KR100567141B1 - 전원공급 시스템 및 이를 포함하는 전자장치 - Google Patents

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Abstract

전원공급 시스템은 구동전력을 생성하여 부하에 구동전력을 공급한다. 시스템은 적어도 발전용 연료를 사용하여 자체전력을 생성하는 연료전지를 갖는 발전부(20)가 포함된 전력발생부(100)를 포함한다. 외부전원 연결부(90)는 외부에서 전력을 공급하는 외부 전원공급기와 연결된다. 작동제어부(70)는 적어도 외부 전원공급기가 외부전원 연결부(90)에 연결된 경우 외부 전원공급기로부터 공급되는 외부에서 공급되는 전력을 기초로 발전부를 대기상태로 설정하는 구성부를 포함한다.
연료전지, 발전, 배터리, 발전용 연료, 외부전력, 휴대용 장치.

Description

전원공급 시스템 및 이를 포함하는 전자장치{POWER SUPPLY SYSTEM AND ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전원공급 시스템 및 상기 전원공급 시스템을 포함한 전자장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 발전용 연료를 사용함으로써 전력을 생성하는 발전부를 포함하고, 외부 전원공급기에 연결이 가능하여, 발전부에 의해 생성된 자체전력 또는 외부로 부터 공급된 외부전력으로 부하를 구동하는 전력공급 시스템과, 상기 전원공급 시스템을 포함하고 이에 의해서 구동되는 전자장치에 관한 것이다.
최근에, 환경문제와 에너지문제에 대한 관심이 높아짐에 따라, 30 - 40%의 비교적 높은 발전효율(에너지변환 효율)을 가지면서 환경에 대한 영향(환경부담)이 상당히 작은 차세대 전원공급 시스템의 주류로서의 연료전지의 보급과 그 실용성에 대한 연구와 개발이 매우 격렬하게 진행되고 있다.
상기와 같은 연료전지를 사용한 전원공급 시스템은, 예를들어, 배출가스 등으로 인한 무거운 환경부담을 안고 있는 가솔린엔진이나 디젤엔진을 대체하여 전기모터가 구동장치로서 적용되는 전기자동차를 위한 전원공급유닛으로서, 자동차분야에서 실용화 및 상업화에 들어서고 있다.
차량용 연료전지에 대한 기술로서, 예를들어, 항상 일정한 전력을 생성하는 연료전지로 구성된 에너지 배터리와, 납 축전지와 같은 2차 전지로 구성된 비교적 큰 크기를 가진 전원 배터리를 포함하여, 스위치 제어를 실행하는 구성이 알려져 있다: 즉, 경차량-구동 부하에서의 운행상태일 때에는 모터구동 전력은 에너지 배터리로부터 공급되는 반면, 구동부하가 증가하게 되면 모터구동 전력은 전원 배터리로부터 공급받는다.
상술한 바와 같이, 종래에서의 연료전지를 이용한 전원공급 시스템은, 비교적 큰 크기를 가지고 비교적 오랜 시간동안 연속적으로 작동하며, 시동과 정지에 대한 제어가 그렇게 자주 발생하지 않는 전기자동차 등의 적용에 한해서 개발되어 왔으며, 상기와 같은 전원공급 시스템의 구성에는 비교적 큰 전력보존용 배터리가 공급되고 있다. 상기와 같은 구성에서, 예를들어, 시동되기 전의 전원공급 시스템(연료전지)의 초기상태에서 상용 교류전원공급기와 같은 외부 전원공급기를 통해서 배터리가 완전충전된 후, 상기 충전전력으로 연료전지가 일단 시동되면, 시동/정지 제어가 빈번하지 않는 활용조건하에서는 정상적인 안정된 작동상태가 비교적 쉽게 유지될 수 있다.
이와는 반대로, 최근에 상당히 인기가 있는 노트북-크기의 개인컴퓨터, 디지탈 카메라, 휴대용 개인정보 단말기(PDA) 및 휴대폰과 같은 배터리로 구동되는 휴대용 장치들은 보다 복잡화된 기능들과 보다 긴 작동시간 등으로 인해 증가된 전력소비에 대처해야 함이 요구되고 있다. 이러한 요구사항들을 해결하려는 하나의 방법으로는, 상술된 작고 가벼운 연료전지를 이용한 발전시스템을 이러한 휴대용 장치들을 위한 발전유닛으로서 설치토록 하는 방법이 있으며, 현재 상기와 같은 목적 을 위한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다. 만약 연료전지를 이용한 발전시스템을 상기와 같은 휴대용 장치들을 위한 발전유닛으로서 적용하는 경우에, 다음의 아래에서 지적되는 문제점들이 대두된다.
연료전지를 이용한 발전시스템이 휴대용 장치등에 사용되는 경우, 전력보존을 위한 배터리로서 차지공간과 중량면에서 엄청난 고용량의 2차전지 및 콘덴서를 장착하기가 힘들게 되어, 그 결과 비교적 작은 2차전지 및 콘덴서가 사용된다. 따라서, 2차전지 및 콘덴서의 충전용량은 휴대용 장치등의 부피나 면적등에 비례하여 작아지는데, 이것은 충분한 용량을 확보하는데 어려움을 주게 된다. 더군다나, 예를들어, 디지탈 카메라, PDA와 같은 휴대용 장치들은 시동 및 정지작동들이 비교적 빈번하게 실행되는 활용성을 그들만의 특징으로 갖고 있다. 따라서, 충전전력을 이용하여 연료전지를 시동시키는 구성에서, 배터리가 초기상태에서 충분한 전력상태로 충전되었다 할지라도, 빈번하게 반복되는 연료전지의 시동 및 정지작동들로 인해 연료전지를 시동시키는데 소모되는 전력은 배터리를 충전시키기 위해서 연료전지에 의해 생성되어 배터리로 공급되는 전력을 능가하게 될 것이며, 이 경우, 충전되는 배터리의 전력은 점차로 감소된다. 만일, 충전되는 배터리의 전력이 시동에 요구되는 최소전력 밑으로 감소되면, 연료전지는 시동될 수가 없게 되는데, 이것은 휴대용 장치들을 사용하는 데에 있어서 불편함을 초래한다. 더욱이, 상술한 바와 같은 연료전지의 시동 및 정지작동들이 빈번히 반복되는 경우, 연료전지를 시동하는데에 소모되는 전력이 비교적 크기 때문에, 연료전지의 연료소비효율 또한 낮아진다.
본 발명은 발전용 연료를 사용함으로써 발전하는 연료전지를 포함하고 또한 외부 전원공급기로부터도 전력을 공급받을 수 있는 전원공급 시스템과, 상기 전원공급 시스템을 포함하는 전자장치를 공급하여, 이를 통해서, 시동 및 정지작동들이 비교적 빈번히 실행되는 상황하에서 사용된 경우에서도 시동시의 문제점들을 피하여 전자장치의 향상된 활용성을 공급해 준다는 장점과, 시동시에 발전용 연료의 소비를 감소시킴으로써 연료소비효율을 향상시키는 장점을 누릴 수 있다.
상기와 같은 장점들을 얻기 위해서, 본 발명은 구동전력을 생성하여 구동전력을 부하에 공급하는 전원공급 시스템을 공급하며, 상기 전원공급 시스템에는, 발전용 연료를 사용하여 자체전력을 생성하는 발전부; 외부에서 전력을 공급하는 외부 전원공급기에 연결되는 외부전원 연결부; 및 외부 전원공급기가 외부전원 연결부에 연결될 때 외부 전원공급기로부터 공급되는 외부전력을 기초로 발전부를 대기상태로 설정하는 수단이 포함되는 작동제어부를 포함하는 전력발생부가 포함된다.
보다 바람직하게 본 발명의 전력발생부에는, 자체전력과 외부에서 공급되는 외부전력 중의 하나를 기초로 구동전력을 생성하고 구동전력을 부하에 공급하도록 제어하는 수단을 갖는 전력공급 제어부를 포함한다.
더 나아가, 본 발명의 전력발생부에는, 예를들어, 자체전력과 외부에서 공급된 외부전력에 기초한 전력에 상응하는 전하를 보존하고, 보존된 전하를 기초로 구동전력을 생성하기 위한 전력으로서의 전력을 출력하는 복수개의 용량소자들을 갖는 전력보존부와, 외부 전원공급기가 외부전원 연결부에 연결되어 외부 전원공급기 로부터 외부전력이 공급되는 경우 적어도 공급되는 외부전력의 일부를 전력보존부에 공급하며, 외부 전원공급기가 외부전원 연결부에 연결되지 않은 경우 적어도 자체전력의 일부를 전력보존부에 공급하는 수단을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
더 나아가, 본 발명의 전력발생부는, 외부 전원공급기로부터 외부에서 공급되는 외부전력의 공급상태를 기초로 전력보존부 및 전력공급 제어부에 공급되는 전력을 제어하고, 외부 전원공급기가 외부전원 연결부에 연결되었는지를 탐지하는 탐지수단과, 탐지수단에 의한 탐지결과를 기초로 자체전력과 외부에서 공급된 외부전력 중 하나를 선택하여 전력보존부 및 전력공급 제어부에 공급하는 수단을 포함하는 충전제어부를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
더 나아가, 본 발명의 전력발생부는, 발전부에 대한 발전용 연료의 공급상태를 제어하고, 발전부에 발전용 연료를 공급하고 차단하는 제어수단을 적어도 포함하고, 외부 전원공급기가 외부전원 연결부에 연결되어 외부 전원공급기로부터 외부전력이 공급되는 경우에, 발전부에 발전용 연료를 공급하는 것을 차단하도록 하는 수단을 포함하는 연료공급 제어부를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
더 나아가, 본 발명의 전력발생부에서의 발전부는, 발전용 연료를 사용함으로써 전기화학 반응에 의해 자체전력을 생성하는 연료전지; 소정의 촉매반응에 의해서 발전용 연료로부터 수소를 포함한 특별한 연료성분을 생산하는 연료개질부; 특별한 연료성분을 사용함으로써 전기화학 반응에 의해서 자체전력을 생성하는 연료전지를 적어도 포함하고, 발전용 연료를 기화시키고 이것을 연료개질부로 공급하는 연료기화부를 더 포함하며, 더욱이, 전원공급 시스템은 연료전지에서의 자체전 력의 발생조건을 설정하고 제어하는 전력생성제어부를 포함하는데, 여기서의 발생조건이란 연료전지에서의 전기화학 반응의 진행상태를 제어하는 온도조건을 말하며, 전력생성제어부는 온도조건을 제어하고 설정하는 수단을 포함하며, 연료전지는 온도조건을 설정하는 히터부를 포함하며, 전력생성 제어부에서의 온도조건을 설정하고 제어하는 수단은 히터부에 의해서 온도조건의 설정을 제어하는 히터제어부를 포함하며, 대기상태란 자체전력이 연료전지에서 생성되는 온도조건과 같거나 이보다 낮은 예열온도로 온도조건이 설정되는 상태를 말하며, 히터제어부는 외부 전원공급기가 외부전원 연결부에 연결되어 외부 전원공급기로부터 외부전력이 공급되는 경우에 외부전력을 기초로 온도조건을 예열온도로 설정하는 수단을 포함한다.
상기와 같은 장점들을 얻기 위해서, 본 발명은, 위의 전력공급 시스템에서의 전력발생부와 동일한 구성을 갖고 있으며, 발전용 연료를 사용함으로써 자체전력을 생성하는 발전부, 외부로부터 외부전력을 공급해주는 외부 전원공급기와 연결된 외부 전력공급 연결부, 적어도 외부 전원공급기가 외부전원 연결부와 연결되었을 경우 외부 전원공급기로부터 공급되는 외부전력을 기초로 발전부를 대기상태로 설정하는 수단을 포함하는 작동제어부를 적어도 포함함으로써 구동전력을 생성하는 전력발생부; 발전용 연료를 봉지하는 연료봉지부; 및 구동전력에 의해 구동되는 부하를 포함하는 전자장치를 공급하며, 전력발생부는 전자장치와 일체를 이루는 구성이며, 게다가 연료봉지부는 전자장치로부터 착탈가능하도록 구성되고, 전자장치는 연료봉지부를 전력발생부와 물리적으로 착탈가능하도록 해주는 수단과, 연료봉지부에 봉지된 발전용 연료를 전력발생부로 공급해주는 수단을 갖는 인터페이스부를 적어 도 포함한다. 게다가, 작동제어부가 전자장치에 공급되어 적어도 부하의 구동상태를 제어하는 부하구동 제어부로서 역할을 한다.
본 발명의 추가적인 목표나 장점들은 다음에 오는 발명의 상세한 설명에서 자세히 설명될 것이며, 본 발명의 부분부분들은 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이며 또는 발명의 실시로부터 몸소 터득될 것이다. 본 발명의 목표나 장점들은 다음에서 특별하게 지적한 수단들과 조합들에 의해서 실현되어 얻어질 것이다.
상세한 설명에 포함되어 그 일부분을 구성하는 첨부된 도면들은, 상술된 본 발명의 개괄적인 설명과 후술될 본 발명의 실시예들의 구체적인 설명과 함께 사용될 것이며, 본 발명의 원리와 범위를 설명하는 역할을 할 것이다.
도 1A 내지 도 1D들은 각각 본 발명에 따른 전원공급 시스템을 포함하는 전자장치들의 예를 보여주는 개괄적인 구성도들이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자장치의 내부구성도를 개괄적으로 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전원공급 시스템의 하나의 실시예를 개괄적으로 보여주는 블럭도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 전원공급 시스템에 적용된 발전부의 주요구성부들을 보여주는 블럭도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 발전부에 적용가능한 연료개질부에 대한 하나의 구 성예를 보여주는 블럭도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 발전부에 적용가능한 연료전지의 본체에 대한 하나의 구성예를 보여주는 블럭도이다.
도 7A 내지 도 7D들은 본 실시예에 따른 전력발생부에 적용가능한 전력보존부에 대한 하나의 구성예를 보여주는 블럭도들이다.
도 8은 본 실시예에 따른 전원공급 시스템의 전체적인 작동에 대한 제 1 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 9는 본 실시예에 따른 전원공급 시스템에서 외부 전원공급기가 연결되어 외부전력이 공급되는 작동을 보여주는 제어구상도이다.
도 10은 본 실시예에 따른 전원공급 시스템에서 외부 전원공급기가 연결되어 있지 않아 외부전력이 공급되지 않는 작동을 보여주는 제어구상도이다.
도 11은 본 실시예에 따른 전원공급 시스템의 전체적인 작동에 대한 제 2 실시예를 보여주는 순서도이다.
{도면의 주요부호에 대한 설명}
10: 연료공급 제어부, 20: 발전부,
21: 연료개질부, 21a: 연료기화기,
21b: 연료개질기, 21c: CO 제거기,
22: 공기제어부, 23: 연료전지본체,
30: 충전 제어부, 40: 전력보존부,
50: 전력공급 제어부, 60: 히터제어부,
70: 작동제어부, 80: 잔여량 탐지부,
90: 외부전원 연결부, 100: 전력발생부,
200: 연료패키지, 300: I/F부,
DVC: 장치.
이후에서는, 본 발명에 따른 전원공급 시스템, 이의 구동제어방법 및 상기 전원공급 시스템을 포함하는 전자장치들을 실시예에 대한 언급과 함께 도면들을 참고로 하면서 자세하게 설명한다.
<전원공급 시스템을 포함하는 전자장치>
우선, 본 발명에 따른 전원공급 시스템이 적용된 전자장치의 구성을 해당 도면들을 언급하면서 자세하게 설명한다.
도 1A 내지 도 1D들은 각각 본 발명에 따른 전원공급 시스템이 포함된 전자장치들의 예를 개괄적으로 보여주는 구성도들이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자장치의 내부구성도를 개괄적으로 보여주는 블럭도이다.
본 발명에 따른 전원공급 시스템이 포함되는 전자장치에서, 예를들어, 전원공급 시스템은 기존의 내부 배터리, 다목적용 배터리 등을 대체한 전원공급유닛으로 조립화되며, 도 1A 내지 도 1D 에서 보이는 바와 같이, 전자장치(DVC)(이후부터는 "장치"로 총칭한다)의 전체 또는 그 일부에 일체적으로 내장되는 구성을 갖는다.
이러한 장치들(DVC)은 일반 가정용의 상용 교류전원 공급기(BP), 외부 배터 리(BT) 및 차량용 전원공급기와 같은 외부 전원공급기와의 연결부들을 포함하며, 외부 전원공급기와 연결됨으로써 외부 전원공급기로부터 공급되는 소정의 전력(외부전력)으로도 작동이 가능하도록 구성된다.
예를들어, 방안에서 또는 차량내에서, 장치들(DVC)은 외부 전원공급기와 연결됨으로써 사용되어 구동될 수 있다. 여기서, 장치(DVC)는, 방안에서 상용 교류전원 공급기가 외부 전원공급기로서 사용되는 경우에는, AC-DC 아답터(소위, AC 아답터)를 통해서 변환되고, 그리고 차량내에서 차량용 전원공급기가 외부 전원공급기로서 사용되는 경우에는 DC-DC 아답터(소위, 자동차 아답터)를 통해서 변환된 소정의 D.C. 전압과 전류로 구성된 전력을 공급받는다.
도 1A과 도 1B는 장치(DVC)로서 노트북-크기의 개인컴퓨터를 보여주며, 자체전력을 생성하기 위해서 본 발명에 따른 전원공급 시스템에서 발전작동에 사용되는 연료를 내부에 봉지해 둔 연료패키지(PC)(후술됨)는 장치(DVC)의 본체(전원공급 시스템)로부터 착탈되도록 형성된다.
그리고, 도 1C과 도 1D는 장치(DVC)로서 휴대용 개인정보 단말기를 보여주며, 여기서 전원공급 시스템(PS)은, 예를들어, 다목적용 2차전지의 구성과 동등한 구성을 갖고 있으며, 장치(DVC)의 본체로부터 옵션식으로 부착하고 분리가능토록 하는 방식으로 형성된다.
개괄적으로 도시된 도 2에서, 상술된 전원공급 시스템이 적용된 장치의 내부구성에는, 장치의 본래의 기능들을 실행하기 위해서, 제어 프로그램 및 각종의 제어용 데이타와 같은 구성요소들(이후부터, 기능부라 칭한다)을 고정적으로 저장하 는 ROM(1); 제어 프로그램이 실행되는 동안에 생성되는 각종의 처리데이타를 임시적으로 저장하는 RAM(2), 플레쉬 메모리(F-ROM)와 같은 저장수단; 터치패널, 포인팅장치 및 마우스와 같은 입력 인터페이스(입력 I/F); 액정 디스플레이 패널(LCD), LCD 드라이버(6)와 같은 디스플레이 출력수단; 장치(DVC)를 통신네트워크 등에 접속가능토록 해주는 통신 인터페이스(통신 I/F); 제어 프로그램에 따라 입/출력 수단, 저장수단 등을 제어하는 연산장치(CPU)(8); 및 작동전력을 장치(DVC)내의 각각의 구성요소에 공급하는 전원공급부(9)가 포함된다. 전원공급부(9)는 본 발명에 따른 전원공급 시스템을 구성하며, 발전용 연료를 사용함으로써 발전작동에 의해 생성된 자체전력, 또는 외부 전원공급기로부터 공급된 외부전력을 기초로 상술한 작동전력(구동전력)을 생성하며, 작동전력은 장치(DVC)내의 각각의 기능부에 공급된다.
<전원공급 시스템>
다음으로, 상술된 장치(DVC)의 전원공급부에 적용된 전원공급 시스템을 도면들을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 전원공급 시스템의 하나의 실시예를 개괄적으로 보여주는 블럭도이다.
도 3에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 전원공급 시스템은 주요부로서, 액체연료, 액화연료 또는 기체연료가 그 내부에 봉해진 연료패키지(연료 봉지부)(200); 적어도 연료패키지(200)로부터 공급되는 발전용 연료를 기초로 구동전력을 생성하여 출력하는 전력발생부(100); 및 연료패키지(200)를 전력발생부(100)에 물리적으로 결합시키는 인터페이스부(이후부터 "I/F부"로 약칭함)(300)를 갖는다. I/F부(300)는 연료패키지(200)에 봉지된 발전용 연료를 전력발생부(100)로 공급해주는 연료전송통로 등을 포함하며, 상기 구성요소들은 옵션식으로 서로 결합과 분리(부착과 이탈)될 수 있고, 일체적으로 구성된다.
본 실시예에 따른 전력발생부(100)는 다음과 같은 구성요소들을 포함한다. 발전부(발전수단)(20)는 I/F부(300)를 통해서 연료패키지(200)로부터 공급되는 발전용 연료를 사용하여 소정의 전력(자체전력)을 생성한다. 연료공급 제어부(연료공급 제어수단)(10)는 연료패키지(200)에 봉지되어 있는 발전부(20)에 대한 발전용 연료의 공급상태를 제어한다. 외부전원 연결부(외부전원 연결수단)(90)는 전력공급 시스템(전력발생부)의 밖에서 공급되는 상용 교류전원 공급기와 같은 외부 전원공급기에 전기적으로 연결시켜준다. 전력보존부(전력보존수단)(40)는 발전부(20)에서 생성된 자체전력 또는 외부 전원공급기로부터 공급된 외부전력을 기초로 하는 전력을 일단 보존한 다음, 상기 보존된 전력을 연속적으로 출력한다. 전력공급 제어부(전력공급 제어수단)(50)는 장치(DVC)에 구동전력을 공급하기 위해서, 전력보존부(40)로부터 출력되는 전력 또는 외부 전원공급기로부터 공급되는 외부전력을 전원공급 시스템이 연결된 장치(DVC)를 구동하는데 알맞는 소정의 전압으로 변환한다. 충전제어부(충전제어수단)(30)는 공급된 전력을 갖고 전력보존부(40)를 충전시키기 위해서, 외부 전원공급기의 접속상태 즉, 외부 전원공급기로부터 공급되는 외부전력의 공급상태와 전원공급 시스템에 연결된 부하에 구동전력을 공급하는 기능 즉, 장치(DVC)의 각각의 기능부를 기초로 발전부(20)에 의해서 생성된 전 력(자체전력)과 외부 전력공급 연결부(90)에 연결된 외부 전력공급기로부터 공급되는 외부전력 중 하나를 선택함으로써, 선택된 전력을 전력보존부(40)와 전력공급 제어부(전력공급 제어수단)(50)로 공급하는 기능을 제어한다. 히터제어부(전력생성 제어부)(60)는 발전부의 온도조건을 제어하고 설정하기 위해서, 발전부(20)에 제공된 히터부에 공급되는 히터전력의 공급상태를 제어한다. 작동제어부(기능제어수단)(70)는 발전부(20)에서 발전작동의 시동/정지와 같은 전력공급 시스템의 총체적인 작동과 전력보존부(40)와 부하에 대한 전력공급상태를 외부 전원공급기 등에 대한 연결상태에 따라 제어한다. 잔여량 탐지부(80)는 연료패키지(200)에 봉지된 발전용 연료의 잔여량을 탐지한다.
이후에서는 각 구성요소들을 구체적으로 설명한다.
(연료공급 제어부)
연료공급 제어부(10)는 작동제어부(70)로부터의 제어신호를 기초로, 연료패키지(200)에 봉지된 발전용 연료를 I/F부(300)를 매개로 발전부(20)로 전송하는 연료공급펌프로서의 기능을 갖는다.
연료공급 제어부(10)는 제어신호에 따라, 발전부(20)에 대한 발전용 연료의 공급상태 즉, 공급/차단된 발전용 연료의 량을 제어하는 기능을 가진다. 이러한 방법으로, 발전부(20)에서의 발전상태 즉, 발전부(20)에서의 시동/정지와 전력생성량은 직접적으로 제어된다.
특히 전원공급 시스템이 외부 전원공급기에 연결되어 외부에서 외부전력이 공급되는 상태에서, 발전부(20)에 대한 발전용 연료의 공급은 작동제어부(70)로부 터의 제어신호를 기초로 차단된다. 이 경우, 전력공급 제어부(50)로부터 후술될 연료공급 제어부(10)로 공급되는 작동전력은 차단된다.
(발전부)
도 4는 본 실시예에 따른 전원공급 시스템에 적용된 발전부의 주요구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 발전부에 적용가능한 연료개질부에 대한 하나의 구성예를 보여주는 블럭도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 발전부에 적용가능한 연료전지의 본체에 대한 하나의 구성예를 보여주는 블럭도이다.
이후부터는, 연료개질방법이 채택된 고체-고분자형 연료전지를 적용한 전원공급 시스템을 설명한다.
도 4에서 보이는 바와 같이, 발전부(20)는 대략적으로, 특별한 연료성분(수소가 포함됨)을 생성하기 위해서, 연료공급 제어부(10)를 통해서 공급되는 발전용 연료에 소정의 개질반응(촉매개질반응)을 일으키는 연료개질부(21); 전원공급 시스템의 외부로부터 (산소를 포함하는) 공기를 취입하는 공기제어부(22); 및 연료개질부(21)로부터 공급되는 특별한 연료성분과 공기제어부(22)로부터 공급되는 공기 등을 사용한 전기화학 반응에 의해서 소정의 전력(자체전력)을 생성하는 연료전지본체(23)를 포함하는 구성을 적용한다. 이후에서 상기 구성을 더욱 자세하게 설명한다.
(연료개질부)
도 5에서 보이는 바와 같이, 연료개질부(21)는, 예를들어, 발전용 연료(액체연료)를 기화시키는 연료기화기(연료기화부)(21a); 기화된 발전용 연료로부터 수소와, 소량의 이산화탄소(CO2), 수증기 개질반응에 의한 부산물로서 일산화탄소(CO) 등을 생성하는 연료개질기(연료개질부)(21b); 및 수성 시프트반응 또는 선택적 산화반응에서 연료개질기(21b)에 의해 생성된 부산물(CO)을 제거하는 CO제거기(부산물 제거부)(21c)를 포함한다.
다음으로, 연료개질부(21)를 구성하는 상기 각 구성요소들의 구체적인 기능들을 설명한다.
예를들어, 메탄올(CH2OH)과 물(H2O)을 포함하는 발전용 연료(액체연료)의 사용으로 수소가스(H2)가 생성되는 경우, 증발공정에서의 발전용 연료를 구성하는 메탄올과 물은 연료기화기(21a)에서 각각 개별적으로 기화되거나 또는 혼합액체들로서 뭉쳐서 기화됨으로써, 발전용 연료의 가스를 생성한다. 증발공정에서, 발전용 연료를 기화시키기 위해서, 후술될 히터제어부(60)를 통해서 공급되는 전력은 연료기화기(21a)에 부착된 히터의 온도를 조정하여, 히터의 온도를 대략 메탄올과 물의 끓는점의 온도조건으로 설정한다.
다음으로, 수증기 개질반응공정에서의 연료개질기(21b)에서, 히터제어부(60)를 통해서 공급되는 전력은 연료개질기(21b)에 부착된 히터의 온도를 조정하여, 49.4 KJ/mol의 열에너지가 흡수되도록 히터의 온도를 대략 300℃의 온도조건으로 설정함으로써, 다음의 [반응식 1]에서 보이는 바와 같이, 수소(H2)와 소량의 이산화 탄소(CO2)가 생성된다.
CH3OH + H2O → 3H2 + CO2
상기 수증기 개질반응에서, 소량의 일산화탄소(CO)가 수소와 이산화탄소에 더하여 부산물로서 추가로 생성될 수 있다. 그러므로, 수성시프트 반응공정에서의 CO제거기(21c)에서 40.2 KJ/mol이 발생되도록 물(수증기; H2O)은 일산화탄소에 반응됨으로써, 다음의 [반응식 2]에서 보이는 바와 같이, 이산화탄소(CO2)와 수소(H2)가 생성된다.
CO + H2O → CO2 + H2
게다가, 283.5 KJ/mol이 발생하도록 하기 위해서, CO제거기(21c)에서, 일산화탄소는 선택적 산화 반응공정 동안의 수성 시프트반응에 의해 산소(O2)과 반응하여 이산화탄소와 수소로 변함으로써, 다음의 [반응식 3]에서 보이는 바와 같이, 이산화탄소(CO2)가 생성된다.
CO + ½O2 → CO2
여기서, 수성 시프트 반응공정과 선택적 산화 반응공정에서의 CO제거기(21c)에서, 히터제어부(60)를 통해서 공급되는 전력은 CO제거기(21c)에 부착된 온도조절 기구(구체적으로, 히트싱크, 쿨러 등)의 온도를 조정하여 열에너지의 생성에 상응하는 온도조건으로 설정해 준다. 상기 화학반응들에 의해서 생성된 소량의 이산화탄소(CO2)는 대기중으로 배출된다.
이러한 방법으로, 연료전지본체(23)에서 소정의 전력을 발생하기 위해서 필요한 수소가스(H2)의 량을 위한 발전용 연료는 연료공급 제어부(10)를 통해서 연료패키지(200)로부터 취입되고, 연료개질부(21)에 의해서 개질됨으로써, 소량의 수소가스가 연료전지본체(23)로 공급된다.
(공기제어부)
공기제어부(22)는, 연료전지본체(23)에서의 전기화학 반응들([반응식 4]와 [반응식 5]는 후술됨)에 상응하는 필요한 산소가스(O2)의 양을 공기로부터 취입하여 연료전지본체(23)에 공급하는 제어를 실행한다.
여기서, 공기제어부(22)가 단위 시간당 최대 산소 소비량에 상응하는 공기를 연료전지본체(23)에 공급할 수 있는 한, 이들을 공급하고 차단하는 제어 없이도 항상 산소가스는 연료전지본체(23)에 공급될 수 있다.
다시 말하면, 발전부(20)(연료전지본체부(23))에서의 전기화학 반응의 진행상태는 오직 연료공급 제어부(10)와 연료개질부(21)에서 조정된 공급 수소가스의 량과 히터제어부(60)에 의해 설정되는 공급 열에너지 량에 의해서만 제어되며, 공기제어부(22)를 대신하여 예를들어, 통풍구멍 등이 공급되는 공기제어부(22)에 있어서, 발전부(20)에서의 전기화학 반응에 사용되는 공기(대기)의 최소량은 항상 공 기구멍을 통해서 공급된다.
(연료전지본체)
연료전지본체(23)는 잘 알려진 고체-고분자형 연료전지본체의 구성을 가지며, 도 6에서 개략적으로 보이는 바와 같이, 백금, 백금-류테늄 등과 같은 촉매미립자들이 부착된 탄소전극을 포함하는 연료전극(캐소드)(ELc), 백금과 같은 촉매미립자들이 부착된 탄소전극을 포함하는 공기전극(애노드)(ELa), 및 연료전극(ELc)과 공기전극(ELa)사이에 놓여진 이온 도전막(교환막)(FLi)을 갖는다. 공기제어부(22)를 매개로 대기 중의 산소가스(O2)가 공기전극(ELa)에 공급되는 동안, 연료전극(ELc)에는 연료개질부(21)에서 축출된 수소가스(H2)가 공급된다. 이런 식으로, 전력은 자체전력을 생성하기 위한 아래에서 보이는 전기화학반응들에 따라 생성된다. 생성된 자체전력은 후술될 전력보존부(40)에 저장된 다음에 혹은 직접 전력공급 제어부(50)에 공급되어(도 3 참조), 전원공급 시스템내의 작동을 제어하는 내부작동용 전력 및 부하(장치(DVC))를 구동하는 구동전력으로서 공급되기 위해서 전력공급 제어부(50)에서 소정의 전압으로 변환된다.
발전부(20)를 구성하는 연료전지본체(23)에서의 발전원리에 관하여 살펴보면, 연료개질부(21)를 통해서 축출된 수소가스(H2)가 연료전극(ELc)에 공급되면, 아래의 [반응식 4]에서 보이는 바와 같이 전자들(e-)은 촉매에 의해 분리되고 수소이온(양성자; H+)이 생성되는데, 수소이온은 이온 도전막(FLi)을 통해서 공기전극(ELa)의 측면을 통과하고, 연료전극(ELc)을 구성하는 탄소전극은 이들의 전자들(e-)을 받아들여 전력을 생성하여 부하(장치(DVC))에 공급한다.
3H2 → 6H+ + 6e-
한편, 대기중의 산소가스(O2)는 공기제어부(22)를 통해서 공기전극(ELa)에 공급되는데, 여기서 촉매는, 아래의 [반응식 5]에서 보는 바와 같이, 부하를 통과한 전자들(e-), 이온 도전막(FLi)을 통과한 수소이온(H+), 및 대기중의 산소가스(O2)들과 반응하여 물(H2O)을 생성한다.
6H+ + (3/2)O2 + 6e- → 3H2O
상술한 일련의 전기화학 반응식들([반응식 4], [반응식 5])은 상온에서 약 80℃까지의 비교적 낮은 온도의 환경하에서 진행되며, 전력을 제외하고 물은 기본적인 유일한 부산물이다. 여기서, 히터온도는 연료전지본체(23)에서의 후술될 히터제어부(60)를 통해서 공급되는 전력에 의해 조정되며, 따라서 상술한 일련의 전기화학 반응들이 만족스럽게 진행되도록 온도조건이 설정된다. 여기서, 상술한 전기화학 반응들에 의해서 생성되는 전력(자체전력)은, 화학반응식들([반응식 4], 반응식 5])에서 보이는 것처럼, 연료전지본체(23)의 연료전극(ELc)에 실질적으로 공급 된 수소가스(H2)의 양과 연료전지본체(23)에 부착된 히터의 온도에 의존됨을 주목한다.
여기서, 연료개질부(21)와 연료전지본체(23)에서 제공되는 히터구조에 대해서 살펴보면, 예를들어, 금속산화막 또는 금속 질산막과 같은 소망의 열생성특성을 갖는 저항성분물질로 구성된 박막층(박막히터)들은 연료개질부(21)와 연료전지본체(23)에서의 각 반응부에서 반도체 제조분야에서 종종 사용되는 박막형성기술을 이용하여 각각 형성되는 구성이 적용가능하다.
본 실시예와 관련하여, 메탄올과 물이 포함된 액체연료가 연료패키지(200)로부터 공급되는 발전용 연료로서 적용되고 있지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않으며, 적어도 수소원소를 포함한 액체연료 또는 액화연료 또는 가스연료를 가진 등가의 구성을 만족스럽게 적용할 수 있다. 더 구체적으로, 메탄올, 에탄올 및 부탄올과 같은 알콜류 액체연료들, 상온과 대기압력하에서 기화되는 디메틸 에테르, 이소부탄 및 천연가스(CNG) 등의 탄소 수소화물로 구성된 액화연료, 또는 수소가스와 같은 가스연료를 만족스럽게 적용할 수 있다.
액화수소 또는 수소가스가 직접 발전용 연료로서 활용되는 경우 및 직접 연료공급방식의 연료전지가 적용되는 경우에는, 상술한 구성예에서 보이는 연료개질부(21)는 필요하지 않으므로, 발전용 연료를 연료전지본체(23)의 연료전극(ELc)에 직접 공급하는 구성의 적용이 가능해진다. 이 경우, 히터제어부(60)에 의해 공급되는 온도조정용 전력은 연료전지본체(23)에 부착된 히터에만 공급된다.
(충전제어부)
충전제어부(30)는 외부전원 연결부(90)에 대한 외부 전원공급기의 연결상태, 더 특별하게는, 외부 전원공급기로부터 공급되는 외부전력의 공급상태를 탐지하는 탐지수단을 포함한다. 즉, 외부 전원공급기가 외부전원 연결부(90)에 연결되어 외부 전원공급기로부터 외부전력이 공급되는지의 여부를 탐지하면, 충전제어부(30)는 상기 탐지된 신호를 탐지수단으로부터 작동제어부(70)로 보내고, 작동제어부(70)로부터의 탐지신호에 따라, 충전제어부는 외부로부터 외부전력이 공급되는 상태에서는 외부전력을 취입하고, 외부 전원공급기가 연결되지 않아 외부에서 공급되는 외부전력이 차단된 상태에서는 발전부(20)에서 생성되는 자체전력을 취입하도록 하는 제어를 실행한다.
작동제어부(70)로부터의 제어신호를 기초로, 충전제어부(30)는 전력보존부(40)의 충전상태와 부하(장치(DVC))의 구동상태에 따라 취해지는 자체전력과 외부에서 공급되는 외부전력 중의 하나를 전력보존부(40)와 전력공급 제어부(50) 중의 하나에 공급하는 제어를 실행하며, 양자택일적으로 전력을 양자 모두에 공급하거나 적어도 전력보존부(40)에 취입된 전력의 일부를 공급하는 제어를 실행한다.
(전력보존부)
도 7A 내지 도 7D들은 본 실시예에 따른 전력발생부에 적용가능한 전력보존부에 대한 하나의 구성예를 보여주는 블럭도들이다.
도 7A에서 보는 바와 같이, 전력보존부(40)는, 예를들어, 외부 전원공급기로 부터 공급되는 외부전력과 발전부(20)로부터 공급되는 자체전력에 따라 전하들을 저장하고(충전), 방출(방전)하는 저장회로(41); 저장회로(41)에서의 전하들(보존 전력)의 저장상태을 탐지하는 충전상태 탐지회로(전압 탐지회로)(42); 및 충전상태 탐지회로로부터 출력되는 탐지신호(SD)에 따라 ON/OFF 동작을 실행하여 저장회로에 대한 전력의 공급/차단을 제어하는 스위치(SW)를 포함한다.
저장회로(41)는 구체적으로, 예를들어, 복수개의 콘덴서들(C1 내지 Cn)이 직렬로 연결되는 회로구성이 적용될 수 있다.
상기 구성을 갖는 전력보존부(40)에서, 충전상태 탐지회로(42)는 저장회로(41)에 저장된 전하들에 따라 항상 충전전압(또는 방전전압)을 탐지하며, 스위치(SW)로부터 출력되는 탐지신호(SD)는 충전전압의 변화에 대한 응답으로 제어된다. 즉, 만약 저장회로(41)의 충전전압이 충전상태 탐지회로(42)에서 미리 설정한 기준전압범위의 하한값보다 낮은 경우, 스위치(SW)는 ON 작동을 실행하게 되어, 충전제어부(30)를 통해서 외부에서 공급되는 전력 또는 자체전력이 취입된 다음, 저장회로(41)를 구성하는 콘덴서들(C1 내지 Cn)에 상기 전력을 기초로 하는 전하들이 충전된다. 이와는 반대로, 만약 저장회로(41)의 충전전압이 기준전압범위의 상한값보다 높은 경우, 스위치(SW)는 OFF 작동을 실행하게 되어, 저장회로(41)에 대한 전력공급은 차단되므로 저장회로(41)의 충전작동은 멈추게 된다.
이러한 방법으로, 전력보존부(40)(저장회로(41))에서의 충전전압은 항상 감시되기 때문에, 전압이 항상 미리 설정된 전압범위내로 수렴되도록 저장회로(41)의 충전상태가 제어된다.
저장회로(41)의 구성은 복수개의 콘덴서들(C1 내지 Cn)이 직렬연결된 상술한 회로구성에 한정되지 않으며, 저장회로(41)는 예를들어, 만약 콘덴서가 충전제어부(30)를 통해서 공급된 전력에 기초된 전하를 보유(충전)하고 거의 일정하거나 임의의 전압범위에서 변동하는 전압을 방출(방전)한다면, 저장회로(41)로서 오직 하나의 콘덴서를 포함하는 하나의 구성이 될 수도 있다.
다른 구성으로서, 도 7B에서 보이는 바와 같이, 저장회로(41)는 복수개의 전기이중층 콘덴서(C1 내지 Cn)들을 포함하며, 또한 전기이중층 콘덴서들간의 연결상태를 전환해주는 스위치들(SWa1 내지 SWa6, SWb1 내지 SWb3)을 포함할 수 있으며, 여기서의 각 스위치들은 소정의 타이밍을 갖고 ON/OFF 작동을 실행하게 되어 있어서, 전기이중층 콘덴서들은 직렬과 병렬연결 사이에서 전환하도록 제어된다. 상기와 같은 구성을 갖는 회로에서 저장회로(41)가 전하를 저장(충전)하는 경우, 도 7C에서 보이는 바와 같이, 전기이중층 콘덴서들(C1 내지 C4)을 직렬로 연결하기 위해서, 스위치들(SWa1 내지 SWa6)은 턴오프되고 스위치들(SWb1 내지 SWb3)은 턴온된다. 반대로 전하들을 방출하는 경우(전기방전)에는, 도 7D에서 보이는 바와 같이, 전기이중층 콘덴서들(C1 내지 C4)을 병렬로 연결하기 위해서, 스위치들(SWa1 내지 SWa6)은 턴온되고 스위치들(SWb1 내지 SWb3)은 턴오프된다. 이를 통해서 충전의 경우에 충전에 필요한 전류값을 줄이기 위해서 시각상으로 분명이 나타날정도로 용량값을 줄이며, 방전의 경우에는 부하의 구동능력을 증가시키기 위해서 시각상으로 분명히 나타날정도로 용량값을 증가시키는 것이 가능해 진다.
(전력공급 제어부)
전력공급 제어부(50)는, 작동제어부(70)로부터의 제어신호에 따라, 충전제어부(30)로부터 직접 공급되는 전력(외부전력, 자체전력)과 전력보존부(40)에 저장된 전하들을 기초로 하는 전력(충전전력) 중에서 하나를 선택적으로 취입하는 기능; 전력을 부하(장치(DVC))의 작동과 전력공급 시스템(전력발생부)내의 기능부들에 알맞는 일정한 전압을 갖는 전력(구동전력, 내부작동 전력)으로 변환하는 전압변환작동을 실행하는 기능; 및 전력을 전력공급 시스템내의 기능부들에만 또는 부하(장치(DVC))와 기능부들 양자에 공급하는 기능을 갖는다. 더 구체적으로, 전력공급 제어부(50)는 DC-DC 변환기로서의 기능(전압변환 기능)과 전력공급 제어기능을 갖도록 구성된다.
상기와 같은 전력공급 제어부(50)에서는, 충전제어부(30)로부터 직접 공급되는 전력(외부전력, 자체전력) 또는 전력보존부(40)에 저장된 전하에 따른 전력(충전전력)을 기초로, 내부작동 전력은 부하(장치(DVC))의 구동상태와 무관하게 전력공급 시스템내의 기능부들에 공급되고 있므로, 전력공급 시스템내의 기능부들이 작동되고 부하(장치(DVC))들이 구동되는 경우, 구동전력은 내부작동전력 이외에 부하(장치(DVC))에도 공급되도록 제어된다.
이러한 방법으로, 전력발생부(100)의 발전부(20)는 부하(장치(DVC))의 구동상태에 의존하여 발전상태와 대기상태 중에 하나를 유지하다가, 소량의 전력을 갖고 양 상태간의 천이를 재빨리 실행하게 되며, 무엇보다도 소정의 구동전력이 부하(장치(DVC))의 구동상태에 의존하여 재빨리 공급된다.
(히터제어부)
히터제어부(60)는, 작동제어부(70)로부터의 제어신호를 기초로, 연료전지본체(23)에 공급된 히터와 상술한 발전부(20)의 연료개질부(21)에 있는 반응부들(연료기화기(21a), 연료개질기(21b) 및 CO제거기(21c))에 온도조정전력을 공급해 주어, 이로써 온도조건을 설정하여 상기 [반응식 1] 내지 [반응식 5]에서 보인 화학반응들의 진행상태를 조절한다.
특히 전원공급 시스템이 외부 전원공급기에 연결되어 외부전력이 공급되는 경우에는, 발전부(20)를 대기상태로 설정하기 위해서 연료전지본체(23)에 부착된 히터와 연료개질부(21)의 반응부들에 의해 설정되는 온도조건은 발전작동을 위한 온도와 같거나 이보다 작은 소정의 예열온도에 도달되도록 제어되고, 작동제어부(70)로부터의 제어신호에 따라 통상의 발전작동시에 공급되는 전력과 같거나 이보다 작은 소정의 예열용 전력은 히터로 공급된다.
외부에서 공급되는 전력이 차단되는 경우에서는 작동제어부(70)로부터의 제어신호에 따라 통상의 발전작동을 위한 전력은 히터로 공급되는데, 온도조건은 이미 예열온도로 설정되어 있기 때문에, 소량의 전력인가로도 발전부(20)의 온도조건을 발전상태로 설정하는 것이 가능하여 발전부(20)를 대기상태에서 발전작동상태로 재빨리 전환시킬 수가 있게 된다.
(작동제어부)
작동제어부(70)는 외부에서 공급되는 전력의 공급상태, 장치(DVC)의 구동상태 및 후술될 잔여량 탐지부(80)로부터의 탐지신호를 기초로 각 작동상태들을 제어하는 개개의 제어신호들을 연료공급제어부(10), 발전부(20), 충전제어부(30), 전력 보존부(40), 전력공급제어부(50) 및 히터제어부(60)로 전송하며, 이로써 전력발생부(100)에서의 구동전력의 생성 및 공급작동들은 제어된다. 이후에서는 작동제어부(70)의 구체적인 작동을 자세하게 설명한다.
도 3은 작동제어부(70)가 전원공급유닛을 구성하는 전력공급 시스템(전력발생부(100))내에 제공되는 구성을 보여주지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않으며, 도 2에서 보는 바와 같이 작동제어부(70)의 기능이 장치(DVC)의 모든 기능부들을 제어하는 CPU(8)에 추가되는 모습으로 구성될 수 있다.
(잔여량 탐지부)
잔여량 탐지부(80)는 연료패키지(200)에 봉지되어 있는 발전용 연료의 잔여량을 탐지하고, 탐지신호를 작동제어부(70)로 전송한다. 이 때, 예를들어, 발전용 연료의 잔여량이 작거나 또는 하나도 남아있지 않는 경우, 장치(DVC)의 표시출력수단(LCD 등)을 통해서 발전용 연료의 잔여량에 관한 정보와 전원공급유닛의 전력공급에 대한 정보 등에 관한 정보를 표시하여, 이로써 장치(DVC)의 사용자 등은 외부 전원공급기에 대한 연결과 발전용 연료의 공급이 취입되어야 함을 인식하게 된다.
장치(DVC)가 기존의 휴대용 전자장치 등에서 사용되는 잘 알려진 배터리 잔여량 정보기능 즉, 배터리 또는 전원공급유닛으로부터의 출력전압에서의 변화(감소)를 기초로 배터리 잔여량과 구동가능 시간을 나타내는 기능을 포함하는 경우, 배터리 또는 전원공급유닛의 출력전압특성을 모의실험하기 위해서, 작동제어부(70)는 잔여량 탐지부(80)로부터의 탐지신호에 따라 전력공급 제어부(50)를 제어할 수 있다. 이 경우, 예를들어, 구동전력에 관련된 전압은 서서히 변화(감소)되도록 제 어될 수 있다.
(연료패키지)
본 발명에 따른 전원공급 시스템에 적용된 연료패키지(200)에는 상술한 바와 같이, 밀폐성이 높은 연료저장기로서 그 안에 수소 등의 가스연료를 담고있는 액체연료 또는 액화연료가 포함되는 발전용 연료로 채워져서 봉지된다. 그리고 연료패키지(200)는 도 3에서 보이는 바와 같이 I/F부(300)를 통해서 전력발생부(100)에 착탈되거나 또는 이와 일체적으로 결합되는 구성을 갖는다. 여기서, 연료패키지(200)내에 봉지된 발전용 연료는 후술될 I/F부(300)에 제공된 연료전송통로를 통해서 전력발생부(100)로 취입되고, 상술한 연료공급제어부(10)는 필요로 하는 소정의 전압을 갖는 전력을 발생하기 위해서 필요한 양의 발전용 연료를 발전부(20)에 공급한다.
(I/F부)
본 발명에 따른 전원공급 시스템에 적용된 I/F부(300)는 적어도 전력발생부(100)와 연료패키지(200)를 물리적으로 결합하고, 연료패키지(200)내에 봉지된 발전용 연료를 연료전송통로를 통해서 전력발생부(100)로 공급해준다.
<전원공급 시스템의 구동제어방법>
다음으로, 상술한 구성을 갖는 전원공급 시스템이 전원공급유닛으로서 적용된 장치에서의 구동제어작동을 도면을 참고로 하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 8은 본 실시예에 따른 전원공급 시스템의 전체적인 작동에 대한 제 1 실 시예를 보여주는 순서도이다. 도 9는 본 실시예에 따른 전원공급 시스템에서 외부 전원공급기가 연결되어 외부전력이 공급되는 작동을 보여주는 제어구상도이다. 도 10은 본 실시예에 따른 전원공급 시스템에서 외부 전원공급기가 연결되어 있지 않아 외부전력이 공급되지 않는 작동을 보여주는 제어구상도이다.
아래에서 보여질 일련의 구동제어작동들은 상술한 전원공급 시스템의 전력발생부(100)에 제공된 기능부들과 작동제어부(70)에 의해서 제어된다.
도 8에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 전원공급 시스템의 구동제어작동들에서, 먼저 외부 전원공급기가 외부전원 연결부(90)를 매개로 전원공급 시스템(전력발생부(100))에 연결되고, 충전제어부(30)를 통해서 외부로부터 전력이 공급되고 있는지의 여부가 판단된다(S101). 외부로부터 전력이 공급되고 있는지의 여부에 대한 판단방법은 특정하게 한정되는 것이 아니며, 예를들어, 외부전원 연결부(90)를 구성하는 커넥터에 외부 전원공급기를 플러그에 꽂는 기계적인 작동에 따를 수 있으며, 이와는 다른 방법들이 채택이 되어 외부전원 연결부(90)에 대한 전류 또는 전압의 공급이 탐지될 수도 있다.
만일 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되어 충전제어부(30)를 통해서 외부로부터 전력이 공급되는 경우, 작동제어부(70)는 외부로부터 공급되는 전력이 전력보존부(40) 또는 전력공급 제어부(50)에 공급되도록 충전제어부(30)를 제어하고, 발전부(20)에 대한 발전용 연료의 공급을 차단하도록 연료공급 제어부(10)를 제어하여, 이로써 발전부(20)(연료전지본체부(23))의 전력생성작동을 제어하여 멈추게 한다(S102).
이와 동시에, 작동제어부(70)는 전력공급 제어부(50)와 히터제어부(60)를 제어하여, 적어도 충전제어부(30)를 통해서 외부로부터 공급되는 전력의 일부를 예열용 전력으로서 발전부(20)에 공급하기 위한 소정의 직류 전류전압을 갖는 전력으로 변환한다(S103). 이 경우, 발전용 연료의 공급이 연료공급제어부(10)에 의해 차단되는 동안, 발전부(20)를 구성하는 연료개질부(21)의 반응부들과 연료전지본체(23)에 부착된 히터들은 가열되며, 소정의 예열온도는 발전작동을 위한 예열온도조건으로 설정되고 유지됨으로써, 발전작동은 멈추고 발전부(20)는 대기상태로 설정된다.
또한 이와 동시에, 작동제어부(70)는 부하(장치(DVC))가 구동상태에 있는지의 여부를 판단하여(S104) 부하(장치(DVC))가 구동상태에 있는 경우, 전원공급 제어부(50)를 제어하여, 외부로부터 공급되는 전력의 잔여량을 구동전력으로서 부하(장치(DVC))에 공급하기 위한 소정의 직류 전류전압을 갖는 전력으로 변환한다(S105). 이와는 반대로, 부하(장치(DVC))가 정지상태에 있는 경우, 부하(장치(DVC))에 대한 구동전력의 공급은 차단된다.
다음으로, 작동제어부(70)는 전력보존부(40)가 완전 충전상태에 있는지의 여부를 판단한다(S106). 더 구체적으로, 작동제어부(70)는 전력보존부(40)에서의 충전전압을 탐지해서, 충전전압이 소정의 기준전압 이상인 경우 완전충전상태인 것으로 판단하여, 충전제어부(30)를 통해서 외부에서 공급되는 전압을 전력보존부(40)에 공급하지 않고 직접 전력공급 제어부(50)로 공급한다. 이와는 반대로, 전력보존부(40)에서의 충전전압이 소정의 기준전압 이하인 경우에는, 충전전력이 소비되어 전력보존부(40)가 완전충전상태가 아니여서 충전할 필요가 있는 것으로 작동제어부(70)는 판단하여, 충전작동을 실행하도록 충전제어부(30)에 의해 공급된 외부전압의 일부를 전력보존부(40)에 공급하면서(S107) 나머지 외부전력은 전력공급 제어부(50)에 직접 공급한다.
다음으로, 도 10에서 보이는 바와 같이, 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되지 않아 상술한 S101의 공정단계에서 외부로부터의 전력이 공급되지 않는 경우, 또는 외부 전원공급기가 제거되어 외부로부터의 전력공급이 차단되는 경우, 작동제어부(70)는 상술한 S104의 공정단계와 비슷하게 부하(장치(DVC))가 구동상태에 있는지의 여부를 판단하여(S108), 부하(장치(DVC))가 정지상태에 있는 경우 장치(DVC)의 구동전력의 공급을 차단한다.
다음으로, 상술한 S106의 공정단계와 비슷한 방법으로 작동제어부(70)는 전력보존부(40)가 완전 충전상태에 있는지의 여부를 판단해서(S109), 완전충전상태에 있는 경우, 연료공급 제어부(10)를 제어하여 발전부(20)에 대한 발전용 연료의 공급을 차단하는데, 이로써 S102의 공정단계와 비슷하게 발전부(20)의 연료전지본체(23)에서의 발전작동을 제어하여 멈추게 한다(S110).
이와는 반대로, S108의 공정단계에서 부하(장치(DVC))가 구동상태에 있고, 상술한 S109의 공정단계에서 전력보존부(40)가 충전전력을 소비하여 완전충전상태에 있지않는 경우, 작동제어부(70)는 연료공급 제어부(10)를 제어하여 발전용 연료를 발전부(20)에 공급하며, 또한 전력공급 제어부(50)와 히터제어부(60)를 제어하여 충전전력을 전력보존부(40)로 취입한 후, 전력을 발전용 전력으로서 발전부(20)에 공급하기 위한 소정의 직류 전류전압을 갖는 전력으로 변환한다. 이 경우, 발전 부(20)를 구성하는 연료개질부(21)의 반응부들과 연료전지본체(23)에 부착된 히터들은 발전작동용 온도조건으로 채택된 소정의 온도상태로 설정되고, 발전작동을 시동하기 위해서 소정량의 발전용 연료는 연료공급 제어부(10)에 의해서 공급되어(S111), 이로써 발전부(20)는 대기상태에서 발전상태로 전환된다.
발전부(20)에서 생성된 자체전력은 충전제어부(30)를 통해서 전력보존부(40)에 공급되어 충전작동이 실행되며(S112), 부하(장치(DVC))가 구동상태에 있는 경우, 전력보존부(40)에 충전된 전력 또는 자체전력을 기초로 소정의 직류 전류전압을 갖는 구동전력이 생성되어 부하(장치(DVC))에 공급된다.
즉, 상술한 전력공급 시스템에서의 구동제어작동들에 따라, 외부로부터의 전력공급이 차단된 상태에서 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되어 외부전력이 공급되는 경우, 발전부는 연료패키지로부터 공급된 발전용 연료를 사용하여 발전작동을 실행하며, 부하(장치(DVC))는 자체전력을 기초로 공급되는 구동전력에 의해서 구동되며, 발전부에 대한 발전용 연료의 공급은 연료전지본체의 발전작동을 멈추도록 차단된 다음, 공급되는 외부전력에 따라 구동전력은 생성되어 공급됨으로써 장치(DVC)의 구동상태는 유지된다. 즉, 구동전력을 장치(DVC)에 공급하는 전원공급기는 연료전지로부터 외부 전원공급기로 전환되도록 제어된다.
외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되어 외부로부터 전원이 공급되는 경우, 충전작동을 실행하기 위해서 적어도 외부에서 공급되는 전원의 일부는 전원보존부에 공급되고, 전원보존부는 완전충전이 되도록 제어된다. 외부에서 공급된 전력의 일부는 발전부에 부착된 히터가 예열상태로 유지되도록 예열용 전력으로서 상기 히터에 공급되며, 발전부는 대기상태로 유지된다.
이 경우, 외부에서 공급된 전력의 일부는 히터를 예열상태로 놓이게 하고 전력보존부를 충전하는데에 공급됨으로써 소비되지만, 외부 전원공급기로서 전력공급능력이 크고 적당한 상용 교류전원 공급기 또는 외부배터리와 같은 전력공급기의 적용에서는 장치(DVC)에서의 구동상태와 전원공급 시스템의 작동들이 영향받게 되는 것을 막도록 해준다.
다음으로, 상술한 바와 같이, 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되어 부하(장치(DVC))가 외부전력에 의해 구동되는 상태에서, 만일 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에서 제거되어 외부전력이 차단되는 경우, 전력보존부를 충전시킨 외부전력으로부터 유도된 전력을 기초로 발전부에 부착된 히터가 소정의 온도조건으로 설정되도록 발전용 전력은 발전부에 부착된 히터에 공급되고 발전용 연료는 발전부로 공급된다. 따라서, 발전부는 발전작동을 재가동하고, 대기상태에서 발전상태로 이동한다.
이 경우, 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결된 상태에서의 대기상태에서, 외부로부터 공급된 전력에 기초된 예열용 전력이 히터에 공급되고 발전부는 대략 발전작동을 위한 온도조건인 예열온도로 설정되기 때문에, 발전작동시에 필요한 온도조건으로 히터를 가열시키기 위해서는 단지 전력보존부로부터 공급되는 소량의 전력만으로도 충분하여, 시동시에 필요한 전력소비와 연료소비를 감소시켜 준다. 또한 상기 온도조건에 도달하기 위한 시동시간은 과감하게 줄어든다.
이러한 방법으로, 외부 전원공급기로부터 공급된 전력과 전자장치에 내장된 배터리 등에 충전된 전력을 적당하게 선택적으로 사용하여 구동되는 노트북-크기의 개인컴퓨터, PDA 및 디지탈카메라와 같은 전자장치에서 시동과 정지작동들이 상대적으로 빈번하게 실행되는 경우, 본 발명에 따른 전원공급 시스템을 전원공급유닛으로서 적용함으로써, 발전부는 외부 전원공급기를 사용하여 대기상태에 놓여지게 되므로, 전력보존부에 충전된 전력의 사용으로 연료전지본체에서의 발전작동이 시동되는 경우 시동이 성취되지 않는 경우는 드물게 되며, 전자장치의 사용은 더 쉽게되고, 무엇보다도, 외부에서 공급되는 전력이 사용되는 경우 전력보존부는 외부에서 공급되는 전력으로 충전되고, 상기 보존된 전력은 발전부가 시동될 때에 사용되므로, 이로써 발전용 연료의 소비는 감소되고 연료소비효율은 증가된다.
(제 2 실시예)
도 11은 본 실시예에 따른 전원공급 시스템의 전체적인 작동에 대한 제 2 실시예를 보여주는 순서도이다. 여기서, 상술된 이전의 실시예와 동일한 공정들에 대해서는 간단히 설명한다.
본 실시예에 따른 전원공급 시스템에서의 구동제어작동에서, 도 11에서 보는 바와 같이, 먼저 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되고, 외부에서 전력이 공급되는지의 여부를 판단한다(S201).
외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되어 충전제어부(30)를 통해서 외부전력이 공급되는 경우, 발전부(20)에 대한 발전용 연료의 공급을 차단하기 위해서 작동제어부(70)는 연료공급 제어부(10)를 제어하며, 이로써 연료전지본체(23)에서의 발전작동은 멈추도록 제어된다(S202). 이와 동시에, 작동제어부(70)는 전력공 급 제어부(50)와 히터제어부(60)를 제어하고, 외부로부터 공급되는 전력의 일부를 예열용 전력으로서 발전부(20)에 공급해주어(S203), 이로써 발전부(20)를 대기상태로 설정한다.
다음으로, 작동제어부(70)는 전력보존부(40)의 충전상태를 탐지하고 판단해서(S204), 완전충전상태의 경우이면 외부에서 공급되는 전력은 전력보존부(40)에 공급되지 않고 곧바로 전력공급 제어부(50)에 공급된다. 이와는 반대로, 전력보존부(40)가 완전충전상태가 아니고 충전전력을 사용한 경우, 외부에서 공급되는 전력의 일부는 충전작동을 실행하도록 전력보존부(40)에 공급되고(S205), 반면 외부에서 공급된 전력의 나머지는 전력공급 제어부(50)에 직접 공급된다.
더 나아가, 상술한 S201의 공정단계에서 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되지 않아 외부전력이 공급되지 않는 경우, 작동제어부(70)는 부하(장치(DVC))가 구동상태에 있는지의 여부를 판단하여, 장치(DVC)가 정지상태에 있는 경우 장치(DVC)에 대한 구동전력의 공급을 차단한다.
다음으로, 작동제어부(70)는 전력보존부(40)가 완전충전상태에 있는지의 여부를 판단해서(S207), 완전충전상태인 경우, 연료전지본체(23)에서의 발전작동을 멈추도록 제어한다(S208).
이와는 반대로, 상술한 S206의 공정단계에서 장치(DVC)가 구동상태에 있고 전력보존부(40)가 완전충전상태에 있지않으며 충전전력을 사용한 경우, 발전용 연료는 발전부(20)로 공급되며, 또한 전력보존부(40)에 충전된 전력은 발전용 전력으로서 발전부(20)에 공급된다. 이 경우, 발전부(20)를 구성하는 연료개질부(21)의 반응부들과 연료전지본체(23)는 발전작동을 위한 온도조건으로 채택된 소정의 온도상태로 설정되고, 소정의 발전용 연료량은 발전작동을 시동하기 위해서 공급되며(S209), 이로써 발전부(20)는 대기상태에서 발전상태로 이동된다.
발전부(20)에서 생성된 자체전력은 발전보존부(40)에 공급되고 충전작동은 실행되며(S210), 부하(장치(DVC))가 구동상태에 있는 경우, 전력보존부(40)에 충전된 전력 또는 자체전력에 기초된 구동전력은 부하(장치(DVC))에 공급된다.
다시 말하면, 본 실시예에서의 구동제어작동은 부하(장치(DVC))의 구동상태 특히, 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되어 외부에서 전력이 공급되는 상태에 상관없이 실행된다는 점에 그 특징이 있다. 히터를 예열상태로 유지하기 위해서 외부에서 공급되는 전력의 일부가 예열용 전력으로서 발전부에 부착된 히터에 공급되고, 외부 전원공급기가 전원공급 시스템에 연결되어 외부에서 전력이 공급되는 상태에서 발전부는 대기상태로 유지되기 때문에, 발전작동시에 요구되는 온도조건으로 히터를 가열시키기 위해서는 단지 소량의 공급전력만으로도 충분하며, 외부로부터의 전력공급이 차단된 바로 직후 발전부가 장치(DVC)를 시동하는 사용형태에서 시동을 위해 필요로 하는 전력과 연료의 소비는 감소된다.
상술한 실시예에서, 노트북-크기의 개인컴퓨터, PDA와 같은 휴대형 장치들이 본 발명에 따른 전원공급 시스템과 그 구동제어방법이 적용되는 전자장치로서 예시되고 있지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않으며, 전자장치내에 전력보존수단이 포함되고 또한 외부 전원공급기로부터 공급되는 전력에 의해 구동되고 비교적 시동 및 정지가 빈번한 부하가 포함되는 한, 본 발명은 기타의 전자장치 및 전력장치에도 알맞게 적용가능하다.
본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술자들에 의해 본 발명의 추가적인 장점들과 변경들은 쉽게 발생될 것이다. 그러므로, 넓은 의미로서의 본 발명은 발명의 상세한 설명과 그 속에서 나타나 설명되는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구항들과 이들의 균등물에 의해 정해지는 본 발명의 전반적인 발명적 구상의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경들이 행해질 수 있다.

Claims (62)

  1. 구동전력을 생성하고 상기 구동전력을 부하에 공급하는 전원공급 시스템으로서,
    발전용 연료를 사용하여 자체전력을 생성하는 발전부(20), 외부전력을 공급해주는 외부 전원공급기를 전원공급 시스템에 연결해 주는 외부전원 연결부(90) 및 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결된 경우 상기 외부 전원공급기로부터 공급되는 상기 외부전력을 기초로 상기 발전부(20)를 대기상태로 설정하는 수단을 갖는 작동제어부(70)를 적어도 포함하는 전력발생부(100)를 포함하는 전원공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 자체전력과 상기 외부전력 중 하나를 기초로 상기 구동전력을 생성하여 상기 부하에 공급하도록 제어하는 수단을 갖는 전력공급 제어부(50)를 더 포함하는 전원공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전력공급 제어부(50)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 외부전력을 기초로 상기 구동전력을 생성하는 전원공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 자체전력과 상기 외부전력에 따른 전력에 상응하는 전하들을 보존하고, 구동전력을 생성하는 전력으로서 상기 보존된 전하에 따른 상기 전력을 출력하는 전력보존부(40)를 포함하는 전원공급 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 외부 전원공급기는 상기 전력보존부(40)의 전원공급용량보다 더 높은 전원공급용량을 갖는 전원공급기인 전원공급 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 전력보존부(40)는 복수개의 용량소자들을 포함하는 전원공급 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전력보존부(40)는,
    상기 전하들이 상기 전력보존부(40)에 보존되는 충전상태에서는 상기 복수개의 용량소자들을 서로 직렬연결시키며,
    상기 전력보존부(40)에 보존된 상기 전하에 따른 상기 전력이 방출되는 방전상태에서는 상기 복수개의 용량소자들을 서로 병렬연결시키는 콘트롤러를 포함하는 전원공급 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부전력이 상기 외부 전원공급기로부터 공 급되는 경우에, 적어도 상기 외부전력의 일부를 상기 전력보존부(40)로 공급하는 수단을 더 포함하는 전원공급 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되지 않는 경우에, 적어도 상기 자체전력의 일부를 상기 전력보존부(40)로 공급하는 수단을 포함하는 전원공급 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 자체전력과 상기 외부전력 중에 하나를 기초로 상기 구동전력을 생성하여 상기 부하에 공급하는 제어수단을 갖는 전력공급 제어부(50)와, 상기 외부 전원공급기로부터의 외부전력 공급상태를 기초로, 전력을 상기 전력보존부(40)와 전력공급 제어부(50)에 공급하도록 제어하는 충전제어부(30)를 더 포함하는 전원공급 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 충전제어부(30)는 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되었는지를 탐지하는 탐지수단을 포함하는 전원공급 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 충전제어부(30)는, 상기 탐지수단에 의한 탐지결과를 기초로, 상기 자체전력과 상기 외부전력 중에 하나를 선택하여 상기 전력보존부(40)와 상기 전력공급 제어부(50)에 공급하는 수단을 포함하는 전원공급 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 발전부(20)에 대한 상기 발전용 연료의 상기 공급상태를 제어하는 연료공급 제어부(10)를 포함하는 전원공급 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 연료공급 제어부(10)는 상기 발전부에 대한 상기 발전용 연료의 공급과 차단을 제어하는 수단을 포함하는 전원공급 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 연료공급 제어부(10)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부전력이 상기 외부 전원공급기로부터 공급되는 경우에, 상기 발전부(20)에 대한 상기 발전용 연료의 공급을 차단하는 제어수단을 포함하는 전원공급 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 발전부(20)는 상기 발전용 연료를 사용하여 전기화학반응에 의해 상기 자체전력을 생성하는 연료전지(23)를 적어도 포함하는 전원공급 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 발전부(20)는 소정의 촉매반응에 의해 상기 발전용 연료로부터 수소가 포함된 특별한 연료성분을 생산하는 연료개질부(21)를 포함하고;
    상기 연료전지(23)는 상기 특별한 연료성분을 사용하여 전기화학반응에 의해 상기 자체전력을 생성하는 전원공급 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 연료개질부(21)는 상기 발전용 연료를 기화시키는 연료기화부(21a)를 더 포함하는 전원공급 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 연료개질부(21)는 상기 촉매반응에 의해 생산된 부산물을 제거하는 부산물 제거부(21c)를 더 포함하는 전원공급 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 연료전지(23)에서의 상기 전기화학반응의 진행상태를 제어하는 온도조건을 설정하고 제어하는 수단을 포함하는 전원공급 시스템.
  21. 삭제
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 대기상태에서는, 상기 온도조건이 상기 연료전지에서 상기 자체전력이 생성되는 온도와 같거나 이보다 작은 예열온도로 설정되는 상태인 전원공급 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 발전부에서의 상기 연료전지에는 상기 온도조건을 설정하는 히터부를 포함하며;
    상기 온도조건을 설정하고 제어하는 수단은 상기 히터부에 의해 상기 온도조건의 설정을 제어하는 히터제어부(60)를 포함하는 전원공급 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 대기상태에서는 상기 온도조건이 상기 연료전지에서 상기 자체전력이 생성되는 온도조건과 같거나 이보다 작은 예열온도로 설정되는 상태이며;
    상기 히터제어부(60)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 외부전력을 기초로 상기 온도조건을 상기 예열온도로 설정하는 수단을 포함하는 전원공급 시스템.
  25. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 전원공급기는, 상용 교류전원 공급기를 가지며 상기 상용 교류전원 공급기로부터 공급되어 직류로 변환되는 전력이 상기 외부전력으로서 공급되는 전원공급 시스템.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 작동제어부(70)는 상기 구동전력에 의해 구동되는 상기 부하를 갖는 전자장치본체내에 제공되는 전원공급 시스템.
  27. 제 1 항에 있어서, 상기 발전용 연료를 봉지하는 연료패키지(200)를 더 포함하는 전원공급 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 연료패키지(200)를 상기 전력발생부(100)에 물리적으로 착탈가능하도록 결합해주는 수단과, 상기 연료패키지(200)에 봉지된 상기 발전용 연료를 상기 전력발생부(100)에 공급하는 수단을 갖는 인터페이스부(300)를 더 포함하는 전원공급 시스템.
  29. 발전용 연료의 사용에 의해 자체전력을 생성하는 발전부(20), 외부전력을 공급하는 외부 전원공급기를 연결해주는 외부전원 연결부(90), 및 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결된 경우 상기 외부 전원공급기로 부터 공급되는 외부전력을 기초로 상기 발전부를 대기상태로 설정하는 수단을 포함하는 작동제어부(70)를 포함하여, 구동전력을 생성하는 전력발생부(100);
    상기 발전용 연료가 그 내부에 봉지되는 연료패키지(200); 및
    상기 구동전력에 의해 구동되는 부하를 포함하는 전자장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    전자장치본체를 더 포함하고,
    상기 작동제어부(70)는 상기 전자장치본체에 제공되는 전자장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 작동제어부(70)는 적어도 상기 부하의 구동상태를 제어하는 부하구동 제어부로서도 역할을 더하는 전자장치.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 전자장치와 일체적으로 구성되는 전자장치.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 연료패키지(200)는 상기 전자장치로부터 착탈가능토록 구성되는 전자장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 연료패키지(200)를 상기 전력발생부(100)에 물리적으로 착탈가능하도록 결합해주는 수단과, 상기 연료패키지(200)에 봉지된 상기 발전용 연료를 상기 전력발생부(100)에 공급하는 수단을 갖는 인터페이스부(300)를 더 포함하는 전자장치.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 자체전력과 상기 외부전력 중에 하나를 기초로 상기 구동전력을 생성하여 상기 부하에 공급하는 제어수단을 갖는 전력공급 제어부(50)를 더 포함하는 전자장치.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 전력공급 제어부(50)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 외부전력을 기초로 상기 구동전력을 생성하는 전자장치.
  37. 제 29 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 자체전력과 상기 외부전력에 따른 전력에 상응하는 전하들을 보존하고, 상기 보존된 전하에 따른 상기 전력을 구동전력을 생성하는 전력으로서 출력하는 전력보존부(40)를 포함하는 전자장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 전력보존부(40)는 복수개의 용량소자들을 포함하는 전자장치.
  39. 제 37 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부전력이 상기 외부 전원공급기로부터 공급되는 경우에, 적어도 상기 외부전력의 일부를 상기 전력보존부(40)로 공급하는 수단을 포함하는 전자장치.
  40. 제 37 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되지 않는 경우에, 적어도 상기 자체전력의 일부를 상기 전력보존부(40)로 공급하는 수단을 포함하는 전자장치.
  41. 제 37 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 자체전력과 상기 외부전력 중에 하나를 기초로 상기 구동전력을 생성하여 상기 부하에 공급하는 제어수단을 갖는 전력공급 제어부(50)와, 상기 외부 전원공급기로부터의 외부전력 공급상태를 기초로, 전력을 상기 전력보존부(40)와 전력공급 제어부(50)에 공급하도록 제어하는 충전제어부(30)를 더 포함하는 전자장치.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 충전제어부(30)는 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되었는지를 탐지하는 탐지수단을 포함하는 전자장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 충전제어부(30)는, 상기 탐지수단에 의한 탐지결과를 기초로, 상기 자체전력과 상기 외부전력 중에 하나를 선택하여 상기 전력보존부(40)와 상기 전력공급 제어부(50)에 공급하는 수단을 포함하는 전자장치.
  44. 제 29 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는, 상기 발전부(20)에 대한 상기 발전용 연료의 상기 공급상태를 제어하는 연료공급 제어부(10)를 포함하는 전자장치.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 연료공급 제어부(10)는 상기 발전부에 대한 상기 발전용 연료의 공급과 차단을 제어하는 수단을 포함하는 전자장치.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 연료공급 제어부(10)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부전력이 상기 외부 전원공급기로부터 공급되는 경우에, 상기 발전부(20)에 대한 상기 발전용 연료의 공급을 차단하는 제어수단을 포함하는 전자장치.
  47. 제 29 항에 있어서, 상기 발전부(20)는 상기 발전용 연료를 사용하여 전기화학반응에 의해 상기 자체전력을 생성하는 연료전지(23)를 적어도 포함하는 전자장치.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 발전부(20)는 소정의 촉매반응에 의해 상기 발전용 연료로부터 수소가 포함된 특별한 연료성분을 생산하는 연료개질부(21)를 포함하고;
    상기 연료전지(23)는 상기 특별한 연료성분을 사용하여 전기화학반응에 의해 상기 자체전력을 생성하는 전자장치.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 연료개질부(21)는 상기 발전용 연료를 기화시키는 연료기화부(21a)를 더 포함하는 전자장치.
  50. 제 48 항에 있어서, 상기 연료개질부(21)는 상기 연료개질부에서 상기 촉매반응에 의해 생산된 부산물을 제거하는 부산물 제거부(21c)를 더 포함하는 전자장치.
  51. 제 47 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 연료전지(23)에서의 상기 전기화학반응의 진행상태를 제어하는 온도조건을 설정하고 제어하는 수단을 포함하는 전자장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 연료전지(23)는 상기 온도조건을 설정하는 히터부를 포함하며;
    상기 온도조건을 설정하고 제어하는 수단은 상기 히터부에 의해 상기 온도조건의 설정을 제어하는 히터제어부(60)를 포함하는 전자장치.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 대기상태에서는 상기 온도조건이 상기 연료전지에서 상기 자체전력이 생성되는 온도조건과 같거나 이보다 작은 예열온도로 설정되는 상태이며;
    상기 히터제어부(60)는, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 외부전력을 기초로 상기 온도조건을 상기 예열온도로 설정하는 수단을 포함하는 전자장치.
  54. 제 29 항에 있어서, 상기 외부 전원공급기는, 상용 교류전원 공급기이며 상기 상용 교류전원 공급기로부터 공급되어 직류로 변환되는 전력이 상기 외부전력으로서 공급되는 전자장치.
  55. 제 29 항에 있어서, 상기 전력발생부(100)는 상기 연료패키지(200)내에 봉지된 상기 발전용 연료의 잔여량을 탐지하는 잔여량 탐지부(80)를 포함하는 전자장치.
  56. 소정의 발전용 연료를 사용하여 자체전력을 생성하는 발전부(20), 외부 전원공급기를 연결해 주는 외부전원 연결부(90)를 포함하고, 부하에 구동전력을 공급해주는 전원공급 시스템의 구동제어방법으로서,
    상기 외부 전원 공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 있지 않는 경우 상기 자체생성전력을 기초로 상기 구동전력을 생성하고 공급하는 단계;
    상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 외부전력이 공급되는 경우 적어도 상기 발전부(20)를 대기상태로 설정하는 단계를 포함하는 전원공급 시스템의 구동제어방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 전원공급 시스템은 전력을 충전하고 방전하는 전력보존부(40)를 더 포함하며;
    상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 전력보존부(40)는 상기 외부전력을 기초로 충전되는 전원공급 시스템의 구동제어방법.
  58. 제 56 항에 있어서,
    상기 전원공급 시스템은 전력을 충전하고 방전하는 전력보존부(40)를 더 포함하며;
    상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되지 않는 경우, 상기 전력보존부(40)는 상기 자체전력을 기초로 충전되는 전원공급 시스템의 구동제어방법.
  59. 제 56 항에 있어서, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 구동전 력은 상기 외부전력을 기초로 공급되는 전원공급 시스템의 구동제어방법.
  60. 제 56 항에 있어서, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 발전부(20)에 대한 상기 발전용 연료의 공급이 정지되는 전원공급 시스템의 구동제어방법.
  61. 제 56 항에 있어서,
    상기 발전부(20)는 상기 발전용 연료 또는 상기 발전용 연료로부터 생산되는 수소가 포함된 특별한 연료성분을 사용한 전기화학반응에 의해 자체전력을 생성하는 연료전지(23)를 포함하며;
    상기 발전부의 대기상태에서는, 상기 연료전지(23)에서의 상기 전기화학반응의 진행상태를 제어하는 온도조건이 상기 연료전지(23)에서 상기 자체전력이 생성되는 온도조건과 같거나 이보다 작은 예열온도로 설정되는 상태인 전원공급 시스템의 구동제어방법.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 외부 전원공급기가 상기 외부전원 연결부(90)에 연결되어 상기 외부 전원공급기로부터 상기 외부전력이 공급되는 경우, 상기 온도조건은 상기 외부전력을 기초로 상기 예열온도로 설정되는 전원공급 시스템의 구동제어방법.
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