(57)【要約】【課題】  外付けのバッテリチャージャーを燃料電池にて実現する場合、既存の電子機器に適合可能な大電力を出力可能な構成にすると大型化し、小型化を優先すると電子機器側を新たに専用仕様にする必要があった。【解決手段】  高エネルギー密度が特徴である燃料電池と高電力密度が特徴である電気二重層コンデンサのハイブリッド構成の電源装置を使って、対象電子機器への電力供給が断続的に行われるように制御する。対象機器への電力供給時には、燃料電池と補助電源の両方から並列に電力を対象機器の充電端子に供給する。電源装置の出力端の遮断時には燃料電池から補助電源に充電を行う。【選択図】図１
2006128088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、二次電池を搭載した電子機器の充電端子に対して電力を供給する方法であって、前記電源装置の出力端の通電と遮断を制御可能なスイッチにより、前記電子機器の充電端子に断続的に電力を供給することを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記電源装置の出力端の通電時に前記燃料電池と前記補助電源の両方から並列に電力を前記電子機器の充電端子に供給し、出力端の遮断時に前記燃料電池から前記補助電源に充電を行うことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３】
請求項１において、前記補助電源に電気二重層コンデンサを用いることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項４】
請求項１において、前記補助電源に二次電池を用いることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項５】
請求項３において、前記電気二重層コンデンサの容量を前記電子機器へ電力を供給する時間が１秒以上になるように設定したことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項６】
請求項２において、前記補助電源の電圧が或る上限閾値に達したことにより前記電子機器の充電端子への電力供給を開始し、前記補助電源の電圧が或る下限閾値に達したことにより出力端の遮断を行うことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６において、前記燃料電池の温度上昇に応じて前記下限閾値を上昇させることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項８】
電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置であって、前記電子機器の必要最大電力よりも小さな出力電力を有する燃料電池と少なくとも１種類の補助電源とを並列に電力が供給されるように備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項８において、前記電子機器が二次電池を搭載した電子機器であることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記燃料電池の保証電力を前記電子機器の駆動平均電力近傍にしたことを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項８において、前記燃料電池と前記補助電源から前記電子機器に対して電力を供給する出力端に通電と遮断が制御可能なスイッチが備えられていることを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記燃料電池と前記補助電源から前記電子機器の充電端子に向けて供給される電圧を一定の出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを更に備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記スイッチのオン、オフ及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータのオン、オフの少なくとも一方を制御する判別制御手段を更に備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１４】
請求項１２において、前記電子機器に対して電力を供給する電力供給ケーブルを交換可能に備え、前記電力供給ケーブル内に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を決定するフィードバック抵抗を内蔵したことを特徴とする電源装置。
【請求項１５】
請求項１１において、前記電子機器に対して電力を供給する電力供給ケーブルを備え、前記電力供給ケーブルがＵＳＢ端子となっていることを特徴とする電源装置。
【請求項１６】
請求項９において、前記補助電源として電気二重層コンデンサを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１７】
請求項９において、前記補助電源として電気二重層コンデンサと二次電池を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１８】
燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、二次電池を搭載した電子機器の充電端子に対して電力を供給する方法であって、
前記電源装置の出力端の通電時に前記燃料電池と前記補助電源から電力を前記電子機器の充電端子に供給し、出力端の遮断時に前記燃料電池から前記補助電源に充電を行い前記電子機器の充電端子に断続的に電力を供給し、
前記燃料電池の温度上昇に応じて前記補助電源の放電電圧の下限閾値を上昇させることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１９】
請求項１８において、前記燃料電池の温度上昇に応じて前記補助電源の充電電圧の上限閾値を上昇させることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９において、前記補助電源に電気二重層コンデンサを用いることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項２１】
請求項１８又は１９において、前記補助電源の放電電圧の下限閾値、又は充電電圧の上限閾値のデータを記憶手段に記憶し、該記憶手段の下限閾値、又は上限閾値のデータを用いて前記補助電源の充電電圧を変化させることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項２２】
電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置であって、
前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、
該燃料電池と並列に接続された補助電源と、
前記電源装置の出力端の通電時に前記燃料電池と前記補助電源から電力を前記電子機器の充電端子に供給し、出力端の遮断時に前記燃料電池から前記補助電源に充電を行い前記電子機器の充電端子に断続的に電力を供給する制御手段とを備え、
該制御手段は前記燃料電池の温度上昇に応じて前記補助電源の放電電圧の下限閾値を上昇させることを特徴とする電源装置。
【請求項２３】
請求項２２において、前記燃料電池の温度上昇に応じて前記補助電源の充電電圧の上限閾値を上昇させることを特徴とする電源装置。
【請求項２４】
請求項２２又は２３において、前記補助電源に電気二重層コンデンサを用いることを特徴とする電源装置。
【請求項２５】
請求項２２又は２３において、前記補助電源の放電電圧の下限閾値、又は充電電圧の上限閾値のデータを記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は該記憶手段の下限閾値、又は上限閾値のデータを用いて前記補助電源の充放電電圧を変化させることを特徴とする電源装置。
【請求項２６】
電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置であって、
前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、
該燃料電池と並列に接続された補助電源と、
該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、
前記出力端側に設けられた負荷遮断スイッチを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２７】
請求項２６において、前記負荷遮断スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを用いたことを特徴とする電源装置。
【請求項２８】
電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、
前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、
該燃料電池と並列に接続された補助電源と、
前記補助電源の放電電圧の下限閾値、又は充電電圧の上限閾値のデータを記憶する記憶手段とを備え、
前記燃料電池の起動時に該記憶手段の下限閾値、又は上限閾値のデータを用いて前記補助電源の充放電電圧を変化させることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項２９】
請求項２８において、該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、出力端側に設けられた負荷遮断スイッチとを備え、前記燃料電池の起動時に前記負荷遮断スイッチを開にし、かつ、前記開回路電圧カットスイッチを開にすることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３０】
電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、
前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、
該燃料電池と並列に接続された補助電源と、
該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、
出力端側に設けられた負荷遮断スイッチとを備え、
前記補助電源の電圧が所定の電圧よりも高い電圧の時に、前記開回路電圧カットスイッチを閉にし、かつ、前記負荷遮断スイッチを閉にすることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３１】
請求項３０において、前記燃料電池の温度状態を判定した後に、前記補助電源の電圧状態を検出することを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３２】
電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、
前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、
該燃料電池と並列に接続された補助電源と、
該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、
出力端側に設けられた負荷遮断スイッチとを備え、
前記補助電源の電圧が上限電圧よりも高い電圧の時に、前記開回路電圧カットスイッチを開にし、かつ、前記負荷遮断スイッチを閉にすることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３３】
請求項３２において、前記燃料電池の温度状態を判定した後に、前記補助電源の電圧状態を検出することを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３４】
電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、
前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、
該燃料電池と並列に接続された補助電源と、
該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、
出力端側に設けられた負荷遮断スイッチとを備え、
前記補助電源の電圧が下限電圧よりも低い電圧の時に、前記開回路電圧カットスイッチを開にし、かつ、前記負荷遮断スイッチを開にすることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３５】
請求項３４において、前記燃料電池の温度状態を判定した後に、前記補助電源の電圧状態を検出することを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３６】
燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池と前記補助電源から前記電子機器の充電端子に向けて供給される電圧を一定の出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
該ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する判別制御手段を備え、
前記燃料電池を起動させた後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動すること、
該ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動した後に前記判別制御手段が駆動することを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３７】
請求項３６において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは前記補助電源の電圧が一定の値以上になった時に駆動することを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３８】
燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池と前記補助電源から前記電子機器の充電端子に向けて供給される電圧を一定の出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
該ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する判別制御手段を備え、
前記補助電源の電圧が低下した後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止し、
該ＤＣ／ＤＣコンバータが停止した後に前記判別制御手段を停止することを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項３９】
請求項３８において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは前記補助電源の電圧が一定の値以下になった時に停止することを特徴とする電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を用いた電源装置と、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子技術の進歩によって、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣと記す）、オーディオ・ビジュアル機器あるいはモバイル端末機器などのように携帯電子機器の普及が急速に進んでいる。これらの携帯電子機器は二次電池によって駆動するシステムであり、新型二次電池の出現、小型軽量化、更には高エネルギー密度化によって、シール鉛バッテリからＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ水素電池、Ｌｉイオン電池へと発展してきた。いずれの二次電池においてもエネルギー密度を高めるために、電池活物質の開発、高容量電池構造の開発が行われ、より使用時間の長い電源を実現する努力が払われている。
【０００３】
このように、携帯電子機器においては、より一層の低消費電力化への努力がなされている。しかし、更にユーザニーズの向上のために新しい機能を追加する必要があり、携帯電子機器トータルの消費電力は増加する傾向が予想される。そのため、より高エネルギー密度の電源、すなわち、連続使用時間の長い電源を必要とする方向に向かうことになる。
【０００４】
連続使用時間の長い電源を二次電池において実現する場合には、その充電時間の長さが問題になる。そのため、充電を必要としない小型発電機の必要性が高まっており、この解決策として燃料電池電源が考えられる。燃料電池については改質するなどして水素を燃料として用いるタイプが一般的に知られている。これらが主に８０℃以上を動作温度とするのに対して、室温でも動作する燃料電池には、液体燃料を燃料極において直接酸化するタイプのものがあり、代表的なものにメタノールを直接酸化するタイプの燃料電池（ＤＭＦＣ）がある。ＤＭＦＣに関しては、温度に関する安全性が高いことから、携帯用途の機器に適用した例が知られる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２１５４号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池は体積エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）および重量エネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の点で既存の二次電池よりも高密度化を期待できるが、出力密度が低い。そのため、高出力が要求されるアプリケーションに燃料電池を搭載することを想定すると、その高出力を出力可能な発電面積を設計せざるを得なくなる。そのような大きな発電面積を備えた燃料電池は既存の二次電池を使った電池パックと比較して、サイズも重量も同等程度か、或いはそれ以上になる可能性が高い。
【０００７】
現在の携帯機器用途における高出力アプリケーションの一つとして、外付けのバッテリチャージャーがある。携帯機器用の外付けバッテリチャージャーには通常、対象機器のＡＣアダプタと同等の電力を出力可能な能力が要求されるため、携帯機器の駆動電力と携帯機器が搭載している二次電池の充電電力の合計を出力可能な性能がチャージャーには必要である。しかしながら、燃料電池の出力密度の低さから、携帯機器用の外付けバッテリチャージャーに燃料電池を適用し、小型化、軽量化を実現することは非常に難しい。一方、小型・軽量であるが発電面積が小さく、したがって出力電力の小さい燃料電池を外付けバッテリチャージャーとして使用するのは、ＡＣアダプタの保証電力まで要求される従来機器では難しく、電力を一定以上は要求しないような専用設計をした新しい機器のみに適用可能であり、互換性に乏しい。
【０００８】
本発明の目的は、燃料電池を大型化しなくても外付けのバッテリチャージャーとして使用できるようにした電源装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では燃料電池のような高エネルギー密度電源のほかに、電気二重層キャパシタ，Ｎｉ水素電池，ＨＥＶやＥＶ用に使われるＬｉ電池のような高出力密度電源を補助電源として備え、従来機器にそのまま使うことを可能とする互換性の高い電源装置およびその制御方法を提案する。
【００１０】
本発明は、燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、二次電池を搭載した電子機器の充電端子に対して電力を供給する方法であって、前記電源装置の出力端の通電と遮断を制御可能なスイッチにより、前記電子機器の充電端子に断続的に電力を供給することを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【００１１】
また、この制御方法において、電源装置の出力端の通電時に燃料電池と補助電源の両方から並列に電力を二次電池が搭載された電子機器の充電端子に供給し、出力端の遮断時に燃料電池から補助電源に充電を行うことを特徴とする。
【００１２】
更に本発明は、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置であって、前記電子機器の必要最大電力よりも小さな出力電力を有する燃料電池と少なくとも１種類の補助電源とを並列に電力が供給されるように備えたことを特徴とする電源装置にある。
【００１３】
更に本発明は、燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、二次電池を搭載した電子機器の充電端子に対して電力を供給する方法であって、前記電源装置の出力端の通電時に前記燃料電池と前記補助電源から電力を前記電子機器の充電端子に供給し、出力端の遮断時に前記燃料電池から前記補助電源に充電を行い前記電子機器の充電端子に断続的に電力を供給し、前記燃料電池の温度上昇に応じて前記補助電源の放電電圧の下限閾値を上昇させることを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【００１４】
更に本発明は、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置であって、前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、該燃料電池と並列に接続された補助電源と、前記電源装置の出力端の通電時に前記燃料電池と前記補助電源から電力を前記電子機器の充電端子に供給し、出力端の遮断時に前記燃料電池から前記補助電源に充電を行い前記電子機器の充電端子に断続的に電力を供給する制御手段とを備え、該制御手段は前記燃料電池の温度上昇に応じて前記補助電源の放電電圧の下限閾値を上昇させることを特徴とする電源装置にある。
【００１５】
更に本発明は、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置であって、前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、該燃料電池と並列に接続された補助電源と、該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、出力端側に設けられた負荷遮断スイッチを備えたことを特徴とする電源装置にある。
【００１６】
更に本発明は、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、該燃料電池と並列に接続された補助電源と、前記補助電源の放電電圧の下限閾値、又は充電電圧の上限閾値のデータを記憶する記憶手段とを備え、前記燃料電池の起動時に該記憶手段の下限閾値、又は上限閾値のデータを用いて前記補助電源の充放電電圧を変化させることを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【００１７】
更に本発明は、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、該燃料電池と並列に接続された補助電源と、該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、出力端側に設けられた負荷遮断スイッチとを備え、前記補助電源の電圧が所定の電圧よりも高い電圧の時に、前記開回路電圧カットスイッチを閉にし、かつ、前記負荷遮断スイッチを閉にすることを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【００１８】
更に本発明は、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、該燃料電池と並列に接続された補助電源と、該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、出力端側に設けられた負荷遮断スイッチとを備え、前記補助電源の電圧が上限電圧よりも高い電圧の時に、前記開回路電圧カットスイッチを開にし、かつ、前記負荷遮断スイッチを閉にすることを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【００１９】
更に本発明は、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、前記電子機器へ出力電力を供給する燃料電池と、該燃料電池と並列に接続された補助電源と、該補助電源の出力端側の端子間に設けられた開回路電圧カットスイッチと、出力端側に設けられた負荷遮断スイッチとを備え、前記補助電源の電圧が下限電圧よりも低い電圧の時に、前記開回路電圧カットスイッチを開にし、かつ、前記負荷遮断スイッチを開にすることを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【００２０】
更に本発明は、燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、前記燃料電池と前記補助電源から前記電子機器の充電端子に向けて供給される電圧を一定の出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する判別制御手段を備え、前記燃料電池を起動させた後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動すること、該ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動した後に前記判別制御手段が駆動することを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【００２１】
更に本発明は、燃料電池と補助電源の２種類の電源を備えた電源装置から、電子機器の充電端子に対して電力を供給する電源装置の制御方法であって、前記燃料電池と前記補助電源から前記電子機器の充電端子に向けて供給される電圧を一定の出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する判別制御手段を備え、前記補助電源の電圧が低下した後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止し、該ＤＣ／ＤＣコンバータが停止した後に前記判別制御手段を停止することを特徴とする電源装置の制御方法にある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、電源装置全体での小型化、軽量化および低コスト化を実現でき、特別な仕様変更無しで現行の電子機器にそのまま使うことが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の電源装置およびその制御方法の実施例について説明する。ここでは５つの実施例を示すが、これらに限定されるものではなく、また、これらの実施例のいくつかを組み合わせて使用しても構わない。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第１の実施例について図１〜図９を用いて説明する。図１は、電源装置の構成、電力線、信号線の接続の概略を示すブロック図である。本実施例では燃料電池の最大電圧が電気二重層コンデンサの耐圧を超えないようにセル数が設定されている。
【００２５】
本実施例においては、燃料電池１と電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）２の二つの電源を備え、高エネルギー密度の電源として燃料電池１を用い、高電力密度の電源としてＥＤＬＣ２を用いている。もちろん、ＥＤＬＣの代替として、必要な電力が出せる二次電池を用いても構わない。構成の簡略化のためには燃料電池１に直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）を使用することが望ましい。また、図１ではＥＤＬＣ２を二直列にして使用しているが、出力のために必要とされる燃料電池の直列セル数から算出される最大電圧がＥＤＬＣ２の耐圧を超えないセル数で良い。燃料電池の単セルの最大電圧は約１．２〜０．８Ｖであることから勘案して、ＥＤＬＣ２の１セルに対して燃料電池１のセル数は２〜４セルの範囲に設計することが適当である。
【００２６】
以上の二つの電源を使った回路部分には、これら二つの電源電圧を一定の出力電圧（Ｖｏｕｔ，ＧＮＤ間電圧）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５、負荷への供給と遮断を制御する負荷遮断スイッチ４、負荷遮断スイッチ４のＯＮ，ＯＦＦを制御する判別制御手段３を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ５の構成の一例を図６に示す。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、絶縁型（フォワード，フライバック，プッシュプル等），チョッパ型の昇圧コンバータを用いる方が、前記した二種類の電源のセル数を下げる上で効果的であるが、もちろん負荷電圧によっては降圧型コンバータや昇降圧型コンバータを用いても良い。図６において、ショットキーダイオードの代わりにＰチャネルパワーＭＯＳ  ＦＥＴを用いた同期整流形にしても良い。図１において負荷遮断スイッチ４にはＮチャネルパワーＭＯＳ  ＦＥＴを用いているが、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のＶｏｕｔ側にＰチャネルパワーＭＯＳ  ＦＥＴを用いることで実現しても良いし、その他のスイッチング素子を用いても良い。
【００２７】
本電源装置の例を図２，図３，図４，図５を用いてそれぞれ説明する。図２は対象機器がノートＰＣ１２である場合の例である。電源装置１０は対象機器であるノートＰＣ用のＡＣアダプタ１１と互換である。負荷への接続端子となる図１におけるＶ＋とＶ−はノートＰＣのＡＣアダプタ端子に接続可能な構成になっており、Ｖ＋とＶ−の間にはＡＣアダプタと互換の電圧（１６Ｖ，１９Ｖ，２０Ｖなど）がＤＣ／ＤＣコンバータ５により出力される。
【００２８】
現在、ＡＣアダプタ端子形状はメーカ間の互換性が乏しく、出力電圧も前述の通り１６Ｖ，１９Ｖ，２０Ｖなど様々な電圧となっているのが課題であるが、その課題を解決し、互換性を高めるために電源装置とＡＣアダプタケーブルを別にした構成の例を図６に示す。点線部より右側はＡＣアダプタケーブルに含まれる。図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータのフィードバック抵抗部分をケーブル側に内蔵することで出力電圧の変更が可能である。また、ＡＣアダプタ形状も仕様により変更することで互換性を高めることが可能である。
【００２９】
図３及び図４は対象機器が携帯電話１３である場合の例である。負荷への接続端子となる図１におけるＶ＋とＶ−の間には、携帯電話用のＡＣアダプタと互換の電圧（５．５Ｖなど）がＤＣ／ＤＣコンバータ５より出力される。また、本構成でも前述したように図６の構成を用いて、電源装置１０の部分とＡＣアダプタケーブル部分とに切り分けることで、各社の仕様に合わせた出力電圧、接続アダプタ形状にして、互換性を高めることが可能である。
【００３０】
図５は対象機器に搭載されているバッテリが、携帯電話，ＰＤＡ１４，ＭＰ３プレーヤー，携帯型メディア・プレーヤー等に代表されるＬＩ系二次電池１セルである場合の例である。また、図５に示すように電源装置側の端子をＵＳＢ端子などの共通端子とすることによって、対象機器に応じて接続コードを変更可能な構成とする。負荷への接続端子となる図１におけるＶ＋とＶ−の間には、ＵＳＢ端子と互換の電圧である５ＶがＤＣ／ＤＣコンバータ５により出力される。もちろん、電源ソケットとして利用するだけではなく、燃料残量や電源装置コードなどの電源装置側の各種情報をＵＳＢ端子により携帯機器側に送信しても良い。
【００３１】
次に制御手段および方法について説明する。判別制御手段３としては、ワンチップマイコンや専用ＩＣやコンパレータなどを用いる。判別制御手段３はＡ／Ｄ端子や入出力端子を備える。入力信号としてはＥＤＬＣ２の電圧情報や各種状態判別信号などがあり、出力信号としては負荷遮断スイッチ４へのＯＮ／ＯＦＦ制御信号とＤＣ／ＤＣコンバータのＯＮ／ＯＦＦ制御信号などがある。
【００３２】
本電源装置の起動については、図には示していないがユーザが電源機器のＯＮ／ＯＦＦを制御し、その状態が判別制御手段３で検知可能なメインスイッチを備える，ユーザによる燃料や燃料カートリッジの入れ替えを判別制御手段３にて検知する，ユーザの燃料入れ替えにより燃料電池１に直接燃料が供給される構造である場合は、燃料電池１の電圧上昇を判別制御手段３の入力端子やＡ／Ｄ端子で検知する，等によって起動可能である。
【００３３】
定常動作について図７と図８を用いて説明する。まず、ＥＤＬＣ２の電圧が設定上限電圧以上であるのを判別制御手段３がＡ／Ｄポートにて検出したことにより、放電制御に移行する。判別制御手段３がＤＣ／ＤＣコンバータ５をＯＮにして昇圧動作を開始させ、その後、負荷遮断スイッチ４をＯＮにして前述した対象機器への電力供給を開始する。この状態において、電源部分では燃料電池１とＥＤＬＣ２がほぼ同電位になり、並列に電力供給可能な状態になる。燃料電池１の供給電力よりも対象機器の要求電力の方が大きい場合は、燃料電池１およびＥＤＬＣ２の電圧が放電時間の経過に伴って低下する。
【００３４】
次に、ＥＤＬＣ２の電圧が設定下限電圧以下であるのを判別制御手段３がＡ／Ｄポートにて検出したことにより、充電制御に移行する。判別制御手段３が負荷遮断スイッ４をＯＦＦにして、対象機器への電力供給を遮断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５をＯＦＦにする。この状態において、電源部分では燃料電池１からＥＤＬＣ２への充電動作となり、ＥＤＬＣ２の電圧が充電時間の経過に伴って上昇する。その後、ＥＤＬＣ２の電圧が設定上限電圧以上になると前述した制御手段となり、以後、このルーチンが繰り返される。
【００３５】
以上のルーチンの繰り返しによって、対象機器側からは、あたかもユーザによってＡＣアダプタが抜き差しされているように認識され、それに応じた切り替え動作を行うことになる。そのため、対象機器にＡＣアダプタの着脱信号がチャタリングしたように高速に入力されて異常動作を引き起こさないように、前記のルーチンが十分に長い時間（例えば１秒以上、５秒以上など）になるような制御プログラムやＥＤＬＣのコンデンサ容量の選定を行う。
【００３６】
以上に述べた構成および制御を用いることによって、燃料電池１はモバイルノートＰＣ用ＡＣアダプタ電力（例えば４０Ｗ）を出力可能な発電面積に設計する必要がなくなり、燃料電池１の出力はモバイルノートＰＣの平均電力である１５Ｗ程度に設計可能である。つまり、モバイルノートＰＣ用ＡＣアダプタ容量が４０Ｗである場合、ＥＤＬＣ２に関しては、差分である２５Ｗ程度を数秒〜数十秒出力することとなり、数百Ｆ程度の容量が必要とされるため、体積は数十ｃｃ程度となる。また、携帯電話用ＡＣアダプタ容量が３Ｗ程度である場合、ＥＤＬＣ２に関しては、同様に差分である２Ｗ程度を数秒〜数十秒出力することとなり、数Ｆ〜十数Ｆ程度の容量が必要とされるため、体積は数ｃｃ程度となる。
【００３７】
電源装置の体積比較を図９に示す。エネルギー量０で体積軸上にある切片部分が電源装置のみの体積を示しており、発電に必要な搭載燃料（タンク，カートリッジ等）を追加した体積分だけエネルギー量が比例して増加することになる。図９に示す通り、燃料電池からＡＣアダプタ容量４０ＷまたはＡＣアダプタ容量の大部分を出力できる構成にするよりも本方式にて設計した方が、より小型化、軽量化が可能となる。また、燃料電池１の発電部には白金やルテニウムのように高価な貴金属が使用される構成が一般的であるが、本実施例を用いることにより、前述の通り発電面積を数分の１に縮小可能であるため、白金やルテニウムの量も数分の１となり、低コスト化も可能である。
【実施例２】
【００３８】
本発明の第２の実施例について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、電源装置の構成、電力線、信号線の接続の概略を示すブロック図である。燃料電池１は負荷がほぼ０になり、自然電位に近い状態になると電圧が急上昇する場合がある。本実施例は第１の実施例に加えて、前記のような燃料電池１の上昇によって、ＥＤＬＣ２にその耐圧を超える過電圧がかかり、故障するのを防止する過電圧カット機能を加えている。図１０に示すように、定電圧ダイオード２１を燃料電池１と並列に接続することで、ＥＤＬＣ２にかかる電圧がＥＤＬＣ２の耐圧以下になるようにカットする構成にする。また、図１１に示すようにシャントレギュレータを使って、前記電圧以上をカットする構成にしても良いし、抵抗を燃料電池１と並列接続するなど前記と同様の機能を実現可能な構成であれば良い。
【００３９】
本実施例において大きく変わる部分は、燃料電池１とＥＤＬＣ２のセル構成である。燃料電池の単セルあたりの最大電圧は、前述の電圧カット機能により０．８〜０．４Ｖ程度となるため、ＥＤＬＣの１セルに対して燃料電池を３〜８セルの範囲に設計することが適当である。そのため、実施例１と比較して、ＥＤＬＣの充放電における上限と下限の設定電圧差をより大きく設計することができるため、ＥＤＬＣの容量向上と体積の小型化が可能となる。
【００４０】
また、図１０及び図１１には示していないが、サーミスタや温度ＩＣのような燃料電池温度測定用の温度センサを設け、センサ信号を判別制御手段に入力する構成にし、燃料電池の温度が上昇した場合は判別制御手段が下限の設定電圧を上昇させる制御を行っても良い。燃料電池の温度上昇は燃料電池から出力される電流量に比例するが、下限の設定電圧を上昇させることで、燃料電池から出力される電流量を絞ることができ、結果として燃料電池の温度が上がりすぎるのを防止することができる。
【実施例３】
【００４１】
本発明の第３の実施例について図１２〜図１４を用いて説明する。図１２は、電源装置の構成、電力線、信号線の接続の概略を示すブロック図である。
【００４２】
本実施例は前述した実施例に加えて、燃料電池からＥＤＬＣへのチャージがより速くなる燃料電池の電力領域を選択している。つまり、前述した実施例２の場合と比較すると、ＥＤＬＣの上限設定電圧において燃料電池が出力可能な電流量が大きくなるように設計している。
【００４３】
実施例１から実施例３までの設計範囲の比較を図１３に示す。燃料電池１とＥＤＬＣのセル構成が変わり、ＥＤＬＣの１セルに対する燃料電池のセル数は実施例２よりも多くなる。したがって、この実施例のセル構成においては、電源装置が対象機器と未接続になっている状態や対象機器の要求電力が非常に小さい状態などの理由で、ＥＤＬＣの耐圧を超える危険性が非常に高くなる。その対策のため、ＰチャネルパワーＭＯＳ  ＦＥＴを用いてＥＤＬＣへの充電経路を遮断することができるＥＤＬＣ充電スイッチ６を備えた構成にしている。もちろんＥＤＬＣ２のＧＮＤ側にＮチャネルパワーＭＯＳ  ＦＥＴを用いる，充放電の２つの経路を持つなどで前記と同様の機能を実現しても良い。
【００４４】
また、本実施例では、燃料電池１の燃料が０となったときに、燃料電池電圧が低下してＥＤＬＣの電圧の方が高くなることで、燃料電池への逆流が起きたり、逆電圧がかかったりする可能性があるのに対して、逆流を防止し低損失になるように燃料電池放電スイッチ７として、ＰチャネルパワーＭＯＳ  ＦＥＴを設けている。もちろん、代替としてダイオードやＧＮＤ側にＮチャネルパワーＭＯＳ  ＦＥＴを用いる構成にしても良いし、また、ＥＤＬＣの自己放電が非常に大きいなどの理由で燃料電池への逆流の可能性がない場合は省略しても構わない。
【００４５】
次に制御方法の実施例１との追加分について説明する。実施例１に対しては、定常動作の部分で追加の判定が入る。実施例３における定常動作について、図１４を用いて説明する。ＥＤＬＣ２の上限電圧より上の電圧値において、ＥＤＬＣ２への充電を停止するために充電スイッチをＯＦＦにする充電停止電圧を新たに設けることで、ＥＤＬＣ２の耐圧を超えてＥＤＬＣが故障するのを防止することができる。
【実施例４】
【００４６】
本発明の第４の実施例について図１５及び図１６を用いて説明する。図１５は、電源装置の構成、電力線、信号線の接続の概略を示すブロック図である。
【００４７】
ユーザの使用を考慮すると、対象機器の搭載電池の残量が非常に少なくなってしまったときに対象機器がシャットダウンしないように急速充電をしたい等のような緊急の場合がある。本実施例は前述した実施例の構成に加えて、二次電池を持ち、対象機器の急速充電を可能にした構成である。本実施例においては二次電池にＬｉイオン電池８の使用を想定しているが、もちろんＮｉ水素電池などをはじめとするその他の蓄電手段を使用しても良い。
【００４８】
本実施例において構成で大きく変わる部分は、前述した二次電池の追加構成のほかに、ユーザにより選択される緊急充電ボタン２０があることである。本実施例においてはスイッチにしてあるが、判別制御手段３がＯＮ／ＯＦＦなどの状態判別が可能な手段であれば構わない。緊急充電ボタン２０が選択されると、機器への電力供給中に二次電池の放電がなされて電子機器への電力供給時間が長くなり、電子機器への電力供給が停止している期間にＥＤＬＣの充電に二次電池も使用して電子機器への電力停止期間が短くなる。即ち、電子機器への平均供給電力を上げることができる。
【００４９】
次に本実施例における動作について図１６を用いて説明する。まず、対象機器への電力供給時の動作について説明する。図１６に示す通り、ユーザの操作により制御される緊急充電ボタンの入力状態で動作が大きく変わる。緊急充電ボタンの入力がない場合は、実施例１における放電制御と変化なく、設定下限電圧の判別により動作が切り替わる。
【００５０】
緊急充電ボタンの入力がある場合は、並列出力していることでほぼ燃料電池と同電位となっているＥＤＬＣの電圧と二次電池の電圧を比較することにより、動作を切り替える。ＥＤＬＣの電圧より二次電池の電圧の方が高い場合は二次電池の放電制御を行わない。ＥＤＬＣの電圧が二次電池の電圧以下ならば一定時間二次電池の放電制御を行う。二次電池の設定下限電圧以下ならば本動作はディセーブルにされる。
【００５１】
次に、対象機器への電力供給をストップしているときの動作について説明する。図１６に示す通り、前記した対象機器への電力供給期間の時間が一定時間以上であるかどうかで動作が切り替わる。電力供給期間が一定以下である場合は、実施例１における充電制御と変化なく、設定上限電圧の判別により動作が切り替わる。電力供給期間が一定以上である場合は、燃料電池から充電されているＥＤＬＣの電圧と二次電池の電圧を比較することにより、動作を切り替える。ＥＤＬＣの電圧より二次電池の電圧の方が高い場合は二次電池の充電制御を行わない。
【実施例５】
【００５２】
次に、本発明の他の実施例について図１７を用いて説明する。
【００５３】
図１７は、電源装置の構成、電力線、信号線の接続の概略を示すブロック図であり、図１０及び図１１の構成を改良したものである。そして、特に言及しない限りにおいては図１０及び図１１と同一の符号の構成部材は図１０及び図１１と同様の構成及び効果を備えるものである。
【００５４】
この実施例の電源装置の構成は、燃料電池１の近くに燃料電池１の温度状態を検出する温度センサとしてサーミスタ２２を配置し、このサーミスタ２２が出力する温度信号２４を判別制御手段３に入力している。そして、判別制御手段３は予め設定されたプログラム又は回路動作に従い、燃料電池の温度が上昇した場合はＥＤＬＣの放電時の下限の設定電圧ＶＬ及び充電時の上限の設定電圧ＶＨを上昇させる制御を行う。
【００５５】
尚、電流量の状況によっては、下限の設定電圧又は上限の設定電圧のみを変化させることも可能である。
【００５６】
次に図１８に図１７の電源装置の構成において、燃料電池の温度状態に応じて設定電圧を変化させた場合の、ＥＤＬＣの出力電圧と電源装置の出力電力変化を示す。
【００５７】
この図面は時刻ｔ５までは燃料電池１の温度が２５℃の状態であり、この時刻ｔ５以降に温度が３５℃に変化した場合の状況を示している。
【００５８】
この図が示すように、時刻ｔ５迄はＥＤＬＣの出力電圧は下限電圧ＶＬ  １．０５Ｖから上限電圧ＶＨ  １．５５Ｖの範囲で移行するように動いているが、時刻ｔ５以降は燃料電池の温度上昇に合わせてＥＤＬＣの出力電圧を下限電圧ＶＬ  １．２０Ｖから上限電圧ＶＨ  １．７０Ｖの範囲で移行するように変化させる。このように制御することにより、燃料電池の温度上昇は燃料電池から出力される電流量にほぼ比例するが、下限の設定電圧ＶＬを上昇させることで、燃料電池から出力される電流量を絞ることができ、結果として燃料電池の温度が上がりすぎるのを防止することが実現できる。更に、この実施例が示すように上限の設定電圧ＶＨも上昇させることで燃料電池から出力される電流量を絞ると共に、ＥＤＬＣに電荷を蓄える期間についても、温度が２５℃の場合のＥＤＬＣの電荷を蓄える時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５の期間よりも、温度が３５℃の場合の時刻ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ９の期間が長くなるように負荷遮断スイッチ４を判別制御手段３が制御することで、外部機器に対して一定の安定した電力を、ＥＤＬＣを放電して供給することが実現できるようになる。
【００５９】
尚、外部機器に対して一定の電力供給を目的としない場合は、上限の設定電圧ＶＨを上昇させないことも、更にはＥＤＬＣに電荷を蓄える期間を変化させないことも可能である。
【００６０】
また、燃料電池の温度が上がりすぎた場合、例えば、燃料電池１の温度が４０℃以上に上がってしまった場合には、サーミスタ２２がこの温度を検出して判別制御手段３に入力し、判別制御手段３は負荷遮断スイッチ４をＯＦＦすることで燃料電池１からの電流を取り出すことを停止できる。
【００６１】
これにより、燃料電池の温度状態を検出して、燃料電池が安定になるように電力取り出すことを実現している。
【００６２】
次に図１９に本発明の電源装置の詳細な構成を示す。
【００６３】
この実施例においては主にＤＣ／ＤＣコンバータ５と判別制御手段３の詳細な回路構成、動作を示している。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は制御用の半導体素子であるＤＣ／ＤＣコンバータドライバー５２を備え、燃料電池１からの入力端子ＶｉｎとＧＮＤ９０との間に平滑用コンデンサ６０を有し、この平滑用コンデンサ６０の出力側にはチョークコイル６２が接続され、チョークコイル６２の出力側にはＭＯＳＦＥＴ５６、更にチョークコイル６２の出力側とＧＮＤ９０との間にＭＯＳＦＥＴ５８が接続され、これらのＭＯＳＦＥＴ５６、５８のＯＮ、ＯＦＦをＤＣ／ＤＣコンバータドライバー５２が制御している。また、ＭＯＳＦＥＴ５６には並列にツェナーダイオード５４が接続されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータドライバー５２の出力側には出力電圧を検出するために分圧電圧を検出するための抵抗６４、６６と平滑用コンデンサ６８が設けられ、ＤＣ／ＤＣコンバータドライバー５２は抵抗６４、６６による分圧電圧を検出してＭＯＳＦＥＴ５６、５８のスイッチＯＮ、ＯＦＦ状態を制御することでＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力Ｖｏｕｔの電圧、電流状態を制御している。
【００６４】
判別制御手段３は燃料電池１近くに配置された温度センサとしてのサーミスタ２２と抵抗３２の電圧分圧状態を検出することで燃料電池１の温度状態を入力、検出する。また、ＭＯＳＦＥＴで構成される負荷遮断スイッチ４を備え、判別制御手段３は負荷遮断スイッチ４のスイッチ開閉を制御する信号を出力することで負荷の遮断を行う。更に、抵抗３６、３８を備え、判別制御手段３はスイッチ３３を入れて開回路電圧のカットを行う。
【００６５】
この電源装置では過電流保護のために燃料電池１の出力端子側には過電流保護のためポリスイッチ８６が設けられており、また、この電源装置の出力端子Ｖ＋、Ｖ−端子近くにも過電流保護のためポリスイッチ８４と、過電圧保護のためにバリスタ８２を備えている。
【００６６】
次に、図２０に本発明による電源装置の起動ルーチンの実施例を示す。ステップＳ２００１で起動をスタートさせる。ステップＳ２００２では判別制御手段３は負荷遮断スイッチのＭＯＳＦＥＴに信号を送り負荷遮断スイッチ４をＯＦＦにする。ステップＳ２００３では開回路電圧のカット状態を止めるためにスイッチ３３をＯＦＦにする。ステップＳ２００４では判別制御手段３の中に設けられている記憶手段のＥＥＰＲＯＭから起動回数を示すデータを読み出す。ステップＳ２００５では判別制御手段３がＥＥＰＲＯＭから起動回数に対応したＥＤＬＣの上限電圧ＶＨ、下限電圧ＶＬの温度テーブルのデータを読み出して、燃料電池（ＤＭＦＣ）の劣化状態（使用頻度）に対応した上限電圧ＶＨ、下限電圧ＶＬの電圧値になるように出力補正を行うようにする。ステップＳ２００６では増えた起動回数として＋１の値をＥＥＰＲＯＭに書き込んで、その後、ステップＳ２００７で起動ルーチンを終了する。
【００６７】
このような構成により、燃料電池を起動する場合でも、燃料電池の使用頻度に応じて安定した電力を出力出来るようになる。
【００６８】
次に、図２１は本発明の電源装置の起動のルーチンの状態を示したものである。
【００６９】
この図は装置を起動した後のＥＤＬＣの入力電圧、電源装置の出力電圧、そして判別制御手段３が備えているマイコンの内部動作シグナルの時間経過の推移を示したものである。
【００７０】
時刻ｔ０で燃料電池１を稼働させてＥＤＬＣに電流を流し電荷を蓄え始める。時刻ｔ１でＥＤＬＣの入力電圧が１．２０Ｖになった時に、未だ判別制御手段３が備えているマイコンが動作しない状態でＤＣ／ＤＣコンバータ５のｓｔａｒｔ−ｕｐ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  をＯＮにする。時刻ｔ２で判別制御手段３が備えているマイコンのＰｏｗｅｒ  Ｕｐ  Ｔｉｍｅｒを起動する。そして、時刻ｔ３ではＤＣ／ＤＣコンバータ５が通常のスイッチング動作を開始し、電源装置の出力電圧は急速に上がるようになり時刻ｔ４で電源装置の電圧が５．００Ｖになる。その後、時刻ｔ５で判別制御手段３が備えているマイコンのＰｏｗｅｒ  Ｕｐ  Ｔｉｍｅｒを終了し、通常動作を開始する。そして、前述したように電源装置の制御を行い安定した電圧を出力するようになる。
【００７１】
このような、手順および動作により燃料電池が全く動いていない状態から電源装置が安定した出力を出せるようになる。
【００７２】
次に、図２２に本発明の電源装置から電力を取り出す場合の主要な処理ルーチンを示す。ステップＳ２１０１でメインの処理ルーチンをスタートさせる。ステップＳ２１０２で一定時間の待機を行う。そして、ステップＳ２１０３では燃料電池１の温度状態を監視して、温度変化、例えば温度が非常に上昇して場合には温度割り込み許可のフラグを「１」にして、前述したように温度による電源装置の制御割り込みを行うようにする。
【００７３】
このような構成により、燃料電池から電力を取り出す場合でも、燃料電池の温度状態に応じて、安定した電力を出力できるようになる。
【００７４】
次に、図２３は本発明の電源装置の終了時のルーチンの状態を示したものである。
【００７５】
この図は装置を停止するにあたりＥＤＬＣの入力電圧、電源装置の出力電圧、そして判別制御手段３が備えているマイコンの内部動作シグナルの時間経過の推移を示したものである。
【００７６】
時刻ｔ０で燃料電池１を停止させてＥＤＬＣに電流を流すのを止め、電荷を蓄えることを止める。時刻ｔ１でＥＤＬＣの入力電圧が０．４０Ｖになり出力電圧が５．００Ｖを維持できなくなる。時刻ｔ２でさらに出力電圧が下がり、この時に判別制御手段３が備えているマイコンのＢｒｏｕｎ  ｏｕｔ  Ｒｅｓｅｔ回路をＯＮにする。その後、さらに出力電圧が下がり時刻ｔ３になった時にＤＣ／ＤＣコンバータ５をシャットダウンする。そして、更に時刻ｔ４で出力電圧が下がった時に判別制御手段３が備えているマイコンをシャットダウンさせる。
【００７７】
このような、手順および動作により燃料電池が稼働している状態から電源装置は安定して停止できるようになる。
【００７８】
次に、図２４に本発明の電源装置の割り込み処理ルーチンを示す。
【００７９】
ステップＳ２２０１で割り込み処理をスタートさせる。
【００８０】
ステップＳ２２０２では燃料電池１の温度による割り込み処理が発生したかを判定する。温度による割り込み処理が発生しない場合は、ステップＳ２２０３でＥＤＬＣの電圧判定を行う。
【００８１】
ステップＳ２２０３でＥＤＬＣの電圧が過電圧と判断された場合には、ステップＳ２２０４で判別制御手段３は開回路電圧のカット用のスイッチ３３をＯＮにする。そして、判別制御手段３は負荷遮断スイッチのＭＯＳＦＥＴ４に信号を送り負荷遮断スイッチをＯＮにする。これにより過電圧の発生を抑制する。
【００８２】
ステップＳ２２０３でＥＤＬＣの電圧が上限電圧ＶＨ以上の値を示した場合には、ステップＳ２２０６で判別制御手段３は抵抗３６、３８に接続された開回路電圧のカット用のスイッチ３３をＯＦＦにし、ステップＳ２２０７では判別制御手段３は負荷遮断スイッチ４に信号を送り負荷遮断スイッチをＯＮにすることでＥＤＬＣの電圧が上限電圧ＶＨ以上にならないように制御する。
【００８３】
ステップＳ２２０３でＥＤＬＣの電圧が下限電圧ＶＬ以下の値を示した場合には、ステップＳ２２０８で判別制御手段３は負荷遮断スイッチ４に信号を送り負荷遮断スイッチをＯＦＦにする。そして、ステップＳ２２０９で判別制御手段３は開回路電圧のカット用のスイッチ３３をＯＦＦにすることで、ＥＤＬＣの電圧が下限電圧ＶＬ以下にならないように制御する。
【００８４】
ステップＳ２２０２で燃料電池１の温度による割り込み処理が発生した場合には、ステップＳ２２１０で燃料電池１の測定した温度の値を設定する。ステップＳ２２１１では測定した温度と、この温度に対応する上限電圧ＶＨと下限電圧ＶＬが納められた温度テーブルの比較を行う。この温度テーブルは電源装置内に設けられた記憶手段としてのメモリに納められており、燃料電池１の温度に対応したＥＤＬＣの制御目標の上限電圧ＶＨと下限電圧ＶＬが記憶されている。
【００８５】
ステップＳ２２１２では上限電圧ＶＨと下限電圧ＶＬを設定する。
【００８６】
ステップＳ２２１３では上限電圧ＶＨと下限電圧ＶＬの設定が終わり、温度割り込み許可のフラグを「０」にして、温度割り込み許可を止める。ステップＳ２２１４ではＥＤＬＣの電圧の測定を開始し、上限電圧ＶＨと下限電圧ＶＬの範囲になるように制御を行う。
【００８７】
ステップＳ２２１５では温度割り込み許可を判定する。ステップＳ２２１７で許可判定のフラグが「０」の温度割り込みの許可が無い場合は、ＥＤＬＣの電圧の測定を開始する。ステップＳ２２１６で許可判定のフラグが「１」の温度割り込みの許可が有る場合は、燃料電池１の温度測定を開始する。そして、ステップＳ２２１８で以上の割り込み処理が終了した後に、前述の図２１に示した主要な処理ルーチンを行うようになる。
【００８８】
このような構成により、燃料電池から電力を取り出す状態において、燃料電池の温度、更には補助電源（ＥＤＬＣ）からの出力電圧に異常が発生した場合でも安定して燃料電池から電力を供給することが実現できる。
【００８９】
本発明により、二次電池を搭載した電子機器の外付けバッテリチャージャーを燃料電池にて実現する場合に、燃料電池を大型化せざるを得なかったという課題を解決できるようになり、その利用可能性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施例による電源装置の構成図。
【図２】本発明の電源装置をノーＰＣ用充電器に適用した例を示す外観図。
【図３】本発明の電源装置を携帯電話用充電器に適用した例を示す外観図。
【図４】携帯電話用充電器に適用した他の例を示す外観図。
【図５】本発明の電源装置を、ＵＳＢ端子を使ったケーブル交換可能な携帯機器用充電器に適用した例を示す外観図。
【図６】本発明の電源装置とＡＣアダプタケーブルを切り離し可能にした例を示す図。
【図７】本発明の電源装置の制御を説明するフローチャート図。
【図８】本発明の電源装置における燃料電池とＥＤＬＣの電力変化を示した図。
【図９】本発明の電源装置における燃料電池の発電面積設計による体積比較を表した図。
【図１０】本発明による電源装置の他の例を示す構成図。
【図１１】本発明の電源装置の更に他の例を示す構成図。
【図１２】本発明の電源装置の更に別の実施例を示す構成図。
【図１３】実施例１から実施例３における燃料電池の電圧設計を比較した図。
【図１４】実施例３の電源装置の制御を説明するフローチャート図。
【図１５】本発明による電源装置の他の実施例を示す構成図。
【図１６】実施例４の電源装置の制御を説明するフローチャート図。
【図１７】本発明の他の実施例による電源装置の構成図。
【図１８】本発明の電源装置における燃料電池とＥＤＬＣの電力及び電圧変化を示した図。
【図１９】本発明による電源装置の詳細な構成図。
【図２０】本発明による電源装置の起動ルーチンを示したフローチャート図。
【図２１】本発明による電源装置の起動時の制御動作を説明する図。
【図２２】本発明による電源装置の終了時の制御動作を説明する図。
【図２３】本発明による電源装置の終了時のルーチンを示したフローチャート図。
【図２４】本発明による電源装置の割り込み処理ルーチンを示したフローチャート図。
【符号の説明】
【００９１】
１…燃料電池、２…電気二重層コンデンサ、３…判別制御手段、４…負荷遮断スイッチ、５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、６…ＥＤＬＣ充電スイッチ、７…燃料電池放電スイッチ、８…Ｌｉイオン電池、１０…電源装置、１１…ＡＣアダプタ、１２…ノートＰＣ、１３…携帯電話、１４…ＰＤＡ、２０…緊急充電ボタン、２１…定電圧ダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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