CN1252564C - 电子设备系统及操作控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电子设备系统和操作控制方法。该电子设备系统包括一个电子设备(1)和能从电子设备(1)上卸下的燃料电池单元(2)。燃料电池单元(2)包括一个能以化学反应产生电的DMFC(22)和一个能充电的辅助电池(23)。燃料电池单元(2)具有将自身所包含的DMFC(22)和辅助电池(23)的状态作为状态信息通知电子设备的功能。电子设备(1)具有根据燃料电池单元(2)所发出的状态信息执行其操作控制的功能。

Description

电子设备系统及操作控制方法
技术领域
本发明涉及一种电子设备系统的操作控制技术，这种系统可以利用，例如，一种直接甲醇燃料电池作为电源而工作。
背景技术
近年来，各种可用电池驱动的便携式电子设备，如称作PDA(个人数字助理)的便携信息终端、数字摄像机等，被开发出来并得到普遍使用。
而且，最近环境问题受到广泛关注，对环境友善的电池得到大力发展。一种直接甲醇燃料电池(下文均用英文缩写DMFC表示)作为这种类型的电池而为人熟知。
这种DMFC通过作为燃料的甲醇与氧气进行化学反应而产生电能。DMFC的结构是，两个电极用多孔的金属或碳制成，中间夹着电解质(如Hironosuke Ikeda，“All About Fuel Cells”，NIPPONJITSUGYO PUBLISHING，CO.，LTD.，August 20，2001，PP.216-217，日本JITSUGYO出版有限公司2001年8月20日出版的Hironosuke Ikeda著《燃料电池大观》pp.216-217)。由于这种DMFC不产生任何有害废弃物，所以在实际应用中有很大的需求。
DMFC需要一个辅助机构，如泵和类似的装置，来增加单位容积的输出电功率。然而，由于DMFC所能产生的电功率取决于电池堆内的温度，所以，即使在辅助机构开始工作，向电池堆内加入了燃料和气体(氧气)后，在电池堆内温度未达到预定值之前任何负载都不能与之连接。也就是说，在一个以DMFC为电源而工作的电子设备系统中，需要的是不仅考虑DMFC运行的开/关状态，而且也考虑其运行状态的控制方法。
由于DMFC一般包括一个燃料箱，作为容器贮存燃料，所以也需要能考虑该燃料箱的连接与解脱和燃料剩余量的控制方法。
此外，当一个辅助电池，例如锂电池等，与之结合使用，以保证在启动DMFC的辅助机构时的供电并满足负载高峰的用电时，需要一种考虑该辅助电池状态的控制方法。
发明内容
本发明考虑了上述情况，其目的是提供一种电子设备系统及操作控制方法，该方法根据燃料电池和辅助电池的状态执行操作控制。
为了达到上述目标，本发明提供一套电子设备系统，其特征在于，该系统包括一个含有燃料电池的电池单元，该燃料电池可通过化学反应产生电能；一个输出单元，可输出燃料电池的状态信息；一个电子设备，可依靠电池单元产生的电功率工作；以及一个控制单元，可根据输出单元输出的状态信息执行操作控制。
在本发明的电子设备系统中，电池单元包含一个输出机构，用于输出表示燃料电池状态的状态信息，而电子设备则包含一个根据这个状态信息执行操作的机构。所以，考虑了该燃料电池状态的操作控制得以实现。例如，在控制单元一直等到燃料电池达到可以保证额定输出的状态以后，系统才被启动，而不是与燃料电池的工作同时启动。也就是说，可以提供一种能根据燃料电池和辅助电池的状态执行操作控制的电子设备系统和操作控制方法。
本发明的其它目标和优点将在下面的说明中加以陈述，而且部分地将通过说明变得清晰，或者通过本发明的实际应用而得到了解。本发明的目标和优点可以借助于工具和下面所指出的综合途径实现和获得。
附图说明
附图包含在说明中，并且是说明的一个组成部分，对本发明的当前优选实施例作出图解说明，而且，与前面的概要说明及后面对优选实施例的详细说明一起，起到对本发明原理的解释作用。
图1是依据本发明一个实施例的电子设备系统的外观图；
图2是一幅示意框图，说明了依据本发明实施例应用于电子设备系统的燃料电池单元的配置情况；
图3是一幅示意框图，说明了依据本发明实施例应用于电子设备系统的电子设备的配置情况；
图4A和4B是表格，说明了一个与DMFC状态相关的状态信息的实例示例，该信息在燃料电池单元和依据本发明实施例应用于电子设备系统的电子设备之间交换；
图5A和5B是表格，说明了一个与辅助电池状态相关的状态信息的示例，该信息在燃料电池单元和依据本发明实施例应用于电子设备系统的电子设备之间交换；
图6是一张表格，显示了LED的驱动控制，这种控制由依据本发明实施例应用于电子设备系统的电子设备之电源控制器根据状态信息实施；
图7是一幅流程图，说明了依据本发明实施例，与电子设备系统电子设备的电源控制相关的操作步骤。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施例加以说明。
图1所展示的是依据本发明实施例的一个电子设备系统的外观。
如图1所示，本实施例的一个电子设备系统包括一个电子设备1和一个可以从电子设备1上拆下的燃料电池单元2。电子设备1是一部笔记本型个人计算机，由一个内表面装有LCD(液晶显示器)的机盖装置和主机装置通过铰链连接而成，以便自由开合。电子设备1可以利用燃料电池单元2所提供的电功率而工作。该电子设备1的前面板上装有两个LED(发光二极管，未标出)，就是说，即使是在机盖关闭的情况下，也有一个几乎垂直的表面暴露着。
另一方面，燃料电池单元2包含有一个能通过化学反应产生电的DMFC和一个可充电辅助电池。图2是一幅示意框图，说明了燃料电池单元2的配置情况。
如图2所示，燃料电池单元2包括微型计算机21、DMFC22、辅助电池23、充电电路24以及电源控制电路25。
微型计算机21控制整个燃料电池单元2的工作，并具有与电子设备1交换信号的交流功能。DMFC22有一个可拆卸的盒式燃料箱221。DMFC22将贮存在该燃料箱221中的甲醇与气体(氧气)发生化学反应而产生的电功率输出。这种化学反应在一个称作电池堆的反应器内进行。为了有效地向电池堆供应甲醇和氧气，DMFC22含有一个像泵一类的辅助机构。DMFC有一个机构，可向微型计算机21通报有关燃料箱221的连接/解脱、燃料箱221中的甲醇剩余量、辅助机构的工作状态以及当前输出电功率的信息。
辅助电池23通过充电电路24将DMFC22的电功率输出存储起来，并根据微型计算机21的指令将所存储的电功率输出。辅助电池23有一个电可擦可编程只读存储器(EEPROM)231，可以保留表示其放电特性及类似特性的基本信息。微型计算机21可以对EEPROM231进行存取。辅助电池有一个机构可以向微型计算机21通报当前的输出电压和电流值。微型计算机21计算根据从EEPROM231读出的基本信息和辅助电池发送的输出电压和电流值计算辅助电池23的电池剩余电量。假定辅助电池23是一个锂电池(LIB)。
充电电路24利用DMFC22的电功率输出为辅助电池23充电，而且由微型计算机21控制其充电过程的开/关状态。电源控制电路25在需要的时候向外部输出DMFC22和辅助电池23的电功率。
图3是一幅示意框图，说明了电子设备1的配置情况。
如图3所示，电子设备1包括CPU11、主存储器(RAM)12、硬磁盘驱动器(HDD)13、显示控制器14、键盘控制器15和电源控制器16，均与系统总线联结。
CPU11控制着整个电子设备1的工作，并执行存储在主存储器12中的各种程序。RAM12是一个存储介质，用作电子设备1的主存储器，并贮存将被CPU11执行的各种程序和将被这些程序使用的各种数据。另一方面，HDD13是一个存储介质，用作电子设备1的外存储器，并作为RAM12的一个辅助单元而贮存大量的各种程序和各种数据。
显示控制器14对电子设备1用户接口的输出一侧负责，并控制一个LCD141以显示由CPU11生成的图像。另一方面，键盘控制器15对电子设备1用户接口的输入一侧负责。键盘控制器15将键盘151和指示装置152的操作转换成数值，并通过内部寄存器将数值传送给CPU11。
电源控制器16对电子设备1各个单元的供电进行控制。电源控制器16具有从燃料电池单元2接受供电的受电功能，并具有与燃料电池单元2交换信号的交流功能。在燃料电池2一侧、电源控制器16与之交换信号的合作伙伴是图2所示的微型计算机21。电子设备系统的特征在于，燃料电池单元2内的DMFC22和辅助电池23的状态都作为状态信息通过燃料电池单元2的微型计算机21和电子设备1的电源控制器16之间的通信渠道而发送给电子设备1，而且电子设备1可以根据所接收到的状态信息执行操作控制。在下文中将对这种特点加以详细说明。请注意在主机前面板上的两个LED，一个为LED161，用于通报DMFC22的状态，另一个为LED162，用于通报辅助电池23的状态。这些LED进行电源控制器16的显示控制。
图4A、4B和5A、5B说明的是在本电子设备系统内的燃料电池单元2和电子设备1之间的状态信息交换示例。图4A和图4B说明的是与DMFC22有关的状态信息，而图5A和图5B说明的是与辅助电池23有关的信息。
如图4A和图4B所示，燃料电池单元2的微型计算机21向电子设备1的电源控制器16发送两个不同的状态，即燃料箱221的状态和DMFC22的工作状态，作为与DMFC22状态有关的状态信息。
为了将燃料箱221的状态作为状态信息发送出去，微型计算机21监控燃料箱221的连接/解脱情况和连接着的燃料箱221内的燃料剩余量。微型计算机21根据监控结果将以下状态信息发送给电子设备1的电源控制器16。
(A1)正常：燃料箱221处于连接状态，而且其燃料剩余量足够。
(A2)低：燃料箱221处于连接状态，但其燃料剩余量不足。
(A3)临界：燃料箱221处于连接状态，但其燃料剩余量为零，只有在DMFC22的电池堆中保留有燃料。
(A4)空：燃料箱221处于连接状态，但其燃料剩余量为零，而且在DMFC22唯一的电池堆中也没有保留燃料。
(A5)全无临界：在DMFC22的电池堆中保留有燃料但没有燃料箱221处于连接状态(在DMFC22工作时燃料箱221被移开)。
(A6)全无空：没有燃料箱221处于连接状态(DMFC22关闭)。
(A7)异常状态：燃料箱221出现某种异常现象。
微型计算机21也将以下信息作为DMFC22的工作状态信息发送给电子设备1的电源控制器16。
(B1)工作停：DMFC22关闭(辅助机构关闭)。
(B2)预热：辅助机构被激活，但DMFC22的额定输出还没有保证(DMFC22刚刚开始工作的状态)。
(B3)工作中：DMFC22在正常工作(辅助机构被激活)。
(B4)异常状态：DMFC22出现某种异常。
此外，如图5A和5B所示，微型计算机21将以下状态信息作为与辅助电池23的状态有关的状态信息发送给电子设备1的电源控制器16。
(C1)过放电1：过放电被探测到，一个电功率输出被切断。
(C2)过放电2：辅助电池23出现电池电量不足状态。
(C3)电池电量不足：为确保电子设备1的系统运行所需的电池剩余电量得不到保证。
(C4)正常：为确保电子设备1的系统运行所需的电池剩余电量有保证(不同于电池充满状态)。
(C5)电池充满：为确保电子设备1的系统运行所需的电池剩余电量有保证，而且设定了电池充满。
(C6)过电压：探测到过电压而且充电过程被禁止。
(C7)异常状态：充电电流异常或无任何负载的放电电流异常。
由于上述各种状态信息从燃料电池单元2的微型计算机21发送到电子设备1的电源控制器16，所以电子设备1可以执行考虑DMFC22独有特点的操作控制。更准确地说，电子设备1可以，例如，等到DMFC22的额定输出有保证后再启动系统，而不是在DMFC22开始工作的同时启动系统。
图6说明LED161和162的驱动控制，这种控制由电源控制器16根据燃料电池单元2的微型计算机21所发送的状态信息来执行。
电源控制器16执行LED161的驱动控制，LED161用于按以下方式通报DMFC22的状态。
(A1)关：DMFC22关闭，即“工作停”作为与DMFC22的状态有关的状态信息被接收。
(A2)绿灯闪烁：DMFC22正在预热，即“预热”作为与DMFC22的状态有关的状态信息被接收。
(A3)绿灯亮：DMFC22正在工作，即“工作中”作为与DMFC22的状态有关的状态信息被接收。
(A4)橙色灯闪烁：DMFC22出现异常，即“异常状态”作为与DMFC22的状态有关的状态信息被接收。
电源控制器16也执行LED162的驱动控制，LED162用于按以下方式通报辅助电池23的状态。
(B1)关：DMFC22关闭，即辅助电池出现异常或被禁止充电。也就是说，“工作停”作为与DMFC22的状态有关的状态信息被接收，或者“异常状态”或“过电压”作为与辅助电池23的状态有关的状态信息被接收。
(B2)橙色灯闪烁：不同于“关”的条件之一得到满足，即辅助电池23的电功率输出被切断，原因是探测到过放电、辅助电池23处于电池电量不足状态或者辅助电池不能保证为确保电子设备1的系统运转所需电池剩余电量。也就是说，“过放电1”、“过放电2”或“电池电量不足”作为与辅助电池23的状态有关的状态信息被接收。
(B3)橙色灯快闪：不同于“关”的一个条件得到满足，即辅助电池23的电功率输出被切断，原因是探测到过放电、辅助电池23处于电池电量不足状态，而且DMFC22的启动操作已经完成。也就是说，“过放电1”或“过放电2”作为与辅助电池23的状态有关的状态信息被接收，而且“异常状态”作为与DMFC22的状态有关的状态信息被接收。
(B4)橙色灯亮：不同于“关”的一个条件得到满足，即辅助电池23可以保证必要的电池剩余电量来确保电子设备1的系统运转，(不同于电池充满的状态)。也就是说，“正常”作为与辅助电池23的状态有关的状态信息被接收。
(B5)绿色灯亮：不同于“关”的一个条件得到满足，即辅助电池23可以保证必要的电池剩余电量来确保电子设备1的系统运转，而且设定了电池充满状态。也就是说，“电池充满”作为与辅助电池23的状态有关的状态信息被接收。
通过按上述方法对LED161和LED162执行驱动控制，系统可以在需要时向用户通报包含在燃料电池单元2内的DMFC22和辅助电池23的状态。
图7是一幅流程图，说明了与本实施例电子设备系统的电源控制有关的操作步骤。
燃料电池单元2的微型计算机21监控DMFC22和辅助电池23的状态(步骤A1)，以检查状态是否已经改变(步骤A2)。如果状态已经改变(步骤A2中用“是”表示)，微型计算机21即向电子设备1的电源控制器16发送表示DMFC22和辅助电池23当前状态的状态信息(步骤A3)。
电源控制器16等待接收由燃料电池单元2的微型计算机21发出的状态信息(步骤B1)。一旦接收到某个状态信息(B1步骤中用“是”表示)，电源控制器16即分析收到的状态信息(步骤B2)。电源控制器16根据分析结果执行电子设备1的操作控制(步骤B3)。
如上所述，本实施例的电子设备系统通过在燃料电池单元2的微型计算机21和电子设备1的电源控制器16之间的通信渠道，将包含在燃料电池单元2内的DMFC22和辅助电池23的状态作为状态信息通报给电子设备1。这样，电子设备1即可根据接收到的状态信息执行操作控制。
在前面提到的实施例中，燃料电池单元2包括两种不同类型的电池，即DMFC22和辅助电池23。然而，即便是燃料电池单元2只包括DMFC22，本发明也是有效的。
本领域技术人员将很容易地想到其它一些优点和可作修改的地方。因此，从更宽的方面讲，本发明不只限于以上所显示和说明的特定细节和具有代表性的实施例。因此，在不违背所附权利要求书及其等效文件所定义的总体发明设想的实质或范围的前提下，可相应地作出各种修改。

Claims (16)

1.一种电子设备系统，具有电池单元和可以基于电池单元产生的电功率而工作的电子设备，其特征在于：
所述电池单元包括：
可通过化学反应产生电的燃料电池，以及
向电子设备输出状态信息的输出单元，所述状态信息指示燃料电池的状态，所述状态信息包括其中燃料电池产生电功率而额定输出不能保证的第一状态，或其中燃料电池产生电功率且额定输出能保证的第二状态；及
所述电子设备包括当输出的状态信息从第一状态改变为第二状态时启动所述电子设备的控制单元。
2.一种电子设备系统，具有电池单元和可以基于电池单元产生的电功率而工作的电子设备，其特征在于：
所述电池单元包括：
可通过化学反应产生电的燃料电池，以及
向电子设备输出状态信息的输出单元，所述状态信息指示燃料电池的状态，所述状态信息包括其中燃料电池产生电功率而额定输出不能保证的第一状态，或其中燃料电池产生电功率且额定输出能保证的第二状态；及
所述电子设备包括可在输出的状态信息是第一状态时通知指示燃料电池产生电功率而额定输出不能保证的状态信息的通知单元。
3.根据权利要求1或2的电子设备系统，其特征在于，所述燃料电池单元包括存储燃料的燃料箱，所述燃料要提供给燃料电池，且所述输出单元输出指示燃料箱的连接/解脱的信息。
4.根据权利要求3的电子设备系统，其特征在于所述输出单元输出指示燃料箱中剩余的燃料量的信息。
5.根据权利要求1或2的电子设备系统，其特征在于，所述电池单元包括可再充电的二次电池，且所述输出单元输出关于该二次电池的状态信息到电子设备，及
所述电子设备包括可基于输出的关于二次电池的状态信息而通知关于二次电池的状态信息的第二通知单元。
6.根据权利要求5的电子设备系统，其特征在于，所述输出单元输出指示剩余的二次电池的电池量的信息，且所述第二通知单元基于所述输出的指示剩余的二次电池的电池量的信息通知指示剩余的二次电池的电池量的信息。
7.根据权利要求1的电子设备系统，其特征在于，所述电子设备包括通知单元，所述通知单元当输出的状态信息指示第一状态时通知指示燃料电池产生电功率而额定输出不能保证的状态信息，或当输出的状态信息指示第二状态时通知指示燃料电池产生电功率且额定输出能够保证的状态信息。
8.根据权利要求2的电子设备系统，其特征在于，所述通知单元当输出的状态信息指示第二状态时通知燃料电池所产生的电功率可被提供到电子设备。
9.一种用于电子设备系统的操作控制方法，所述电子设备系统包括电池单元和可以依靠电池单元提供的电功率而工作的电子设备，所述电池单元包括可通过化学反应产生电的燃料电池，其特征在于所述方法包括：
由电池单元将关于燃料电池的状态信息传送给电子设备，所述状态信息指示包括第一状态或第二状态的状态，在所述第一状态中燃料电池产生电功率而额定输出不能保证，在所述第二状态中燃料电池产生电功率且额定输出能保证；及
当传送的状态信息从第一状态改变为第二状态时启动所述电子设备。
10.一种用于电子设备系统的操作控制方法，所述电子设备系统包括电池单元和可以依靠电池单元提供的电功率而工作的电子设备，所述电池单元包括可通过化学反应产生电的燃料电池，其特征在于所述方法包括：
由电池单元将关于燃料电池的状态信息传送给电子设备，所述状态信息指示包括第一状态或第二状态的状态，在所述第一状态中燃料电池产生电功率而额定输出不能保证，在所述第二状态中燃料电池产生电功率且额定输出能保证；及
当传送的状态信息是第一状态时，通知指示所述燃料电池产生电功率而额定输出不能保证的状态信息。
11.根据权利要求9或10的操作控制方法，其特征在于，所述传送步骤传送指示存储提供给所述燃料电池的燃料的燃料箱的连接/解脱的信息。
12.根据权利要求11的操作控制方法，其特征在于，所述传送步骤传送指示燃料箱的剩余量的信息。
13.根据权利要求9或10的操作控制方法，其特征在于，所述传送步骤传送关于可对由电池单元产生的电功率进行充电的第二电池的状态信息；以及
所述方法还包括第二通知步骤，该第二通知步骤由电子设备基于传送的关于第二电池的状态信息通知二次电池的状态。
14.根据权利要求13的操作控制方法，其特征在于，所述传送步骤传送指示剩余的二次电池的电池量的信息，及
所述第二通知步骤基于传送的指示剩余的二次电池的电池量的信息通知剩余的二次电池的电池量。
15.根据权利要求9的操作控制方法，其特征在于还包括：所述电子设备当传送的状态信息指示第一状态时通知指示燃料电池产生电功率而额定输出不能保证的状态信息，或当传送的状态信息指示第二状态时通知指示燃料电池产生电功率且额定输出能够保证的状态信息。
16.根据权利要求10的操作控制方法，其特征在于当传送的状态信息指示第二状态时，所述通知步骤通知由燃料单元产生的电功率可以提供给电子设备。
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