JP6844511B2 - 携帯型情報処理装置、集積回路、及び、電池パック - Google Patents

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、二次電池を過充電又は過放電から保護するために、二次電池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。

ところで、携帯型情報処理装置には、加速度センサーや脈拍センサー等の各種のセンサーが設けられる場合があり、各種のセンサーを駆動するために必要となる電力が増加している。そのような場合に、太陽電池等の発電装置によって発電される電力には限界があるので、電池保護回路にも低消費電力化が求められている。

関連する技術として、特許文献１には、二次電池の電圧と基準電圧とを高精度に比較することによって過充電状態及び過放電状態を検出する過充電検出回路及び過放電検出回路において、消費電力を低減するために動作を連続的ではなく所定の間隔を空けて周期的に行う場合に、正常動作の限度電圧の検出精度を保ちつつ、消費電力を低減することができる保護回路が開示されている。

特許文献１の保護回路は、二次電池の端子電圧が正常動作の範囲内にある場合において、充電状態の検出結果が充電有りの場合に、充電状態の検出結果が充電無しの場合と比較して、過充電検出回路の監視動作間隔を短くするように制御する制御回路を備えている。充電有りの場合には、充電無しの場合と比較して、通常状態から過充電状態に遷移する可能性が高い。そこで、過充電検出回路の監視動作間隔を短くするように制御することにより、充電状態に応じた監視動作を行うことができる。また、充電期間中は、過放電検出回路を停止させても良い。

あるいは、制御回路は、二次電池の端子電圧が正常動作の範囲内にある場合において、放電状態の検出結果が放電有りの場合に、放電状態の検出結果が放電無しの場合と比較して、過放電検出回路の監視動作間隔を短くするように制御する。放電有りの場合には、放電無しの場合と比較して、通常状態から過放電状態に遷移する可能性が高い。そこで、過放電検出回路の監視動作間隔を短くするように制御することにより、放電状態に応じた監視動作を行うことができる。また、放電期間中は、過充電検出回路を停止させても良い。

特開２０１１−１７６９３９号公報（段落０００４−００１２、図１、図１３）

二次電池を高精度に保護するためには、二次電池の電圧を検出して保護動作を行うための電圧検出回路に加えて、充電時に二次電池に流入する電流又は放電時に二次電池から放出される電流を検出して保護動作を行うための電流検出回路を設ける必要がある。その場合に、携帯型情報処理装置における二次電池の稼働時間を長くするために、電流検出回路にも低消費電力化が求められる。特に、スポーツウォッチのように多数のセンサーを搭載しながら軽量化が求められるウェアラブル機器では、低消費電力化の要求が厳しい。

携帯型情報処理装置における消費電力を低減するためには、電流検出回路及び電圧検出回路を間欠動作させることも考えられるが、過電流に対しては、なるべく早く二次電池を保護しなければならないので、電流検出回路を電圧検出回路よりも短い周期で動作させる必要がある。しかしながら、電流検出回路又は電圧検出回路を間欠動作させると、起動時又は停止時に消費電流が変動するので、検出すべき二次電池の電圧又は電流が変動して、検出精度に影響を与えてしまう。

そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、二次電池の電圧を検出する電圧検出回路に加えて二次電池の電流を検出する電流検出回路が設けられた携帯型情報処理装置又は集積回路における消費電力を低減することである。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、電流検出回路又は電圧検出回路を間欠動作させる場合に、起動時又は停止時に消費電流が変動しても、電圧又は電流を検出する際の検出精度を向上させることである。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、電力を蓄電する二次電池と、二次電池に電力を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電子回路によって制御されるセンサーとを含む負荷回路と、第１のイネーブル信号が活性化状態のときに、二次電池の一端に接続された第１のノードと給電回路又は負荷回路に接続された第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、第１のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第１の電流検出回路と、間欠動作又は常時動作することにより、第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成する第１の電圧検出回路と、第１のイネーブル信号を生成して第１の電流検出回路に供給し、第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む制御回路とを備える。

本発明の第２の観点に係る携帯型情報処理装置は、電力を蓄電する二次電池と、二次電池に電力を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電子回路によって制御されるセンサーとを含む負荷回路と、第１のイネーブル信号が活性化状態のときに、二次電池の一端に接続された第１のノードと給電回路又は負荷回路に接続された第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、第１のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第１の電流検出回路と、間欠動作又は常時動作することにより、第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成する第１の電圧検出回路と、第１のイネーブル信号を生成して第１の電流検出回路に供給し、第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移してから第１の期間が経過した後に、第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む制御回路とを備える。

本発明の第３の観点に係る集積回路は、第１のイネーブル信号が活性化状態のときに、第１のノードと第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、第１のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第１の電流検出回路と、間欠動作又は常時動作することにより、第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成する第１の電圧検出回路と、第１のイネーブル信号を生成して第１の電流検出回路に供給し、第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む制御回路とを備える。

本発明の第１、第２、又は、第３の観点によれば、二次電池の電圧を検出する第１の電圧検出回路に加えて二次電池の電流を検出する第１の電流検出回路が設けられた携帯型情報処理装置又は集積回路において、第１の電流検出回路を間欠動作させることにより、消費電力を低減することができる。

また、制御回路が、第１の電流検出回路に供給される第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において第１の電圧検出回路の出力信号を取り込むことにより、第１の電流検出回路の起動時に消費電流が変動して第１のノードの電圧が変動しても、電圧が変動する期間を避けて第１の電圧検出回路の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

その場合に、制御回路が、第１のイネーブル信号が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、第１の電圧検出回路の出力信号を取り込むようにしても良い。それにより、第１の電流検出回路の停止時に消費電流が変動して第１のノードの電圧が変動しても、電圧が変動する期間を避けて第１の電圧検出回路の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

また、制御回路が、第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移してから第１の期間が経過した後に第１の電圧検出回路の出力信号を取り込み、第１のイネーブル信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから第２の期間が経過した後に第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む場合に、第１の期間が第２の期間よりも長いことが望ましい。第１の電流検出回路が起動する際には停止する際よりも第１のノードの電圧が安定するまでに時間がかかるので、第１のイネーブル信号の遷移から第１の電圧検出回路の出力信号を取り込むまでの期間を長くすることにより、第１のノードの電圧が安定してから第１の電圧検出回路の出力信号を取り込むことができる。

さらに、第１の電圧検出回路が、第２のイネーブル信号が活性化状態のときに、第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成し、第２のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電圧検出動作を停止し、制御回路が、第２のイネーブル信号を生成して第１の電圧検出回路に供給し、第２のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、第１の電流検出回路の出力信号を取り込むようにしても良い。それにより、第１の電圧検出回路の起動時に消費電流が変動して第１のノードと第２のノードとの間に流れる電流が変動しても、電流が変動する期間を避けて第１の電流検出回路の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

その場合に、制御回路が、第２のイネーブル信号が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、第１の電流検出回路の出力信号を取り込むようにしても良い。それにより、第１の電圧検出回路の停止時に消費電流が変動して第１のノードと第２のノードＮ２との間に流れる電流が変動しても、電流が変動する期間を避けて第１の電流検出回路の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

また、第３のイネーブル信号が活性化状態のときに、第１のノードと第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、第３のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第２の電流検出回路と、第４のイネーブル信号が活性化状態のときに、第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成し、第４のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電圧検出動作を停止する第２の電圧検出回路とが、集積回路に設けられる場合に、制御回路が、第１のイネーブル信号と第３のイネーブル信号とを同時に遷移させるようにしても良い。それにより、第１及び第２の電流検出回路の各々における電流検出の周期を短くすることができる。

本発明の第４の観点に係る電池パックは、上記いずれかの集積回路と、第１のノードに接続された一端を有する二次電池とを備える。本発明の第４の観点によれば、少なくとも第１の電圧検出回路及び第１の電流検出回路を内蔵した集積回路を備える電池パックにおいて、集積回路の消費電力を低減しながら検出精度を向上させることにより、二次電池の消耗を抑制することができる。

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。 常時動作における消費電流を説明するためのタイミングチャート。 間欠動作における消費電流を説明するためのタイミングチャート。 電池保護回路の動作タイミングの例を示すタイミングチャート。 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。例えば、二次電池７０の最高充電電圧は、約４．２Ｖである。

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、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。なお、抵抗Ｒ３及びＲ４は、配線の抵抗を表している。

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、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、及び、制御回路２８０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、配線の抵抗Ｒ３及びＲ４を介して集積回路２５０内の第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、Ｒ３、Ｒ４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、Ｒ３、Ｒ４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、Ｒ３、Ｒ４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及び過放電検出回路２５２の各々は、間欠動作又は常時動作することにより、第１のノードＮ１の電圧を検出して出力信号を生成し、出力端子ＯＵＴから出力信号を出力する。

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、Ｒ３、Ｒ４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、Ｒ３、Ｒ４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及び放電過電流検出回路２６２の各々は、間欠動作することにより、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して出力信号を生成し、出力端子ＯＵＴから出力信号を出力する。

ここで、充電過電流検出回路２６１及び放電過電流検出回路２６２の内の一方が、第１のイネーブル信号ＥＮ１が活性化状態のときに、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して出力信号を生成し、第１のイネーブル信号ＥＮ１が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第１の電流検出回路に相当する。

また、過充電検出回路２５１及び過放電検出回路２５２の内の一方が、第２のイネーブル信号ＥＮ２が活性化状態のときに、第１のノードＮ１の電圧を検出して出力信号を生成し、第２のイネーブル信号ＥＮ２が非活性化状態のときに、電圧検出動作を停止する第１の電圧検出回路に相当する。

一方、充電過電流検出回路２６１及び放電過電流検出回路２６２の内の他方が、第３のイネーブル信号ＥＮ３が活性化状態のときに、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して出力信号を生成し、第３のイネーブル信号ＥＮ３が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第２の電流検出回路に相当する。

また、過充電検出回路２５１及び過放電検出回路２５２の内の他方が、第４のイネーブル信号ＥＮ４が活性化状態のときに、第１のノードＮ１の電圧を検出して出力信号を生成し、第４のイネーブル信号ＥＮ４が非活性化状態のときに、電圧検出動作を停止する第２の電圧検出回路に相当する。

以下においては、一例として、充電過電流検出回路２６１が第１の電流検出回路に相当し、過充電検出回路２５１が第１の電圧検出回路に相当するものとする。また、放電過電流検出回路２６２が第２の電流検出回路に相当し、過放電検出回路２５２が第２の電圧検出回路に相当するものとする。

発振回路２７０は、例えば、ＣＲ発振回路等で構成され、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、発振回路２７０から供給されるクロック信号ＣＬＫに同期して、第１のイネーブル信号ＥＮ１〜第４のイネーブル信号ＥＮ４を生成する。なお、過充電検出回路２５１及び過放電検出回路２５２を常時動作させる場合には、制御回路２８０は、第２のイネーブル信号ＥＮ２及び第４のイネーブル信号ＥＮ４を常時活性化する。

制御回路２８０は、第１のイネーブル信号ＥＮ１を充電過電流検出回路２６１に供給し、第２のイネーブル信号ＥＮ２を過充電検出回路２５１に供給し、第３のイネーブル信号ＥＮ３を放電過電流検出回路２６２に供給し、第４のイネーブル信号ＥＮ４を過放電検出回路２５２に供給する。また、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は、第２のイネーブル信号ＥＮ２が活性化状態のときに動作し、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。

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。

また、過放電検出回路２５２は、第４のイネーブル信号ＥＮ４が活性化状態のときに動作し、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）。

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。

充電過電流検出回路２６１は、第１のイネーブル信号ＥＮ１が活性化状態のときに動作し、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。

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。

また、放電過電流検出回路２６２は、第３のイネーブル信号ＥＮ３が活性化状態のときに動作し、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。

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。

＜動作タイミング＞
図５は、常時動作における消費電流を説明するためのタイミングチャートである。図５においては、携帯型情報処理装置１００が動作している期間において、第１又は第２の電流検出回路に供給されるイネーブル信号ＥＮが常時ハイレベルに活性化されており、第１又は第２の電流検出回路が常時動作する。それにより、第１又は第２の電流検出回路の出力信号を取り込むための検出期間Ｔｄｅｔにかかわらず、一定の消費電流Ｉｃｏｎｓｔが常時流れるので、消費電力が大きくなってしまう。

図６は、間欠動作における消費電流を説明するためのタイミングチャートである。図６においては、第１又は第２の電流検出回路に供給されるイネーブル信号ＥＮが、間欠周期Ｔｉｎｔの内の一部である検出回路動作期間Ｔｏｐにおいてハイレベルに活性化され、それ以外の期間においてローレベルに非活性化される。

イネーブル信号ＥＮが活性化されて第１又は第２の電流検出回路のコンパレーターの出力信号が安定した後に、検出回路動作期間Ｔｏｐの内の一部である検出期間Ｔｄｅｔにおいて、制御回路２８０が、第１又は第２の電流検出回路の出力信号を取り込む。間欠動作により、第１又は第２の電流検出回路の消費電流の平均値Ｉｉｎｔは、次式に示すように、常時動作時の消費電流Ｉｃｏｎｓｔよりも大幅に低減される。
Ｉｉｎｔ＝Ｉｃｏｎｓｔ×Ｔｏｐ／Ｔｉｎｔ

そこで、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を間欠動作させるか、又は、過充電検出回路２５１及び過放電検出回路２５２を常時動作させると共に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。それにより、集積回路２５０における消費電力を低減し、さらに、携帯型情報処理装置１００における消費電力を低減することができる。なお、過電流が検出された場合には、第１又は第２の電流検出回路を常時動作させるようにしても良い。

図７は、電池保護回路の動作タイミングの例を示すタイミングチャートである。図７には、第２のイネーブル信号ＥＮ２及び過充電検出回路２５１の出力信号を取り込む検出期間を設定する信号ＭＳ２と、第４のイネーブル信号ＥＮ４及び過放電検出回路２５２の出力信号を取り込む検出期間を設定する信号ＭＳ４と、第１のイネーブル信号ＥＮ１及び充電過電流検出回路２６１の出力信号を取り込む検出期間を設定する信号ＭＳ１と、第３のイネーブル信号ＥＮ３及び放電過電流検出回路２６２の出力信号を取り込む検出期間を設定する信号ＭＳ３とが示されている。

図７に示す例において、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を間欠動作させる。その場合に、第２のイネーブル信号ＥＮ２は、間欠周期Ｔ２でハイレベルの活性化状態とローレベルの非活性化状態とを繰り返し、第４のイネーブル信号ＥＮ４は、間欠周期Ｔ４でハイレベルの活性化状態とローレベルの非活性化状態とを繰り返し、第１のイネーブル信号ＥＮ１は、間欠周期Ｔ１でハイレベルの活性化状態とローレベルの非活性化状態とを繰り返し、第３のイネーブル信号ＥＮ３は、間欠周期Ｔ３でハイレベルの活性化状態とローレベルの非活性化状態とを繰り返す。

また、図７に示すように、制御回路２８０は、充電過電流検出回路２６１に供給される第１のイネーブル信号ＥＮ１と放電過電流検出回路２６２に供給される第３のイネーブル信号ＥＮ３とを同時に遷移させても良い。例えば、第１のイネーブル信号ＥＮ１と第３のイネーブル信号ＥＮ３とを同時に非活性状態から活性状態に遷移させ、第１のイネーブル信号ＥＮ１と第３のイネーブル信号ＥＮ３とを同時に活性状態から非活性状態に遷移させても良い。それにより、充電過電流検出回路２６１及び放電過電流検出回路２６２の各々における電流検出の周期を短くすることができる。

充電過電流検出回路２６１又は放電過電流検出回路２６２を間欠動作させると、起動時又は停止時に消費電流が変動するので、第１のノードＮ１の電圧が変動して、過充電検出回路２５１及び過放電検出回路２５２の検出精度に影響を与えてしまう。そこで、制御回路２８０は、第１のイネーブル信号ＥＮ１又は第３のイネーブル信号ＥＮ３が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、過充電検出回路２５１の出力信号を取り込む。

即ち、制御回路２８０は、第１のイネーブル信号ＥＮ１又は第３のイネーブル信号ＥＮ３が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間において、過充電検出回路２５１の出力信号を取り込まない。あるいは、制御回路２８０は、過充電検出回路２５１の出力信号を取り込む際に、第１のイネーブル信号ＥＮ１及び第３のイネーブル信号ＥＮ３を非活性化状態から活性化状態に遷移させない。

それにより、充電過電流検出回路２６１又は放電過電流検出回路２６２の起動時に消費電流が変動して第１のノードＮ１の電圧が変動しても、電圧が変動する期間を避けて過充電検出回路２５１の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

その場合に、制御回路２８０は、第１のイネーブル信号ＥＮ１又は第３のイネーブル信号ＥＮ３が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、過充電検出回路２５１の出力信号を取り込むようにしても良い。それにより、充電過電流検出回路２６１又は放電過電流検出回路２６２の停止時に消費電流が変動して第１のノードＮ１の電圧が変動しても、電圧が変動する期間を避けて過充電検出回路２５１の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

例えば、制御回路２８０は、第１のイネーブル信号ＥＮ１又は第３のイネーブル信号ＥＮ３が非活性化状態から活性化状態に遷移してから第１の期間が経過した後に過充電検出回路２５１の出力信号を取り込み、第１のイネーブル信号ＥＮ１又は第３のイネーブル信号ＥＮ３が活性化状態から非活性化状態に遷移してから第２の期間が経過した後に過充電検出回路２５１の出力信号を取り込むようにしても良い。

その場合に、第１の期間が第２の期間よりも長いことが望ましい。充電過電流検出回路２６１又は放電過電流検出回路２６２が起動する際には停止する際よりも第１のノードＮ１の電圧が安定するまでに時間がかかるので、第１のイネーブル信号ＥＮ１の遷移から過充電検出回路２５１の出力信号を取り込むまでの期間を長くすることにより、第１のノードＮ１の電圧が安定してから過充電検出回路２５１の出力信号を取り込むことができる。

同様に、制御回路２８０は、第１のイネーブル信号ＥＮ１又は第３のイネーブル信号ＥＮ３が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、過放電検出回路２５２の出力信号を取り込む。それにより、充電過電流検出回路２６１又は放電過電流検出回路２６２の起動時に消費電流が変動して第１のノードＮ１の電圧が変動しても、電圧が変動する期間を避けて過放電検出回路２５２の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

その場合に、制御回路２８０は、第１のイネーブル信号ＥＮ１又は第３のイネーブル信号ＥＮ３が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、過放電検出回路２５２の出力信号を取り込むようにしても良い。それにより、充電過電流検出回路２６１又は放電過電流検出回路２６２の停止時に消費電流が変動して第１のノードＮ１の電圧が変動しても、電圧が変動する期間を避けて過放電検出回路２５２の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

一方、過充電検出回路２５１又は過放電検出回路２５２を間欠動作させると、起動時又は停止時に消費電流が変動するので、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に流れる電流が変動して、充電過電流検出回路２６１及び放電過電流検出回路２６２の検出精度に影響を与えてしまう。そこで、制御回路２８０は、第２のイネーブル信号ＥＮ２又は第４のイネーブル信号ＥＮ４が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、充電過電流検出回路２６１の出力信号を取り込む。

即ち、制御回路２８０は、第２のイネーブル信号ＥＮ２又は第４のイネーブル信号ＥＮ４が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間において、充電過電流検出回路２６１の出力信号を取り込まない。あるいは、制御回路２８０は、充電過電流検出回路２６１の出力信号を取り込む際に、第２のイネーブル信号ＥＮ２及び第４のイネーブル信号ＥＮ４を非活性化状態から活性化状態に遷移させない。

それにより、過充電検出回路２５１又は過放電検出回路２５２の起動時に消費電流が変動して第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に流れる電流が変動しても、電流が変動する期間を避けて充電過電流検出回路２６１の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

その場合に、制御回路２８０は、第２のイネーブル信号ＥＮ２又は第４のイネーブル信号ＥＮ４が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、充電過電流検出回路２６１の出力信号を取り込むようにしても良い。それにより、過充電検出回路２５１又は過放電検出回路２５２の停止時に消費電流が変動して第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に流れる電流が変動しても、電流が変動する期間を避けて充電過電流検出回路２６１の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

同様に、制御回路２８０は、第２のイネーブル信号ＥＮ２又は第４のイネーブル信号ＥＮ４が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、放電過電流検出回路２６２の出力信号を取り込む。それにより、過充電検出回路２５１又は過放電検出回路２５２の起動時に消費電流が変動して第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に流れる電流が変動しても、電流が変動する期間を避けて放電過電流検出回路２６２の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

その場合に、制御回路２８０は、第２のイネーブル信号ＥＮ２又は第４のイネーブル信号ＥＮ４が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、放電過電流検出回路２６２の出力信号を取り込むようにしても良い。それにより、過充電検出回路２５１又は過放電検出回路２５２の停止時に消費電流が変動して第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に流れる電流が変動しても、電流が変動する期間を避けて放電過電流検出回路２６２の出力信号が取り込まれるので検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、少なくとも過充電検出回路２５１又は過放電検出回路２５２と、充電過電流検出回路２６１又は放電過電流検出回路２６２とを内蔵した集積回路２５０を備える電池パックにおいて、集積回路の消費電力を低減しながら検出精度を向上させることにより、二次電池７０の消耗を抑制することができる。

＜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、３００…負荷回路、４００…電源回路、ＱＰ１、ＱＰ２…Ｐチャネルトランジスター、Ｄ１、Ｄ２…ダイオード、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗、Ｃ１…キャパシター

Claims (9)

1. 電力を蓄電する二次電池と、
   前記二次電池に電力を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電子回路によって制御されるセンサーとを含む負荷回路と、
   第１のイネーブル信号が活性化状態のときに、前記二次電池の一端に接続された第１のノードと前記給電回路又は前記負荷回路に接続された第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、前記第１のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第１の電流検出回路と、
   間欠動作又は常時動作することにより、前記第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成する第１の電圧検出回路と、
   前記第１のイネーブル信号を生成して前記第１の電流検出回路に供給し、前記第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、前記第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む制御回路と、
   を備える携帯型情報処理装置。
2. 電力を蓄電する二次電池と、
   前記二次電池に電力を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電子回路によって制御されるセンサーとを含む負荷回路と、
   第１のイネーブル信号が活性化状態のときに、前記二次電池の一端に接続された第１のノードと前記給電回路又は前記負荷回路に接続された第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、前記第１のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第１の電流検出回路と、
   間欠動作又は常時動作することにより、前記第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成する第１の電圧検出回路と、
   前記第１のイネーブル信号を生成して前記第１の電流検出回路に供給し、前記第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移してから第１の期間が経過した後に、前記第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む制御回路と、
   を備える携帯型情報処理装置。
3. 第１のイネーブル信号が活性化状態のときに、第１のノードと第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、前記第１のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第１の電流検出回路と、
   間欠動作又は常時動作することにより、前記第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成する第１の電圧検出回路と、
   前記第１のイネーブル信号を生成して前記第１の電流検出回路に供給し、前記第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、前記第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む制御回路と、
   を備える集積回路。
4. 前記制御回路が、前記第１のイネーブル信号が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、前記第１の電圧検出回路の出力信号を取り込む、請求項３記載の集積回路。
5. 前記制御回路が、前記第１のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移してから第１の期間が経過した後に前記第１の電圧検出回路の出力信号を取り込み、前記第１のイネーブル信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから第２の期間が経過した後に前記第１の電圧検出回路の出力信号を取り込み、前記第１の期間が前記第２の期間よりも長い、請求項３又は４記載の集積回路。
6. 前記第１の電圧検出回路が、第２のイネーブル信号が活性化状態のときに、前記第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成し、前記第２のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電圧検出動作を停止し、
   前記制御回路が、前記第２のイネーブル信号を生成して前記第１の電圧検出回路に供給し、前記第２のイネーブル信号が非活性化状態から活性化状態に遷移する期間以外の期間において、前記第１の電流検出回路の出力信号を取り込む、
   請求項３〜５のいずれか１項記載の集積回路。
7. 前記制御回路が、前記第２のイネーブル信号が活性化状態から非活性化状態に遷移する期間以外の期間において、前記第１の電流検出回路の出力信号を取り込む、請求項６記載の集積回路。
8. 第３のイネーブル信号が活性化状態のときに、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に流れる電流を検出して出力信号を生成し、前記第３のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電流検出動作を停止する第２の電流検出回路と、
   第４のイネーブル信号が活性化状態のときに、前記第１のノードの電圧を検出して出力信号を生成し、前記第４のイネーブル信号が非活性化状態のときに、電圧検出動作を停止する第２の電圧検出回路と、
   をさらに備え、
   前記制御回路が、前記第１のイネーブル信号と前記第３のイネーブル信号とを同時に遷移させる、請求項３〜７のいずれか１項記載の集積回路。
9. 請求項３〜８のいずれか１項記載の集積回路と、
   前記第１のノードに接続された一端を有する二次電池と、
   を備える電池パック。

Images