JP2006178579A - Microcomputer system using fuel cell as power source - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microcomputer system capable of maintaining information, such as program execution states or process results, as much required under the power supply voltage supplied and maintained to the microcomputer system without saving information, such as program execution state or process results, at the time of power interruption in a non-volatile storage region or a storage region having a backup power source. <P>SOLUTION: By providing two series of fuel containers 250, 251 and controlling fuel supply to a generating part 202 by the two series of fuel containers even when a power interruption occurs, such as a power switch interruption or an unexpected power interruption, power supply to the microcomputer system is maintained as long as necessary. By arranging and constituting fuel supply to the generating part 202 by the second fuel container 251 as an auxiliary fuel container of the two series of fuel containers 250, 251 independently from a fuel interruption, problems caused by multiple interruptions of the power source are avoided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池を電力供給源とするマイクロコンピュータシステムに関する。   The present invention relates to a microcomputer system using a fuel cell as a power supply source.

一般に、マイクロコンピュータシステムは、中央処理部(CPU)、読出し専用記憶部(ROM)、ランダムアクセス記憶部(RAM)、入出力制御部、制御プログラム、電源部等から構成されている。マイクロコンピュータシステムは、これに専用ハードウェア部を追加し、制御プログラムを可変として専用プログラム化することにより用途別の電子装置として、広く発展を遂げてきた。   In general, a microcomputer system includes a central processing unit (CPU), a read-only storage unit (ROM), a random access storage unit (RAM), an input / output control unit, a control program, a power supply unit, and the like. The microcomputer system has been widely developed as an electronic device for each application by adding a dedicated hardware unit to the microcomputer system and making the control program variable and dedicated program.

近年、特に携帯型や可搬型の電子装置においては、文字、静止画、動画、音声等の情報を高速、大量、長時間扱う必要性から、小型化は当然のこととして、マイクロコンピュータシステムの高速処理化、回路やメモリの大容量化、節電、電池の長寿命・高出力化等が求められてきた。これら要求に応え進歩を遂げてきた代表的技術に、32ビットCPU等における並列処理ビット数の向上、RISCアーキテクチャの採用等の高速処理技術と、システムオンチップ、フラッシュメモリにおける多値化、複合メモリの実装技術等の大容量化技術と、機能ブロック制御、動作モード制御、スリープ/サスペンド制御、イベントモード制御等の節電技術と、リチウムイオン二次電池、非接触給電等の給電技術がある。   In recent years, especially in portable and portable electronic devices, it is necessary to handle information such as characters, still images, moving images, and voices at high speed, in large quantities, and for a long time. There has been a demand for processing, large capacity of circuits and memories, power saving, long battery life and high output. Representative technologies that have made progress in response to these demands include high-speed processing technology such as improvement in the number of parallel processing bits in 32-bit CPUs, adoption of RISC architecture, multi-valued system-on-chip, flash memory, and composite memory There are large-capacity technologies such as mounting technology, power-saving technologies such as functional block control, operation mode control, sleep / suspend control, and event mode control, and power supply technologies such as lithium ion secondary batteries and non-contact power supply.

さて、マイクロコンピュータシステムからなる電子装置への給電手段として、上記のリチウムイオン二次電池の他に、アルカリ乾電池、リチウム電池等の一次電池と、ニカド電池、ニッケル水素電池等の二次電池が多用されているが、ともに使用後に回収し処理しなければならないという課題を有している。更に、二次電池では充放電を繰り返して使用するため充電器が必要であり、充電に要する時間的、電気的なロスと相俟って、これも課題となっている。   In addition to the above lithium ion secondary batteries, primary batteries such as alkaline dry batteries and lithium batteries, and secondary batteries such as nickel-cadmium batteries and nickel metal hydride batteries are frequently used as means for supplying power to electronic devices composed of microcomputer systems. However, both have the problem of having to collect and process after use. Furthermore, a secondary battery requires a charger because it is used repeatedly for charging and discharging, and this is also a problem due to the time and electrical loss required for charging.

携帯型や可搬型の電子装置における給電手段の課題として、電池のエネルギ密度の向上、省資源、省エネルギ、環境負荷低減があり、今後これを解決する技術として燃料電池が注目されている。   Problems with power supply means in portable and portable electronic devices include improvement of battery energy density, resource saving, energy saving, and reduction of environmental load. Fuel cells are attracting attention as a technology for solving these problems in the future.

特に、小型電子機器の用途に適した燃料電池として、改質器が不要で小型化が容易、低温作動が可能、液体燃料を使用しているので可搬性がある等の理由によりメタノールを直接反応させて起電力を得る直接メタノール型燃料電池(DMFC)が有望視されている。DMFCは、図7の動作原理図に示されるように、夫々燃料極、空気極とも呼ばれる負極、正極の電極とプロトン伝導体である固体高分子電解質膜(PEM)から構成される。負極には燃料としてメタノールと水の混合液が供給され、下記(化1)の化学反応式に示す酸化反応が起る。正極においては空気中の酸素が取込まれ、下記(化2)の化学反応式に示す酸素還元反応が発生する。これらの反応の結果、下記(化3)の化学反応式及び図7に示されるように負極と正極の間に起電力が発生し、副生成物として炭酸ガスと水が生じる。   In particular, as a fuel cell suitable for small electronic devices, it does not require a reformer, is easy to miniaturize, can operate at low temperatures, and uses liquid fuel, so it reacts directly with methanol. A direct methanol fuel cell (DMFC) that obtains an electromotive force by promising is promising. As shown in the operation principle diagram of FIG. 7, the DMFC includes a negative electrode, also called a fuel electrode and an air electrode, a positive electrode, and a solid polymer electrolyte membrane (PEM) that is a proton conductor. A mixed liquid of methanol and water is supplied to the negative electrode as a fuel, and an oxidation reaction shown in the chemical reaction formula shown below (Chemical Formula 1) occurs. In the positive electrode, oxygen in the air is taken in and an oxygen reduction reaction shown in the chemical reaction formula of the following (Chemical Formula 2) occurs. As a result of these reactions, an electromotive force is generated between the negative electrode and the positive electrode as shown in the following chemical reaction formula (Chemical Formula 3) and FIG. 7, and carbon dioxide gas and water are generated as by-products.

(化1)
負極 : CHOH+HO→CO+6H+6e
(化2)
正極 : 3/2O+6H+6e→3H
(化3)
全反応 : CHOH+3/2O→CO+2H
(Chemical formula 1)
Negative electrode: CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e
(Chemical formula 2)
Positive electrode: 3 / 2O 2 + 6H + + 6e → 3H 2 O
(Chemical formula 3)
Total reaction: CH 3 OH + 3 / 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

従来、燃料電池を備えた多種のシステムや装置が提案されており、例えば、下記の特許文献1においては、電力の供給を安定させ、機器が多様化した場合でも柔軟に対応できる燃料電池発電制御システムの構成が示されている。この構成においては、電子装置と発電装置との間で、電子装置からは機器情報を送出し、発電装置からは燃料残時間等の情報を送出することにより、発電装置において燃料供給量と電力量を制御する。   Conventionally, various systems and devices equipped with a fuel cell have been proposed. For example, in Patent Document 1 below, fuel cell power generation control that stabilizes the supply of power and can flexibly cope with diversification of equipment. The system configuration is shown. In this configuration, between the electronic device and the power generation device, device information is transmitted from the electronic device, and information such as the remaining fuel time is transmitted from the power generation device. To control.

また、下記の特許文献2においては、所定の電子装置の電極端子に直接接続でき、電子装置を安定に動作させ、発電用燃料を効率的に利用できる電源システムの構成が示されている。この構成は電子装置と発電装置(発電モジュール)を含み、電子装置は発電装置との間で制御信号を送受するコントローラを有し、発電装置は主発電部と副発電部の2系列の発電部を制御する制御部を有する。この構成は基本的には発電された電子装置への電源電圧の変動量を発電部への燃料供給量へフィードバックし、電力供給を最適に制御しようとするものである。   Further, Patent Document 2 below shows a configuration of a power supply system that can be directly connected to an electrode terminal of a predetermined electronic device, stably operate the electronic device, and can efficiently use power generation fuel. This configuration includes an electronic device and a power generation device (power generation module), the electronic device has a controller that transmits and receives control signals to and from the power generation device, and the power generation device includes two power generation units, a main power generation unit and a sub power generation unit A control unit for controlling This configuration basically attempts to optimally control the power supply by feeding back the fluctuation amount of the power supply voltage to the generated electronic device to the fuel supply amount to the power generation unit.

このような既に提案されている燃料電池システムでは、一般に、燃料電池側からみた制御に関する構成と方法について開示されているが、マイクロコンピュータシステムの動作、特にその電源との関わりに関する制御の手段、方法については十分に開示されてはいない。携帯型や可搬型電子装置に対する節電、長時間、長寿命、高出力等の要求に応えるためには、上述の節電技術と燃料電池を組合せば、更に効果が増すと期待される。マイクロコンピュータ側からみた場合、電源との関わりは、一般に、電源起動、定常動作、待機動作、終了動作、突発的な予期せぬ電源遮断の各段階において、異なる動作態様で発生し、終了する。特に、予期せぬ電源遮断に対する制御は、携帯型や可搬型電子装置の安定的動作にとって重要な技術である。   In such an already proposed fuel cell system, a configuration and method relating to control as viewed from the fuel cell side are generally disclosed. However, control means and method relating to the operation of the microcomputer system, particularly in relation to its power supply. Is not fully disclosed. In order to meet demands for power saving, long time, long life, high output, etc. for portable and portable electronic devices, it is expected that the effect will be further enhanced by combining the above power saving technology and fuel cell. When viewed from the microcomputer side, the relationship with the power supply generally occurs and ends in different modes of operation at each stage of power activation, steady operation, standby operation, termination operation, and sudden unexpected power interruption. In particular, control against unexpected power interruption is an important technique for stable operation of portable and portable electronic devices.

さて、本発明が解決しようとする課題を明らかにするために、従来技術の視点から、アルカリ乾電池やリチウムイオン電池等に代表される一次電池や二次電池を用いたマイクロコンピュータシステムにおける電源起動、定常動作、待機動作、終了動作、突発的な予期せぬ電源遮断の各段階で想定される制御の手段、方法を、図8を参照しながら以下に説明する。尚、上述の各段階における制御の手段、方法は、燃料電池採用のマイクロコンピュータシステムにおいても、一次電池や二次電池を使用した場合に類似すると想定される。   Now, in order to clarify the problem to be solved by the present invention, from the viewpoint of the prior art, power activation in a microcomputer system using a primary battery or a secondary battery typified by an alkaline dry battery or a lithium ion battery, The control means and method assumed in each stage of steady operation, standby operation, termination operation, and sudden unexpected power interruption will be described below with reference to FIG. It should be noted that the control means and method at each stage described above are assumed to be similar to those in the case of using a primary battery or a secondary battery in a microcomputer system employing a fuel cell.

図8は、マイクロコンピュータシステムと電源の相互間の動作上の関係を示す一例である。以下、本発明においては図8で示される電源制御の手段、方法を従来型電源制御方式と呼ぶ。   FIG. 8 shows an example of the operational relationship between the microcomputer system and the power supply. Hereinafter, in the present invention, the power control means and method shown in FIG. 8 are referred to as a conventional power control system.

電源起動動作(1)において、マイクロコンピュータは、電源スイッチが投入される以前はリセット状態にあり、電源スイッチ投入後は電源線の電圧を検出して規定値以上になると非活性化されるマイクロコンピュータに対するリセット信号によりリセット解除状態に入り、最初のプログラムの実行を開始する。即ち、マイクロコンピュータは自らの状態を初期化し、マイクロコンピュータシステムにおけるコマンド等の起動要因待ちの状態、いわゆる待機動作(3)に移行する。尚、一般的にマイクロコンピュータはパワーオンリセットと呼ばれる電源スイッチによるリセットと後続のリセット解除、及び、マニュアルリセットと呼ばれる手動リセットスイッチによるリセットと後続のリセット解除の二つの動作の内何れかを外部割込み信号の状態を検出して選択する。   In the power-on operation (1), the microcomputer is in a reset state before the power switch is turned on, and after the power switch is turned on, the microcomputer is deactivated when the voltage of the power line is detected and becomes a specified value or more. The reset release state is entered by the reset signal to start execution of the first program. In other words, the microcomputer initializes its own state and shifts to a waiting state for activation factors such as commands in the microcomputer system, so-called standby operation (3). In general, the microcomputer externally interrupts one of two operations: power-on reset called power-on reset and subsequent reset release, and manual reset switch called manual reset and subsequent reset release. Detect and select the signal status.

定常動作(2)は、電子装置の用途として本来求められている動作の状態を指す。マイクロコンピュータは、外部から入力されたコマンドの処理とその処理結果の外部への伝達とマイクロコンピュータ内部の演算処理等を実行し、これらの処理が完了すると、通常、再度、待機動作(3)に移行する。   Steady operation (2) refers to a state of operation originally required for use of an electronic device. The microcomputer performs processing of commands input from the outside, transmission of the processing results to the outside, arithmetic processing inside the microcomputer, and the like. When these processes are completed, the microcomputer normally returns to the standby operation (3). Transition.

マイクロコンピュータは待機動作(3)に移行すると、外部コマンドや割込み等の起動要因待ちの状態で、マイクロコンピュータに固有に備わっているスリープやスタンバイ等の節電動作モードを実行している。節電動作モードはパワーオンリセットやマニュアルリセットや割込み信号によって解除される(図示せず)。   When the microcomputer shifts to the standby operation (3), it executes a power saving operation mode such as sleep or standby, which is inherent to the microcomputer, while waiting for an activation factor such as an external command or an interrupt. The power saving operation mode is canceled by a power-on reset, a manual reset, or an interrupt signal (not shown).

終了動作(4)において電源スイッチ遮断の事象が発生すると、一般的にはマイクロコンピュータシステム即ち電子装置は即座にリセットされる。また、ある種の電子装置の終了動作の例では、電源スイッチ遮断の事象が発生するとマイクロコンピュータに対して割込み信号として電源遮断の状態が通知され、マイクロコンピュータはこれを検知すると電源電位に動作余裕がある期間内に、図8において「プログラム終了処理」として示されるマイクロコンピュータの状態等の所定の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避し、電子装置の動作を終了させる。   When a power switch shut-off event occurs in the end operation (4), generally the microcomputer system or electronic device is immediately reset. Also, in an example of the termination operation of a certain type of electronic device, when a power switch cut-off event occurs, the microcomputer is notified of the power cut-off state as an interrupt signal. Within a certain period, predetermined information such as the state of the microcomputer shown as “program end processing” in FIG. 8 is saved in a non-volatile storage area or a storage area having a backup power source, and the operation of the electronic device is ended. .

更に、一次電池や二次電池等の従来型の電池を備えた電子装置において電池を交換する場合、終了動作と起動動作は、一般に、電池空状態の警告発生、交換電池の用意、電子装置の電源スイッチ遮断または電子装置の動作ロック、電子装置内部でマイクロコンピュータによるプログラム状態や処理結果の退避、電池交換、電源スイッチ再投入またはロック解除、プログラム状態や処理結果の復帰、電池交換の前の状態から使用再開の一連の電池交換シーケンスから構成される。燃料電池を備えた電子装置においても、燃料容器の交換に伴う終了動作と起動動作は、基本的には前記と類似のシーケンスから構成される。   Further, when a battery is replaced in an electronic device equipped with a conventional battery such as a primary battery or a secondary battery, the end operation and the start-up operation are generally performed in response to the occurrence of a battery empty warning, the preparation of a replacement battery, Power switch shut-off or electronic device operation lock, saving of program status and processing results by microcomputer inside electronic device, battery replacement, power switch reactivation or unlocking, return of program status and processing results, status before battery replacement To a series of battery replacement sequences for resuming use. Even in an electronic apparatus equipped with a fuel cell, the end operation and the start-up operation associated with the replacement of the fuel container are basically composed of a sequence similar to the above.

予期せぬ電源遮断(5)の例として、電子装置の動作中に従来型電池や燃料容器が誤って外れた場合や電源線や燃料経路が切断された場合等がある。予期せぬ電源遮断(5)の事象発生においては、電源線の電圧変動を監視し、規定値範囲外となるとマイクロコンピュータに対し割込み信号を発生する。マイクロコンピュータは、この割込み信号を予期せぬ電源遮断として認識し、マイクロコンピュータ自身に電源電圧が印加されて動作可能な期間内に最優先の割込み処理としてプログラム実行状態や処理結果等の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避することによって電源復帰時の再開動作に備え、その後、電子装置の動作を終了させる。   Examples of unexpected power shutdown (5) include a case where a conventional battery or a fuel container is accidentally removed during operation of an electronic device, or a case where a power line or a fuel path is disconnected. In the event of an unexpected power shutdown (5), the voltage fluctuation of the power line is monitored, and an interrupt signal is generated to the microcomputer when it is outside the specified value range. The microcomputer recognizes this interrupt signal as an unexpected power-off, and information such as the program execution status and processing result is stored in a non-volatile manner as the highest priority interrupt processing within a period in which the power supply voltage is applied to the microcomputer itself. In preparation for a restart operation when power is restored, the operation of the electronic device is terminated.

特開2003−115313号公報JP 2003-115313 A 特開2002−280035号公報JP 2002-280035 A

従来型電源制御方式は、要約すると次の3動作に分類される。即ち、第1の動作は、電源線の電圧変動を監視し変動要因を識別するものであり、第2の動作は、監視値が規定値範囲内であれば定常動作や待機動作の通常動作を行うものであり、第3の動作は、監視値が規定値範囲外であれば例外的な動作として変動要因に応じた処理を行うものである。第3の動作では、マイクロコンピュータへの供給電圧を規定時間の間維持する時間確保手段と、確保された時間内にマイクロコンピュータのプログラム実行状態や処理結果等の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避する手段が求められる。   In summary, the conventional power control method is classified into the following three operations. That is, the first operation monitors the voltage fluctuation of the power supply line and identifies the fluctuation factor, and the second operation performs normal operation such as steady operation or standby operation if the monitored value is within the specified value range. The third operation is to perform processing according to the variation factor as an exceptional operation if the monitored value is outside the specified value range. In the third operation, time securing means for maintaining the supply voltage to the microcomputer for a specified time, and information such as the program execution state and processing result of the microcomputer within the secured time are stored in the nonvolatile storage area and the backup power source. Means for evacuating to a storage area provided with

このような従来型電源制御方式においては、マイクロコンピュータは、電源部の出力電圧の変動情報を通常電源監視用素子から受取り、変動要因に対応した処理を行う。変動要因として電源スイッチの投入や遮断等があり、マイクロコンピュータはこれらの変動要因を識別し、電源部の出力電圧が上昇方向であれば起動処理、即ちマイクロコンピュータシステムの状態を初期値に設定後プログラムの実行を開始するか、もしくはプログラム実行状態や処理結果等の情報を復元してプログラムの実行を再開する。一方、マイクロコンピュータは電源部の出力電圧が下降方向であれば動作を終了するか、もしくは予期せぬ電源遮断の処理としてプログラム実行状態や処理結果等を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避するための処理を実行後、動作を終了する。一般的には このような電源制御方式においては、マイクロコンピュータのプログラム実行状態や処理結果等の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避するための時間を確保する手段が求められる。上述の監視値が許容値外になると退避時間を確保するに十分な時間遅延をもってリセット信号を非活性化しマイクロコンピュータシステムを安定動作させなければならない。このため、例えば、予期せぬ電源遮断の場合、退避可能なマイクロコンピュータのプログラム実行状態や処理結果等の情報量は、確保できるリセット信号の遅延時間と安定的に動作可能なマイクロコンピュータの供給電圧の維持時間を勘案して決定しなければならないという課題がある。   In such a conventional power supply control system, the microcomputer receives the fluctuation information of the output voltage of the power supply unit from the normal power supply monitoring element, and performs processing corresponding to the fluctuation factor. The fluctuation factors include turning on and off the power switch, etc. The microcomputer identifies these fluctuation factors, and if the output voltage of the power supply section is increasing, start processing, that is, after setting the microcomputer system state to the initial value The execution of the program is started, or the program execution state is resumed by restoring information such as the program execution state and the processing result. On the other hand, the microcomputer terminates the operation if the output voltage of the power supply section is decreasing, or stores the program execution state and processing result as a process of unexpected power shut-off with a non-volatile storage area and a backup power supply. After executing the process for saving to the area, the operation is terminated. In general, such a power supply control method requires means for securing time for saving information such as the program execution state of the microcomputer and processing results to a nonvolatile storage area or a storage area having a backup power supply. It is done. If the above monitoring value is outside the allowable value, the reset signal must be deactivated with a sufficient time delay to ensure the save time, and the microcomputer system must be operated stably. For this reason, for example, in the case of an unexpected power shutdown, the amount of information such as the program execution state and processing result of the microcomputer that can be saved is the delay time of the reset signal that can be secured and the supply voltage of the microcomputer that can operate stably There is a problem that it must be determined in consideration of the maintenance time.

従来型電源制御方式の更なる課題として、電源の多重遮断への対処方法がある。即ち、電源遮断を検出し動作可能な電源電圧が印加されている状態でマイクロコンピュータがプログラム実行状態や処理結果等の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避している期間中に、更に何らかの原因で供給電圧が維持できなくなった場合の効果的な対処の方法が課題となっている。複数の電源を使用し多重遮断に対応して切替える方法があるが、これは携帯型や可搬型の電子装置に適した方法とは言えない。   As a further problem of the conventional power supply control method, there is a method for coping with multiple interruptions of the power supply. That is, a period during which the microcomputer saves information such as the program execution state and processing results to a nonvolatile storage area or a storage area equipped with a backup power source while a power supply voltage that can be operated is detected and the power supply is applied In addition, there is a problem of a method for effectively dealing with the case where the supply voltage cannot be maintained for some reason. There is a method of using a plurality of power supplies and switching in response to multiple interruption, but this is not a method suitable for a portable or portable electronic device.

本発明は、従来型電源制御方式における上述の諸課題に応えるため、燃料電池発電部とマイクロコンピュータより構成されるマイクロコンピュータシステム及びその電源制御の方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a microcomputer system including a fuel cell power generation unit and a microcomputer and a method for controlling the power supply in order to meet the above-described problems in the conventional power supply control system.

上記目的を達成するための本発明に係るマイクロコンピュータシステムは、外部とのインターフェイス機能を有する入出力装置と、プログラム実行とデータ処理を行う処理ユニット、プログラム及びデータを格納する記憶ユニット、及び、前記入出力装置との間でデータと制御信号を送受信する入出力制御ユニットを含むマイクロコンピュータ部と、システム内に電力を供給する電源ユニットと、を備えてなるマイクロコンピュータシステムであって、前記電源ユニットが、燃料電池からなる発電部と、前記マイクロコンピュータ部に対する制御機能を有する電源制御部と、前記システム内に主電力を供給する場合に前記発電部へ燃料供給を行う第1燃料容器と前記システム内に補助電力を供給する場合に前記発電部へ燃料供給を行う第2燃料容器と、を有し、前記電源制御部が、前記マイクロコンピュータ部が実行する起動動作、定常動作、待機動作、終了動作、または、予期せぬ電源遮断に対する緊急動作に対応して前記第1燃料容器及び前記第2燃料容器からの各燃料供給を制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a microcomputer system according to the present invention includes an input / output device having an interface function with the outside, a processing unit for executing programs and processing data, a storage unit for storing programs and data, A microcomputer system comprising: a microcomputer unit including an input / output control unit that transmits and receives data and control signals to and from an entry output device; and a power supply unit that supplies power to the system, wherein the power supply unit A power generation unit comprising a fuel cell, a power supply control unit having a control function for the microcomputer unit, a first fuel container for supplying fuel to the power generation unit when main power is supplied into the system, and the system A second fuel for supplying fuel to the power generation unit when auxiliary power is supplied The first fuel in response to an activation operation, a steady operation, a standby operation, an end operation, or an emergency operation for an unexpected power interruption executed by the microcomputer unit. Each fuel supply from the container and the second fuel container is controlled.

つまり、本発明に係るマイクロコンピュータシステムにおいては、2系列の燃料容器を備え、電源スイッチ遮断や予期せぬ電源遮断等の電源遮断事象が発生した場合においても2系列の燃料容器による発電部への燃料供給を制御することにより、マイクロコンピュータシステムへの必要な限りの電源供給が維持されることを特徴とする。   That is, in the microcomputer system according to the present invention, two series of fuel containers are provided, and even when a power shut-off event such as a power switch shut-off or an unexpected power shut-off occurs, By controlling the fuel supply, as much power supply as necessary to the microcomputer system is maintained.

更に、本発明に係るマイクロコンピュータシステムは、上述の課題を解決するため、電源遮断におけるプログラム実行状態や処理結果等の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避することなく、つまり、当該情報を記憶ユニット上で移動させることなく、2系列の燃料容器による発電部への燃料供給を制御することによりマイクロコンピュータシステムに供給維持される電源電圧の下で、必要な限りのプログラム実行状態や処理結果等の情報を保持することを特徴とする。   Furthermore, in order to solve the above-described problems, the microcomputer system according to the present invention saves information such as a program execution state and a processing result in power shutdown in a storage area having a nonvolatile storage area or a backup power source, That is, as many programs as necessary under the power supply voltage supplied and maintained in the microcomputer system by controlling the fuel supply to the power generation unit by the two series of fuel containers without moving the information on the storage unit. It is characterized by holding information such as execution status and processing result.

更に、本発明に係るマイクロコンピュータシステムは、2系列の燃料容器の中で、補助的燃料容器である第2燃料容器による発電部への燃料供給を燃料遮断から独立するように配置、構成し、電源の多重遮断に対して生じる問題を回避することを特徴とする。   Furthermore, the microcomputer system according to the present invention is arranged and configured so that the fuel supply to the power generation unit by the second fuel container, which is the auxiliary fuel container, is independent from the fuel shut-off, in the two series of fuel containers. It is characterized by avoiding a problem that occurs with respect to multiple shutoff of power supplies.

本発明に係るマイクロコンピュータシステムによれば、マイクロコンピュータシステムにおける電源の起動(投入)、遮断(停止)、多重遮断等におけるマイクロコンピュータのプログラム実行状態や処理結果等の記憶及び復元すべき情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避する必要がなく、従って、当該情報の退避と復元に要する時間やクロック数を確保する必要もなくなり、システム構成を簡略化させることができる。   According to the microcomputer system of the present invention, information to be stored and restored such as the program execution state and processing result of the microcomputer in the start (turn-on), shut-off (stop), multiple shut-off, etc. of the power source in the microcomputer system is nonvolatile. Therefore, it is not necessary to save to a storage area having a volatile storage area or a backup power supply, and therefore it is not necessary to secure time and the number of clocks required for saving and restoring the information, and the system configuration can be simplified.

更に、本発明に係るマイクロコンピュータシステムによれば、不揮発性メモリを使用することなくマイクロコンピュータやシステムオンチップ集積回路素子を構成できるので集積回路製造工程を簡略化することができる。   Furthermore, according to the microcomputer system of the present invention, a microcomputer and a system-on-chip integrated circuit element can be configured without using a nonvolatile memory, so that the integrated circuit manufacturing process can be simplified.

更に、本発明に係るマイクロコンピュータシステムによれば、マイクロコンピュータシステムにおいて、動作用としての一次電池や、情報の一次記憶、保存のためのバックアップ電源としての二次電池を必要としないので、電池の回収や充電器の必要性を回避でき、省資源、省エネルギ、環境負荷低減に寄与できる。   Furthermore, the microcomputer system according to the present invention does not require a primary battery for operation and a secondary battery as a backup power source for primary storage and storage of information in the microcomputer system. The need for recovery and charger can be avoided, contributing to resource saving, energy saving and environmental load reduction.

以下、本発明に係るマイクロコンピュータシステム(以下、適宜「本発明システム」と称す)の一実施の形態を、図面に基づいて説明する。尚、本説明によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of a microcomputer system according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention system” as appropriate) will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited by the description.

図1は、燃料電池で動作するマイクロコンピュータシステムの一実施例である携帯型電子体温計の概念図である。携帯型電子体温計を実施例とする所以は、図1において、携帯型電子体温計10が、液晶パネルを含む液晶表示部12と、ボタンスイッチを含むキー入力部14と、温度センサーを含むセンサー入力部16と、電源スイッチ13と、リセットスイッチ15と、燃料容器11を着脱自在に設けた本発明システム(図示せず)により構成される典型的な電子装置であるからである。ただ、本発明の目的とするところは、マイクロコンピュータシステムにおける従来型電源制御方式の既述の諸課題を、2系列の燃料容器を備え、燃料電池からなる発電部への燃料供給を、電源起動、定常動作、待機動作、終了動作、予期せぬ電源遮断の各段階において適応的に制御することにより解決することにあるので、本発明の本質から離れる表示部12とデジタル入力部14とアナログ入力部16に関する動作についてはその説明を省略する。    FIG. 1 is a conceptual diagram of a portable electronic thermometer which is an embodiment of a microcomputer system operating with a fuel cell. In FIG. 1, the portable electronic thermometer 10 includes a liquid crystal display unit 12 including a liquid crystal panel, a key input unit 14 including a button switch, and a sensor input unit including a temperature sensor. This is because this is a typical electronic device constituted by the system (not shown) of the present invention in which 16, the power switch 13, the reset switch 15, and the fuel container 11 are detachably provided. However, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional power supply control system in the microcomputer system, to provide the fuel supply to the power generation unit including the two series of fuel containers, and to start the power supply. The display unit 12, the digital input unit 14, and the analog input that depart from the essence of the present invention are solved by adaptively controlling each stage of steady operation, standby operation, termination operation, and unexpected power-off. The description of the operation related to the unit 16 is omitted.

図2は、本発明システムの全体の構成図である。本発明システムは、システム全体の制御機能を有するマイクロコンピュータ部100と、システム全体の電源供給制御機能を有する電源ユニット200と、システム全体に主電力を供給する場合に発電部において使用される燃料を供給するための第1燃料容器250と、マンマシンインターフェイスに供される入出力装置300の4ブロックから構成される。   FIG. 2 is an overall configuration diagram of the system of the present invention. The system of the present invention includes a microcomputer unit 100 having a control function for the entire system, a power supply unit 200 having a power supply control function for the entire system, and fuel used in the power generation unit when main power is supplied to the entire system. It consists of four blocks of a first fuel container 250 for supply and an input / output device 300 used for a man-machine interface.

マイクロコンピュータ部100と電源ユニット200の間は、夫々一本または複数の電源ユニット制御入力信号101と電源ユニット制御出力信号102によりインターフェイスされ、マイクロコンピュータ部100と入出力装置300の間は、夫々一本または複数の入出力装置制御入力信号132と入出力装置制御出力信号131によってインターフェイスされる。マイクロコンピュータ部100と入出力装置300は、電源ユニット200において発電された電源電圧が一本または複数の電源線210を通じて供給される。本発明システムにおいては、燃料を第1燃料容器250から燃料路211を通じて電源ユニット200へ供給する。   The microcomputer unit 100 and the power supply unit 200 are interfaced by one or a plurality of power supply unit control input signals 101 and power supply unit control output signals 102, respectively, and the microcomputer unit 100 and the input / output device 300 are respectively connected by one. The input / output device control input signal 132 and the input / output device control output signal 131 are interfaced. The microcomputer unit 100 and the input / output device 300 are supplied with the power supply voltage generated by the power supply unit 200 through one or a plurality of power supply lines 210. In the system of the present invention, fuel is supplied from the first fuel container 250 to the power supply unit 200 through the fuel path 211.

図3に、マイクロコンピュータ部100の構成を示す。マイクロコンピュータ部100は、その構成要素として処理ユニット110と記憶ユニット120と入出力制御ユニット130を含む。マイクロコンピュータ部100の主たる機能は、処理ユニット110におけるプログラム実行及びデータ処理機能と、記憶ユニット120におけるプログラム及びデータの記憶制御機能と、入出力制御ユニット130における入出力装置とのインターフェイス機能と、電源ユニット200との電源に関る相互の制御機能である。   FIG. 3 shows a configuration of the microcomputer unit 100. The microcomputer unit 100 includes a processing unit 110, a storage unit 120, and an input / output control unit 130 as its components. The main functions of the microcomputer unit 100 are a program execution and data processing function in the processing unit 110, a program and data storage control function in the storage unit 120, an interface function with an input / output device in the input / output control unit 130, and a power source. This is a mutual control function related to the power supply with the unit 200.

処理ユニット110は、CPU部111と、CPU部111以外の機能部よりなる他のロジック部112から構成され、他のロジック部112には、例えばクロック発生器、割込み制御回路、アドレスデコーダ等が含まれる。処理ユニット110には電源ユニット200から電源ユニット制御入力信号101が入力し、処理ユニット110から電源ユニット200に対し電源ユニット制御出力信号102が出力する。   The processing unit 110 includes a CPU unit 111 and another logic unit 112 including functional units other than the CPU unit 111. The other logic unit 112 includes, for example, a clock generator, an interrupt control circuit, an address decoder, and the like. It is. A power unit control input signal 101 is input from the power unit 200 to the processing unit 110, and a power unit control output signal 102 is output from the processing unit 110 to the power unit 200.

電源ユニット制御入力信号101には、CPU部111に対するリセット信号と割込み要求信号が含まれる。電源ユニット制御出力信号102には、電源異常を通知する情報と、スリープ動作等からなる低電力処理への移行と低電力処理からの復帰を示す情報が含まれる。電源異常は、電源部ユニット200、マイクロコンピュータ部100、入出力装置300の少なくとも何れかの1個所において、電源線210の電圧値を監視することによって検知する。   The power supply unit control input signal 101 includes a reset signal and an interrupt request signal for the CPU unit 111. The power supply unit control output signal 102 includes information indicating a power supply abnormality and information indicating a shift to a low power process such as a sleep operation and a return from the low power process. The power supply abnormality is detected by monitoring the voltage value of the power supply line 210 in at least one of the power supply unit 200, the microcomputer unit 100, and the input / output device 300.

記憶ユニット120は、構成要素として読出し専用メモリ(ROM)からなるROM部121と読出し書込み可能メモリ(RAM)からなるRAM部122を有する。一般的な適用事例では、ROM部121にはマスクROMが使用され、マイクロコンピュータ部100を含む半導体素子として製造される工程において各種の適応事例に対応した固定プログラムや固定データがマスクROMに焼き付けられる。RAM部122にはマイクロコンピュータシステム内で変更される可変プログラム、入出力装置から取込まれた追加プログラムやデータ類、プログラムの実行結果や一次保存データ等の情報が配置される。本実施形態においては、RAM部122には電源供給状態でクロックの停止時に書込み情報の保持が可能なスタティックRAMを使用する。本発明システムの特徴とするところは、従来から多用されている不揮発性メモリや従来型電池によるプログラムやデータの恒久的または一時的保存手段を採用せずにマイクロコンピュータシステムや電子装置を構築できることにある。   The storage unit 120 includes a ROM unit 121 composed of a read-only memory (ROM) and a RAM unit 122 composed of a readable / writable memory (RAM) as components. In a general application example, a mask ROM is used as the ROM unit 121, and fixed programs and fixed data corresponding to various application examples are burned into the mask ROM in a process of manufacturing as a semiconductor element including the microcomputer unit 100. . In the RAM unit 122, information such as variable programs to be changed in the microcomputer system, additional programs and data fetched from the input / output device, program execution results, and primary storage data are arranged. In the present embodiment, a static RAM capable of holding write information when the clock is stopped in a power supply state is used for the RAM unit 122. The feature of the system of the present invention is that it is possible to construct a microcomputer system and an electronic device without adopting a permanent or temporary storage means for programs and data by a conventional non-volatile memory and a conventional battery. is there.

入出力制御ユニット130は、入出力装置300との間で一本または複数の入出力装置制御入力信号132及び入出力装置制御出力信号131によってインターフェイスをとる。より具体的には、入出力装置300から上述のボタンスイッチ情報等を入出力装置制御入力信号132の一部として取込む入力制御部134、上述の液晶パネル部への表示情報を入出力装置制御出力信号131として出力する出力制御部133、及び、上述のアナログ入力部16からの情報を入出力装置制御入力信号132の他の一部として取込み且つ入出力制御ユニット130の内部にアナログデジタル変換器(ADC)を有するアナログ入力制御部(図示せず)等を主な構成要素としている。入出力制御ユニット130は、本発明システムの用途によっては、内部に双方向制御部やアナログ出力制御部を含んでもよい。   The input / output control unit 130 interfaces with the input / output device 300 by one or more input / output device control input signals 132 and input / output device control output signals 131. More specifically, the input control unit 134 that takes in the button switch information and the like from the input / output device 300 as part of the input / output device control input signal 132, and the display information on the liquid crystal panel unit is input / output device control. The output control unit 133 that outputs as the output signal 131 and the information from the analog input unit 16 described above are taken in as another part of the input / output device control input signal 132 and are converted into an analog / digital converter inside the input / output control unit 130. An analog input control unit (not shown) having (ADC) is a main component. The input / output control unit 130 may include a bidirectional control unit and an analog output control unit inside depending on the application of the system of the present invention.

携帯型電子装置においては、入出力装置300は、マンマシンインターフェイスに係る構成要素を含み、本実施形態では液晶表示部12とキー入力部14とセンサー入力部16を備える。   In the portable electronic device, the input / output device 300 includes components related to a man-machine interface, and includes a liquid crystal display unit 12, a key input unit 14, and a sensor input unit 16 in the present embodiment.

図4に、電源ユニット200の構成を示す。電源ユニット200は主要構成要素として電源制御部201と発電部202と供給制御部203と第2の燃料容器251とを有する。ここで、発電部202と供給制御部203と第2の燃料容器251からなる電源制御部201を除く構成部分は、後述する燃料路211,212,213及びこれら燃料路相互間の経路形成を制御する供給制御部203の一部にメカニカルな機構を含む。電源ユニット200の主たる機能は発電機能であり、更に、電源制御部201におけるマイクロコンピュータ部100との電源に関る相互の制御機能と2系列の燃料容器の供給切替制御機能を、上記発電機能に対する補助機能として備える。   FIG. 4 shows the configuration of the power supply unit 200. The power supply unit 200 includes a power supply control unit 201, a power generation unit 202, a supply control unit 203, and a second fuel container 251 as main components. Here, components other than the power control unit 201 including the power generation unit 202, the supply control unit 203, and the second fuel container 251 control fuel paths 211, 212, and 213, which will be described later, and path formation between these fuel paths. A mechanical mechanism is included in a part of the supply control unit 203. The main function of the power supply unit 200 is a power generation function. Furthermore, a mutual control function related to power supply to the microcomputer unit 100 in the power supply control unit 201 and a supply switching control function of two fuel containers are provided for the power generation function. Provided as an auxiliary function.

発電部202は、図7に示される構成のメタノールを燃料とする直接メタノール型燃料電池発電器である。発電部202で発電された電圧は、図7において、それぞれ空気極、燃料極とも称される正極と負極の間から取出され、電源線214を介して出力回路205に供給される。供給制御部203は、燃料路211によって電源ユニット200の外部にある第1燃料容器250と結合され、燃料路212により第2燃料容器251と結合され、燃料路213により発電部202と結合されている。供給制御部203は、制御手段204の制御により燃料路211と燃料路212の何れか一方を燃料路213に接続する。更に、供給制御部203の他の機能として、制御手段204の制御により、燃料路211と燃料路212を接続する。当該他の機能は、第1燃料容器250が電源ユニット200に装着された場合に、第1燃料容器250から第2燃料容器251へ燃料を充填するために使用される。   The power generation unit 202 is a direct methanol fuel cell power generator using methanol having the configuration shown in FIG. In FIG. 7, the voltage generated by the power generation unit 202 is extracted from between a positive electrode and a negative electrode, which are also referred to as an air electrode and a fuel electrode, respectively, and is supplied to the output circuit 205 through the power line 214. The supply control unit 203 is coupled to the first fuel container 250 outside the power supply unit 200 by the fuel path 211, coupled to the second fuel container 251 by the fuel path 212, and coupled to the power generation unit 202 by the fuel path 213. Yes. The supply control unit 203 connects one of the fuel path 211 and the fuel path 212 to the fuel path 213 under the control of the control unit 204. Further, as another function of the supply control unit 203, the fuel path 211 and the fuel path 212 are connected under the control of the control unit 204. The other function is used to fill the fuel from the first fuel container 250 to the second fuel container 251 when the first fuel container 250 is attached to the power supply unit 200.

電源制御部201は、その構成要素として制御手段204と出力回路205と検出手段206と判定手段207と通知手段208を含む。出力回路205は、電源線214を介して発電部202より与えられる入力電圧を昇圧し、時間調整、整形等の変換作用を加えた後、夫々一本または複数の電源線210と電源線215へ出力する。電源線210はマイクロコンピュータ部100及び入出力装置300の電源に使用され、電源線215は電源ユニット200の内部電源に使用される。制御手段204は制御出力信号221によって供給制御部203における燃料路相互の接続を制御し、制御入力信号220によって上述の供給制御部203で制御される燃料路の状態を知ることができる。更に、制御手段204は電源制御部201の制御入力信号222と制御出力信号223を有する。制御入力信号222及び制御出力信号223は、出力回路205や検出手段206の制御入力信号及び制御出力信号として使用される。検出手段206は制御出力信号223により、処理ユニット110からの状態通知信号102と第1燃料容器250の状態通知信号224と電源スイッチ13とリセットスイッチ15の状態を示す電源スイッチ信号225を取込み、そして、取り込んだ信号を選択し、検出手段出力信号226として出力する。判定手段207は検出手段出力信号226を取込み、その判定結果を判定手段出力信号227として出力する。通知手段208は判定手段出力信号227を取込み、電源の状態に応じてCPU部111が応答しなければならない動作の識別情報の通知信号として、時間調整、整形等の変換作用を加えた後、1本または複数の電源ユニット制御入力信号101を処理ユニット110に出力する。   The power supply control unit 201 includes a control unit 204, an output circuit 205, a detection unit 206, a determination unit 207, and a notification unit 208 as its components. The output circuit 205 boosts the input voltage supplied from the power generation unit 202 via the power supply line 214 and applies a conversion operation such as time adjustment and shaping, and then to one or more power supply lines 210 and the power supply line 215. Output. The power supply line 210 is used for the power supply of the microcomputer unit 100 and the input / output device 300, and the power supply line 215 is used for the internal power supply of the power supply unit 200. The control means 204 controls the connection of the fuel paths in the supply control unit 203 by the control output signal 221 and can know the state of the fuel path controlled by the above-described supply control unit 203 by the control input signal 220. Further, the control unit 204 has a control input signal 222 and a control output signal 223 of the power supply control unit 201. The control input signal 222 and the control output signal 223 are used as a control input signal and a control output signal for the output circuit 205 and the detection unit 206. Based on the control output signal 223, the detection means 206 takes in the status notification signal 102 from the processing unit 110, the status notification signal 224 of the first fuel container 250, the power switch signal 225 indicating the status of the power switch 13 and the reset switch 15, and The captured signal is selected and output as the detection means output signal 226. The determination unit 207 takes in the detection unit output signal 226 and outputs the determination result as the determination unit output signal 227. The notification unit 208 takes in the determination unit output signal 227 and applies a conversion operation such as time adjustment and shaping as a notification signal of the identification information of the operation that the CPU unit 111 must respond according to the state of the power supply. One or more power supply unit control input signals 101 are output to the processing unit 110.

処理ユニット110からの状態を通知する電源ユニット制御出力信号102には、電源異常を通知する情報と、スリープ動作等からなる低電力処理への移行と低電力処理からの復帰を示す情報が含まれる。   The power supply unit control output signal 102 for notifying the state from the processing unit 110 includes information for notifying a power supply abnormality and information indicating a shift to a low power process including a sleep operation and a return from the low power process. .

起動電源216は電源ユニット200の起動電圧として機能し、電源選択部209は電源線215と起動電源216の何れかを選択して電源制御部201の電源内部電圧線217として出力する。   The startup power supply 216 functions as a startup voltage of the power supply unit 200, and the power supply selection unit 209 selects either the power supply line 215 or the startup power supply 216 and outputs it as the power supply internal voltage line 217 of the power supply control unit 201.

次に、マイクロコンピュータ部100と電源ユニット200の間の動作について説明する。図5は、本発明システムの全体的な動作フローを示すフローチャートであり、メインルーチンS10は初期化ルーチンS11と待機状態処理S15と定常状態処理S14からなる。   Next, the operation between the microcomputer unit 100 and the power supply unit 200 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the overall operation flow of the system of the present invention. The main routine S10 comprises an initialization routine S11, a standby state process S15, and a steady state process S14.

処理ユニット110は、出力回路205から電源線210を介して処理ユニット110と記憶ユニット120と入出力制御ユニット130と入出力装置300に対して所定の電源電圧が印加された後、電源ユニット制御入力信号101の一部をなすリセット信号が非活性化されるとリセット解除の状態になり、初期化ルーチンS11を実行する。初期化ルーチンS11はCPU部111内のコンディションコードレジスタやRAM部122の状態や入出力制御ユニット130の内部レジスタの状態等を初期設定するプログラム群よりなる(図示せず)。初期化ルーチンS11には、図1に示す電子装置における液晶表示部12上にコマンド待ちのプロンプトを表示するプログラムが含まれる。   The processing unit 110 applies a power supply unit control input after a predetermined power supply voltage is applied from the output circuit 205 to the processing unit 110, the storage unit 120, the input / output control unit 130, and the input / output device 300 via the power line 210. When the reset signal forming a part of the signal 101 is deactivated, the reset is released and the initialization routine S11 is executed. The initialization routine S11 includes a program group (not shown) for initial setting of the condition code register in the CPU unit 111, the state of the RAM unit 122, the state of the internal register of the input / output control unit 130, and the like. The initialization routine S11 includes a program for displaying a command waiting prompt on the liquid crystal display unit 12 in the electronic apparatus shown in FIG.

処理ユニット110は初期化ルーチンS11を実行後、外部コマンド等の起動要因待ちの状態、即ち待機状態S12に移行する。処理ユニット110は、待機状態S12において、キー入力部14やセンサー入力部16等からの外部コマンドがあれば対応する外部コマンド処理S14を実行した後、再度待機状態S12に移行する。処理ユニット110は、待機状態S12において、CPU部111に固有に備わっているスリープやスタンバイ等の節電動作モードを使用し、外部コマンドによって節電動作モードから解除される第1の低電力処理S15に移行する。   After executing the initialization routine S11, the processing unit 110 shifts to a waiting state for an activation factor such as an external command, that is, a standby state S12. If there is an external command from the key input unit 14 or the sensor input unit 16 in the standby state S12, the processing unit 110 executes the corresponding external command processing S14 and then shifts to the standby state S12 again. In the standby state S12, the processing unit 110 uses a power saving operation mode such as sleep or standby that is inherent to the CPU unit 111, and proceeds to the first low power processing S15 that is released from the power saving operation mode by an external command. To do.

図6は、外部割込み処理の動作フローを示すフローチャートである。本発明システムにおける外部割込み要因には、予期せぬ電源遮断に係る電源異常検出と、電源スイッチ13及びリセットスイッチ15に係る電源スイッチ投入と、キー入力部14及びセンサー入力部16に係る外部キー入力と、第1燃料容器250の着脱に係る燃料容器装着とがある。上記外部割込み要因のなかで、予期せぬ電源遮断に係る電源異常検出と電源スイッチ投入と燃料容器装着は電源ユニット100において発生する事象であり、処理ユニット100へ電源ユニット制御入力信号101により割込み事象発生が通知される。上記外部割込み要因のなかで外部キー入力は入出力装置300で発生する事象であり、通常処理ユニット110へ入出力制御ユニット130を経由して内部割込み制御線により(図示せず)割込み事象発生が通知される。   FIG. 6 is a flowchart showing an operation flow of external interrupt processing. External interrupt factors in the system of the present invention include detection of a power supply abnormality related to unexpected power interruption, power-on switch related to the power switch 13 and reset switch 15, and external key input related to the key input unit 14 and sensor input unit 16. And a fuel container mounting for attaching and detaching the first fuel container 250. Among the above external interrupt factors, power failure detection, power switch on, and fuel container installation related to unexpected power shutoff are events that occur in the power supply unit 100, and an interrupt event is generated by the power supply unit control input signal 101 to the processing unit 100. Occurrence is notified. Among the above external interrupt factors, external key input is an event that occurs in the input / output device 300, and an interrupt event occurs (not shown) via the internal interrupt control line via the input / output control unit 130 to the normal processing unit 110. Be notified.

外部割込み処理S20においてCPU部111は割込み要因を分析し、対応する処理を実行する。即ち、電源スイッチ投入S21の状態が遮断(N)であれば、次に燃料容器装着S22の状態を調べ、燃料容器装着S22の状態が取外し(N)であれば、定常終了処理S25を実行して本電子装置の動作を終了する(S26)。一方、燃料容器装着S22の状態が装着(Y)であれば、プログラムの状態保存処理S23を実行した後、第2の低電力処理S24を実行する。第2の低電力処理S24において、CPU部111は第2の低電力処理に入る通知信号として電源ユニット制御出力信号102を電源ユニット200に対して出力する。電源ユニット200においては電源ユニット制御出力信号102を受取り、これを起動信号として制御手段204によって供給制御部203を制御し、発電部の燃料供給を第1燃料容器250から第2燃料容器251に切替える。   In the external interrupt process S20, the CPU unit 111 analyzes the interrupt factor and executes a corresponding process. That is, if the power switch is turned on S21 is shut off (N), then the state of the fuel container mounting S22 is checked, and if the state of the fuel container mounting S22 is removed (N), the steady termination process S25 is executed. The operation of the electronic device is then terminated (S26). On the other hand, if the state of the fuel container mounting S22 is mounting (Y), after executing the program state storage processing S23, the second low power processing S24 is executed. In the second low power processing S24, the CPU 111 outputs a power unit control output signal 102 to the power unit 200 as a notification signal for entering the second low power processing. The power supply unit 200 receives the power supply unit control output signal 102 and uses it as a start signal to control the supply control unit 203 by the control means 204 to switch the fuel supply of the power generation unit from the first fuel container 250 to the second fuel container 251. .

本発明システムは、プログラムの状態保存処理S23において、従来型電源制御方式のようにプログラムの実行途中の状態を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避することなく、プログラム実行再開に備えて最低限の情報を保持するべくマイクロコンピュータ側から電源側に対して燃料供給の切替制御信号を出力することを特徴としている。   The system according to the present invention allows program execution to be resumed in the program state saving process S23 without saving the state during execution of the program to a non-volatile storage area or a storage area equipped with a backup power supply as in the conventional power control method. In order to maintain the minimum information, a fuel supply switching control signal is output from the microcomputer side to the power source side.

電源スイッチ投入S21の状態が投入(Y)であれば、電源異常検出S27の状態が調べられる。通常電源異常は電源線210の電圧を監視して検出され、電源異常検出S27の状態が検出(Y)であれば、CPU部111はプログラムの状態保存処理S23へ処理を移行する。CPU部111は電源異常検出S27の状態が非検出(N)であればS28において外部キー入力の状態を調べる。外部キー入力の状態が有(Y)であれば、CPU部111はS29において待機状態における第1の低電力処理S15からの復帰処理を実行する。外部キー入力の状態が無(N)であれば、CPU部111はS30において第1の燃料容器の装着状態を調べる。S30において第1燃料容器250の装着状態が取外し(N)であれば、これを燃料交換と認め、CPU部111はプログラム状態保存処理S23に移行する。S30において第1燃料容器250の装着状態が装着(Y)であれば、CPU部111は第2の低電力処理からの復帰処理S31に移行する。S31において、CPU部111は第2の低電力処理から復帰する通知信号として電源ユニット制御出力信号102を電源ユニット200に対して出力する。電源ユニット200は電源ユニット制御出力信号102を受取り、これを起動信号として制御手段204によって供給制御部203を制御し、発電部202の燃料供給を第2燃料容器251から第1燃料容器250に切替える。   If the state of power switch on S21 is on (Y), the state of power failure detection S27 is examined. The normal power supply abnormality is detected by monitoring the voltage of the power supply line 210. If the state of the power supply abnormality detection S27 is detected (Y), the CPU 111 shifts the process to the program state storage process S23. If the power supply abnormality detection S27 is not detected (N), the CPU 111 checks the external key input state in S28. If the state of the external key input is present (Y), the CPU unit 111 executes a return process from the first low power process S15 in the standby state in S29. If there is no external key input state (N), the CPU 111 checks the mounting state of the first fuel container in S30. If the mounted state of the first fuel container 250 is removed (N) in S30, this is recognized as fuel replacement, and the CPU 111 proceeds to program state saving processing S23. If the mounting state of the first fuel container 250 is mounting (Y) in S30, the CPU unit 111 proceeds to return processing S31 from the second low power processing. In S <b> 31, the CPU unit 111 outputs the power supply unit control output signal 102 to the power supply unit 200 as a notification signal for returning from the second low power processing. The power supply unit 200 receives the power supply unit control output signal 102, and controls the supply control unit 203 by the control means 204 using this as an activation signal, and switches the fuel supply of the power generation unit 202 from the second fuel container 251 to the first fuel container 250. .

本発明システムにおいては、2系列の燃料容器250,251を用意することにより発電部202において常時発電する構成を採用しているので、従来型電源制御方式における多重遮断の問題を回避できる。   In the system of the present invention, a configuration in which the power generation unit 202 constantly generates power by preparing two series of fuel containers 250 and 251 is employed, so that the problem of multiple shutoff in the conventional power control method can be avoided.

以上説明した構成、方法により、電子装置(マイクロコンピュータシステム)における電源の起動(投入)、遮断(停止)、多重遮断等におけるマイクロコンピュータのプログラム実行状態や処理結果等の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避するために生じる諸課題を解決することができる。   With the configuration and method described above, information such as the program execution status and processing results of the microcomputer in starting (turning on), shutting down (stopping), and shutting down multiple power sources in the electronic device (microcomputer system) is stored in the nonvolatile storage area and Various problems caused by saving to a storage area having a backup power source can be solved.

本発明は、従来型電源制御方式における上述の諸課題に応えるため、燃料電池発電部とマイクロコンピュータより構成されるマイクロコンピュータシステム及びその電源制御の方法を提供することを目的とし、更には、燃料電池を搭載する電子装置の一般的な電源制御の方法を提供することも目的とする。上記実施形態では、直接メタノール型燃料電池方式の燃料電池を発電部202に用いた場合について説明したが、本発明の本質とするところは、電子装置における電源の起動(投入)、遮断(停止)、多重遮断等におけるマイクロコンピュータのプログラム実行状態や処理結果等の情報を不揮発性記憶領域やバックアップ電源を備えた記憶領域に退避するための諸課題を解決することにあり、燃料電池の方式、燃料の種類を問わず本発明を適用することができる。   The present invention aims to provide a microcomputer system comprising a fuel cell power generation unit and a microcomputer and a method for controlling the power supply in order to meet the above-mentioned problems in the conventional power supply control system. It is another object of the present invention to provide a general power supply control method for an electronic device equipped with a battery. In the above-described embodiment, the case where a direct methanol fuel cell type fuel cell is used for the power generation unit 202 has been described. However, the essence of the present invention is to start (turn on) or shut off (stop) the power supply in the electronic device. It is intended to solve various problems for saving information such as microcomputer program execution status and processing results in multiple shut-off to a nonvolatile storage area or a storage area equipped with a backup power source. The present invention can be applied regardless of the type.

更に、上記実施形態では、本発明システムを携帯型電子体温計に適用した場合を例示したが、これに限らず、本発明システムは、携帯端末装置(PDA)、携帯電話、携帯型ゲーム機、カメラ、携帯型健康機器、オーディオ機器等、電池を電源とするマイクロコンピュータシステムからなる携帯型や可搬型の電子装置にも適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the system of the present invention is applied to a portable electronic thermometer has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and the system of the present invention can be applied to a portable terminal device (PDA), a cellular phone, a portable game machine, a camera. It can also be applied to portable and portable electronic devices such as portable health devices, audio devices, etc., which are constituted by a microcomputer system using a battery as a power source.

本発明に係るマイクロコンピュータシステムを適用した燃料電池と入出力部を有する電子装置の一例としての携帯型電子体温計の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the portable electronic thermometer as an example of the electronic device which has the fuel cell and input-output part to which the microcomputer system which concerns on this invention is applied 本発明に係るマイクロコンピュータシステムの一実施形態におけるシステム全体の概略構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire system in an embodiment of a microcomputer system according to the present invention. 本発明に係るマイクロコンピュータシステムの一実施形態におけるマイクロコンピュータ部と入出力装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the microcomputer part and input / output device in one Embodiment of the microcomputer system which concerns on this invention 本発明に係るマイクロコンピュータシステムの一実施形態における電源ユニットと電源制御部の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the power supply unit and power supply control part in one Embodiment of the microcomputer system which concerns on this invention 本発明に係るマイクロコンピュータシステムの一実施形態におけるプログラムの概略的なメインルーチンを示すフローチャートThe flowchart which shows the schematic main routine of the program in one Embodiment of the microcomputer system which concerns on this invention 本発明に係るマイクロコンピュータシステムの一実施形態における概略的な割込み処理プログラムを示すフローチャートThe flowchart which shows the rough interruption processing program in one Embodiment of the microcomputer system which concerns on this invention 直接メタノール型燃料電池(DMFC)の動作原理を示す図Diagram showing the principle of operation of a direct methanol fuel cell (DMFC) 従来のマイクロコンピュータシステムと電源の相互間の動作上の関係を示す図The figure which shows the operational relationship between the conventional microcomputer system and a power supply

符号の説明Explanation of symbols

10: 携帯型電子体温計
11: 燃料容器
12: 液晶表示部
13: 電源スイッチ
14: キー入力部
15: リセットスイッチ
16: センサー入力部
100: マイクロコンピュータ部
101: 電源ユニット制御入力信号
102: 電源ユニット制御出力信号
110: 処理ユニット
111: CPU部
112: 他のロジック部
120: 記憶ユニット
121: ROM部
122: RAM部
130: 入出力制御ユニット
131: 入出力装置制御出力信号
132: 入出力装置制御入力信号
133: 出力制御部
134: 入力制御部
200: 電源ユニット
201: 電源制御部
202: 発電部
203: 供給制御部
204: 制御手段
205: 出力回路
206: 検出手段
207: 判定手段
208: 通知手段
209: 電源選択部
210,214,215: 電源線
211,212,213: 燃料路
216: 起動電源
217: 電源内部電圧線
220,222: 制御入力信号
221,223: 制御出力信号
224: 第1燃料容器の状態通知信号
225: 電源スイッチとリセットスイッチの状態を示す電源スイッチ信号
226: 検出手段出力信号
227: 判定手段出力信号
250: 第1燃料容器
251: 第2燃料容器
300: 入出力装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Portable electronic thermometer 11: Fuel container 12: Liquid crystal display part 13: Power switch 14: Key input part 15: Reset switch 16: Sensor input part 100: Microcomputer part 101: Power supply unit control input signal 102: Power supply unit control Output signal 110: Processing unit 111: CPU unit 112: Other logic unit 120: Storage unit 121: ROM unit 122: RAM unit 130: Input / output control unit 131: Input / output device control output signal 132: Input / output device control input signal 133: Output control unit 134: Input control unit 200: Power supply unit 201: Power supply control unit 202: Power generation unit 203: Supply control unit 204: Control unit 205: Output circuit 206: Detection unit 207: Determination unit 208: Notification unit 209: Power supply selection part 2 0, 214, 215: Power supply line 211, 212, 213: Fuel path 216: Start-up power supply 217: Power supply internal voltage line 220, 222: Control input signal 221, 223: Control output signal 224: First fuel container state notification signal 225: Power switch signal indicating the state of the power switch and the reset switch 226: Detection means output signal 227: Determination means output signal 250: First fuel container 251: Second fuel container 300: Input / output device

Claims (7)

外部とのインターフェイス機能を有する入出力装置と、プログラム実行とデータ処理を行う処理ユニット、プログラム及びデータを格納する記憶ユニット、及び、前記入出力装置との間でデータと制御信号を送受信する入出力制御ユニットを含むマイクロコンピュータ部と、システム内に電力を供給する電源ユニットと、を備えてなるマイクロコンピュータシステムであって、
前記電源ユニットが、燃料電池からなる発電部と、前記マイクロコンピュータ部に対する制御機能を有する電源制御部と、前記システム内に主電力を供給する場合に前記発電部へ燃料供給を行う第1燃料容器と前記システム内に補助電力を供給する場合に前記発電部へ燃料供給を行う第2燃料容器と、を有し、
前記電源制御部が、前記マイクロコンピュータ部が実行する起動動作、定常動作、待機動作、終了動作、または、予期せぬ電源遮断に対する緊急動作に対応して前記第1燃料容器及び前記第2燃料容器からの各燃料供給を制御することを特徴とするマイクロコンピュータシステム。
An input / output device having an interface function with the outside, a processing unit for executing programs and processing data, a storage unit for storing programs and data, and an input / output for transmitting and receiving data and control signals to / from the input / output device A microcomputer system comprising a microcomputer unit including a control unit and a power supply unit for supplying power to the system,
The power supply unit includes a power generation unit including a fuel cell, a power supply control unit having a control function for the microcomputer unit, and a first fuel container that supplies fuel to the power generation unit when main power is supplied into the system. And a second fuel container that supplies fuel to the power generation unit when auxiliary power is supplied into the system,
The first power container and the second fuel container correspond to an activation operation, a steady operation, a standby operation, an end operation, or an emergency operation for an unexpected power interruption executed by the microcomputer unit. A microcomputer system characterized by controlling each fuel supply from.
前記電源制御部が、前記第1燃料容器の状態、及び、前記マイクロコンピュータ部の状態を検出する検出手段と、前記検出された状態を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応答して前記第1燃料容器及び前記第2燃料容器からの各燃料供給を制御する制御手段と、前記判定結果に応答して前記マイクロコンピュータ部へ通知信号を出力する通知手段と、を有し、
前記マイクロコンピュータ部が、前記通知信号に応答して、起動動作、定常動作、待機動作、終了動作、または、予期せぬ電源遮断に対する緊急動作を実行することを特徴とする請求項1に記載のマイクロコンピュータシステム。
The power supply control unit responds to a detection unit that detects a state of the first fuel container and a state of the microcomputer unit, a determination unit that determines the detected state, and a determination result of the determination unit. Control means for controlling each fuel supply from the first fuel container and the second fuel container, and notification means for outputting a notification signal to the microcomputer unit in response to the determination result,
2. The microcomputer according to claim 1, wherein the microcomputer unit executes an activation operation, a steady operation, a standby operation, an end operation, or an emergency operation for unexpected power cut-off in response to the notification signal. Microcomputer system.
前記電源制御部が、前記電源ユニットの出力電圧、前記第1燃料容器の状態、及び、前記マイクロコンピュータ部の状態を検出する検出手段と、前記検出された状態を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応答して前記第1燃料容器及び前記第2燃料容器からの各燃料供給を制御する制御手段と、前記判定結果に応答して前記マイクロコンピュータ部へ通知信号を出力する通知手段と、を有し、
前記マイクロコンピュータ部が、プログラム実行状態と実行結果の情報を前記記憶ユニット上で移動させることなく、前記通知信号に応答して、起動動作、定常動作、待機動作、終了動作、または、予期せぬ電源遮断に対する緊急動作を実行することを特徴とする請求項1に記載のマイクロコンピュータシステム。
The power supply control unit includes detection means for detecting an output voltage of the power supply unit, a state of the first fuel container, and a state of the microcomputer unit, a determination unit for determining the detected state, and the determination Control means for controlling the fuel supply from the first fuel container and the second fuel container in response to the determination result of the means, and notification means for outputting a notification signal to the microcomputer unit in response to the determination result And having
In response to the notification signal, the microcomputer unit does not move the program execution state and execution result information on the storage unit, and starts, steady operation, standby operation, end operation, or unexpected. 2. The microcomputer system according to claim 1, wherein an emergency operation for power-off is executed.
前記第1燃料容器が、前記電源ユニットに対して着脱可能に設けられ、
前記検出手段が、前記第1燃料容器の着脱の事象発生を検出する機能を有することを特徴とする請求項2または3に記載のマイクロコンピュータシステム。
The first fuel container is detachably attached to the power supply unit;
4. The microcomputer system according to claim 2, wherein the detection unit has a function of detecting occurrence of an attachment / detachment event of the first fuel container. 5.
前記マイクロコンピュータ部が実行する用途に応じた応用プログラムと前記通知信号に応答して実行する所定の動作に対応するプログラムが、前記記憶ユニットに書込まれていることを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載のマイクロコンピュータシステム。   3. An application program corresponding to a use executed by the microcomputer unit and a program corresponding to a predetermined operation executed in response to the notification signal are written in the storage unit. 5. The microcomputer system according to any one of 4. 前記第1燃料容器が、前記電源ユニットに対して着脱可能に設けられ、
前記第2燃料容器が、前記電源ユニット内に着脱不能に固定され、
前記第2燃料容器への燃料補充が、前記第1燃料容器からの燃料供給により行われることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のマイクロコンピュータシステム。
The first fuel container is detachably attached to the power supply unit;
The second fuel container is fixed in the power supply unit in a non-detachable manner;
The microcomputer system according to any one of claims 1 to 5, wherein fuel replenishment to the second fuel container is performed by supplying fuel from the first fuel container.
前記入出力装置が、表示、キー入力、アナログ入力、アナログ出力、デジタル入力、デジタル出力、デジタル入出力、無線信号入力、及び、無線信号出力の少なくとも何れか1つの形態により外部とインターフェイスする機能を有することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のマイクロコンピュータシステム。   The input / output device has a function of interfacing with the outside by at least one of display, key input, analog input, analog output, digital input, digital output, digital input / output, radio signal input, and radio signal output. The microcomputer system according to claim 1, wherein the microcomputer system has a microcomputer system.
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JP2011175741A (en) * 2010-02-23 2011-09-08 Panasonic Corp Fuel cell system

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