(57)【要約】      （修正有）【課題】  二次電池と燃料電池を搭載して効果的に充電と放電を行う場合、ユーザが認識しない状態で自己診断と発電リトライを行えるような携帯情報端末を提供する。【解決手段】  携帯情報端末を動作状態と待機状態との間で遷移させるときは自己診断が行われるように構成されている。燃料電池が通常の定格値Ｉ１の電流で二次電池を充電していて（Ｓ４２）、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下した場合（ＰＧ＝Ｌの場合）は、充電電流を定格値Ｉ２に下げてエージングを行う（Ｓ４４）。エージングを６０秒間行った後に、通常の定格値Ｉ１に戻して充電を行う（Ｓ４２）。このような操作を３０回まで繰り返す。エージング中において（Ｓ４４）、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下した場合（ＰＧ＝Ｌの場合）は、エージングを停止し（Ｓ４８）、２０秒後に再びエージングを実行し（Ｓ４４）、このような操作を１０回まで繰り返す。【選択図】      図１１
2006120371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の情報を提供する携帯情報端末であって、
それぞれ独立して充放電が行われる複数組の二次電池と、
前記二次電池の充電を行う燃料電池と、
前記携帯情報端末の稼動状態において情報を表示させ、かつ前記携帯情報端末の稼動を停止させる待機状態では情報を表示させない表示手段とを備え、
前記動作状態から前記待機状態に遷移させる操作によって自己診断を行い、異常のない場合にはそのまま待機状態に遷移し、異常のある場合には異常内容を前記表示手段に表示させることを特徴とする携帯情報端末。
【請求項２】
前記待機状態から前記動作状態に遷移させる操作によって自己診断を行い、異常のない場合にはそのまま動作状態に遷移して前記表示手段に初期画面を表示させ、異常のある場合には異常内容を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末。
【請求項３】
所望の情報を提供する携帯情報端末であって、
それぞれ独立して充放電が行われる複数組の二次電池と、
前記二次電池の充電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から前記複数組の二次電池を個別に充電するための充電手段と、
前記燃料電池と前記充電手段との間に介在し、前記燃料電池に異常電圧が発生したときに動作を停止させるシャットダウン機能を有する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
前記充電手段が送信する第１の充電電流指令値および前記第１の充電電流指令値の１／２以下の第２の充電電流指令値と、
前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の正常／異常に対応する論理信号とに基づいて、
前記燃料電池に対して異なる充電モードの発電リトライを行わせることを特徴とする携帯情報端末。
【請求項４】
前記燃料電池の電力容量は前記携帯情報端末を稼動させる稼働状態における平均消費電力未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の携帯情報端末
【請求項５】
二次電池、燃料電池、前記燃料電池から前記二次電池を充電する充電手段、および前記燃料電池と前記充電手段との間に介在し、前記燃料電池の異常電圧発生時に動作を停止させる機能を有する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える携帯情報端末の自己診断方法であって、
前記充電手段が送信する第１の充電電流指令値および前記第１の充電電流指令値よりも小さい第２の充電電流指令値と、前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の正常／異常に対応する論理信号とを利用し、
前記燃料電池の起動時において、前記第１の充電電流指令値によって前記二次電池を充電する手順と、
前記論理信号が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの異常を示す信号の場合に、前記充電電流指令値を前記第２の充電電流指令値に変更し、所定の時間に亘って前記二次電池を充電する手順と、
前記所定の時間が経過した後に、再び、前記充電電流指令値を前記第１の充電電流指令値に変更して前記二次電池を充電する手順と、
を含むことを特徴とする携帯情報端末の自己診断方法。
【請求項６】
前記第２の充電電流指令値は前記第１の充電電流指令値の１/２以下であることを特徴とする請求項５に記載の携帯情報端末の自己診断方法。
【請求項７】
前記充電電流指令値の変更操作が所定の回数以上となった場合は、前記燃料電池の異常情報を記憶手段に記憶させると共に、次の自己診断時に前記異常情報を表示させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の携帯情報端末の自己診断方法。
【請求項８】
前記充電電流指令値が前記第２の充電電流指令値であって、かつ前記論理信号が前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの異常に対応した場合は、前記充電手段と前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させ、所定時間が経過した後に、再度、前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させると共に前記第２の充電電流指令値で前記二次電池を充電することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の携帯情報端末の自己診断方法。
【請求項９】
前記充電手段の停止が所定回数以上となった場合は、前記燃料電池の異常情報を記憶手段に記憶させると共に、次の自己診断時に前記異常情報を表示させることを特徴とする請求項８に記載の携帯情報端末の自己診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した携帯情報端末、およびその携帯情報端末の自己診断方法に関し、例えば、展示場などの公共施設において展示物に関する情報を来場者に提供する情報提供手段として用いられる携帯情報端末、およびその携帯情報端末の自己診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の進歩によって、携帯電話機、ノート型パソコン、オーディオ・ビジュアル機器、カムコーダ、あるいはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などのような携帯型の電子機器が急速に普及している。こうした携帯電子機器は二次電池によって駆動するシステムが主流であり、その駆動時間を延ばすため、従来のようなシール鉛蓄電池に続き、Ｎｉ／Ｃd電池、Ｎｉ／水素電池、さらには、リチウムイオン（Ｌｉイオン）二次電池など、新型の高エネルギー密度な二次電池が搭載されるようになった。これによって、携帯電子機器はより小型・軽量化が進み、またそれによって携帯電子機器のさらなる高機能化が図られるようになる。とりわけＬｉイオン二次電池に対して、エネルギー密度をより一層高めるために、電池活物質の開発や高容量電池構造の開発が進められ、一充電当りの使用時間がより長い電池電源を実現するための努力が払われている。その結果、従来の二次電池に比べて体積比で数倍の容量向上を実現している。
しかし、二次電池は一定の電力を使用した後には必ず充電操作を行う必要があり、充電設備と比較的長い充電時間が必要となるために、携帯電子機器を、何時でも、何処でも、長時間に亘って連続的に駆動するためには、充電を行いながら携帯電子機器を使用する必要がある。
【０００３】
また、携帯電子機器の用途として、美術館や博物館などの公共施設で来場者に貸し出し、展示物の説明を行うための携帯型情報端末機器（以下、携帯情報端末という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、来場者が持つ携帯情報端末と展示物との間で通信を行い、展示物の説明に関する文字、画像、あるいは音声などの情報を携帯情報端末に表示したり再生したりすることができる。このような用途に利用される携帯情報端末においては、特に、二次電池の電池容量を充分に確保しながら携帯情報端末を使用する必要がある。そのため、携帯情報端末に二次電池のほかに燃料電池を同時に搭載し、燃料電池で二次電池を充電しながら運用することにより、二次電池の電池容量を確保する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
燃料電池としては、アノード、電解質膜、カソード、および拡散層から構成される膜／電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）のアノードで液体の燃料が酸化され、カソードで酸素が還元される燃料電池が知られており、前記の特許文献２の技術では、その代表的な燃料電池としてダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）が用いられている。
【０００４】
このようにして燃料電池を使用する場合は、燃料電池の特性劣化を防止するために、燃料電池を含む充電回路の自己診断を行いながら二次電池を適正に充電することが行われている。例えば、燃料電池の膜抵抗に発生する電圧に基づいて膜抵抗の抵抗値を求めると共に、反応抵抗に流れる電流値および反応抵抗に発生する電圧値に基づいてその反応抵抗の抵抗値を求め、求められた膜抵抗と反応抵抗の値から燃料電池の実効抵抗を短時間で効率的に求めて、燃料電池の特性が劣化していないか否かの自己診断を行う技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５９６１２号公報（段落番号００１１〜００２９、および図１〜図９参照）
【特許文献２】特開２００４−２２７８３２号公報（段落番号００１４〜００４３、および図１〜図７参照）
【特許文献３】特開２００３−２２３９１８号公報（請求項１および図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、用途が異なっても携帯情報端末である以上は、常に二次電池の電池容量を確保しながら使用する必要があるが、使用する施設の環境によっては携帯情報端末の使用時間が長時間化することもある。例えば、大規模な博覧会や展示会などで来場者の人数が非常に多い施設の環境条件においては、貸し出すための携帯情報端末数が十分でないと、携帯情報端末を充電する時間が不足し、それをカバーするために数多くの携帯情報端末を準備しなければならない。また、博覧会などが開館している間に、貸し出し、回収、充電といった作業を規則正しく行いながら来場者に充分に電池容量のある携帯情報端末を提供することは係員にとって大きな負担となる。さらに、電池容量の不足する携帯情報端末を来場者に貸し出すことがないように携帯情報端末の充電状態を正確かつ迅速に把握することも係員の大きな負担となる。
【０００６】
これらのことを解消するためには、多数の二次電池を搭載して電池容量を確保することが考えられるが、この場合、携帯情報端末におけるハンディタイプな利点が損なわれ、適切な方法ではない。
また、前記特許文献２に開示されたような二次電池と燃料電池（ＤＭＦＣ）を搭載した携帯情報端末を用いても、携帯情報端末の電源オフ時（つまり、返却時など）にＤＭＦＣによって二次電池を充電するようになっているため、貸し出しと回収のサイクルが早い場合や長時間に亘って貸し出され電池の残容量が少ない場合などにおいては、充分な充電時間を確保することができず、携帯情報端末を満充電にした状態で次の来場者に渡すことができない恐れがある。
【０００７】
さらに、長時間に亘って燃料電池を使用した場合は、気泡や水滴などによって出力特性が低下したり、次のサイクルで燃料電池を使用する場合に起動特性が低下したりすることがある。このような状態になると、燃料電池から二次電池へ適正に充電を行うことができなくなるおそれもある。また、前記の特許文献３の技術による燃料電池の自己診断の方法では、気泡や水滴などによって生じる燃料電池の出力特性や起動特性の低下を正確に自己診断することができないので、燃料電池の劣化を早期に検知することができなくなり、結果的に、燃料電池から二次電池を適正に充電することができない場合もある。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、比較的小容量な二次電池と燃料電池を搭載して効果的に充電と放電を行う場合に、ユーザが認識しない状態で燃料電池の自己診断と発電リトライを行うことができるような使い勝手のよい携帯情報端末、およびその携帯情報端末の自己診断方法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】
【０００９】
本発明の携帯情報端末は、前記の目的を達成するために、所望の情報を提供する携帯情報端末であって、充放電が行われる二次電池と、二次電池の充電を行う燃料電池と、稼動状態において情報を表示させ、かつ前記携帯情報端末の稼動を停止させる待機状態では情報を表示させない表示手段とを備え、動作状態から前記待機状態に遷移させる操作によって自己診断を行い、異常のない場合にはそのまま待機状態に遷移し、異常のある場合には異常内容を表示手段に表示させることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本発明の携帯情報端末において、待機状態から動作状態に遷移させる操作によって自己診断を行い、異常のない場合にはそのまま動作状態に遷移して表示手段に初期画面を表示させ、異常のある場合には異常内容を表示手段に表示させることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の携帯情報端末は、前記の目的を達成するために、所望の情報を提供する携帯情報端末であって、それぞれ独立して充放電が行われる複数組の二次電池と、二次電池の充電を行う燃料電池と、燃料電池から複数組の二次電池を個別に充電するための充電手段と、燃料電池と充電手段との間に介在し、燃料電池に異常電圧が発生したときに動作を停止させるシャットダウン機能を有する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、充電手段が送信する第１の充電電流指令値および第１の充電電流指令値の１／２以下の第２の充電電流指令値と、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の正常／異常に対応する論理信号とに基づいて、燃料電池に対して異なる充電モードの発電リトライを行わせることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、本発明の携帯情報端末において、燃料電池の電力容量は携帯情報端末を稼動させる稼働状態における平均消費電力未満であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明は、二次電池、燃料電池、燃料電池から二次電池を充電する充電手段、および燃料電池と充電手段との間に介在し、燃料電池の異常電圧発生時に動作を停止させる機能を有する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える携帯情報端末の自己診断方法であって、充電手段が送信する第１の充電電流指令値および第１の充電電流指令値よりも小さい第２の充電電流指令値と、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の正常／異常に対応する論理信号とを利用し、燃料電池の起動時において、第１の充電電流指令値によって二次電池を充電する手順と、論理信号が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの異常を示す信号の場合に、充電電流指令値を第２の充電電流指令値に変更し、所定の時間に亘って前記二次電池を充電する手順と、所定の時間が経過した後に、再び、充電電流指令値を第１の充電電流指令値に変更して二次電池を充電する手順と、を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の携帯情報端末の自己診断方法において、第２の充電電流指令値は第１の充電電流指令値の１/２以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、本発明の携帯情報端末の自己診断方法において、充電電流指令値の変更操作が所定の回数以上となった場合は、燃料電池の異常情報を記憶手段に記憶させると共に、次の自己診断時に異常情報を表示させることを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、本発明の携帯情報端末の自己診断方法において、充電電流指令値が第２の充電電流指令値であって、かつ論理信号が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの異常に対応した場合は、充電手段と昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させ、所定時間が経過した後に、再度、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させると共に第２の充電電流指令値で二次電池を充電することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明の携帯情報端末の自己診断方法において、充電手段の停止が所定回数以上となった場合は、燃料電池の異常情報を記憶手段に記憶させると共に、次の自己診断時に異常情報を表示させることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の携帯情報端末は、前記の目的を達成するために創案されたものであり、例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣと称す）と複数組のリチウムイオン二次電池（以下、Ｌｉイオン電池と称す）とを搭載した構成となっている。そして、携帯情報端末の電源のオン／オフ状態に関わらず、常に、いずれかの組のＬｉイオン電池を燃料電池から充電し、他の組のＬｉイオン電池によって携帯情報端末の負荷に電力を供給している。このように、携帯情報端末に搭載されている複数組のＬｉイオン電池のうち、いずれかのＬｉイオン電池をＤＭＦＣで充電する場合は、携帯情報端末は常に適正な充電が行われているか否かを自己診断する必要がある。そこで、携帯情報端末を動作状態から待機状態に遷移させるときや、待機状態から動作状態に遷移させるときに自己診断を行い、異常のない場合にはそのまま待機状態又は動作状態に遷移し、異常のある場合には異常内容を表示させる。このとき、動作状態と待機状態との間を遷移させる場合は、充電電流指令値の大きさを変えたり、燃料電池と充電手段との間に介在する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の正常／異常に対応する論理信号を利用することにより、燃料電池に対して異なる充電モードの発電リトライを行わせることで、適正な自己診断を行いながらＬｉイオン電池に最適な充電を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、携帯情報端末が待機状態にあるか稼動状態にあるかに関わらず、常に、複数組の二次電池(例えば、Ｌｉイオン電池)のうち何れかの組の二次電池が燃料電池(例えば、ＤＭＦＣ)によって充電されている。したがって、展示場における昼間の運用中には商用電源による二次電池の充電が不要になるので、係員による携帯情報端末の貸出し／返却の際の負担が軽減される。
また、携帯情報端末を動作状態から待機状態に遷移させるときや、待機状態から動作状態に遷移させるときには自動的に自己診断が行われ、異常のない場合にはそのまま待機状態又は動作状態に遷移し、異常のある場合には異常内容を表示させるので、常に、二次電池に対して適正な充電を行うことができると共に、故障時における早期の対応を行うことができる。これによって、展示場の係員、来場者共に使い勝手のよい携帯情報端末を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る燃料電池搭載型の携帯情報端末および携帯情報端末の自己診断方法について、博覧会で展示物の説明を行う幾つかの実施の形態を説明する。なお、以下に用いる各図面において同一の構成要素は同一の符号を付すことにし、重複する説明は可能な限り省略する。
【００２１】
＜発明の概要＞
本発明では、携帯情報端末には燃料電池としてダイレクトメタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣと略す）と二次電池としてＬｉイオン二次電池（以下、Ｌｉイオン電池と略す）が搭載されている。そして、携帯情報端末の電源のオン／オフ状態に関わらず常にＬｉイオン電池をＤＭＦＣから充電しながら運用する。この携帯情報端末には、来場者向けの取り扱い方法の説明が記憶され、来場者に貸し出すために携帯情報端末を手渡す直前に、係員が携帯情報端末のボタンを押して電源をオンする。これによって、携帯情報端末の電源がオンされ、来場者向けに取扱い方法を説明する画面が表示される。また、携帯情報端末には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）チップに記録された情報を読み出すための読取装置（リーダ）とアンテナとが備えられていて、来場者が展示館内の展示物へ携帯情報端末を近づけると、その展示物に組み込まれたＲＦＩＤチップと携帯情報端末との間で情報伝送が行われる。これによって、携帯情報端末の内部に組み込まれたメモリ、大容量ハードディスク装置、又はリムーバブルハードディスク（いわゆるｉＶＤＲ：Information Versatile Disk for Removable usage）などから、ＲＦＩＤチップから送信された情報と対応した展示物に関する画像データ、テキスト、および音声などを再生する。以下、携帯情報端末のこのようなモードを稼動状態という。
【００２２】
また、携帯情報端末が来場者から返却されるときは、係員が携帯情報端末を受け取った後に、その携帯情報端末に特定のＲＦＩＤチップから所定の情報を読み込ませることにより、その携帯情報端末は自己診断モードに入る。そして、ＤＭＦＣの状態やＬｉイオン電池の充電状態をチェックした後、それらの充電状態が正常であれば自動的に携帯情報端末の電源をオフし、ＤＭＦＣからＬｉイオン電池への充電のみの充電モードに入る。充電モードに入った携帯情報端末はバックヤードで管理されながら、再び順序よく来場者に貸し出される。また、夜間などの閉館時においては、バックヤードに設置されたＡＣ充電器（商用電力）によってＬｉイオン電池を直接充電し、次の開館時までにＬｉイオン電池を満充電状態にする。ＡＣ充電器で充電する場合、ＤＭＦＣによる充電が停止される。以下、携帯情報端末のこのようなモードを待機状態という。このようにして、携帯情報端末の稼動状態と待機状態とで充電モードを切り替えながら、開館中はＤＭＦＣによってＬｉイオン電池を充電すると共に閉館後はＡＣ充電器によってＬｉイオン電池の充電を行うことにより、Ｌｉイオン電池の容量を小さくしても開館中はＡＣ充電器から充電を行うことなしにＬｉイオン電池に十分な電池容量を確保して携帯情報端末を運用することができる。
【００２３】
また、Ｌｉイオン電池は独立に充放電可能な２組を用意し、稼動状態においてＤＭＦＣから充電されるＬｉイオン電池（以下、充電側Ｌｉイオン電池という）と、稼動状態において負荷に給電を行うＬｉイオン電池セル（以下、給電側Ｌｉイオン電池という）とに役割を分担させる。そして、来場者からの返却時に特定のＲＦＩＤチップからの情報を読み込んだ時に、それぞれのＬｉイオン電池セルの役割を切り換える。つまり、前の稼動状態における充電側Ｌｉイオン電池を次の稼動状態では給電側Ｌｉイオン電池とし、前の稼動状態における給電側Ｌｉイオン電池を次の稼動状態では充電側Ｌｉイオン電池とする。また、二次電池の残量管理機能（以下、ＳＯＣという）によって２組のＬｉイオン電池の容量を監視し、残容量の少ない方のＬｉイオン電池をＤＭＦＣから充電するようにＤＭＦＣ充電系統の切り替えを行っている。さらに、燃料電池の起動時間にばらつきが発生することもあるので、ＤＣ／ＤＣコンバータのＰＧ信号を監視すると共に、Ｌｉイオン電池の充電電流指令値を変化させる手順を用いることによって、燃料電池の起動における不具合をカバーする。
【００２４】
さらに、携帯情報端末を動作状態から待機状態に遷移させるときや、待機状態から動作状態に遷移させるときには自動的に自己診断が行われるように構成されている。このような自己診断は、例えば、ＤＭＦＣから通常の充電電流でＬｉイオン電池を充電していて、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下した場合（つまり、ＰＧ信号がＬになった場合）は充電電流を下げてエージングを行う。そして、エージングを６０秒間行った後に通常の充電電流に戻し、このような操作を３０回まで繰り返す。そしてエージング中に昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下した場合（つまり、ＰＧ信号がＬになった場合）はエージングを停止し、２０秒後に再びエージングを実行し、このような操作を１０回まで繰り返す。このような発電リトライを行っても異常な場合はＤＭＦＣ異常の表示を行う。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
次に、図面を用いて本発明に係る携帯情報端末の第１の実施の形態について説明する。
図1は本発明における燃料電池搭載型の携帯情報端末の運用方法を示す説明図である。
まず、図１を用いて、本発明における燃料電池搭載型の携帯情報端末５０の運用の流れを概略的に説明する。展示館６１の入口５９から来場者が入場すると、係員は貸出窓口５５において来場者に貸し出す。このとき携帯情報端末５０が手渡される直前に、係員がその携帯情報端末５０のボタンを２度押して電源をオンにする。これによって、携帯情報端末５０の電源がオンされると、来場者向けに取扱い方法を説明するための初期の説明画面が表示される。来場者は説明画面に示された情報で携帯情報端末５０の操作方法を理解可能になる。次に、来場者が説明画面に示された操作方法で、例えば展示館内の展示物５２ａへ携帯情報端末５０を近づけると、展示物５２ａに組み込まれたＲＦＩＤチップ５１ａと携帯情報端末５０のＲＦＩＤリーダ６９（図６参照）との間で情報伝送が行われる。これによって、携帯情報端末５０の内部に組み込まれた大容量ハードディスクで構成されるｉＶＤＲ４７やメモリ６３（図６参照）などから展示物５２ａに関する情報が音声や文字や画像などによって再生される。展示物５２ｂについても同様の方法によって、展示物５２ｂに組み込まれたＲＦＩＤチップ５１ｂからの情報にしたがって、展示物５２ｂに関する情報を再生する。このときは、一方のＬｉイオン電池が給電側となり、他方のＬｉイオン電池がＤＭＦＣによって充電される充電側となる。
【００２６】
このようにして、来場者は携帯情報端末５０によって所望の展示物における情報を再生しながら館内を一巡したのち、出口６０の付近にある返却窓口５６において携帯情報端末５０を返却する。すると、係員がその携帯情報端末５０を受け取った後に、その携帯情報端末５０を特定のＲＦＩＤチップ５３に近づけ、自己診断のための情報を読み込ませる。これによってその携帯情報端末５０は自己診断モードに入る。自己診断モードではＤＭＦＣの状態やＬｉイオン電池の充電状態がチェックされる。そして、ＤＭＦＣの状態やＬｉイオン電池の充電状態を自動チェックした後、充電状態が正常であれば自動的に携帯情報端末５０の電源をオフし、ＤＭＦＣからＬｉイオン電池への充電のみの充電モードに入る。このとき、前回の稼動状態における給電側Ｌｉイオン電池がＤＭＦＣから充電される充電側Ｌｉイオン電池となり、前回の稼動状態における充電側Ｌｉイオン電池が給電側Ｌｉイオン電池となるような充電系統の切り替えが行われる。
【００２７】
なお、携帯情報端末５０は、返却時に特定のＲＦＩＤチップ５３からの情報の読み込みによって充電系統を切り替える際、ＳＯＣ判定によって常に残容量の少ない側のＬｉイオン電池にＤＭＦＣの充電系統が切り替わるので、満充電されているＬｉイオン電池にＤＭＦＣの充電系統が切り替わるおそれはない。
【００２８】
そして、返却された携帯情報端末５０は、ＤＭＦＣによって充電しながらカート５４で貸出窓口５５へ搬送されて再び来場者に貸し出される。また、夜間などの閉館時においては、バックヤードに設置されたＡＣ充電器（充電ラック）５８によって給電側Ｌｉイオン電池および充電側Ｌｉイオン電池を直接充電する。このとき、ＤＭＦＣによる充電が停止されている。こうして次の開館時までにはいずれのＬｉイオン電池も満充電の状態にする。
【００２９】
図２は携帯情報端末の外観を示す図で、図３は図２に示す携帯情報端末のＡ−Ａ断面図である。
携帯情報端末５０は、図２に示すように携帯情報端末５０の正面側の側部にｉＶＤＲ取出し口４１および空気孔４２があり、操作面には係員や入場者が操作可能なボタン４３、４４が配置されている。また、正面側の後部には、見やすい傾斜角度に変えることのできる液晶画面４５が配置されている。さらに、本体左側には燃料電池の燃料カートリッジを交換するためのカートリッジ交換口４８が設けられ、その上面には燃料確認窓４０が設けられている。携帯情報端末５０の内部には図３の断面図で示すように、燃料電池ユニット１１、Ｌｉイオン電池１８ａ、Ｌｉイオン電池１８ｂ、およびハードディスクなどで構成されるｉＶＤＲ４７が収納されている。さらに、液晶画面４５のケースの背面にはＲＦＩＤアンテナ４６が配置されている。ＤＭＦＣは燃料電池ユニット１１に収納されている。携帯情報端末５０には図４、図５に示すような電源回路系統が備えられ、Ｌｉイオン電池１８ａまたはＬｉイオン電池１８ｂに対して充放電制御を行っている。電源回路系統の詳細については後述する。
【００３０】
図６に示すように、携帯情報端末５０には制御ユニットとしてＲＦＩＤリーダ６９、バスコントローラ７０、ＣＰＵ６２、メモリ６３、ｉＶＤＲＩ／Ｆ６５、コネクタ６４、ＬＣＤコントローラ６８、バックライトコントローラ６６、バックライト６７が備えられている。
ＲＦＩＤリーダ６９、ＣＰＵ６２、メモリ６３、ｉＶＤＲＩ／Ｆ６５、ＬＣＤコントローラ６８、バックライトコントローラ６６がバスコントローラ７０に接続されている。メモリ６３はさらにＣＰＵ６２と接続されている。
前記したｉＶＤＲ４７は大容量ハードディスクなどで構成され、ｉＶＤＲＩ／Ｆ６５を介して着脱可能にバスコントローラ７０に接続されている。
前記したＲＦＩＤアンテナ４６はＲＦＩＤリーダ６９に接続されている。
前記した液晶画面４５はＬＣＤコントローラ６８に接続され、バックライトコントローラ６６に接続されるバックライト６７によって照明されるようになっている。
この制御ユニットは携帯情報端末５０において電源の負荷となる。
【００３１】
次に、本発明における携帯情報端末５０の動作の流れを詳細に説明する。一つの展示館６１（図１参照）において携帯情報端末５０は多数個を用意する必要があるが、その個数は、時間当りの来場者数、平均滞留時間、全来場者に対する保持率、来場者が使用する時間と使用しない時間との割合、携帯情報端末５０の消費電力、燃料電池ユニット１１の発電量などによって算出される個数に加えて、故障時における予備機を付加した個数が必要であり、例えば百人以上の来場者が同時入館できる大規模の博覧会では数百台の規模となる。
【００３２】
図９は、携帯情報端末の運用方法における貸出窓口での来場者への携帯情報端末の貸出時の流れを示すフローチャートである。
図１において展示館６１の入口５９から来場者が入場すると、係員は貸出窓口５５で来場者に携帯情報端末５０を貸し出す。来場者に貸与される携帯情報端末５０は、使用によって、Ｌｉイオン電池１８ａ又はＬｉイオン電池１８ｂの電池容量が減った場合、図３に示すように内部に搭載された燃料電池ユニット１１が動作し、電池容量が減ったＬｉイオン電池１８ａまたはＬｉイオン電池１８ｂのいずれか一方（つまり、充電側Ｌｉイオン電池）が充電状態になる。そこで、係員が貸し出すための携帯情報端末５０のボタン４４（図２参照）を例えば２度続けて押すと（ステップＳ１）、携帯情報端末５０は電源オンとなる。
【００３３】
このときＬｉイオン電池１８ａまたはＬｉイオン電池１８ｂが燃料電池ユニット１１によって充電される場合、ＤＭＦＣ充電状態で電源オンとなり（ステップＳ２）、携帯情報端末５０は直ちに自己診断モードとなって異常の判定を行う（ステップＳ３）。その結果、携帯情報端末５０は異常であると判定すると故障シーケンスに移り（ステップＳ４）、異常内容が携帯情報端末５０の液晶画面４５（図２参照）に表示される（ステップＳ５）。判定される故障内容は、例えば、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの充電不良や燃料電池ユニット１１の発電状態異常などが含まれる。また、異常の内容は、図６に示すメモリ６３、あるいはｉＶＤＲ４７に書き込まれて記憶される。
【００３４】
ステップＳ３の自己診断の結果、携帯情報端末５０は異常なしと診断すれば、携帯情報端末５０の液晶画面４５（図２参照）に自動的に初期の操作説明画面が表示される（ステップＳ６）。これによって携帯情報端末５０は稼動状態である動作状態モードとなる（ステップＳ７）。また、このとき初めて液晶画面４５を照明するバックライト６７はバックライトコントローラ６６によって点灯される（図６参照）。したがって、係員は来場者に渡す前にこのバックライト６７の点灯によって携帯情報端末５０が正常な状態であるか否かを液晶画面４５（図２参照）の操作画面表示によって確認することができる（ステップＳ８）。
【００３５】
操作説明画面について、図９のフローチャートには特に示していないが、オプションとして次のような機能を実現させることもできる。すなわち、係員は、来場者が大人であるか、子供であるか、あるいは外国人であるかなどを判断し、図２のボタン４４の押し方を変更することによって来場者に最適な初期画面を表示させることができる。例えば、大人の場合はボタン４４を２度押すと漢字かな交じりの文字を表示し、子供の場合にはボタン４３を２度押しするとひらがな文字のみを表示し、外国人の場合にはボタン４３とボタン４４を１度ずつ押すと英文を表示するなど、表示文字に区別をつけることで来場者に最適な表示を選択することが可能となる。このとき、このような判別は来場者の情報として図６のメモリ６３やｉＶＤＲ４７に記憶させることができる。もちろん、押しボタンは専用のボタンを設けてもよいし、同じボタンの押し方をさまざまに変化させることによっても同様な効果を持たせることができる。なお、このように初期画面の表示を変えても自己診断の結果が同じように表示されている。
【００３６】
再び、図９のフローチャートに戻って、係員は、ステップＳ８で操作画面表示によって携帯情報端末５０の状態確認を行い、携帯情報端末５０は異常である旨の表示がされていたら、その携帯情報端末５０は故障機として区分し、貸し出さないことにする（ステップＳ９）。一方、携帯情報端末５０は異常なしである旨の表示がされていたら、係員が図２に示す携帯情報端末５０の燃料確認窓４０から燃料カートリッジの燃料残量を確認する（ステップＳ１０）。そして、燃料残量が所定の量である場合は来場者に対してその携帯情報端末５０を貸し出す（ステップＳ１２）。一方、燃料残量が所定の量より少ない場合には、カートリッジ交換口４８（図２）を開けて内部の燃料カートリッジを取り出して交換した後（ステップＳ１１）、来場者に対してその携帯情報端末５０を貸し出す（ステップＳ１２）。なお、図２に示すカートリッジ交換口４８は来場者が不用意に開けることがないように特殊な工具を用いてのみ開閉できる構造とすることが望ましい。
【００３７】
これによって、来場者は操作画面が表示されている携帯情報端末５０を受け取ると、図１に示すように、初期説明の表示にしたがって操作方法を理解して展示物５２ａの近傍に移動して展示物を鑑賞する。展示物５２ａの置き台にはＲＦＩＤチップ５１ａが付設されているので、来場者は展示物５２ａの表示にしたがって携帯情報端末５０をＲＦＩＤチップ５１ａまたは５１ｂの位置に近づける。このとき、図３に示すように、携帯情報端末５０のＲＦＩＤアンテナ４６は液晶画面４５の背面に配置されているので、来場者は無理のない姿勢でＲＦＩＤアンテナ４６をＲＦＩＤチップ５１ａまたは５１ｂに近づけることができる。なお、展示物５２ａまたは５２ｂが大きなパネルなどの場合には、展示物５２ａ自体ではなく、その近傍に来場者が携帯情報端末５０を近づけやすい形状の構造物、例えば、柱状のアクセスポイントを設けてＲＦＩＤチップ５１ａまたは５１ｂを付設してもよい。
【００３８】
次に、図１に示すように携帯情報端末５０はＲＦＩＤアンテナ４６（図３）を介してＲＦＩＤチップ５１ａまたは５１ｂからの信号を受信すると、ＲＦＩＤリーダ６９（図６参照）がＲＦＩＤアンテナ４６から受信したＲＦＩＤチップ５１ａまたは５１ｂ（図１）からの情報を読み取る。すると、ＣＰＵ６２（図６参照）はこの情報に応じてｉＶＤＲインタフェース６５を介してｉＶＤＲ４７の所定のアドレスにアクセスし、ｉＶＤＲ４７に記憶された情報をメモリ６３に展開する。そして、メモリ６３に展開された情報は、順次、ＬＣＤコントローラ６８を介して図２の液晶画面４５に表示される。
【００３９】
これによって、図１において来場者はあたかも展示物５２ａまたは５２ｂから、直接、図２の液晶画面４５に情報が伝送されたように認識し、展示物５２ａまたは５２ｂに関する文字や画像を読み取ることができる。このようにして、来場者は展示物５２ａ、５２ｂ…と順路に従って進み、興味ある展示物に対して同様なアクセスを行う。このとき、携帯情報端末５０のｉＶＤＲ４７（図６参照）には、来場者がどの展示物にアクセスしたかを現在時刻と一緒に書き込むことができる。そして、ｉＶＤＲ４７に書き込まれた情報を後で分析して入場者の来館統計として利用することができる。その他、ｉＶＤＲ４７は図２のｉＶＤＲ取出し口４１から取り出してパソコンなどの他の情報機器で、情報の記入および取り出しが可能である。すなわち、図６に示すように、ｉＶＤＲ４７はコネクタ６４から分離して自在に取り出すことができる。このような用途としては、iＶＤＲ４７を取り出して外部のサーバや車載機器などに持ち込んで利用したり、展示品データの更新や来場者情報や故障情報などのデータの吸い上げおよび整理などが挙げられる。なお、展示物５２ａに関する情報として文字や画像以外に音声を扱った場合は、図６においてバスコントローラ７０に音声信号を扱う処理手段を設けて、iＶＤＲ４７から読み出された音声信号の再生を行うこともできる。
このようにして展示館６１を一巡した後、来場者は図１の返却窓口５６で携帯情報端末５０を係員に返却して出口６０から退出する。
【００４０】
図１０は、図１に示す携帯情報端末の運用方法における返却窓口での来場者からの携帯情報端末の返却時の流れを示すフローチャートである。
携帯情報端末５０が返却されると、係員はその携帯情報端末５０を手元にある所定のＲＦＩＤチップ５３（図１）にかざす（ステップＳ２１）。携帯情報端末５０はこのＲＦＩＤチップ５３からの情報を読み取ると（ステップＳ２２）、直ちに自己診断モードに入る（ステップＳ２３）。ここで、携帯情報端末５０に異常がある場合には故障シーケンスに移り（ステップＳ２４）、異常内容が液晶画面４５（図２参照）に表示される（ステップＳ２５）。なお、ここで扱う故障内容は、電源オン時と同様に燃料電池ユニット１１の発電不良やＬｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの充電不良とすることができる。
【００４１】
一方、ステップＳ２３の自己診断で異常がない場合には、バックライトコントローラ６６によってバックライト６７（図６参照）がオフし、図２の液晶画面４５の画面表示が消される（ステップＳ２６）。これによって、携帯情報端末５０は待機モードに入るとともに待機モードおけるＤＭＦＣ充電中の状態となる（ステップＳ２７）。一方、係員は画面表示が消えたか否かを確認し（ステップＳ２８）、画面表示が消えていない場合はその携帯情報端末５０を故障機として区分し、次回の貸し出しに回さないようにする（ステップＳ２９）。
【００４２】
また、ステップＳ２８において画面表示が消えた（オフの場合）と確認すると、その携帯情報端末５０の状態が正常であるため、係員は燃料確認窓４０から燃料カートリッジの燃料残量（図２参照）を確認する（ステップＳ３０）。ここで、燃料カートリッジの燃料残量が正常な場合には、図１に示すように携帯情報端末５０はカート５４に載せられ貸出窓口５５に搬送される。このとき、Ｌｉイオン電池１８ａまたはＬｉイオン電池１８ｂが燃料電池ユニット１１からの電力で充電されるＤＭＦＣ充電中の状態になる（ステップＳ２７）。一方、ステップＳ３０における燃料カートリッジの残量確認で燃料が所定の量より少ない場合には、係員は燃料カートリッジを交換し（ステップＳ３１）し、燃料電池ユニット１１は新たな燃料カートリッジで発電を行い、Ｌｉイオン電池１８ａまたはＬｉイオン電池１８ｂは燃料電池ユニット１１に充電されるＤＭＦＣ充電中の状態になる（ステップＳ２７）。
【００４３】
このようにして、返却された携帯情報端末５０をＲＦＩＤチップ５３にかざして、ＲＦＩＤチップ５３から所定の情報を読み込ませることにより、携帯情報端末５０は自己診断から自動的に電源オフするので、係員による電源の切り忘れのおそれはなくなる。したがって、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの電力が無駄に消費されることがなくなるので、携帯情報端末５０を長時間に亘って繰返して運用することができる。なお、来場者が返却時に携帯情報端末５０によってＲＦＩＤチップ５３からの情報を読み取ってからその携帯情報端末５０を係員に渡してもよいし、電源スイッチを携帯情報端末５０に別途設けて係員がオフしてもよい。また、一定時間以上に亘って携帯情報端末５０を操作しない場合には自動的に電源がオフとなるようにしてもよい。もちろん、それらを併用してもよい。
【００４４】
図１においては、来場者から返却されて待機状態となった携帯情報端末５０は、ＤＭＦＣ充電中の状態となってカート５４に積載されて貸出窓口５５まで搬送されるが、カート５４による携帯情報端末５０の搬送ではなく、ベルトコンベアやリフト式の搬送手段を用いて携帯情報端末５０を搬送してもよいし、返却窓口５６と貸出窓口５５を近接して設置することによって搬送手段を省略してもよい。これらのいずれの場合も、携帯情報端末５０は，次回の貸出し時には返却された順に貸し出されるように順序管理を行うことが望ましい。
【００４５】
燃料電池ユニット１１によるＤＭＦＣ充電は、以下のように設定されている。すなわち、開館中の使用において、Ｌｉイオン電池１８ａと１８ｂで十分な電力供給ができるとともに、閉館した時点で、Ｌｉイオン電池１８ａと１８ｂに残す電力を極力少なくし、商用電力でＬｉイオン電池１８ａと１８ｂを満充電にする。
【００４６】
図７は、本発明における携帯情報端末に搭載されたＬｉイオン電池の入出力電力とＬｉイオン電池残容量の合計値の推移を示す図である。
図７において、横軸に時間の経過を示し、縦軸に前述した一連の運用における１台の携帯情報端末５０のＬｉイオン電池全体（Ｌｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂとの合わせ）入出力電力と、Ｌｉイオン電池全体の合計残容量の推移を示している。Ｌｉイオン電池全体の入出力電力の収支は、携帯情報端末５０の稼動時、すなわち開館中に来場者が使用している状態においては放電状態にあり、閉館中にバックヤードに設置されたＡＣ充電器（充電ラック）５８で充電されるときが充電状態にある。携帯情報端末５０が稼動のとき、燃料電池ユニット１１は常に発電状態にあるため、稼動時においては携帯情報端末５０の放電電力（機器消費電力）のうちの一部分は燃料電池ユニット１１から負担され、残りがＬｉイオン電池全体から負担される計算になる。このように図７の（ａ）に示すようにＬｉイオン電池全体の放電電力をＤＭＦＣすなわち燃料電池ユニット１１によるＤＭＦＣ充電の出力電力を上回る設定を行うことによって、（ｂ）に示すように携帯情報端末５０の稼動と充電の繰り返しによって、Ｌｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの残容量の合計値は、（ｃ）に示すＬｉイオン電池全体の残容量グラフのように下がる方向に推移する。
【００４７】
ここで、展示館の開館時間を９時とすると、来場者の入れ替わりによる稼動と充電の繰り返しによって、Ｌｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの合計残容量は満充電の状態から徐々に低下し、閉館時間の２２時には残容量はかなり少なくなる。例えば、ＤＭＦＣの充電電力が０．８ｗに対して、携帯情報端末５０の負荷は２．５〜３．５ｗであるとすると、約１３時間の開館時間による稼動後の２２時にはＬｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの合計残容量は（ｃ）に示すようにおよそ２０％以下になる。そして、２２時を過ぎて閉館時間になると、携帯情報端末５０はすべて図１に示すバックヤードの充電ラック５８に収納され、ＡＣ電源（商用電源）からＣＣＣＶ（定電流・定電圧）充電される。このとき、Ｌｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの合計残容量は充電時間と共に上昇し、翌日の開館前にはいずれも満充電に至る。
【００４８】
次に、燃料電池ユニット１１とＬｉイオン電池１８ａ、Ｌｉイオン電池１８ｂの充電回路の動作について説明する。
【００４９】
図４は、本発明における携帯情報端末の電源回路系統を示す図である。
本実施の形態では、Ｌｉイオン電池１８ａ、Ｌｉイオン電池１８ｂはＬｉイオン電池であるが、これらの二次電池は、Ｌｉイオン電池に限らず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの他の二次電池を用いても構わない。また、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂには、図４に示すようにそれぞれ、電圧監視回路１９ａおよび電圧監視回路１９ｂが接続され、さらに、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの入出力経路には、それぞれ、電流積分回路２０ａおよび電流積分回路２０ｂが接続され、電流積分回路２０ａおよび電流積分回路２０ｂの出力情報は電源管理回路２１へ送信されるように構成されている。
【００５０】
また、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの入力側には、それぞれ、充電制御回路７ａおよび充電制御回路７ｂが接続され、充電電流および充電電圧を制御している。さらに、ＡＣアダプタ２、Ｌｉイオン電池１８ａ、およびＬｉイオン電池１８ｂの出力側には、それぞれ放電スイッチ８ａ、放電スイッチ８ｂ、および放電スイッチ８ｃが接続され、これらの放電スイッチ８ａ、８ｂ、８ｃを切り替えることによってＤＣ／ＤＣコンバータ９に供給される電源を選択することができる。放電スイッチ８ａ、８ｂ、８ｃとしてはオン抵抗の比較的小さなパワーＭＯＳＦＥＴを用いるのが最適であるが、リレーなど他の手段を用いても構わない。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力は負荷１０に供給される。なお、負荷１０は図６に示すような部品で構成されている。
Ｌｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂおよびそれらの制御を前記した回路で本体ユニット６が構成される。この本体ユニット６には、夜間の充電時にＡＣアダプタ２を接続するためのコネクタ３と、燃料電池ユニット１１を接続するためのコネクタ１６を備えている。なお、ＡＣアダプタ２は図１に示す充電ラック５８に収納されている。
【００５１】
さらに、燃料電池ユニット１１の内部にはＤＭＦＣ１２のほか、コネクタ１３を介してＤＭＦＣ１２と接続されるＯＣＶ保護回路１４が備えられている。コネクタ１３は、ＤＭＦＣ１２本体に対して保守、あるいはＤＭＦＣ１２の交換の際に、ＤＭＦＣ１２とＯＣＶ保護回路１４との配線を簡単に挿抜できるようにするためのものである。ＯＣＶ保護回路１４はＤＭＦＣ１２が無負荷状態で発電状態になった際に発生する高電圧のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）によって続きの昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５や本体ユニット６を破壊しないようにするためのものである。また、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、ＤＭＦＣ１２の出力電圧を昇圧して安定化する役割も持っている。第１の実施の形態におけるＤＭＦＣ１２の直列セル数は６セル、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は約４．５〜５．０Ｖである。
【００５２】
次に、図４に示す携帯情報端末５０の電源回路系統の動作について、図８に示すＬｉイオン電池セルごとの残容量グラフを参照しながら説明する。
図８は、携帯情報端末の状態と二組のＬｉイオン電池の充放電の関係を示す。図７ではＬｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの合計残容量の推移を示したが、図８においてＬｉイオン電池１８ａ、Ｌｉイオン電池１８ｂそれぞれの残容量の推移を示す。これはＬｉイオン電池１８ａ、Ｌｉイオン電池１８ｂがそれぞれ独立に充放電が行われる２セル（２組）のためである。
図８において、期間Ｔ１において携帯情報端末５０が貸し出されて稼動状態にあるときは、Ｌｉイオン電池１８ｂが負荷１０に接続されて放電状態にある場合、Ｌｉイオン電池１８ａがＤＭＦＣ１２からの電力を受けてＤＭＦＣ充電状態にある。したがって、時間の経つにつれＬｉイオン電池１８ｂの残容量が減少し、Ｌｉイオン電池１８ａの残容量が増加していく。
【００５３】
そして、期間Ｔ２の始めにおいて、携帯情報端末５０が返却されて特定のＲＦＩＤチップ５３からの情報を読み込んだときに、Ｌｉイオン電池１８ｂがＤＭＦＣ充電状態となり、Ｌｉイオン電池１８ａが負荷１０を接続する状態に充放電系統が切り替わる。ここで、期間Ｔ２におけるＬｉイオン電池１８ｂのバックヤードでの充電状態について説明する。この状態ではＡＣアダプタ２はコネクタ３（図４参照）に接続されておらず、燃料電池ユニット１１はコネクタ１６に接続されている。また、この状態では、電圧監視回路４からの状態制御信号１７は、ＡＣアダプタ２が接続されていないためにオンであり、かつ燃料電池ユニット１１の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は稼動状態である。さらに、充電制御回路７ｂがオンで充電制御回路７ａがオフであるため、コネクタ１６を介して供給される燃料電池ユニット１１の電力は、充電制御回路７ｂを介してＬｉイオン電池１８ｂを充電する。
【００５４】
この際には、電流積分回路２０ｂによってＬｉイオン電池１８ｂの充電電流と時間を詳細に計測し、電源管理回路２１がこれらの情報に基づいてＬｉイオン電池１８ｂの残量を計算する。さらに、Ｌｉイオン電池１８ｂの充電電流の積分値をＤＭＦＣ１２の発電電力量とみなし、一定時間毎の測定量を日付・時刻と共にメモリ６３やｉＶＤＲ４７（図６参照）に記録する。そして、電源管理回路２１が前回の発電量と今回の発電電力の測定量との比較を行い、今回の発電電力の測定量が定格値に対して低い値に設定されている所定量よりも下回った場合にはＤＭＦＣ１２の劣化と判断する。
【００５５】
一方、この状態（つまり、期間Ｔ２におけるＬｉイオン電池１８ｂの充電状態）では放電スイッチ８ｂがオンであり、Ｌｉイオン電池１８ａは放電スイッチ８ｂを介してＤＣ／ＤＣコンバータ９に接続される。これによって、負荷１０に対しては、放電スイッチ８ｂの経路でＬｉイオン電池１８ａの電荷が放電される。このとき、Ｌｉイオン電池１８ａの出力電流は電流積分回路２０ａによって検出されて電源管理回路２１で管理されている。したがって、この結果、図８の期間Ｔ２に示すように、Ｌｉイオン電池１８ｂの残容量はＤＭＦＣ充電によって増加し、Ｌｉイオン電池１８ａの残容量は減少する。なお、バックヤードにおけるＤＭＦＣ充電状態においては消費電力が殆んどないためにＬｉイオン電池１８ａの残容量の減少は少ない。しかし、期間Ｔ３の始めに携帯情報端末５０が貸し出されて、電源がオンとなった後の期間Ｔ３の稼動時においては、消費電力が増大するためにＬｉイオン電池１８ａの残容量の減少度合いは大きくなる。なお、稼動状態の期間Ｔ３においてもＬｉイオン電池１８ｂへのＤＭＦＣ充電は期間Ｔ２と変わらないので、Ｌｉイオン電池１８ｂの充電カーブは期間Ｔ２からの延長状態となる。
【００５６】
次に、返却窓口５６において、期間Ｔ４の始めで携帯情報端末５０がＲＦＩＤチップ５３からの情報を読み込むことにより、稼動状態から待機状態に推移する際にＬｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの状態が切り替わる。すなわち、期間Ｔ４の待機状態では、Ｌｉイオン電池１８ａがＤＭＦＣ充電状態となり、Ｌｉイオン電池１８ｂが負荷に接続された状態となり、携帯情報端末５０はバックヤードを移動する。このときには、電源管理回路２１でＬｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの状態を把握し、まず、充電制御回路７ｂをオフし、放電スイッチ８ｃをオンしてＬｉイオン電池１８ｂからＤＣ／ＤＣコンバータ９への放電ルートを確保する。そして、放電スイッチ８ｂをオフしてＬｉイオン電池１８ａからの放電ルートを遮断すると共に、充電制御回路７ａの動作をオンする。
【００５７】
このとき、ＡＣアダプタ２は接続されていないために状態制御信号１７はオンであり、燃料電池ユニット１１からの電力は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５および充電制御回路７ａを介してＬｉイオン電池１８ａに充電される。この結果、図８の期間Ｔ４に示すようにＬｉイオン電池１８ａの残容量は増加し、Ｌｉイオン電池１８ｂの残容量は減少する。このとき、期間Ｔ４におけるバックヤードの期間においては消費電力が殆んどないためにＬｉイオン電池１８ｂの残容量の減少は少ないが、携帯情報端末５０を来場者に貸与した後の期間Ｔ５における稼動時では消費電力が増大するため、Ｌｉイオン電池１８ｂの残容量の減少度合いは大きくなる。期間Ｔ６は、期間Ｔ２と同様に、携帯情報端末５０が返却されてＬｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの充放電状態が切り替えられ、バックヤードにおいて、Ｌｉイオン電池１８ｂがＤＭＦＣ充電状態となりＬｉイオン電池１８ａが負荷に接続された状態となる。
【００５８】
このように、通常の使用状態においては、稼動状態から待機状態に遷移させるタイミングである携帯情報端末５０の返却時ごとにＬｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂの充放電状態を切り替えながら運用を行うため、２組のＬｉイオン電池の残容量の変化傾向は図８のグラフに示すように全体として下降していくことになる。なお、Ｌｉイオン電池の切り替えタイミングとしては、タイマによって所定の時間経過による一定時間ごとに行ってもよいし、別のイベント、例えば来場者が場内の所定のＲＦＩＤチップに携帯情報端末５０をかざしてＩＣチップの情報を読み取ったタイミングによって切り替えを行ってもよい。なお、残量管理機能を有するＳＯＣ判定によって、切り替えを行う際には、常に残容量の少ない方のＬｉイオン電池がＤＭＦＣ充電状態となるように切り替えが行われる。このため、図８に示す実施の形態ではＬｉイオン電池１８ａとＬｉイオン電池１８ｂは交互に充電放電を繰り返しているが、満充電に近い状態のＬｉイオン電池がＤＭＦＣ充電状態となることはないので、状況によっては片方のＬｉイオン電池を続けて充電、または放電する利用形態があり得る。
【００５９】
すなわち、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂにとっては、常に充電状態と放電状態が明確に切り分けられているために残量管理が容易であり、組合わせたＬｉイオン電池の全体の電池容量を有効に使用することが実現出来る。また、Ｌｉイオン電池そのものにとって問題のある使い方にならないように安全に使用することができる。更に、ＤＭＦＣ１２から負荷１０への直接の電力パスがないため、ＤＭＦＣ１２の状態が負荷１０に直接影響を及ぼすことがないので、携帯情報端末５０を安定的に駆動することができる。
【００６０】
次に、夜間や休館日において携帯情報端末５０を使用しないときは、図１に示すように、携帯情報端末５０は充電ラック５８に収納されて、図４に示すように商用電源１によるＡＣ充電の動作が行われる。このとき、ＡＣアダプタ２は商用電源１に接続され、コネクタ３を介して携帯情報端末５０に接続される。また、携帯情報端末５０の中では、電圧監視回路４によって入力電圧を認識して状態制御信号１７をオフにする。この結果、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は停止し、ＤＭＦＣ１２からの電力は本体ユニット６には入力されなくなる。この状態では、充電制御回路７ａおよび充電制御回路７ｂはオンであり、放電スイッチ８ａがオン、放電スイッチ８ｂおよび放電スイッチ８ｃはオフである。
【００６１】
したがって、ＡＣアダプタ２から入力された電力は、ダイオード５を介して充電制御回路７ａおよび充電制御回路７ｂに入力され、それぞれ、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂを充電する。さらに、ＡＣアダプタ２から入力された電力は、放電スイッチ８ａおよびＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して負荷１０へ供給される。なお、この状態では負荷１０はスリープ状態となり、ＡＣアダプタ２からの入力電力は主にＬｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの充電にあてられる。つまり、携帯情報端末５０を充電ラック５８に設けられたコネクタ３に挿入してＡＣ充電を開始すると、自動的に図６のバックライト６７をオフにして充電モードに移行する。これにより、電源オフを忘れて無駄なエネルギーを消費する心配がなくなり、多数の携帯情報端末を扱う係員の利便性が向上する。
【００６２】
また、図４において、ＡＣアダプタ２のコネクタ３から携帯情報端末５０を抜き取った際には、自動的に電源オンとなって自己診断モードに入り、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの残量チェックを行い、異常がなければバックライト６７（図６参照）をオフにしてＤＭＦＣ１２の起動待ち状態となる。さらに、Ｌｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂにとっては、専用の充電制御回路７ａおよび充電制御回路７ｂによりＬｉイオン電池の状態を見ながら最適な充電が行えるため、電池の管理がしやすく、かつ劣化がなくて過充電等の心配もない。また、この状態はＬｉイオン電池１８ａおよびＬｉイオン電池１８ｂの両方が完全に放電していても、ＡＣアダプタ２からの電力が供給できる状態であり、この状態にすることでいつでも本体のメンテナンスを実施することができる。
【００６３】
また、図１３は図４における電源回路系統の変形例を示す図であり、特に記載する以外は図４の電源回路系統と同一の符号の部材は同一の構成、効果を備えたもので構成されている
この図１３においては、コネクタ１６からの配線と、ＡＣアダプタ２から充電制御回路７ａ、７ｂへの配線をそれぞれ別な配線にした構成になっている。そして、本実施例では充電制御回路７a、７bはコネクタ１６からの電圧(即ち、昇圧ＤＣ／ＤＣ１５の出力電圧)と、ＡＣアダプタ２からの電圧を比較して、より高い電圧の入力を採用するようになっており、
例えば、ＡＣアダプタ２の出力を５．５Ｖ、ＤＭＦＣ昇圧ＤＣ／ＤＣ１５の出力を４．５Ｖに設定することにより、ダイオード５の順方向降下電圧０．７Ｖを考慮しても、通常は商用電源１接続された場合、ＡＣアダプタ２の電圧がコネクタ１６からの電圧よりも高くなるので、ＡＣアダプタ２からの電力を自動的に採用するようになる。このことにより、電源管理回路２１の制御の負担を減らすことができる。
【００６４】
そして、充電制御回路７a、７bおよび放電スイッチ８b、８ｃはそれらのスイッチの切替え状況を示す信号を電源管理回路２１との間で双方向に伝達することで、電源管理回路２１は携帯情報端末５０の電源状況を認識することが実現できるようになる。
なお、充電制御回路７a、７ｂおよび放電スイッチ８b、８ｃはそれぞれ別個のブロック回路として記載したが、充電制御回路７aと放電スイッチ８b、充電制御回路７bと放電スイッチ８ｃをそれぞれ一つの集積回路として構成することも可能である。
【００６５】
図５は、図４に示した電源系統の回路構成のうち、燃料電池ユニットの内部に備えられた回路の詳細に示す回路図である。
図５において、ＤＭＦＣ１２にはサーミスタ３４が接続され、サーミスタ３４が検出した温度情報は昇圧コンバータ制御回路３０へ入力される。ＤＭＦＣ１２はコネクタ１３を介してＯＣＶ保護回路１４に接続される。ＯＣＶ保護回路１４は、シャントレギュレータ２２と抵抗２３、２４、２５からなるブリッジ回路で構成されている。また、ＯＣＶ保護回路１４は昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に接続されている。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、ｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２８、ｐチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２９、インダクタ２７、平滑キャパシタ３３、昇圧コンバータ制御回路３０、電流センサ２６、入力電流制御回路３１、および出力電圧制御回路３２を備えた構成となっている。なお、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５はコネクタ１６を介して図６に示す本体ユニット６に接続される。
【００６６】
次に、図５に示す燃料電池ユニット１１の動作について説明する。ＤＭＦＣ１２の出力電圧は抵抗２４と抵抗２５の分圧比としてシャントレギュレータ２２の基準電圧と比較される。したがって、ＤＭＦＣ１２の出力電圧が所定の値以下である場合は、シャントレギュレータ２２のインピーダンスが非常に高くなり抵抗２３には電流は流れない。しかし、ＤＭＦＣ１２の開放電圧（ＯＣＶ）が所定の値以上になると、シャントレギュレータ２２のインピーダンスが急激に低くなって抵抗２３に電流が流れる。
【００６７】
ＤＭＦＣ１２の電流−電圧特性は、電流ゼロでは高い開放電圧を持つが、少しでも電流が流れると電圧が大きく低下するという特性を持つ。そのため、ＯＣＶ保護回路１４の回路構成によって、図４の本体ユニット６の状態によらずＤＭＦＣ１２の出力電圧を所定の値以下に保つことができ、開放電圧の上昇によって昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５や本体ユニット６を破損することを防止することができる。
【００６８】
次に、図５に示す昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の制御方法について説明する。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、昇圧コンバータ制御回路３０によってｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２８とｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２９を交互にスイッチングさせることにより、ｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２８のオン時にインダクタ２７に蓄えられたエネルギーをｐチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２９のオン時に平滑キャパシタ３３に移すことによって、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の入力電圧より出力電圧を上昇させる回路である。
【００６９】
第１の実施の形態では、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧を４．５Ｖ〜５．０Ｖに設定する。この昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、平滑キャパシタ３３の電圧を出力電圧制御回路３２にフィードバックし、出力電圧が４．５Ｖ〜５．０Ｖの範囲で一定になるように制御する。さらに、インダクタ２７に流れる電流を電流センサ２６によって検出して入力電流制御回路３１へ入力する。この入力電流制御回路３１は、あらかじめ決めた電流値（ＩLim）以下の場合には出力信号は無く、前述の出力電圧制御回路３２の出力信号のみによって昇圧コンバータ制御回路３０が動作し、ｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２８およびｐチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２９の各ゲート回路のオン／オフ比率を制御する。
【００７０】
しかし、電流センサ２６の検出電流が所定の値（ＩLim）を超えると、入力電流制御回路３１の出力信号が変化するので、昇圧コンバータ制御回路３０には、出力電圧制御回路３２の出力信号に対して入力電流制御回路３１の出力信号が優先的に入力され、入力電流ＩLimが一定値に制限されるように動作する。これによって、ＤＭＦＣの出力電流を常に所定の値以下に抑制することができ、ＤＭＦＣ内部での気泡による出力低下、同伴水の増加による空気極での結露、および水漏れなどの諸現象を防止し、携帯情報端末５０を長く安定的に使用することができる。
【００７１】
なお、図５に示す充電制御方式は、入力電流制御回路３１によってＤＭＦＣ１２の電流を制限するため、単純にＤＭＦＣ１２−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５−負荷１０という回路構成においては、本体ユニット６の負荷１０の変化に対しては追従できないために安定動作を行うことができない。しかし、第１の実施の形態の充電制御方式においては，図４に示すように、ＤＭＦＣ１２の直接の負荷は常にＬｉイオン電池であって、負荷１０は他方のＬｉイオン電池に接続されているため、ＤＭＦＣ１２の出力電流制限による負荷１０への影響は起こらない。
【００７２】
次に，温度保護機能について述べる。ＤＭＦＣ１２には、前述したように電流制限機能が設けられているために常に安定な動作点で動作するが、図５に示すように、サーミスタ３４がＤＭＦＣ１２に接触して温度を検出しているため、万一、ＤＭＦＣ１２が過熱して所定の温度以上になっても、昇圧コンバータ制御回路３０へ温度情報を入力して昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のスイッチングを停止し、コンバータ動作をシャットダウンさせる。なお、この温度保護機能は温度ヒステリシスを有しているため、コンバータ動作の停止によって充分にＤＭＦＣ１２が冷却したときには自動的に再起動する。
【００７３】
第１の実施の形態において、ｐチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２９はショットキバリアダイオードでも実現可能であるし、昇圧コンバータ制御回路３０の構成によっては、ｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２８もショットキバリアダイオードを使用することができる。もちろん、ｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２８やｐチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２９は他のパワー半導体デバイスであってもよい。また、シャントレギュレータ２２は、一般的なコンパレータと基準電源とによって構成することもできる。さらに、電流センサ２６は、シャント抵抗、ホール素子、あるいはｎチャネルパワーパワーＭＯＳＦＥＴ２８に内蔵されたセンサＭＯＳＦＥＴを用いて検出するなど、様々な電流検出手段によって実現することができる。また、電流センサ２６の挿入位置は、インダクタ２７の入力側でもよいし、グランド側、すなわちｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２８のソース電極と抵抗２５のグランド側の間に入れてもよい。
【００７４】
また、図５ではＯＣＶ保護回路１４の後段に昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５が接続されているが、ＤＭＦＣ１２の出力端子に直接昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を接続し、その接続点に並列にＯＣＶ保護回路を接続しても回路構成は同じとなる。また、ＤＭＦＣ１２の過熱の際にも、入力電流制御回路３１と同様に動作させて昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧を絞る方法を行ってもよい。なお、第１の実施の形態におけるｉＶＤＲ４７（図６参照）はハードディスクである必要がなく、光ディスクなど他の記録媒体でも構わない。
【００７５】
＜第２の実施の形態＞
次に、図１、図４、図５、図１１および図１２を用いて本発明の第２の実施の形態における携帯情報端末の診断方法について説明する。図１１は、本発明における第２の実施の形態の携帯情報端末に係るＤＭＦＣの状態把握および発電リトライに関する手順の概要を示す図である。
まず、図１１を用いて、携帯情報端末の電源系統における状態把握およびＤＭＦＣの発電リトライの概要について説明する。
【００７６】
図１１に示す手順において、ＤＭＦＣ１２の停止状態から（ステップＳ４１）、Ｌｉイオン電池１８ａ又はＬｉイオン電池１８ｂのいずれかをＤＭＦＣ１２で充電する通常充電の状態に入る。このとき、Ｌｉイオン電池１８ａ又はＬｉイオン電池１８ｂは定格値Ｉ１の充電電流指令値Ｉｃによって充電される（ステップＳ４２）。ここで、ＤＭＦＣ１２からのＰＧ信号がＬになると、言い換えれば、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧が低下すると（ステップＳ４３）、Ｌｉイオン電池１８ａ又はＬｉイオン電池１８ｂへの充電電流指令値Ｉｃを定格値Ｉ１より小さい定格値Ｉ２に変更してエージングモードの充電を継続する（ステップＳ４４）。そして、エージングモードの充電を６０秒間継続させた後に充電電流指令値Ｉｃを再び定格値Ｉ１に戻し（ステップＳ４５）、通常充電に移行する（ステップＳ４２）。このようなサイクルを３０回繰り返し、３１回目にはＤＭＦＣ異常として処理される（ステップＳ４６）。
【００７７】
また、ステップＳ４４のエージングモードの充電状態において、ＤＭＦＣ１２からのＰＧ信号がＬであると、つまり昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧が低下すると（ステップＳ４７）、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を停止させて充電停止を行う起動待機の状態に入る。もちろん、このときはＬｉイオン電池１８ａ又はＬｉイオン電池１８ｂへの充電電流指令値Ｉｃは０である（ステップＳ４８）。そして、起動待機の状態が２０秒経過した後に充電電流指令値Ｉｃを０から小さい定格値Ｉ２に戻し（ステップＳ４９）、エージングモードに移行する（ステップＳ４４）。このようなサイクルを１０回繰り返し、１１回目にはＤＭＦＣ異常として処理される（ステップＳ４６）。
【００７８】
このような手順は、来場者が携帯情報端末５０を使用しているときも使用していないときも常に遷移している。このとき、携帯情報端末５０の負荷系にはＬｉイオン電池１８ａ又はＬｉイオン電池１８ｂから常に安定な電力が供給されているので、前記の手順の遷移には全く影響を受けることがない。また、ＤＭＦＣの異常状態に遷移した場合でも、携帯情報端末５０には異常の表示は行われず、前記したようにメモリ６３やｉＶＤＲ４７（図６参照）へＤＭＦＣ１２の異常が日付・時刻と共に記録される。そして、図１において貸出窓口５５における電源オンや返却窓口５６における電源オフの際の自己診断モード時に、はじめて異常が表示される。これにより、来場者の携帯情報端末５０を使用している最中に電源系統のトラブルが発生することがない。
【００７９】
次に、図１２を用いて、携帯情報端末の電源系統における状態把握およびＤＭＦＣ１２の発電リトライの詳細について説明する。
図１２は、本発明における第２の実施の形態の携帯情報端末に係るＤＭＦＣの状態把握および発電リトライに関する手順の詳細を示す図である。図１２において、ＡＣＣは図４、図５におけるＡＣＣ信号３５に相当し、電源管理回路２１から燃料電池ユニット１１の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５へ出力される。つまり、ＤＭＦＣ１２の動作を許可する場合はＨを出力し、ＤＭＦＣ１２の動作の停止命令を出す場合はＬを出力する。また、ＰＧはＰＧ信号（論理信号）３６に相当するもので、燃料電池ユニット１１の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５から電源管理回路２１へ出力される。つまり、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧が所定の値であればＨを出力し、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力低下など異常状態の場合にはＬを出力する。Ｉｃは電源管理回路２１から出力される充電制御回路７ａおよび充電制御回路７ｂの充電電流指令値である。
【００８０】
図１２において、携帯情報端末５０は、最初はＤＭＦＣ停止状態にある。このとき、ＡＣＣ信号はＬ、ＰＧ信号はＬ、および充電電流指令値Ｉｃは０である（ステップＳ５１）。そして、起動時には充電電流指令値Ｉｃを定格値Ｉ１（第１の充電電流指令値）に設定し、ＡＣＣ信号をＨにして昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を動作させ（ステップＳ５２）、通常充電モードに遷移する。通常充電モードにおいては、ＤＭＦＣ１２の発電電力によってＬｉイオン電池１８ａ又はＬｉイオン電池１８ｂを充電する。このとき、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧は所定の値であるのでＰＧ信号はＨを出力する（ステップＳ５３）。
【００８１】
また、このとき、電源管理回路２１はＰＧ信号を監視し、ここで、もしＰＧ信号がＬになった際には（ステップＳ５４）、過負荷（１）のモードに遷移させる。この過負荷（１）の状態では、ＡＣＣ信号はＨ、ＰＧ信号はＬ、充電電流指令値Ｉｃは定格値Ｉ１である（ステップＳ５５）。なお、過負荷（１）は、ＤＭＦＣ１２が充分に起動していないため、ＤＭＦＣ１２の発電量に対して充電電力が大きいことを意味している。
【００８２】
そこで、充電電流指令値Ｉｃを定格値Ｉ１よりも充分に小さい定格値Ｉ２（第２の充電電流指令値）に変更し（ステップＳ５６）、エージングモードに遷移させる。エージングモードは、ＡＣＣ信号はＨ、ＰＧ信号はＨ、充電電流指令値Ｉｃは小さい定格値Ｉ２であり、６０秒間滞在させる（ステップＳ５７）。なお、小さい定格値Ｉ２は、例えば定格値Ｉ１の１／５程度に設定する。ここで、エージングモードはＤＭＦＣ１２から無理のない電流密度の電流を取り出し、昇温による発電特性の劣化から早期に発電特性の向上を図るモードである。
【００８３】
次に、エージングモードにおいて、６０秒後に充電電流指令値Ｉｃを小さい定格値Ｉ２から定格値Ｉ１に増加させ（ステップＳ５８）、通常充電モードに遷移させる。なお、このようなモード遷移は３０回まで行う。そこで、ＰＧ信号がＬになれば、再度、充電電流指令値Ｉｃを小さい定格値Ｉ２に引き下げ、エージングモードにおいてＤＭＦＣ１２の起動加速を図る。また、エージングモードにおいてＰＧ信号がＬであることがわかった場合には（ステップＳ５９）、過負荷（２）モードに移行する。このときは、ＡＣＣ信号はＨ、ＰＧ信号はＬ、充電電流指令値Ｉｃは指令値Ｉ２である（ステップＳ６０）。
【００８４】
そして、ＡＣＣ信号をＬとして昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を停止させ、同時に充電電流指令値Ｉｃも０として充電を停止させ（ステップＳ６１）、起動待機モードに移行する。起動待機モードでは、ＡＣＣ信号はＬ、ＰＧ信号はＬ、充電電流指令値Ｉｃは０であり、２０秒間滞在させる（ステップＳ６２）。また、この起動待機モードでは、ＡＣＣ信号がＬの状態で、２０秒後に充電電流指令値Ｉｃを小さい定格値Ｉ２に設定し、エージングモードに移行させる（ステップＳ６３）。なお、このようなモード遷移は１０回まで行う。
【００８５】
また、ステップＳ５３の通常充電においてＡＣＣ信号がＬになった場合（ステップＳ６４）、ステップＳ５５の過負荷（１）においてＡＣＣ信号がＬになった場合（ステップＳ６５）、およびステップＳ６０の過負荷（２）においてＡＣＣ信号がＬになった場合（ステップＳ６６）は、ＤＭＦＣ１２を停止させる（ステップＳ５１）。さらに、ステップＳ５７のエージングモードにおいて、ループ３１回目でＡＣＣ信号がＬになった場合は、ＤＭＦＣ異常と判断する（ステップＳ６７）。また、ステップＳ６２の起動待機モードにおいて、ループ１１回目に到達したらＤＭＦＣ異常と判断する（ステップＳ６８）。
【００８６】
＜まとめ＞
以上説明したように、本発明の携帯情報端末によれば、展示場における昼間の運用中にはＡＣ充電が不要になることから、携帯情報端末の貸し出しおよび返却の際の煩雑さが解消する。また、携帯情報端末の貸し出し時にはボタンを押すだけで電源がオンになり、自動的に来場者への説明画面が表示されるので係員の負担が軽減される。さらに、携帯情報端末の返却時には所定のＲＦＩＤチップの読み込みによって確実に自己診断や電源のオフを行うことができるため、係員の操作が簡単になるとともに電源の切り忘れなどを防ぐことができる。また、２系統あるＬｉイオン電池の状態をＳＯＣ判定（残量判定）によって自動的に切り替えるため、使用して残量が減少した方のＬｉイオン電池を使用直後に充電モードにすることができ、ＤＭＦＣ１２からの出力電力を無駄にすることがない。
【００８７】
また、携帯情報端末の負荷はＤＭＦＣに直接的に接続されない回路構成となっているため、ＤＭＦＣの状態に関わらず負荷側の機器を安定的に駆動することができる。さらに、Ｌｉイオン電池を効率よく商用電源からＡＣ充電することができ、かつ、商用電源からの充電時には自動的にＤＭＦＣ１２からの出力電流がゼロとなる排他的な充電制御になっている。したがって、係員がその都度、ＡＣ充電の開始時にＤＭＦＣのオン／オフ操作を行う必要がなくなるので、携帯情報端末の使い勝手が一段と向上する。また、本発明の携帯情報端末においては、複数のＬｉイオン電池のそれぞれに充電制御回路、電圧監視回路、および電流積分回路を備えているため、それぞれのＬｉイオン電池の状態を詳細に検出して把握しながら細やかに電源管理を行うことができる。その結果、Ｌｉイオン電池の劣化を抑制して、Ｌｉイオン電池の交換サイクルを長くすることができるので、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００８８】
また、ＤＭＦＣの出力電流を所定の値以下に制限する機能を有しているため、ＤＭＦＣの劣化を防止して電極からの水の発生や過熱を防ぐことができるので、結果的に、携帯情報端末を安全に使用することができる。さらに、ＤＭＦＣが異常に過熱した場合においてもサーミスタ等による保護機能を備えているため、携帯情報端末を安全に使用することができる。この結果として、博覧会や展示会等でＤＭＦＣを搭載した携帯情報端末を大量に長期間運用する際にも好適なシステムを提供することができる。
【００８９】
本発明の携帯情報端末によれば、燃料電池と複数の二次電池（例えば、リチウムイオン電池）を用い、運用中においても、燃料電池がいずれかの二次電池をバックアップ充電しながら他の二次電池によって携帯情報端末の負荷に電力を供給している。このため、携帯情報端末の使用中における電池切れの心配がないので、博覧会や展示会等において長期間に亘って運用するのに好適な携帯情報端末として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明における燃料電池搭載型の携帯情報端末の運用方法を示す説明図である。
【図２】携帯情報端末の外観を示す図である。
【図３】図２に示す携帯情報端末のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明における携帯情報端末の電源回路系統を示す図である。
【図５】図４に示した電源系統の回路構成のうち、燃料電池ユニットの内部に備えられた回路の詳細に示す回路図である。
【図６】携帯情報端末における制御ユニットの構成を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明における携帯情報端末に搭載されたＬｉイオン電池の入出力電力とＬｉイオン電池残容量の合計値の推移を示す図である。
【図８】携帯情報端末の状態と二組のＬｉイオン電池の充放電の関係を示す。
【図９】図１に示す携帯情報端末の運用方法における貸出窓口での来場者への携帯情報端末の貸出時の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図１に示す携帯情報端末の運用方法における返却窓口での来場者からの携帯情報端末の返却時の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明における第２の実施の形態の携帯情報端末に係るＤＭＦＣの状態把握および発電リトライに関する手順の概要を示す図である。
【図１２】図１１に示す手順の詳細内容を示す図である。
【図１３】図４における電源回路系統の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１      商用電源
２      ＡＣアダプタ
３      コネクタ
４      電圧監視回路
５      ダイオード
６      本体ユニット
７ａ、７ｂ    充電制御回路（充電手段）
８ａ、８ｂ、８ｃ    放電スイッチ
９      ＤＣコンバータ
１０    負荷
１１    燃料電池ユニット
１２    ＤＭＦＣ
１３    コネクタ
１４    ＯＣＶ保護回路
１５    ＤＣコンバータ
１６    コネクタ
１７    状態制御信号
１８ａ  Ｌｉイオン電池
１８ｂ  Ｌｉイオン電池
１９ａ  電圧監視回路
１９ｂ  電圧監視回路
２０ａ  電流積分回路
２０ｂ  電流積分回路
２１    電源管理回路
２２    シャントレギュレータ
２３    抵抗
２４    抵抗
２５    抵抗
２６    電流センサ
２７    インダクタ
２８    ｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
２９    ｐチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
３０    昇圧コンバータ制御回路
３１    入力電流制御回路
３２    出力電圧制御回路
３３    平滑キャパシタ
３４    サーミスタ
３５    ＡＣＣ信号
３６    ＰＧ信号（論理信号）
４０    燃料確認窓
４１    口
４２    空気孔
４３    ボタン
４４    ボタン
４５    液晶画面（表示手段）
４６    ＲＦＩＤアンテナ
４７    ｉＶＤＲ
４８    カートリッジ交換口
５０    携帯情報端末
５１ａ、５１ｂ、５３    ＲＦＩＤチップ
５２ａ、５２ｂ    展示物
５２ｂ  展示物
５４    カート
５５    貸出窓口
５６    返却窓口
５８    充電ラック
５９    入口
６０    出口
６１    展示館
６２    ＣＰＵ
６３    メモリ（記憶手段）
６４    コネクタ
６５    ｉＶＤＲインタフェース
６６    バックライトコントローラ
６７    バックライト
６８    ＬＣＤコントローラ
６９    ＲＦＩＤリーダ
７０    バスコントローラ
Ｉ      入力電流
Ｉ１    定格値
Ｉ２    定格値
Ｉｃ    充電電流指令値
【図１】
2006120371.tif 000003
【図２】
2006120371.tif 000004
【図３】
2006120371.tif 000005
【図４】
2006120371.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006120371.tif 000009
【図８】
2006120371.tif 000010
【図９】
2006120371.tif 000011
【図１０】
2006120371.tif 000012
【図１１】
2006120371.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006120371.tif 000015