(57)【要約】【課題】負荷への電力供給不足を招くことなく、燃料電池を電源ソースとして使用することが可能な電子機器を実現する。【解決手段】コンピュータ１０には、燃料電池Ｅ１１と二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）とを切り替えて使用するハイブリッド電源回路が設けられている。二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）、および燃料電池Ｅ１１は、それぞれ対応するスイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１３を介して、トランスＴ１１の一次側に接続されている。電源制御部２２は、低負荷時には燃料電池Ｅ１１を電源ソースとして選択し、高負荷時には電源ソースを燃料電池Ｅ１１から二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）に切り替える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、
前記トランスの一次側に第１のスイッチング素子を介して接続される二次電池と、
前記トランスの一次側に第２のスイッチング素子を介して接続される燃料電池と、
前記トランスの二次側に接続され、負荷に電力を出力する電源出力回路と、
前記二次電池および前記燃料電池の一方を電源ソースとして選択し、前記選択した電源ソースに対応する前記第１および第２の一方のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御し、他方のスイッチング素子をオフする制御部とを具備することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記制御部は、前記電源出力回路の出力電流値が所定値以下である低負荷時においては前記燃料電池を電源ソースとして選択し、前記電源出力回路の出力電流値が前記所定値を超える高負荷時には前記二次電池を電源ソースとして選択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】
前記トランスの一次側に第３のスイッチング素子を介して接続され、外部交流電源を直流電源に変換する整流回路をさらに具備し、
前記制御部は、前記外部交流電源が前記電子機器に供給されている場合、前記整流回路を電源ソースとして選択し、前記第３のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御し、前記第１および第２のスイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項４】
前記二次電池は、前記第１のスイッチング素子を介して前記トランスの一次側にそれぞれ接続される第１および第２の２つの二次電池ユニットを含み、
前記制御部は、
前記電源出力回路の出力電流値が所定値以下の低負荷時には、前記燃料電池を電源ソースとして選択すると共に前記電源出力回路の出力電流値に基づいて前記燃料電池の余剰電力の有無を検出し、前記余剰電力が存在する場合には、前記燃料電池を前記第１または第２の二次電池に接続して前記燃料電池から前記第１または第２の二次電池に対して充電電流を供給し、
前記電源出力回路の出力電流値が前記所定値を超える高負荷時には、前記第１および第２の一方の二次電池の電力によって前記負荷が駆動されるように前記第１および第２の一方の二次電池を電源ソースとして選択すると共に、前記燃料電池を前記第１および第２の他方の二次電池に接続して前記燃料電池から前記第１および第２の他方の二次電池に充電電流を供給することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項５】
トランスと、
前記トランスの一次側に第１のスイッチング素子を介してそれぞれ接続される、第１および第２の二次電池ユニットと、
前記トランスの一次側に第２のスイッチング素子を介して接続される燃料電池と、
前記トランスの二次側に接続され、負荷に電力を出力する電源出力回路と、
前記燃料電池を電源ソースとして選択し、前記第１のスイッチング素子をオフした状態で前記第２のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御すると共に、前記電源出力回路の出力電流値に基づいて前記燃料電池の余剰電力の有無を検出し、前記余剰電力が存在する場合には、前記燃料電池を前記第１または第２の二次電池に接続して、前記燃料電池から前記第１または第２の二次電池に対して充電電流を供給する手段と、
前記電源出力回路の出力電流値が所定値を超えた場合、前記電源ソースを前記燃料電池から前記第１および第２の一方の二次電池ユニットに切り替え、前記第２のスイッチング素子をオフした状態で前記第１のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御すると共に、前記燃料電池を前記第１および第２の他方の二次電池に接続して、前記燃料電池から前記第１および第２の他方の二次電池に充電電流を供給する手段とを具備することを特徴とする電子機器。
【請求項６】
前記トランスの一次側に第３のスイッチング素子を介して接続され、外部交流電源を直流電源に変換する整流回路と、
前記外部交流電源が前記電子機器に供給されている場合、前記整流回路を電源ソースとして選択し、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子をオフした状態で前記第３のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御する手段とをさらに具備することを特徴とする請求項５記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパーソナルコンピュータのような電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ノートブック型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等の携帯型電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリのような二次電池が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、バッテリの電力から出力電源を生成する電源装置が開示されている。この電源装置においては、バッテリはトランスの一次側にスイッチング素子を介して接続されており、トランスの二次側に接続された電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング素子がスイッチング制御される。
【０００４】
ところで、最近では、電子機器の高機能化に伴い、その電子機器の消費電力は増加している。また、バッテリによって電子機器を駆動することが可能な時間を伸ばすことも要求されている。
【０００５】
このため、燃料を補給するだけで、充電を行うことなく、永続的に電力を供給し続けることができるという特徴を持つ燃料電池が携帯型電子機器の新たな電源として期待されている。
【特許文献１】特開平１１−８９１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、通常、電子機器に搭載される小型の燃料電池は二次電池に比し出力電力量が小さいため、高負荷時においては、燃料電池のみでは十分な電力を負荷に供給することができなる可能性がある。
【０００７】
また、通常、燃料電池は発電動作を瞬時に停止することが困難であり、また燃料電池の出力電圧は負荷電流量の変化によって変動するので、燃料電池の出力電圧を精度良く制御するのは困難である。このため、燃料電池の制御に際しては、負荷変動に関係なく、燃料電池から常に一定の電流を取り出すための仕組みを実現することも重要である。
【０００８】
本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、負荷への電力供給不足を招くことなく、燃料電池を電源ソースとして効率よく使用することが可能な電子機器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】
上述の課題を解決するため、本発明の電子機器は、トランスと、前記トランスの一次側に第１のスイッチング素子を介して接続される二次電池と、前記トランスの一次側に第２のスイッチング素子を介して接続される燃料電池と、前記トランスの二次側に接続され、負荷に電力を出力する電源出力回路と、前記二次電池および前記燃料電池の一方を電源ソースとして選択し、前記選択した電源ソースに対応する前記第１および第２の一方のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御し、他方のスイッチング素子をオフする制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電子機器は、トランスと、前記トランスの一次側に第１のスイッチング素子を介してそれぞれ接続される、第１および第２の二次電池ユニットと、前記トランスの一次側に第２のスイッチング素子を介して接続される燃料電池と、前記トランスの二次側に接続され、負荷に電力を出力する電源出力回路と、前記燃料電池を電源ソースとして選択し、前記第１のスイッチング素子をオフした状態で前記第２のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御すると共に、前記電源出力回路の出力電流値に基づいて前記燃料電池の余剰電力の有無を検出し、前記余剰電力が存在する場合には、前記燃料電池を前記第１または第２の二次電池に接続して、前記燃料電池から前記第１または第２の二次電池に対して充電電流を供給する手段と、前記電源出力回路の出力電流値が所定値を超えた場合、前記電源ソースを前記燃料電池から前記第１および第２の一方の二次電池ユニットに切り替え、前記第２のスイッチング素子をオフした状態で前記第１のスイッチング素子を前記電源出力回路の出力電圧値に応じてスイッチング制御すると共に、前記燃料電池を前記第１および第２の他方の二次電池に接続して、前記燃料電池から前記第１および第２の他方の二次電池に充電電流を供給する手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、負荷への電力供給不足を招くことなく、燃料電池を電源ソースとして効率よく使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。  
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る電子機器の構成を説明する。
【００１３】
この電子機器は、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＡＶプレーヤ、のような携帯型機器であり、内蔵電池によって駆動可能に構成されている。内蔵電池としては、燃料電池と二次電池との双方が利用される。
【００１４】
以下では、電子機器がノートブック型のパーソナルコンピュータ１０として実現されている場合を想定して、その構成を説明する。
【００１５】
コンピュータ１０は、コンピュータ本体１１とディスプレイユニット１２とから構成されている。ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１に対して回動自在に取り付けられている。このディスプレイユニット１２には、ＬＣＤのような表示装置１２１が組み込まれている。
【００１６】
コンピュータ本体１１の上面には、キーボード１３およびタッチパッド１４が配置されている。また、コンピュータ本体１１内には、各種電子部品が搭載されたシステムボードと、ディスクドライブ等が設けられている。
【００１７】
また、コンピュータ本体１１内には、本コンピュータ１０を駆動するための電源ソースとして、燃料電池Ｅ１１と、２つの二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２とが設けられている。二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２は互いに独立して動作可能な二次電池ユニットである。燃料電池Ｅ１１、および２つの二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２の各々は、例えば、コンピュータ本体１１の底面などに設けられた収容部に取り外し自在に収容されている。２つの二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２は、例えば、一つのバッテリパックとして実現されていてもよいし、互いに異なる２つのバッテリパックとして実現されていてもよい。
【００１８】
また、コンピュータ本体１１内には、ＡＣアダプタとして機能する整流回路ＲＣ１２も内蔵されている。整流回路ＲＣ１２は、外部交流電源（商用ＡＣ電源）を直流電源に変換する回路である。
【００１９】
燃料電池Ｅ１１は、例えば、メタノールを液体燃料として使用するダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）から構成されている。ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、例えば、化学反応によって発電を行う発電部（ＤＭＦＣスタック）と、希釈巡回システムを構成する複数の補機（燃料カートリッジ、混合タンク、ポンプ、バルブ等）とから構成されている。
【００２０】
二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２の各々は、例えばリチウムイオン電池（リチウムイオンバッテリとも云う）から構成されている。これら二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２の各々の電力出力定格は、燃料電池Ｅ１１の電力出力定格よりも大きい。
【００２１】
本コンピュータ１０においては、コンピュータ１０の負荷量に応じて燃料電池Ｅ１１と二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）とを切り替えて使用するハイブリッド電源回路が設けられている。実際には、このハイブリッド電源回路は、負荷状況に応じて、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、燃料電池Ｅ１１、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）の３種類の電源ソースを選択的に使用して、負荷に動作電源として供給すべき電力を生成する。
【００２２】
整流回路ＲＣ１２からの出力電圧値と、燃料電池Ｅ１１からの出力電圧値と、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）からの出力電圧値は、互いに異なっている。このように出力電圧値の異なる３種類の電源ソースを安全に切り替えながら所望の出力電力を生成できるようにするために、本ハイブリッド電源回路においては、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）、および燃料電池Ｅ１１は、それぞれ対応するスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を介して、トランスＴ１１の一次側に接続されている。
【００２３】
すなわち、トランスＴ１１の一次側には第１乃至第３の３つの巻き線が設けられており、整流回路ＲＣ１２はスイッチング素子Ｓ１１を介してトランスＴ１１の一次側の第１の巻き線に接続されている。また、二次電池Ｅ１２１、Ｅ１２２の各々はスイッチング素子Ｓ１２を介してトランスＴ１１の一次側の第２の巻き線に接続されている。また、燃料電池Ｅ１１は、スイッチング素子Ｓ１３を介してトランスＴ１１の一次側の第３の巻き線に接続されている。スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々は、例えばＭＯＳＦＥＴなどから構成されている。
【００２４】
本ハイブリッド電源回路においては、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）、および燃料電池Ｅ１１の３つの電源ソースの内の一つが選択され、その選択された電源ソースに対応するスイッチング素子のみがトランスＴ１１の二次側の出力電圧値に応じてスイッチング制御される。他の２つのスイッチング素子はオフされる。スイッチング素子のスイッチング制御は、例えば、ＰＷＭ信号を用いて実行される。
【００２５】
上述したように、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）、および燃料電池Ｅ１１それぞれの出力電圧値は異なるが、これら外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）、および燃料電池Ｅ１１をそれぞれスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を介してトランスＴ１１の一次側に接続することで、これら出力電圧値の異なる３種類の電源ソースを容易且つ安全に切り替えながら使用することが可能となる。
【００２６】
さらに、本ハイブリッド電源回路においては、スイッチＳ１４およびスイッチＳ１５が設けられている。スイッチＳ１４は二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２を選択的にスイッチング素子Ｓ１２を介してトランスＴ１１の一次側に接続するためのスイッチであり、二次電池Ｅ１２１を電源ソースとして使用する場合にはスイッチＳ１４は二次電池Ｅ１２１側に切り替えられ、また二次電池Ｅ１２２を電源ソースとして使用する場合にはスイッチＳ１４は二次電池Ｅ１２２側に切り替えられる。
【００２７】
スイッチＳ１５は燃料電池Ｅ１１を二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に選択的に接続するためのスイッチである。燃料電池Ｅ１１からの電力によって二次電池Ｅ１２１を充電する場合には、スイッチＳ１５は二次電池Ｅ１２１側に切り替えられ、これによって燃料電池Ｅ１１が二次電池Ｅ１２１に接続される。一方、燃料電池Ｅ１１からの電力によって二次電池Ｅ１２２を充電する場合には、スイッチＳ１５は二次電池Ｅ１２２側に切り替えられ、これによって燃料電池Ｅ１１が二次電池Ｅ１２２に接続される。
【００２８】
次に、図２を参照して、本ハイブリッド電源回路の具体的な回路構成例を説明する。
【００２９】
図２に示されているように、本ハイブリッド電源回路は、上述のトランスＴ１１、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３、スイッチＳ１４，Ｓ１５、整流回路ＲＣ１２、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２、および燃料電池Ｅ１１に加え、電源接続検出部２１、電源制御部２２、充電電流制御部２３，２４、整流回路ＲＣ２１，ＲＣ２２、電圧分圧用抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、電流検知用抵抗Ｒ２３、エラーアンプＡ２２、およびカレントアンプＡ２１を備えている。
【００３０】
上述の整流回路ＲＣ１２は、ブリッジダイオードＤ２１とコンデンサＣ２１とから構成されている。
【００３１】
トランスＴ１１の二次側の巻き線には、整流回路ＲＣ２１が接続されている。整流回路ＲＣ２１はダイオードＤ２２とコンデンサＣ２２とから構成された平滑化回路であり、負荷に電力を出力する電源出力回路として機能する。また、トランスＴ１１の二次側には、電源出力回路としての整流回路ＲＣ２１の出力電圧値を検出するための回路として、電圧分圧用抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が接続されている。ハイブリッド電源回路の出力電圧値、つまり整流回路ＲＣ２１の出力電圧値は電圧分圧用抵抗Ｒ２１，Ｒ２２によって分圧され、その分圧された電圧値と基準電圧値Ｅ２１との間の差分がエラーアンプＡ２２によって検知および増幅される。これにより、目標出力電圧値と実際の出力電圧値との誤差量を示す出力電圧変動分検知データがエラーアンプＡ２２から出力される。
【００３２】
また、トランスＴ１１の二次側には、ハイブリッド電源回路の出力電流値つまり整流回路ＲＣ２１の出力電流値を検出するための回路として、電流検知用抵抗Ｒ２３が接続されている。電流検知用抵抗Ｒ２３の両端の電圧はカレントアンプＡ２１によって増幅され、これにより出力電流値を示す電圧値がカレントアンプＡ２１から出力される。
【００３３】
整流回路ＲＣ２２はダイオードＤ２４とコンデンサＣ２３とから構成されており、トランスＴ１１の一次側に設けられた第４の巻き線に接続されている。
【００３４】
整流回路ＲＣ２２は、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）からの電力をトランスＴ１１を介して受け取り、それを充電電流制御部２４に送る。充電電流制御部２４は定電流回路であり、電源制御部２２の制御の下に整流回路ＲＣ２２から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に対して充電電流を供給する。
【００３５】
もう一つの充電電流制御部２３は、電源制御部２２の制御の下に、燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に対して充電電流を供給する。この充電電流制御部２３も定電流回路から構成されており、電源制御部２２によって指定された所定の充電電流を燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に供給する。
【００３６】
電源接続検出部２１は、整流回路ＲＣ１２の出力電圧に基づいて、外部電源（商用ＡＣ電源）が整流回路ＲＣ１２に接続されているか否か、つまり外部交流電源がコンピュータ１０に供給されているか否かを判別する。また、電源接続検出部２１は、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２の各々の出力電圧に基づいて、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２の各々がコンピュータ１０に接続されているか否かを判別する処理と、燃料電池Ｅ１１の出力電圧に基づいて、燃料電池Ｅ１１がコンピュータ１０に接続されているか否かを判別する処理とを実行する。電源接続検出部２１による判別処理の結果は、電源制御部２２に送られる。
【００３７】
電源制御部２２は、電源接続検出部２１による判別処理の結果とコンピュータ１０の負荷状況とに基づいて、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、燃料電池Ｅ１１、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）の３つの電源ソースの一つを選択し、その選択した電源ソースに対応するスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，またはＳ１３をスイッチング制御する。すなわち、電源制御部２２は、３つのスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３それぞれに対応する第１乃至第３の３つのスイッチ制御信号（ＰＷＭ信号）を個別に出力するように構成されており、選択された電源ソースに対応するスイッチング素子のみをスイッチング制御し、他の各スイッチング素子をオフすることができる。
【００３８】
外部交流電源がコンピュータ１０に供給されている場合には、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）が選択される。この場合、電源制御部２２は、所望の値の出力電源電圧が得られるように、ＲＣ回路２１の出力電圧値、つまりエラーアンプＡ２２から出力される出力電圧変動分検知データに基づいて、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）に対応するスイッチング素子Ｓ１１をＰＷＭ制御によってスイッチング制御する。この場合、スイッチング素子Ｓ１１に供給されるＰＷＭ信号のデューティ比は、ＲＣ回路２１の出力電圧値に応じて変更される。スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１３は電源制御部２２によってオフ状態に設定され、これにより二次電池Ｅ１２１、Ｅ１２２と、燃料電池Ｅ１１はトランスＴ１１から電気的に分離される。
【００３９】
一方、外部交流電源がコンピュータ１０に供給されていない場合には、燃料電池Ｅ１１、または二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）が電源ソースとして選択される。燃料電池Ｅ１１の出力電力量は二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）の出力電力量よりも小さいため、低負荷時には燃料電池Ｅ１１を選択し、高負荷時には電源ソースを燃料電池Ｅ１１から二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）に切り替えるという制御が電源制御部２２によって実行される。負荷状態は、カレントアンプＡ２１によって検出される整流回路ＲＣ２１の出力電流値に基づいて決定される。すなわち、出力電流値が所定値以下である低負荷時においては燃料電池Ｅ１１が電源ソースとして選択され、出力電流値が所定値を超える高負荷時には二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）が電源ソースとして選択される。
【００４０】
燃料電池Ｅ１１が電源ソースとして選択された場合には、電源制御部２２は、所望の値の出力電源電圧が得られるように、ＲＣ回路２１の出力電圧値、つまりエラーアンプＡ２２から出力される出力電圧変動分検知データに基づいて、燃料電池Ｅ１１に対応するスイッチング素子Ｓ１３をＰＷＭ制御などによってスイッチング制御する。この場合、スイッチング素子Ｓ１３に供給されるＰＷＭ信号のデューティ比は、ＲＣ回路２１の出力電圧値に応じて変更される。スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２は電源制御部２２によってオフ状態に設定され、これにより整流回路ＲＣ１２と、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２はトランスＴ１１から電気的に分離される。
【００４１】
更に、電源制御部２２は、燃料電池Ｅ１１をフル発電動作状態に維持するため、つまり燃料電池Ｅ１１から常に一定の出力電流値（フル発電動作状態に対応する出力電流値）を取り出すために、以下の処理を実行する。
【００４２】
すなわち、電源制御部２２は、カレントアンプＡ２１によって検出されるＲＣ回路２１からの現在の出力電流値に基づいて、燃料電池Ｅ１１の余剰電力の有無を検出し、余剰電力が存在する場合には、スイッチＳ１５を制御して燃料電池Ｅ１１を二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に接続して燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に対して充電電流を供給する。この場合、電源制御部２２は、余剰電力に対応する値の充電電流が燃料電池Ｅ１１から取り出されるように、充電電流制御部２３を制御する。
【００４３】
負荷が増加し、出力電流値が所定値を超えると、電源ソースは燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に切り替えられる。
【００４４】
この場合、電源制御部２２は、スイッチＳ１４によって二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２の一方を選択すると共に、所望の値の出力電源電圧が得られるように、ＲＣ回路２１の出力電圧値、つまりエラーアンプＡ２２から出力される出力電圧変動分検知データに基づいて、スイッチング素子Ｓ１２をＰＷＭ制御などによってスイッチング制御する。この場合、スイッチング素子Ｓ１２に供給されるＰＷＭ信号のデューティ比は、ＲＣ回路２１の出力電圧値に応じて変更される。スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１３は電源制御部２２によってオフ状態に設定され、これにより整流回路ＲＣ１２と、燃料電池Ｅ１１はトランスＴ１１から電気的に分離される。
【００４５】
更に、電源制御部２２は、燃料電池Ｅ１１をフル発電動作状態に維持するため、つまり燃料電池Ｅ１１から常に一定の出力電流値（フル発電動作状態に対応する出力電流値）を取り出すために、以下の処理を実行する。
【００４６】
すなわち、電源制御部２２は、スイッチＳ１５を制御して燃料電池Ｅ１１を、現在電源ソースとして使用されていない方の二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に接続して、燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に対して充電電流を供給する。この場合、電源制御部２２は、フル発電状態に対応する値の充電電流が燃料電池Ｅ１１から取り出されるように、充電電流制御部２３を制御する。
【００４７】
このように、外部交流電源がコンピュータ１０に供給されていない場合には、燃料電池Ｅ１１と二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）とが負荷状態に応じて切り替えられながら使用されるが、燃料電池Ｅ１１からは常に一定の電流が取り出されるので、燃料電池Ｅ１１を発電効率の高いフル発電状態（最大出力）で常に動作させることができる。
【００４８】
本実施形態では、２つの二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２が設けられているので、上述したように二次電池によって負荷を駆動している場合においても、使用されていない二次電池に対して燃料電池Ｅ１１から充電電流を供給することができる。燃料電池Ｅ１１によって負荷を駆動している場合のみならず、二次電池によって負荷を駆動している場合においても、燃料電池Ｅ１１から一定の電流を取り出すことができる。
【００４９】
次に、電源制御部２２によって実行される具体的な電源制御動作について説明する。
【００５０】
電源制御部２２は、電源接続検出部２１による判別処理の結果と、カレントアンプＡ２１およびエラーアンプＡ２２それぞれの出力に基づいて、以下の制御を実行する。
【００５１】
１．商用電源（外部電源）の接続：有り
の場合、
電源制御部２２は、スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を下記のように制御し、商用電源から負荷側に電力供給する。
【００５２】
Ｓ１１：スイッチングさせる（エラーアンプＡ２２からの出力電圧変動分検知データより、ＰＷＭ制御する）
Ｓ１２：ＯＦＦ
Ｓ１３：ＯＦＦ
２．商用電源の接続：無し
リチウムイオン電池（Ｅ１２１、Ｅ１２２）の接続：有り
燃料電池（Ｅ１１）の接続：無し
の場合、
電源制御部２２は、スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を下記のように制御し、リチウムイオン電池（Ｅ１２１、またはＥ１２２）から負荷側に電力供給する。
【００５３】
Ｓ１１：ＯＦＦ
Ｓ１２：スイッチングさせる（エラーアンプＡ２２からの出力電圧変動分検知データより、ＰＷＭ制御する）
Ｓ１３：ＯＦＦ
３．商用電源の接続：無し
リチウムイオン電池（Ｅ１２１、Ｅ１２２）の接続：有り
燃料電池（Ｅ１１）の接続：有り
負荷の状態：低負荷状態
の場合、
電源制御部２２は、スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を下記のように制御し、燃料電池（Ｅ１１）から負荷側に電力供給する。
【００５４】
Ｓ１１：ＯＦＦ
Ｓ１２：ＯＦＦ
Ｓ１３：スイッチングさせる（エラーアンプＡ２２からの出力電圧変動分検知データより、ＰＷＭ制御する）
４．商用電源の接続：無し
リチウムイオン電池（Ｅ１２１、Ｅ１２２）の接続：有り
燃料電池（Ｅ１１）の接続：有り
負荷の状態：高負荷状態
の場合、
電源制御部２２は、スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を下記のように制御し、リチウムイオン電池（Ｅ１２１、またはＥ１２２）から負荷側に電力供給する。
【００５５】
Ｓ１１：ＯＦＦ
Ｓ１２：スイッチングさせる（エラーアンプＡ２２からの出力電圧変動分検知データより、ＰＷＭ制御する）
Ｓ１３：ＯＦＦ
このように、電源制御部２２により選択された電源ソースからの電力はトランスＴ１１の一次側から二次側に伝達され、そしてダイオードＤ２２、コンデンサＣ２２からなる整流回路ＲＣ２１により整流され、負荷側へ出力される。
【００５６】
また、電源制御部２２は、リチウムイオン電池（Ｅ１２１、またはＥ１２２）から負荷側に電力供給を行う場合には、電源接続検出部２１からのリチウムイオン電池（Ｅ１２１、Ｅ１２２）の電圧データにより、下記の制御を行う。
【００５７】
・リチウムイオン電池Ｅ１２１の電圧データ≧リチウムイオン電池Ｅ１２２の電圧データの場合、
スイッチＳ１４：リチウムイオン電池Ｅ１２１側に接続（リチウムイオン電池Ｅ１２１から、負荷へ電力を供給する）
スイッチＳ１５：リチウムイオン電池Ｅ１２２側に接続（リチウムイオン電池Ｅ１２２の充電を行う）
・リチウムイオン電池Ｅ１２１の電圧データ＜リチウムイオン電池Ｅ１２２の電圧データの場合、
スイッチＳ１４：リチウムイオン電池Ｅ１２２側に接続（リチウムイオン電池Ｅ１２２から、負荷へ電力を供給する）
スイッチＳ１５：リチウムイオン電池Ｅ１２１側に接続（リチウムイオン電池Ｅ１２１の充電を行う）
また、電源制御部２２は、以下のような充電制御を行う。
【００５８】
・商用電源の接続：有り
の場合、
電源制御部２２は、充電電流制御部２３、２４を下記のように制御する。
【００５９】
充電電流制御部２３：充電電流を止める（燃料電池Ｅ１１からは、リチウムイオン電池Ｅ１２１、またはＥ１２２への充電をしない）
充電電流制御部２４：充電電流を流す（整流回路ＲＣ２２からの電力で、リチウムイオン電池Ｅ１２１、またはＥ１２２の充電を行う）
・商用電源の接続：無し
リチウムイオン電池（Ｅ１２１、Ｅ１２２）の接続：有り
燃料電池（Ｅ１１）の接続：有り
負荷の状況：低負荷状態
の場合、電源制御部２２は、カレントアンプＡ２１からの出力電流検知データと、予め具備している出力電圧設定値データ（目標出力電圧値）より、下記を行う。
【００６０】
・出力電力を算出する。
【００６１】
・このときの損失を予測する。
【００６２】
この出力電力算出結果、および損失予測結果と、予め具備している燃料電池のフル発電状態での電力データとを比較し、電源制御部２２は、下記のように余剰電力を算出する。
【００６３】
燃料電池のフル発電状態での電力−出力電力−損失予測分＝余剰電力
この余剰電力分の充電を行うように、電源制御部２２は、充電電流制御部２３、２４を下記のように制御する。
【００６４】
充電電流制御部２３：余剰電力分の充電電流を流す（燃料電池の余剰電力分で、リチウムイオン電池Ｅ１２１、またはＥ１２２への充電を行う）
充電電流制御部２４：充電電流を止める（整流回路３ＲＣ２２からの電力では、リチウムイオン電池Ｅ１２１、またはＥ１２２への充電をしない）
・商用電源の接続：無し
リチウムイオン電池（Ｅ１２１、Ｅ１２２）の接続：有り
燃料電池（Ｅ１１）の接続：有り
負荷の状況：高負荷状態
の場合、電源制御部２２は、充電電流制御部２３、２４を下記のように制御する。
【００６５】
充電電流制御部２３：予め具備している燃料電池のフル発電状態での電力データに基づき、燃料電池がフル発電状態となるような充電電流を流す（燃料電池の全ての電力で、リチウムイオン電池Ｅ１２１、またはＥ１２２への充電を行う）
充電電流制御部２４：充電電流を止める（整流回路ＲＣ２２からの電力では、リチウムイオン電池Ｅ１２１、またはＥ１２２への充電をしない）
次に、図３のフローチャートを参照して、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）、および燃料電池Ｅ１１を選択的に使用するための制御手順について説明する。
【００６６】
まず、電源接続検出部２１は、外部電源、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）、および燃料電池Ｅ１１それぞれの接続状態をチェックする（ステップＳ１０１）。コンピュータ１０に外部電源が接続されている場合、つまりコンピュータ１０に外部交流電源が供給されている場合には（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、電源制御部２２は、整流回路ＲＣ１２を電源ソースとして選択し、整流回路ＲＣ１２に対応するスイッチング素子Ｓ１１をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１３をオフする（ステップＳ１０３）。
【００６７】
コンピュータ１０に外部電源が接続されていない場合には（ステップＳ１０２のＮＯ）、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２、および燃料電池Ｅ１１の両方がコンピュータ１０に接続されているか否かが判定される（ステップＳ１０４）。もし二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２のみが接続されているならば（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、電源制御部２２は、二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２を電源ソースとして選択し、これら二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に対応するスイッチング素子Ｓ１２をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１３をオフする（ステップＳ１０５）。また、もし燃料電池Ｅ１１のみが接続されているならば（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、電源制御部２２は、燃料電池Ｅ１１を電源ソースとして選択し、燃料電池Ｅ１１に対応するスイッチング素子Ｓ１３をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２をオフする（ステップＳ１０８）。
【００６８】
もし二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２、および燃料電池Ｅ１１の両方が接続されているならば（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、電源制御部２２は、現在の負荷状態が低負荷（軽負荷とも云う）状態であるか高負荷状態であるかを判別する（ステップＳ１０９）。低負荷状態であれば、電源制御部２２は、燃料電池Ｅ１１を電源ソースとして選択し、燃料電池Ｅ１１に対応するスイッチング素子Ｓ１３をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２をオフする（ステップＳ１１０）。一方、高負荷状態であれば、電源制御部２２は、二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２を電源ソースとして選択し、これら二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に対応するスイッチング素子Ｓ１２をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１３をオフする（ステップＳ１１１）。なお、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２、および燃料電池Ｅ１１の両方が接続されている場合には、最初に、燃料電池Ｅ１１を優先して電源ソースとして選択し、燃料電池Ｅ１１による負荷駆動中に高負荷状態が検出された時点で、電源ソースを燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に切り替えるようにしてもよい。
【００６９】
すなわち、燃料電池Ｅ１１に対応するスイッチング素子Ｓ１１をスイッチング制御している状態で高負荷が検出されると（ステップＳ１０９のＮＯ）、電源制御部２２は、二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に対応するスイッチング素子Ｓ１２のスイッチング制御を開始する（ステップＳ１１１）。この場合、電源制御部２２は、二次電池Ｅ１２１およびＥ１２２それぞれの出力電圧値を調べる。Ｅ１２１の出力電圧値がＥ１２２の出力電圧値以上であれば（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、電源制御部２２は、スイッチＳ１４によってＥ１２１を選択してＥ１２１から負荷に電力を供給すると共に、スイッチＳ１５によって燃料電池Ｅ１１をＥ１２２に接続し且つ充電電流制御部２３を制御することによってＥ１２２を燃料電池Ｅ１１からの充電電流によって充電する（ステップＳ１１３）。一方、Ｅ１２１の出力電圧値がＥ１２２の出力電圧値よりも低いならば（ステップＳ１１２のＮＯ）、電源制御部２２は、スイッチＳ１４によってＥ１２２を選択してＥ１２２から負荷に電力を供給すると共に、スイッチＳ１５によって燃料電池Ｅ１１をＥ１２１に接続し且つ充電電流制御部２３を制御することによってＥ１２１を燃料電池Ｅ１１からの充電電流によって充電する（ステップＳ１１３）。
【００７０】
二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２によって負荷を駆動している状態で低負荷が検出されると（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、電源制御部２２は、電源ソースを二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２から燃料電池Ｅ１１に切り替え、燃料電池Ｅ１１に対応するスイッチング素子１３のスイッチング制御を開始する（ステップＳ１１０）。
【００７１】
次に、図４のフローチャートを参照して、電源ソースの切り替えに連動して実行される充電制御処理の手順を説明する。
【００７２】
上述したように、燃料電池Ｅ１１は発電を瞬時に停止することが困難であり、また燃料電池Ｅ１１の電圧を細かく制御することはできないので、燃料電池Ｅ１１からは常に一定の電流を取り出すことが好ましい。これを実現するために、以下の充電制御処理が実行される。
【００７３】
コンピュータ１０が外部電源が接続されている場合、つまりコンピュータ１０に外部交流電源が供給されている場合には（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、上述したように、電源制御部２２は、整流回路ＲＣ１２を電源ソースとして選択し、整流回路ＲＣ１２に対応するスイッチング素子Ｓ１１をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１３をオフする（ステップＳ２０２）。そして、電源制御部２２は、スイッチＳ１５を二次電池Ｅ１２１側またはＥ１２２側に接続し、且つ充電制御部２４を制御することにより、整流回路ＲＣ２２からの電力によって二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２を充電する（ステップＳ２０３）。
【００７４】
コンピュータ１０に外部電源が接続されていない場合には（ステップＳ２０１のＮＯ）、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２、および燃料電池Ｅ１１の両方がコンピュータ１０に接続されているか否かが判定される（ステップＳ２０４）。
【００７５】
二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２、および燃料電池Ｅ１１の両方が接続されているならば（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、電源制御部２２は、現在の負荷状態が低負荷（軽負荷とも云う）状態であるか高負荷状態であるかを判別する（ステップＳ２０５）。
【００７６】
低負荷状態であれば（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、電源制御部２２は、燃料電池Ｅ１１を電源ソースとして選択し、燃料電池Ｅ１１に対応するスイッチング素子Ｓ１３をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２をオフする（ステップＳ２０６）。そして、電源制御部２２は、現在の出力電力値と燃料電池Ｅ１１のフル発電状態での出力電力値とに基づいて、燃料電池Ｅ１１の余剰電力値を算出する（ステップＳ２０７）。燃料電池Ｅ１１に余剰電力があるならば、電源制御部２２は、スイッチＳ１５によって燃料電池Ｅ１１を二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に接続すると共に、充電電流制御部２３を制御することによって、算出された余剰電力分の充電電流を燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に供給する（ステップＳ２０８）。
【００７７】
一方、高負荷状態であれば（ステップＳ２０５のＮＯ）、電源制御部２２は、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２それぞれの出力電圧値に基づいて二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２の一方を電源ソースとして選択し、そしてスイッチＳ１４を選択した一方の二次電池側に接続し、スイッチング素子Ｓ１２をスイッチング制御すると共に、他のスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１３をオフする（ステップＳ２０９）。そして、電源制御部２２は、スイッチＳ１５を選択されていない二次電池側に接続して燃料電池Ｅ１１を選択されていない二次電池に接続すると共に、充電電流制御部２３を制御して、フル発電状態に対応する充電電流を選択されていない二次電池に供給する（ステップＳ２１０）。
【００７８】
なお、上述したように、二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２、および燃料電池Ｅ１１の両方が接続されている場合には、最初に、燃料電池Ｅ１１を優先して電源ソースとして選択し、燃料電池Ｅ１１による負荷駆動中に高負荷状態が検出された時点で、電源ソースを燃料電池Ｅ１１から二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に切り替えるようにしてもよい。
【００７９】
以上のように、本実施形態によれば、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）と燃料電池Ｅ１１とを選択的に電源ソースとして使用することができるので、負荷への電力供給不足を招くことなく、燃料電池Ｅ１１を電源ソースとして使用することが可能となる。
【００８０】
また、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）および燃料電池Ｅ１１はそれぞれスイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１３を介してトランスＴ１１の一次側に接続されており、スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１３の一方をスイッチング制御し、他方をオフすることで、出力電圧値の異なる二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）と燃料電池Ｅ１１とを容易且つ安全に切り替えながら使用することが可能となる。さらに、ＡＣアダプタとして機能する整流回路ＲＣ１２もコンピュータ本体１１に内蔵され、かつトランスＴ１１の一次側にスイッチング素子Ｓ１１を介して接続されているので、コンピュータ１０の可搬性が向上すると共に、外部交流電源（整流回路ＲＣ１２）、燃料電池Ｅ１１、二次電池（Ｅ１２１またはＥ１２２）の３種類の電源ソースの間で電源を安全に切り替えることができる。
【００８１】
また、２つの二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２を設け、低負荷時には燃料電池Ｅ１１を電源ソースとして選択すると共に燃料電池Ｅ１１の余剰電力分の充電電流を二次電池Ｅ１２１またはＥ１２２に供給し、高負荷時には二次電池Ｅ１２１，Ｅ１２２の一方を電源ソースとして選択すると共に他方の二次電池に対してフル発電状態に対応する充電電流を燃料電池Ｅ１１から供給しているので、負荷の変動にかかわらず燃料電池Ｅ１１から常に一定の電力を取り出すことが可能となる。
【００８２】
なお、このような充電制御が不要な場合には、二次電池は一つのみでよい。
【００８３】
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み合わせにより、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】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子機器の概観の例を示す斜視図。
【図２】図１の電子機器内に設けられる電源回路の構成例を示す回路図。
【図３】図１の電子機器によって実行される電源ソース切り替え制御処理の手順を示すフローチャート。
【図４】図１の電子機器によって実行される充電制御処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８５】
１０…コンピュータ、１１…コンピュータ本体、１２…ディスプレイユニット、Ｅ１１…燃料電池、Ｅ１２１，Ｅ１２２…二次電池（リチウムイオン電池）、Ｔ１１…トランス、ＲＣ２１…整流回路（電源出力回路）、Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３…スイッチング素子、２１…電源接続検出部、２２…電源制御部。
【図１】
2008061314.tif 000003
【図２】
2008061314.tif 000004
【図３】
2008061314.tif 000005
【図４】
2008061314.tif 000006