(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池による駆動を可能とする電源装置を有する電子機器において、
前記電源装置は、二次電池パックと、燃料電池パックと、本体ＣＰＵの指示により前記電子機器の各部品に電力を供給するパワーコントロールＣＰＵと、前記パワーコントロールＣＰＵに接続された電源通信バスとからなり、
前記二次電池パックで充放電される電力と、前記燃料電池パックで発生する電力とは、パワーラインを介して前記パワーコントロールＣＰＵに接続され、
前記二次電池パックは、二次電池と、前記二次電池の残容量を検出し、データ化する電池容量検出手段と、データ化した残容量データを前記電源通信バスへ送出する残容量通信手段とを有し、
前記燃料電池パックは、燃料電池と、前記燃料電池の運転を制御する燃料電池制御回路と、前記電源通信バスを介して運転の指示を受信するための運転指示通信手段とを有し、
前記パワーコントロールＣＰＵは、前記残容量データを受信し、残容量に応じた燃料電池の目標発電量を、前記運転指示通信手段を通じて、前記燃料電池パック内の前記燃料電池制御回路へ指示する機能を有し、
前記二次電池パックおよび前記燃料電池パックは、電子機器本体に対し脱着可能な構造であり、前記二次電池パックのコネクタ部および前記燃料電池パックのコネクタ部は、対応する電子機器本体の一つの装着部に対して、それぞれ互換性を有し、
前記燃料電池パックには前記二次電池パックを脱着する装着部を有し、
前記燃料電池制御回路は、前記目標発電量に応じて、前記燃料電池の運転を開始、切り替えまたは停止する機能を持つことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
電池による駆動を可能とする電源装置を有する電子機器において、
前記電源装置は、二次電池パックと、燃料電池パックと、本体ＣＰＵの指示により前記電子機器の各部品に電力を供給するパワーコントロールＣＰＵと、前記パワーコントロールＣＰＵに接続された電源通信バスと、前記電源通信バス中に配置された切り替えスイッチからなり、
前記二次電池パックで充放電される電力と、前記燃料電池パックで発生する電力とは、パワーラインを介して前記パワーコントロールＣＰＵに接続され、
前記二次電池パックは、前記二次電池と、前記二次電池の残容量を検出し、データ化す
る電池容量検出手段と、データ化した残容量データを前記電源通信バスへ送出する残容量通信手段とを有し、
前記燃料電池パックは、前記燃料電池と、前記燃料電池の運転を制御する燃料電池制御回路と、前記電源通信バスを介してデータの通信を行うデータ通信手段とを有し、
前記切り替えスイッチは、前記燃料電池パックが接続された場合、二次電池パックは、通信先を前記パワーコントルＣＰＵから前記燃料電池パックに変更し、さらには前記燃料電池パックは前記パワーコントールＣＰＵと通信するように、前記電源通信バスの配線を切り替える機能を持ち、
前記燃料電池制御回路は、前記残容量データを受信し、残容量に応じた燃料電池の目標発電量に応じて、前記燃料電池の運転を開始、切り替えまたは停止する機能を持ち、更に前記残容量データおよび前記燃料電池の運転状況データを前記データ通信手段を介してパワ―コントロールＣＰＵへ通信する機能を持つことを特徴とする電子機器。
【請求項３】
前記二次電池パックおよび前記燃料電池パックは、電子機器本体に対し脱着可能な構造であり、前記二次電池パックのコネクタ部および前記燃料電池パックのコネクタ部は、対応する電子機器本体の一つの装着部に対して、それぞれ互換性を有し、
前記燃料電池パックには前記二次電池パックを脱着する装着部を有する請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
前記燃料電池を起動させるための電力を前記パワーラインを介して前記二次電池パックから供給する事が可能な請求項１または２記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関し、特に、二次電池パックと燃料電池パックの両方を接続した電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートＰＣなどの電子機器向けに多くの小型燃料電池電源が開発されている。
【０００３】
しかしこれらの燃料電池は連続して一定の電力を発電することはできるが瞬時的な電力要求に対応できない課題があるため二次電池と組み合わせて使う方法が提案されている。（例えば特許文献１参照）
図５に、従来の構成を一例として示す。
【０００４】
基本的には、燃料電池１０１は、第1の機能回路１０２に電力を供給し、二次電池４０１は、第２の機能回路２０２に電力を供給する。
【０００５】
さらに、燃料電池１０１と二次電池４０１は電源管理部２０３の内部のスイッチによって接続されることができ、電源制御部４０２が二次電池４０１のＳＯＣをチェックしてこれに基づきスイッチが制御され、燃料電池１０１から二次電池４０１へ充電を行うことが可能である。
【０００６】
さらに、この構成において負荷の変動に対して燃料電池と二次電池とがハイブリッド運転を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２０８３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成では燃料電池と二次電池をスイッチで接続したり切り離したりする方法で制御が行なわれるため負荷変動に対して敏速な反応制御ができない燃料電池はスイッチが切り離された瞬間には発電が過剰になってしまうなど効率的なハイブリッド運転ができないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、効率的なハイブリッド運転のできる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電池による駆動を可能とする電源装置を有する電子機器において、前記電源装置は、二次電池パックと、燃料電池パックと、本体ＣＰＵの指示により前記電子機器の各部品に電力を供給するパワーコントロールＣＰＵと、前記パワーコントロールＣＰＵに接続された電源通信バスとからなり、前記二次電池パックで充放電される電力と、前記燃料電池パックで発生する電力とは、パワーラインを介して前記パワーコントロールＣＰＵに接続され、前記二次電池パックは、二次電池と、前記二次電池の残容量を検出し、データ化する電池容量検出手段と、データ化した残容量データを前記電源通信バスへ送出する残容量通信手段とを有し、前記燃料電池パックは、燃料電池と、前記燃料電池の運転を制御する燃料電池制御回路と、前記電源通信バスを介して運転の指示を受信するための運転指示通信手段とを有し、前記パワーコントロールＣＰＵは、前記残容量データを受信し、残容量に応じた燃料電池の目標発電量を、前記運転指示通信手段を通じて、前記燃料電池パック内の前記燃料電池制御回路へ指示する機
能を有し、前記燃料電池制御回路は、前記目標発電量に応じて、前記燃料電池の運転を開始、切り替えまたは停止する機能を持つことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、電池による駆動を可能とする電源装置を有する電子機器において、前記電源装置は、二次電池パックと、燃料電池パックと、本体ＣＰＵの指示により前記電子機器の各部品に電力を供給するパワーコントロールＣＰＵと、前記パワーコントロールＣＰＵに接続された電源通信バスと、前記電源通信バス中に配置された切り替えスイッチからなり、前記二次電池パックで充放電される電力と、前記燃料電池パックで発生する電力とは、パワーラインを介して前記パワーコントロールＣＰＵに接続され、前記二次電池パックは、前記二次電池と、前記二次電池の残容量を検出し、データ化する電池容量検出手段と、データ化した残容量データを前記電源通信バスへ送出する残容量通信手段とを有し、前記燃料電池パックは、前記燃料電池と、前記燃料電池の運転を制御する燃料電池制御回路と、前記電源通信バスを介してデータの通信を行うデータ通信手段とを有し、前記切り替えスイッチは、前記燃料電池パックが接続された場合、二次電池パックは、通信先を前記パワーコントルＣＰＵから前記燃料電池パックに変更し、さらには前記燃料電池パックは前記パワーコントールＣＰＵと通信するように、前記電源通信バスの配線を切り替える機能を持ち、前記燃料電池制御回路は、前記残容量データを受信し、残容量に応じた燃料電池の目標発電量に応じて、前記燃料電池の運転を開始、切り替えまたは停止する機能を持ち、更に前記残容量データおよび前記燃料電池の運転状況データを前記データ通信手段を介してパワ―コントロールＣＰＵへ通信する機能を持つことを特徴とするものである。
【００１１】
そして、請求項３記載の発明は請求項１または２記載の電子機器において、前記二次電池パックおよび前記燃料電池パックは、電子機器本体に対し脱着可能な構造であり、前記二次電池パックのコネクタ部および前記燃料電池パックのコネクタ部は、対応する電子機器本体の一つの装着部に対して、それぞれ互換性を有し、前記燃料電池パックには前記二次電池パックを脱着する装着部を有するものである
この構成においては、コネクタ部がそれぞれ互換性を有するため、本体側の同一の装着部に対して、二次電池パックを脱着したり、燃料電池パックを脱着したりできる。また、二次電池パックを燃料電池パックに装着したまま、当該燃料電池パックを本体側の装着部に脱着することができる。
【００１２】
さらに、請求項４記載の発明は請求項１または２記載の電子機器において、前記燃料電池を起動させるための電力を前記パワーラインを介して前記二次電池パックから供給する事が可能なものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電源装置によれば、二次電池パックの電池で燃料電池が発電するまでの間、パソコンを動作させることができる。
【００１４】
さらに、燃料電池パックから二次電池パックの電池を充電でき、また、最大出力時に燃料電池からの発電量が不足する場合、電池スロットの二次電池パックの電池とハイブリッド運転ができる。
【００１５】
また、本発明の請求項１の電源装置であれば、パソコンが電池パックの残容量と電子機器が必要とする電力を鑑みて燃料電池の運転を指示するため効率的な運転が電子機器本体のソフトウェアによって制御でき、さらに、ソフトウェアを変えることによって制御内容を容易に変更できる。
【００１６】
また本発明の請求項２の電源装置によれば、燃料電池パックが二次電池パックの残容量
を受信し、二次電池パックへの充電および電子機器が必要とする電力に応じた効率的な発電制御を燃料電池パック自身の判断で行なうことが可能である。
【００１７】
本発明の請求項３の電源装置によればさらに、パソコンおよび二次電池パックの組み合わせと、パソコン、燃料電池パックおよび電池パックの組み合わせが、自由に使用状況に応じてアレンジできる。
【００１８】
本発明の請求項４の電源装置によればさらに、燃料電池パック自体が起動用の電池をもつ必要が無く電池パックから必要な電力の供給を受けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した電源装置の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る燃料電池パック２、及び燃料電池パック２を搭載した電子機器（以下、ノートパソコン１という）が示されている。このノートパソコン１の本体ＣＰＵ１６は通信手段としてのＰＣメインバス１７とつながっている。
【００２１】
ＰＣメインバス１７はパワーコントロールＣＰＵ１０とつながっておりさらに図示してはいないがハードデスクやメモリーカード、ＣＤ−ＲＯＭおよびＵＳＢなどの各種記憶デバイスがこのＰＣメインバス１７につながっている。パワーコントロールＣＰＵ１０はノートパソコンの電源管理を行っておりパワーライン８を介して得た電力をノートパソコン１の本体ＣＰＵ１６や表示回路、各種記憶デバイスなどに電力供給している。
【００２２】
パワーライン８には二次電池パック３やＡＣアダプターが接続可能である。
【００２３】
二次電池パック３内には電池の残容量を測定するための電池容量検出手段１２とこの情報を送出するための残容量通信手段１１を有する。
【００２４】
燃料電池パック２には燃料電池１４と燃料電池制御回路１３および運転指示通信手段１５を有する。
【００２５】
燃料電池パック２は最大２０Ｗまでの出力が可能であるが、ノートパソコン１の消費電力は通常で１０Ｗ，最大で３０Ｗである。
【００２６】
今、燃料電池パック２は２０Ｗの発電を行っておりノートパソコン１は１０Ｗを消費しているとする。燃料電池パック２から生ずる電力の残り１０Ｗは二次電池パック３に充電される。電池パック３の二次電池が満充電に近くなると電池容量検出手段１２がこれを検出し、残容量通信手段１１を介して情報を発信し、電源通信バス９を通じ、パワーコントロールＣＰＵ１０に入力される。パワーコントロールＣＰＵ１０は燃料電池パック２へ、電源通信バス９を介して動作停止もしくはパワー減少を指令する。
【００２７】
ノートパソコン１の消費電力が３０Ｗ最大になると燃料電池パック２の出力２０Ｗだけでは足らなくなり、二次電池パック３も放電状態となり不足分の１０Ｗを供出する。
【００２８】
そして、ノートパソコン１の消費電力が１０Ｗまで低下すると二次電池パック３は充電を再開する。
【００２９】
次にノートパソコン１を起動した場合の動作について説明する。
【００３０】
ノートパソコン１は二次電池パック３の電力によって起動し、電池が満充電であれば３時間から６時間程度の連続動作が可能である。燃料電池パック２はノートパソコン１が起動した直後にパワーコントロールＣＰＵ１０からの指令を受けて起動する。しかし燃料電池１４の起動には２分程度必要であり、この間、燃料電池１４を駆動する回路への電力は電池パック３によっておこなわれている。燃料電池１４が充分な発電を開始し、二次電池パック３にも充電を行なって二次電池パック３の電池が満充電に近くなるとパワーコントロールＣＰＵ１０は指令を出し燃料電池パック２は停止、もしくは弱運転へ切り替える。
【００３１】
このシーケンスを図４に示す。
【００３２】
通常ノートパソコン１の電源が切れた状態では、電源スイッチ周辺のキー操作のみを監視するサブのＣＰＵが小電力で動作している。
【００３３】
ノートパソコンの電源スイッチをＯＮすると、サブＣＰＵは本体ＣＰＵ１６の電源をＯＮし起動シーケンスを実行するシーケンスを開始する。
【００３４】
この状態ではまだ燃料電池１４は停止しており、すべての電力は２次電池パック３から供給される。この時点でノートパソコン１が燃料電池パック２の接続を認識すると、燃料電池パック２へ始動の要求を出し、燃料電池（ＦＣ）始動シーケンスが始まる。
【００３５】
燃料電池パック２は電源通信バス９を介して２次電池パック３の残容量を受信しこれによって発電量を決定する。
【００３６】
更に発電しながら２次電池パック３の容量を確認し続け、満充電になると燃料電池１４の運転を停止または弱運転に切り替える。
【００３７】
ノートパソコン１を停止するために電源スイッチをＯＦＦにするとノートパソコン１は電源ＯＦＦシーケンスを実行し燃料電池パック２にも停止を要求する。これによって燃料電池パック２側も停止シーケンスを実行する。
【００３８】
（実施の形態２）
図２において二次電池パック３はノートパソコン１の所定の電池用スペースに収納されている状態で燃料電池パック２をノートパソコン１の燃料電池パック用の専用端子あるいは電池用端子に接続する。
【００３９】
このとき燃料電池パック２が接続された事によって切り替えスイッチ１８が作動し、二次電池パック３の残容量通信手段１１はそれまではパワーコントロールＣＰＵ１０につながっていたが切り替えられて、燃料電池パック３のデータ通信手段１５ｂに接続される。さらにデータ通信手段１５ｂはパワーコントロールＣＰＵ１０とも接続される。
【００４０】
燃料電池パック２は二次電池パック３から電池の残容量情報を入手し燃料電池の発電量、電池パックからの放電量、あるいは二次電池パック３への充電量を決める。
パワーコントロールＣＰＵ１０は二次電池パック３とは直接会話することはできず、燃料電池パック２が二次電池パック３を包含したトータルの電池としてパワーコントロールＣＰＵ１０との通信を行なう。
【００４１】
（実施の形態３）
図３の構成では（ａ）に示すように本来は電子機器（以下ノートパソコン）１の電池装着部４に二次電池パック３の勘合部１９が装着される。
【００４２】
（ｂ）では電池装着部４に燃料電池パック２の勘合部２０が装着され更に燃料電池パック２の電池装着部２１に二次電池パック３の勘合部２０が装着される。
【００４３】
これによって、燃料電池パック２は二次電池パック３から電池の残容量情報を入手し燃料電池１４の発電量、燃料電池パック２からの放電量、あるいは二次電池パック３への充電量を決める。
【００４４】
パワーコントロールＣＰＵ１０は二次電池パック３とは直接会話することはできず燃料電池パック２が二次電池パック３を包含したトータルの電池としてパワーコントロールＣＰＵ１０との通信を行なう。
【００４５】
なお、図１、２および３で示した実施の形態において燃料電池パック２は起動用の電源を持っていなが、二次電池パック３から起動のための電力を得ることができる。これにより燃料電池パック２は小型軽量化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の電源装置は、ノートパソコン等の電子機器の電源装置として有用で有り、また電動工具や、電気自動車、電動バイク等においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子機器の一例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係る電子機器のその他の例を示すブロック図
【図３】（ａ）二次電池パックのみを装着した電子機器のブロック図（ｂ）燃料電池パックと二次電池パックを装着した電子機器のブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子機器の動作フローチャート
【図５】従来の電子機器を示すブロック図
【符号の説明】
【００４８】
１    ノートパソコン
２    燃料電池パック
３    二次電池パック
４    電池装着部
８    パワーライン
９    電源通信バス
１０    パワーコントロールＣＰＵ
１１    残容量通信手段
１２    電池容量検出手段
１３    燃料電池制御回路
１４    燃料電池
１５    運転指示通信手段
１５ｂ  データ通信手段
１６    本体ＣＰＵ
１７    ＰＣメインバス
１８    切り替えスイッチ
１９、２０    勘合部
２１    電池装着部
１０１    燃料電池
１０２、２０２  機能回路
４０１    二次電池
２０３    電源管理部
４０２    電源制御部
【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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