JP2004227805A

JP2004227805A - Portable electronic equipment

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Publication number: JP2004227805A
Application number: JP2003011116A
Authority: JP
Inventors: Toru Ueno; 徹上野; Susumu Iguchi; 進井口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP4564231B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a portable electronic equipment which has a power supply device using a fuel cell in which serviceable time until a fuel is supplied can be lengthened, can be made not to give a damagee to the equipment and a user against a sudden fuel shortage. <P>SOLUTION: When the amount of fuel of a fuel storage part 21 of the fuel cell 11 is reduced to a prescribed value, operation of either a first voltage transducer 14 or a second voltage transducer 15 is stopped, and only minimum necessary function in a functional circuit 3 is operated, and the power consumption is made to be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池を使用した電源装置を有する携帯用電子機器に関し、特に、燃料としてメタノールを使用し、燃料電池の残燃料が少なくなった場合に、出力電流を極力小さくするようにした電源装置を有する携帯用電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコンやビデオカメラ、携帯電話等のように２次電池を電源とした携帯用電子機器が広く普及している。携帯用電子機器の場合は、機器内の回路の低消費電力化も進んでいるが、それを上回る勢いで、携帯用電子機器の機能が向上し、機器の消費電力が増える傾向にある。更に、携帯用電子機器においては長時間にわたる使用が求められているため、電源である２次電池の大容量化も進んでいるが該要求に追いつかない状況にある。このような状況下で注目され始めたのがメタノールを燃料とした燃料電池である。
【０００３】
燃料電池は、使用する電解質や燃料の種類によりいくつかの種類がある。メタノールを直接燃料にする直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＰｏｌｙｍｅｒＦｕｅｌＣｅｌｌ）は、メタノールを直接アノード電極に供給するため、メタノールを改質器を用いて水素主成分のガスに変換して使用する改質型に比べ、改質器が不要となり小型軽量化が可能で、燃料が取り扱いやすく、装填が簡便である。しかも、直接メタノール型燃料電池は、現在一般に使用されているリチウム電池の１０倍近くの容量を実現できる可能性があるため、比較的小規模な電源として期待されている。しかも、燃料電池は、環境にもやさしい電源であり、特に携帯電話やノートパソコンのような民生用携帯機器の電源として有力視されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池の残燃料を検出する場合、従来から２次電池で行われている電池電圧を検出して電池の寿命を推定する方式は使用できない。しかし、燃料がなくなって突然、使用中の携帯用電子機器の電源が供給されなくなった場合でも、使用中の携帯用電子機器及び使用者にダメージを与えないようにする必要があった。
また、燃料電池を採用して電源の寿命が１０倍延びたとしても、携帯用電子機器の場合は、適宜燃料を補給する必要がある。しかも、電源の寿命が長くなると、ユーザは電源についての配慮が希薄になり補助燃料の準備等を怠るようになると考えられる。このため、従来以上に残燃料が少なくなったときの機器への配慮が必要であった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、携帯用電子機器に燃料電池を採用した場合の残燃料の検出と、残燃料が少なくなった場合に、携帯用電子機器に残燃料が少なくなったことを知らせるための表示を行うと共に、携帯用電子機器における必要最小限の機能だけに電力を供給し、さらに電源回路自体で消費する電力も小さくすることによって、燃料を補給するまでの使用可能時間を長くすることができると共に、突然の燃料切れに対し、機器及び使用者にダメージを与えないようにすることができる燃料電池を使用した電源装置を有する携帯用電子機器を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る携帯用電子機器は、液体燃料を用いた燃料電池を使用する電源装置によって所定の機能を有する少なくとも１つの機能回路からなる機能回路部が駆動されてなる携帯用電子機器において、
前記電源装置は、
前記液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
該燃料貯蔵部から送られてくる前記液体燃料を用いて電力を発生する電力発生部と、
該電力発生部からの電力を所望の電圧に変換して前記機能回路部の対応する機能回路に出力する少なくとも１つの電圧変換部と、
前記燃料貯蔵部の液体燃料の貯蔵量を検出する燃料貯蔵量検出部と、
該燃料貯蔵量検出部の検出結果に応じて、前記電圧変換部の消費電力を変化させる電源制御部と、
を備えるものである。
【０００７】
具体的には、前記電源制御部は、燃料貯蔵量検出部の検出結果が前記燃料貯蔵部の残燃料が所定値以下であることを示している場合、前記電圧変換部の所定の１つを排他的に作動させるようにした。
【０００８】
また、前記電圧変換部は、入力された制御信号に応じて消費電力を低減させて作動する低消費電力動作モードを備え、前記電源制御部は、燃料貯蔵量検出部の検出結果が前記燃料貯蔵部の残燃料が所定値以下であることを示している場合、前記電圧変換部の所定の１つを排他的に作動させると共に、該作動させた電圧変換部に対して前記低消費電力動作モードで作動させるようにしてもよい。
【０００９】
また具体的には、前記電力発生部は、前記液体燃料を酸化する酸化手段と、該酸化手段から得られた電子を捕獲する電子捕獲手段とを有するものである。
【００１０】
この場合、前記液体燃料はメタノールである。
【００１１】
また、前記燃料貯蔵量検出部は、燃料貯蔵部の残燃料が所定値以下になると所定の信号を出力するようにしてもよい。
【００１２】
この場合、前記燃料貯蔵量検出部は、所定の光を投光する投光部と、該投光部からの光を受光する受光部とを備え、前記燃料貯蔵部は、平行でない対向する光透過性の外壁を有した液体燃料を格納する液体燃料格納容器を備え、前記投光部及び受光部は、投光部からの光が液体燃料格納容器の該光透過性の外壁を介して受光部で受光されるようにそれぞれ配置し、前記燃料貯蔵量検出部は、投光部からの光を受光部で受光したか否かにより、燃料の有無を検出するようにした。
【００１３】
また、前記燃料貯蔵量検出部は、所定の光を投光する投光部と、該投光部からの光を受光する受光部とを備え、前記燃料貯蔵部は、電力発生部へ燃料を送る経路に、平行でない対向する光透過性の外壁を有した部分を備え、前記投光部及び受光部は、投光部からの光が該部分の光透過性の外壁を介して受光部で受光されるようにそれぞれ配置し、前記燃料貯蔵量検出部は、投光部からの光を受光部で受光したか否かにより、燃料の有無を検出するようにしてもよい。
【００１４】
一方、前記電圧変換部は、
入力された制御信号に応じて対応する前記機能回路に出力する電流の制御を行う出力制御用トランジスタと、
第１演算増幅器の一方の入力端に所定の第１基準電圧が入力されると共に、該第１演算増幅器の他方の入力端に、対応する前記機能回路に出力する出力電圧に比例した電圧が入力され、該第１演算増幅器の出力信号で前記出力制御用トランジスタを制御する第１制御回路部と、
第２演算増幅器の一方の入力端に所定の第２基準電圧が入力されると共に、該第２演算増幅器の他方の入力端に、対応する前記機能回路に出力する出力電圧に比例した電圧が入力され、該第２演算増幅器の出力信号で前記出力制御用トランジスタを制御する第２制御回路部と、
前記電源制御部からの制御信号に応じて、前記第１制御回路部又は該第２制御回路部のいずれか１つを排他的に作動させる切替回路部と、
を備え、
前記第２制御回路部は、前記第１制御回路部よりも消費電力が小さく、前記切替回路部は、電源制御部から前記低消費電力動作モードで作動することを示す前記制御信号が入力されると、前記第１制御回路部の動作を停止させると共に第２制御回路部を作動させるようにしてもよい。
【００１５】
また、前記電圧変換部は、
入力される制御信号に応じてスイッチングを行い、前記電力発生部からの電圧を出力するスイッチングトランジスタと、
スイッチングトランジスタの出力信号を平滑して対応する前記機能回路に出力する平滑回路部と、
該平滑回路部の出力電圧に比例した電圧が所定の第３基準電圧になるように前記スイッチングトランジスタのスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、を備えるＤＣ−ＤＣコンバータをなし、
前記スイッチング制御部は、電源制御部から前記低消費電力動作モードで作動することを示す前記制御信号が入力されると、前記スイッチングトランジスタのスイッチングを停止させるようにしてもよい。
【００１６】
また、前記電源装置は、前記燃料貯蔵量検出部の検出結果に応じて燃料貯蔵部の残燃料の表示を行う残燃料表示部を備えるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池を使用した電源装置を有する携帯用電子機器の例を示した図である。
図１において、携帯用電子機器１は、燃料電池を使用した電源装置２と、所定の機能をなす第１機能回路部４及び第２機能回路部５からなる機能回路３とを備え、該機能回路３は、電源装置２から電源供給されて作動する。
【００１８】
電源装置１は、燃料貯蔵部２１及び電力発生部２２を有する燃料電池１１と、燃料貯蔵部２１の燃料貯蔵量を検出する燃料貯蔵量検出部１２と、該燃料貯蔵量検出部１２の検出結果に応じて残燃料の表示を行う残燃料表示部１３と、燃料電池１１から供給された電力からそれぞれ所定の定電圧を生成して出力する第１電圧変換部１４及び第２電圧変換部１５からなる定電圧発生部１６と、該第１電圧変換部１４及び第２電圧変換部１５の動作制御をそれぞれ行う電源制御部１７とを備えている。
【００１９】
燃料電池１１の燃料はメタノールを使用し、該メタノールは燃料貯蔵部２１に蓄えられ、電力発生部２２に送られる。
図２は、電力発生部２２の構成例を示した図である。図２において、電力発生部２２は、電解質膜３１をメタノール燃料極であるアノード３２と空気極であるカソード３３で挟み、アノード３２側から燃料であるメタノール（ＣＨ_３ＯＨ）を供給し、カソード３３側から空気中の酸素（Ｏ_２）を供給するようにしたものである。メタノール燃料極ではＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻の反応が行われると共に空気極ではＯ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻→２Ｈ_２Ｏの反応が行われることにより、アノード３２からカソード３３に電流が流れる。
【００２０】
電力発生部２２で発生した電力は、第１電圧変換部１４及び第２電圧変換部１５にそれぞれ供給される。第１電圧変換部１４は、電力発生部２２から供給された電力を機能回路３の所定の機能をなす第１機能回路部４が必要とする所定の第１定電圧Ｖｏ１に変換して、第１機能回路部４に出力する。第２電圧変換部１５は、電力発生部２２から供給された電力を機能回路３の所定の機能をなす第２機能回路部５が必要とする所定の第２定電圧Ｖｏ２に変換して、第２機能回路部５に出力する。なお、図１では、電源装置２は、第１電圧変換部１４及び第２電圧変換部１５の２つの電圧変換部を備える場合を例にして示しているが、これは一例であり、複数の電圧変換部を備えるようにすればよい。
【００２１】
燃料貯蔵量検出部１２は、燃料貯蔵部２１に貯蔵されている燃料が所定量まで減少したことを検出する。
図３及び図４は、燃料貯蔵量検出部１２による燃料貯蔵量の検出方法を示した図である。燃料貯蔵部２１は、燃料が格納される燃料容器２５を備え、携帯用電子機器が通常に使用することができるだけ燃料が貯蔵されていることを示す燃料容器２５の所定部分、又は燃料容器２５から電力発生部２２に燃料が送られる所定の部分に、対向する外壁が平行でない部分を設けると共に該部分が光透過性を有するように、例えば透明にしてそれぞれ光を透過するようにする。燃料貯蔵量検出部１２は、ビーム光の照射を行う投光部３５と、投光部３５からのビーム光を受光する受光部３６を備え、光が透過する対向した前記部分は、投光部３５と受光部３６との間に配置される。
【００２２】
燃料貯蔵量検出部１２は、前記光が透過する部分を介して投光部３５からのビーム光が受光部３６に到達したか否かで、燃料液面の高さが所定値まであるかどうかを検出する。すなわち、図３及び図４に示すように、投光部３５及び受光部３６を設置した箇所まで燃料がある場合、投光部３５から投光されたビーム光は、破線矢印で示す方向に屈折するため受光部３６には届かない。しかし、燃料が所定量まで少なくなると、投光部３５からのビーム光は直進するので受光部３６に到達し、燃料貯蔵量検出部１２は、燃料が少なくなっていることを検知して所定の信号を残燃料表示部１３及び電源制御部１７にそれぞれ出力する。
【００２３】
残燃料表示部１３は、燃料貯蔵量検出部１２からの出力信号に応じて、残燃料が少なくなったことを表示する。該表示の方法はどのような形態でもよく、例えば、ＬＥＤによる発光や、ＬＣＤパネルを備えている機器であればＬＣＤパネルに表示するようにしてもよく、音によって知らせるようにしてもよい。
また、電源制御部１７は、燃料貯蔵量検出部１２から燃料が所定量まで少なくなったことを示す信号が出力されると、第１電圧変換部１４及び第２電圧変換部１５の内、機能回路３の必要最小限の機能にだけ電源を供給する電圧変換部だけを活性化させ、他の不要な電圧変換部の作動を停止させて、電力消費をできるだけ低減させるようにする。
【００２４】
すなわち、燃料電池１１の残燃料が少なくなった場合は、携帯用電子機器で現在行われている作業を速やかに中止し、必要のなくなった機能への給電を中止する。例えば文書作成途中であればその文書を不揮発性メモリ等に保存し、該不揮発性メモリに電力を供給している電圧変換部の作動を停止させる。このように最小限必要な機能のみを作動させて電力消費量を極力低減させ、燃料貯蔵部２１に燃料が供給されるのを待つことで、携帯用電子機器使用時におけるダメージを最小限に抑えることができる。
【００２５】
このように、本第１の実施の形態における電源装置は、燃料電池１１の燃料貯蔵部２１の燃料が所定値まで少なくなると、第１電圧変換部１４又は第２電圧変換部１５のいずれか一方の動作を停止させ、機能回路３における必要最低限の機能だけを作動させて電力消費量を低減させるようにした。このことから、燃料を補給するまでの使用可能時間を長くすることができると共に、突然の燃料切れに対し、機器及び使用者にダメージを与えないようにすることができる。
【００２６】
第２の実施の形態．
前記第１の実施の形態では、燃料電池１１の燃料が所定値まで少なくなると、第１電圧変換部１４又は第２電圧変換部１５のいずれか一方の動作を停止させるようにしたが、残燃料が所定値まで少なくなると第１電圧変換部１４又は第２電圧変換部１５のいずれか一方の動作を停止させると共に、作動している電圧変換部自体の消費電力を低減させるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第２の実施の形態とする。
【００２７】
図５は、本発明の第２の実施の形態における燃料電池を使用した電源装置の例を示した図であり、本発明の第２の実施の形態における燃料電池を使用した電源装置を有する携帯用電子機器の例を示した図は、電源装置、第１電圧変換部及び第２電圧変換部の符号をそれぞれ変える以外は図１と同じであることから省略する。なお、図５では、図１と同じもの又は同様のものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略する。また、図５では、燃料電池１１の残燃料が所定値まで少なくなったときに第１電圧変換部３２のみが作動する場合を例にして示している。
【００２８】
図５における図１との相違点は、第１電圧変換部１４は、燃料貯蔵部２１の残燃料が所定値まで少なくなったことを示す所定の信号Ｓ１が電源制御部１７から入力されると、消費電力を低減することにあり、このことから、図１の第１電圧変換部１４を第１電圧変換部３２に、図１の第２電圧変換部１５を第２電圧変換部３３にそれぞれすると共に、図１の電源装置２を電源装置３１にした。
【００２９】
図５において、第１電圧変換部３２は、第１定電圧Ｖｏ１が所定の電圧で一定になるように出力端子ＯＵＴ１から出力される電流を制御するＰＭＯＳトランジスタからなる出力制御用トランジスタＭ１と、出力制御用トランジスタＭ１の動作制御を行う第１制御回路４１と、出力制御用トランジスタＭ１の動作制御を行う第２制御回路４２とで構成されている。
【００３０】
第１制御回路４１は、第１演算増幅器ＡＭＰ１、所定の第１基準電圧Ｖｓ１を生成して出力する第１基準電圧発生回路４５、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びスイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２で構成されている。また、第２制御回路４２は、第２演算増幅器ＡＭＰ２、所定の第２基準電圧Ｖｓ２を生成して出力する第２基準電圧発生回路４６、抵抗Ｒ３，Ｒ４及びスイッチ回路ＳＷ３，ＳＷ４で構成されている。なお、第１演算増幅器ＡＭＰ１、第１基準電圧発生回路４５及び抵抗Ｒ１，Ｒ２は第１制御回路部をなし、第２演算増幅器ＡＭＰ２、第２基準電圧発生回路４６及び抵抗Ｒ３，Ｒ４は第２制御回路部をなし、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ４は切替回路部をなす。
【００３１】
第１制御回路４１において、第１演算増幅器ＡＭＰ１の出力端はスイッチ回路ＳＷ１を介して出力制御用トランジスタＭ１のゲートに接続され、出力制御用トランジスタＭ１は、電力発生部２２の出力端と出力端子ＯＵＴ１との間に接続されている。また、出力端子ＯＵＴ１と接地電圧との間には、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びスイッチ回路ＳＷ２が直列に接続されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路の一端は出力端子ＯＵＴ１に接続され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路の他端はスイッチ回路ＳＷ２を介して接地電圧に接続されている。
【００３２】
第１基準電圧発生回路４５は、第１演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端とスイッチ回路ＳＷ２を介して接地電圧との間に接続され、第１演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端に第１基準電圧Ｖｓ１を出力している。第１演算増幅器ＡＭＰ１は、電力発生部２２から供給された電力を電源として作動し、負側電源電圧入力端はスイッチ回路ＳＷ２を介して接地電圧に接続されている。また、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２の各制御信号入力端には、電源制御部１７から制御信号Ｓ１がそれぞれ入力され、該制御信号Ｓ１がハイ（Ｈｉｇｈ）レベルになるとスイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２はそれぞれオンして導通状態になり、制御信号Ｓ１がロー（Ｌｏｗ）レベルになるとスイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２は、それぞれオフして遮断状態になる。
【００３３】
第２制御回路４２において、第２演算増幅器ＡＭＰ２の出力端はスイッチ回路ＳＷ３を介して出力制御用トランジスタＭ１のゲートに接続されている。また、出力端子ＯＵＴ１と接地電圧との間には、抵抗Ｒ３、Ｒ４及びスイッチ回路ＳＷ４が直列に接続されており、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との直列回路の一端は出力端子ＯＵＴ１に接続され、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との直列回路の他端はスイッチ回路ＳＷ４を介して接地電圧に接続されている。第２基準電圧発生回路４６は、第２演算増幅器ＡＭＰ２の反転入力端とスイッチ回路ＳＷ４を介して接地電圧との間に接続され、第２演算増幅器ＡＭＰ２の反転入力端に第２基準電圧Ｖｓ２を出力している。
【００３４】
第２演算増幅器ＡＭＰ２は、電力発生部２２から供給された電力を電源として作動し、負側電源電圧入力端はスイッチ回路ＳＷ４を介して接地電圧に接続されている。また、スイッチ回路ＳＷ３及びＳＷ４の各制御信号入力端には、電源制御部１７から制御信号Ｓ１がそれぞれ入力され、該制御信号Ｓ１がハイレベルになるとスイッチ回路ＳＷ３及びＳＷ４はそれぞれオフして遮断状態になり、制御信号Ｓ１がハイレベルになるとスイッチ回路ＳＷ３及びＳＷ４は、それぞれオンして導通状態になる。
【００３５】
このような構成において、第２制御回路４２は、第１制御回路４１よりも消費電力が小さくなるように形成されており、第１制御回路４１よりも応答速度が遅い。燃料貯蔵部２１の残燃料が所定値を超えている場合は、電源制御部１７からハイレベルの制御信号Ｓ１が出力されて第１電圧変換部３２及び第２電圧変換部３３が共に作動し、第１電圧変換部３２において、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２がそれぞれオンして導通状態になると共に、スイッチ回路ＳＷ３及びＳＷ４がそれぞれオフして遮断状態になる。このため、出力制御用トランジスタＭ１のゲートは、第１制御回路４１に排他的に接続され第１制御回路４１によって動作制御される。
【００３６】
次に、燃料貯蔵部２１の残燃料が所定値以下になった場合は、電源制御部１７からローレベルの制御信号Ｓ１が出力されて第２電圧変換部３３の動作が停止して第１電圧変換部３２のみが作動し、第１電圧変換部３２において、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２がそれぞれオフして遮断状態になると共に、スイッチ回路ＳＷ３及びＳＷ４がそれぞれオンして導通状態になる。このため、出力制御用トランジスタＭ１のゲートは、第２制御回路４２に排他的に接続され第２制御回路４２によって動作制御される。このことから、電源の応答速度は低下するが、残燃料が少なくなると携帯用電子機器１の動作を特定の機能に絞っているため、特に問題にはならない。
【００３７】
ここで、前記説明では、第１電圧変換部３２がシリーズレギュレータで構成されている場合を例にして説明したが、図６で示すように第１電圧変換部３２をスイッチングレギュレータで構成するようにしてもよい。
図６において、第１電圧変換部３２は、電力発生部２２から入力された電源電圧Ｖｂａｔをスイッチングして出力するＰＭＯＳトランジスタからなるスイッチングトランジスタＭ１１と、スイッチングトランジスタＭ１１のスイッチング動作を制御するスイッチング制御部５１とを備えている。
【００３８】
更に、第１電圧変換部３２は、所定の基準電圧Ｖｓ１１を生成してスイッチング制御部５１に出力する基準電圧発生回路部５２と、スイッチングトランジスタＭ１１から出力された脈流を平滑して出力端子ＯＵＴ１に出力する平滑回路部５３とを備えている。また、平滑回路部５３は、フライホイールダイオードをなすダイオードＤ１１、インダクタＬ１１及びコンデンサＣ１１で構成されている。なお、基準電圧Ｖｓ１１は第３基準電圧をなす。
【００３９】
電力発生部２２から入力された電源電圧ＶｂａｔがスイッチングトランジスタＭ１１のソースに印加され、スイッチングトランジスタＭ１１のドレインは、インダクタＬ１１の一端及びダイオードＤ１１のカソードにそれぞれ接続されている。ダイオードＤ１１のアノードは接地電圧に接続され、インダクタＬ１１の他端は出力端子ＯＵＴ１に接続されている。出力端子ＯＵＴ１と接地電圧との間にコンデンサＣ１１が接続されている。
【００４０】
このような構成において、スイッチング制御部５１は、出力端子ＯＵＴ１から出力される出力電圧Ｖｏ１が入力され、該出力電圧Ｖｏ１が所定値で一定になるようにスイッチングトランジスタＭ１１のスイッチング制御を行う。例えば、スイッチング制御部５１は、出力電圧Ｖｏ１を分圧し、該分圧電圧が基準電圧Ｖｓ１１になるように、スイッチングトランジスタＭ１１のスイッチング制御を行う。また、スイッチング制御部５１は、電源制御部１７から制御信号Ｓ１が入力されており、燃料貯蔵部２１の残燃料が所定値を超えている場合は、電源制御部１７から例えばハイレベルの制御信号Ｓ１が出力され、第１電圧変換部３２及び第２電圧変換部３３は共に作動する。
【００４１】
第１電圧変換部３２において、スイッチング制御部５１は、ハイレベルの制御信号Ｓ１が入力されている間は、出力電圧Ｖｏ１が所定の電圧を維持するようにスイッチングトランジスタＭ１１のスイッチング制御を行う。一方、燃料貯蔵部２１の残燃料が所定値以下になると、制御信号Ｓ１がローレベルになり、第２電圧変換部３３の動作が停止して第１電圧変換部３２のみが作動し、第１電圧変換部３２のスイッチング制御部５１は、スイッチングトランジスタＭ１１をオン状態にしてスイッチング動作を停止させる。このため、電力発生部２２からの電源電圧Ｖｂａｔが、スイッチングトランジスタＭ１１及びインダクタＬ１１を通って出力端子ＯＵＴ１に出力される。また、スイッチングトランジスタＭ１１のオン／オフ動作が停止するため、第１電圧変換部３２の消費電力を極めて小さくすることができる。
【００４２】
なお、図６では、降圧型のスイッチングレギュレータを例にして示しており、昇圧型のスイッチングレギュレータの場合は図７のようになり、図７では、図６と同じもの又は同様のものは同じ符号で示している。図７の場合、燃料貯蔵部２１の残燃料が所定値以下になって制御信号Ｓ１がローレベルになると、スイッチング制御部５１は、スイッチングトランジスタＭ１１をオフさせることで図６の場合と同様に電力発生部２２からの電源電圧ＶｂａｔをインダクタＬ１１だけを介して出力端子ＯＵＴ１に出力させることができる。なお、図７では、スイッチングトランジスタＭ１１はＮＭＯＳトランジスタであり、ダイオードＤ１１は整流ダイオードをなしている。
【００４３】
このように、本第２の実施の形態における電源装置は、残燃料が所定値まで少なくなると第２電圧変換部３３の動作を停止させると共に、作動している第１電圧変換部３２自体の消費電力を低減させるようにした。このことから、燃料を補給するまでの使用可能時間を更に長くすることができると共に、突然の燃料切れに対し、機器及び使用者により一層ダメージを与えないようにすることができる。
【００４４】
なお、前記第２の実施の形態では、第１電圧変換部３２及び第２電圧変換部３３の２つの電圧変換部を有する場合を例にして説明したが、これは一例であり、本発明は、これに限定するものではなく、少なくとも１つの電圧変換部を有する場合に適用するものである。
【００４５】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明の携帯用電子機器は、燃料電池の残燃料を検出できるようにし、残燃料が少なくなった場合に、残燃料が少なくなったことを知らせるための表示を行うと共に、電源供給を行う機能回路部のあらかじめ設定された必要最小限の機能回路だけに電力を供給する燃料電池を使用した電源装置を備えた。このため、燃料を補給するまでの使用可能時間を長くすることができると共に、突然の燃料切れに対し、機器及び使用者にダメージを与えないようにすることができる。
【００４６】
更に、電源装置における燃料電池の残燃料が少なくなった場合に、燃料電池からの電源電圧を所定の定電圧に変換する電源装置の電圧変換回路部自体で消費する電力をも少なくなるようにしたことから、燃料を補給するまでの使用可能時間を更に長くすることができると共に、突然の燃料切れに対し、機器及び使用者により一層ダメージを与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における燃料電池を使用した電源装置を有する携帯用電子機器の例を示した図である。
【図２】図１における電力発生部２２の構成例を示した図である。
【図３】図１の燃料貯蔵量検出部１２による燃料貯蔵量の検出方法を示した図である。
【図４】図１の燃料貯蔵量検出部１２による燃料貯蔵量の検出方法を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における携帯用電子機器の燃料電池を使用した電源装置の例を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における携帯用電子機器の燃料電池を使用した電源装置の他の例を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における携帯用電子機器の燃料電池を使用した電源装置の他の例を示した図である。
【符号の説明】
１携帯用電子機器
２，３１電源装置
３機能回路
４第１機能回路部
５第２機能回路部
１１燃料電池
１２燃料貯蔵量検出部
１３残燃料表示部
１４，３２第１電圧変換部
１５，３３第２電圧変換部
１７電源制御部
２１燃料貯蔵部
２２電力発生部
４１第１制御回路
４２第２制御回路
５１スイッチング制御部
５２基準電圧発生回路部
５３平滑回路部
Ｍ１出力制御用トランジスタ
Ｍ１１スイッチングトランジスタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a portable electronic device having a power supply device using a fuel cell, and more particularly to a power supply that uses methanol as a fuel and reduces output current as much as possible when fuel remaining in the fuel cell is reduced. The present invention relates to a portable electronic device having a device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, portable electronic devices using a secondary battery as a power source, such as a notebook computer, a video camera, and a mobile phone, have been widely used. In the case of portable electronic devices, the power consumption of circuits in the devices has also been reduced, but the power of the portable electronic devices has been improved more than ever, and the power consumption of the devices has been increasing. Further, since portable electronic devices are required to be used for a long time, the capacity of a secondary battery as a power source is increasing, but the demand cannot be kept up. Under these circumstances, a fuel cell using methanol as a fuel has begun to attract attention.
[0003]
There are several types of fuel cells depending on the type of electrolyte and fuel used. A direct methanol fuel cell (DMFC), which uses methanol directly as fuel, converts methanol to a hydrogen-based gas by using a reformer to supply methanol directly to the anode electrode. Compared with the reforming type, a reformer is not required, the size and weight can be reduced, the fuel can be easily handled, and the loading is simple. In addition, the direct methanol fuel cell is expected to be a relatively small power source because there is a possibility of realizing a capacity nearly ten times that of a lithium battery generally used at present. In addition, the fuel cell is an environmentally friendly power source, and is particularly regarded as a power source for consumer portable devices such as mobile phones and notebook computers.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the remaining fuel of the fuel cell is detected, a method of estimating the life of a battery by detecting a battery voltage conventionally used in a secondary battery cannot be used. However, even when the power of the portable electronic device in use suddenly stops being supplied after the fuel runs out, it is necessary to prevent the portable electronic device in use and the user from being damaged.
Further, even if the life of the power supply is extended by 10 times by employing a fuel cell, it is necessary to appropriately refuel the portable electronic device. In addition, when the life of the power supply is prolonged, it is considered that the user becomes less concerned about the power supply and neglected to prepare auxiliary fuel. For this reason, it is necessary to consider the equipment when the remaining fuel is less than before.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and detects a remaining fuel when a fuel cell is used in a portable electronic device, and detects a portable electronic device when the remaining fuel is reduced. By displaying an indication to the device that the remaining fuel is low, supplying power to only the minimum required functions of the portable electronic device, and reducing the power consumed by the power supply circuit itself, Portable electronic device having a power supply device using a fuel cell, which can extend the usable time until replenishment of fuel, and can prevent equipment and users from being damaged due to sudden running out of fuel. The purpose is to obtain equipment.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A portable electronic device according to the present invention is a portable electronic device in which a power supply device using a fuel cell using a liquid fuel drives a functional circuit portion including at least one functional circuit having a predetermined function.
The power supply,
A fuel storage unit for storing the liquid fuel,
A power generation unit that generates power using the liquid fuel sent from the fuel storage unit,
At least one voltage conversion unit that converts the power from the power generation unit into a desired voltage and outputs the power to a corresponding function circuit of the function circuit unit;
A fuel storage amount detection unit that detects the storage amount of the liquid fuel in the fuel storage unit,
A power control unit that changes power consumption of the voltage conversion unit according to a detection result of the fuel storage amount detection unit;
It is provided with.
[0007]
Specifically, when the detection result of the fuel storage amount detection unit indicates that the remaining fuel of the fuel storage unit is equal to or less than a predetermined value, the power supply control unit may control a predetermined one of the voltage conversion units. Activated exclusively.
[0008]
Further, the voltage conversion unit has a low power consumption operation mode that operates by reducing power consumption in accordance with the input control signal, and the power supply control unit determines that the fuel storage amount detection unit detects the fuel storage amount. If the remaining fuel of the unit is less than or equal to a predetermined value, a predetermined one of the voltage conversion units is exclusively operated, and the low power consumption operation mode is applied to the operated voltage conversion unit. It may be made to operate by.
[0009]
More specifically, the power generation unit includes an oxidizing unit that oxidizes the liquid fuel, and an electron capturing unit that captures electrons obtained from the oxidizing unit.
[0010]
In this case, the liquid fuel is methanol.
[0011]
Further, the fuel storage amount detection section may output a predetermined signal when the remaining fuel in the fuel storage section becomes equal to or less than a predetermined value.
[0012]
In this case, the fuel storage amount detection unit includes a light emitting unit that emits predetermined light, and a light receiving unit that receives light from the light emitting unit, and the fuel storage unit includes non-parallel opposed light. A liquid fuel storage container for storing liquid fuel having a transparent outer wall, wherein the light projecting unit and the light receiving unit receive light from the light projecting unit through the light transmitting outer wall of the liquid fuel storage container; The fuel storage amount detector is arranged so that the light is received by the light receiver, and the fuel storage amount detector detects the presence or absence of fuel based on whether or not the light from the light emitter is received by the light receiver.
[0013]
Further, the fuel storage amount detection unit includes a light emitting unit that emits predetermined light, and a light receiving unit that receives light from the light emitting unit, and the fuel storage unit sends fuel to a power generation unit. The transmission path includes a portion having a non-parallel opposing light-transmitting outer wall, and the light-emitting portion and the light-receiving portion are arranged such that light from the light-emitting portion is received by the light-receiving portion through the light-transmitting outer wall of the portion. The fuel storage amount detector may be arranged so as to receive the light, and the presence / absence of the fuel may be detected based on whether the light from the light emitter is received by the light receiver.
[0014]
On the other hand, the voltage conversion unit
An output control transistor for controlling a current output to the corresponding functional circuit according to the input control signal,
A predetermined first reference voltage is input to one input terminal of the first operational amplifier, and a voltage proportional to an output voltage output to the corresponding functional circuit is input to the other input terminal of the first operational amplifier. A first control circuit unit that controls the output control transistor with an output signal of the first operational amplifier;
A predetermined second reference voltage is input to one input terminal of the second operational amplifier, and a voltage proportional to the output voltage output to the corresponding functional circuit is input to the other input terminal of the second operational amplifier. A second control circuit unit that controls the output control transistor with an output signal of the second operational amplifier;
A switching circuit unit that exclusively operates one of the first control circuit unit and the second control circuit unit according to a control signal from the power supply control unit;
With
The second control circuit unit consumes less power than the first control circuit unit, and the control signal indicating that the switching circuit unit operates in the low power consumption operation mode is input from a power supply control unit. The operation of the first control circuit unit may be stopped and the second control circuit unit may be operated.
[0015]
Further, the voltage conversion unit includes:
A switching transistor that performs switching according to an input control signal and outputs a voltage from the power generation unit;
A smoothing circuit section for smoothing the output signal of the switching transistor and outputting the smoothed output signal to the corresponding functional circuit;
A switching control unit that performs switching control of the switching transistor so that a voltage proportional to the output voltage of the smoothing circuit unit becomes a predetermined third reference voltage.
The switching control unit may stop the switching of the switching transistor when the control signal indicating that the power supply control unit operates in the low power consumption operation mode is input.
[0016]
Further, the power supply device may include a remaining fuel display unit that displays a remaining fuel of the fuel storage unit according to a detection result of the fuel storage amount detection unit.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings.
First embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a portable electronic device having a power supply device using a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a portable electronic device 1 includes a power supply device 2 using a fuel cell, and a function circuit 3 including a first function circuit unit 4 and a second function circuit unit 5 performing predetermined functions. The circuit 3 operates by being supplied with power from the power supply device 2.
[0018]
The power supply device 1 includes a fuel cell 11 having a fuel storage unit 21 and a power generation unit 22, a fuel storage amount detection unit 12 for detecting a fuel storage amount of the fuel storage unit 21, and a detection result of the fuel storage amount detection unit 12. And a first voltage conversion unit 14 and a second voltage conversion unit 15 that generate and output a predetermined constant voltage from the electric power supplied from the fuel cell 11, respectively. A constant voltage generator 16 and a power supply controller 17 for controlling the operations of the first voltage converter 14 and the second voltage converter 15 are provided.
[0019]
The fuel of the fuel cell 11 uses methanol, which is stored in a fuel storage unit 21 and sent to a power generation unit 22.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the power generation unit 22. In FIG. 2, the power generation unit 22 sandwiches an electrolyte membrane 31 between an anode 32 serving as a methanol fuel electrode and a cathode 33 serving as an air electrode. ₃ OH) and oxygen (O) in the air from the cathode 33 side. ₂ ) Is supplied. CH at the methanol fuel electrode ₃ OH + H ₂ O → CO ₂ + 6H ⁺ + 6e ⁻ Is carried out, and O ₂ + 4H ⁺ + 4e ⁻ → 2H ₂ The reaction of O causes a current to flow from the anode 32 to the cathode 33.
[0020]
The power generated by the power generation unit 22 is supplied to the first voltage conversion unit 14 and the second voltage conversion unit 15, respectively. The first voltage conversion unit 14 converts the power supplied from the power generation unit 22 into a predetermined first constant voltage Vo1 required by the first function circuit unit 4 performing a predetermined function of the function circuit 3, and 1 Output to the functional circuit unit 4. The second voltage conversion unit 15 converts the power supplied from the power generation unit 22 into a predetermined second constant voltage Vo2 required by the second function circuit unit 5 that performs a predetermined function of the function circuit 3, and Output to the two-function circuit unit 5. Although FIG. 1 shows an example in which the power supply device 2 includes two voltage conversion units of a first voltage conversion unit 14 and a second voltage conversion unit 15, this is an example, What is necessary is just to provide a voltage conversion part.
[0021]
The fuel storage amount detection unit 12 detects that the fuel stored in the fuel storage unit 21 has decreased to a predetermined amount.
FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams illustrating a method of detecting the fuel storage amount by the fuel storage amount detection unit 12. The fuel storage unit 21 includes a fuel container 25 in which the fuel is stored, and a predetermined portion of the fuel container 25 indicating that the fuel is stored as much as possible for the portable electronic device to be used normally, or from the fuel container 25. A predetermined portion where the fuel is sent to the power generation unit 22 is provided with a portion where the opposing outer walls are not parallel, and the portion is made transparent, for example, transparent so as to transmit light. The fuel storage amount detection unit 12 includes a light projecting unit 35 that irradiates a light beam, and a light receiving unit 36 that receives the light beam from the light projecting unit 35. It is arranged between 35 and the light receiving section 36.
[0022]
The fuel storage amount detection unit 12 determines whether the height of the fuel liquid level reaches a predetermined value based on whether the light beam from the light projecting unit 35 reaches the light receiving unit 36 through the light transmitting part. Is detected. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, when there is fuel up to the place where the light projecting unit 35 and the light receiving unit 36 are installed, the light beam projected from the light projecting unit 35 is refracted in the direction indicated by the broken arrow. Therefore, the light does not reach the light receiving unit 36. However, when the amount of fuel is reduced to a predetermined amount, the light beam from the light projecting unit 35 travels straight and reaches the light receiving unit 36, and the fuel storage amount detecting unit 12 detects that the amount of fuel is low and detects a predetermined amount of fuel. The signal is output to the remaining fuel display unit 13 and the power supply control unit 17, respectively.
[0023]
The remaining fuel display unit 13 displays that the remaining fuel has decreased according to the output signal from the fuel storage amount detection unit 12. The display method may be in any form. For example, the display may be performed by light emission by an LED, an LCD panel if the apparatus has an LCD panel, or a sound.
When a signal indicating that the amount of fuel has been reduced to a predetermined amount is output from the fuel storage amount detection unit 12, the power supply control unit 17 outputs the function of the first voltage conversion unit 14 and the second voltage conversion unit 15. Only the voltage converter that supplies power to the minimum necessary functions of the circuit 3 is activated, and the operation of other unnecessary voltage converters is stopped, so that power consumption is reduced as much as possible.
[0024]
That is, when the remaining fuel of the fuel cell 11 becomes low, the operation currently being performed in the portable electronic device is immediately stopped, and the power supply to the functions that are no longer needed is stopped. For example, if a document is being created, the document is stored in a nonvolatile memory or the like, and the operation of the voltage converter that supplies power to the nonvolatile memory is stopped. By operating only the minimum necessary functions as described above, the power consumption is reduced as much as possible, and by waiting for the fuel to be supplied to the fuel storage unit 21, the damage when the portable electronic device is used is minimized. be able to.
[0025]
As described above, when the amount of fuel in the fuel storage unit 21 of the fuel cell 11 decreases to a predetermined value, the power supply device according to the first embodiment causes one of the first voltage conversion unit 14 and the second voltage conversion unit 15 to operate. Is stopped and only the minimum necessary functions in the functional circuit 3 are operated to reduce the power consumption. From this, it is possible to lengthen the usable time until refueling, and it is possible to prevent the equipment and the user from being damaged due to sudden running out of fuel.
[0026]
Second embodiment.
In the first embodiment, when the fuel in the fuel cell 11 decreases to a predetermined value, the operation of either the first voltage converter 14 or the second voltage converter 15 is stopped. May decrease to a predetermined value, the operation of either the first voltage converter 14 or the second voltage converter 15 may be stopped, and the power consumption of the operating voltage converter itself may be reduced. This is referred to as a second embodiment of the present invention.
[0027]
FIG. 5 is a diagram showing an example of a power supply device using a fuel cell according to the second embodiment of the present invention, and a portable device having a power supply device using a fuel cell according to the second embodiment of the present invention. A diagram showing an example of the electronic device for use is the same as that of FIG. 1 except that the signs of the power supply device, the first voltage conversion unit, and the second voltage conversion unit are changed, and thus the description is omitted. In FIG. 5, the same or similar components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. FIG. 5 shows an example in which only the first voltage converter 32 operates when the remaining fuel of the fuel cell 11 decreases to a predetermined value.
[0028]
The difference between FIG. 5 and FIG. 1 is that the first voltage conversion unit 14 receives a predetermined signal S1 from the power supply control unit 17 indicating that the remaining fuel in the fuel storage unit 21 has decreased to a predetermined value. In order to reduce the power consumption, the first voltage converter 14 shown in FIG. 1 is used as the first voltage converter 32 and the second voltage converter 15 shown in FIG. 1 is used as the second voltage converter 33. At the same time, the power supply device 2 of FIG.
[0029]
In FIG. 5, a first voltage conversion unit 32 includes an output control transistor M1 including a PMOS transistor that controls a current output from an output terminal OUT1 such that the first constant voltage Vo1 is constant at a predetermined voltage, and an output control transistor M1. The first control circuit 41 controls the operation of the control transistor M1, and the second control circuit 42 controls the operation of the output control transistor M1.
[0030]
The first control circuit 41 includes a first operational amplifier AMP1, a first reference voltage generation circuit 45 that generates and outputs a predetermined first reference voltage Vs1, resistors R1, R2, and switch circuits SW1, SW2. The second control circuit 42 includes a second operational amplifier AMP2, a second reference voltage generation circuit 46 that generates and outputs a predetermined second reference voltage Vs2, resistors R3 and R4, and switch circuits SW3 and SW4. I have. The first operational amplifier AMP1, the first reference voltage generating circuit 45 and the resistors R1 and R2 form a first control circuit unit, and the second operational amplifier AMP2, the second reference voltage generating circuit 46 and the resistors R3 and R4 are connected to the second control circuit. A control circuit is formed, and the switch circuits SW1 to SW4 form a switching circuit.
[0031]
In the first control circuit 41, the output terminal of the first operational amplifier AMP1 is connected to the gate of the output control transistor M1 via the switch circuit SW1, and the output control transistor M1 is connected to the output terminal of the power generation unit 22 and the output terminal. OUT1. Further, between the output terminal OUT1 and the ground voltage, resistors R1, R2 and a switch circuit SW2 are connected in series. One end of a series circuit of the resistors R1 and R2 is connected to the output terminal OUT1, The other end of the series circuit of R1 and resistor R2 is connected to ground voltage via switch circuit SW2.
[0032]
The first reference voltage generation circuit 45 is connected between the inverting input terminal of the first operational amplifier AMP1 and the ground voltage via the switch circuit SW2, and supplies the first reference voltage Vs1 to the inverting input terminal of the first operational amplifier AMP1. Output. The first operational amplifier AMP1 operates using the power supplied from the power generation unit 22 as a power supply, and a negative power supply voltage input terminal is connected to the ground voltage via the switch circuit SW2. The control signal S1 is input from the power supply control unit 17 to each control signal input terminal of the switch circuits SW1 and SW2. When the control signal S1 goes to a high level, the switch circuits SW1 and SW2 are turned on. When the control signal S1 goes to a low level, the switch circuits SW1 and SW2 are turned off and cut off.
[0033]
In the second control circuit 42, the output terminal of the second operational amplifier AMP2 is connected to the gate of the output control transistor M1 via the switch circuit SW3. Further, between the output terminal OUT1 and the ground voltage, the resistors R3 and R4 and the switch circuit SW4 are connected in series. One end of a series circuit of the resistor R3 and the resistor R4 is connected to the output terminal OUT1, The other end of the series circuit of R3 and resistor R4 is connected to ground voltage via switch circuit SW4. The second reference voltage generation circuit 46 is connected between the inverting input terminal of the second operational amplifier AMP2 and the ground voltage via the switch circuit SW4, and supplies the second reference voltage Vs2 to the inverting input terminal of the second operational amplifier AMP2. Output.
[0034]
The second operational amplifier AMP2 operates using the power supplied from the power generation unit 22 as a power supply, and has a negative power supply voltage input terminal connected to the ground voltage via the switch circuit SW4. A control signal S1 is input to each control signal input terminal of the switch circuits SW3 and SW4 from the power supply control unit 17, and when the control signal S1 becomes high level, the switch circuits SW3 and SW4 are turned off and cut off, respectively. , And when the control signal S1 becomes high level, the switch circuits SW3 and SW4 are respectively turned on and become conductive.
[0035]
In such a configuration, the second control circuit 42 is formed so as to consume less power than the first control circuit 41, and has a lower response speed than the first control circuit 41. When the remaining fuel in the fuel storage unit 21 exceeds a predetermined value, the power control unit 17 outputs a high-level control signal S1 to operate both the first voltage conversion unit 32 and the second voltage conversion unit 33, In the first voltage conversion unit 32, the switch circuits SW1 and SW2 are turned on to turn on, and the switch circuits SW3 and SW4 are turned off to turn off. For this reason, the gate of the output control transistor M1 is exclusively connected to the first control circuit 41 and the operation is controlled by the first control circuit 41.
[0036]
Next, when the remaining fuel in the fuel storage unit 21 becomes equal to or less than the predetermined value, the low-level control signal S1 is output from the power supply control unit 17 and the operation of the second voltage conversion unit 33 is stopped to stop the first voltage conversion. Only the conversion unit 32 operates, and in the first voltage conversion unit 32, the switch circuits SW1 and SW2 are turned off and turned off, and the switch circuits SW3 and SW4 are turned on and turned on. For this reason, the gate of the output control transistor M1 is exclusively connected to the second control circuit 42 and the operation is controlled by the second control circuit 42. For this reason, the response speed of the power supply is reduced, but when the remaining fuel is reduced, the operation of the portable electronic device 1 is limited to a specific function, so that there is no particular problem.
[0037]
Here, in the above description, the case where the first voltage conversion unit 32 is configured by a series regulator has been described as an example. However, as illustrated in FIG. 6, the first voltage conversion unit 32 may be configured by a switching regulator. You may.
6, a first voltage conversion unit 32 includes a switching transistor M11 including a PMOS transistor that switches and outputs a power supply voltage Vbat input from the power generation unit 22, and a switching control unit that controls a switching operation of the switching transistor M11. 51.
[0038]
Further, the first voltage conversion unit 32 generates a predetermined reference voltage Vs11 and outputs the same to the switching control unit 51. The first voltage conversion unit 32 smoothes the pulsating current output from the switching transistor M11 and outputs the output terminal OUT1. And a smoothing circuit section 53 for outputting to The smoothing circuit unit 53 includes a diode D11 serving as a flywheel diode, an inductor L11, and a capacitor C11. Note that the reference voltage Vs11 forms a third reference voltage.
[0039]
The power supply voltage Vbat input from the power generation unit 22 is applied to the source of the switching transistor M11, and the drain of the switching transistor M11 is connected to one end of the inductor L11 and the cathode of the diode D11. The anode of the diode D11 is connected to the ground voltage, and the other end of the inductor L11 is connected to the output terminal OUT1. The capacitor C11 is connected between the output terminal OUT1 and the ground voltage.
[0040]
In such a configuration, the switching control unit 51 receives the output voltage Vo1 output from the output terminal OUT1, and performs switching control of the switching transistor M11 such that the output voltage Vo1 is constant at a predetermined value. For example, the switching control unit 51 divides the output voltage Vo1 and performs switching control of the switching transistor M11 such that the divided voltage becomes the reference voltage Vs11. When the control signal S1 is input from the power supply control unit 17 and the remaining fuel in the fuel storage unit 21 exceeds a predetermined value, the switching control unit 51 outputs, for example, a high-level control signal from the power supply control unit 17. S1 is output, and both the first voltage converter 32 and the second voltage converter 33 operate.
[0041]
In the first voltage converter 32, the switching controller 51 controls the switching of the switching transistor M11 such that the output voltage Vo1 maintains a predetermined voltage while the high-level control signal S1 is being input. On the other hand, when the remaining fuel in the fuel storage unit 21 becomes equal to or less than the predetermined value, the control signal S1 becomes low level, the operation of the second voltage conversion unit 33 stops, and only the first voltage conversion unit 32 operates, and the first voltage conversion unit 32 operates. The switching control unit 51 of the voltage conversion unit 32 turns on the switching transistor M11 to stop the switching operation. Therefore, the power supply voltage Vbat from the power generation unit 22 is output to the output terminal OUT1 through the switching transistor M11 and the inductor L11. Further, since the on / off operation of the switching transistor M11 is stopped, the power consumption of the first voltage converter 32 can be extremely reduced.
[0042]
In FIG. 6, a step-down switching regulator is shown as an example. In the case of a step-up switching regulator, it is as shown in FIG. 7, and in FIG. 7, the same or similar components as those in FIG. Indicated by. In the case of FIG. 7, when the remaining fuel in the fuel storage unit 21 becomes equal to or less than the predetermined value and the control signal S1 becomes low level, the switching control unit 51 turns off the switching transistor M11 to thereby reduce the power similarly to the case of FIG. The power supply voltage Vbat from the generator 22 can be output to the output terminal OUT1 only through the inductor L11. In FIG. 7, the switching transistor M11 is an NMOS transistor, and the diode D11 is a rectifier diode.
[0043]
As described above, the power supply device according to the second embodiment stops the operation of the second voltage conversion unit 33 when the remaining fuel decreases to the predetermined value, and consumes the operating first voltage conversion unit 32 itself. The power is reduced. From this, it is possible to further extend the usable time until refueling, and it is possible to prevent the equipment and the user from being further damaged due to sudden running out of fuel.
[0044]
In the second embodiment, a case has been described as an example in which two voltage conversion units, that is, a first voltage conversion unit 32 and a second voltage conversion unit 33 are provided. However, this is an example, and the present invention However, the present invention is not limited to this, and is applied to a case where at least one voltage conversion unit is provided.
[0045]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the portable electronic device of the present invention can detect the remaining fuel of the fuel cell, and when the remaining fuel is low, a display for indicating that the remaining fuel is low. And a power supply device using a fuel cell for supplying power only to a preset minimum necessary functional circuit of a functional circuit unit for supplying power. For this reason, it is possible to prolong the usable time until replenishing the fuel, and it is possible to prevent the equipment and the user from being damaged due to sudden running out of fuel.
[0046]
Further, when the remaining fuel of the fuel cell in the power supply device is reduced, the power consumed by the voltage conversion circuit itself of the power supply device for converting the power supply voltage from the fuel cell to a predetermined constant voltage is also reduced. Therefore, the usable time until refueling can be further lengthened, and the equipment and the user can be prevented from being further damaged due to sudden running out of fuel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a portable electronic device having a power supply device using a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a power generation unit 22 in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a method of detecting a fuel storage amount by a fuel storage amount detection unit 12 in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of detecting a fuel storage amount by a fuel storage amount detection unit 12 in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a power supply device using a fuel cell of a portable electronic device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing another example of a power supply device using a fuel cell of a portable electronic device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing another example of a power supply device using a fuel cell of a portable electronic device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Portable electronic devices
2,31 power supply
3 Function circuit
4 First function circuit section
5 2nd functional circuit section
11 Fuel cell
12 Fuel storage amount detector
13 Remaining fuel indicator
14, 32 First voltage converter
15, 33 second voltage converter
17 Power control unit
21 Fuel storage
22 Power generation unit
41 1st control circuit
42 Second control circuit
51 Switching control unit
52 Reference voltage generation circuit
53 Smoothing circuit
M1 output control transistor
M11 switching transistor

Claims

In a portable electronic device in which a functional circuit unit having at least one functional circuit having a predetermined function is driven by a power supply device using a fuel cell using a liquid fuel,
The power supply,
A fuel storage unit for storing the liquid fuel,
A power generation unit that generates power using the liquid fuel sent from the fuel storage unit,
At least one voltage conversion unit that converts the power from the power generation unit into a desired voltage and outputs the power to a corresponding function circuit of the function circuit unit;
A fuel storage amount detection unit that detects the storage amount of the liquid fuel in the fuel storage unit,
A power control unit that changes power consumption of the voltage conversion unit according to a detection result of the fuel storage amount detection unit;
A portable electronic device comprising:

The power supply control unit exclusively operates a predetermined one of the voltage conversion units when the detection result of the fuel storage amount detection unit indicates that the remaining fuel of the fuel storage unit is equal to or less than a predetermined value. The portable electronic device according to claim 1, wherein:

The voltage conversion unit has a low power consumption operation mode that operates by reducing power consumption according to the input control signal, and the power supply control unit detects a fuel storage amount detection unit, and the detection result of the fuel storage unit is If the remaining fuel is less than or equal to a predetermined value, a predetermined one of the voltage conversion units is exclusively operated, and the operated voltage conversion unit is operated in the low power consumption operation mode. The portable electronic device according to claim 1, wherein

4. The portable electronic device according to claim 1, wherein the power generation unit includes an oxidizing unit that oxidizes the liquid fuel, and an electron capturing unit that captures electrons obtained from the oxidizing unit. machine.

The portable electronic device according to claim 4, wherein the liquid fuel is methanol.

6. The portable electronic device according to claim 1, wherein the fuel storage amount detection unit outputs a predetermined signal when the remaining fuel in the fuel storage unit becomes a predetermined value or less.

The fuel storage amount detection unit includes a light emitting unit that emits predetermined light, and a light receiving unit that receives light from the light emitting unit, and the fuel storage unit has a non-parallel opposed light transmissivity. A liquid fuel storage container for storing liquid fuel having an outer wall, wherein the light projecting unit and the light receiving unit receive light from the light projecting unit at a light receiving unit via the light transmitting outer wall of the liquid fuel storage container; 7. The portable storage device according to claim 6, wherein the fuel storage amount detection unit detects the presence or absence of fuel based on whether light from the light emitting unit is received by the light receiving unit. For electronic equipment.

The fuel storage amount detection unit includes a light emitting unit that emits predetermined light, and a light receiving unit that receives light from the light emitting unit, and the fuel storage unit includes a path for sending fuel to a power generation unit. A portion having a non-parallel opposing light-transmitting outer wall, wherein the light-emitting portion and the light-receiving portion receive light from the light-emitting portion at a light-receiving portion through the light-transmitting outer wall of the portion. 7. The portable fuel storage device according to claim 6, wherein the fuel storage amount detection unit detects the presence or absence of fuel by determining whether or not light from the light emitting unit is received by the light receiving unit. Electronics.

The voltage converter,
An output control transistor for controlling a current output to the corresponding functional circuit according to the input control signal,
A predetermined first reference voltage is input to one input terminal of the first operational amplifier, and a voltage proportional to an output voltage output to the corresponding functional circuit is input to the other input terminal of the first operational amplifier. A first control circuit unit that controls the output control transistor with an output signal of the first operational amplifier;
A predetermined second reference voltage is input to one input terminal of the second operational amplifier, and a voltage proportional to the output voltage output to the corresponding functional circuit is input to the other input terminal of the second operational amplifier. A second control circuit unit that controls the output control transistor with an output signal of the second operational amplifier;
A switching circuit unit that exclusively operates one of the first control circuit unit and the second control circuit unit according to a control signal from the power supply control unit;
With
The second control circuit unit consumes less power than the first control circuit unit, and the control signal indicating that the switching circuit unit operates in the low power consumption operation mode is input from a power supply control unit. The portable electronic device according to claim 3, wherein the operation of the first control circuit unit is stopped and the second control circuit unit is operated.

The voltage converter,
A switching transistor that performs switching according to an input control signal and outputs a voltage from the power generation unit;
A smoothing circuit section for smoothing the output signal of the switching transistor and outputting the smoothed output signal to the corresponding functional circuit;
A switching control unit that performs switching control of the switching transistor so that a voltage proportional to the output voltage of the smoothing circuit unit becomes a predetermined third reference voltage.
4. The mobile phone according to claim 3, wherein the switching control unit stops switching of the switching transistor when the control signal indicating operation in the low power consumption operation mode is input from a power control unit. 5. For electronic equipment.

The said power supply device is provided with the remaining fuel display part which displays the remaining fuel of a fuel storage part according to the detection result of the said fuel storage amount detection part, The claim 1, 2, 3, 4, 5, characterized by the above-mentioned. The portable electronic device according to 6, 7, or 8.