ图4表示根据本发明的实施例的被利用所述辅助电源120进行供给的马达180；‑ꢀ图5和图6分别表示作为照度的函数的占空比和主发条速度；‑ꢀ图7a至图10b图示所述辅助电源120、至少一个第一辅助方波126和至少一个第二辅助方波127。具体实施方式28.电气表上弦器是已知的。这些上弦器是可以当在一定时间段内未佩戴自上弦表时用于防止自上弦表停止的设备。自上弦表与如下的机制匹配：该机制利用佩戴表的人的手臂运动作为驱动力自动地对主发条上弦。当佩戴自上弦表时，机芯引起为此目的提供的振荡砣在表内转动或振荡。振荡砣进而被布置成传递能量，能量使其运动到齿轮系，齿轮系对主发条或发条盒上弦。因此将清楚的是保持不动的自上弦表不上弦。29.在其处表尤其可能长时间保持不动的一个地方是例如在商店橱窗内。实际上，大量的表被静态地展示在例如表商店橱窗展示区内并非不常见。因此在这种环境下使用内部电气上弦机制是特别有利的。然而，所述马达——优选地所述步进马达——在被最佳地驱动时汲取与在使用标准太阳能电池的情况下典型的低的或中等光条件能够供给的相比更多的功率。因此，本发明提出一种用于太阳能表200或太阳能自动表200的功率管理方法500，其中所述马达——优选地所述步进马达——可以对传统机械表的主发条上弦并且甚至在低光条件下也可以以其最大效率操作，并且太阳能表200或太阳能自动表200被配置为实现根据本发明的一方面的所述功率管理方法500。所述太阳能表200或所述太阳能自动表200的优点是相应地具有即使在没有手动上弦或在一定时间段内未被佩戴时也能够被上弦的手动表机芯或自动表机芯。30.进一步地，在给定足够的环境光的情况下，机械表即使在未主动使用时也将保持机械地加载。这样的太阳能自动化机制可以单独以光功率操作，或者组合太阳能和机械能获得方法以针对所有用户条件保持最佳地加载。31.因此，所述功率管理方法500可以从至少一个能量供给部111提供510主电源110，至少一个能量供给部111可以是如在图1a至图1c中描绘的至少一个太阳能电池112和/或至少一个电容器113。实际上，所述太阳能表200被经由所述至少一个太阳能电池112而通过阳光和/或环境光来进行供给。经由所述至少一个太阳能电池112获得的能量的一部分可以被由所述至少一个电容器113存储，所述至少一个电容器113进而可以作为所述主电源110对所述太阳能表200进行供给，并且/或者经由所述至少一个太阳能电池112获得的能量的另一部分可以作为所述主电源110对所述太阳能表200进行供给。32.当所述主电源110达到至少一个阈值(优选地至少一个辅助阈值512)时，所述主电源110可以被转换530为辅助电源120，其可以是具有至少一个电压幅度、至少一个占空比和/或周期的辅助方波121。所述辅助方波121的所述至少一个电压幅度可以等于所述至少一个辅助阈值512，如在图7a至图10b中描绘的那样。33.前面提到的所述辅助方波121可以包括至少一个主持续时间125，其是存储在所述至少一个电容器113中的能量、能量消耗和由太阳能电池输送的能量的函数，并且可以是通过所述至少一个主阈值511和所述至少一个辅助阈值512确定的，诸如可用能量可以被变换成可以高效驱动所述马达180的至少一个波形。可以使用所述马达180——例如来自eta机芯的lavet步进马达，因为lavet步进马达可以在足够的速度下生成足够的扭矩以主发条上弦。进一步地，如可以从不同的图7a至图9b理解的那样，所述至少一个主持续时间125可以在所述主电源110可能低于所述至少一个主阈值511时结束。34.可以示出的是，可以以例如128 hz来驱动lavet步进马达，在lavet步进马达中分钟轴典型地每20秒步进一次，同时在分钟轴上生成至少20μnm并且消耗小于500μw。在图1a和图1b中被提及于128并且标明为viv的该频率是通过将所述辅助电源120转接到晶体而获得的。35.在该示例中，lavet马达以2×128 hz即256 hz旋转，上弦齿轮体以0.35 hz或每2.8秒转动一次，如可以在图6中观察到的那样。在该速度下，主发条在1小时24分钟内完全上弦，并且可以由至少一个太阳能电池112提供500μw的电功率需求。对于超过5 klx的照度而言该水平的电功率是可获得的。因此，在700 lx下，在脉冲模式下对于具有超过80h的自主性的机芯而言上弦时间将从1.4小时增加到10小时。36.如前面提到那样，当所述主电源110达到所述至少一个辅助阈值512时，所述至少一个能量供给部111可以被部分地充电或放电，优选地，当所述主电源110达到所述至少一个辅助阈值512时，所述至少一个电容器113被部分地充电或放电。换句话说，如果电容上的电压低于2.2v，则输出可以接近0v。如果取决于输入功率和负载而在电容上的电压达到或超过所述至少一个辅助阈值512，例如2.2v，则输出可以跳至例如1.8v，并且输出在电容电压超过1.8v时将保持在1.8v处或者跟随在1.8和1.7v之间的电容电压，诸如所述至少一个电容器113可以被充电并且然后可以仅当足够的电压可用于生成有用扭矩时才对马达进行供给。在各图中图示了所述辅助电源120可以介于1.8v至2v之间。此时，如果所述至少一个电容器113上的电压超过1.8v，则所述辅助电源120可以与所述至少一个电容器113上的电压不同。在所述至少一个电容器113上的电压达到2.2v之前，所述辅助电源120上的电压接近0v或为0v。37.在达到所述至少一个辅助阈值512之后，可以对所述马达180进行供给550并且所述马达180可以对主发条190上弦570。为了对所述马达180进行供给，所述辅助电源120可以被斩波成经调制的信号，经调制的信号具有被确定为使马达的效率最大化并且是所述主持续时间125的至多十分之一长的至少一个辅助持续时间129，如在图7中示出那样，并且被变换成等于所述经调制的信号的至少一个第一辅助方波126和至少一个第二辅助方波127，诸如可用能量被变换成能够高效驱动马达的至少一个波形。此外，所述至少一个第一辅助方波126和所述至少一个第二辅助方波127可以相对于彼此反相，如在图8中图示那样，由于例如使施加在所述马达180上的电压翻转的两个非门。d触发器确保仅一旦为合期望的电位可用并且振荡器输出为导通这两者非门有效，可以利用如在图1a、图1b、图7a和图7b中标明为vv的所述辅助电源120对所述d触发器进行供给。实际上，在被斩波之后，所述辅助电源120可以在对所述马达180进行供给550之前被延迟540，以便通过确保在对马达供给能量之前建立斩波信号来防止效率损失。被描述为第一辅助方波和辅助方波的所述波形也可以是不同的波形，例如但是不限制于双极方波或具有小于50%的占空比的方波，使得所述至少一个第一辅助方波126和所述至少一个第二辅助方波127的脉冲之间出现间歇。最高效的波形将取决于所使用的马达或步进马达的类型。进一步地，如可以从不同的图7a至图9b理解的那样，所述至少一个主持续时间125可以在所述延迟540之后开始，并且可以持续，只要所述主电源110可以在所述至少一个主阈值511以上，因此所述辅助方波121可以具有如在图8a至图9b中图示的斜坡形状。38.当所述主电源110达到所述至少一个主阈值511时，优选地当所述主电源110低于所述至少一个主阈值511时，可以发生停止530将所述主电源110转换为所述辅助电源120，因而所述至少一个电容器113的电压达到或下降为低于所述至少一个主阈值511，例如1.7v，pm模块的输出关断，因而如果对于高效操作而言未保持有足够的电压，则将所存储的功率与马达隔离。39.另一实施例可以使用微控制器来充当功率管理和驱动信号产生器。这具有其可以适配于环境的优点。通过使马达以理想的速度转动，电容器的电荷可以被保持在其中太阳能电池最高效的最佳水平。可能更重要的是，可以添加反馈以确定马达是否已经前进。这是重要的，因为其将允许电子器件知道需要施加高扭矩还是低扭矩。上面描述的实现被工程化以生成尽可能多的扭矩以确保主发条完全加载是可能的。为此，必须达到70μnm或者在分针上达到15μnm。当主发条被放空时，该要求可能降低至三分之一。因此，可以考虑如下的系统：其最初以低扭矩上弦，感测何时这是不足的，并且然后增加偏置电压或脉冲持续时间以确保主发条的完全的并且最佳的上弦。估计的是与给定的固定扭矩示例相比在效率上可以达到两倍。