JP2005032039A - 電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置 - Google Patents

電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 燃料電池を各種電子機器の電源として用いるにあたっての制御内容について指針を与え、負荷に応じた適切な電源管理制御を行う。
【解決手段】 ノート型パーソナルコンピュータは、二次電池としてのバッテリ１１と、このバッテリ１１を制御するバッテリ保護ＩＣ１２と、所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池１３と、この燃料電池１３を制御する燃料電池コントローラ１４とを有する電源としてのハイブリッドパック１０と、少なくとも各種処理を実行して電力を消費するＣＰＵ２１有するコンピュータ本体２０とを備える。ハイブリッドパック１０において、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４は、少なくともバッテリ１１の残量を示すバッテリ残量情報と燃料電池１３の状態を示す燃料電池状態情報とを、バス３０を介して相互に授受する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所定の電源に基づいて動作する電子機器及びこの電子機器の電源管理制御方法、並びに所定のバスを介して接続された電子機器本体に対して電力を供給する電源装置に関する。
近年、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、又は携帯情報端末機（Personal Digital Assistants；ＰＤＡ）等の各種情報処理装置といったように、いわゆるリチウムイオンバッテリ等の二次電池を電源とする電子機器が普及している。
このような二次電池を電源とする電子機器における電源管理用の規格としては、いわゆるスマートバッテリシステム（Smart Battery System；ＳＢＳ）がある。このスマートバッテリシステムは、主にノートブック型パーソナルコンピュータ等に使用される標準的な電源管理用の規格である。例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータは、物理的にコンピュータ本体とバッテリ部分とに大別されるが、スマートバッテリシステムを適用することにより、バッテリ部分にインテリジェンスを備えるものとして構成される。
具体的には、ノートブック型パーソナルコンピュータは、図４に示すように、バッテリパック１００と、コンピュータ本体１１０とに大別されて構成される。
バッテリパック１００は、バッテリ１０１の他に、インテリジェンスとしてのバッテリ保護ＩＣ（Integrated Circuit）１０２を備え、このバッテリ保護ＩＣ１０２により、バッテリ残量管理及び充放電電流検出、並びに過放電、過電流、及び過熱等からの保護機能を実現する。
一方、コンピュータ本体１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１と、各種機能を実現する周辺ＬＳＩ（Large Scale Integration）１１２との他に、充電器としてのバッテリチャージャー１１３を備え、バッテリ１０１からの電圧情報及び電流情報に基づいて、最適な充放電制御を行う。なお、バッテリチャージャー１１３は、スマートバッテリシステムを適用した場合には、スマートチャージャーとも称される。
このようなノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリパック１００におけるバッテリ保護ＩＣ１０２が、いわゆるＳＭバス（System Management Bus）１２０と称される所定のバスに接続されるとともに、コンピュータ本体１１０におけるバッテリチャージャー１１３が当該ＳＭバス１２０に接続され、さらに、ＣＰＵ１１１も、周辺ＬＳＩ１１２経由で当該ＳＭバス１２０に接続され、これらバッテリ保護ＩＣ１０２とＣＰＵ１１１及びバッテリチャージャー１１３との間で、いわゆる２線式半２重通信を行う。
一方、ノートブック型パーソナルコンピュータをはじめとする各種情報処理装置においては、バッテリの効率的使用を図るべく消費電力を削減するために、様々な省電力機構が提案されているが、このうち例えばいわゆるＡＰＭ（Advanced Power Management）と称される方式がある。このＡＰＭは、キーの入力が一定時間ない場合には、表示装置としてのＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を消灯し、アイドルモードに移行させるといった手段により、消費電力の削減を図るものである。
また、携帯型の電子機器等に使用される組み込み用途では、例えば非特許文献１に記載されているナショナルセミコンダクタ社が開発した技術である"ＰｏｗｅｒＷｉｓｅ"のように、さらにタスク作業量とタスクキューイング等のスケジューリングとに基づいて、ＣＰＵの負荷をＯＳ（Operating System）によって判断し、この作業を実行するクロックスピード及び／又は電圧を設定することにより、必要十分なエネルギの供給を実現し、消費電力の削減を図ることも行われている。
ナショナルセミコンダクタ社、"ＰＯＷＥＲＷＩＳＥ"、［online］、［平成１５年７月３日検索］、インターネット＜URL: http://www.national.com/appinfo/power/powerwise.html＞
さらに、同様の技術しては、例えば特許文献１に記載された技術のように、ＯＳがタスクの状態を判断し、周辺デバイスや回路のクロックを停止させ、消費電力を削減する方法も提案されている。
特開２００２−９１６３８号公報
具体的には、この特許文献１には、複数のタスクを時分割し、逐次、演算処理装置に割り付け、該タスクを見かけ上、並行処理する情報処理装置において、演算処理装置が実行すべき仕事が存在する時間、及び演算処理装置への割り込み処理の時間のみ、演算処理装置を動作せしめる消費電力削減方式及び消費電力削減方法が開示されており、ユーザが実際に使用している状態において、ユーザから見た処理速度を悪化させることなく、消費電力を削減することができるとしている。
ところで、近年では、水素等を多量に含む燃料ガス若しくは燃料流体を供給するとともに、酸化剤ガスとしての酸素（空気）を供給し、これら燃料ガス若しくは燃料流体と酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電電力を得る燃料電池が知られている。例えば、燃料電池としては、電解質膜としてのプロトン伝導体膜を燃料極と空気極との間に挟持した構造を有するものがある。
このような燃料電池は、自動車等の車両に動力源として搭載することによって電気自動車やハイブリット式車両としての応用が大きく期待されている他、その軽量化や小型化が容易となる構造に起因して、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、又は携帯情報端末機といった各種情報処理装置の電源としての用途への応用が試みられている。また、家庭用又は個人用の燃料電池によって発電された電力は、主にいわゆる情報家電等の電化製品に供給されることになる。
しかしながら、燃料電池においては、上述した二次電池のような電源管理用の規格が何ら存在しないことから、当該燃料電池を補機類としての各種電子機器の電源として用いるにあたっては、いかなる制御を行えばよいのか全く不明である。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池を各種電子機器の電源として用いるにあたっての制御内容について指針を与え、負荷に応じた適切な電源管理制御を行うことができる電子機器及びこの電子機器の電源管理制御方法、並びに電子機器本体に対して接続される電源装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成する本発明にかかる電子機器は、所定の電源に基づいて動作する電子機器であって、少なくとも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を有する本体と、二次電池と、上記二次電池を制御する二次電池制御手段と、所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池と、上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段とからなり、上記本体に対して所定のバスを介して接続される電源とを備え、上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、少なくとも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃料電池状態情報とを、上記バスを介して相互に授受することを特徴としている。
また、上述した目的を達成する本発明にかかる電子機器の電源管理制御方法は、少なくとも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を有する本体と、二次電池、上記二次電池を制御する二次電池制御手段、所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池、及び上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段からなり、上記本体に対して所定のバスを介して接続される電源とを備え、上記電源に基づいて動作する電子機器の電源管理制御方法であって、少なくとも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃料電池状態情報とを、上記二次電池制御手段と上記燃料電池制御手段との間で上記バスを介して相互に授受する工程と、上記二次電池残量情報及び上記燃料電池状態情報に基づいて、上記燃料電池を制御する工程とを備えることを特徴としている。
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる電源装置は、少なくとも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を備える所定の電子機器本体に対して所定のバスを介して接続され、上記電子機器本体に対して電力を供給する電源装置であって、二次電池と、上記二次電池を制御する二次電池制御手段と、所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池と、上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段とを備え、上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、少なくとも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃料電池状態情報とを、上記バスを介して相互に授受することを特徴としている。
このような本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置は、それぞれ、二次電池制御手段と燃料電池制御手段との間で、少なくとも二次電池残量情報と燃料電池状態情報とを、バスを介して相互に授受し、二次電池及び燃料電池を制御する。
また、上述した本発明にかかる電子機器において、上記燃料電池制御手段は、上記バスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を取得し、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池を制御することを特徴としている。
さらに、上述した本発明にかかる電子機器の電源管理制御方法は、上記バスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を上記燃料電池制御手段によって取得する工程を備え、上記燃料電池を制御する工程では、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池を制御することを特徴としている。
さらにまた、上述した本発明にかかる電源装置において、上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、それぞれ、上記電子機器本体と上記バスを介して接続されており、上記燃料電池制御手段は、上記バスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を取得し、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池を制御することを特徴としている。
このような本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置は、それぞれ、処理手段の負荷情報に基づいて、燃料電池制御手段によって燃料電池を制御する。
本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置においては、それぞれ、二次電池制御手段と燃料電池制御手段との間で、少なくとも二次電池残量情報と燃料電池状態情報とを、バスを介して相互に授受することにより、これらの情報に基づいて、二次電池と燃料電池とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができる。
また、本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置においては、それぞれ、バスを介して本体と電源とを接続する構成とすることにより、二次電池、燃料電池、及び本体の物理的な構成の自由度を増加させることができる。
さらに、本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置においては、それぞれ、処理手段の負荷情報に基づいて、燃料電池制御手段によって燃料電池を制御することにより、負荷に応じた適切な電源管理制御を行うことができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施の形態は、ノートブック型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、又は携帯情報端末機（Personal Digital Assistants；ＰＤＡ）といった所定の電源に基づいて動作する電子機器である。この電子機器は、リチウムイオンバッテリ等の二次電池と、燃料ガスとしての水素やメタノール等の所定の燃料と酸化剤ガスとしての空気とを用いて電力を発生させる燃料電池とを複合的に組み合わせて電源として用いるものであり、これら二次電池と燃料電池とを協調させた適切な電源管理制御を行うものである。
なお、以下では、電子機器として、ノートブック型パーソナルコンピュータを想定し、既存のリチウムイオンバッテリ等の二次電池からなるバッテリパックに代えて、主に、二次電池と燃料電池とを複合的に組み合わせたハイブリッドパックを電源として用いるものとして説明する。
ノートブック型パーソナルコンピュータは、図１に示すように、後述するコンピュータ本体２０に対して電力を供給する電源としてのハイブリッドパック１０と、コンピュータ本体２０とに大別されて構成される。
ハイブリッドパック１０は、二次電池としてのバッテリ１１と、このバッテリ１１を制御する二次電池制御手段としてのバッテリ保護ＩＣ（Integrated Circuit）１２と、燃料ガスとしての水素やメタノール等の所定の燃料と酸化剤ガスとしての空気とを供給してこれら燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池１３と、この燃料電池１３を制御する燃料電池制御手段としての燃料電池コントローラ１４とを備える。
バッテリ１１は、例えばリチウムイオンバッテリ等から構成され、既存の二次電池を適用することができる。バッテリ１１は、バッテリ保護ＩＣ１２の制御のもとに、後述するバッテリチャージャー２３によって充電可能とされる。また、バッテリ１１は、後述するように、燃料電池コントローラ１４の制御のもとに、燃料電池１３によっても充電可能に構成される。このバッテリ１１から放電された電力は、コンピュータ本体２０の動作電力として用いられる。
バッテリ保護ＩＣ１２は、バッテリ１１を制御するインテリジェンスとして搭載されるものであり、バッテリ１１の残量管理及び充放電電流検出の他、過放電、過電流、及び過熱等からバッテリ１１を保護する。
燃料電池１３は、例えば電解質膜としてのプロトン伝導体膜を燃料極と空気極との間に挟持した構造を有し、燃料電池コントローラ１４の制御のもとに、所定の燃料タンクから供給される燃料を用いて電力を発生する。この燃料電池１３によって発電された電力は、コンピュータ本体２０の動作電力として用いられる。また、この燃料電池１３によって発電された電力は、バッテリ１１の充電にも用いられる。
燃料電池コントローラ１４は、燃料電池１３の制御を司るインテリジェンスとして搭載されるものであり、燃料電池１３の状態の監視や電流及び電圧の測定を行う。
一方、コンピュータ本体２０は、各種処理を実行して電力を消費する処理手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、各種機能を実現する周辺ＬＳＩ（Large Scale Integration）２２と、バッテリ１１に対する充電器としてのバッテリチャージャー２３とを備え、既存のものと同様に構成される。
このようなノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、ハイブリッドパック１０におけるバッテリ保護ＩＣ２２と、燃料電池コントローラ１４とが、それぞれ、いわゆるＳＭバス（System Management Bus）等の所定のバス３０に接続される。また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、コンピュータ本体２０におけるバッテリチャージャー２３がバス３０に接続されるとともに、ＣＰＵ２１も、周辺ＬＳＩ２２経由で当該バス３０に接続される。そして、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、これらバッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４と、ＣＰＵ２１及びバッテリチャージャー２３との間で、いわゆる２線式半２重通信を行う。
このとき、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリ保護ＩＣ１２と燃料電池コントローラ１４との間で、少なくともバッテリ１１の残量を示すバッテリ残量情報と燃料電池１３の状態を示す燃料電池状態情報とを含む各種情報を、バス３０を介して相互に授受することにより、これらの情報に基づいて、バッテリ１１と燃料電池１３とを制御する。
例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリ１１の残量が少なくなった場合には、バッテリ保護ＩＣ１２の制御のもとに、当該バッテリ１１からの放電を抑制又は停止し、バッテリチャージャー２３による当該バッテリ１１の充電を行うとともに、燃料電池コントローラ１４の制御のもとに、燃料電池１３に対する燃料供給量を増加させ、バッテリ１１に対する充電量分の電力増加を補う、といった制御を行う。
また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリ１１が満充電状態に近い場合には、バッテリ保護ＩＣ１２の制御のもとに、当該バッテリ１１からの出力を増加させるとともに、燃料電池コントローラ１４の制御のもとに、燃料電池１３に対する燃料供給量を減少させる、といった制御を行うこともできる。
このように、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリ保護ＩＣ１２と燃料電池コントローラ１４との間で、バス３０を介して各種情報を相互に授受することにより、これらの情報に基づいて、バッテリ１１と燃料電池１３とを協調させた電源管理制御を行うことができる。
また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バス３０を介してハイブリッドパック１０とコンピュータ本体２０とを接続する構成とすることにより、バッテリ１１、燃料電池１３、及びコンピュータ本体２０の３者の物理的な構成の自由度を増加させることができる。
例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、図１に示したように、バッテリ１１及びバッテリ保護ＩＣ１２並びに燃料電池１３及び燃料電池コントローラ１４を１つのパッケージとして構成し、バス３０を介してコンピュータ本体２０に対して外付けする構成の他、バッテリ１１及びバッテリ保護ＩＣ１２をコンピュータ本体２０に内蔵させてバス３０に接続し、燃料電池１３及び燃料電池コントローラ１４を１つのパッケージとして構成した電源パックを、バス３０を介してコンピュータ本体２０に対して外付けするような構成とすることもでき、またこれとは逆に、燃料電池１３及び燃料電池コントローラ１４をコンピュータ本体２０に内蔵させてバス３０に接続し、バッテリ１１及びバッテリ保護ＩＣ１２を１つのパッケージとして構成した電源パックを、バス３０を介してコンピュータ本体２０に対して外付けするような構成とすることもできる。また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリ１１及びバッテリ保護ＩＣ１２からなる電源パックと、燃料電池１３及び燃料電池コントローラ１４からなる電源パックとを別個に構成し、これら２つの電源パックを、バス３０を介してコンピュータ本体２０に対して外付けするような構成とすることもできる。さらに、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリ１１及びバッテリ保護ＩＣ１２、並びに燃料電池１３及び燃料電池コントローラ１４を全てコンピュータ本体２０に内蔵させてバス３０に接続するような構成としてもよい。
いずれにせよ、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バス構成とすることにより、どのような形態であっても、電気信号的には同一のトポロジで共通に制御することが可能となる。
さらに、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、上述したように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４の制御のもとに、バッテリチャージャー２３のみならず、燃料電池１３による当該バッテリ１１の充電を行うこともできる。
すなわち、ハイブリッドパック１０は、回路的には、図２に示すように、バッテリ１１から放電される電力を、バッテリ保護ＩＣ１２によって制御されるＤＣ（Direct Current）−ＤＣコンバータ５１によって変圧し、コンピュータ本体２０に対して出力するとともに、燃料電池１３によって発電された電力を、燃料電池コントローラ１４によって制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ５２によって変圧し、コンピュータ本体２０に対して出力する他に、燃料電池コントローラ１４が充電コントローラ５３として機能し、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２によって変圧した電力を、バッテリ１１に対して供給する構成とされる。
このように、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４の制御のもとに、燃料電池１３によるバッテリ１１の充電を行うこともでき、燃料電池１３によって発電された電力を有効に利用することが可能となる。
さて、以下では、このようなバッテリ１１と燃料電池１３との協調制御についてのより具体的な例について説明する。
燃料電池コントローラ１４は、燃料電池１３の動作モードとして、通常モード及びスタンバイモードの２つを用意するものとする。
燃料電池１３は、通常モードの場合には、燃料電池コントローラ１４により、主に、常時定電圧で出力する定電圧モードで制御され、必要な燃料と空気とが供給されて発電を行う。すなわち、燃料電池１３は、通常モードの場合には、高出力の発電を行う。このとき、燃料電池コントローラ１４は、燃料電池１３におけるスタック構造とされる発電体の温度を最適な温度にまで上昇させ、発電反応を活性化させる。
一方、燃料電池１３は、スタンバイモードの場合には、燃料電池コントローラ１４の制御のもとに、燃料と空気との供給量が絞られ、補機類としてのコンピュータ本体２０が消費する電力を低減させて燃料消費率を向上させるように発電を行う。すなわち、燃料電池１３は、スタンバイモードの場合には、低出力の発電を行う。
ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、このような通常モード及びスタンバイモードによる燃料電池１３の発電制御を行うために、コンピュータ本体２０におけるＣＰＵ２１によって実行されるＯＳ（Operating System）によって把握された当該ＣＰＵ２１の負荷を示す負荷情報を、バス３０を介して燃料電池コントローラ１４に供給する。
燃料電池コントローラ１４は、このＣＰＵ２１の負荷情報を取得することにより、ＣＰＵ２１がアイドル状態であるのか、タスクの処理待ちがあるビジー状態であるのかを把握し、この情報に基づいて、燃料電池１３を通常モードで動作させるか、スタンバイモードで動作させるかを選択する。
さらに、燃料電池コントローラ１４は、少なくとも、バッテリ１１の残量を示すバッテリ残量情報をバッテリ保護ＩＣ１２からバス３０を介して取得するとともに、燃料電池１３の状態を示す燃料電池状態情報を燃料電池１３から取得し、これらバッテリ残量情報及び燃料電池状態情報をも加味して、燃料電池１３の動作モードを決定する。
例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、ＣＰＵ２１の負荷に対する出力電力が急激に増加した場合には、燃料電池１３はスタンバイモードから通常モードへと移行して高出力での発電を開始しようとするが、駆動開始直後といったように発電体の温度が低下している場合には、定格出力での発電を行うことが可能となるまでには時間を要することから、充電完了状態となっているバッテリ１１からも補助的に放電させ、燃料電池１３から出力される電力を補う。
また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、ＣＰＵ２１の負荷が小さい場合には、バッテリ１１に対して充電する必要があれば、燃料電池１３から出力される電力を当該バッテリ１１の充電に用いる。
このようなバッテリ１１及び燃料電池１３の動作モードとＣＰＵ２１の負荷に対する出力電圧とに対する、バッテリ１１及び燃料電池１３の制御内容をまとめると、例えば図３に示すようになる。なお、同図においては、燃料電池１３がスタンバイモードである場合を"Ｌｏ"と示し、燃料電池１３が通常モードである場合を"Ｈｉ"と示し、バッテリ１１の残量が少ない場合を"Ｌｏ"と示し、バッテリ１１の残量が少ない場合を"Ｈｉ"と示し、ＣＰＵ２１の負荷が小さくハイブリッドパック１０からの出力電力が小さくてよい場合を"Ｌｏ"と示し、ＣＰＵ２１の負荷が大きくハイブリッドパック１０からの出力電力を大きくする必要がある場合を"Ｈｉ"と示している。
すなわち、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、同図に示す制御にしたがうものとすれば、燃料電池１３がスタンバイモードであり、バッテリ１１の残量が少なく、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が小さい場合には、燃料電池１３を通常モードに移行させ、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力するとともに、当該燃料電池１３から出力される電力を用いてバッテリ１１を充電するように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、燃料電池１３がスタンバイモードであり、バッテリ１１の残量が少なく、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が大きい場合には、燃料電池１３を通常モードに移行させ、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力し、この出力によっても賄いきれない場合には、当該コンピュータ本体２０をシャットダウンするように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
さらに、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、燃料電池１３がスタンバイモードであり、バッテリ１１の残量が多く、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が小さい場合には、燃料電池１３をスタンバイモードのまま維持し、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力するように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
さらにまた、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、燃料電池１３がスタンバイモードであり、バッテリ１１の残量が多く、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が大きい場合には、燃料電池１３を通常モードに移行させ、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力するとともに、当該燃料電池１３が定格出力での発電を行うことが可能となるまでバッテリ１１からも放電してコンピュータ本体２０に対して出力するように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、燃料電池１３が通常モードであり、バッテリ１１の残量が少なく、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が小さい場合には、燃料電池１３を通常モードのまま維持し、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力するとともに、当該燃料電池１３から出力される電力を用いてバッテリ１１を充電するように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
さらに、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、燃料電池１３が通常モードであり、バッテリ１１の残量が少なく、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が大きい場合には、燃料電池１３を通常モードのまま維持し、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力するとともに、余裕があれば当該燃料電池１３から出力される電力を用いてバッテリ１１を充電するように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
さらにまた、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、燃料電池１３が通常モードであり、バッテリ１１の残量が多く、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が小さい場合には、燃料電池１３をスタンバイモードに移行させ、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力するように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
また、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、燃料電池１３が通常モードであり、バッテリ１１の残量が多く、さらに、ＣＰＵ２１の負荷が大きい場合には、燃料電池１３を通常モードのまま維持し、燃料電池１３から出力される電力をコンピュータ本体２０に対して出力するとともに、バッテリ１１からも放電してコンピュータ本体２０に対して出力するように、バッテリ保護ＩＣ１２及び燃料電池コントローラ１４によってバッテリ１１及び燃料電池１３を制御する。
このように、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、ＣＰＵ２１の負荷情報、バッテリ残量情報、及び燃料電池状態情報に基づいて、燃料電池１３の動作モードを決定し、負荷に応じてバッテリ１１と燃料電池１３とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができる。このとき、ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、ＯＳによって把握されたＣＰＵ２１の負荷情報を燃料電池コントローラ１４が取得することにより、当該燃料電池コントローラ１４によってタスクスケジューリングに基づいた電力消費情報を把握することができることから、従来のＣＰＵの消費電流を検出する方式に比べ、ＣＰＵ２１の負荷変動にともなう電力消費の「予定」に対してハイブリッドパック１０が適切な準備を行うことができ、バッテリ１１と燃料電池１３とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができる。
以上詳細に説明したように、本発明の実施の形態として示す電子機器においては、バッテリ１１と燃料電池１３とを複合的に組み合わせたハイブリッドパック１０を電源として用い、バッテリ保護ＩＣ１２と燃料電池コントローラ１４との間で、少なくともバッテリ１１の残量を示すバッテリ残量情報と燃料電池１３の状態を示す燃料電池状態情報とを含む各種情報を、バス３０を介して相互に授受することにより、これらの情報に基づいて、バッテリ１１と燃料電池１３とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができる。
また、この電子機器においては、燃料電池コントローラ１４によってＣＰＵ２１の負荷情報を取得することにより、負荷に応じてバッテリ１１と燃料電池１３とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、図３に示したように、バッテリ１１の充電状態、燃料電池１３の状態、ＣＰＵ２１の状態を、それぞれ、２段階に設定し、これらの組み合わせに応じた制御を行うものとして説明したが、本発明は、３段階以上の設定やアナログ的な関数によって求められる条件設定を行うようにしてもよく、これに応じた制御内容も任意に設定することができる。
また、本発明は、燃料電池１３に対して燃料を供給する燃料タンクに制御手段としての所定のコントローラを設けてバス３０に接続し、当該燃料タンクに貯留されている燃料の残量を監視させ、燃料電池コントローラ１４により、このコントローラによって検出された燃料の残量に基づいて、燃料電池１３の動作を制御するようにしてもよく、また、燃料電池コントローラ１４自身がこのような燃料の残量を監視する機能を有するように構成してもよい。
さらに、本発明は、メタノールの他、例えばエタノールや水素等の気体を燃料としてもよい。
さらにまた、上述した実施の形態では、バッテリ１１として、主にリチウムイオンバッテリを用いるものとして説明したが、本発明は、いわゆるニッケル水素バッテリ等を適用することができ、また、キャパシタであってもよい。
また、上述した実施の形態では、主にＳＭバスを介して各部を接続するものとして説明したが、本発明は、汎用のバスであっても適用することができる。
さらに、上述した電子機器としては、ノートブック型パーソナルコンピュータに限られるものではなく、本発明は、例えば、携帯型のプリンタやファクシミリ装置、パーソナルコンピュータ用周辺機器、携帯電話機を含む電話機、テレビジョン受像機、通信機器、携帯情報端末機、カメラ、オーディオ機器、ビデオ機器、扇風機、冷蔵庫、アイロン、ポット、掃除機、炊飯器、電磁調理器、照明器具、ゲーム機やラジコンカー等の玩具、電動工具、医療機器、測定機器、車両搭載用機器、事務機器、健康美容器具、電子制御型ロボット、衣類型電子機器、レジャー用品、スポーツ用品等を挙げることができ、その他の用途であっても燃料電池を電源として用いる任意の電子機器に適用することができる。
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
本発明の実施の形態として示す電子機器の一例であるノートブック型パーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。 同ノートブック型パーソナルコンピュータの電源として用いるハイブリッドパックの回路構成を示すブロック図であって、燃料電池によるバッテリの充電を行う機能を説明するための図である。 バッテリ及び燃料電池の動作モードとＣＰＵの負荷に対する出力電圧とに対する、バッテリ及び燃料電池の制御内容を示す図である。 従来のノートブック型パーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。
符号の説明
１０ ハイブリッドパック
１１ バッテリ
１２ バッテリ保護ＩＣ
１３ 燃料電池
１４ 燃料電池コントローラ
２０ コンピュータ本体
２１ ＣＰＵ
２２ 周辺ＬＳＩ
２３ バッテリチャージャー
５１，５２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
５３ 充電コントローラ

Claims (23)

  1. 所定の電源に基づいて動作する電子機器であって、
    少なくとも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を有する本体と、
    二次電池と、上記二次電池を制御する二次電池制御手段と、所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池と、上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段とからなり、上記本体に対して所定のバスを介して接続される電源とを備え、
    上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、少なくとも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃料電池状態情報とを、上記バスを介して相互に授受すること
    を特徴とする電子機器。
  2. 上記燃料電池制御手段は、上記バスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を取得し、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池を制御すること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  3. 上記燃料電池制御手段は、上記燃料電池について複数の動作モードを設定し、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池の動作モードを決定すること
    を特徴とする請求項２記載の電子機器。
  4. 上記燃料電池制御手段は、さらに上記二次電池残量情報と上記燃料電池状態情報とを加味して、上記燃料電池の動作モードを決定すること
    を特徴とする請求項３記載の電子機器。
  5. 上記燃料電池制御手段は、上記燃料電池から出力される電力を用いて上記二次電池を充電するように制御すること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  6. 上記燃料電池制御手段は、上記燃料電池に対して供給する燃料の残量を監視し、当該残量に基づいて、上記燃料電池を制御すること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  7. 上記バスに接続され、上記燃料電池に対して燃料を供給するタンクに貯留されている当該燃料の残量を監視する制御手段を備え、
    上記燃料電池制御手段は、上記制御手段によって検出された上記燃料の残量に基づいて、上記燃料電池を制御すること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  8. 上記二次電池及び上記二次電池制御手段、並びに上記燃料電池及び上記燃料電池制御手段は、１つのパッケージとして構成され、上記バスを介して上記本体に対して外付けされること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  9. 上記二次電池及び上記二次電池制御手段は、上記本体に内蔵されており、
    上記燃料電池及び上記燃料電池制御手段は、１つのパッケージとして構成され、上記バスを介して上記本体に対して外付けされること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  10. 上記燃料電池及び上記燃料電池制御手段は、上記本体に内蔵されており、
    上記二次電池及び上記二次電池制御手段は、１つのパッケージとして構成され、上記バスを介して上記本体に対して外付けされること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  11. 上記二次電池及び上記二次電池制御手段は、１つのパッケージとして構成され、上記バスを介して上記本体に対して外付けされ、
    上記燃料電池及び上記燃料電池制御手段は、上記パッケージとは別個の１つのパッケージとして構成され、上記バスを介して上記本体に対して外付けされること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  12. 上記二次電池及び上記二次電池制御手段、並びに上記燃料電池及び上記燃料電池制御手段は、上記本体に内蔵されていること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  13. 上記バスは、２線式半２重通信を行うものであること
    を特徴とする請求項１記載の電子機器。
  14. 少なくとも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を有する本体と、二次電池、上記二次電池を制御する二次電池制御手段、所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池、及び上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段からなり、上記本体に対して所定のバスを介して接続される電源とを備え、上記電源に基づいて動作する電子機器の電源管理制御方法であって、
    少なくとも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃料電池状態情報とを、上記二次電池制御手段と上記燃料電池制御手段との間で上記バスを介して相互に授受する工程と、
    上記二次電池残量情報及び上記燃料電池状態情報に基づいて、上記燃料電池を制御する工程とを備えること
    を特徴とする電子機器の電源管理制御方法。
  15. 上記バスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を上記燃料電池制御手段によって取得する工程を備え、
    上記燃料電池を制御する工程では、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池を制御すること
    を特徴とする請求項１４記載の電子機器の電源管理制御方法。
  16. 少なくとも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を備える所定の電子機器本体に対して所定のバスを介して接続され、上記電子機器本体に対して電力を供給する電源装置であって、
    二次電池と、
    上記二次電池を制御する二次電池制御手段と、
    所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池と、
    上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段とを備え、
    上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、少なくとも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃料電池状態情報とを、上記バスを介して相互に授受すること
    を特徴とする電子機器。
  17. 上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、それぞれ、上記電子機器本体と上記バスを介して接続されており、
    上記燃料電池制御手段は、上記バスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を取得し、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池を制御すること
    を特徴とする請求項１６記載の電源装置。
  18. 上記燃料電池制御手段は、上記燃料電池について複数の動作モードを設定し、上記負荷情報に基づいて、上記燃料電池の動作モードを決定すること
    を特徴とする請求項１７記載の電源装置。
  19. 上記燃料電池制御手段は、さらに上記二次電池残量情報と上記燃料電池状態情報とを加味して、上記燃料電池の動作モードを決定すること
    を特徴とする請求項１８記載の電源装置。
  20. 上記燃料電池制御手段は、上記燃料電池から出力される電力を用いて上記二次電池を充電するように制御すること
    を特徴とする請求項１６記載の電源装置。
  21. 上記燃料電池制御手段は、上記燃料電池に対して供給する燃料の残量を監視し、当該残量に基づいて、上記燃料電池を制御すること
    を特徴とする請求項１６記載の電源装置。
  22. 上記バスに接続され、上記燃料電池に対して燃料を供給するタンクに貯留されている当該燃料の残量を監視する制御手段を備え、
    上記燃料電池制御手段は、上記制御手段によって検出された上記燃料の残量に基づいて、上記燃料電池を制御すること
    を特徴とする請求項１６記載の電源装置。
  23. 上記バスは、２線式半２重通信を行うものであること
    を特徴とする請求項１６記載の電源装置。
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