JP2008091050A

JP2008091050A - Power supply system

Info

Publication number: JP2008091050A
Application number: JP2006267563A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Makino; 正寛牧野; Kazuhiro Seo; 和宏瀬尾; Masaya Fujii; 雅也藤井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and easily portable power supply system that allows power supply to equipment, even at a place where equipment can not be connected to a commercial power supply. <P>SOLUTION: The power supply system 110 for supplying power to equipment is provided with a fuel cell 122 that generates power by using fuel and an oxidant, a power storage part 116 that stores power generated by the fuel cell 122, and a control part 114 that controls power supply to equipment. The control part 114 has a first mode for supplying power to equipment from the power storage part 116, and a second mode for supplying power to equipment from the power storage part 116 and the fuel cell 122. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電源システムに関し、具体的には、商用電源に接続できないところでも使用する機器へ電力供給が可能な電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system, and more particularly, to a power supply system capable of supplying power to equipment to be used even when it cannot be connected to a commercial power supply.

燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待でき、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性をもっているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。 A fuel cell is a device that generates electrical energy from hydrogen and oxygen, and can achieve high power generation efficiency. The main feature of the fuel cell is direct power generation that does not go through the process of thermal energy or kinetic energy as in the conventional power generation method, so high power generation efficiency can be expected even on a small scale, and there is little emission of nitrogen compounds, etc. Noise and vibration are also small, so the environment is good. In this way, fuel cells can effectively use the chemical energy of fuels and have environmentally friendly characteristics, so they are expected to be energy supply systems for the 21st century, and are used on a large scale from space use to automobiles and portable devices. It is attracting attention as a promising new power generation system that can be used in various applications from power generation to small-scale power generation, and technological development is in full swing toward practical application.

中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、固体高分子形燃料電池の一形態として、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＦｕｅｌＣｅｌｌ：ＤＭＦＣ）が注目を集めている。ＤＭＦＣは、燃料であるメタノール水溶液を改質することなく直接アノードへ供給し、メタノール水溶液と酸素との電気化学反応により電力を得るものであり、この電気化学反応によりアノードからは二酸化炭素が、カソードからは生成水が、反応生成物として排出される。メタノール水溶液は水素に比べ、単位体積当たりのエネルギが高く、また、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も低いため、自動車や携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書（書籍））などの電源への利用が期待されている。 Among them, solid polymer fuel cells are characterized by low operating temperature and high power density compared to other types of fuel cells. In particular, as a form of solid polymer fuel cells, direct methanol A fuel cell (Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) is attracting attention. In DMFC, an aqueous methanol solution as a fuel is directly supplied to the anode without modification, and electric power is obtained by an electrochemical reaction between the aqueous methanol solution and oxygen, and carbon dioxide is emitted from the anode to the cathode by this electrochemical reaction. The product water is discharged as a reaction product. Aqueous methanol solution has higher energy per unit volume than hydrogen, and is suitable for storage and has a low risk of explosion, so it can be used in automobiles and mobile devices (cell phones, notebook personal computers, PDAs, MP3 players, Use for power sources such as digital cameras or electronic dictionaries (books) is expected.

特に、オフィス内や会議の場においてＡＣケーブルを排除したコードレス化を進めるため、ノート型パーソナルコンピュータに電力を供給する電源システムの開発が先行しており、特許文献１には、メタノール水溶液を循環させるタイプのＤＭＦＣを用いた電源システムの構成および運転方法が提案され、特許文献２には、同タイプの電源システムにおけるシステム内部の熱バランスの取り方についての技術が提案されている。
特開２００６−４０７８７号公報特開２００６−５４０７５号公報 In particular, in order to promote cordless operation in offices and meetings where AC cables are removed, development of a power supply system that supplies power to a notebook personal computer has been advanced. Patent Document 1 discloses that an aqueous methanol solution is circulated. A configuration and an operation method of a power supply system using a type of DMFC are proposed, and Patent Document 2 proposes a technique for taking a heat balance inside the system in the same type of power supply system.
JP 2006-40787 A JP 2006-54075 A

上記の電源システムは、ノート型パーソナルコンピュータを主とする汎用な電源システムを目的とし、受電側の大きな要求出力にも対応できるよう積層形のＤＭＦＣを用いており、ポンプ、ファンあるいはセンサのような補器類も搭載された構成となっている。したがって、持ち運び可能ではあるが、必ずしも携帯性に優れているとはいえなかった。 The above power supply system is intended for a general-purpose power supply system mainly for notebook personal computers, and uses a laminated DMFC so that it can cope with a large required output on the power receiving side, such as a pump, fan or sensor. Auxiliary equipment is also installed. Therefore, although it can be carried, it was not necessarily excellent in portability.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、商用電源に接続できないところでも機器へ電力を供給することができ、携帯することも容易な小型の電源システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a small power supply system that can supply power to an apparatus even when it cannot be connected to a commercial power supply and is easy to carry. And

本発明は、機器へ電力を供給する電源システムであって、燃料と酸化剤とを用いて発電する燃料電池と、燃料電池により発電された電力を蓄電する蓄電部と、機器への電力の供給を制御する制御部と、を備える電源システムにおいて、制御部は、蓄電部から機器へ電力を供給する第１のモードと、蓄電部と燃料電池とから機器へ電力を供給する第２のモードと、を有することを特徴とする。すなわち、電力供給源の主体を蓄電部とし、燃料電池が補助的な役割を果たす。ここで、蓄電部は燃料電池からの電力を蓄える機能（蓄電機能）と機器へ電力を放出する機能（放電機能）とを有するものであれば良く、リチウムイオン電池のような２次電池だけでなく、コンデンサでもよい。 The present invention is a power supply system that supplies power to a device, and includes a fuel cell that generates power using fuel and an oxidant, a power storage unit that stores power generated by the fuel cell, and supply of power to the device A control unit that controls the power supply system, wherein the control unit includes a first mode for supplying power from the power storage unit to the device, and a second mode for supplying power from the power storage unit and the fuel cell to the device. It is characterized by having. That is, the main body of the power supply source is the power storage unit, and the fuel cell plays an auxiliary role. Here, the power storage unit only needs to have a function of storing power from the fuel cell (power storage function) and a function of discharging power to the device (discharge function), and only a secondary battery such as a lithium ion battery. There may be a capacitor.

本発明によれば、蓄電部の電圧に応じて、蓄電部から機器へ電力を供給するか、または、蓄電部と燃料電池とから機器へ電力を供給するかを決めるので、燃料電池を小さく、具体的には補器類を極力省いたパッシブタイプの燃料電池にすることができ、携帯することも容易な電源システムを提供することができる。 According to the present invention, depending on the voltage of the power storage unit, it is determined whether to supply power from the power storage unit to the device, or to supply power from the power storage unit and the fuel cell to the device. Specifically, it is possible to provide a passive type fuel cell in which auxiliary devices are omitted as much as possible, and a power supply system that can be easily carried can be provided.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源システムにおいて、制御部は、燃料電池から蓄電部へ電力を供給する第３のモードと、を有することを特徴とする。蓄電機能と放電機能とを有するものには、満充電の状態にしたり、空の状態にしたりすると寿命に影響するものがあり、所定の範囲内の充電状態に維持する使用が望まれる。この所定の範囲の充電状態を検出するには電圧を検出するのが最も簡易な方法であり、請求項２記載の発明によれば、蓄電部の電圧に応じて、燃料電池から蓄電部へ電力を供給するか否かを判断するので、簡易な構成で蓄電部の長寿命化を図ることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the power supply system according to the first aspect, the control unit has a third mode for supplying power from the fuel cell to the power storage unit. Some of them having a power storage function and a discharge function affect the life when the battery is fully charged or empty, and it is desired to use the battery in a charged state within a predetermined range. In order to detect the state of charge within the predetermined range, it is the simplest method to detect the voltage. According to the second aspect of the present invention, power is supplied from the fuel cell to the power storage unit according to the voltage of the power storage unit. Therefore, it is possible to extend the life of the power storage unit with a simple configuration.

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電源システムにおいて、燃料電池で発電された電力の供給を制御する燃料電池制御部を備え、燃料電池制御部は、燃料電池の電圧が所定の電圧より低くなったときに、液体燃料が不足していると判断することを特徴とする。また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の電源システムにおいて、燃料電池を構成する複数のセルまたはブロックの電圧を検出すると共に電圧のばらつきを算出する制御回路を備え、制御回路は、ばらつきが所定の基準値より大きくなったときに、液体燃料が不足していると判断することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the power supply system according to the first or second aspect further comprises a fuel cell control unit that controls supply of electric power generated by the fuel cell, and the fuel cell control unit has a predetermined voltage of the fuel cell. It is characterized in that it is judged that the liquid fuel is insufficient when the voltage becomes lower than the above voltage. According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply system according to any one of the first to third aspects, a control circuit that detects a voltage of a plurality of cells or blocks constituting the fuel cell and calculates a variation in the voltage is provided. The control circuit is characterized by determining that the liquid fuel is insufficient when the variation becomes larger than a predetermined reference value.

燃料電池は燃料が不足する、所謂「燃料欠」状態となると、急速に全体の電圧が低下する。また、複数の燃料電池セルあるいは複数の燃料電池ブロック（ここで、ブロックとは複数のセルからなるものとする。）の電圧を測定していると、定常状態においても電圧にばらつきがあるが、この電圧のばらつきが、急速に全体電圧が低下する前に大きくなる傾向が見られる。したがって、燃料電池の電圧を監視して所定の電圧より低くなったとき、あるいは、複数の燃料電池セルまたは複数の燃料電池ブロックの電圧を監視してばらつきが所定の基準値より大きくなったときに燃料欠状態であると判断すれば、液体燃料量を監視するセンサを別途設ける必要がない。すなわち、請求項３あるいは４記載の発明によれば、電源システムをコンパクトにすることができ、かつ本発明の電源システムでは、燃料電池は補助的な役割であるので、燃料電池が燃料欠状態でも電源システムは稼動することができる。 When the fuel cell is in a so-called “fuel shortage” state where the fuel is insufficient, the entire voltage rapidly decreases. Further, when measuring the voltage of a plurality of fuel cells or a plurality of fuel cell blocks (here, the block is composed of a plurality of cells), the voltage varies even in a steady state. There is a tendency for this voltage variation to increase before the overall voltage rapidly decreases. Therefore, when the voltage of the fuel cell is monitored and becomes lower than the predetermined voltage, or when the voltage of the plurality of fuel cells or the plurality of fuel cell blocks is monitored and the variation becomes larger than the predetermined reference value If it is determined that there is a fuel shortage, there is no need to provide a separate sensor for monitoring the amount of liquid fuel. That is, according to the third or fourth aspect of the present invention, the power supply system can be made compact, and in the power supply system of the present invention, the fuel cell serves as an auxiliary role. The power system can operate.

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の電源システムにおいて、機器へ電力を供給することができるか、または、機器へ電力を供給することができないかを表示する表示装置を備えることを特徴とする。上記のように、本発明の電源システムの電力供給源は蓄電部が主体であるため、蓄電部が所定の電圧以上であれば、機器への電力供給が可能となる。したがって、蓄電部の電圧を監視することで電力供給可能か否かを判断することができ、これを表示する表示装置があれば、本発明の電源システムを使用するユーザーの利便性が向上する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the power supply system according to any one of the first to fourth aspects, a display that indicates whether power can be supplied to the device or power cannot be supplied to the device. A device is provided. As described above, since the power supply source of the power supply system of the present invention is mainly the power storage unit, if the power storage unit has a predetermined voltage or higher, power can be supplied to the device. Therefore, it is possible to determine whether or not power can be supplied by monitoring the voltage of the power storage unit. If there is a display device that displays this, the convenience of the user who uses the power supply system of the present invention is improved.

そのほか、ＡＣケーブルも接続可能なコネクタを設け、蓄電部への商用電源からも電力を供給できるようにすれば、ユーザーが充電のために取れる時間や充電にかかるコストを考慮して選択することができる。また、このＡＣケーブルも携帯電話を充電するためのＡＣケーブルと共用できるようにすれば、利便性が高まる。 In addition, if a connector that can also connect an AC cable is provided so that electric power can be supplied from a commercial power source to the power storage unit, it is possible to select in consideration of the time that the user can take for charging and the cost of charging. it can. Further, if this AC cable can be shared with the AC cable for charging the mobile phone, the convenience is enhanced.

本発明によれば、燃料電池を有する電源システムを小型化することができる。 According to the present invention, a power supply system having a fuel cell can be reduced in size.

図１は本発明の電源システム１０の内部構成を示す上面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ’断面の断面図である。以下に本発明の電源システム１０について、図２を用いて詳細に説明する。電源システム１０は、上部筐体１２ａと下部筐体１２ｂとからなる筐体１２の内部に、大きく分けて制御部１４、蓄電部１６、発電部１８が配置される。制御部１４は、発電部１８によって発電された電力を、蓄電部１６に蓄電するか、図示しない外部の負荷へ直接供給するかを選択するといった電源システム１０全体の運転制御を行う。蓄電部１６は、充電と放電とが可能な二次電池が望ましく、本実施の形態ではリチウムイオン電池（以下、「ＬＩＢ」（ＬｉｔｉｕｍＩｏｎＢａｔｔｅｒｙ）と記載する）２０を用いる。本発明における電源システムの発電部１８は、燃料電池２２であり、図示しないアノードにメタノール水溶液あるいは純メタノール（以下、「メタノール燃料」と記載する）が供給される直接メタノール供給形燃料電池（以下、「ＤＭＦＣ」（ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＦｕｅｌＣｅｌｌ）と記載する）である。 FIG. 1 is a top view showing an internal configuration of a power supply system 10 according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line A-A ′ in FIG. 1. Hereinafter, the power supply system 10 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the power supply system 10, a control unit 14, a power storage unit 16, and a power generation unit 18 are roughly arranged inside a housing 12 including an upper housing 12 a and a lower housing 12 b. The control unit 14 performs operation control of the entire power supply system 10 such as selecting whether the electric power generated by the power generation unit 18 is stored in the power storage unit 16 or directly supplied to an external load (not shown). The power storage unit 16 is preferably a secondary battery that can be charged and discharged. In the present embodiment, a lithium ion battery (hereinafter referred to as “LIB” (hereinafter, referred to as “LIB”) 20 is used. The power generation unit 18 of the power supply system according to the present invention is a fuel cell 22, and a direct methanol supply type fuel cell (hereinafter referred to as “methanol fuel”) in which an aqueous methanol solution or pure methanol (hereinafter referred to as “methanol fuel”) is supplied to an anode (not shown). "DMFC" (described as Direct Methanol Fuel Cell).

制御部１４の制御基板２４、ＬＩＢ２０および燃料電池２２は、これらを保持するホルダ２６によって位置を固定されており、ホルダ２６は上部筐体１２ａに固定されることにより、制御基板２４、ＬＩＢ２０および燃料電池２２の各部品は筐体１２内部に固定される。各部品は、電源システム１０が安定的に配置されるときに、制御基板２４およびＬＩＢ２０がホルダ２６の上側、燃料電池２０がホルダ２６の下側となるように配置される。ここで、安定的に配置（安定配置）とは、図２のように脚が有れば、水平あるいは略水平（±１０°）な台の上に電源システム１０を置くときに、この脚が台に接地するように電源システム１０を置く状態をいい、脚がない場合であれば、振動を受けたときに転びにくい比較的面積の広い面であって、ボタンや表示装置のようなユーザーインターフェイスが無い面を底面として台に接地するように置く状態とする。 The positions of the control board 24, the LIB 20, and the fuel cell 22 of the control unit 14 are fixed by a holder 26 that holds them, and the holder 26 is fixed to the upper housing 12a, so that the control board 24, the LIB 20, and the fuel are fixed. Each component of the battery 22 is fixed inside the housing 12. Each component is arranged such that when the power supply system 10 is stably arranged, the control board 24 and the LIB 20 are on the upper side of the holder 26, and the fuel cell 20 is on the lower side of the holder 26. Here, the stable arrangement (stable arrangement) means that if the legs are provided as shown in FIG. 2, when the power supply system 10 is placed on a horizontal or substantially horizontal (± 10 °) base, A state where the power supply system 10 is placed so as to be grounded on a table. If there is no leg, it is a relatively large surface that is difficult to roll when subjected to vibration, and has a user interface such as a button or a display device. Put the surface with no surface on the base with the bottom as the bottom.

制御基板２４を電源システム１０の上側に配置するのは、ユーザーインターフェイスが上部に有る方が電源システム１０の利用者にとって使いやすく、制御基板２４はユーザーインターフェイスに近いところに配置した方が配線スペースを小さくすることができるためである。また、燃料電池２２は、できるだけ電極面積が大きい方が発電能力を高くすることができるので望ましい。燃料電池２２は基本的には一定の電力を発電するように運転されるが、負荷から大きな電力を要求されたときにも対応可能な上、負荷から要求される電力量が燃料電池２２の発電能力と比べて小さいときも安定して発電するので、過負荷による燃料電池２２の劣化を防止することができる。したがって、筐体１２内部でできるだけ電極面積が大きく取れる位置に、燃料電池２２を配置することが好ましい。そこで、本電源システム１０では、筐体１２の上側に制御基板２４を配置したので、下側に燃料電池２２を配置している。 The control board 24 is arranged on the upper side of the power supply system 10 because it is easier for the user of the power supply system 10 to have the user interface on the upper part, and the wiring space is more arranged if the control board 24 is arranged closer to the user interface. This is because it can be made smaller. In addition, the fuel cell 22 is desirably as large as possible because the power generation capacity can be increased. The fuel cell 22 is basically operated so as to generate a certain amount of electric power. However, the fuel cell 22 can cope with a case where a large amount of electric power is requested from the load. Since power generation is stable even when the capacity is small, deterioration of the fuel cell 22 due to overload can be prevented. Therefore, it is preferable to arrange the fuel cell 22 at a position where the electrode area can be as large as possible inside the housing 12. Therefore, in the power supply system 10, since the control board 24 is disposed on the upper side of the casing 12, the fuel cell 22 is disposed on the lower side.

図３は、燃料電池２２の構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）Ｂ−Ｂ’断面の断面図である。本電源システム１０に用いられる燃料電池２２は、平面型モジュールと呼ばれる、一枚の電解質膜２８に複数組の電極が配されて直列に接続される燃料電池モジュール３０が用いられている。燃料電池２２のアノード３２は、液体のメタノール燃料が供給され、生成物として二酸化炭素（気体）が発生するので、安定配置されたときに燃料の供給と生成物の排出とが重力を利用して円滑に行われるように、電解質膜２８の上面に配置される。一方、カソード３４は、酸化剤として空気が供給され、生成物として水が発生する。このとき、メタノール１分子に対して、１．５倍の酸素分子が必要となるので、カソード３４側はアノード３２側よりも筐体１２ｂあるいはホルダ２６との隙間を大きく、具体的には、１０ｄ_ａ≧ｄ_ｃ＞ｄ_ａの範囲に設定すると良い。 3A is a top view, FIG. 3B is a right side view, FIG. 3C is a left side view, and FIG. 3D is a cross-sectional view taken along the line BB ′. The fuel cell 22 used in the power supply system 10 uses a fuel cell module 30 called a planar module, in which a plurality of sets of electrodes are arranged on a single electrolyte membrane 28 and connected in series. Since the liquid methanol fuel is supplied to the anode 32 of the fuel cell 22 and carbon dioxide (gas) is generated as a product, the supply of fuel and the discharge of the product use gravity when stably arranged. It arrange | positions on the upper surface of the electrolyte membrane 28 so that it may carry out smoothly. On the other hand, the cathode 34 is supplied with air as an oxidant and generates water as a product. At this time, since 1.5 times as many oxygen molecules as one methanol molecule are required, the cathode 34 side has a larger gap with the housing 12b or the holder 26 than the anode 32 side. _It may be set in the range of _a ≧ d _c > d _a .

燃料電池２２を運転する（発電させる）か否か、具体的には燃料電池２２を負荷に接続するか否かの直接的な運転指令は、燃料電池制御部３６によって行われる。燃料電池制御部３６も配線スペースを考慮して、電源システム１０の制御部１４の近傍、燃料電池２２に場合には制御部１４の真下であって、燃料電池モジュール３０の上部に配置している。また、燃料電池モジュール３０の上部であって燃料電池制御部３６のない空間には、燃料タンク３８を配置し、空間の有効活用を行うとともに燃料電池制御部３６および燃料タンク３８によって燃料電池モジュール３０から制御基板２４やＬＩＢ２０への熱の伝導を遮蔽している。さらに、燃料電池２２とホルダ２６とはｄ_ａの隙間を設け、ホルダ２６と制御基板２４との間にも空間を配し、ＬＩＢ２０は熱が伝わりにくい燃料タンク３８の上に配置され、ホルダ２６は配線のためのスペースを除いての略全周に渡って上部筐体１２ａに固定されているので、ホルダ２６の上側と下側とは熱的に分離された構成をなっている。 A direct operation command for determining whether or not the fuel cell 22 is to be operated (power generation), specifically, whether or not the fuel cell 22 is connected to a load, is issued by the fuel cell control unit 36. The fuel cell control unit 36 is also arranged in the vicinity of the control unit 14 of the power supply system 10, in the case of the fuel cell 22, just below the control unit 14 and above the fuel cell module 30 in consideration of the wiring space. . In addition, a fuel tank 38 is disposed in a space above the fuel cell module 30 and without the fuel cell control unit 36 to effectively use the space, and the fuel cell module 30 is provided by the fuel cell control unit 36 and the fuel tank 38. The heat conduction to the control board 24 and the LIB 20 is shielded. Furthermore, the fuel cell 22 and the holder 26 are provided with _a gap of da, and a space is also provided between the holder 26 and the control board 24. The LIB 20 is disposed on the fuel tank 38 where heat is not easily transmitted. Is fixed to the upper housing 12a over substantially the entire circumference excluding the space for wiring, so that the upper side and the lower side of the holder 26 are thermally separated.

図１および図３からも明らかなように、本電源システム１０および燃料電池２２は、Ｘ軸について略対照的な配置になっているのに対し、Ｙ軸については非対称な内部構成としている。これは、長手方向について非対称な配置として方が、筐体１２内部で温度差がつきやすく、その温度勾配によって対流を起こして下部筐体１２ｂに設けられた通風孔から空気が出入りしやすいようにするためである。 As is clear from FIGS. 1 and 3, the power supply system 10 and the fuel cell 22 have a substantially symmetrical arrangement with respect to the X axis, but have an asymmetric internal configuration with respect to the Y axis. This is because if the arrangement is asymmetric in the longitudinal direction, a temperature difference is likely to occur inside the housing 12, and convection is caused by the temperature gradient so that air can easily enter and exit from the ventilation holes provided in the lower housing 12b. It is to do.

以上のような内部構成を有する電源システム１０の外部構成について説明する。 The external configuration of the power supply system 10 having the above internal configuration will be described.

（実施の形態１）
図４は、一実施形態に係る電源システム１１０の外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。電源システム１１０は、上側面に携帯電話のような外部負荷へ電力を供給する給電コネクタ１５０と、下側面に商用電源から電力の供給を受ける受電コネクタ１５２とを備えている。１５４はチェックボタンであり、チェックボタン１５４を押したときに、表示装置（ＬＥＤ）１５６が点灯すれば、電源システム１１０が外部負荷に対し給電可能であることを示しており、ＬＥＤ１５６が点滅したとき、あるいは、点灯しないときには、ＬＩＢ１２０の残量が少なく、充電した方がよい、さらには外部負荷に対し給電不可能であることを示し、チェックボタン１５４を押すことにより電源システム１１０の状態を確認することができる。 (Embodiment 1)
4A is a top view, FIG. 4B is a right side view, FIG. 4C is a left side view, and FIG. 4D is a bottom side view showing the external appearance of the power supply system 110 according to the embodiment. The power supply system 110 includes a power supply connector 150 that supplies power to an external load such as a mobile phone on the upper side, and a power reception connector 152 that receives power from a commercial power source on the lower side. Reference numeral 154 denotes a check button. If the display device (LED) 156 is turned on when the check button 154 is pressed, it indicates that the power supply system 110 can supply power to the external load, and the LED 156 flashes. Or, when it does not light up, it indicates that the remaining amount of LIB 120 is low, it is better to charge, and further, it is impossible to supply power to the external load, and the state of the power supply system 110 is confirmed by pressing the check button 154 be able to.

右側面のスライド式スイッチは燃料電池モジュール１３０と燃料電池制御部１３６との間に間挿される主電源スイッチ１５８であり、燃料電池モジュール１３０を負荷に電気的に接続するスイッチとなっている。また、プッシュ式スイッチは燃料電池１２２を起動させる起動スイッチ１６０であり、起動スイッチ１６０を押すことにより、燃料電池は発電を開始し、ＬＥＤ１６２が点灯する。すなわち、起動スイッチ１６０を押したときに、ＬＥＤ１６２が点灯すれば、燃料電池１２２は発電可能な状態で、ＬＩＢ１２０が所定の電圧を下回っているときは充電を行う状態を示しており、ＬＥＤ１６２が点灯しないときには、燃料電池１２２が燃料欠状態であり、燃料タンクへメタノール燃料を補充する必要があることを示している。 The slide switch on the right side is a main power switch 158 that is inserted between the fuel cell module 130 and the fuel cell control unit 136, and is a switch that electrically connects the fuel cell module 130 to a load. The push-type switch is an activation switch 160 that activates the fuel cell 122. When the activation switch 160 is pressed, the fuel cell starts power generation and the LED 162 is lit. That is, when the LED 162 is turned on when the start switch 160 is pressed, the fuel cell 122 is in a power generating state, and when the LIB 120 is below a predetermined voltage, charging is indicated, and the LED 162 is turned on. When not, it indicates that the fuel cell 122 is out of fuel and it is necessary to replenish the fuel tank with methanol fuel.

上記のように、ＬＥＤ１６２が点灯しないときは、メタノール燃料を補充する必要があり、メタノール燃料を補充するために、左側面には燃料補給孔１６４が設けられている。この燃料補給孔１６４は内部の燃料タンクに連通しており、注射式のような燃料補給手段により燃料補給孔１６４を介して燃料タンクへメタノール燃料を供給することができる。また、上側面は図示しないが、下部筐体の４面には通風孔１６６が設けられており、通風孔１６６を通って電源システム１１０の外部から空気が流入するとともに内部から二酸化炭素や水が流出する。１６８は下部筐体の底面に設けられた脚であり、机のような台の上に本電源システム１１０を安定配置すると、下部筐体の底面と机との間に空間ができる。その空間を空気が流通することにより、燃料電池からの熱を奪うことができる構成となっている。 As described above, when the LED 162 is not lit, it is necessary to replenish methanol fuel, and a fuel replenishing hole 164 is provided on the left side surface in order to replenish methanol fuel. The fuel supply hole 164 communicates with an internal fuel tank, and methanol fuel can be supplied to the fuel tank via the fuel supply hole 164 by a fuel supply means such as an injection type. Although the upper side is not shown, ventilation holes 166 are provided on the four surfaces of the lower housing, and air flows from the outside of the power supply system 110 through the ventilation holes 166 and carbon dioxide and water are introduced from the inside. leak. Reference numeral 168 denotes a leg provided on the bottom surface of the lower housing. When the power supply system 110 is stably placed on a table such as a desk, a space is created between the bottom surface of the lower housing and the desk. The air can be taken away from the fuel cell by circulating air through the space.

上記の動作を実現する回路構成を次に説明する。図５は、本実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。ＳＷ_１は主電源スイッチ１５８と連動し、燃料電池モジュール１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１７０とを接続するスイッチ機構であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は起動スイッチ１６０が押されることにより動作を開始する。スイッチ機構ＳＷ_１が閉じ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を含む燃料電池制御部１３６と燃料電池モジュール１３０とが電気的に接続されると、燃料電池制御部１３６は、燃料電池モジュール１３０の総電圧Ｖ_ＦＣを検出し、Ｖ_ＦＣの値からメタノール燃料が充填されているか、燃料欠状態かを判断する。すなわち、燃料欠状態となるとＶ_ＦＣは低下するので、下限閾値を予め設定しておき、検出したＶ_ＦＣが下限閾値を上回っている場合に起動スイッチ１６０が押されたときには、ＬＥＤ１６２は点灯し、検出したＶ_ＦＣが下限閾値を下回っている場合に起動スイッチ１６０が押されたときには、ＬＥＤ１６２は点灯しない。 Next, a circuit configuration for realizing the above operation will be described. FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a circuit configuration of the present embodiment. SW ₁ is a switch mechanism that interlocks with the main power switch 158 to connect the fuel cell module 130 and the DC / DC converter 170. The DC / DC converter 170 starts operating when the start switch 160 is pressed. When the switch mechanism SW ₁ is closed and the fuel cell control unit 136 including the DC / DC converter 170 is electrically connected to the fuel cell module 130, the fuel cell control unit 136 detects the total voltage V _FC of the fuel cell module 130. detects, whether the methanol fuel is filled from the value of V _FC, it is determined whether fuel deficiency state. That is, since V _FC decreases when the fuel deficiency state, when previously set lower limit threshold value in advance, when the detected V _FC is above the lower threshold activation switch 160 is pressed, LED 162 is lit, When the startup switch 160 is pressed when the detected V _FC is below the lower threshold, the LED 162 is not lit.

燃料電池モジュール１３０は、スイッチ機構ＳＷ_１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０および整流素子（ダイオード）１７２を通り、充放電回路１７４を介してＬＩＢ１２０に接続されるとともにＤＣ／ＤＣコンバータ１７６を介して外部負荷に接続される。燃料電池１２２により発電された電力は、ＬＩＢ１２０の電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１より低くかつ外部負荷が接続されるときは外部負荷へ供給され、ＬＩＢ１２０の電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１より低くかつ外部負荷が接続されていないときはＬＩＢ１２０を充電するためにＬＩＢ１２０へ供給される。このとき、燃料電池１２２により発電された電力は、ＬＩＢ１２０の電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２よりも高くなるまでＬＩＢ１２０へ供給され、電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２よりも高くなる前に外部負荷に接続されたときには、電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１以上であっても外部負荷へ供給される。また、ＬＩＢ１２０を充電して電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２より高くなったときと、外部負荷が接続された場合にＬＩＢ１２０の電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２から低下してきて設定電圧Ｖ_１以上であったときとは、燃料電池１２２は給電可能な状態ではあるが、燃料電池１２２からＬＩＢ１２０または外部負荷へ電力は供給しない待機状態（ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が停止している状態）となる。 The fuel cell module 130 passes through the switch mechanism SW ₁ , the DC / DC converter 170 and the rectifier element (diode) 172, is connected to the LIB 120 via the charge / discharge circuit 174, and is connected to an external load via the DC / DC converter 176. Connected. The electric power generated by the fuel cell 122, when the voltage _{V B} of LIB120 is connected from the lower and external load set voltages _{V 1} is supplied to the external load, and the voltage _{V B} of LIB120 is lower than the set voltages _{V 1} When an external load is not connected, the LIB 120 is supplied to the LIB 120 for charging. In this case, the electric power generated by the fuel cell 122 is supplied to LIB120 to the voltage _{V B} of LIB120 is higher than the upper limit voltage _{V 2,} the external load before the voltage _{V B} is higher than the upper limit voltage _{V 2} when it is connected, even if the voltage V _B set voltages V ₁ or more is supplied to the external load. Also, when the LIB 120 is charged and the voltage V _B becomes higher than the upper limit voltage V ₂ , and when an external load is connected, the voltage V _B of the LIB 120 decreases from the upper limit voltage V ₂ and exceeds the set voltage V ₁ When there is, the fuel cell 122 is in a state where power can be supplied, but is in a standby state where the power is not supplied from the fuel cell 122 to the LIB 120 or an external load (a state where the DC / DC converter 170 is stopped).

電圧Ｖ_Ｂは、チェックボタン１５４およびＬＥＤ１５６とも連携しており、チェックボタン１５４が押されたときに、電圧Ｖ_ＢがＶ_１以上であればＬＥＤ１５６は点灯し、電圧Ｖ_ＢがＶ_１より低く下限電圧Ｖ_３以上であればＬＥＤ１５６は点滅し、電圧Ｖ_ＢがＶ_３より低いとＬＥＤ１５６は点灯しない。また、本実施の形態は、商用電源からＬＩＢ１２０への充電も可能なように受電コネクタ１５２を備えており、携帯電話充電用のＡＣアダプタ（ＡＣ／ＤＣコンバータ）付ケーブルを接続することもできる。電圧Ｖ_Ｂの値によって燃料電池１２２からの給電を適宜行うように、主電源スイッチ１５８（スイッチ機構ＳＷ_１）は常に入っている方がユーザーの利便性は高いが、給電可能な状態（負荷に接続された状態）で発電のための反応をすすめない状態が長期間にわたって続くのは電解質膜の劣化の要因となるので、ＬＩＢ１２０が十分に充電されているときには主電源スイッチ１５８を切る（ＳＷ_１：開）ことが望ましい。 Voltage _{V B} is cooperation both check button 154 and LED 156, when the check button 154 is pressed, if the voltage _{V B} _{V 1} or LED 156 is lit, the lower limit voltage _{V B} lower than _{V 1} If the voltage _{V 3} or more LED 156 flashes when the voltage _{V B} is lower than _{V 3} LED 156 does not emit light. In addition, the present embodiment includes a power receiving connector 152 so that the LIB 120 can be charged from a commercial power source, and a cable with an AC adapter (AC / DC converter) for charging a mobile phone can also be connected. Although it is more convenient for the user to always turn on the main power switch 158 (switch mechanism SW ₁ ) so that the power supply from the fuel cell 122 is appropriately performed depending on the value of the voltage V _B , the power supply is possible (in the load) If the state in which the reaction for power generation does not proceed for a long time in the connected state) is a factor of deterioration of the electrolyte membrane, the main power switch 158 is turned off when the LIB 120 is sufficiently charged (SW ₁ : Open) is desirable.

（実施の形態２）
図６は、他の実施形態に係る電源システム２１０の外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。電源システム２１０は、上側面に携帯電話のような外部負荷へ電力を供給する給電コネクタ２５０を備えているが、実施の形態１のような受電コネクタがなく、電力供給源が燃料電池のみの簡素な構成となっている。ユーザーインターフェイスも極力抑えた構成となっており、右側面に主電源スイッチ、起動スイッチあるいはＬＥＤのような表示装置は設けられていない。 (Embodiment 2)
6A is a top view, FIG. 6B is a right side view, FIG. 6C is a left side view, and FIG. 6D is a bottom side view showing the appearance of a power supply system 210 according to another embodiment. The power supply system 210 includes a power supply connector 250 that supplies power to an external load such as a mobile phone on the upper side, but there is no power receiving connector as in the first embodiment, and the power supply source is simply a fuel cell. It has become a structure. The user interface is also suppressed as much as possible, and a display device such as a main power switch, start switch, or LED is not provided on the right side.

代わりに制御部２１４が総合的な機能を有し、ユーザーは、チェックボタン２５４を押すことにより、電源システム２１０が外部負荷に給電可能か否か、電源システム２１０への燃料補給が必要か否かについて確認することができる。すなわち、チェックボタン２５４を押したときにＬＥＤ２５６が点灯すれば、電源システム２１０が外部負荷に対し給電可能であることを示し、ＬＥＤ２５６が点滅したときには、外部負荷に対し給電可能であるが、燃料電池が燃料欠状態であり、燃料タンクへメタノール燃料を補充する必要があること、さらに、速い点滅のときには、燃料電池が燃料欠状態でメタノール燃料を補充する必要がある上、外部負荷へ給電が不可能であることを示す。 Instead, the control unit 214 has a comprehensive function, and the user presses the check button 254 to determine whether or not the power system 210 can supply power to the external load, and whether or not fuel supply to the power system 210 is necessary. Can be confirmed. That is, when the LED 256 is lit when the check button 254 is pressed, the power system 210 can supply power to the external load. When the LED 256 flashes, power can be supplied to the external load. The fuel tank needs to be replenished with methanol fuel, and when it flashes quickly, the fuel cell needs to be replenished with methanol fuel when it is out of fuel, and power is not supplied to the external load. Indicates that it is possible.

上記のように、ＬＥＤ２５６が点滅したときは、メタノール燃料を補充する必要があり、左側面には燃料補給孔２６４が設けられている。この燃料補給孔２６４は内部の燃料タンクに連通しており、注射式のような燃料補給手段により燃料補給孔２６４を介して燃料タンクへメタノール燃料を供給することができる。また、電源システム２１０は左右側面の下部筐体２面のみに通風孔２６６が設けられており、通風孔２６６を通って電源システム２１０の外部から空気が流入するとともに内部から二酸化炭素や水が流出する。本実施の形態は周囲の凹凸を省いた簡素な構成としたため、実施の形態１のような脚は設けず、机のような台の上に置くときには下部筐体の底面で机と接触する。本実施の形態のように、ユーザーインターフェイスを省くことにより、ユーザーにとっては操作が容易になり、筐体表面に凹凸が少なくなるので、電源システム２１０をポケットやかばんの中に収納しても取り出しやすくなる。 As described above, when the LED 256 blinks, it is necessary to replenish methanol fuel, and a fuel replenishing hole 264 is provided on the left side surface. The fuel supply hole 264 communicates with an internal fuel tank, and methanol fuel can be supplied to the fuel tank via the fuel supply hole 264 by a fuel supply means such as an injection type. Further, the power supply system 210 is provided with ventilation holes 266 only on the lower housing 2 on the left and right side surfaces, and air flows from the outside of the power supply system 210 through the ventilation holes 266 and carbon dioxide and water flow out from the inside. To do. Since the present embodiment has a simple configuration with no surrounding irregularities, the legs as in the first embodiment are not provided, and when placed on a table such as a desk, it contacts the desk on the bottom surface of the lower housing. By omitting the user interface as in the present embodiment, the operation is easy for the user and the surface of the housing is reduced, so that it is easy to take out the power system 210 even if it is stored in a pocket or bag. Become.

上記の動作を実現する回路構成を次に説明する。図７は、本実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。ＳＷ_２はチェックボタン２５４と連動し、燃料電池モジュール２３０とＤＣ／ＤＣコンバータ２７０とを接続する電気的スイッチ機構であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０もまたチェックボタン２５４が押されることにより動作を開始する。スイッチ機構ＳＷ_２が閉じ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０を含む燃料電池制御部２３６と燃料電池モジュール２３０とが電気的に接続されると、燃料電池制御部２３６は、燃料電池モジュール２３０の総電圧Ｖ_ＦＣを検出し、Ｖ_ＦＣの値からメタノール燃料が充填されているか、燃料欠状態かを判断する。すなわち、燃料欠状態となるとＶ_ＦＣは低下するので、下限閾値を予め設定しておき、検出したＶ_ＦＣが下限閾値を下回っている場合にチェックボタン２５４が押されたときには、ＬＥＤ２５６は点滅する。 Next, a circuit configuration for realizing the above operation will be described. FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a circuit configuration of the present embodiment. SW ₂ is an electrical switch mechanism that links the fuel cell module 230 and the DC / DC converter 270 in conjunction with the check button 254. The DC / DC converter 270 also starts operating when the check button 254 is pressed. . Closes switch mechanism SW _2, when the fuel cell control unit 236 and the fuel cell module 230 including the DC / DC converter 270 is electrically connected to the fuel cell control unit 236, the total voltage _{V FC} of the fuel cell module 230 detects, whether the methanol fuel is filled from the value of V _FC, it is determined whether fuel deficiency state. That is, since V _FC decreases when the fuel deficiency state, may be set lower limit threshold value in advance, when the detected V _FC check button 254 when below the lower threshold is pressed, LED 256 blinks.

燃料電池モジュール２３０は、スイッチ機構ＳＷ_２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０および整流素子（ダイオード）２７２を通り、充放電回路２７４を介してＬＩＢ２２０に接続されるとともにＤＣ／ＤＣコンバータ２７６を介して外部負荷に接続される。燃料電池２２２により発電された電力は、ＬＩＢ２２０の電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１より低くかつ外部負荷が接続されるときは外部負荷へ供給され、ＬＩＢ２２０の電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１より低くかつ外部負荷が接続されていないときはＬＩＢ２２０を充電するためにＬＩＢ２２０へ供給される。このとき、燃料電池２２２により発電された電力は、ＬＩＢ２２０の電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２よりも高くなるまでＬＩＢ２２０へ供給され、電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２よりも高くなる前に外部負荷に接続されたときには、電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１以上であっても外部負荷へ供給される。また、ＬＩＢ２２０を充電して電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２より高くなったときと、外部負荷が接続された場合にＬＩＢ２２０の電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２から低下してきて設定電圧Ｖ_１以上であったときとは、燃料電池２２２は給電可能な状態ではあるが、燃料電池２２２からＬＩＢ２２０または外部負荷へ電力は供給しない待機状態（ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０が停止している状態）となる。 The fuel cell module 230 passes through the switch mechanism SW ₂ , the DC / DC converter 270 and the rectifier element (diode) 272, is connected to the LIB 220 via the charge / discharge circuit 274, and is connected to an external load via the DC / DC converter 276. Connected. The electric power generated by the fuel cell 222, when the voltage _{V B} of LIB220 is connected from the lower and external load set voltages _{V 1} is supplied to the external load, and the voltage _{V B} of LIB220 is lower than the set voltages _{V 1} When an external load is not connected, the LIB 220 is supplied to the LIB 220 for charging. At this time, electric power generated by the fuel cell 222 is supplied to LIB220 to the voltage _{V B} of LIB220 is higher than the upper limit voltage _{V 2,} the external load before the voltage _{V B} is higher than the upper limit voltage _{V 2} when it is connected, even if the voltage V _B set voltages V ₁ or more is supplied to the external load. Also, when the LIB 220 is charged and the voltage V _B becomes higher than the upper limit voltage V ₂ , and when an external load is connected, the voltage V _B of the LIB 220 decreases from the upper limit voltage V ₂ and exceeds the set voltage V ₁ When there is, the fuel cell 222 is in a state where power can be supplied, but is in a standby state where the power is not supplied from the fuel cell 222 to the LIB 220 or an external load (a state where the DC / DC converter 270 is stopped).

したがって、チェックボタン１５４が押されたときに、燃料電池２２２の総電圧Ｖ_ＦＣが下限閾値以上でかつ電圧Ｖ_Ｂが下限電圧Ｖ_３以上であればＬＥＤ２５６は点灯し、総電圧Ｖ_ＦＣが下限閾値より低くかつ電圧Ｖ_ＢがＶ_３以上であればＬＥＤ２５６は点滅し、総電圧Ｖ_ＦＣが下限閾値より低くかつ電圧Ｖ_ＢがＶ_３より低いとＬＥＤ２５６は速く点滅する。また、総電圧Ｖ_ＦＣが下限閾値以上でかつ電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１を下回ったときには、燃料電池２２２からＬＩＢ２２０へ充電が行われるので、総電圧Ｖ_ＦＣが下限閾値以上でかつ電圧Ｖ_ＢがＶ_３より低い状態は、本実施の形態では存在しない。 Therefore, when the check button 154 is pressed, if the total voltage V _FC of the fuel cell 222 is equal to or higher than the lower limit threshold and the voltage V _B is equal to or higher than the lower limit voltage V ₃ , the LED 256 is lit and the total voltage V _FC is lower than the lower limit threshold. If lower and the voltage _{V B} _{V 3} or more LED 256 flashes, the total voltage _{V FC} is and the voltage _{V B} lower than the lower limit threshold value is lower than _{V 3} LED 256 flashes quickly. Further, when the total voltage V _FC is equal to or higher than the lower limit threshold and the voltage V _B is lower than the set voltage V ₁ , charging from the fuel cell 222 to the LIB 220 is performed, so that the total voltage V _FC is equal to or higher than the lower limit threshold and the voltage V _B there lower than V ₃ states are not present in this embodiment.

（実施の形態３）
図８は、他の実施形態に係る電源システム３１０の外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。電源システム３１０は、上側面に携帯電話のような外部負荷へ電力を供給する給電コネクタ３５０を備えているが、実施の形態１のような受電コネクタも実施の形態１および２のようなチェックボタンもなく、さらに簡素な構成となっている。ユーザーインターフェイスを極力抑え、外部負荷を給電コネクタ３５０と接続すると、燃料電池が燃料欠状態ではない限り、外部負荷へ給電できるようになっている。すなわち、ＬＥＤ３５６が赤く点滅しているときは、燃料電池が燃料欠状態であり、燃料タンクへメタノール燃料を補充する必要があること示し、点灯しているときには、燃料電池が燃料欠状態でメタノール燃料を補充する必要がある上、外部負荷へ給電が不可能であることを示す。 (Embodiment 3)
FIG. 8A is a top view, FIG. 8B is a right side view, FIG. 8C is a left side view, and FIG. 8D is a bottom side view showing the external appearance of a power supply system 310 according to another embodiment. The power supply system 310 includes a power supply connector 350 that supplies power to an external load such as a mobile phone on the upper surface, but the power receiving connector as in the first embodiment is also a check button as in the first and second embodiments. There is no simpler configuration. When the user interface is suppressed as much as possible and the external load is connected to the power supply connector 350, power can be supplied to the external load as long as the fuel cell is not in a fuel-deficient state. That is, when the LED 356 is flashing red, it indicates that the fuel cell is out of fuel and it is necessary to replenish the fuel tank with methanol fuel. When the LED 356 is lit, the fuel cell is out of fuel and methanol fuel is present. This indicates that it is not possible to supply power to the external load.

上記のように、ＬＥＤ３５６が点滅したときは、メタノール燃料を補充する必要があり、左側面には燃料補給孔３６４が設けられている。この燃料補給孔３６４は内部の燃料タンクに連通しており、注射式のような燃料補給手段により燃料補給孔３６４を介して燃料タンクへメタノール燃料を供給することができる。また、電源システム３１０は左右側面の下部筐体２面のみに通風孔３６６が設けられており、通風孔３６６を通って電源システム３１０の外部から空気が流入するとともに内部から二酸化炭素や水が流出する。本実施の形態は周囲の凹凸を省いた簡素な構成としたため、実施の形態１のような脚は設けず、机のような台の上に置くときには下部筐体の底面で机と接触する。本実施の形態のように、ユーザーインターフェイスを省くことにより、ユーザーにとっては操作が容易になり、筐体表面に凹凸が少なくなるので、電源システム３１０をポケットやかばんの中に収納しても取り出しやすくなる。 As described above, when the LED 356 blinks, it is necessary to replenish methanol fuel, and a fuel replenishing hole 364 is provided on the left side surface. The fuel supply hole 364 communicates with an internal fuel tank, and methanol fuel can be supplied to the fuel tank via the fuel supply hole 364 by a fuel supply means such as an injection type. In addition, the power supply system 310 is provided with ventilation holes 366 only on the lower housing 2 on the left and right side surfaces, and air flows from the outside of the power supply system 310 through the ventilation holes 366 and carbon dioxide and water flow out from the inside. To do. Since the present embodiment has a simple configuration with no surrounding irregularities, the legs as in the first embodiment are not provided, and when placed on a table such as a desk, it contacts the desk on the bottom surface of the lower housing. By omitting the user interface as in the present embodiment, the operation is easy for the user and the surface of the housing is reduced, so that the power supply system 310 can be easily taken out even if it is stored in a pocket or bag. Become.

上記の動作を実現する回路構成を次に説明する。図９は、本実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。本実施の形態では、マイコンを搭載することにより実現可能な制御回路３９０を備えている。ＳＷ_２は、制御回路３９０を介して給電コネクタ３５０と連動し、燃料電池モジュール３３０とＤＣ／ＤＣコンバータ３７０とを接続する電気的スイッチ機構であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７０もまた給電コネクタ３５０に外部負荷が接続されることにより動作を開始する。スイッチ機構ＳＷ_２が閉じ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７０を含む燃料電池制御部３３６と燃料電池モジュール３３０とが電気的に接続されると、制御回路３９０は、燃料電池モジュール３３０の各電圧Ｖ_１〜Ｖ_６を検出する。ここで、Ｖ_１は燃料電池セル３３０ａの電圧、Ｖ_２は燃料電池セル３３０ａおよびセル３３０ｂの直列電圧、Ｖ_３は燃料電池セル３３０ａからセル３３０ｃの直列電圧、Ｖ_４は燃料電池セル３３０ａからセル３３０ｄの直列電圧、Ｖ_５は燃料電池セル３３０ａからセル３３０ｅの直列電圧、Ｖ_６は燃料電池セル３３０ａからセル３３０ｆの直列電圧であり、共通のグランドを基準として、それぞれ検出される。このように、各セル３３０ａ〜３３０ｆの電圧計測に用いるグランドを共通にすることにより、部品点数を減らすことができる。 Next, a circuit configuration for realizing the above operation will be described. FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a circuit configuration of the present embodiment. In the present embodiment, a control circuit 390 that can be realized by mounting a microcomputer is provided. SW ₂ is an electrical switch mechanism that links the fuel cell module 330 and the DC / DC converter 370 in conjunction with the power supply connector 350 via the control circuit 390. The DC / DC converter 370 is also connected to the power supply connector 350 from the outside. Operation starts when a load is connected. When the switch mechanism SW ₂ is closed and the fuel cell control unit 336 including the DC / DC converter 370 and the fuel cell module 330 are electrically connected, the control circuit 390 causes the voltages V _{1 to} V of the fuel cell module 330 to be connected. ₆ is detected. Here, _{V 1} is the voltage of the fuel cell 330a, _{V 2} is the fuel cell 330a and cell series voltage 330b, _{V 3} is the series voltage of the cell 330c from the fuel cell 330a, _{V 4} is the cell from the fuel cell 330a series voltage of 330d, _{V 5} is the series voltage of the cell 330e from the fuel cell 330a, _{V 6} is the series voltage of the cell 330f from the fuel cell 330a, based on the common ground, is detected. Thus, by using a common ground for voltage measurement of the cells 330a to 330f, the number of parts can be reduced.

制御回路３９０は、電圧値Ｖ_１〜Ｖ_６に基づいて、各燃料電池セル３３０ａ〜３３０ｆの電圧を算出し、各燃料電池セル３３０ａ〜３３０ｆの電圧のばらつきを評価する。制御回路３９０による各セルの電圧のばらつきは、各セルの電圧から求められる標準偏差を指標とすることが好適である。さらに、制御回路３９０は、各燃料電池セル３３０ａ〜３３０ｆの電圧のばらつきに対する評価結果に基づいて、メタノール燃料が充填されているか、燃料欠状態かを判断する。 Control circuit 390, based on the voltage value _V 1 ~V _6, calculates the voltage of each fuel cell 330A～330f, to assess the variation in voltage of each fuel cell 330A～330f. The variation in the voltage of each cell by the control circuit 390 is preferably based on the standard deviation obtained from the voltage of each cell. Further, the control circuit 390 determines whether methanol fuel is filled or not in a fuel-deficient state based on the evaluation result for the voltage variation of each fuel cell 330a to 330f.

本実施形態では、各セル３３０ａ〜３３０ｆの電圧は下記の式に従って算出される。
セル３３０ａの電圧Ｖｃ_１：Ｖ_１
セル３３０ｂの電圧Ｖｃ_２：Ｖ_２−Ｖ_１
セル３３０ｃの電圧Ｖｃ_３：Ｖ_３−Ｖ_２
セル３３０ｄの電圧Ｖｃ_４：Ｖ_４−Ｖ_３
セル３３０ｅの電圧Ｖｃ_５：Ｖ_５−Ｖ_４
セル３３０ｆの電圧Ｖｃ_６：Ｖ_６−Ｖ_５
本実施形態では、ｍ（＝６）組の燃料電池セル３３０ａ〜３３０ｆに対して、ｎ（＝６）個の電圧計により全ての燃料電池セル３３０ａ〜３３０ｆの電圧を監視しており、本実施形態では、ｍ＝ｎである。なお、数個の燃料電池セル（ブロック）に対し電圧計を設置して、各ブロックの電圧を検出することも可能であり、複数の燃料電池セルの電圧を一つの電圧計でまとめて検出することにより、制御回路３９０へのインプット／アウトプット端子の数を減らすことができるので、部品点数の削減によるコスト低下を図ることができる。また、データ量を減らすことにより、制御回路３９０における演算処理の負担を軽減することができる。 In this embodiment, the voltage of each cell 330a-330f is calculated according to the following formula.
Voltage Vc _{1 of} cell 330a: V ₁
Voltage of the cell 330b _Vc _2: V 2 -V ₁
Voltage of the cell 330c _Vc _3: V 3 -V ₂
Voltage of the cell 330d _Vc _4: V 4 -V ₃
Voltage of the cell 330e _Vc _5: V 5 -V ₄
Voltage of the cell 330f _Vc _6: V 6 -V ₅
In the present embodiment, the voltage of all the fuel cells 330a to 330f is monitored by n (= 6) voltmeters for m (= 6) sets of fuel cells 330a to 330f. In the form, m = n. It is also possible to install voltmeters for several fuel cells (blocks) to detect the voltage of each block, and to detect the voltages of a plurality of fuel cells in a single voltmeter. As a result, the number of input / output terminals to the control circuit 390 can be reduced, so that the cost can be reduced by reducing the number of components. Further, by reducing the amount of data, it is possible to reduce the processing load on the control circuit 390.

図１０は、電源システム３１０におけるメタノール燃料の管理動作を示すフローチャートである。まず、電圧Ｖ_１〜Ｖ_６がそれぞれ計測される（Ｓ１０）。計測された電圧Ｖ_１〜Ｖ_６は制御回路３９０にそれぞれ送信される（Ｓ２０）。制御回路３９０は、電圧Ｖ_１〜Ｖ_６からセル電圧Ｖｃ_１〜Ｖｃ_６を算出する（Ｓ３０）。さらに、制御回路３９０は、算出されたセル電圧Ｖｃ_１〜Ｖｃ_６の標準偏差を算出する（Ｓ４０）。制御回路３９０は、算出された標準偏差が所定の基準値を超えたか否かを判定する（Ｓ５０）。算出された標準偏差が所定の基準値を超えていなければ、ここでの処理を終える。一方、算出された標準偏差が所定の基準値を超えている場合には、制御回路３９０は、ＬＥＤ３５６が赤く点滅させる（Ｓ６０）。このように、複数のセル電圧のばらつきを検知し、複数のセル電圧のばらつきに応じて燃料の補給を行うことにより、燃料電池の発電状態を適切に維持することができる。 FIG. 10 is a flowchart showing methanol fuel management operation in the power supply system 310. First, the voltages V _{1 to} V ₆ are measured (S10). The measured voltages V _{1 to} V ₆ are transmitted to the control circuit 390 (S20). The control circuit 390 calculates the cell voltages _Vc 1 to Vc ₆ from the voltage _V 1 ~V ₆ (S30). Further, the control circuit 390 calculates the standard deviation of the calculated cell voltages Vc _{1 to} Vc ₆ (S40). The control circuit 390 determines whether or not the calculated standard deviation exceeds a predetermined reference value (S50). If the calculated standard deviation does not exceed the predetermined reference value, the processing here is finished. On the other hand, when the calculated standard deviation exceeds the predetermined reference value, the control circuit 390 causes the LED 356 to blink red (S60). As described above, by detecting variations in a plurality of cell voltages and replenishing fuel according to variations in the plurality of cell voltages, the power generation state of the fuel cell can be appropriately maintained.

メタノール燃料の燃料欠状態を判定する基準となる基準値は、予め設定した値で固定値でもよく、時間経過により変化する可変値でもよい。基準値を固定値とする場合には、たとえば、電源システム３１０出荷前の検査工程において、基準値が固定値として制御回路３９０に設定される。基準値は、電源システム３１０出荷前に、メタノール燃料の濃度が適度な状態で各セル電圧から求めた標準偏差σ_０のａ倍（ａは１より大きい数、好ましくはａは１．５〜３）とすることができる。これによれば、各燃料電池システムの固体差に応じた適切な基準値を設定することができ、燃料追加を適切なタイミングで行うことができる。また、基準値を可変値とする場合には、たとえば、電源システム３１０出荷前の検査工程において、上述したパラメータａが固定値として制御回路３９０に設定される。この場合には、制御回路３９０は、定常状態において、電圧値Ｖ_１〜Ｖ_６から各セル電圧を求め、さらに各セル電圧から標準偏差σ_１を算出する。制御回路３９０は、ａ×σ_１を次に燃料補充する際の基準値として設定する。このように、基準値を可変とし、定常状態におけるセル電圧の標準偏差に基づいて基準値を変更することにより、基準値がセル特性の経時変化に応じて再設定されるため、セル特性の変化に応じて燃料を適切に追加することができる。 The reference value serving as a reference for determining the fuel shortage state of the methanol fuel may be a preset value, a fixed value, or a variable value that changes over time. When the reference value is a fixed value, for example, the reference value is set as a fixed value in the control circuit 390 in the inspection process before shipping the power supply system 310. The reference value is a times the standard deviation σ ₀ obtained from each cell voltage in a state where the concentration of methanol fuel is moderate before the power supply system 310 is shipped (a is a number greater than 1, preferably a is 1.5 to 3 ). According to this, it is possible to set an appropriate reference value according to the individual difference of each fuel cell system, and it is possible to add fuel at an appropriate timing. When the reference value is a variable value, for example, in the inspection process before shipment of the power supply system 310, the parameter a described above is set in the control circuit 390 as a fixed value. In this case, the control circuit 390 calculates each cell voltage from the voltage values V _{1 to} V ₆ in a steady state, and further calculates a standard deviation σ ₁ from each cell voltage. The control circuit 390 sets a × σ ₁ as a reference value for the next fuel replenishment. In this way, since the reference value is variable and the reference value is changed based on the standard deviation of the cell voltage in the steady state, the reference value is reset according to the change with time of the cell characteristic. Depending on the situation, fuel can be added appropriately.

燃料電池モジュール３３０は、スイッチ機構ＳＷ_２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７０および整流素子（ダイオード）３７２を通り、充放電回路３７４を介してＬＩＢ３２０に接続されるとともにＤＣ／ＤＣコンバータ３７６を介して外部負荷に接続される。燃料電池３２２により発電された電力は、ＬＩＢ３２０の電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１より低くかつ外部負荷が接続されるときは外部負荷へ供給され、ＬＩＢ３２０の電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１より低くかつ外部負荷が接続されていないときはＬＩＢ３２０を充電するためにＬＩＢ３２０へ供給される。このとき、燃料電池３２２により発電された電力は、ＬＩＢ３２０の電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２よりも高くなるまでＬＩＢ３２０へ供給され、電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２よりも高くなる前に外部負荷に接続されたときには、電圧Ｖ_Ｂが設定電圧Ｖ_１以上であっても外部負荷へ供給される。また、ＬＩＢ３２０を充電して電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２より高くなったときと、外部負荷が接続された場合にＬＩＢ３２０の電圧Ｖ_Ｂが上限電圧Ｖ_２から低下してきて設定電圧Ｖ_１以上であったときとは、燃料電池３２２は給電可能な状態ではあるが、燃料電池３２２からＬＩＢ３２０または外部負荷へ電力は供給しない待機状態（ＤＣ／ＤＣコンバータ３７０が停止している状態）となる。 The fuel cell module 330 passes through the switch mechanism SW ₂ , the DC / DC converter 370 and the rectifier element (diode) 372, is connected to the LIB 320 via the charge / discharge circuit 374, and is connected to an external load via the DC / DC converter 376. Connected. The electric power generated by the fuel cell 322, when the voltage _{V B} of LIB320 is connected from the lower and external load set voltages _{V 1} is supplied to the external load, and the voltage _{V B} of LIB320 is lower than the set voltages _{V 1} When an external load is not connected, the LIB 320 is supplied to the LIB 320 for charging. At this time, electric power generated by the fuel cell 322 is supplied to LIB320 to the voltage _{V B} of LIB320 is higher than the upper limit voltage _{V 2,} the external load before the voltage _{V B} is higher than the upper limit voltage _{V 2} when it is connected, even if the voltage V _B set voltages V ₁ or more is supplied to the external load. When the LIB 320 is charged and the voltage V _B becomes higher than the upper limit voltage V ₂ , and when an external load is connected, the voltage V _B of the LIB 320 decreases from the upper limit voltage V ₂ and exceeds the set voltage V ₁ . When there is, the fuel cell 322 is in a state where power can be supplied, but is in a standby state where the power is not supplied from the fuel cell 322 to the LIB 320 or the external load (a state where the DC / DC converter 370 is stopped).

また、Ｖ_６は燃料電池３２２の総電圧Ｖ_ＦＣを示しているので、Ｖ_１〜Ｖ_６の値が制御回路３９０へ送信された後（図１０のＳ２０の後）、制御回路３９０は、総電圧Ｖ_ＦＣ（＝Ｖ_６）が下限閾値より低くかつ電圧Ｖ_Ｂが下限電圧Ｖ_３より低い場合、ＬＥＤ３５６を点灯させ、総電圧Ｖ_ＦＣが下限閾値より低くかつ電圧Ｖ_ＢがＶ_３以上である場合、ＬＥＤ３５６を点滅させ、Ｖ_ＦＣが下限閾値以上である場合は、上記の通り、電圧のばらつきから燃料欠状態を判断する。このように、電圧のばらつきと総電圧とを組み合わせて制御することにより、総電圧のみから燃料欠状態を判断するよりも、ユーザーに燃料欠状態を早めに報知することができ、本発明の電源システムから、電力供給を行うことができない状態が生じる頻度（時間）を減らすことができる上、燃料欠状態を確実に検出することできる。 Since V ₆ indicates the total voltage V _FC of the fuel cell 322, after the values of V _{1 to} V ₆ are transmitted to the control circuit 390 (after S20 in FIG. 10), the control circuit 390 When the voltage V _FC (= V ₆ ) is lower than the lower limit threshold and the voltage V _B is lower than the lower limit voltage V ₃ , the LED 356 is turned on, the total voltage V _FC is lower than the lower limit threshold, and the voltage V _B is V ₃ or higher. In this case, the LED 356 is blinked, and when V _FC is equal to or higher than the lower limit threshold, the fuel shortage state is determined from the voltage variation as described above. Thus, by controlling the combination of the voltage variation and the total voltage, it is possible to notify the user of the fuel shortage state earlier than judging the fuel shortage state only from the total voltage, and the power supply of the present invention. From the system, it is possible to reduce the frequency (time) of occurrence of a state where power cannot be supplied, and to reliably detect a fuel shortage state.

以上、実施の形態１、２あるいは３のような電源システムを提供することにより、小型で持ち運ぶにも便利であり、ユーザーの利便性が高まる。 As described above, by providing the power supply system as in the first, second, or third embodiment, it is small and convenient to carry, and the convenience of the user is enhanced.

上記実施の形態を説明する上で、便宜上、上下左右として説明したが、本発明の電源システムは携帯機器とともに持ち運び、商用電源のないところでも携帯機器への充電を可能にするものである。したがって、かばんやポケットの中にしまったり、あるいはユーザーが手に持って移動したりといった使用形態も考えられ、常に安定配置された状態で使用されるものではなく、また、上下左右もこれに限定されるものではない。 For the sake of convenience, the above embodiment has been described as being up, down, left, and right. However, the power supply system of the present invention is carried with a portable device and enables charging of the portable device even without a commercial power source. Therefore, it is possible to use it in a bag or pocket, or to move it with the user's hand, and it is not always used in a stable arrangement, and the upper, lower, left and right are also limited to this. It is not something.

また、燃料電池の燃料としてメタノール燃料を用いて説明したが、燃料電池の燃料はメタノールに限定されるものではない。 In addition, although methanol fuel is used as the fuel cell fuel, the fuel cell fuel is not limited to methanol.

本発明の電源システムの内部構成を示す上面図である。It is a top view which shows the internal structure of the power supply system of this invention. 本発明の電源システムの内部構成を示す図１におけるＡ−Ａ’断面の断面図である。It is sectional drawing of the A-A 'cross section in FIG. 1 which shows the internal structure of the power supply system of this invention. 燃料電池の構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）Ｂ−Ｂ’断面の断面図である。1A is a top view, FIG. 2B is a right side view, FIG. 2C is a left side view, and FIG. 実施の形態１に係る電源システムの外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。It is (a) top view, (b) right side view, (c) left side view, and (d) bottom side view showing the appearance of the power supply system according to the first embodiment. 実施の形態１に係る電源システムの回路構成を示す回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram showing a circuit configuration of a power supply system according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る電源システムの外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。It is (a) top view, (b) right side view, (c) left side view, and (d) bottom side view showing the appearance of the power supply system according to the second embodiment. 実施の形態２に係る電源システムの回路構成を示す回路構成図である。6 is a circuit configuration diagram showing a circuit configuration of a power supply system according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る電源システムの外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。It is (a) top view, (b) right side view, (c) left side view, and (d) bottom side view showing the appearance of the power supply system according to Embodiment 3. 実施の形態３に係る電源システムの回路構成を示す回路構成図である。6 is a circuit configuration diagram showing a circuit configuration of a power supply system according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態３に係る電源システムにおけるメタノール燃料の管理動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a methanol fuel management operation in the power supply system according to Embodiment 3.

Explanation of symbols

１０１１０２１０３１０電源システム、１２（１２ａ：上部筐体、１２ｂ：下部筐体）筐体、１４１１４２１４３１４制御部、１６１１６２１６３１６蓄電部、１８１１８２１８３１８発電部、２０１２０２２０３２０リチウムイオン電池、２２１２２２２２３２２燃料電池、２４制御基板、２６ホルダ、２８電解質膜、３０１３０２３０３３０燃料電池モジュール、３２アノード、３４カソード、３６１３６２３６３３６燃料電池制御部、３８燃料タンク、６８１６８脚、１５０２５０３５０給電コネクタ、１５２受電コネクタ、１５４２５４チェックボタン、１５６２５６３５６ＬＥＤ、１５８主電源スイッチ、１６０起動スイッチ、１６２ＬＥＤ、１６４２６４３６４燃料補給孔、１６６２６６３６６通風孔、１７０２７０３７０ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７２２７２３７２整流素子（ダイオード）、１７４２７４３７４充放電回路、１７６２７６３７６ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７８ＡＣ／ＤＣコンバータ、１８０携帯電話充電用ケーブル、１８２ＡＣアダプタ、３９０制御回路 10 110 210 310 Power supply system, 12 (12a: upper casing, 12b: lower casing) casing, 14 114 214 314 control section, 16 116 216 316 power storage section, 18 118 218 318 power generation section, 20 120 220 320 lithium Ion battery, 22 122 222 322 Fuel cell, 24 Control board, 26 Holder, 28 Electrolyte membrane, 30 130 230 330 Fuel cell module, 32 Anode, 34 Cathode, 36 136 236 336 Fuel cell controller, 38 Fuel tank, 68 168 Leg, 150 250 350 Power supply connector, 152 Power reception connector, 154 254 Check button, 156 256 356 LED, 158 Main power switch, 160 Start switch, 162 LED, 164 64 364 Fuel supply hole, 166 266 366 Ventilation hole, 170 270 370 DC / DC converter, 172 272 372 Rectifier (diode), 174 274 374 Charge / discharge circuit, 176 276 376 DC / DC converter, 178 AC / DC converter, 180 Mobile phone charging cable, 182 AC adapter, 390 Control circuit

Claims

A power supply system for supplying power to a device, wherein the fuel cell generates power using a fuel and an oxidant, a power storage unit that stores power generated by the fuel cell, and controls power supply to the device A power supply system comprising:
The controller is
A first mode for supplying power from the power storage unit to the device;
A second mode for supplying power from the power storage unit and the fuel cell to the device;
A power supply system comprising:

The power supply system according to claim 1, wherein
The controller is
A third mode for supplying power from the fuel cell to the power storage unit;
A power supply system comprising:

The power supply system according to claim 1 or 2,
A fuel cell control unit for controlling supply of electric power generated by the fuel cell;
The power supply system, wherein the fuel cell control unit determines that the liquid fuel is insufficient when the voltage of the fuel cell becomes lower than a predetermined voltage.

In the power supply system in any one of Claims 1-3,
A control circuit for detecting a voltage of a plurality of cells or blocks constituting the fuel cell and calculating variations in the voltage;
The power supply system according to claim 1, wherein the control circuit determines that the liquid fuel is insufficient when the variation becomes larger than a predetermined reference value.

In the power supply system in any one of Claims 1-4,
A power supply system comprising: a display device that displays whether power can be supplied to the device or whether power cannot be supplied to the device.