(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応により発電可能な電池ユニットから供給される電力により動作可能であり、前記電池ユニットが着脱可能に接続される電子機器において、
第１の消費電力で動作される第１の動作モードと、前記第１の消費電力より低い第２の消費電力で動作される第２の動作モードとを切換え可能な切換手段と、
前記切換手段により前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとの間で切換えが行われる際に、その旨を前記電池ユニットへ通知する通知手段と、
前記通知手段による通知に応答して前記電池ユニットから返送された通知に基づき、前記動作モードの切換えを実行する制御手段と、
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記第２のモードから前記第1のモードへ切換える際に、前記通知手段を介して、前記電池ユニットへ動作モードの切換えを通知することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１のモードに切換える際に、前記電池ユニットから電力供給量が不足するとの通知を受けた場合、前記第１のモードへの切換えを中止することを特徴とする請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
消費電力量の異なる複数の動作モードを有する電子機器に対して動作用の電力を供給する電池ユニットにおいて、
化学反応により発電可能な燃料電池と、
繰り返し充放電可能な２次電池と、
前記複数の動作モード間での動作モードの切り換えを行う旨の前記電子機器からの通知を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された通知で示される切り換え後の動作モードでの消費電力量が前記燃料電池の電力供給可能量を越えているが、前記燃料電池の電力供給可能量に前記２次電池の電力供給可能量を加えた総電力供給可能量以内である場合、その旨の通知を前記電子機器に送信する応答手段と、
を具備することを特徴とする電池ユニット。
【請求項５】
前記応答手段は、前記消費電力量よりも前記燃料電池のその時点での出力電力量の方が大きい場合、前記動作モードの切換えを許可する旨の通知を前記電子機器へ送信することを特徴とする請求項４記載の電池ユニット。
【請求項６】
前記消費電力量よりも前記燃料電池のその時点での出力電力量の方が所定の値を越えて大きい場合、出力電力量を下げるように前記燃料電池を駆動制御する電力制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の電池ユニット。
【請求項７】
前記燃料電池のその時点での出力電力量よりも前記消費電力量の方が大きい場合、前記燃料電池の出力電力量を上げるように駆動制御する電力制御手段をさらに具備し、
前記応答手段は、前記電力制御手段により前記燃料電池の出力電力量が前記消費電力量に達した場合に、前記燃料電池の出力電力量が変更された旨の通知を前記電子機器に送信することを特徴とする請求項４記載の電池ユニット。
【請求項８】
前記応答手段は、前記燃料電池の電力供給可能量に前記２次電池の電力供給可能量を加えた総電力供給可能量よりも前記消費電力量の方が大きい場合、前記動作モードの切り換えを禁止する旨の通知を送信することを特徴とする請求項４記載の電池ユニット。
【請求項９】
前記消費電力量よりも前記燃料電池のその時点での出力電力量の方が所定の値を越えて大きい場合、前記燃料電池の出力電力量と前記消費電力量との差分の電力で前記２次電池の充電を行う電力制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばダイレクト・メタノール方式の燃料電池を電源として動作可能な電子機器システムの動作制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などと称される携帯情報端末やデジタルカメラなど、バッテリにより駆動可能な携帯型の電子機器が種々開発され、広く普及している。
【０００３】
また、最近、環境問題が大きな注目を集めており、環境に配慮したバッテリ開発も盛んに行われている。そして、この種のバッテリとして、ダイレクト・メタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）が良く知られている。
【０００４】
このＤＭＦＣは、燃料として与えられるメタノールと酸素を反応させ、その化学反応により電気エネルギーを得るものであり、多孔性金属または炭素からなる２つの電極が電解質をはさんだ構造をもつ（例えば、非特許文献１参照）。そして、このＤＭＦＣは、有害な廃棄物を発生させないため、その実用化が強く求められている。
【０００５】
【非特許文献１】
池田宏之助著「燃料電池のすべて」株式会社日本実業出版社、２００１年８月２０日、ｐ２１６−２１７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このＤＭＦＣでは、体積あたりの出力電力量を上げるために、ポンプ等の補助機構（補機）が使われている。したがって、この補助機構の稼働率を制御すれば、ＤＭＦＣの出力電力量を制御することが可能である。
【０００７】
しかしながら、この場合、例えば負荷電力を測定し、その結果に基づいてＤＭＦＣの出力電力量を制御するのでは、大幅な遅延が発生してしまう。つまり、ＤＭＦＣを電源として動作する電子機器システムでは、ＤＭＦＣの出力変更をスムーズに行うための仕組みが必要となる。
【０００８】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、電子機器の動作状態に応じて燃料電池の出力変更を容易に行うことを可能とした電子機器および電池ユニットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、この発明は、化学反応により発電可能な電池ユニットから供給される電力により動作可能であり、前記電池ユニットが着脱可能に接続される電子機器において、第１の消費電力で動作される第１の動作モードと、前記第１の消費電力より低い第２の消費電力で動作される第２の動作モードとを切換え可能な切換手段と、前記切換手段により前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとの間で切換えが行われる際に、その旨を前記電池ユニットへ通知する通知手段と、前記通知手段による通知に応答して前記電池ユニットから返送された通知に基づき、前記動作モードの切換えを実行する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明は、消費電力量の異なる複数の動作モードを有する電子機器に対して動作用の電力を供給する電池ユニットにおいて、化学反応により発電可能な燃料電池と、
繰り返し充放電可能な２次電池と、前記複数の動作モード間での動作モードの切り換えを行う旨の前記電子機器からの通知を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された通知で示される切り換え後の動作モードでの消費電力量が前記燃料電池の電力供給可能量を越えているが、前記燃料電池の電力供給可能量に前記２次電池の電力供給可能量を加えた総電力供給可能量以内である場合、その旨の通知を前記電子機器に送信する応答手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、動作モードの切り換え時、電池ユニットと電子機器が連携することにより、電池ユニットが内蔵する燃料電池の出力変更をスムーズに行い、また、例えば最大定格オーバー等の異常事態を防ぐことを可能とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
まず、この発明の第１実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、この発明の実施形態に係る電子機器システムの外観を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、この実施形態の電子機器システムは、電子機器１と、この電子機器１に着脱自在な燃料電池ユニット２とで構成される。電子機器１は、内側面にＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を配したフタ部がヒンジ機構により開閉自在に本体部に取り付けられたノート型のパーソナルコンピュータであり、燃料電池ユニット２から供給される電力により動作可能である。また、この電子機器１の本体部正面、つまりフタ部が閉じた状態でも露出するほぼ垂直面には、図示しない２つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）が設けられている。一方、燃料電池ユニット２は、化学反応により発電可能なＤＭＦＣを内蔵している。
【００１８】
図２は、この電子機器１およびこの電子機器１に着脱される燃料電池ユニット２の概略構成を示す図である。
【００１９】
電子機器１は、例えば通常モードと省電力モードといった消費電力量の異なる動作モードを少なくとも２つ以上有しており、図２に示すように、ＣＰＵ１１、主メモリ１２、ＨＤＤ１３、ディスプレイコントローラ１４、キーボードコントローラ１５および電源コントローラ１６がシステムバスに接続される。
【００２０】
ＣＰＵ１１は、この電子機器１全体の動作制御を司るものであり、主メモリ１２に格納された各種プログラムを実行する。ＲＡＭ１２は、この電子機器１の主記憶となるメモリデバイスであり、ＣＰＵ１１によって実行される各種プログラムとこれらのプログラムに用いられる各種データとを格納する。一方、ＨＤＤ１３は、この電子機器１の外部記憶となるメモリデバイスであり、ＲＡＭ１２の補助装置として各種プログラムや各種データを大量に格納する。
【００２１】
ディスプレイコントローラ１４は、この電子機器１におけるユーザインタフェースのアウトプット側を担うものであり、ＣＰＵ１１が作成した画像データをＬＣＤ１４１に表示制御する。一方、キーボードコントローラ１５は、この電子機器１におけるユーザインタフェースのインプット側を担うものであり、キーボード１５１やポインティングデバイス１５２の操作を数値化し、内蔵するレジスタを介してＣＰＵ１１に引き渡す。
【００２２】
電源コントローラ１６は、この電子機器１内の各部に対する電力供給を制御するものであり、燃料電池ユニット２からの電力供給を受ける受電機能と、燃料電池ユニット２との間で信号を送受信する通信機能とを有する。
【００２３】
また、この電子機器１に着脱される燃料電池ユニット２は、マイコン２１とＤＭＦＣ２２とを有している。
【００２４】
マイコン２１は、この燃料電池ユニット２全体を動作制御するものであり、電子機器１との間で信号を送受信する通信機能を有する。なお、このマイコン２１との間で信号を送受信する電子機器１側の相手は、前述した電源コントローラ２１である。ＤＭＦＣ２２は、カートリッジ式の燃料タンクを着脱できるようになっており、この燃料タンクに格納されたメタノールと空気（酸素）とを化学反応させた際に発電される電力を出力する。この化学反応は、セルスタックなどと称される反応部で行われるが、このセルスタックにメタノールと空気とを効率的に送り込むために、このＤＭＦＣ２２は、ポンプなどの補助機構を備えている。また、このＤＭＦＣは、マイコン２１からの指示に応じて、補助機構の稼働率、つまりポンプなどの出力を制御する機能を有している。
【００２５】
そして、この電子機器システムは、電源コントローラ１６とマイコン２１との通信によって電子機器１と燃料電池ユニット２とが連携することにより、電子機器１の動作モード変更時のＤＭＦＣ２２の出力変更をスムーズに行えるようにした点を特徴としており、以下、この点を詳述する。
【００２６】
図３は、この第１実施形態の電子機器システムの動作モード切換時における動作手順を示すフローチャートである。
【００２７】
省電力設定の変更操作、つまり動作モードの変更操作が行われると（ステップＡ１のＹＥＳ）、電子機器１の電源コントローラ１６は、その旨を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ２）。一方、この通知を受けた燃料電池ユニット２のマイコン２１は、その通知で示される変更後の動作モードでの消費電力量と現在のＤＭＦＣ２２の出力電力量とを比較・判定する（ステップＡ３）。
【００２８】
現在の出力では供給過多であった場合（Ｃａｓｅ１）、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、その変更を許可する旨を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する（ステップＡ４）。そして、この通知を電源コントローラ１６が受けると、電子機器１のＣＰＵ１１は、その変更の確認画面をＬＣＤ１４１に表示する（ステップＡ５）。ここで、変更しない旨の指示を受けた場合、電子機器１の電源コントローラ１６は、動作モードの変更未実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ６）。この場合、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を変更する制御は行わない。
【００２９】
一方、確認画面上で変更する旨の指示を受けた場合、電子機器１のＣＰＵ１１は、動作モードの変更を実施し（ステップＡ７）、その後、電子機器１の電源コントローラ１６が、動作モードの変更実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ８）。そして、この通知を受けたマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を下げるように変更制御する（ステップＡ９）。
【００３０】
現在の出力で最適であった場合（Ｃａｓｅ２）、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、その変更を許可する旨を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する（ステップＡ１０）。そして、この通知を電源コントローラ１６が受けると、電子機器１のＣＰＵ１１は、その変更の確認画面をＬＣＤ１４１に表示する（ステップＡ１１）。ここで、変更しない旨の指示を受けた場合、電子機器１の電源コントローラ１６は、動作モードの変更未実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ１２）。この場合は、前述と同様、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を変更する制御は行わない。
【００３１】
一方、確認画面上で変更する旨の指示を受けた場合、電子機器１のＣＰＵ１１は、動作モードの変更を実施し（ステップＡ１３）、その後、電子機器１の電源コントローラ１６が、動作モードの変更実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ１４）。
【００３２】
現在の出力では供給不足であった場合（Ｃａｓｅ３）、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量が変更された後にその変更を許可する旨を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する（ステップＡ１５）。そして、この通知を電源コントローラ１６が受けると、電子機器１のＣＰＵ１１は、その変更の確認画面をＬＣＤ１４１に表示する（ステップＡ１６）。ここで、変更しない旨の指示を受けた場合、電子機器１の電源コントローラ１６は、動作モードの変更未実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ１７）。この場合も、前述と同様、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を変更する制御は行わない。
【００３３】
一方、確認画面上で変更する旨の指示を受けた場合、電子機器１の電源コントローラ１６は、その旨を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知し、この通知を受けた燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を上げるように変更制御する（ステップＡ１８）。その後、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量の変更完了を電子機器１の電源コントローラ１６に通知し（ステップＡ１９）、一方、この通知を電源コントローラ１６が受けると、電子機器１のＣＰＵ１１は、動作モードの変更を実施する（ステップＡ２０）。
【００３４】
また、定格オーバーであった場合（Ｃａｓｅ４）、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、その変更を禁止する旨を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する（ステップＡ２１）。この通知を電源コントローラ１６が受けると、電子機器１のＣＰＵ１１は、その変更の確認画面をＬＣＤ１４１に表示する（ステップＡ２２）。ここで、変更しない旨の指示を受けた場合、電子機器１の電源コントローラ１６は、動作モードの変更未実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ２３）。この場合も、前述と同様、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を変更する制御は行わない。
【００３５】
一方、その変更の禁止が通知されたにも関わらず、確認画面上で変更する旨の指示を受けた場合、電子機器１のＣＰＵ１１は、ユーザの希望に最も近い動作モードを可能な範囲で選択して変更を実施する（ステップＡ２４）。
【００３６】
このように、この実施形態の電子機器システムでは、電子機器１と燃料電池ユニット２とが連携することにより、燃料電池ユニット２のＤＭＦＣ２２の出力変更をスムーズに行うことが可能となる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態について説明する。
【００３８】
図４は、第２実施形態における電子機器１およびこの電子機器１に着脱される燃料電池ユニット２の概略構成を示す図である。
【００３９】
この第２実施形態の電子機器システムと前述した第１実施形態の電子機器システムとの違いは、燃料電池ユニット２が、繰り返し充放電可能な２次電池２３をさらに内蔵する点にある。以下、図５を参照して、２次電池２３を燃料電池ユニット２がさらに内蔵する第２実施形態の動作モード切換時における動作手順を説明する。
【００４０】
図５中、ステップＢ１〜ステップＢ３は、図３のステップＡ１〜ステップＡ３に相当するものであり、ここでは、それ以降の説明のみを行う。また、ステップＢ３での比較・判定の結果が、現在の出力で最適であった場合（Ｃａｓｅ２）、現在の出力では供給不足であった場合（Ｃａｓｅ３）および定格オーバーであった場合（Ｃａｓｅ４）については、図３に示した通りであるので、その説明は省略する。
【００４１】
まず、現在の出力では供給過多であった場合（Ｃａｓｅ１）の違いを図３を参照しながら説明する。
【００４２】
現在の出力では供給過多であった場合（Ｃａｓｅ１）、前述したように、ユーザから変更する旨の指示を受けた時に、電子機器１のＣＰＵ１１が、動作モードの変更を実施する（ステップＡ７）。そして、電子機器１の電源コントローラ１６が、この動作モードの変更実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＡ８）。一方、この通知を受けた燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ステップＡ９において、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を下げるように変更制御するわけであるが、この第２実施形態の電子機器システムでは、さらに以下のように動作する。
【００４３】
つまり、まず、２次電池２３の電池残量を検出し、もし、２次電池２３の残量が所定値以下であった場合は、過多分の電力を２次電池２３の充電に用いる。そして、２次電池２３の充電量が所定値以上または満充電状態となった場合に、変更された動作モードに十分な出力電力量へ下げるように変更制御する。
【００４４】
また、前述した第１実施形態の電子機器システムでは、燃料電池ユニット２がＤＭＦＣ２２のみを内蔵するため、燃料電池ユニット２としての定格出力とＤＭＦＣ２２としての定格出力とは一致する。つまり、Ｃａｓｅ４の定格オーバーとは、燃料電池ユニット２としての定格出力量をオーバーすることを意味する。これに対して、この第２実施形態の電子機器システムでは、燃料電池ユニット２がさらに２次電池２３を内蔵するため、燃料電池ユニット２としての定格出力とＤＭＦＣ２２としての定格出力とは一致しない。つまり、ＤＭＦＣ２２としての定格出力はオーバーするが燃料電池ユニット２としての定格出力内という場合が生じる。そこで、ここでは、この場合をＣａｓｅ５として、以下の説明を行う。
【００４５】
ＤＭＦＣの定格オーバーであった場合（Ｃａｓｅ５）、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、その旨を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する（ステップＢ４）。この通知を電源コントローラ１６が受けると、電子機器１のＣＰＵ１１は、その変更の確認画面をＬＣＤ１４１に表示する（ステップＢ５）。ここで、変更しない旨の指示を受けた場合、電子機器１の電源コントローラ１６は、動作モードの変更未実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＢ６）。この場合も、前述と同様、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を変更する制御は行わない。
【００４６】
一方、確認画面上で変更する旨の指示を受けた場合、電子機器１のＣＰＵ１１は、動作モードの変更を実施し（ステップＢ７）、その後、電子機器１の電源コントローラ１６が、動作モードの変更実施を燃料電池ユニット２のマイコン２１に通知する（ステップＢ８）。そして、この通知を受けた燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の出力電力量を最大まで上げるように変更制御する（ステップＢ９）。この場合、動作モードの変更が実施された後の消費電力量とＤＭＦＣ２２の出力電力量との差分の電力量は、２次電池２３により補われることになる。
【００４７】
以上のように、第１実施形態の電子機器システムおよび第２実施形態の電子機器システムは、電子機器１と燃料電池ユニット２とが連携することにより、ＤＭＦＣ２２の出力変更をスムーズに行うことを可能とする。
【００４８】
なお、本願発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子機器の動作状態に応じて燃料電池の出力変更を容易に行うことを可能とした電子機器システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る電子機器システムの外観を示す図。
【図２】同第１実施形態の電子機器およびこの電子機器に着脱される燃料電池ユニットの概略構成を示す図。
【図３】同第１実施形態の電子機器システムの動作モード切換時における動作手順を示すフローチャート。
【図４】同第２実施形態における電子機器およびこの電子機器に着脱される燃料電池ユニットの概略構成を示す図。
【図５】同第２実施形態の電子機器システムの動作モード切換時における動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…電子機器
２…燃料電池ユニット
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＡＭ
１３…ＨＤＤ
１４…ディスプレイコントローラ
１５…キーボードコントローラ
１６…電源コントローラ
２１…マイコン
２２…ＤＭＦＣ
２３…２次電池
１４１…ＬＣＤ
１５１…キーボード
１５２…ポインティングデバイス
【図１】
0003704123.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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