(57)【要約】【課題】  燃料の残量検出を支障なく行うことができる燃料電池ユニットおよび燃料の残量計算方法を提供する。【解決手段】  燃料水溶液を生成する混合タンク４５と、燃料を収納する燃料カートリッジ４３と、混合タンク４５へと燃料を送液する送液量情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ９９と、燃料カートリッジ４３から混合タンク４５へと燃料を送液する燃料供給ポンプ４４と、燃料供給ポンプ４４に接続され、燃料供給ポンプ４４の回転数を燃料がなくなるまで測定する各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６と、測定結果から得られる回転数のカウント数に基づいて新たに送液量情報を算出し、新たな送液量情報から燃料の残量を算出し、新たな送液量情報を古い送液量情報に換えてＥＥＰＲＯＭ９９に記憶し、更新する。【選択図】      図３
2006294471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
燃料を収納する燃料収納手段と、
前記燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と前記燃料収納手段からの燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、
前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する第１の送液量情報を記憶する記憶手段と、
前記第１の送液量情報に基づいて、前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段に接続され、当該燃料供給手段の供給動作量を燃料がなくなるまで測定する測定手段と、
前記混合タンクと前記燃料電池との間で燃料水溶液を還流させる第１の流路と、
前記測定手段の測定結果から得られる供給動作量に基づいて第２の送液量情報および前記燃料供給手段内の燃料の残量情報を算出する制御部と、を備え、
前期記憶手段に記憶されている前記第１の送液量情報を前期第２の送液量情報へ更新するコントローラと、
を具備することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項２】
前記第１の流路に設けられ、当該第１の流路中の燃料水溶液の流れを制御する補機と、
前記混合タンクより送出される燃料水溶液を前記第１の流路上の分岐を経由して前記混合タンクへと還流させる第２の流路と、前記第２の流路に設けられ、当該第２の流路中の燃料水溶液の燃料濃度を検出する濃度センサとをさらに具備し、
前記濃度センサの検出結果から得られる燃料濃度が所定の状態を示す場合、前期制御部は前記補機の動作量を制御することによって、前記第２の流路中の燃料水溶液の流れを変化させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池ユニット。
【請求項３】
前記燃料収納手段には液量センサが接続され、
前記記憶手段には、前記燃料収納手段に対応した固有の識別情報が記憶されており、
前記コントローラは、前記燃料収納手段が装着された場合、前記液量センサおよび前記識別情報に基づいて適切な燃料収納手段であると判別すると、前記測定手段に対し、前記供給動作量の測定を開始させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池ユニット。
【請求項４】
前記供給動作量は、前記燃料供給手段である送液ポンプの回転数またはショット数であり、
前記コントローラは前記燃料供給手段の回転数またはショット数を変化させることによって、前記第２の送液量に基づいた制御をすることを特徴とする請求項１記載の燃料電池ユニット。
【請求項５】
前記コントローラは、前記第２の送液量情報および前記燃料の残量情報を算出する場合、前記第２の送液量情報から算出された燃料の使用量と前記燃料供給手段の容量とを比較し、誤差が所定範囲内を超えた場合は、前記第２の送液量情報に換えて、前記記憶手段に記憶されている前記第１の送液量情報を用いることを特徴とする請求項１記載の燃料電池ユニット。
【請求項６】
燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、前記燃料を収納する燃料収納手段と、前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、前記燃料供給手段に接続される測定手段と、前記燃料供給手段の制御を行うコントローラとを備えた燃料電池ユニットの燃料の残量計算方法であって、
前記測定手段によって、前記燃料供給手段の燃料がなくなるまで当該燃料供給手段の供給動作量を測定する測定ステップと、
前記コントローラによって、前記測定された供給動作量に基づいて前記燃料供給手段内の燃料の残量情報を算出する算出ステップと、
を具備することを特徴とする燃料電池ユニットの燃料の残量計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダイレクトメタノール方式の燃料電池ユニットおよび燃料の残量計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の方式には種々のものがあるが、情報処理装置に適するものとして、ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ： Direct Methanol Fuel Cell）が挙げられる。この種の燃料電池においては、希釈循環システムを採用しており、システム内で循環するのは低濃度のメタノール水溶液である。発電によるメタノールの消費に対しては高濃度のメタノールを補充し、水の消費に対しては化学反応により生成される水を回収することで補充を行っている。このため、補充される高濃度のメタノールと水とを混合してメタノール水溶液を生成するための混合タンクが備えられている。
【０００３】
上述した高濃度のメタノールは、情報処理装置内の燃料カートリッジに補充され、装着されているが、燃料カートリッジの燃料の残量を検知することは、燃料電池を使用する上において、利便性が向上する。このような燃料カートリッジの燃料の残量を検知する方法は、例えば、燃料カートリッジに残留検出機能が備わっていない場合、燃料の残量を残量センサと発電力の変化から推定する技術である。
【特許文献１】特開２００４−２８８５７４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した技術であると、個体のばらつき、使用状況等により使用量が変化するため、正確な残量を知ることが困難である。すなわち、燃料送液ポンプの個体のばらつき、燃料送液ポンプの劣化による送液量の低下、送液ポンプの能力による混合タンクの動作時の内圧のばらつき、燃料消費量のばらつき、燃料カートリッジの内圧の変化等により、種々のファクタが変化するため、計算が困難である。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料の残量検出を支障なく行うことができる燃料電池ユニットおよび燃料の残量計算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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本願発明の一態様によれば、燃料電池と、燃料を収納する燃料収納手段と、前記燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と前記燃料収納手段からの燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、前記前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する第１の送液量情報を記憶する記憶手段と、前記第１の送液量情報に基づいて、前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、前記燃料供給手段に接続され、当該燃料供給手段の供給動作量を燃料がなくなるまで測定する測定手段と、前記混合タンクと前記燃料電池との間で燃料水溶液を還流させる第１の流路と、前記測定手段の測定結果から得られる供給動作量に基づいて第２の送液量情報および前記燃料供給手段内の燃料の残量情報を算出する制御部と、を備え、前期記憶手段に記憶されている前記第１の送液量情報を前期第２の送液量情報へ更新するコントローラと、を具備することを特徴とする燃料電池ユニットが提供される。
【０００７】
このため、燃料カートリッジの残量検出を支障なく行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料の残量検出を支障なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池ユニットを示す外観図である。図１に示すように、この燃料電池ユニット１０は、情報処理装置、例えばノート型パーソナルコンピュータの後部を載置するための載置部１１と、燃料電池ユニット本体１２とから構成される。燃料電池ユニット本体１２には、電気化学反応で発電を行うＤＭＦＣスタックや、ＤＭＦＣスタックに対して燃料となるメタノールや空気を注入、循環させるための補機（ポンプやバルブ等）を内蔵している。
【００１０】
また、燃料電池ユニット本体１２のユニットケース１２ａ内部の例えば左端に、着脱可能な燃料カートリッジ（図示していない）が内蔵されており、この燃料カートリッジを交換できるように、カバー１２ｂは取り外し可能となっている。
【００１１】
載置部１１には情報処理装置が載置される。載置部１１の上面には、情報処理装置と接続するための接続部としてドッキングコネクタ１４が設けられている。一方、情報処理装置の例えば底面後部には、燃料電池ユニット１０と接続するための接続部としてドッキングコネクタ２１（図示していない）が設けられており、燃料電池ユニット１０のドッキングコネクタ１４と機械的、電気的に接続される。また、載置部１１上に三箇所の位置決め突起１５とフック１６が設けられており、対応して設けられた情報処理装置の底面後部の三箇所の穴に、位置決め突起１５とフック１６が挿入される。
【００１２】
情報処理装置を燃料電池ユニット１０から取り外す時は、図２に示した燃料電池ユニット１０のイジェクトボタン１７を押すことにより、ロック機構（図示していない）の解除が行われて、容易に取り外すことができる。
【００１３】
また、燃料電池ユニット本体１２の例えば右側面には、発電設定スイッチ１１２と燃料電池運転スイッチ１１６が設けられる。
【００１４】
発電設定スイッチ１１２は、燃料電池ユニット１０での発電を許可或いは禁止するためにユーザが予め設定するためのスイッチであり、例えばスライド型スイッチで構成される。
【００１５】
燃料電池運転スイッチ１１６は、例えば、燃料電池ユニット１０で発電される電力で情報処理装置１８が動作している時に、情報処理装置１８の動作は継続しつつ燃料電池ユニット１０での発電のみを停止させるような場合等に用いる。この場合、情報処理装置１８は内蔵された二次電池の電力を用いて動作を継続することになる。燃料電池運転スイッチ１１６は、例えばプッシュスイッチ等で構成される。
【００１６】
また、燃料電池ユニット本体１２の例えば上面には、燃料電池ユニット本体１２の可動時に例えば緑に点灯したり、異常時に赤く点灯するＬＥＤ(light-emitting diode)等のインジケータランプ８５が設けられている。
【００１７】
図２は、情報処理装置１８（例えば、ノート型パーソナルコンピュータ）を燃料電池ユニット１０の載置部１１の上に載置、接続した時の外観を示す図である。
【００１８】
なお、図１、図２に示した燃料電池ユニット１０の形状や大きさ、或いはドッキングコネクタ１４の形状や位置等は、種々の形態が考えられる。
【００１９】
図３は、燃料電池ユニット１０の系統図を示したものであり、特にＤＭＦＣスタックとその周辺に設けられた補機について細部の系統を示している。
【００２０】
燃料電池ユニット１０は、発電部４０と、燃料電池ユニット１０の制御部である燃料電池制御部４１とから構成される。燃料電池制御部４１は発電部４０の制御を行う他、情報処理装置１８との通信を行う通信制御部としての機能を有する。
【００２１】
発電部４０は、発電を行うための中心となるＤＭＦＣスタック４２を有する他、燃料となるメタノールを収納する燃料収納手段である燃料カートリッジ４３を有する。燃料カートリッジ４３には高濃度のメタノールが封入されている。燃料カートリッジ４３は、燃料を消費した時には容易に交換できるよう、着脱可能となっている。
【００２２】
また、一般に、ダイレクトメタノール型燃料電池においては、発電効率をあげるためにクロスオーバ現象を低減する必要がある。このために高濃度メタノールを希釈して低濃度化し、これを燃料極４７に注入することが有効である。この実現のため、燃料電池ユニット１０では、希釈循環システム６２を採用しており、発電部４０に希釈循環システム６２の実現に必要な補機６３を設ける。
【００２３】
補機６３には液体流路に設けられるものと気体流路に設けられるものがある。
【００２４】
液体流路においては、燃料電池カートリッジ４３の出力部から燃料供給手段である燃料供給ポンプ４４が配管接続され、さらに燃料供給ポンプ４４の出力部から混合タンク４５に接続される。さらに、混合タンク４５の出力部は送液ポンプ４６に接続され、送液ポンプ４６の出力部は送液バルブ３１を介してＤＭＦＣスタック４２の燃料極４７に接続される。さらに燃料極４７の出力部は混合タンク４５に配管接続される。このように送液ポンプ４６の動力により液体が混合タンク４５へ還流する液体流路を「第１の液体流路」と称するものとする。なお、送液ポンプ４６は、燃料極４７の入力側に設ける代わりに、燃料極４７の出力側に設けるようにしてもよい。また、送液バルブ３１は、必ずしも必要とされるものではない。
【００２５】
また、水回収タンク５５の出力部は水回収ポンプ５６に配管接続され、水回収ポンプ５６の出力部は混合タンク４５に接続される。
【００２６】
上記第１の液体流路における送液ポンプ４６と燃料極４７との間には分岐が設けられ、この分岐を経由してメタノール水溶液を混合タンク４５へと還流させる別の流路（パイプ等）が設けられる。この流路を、「第２の液体流路」と称するものとする。第２の液体流路は、メタノール水溶液中のメタノール濃度の検出を行うために設けられた専用の流路である。第２の液体流路には、送液ポンプ３２が設けられ、この送液ポンプ３２の出力部は濃度センサ６０を介して混合タンク４５に接続される。なお、送液ポンプ３２は、必ずしも必要とされるものではない。
【００２７】
また、濃度センサ６０は、第１の液体流路から第２の液体流路に流入するメタノール水溶液（温度が６０度もしくはそれ以上となっている）が冷めてその温度が例えば４０度以下となる流路部分に取り付けられる。これにより、濃度センサ６０が熱による悪影響を受けないようにすることができる。
【００２８】
また、濃度センサ６０が濃度検出を行うのに必要なメタノール水溶液の量は、少量（発電部４０内で使用されるメタノール水溶液全体と比較すれば無視できる程度）で済む。すなわち、第２の液体流路の内径は第１の液体流路の内径よりもかなり小さくなっており、第２の液体流路に流入するメタノール水溶液の量はかなり少量である。これにより、ＤＭＦＣスタック４２への燃料供給に悪影響を及ぼさずに済むようになっている。
【００２９】
一方、気体流路においては、送気ポンプ５０が送気バルブ５１を介してＤＭＦＣスタック４２の空気極５２に接続される。空気極５２の出力部は凝縮器５３に接続される。また、混合タンク４５からも、混合タンクバルブ４８を介して凝縮器５３に接続される。凝縮器５３は排気バルブ５７を介して排気口５８に接続される。この凝縮器５３には、水蒸気を効果的に凝縮するフィンが備えられている。また、冷却ファン５４は凝縮器５３の近傍に配設される。
【００３０】
次に、燃料電池ユニット１０の発電部４０の発電メカニズムについて、燃料と空気（酸素）の流れに沿って説明する。
【００３１】
まず、燃料カートリッジ４３内の高濃度メタノールは、燃料供給ポンプ４４によって、混合タンク４５に流入する。混合タンク４５の内部で高濃度メタノールは、回収された水や燃料極４７からの低濃度メタノール（発電反応の残余分）等と混合されて希釈され、低濃度メタノールが生成される。低濃度メタノールの濃度は発電効率の高い濃度（例えば３〜６％）を保てるように制御される。この濃度制御は、例えば、濃度センサ６０の検出結果を基に、燃料電池制御部４１が燃料供給ポンプ４４によって混合タンク４５に供給される高濃度メタノールの量を制御することによって実現される。または、混合タンク４５に環流する水の量を水回収ポンプ５６等で制御することによって実現できる。
【００３２】
また、混合タンク４５には、混合タンク４５内のメタノール水溶液の液量を検出する液量センサ６１や、温度を検出する温度センサ６４が備えられており、さらに、燃料カートリッジ４３にも液量センサ４３ａが備えられている。これらの検出結果は燃料電池制御部４１に送られて発電部４０の制御などに使用される。
【００３３】
混合タンク４５で希釈されたメタノール水溶液は送液ポンプ４６で加圧されて、ＤＭＦＣスタック４２の燃料極（負極）４７に注入される。燃料極４７では、メタノールの酸化反応が行われることで電子が発生する。酸化反応で生成される水素イオン（Ｈ+）はＤＭＦＣスタック４２内の固体高分子電解質膜４２２を透過して空気極（正極）５２に達する。
【００３４】
一方、燃料極４７で行われる酸化反応によって生成される二酸化炭素は、反応に供されなかったメタノール水溶液とともに再び混合タンク４５に環流する。二酸化炭素は混合タンク４５内で気化し、混合タンクバルブ４８を介して、凝縮器５３へ向かい、最終的には排気バルブ５７を介して、排気口５８から外部へ排気される。
【００３５】
他方、空気（酸素）の流れは、吸気口４９から取り込まれ、送気ポンプ５０で加圧され、送気バルブ５１を介し空気極（正極）５２に注入される。空気極５２では、酸素（Ｏ2）の還元反応が進行し、外部の負荷からの電子（ｅ-）と、燃料極４７からの水素イオン（Ｈ+）と、酸素（Ｏ2）から水（Ｈ2Ｏ）が水蒸気として生成される。この水蒸気は空気極５２から排出され、凝縮器５３に入る。凝縮器５３では、冷却ファン５４によって水蒸気が冷却されて水（液体）となり、水回収タンク５５内に一時的に蓄積される。この回収された水は水回収ポンプ５６によって混合タンク４５へと環流し、高濃度メタノールを希釈するための希釈循環システム６２が構成される。
【００３６】
この希釈循環システム６２による燃料電池ユニット１０の発電メカニズムからわかるように、ＤＭＦＣスタック４２から電力が取り出す、即ち、発電を開始するために、各部のポンプ４４，４６，５０，５６やバルブ４８、５１、５７或いは冷却ファン５４等の補機６３を駆動させる。これによってメタノール水溶液と空気（酸素）がＤＭＦＣスタック４２内に注入されそこで電気化学反応が進行することによって電力が得られる。一方、発電を停止するには、これらの補機６３の駆動を停止することによる。
【００３７】
図４は、本発明に係る燃料電池ユニット１０が接続される情報処理装置１８のシステム構成を示したものである。
【００３８】
情報処理装置１８は、ＣＰＵ６５、主記憶６６、ディスプレイコントローラ６７、ディスプレイ６８、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）６９、キーボードコントローラ７０、ポインタデバイス７１、キーボード７２、ＦＤＤ７３、これら構成品間において信号を伝送するバス７４、バス７４を介して伝送される信号を変換するためのノースブリッジ７５、サウスブリッジ７６と呼ばれるデバイス等から構成される。また、情報処理装置１８の内部に電源部７９を設け、ここに二次電池８０として、例えばリチウムイオン電池を保有している。電源部７９は、制御部７７（以降、電源制御部７７と記載する）によって制御される。
【００３９】
燃料電池ユニット１０と情報処理装置１８との電気的インタフェースとして制御系インタフェースと電源系インタフェースとを設ける。制御系インタフェースは情報処理装置１８の電源制御部７７と燃料電池ユニット１０の制御部４１との間にて通信を行うために設けられるインタフェースである。制御系インタフェースを介して情報処理装置１８と燃料電池ユニット１０との間で行われる通信は、例えばＩ２Ｃバス７８といったシリアルバスを介して行われる。
【００４０】
電源系インタフェースは、燃料電池ユニット１０と情報処理装置１８との間における電力の授受のために設けられるインタフェースである。例えば、発電部４０のＤＭＦＣスタック４２で発電された電力が制御部４１（以降、燃料電池制御部４１と記載する）およびドッキングコネクタ１４、２１を介して情報処理装置１８に供給される。また、電源系インタフェースには、情報処理装置１８の電源部７９から、燃料電池ユニット１０内の補機６３等への電力供給８３もある。
【００４１】
なお、情報処理装置１８の電源部７９に対してＡＣアダプタ用コネクタ８１を介してＡＣ／ＤＣ変換された直流電源が供給され、これによって情報処理装置１８の動作、二次電池（リチウムイオン電池）８０の充電が可能である。
【００４２】
図５は、燃料電池ユニット１０の燃料電池制御部４１と、情報処理装置１８の電源部７９との、接続関係を示す構成例である。
【００４３】
燃料電池ユニット１０と情報処理装置１８とはドッキングコネクタ１４、２１によって機械的かつ電気的に接続される。ドッキングコネクタ１４、２１には、燃料電池ユニット１０のＤＭＦＣスタック４２で発電された電力を情報処理装置１８へ供給するための第一の電源端子（出力電源端子）９１および、情報処理装置１８から、燃料電池ユニット１０のマイクロコンピュータ９５にレギュレータ９４を介して電源を供給し、かつ補機用電源回路９７にスイッチ１０１を介して電源を供給するための第二の電源端子（補機用入力電源端子）９２を有する。また、情報処理装置１８から不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）９９へ電源供給するための第三の電源端子９２ａを有している。
【００４４】
さらに、ドッキングコネクタ１４、２１は情報処理装置１８の電源制御部７７と燃料電池ユニット１０のマイクロコンピュータ９５との通信や、書き込み可能なＥＥＰＲＯＭ９９との通信、を行うための通信用入出力端子９３を有している。
【００４５】
また、燃料電池制御部４１は、燃料電池ユニット本体１２の傾斜を検知しマイクロコンピュータ９５に送る傾斜センサ１１０と、送液ポンプ４６や送気ポンプ５０の電圧および回転数、送液時間、各部の温度、液量等を検知しマイクロコンピュータ９５に送る各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６とを有している。
【００４６】
次に、図５に示した接続図と、図６に示した燃料電池ユニット１０の状態遷移図とを用いて、燃料電池ユニット１０から情報処理装置１８へ、燃料電池ユニット１０に設けられるＤＭＦＣスタック４２の電力が供給されるまでの基本的な処理の流れを説明する。
【００４７】
なお、情報処理装置１８の二次電池（リチウムイオン電池）８０には所定の電力が充電されているものとする。また、図５の中のスイッチは全て開いているものとする。
【００４８】
まず、情報処理装置１８は、コネクタ接続検出部１１１から出力される信号に基づいて、情報処理装置１８と燃料電池ユニット１０とが機械的および電気的に接続されたことを認識する。この認識は、コネクタ接続検出部１１１が例えばコネクタ接続検出部１１１へ入力される信号に基いて、ドッキングコネクタ１４、２１の接続によって燃料電池ユニット１０の内部で接地されることを検出することによって行われる。
【００４９】
また、情報処理装置１８の電源制御部７７は、燃料電池ユニット１０の発電設定スイッチ１１２の設定が発電許可設定であるか発電禁止設定であるかを認識する。例えば、発電設定スイッチ検出部１１３へ入力される信号に基いて、発電設定スイッチ検出部１１３が発電設定スイッチ１１２の設定状態に応じて接地状態であるか或いは解放状態であるか否かを検出する。発電設定スイッチ１１２が解放状態である場合は、電源制御部７７は発電禁止設定として認識する。
【００５０】
発電設定スイッチ１１２が発電禁止設定である状態は、図６の状態遷移図において「ストップステート（０）」ＳＴ１０に相当する状態である。
【００５１】
情報処理装置１８と燃料電池ユニット１０とがドッキングコネクタ１４、２１を介して機械的に接続されると、情報処理装置１８側から第三の電源端子９２ａを介して燃料電池制御部４１の記憶部である不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）９９に電源が供給される。このＥＥＰＲＯＭ９９には、燃料電池ユニット１０の識別情報、燃料カートリッジ４３の識別情報、装着履歴情報、燃料の送液量情報等が予め記憶される。識別情報には、例えば部品コードや製造シリアル番号、或いは定格出力、燃料カートリッジ４３のタンク容量情報などの情報を予め含ませることができる。また、このＥＥＰＲＯＭ９９は、例えば、Ｉ２Ｃバス７８といったシリアルバスに接続されており、ＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されているデータはこのＥＥＰＲＯＭ９９に電源が供給されている状態において読み出し可能である。図５の構成では、電源制御部７７が通信用入出力端子９３を介してＥＥＰＲＯＭ９９の情報を読み出すことが可能である。
【００５２】
この状態においては、燃料電池ユニット１０は発電を行っておらず、また燃料電池ユニット１０の内部の状態は、ＥＥＰＲＯＭ９９の電源以外は電源が供給されていない状態である。なお、この状態では、インジケータランプ８５は消灯している。
【００５３】
ここで、ユーザが発電設定スイッチ１１２の設定を発電許可設定に設定すると（図５では発電設定スイッチを接地状態側に設定する）、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７は、燃料電池ユニット１０に設けられるＥＥＰＲＯＭ９９に記憶された識別情報を読み出すことが可能となる。この状態が、図６の「ストップステート（１）」ＳＴ１１の状態である。
【００５４】
換言すると、ユーザが発電設定スイッチ１１２を発電許可設定に設定しない限り、即ち発電禁止設定の設定である限り、「ストップステート（０）」ＳＴ１０の状態であり、燃料電池ユニット１０における発電を禁止することが可能である。
【００５５】
なお、発電設定スイッチは、例えばスライドスイッチ等のように開または閉の状態をいずれか一方の状態に保持できるものが好ましい。
【００５６】
電源制御部７７による識別情報の読み出しは、Ｉ２Ｃバス７８といったシリアルバスを介して燃料電池ユニット１０に設けられるＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている燃料電池ユニット１０の識別情報を読み出すことによって行われる。
【００５７】
「ストップステート（１）」ＳＴ１１の状態では、電源制御部７７が読み出された燃料電池ユニット１０の識別情報に基いて、情報処理装置１８に接続されている燃料電池ユニット１０が情報処理装置１８に適合した燃料電池ユニットであると判別した場合、ＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている燃料カートリッジ４３の識別情報を読み出し、燃料カートリッジ４３の残量検出のための処理を行う。この残量検出処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００５８】
この残量検出では、燃料電池ユニット１０の補機６３である燃料送液ポンプ３２の個体のばらつき、燃料送液ポンプ３２の劣化による送液量の低下、混合タンク４５の動作時の内圧のばらつき（ポンプの能力に影響する）、燃料消費量のばらつき（濃度センサ６０のばらつきやスタックのばらつきにより変化する）等を考慮した補正処理を行い、送液量等を変化させることができる。
【００５９】
燃料電池ユニット１０のマイクロコンピュータ９５は、ステップＳＴ１１−１で、装着されている燃料カートリッジ４３が新規（新品）であると判別した場合、ステップＳＴ１１−２で、新規カートリッジ装着処理として認識し、残量検出を行う次のステップであるカウント処理（後述）に遷移する。なお、装着されている燃料カートリッジ４３が新規（新品）であるか否かの判別は、上述した燃料カートリッジ４３に接続された液量センサ４３ａにより、燃料カートリッジ４３の燃料が満タンであり、かつ、ＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている燃料電池ユニット１０の識別情報により、以前に装着したことがないものであると判別した場合である。また、ＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている燃料カートリッジ４３の装着履歴情報を参照しても良い。さらに、一度でも使用すると変更されるコードデータ等をＥＥＰＲＯＭ９９に記憶させておいて、最初に装着された場合に、コードデータを使用済みのコードデータに書き換える等の処理を行っても良い。
【００６０】
一方、マイクロコンピュータ９５によって、ステップＳＴ１１−１で、装着されている燃料カートリッジ４３が新規でないと判別された場合、ステップＳＴ１１−３で、カートリッジ再装着処理として認識し、ステップＳＴ１１−４で、以前使用したカートリッジでないと判別された場合は、ステップＳＴ１１−５で、カートリッジの残量検出処理を行わない。すなわち、途中まで他の機種等で使用されていた燃料カートリッジでは、それまでの使用期間のデータがないので、正確な残量検出ができないと判別する。
【００６１】
また、マイクロコンピュータ９５によって、ステップＳＴ１１−４で、以前使用したカートリッジであると判別された場合は、残量検出を行う次のステップであるカウント処理（後述）に遷移する。
【００６２】
なお、ステップＳＴ１１−４で、以前使用したカートリッジであるか否かを判別する場合は、燃料カートリッジ４３の識別情報で、以前に使用したものと同じかどうかを判別することに加え、ＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている燃料カートリッジ４３の装着履歴情報を参照し、以前に使用したものであって、かつ、他の情報処理装置で使用していないかどうかを確認している（他の情報処理装置で使用していた場合は、ステップＳＴ１１−５に遷移する）。
【００６３】
また、上述したステップＳＴ１１−１乃至ＳＴ１１−５の処理は、ストップステート（ＳＴ１１）の状態でのみ実行されるだけでなく、スタンバイステート（ＳＴ２０）、ウォームアップステート（ＳＴ３０）、オンステート（ＳＴ４０）、クールダウンステート（ＳＴ５０）、リフレッシュステート（ＳＴ６０）のいずれの状態においても実行しても良い。
【００６４】
以上の処理の後に、図６に示すように、「ストップステート（１）」ＳＴ１１から「スタンバイステート」ＳＴ２０に遷移する。
【００６５】
具体的には、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７は、情報処理装置１８に設けられるスイッチ１００を閉じることによって、二次電池８０の電力を第１の電源端子９２を介して燃料電池ユニット１０へ供給し、レギュレータ９４を介してマイクロコンピュータ９５へ電源が供給される。
【００６６】
この「スタンバイステート」ＳＴ２０の状態では、燃料電池ユニット１０に設けられるスイッチ１０１は開いており、補機用電源回路９７には電源は供給されていない。従って、この状態において補機６３は動作していない。
【００６７】
しかしながら、マイクロコンピュータ９５は動作を開始しており、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７から、Ｉ２Ｃバス７８を介して各種の制御用コマンドを受信することが可能な状態である。また、マイクロコンピュータ９５は、燃料電池ユニット１０の電源情報を、Ｉ２Ｃバスを介して情報処理装置１８へ送信可能な状態である。なお、この状態でインジケータランプ８５が例えば正常可動を示す緑色に点灯する。あるいは、後述する燃料電池ユニット本体１０からの発電が始まった状態（ウォームアップステートＳＴ３０）や出力が定格値に達した状態（オンステートＳＴ４０）等で点灯するようにしてもよい。
【００６８】
図８は、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７から、燃料電池制御部４１に設けられるマイクロコンピュータ９５に送られる制御用コマンドの一例を示した図である。
【００６９】
図９は、燃料電池制御部４１に設けられるマイクロコンピュータ９５から情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７に送られる電源情報の一例を示した図である。
【００７０】
情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７は、図９の電源情報のうち「ＤＭＦＣ運転状態」（図９の番号１）を読み取ることによって、燃料電池ユニット１０が「スタンバイステート」ＳＴ２０であること認識する。
【００７１】
この「スタンバイステート」ＳＴ２０の状態で、電源制御部７７が、図８に示した制御用コマンドのうち「ＤＭＦＣ運転ＯＮ要求」コマンド（発電開始コマンド）を燃料電池制御部４１に送ると、これを受信した燃料電池制御部４１は、燃料電池ユニット１０の状態を「ウォームアップステート」ＳＴ３０に移行させる。
【００７２】
具体的には、マイクロコンピュータ９５からの制御によって燃料電池制御部４１に設けられるスイッチ１０１を閉じて補機用電源回路９７に情報処理装置１８からの電源を供給する。併せて、マイクロコンピュータ９５から送信される補機用制御信号によって、発電部４０に設けられる補機６３、即ち、図４に示した各ポンプ４４、４６、５０、５６、バルブ４８、５１、５７及び冷却ファン５４等を駆動させる。さらにマイクロコンピュータ９５は、燃料電池制御部４１に設けられたスイッチ１０２を閉じる。
【００７３】
この結果、発電部４０に設けられるＤＭＦＣスタック４２に対してメタノール水溶液や空気が注入され、発電が開始される。また、ＤＭＦＣスタック４２による発電電力は、情報処理装置１８に供給が開始される。ただし、発電出力は、瞬時に定格値に達するわけではないため、定格値に達するまでの状態を「ウォームアップステート」ＳＴ３０と呼んでいる。
【００７４】
「ウォームアップステート」ＳＴ３０の状態に遷移すると、前述した燃料カートリッジ４３の残量検出処理であるカウント処理が開始される。
【００７５】
ここで、「カウント処理」とは、燃料送液ポンプ３２によって燃料が燃料カートリッジ４３から混合タンク４５に供給される場合に、燃料送液ポンプ３２の回転数やショット（ＳＨＯＴ）数（後述するポンプの種類によって異なる）等である供給動作量を監視し、カウントすることである。
【００７６】
図７に示すように、燃料電池ユニット１０のマイクロコンピュータ９５は、前述したステップＳＴ１１−２で、新規カートリッジ装着処理として認識した場合は、ステップＳＴ３０−１に遷移し、燃料送液ポンプ３２のカウントを開始する。続いて、ステップＳＴ３０−２で、カウントを継続する。
【００７７】
また、ステップＳＴ１１−４で、以前使用したカートリッジであると判別された場合は、カウントを新規に開始せずに、直接ステップＳＴ３０−２に遷移し、カウントを継続する。  ここで、前述したカウント処理について、詳細に説明する。
【００７８】
「ウォームアップステート」ＳＴ３０（あるいはオンステートＳＴ４０）の状態で行われるカウント処理は、燃料送液ポンプ３２の種類によって異なってくる。
【００７９】
例えば、燃料送液ポンプ３２がソレノイドポンプである場合は、以下のような計算式を用いる。ここでソレノイドポンプの１ＳＨＯＴを１単位とする。
【００８０】
単位辺りの送液量＝（燃料カートリッジの容量）／（ＳＨＯＴ回数：カウント数）
また、燃料送液ポンプ３２が回転型ポンプである場合は、以下のような計算式を用いる。ここで回転型ポンプの１回転を１単位とする。
【００８１】
単位辺りの送液量＝（燃料カートリッジの容量）／（送液時間）／（平均回転数：カウント数）
なお、計算式に使用する情報は、前述した燃料電池ユニット１０の各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６およびＥＥＰＲＯＭ９９に記憶している燃料カートリッジの容量情報等から得るものである。
【００８２】
以上のようにして、燃料送液ポンプ３２による平均の送液量が算出されると、以下の計算式によって燃料の使用量が求められる。
【００８３】
ソレノイドポンプの場合：
燃料の使用量＝カウント数＊単位あたりの送液量
回転型ポンプの場合：
燃料の使用量＝送液時間＊平均回転数＊単位あたりの送液量
そして、マイクロコンピュータ９５は、ステップＳＴ３０−３（あるいはオンステートＳＴ４０−３）で、液量センサ４３ａからの情報により、燃料送液ポンプ３２が空であると判別すると、ステップＳＴ３０−４（あるいはオンステートＳＴ４０−４）で、求められた「燃料の使用量」が、カートリッジ４３の容量の±１０パーセントの範囲であると判別すると、燃料電池ユニット１０のＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている燃料の送液量情報を、上述した計算式で求められた「平均の送液量」に更新する。
【００８４】
なお、上述したステップＳＴ３０−３（あるいはオンステートＳＴ４０−３）で、求められた「燃料の使用量」が、カートリッジ４３の容量の±１０パーセントの範囲であると判別するのは、燃料カートリッジ４３が空になるまでの時間が、極端に短い場合や長い場合は、エラーとして送液量を更新しない（補正しない）ようにするためである。
【００８５】
また、通常、図１０に示すように、燃料送液ポンプ３２は圧力により送液量が変化する。また、図１１に示すように、燃料カートリッジ４３の燃料の残量による内圧が変化する。この変化が無視できない場合には、上述した補正処理に加えて、燃料カートリッジ４３のばらつきに対応するために以下のような処理を行うこともできる。
【００８６】
図１２は、燃料カートリッジ４３の特性を補正する場合の一例を示した模式図である。
【００８７】
燃料カートリッジ４３の特性を補正する値を求める場合は、例えば以下の計算式を用いる。
【００８８】
燃料カートリッジの特性を補正する値＝｛１＋（（残量）−５０）／５００｝：図１２と対応
＊（残量）は、燃料カートリッジ４３が満タンである場合を１００、空の場合を０とする。
【００８９】
燃料カートリッジの特性を補正する値が算出されると、以下の計算式によって燃料カートリッジ４３の特性を補正した送液量が求められる。
【００９０】
補正した送液量＝（平均の送液量）＊（燃料カートリッジの特性を補正する値）
以上のようにして求められた（補正した送液量）を使用することにより、燃料カートリッジ４３のばらつきに対応することができる。
【００９１】
また、「ウォームアップステート」ＳＴ３０の状態では、燃料電池制御部４１に設けられるマイクロコンピュータ９５は、例えばＤＭＦＣスタック４２の出力電圧およびＤＭＦＣスタック４２の温度をモニタしている。そして、ＤＭＦＣスタック４２の出力が定格値に達したと判別すると、燃料電池ユニット１０に設けられるスイッチ１０１を開き、補機６３への電力供給源を情報処理装置１８からＤＭＦＣスタック４２に切り替える。この状態が「オンステート」ＳＴ４０である。
【００９２】
以上が「ストップステート」ＳＴ１０から「オンステート」ＳＴ４０への処理の流れの概要である。
【００９３】
また、本発明は上記実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池ユニットを示す外観図。
【図２】上記燃料電池ユニットに情報処理装置を接続した状態を示す外観図。
【図３】上記燃料電池ユニットの発電部の構成を主に示す系統図。
【図４】上記燃料電池ユニットに上記情報処理装置を接続した状態を示す系統図。
【図５】上記燃料電池ユニット及び上記情報処理装置の構成を示す系統図。
【図６】上記燃料電池ユニット及び上記情報処理装置の状態遷移図。
【図７】残量検出処理について説明したフローチャート。
【図８】上記燃料電池ユニットに対する主な制御用コマンドを示す図。
【図９】上記燃料電池ユニットの主な電源情報を示す図。
【図１０】圧力により燃料送液ポンプの送液量が変化することを示した模式図。
【図１１】燃料カートリッジの燃料の残量による内圧が変化することを示した模式図。
【図１２】燃料カートリッジの特性を補正する場合の一例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０…燃料電池ユニット、１１…載置部、１２…燃料電池ユニット本体、１４…ドッキングコネクタ、４０…発電部、４１…燃料電池制御部、４２…ＤＭＦＣスタック、４３…燃料カートリッジ、４４…燃料供給ポンプ、４５…混合タンク、４６…送液ポンプ、４７…燃料極（負極）、４８…混合タンクバルブ、５０…送気ポンプ、５１…送気ポンプ、５２…空気極（正極）、５３…凝縮器、５４…冷却ファン、５５…水回収タンク、５６…水回収ポンプ、５７…排気バルブ、５８…排気口、６０…濃度センサ、６０Ａ…送信端、６０Ｂ…受信端、６０Ｃ…センサＩＣ、６０Ｄ…温度センサ、６１、４３ａ…液量センサ、６２…希釈循環システム、６３…補機、６４…温度センサ、８５…インジケータランプ。
【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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