(57)【要約】【課題】  互換性を有し、かつ電子機器の動作途中での電力供給不足を生じない、電子機器用電源システムを提供する。【解決手段】  電子機器１１０、燃料電池ユニット１２０、及び２次電池ユニット１３０のそれぞれに接続可能な接続部１４０にてこれらを接続することで、電子機器の動作環境に応じて効率的な組み合わせで電源を構成することができ、軽量で電子機器の動作途中での電力供給不足を生じない電源システムを構成する。【選択図】図１
2006310225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給部（１１１）を有する電子機器（１１０）へ電力供給を行う電源システム（１０１）において、
上記電力供給部と接続可能であり、メタノールと水とを化学反応させて発電を行う直接型メタノール燃料電池ユニット（１２０）と、
上記電力供給部と接続可能であり、充電回路（１３２）を有し充放電が可能な２次電池ユニット（１３０）と、
上記直接型メタノール燃料電池ユニット、上記２次電池ユニット、及び上記電子機器の電力供給部に共通して接続かつ分離可能な接続部（１４０）と、
を備えたことを特徴とする電子機器用電源システム。
【請求項２】
上記電子機器は、機器制御部（１１２）を有し、該機器制御部は、上記電力供給部に上記接続部を介して上記直接型メタノール燃料電池ユニット及び外部直流電源（１６０）が接続されているとき、上記外部直流電源と接続された上記電力供給部からの電力にて上記直接型メタノール燃料電池ユニットを起動させ、該直接型メタノール燃料電池ユニットの起動後では該直接型メタノール燃料電池ユニットからの電力にて上記電子機器を動作させる、請求項１記載の電子機器用電源システム。
【請求項３】
上記直接型メタノール燃料電池ユニットは、電池制御部（１２３）を有し、該電池制御部は、上記直接型メタノール燃料電池ユニットと、上記２次電池ユニットとが上記接続部を介して接続されるとき、上記２次電池ユニットの電力で上記直接型メタノール燃料電池ユニットの起動を行い、該直接型メタノール燃料電池ユニットの起動後では当該直接型メタノール燃料電池ユニットからの電力にて上記２次電池ユニットを充電させる、請求項１記載の電子機器用電源システム。
【請求項４】
上記電子機器は、機器制御部（１１２）を有し、該機器制御部は、上記電力供給部に上記接続部を介して上記直接型メタノール燃料電池ユニット及び上記２次電池ユニットが接続されているとき、上記２次電池ユニットからの電力にて上記直接型メタノール燃料電池ユニットを起動させ、該直接型メタノール燃料電池ユニットの起動後では該直接型メタノール燃料電池ユニット及び上記２次電池ユニットの少なくとも一方からの電力にて上記電子機器を動作させる、請求項１記載の電子機器用電源システム。
【請求項５】
上記直接型メタノール燃料電池ユニットは、当該直接型メタノール燃料電池ユニットの動作履歴を記録する燃料電池記憶部（１２４）及び電池制御部（１２３）を有し、上記２次電池ユニットは、当該２次電池ユニットの充放電履歴を記録する２次電池記憶部（１３３）を有し、上記電子機器は、機器制御部（１１２）を有し、上記機器制御部、上記電池制御部、上記燃料電池記憶部、及び上記２次電池記憶部に共通して接続可能な通信部（１５０）をさらに備えた、請求項１記載の電子機器用電源システム。
【請求項６】
上記電池制御部は、上記直接型メタノール燃料電池ユニットから上記２次電池ユニットの充電動作を行ったとき、上記２次電池記憶部に対して充電履歴を記録する、請求項５記載の電子機器用電源システム。
【請求項７】
上記電力供給部に上記接続部を介して上記２次電池ユニット及び外部直流電源（１６０）が接続されており、上記外部直流電源から上記２次電池ユニットへ充電を行ったときには、上記機器制御部は、上記２次電池記憶部に対して充電履歴を記録する、請求項５記載の電子機器用電源システム。
【請求項８】
上記電力供給部に上記接続部を介して上記２次電池ユニット及び上記直接型メタノール燃料電池ユニットが接続されているとき、上記機器制御部は、上記燃料電池記憶部に対して動作履歴を記録し、上記２次電池記憶部に対して充放電履歴を記録させる、請求項５記載の電子機器用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を有する電子機器用電源システムに関し、特に、燃料電池、２次電池、及び電灯電力線のそれぞれから給電可能で移動可能な電子機器の電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動可能な電子機器の電源としては、電灯線のあるところでは電灯線が、電灯線のないところでは蓄電池が用いられる。尚、上記蓄電池として、充電のできない１次電池、又は充電可能な２次電池がある。又、近年、燃料を供給すれば充電作業をせずに永続した発電が可能な燃料電池が実用化され始めるとともに、従来の電灯線、蓄電池も含め、３種類の電源が使用環境に応じて組み合わせ自由な、電子機器用の電源システムが求められている。
【０００３】
即ち、電灯線があるところでは電灯線より電力供給し、電灯線のない所で短期使用の場合には蓄電池から電力供給し、電灯線のない所での長期使用の場合で燃料電池電源及び１台の電子機器を持ち運ぶ場合には、使用環境に応じて電源を選択する必要がある。又、燃料電池を用いた電源システムでは、燃料電池の出力密度が低い欠点を補うために、起動時及びピーク負荷時の対策として２次電池を併用した電源システムが実用的である。
又、２次電池を使用するにあたり、電池の寿命管理が重要である。即ち、充電回数、充電電圧、放電電流積算、周囲温度等により、電池の残留容量の管理をするのが常である。又、燃料電池においても、発電電力でセルの劣化により出力低下をきたすので、燃料電池における寿命の管理も必要である。
【０００４】
又、燃料電池では、起動に当たり、外部電力の供給にて循環ポンプなどを動作させる必要があり、しかも起動してから最大出力を出すまで、数分から１０数分の時間が必要である。さらに、燃料電池は、周囲温度などによっても影響を受け、温度が低いときには起動が遅くなり、温度が高いときには起動が早いなどの立ち上がり特性を持つ。このことが燃料電池を単独で使用しない理由の一つとなっている。
電子機器における数分以内の動作に限定すれば、２次電池のみで動作をさせるのが適当であり、数時間以上連続して電子機器を使用する場合には、２次電池の寿命が短いために、燃料電池と２次電池とを併用するのが適当である。又、燃料電池の出力密度が高くないことから、ピーク負荷時の電力供給を２次電池が負担して、常時電力供給を燃料電池が負担することが効率的である。
【特許文献１】特開２００４−１２７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、電子機器の電源として、電灯線、２次電池、及び燃料電池が使用可能であり、電子機器の使用電源環境に応じて最適な電源を選択するのが好ましい。しかしながら、選択した電源が２次電池及び燃料電池の場合、電子機器の動作途中で電力供給不足を発生しシステムダウンを発生したのでは、上記構成を採った目的が達成できない。又、電子機器と、２次電池及び燃料電池とは、個々においてそれぞれ互換性を有していなければ異なる２次電池及び燃料電池との併用はできないために、広範囲な仕様用途をまかなえない。
そこで本発明は、電子機器の電源として、電灯線、２次電池、及び燃料電池を使用可能とした構成において、互換性を有し電子機器の使用環境に応じた適切で小型軽量な電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における電子機器用電源システムは、電力供給部を有する電子機器へ電力供給を行う電源システムにおいて、
上記電力供給部と接続可能であり、メタノールと水とを化学反応させて発電を行う直接型メタノール燃料電池ユニットと、
上記電力供給部と接続可能であり、充電回路を有し充放電が可能な２次電池ユニットと、
上記直接型メタノール燃料電池ユニット、上記２次電池ユニット、及び上記電子機器の電力供給部に共通して接続かつ分離可能な接続部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
又、上記電子機器は、機器制御部を有し、該機器制御部は、上記電力供給部に上記接続部を介して上記直接型メタノール燃料電池ユニット及び外部直流電源が接続されているとき、上記外部直流電源と接続された上記電力供給部からの電力にて上記直接型メタノール燃料電池ユニットを起動させ、該直接型メタノール燃料電池ユニットの起動後では該直接型メタノール燃料電池ユニットからの電力にて上記電子機器を動作させるように構成することもできる。
【０００８】
又、上記直接型メタノール燃料電池ユニットは、電池制御部を有し、該電池制御部は、上記直接型メタノール燃料電池ユニットと、上記２次電池ユニットとが上記接続部を介して接続されるとき、上記２次電池ユニットの電力で上記直接型メタノール燃料電池ユニットの起動を行い、該直接型メタノール燃料電池ユニットの起動後では当該直接型メタノール燃料電池ユニットからの電力にて上記２次電池ユニットを充電させるように構成することもできる。
【０００９】
又、上記電子機器は、機器制御部を有し、該機器制御部は、上記電力供給部に上記接続部を介して上記直接型メタノール燃料電池ユニット及び上記２次電池ユニットが接続されているとき、上記２次電池ユニットからの電力にて上記直接型メタノール燃料電池ユニットを起動させ、該直接型メタノール燃料電池ユニットの起動後では該直接型メタノール燃料電池ユニット及び上記２次電池ユニットの少なくとも一方からの電力にて上記電子機器を動作させるように構成することもできる。
【００１０】
又、上記直接型メタノール燃料電池ユニットは、当該直接型メタノール燃料電池ユニットの動作履歴を記録する燃料電池記憶部及び電池制御部を有し、上記２次電池ユニットは、当該２次電池ユニットの充放電履歴を記録する２次電池記憶部を有し、上記電子機器は、機器制御部を有し、上記機器制御部、上記電池制御部、上記燃料電池記憶部、及び上記２次電池記憶部に共通して接続可能な通信部をさらに備えるように構成することもできる。
【００１１】
又、上記電池制御部は、上記直接型メタノール燃料電池ユニットから上記２次電池ユニットの充電動作を行ったとき、上記２次電池記憶部に対して充電履歴を記録するように構成することもできる。
【００１２】
又、上記電力供給部に上記接続部を介して上記２次電池ユニット及び外部直流電源が接続されており、上記外部直流電源から上記２次電池ユニットへ充電を行ったときには、上記機器制御部は、上記２次電池記憶部に対して充電履歴を記録するように構成することもできる。
【００１３】
又、上記電力供給部に上記接続部を介して上記２次電池ユニット及び上記直接型メタノール燃料電池ユニットが接続されているとき、上記機器制御部は、上記燃料電池記憶部に対して動作履歴を記録し、上記２次電池記憶部に対して充放電履歴を記録するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１態様の電子機器用電源システムによれば、電子機器の電力供給部に対して燃料電池ユニット及び２次電池ユニットを共通して接続可能とする接続部を備えたことから、燃料電池ユニット及び２次電池ユニットから電力を電子機器に供給可能となる。よって、電子機器の使用環境に応じて最適な電源を組み合わせて利用可能であり、小型軽量電源システムの構成が可能となる。
【００１５】
又、燃料電池ユニットの動作履歴を記憶する燃料電池記憶部を設け、２次電池ユニットの充放電履歴を記憶する２次電池記憶部を設けたことで、２次電池ユニットの寿命の管理、及び燃料電池ユニットの動作状態の管理が可能となる。よって、電子機器の動作途中での電力供給不足によるシステムダウンが発生するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態における電子機器用電源システムについて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分については同じ符号を付している。
以下の実施形態では、電子機器として、消費電力が３０Ｗ程度のノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を例に採り、２次電池ユニットとして、リチウムイオン２次電池を２直列して８Ｖを出力し充放電可能なものを例に採り、燃料電池ユニットとして、メタノールと水とを化学反応させて発電し、出力が２０Ｗのとき出力電圧が１０Ｖである、直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）を例に採り、外部直流電源として、いわゆるＡＣアダプターで出力電圧１５Ｖのものを例に採る。尚、燃料電池ユニットに使用する上記「メタノール」とは、メタノール原液のみならずメタノール水溶液をも含む概念である。本実施形態における上記ＤＭＦＣでは、一例として１ｍｏｌ％程度の濃度のものを使用する。
【００１７】
図１には、本実施形態の電子機器用電源システム１０１の基本的構成を示している。ここで、符号１１０は上述の電子機器を示し、符号１２０は上述の燃料電池ユニットを示し、符号１３０は上述の２次電池ユニットを示し、符号１４０は電子機器１１０と、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０とを電気的に接続する接続部を示し、符号１７０は電灯線に接続されるＡＣアダプタを示す。図１に示すように、接続部１３０は、電子機器１１０、燃料電池ユニット１２０、２次電池ユニット１３０、及びＡＣアダプタ１７０のそれぞれと接続及び切り離しが可能であり、互換性を有するもので広範囲な仕様用途に対応可能である。即ち、接続部１３０には、２次電池ユニット１３０、燃料電池ユニット１２０、及び電子機器１１０を接続可能であり、又、燃料電池ユニット１２０、電子機器１１０、及びＡＣアダプタ１７０を接続可能で、このときＡＣアダプタ１７０は後に取り外しも可能であり、又、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０を接続可能であり、又、２次電池ユニット１３０及び電子機器１１０を接続可能であり、又、ＡＣアダプタ１７０及び電子機器１１０を接続可能であり、又、ＡＣアダプタ１７０及び２次電池ユニット１３０を接続し２次電池ユニット１３０を充電することも可能である。
【００１８】
各構成部分について、図２を参照して詳しく説明する。
燃料電池ユニット１２０には、複数の発電セルを有する発電部１２１、発電部１２１を動作させるために燃料の循環等を行う補機及び動作状態を管理するセンサーを有する駆動部１２２、当該燃料電池ユニット１２０の動作制御を司る電池制御部１２３、及び燃料電池記憶部１２４が備わる。上記発電セルのそれぞれは、一対のアノード極とカソード極とでイオン伝導膜を挟んで膜電極接合体（ＭＥＡ）を形成したものである。アノード極では、白金、ルテニウムを含む触媒反応で、メタノールと水とが反応し、水素イオンと電子と二酸化炭素が生成され、電子はアノード極より外部に電力として出力され、水素イオンはイオン透過膜を通りカソード極側に伝導する。カソード極では、水素イオンがカソード極から電子の供給を受け、空気中の酸素と反応し水が生成される。
又、燃料電池ユニット１２０には、外部接続端子として、電源ラインに接続されるＦＣ電源端子１２５ａと、電子機器１１０等との相互間の通信を行うＦＣ通信端子１２５ｂと，共通ＧＮＤ端子１２５ｃとを有する。ＦＣ通信端子１２５ｂは、電池制御部１２３の通信端子に接続されている。尚、図示では、１回線であるが、データ線とクロック線とから構成される。
【００１９】
ＦＣ電源端子１２５ａには、発電部１２１の出力、１０Ｖ程度、がダイオードを介して接続され、ＦＣ電源端子１２５ａは、燃料電池ユニット１２０の出力端子として動作するとともに、駆動部１２２へ電力供給を行う、Ｄ／Ｄコンバータ（電圧変換回路）１２６に接続されている。
一方、発電部１２１が発電していないときには、ＦＣ電源端子１２５ａは、入力端子として動作し、ＦＣ電源端子１２５ａに供給される電力にて、駆動部１２２を起動させる。よって、燃料電池ユニット１２０が起動し発電部１２１での発電が開始される。ＦＣ電源端子１２５ａから供給される燃料電池ユニット１２０の起動用電力は、２次電池ユニット１３０からも供給可能であり、又、外部電源１６０と接続されている電子機器１１０からも供給可能である。
起動後、発電部１２１の発電能力が向上したときには、発電出力は、Ｄ／Ｄコンバータ１２６を介して、駆動部１２２に一部還元され、燃料電池ユニット１２０自身の動作電力を供給可能となる。このときには、ＦＣ電源端子１２５ａは、上述のように出力端子として機能する。
【００２０】
２次電池ユニット１３０は、リチウムイオン（Ｌｉ＋）電池部１３１と、該電池部１３１を充電するための充電回路１３２と、当該２次電池ユニット１３０の特性及び充放電履歴を記録する２次電池記憶部１３３と、通信部１５０に接続されるＩ／Ｏ拡張機１３４とを有する。ＬｉＢ電源端子１３５ａに充電可能な電圧が供給された場合、充電回路１３２で電池部１３１を充電することは可能である。具体的には、電子機器１１０に備わる機器制御部１１２内のマイコンＭＰＵ、又は燃料電池ユニット１２０に備わる電池制御部１２３からの命令をＩ／Ｏ拡張機１３４から送出することにより可能である。尚、Ｉ／Ｏ拡張機１３４は、制御部からの指令を受けてＨ又はＬの出力、又はＤＡ出力を送出する端末であり、上記制御部からの０Ｖ、５Ｖの電圧や、アナログ電圧値をシリアルデータにて受け取り、複数の端子へ出力可能である。例えば、マイコンから１０個の端子へ出力するとき、通常、１０本の線が必要であるが、Ｉ／Ｏ拡張機１３４を用いることで、マイコンから１本の線でシリアルデータを送り、Ｉ／Ｏ拡張機１３４にて１０本へ出力が可能である。
【００２１】
ＬｉＢ通信端子１３５ｂは、電池制御部１２３及び機器制御部１１２と接続可能であり、優先順位付けで、通信路が確保されるので、充電動作などの制御が混乱することはない。又、２次電池記憶部１３３もＬｉＢ通信端子１３５ｂに接続されている、よって、２次電池記憶部１３３への情報の読み書きは、電池制御部１２３及び機器制御部１１２のいずれからも可能である。
【００２２】
電子機器１１０は、本実施形態では上述のようにノート型ＰＣであって、液晶ディスプレイ、演算処理ＣＰＵ、及びハードディスクが主要構成要素であり、電力供給部１１１と、機器制御部１１２とを有する。付属としてメモリとＤＶＤドライブ装置等の周辺要素が含まれ、全体で通常消費電力が１４Ｗ、画像処理などピーク消費電力が２３Ｗのノート型ＰＣを想定している。
上記電力供給部１１１には、電灯電力線の交流１００Ｖから直流１５Ｖに変換して出力する外部直流電源１６０が接続可能である。尚、外部直流電源１６０は、電子機器１１０に内蔵されていてもよい。電子機器１１０の機器電源端子１１５ａには、電力供給部１１１が接続され、機器電源端子１１５ａは、燃料電池ユニット１２０が接続されているときには、燃料電池ユニット１２０のＦＣ電源端子１２５ａと接続され、２次電池ユニット１３０が接続されているときには、ＬｉＢ電源端子１３５ａと接続される。又、機器電源端子１１５ａは、電子機器１１０の電源として、電圧変換器１１３を通して５Ｖ及び３Ｖの動作電力を供給する。
【００２３】
次に、上述の、電子機器１１０、燃料電池ユニット１２０、及び２次電池ユニット１３０の接続形態における各動作を説明する。尚、いずれの接続形態においても、通信部１５０、並びに、電源ライン及びＧＮＤラインにてなる接続部１４０は接続されている。又、燃料電池ユニット１２０を用いた電源システムでは、燃料電池ユニット１２０の出力密度が低い欠点を補うために、起動時及びピーク負荷時の対策として２次電池ユニット１３０を併用する。
【００２４】
第１の接続形態として、外部の電灯線からの電力供給を受けられず、長期的に電子機器を動作させる場合を例に採る。この場合、小型軽量化の目的から、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０が電子機器１１０に接続される。該第１の接続形態は、図２に示される。但し、電子機器１１０の電力供給部１１１には、外部直流電源１６０は接続されていない。又、図２では、電源ライン１４１について、電子機器１１０に対して、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０は並列接続されているが、直列接続されていても良い。
【００２５】
該接続形態では、起動時に電力を出力可能なものは２次電池ユニット１３０のみであり、２次電池ユニット１３０の電池部１３１が起動時の電源となる。電子機器１１０、燃料電池ユニット１２０、及び２次電池ユニット１３０が接続されている接続部１４０の電源ライン１４１には、電池部１３１の８Ｖ出力が給電され、燃料電池ユニット１２０では、電池部１３１の電力がＤ／Ｄコンバータ１２６を経て、駆動部１２２及び電池制御部１２３に供給され、発電部１２１が起動する。尚、発電動作開始の指示は、電子機器１１０の機器制御部１１２がマスター動作して、２次電池ユニット１３０の電池部１３１の放電と、燃料電池ユニット１２０の運転動作開始指令を出す。又、燃料電池ユニット１２０における発電動作は、電池制御部１２３に記憶されている動作制御ソフトにより運転制御される。
【００２６】
発電部１２１が定常運転に至るまでは、発電部１２１から供給可能な電力が少ないため、２次電池ユニット１３０から、燃料電池ユニット１２０における補機駆動用の電力、及び電子機器１１０用の電力が供給される。
燃料電池ユニット１２０の運転が規定値に立ち上がり、負荷がかかったときの電圧降下による出力電圧が２次電池ユニット１３０からの供給電圧よりも高いと、電池制御部１２３が判断したときには、電池制御部１２３の指令により燃料電池ユニット１２０のＩ／Ｏ拡張機１３４にて充電回路１３２を動作させて、発電部１２１の発電電力をＦＣ電源端子１２５ａから出力する。ＦＣ電源端子１２５ａからの電力出力により、２次電池ユニット１３０の充電回路１３２に備わるダイオードの作用により２次電池ユニット１３０からは出力停止となり、燃料電池ユニット１２０から電子機器１１０へ給電することになる。又、燃料電池ユニット１２０からの給電中に負荷が増大して燃料電池ユニット１２０の出力電圧が低下した場合は、２次電池ユニット１３０の電圧でトラップされて、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０の両者から電子機器１１０へ電力供給することになる。
【００２７】
さらに燃料電池ユニット１２０の発電能力が高くなると、燃料電池ユニット１２０の発電電力の余力で２次電池ユニット１３０の充電回路１３２を動作させて、電池部１３１を充電することも可能である。この場合、電池制御部１２３からの指示により、Ｉ／Ｏ拡張機１３４を介して充電回路１３２を動作させて電池部１３１の充電を行う。
【００２８】
又、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０の電池寿命の管理が行われる。即ち、燃料電池ユニット１２０では、電流制御部１２３の制御により、発電部１２１の発電電力を電流換算し累計発電電力として燃料電池記憶部１２４に記録し、２次電池ユニット１３０では、電池部１３１の放電電流を累積して、２次電池記憶部１３３に記録する。又、使用環境条件としての温度情報や充電回数等についても、燃料電池ユニット１２０に関する情報は燃料電池記憶部１２４に記録され、２次電池ユニット１３０に関する情報は燃料電池記憶部１２４にそれぞれ記録される。一般的に２次電池では、放電電流の積算で電池寿命を逆算する方法が一般的であり、燃料電池も同様の取り組みが行われる。又、燃料電池の場合、膜電極接合体（ＭＥＡ）の触媒の劣化が寿命に最も大きく影響する。上記ＭＥＡを構成する例えば白金触媒は、燃料電池の発電量とともに被毒しその機能が低下する。又、発電時の温度も被毒を加速する要因となる。よって、上記発電量及び発電時温度の情報が燃料電池ユニット１２０の寿命決定に使用可能である。尚、上記累計発電電力、上記放電電流、上記温度情報や充電回数等は、寿命決定用情報としての例示である。
【００２９】
次に、第２の接続形態について、図３を参照して説明する。該第２の接続形態では、電子機器１１０は使用せず、２次電池ユニット１３０の充電を燃料電池ユニット１２０にて行う場合である。よって、ここでは、２次電池ユニット１３０と燃料電池ユニット１２０とが接続される。
該接続形態では、起動時給電可能な電源は、２次電池ユニット１３０であるので、まず、２次電池ユニット１３０の電力が燃料電池ユニット１２０に給電され、電池制御部１２３が動作を開始する。例えば、２次電池ユニット１３０のＩ／Ｏ拡張機１３４の入力端子の一つが２次電池ユニット１３０の出力電圧をモニタするように構成することで、電池制御部１２３は、通信部１５０を通して、２次電池記憶部１３３に記憶している満充電電圧値と、Ｉ／Ｏ拡張機１３４から出力される２次電池ユニット１３０の出力電圧値とを比較する。そして、電池制御部１２３は、電池部１３１に充電が必要と判断したときには、駆動部１２２を動作させ、発電部１２１の発電運転を起動させる。尚、２次電池ユニット１３０は、充電要の状態でも若干の余力を残しているので、駆動部１２２へ電力供給を行うことは可能である。
【００３０】
発電部１２１の起動後、定常運転に入ると発電部１２１は、１０Ｖ以上の電圧を出力し、燃料電池ユニット１２０は、発電部１２１の出力電力を電源ライン１４１に出力する。このとき、発電部１２１の出力電圧は、２次電池ユニット１３０の電池部１３１の電圧を上回るため、２次電池ユニット１３０に備わるダイオードがオフになり、２次電池ユニット１３０は出力を停止する。このとき、燃料電池ユニット１２０の駆動部１２２は、発電部１２１の発電電力を電源として動作する状態である。
【００３１】
その後、燃料電池ユニット１２０の電池制御部１２３は、通信部１５０を通して２次電池ユニット１３０のＩ／Ｏ拡張機１３４を介して充電回路１３２の動作制御を行い、燃料電池ユニット１２０の発電電力は、２次電池ユニット１３０の電池部１３１に充電される。例えばリチウムイオン電池の場合、まず、一定電流で充電がなされ、満充電に近づくと一定電圧で充電が行われる。よって、例えば充電電流をモニタすることで、充電電流が一定値以下になることで充電完了を検知することができる。従って、電池制御部１２３にて、２次電池ユニット１３０の上記充電電流をモニタすることで、２次電池ユニット１３０の充電完了を検知可能である。
充電後、燃料電池ユニット１２０の電池制御部１２３は、充電履歴を、２次電池記憶部１３３に書き込み、充電動作を完了する。又、このとき電池制御部１２３は、発電部１２１の発電履歴をも自己の燃料電池記憶部１２４に記録する。
以上により電子機器１１０を介さなくとも、２次電池ユニット１３０の充電が可能である。
【００３２】
次に、第３の接続形態について、図４を参照して説明する。該第３の接続形態では、充電の必要な２次電池ユニット１３０を取り外した状態における、燃料電池ユニット１２０と電子機器１１０とを接続した組み合わせの形態を説明する。このような接続形態は、長期に燃料電池ユニット１２０のみで負荷変動のない、あるいは変動幅が小さい電子機器を動作させる場合に最適である。但し、このときの燃料電池ユニット１２０の起動には、電子機器１１０に接続されている外部直流電源１６０を利用する。即ち、２次電池ユニット１３０がない場合なので、電子機器１１０の外部電源１６０を起動時のみに利用する方法である。
【００３３】
詳しく説明すると、外部直流電源１６０は、１５Ｖの直流を、電子機器１１０の電力供給部１１１を介して電源ライン１４１に給電し、電源ライン１４１、燃料電池ユニット１２０のＦＣ電源端子１２５ａ、及びＤ／Ｄコンバータ１２６を介して駆動部１２２に給電する。又、燃料電池の運転指令は、外部直流電源１６０からの電子機器１１０への給電により、機器制御部１１２がマスター動作し、燃料電池ユニット１２０の電池制御部１２３に指示を出し、電池制御部１２３の制御指令で発電部１２１が起動する。燃料電池ユニット１２０の出力電圧及び出力電流から判断して発電部１２１が定常運転に達した後は、電子機器１１０に接続している外部直流電源１６０が取り出し可能となり、これにて、燃料電池ユニット１２０が単独の電源として、２次電池ユニット１３０が無くとも、電子機器１１０への電力供給が可能である。
【００３４】
又、このときの発電部１２１の動作履歴、つまり発電履歴は、機器制御部１１２の指令により、燃料電池ユニット１２０の燃料電池記憶部１２４に記録することができる。
【００３５】
上述したような使用方法は、電子機器１１０が回転体などの移動体であって、有線での電力供給が不可能な場合に非常に有効である。このとき、燃料電池ユニット１２０は上記回転体などの移動体に装着されている。
【００３６】
又、第４の接続形態として、外部電源１６０から電子機器１１０に直接、電力供給する場合、及び、２次電池ユニット１３０のみから電子機器１１０に電力供給する場合である。ここで、外部電源１６０から電子機器１１０に直接、電力供給する場合には、電子機器１１０には、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０は接続されない。尚、これらの第４接続形態は、周知のように、現在既に行われている形態である。
第４接続形態において、従来例に比べ２次電池ユニット１３０の電池容量を比較的小さく設計することにより、電子機器１１０が大容量の電力を必要とする場合には、さらに燃料電池ユニット１２０を増設するという形態を採ることも可能である。即ち、軽量小型で小電力供給用途に限り２次電池ユニット１３０を単独接続するという形態を選択可能にすると、一つの電子機器１１０が電源を組み替えることによって、用途拡大が可能となる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の電源システム１０１によれば、外部電源１６０が接続可能な電子機器１１０、燃料電池ユニット１２０、及び２次電池ユニット１３０を有する構成において、これらの構成部分のそれぞれを接続部１４０にて自由に接続可能としたことにより、電子機器１１０を使用する環境に応じて上記３構成部分の内から使用するものを選択し適宜組み合わせが可能となり、電源システムの小型軽量化が可能となる
上記接続部１４０としては、電子機器１１０、燃料電池ユニット１２０、及び２次電池ユニット１３０のそれぞれに設けた電源端子１１５ａ、１２５ａ、１３５ａ、及びこれらを接続可能である電源ライン１４１が相当する。
【００３８】
又、燃料電池記憶部１２４には、燃料電池ユニット１２０の発電部１２１の発電動作履歴を記憶し、かつ２次電池記憶部１３３には、２次電池ユニット１３０の電池部１３１における充放電履歴を記憶するようにしたことから、燃料電池ユニット１２０の電池制御部１２３、又は電子機器１１０の機器制御部１１２によって、上記各履歴に基づいて、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０の各寿命を推測することができる。したがって、燃料電池ユニット１２０及び２次電池ユニット１３０の動作途中における突発的な電力供給低下の発生を予測することができ、システムダウンの発生を予め防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、電子機器に電力を供給する電源システムで、主として移動体等の、有線による電力供給源が無い場所で使用する電子機器に対する電源システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態における電源システムの一例を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態における電源システムの他の例を示す図。
【図３】本発明の実施形態における電源システムの別の例を示す図。
【図４】本発明の実施形態における電源システムのさらに別の例を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１０１…電源システム、１１０…電子機器、１１１…電供給部、
１１２…機器制御部、１２０…燃料電池ユニット、１２３…電池制御部、
１２４…燃料電池記憶部、１３０…２次電池ユニット、１３２…充電回路、
１３３…２次電池記憶部、１４０…接続部、１５０…通信部、１６０…外部電源。
【図１】
2006310225.tif 000003
【図２】
2006310225.tif 000004
【図３】
2006310225.tif 000005
【図４】
2006310225.tif 000006