JP2019097365A - 携帯型情報処理装置、集積回路、及び、電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】パワーダウンモードにおいて過放電検出回路の消費電力をゼロにすると共に、給電回路の電力供給能力に応じてパワーダウンモードを解除できる携帯型情報処理装置を提供する。【解決手段】この携帯型情報処理装置は、電力を発電する発電装置と、電力を蓄電する二次電池と、発電装置が発電した電力を二次電池に供給する給電回路と、二次電池から電力が供給される電子回路と、二次電池から電力が供給されて、二次電池が過放電状態であるか否かを検出し、二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、イネーブル信号に従って検出動作を停止する過放電検出回路と、過放電検出回路の検出動作が停止された場合に、給電回路から検出端子に供給される電流が所定の電流以上であるときに過放電検出回路の検出動作を再開させるパワーダウン解除回路とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、充電可能な二次電池を備える携帯型情報処理装置に関する。さらに、本発明は、そのような携帯型情報処理装置において用いられる集積回路及び電池パック等に関する。

近年においては、太陽電池等の発電装置によって発電される電力を利用する携帯型情報処理装置が普及している。そのような携帯型情報処理装置においては、発電装置によって発電される電力を二次電池に充電することにより、二次電池から供給される電力によって電子回路を動作させることが可能である。

また、二次電池を過放電から保護するために、過放電検出回路を用いて二次電池の過放電状態を監視して二次電池と負荷回路との間の放電経路を開閉する電池保護回路が、携帯型情報処理装置に設けられている。例えば、電池保護回路の一部が集積回路（ＩＣ）に内蔵されて、電池保護回路が二次電池と共に電池パックを構成する。

電池保護回路は、二次電池の過放電状態が検出された場合に、二次電池から負荷回路への電力の供給を停止させる。しかしながら、その後も過放電検出回路が二次電池から電力の供給を受けて検出動作を継続すると、過放電検出回路の消費電流によって二次電池の過放電状態がさらに進んでしまう。また、例えば、電池パックを長期間保存するような場合に、不要な消費電力を削減することができず、電池パックの消費電力が大きくなる。

関連する技術として、特許文献１には、過放電状態検出時に電力消費を抑制することができる過充放電保護用の集積回路が開示されている。この集積回路の各部は、パワーダウンモード以外の通常状態においては常に動作する。一方、二次電池の電圧が過放電電圧以下であることが検出されてパワーダウンモードとなった場合には、集積回路の各部は、二次電池の電圧が所定の復帰電圧に達するか否かを検出する動作のみを行うことにより、電池パックの消費電力を抑制することができる。

特開２０１０−１２４６４０号公報（段落０００６−０００８、００２５、００３１、００４１、図１、図４）

特許文献１によれば、パワーダウンモードにおいて、集積回路の電源部が発生する電源電圧を低下させることにより、二次電池から集積回路に供給される電流を、例えば、１μＡ以下にすることができる。しかしながら、過放電検出回路の消費電力をゼロにすることはできないので、二次電池の過放電状態がさらに進んでしまう。それにより、二次電池の電圧が０Ｖまで低下して二次電池の再充電が不可能になると、二次電池を交換するために携帯型情報処理装置の修理が必要となる。

また、特許文献１においては、充電時に、十分な電力供給能力を有するＡＣアダプター等の充電装置が二次電池に接続されて、二次電池の充電が行われる。従って、充電開始直後に集積回路のパワーダウンモードが解除されても、二次電池に十分な電力を蓄積することができる。一方、特許文献１においては、太陽電池等の不安定な発電装置を用いて二次電池の充電を行うことは想定されていない。

太陽電池等の不安定な発電装置に接続された給電回路から供給される電力によって二次電池を充電する場合には、周囲の明るさ等の使用環境によって給電回路の電力供給能力が変動するので、給電回路が過放電検出回路の消費電流よりも小さい電流しか供給できない場合がある。そのような場合に、二次電池の電圧が所定の電圧に達したからといってパワーダウンモードを解除してしまうと、過放電検出回路が動作するために足りない電流は二次電池から供給されることになるので、蓄積された電力が消費されて過放電状態の二次電池から、さらに電力が消費されてしまう。

そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、二次電池の過放電状態が検出されて通常動作モードからパワーダウンモードに移行した場合に、過放電検出回路の消費電力をゼロにすることができる携帯型情報処理装置又は集積回路を提供することである。また、本発明の第２の目的は、そのような携帯型情報処理装置又は集積回路において、給電回路の電力供給能力に応じてパワーダウンモードを解除できるようにすることである。さらに、本発明の第３の目的は、そのような集積回路を二次電池と共に備える電池パック等を提供することである。

以上の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の観点に係る携帯型情報処理装置は、電力を発電する発電装置と、電力を蓄電する二次電池と、発電装置が発電した電力を二次電池に供給する給電回路と、二次電池から電力が供給される電子回路と、二次電池から電力が供給されて、二次電池が過放電状態であるか否かを検出し、二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、イネーブル信号に従って検出動作を停止する過放電検出回路と、過放電検出回路の検出動作が停止された場合に、給電回路から検出端子に供給される電流が所定の電流以上であるときに過放電検出回路の検出動作を再開させるパワーダウン解除回路とを備える。

本発明の第２の観点に係る集積回路は、二次電池から電力が供給されて、二次電池が過放電状態であるか否かを検出し、二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、イネーブル信号に従って検出動作を停止する過放電検出回路と、過放電検出回路の検出動作が停止された場合に、給電回路から検出端子に供給される電流が所定の電流以上であるときに過放電検出回路の検出動作を再開させるパワーダウン解除回路とを備える。

本発明の第１又は第２の観点によれば、二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出されて通常動作モードからパワーダウンモードに移行した場合に、過放電検出回路が検出動作を停止するので、過放電検出回路の消費電力をゼロにすることができる。また、パワーダウン解除回路が、給電回路から検出端子に供給される電流が所定の電流以上であるときに過放電検出回路の検出動作を再開させるので、給電回路の電力供給能力に応じてパワーダウンモードを解除することができる。

ここで、所定の電流が、過放電検出回路の消費電流以上であることが望ましい。それにより、過放電検出回路が検出動作を再開しても、二次電池に蓄積された電力を消費することなく給電回路から過放電検出回路に電力を供給することができる。

また、パワーダウン解除回路が、二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、給電回路から検出端子に供給される電流が流れる第１の抵抗を含み、第１の抵抗の両端間電圧が所定の電圧以上であるときに、パワーダウン解除信号を活性化して過放電検出回路の検出動作を再開させるようにしても良い。それにより、パワーダウン解除回路は、給電回路から供給される電流を電圧に変換して給電回路の電力供給能力を判定し、それに基づいてパワーダウン解除信号を活性化することができる。

その場合に、パワーダウン解除回路が、二次電池の正極と負極との間に直列に接続された第１のトランジスター、第２の抵抗、及び、第２のトランジスターをさらに含み、第１のトランジスターが、二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合にオン状態となり、第２のトランジスターが、第１の抵抗の両端間電圧が所定の電圧以上であるときにオン状態となってパワーダウン解除信号を活性化するようにしても良い。それにより、通常動作モードにおいて、パワーダウン解除回路の消費電力をゼロにすることができる。さらに、通常動作モード、及び、パワーダウンモードにおいて給電回路から検出端子に供給される電流が所定の電流よりも小さい期間において、二次電池からパワーダウン解除回路に供給される電力をゼロにすることができる。

また、パワーダウン解除信号が活性化されているときに発振動作を行ってクロック信号を生成し、パワーダウン解除信号が非活性化されているときに発振動作を停止する発振回路と、二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、イネーブル信号を非活性化して過放電検出回路の検出動作を停止させ、その後、パワーダウン解除信号が活性化された場合に、クロック信号に同期してイネーブル信号を生成することにより、過放電検出回路に間欠動作を行わせる制御回路とを、集積回路がさらに備えるようにしても良い。パワーダウンモードにおいて、発振回路が発振動作を停止することにより、発振回路の消費電力をゼロにすることができる。また、パワーダウンモードが解除された場合に、過放電検出回路が間欠動作することにより、常時動作するよりも消費電力を大幅に低減することができる。

本発明の第３の観点に係る電池パックは、上記いずれかの集積回路と、二次電池とを備える。本発明の第３の観点によれば、パワーダウンモードにおいて過放電検出回路の消費電力をゼロにして二次電池の消耗を抑制すると共に、給電回路の電力供給能力に応じてパワーダウンモードを解除できる電池パックを提供することができる。

本発明の各実施形態に係る携帯型情報処理装置の表側の外観を示す斜視図。 図１に示す携帯型情報処理装置の裏側の外観を示す斜視図。 図１及び図２に示す携帯型情報処理装置の内部構造を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る携帯型情報処理装置の構成例を示す回路図。 本発明の第１の実施形態に係る電池パックの構成例を示す回路図。 パワーダウン解除回路の第１の変形例を示す回路図。 パワーダウン解除回路の第２の変形例を示す回路図。 回転式発電装置の構成例を示す平面図。 図８に示す回転式発電装置の断面図。 温度差発電装置を用いた腕時計装置の構成例を示す断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
＜携帯型情報処理装置の構造＞
図１は、本発明の各実施形態に係る携帯型情報処理装置の表側の外観を示す斜視図である。携帯型情報処理装置としては、ユーザーの身体に装着されるウェアラブル機器等が該当する。以下においては、一例として、腕時計と同様な外観を有し、ユーザーの手首に装着されるスポーツウォッチ等のリスト機器について説明する。なお、図１及びその他の図面において、各部の形状又は寸法比は、実際のものと異なる場合がある。

携帯型情報処理装置１００は、バンド部１０と、装置本体３０とを含んでいる。装置本体３０は、ケース部３１と、表示部５０と、ベゼル５７と、ボタン５８−１〜５８−３と、太陽電池８０とを含んでいる。太陽電池８０は、太陽光等の光が入射する受光面８０ａ〜８０ｄを有している。

図１に示すように、表示部５０の表示面の中心からボタン５８−２に向かう方向をＸ軸の正方向と定義し、表示部５０の表示面の中心から図中上側のバンド部１０に向かう方向をＹ軸の正方向と定義し、表示部５０の表示面の法線方向において装置本体３０から離れる方向をＺ軸の正方向と定義する。

バンド部１０は、装置本体３０に取り付けられており、装置本体３０をユーザーに装着するための部材である。ケース部３１は、表側に開口を有する筐体であり、例えば、ステンレススチール等の金属、又は、樹脂等で構成される。表示部５０は、ケース部３１の開口に嵌合しており、画像を表示する。ベゼル５７は、表示部５０の外縁を環状に囲むように配置されており、表示部５０及びケース部３１を保護及び補強するための部材である。

ボタン５８−１〜５８−３は、ユーザーによって押下されることにより、携帯型情報処理装置１００に各種の指示を通知する。例えば、ボタン５８−１〜５８−３のいずれかが押下された場合に、携帯型情報処理装置１００は、表示部５０に表示される画像を変更する。太陽電池８０は、太陽光等の光のエネルギーが供給されて電力を発電する発電装置として機能する。

図２は、図１に示す携帯型情報処理装置の裏側の外観を示す斜視図である。図２に示すように、携帯型情報処理装置１００の装置本体３０は、光センサー部４０と、ボタン５８−４〜５８−６と、通信端子８２と、充電端子８３とを含んでいる。また、ケース部３１は、凸状部３２と、凸状部３２の頂部に位置する測定窓部４５とを有している。

光センサー部４０は、光を用いて脈波等を検出する。そのために、光センサー部４０は、受光部４１及び発光部４２（図３参照）と、バンドパスフィルターと、ＡＤ（アナログ／デジタル）変換器と、受光部４１及び発光部４２を駆動して脈拍等を検出させる回路とを含んでいる。測定窓部４５は、発光部４２から照射される光を外部に透過して、人体の組織で反射された光を受光部４１に透過するための開口部である。

発光部４２から照射される光は、血管等の人体の組織で反射されて受光部４１に入射する。受光部４１は、入射する光を光電変換することによって検出信号を生成する。バンドパスフィルターは、検出信号の周波数帯域を制限する。ＡＤ変換器は、バンドパスフィルターから出力されるアナログの検出信号をデジタルの検出データに変換し、検出データをＣＰＵ（中央演算装置）２１（図３参照）に出力する。

生体の血管に流れる血液に含まれるヘモグロビン等による光の吸収量は、心臓の拍動と連動して変化するので、受光部４１に入射する光量は、心臓の拍動の伝搬、即ち、脈拍に応じて変化する。ＣＰＵ２１は、検出データに基づいて、ユーザーの脈拍数、脈拍間隔（Ｒ−Ｒ間隔）、脈拍変動（ＨＲＶ：Heart Rate Variability）等を計測する。また、ＣＰＵ２１は、発光部４２から照射される光の波長を適宜選択することにより、同様の原理に基づいて、血圧又は血中酸素濃度を計測することもできる。なお、ＣＰＵ２１は、周辺回路と共にマイクロコンピュターに内蔵されても良い。

通信端子８２は、携帯型情報処理装置１００がクレードルと通信を行う際にクレードルに接触してデータを伝送する端子であり、コイルばね等の導電性部材によって回路基板２０（図３参照）に電気的に接続された一対の通信端子８２−１及び８２−２を含んでいる。充電端子８３は、携帯型情報処理装置１００を充電する際にクレードルと接触して電力の供給を受ける端子であり、コイルばね等の導電性部材によって回路基板２０に電気的に接続された一対の充電端子８３−１及び８３−２を含んでいる。クレードルは、携帯型情報処理装置１００をＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）規格等のコネクター類に直接接続することなく、携帯型情報処理装置１００の充電及びデータ転送を行う機器である。

図３は、図１及び図２に示す携帯型情報処理装置の内部構造を示す断面図である。図３には、表示部５０の表示面の中心を通るＸＺ平面における携帯型情報処理装置１００の断面が示されている。図３に示すように、携帯型情報処理装置１００の装置本体３０は、回路基板２０と、ＣＰＵ２１と、方位センサー２２と、加速度センサー２３と、ＧＰＳ（global positioning system：全地球測位システム）モジュール２８と、センサー基板４３と、透明カバー４４と、接続配線部４６と、風防板５５と、接合部材５６と、接続配線部６３と、二次電池７０と、基板支持部７５と、接続配線部８１とを含んでいる。

ケース部３１は、ケース部３１の開口の外縁においてＺ軸の正方向に突出する突起部３４を有している。また、ケース部３１と風防板５５とに囲まれたケース部３１の内側に、閉空間である内部空間３６が設けられている。表示部５０は、表示パネル６０と、表示パネル６０を駆動する回路と、照明部６１とを含んでいる。表示パネル６０は、例えば、反射型液晶表示パネル又はＥＰＤ（electrophoretic display：電気泳動表示）パネル等の電気光学パネルで構成される。

回路基板２０は、表面２０ｆ及び裏面２０ｒを有しており、回路基板２０の端部が、基板支持部７５によってケース部３１に取り付けられている。回路基板２０の表面２０ｆには、ＣＰＵ２１、方位センサー２２、及び、加速度センサー２３等が実装され、裏面２０ｒには、他の回路素子２４が実装されている。

ＣＰＵ２１は、回路基板２０に実装された不揮発性メモリー等に格納されているソフトウェアに従って、各種の制御、演算、又は、データ処理を行う。例えば、ＣＰＵ２１は、方位センサー２２又は加速度センサー２３を駆動して体動情報を計測し、ＧＰＳモジュール２８を制御して位置を計測し、光センサー部４０を駆動して脈波等を計測し、表示部５０を駆動して画像を表示させる。

方位センサー２２は、携帯型情報処理装置１００の周辺の磁気を検出し、検出された磁気に基づいて方位を特定する。加速度センサー２３は、携帯型情報処理装置１００の直交する３軸方向の加速度を検出する。ＧＰＳモジュール２８は、位置情報衛星の１つであるＧＰＳ衛星からの衛星信号を用いて、携帯型情報処理装置１００の位置を計測する。

光センサー部４０の受光部４１及び発光部４２は、センサー基板４３に搭載されている。図３に示す例においては、２つの発光部４２が受光部４１の外側に配置されている。このように、２つの発光部４２の間に受光部４１を配置することにより、ケース部３１の外周側から侵入する外光が受光部４１に侵入することを抑制して、光センサー部４０に対する外光の影響を低減することができる。

透明カバー４４は、測定窓部４５に設けられ、発光部４２から照射される光を外部に透過して、人体の組織で反射された光を受光部４１に透過すると共に、ケース部３１内への異物の流入を抑制する透明の部材である。例えば、透明カバー４４は、光硬化性樹脂で構成される。図３に示すように、透明カバー４４は、ケース部３１の凸状部３２の頂部から突出している。接続配線部４６は、フレキシブル基板等で構成され、センサー基板４３を回路基板２０の裏面２０ｒに電気的に接続する。

風防板５５は、ケース部３１の開口を塞ぐように配置されており、ケース部３１の突起部３４の内縁側に取り付けられている。風防板５５は、携帯型情報処理装置１００の外部から内部への異物の流入を抑制すると共に、外部から携帯型情報処理装置１００に加えられる衝撃を緩和する機能を有する。風防板５５の材料としては、ガラス、アクリル樹脂、又は、ポリカーボネート等を用いることができる。

接合部材５６は、気密性及び液密性を向上させるために用いられるパッキン又は接着剤等である。照明部６１は、回路基板２０の表面２０ｆに電気的に接続されており、表示パネル６０のバックライトとして機能する。接続配線部６３は、表示パネル６０を回路基板２０の表面２０ｆに電気的に接続する。接続配線部８１は、太陽電池８０を回路基板２０の表面２０ｆに電気的に接続する。基板支持部７５は、回路基板２０を支持する部材である。

＜第１の実施形態＞
図４は、本発明の第１の実施形態に係る携帯型情報処理装置の構成例を示す回路図である。図４に示すように、携帯型情報処理装置１００は、二次電池７０と、太陽電池８０と、電源制御回路２００と、負荷回路３００とを含んでいる。なお、図４に示す構成要素の一部を省略又は変更しても良いし、あるいは、図４に示す構成要素に他の構成要素を付加しても良い。

また、携帯型情報処理装置１００は、クレードル等に設けられた外部電源である電源回路４００に一対の充電端子８３−１及び８３−２を介して接続可能である。電源回路４００は、例えば、ＵＳＢ規格等のコネクター類に接続されて、安定化された５Ｖの電圧を供給する。

二次電池７０は、第１のノードＮ１に接続された正極（＋）と、共通電位ノード（電源グランド）Ｎ０に接続された負極（−）とを有しており、太陽電池８０又は電源回路４００が発電した電力を蓄電する。二次電池７０としては、例えば、リチウムイオンバッテリー又はリチウムポリマーバッテリー等の充電可能な電池が用いられる。

電源制御回路２００は、ソーラー給電部２１０と、スイッチ回路（ＳＷ）２２０と、監視回路２３０と、ＵＳＢ給電部２４０と、過充電検出回路２５１と、過放電検出回路２５２と、充電過電流検出回路２６１と、放電過電流検出回路２６２と、発振回路２７０と、制御回路２８０と、パワーダウン解除回路２９０と、ＰチャネルパワーＭＯＳ電界効果トランジスターＱＰ１及びＱＰ２と、ダイオードＤ１及びＤ２と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、キャパシターＣ１とを含んでいる。

ここで、過充電検出回路２５１と、過放電検出回路２５２と、充電過電流検出回路２６１と、放電過電流検出回路２６２と、発振回路２７０と、制御回路２８０と、パワーダウン解除回路２９０と、トランジスターＱＰ１及びＱＰ２と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、キャパシターＣ１とが、二次電池７０を過充電又は過放電から保護するために二次電池７０の状態を監視して充電経路又は放電経路を開閉する電池保護回路を構成している。また、電池保護回路が、二次電池７０と共に電池パックを構成している。さらに、過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、放電過電流検出回路２６２、発振回路２７０、制御回路２８０、及び、パワーダウン解除回路２９０の少なくとも一部が集積回路（ＩＣ）２５０に内蔵されても良いし、集積回路２５０が他の構成要素を内蔵しても良い。

ソーラー給電部２１０は、太陽電池８０等の発電装置が発電した電力を二次電池７０及び負荷回路３００に供給する給電回路であり、昇圧レギュレーター２１１と、スイッチ回路２１２とを含んでいる。太陽電池８０の出力電圧は、二次電池７０を充電するためには低過ぎるので、昇圧レギュレーター２１１が、太陽電池８０の出力電圧を二次電池７０に充電可能な電圧に昇圧して安定化する。

スイッチ回路２１２及び２２０の各々は、例えば、トランジスター等で構成される。スイッチ回路２１２は、オン状態となったときに、昇圧レギュレーター２１１の出力電圧を、スイッチ回路２２０に供給すると共に、第２のノードＮ２からトランジスターＱＰ２及びＱＰ１を介して二次電池７０に供給する。スイッチ回路２２０は、オン状態となったときに、ソーラー給電部２１０の出力電圧を、逆流防止用のダイオードＤ１を介して負荷回路３００に供給する。

例えば、昇圧レギュレーター２１１は、ＭＰＰＴ（maximum power point tracking：最大電力点追従制御）に従って電圧変換を行う。それにより、ソーラー給電部２１０は、所定の範囲内の電圧を二次電池７０に供給する。なお、太陽電池８０が供給できる電流は太陽電池８０に入射する光量によって決定されるので、昇圧レギュレーター２１１が供給できる電流も太陽電池８０に入射する光量によって決定される。また、太陽電池８０に入射する光量が少なく、太陽電池８０の出力電圧が低過ぎて二次電池７０に充電可能な電圧に昇圧できない場合には、ソーラー給電部２１０は動作を停止する。

監視回路２３０は、充電端子８３−１と充電端子８３−２との間の電圧が閾値よりも高い場合に、電源回路４００が携帯型情報処理装置１００に接続されて電力を供給していると判定し、スイッチ回路２１２及び２２０をオフ状態となるように制御する。その場合には、電源回路４００から供給される電圧が、ＵＳＢ給電部２４０に供給されると共に、逆流防止用のダイオードＤ２を介して負荷回路３００に供給される。それ以外の場合には、監視回路２３０は、スイッチ回路２１２及び２２０をオン状態となるように制御する。

ＵＳＢ給電部２４０は、外部の電源回路４００から供給される電力を二次電池７０及び負荷回路３００に供給する給電回路であり、二次電池７０を充電するための電流又は電圧を、第２のノードＮ２からトランジスターＱＰ２及びＱＰ１を介して二次電池７０に供給する。例えば、ＵＳＢ給電部２４０は、二次電池７０の電圧に応じて、二次電池７０に供給する電流を制限しても良い。

このようにして、二次電池７０は、ソーラー給電部２１０又はＵＳＢ給電部２４０から供給される電力を蓄電して、必要に応じて負荷回路３００に供給することができる。負荷回路３００は、二次電池７０から電力が供給されるＣＰＵ２１等の電子回路と、電子回路によって制御される方位センサー２２、加速度センサー２３、ＧＰＳモジュール２８、光センサー部４０、及び、表示部５０等とを含んでも良い。あるいは、ソーラー給電部２１０又は電源回路４００が、負荷回路３００に電力を供給することもできる。

トランジスターＱＰ１及びＱＰ２は、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に直列に接続されている。トランジスターＱＰ１は、放電制御のために用いられ、第１のノードＮ１と第３のノードＮ３との間に接続されたソース及びドレインと、第１のノードＮ１に接続されたバックゲートとを有している。なお、本願においては、トランジスターのソース及びドレインの内で、バックゲートに接続された方をソースと定義する。トランジスターＱＰ１には、第３のノードＮ３に接続されたアノードと、第１のノードＮ１に接続されたカソードとを有する寄生ダイオードが存在する。

また、トランジスターＱＰ２は、充電制御のために用いられ、第２のノードＮ２と第３のノードＮ３との間に接続されたソース及びドレインと、第２のノードＮ２に接続されたバックゲートとを有している。トランジスターＱＰ２には、第３のノードＮ３に接続されたアノードと、第２のノードＮ２に接続されたカソードとを有する寄生ダイオードが存在する。トランジスターＱＰ１及びＱＰ２は、それぞれのゲートに印加される制御信号ＣＮＴ１及びＣＮＴ２に従って、二次電池７０の放電時及び充電時においてオン状態となる。

なお、ＰチャネルパワーＭＯＳ電界効果トランジスターＱＰ１及びＱＰ２の替りに、ＮチャネルパワーＭＯＳ電界効果トランジスターが用いられても良い。その場合に、２つのＮチャネルパワーＭＯＳ電界効果トランジスターが、二次電池７０の負極（−）と共通電位ノードＮ０との間に直列に接続されても良い。また、パワーＭＯＳ電界効果トランジスター以外のバイポーラトランジスター等が用いられても良い。

抵抗Ｒ１及びキャパシターＣ１は、第１のノードＮ１と共通電位ノードＮ０との間に直列に接続されている。抵抗Ｒ１及びキャパシターＣ１は、急峻な電圧変化を平滑化するローパスフィルターを構成しており、抵抗Ｒ１とキャパシターＣ１との接続点の電圧が、第４のノードＮ４に供給される。また、抵抗Ｒ２は、静電気の放電から集積回路２５０を保護するために第２のノードＮ２と集積回路２５０との間に接続されており、第２のノードＮ２の電圧が、抵抗Ｒ２を介して第５のノードＮ５に供給される。

＜集積回路＞
図４に示す例において、集積回路２５０は、過充電検出回路２５１と、過放電検出回路２５２と、充電過電流検出回路２６１と、放電過電流検出回路２６２と、発振回路２７０と、制御回路２８０と、パワーダウン解除回路２９０とを内蔵している。集積回路２５０は、二次電池７０の一端（正極）に接続された第１のノードＮ１から抵抗Ｒ１を介して第４のノードＮ４に供給される電圧を電源電圧として動作する。

過充電検出回路２５１及び過放電検出回路２５２の各々は、第１のノードＮ１から抵抗Ｒ１を介して検出端子ＭＯＮに供給される電圧を分圧する分圧回路と、分圧回路によって分圧された電圧を基準電圧と比較するコンパレーターとを内蔵している。なお、抵抗Ｒ１の抵抗値も、分圧回路の分圧比を決定する要素となる。

過充電検出回路２５１は、イネーブル信号ＥＮ１が活性化状態のときに動作し、二次電池７０が過充電状態であるか否かを検出して、検出結果を表す出力信号を出力端子ＯＵＴから出力する。例えば、過充電検出回路２５１は、第１のノードＮ１の電圧が所定の電圧ＶＡよりも高いときに過充電状態を検出して出力信号を活性化し、第１のノードＮ１の電圧が所定の電圧ＶＡよりも低いときに出力信号を非活性化する。また、過充電検出回路２５１は、イネーブル信号ＥＮ１が非活性化状態のときに検出動作を停止して、消費電流をゼロにする。

過放電検出回路２５２は、イネーブル信号ＥＮ２が活性化状態のときに動作し、二次電池７０が過放電状態であるか否かを検出して、検出結果を表す出力信号を出力端子ＯＵＴから出力する。例えば、過放電検出回路２５２は、第１のノードＮ１の電圧が所定の電圧ＶＢよりも低いときに過放電状態を検出して出力信号ＯＵＴを活性化し、第１のノードＮ１の電圧が所定の電圧ＶＢよりも高いときに出力信号を非活性化する（ＶＡ＞ＶＢ）。また、過放電検出回路２５２は、イネーブル信号ＥＮ２が非活性化状態のときに検出動作を停止して、消費電流をゼロにする。

第２のノードＮ２は、ソーラー給電部２１０及びＵＳＢ給電部２４０に接続されると共に、スイッチ回路２２０及びダイオードＤ１を介して負荷回路３００に接続されている。ソーラー給電部２１０又はＵＳＢ給電部２４０から二次電池７０に充電が行われる際には、第２のノードＮ２からトランジスターＱＰ２及びＱＰ１のオン抵抗を介して第１のノードＮ１に電流が流れる。

また、二次電池７０から負荷回路３００に放電が行われる際には、第１のノードＮ１からトランジスターＱＰ１及びＱＰ２のオン抵抗を介して第２のノードＮ２に電流が流れる。従って、トランジスターＱＰ１及びＱＰ２のオン抵抗が分かっていれば、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との電位差に基づいて、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に流れる電流を検出することができる。

充電過電流検出回路２６１及び放電過電流検出回路２６２の各々は、第１のノードＮ１から抵抗Ｒ１を介して電源端子に供給される電圧を分圧する第１の分圧回路と、第２のノードＮ２から抵抗Ｒ２を介して検出端子ＭＯＮに供給される電圧を分圧する第２の分圧回路と、第１の分圧回路によって分圧された電圧と第２の分圧回路によって分圧された電圧との差を基準電圧と比較するコンパレーターとを内蔵している。なお、抵抗Ｒ１の抵抗値も、第１の分圧回路の分圧比を決定する要素となる。また、抵抗Ｒ２の抵抗値も、第２の分圧回路の分圧比を決定する要素となる。

充電過電流検出回路２６１はイネーブル信号ＥＮ３が活性化状態のときに動作し、二次電池７０に充電過電流が流れているか否かを検出して、検出結果を表す出力信号を出力端子ＯＵＴから出力する。例えば、充電過電流検出回路２６１は、第２のノードＮ２から第１のノードＮ１に流れる電流が所定の電流ＩＡよりも大きいときに充電過電流を検出して出力信号を活性化し、第２のノードＮ２から第１のノードＮ１に流れる電流が所定の電流ＩＡよりも小さいときに出力信号を非活性化する。また、充電過電流検出回路２６１は、イネーブル信号ＥＮ３が非活性化状態のときに検出動作を停止して、消費電流をゼロにする。

放電過電流検出回路２６２は、イネーブル信号ＥＮ４が活性化状態のときに動作し、二次電池７０に放電過電流が流れているか否かを検出して、検出結果を表す出力信号を出力端子ＯＵＴから出力する。例えば、放電過電流検出回路２６２は、第１のノードＮ１から第２のノードＮ２に流れる電流が所定の電流ＩＢよりも大きいときに放電過電流を検出して出力信号を活性化し、第１のノードＮ１から第２のノードＮ２に流れる電流が所定の電流ＩＢよりも小さいときに出力信号を非活性化する。また、放電過電流検出回路２６２は、イネーブル信号ＥＮ４が非活性化状態のときに検出動作を停止して、消費電流をゼロにする。

以下においては、一例として、過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２を間欠動作させる場合について説明する。発振回路２７０は、例えば、ＣＲ発振回路等で構成され、パワーダウン解除回路２９０から供給されるパワーダウン解除信号ＰＤＲが活性化されているときに発振動作を行って所定の周波数を有するクロック信号ＣＬＫを生成し、パワーダウン解除信号ＰＤＲが非活性化されているときに発振動作を停止する。

制御回路２８０は、例えば、組み合わせ回路又は順序回路を含む論理回路等で構成され、通常動作モードにおいて、発振回路２７０から供給されるクロック信号ＣＬＫに同期してイネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４を生成し、過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２にそれぞれ供給すると共に、パワーダウン設定信号ＰＤＳを非活性化する。

イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４は、それぞれの間欠周期で活性化状態と非活性化状態とを繰り返すので、過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２は、イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４に従って間欠動作を行う。過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２が間欠動作することにより、常時動作するよりも消費電力を大幅に低減することができる。なお、過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２のいずれかを常時動作させる場合には、制御回路２８０は、通常動作モードにおいて、イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４のいずれかを常時活性化する。

また、制御回路２８０は、イネーブル信号ＥＮ１が活性化されて過充電検出回路２５１のコンパレーターの出力信号が安定した後に、過充電検出回路２５１が検出動作を行う期間内の一部の期間において、過充電検出回路２５１の出力信号を取り込む。過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２についても同様である。さらに、制御回路２８０は、過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２の出力信号に基づいて、トランジスターＱＰ１及びＱＰ２をそれぞれ制御するための制御信号ＣＮＴ１及びＣＮＴ２を生成する。

過充電検出回路２５１が所定の期間に亘って過充電状態を検出した場合、又は、充電過電流検出回路２６１が所定の期間に亘って充電過電流を検出した場合に、制御回路２８０は、トランジスターＱＰ２をオフ状態に制御することにより、二次電池７０の充電を停止させる。なお、トランジスターＱＰ２の寄生ダイオードにより、二次電池７０から負荷回路３００への電流の供給は可能である。

過放電検出回路２５２が所定の期間に亘って過放電状態を検出した場合、又は、放電過電流検出回路２６２が所定の期間に亘って放電過電流を検出した場合に、制御回路２８０は、トランジスターＱＰ１をオフ状態に制御することにより、二次電池７０から負荷回路３００への電流の供給を停止させる。なお、トランジスターＱＰ１の寄生ダイオードにより、二次電池７０の充電は可能である。

以下においては、電源回路４００が携帯型情報処理装置１００に接続されていない場合について説明する。ソーラー給電部２１０の電力供給能力が低下して、さらに、二次電池７０が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、制御回路２８０は、通常動作モードからパワーダウンモードに移行する。パワーダウンモードにおいて、制御回路２８０は、イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４を非活性化して過充電検出回路２５１、過放電検出回路２５２、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２の検出動作を停止させると共に、パワーダウン設定信号ＰＤＳを活性化する。パワーダウン設定信号ＰＤＳは、パワーダウン解除回路２９０に供給される。

パワーダウン解除回路２９０は、パワーダウン設定信号ＰＤＳが活性化されているパワーダウンモードにおいて、ソーラー給電部２１０から抵抗Ｒ２を介して検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流よりも小さいときに、パワーダウン解除信号ＰＤＲを非活性化する。パワーダウン解除信号ＰＤＲは、発振回路２７０及び制御回路２８０に供給される。非活性状態のパワーダウン解除信号ＰＤＲが発振回路２７０に供給されることより、発振回路２７０が、発振動作を停止する。

一方、パワーダウン解除回路２９０は、パワーダウンモードにおいて、ソーラー給電部２１０から抵抗Ｒ２を介して検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流以上であるときに、パワーダウン解除信号ＰＤＲを活性化する。それにより、発振回路２７０が、発振動作を再開してクロック信号ＣＬＫを生成する。

また、制御回路２８０が、パワーダウンモードを解除して、少なくともイネーブル信号ＥＮ２の生成を再開して過放電検出回路２５２の検出動作を再開させると共に、パワーダウン設定信号ＰＤＳを非活性化する。あるいは、制御回路２８０は、パワーダウン解除信号ＰＤＲが供給されなくても、クロック信号ＣＬＫを検出してパワーダウンモードを解除しても良い。パワーダウン設定信号ＰＤＳが非活性化されているときに、パワーダウン解除回路２９０は、パワーダウン解除信号ＰＤＲを活性化状態に維持する。

なお、過充電検出回路２５１、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２については、制御回路２８０は、所定の期間が経過して二次電池７０の電圧又はソーラー給電部２１０の電力供給能力がさらに上昇したときに検出動作を再開させても良い。その場合に、制御回路２８０は、パワーダウンモードから一部動作モードを介して通常動作モードに移行する。

＜電池パック＞
図５は、本発明の第１の実施形態に係る電池パックの構成例を示す回路図である。図５に示すように、この電池パックは、二次電池７０と、集積回路２５０と、トランジスターＱＰ１及びＱＰ２と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、キャパシターＣ１とを含んでいる。集積回路２５０は、過放電検出回路２５２と、発振回路２７０と、制御回路２８０と、パワーダウン解除回路２９０とを含んでいる。なお、図５においては、図４に示す過充電検出回路２５１、充電過電流検出回路２６１、及び、放電過電流検出回路２６２は省略されている。

＜パワーダウン解除回路＞
図５に示すように、パワーダウン解除回路２９０は、インバーター２９１と、バッファー回路２９２と、ＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスターＱＰ９１と、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスターＱＮ９１及びＱＮ９２と、第１の抵抗Ｒ９１と、第２の抵抗Ｒ９２とを含んでいる。

第１の抵抗Ｒ９１及びトランジスターＱＮ９１は、検出端子ＭＯＮと共通電位ノードＮ０との間に直列に接続されている。トランジスターＱＮ９１は、第１の抵抗Ｒ９１を介して検出端子ＭＯＮに接続されたドレインと、共通電位ノードＮ０に接続されたソースと、制御回路２８０からパワーダウン設定信号ＰＤＳが供給されるゲートとを有している。

トランジスターＱＰ９１、第２の抵抗Ｒ９２、及び、トランジスターＱＮ９２は、二次電池７０の正極と負極との間に抵抗Ｒ１を介して直列に接続されている。トランジスターＱＰ９１（第１のトランジスター）は、第４のノードＮ４に接続されたソースと、第２の抵抗Ｒ９２の一端に接続されたドレインと、インバーター２９１の出力端子に接続されたゲートとを有している。インバーター２９１の入力端子には、制御回路２８０からパワーダウン設定信号ＰＤＳが供給される。

トランジスターＱＮ９２（第２のトランジスター）は、第２の抵抗Ｒ９２の他端に接続されたドレインと、共通電位ノードＮ０に接続されたソースと、検出端子ＭＯＮに接続されたゲートとを有している。バッファー回路２９２の入力端子は、トランジスターＱＮ９２のドレインに接続されており、バッファー回路２９２の出力端子からパワーダウン解除信号ＰＤＲが出力される。

通常動作モードにおいて、制御回路２８０は、パワーダウン設定信号ＰＤＳをローレベルに非活性化する。従って、トランジスターＱＮ９１がオフ状態となり、第１の抵抗Ｒ９１に電流が流れない。また、インバーター２９１が、パワーダウン設定信号ＰＤＳを反転してハイレベルの出力信号をトランジスターＱＰ９１のゲートに供給するので、トランジスターＱＰ９１がオフ状態となっている。

従って、バッファー回路２９２の入力信号がローレベルに維持されて、バッファー回路２９２は、パワーダウン解除信号ＰＤＲをローレベルに活性化する。それにより、発振回路２７０が、発振動作を行ってクロック信号ＣＬＫを生成し、制御回路２８０が、クロック信号ＣＬＫに同期してイネーブル信号ＥＮ２を生成する。過放電検出回路２５２は、イネーブル信号ＥＮ２が活性化されているときに検出動作を行う。

二次電池７０が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、制御回路２８０は、通常動作モードからパワーダウンモードに移行してイネーブル信号ＥＮ２を非活性化することにより、過放電検出回路２５２が、検出動作を停止する。それにより、過放電検出回路２５２及び制御回路２８０の消費電力をゼロにすることができる。

また、制御回路２８０は、パワーダウン設定信号ＰＤＳをハイレベルに活性化する。それにより、トランジスターＱＮ９１がオン状態となるので、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が第１の抵抗Ｒ９１に流れて、第１の抵抗Ｒ９１の両端間に電圧が発生する。また、インバーター２９１が、パワーダウン設定信号ＰＤＳを反転してローレベルの出力信号をトランジスターＱＰ９１のゲートに供給するので、トランジスターＱＰ９１がオン状態となる。

ソーラー給電部２１０の電力供給能力が小さくて、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流よりも小さいときには、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が所定の電圧（トランジスターＱＮ９２の閾値電圧）よりも低く、トランジスターＱＮ９２がオフ状態となるので、パワーダウン解除信号ＰＤＲがハイレベルに非活性化される。

それにより、発振回路２７０が発振動作を停止するので、発振回路２７０の消費電力をゼロにすることができる。また、パワーダウン解除回路２９０においては、トランジスターＱＮ９２に電流が流れないし、インバーター２９１及びバッファー回路２９２は定常状態において電力を消費しない。従って、二次電池７０から集積回路２５０に供給される電力をゼロにすることができる。

その後、ソーラー給電部２１０の電力供給能力が上昇して、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流以上になると、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が所定の電圧以上となって、トランジスターＱＮ９２がオン状態となり、パワーダウン解除信号ＰＤＲをローレベルに活性化する。

パワーダウン解除信号ＰＤＲは、バッファー回路２９２から発振回路２７０及び制御回路２８０に供給される。それにより、発振回路２７０が、発振動作を再開し、制御回路２８０が、イネーブル信号ＥＮの生成を再開すると共に、パワーダウン設定信号ＰＤＳをローレベルに非活性化する。

このようにして、パワーダウン解除回路２９０は、パワーダウンモードにおいて、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が流れる第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が所定の電圧以上であるときに、パワーダウン解除信号ＰＤＲを活性化して過放電検出回路２５２の検出動作を再開させる。それにより、パワーダウン解除回路２９０は、ソーラー給電部２１０から供給される電流を電圧に変換してソーラー給電部２１０の電力供給能力を判定し、それに基づいてパワーダウン解除信号ＰＤＲを活性化することができる。

また、図５に示すパワーダウン解除回路２９０によれば、通常動作モードにおいて、パワーダウン解除回路２９０の消費電力をゼロにすることができる。さらに、通常動作モード、及び、パワーダウンモードにおいてソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流よりも小さい期間において、二次電池７０からパワーダウン解除回路２９０に供給される電力をゼロにすることができる。

ここで、トランジスターＱＮ９２がオン状態となるための所定の電流は、少なくとも過放電検出回路２５２の消費電流以上であることが望ましい。それにより、過放電検出回路２５２が検出動作を再開しても、二次電池７０に蓄積された電力を消費することなくソーラー給電部２１０から過放電検出回路２５２に電力を供給することができる。

例えば、過放電検出回路２５２の検出動作時の消費電流が１μＡであり、負荷回路３００（図４）の消費電流を略ゼロとした場合に、トランジスターＱＮ９２の閾値電圧が１．１Ｖであれば、第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を約１．１ＭΩに設定しても良い。その場合には、ソーラー給電部２１０から第１の抵抗Ｒ９１に供給される電流が１μＡであるときに、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が１．１ＶとなってトランジスターＱＮ９２がオン状態となり、パワーダウン解除信号ＰＤＲが活性化される。

また、過放電検出回路２５２が間欠動作を行う場合には、所定の電流が、少なくとも過放電検出回路２５２、発振回路２７０、及び、制御回路２８０の消費電流の合計以上であることが望ましい。例えば、過放電検出回路２５２の間欠動作時の平均消費電流が１００ｎＡで、発振回路２７０及び制御回路２８０の消費電流が１００ｎＡである場合に、トランジスターＱＮ９２の閾値電圧が１．１Ｖであれば、第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を約５．５ＭΩに設定しても良い。その場合には、ソーラー給電部２１０から第１の抵抗Ｒ９１に供給される電流が２００ｎＡであるときに、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が１．１ＶとなってトランジスターＱＮ９２がオン状態となり、パワーダウン解除信号ＰＤＲが活性化される。

ソーラー給電部２１０から電池パックに供給される電流がさらに大きい場合には、過放電検出回路２５２等の消費電流を超えた分の電流が、二次電池７０を充電するために使用される。例えば、ソーラー給電部２１０から電池パックに供給される電流が３μＡであり、電検出回路２５２等の消費電流が２００ｎＡである場合に、残りの２．８μＡが、二次電池７０を充電するために使用される。

あるいは、太陽電池８０の周囲がかなり明るくならないとパワーダウン解除信号ＰＤＲが活性化されないようにするために、第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を上記の抵抗値よりも小さく設定しても良い。例えば、第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を１．５２ＭΩに設定する場合には、ソーラー給電部２１０から第１の抵抗Ｒ９１に供給される電流が約０．７２μＡであるときに、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が１．１ＶとなってトランジスターＱＮ９２がオン状態となり、パワーダウン解除信号ＰＤＲが活性化される。

同様に、第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を６４０ｋΩに設定する場合には、ソーラー給電部２１０から第１の抵抗Ｒ９１に供給される電流が約１．７２μＡであるときに、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が１．１Ｖとなって、パワーダウン解除信号ＰＤＲが活性化される。また、第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を８０ｋΩに設定する場合には、ソーラー給電部２１０から第１の抵抗Ｒ９１に供給される電流が約１３．８μＡであるときに、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が１．１Ｖとなって、パワーダウン解除信号ＰＤＲが活性化される。

さらに、トランジスターＱＮ９２のソースと共通電位ノードＮ０との間に少なくとも１つのトランジスター又はダイオード等を接続して、トランジスターＱＮ９２がオン状態となるためのゲート電圧を設定しても良い。なお、過放電検出回路２５２に検出動作を再開させるのと同時に、図４に示す過充電検出回路２５１、充電過電流検出回路２６１、又は、放電過電流検出回路２６２にも検出動作を再開させる場合には、過放電検出回路２５２の消費電流に、過充電検出回路２５１、充電過電流検出回路２６１、又は、放電過電流検出回路２６２の消費電流を加算して、所定の電流を決定する必要がある。

いずれにしても、第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値はパワーダウン解除回路２９０の動作に大きな影響を及ぼすので、集積回路２５０の製造時に第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を調整できるようにしても良い。例えば、検出端子ＭＯＮとトランジスターＱＮ９１のドレインとの間に、互いに異なる抵抗値を有する抵抗とフューズとが直列に接続された複数の直列回路を並列に接続するか、又は、抵抗とフューズとが並列に接続された複数の並列回路を直列に接続して、適切な抵抗値が得られるようにレーザー装置でフューズを切断しても良い。

あるいは、集積回路２５０の工場出荷後に第１の抵抗Ｒ９１の抵抗値を調整できるようにしても良い。例えば、検出端子ＭＯＮとトランジスターＱＮ９１のドレインとの間に、互いに異なる抵抗値を有する抵抗とスイッチ回路とが直列に接続された複数の直列回路を並列に接続するか、又は、抵抗とスイッチ回路とが並列に接続された複数の並列回路を直列に接続して、適切な抵抗値が得られるようにスイッチ回路を制御しても良い。その場合に、スイッチ回路を制御するための制御情報を外部から集積回路２５０の不揮発性メモリーに書き込むことにより、制御回路２８０が、不揮発性メモリーから制御情報を読み出してスイッチ回路を制御しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、二次電池７０が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出されて通常動作モードからパワーダウンモードに移行した場合に、過放電検出回路２５２が検出動作を停止するので、過放電検出回路２５２の消費電力をゼロにすることができる。また、パワーダウン解除回路２９０が、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流以上であるときに過放電検出回路２５２の検出動作を再開させるので、ソーラー給電部２１０の電力供給能力に応じてパワーダウンモードを解除することができる。さらに、パワーダウンモードにおいて過放電検出回路２５２の消費電力をゼロにして二次電池の消耗を抑制すると共に、ソーラー給電部２１０の電力供給能力に応じてパワーダウンモードを解除できる電池パックを提供することができる。

＜パワーダウン解除回路の第１の変形例＞
図６は、パワーダウン解除回路の第１の変形例を示す回路図である。図６に示すように、パワーダウン解除回路２９０は、インバーター２９１と、ＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスターＱＰ９２と、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスターＱＮ９１〜ＱＮ９４と、第１の抵抗Ｒ９１と、第２の抵抗Ｒ９２とを含んでいる。

トランジスターＱＮ９２は、検出端子ＭＯＮに接続されたドレインと、制御回路２８０（図５）からパワーダウン設定信号ＰＤＳが供給されるゲートとを有している。トランジスターＱＮ９３は、トランジスターＱＮ９２のソースに接続されたドレイン及びゲートと、共通電位ノードＮ０に接続されたソースとを有している。

トランジスターＱＮ９４は、第１の抵抗Ｒ９１を介して第４のノードＮ４に接続されたドレインと、トランジスターＱＮ９３のドレイン及びゲートに接続されたゲートと、共通電位ノードＮ０に接続されたソースとを有している。トランジスターＱＮ９３及びＱＮ９４は、ソーラー給電部２１０（図４）から検出端子ＭＯＮに供給される電流に比例する電流を第１の抵抗Ｒ９１に供給するカレントミラー回路を構成している。

トランジスターＱＰ９２、第２の抵抗Ｒ９２、及び、トランジスターＱＮ９１は、二次電池７０の正極と負極との間に抵抗Ｒ１（図５）を介して直列に接続されている。トランジスターＱＮ９１（第１のトランジスター）は、第２の抵抗Ｒ９２の一端に接続されたドレインと、共通電位ノードＮ０に接続されたソースと、制御回路２８０からパワーダウン設定信号ＰＤＳが供給されるゲートとを有している。

トランジスターＱＰ９２（第２のトランジスター）は、第４のノードＮ４に接続されたソースと、第２の抵抗Ｒ９２の他端に接続されたドレインと、第１の抵抗Ｒ９１を介して第４のノードＮ４に接続されたゲートとを有している。インバーター２９１の入力端子は、トランジスターＱＰ９２のドレインに接続されており、インバーター２９１の出力端子からパワーダウン解除信号ＰＤＲが出力される。

通常動作モードにおいて、制御回路２８０は、パワーダウン設定信号ＰＤＳをローレベルに非活性化する。それにより、トランジスターＱＮ９１及びＱＮ９２がオフ状態となっている。従って、インバーター２９１の入力信号がハイレベルに維持されて、インバーター２９１は、パワーダウン解除信号ＰＤＲをローレベルに活性化する。

二次電池７０が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、制御回路２８０は、通常動作モードからパワーダウンモードに移行して、イネーブル信号ＥＮ２を非活性化すると共に、パワーダウン設定信号ＰＤＳをハイレベルに活性化する。従って、トランジスターＱＮ９１及びＱＮ９２がオン状態となるので、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流がトランジスターＱＮ９３に流れて、トランジスターＱＮ９３に流れる電流に比例する電流がトランジスターＱＮ９４に流れる。それにより、第１の抵抗Ｒ９１に電流が流れて、第１の抵抗Ｒ９１の両端間に電圧が発生する。

ソーラー給電部２１０の電力供給能力が小さくて、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流よりも小さいときには、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が所定の電圧（トランジスターＱＰ９２の閾値電圧）よりも低く、トランジスターＱＰ９２がオフ状態となる。従って、インバーター２９１の入力信号がローレベルとなるので、インバーター２９１がパワーダウン解除信号ＰＤＲをハイレベルに非活性化する。

その後、ソーラー給電部２１０の電力供給能力が上昇して、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流以上になると、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が所定の電圧以上となって、トランジスターＱＰ９２がオン状態となる。従って、インバーター２９１の入力信号がハイレベルとなるので、インバーター２９１がパワーダウン解除信号ＰＤＲをローレベルに活性化する。

このようにして、パワーダウン解除回路２９０は、パワーダウンモードにおいて、カレントミラー回路によって増幅された電流が供給される第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が所定の電圧以上であるときに、パワーダウン解除信号ＰＤＲを活性化して過放電検出回路２５２（図５）の検出動作を再開させる。

＜パワーダウン解除回路の第２の変形例＞
図７は、パワーダウン解除回路の第２の変形例を示す回路図である。図７に示すように、パワーダウン解除回路２９０は、コンパレーター２９３と、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスターＱＮ９１と、第１の抵抗Ｒ９１とを含んでいる。

第１の抵抗Ｒ９１及びトランジスターＱＮ９１は、検出端子ＭＯＮと共通電位ノードＮ０との間に直列に接続されている。トランジスターＱＮ９１は、第１の抵抗Ｒ９１を介して検出端子ＭＯＮに接続されたドレインと、共通電位ノードＮ０に接続されたソースと、制御回路２８０（図５）からパワーダウン設定信号ＰＤＳが供給されるゲートとを有している。

コンパレーター２９３は、パワーダウン設定信号ＰＤＳが活性化されているときに、検出端子ＭＯＮの電圧を所定の電圧（基準電圧ＶＲＥＦ）と比較して、比較結果を表す信号をパワーダウン解除信号ＰＤＲとして出力する。一方、コンパレーター２９３は、パワーダウン設定信号ＰＤＳが非活性化されているときに、パワーダウン解除信号ＰＤＲをローレベルに活性化する。

通常動作モードにおいて、制御回路２８０は、パワーダウン設定信号ＰＤＳをローレベルに非活性化する。従って、トランジスターＱＮ９１がオフ状態となり、第１の抵抗Ｒ９１に電流が流れない。また、コンパレーター２９３が、パワーダウン解除信号ＰＤＲをローレベルに活性化する。

二次電池７０が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、制御回路２８０は、通常動作モードからパワーダウンモードに移行して、パワーダウン設定信号ＰＤＳをハイレベルに活性化する。それにより、トランジスターＱＮ９１がオン状態となるので、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が第１の抵抗Ｒ９１に流れて、第１の抵抗Ｒ９１の両端間に電圧が発生する。

ソーラー給電部２１０の電力供給能力が小さくて、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流よりも小さいときには、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が基準電圧ＶＲＥＦよりも低く、コンパレーター２９３が、パワーダウン解除信号ＰＤＲをハイレベルに非活性化する。

その後、ソーラー給電部２１０の電力供給能力が上昇して、ソーラー給電部２１０から検出端子ＭＯＮに供給される電流が所定の電流以上になると、第１の抵抗Ｒ９１の両端間電圧が基準電圧ＶＲＥＦ以上となって、コンパレーター２９３が、パワーダウン解除信号ＰＤＲをローレベルに活性化する。

図７に示す例においては、所定の電圧として基準電圧ＶＲＥＦが用いられるが、基準電圧ＶＲＥＦのノードと共通電位ノードＮ０との間に複数の抵抗を直列に接続して分圧回路を構成し、それらの抵抗の端子に接続された選択回路を用いて所定の電圧を選択できるようにしても良い。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態においては、図４に示すソーラー給電部２１０が、太陽電池８０以外の発電装置から供給される電圧を変圧又は安定化する給電回路として機能する。その他の点に関しては、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様でも良い。第２の実施形態における発電装置としては、振動発電装置又は温度差発電装置等を用いることができる。

振動発電装置には、電磁誘導方式、圧電方式、及び、静電方式等の発電装置が含まれる。電磁誘導方式の発電装置としては、例えば、スポーツウォッチ等のリスト機器において用いられる回転式発電装置が該当する。回転式発電装置は、内蔵された回転錘をユーザーの腕の動きによって回転させ、歯車によって増速した回転を利用して発電ローターを超高速で回転させて、発電された電力をキャパシターに充電する。

圧電方式の発電装置は、ピエゾ素子等の圧電材料が振動によって変形する際に発生する起電力を電力として利用する。また、静電方式の発電装置は、平面状の２つの電極が対向する構造を用いて、２つの電極の位置関係が振動によって変化する際に発生する起電力を電力として利用する。

図８は、回転式発電装置の構成例を示す平面図であり、図９は、図８に示す回転式発電装置の断面図である。図８に示すように、回転式発電装置９０は、発電機構部９０ａと、電圧制御回路９０ｂと、キャパシター９０ｃとを含んでいる。発電機構部９０ａは、ユーザーの腕の動き等による回転錘９１の回転によって発電を行うように構成されている。

図８及び図９に示すように、発電機構部９０ａは、ベース９２及びカバー９３を含むケースを備え、このケース内には、ベース９２に固定された回転軸９１ａを中心として回転する回転錘９１が設けられている。回転錘９１は、その重心が回転軸９１ａの位置から大きくずれた位置となるような形状を有している。さらに、回転錘９１には、歯車９１ｂが固定されており、回転錘９１の回転と共に歯車９１ｂも回転する。

また、ケース内には、歯車９１ｂの回転に伴って回転する中継歯車９４と、中継歯車９４の回転に伴って回転する発電ローター９５とが設けられている。歯車９１ｂ及び中継歯車９４によって、一般に輪列機構と称される回転運動伝達機構が構成されている。発電ローター９５は、回転軸と、回転軸に固定されて回転軸の周囲に複数組のＮ極及びＳ極を交互に有する永久磁石とを備えている。

さらに、略Ｃ字型の高透磁率材からなるステーター９６が、発電ローター９５を両端部の間に挟むように配置されており、ステーター９６の中央部分に導線が巻回されてコイル９７が形成されている。また、回転錘９１とベース９２との間には、回転錘９１を回転可能に支持するベアリング９８が配置されており、回転軸９１ａの周囲におけるベース９２の空き領域には、電圧制御回路９０ｂ及びキャパシター９０ｃが配置されている。

このような発電機構部９０ａにおいて、ユーザーの腕の動き等によって回転錘９１が回転すると、この回転運動が発電ローター９５に伝達されて発電ローター９５が回転し、発電ローター９５の永久磁石も回転する。従って、永久磁石のＮ極及びＳ極がステーター９６の両端部と交互に対向し、それらが対向した際に、永久磁石のＮ極からステーター９６内を通ってＳ極に向けて磁束が発生する。

それにより、コイル９７の巻回軸に沿って磁束がコイル９７を貫通する。また、コイル９７内を貫通する磁束の向きは、発電ローター９５の回転に伴って反転する。その結果、レンツの法則に従って誘導起電力がコイル９７に発生して発電が行われ、回転錘９１の回転に伴ってコイル９７の両端から交流電圧が出力される。

一方、温度差発電装置は、熱電素子（ゼーベック素子）を用いて、温度差を利用して発電を行う。例えば、ウェアラブル機器のエネルギー源を得るために、温度差発電装置によってユーザーの体温と外気又はウェアラブル機器の筺体（例えば、表面側）の温度との差を利用して発電が行われる。

図１０は、温度差発電装置を用いた腕時計装置の構成例を示す断面図である。図１０に示すように、腕時計装置１の計時及び運針を行う計時モジュール２と裏蓋３との間に、温度差発電装置６が設置されている。また、温度差発電装置６の温接点６ａが、裏蓋３に接続されており、冷接点６ｂが、モジュールカバー等の熱伝導体４を介してケース５に接続されている。

温度差発電装置６においては、例えば、ビスマス−テルル（Ｂｉ−Ｔｅ）系の複数組のＰ型半導体材料及びＮ型半導体材料（熱電素子）が、温接点６ａ及び冷接点６ｂを構成する熱伝導性の２つの支持基板に挟まれており、それらの半導体材料が所定の起電圧を発生するように電極によって直列に接続されている。温接点６ａと冷接点６ｂとの間に温度差が生じると、温度差発電装置６の両端から直流電圧が出力される。

以上の実施形態においては、本発明が携帯型情報処理装置に適用される場合について説明したが、本発明は、充電池を対象とした一般的な充電ＩＣやパワーマネージメントＩＣにも適用することができる。このように、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。

１…腕時計装置、２…計時モジュール、３…裏蓋、４…熱伝導体、５…ケース、６…温度差発電装置、１０…バンド部、２０…回路基板、２１…ＣＰＵ、２２…方位センサー、２３…加速度センサー、２４…回路素子、２８…ＧＰＳモジュール、３０…装置本体、３１…ケース部、３２…凸状部、３４…突起部、３６…内部空間、４０…光センサー部、４１…受光部、４２…発光部、４３…センサー基板、４４…透明カバー、４５…測定窓部、４６…接続配線部、５０…表示部、５５…風防板、５６…接合部材、５７…ベゼル、５８…ボタン、６０…表示パネル、６１…照明部、６３…接続配線部、７０…二次電池、７５…基板支持部、８０…太陽電池、８１…接続配線部、８２…通信端子、８３…充電端子、９０…回転式発電装置、９０ａ…発電機構部、９０ｂ…電圧制御回路、９０ｃ…キャパシター、９１…回転錘、９１ａ…回転軸、９１ｂ…歯車、９２…ベース、９３…カバー、９４…中継歯車、９５…発電ローター、９６…ステーター、９７…コイル、９８…ベアリング、１００…携帯型情報処理装置、２００…電源制御回路、２１０…ソーラー給電部、２１１…昇圧レギュレーター、２１２、２２０…スイッチ回路、２３０…監視回路、２４０…ＵＳＢ給電部、２５０…集積回路、２５１…過充電検出回路、２５２…過放電検出回路、２６１…充電過電流検出回路、２６２…放電過電流検出回路、２７０…発振回路、２８０…制御回路、２９０…パワーダウン解除回路、２９１…インバーター、２９２…バッファー回路、２９３…コンパレーター、３００…負荷回路、４００…電源回路、ＱＰ１〜ＱＰ９２…Ｐチャネルトランジスター、ＱＮ９１〜ＱＮ９４…Ｎチャネルトランジスター、Ｄ１、Ｄ２…ダイオード、Ｒ１〜Ｒ９２…抵抗、Ｃ１…キャパシター

Claims (7)

1. 電力を発電する発電装置と、
   電力を蓄電する二次電池と、
   前記発電装置が発電した電力を前記二次電池に供給する給電回路と、
   前記二次電池から電力が供給される電子回路と、
   前記二次電池から電力が供給されて、前記二次電池が過放電状態であるか否かを検出し、前記二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、イネーブル信号に従って検出動作を停止する過放電検出回路と、
   前記過放電検出回路の検出動作が停止された場合に、前記給電回路から検出端子に供給される電流が所定の電流以上であるときに前記過放電検出回路の検出動作を再開させるパワーダウン解除回路と、
   を備える携帯型情報処理装置。
2. 二次電池から電力が供給されて、前記二次電池が過放電状態であるか否かを検出し、前記二次電池が過放電状態であることが所定の期間に亘って検出された場合に、イネーブル信号に従って検出動作を停止する過放電検出回路と、
   前記過放電検出回路の検出動作が停止された場合に、給電回路から検出端子に供給される電流が所定の電流以上であるときに前記過放電検出回路の検出動作を再開させるパワーダウン解除回路と、
   を備える集積回路。
3. 前記所定の電流が、前記過放電検出回路の消費電流以上である、請求項２記載の集積回路。
4. 前記パワーダウン解除回路が、前記二次電池が過放電状態であることが前記所定の期間に亘って検出された場合に、前記給電回路から前記検出端子に供給される電流が流れる第１の抵抗を含み、前記第１の抵抗の両端間電圧が所定の電圧以上であるときに、パワーダウン解除信号を活性化して前記過放電検出回路の検出動作を再開させる、請求項２又は３記載の集積回路。
5. 前記パワーダウン解除回路が、前記二次電池の正極と負極との間に直列に接続された第１のトランジスター、第２の抵抗、及び、第２のトランジスターをさらに含み、前記第１のトランジスターが、前記二次電池が過放電状態であることが前記所定の期間に亘って検出された場合にオン状態となり、前記第２のトランジスターが、前記第１の抵抗の両端間電圧が前記所定の電圧以上であるときにオン状態となって前記パワーダウン解除信号を活性化する、請求項４記載の集積回路。
6. 前記パワーダウン解除信号が活性化されているときに発振動作を行ってクロック信号を生成し、前記パワーダウン解除信号が非活性化されているときに発振動作を停止する発振回路と、
   前記二次電池が過放電状態であることが前記所定の期間に亘って検出された場合に、前記イネーブル信号を非活性化して前記過放電検出回路の検出動作を停止させ、その後、前記パワーダウン解除信号が活性化された場合に、前記クロック信号に同期して前記イネーブル信号を生成することにより、前記過放電検出回路に間欠動作を行わせる制御回路と、
   をさらに備える、請求項４又は５記載の集積回路。
7. 請求項２〜６のいずれか１項記載の集積回路と、
   前記二次電池と、
   を備える電池パック。

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