(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部回路と、一対の端子を有し、専用二次電池を収容する電池装着部と、前記専用二次電池の充電を制御するための充電制御回路とを備え、前記専用二次電池が、前記電池装着部の前記一対の端子を介して、かつ、前記充電制御回路を介さずに、前記内部回路に電力を供給する構成の携帯端末機器の代替電源として、前記専用二次電池の替わりに前記電池装着部に装着されて用いられる電池パックであって、
前記電池装着部の前記一対の端子に接続される一対の接続端子と、これらの接続端子間に介挿された、電気二重層コンデンサと一次電池と電源回路とからなるパック内回路を備え、
前記電源回路が、前記一次電池の起電力を所定値以下の電流に制限して出力する電流制限回路と、該電流制限回路から出力された前記一次電池の起電力の電圧レベルを前記専用二次電池の電圧レベルにまで昇圧する直流／直流コンバータと、該直流／直流コンバータの出力電圧を前記電気二重層コンデンサに印加すると共に、同出力電圧を検出し、当該検出結果に基づいて、負帰還信号を生成して、前記直流／直流コンバータへ送出し、該直流／直流コンバータを負帰還制御する電圧検出器とからなり、かつ、
前記パック内回路は、前記一次電池と前記電源回路との直列接続に、前記電気二重層コンデンサが並列接続されてなると共に、該パック内回路が、前記一対の接続端子を介して、かつ、前記充電制御回路を介さずに、前記内部回路に接続されていることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記携帯端末機器は、バースト状に消費電力が増減する動作モードを有するものであることを特徴とする請求１記載の電池パック。
【請求項３】
前記一次電池に対して電流の逆流を防止するためのダイオードが付加されてなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項４】
前記携帯端末機器に装着する際の、発振のトラブルを防止するための発振防止コンデンサが付加されてなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項５】
前記一次電池が、アルカリ乾電池からなることを特徴とする請求項１又は２記載の電池パック。
【請求項６】
前記一次電池が、交換可能なアルカリ乾電池からなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項７】
前記一次電池が、燃料電池からなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項８】
前記一次電池が、燃料補充の可能な燃料電池からなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電池パックに係り、例えば、利用者が長期間外出するときに携行する携帯電話機など、放電した専用二次電池の充電が困難な携帯端末機器に用いて好適な電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機などの携帯端末機器は、専用二次電池が装着されて動作するようになっている。たとえば図１８に示すように、携帯電話機１は、本体１０と、専用二次電池２０とから構成されている。本体１０には、電池装着部１１と、多機能コネクタ１２と、端子１３ａ，１３ｂと、アンテナ１４とが設けられている。電池装着部１１には、専用二次電池２０が装着される。多機能コネクタ１２には、専用二次電池２０を充電するための充電用アダプタが接続される他、パーソナルコンピュータなどが接続される。端子１３ａ，１３ｂは、専用二次電池２０の図示しない端子２１ａ，２１ｂとそれぞれ結合されて同専用二次電池２０の起電力を取り込む。アンテナ１４は、図示しない無線基地局との間で電波を送受信する。
【０００３】
専用二次電池２０が放電したとき、利用者が屋内にいて商用電源が得られる場合は、充電用アダプタが多機能コネクタ１２に接続されて充電される。また、利用者が屋外にいる場合など、商用電源が得られない場合は、従来では例えば図１９（ａ）に示すように、電池パック３０が多機能コネクタ１２に接続されて充電される。電池パック３０は、簡易充電器又は非常用電源として用いられるものである。本体１０には、図１９（ｂ）に示すように、充電制御回路４０と内部回路５０とが設けられている。充電制御回路４０は、電池パック３０の起電力を端子１３ａ，１３ｂ及び端子２１ａ，２１ｂを介して専用二次電池２０に定電流かつ定電圧で供給して充電する。内部回路５０は、専用二次電池２０の電力が供給されてＴＤＭＡ（Time Devision Multiple Access 、時分割多重接続）方式の携帯電話機の主要な動作を行う。
【０００４】
図２０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図１９中の電池パック３０の電気的構成例を示す回路図である。同図中の各電池記号は、電池のセル単位を表し、１セルは１．５Ｖの起電力を有している。
同図（ａ）に示す電池パック３０は、３直列の１．５Ｖの電池セル（たとえば、アルカリ乾電池３個など）３１，３２，３３で構成されている。同図（ｂ）に示す電池パック３０は、４直列の１．５Ｖの電池セル（たとえば、アルカリ乾電池４個、３Ｖの二酸化マンガンリチウム電池２個など）３１，３２，３３，３４と、逆流防止用のダイオード３５と、電流制限用の抵抗３６とが直列接続されて構成されている。同図（ｃ）に示す電池パック３０は、６直列の１．５Ｖの電池セル（たとえば、アルカリ乾電池６個、３Ｖの二酸化マンガンリチウム電池３個、９Ｖの角型積層アルカリ乾電池１個など）３１，３２，３３，３４，３７，３８と、同電池セルの９Ｖの電圧を５Ｖに降圧する降圧回路３９とが直列接続されて構成されている。同図（ｄ）に示す電池パック３０は、終止電圧に近付いた３直列の電池セル３１，３２，３３と、同電池セルの電圧を５Ｖに昇圧する昇圧回路３Ａとが直列接続されて構成されている。
【０００５】
図２１は、図１９中の充電制御回路４０の電気的構成を示す回路図である。
この充電制御回路４０は、電流制限回路４１と、電圧制限回路４２と、制限方式選択スイッチ４３と、電圧検出器４４とから構成されている。電流制限回路４１は、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）をＤＣ６Ｖに変換するＡＣアダプタ（充電用アダプタ）６０又は電池パック３０から供給される電力の電流を専用二次電池２０の充電に適した電流に制限して出力する。電圧制限回路４２は、ＡＣアダプタ６０又は電池パック３０から供給される電力の電圧を専用二次電池２０の充電に適した電圧（たとえば、４．５Ｖ）に制限して出力する。
【０００６】
制限方式選択スイッチ４３は、電圧検出器４４から出力される選択信号ＳＬに基づいて電流制限回路４１の電力Ｍ又は電圧制限回路４２の電力Ｎを選択して出力する。電圧検出器４４は、制限方式選択スイッチ４３から出力される電力Ｑの電圧を出力すると共に検出し、この検出結果に基づいて選択信号ＳＬを出力する。この場合、電力Ｑの電圧が専用二次電池２０の充電に適した電圧よりも高いときには電圧制限回路４２の電力Ｎが選択信号ＳＬによって選択され、同充電に適した電圧よりも低い場合には電流制限回路４１の電力Ｍが選択信号ＳＬによって選択される。
【０００７】
この携帯電話機１では、電池パック３０が多機能コネクタ１２に接続されたとき、同電池パック３０から、充電制御回路４０、端子１３ａ，１３ｂ及び端子２１ａ，２１ｂを介して専用二次電池２０が定電流かつ定電圧で充電され、同専用二次電池２０の起電力が内部回路５０に供給される。内部回路５０では、ＴＤＭＡ方式の携帯電話機としての動作が行われる。また、電池パック３０に代えて、ＡＣアダプタ６０が接続された場合も、同様に、同ＡＣアダプタ６０から、充電制御回路４０、端子１３ａ，１３ｂ及び端子２１ａ，２１ｂを介して専用二次電池２０が定電流かつ定電圧で充電される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電池パック３０では、次のような問題点があった。
すなわち、利用者が携帯電話機１を携行して外出し、専用二次電池２０が放電したとき、同利用者が屋外にいる場合など、商用電源が得られない場合は、電池パック３０を用いて充電することになるが、同専用二次電池２０の放電状態によっては、所定の電圧になるまで時間がかかり、同携帯電話機１が同電池パック３０の装着後に直ちに動作しないという問題点がある。また、専用二次電池２０は携帯電話機１の電源部の構成の一部分なので、同専用二次電池２０が故障した場合、電池パック３０を接続しても、携帯電話機１が動作しないという問題点がある。
【０００９】
また、充電制御回路４０は、専用二次電池２０を充電することを前提に設けられているので、同専用二次電池２０が紛失した場合、同充電制御回路４０が正常に動作しないことがあり、電池パック３０を接続しても、携帯電話機１が正常に動作するための電圧が得られないという問題点がある。また、充電制御回路４０は４Ｖの電圧を必要とするため、電池パック３０は電池セル（１．５Ｖ／個）を少なくとも３個直列接続して構成する必要があり、利用者が携行時に重く感じるという問題点がある。また、電池パック３０が多機能コネクタ１２に接続されたとき、同多機能コネクタ１２にパーソナルコンピュータなどの他の機器を接続することができないという問題点がある。
【００１０】
これらの問題点を解決するために、専用二次電池２０と同一の専用二次電池を満充電した状態で予備として携行することが考えられる。ところが、専用二次電池を満充電した状態で携行する場合、短絡などの危険を伴う上、同専用二次電池の購入費用がかかるという問題点がある。また、予備の専用二次電池を充電するためのＡＣアダプタ６０も携行する必要があり、実現することが困難である。また、携帯電話機１はＴＤＭＡ方式に基づく動作を行うため、専用二次電池２０の終止電圧の判定は、消費電力のバースト期間中の低下した電圧値に基づいて行われる。このため、専用二次電池２０の放電深度が浅い状態（電池容量が多少残存した状態）で終止電圧に達した旨が携帯電話機１の表示部に表示されることがあり、同電池容量が使いきれないという問題点がある。
【００１１】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、専用二次電池が放電したときでも、直ちに携帯電話機などの携帯端末機器を動作させる電池パックを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、内部回路と、一対の端子を有し、専用二次電池を収容する電池装着部と、前記専用二次電池の充電を制御するための充電制御回路とを備え、前記専用二次電池が、前記電池装着部の前記一対の端子を介して、かつ、前記充電制御回路を介さずに、前記内部回路に電力を供給する構成の携帯端末機器の代替電源として、前記専用二次電池の替わりに前記電池装着部に装着されて用いられる電池パックであって、前記電池装着部の前記一対の端子に接続される一対の接続端子と、これらの接続端子間に介挿された、電気二重層コンデンサと一次電池と電源回路とからなるパック内回路を備え、前記電源回路が、前記一次電池の起電力を所定値以下の電流に制限して出力する電流制限回路と、該電流制限回路から出力された前記一次電池の起電力の電圧レベルを前記専用二次電池の電圧レベルにまで昇圧する直流／直流コンバータと、該直流／直流コンバータの出力電圧を前記電気二重層コンデンサに印加すると共に、同出力電圧を検出し、当該検出結果に基づいて、負帰還信号を生成して、前記直流／直流コンバータへ送出し、該直流／直流コンバータを負帰還制御する電圧検出器とからなり、かつ、前記パック内回路は、前記一次電池と前記電源回路との直列接続に、前記電気二重層コンデンサが並列接続されてなると共に、該パック内回路が、前記一対の接続端子を介して、かつ、前記充電制御回路を介さずに、前記内部回路に接続されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求１記載の電池パックに係り、前記携帯端末機器が、バースト状に消費電力が増減する動作モードを有するものであることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記一次電池に対して電流の逆流を防止するためのダイオードが付加されてなることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記携帯端末機器に装着する際の、発振のトラブルを防止するための発振防止コンデンサが付加されてなることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記一次電池が、アルカリ乾電池からなることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記一次電池が、交換可能なアルカリ乾電池からなることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記一次電池が、燃料電池からなることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項８記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記一次電池が、燃料補充の可能な燃料電池からなることを特徴としている。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１は、この発明の第１の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
この形態の電池パック７０は、同図に示すように、アルカリ乾電池７１，７２と、電源回路７３と、電気二重層コンデンサ７４と、これらを収容するパッケージ７５とから構成され、従来の図１８中の着脱可能な専用二次電池２０に代えて携帯電話機本体１０に装着される構成にされている。
【００４２】
図２は、図１中の電池パック７０が本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）が側面図、及び同図（ｃ）が電気的構成を示す回路図である。これらの図では、従来の図１９中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この携帯電話機では、同図（ａ）に示すように、多機能コネクタ１２には、たとえばパーソナルコンピュータなど、他の機器が接続される状態になっている。また、同図（ｂ）に示すように、電池パック７０は、電池装着部１１に装着されている。
【００４３】
また、同図（ｃ）に示すように、電池パック７０では、アルカリ乾電池７１，７２が直列接続されている。直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２は、専用二次電池２０の電圧よりも低い電圧（３Ｖ）の起電力を発生する。アルカリ乾電池７１の＋側には電源回路７３の入力側が接続され、同電源回路７３の出力側とアルカリ乾電池７２の−側との間に電気二重層コンデンサ７４が接続されている。電源回路７３は、昇圧型のＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータなどを有し、直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２の電圧を専用二次電池２０の電圧（たとえば、４．５Ｖ）と同一の電圧に昇圧して出力する。電気二重層コンデンサ７４は、パッケージ７５に収容されるように薄型の平面状に形成され、バースト状に消費電力が増減する携帯電話機の内部回路５０に対して安定した電力を供給するための容量（たとえば、１０ｍＦ以上）を有し、電源回路７３の出力電圧が印加されることによって充電されて電力を貯蔵する。また、電気二重層コンデンサ７４には、同電気二重層コンデンサ７４に蓄積された電力を携帯電話機本体１０に供給するための端子７６ａ，７６ｂが接続されている。
【００４４】
図３は、図２（ｃ）中の充電制御回路４０及び電源回路７３の電気的構成を示すブロック図であり、従来の図２１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
電源回路７３は、図３に示すように、電流制限回路７３ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂと、電圧検出器７３ｃとから構成されている。電流制限回路７３ａは、入力されたアルカリ乾電池７１，７２の起電力を所定値以下の電流に制限して出力する。この制限された電流値は、消費電力のバースト期間中にアルカリ乾電池７１，７２よりも電気二重層コンデンサ７４を優先的に放電させることにより、できるだけ同アルカリ乾電池７１，７２の寿命が長くなるように設定される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂは、電流制限回路７３ａから供給されたアルカリ乾電池７１，７２の起電力の電圧を専用二次電池２０の電圧と同一の出力電圧Ｕに昇圧する。電圧検出器７３ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂの出力電圧Ｕを検出すると共に電気二重層コンデンサ７４に印加し、同出力電圧Ｕを負帰還制御するための負帰還信号Ｆを生成して同ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂへ送出する。
【００４５】
図４は、図２（ｃ）中の内部回路５０の電気的構成を示すブロック図である。
この内部回路５０は、図４に示すように、パワーアンプ５１と、送受信部５２と、制御部５３と、ドライバ５４と、ディスプレイ５５と、マイク・スピーカ５６と、レギュレータ５７とから構成されている。パワーアンプ５１は、電池パック７０の出力電圧が供給され、送受信部５２から出力された送信用信号をアンテナ１４を介してＴＤＭＡ方式による送信電波として発信する。ＴＤＭＡ方式は、日本国内ではＰＤＣ（Personal Degital Cellular ）方式が用いられ、ヨーロッパなどではＧＳＭ（Global System for Mobile communications ）方式が用いられる。送受信部５２は、アンテナ１４を介して無線信号を送受信する。
【００４６】
制御部５３は、中央処理装置などで構成され、制御プログラムに基づいて内部回路５０全体の動作を制御する。ドライバ５４は、マイク／スピーカ部５６から吹き込まれた音声信号をデジタル信号に変換すると共に、受信されたデジタル信号を音声信号に変換して同マイク／スピーカ部５６へ送出する。また、ドライバ５４は、ディスプレイ５５に表示用の信号を送出する。ディスプレイ５５は、利用者に対して各種メッセージなどの情報を表示する。レギュレータ５７は、電池パック７０の出力電圧を入力して所定値の定電圧を生成し、送受信部５２、制御部５３、ドライバ５４、及びマイク・スピーカ部５６に供給する。
【００４７】
次に、この形態の電池パックの動作について説明する。
電池パック７０は、従来の図１８中の専用二次電池２０を電源として動作する携帯電話機１に対し、同専用二次電池２０が放電したとき、同専用二次電池２０に代えて装着されて電力を供給する。すなわち、電池パック７０では、直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２から３Ｖの起電力が発生する。アルカリ乾電池７１，７２の起電力は、電流制限回路７３ａで所定値以下の電流に制限されてＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂへ送出され、同ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂで専用二次電池２０の電圧と同一の出力電圧Ｕに昇圧される。出力電圧Ｕは、電圧検出器７３ｃで検出され、同電圧検出器７３ｃから負帰還信号ＦがＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂへ送出されることにより、所定値になるように負帰還制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂの出力電圧Ｕは、電気二重層コンデンサ７４に印加される。そして、電気二重層コンデンサ７４に電力が貯蔵される。同電力は、端子７６ａ，７６ｂを介して端子１３ａ，１３ｂから携帯電話機本体１０に供給される。
【００４８】
携帯電話機本体１０では、ＴＤＭＡ方式によって送信電波が発信され、このとき、電池パック７０から同ＴＤＭＡ方式に基づく周波数のパルス状の負荷電流が取り出される。電気二重層コンデンサ７４は、バースト状に消費電力が増減する内部回路５０に対して安定した電力を供給するための容量を有しているので、パワーアンプ５１の消費電力のバースト期間中でも同電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しない。このため、アルカリ乾電池７１，７２の放電深度が浅い状態で終止電圧に達した旨が携帯電話機本体１０の表示部に表示されることがなく、同アルカリ乾電池７１，７２の容量を使いきることができる。
【００４９】
以上のように、この第１の実施形態では、電池パック７０は、専用二次電池２０に代えて本体１０に装着されるので、電気二重層コンデンサ７４に貯蔵されている電力が装着後すぐに本体１０に供給され、携帯電話機が直ちに動作する。また、専用二次電池２０が故障又は紛失した場合でも、同専用二次電池２０は電源部の構成に含まれないため、電池パック７０を本体１０に装着することにより、携帯電話機が直ちに動作する。さらに、電池パック７０は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂを備えているので、直列接続された比較的軽量な２個のアルカリ乾電池７１，７２又は１個のアルカリ乾電池で携帯電話機を動作させることができる。その上、電池パック７０は、端子１３ａ，１３ｂに接続され、多機能コネクタ１２には接続されないので、同多機能コネクタ１２にパーソナルコンピュータなど、他の機器を接続できる。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しないので、アルカリ乾電池７１，７２の容量を使いきることができる。また、アルカリ乾電池は、日時や利用者の居所に関わらず、入手しやすいものなので、アルカリ乾電池７１，７２が放電した場合は、直ちに交換できる。
【００５０】
第２の実施形態
図５は、この発明の第２の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図であり、第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の電池パック７０Ａでは、図５に示すように、図１中の電池パック７０から電源回路７３が削除され、かつアルカリ乾電池７７が付加されている。他は、図１と同様の構成である。
【００５１】
図６は、図５中の電池パック７０Ａが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図であり、第１の実施形態を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図６（ｃ）に示すように、電池パック７０Ａでは、アルカリ乾電池７１，７２，７７が直列接続されている。直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２，７７は、専用二次電池２０と同一電圧（たとえば、４．５Ｖ）の起電力を発生する。直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２，７７には、電気二重層コンデンサ７４が並列接続されている。この実施形態では、電気二重層コンデンサ７４は、直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２，７７よりも等価直列抵抗の低いものが用いられる。この等価直列抵抗は、消費電力のバースト期間中にアルカリ乾電池７１，７２，７７よりも電気二重層コンデンサ７４を優先的に放電させることにより、できるだけ同アルカリ乾電池７１，７２，７７の寿命が長くなるように設定される。
【００５２】
次に、この形態の電池パックの動作について説明する。
電池パック７０Ａは、従来の図１８中の専用二次電池２０を電源として動作する携帯電話機１に対し、同専用二次電池２０が放電したとき、同専用二次電池２０に代えて装着されて電力を供給する。すなわち、電池パック７０Ａでは、直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２，７７から４．５Ｖの起電力が発生する。アルカリ乾電池７１，７２，７７の電圧は、電気二重層コンデンサ７４に印加される。そして、電気二重層コンデンサ７４に電力が貯蔵される。同電力は、端子７６ａ，７６ｂを介して端子１３ａ，１３ｂから携帯電話機本体１０に供給される。携帯電話機本体１０では、第１の実施形態と同様の動作が行われる。この場合、電気二重層コンデンサ７４の等価直列抵抗は、直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２，７７の等価直列抵抗よりも低いので、消費電力のバースト期間中に電気二重層コンデンサ７４が優先的に放電する。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しないので、アルカリ乾電池７１，７２，７７の放電深度が浅い状態で終止電圧に達した旨が携帯電話機本体１０の表示部に表示されることがなく、同アルカリ乾電池７１，７２，７７の容量を使いきることができる。
【００５３】
以上のように、この第２の実施形態では、電池パック７０Ａは、専用二次電池２０に代えて本体１０に装着されるので、電気二重層コンデンサ７４に貯蔵されている電力が装着後すぐに本体１０に供給され、携帯電話機が直ちに動作する。また、専用二次電池２０が故障又は紛失した場合でも、同専用二次電池２０は電源部の構成に含まれないため、電池パック７０Ａを本体１０に装着することにより、携帯電話機が直ちに動作する。さらに、電池パック７０Ａでは、アルカリ乾電池７１，７２，７７が専用二次電池２０と同一電圧（たとえば、４．５Ｖ）の起電力を発生し、かつ電気二重層コンデンサ７４の等価直列抵抗は、直列接続された同アルカリ乾電池７１，７２，７７よりも低いので、電源回路７３が不要になり、構成が簡素化される。その上、電池パック７０Ａは、端子１３ａ，１３ｂに接続され、多機能コネクタ１２には接続されないので、同多機能コネクタ１２にパーソナルコンピュータなど、他の機器を接続できる。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しないので、アルカリ乾電池７１，７２，７７の容量を使いきることができる。
【００５４】
第３の実施形態
図７は、この発明の第３の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図であり、第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の電池パック７０Ｂでは、図７に示すように、図１中のアルカリ乾電池７１，７２に代えて、燃料電池７８が設けられている。他は、図１と同様の構成である。
【００５５】
図８は、図７中の電池パック７０Ｂが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図であり、第１の実施形態を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図８（ｃ）に示すように、電池パック７０Ｂでは、直列接続されたアルカリ乾電池７１，７２に代えて、燃料電池７８が設けられている。燃料電池７８は、専用二次電池２０の電圧よりも低い電圧（たとえば、３Ｖ）の起電力を発生する。他は、図２と同様の構成である。
【００５６】
図９は、図８中の燃料電池７８の一例を示す構成図である。
この燃料電池７８は、図９に示すように、正極側ガス室７９、正極７Ａ、負極側ガス室７Ｂ、負極７Ｃ、及び同正極７Ａと同負極７Ｃとの間に挟まれた電解質層７Ｄを有している。この燃料電池７８では、正極活物質（酸化剤）が正極側ガス室７９に取り込まれると共に、与えられた負極活物質（水素やメタノールなどからなる燃料）が負極側ガス室７Ｂに取り込まれ、同正極側ガス室７９、負極側ガス室７Ｂ及び電解質層７Ｄから反応生成物を排出しつつ、正極７Ａと負極７Ｃとの間に起電力ｅが発生する。
【００５７】
次に、この形態の電池パックの動作について説明する。
電池パック７０Ｂは、従来の図１８中の専用二次電池２０を電源として動作する携帯電話機１に対し、同専用二次電池２０が放電したとき、同専用二次電池２０に代えて装着されて電力を供給する。すなわち、電池パック７０Ｂでは、燃料電池７８から３Ｖの起電力が発生する。燃料電池７８の起電力は、電流制限回路７３ａで所定値以下の電流に制限されてＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂへ送出され、同ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂで専用二次電池２０の電圧と同一の出力電圧Ｕに昇圧される。出力電圧Ｕは、電圧検出器７３ｃで検出され、同電圧検出器７３ｃから負帰還信号ＦがＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂへ送出されることにより、所定値になるように負帰還制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂの出力電圧Ｕは、電気二重層コンデンサ７４に印加される。そして、電気二重層コンデンサ７４に電力が貯蔵される。同電力は、端子７６ａ，７６ｂを介して端子１３ａ，１３ｂから携帯電話機本体１０に供給される。携帯電話機本体１０では、第１の実施形態と同様の動作が行われる。
【００５８】
この場合、電気二重層コンデンサ７４は、バースト状に消費電力が増減する内部回路５０に対して安定した電力を供給するための容量を有しているので、パワーアンプ５１の消費電力のバースト期間中でも同電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しない。このため、燃料電池７８の放電深度が浅い状態で終止電圧に達した旨が携帯電話機本体１０の表示部に表示されることがなく、同燃料電池７８の容量を使いきることができる。
【００５９】
以上のように、この第３の実施形態では、第１の実施形態とほぼ同様の利点がある他、電池パック７０Ｂが図１中のアルカリ乾電池７１，７２に代えて燃料電池７８を備えているので、燃料が尽きた場合は、補充することにより、直ちに同電池パック７０Ｂの動作が復帰する。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しないので、燃料電池７８の容量を使いきることができる。
【００６０】
第４の実施形態
図１０は、この発明の第４の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図であり、第３の実施形態を示す図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の電池パック７０Ｃは、図１０に示すように、図７中の電池パック７０Ｂから電源回路７３が削除され、かつ燃料電池７８に代えて、燃料電池７８Ｃが設けられたものである。他は、図７と同様の構成である。
【００６１】
図１１は、図１０中の電池パック７０Ｃが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図であり、第３の実施形態を示す図８中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図１１（ｃ）に示すように、電池パック７０Ｃでは、図８中の燃料電池７８に代えて、起電力の異なる燃料電池７８Ｃが設けられている。燃料電池７８Ｃは、専用二次電池２０と同一電圧（たとえば、４．５Ｖ）の起電力を発生する。燃料電池７８Ｃには、電気二重層コンデンサ７４が並列接続されている。この実施形態では、電気二重層コンデンサ７４には、燃料電池７８Ｃよりも等価直列抵抗の低いものが用いられる。この等価直列抵抗は、消費電力のバースト期間中に燃料電池７８Ｃよりも電気二重層コンデンサ７４を優先的に放電させることにより、できるだけ同燃料電池７８Ｃの使用時間が長くなるように設定される。
【００６２】
次に、この形態の電池パックの動作について説明する。
電池パック７０Ｃは、従来の図１８中の専用二次電池２０を電源として動作する携帯電話機１に対し、同専用二次電池２０が放電したとき、同専用二次電池２０に代えて装着されて電力を供給する。すなわち、電池パック７０Ｃでは、燃料電池７８Ｃから４．５Ｖの起電力が発生する。燃料電池７８Ｃの電圧は、電気二重層コンデンサ７４に印加される。そして、電気二重層コンデンサ７４に電力が貯蔵される。同電力は、端子７６ａ，７６ｂを介して端子１３ａ，１３ｂから携帯電話機本体１０に供給される。携帯電話機本体１０では、第１の実施形態と同様の動作が行われる。この場合、電気二重層コンデンサ７４の等価直列抵抗は、燃料電池７８Ｃの等価直列抵抗よりも低いので、消費電力のバースト期間中に電気二重層コンデンサ７４が優先的に放電する。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しないので、燃料電池７８Ｃの放電深度が浅い状態で終止電圧に達した旨が携帯電話機本体１０の表示部に表示されることがなく、同燃料電池７８Ｃの容量を使いきることができる。
【００６３】
以上のように、この第４の実施形態では、第２の実施形態とほぼ同様の利点がある他、電池パック７０Ｃが図６中のアルカリ乾電池７１，７２，７７に代えて燃料電池７８Ｃを備えているので、燃料が尽きた場合は、補充することにより、直ちに動作が復帰する。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ７４の電圧は殆ど低下しないので、燃料電池７８の容量を使いきることができる。
【００６４】
第５の実施形態
図１２は、この発明の第５の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図であり、第２の実施形態を示す図５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の電池パック７０Ｄでは、図１２に示すように、図５中の電池パック７０Ａに、ヒューズ７Ｅ、ダイオード７Ｆ、及び発振防止コンデンサ７Ｇが付加されている。他は、図５と同様の構成である。
【００６５】
図１３は、図１２中の電池パック７０Ｄが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図であり、第２の実施形態を示す図６中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図１３（ｃ）に示すように、電池パック７０Ｄでは、ヒューズ７Ｅがアルカリ乾電池７１の＋側と電気二重層コンデンサ７４の＋側との間に介挿されている。ヒューズ７Ｅは、電池パック７０Ｄの出力電流が所定値を越えたとき（たとえば、端子７６ａ，７６ｂが誤って短絡された場合など）に同出力電流を遮断する。また、ダイオード７Ｆは、アノードが電気二重層コンデンサ７４の＋側に接続され、カソードが端子７６ａに接続されている。このダイオード７Ｆは、一次電池に対して電流の逆流を防止するものであり、たとえば、多機能コネクタ１２に図２１中の電池パック３０やＡＣアダプタ６０が誤って接続されたとき、アルカリ乾電池７１，７２，７７に対する充電電流を阻止する。また、アルカリ乾電池７１，７２，７７は、直列接続された状態では、初期の電圧が５Ｖ以上になり、本体１０に対する許容電圧（たとえば、５Ｖ）を越えることがある。この場合、ダイオード７Ｆは、順方向の電圧降下（常温で０．６Ｖ程度）により、アルカリ乾電池７１，７２，７７の電圧を本体１０に対する許容電圧の範囲内に降下させる。発振防止コンデンサ７Ｇは、端子７６ａ，７６ｂの間に介挿されている。この発振防止コンデンサ７Ｇは、電池パック７０Ｄが本体１０に装着されたとき、電源インピーダンスの不整合などによって発生する発振を未然に防止する。
【００６６】
次に、この形態の電池パックの動作について説明する。
電池パック７０Ｄは、従来の図１８中の専用二次電池２０を電源として動作する携帯電話機１に対し、同専用二次電池２０が放電したとき、同専用二次電池２０に代えて装着されて電力を供給する。この後、図５中の電池パック７０Ａと同様の動作が行われる。また、電池パック７０Ｄが本体１０に装着される前に端子７６ａ，７６ｂが誤って短絡された場合、電池パック７０Ｄの出力電流はヒューズ７Ｅによって遮断される。また、多機能コネクタ１２に電池パック３０やＡＣアダプタ６０が誤って接続されたとき、ダイオード７Ｆによってアルカリ乾電池７１，７２，７７に対する充電電流が阻止される。また、アルカリ乾電池７１，７２，７７の電圧は、ダイオード７Ｆによって降下されて本体１０に供給される。また、発振防止コンデンサ７Ｇによって端子７６ａ，７６ｂ間の高周波領域のインピーダンスが低下し、発振が未然に防止される。
【００６７】
以上のように、この第５の実施形態では、電池パック７０Ｄに、ヒューズ７Ｅ、ダイオード７Ｆ、及び発振防止コンデンサ７Ｇが設けられているので、第２の実施形態の利点に加え、端子７６ａ，７６ｂが誤って短絡された場合や、多機能コネクタ１２に電池パック３０やＡＣアダプタ６０が誤って接続された場合でも、安全性が確保されると共に、発振が未然に防止される。
【００６８】
第６の実施形態
図１４は、この発明の第６の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図であり、第５の実施形態を示す図１２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図１４に示すように、この形態の電池パック７０Ｅでは、図１２中の電池パック７０Ｄと同様に、図５中の電池パック７０Ａに、ヒューズ７Ｅ、ダイオード７Ｆ、及び発振防止コンデンサ７Ｇが付加されているが、内部の接続状態が異なっている。
【００６９】
図１５は、図１４中の電池パック７０Ｅが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図であり、第５の実施形態を示す図１３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図１５（ｃ）に示すように、電池パック７０Ｅでは、ヒューズ７Ｅが電気二重層コンデンサ７４の＋側とダイオード７Ｆのアノードとの間に介挿され、同ダイオード７Ｆのカソードは端子７６ａに接続されている。他は、図１３（ｃ）と同様の構成である。
【００７０】
この形態の電池パックにおいても、第５の実施形態と同様の動作が行われ、同様の利点がある。
【００７１】
第７の実施形態
図１６は、この発明の第７の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図であり、第５の実施形態を示す図１２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図１６に示すように、この形態の電池パック７０Ｆも、図１２中の電池パック７０Ｄと同様に、図５中の電池パック７０Ａに、ヒューズ７Ｅ、ダイオード７Ｆ、及び発振防止コンデンサ７Ｇが付加されたものであるが、内部の接続状態が異なっている。
【００７２】
図１７は、図１６中の電池パック７０Ｆが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図であり、第５の実施形態を示す図１３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図１７（ｃ）に示すように、電池パック７０Ｆでは、ダイオード７Ｆのアノードがアルカリ乾電池７１の＋側に接続され、カソードが電気二重層コンデンサ７４の＋側に接続されている。また、ヒューズ７Ｅは、電気二重層コンデンサ７４の＋側と端子７６ａとの間に介挿されている。他は、図１３（ｃ）と同様の構成である。
【００７３】
この形態の電池パックにおいても、第５の実施形態と同様の動作が行われ、同様の利点がある。
【００７４】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。
例えば、各実施形態では、図１２中の専用二次電池２０が放電したとき、同専用二次電池２０に代えて電池パック７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ，７０Ｆが装着される例を示したが、初めから同専用二次電池２０を用いずに同電池パック７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ，７０Ｆを装着しても良い。また、図２（ｃ）及び図３中の２個のアルカリ乾電池７１，７２は、１個でも良い。ただし、この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３ｂは、１個のアルカリ乾電池の起電力の電圧を専用二次電池２０の電圧と同一の出力電圧Ｕに昇圧するものにする必要がある。また、各アルカリ乾電池は、たとえば二酸化マンガンリチウム電池やニッケル水素電池などでも良い。また、電気二重層コンデンサ７４は、たとえばアルミ電解コンデンサなどでも良い。また、各実施形態では、電池パック７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ，７０Ｆを携帯電話機の本体１０に装着する例を示したが、携帯電話機に限らず、携帯電話機の機能を含むＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）などにも装着できる。
【００７５】
図１２、図１４及び図１６中のヒューズ７Ｅは、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタでも良い。ＰＴＣサーミスタは、可電流や過熱によって抵抗値が増大して回路の電力を制限する。図１５（ｃ）中のヒューズ７Ｅとダイオード７Ｆとの位置は、逆でも良い。また、図１３（ｃ）、図１５（ｃ）及び図１７（ｃ）中のアルカリ乾電池７１，７２，７７に代えて、第４の実施形態を示す図１１（ｃ）中の燃料電池７８Ｃを設けても良い。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、電池パックは、専用二次電池に代えて携帯端末機器に装着されるので、電気二重層コンデンサ（電力貯蔵部）に貯蔵されている電力が装着後すぐに携帯端末機器に供給され、同携帯端末機器を直ちに動作させることができる。また、専用二次電池が故障又は紛失した場合でも、同専用二次電池は電源部の構成に含まれないため、電池パックを携帯端末機器に装着することにより、携帯電話機を直ちに動作させることができる。さらに、電池パックは、昇圧手段（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を備えているので、専用二次電池よりも低い電圧の一次電池で携帯端末機器を動作させることができる。その上、電池パックは、多機能コネクタには接続されないので、同多機能コネクタにパーソナルコンピュータなど、他の機器を接続できる。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ（電力貯蔵部）の電圧は殆ど低下しないので、一次電池の容量を使いきることができる。
【００７７】
また、一次電池は専用二次電池と同一電圧の起電力を発生し、かつ電力貯蔵部が同一次電池よりも等価直列抵抗の低い電気二重層コンデンサで構成されているので、電流制限回路及びＤＣ／ＤＣコンバータが不要になり、構成を簡素化できる。また、電池パックが燃料電池を備えているので、燃料が尽きた場合は、補充することにより、直ちに同電池パックの動作を復帰できる。また、燃料電池は専用二次電池と同一電圧の起電力を発生し、かつ電力貯蔵部が同燃料電池よりも等価直列抵抗が低いので、電流制限回路及びＤＣ／ＤＣコンバータが不要になり、構成を簡素化できる。また、消費電力のバースト期間中でも電気二重層コンデンサ（電力貯蔵部）の電圧は殆ど低下しないので、燃料電池の容量を使いきることができる。また、電池パックに電流遮断部及びダイオードが設けられているので、パッケージに設けられている端子が誤って短絡された場合や、多機能コネクタに充電用の電池パックやＡＣアダプタが誤って接続された場合でも、安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
【図２】図１中の電池パック７０が本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図である。
【図３】図２（ｃ）中の充電制御回路４０及び電源回路７３の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図２（ｃ）中の内部回路５０の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の第２の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
【図６】図５中の電池パック７０Ａが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図である。
【図７】この発明の第３の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
【図８】図７中の電池パック７０Ｂが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図である。
【図９】図８中の燃料電池７８の一例を示す構成図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
【図１１】図１０中の電池パック７０Ｃが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図である。
【図１２】この発明の第５の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
【図１３】図１２中の電池パック７０Ｄが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図である。
【図１４】この発明の第６の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
【図１５】図１４中の電池パック７０Ｅが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図である。
【図１６】この発明の第７の実施形態である電池パックの外観を示す斜視図である。
【図１７】図１６中の電池パック７０Ｆが本体１０に装着された状態の携帯電話機を示す図である。
【図１８】従来の携帯電話機の外観を示す斜視図である。
【図１９】従来の電池パック３０が多機能コネクタ１２に接続された状態の携帯電話機を示す図である。
【図２０】図１９中の電池パック３０の電気的構成例を示す回路図である。
【図２１】図１９中の充電制御回路４０の電気的構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１０      携帯電話機本体（携帯端末機器）
１１      電池装着部
２０      専用二次電池
５０      内部回路
７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ，７０Ｆ      電池パック
７１，７２，７７      アルカリ乾電池（一次電池）
７３      電源回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ、昇圧手段）
７３ａ      電流制限回路
７３ｂ      ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段）
７３ｃ      電圧検出器
７４      電気二重層コンデンサ（電力貯蔵部）
７５      パッケージ
７６ａ，７６ｂ      端子
７８，７８Ｃ      燃料電池
７Ｅ      ヒューズ（電流遮断部）
７Ｆ      ダイオード
【図１】
0003642769.tif 000002
【図２】
0003642769.tif 000003
【図３】
0003642769.tif 000004
【図４】
0003642769.tif 000005
【図５】
0003642769.tif 000006
【図６】
0003642769.tif 000007
【図７】
0003642769.tif 000008
【図８】
0003642769.tif 000009
【図９】
0003642769.tif 000010
【図１０】
0003642769.tif 000011
【図１１】
0003642769.tif 000012
【図１２】
0003642769.tif 000013
【図１３】
0003642769.tif 000014
【図１４】
0003642769.tif 000015
【図１５】
0003642769.tif 000016
【図１６】
0003642769.tif 000017
【図１７】
0003642769.tif 000018
【図１８】
0003642769.tif 000019
【図１９】
0003642769.tif 000020
【図２０】
0003642769.tif 000021
【図２１】
0003642769.tif 000022