CN1512294A

CN1512294A - 电子设备、电子设备系统及工作模式切换方法

Info

Publication number: CN1512294A
Application number: CNA2003101244359A
Authority: CN
Inventors: 尾关明弘
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: US7348759B2; EP1434329A2; JP3704123B2; JP2004213959A; CN100386710C; US20040164713A1; EP1434329A3

Abstract

本发明公开了一种电子设备、电子设备系统及工作模式切换方法。本发明的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)含有一个能以化学反应产生电的DMFC。另一方面，电子设备(1)有至少两个功耗量不同的工作模式，例如一个为正常工作模式，一个为节能工作模式。一旦切换工作模式，电子设备(1)即相应地通知燃料电池单元(2)。一接到该通知，电池单元(2)即比较DMFC当前的输出电功率和切换工作模式后的功耗量并根据比较结果发回一个信息。电子设备(1)根据这个发回的信息切换工作模式。

Description

电子设备、电子设备系统及工作模式切换方法

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广为人知。

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”，NIPPON JITSUGYOPUBLISHING，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利用一个辅助机构，如泵或类似的装置，来增加单位容积的输出电功率。所以，DMFC输出电功率的控制可以通过控制这个辅助机构的运行率来实现。

然而，在这种情况下，例如，当负载电功率被测出，而且DMFC输出的电功率根据所测结果进行控制，就会产生一个长的延迟。也就是说，以DMFC为工作电源的电子设备系统需要一个机构来平滑DMFC的输出变化。

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，该设备可很容易地根据电子设备的工作状态实现燃料电池的输出变化。

为了达到上述目标，本发明提供一套电子设备系统，其工作由一个通过化学反应产生电的燃料电池单元供电，该电子设备系统的特征在于，包含有一个切换单元，可以在以第一功耗量工作的第一工作模式和以低于第一功耗量的第二功耗量工作的第二工作模式之间进行切换；一个通知单元，用于向电池单元发送信号，表明工作模式已经切换；一个控制单元，用于根据电池单元依据对通知单元的信号作出反应而发回的信号切换工作模式。

在本发明的一个电子设备中，通过在切换工作模式时电源单元和电子设备的协作，包含在电池单元中的燃料电源的输出变化可以平稳地实现，任何类似最大极限值超出等非正常现象都可避免。

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下面所指出的手段和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，对本发明的实施例作出图解说明，而且，与前面的概要说明及后面对实施例的详细说明一起，起到对本发明原理的诠释作用。

图1是依据本发明第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，说明了依据本发明第一个实施例的电子设备和燃料电池单元的配置情况，燃料电池单元可结合在电子设备上或从电子设备上卸下；

图3A和图3B是流程图，说明了依据本发明第一个实施例的电子设备系统在切换工作模式时的操作步骤；

图4是一幅示意框图，说明了依据本发明第二个实施例的电子设备和燃料电池单元的配置情况，燃料电池单元可结合在电子设备上或从电子设备上卸下；

图5是一幅流程图，说明了依据本发明第二个实施例的电子设备系统在切换工作模式时的操作步骤。

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。

(第一个实施例)

将首先说明本发明的第一个实施例。

图1所展示的是依据本发明一个实施例的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，可以自由开合。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。该电子设备主机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。

图2是一幅示意框图，说明了电子设备1和燃料电池单元2的配置情况，燃料电池单元2可结合在电子设备1上或从电子设备1上卸下。

电子设备1有至少两个功耗量不同的工作模式，例如一个为正常工作模式，一个为节能工作模式。如图2所示，一个CPU11、主存储器(RAM)12、HDD13、显示控制器14、键盘控制器15和电源控制器16都联结到系统总线上。

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CPU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有一个从燃料电池单元2接受供电的受电功能，并具有一个与燃料电池单元2交换信号的交流功能。

可结合在电子设备1上或从电子设备1上卸下的燃料电池单元2有一个微型计算机21和DMFC22。

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。在电子设备1一侧、微型计算机21与之交换信号的伙伴是前面提到的电源控制器16。DMFC22有一个可拆卸的盒式燃料箱，并在贮存在燃料箱内的甲醇与气体(氧气)发生化学反应时输出电功率。化学反应在一个称作电池堆的反应器中进行。为了有效地向电池堆中输送甲醇和氧气，DMFC22含有一个像泵一类的辅助机构。DMFC有一个控制辅助机构工作比率的功能，即像泵一类的辅助机构根据微型计算机21发出的指令进行输出。

电子设备系统的特征在于，在电子设备1和燃料电池单元2进行协作，通过在电源控制器16和微型计算机21之间交换信号改变电子设备1的工作状态时，做到DMFC22的输出平稳地发生变化。这种特征将在下面加以详细说明。

图3A和图3B是流程图，说明了依据本发明第一个实施例的电子设备系统在切换工作模式时的操作步骤。

如果完成了一个节能设定的改变操作，即完成了一项工作模式的改变操作(在A1步骤中为是)，电子设备1的电源控制器16相应地通知燃料电池单元2的微型计算机21(步骤A2)。一旦接到该通知，燃料电池单元2的微型计算机21即比较并确定在该信息(信号)指定改变工作模式后的功耗量以及DMFC22当前的输出电功率(步骤A3)。

如果当前的输出为过量供电(情况1)，则燃料电池单元2的微型计算机21向电子设备1的电源控制器16发出一个允许改变的信息(步骤A4)。如果电源控制器16接收到了该信息，电子设备1的CPU11在LCD141上显示一个确认改变对话框(步骤A5)。一旦收到“不改变”指令，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机21工作模式将不被改变(步骤A6)。在这种情况下，燃料电池单元2的微型计算机21跳过改变DMFC22输出电功率的控制。

另一方面，一旦在确认对话框上接到一个“改变”指令，电子设备1的CPU11即改变工作模式(步骤A7)。此后，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机21工作模式已经被改变(步骤A8)。一旦收到该通知，微型计算机21即进行控制，以降低DMFC22的输出电功率(步骤A9)。

如果当前的输出为最佳(情况2)，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发出一个允许改变的信息(步骤A10)。若电源控制器16接到该信息，电子设备1的CPU11即在LCD141上显示一个确认改变对话框(步骤A11)。一旦收到“不改变”指令，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机21工作模式将不被改变(步骤A12)。在此情况下，燃料电池单元2的微型计算机21跳过改变DMFC22输出电功率的控制，就如上述情况一样。

另一方面，一旦在确认对话框上接到一个“改变”指令，电子设备1的CPU11即改变工作模式(步骤A13)。此后，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机，21工作模式已经被改变(步骤A14)。

如果当前的输出是短缺供电(情况3)，在DMFC22的输出电功率发生改变后，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发出一个允许改变的信息(步骤A15)。若电源控制器16接到该信息，电子设备1的CPU11即在LCD141上显示一个改变确认对话框(步骤A16)。一旦收到“不改变”指令，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机，21工作模式将不被改变(步骤A17)。在此情况下，燃料电池单元2的微型计算机21跳过改变DMFC22输出电功率的控制，就如上述情况一样。

另一方面，一旦在确认对话框上接到一个“改变”指令，电子设备1的电源控制器16即相应地通知燃料电池单元2的微型计算机21。一旦收到该通知，电池单元2的微型计算机21即进行控制，以提高DMFC22的输出电功率(步骤A18)。此后，燃料电池单元2的微型计算机21即通知电子设备1的电源控制器16，DMFC22的输出电功率改变已经完成(步骤19)。若电源控制器16接到该信息，电子设备1的CPU11即改变工作模式(步骤A20)。

如果当前的输出是超出额定界限(情况4)，则燃料电池单元2的微型计算机21向电子设备1的电源控制器16发出一个禁止改变的信息(步骤A21)。若电源控制器16接到该信息，电子设备1的CPU11即在LCD141上显示一个确认改变对话框(步骤A22)。一旦收到“不改变”指令，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机21，工作模式将不被改变(步骤A23)。在此情况下，燃料电池单元2的微型计算机21跳过改变DMFC22输出电功率的控制，就如上述情况一样。

另一方面，尽管发送了禁止改变的信息，在确认对话框上仍然接到一个“改变”指令，电子设备1的CPU11立即在可能的范围内选择一个最接近用户选择的工作模式并改变工作模式(步骤A24)。

如上所述，在本实施例的电子设备系统中，DMFC22的平稳的输出变化可以通过电子设备1和燃料电池单元2的协作来实现。

(第二个实施例)

下面将说明本发明的第二个实施例。

图4是一幅示意框图，说明了依据本发明第二个实施例的电子设备1和燃料电池单元2的配置情况，燃料电池单元可结合在电子设备上或从电子设备上卸下。

第二个实施例的电子设备系统与上述第一个实施例的电子设备系统的不同之处是燃料电池单元2还包括一个可充电辅助电池23。以下将参照图5说明在燃料电池单元2还包括一个可充电辅助电池23的第二个实施例中变换工作模式的操作步骤。

在图5中，步骤B1至B3对应于图3A中的步骤A1至A3，因而只对这些步骤之后的操作给予说明。而且，在当前的输出为最佳(情况2)、短缺供电(情况3)和超出额定界限(情况4)时，所要执行的步骤与图3A和3B所示的相同，所以将不再作说明。

将首先参照图3A说明在当前的输出为过量供电(情况1)时的不同之处。

如果当前的输出为过量供电(情况1)，则电子设备1的CPU11一接到来自用户的“改变”指令，即改变工作模式(步骤A7)。电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机21工作模式已经被改变(步骤A8)。一旦收到该通知，微型计算机21即进行控制，以降低DMFC22的输出电功率(步骤A9)。然而，在第二个实施例的电子设备系统中，还要执行以下步骤。

也就是说，辅助电池23的剩余容量被探测到。如果辅助电池23的剩余容量等于或小于预定值，则过量的电功率被用于对辅助电池23进行充电。如果辅助电池23的剩余容量变为等于或大于预定值，或者辅助电池23的电已充满，则进行改变控制，以降低足够用于已改变工作模式的输出电功率。

在第一个实施例的电子设备中，由于燃料电池单元2仅包含DMFC22，所以燃料电池单元2的额定输出与DMFC22的输出匹配。也就是说，超出额定界限(情况4)意味着像燃料电池单元2那样超出额定输出电功率。相比之下，在第二个实施例的电子设备中，由于燃料电池单元2还包括辅助电池23，所以燃料电池单元2的额定输出与DMFC22的输出不匹配。也就是说，当前的输出可能会超出DMFC22的额定输出，但可以在燃料电池单元2额定输出范围内下降。这一情况将在下文中作为情况5加以说明。

若当前输出是DMFC超出额定界限(情况5)，燃料电池单元2的微型计算机21即相应地通知电子设备1的电源控制器16(步骤B4)。若电源控制器16接到该通知，电子设备1的CPU11即在LCD141上显示一个确认改变对话框(步骤B5)。一旦收到“不改变”指令，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机21，工作模式将不被改变(步骤B6)。在此情况下，燃料电池单元2的微型计算机21跳过改变DMFC22输出电功率的控制，就如上述情况一样。

另一方面，一旦在确认对话框上接到一个“改变”指令，电子设备1的CPU11即改变工作模式(步骤B7)。此后，电子设备1的电源控制器16即通知燃料电池单元2的微型计算机21，工作模式已经被改变(步骤B8)。一旦收到该通知，微型计算机21即进行控制，以使DMFC22的输出电功率达到最大(步骤B9)。在这种情况下，改变工作模式后的功耗量与DMFC22输出电功率之差被辅助电池23所补偿。

如上所述，在第一和第二个实施例的电子设备系统中，DMFC22的平稳的输出变化可以通过电子设备1和燃料电池单元2的协作来实现。

本领域技术人员将很容易地想到其它一些优点和修改的地方。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。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和范围的前提下，可相应地作出各种修改。

Claims

1.一种电子设备，可以利用一个以化学反应产生电的电池单元所提供的电功率工作，其特征在于该电子设备包括：

一个切换单元，可以在以第一功耗量工作的第一工作模式和以低于第一功耗量的第二功耗量工作的第二工作模式之间进行切换；

一个通知单元，用于向电池单元发送信号，表明工作模式已经切换；

一个控制单元，用于对通知单元的信号作出反应，根据从电池单元发回的信号切换工作模式。

2.根据权利要求1的电子设备，其特征在于，一旦从第二工作模式切换到第一工作模式，通知单元便向电池单元通知工作模式的切换。

3.根据权利要求2的电子设备，其特征在于，在向第一工作模式切换时，当所接收到的信号表明电池单元供电量不足时，控制单元取消向第一工作模式的切换。

4.一种工作模式切换方法，用于一种电子设备系统，该系统包括，一个能以化学反应产生电的电池单元，以及一个具有一个可以在以第一功耗量工作的第一工作模式和以低于第一功耗量的第二功耗量工作的第二工作模式之间进行切换的切换单元并由电池单元供电的电子设备，其特征在于，该方法包括如下步骤：

由电子设备向电池单元发送一个信号，说明工作模式已经切换；

一旦在切换后的工作方式上运行电子设备，即将一个功耗量与可由电池单元根据电子设备所发出的信号输出的输出电功率作比较，并由电池单元根据比较结果向电子设备发送一个信号；

由电子设备根据电池单元发回的信号切换工作模式。