WO2005003941A1 - 電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置 - Google Patents

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

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Abstract

燃料電池を各種電子機器の電源として用いるにあたっての制御内容について指針を与え、負荷に応じた適切な電源管理制御を行う。　ノート型パーソナルコンピュータは、二次電池としてのバッテリ（１１）と、このバッテリ（１１）を制御するバッテリ保護ＩＣ（１２）と、所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電池（１３）と、この燃料電池（１３）を制御する燃料電池コントローラ（１４）とを有する電源としてのハイブリッドパック（１０）と、少なくとも各種処理を実行して電力を消費するＣＰＵ（２１）有するコンピュータ本体（２０）とを備える。ハイブリッドパック（１０）において、バッテリ保護ＩＣ（１２）及び燃料電池コントローラ（１４）は、少なくともバッテリ（１１）の残量を示すバッテリ残量情報と燃料電池（１３）の状態を示す燃料電池状態情報とを、バス（３０）を介して相互に授受する。

Description

明 細 書
電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、 並びに電源装置 技術分野
本発明は、 所定の電源に基づいて動作する電子機器及びこの電子機器 の電源管理制御方法、 並びに所定のパスを介して接続された電子機器本 体に対して電力を供給する電源装置に関する。 背景技術
近年、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、 又は携帯情報端末機 （Personal Digi tal Assi stants； P D A ) 等の各種 情報処理装置といったように、 いわゆるリチウムイオンバッテリ等の二 次電池を電源とする電子機器が普及している。
このような二次電池を電源とする電子機器における電源管理用の規格 としては、 いわゆるスマートバッテリシステム ( Smart Battery System ； S B S ) がある。 このスマートバッテリシステムは、 主にノー トプッ ク型パーソナルコンピュータ等に使用される標準的な電源管理用の規格 である。 例えば、 ノートプック型パーソナルコンピュータは、 物理的に コンピュータ本体とバッテリ部分とに大別されるが、 スマートバッテリ システムを適用することにより、 バッテリ部分にィンテリジエンスを備 えるものとして構成される。
具体的には、 ノートブック型パーソナルコンピュータは、 図 4に示す ように、 パッテリパック 1 0 0と、 コンピュータ本体 1 1 0とに大別さ れて構成される。 パッテリパック 1 0 0は、 パッテリ 1 0 1の他に、 ィンテリジエンス と してのバッテリ保護 I C (Integrated Circuit) 1 0 2を備え、 この バッテリ保護 I C 1 0 2により、バッテリ残量管理及ぴ充放電電流検出、 並びに過放電、 過電流、 及び過熱等からの保護機能を実現する。
—方、 コンピュータ本体： L 1 0は、 C PU (Central Processing Unit) 1 1 1 と、 各種機能を実現する周辺 L S I (Large Scale Integration) 1 1 2 との他に、 充電器としてのパッテリチャージヤー 1 1 3を備え、 バッテリ 1 0 1からの電圧情報及ぴ電流情報に基づいて、 最適な充放電 制御を行う。 なお、 パッテリチャージヤー 1 1 3は、 スマー トパッテリ システムを適用した場合には、 スマー トチャージヤーとも称される。 このようなノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 パッ テリパック 1 0 0におけるバッテリ保護 I C 1 0 2が、 いわゆる S Mバ ス (System Management Bus) 1 2 0と称される所定のバスに接続される とともに、 コンピュータ本体 1 1 0におけるバグテリチャージヤー 1 1 3が当該 S Mバス 1 2 0に接続され、 さらに、 C P U 1 1 1も、 周辺 L S I 1 1 2経由で当該 SMパス 1 2 0に接続され、 これらパッテリ保護 I C 1 0 2と C PU 1 1 1及ぴバッテリチャージヤー 1 1 3との間で、 いわゆる 2線式半 2重通信を行う。
一方、 ノー トブック型パーソナルコンピュータをはじめとする各種情 報処理装置においては、 パクテリの効率的使用を図るべく消費電力を削 減するために、 様々な省電力機構が提案されているが、 このうち例えば いわゆる APM (Advanced Power Management) と称される方式がある。 この APMは、 キーの入力が一定時間ない場合には、 表示装置としての L CD (Liquid Crystal Display) を消灯し、 アイ ドルモードに移行さ せるといった手段により、 消費電力の削減を図るものである。
また、 携帯型の電子機器等に使用される組み込み用途では、 例えば非 特許文献 1 (ナショナルセミコンダクタ社、 〃P OWE RW I S E 、
[online] 、 [平成 1 5年 7月 3 日検索] 、 ィンターネッ ト <URL: http ··/ノ www, national, com/appmf o/power/powerwise. html > ) に g己 ¾ 2- れているナショナルセミコンダクタ社が開発した技術である "P o w e r W i s e〃のように、さらにタスク作業量とタスクキューイング等のス ケジユーリングとに基づいて、 C PUの負荷を O S (Operating System) によって判断し、 この作業を実行するク口ックスピード及び/又は電圧 を設定することにより、 必要十分なエネルギの供給を実現し、 消費電力 の削減を図ることも行われている。
さらに、 同様の技術しては、 例えば特許文献 1 (特開 2 0 0 2— 9 1 6 3 8号公報） に記載された技術のように、 O Sがタスクの状態を判断 し、 周辺デバイスや回路のク ロ ックを停止させ、 消費電力を削減する方 法も提案されている。
具体的には、 この特許文献 1には、 複数のタスクを時分割し、 逐次、 演算処理装置に割り付け、 該タスクを見かけ上、 並行処理する情報処理 装置において、 演算処理装置が実行すべき仕事が存在する時間、 及ぴ演 算処理装置への割り込み処理の時間のみ、 演算処理装置を動作せしめる 消費電力削減方式及び消費電力削減方法が開示されており、 ユーザが実 際に使用している状態において、 ユーザから見た処理速度を悪化させる ことなく、 消費電力を削減することができるとしている。
ところで、 近年では、 水素等を多量に含む燃料ガス若しくは燃料流体 を供給するとともに、 酸化剤ガスとしての酸素 （空気） を供給し、 これ ら燃料ガス若しくは燃料流体と酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて 発電電力を得る燃料電池が知られている。 例えば、 燃料電池としては、 電解質膜としてのプロ トン伝導体膜を燃料極と空気極との間に挟持した 構造を有するものがある。 このような燃料電池は、 自動車等の車両に動力源として搽载すること によって電気自動車やハイブリ ツ ト式車両としての応用が大きく期待さ れている他、その軽量化や小型化が容易となる構造に起因して、例えば、 ノートブック型パーソナルコンピュータ、 携帯電話機、 又は携帯情報端 末機といった各種情報処理装置の電源としての用途への応用が試みられ ている。また、家庭用又は個人用の燃料電池によって発電された電力は、 主にいわゆる情報家電等の電化製品に供給されることになる。
しかしながら、 燃料電池においては、 上述した二次電池のような電源 管理用の規格が何ら存在しないことから、 当該燃料鼋池を補機類と して の各種電子機器の電源として用いるにあたっては、 いかなる制御を行え ばよいのか全く不明である。
本発明は、 このような実情に鑑みてなされたものであり、 燃料電池を 各種電子機器の電源として用いるにあたっての制御内容について指針を 与え、 負荷に応じた適切な電源管理制御を行うことができる電子機器及 ぴこの電子機器の電源管理制御方法、 並びに電子機器本体に対して接続 される電源装置を提供することを目的とする。 発明の開示
上述した目的を達成する本発明にかかる電子機器は、 所定の電源に基 づいて動作する電子機器であって、 少なく とも各種処理を実行して電力 を消費する処理手段を有する本体と、 二次電池と、 上記二次電池を制御 する二次電池制御手段と、 所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させ て発電体に電力を発生させる燃料電池と、 上記燃料電池を制御する燃料 電池制御手段とからなり、 上記本体に対して所定のバスを介して接続さ れる電源とを備え、上記二次電池制御手段及ぴ上記燃料電池制御手段は、 少なく とも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池 の状態を示す燃料電池状態情報とを、 上記バスを介して相互に授受する ことを特徴としている。
また、 上述した目的を達成する本発明にかかる電子機器の電源管理制 御方法は、 少なく とも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を有 する本体と、 二次電池、 上記二次電池を制御する二次電池制御手段、 所 定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる 燃料電池、 及び上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段からなり、 上 記本体に対して所定のパスを介して接続される電源とを備え、 上記電源 に基づいて動作する電子機器の電源管理制御方法であって、 少なく とも 上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示 す燃料電池状態情報とを、 上記二次電池制御手段と上記燃料電池制御手 段との間で上記バスを介して相互に授受する工程と、 上記二次電池残量 情報及ぴ上記燃料電池状態情報に基づいて、 上記燃料電池を制御するェ 程とを備えることを特徴としている。
さらに、 上述した目的を達成する本発明にかかる電源装置は、 少なく とも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を備える所定の電子機 器本体に対して所定のパスを介して接続され、 上記電子機器本体に対し て電力を供給する電源装置であって、 二次電池と、 上記二次電池を制御 する二次電池制御手段と、 所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させ て発電体に電力を発生させる燃料電池と、 上記燃料電池を制御する燃科 電池制御手段とを備え、 上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手 段は、 少なく とも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃 料電池の状態を示す燃料電池状態情報とを、 上記パスを介して相互に授 受することを特徴としている。
このよ うな本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、 並びに電源装 «は、 それぞれ、 二次電池制御手段と燃料電池制御手段と の間で、 少なく とも二次電池残量情報と燃料電池状態情報とを、 パスを 介して相互に授受し、 二次電池及び燃料電池を制御する。
また、 上述した本発明にかかる電子機器において、 上記燃料電池制御 手段は、上記パスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を取得し、 上記負荷情報に基づいて、 上記燃料電池を制御することを特徴としてい る。
さらに、 上述した本発明にかかる電子機器の電源管理制御方法は、 上 記バスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を上記燃料電池制御 手段によって取得する工程を備え、 上記燃料電池を制御する工程では、 上記負荷情報に基づいて、 上記燃料電池を制御することを特徴としてい る。
さらにまた、 上述した本発明にかかる電源装置において、 上記二次電 池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、 それぞれ、 上記電子機器本体 と上記バスを介して接続されており、 上記燃料電池制御手段は、 上記バ スを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を取得し、 上記負荷情報 に基づいて、 上記燃料電池を制御することを特徴としている。
このような本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、 並びに電源装置は、 それぞれ、 処理手段の負荷情報に基づいて、 燃料電 池制御手段によって燃料電池を制御する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態として示す電子櫟器の一例であるノ一ト プック型パーソナルコンピュータの構成を示すプロック図である。
図 2は、 本発明の実施の形態として示す電子機器の一例であるノート プック型パーソナルコンピュータの電源として用いるハイプリ ッ ドパッ クの回路構成を示すプロック図であって、 燃料電池によるバッテリの充 鼋を行う機能を説明するための図である。
図 3は、 パッテリ及び燃料電池の動作モードと C P Uの負荷に対する 出力電圧とに対する、パッテリ及ぴ燃料電池の制御内容を示す図である。 図 4は、 従来のノートプック型パーソナルコンピュータの構成を示す ブロック図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しな がら詳細に説明する。
この実施の形態は、 ノートプック型パーソナルコンピュータ、 携帯電 話機、 又は携帯情報端末機 （Personal Digital Assistants； P D A ) と いった所定の電源に基づいて動作する電子機器である。この電子機器は、 リチウムイオンバッテリ等の二次電池と、 燃料ガスとしての水素ゃメタ ノール等の所定の燃料と酸化剤ガスとしての空気とを用いて電力を発生 させる燃料電池とを複合的に組み合わせて電源として用いるものであり、 これら二次電池と燃料電池とを協調させた適切な電源管理制御を行うも のである。
なお、 以下では、 電子機器として、 ノートプック型パーソナルコンビ ユータを想定し、 既存のリチウムイオンパッテリ等の二次電池からなる パッテリパックに代えて、 主に、 二次電池と燃料電池とを複合的に組み 合わせたハイプリ ッドパックを電源として用いるものとして説明する。
ノートブック型パーソナルコンピュータは、 図 1に示すように、 後述 するコンピュータ本体 2 0に対して電力を供給する電源としてのハイブ リ ッ ドパック 1 0と、コンピュータ本体 2 0 とに大別されて構成される。 ハイブリ ッ ドパック 1 0は、 二次電池としてのバッテリ 1 1 と、 この バッテリ 1 1を制御する二次電池制御手段としてのバッテリ保護 I C ( Integrated Circuit) 1 2と、 燃料ガスとしての水秦ゃメタノーノレ等 の所定の燃料と酸化剤ガスとしての空気とを供給してこれら燃料と空気 とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃科電池 1 3 と、 この燃料電池 1 3を制御する燃料電池制御手段としての燃料電池コント ローラ 1 4とを備える。
バッテリ 1 1は、 例えばリチウムイオンパッテリ等から構成され、 既 存の二次電池を適用することができる。 パッテリ 1 1は、 パッテリ保護 I C 1 2の制御のもとに、 後述するパッテリチャージャ一 2 3によって 充電可能とされる。 また、 バッテリ 1 1は、 後述するように、 燃料電池 コントローラ 1 4の制御のもとに、 燃料電池 1 3によっても充電可能に 構成される。 このバッテリ 1 1から放電された電力は、 コンピュータ本 体 2 0の動作電力として用いられる。
バッテリ保護 I C 1 2は、 パッテリ 1 1を制御するィンテリジエンス として搭載されるものであり、 パッテリ 1 1の残量管理及ぴ充放電電流 検出の他、 過放電、 過電流、 及ぴ過熱等からパッテリ 1 1を保護する。 燃料電池 1 3は、 例えば電解質膜としてのプロ トン伝導体膜を燃料極 と空気極との間に挟持した構造を有し、 燃料電池コントローラ 1 4の制 御のもとに、 所定の燃料タンクから供給される燃料を用いて電力を発生 する。 この燃料電池 1 3によって発電された電力は、 コンピュータ本体 2 0の動作電力として用いられる。 また、 この燃料電池 1 3によって発 電された電力は、 バッテリ 1 1の充電にも用いられる。
燃料電池コントローラ 1 4は、 燃料電池 1 3の制御を司るィンテリジ エンスとして搭載されるものであり、 燃料電池 1 3の状態の監視や電流 及び電圧の測定を行う。
—方、 コンピュータ本体 2 0は、 各種処理を実行して電力を消費する 処理手段としての C P U ( Central Processing Uni t) 2 1 と、 各種機能 を実現する周辺 L S I (Large Scale Integration) 2 2と、 パッテリ 1 1に対する充電器としてのパクテリチャージヤー 2 3 とを備え、 既存の ものと同様に構成される。
このようなノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 ハイ ブリツ ドパック 1 0におけるバッテリ保護 I C 1 2と、 燃料電池コント ローラ 1 4とカ 、 それぞれ、 ヽゎゆる S Mノ ス ( System Management Bus) 等の所定のバス 3 0に接続される。 また、 ノートブック型パーソナルコ ンピュータにおいては、 コンピュータ本体 2 0におけるバッテリチヤ一 ジャー 2 3がパス 3 0に接続されるとともに、 C P U 2 1も、 周辺 L S I 2 2経由で当該バス 3 0に接続される。 そして、 ノートブック型パー ソナルコンピュータにおいては、 これらパッテリ保護 I C 1 2及び燃料 電池コントローラ 1 4と、 C P U 2 1及ぴバッテリチャージヤー 2 3 と の間で、 いわゆる 2線式半 2重通信を行う。
このとき、 ノートプック型パーソナノレコンピュータにおいては、 バッ テリ保護 I C 1 2と燃料電池コントローラ 1 4との間で、 少なく ともパ ッテリ 1 1の残量を示すバッテリ残量情報と燃料電池 1 3の状態を示す 燃料電池状態情報とを含む各種情報を、 パス 3 0を介して相互に授受す ることにより、 これらの情報に基づいて、 バッテリ 1 1 と燃料電池 1 3 とを制御する。
例えば、 ノートプック型パーソナルコンピュータにおいては、 バッテ リ 1 1の残量が少なくなった場合には、 バッテリ保護 I C 1 2の制御の もとに、 当該バッテリ 1 1からの放電を抑制又は停止し、 パッテリチヤ 一ジャー 2 3による当該パッテリ 1 1の充電を行うとともに、 燃料電池 コントローラ 1 4の制御のもとに、 燃料電池 1 3に対する燃料供給量を 増加させ、 バッテリ 1 1に対する充電量分の電力増加を補う、 といった 制御を行う。 また、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 バッテリ
1 1が満充電状態に近い場合には、 バッテリ保護 I C 1 2の制御のもと に、 当該バッテリ 1 1からの出力を増加させるとともに、 燃料電池コン トローラ 1 4の制御のもとに、 燃料電池 1 3に対する燃料供給量を減少 させる、 といった制御を行うこともできる。
このように、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 バ ッテリ保護 I C 1 2と燃料電池コン トローラ 1 4との間で、 バス 3 0を 介して各種情報を相互に授受することにより、これらの情報に基づいて、 バッテリ 1 1 と燃料電池 1 3とを協調させた電源管理制御を行うことが できる。
また、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 パス 3 0 を介してハイブリ ッ ドパック 1 0とコンピュータ本体 2 0とを接続する 構成とすることにより、 パッテリ 1 1、 燃料電池 1 3、 及びコンビユー タ本体 2 0の 3者の物理的な構成の自由度を増加させることができる。 例えば、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 図 1に 示したように、 バッテリ 1 1及ぴバッテリ保護 I C 1 2並びに燃料電池 1 3及ぴ燃料電池コントローラ 1 4を 1つのパッケージとして構成し、 パス 3 0を介してコンピュータ本体 2 0に対して外付けする構成の他、 パッテリ 1 1及ぴバッテリ保護 I C 1 2をコンビユータ本体 2 0に內蔵 させてバス 3 0に接続し、 燃料電池 1 3及び燃料電池コントローラ 1 4 を 1つのパッケージとして構成した電源パックを、 バス 3 0を介してコ ンピュータ本体 2 0に対して外付けするような構成とすることもでき、 またこれとは逆に、 燃料電池 1 3及び燃料電池コントローラ 1 4をコン ピュータ本体 2 0に内蔵させてバス 3 0に接続し、 パッテリ 1 1及ぴパ ッテリ保護 I C 1 2を 1つのパッケージとして構成した電源パックを、 バス 3 0を介してコンピュータ本体 2 0に対して外付けするような構成 とすることもできる。 また、 ノートブック型パーソナルコンピュータに おいては、 バッテリ 1 1及びパッテリ保護 I C 1 2からなる電源パック と、 燃料電池 1 3及び燃料電池コント'ローラ 1 4からなる電源パックと を別個に構成し、 これら 2つの電源パックを、 バス 3 0を介してコンビ ユータ本体 2 0に対して外付けするような構成とすることもできる。 さ らに、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 バッテリ 1 1及びパッテリ保護 I C 1 2、 並びに燃料電池 1 3及び燃料電池コン ト ローラ 1 4を全てコンピュータ本体 2 0に内蔵させてバス 3 0に接続す るような構成としてもよい。
いずれにせよ、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては.、 パス構成とすることにより、 どのような形態であっても、 電気信号的に は同一のトポロジで共通に制御することが可能となる。
さらに、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 上述し たように、 バッテリ保護 I C 1 2及ぴ燃料電池コントローラ 1 4の制御 のもとに、 バッテリチャージヤー 2 3のみならず、 燃料電池 1 3による 当該パッテリ 1 1の充電を行うこともできる。
すなわち、 ハイブリ ッ ドパック 1 0は、 回路的には、 図 2に示すよう に、 パッテリ 1 1から放電される電力を、 バッテリ保護 I C 1 2によつ て制御される D C (Direct Current) 一 D Cコンバータ 5 1によって変 圧し、 コンピュータ本体 2 0に対して出力するとともに、 燃料電池 1 3 によって発電された電力を、 燃料電池コントローラ 1 4によって制御さ れる D C— D Cコンパータ 5 2によって変圧し、 コンピュータ本体 2 0 に対して出力する他に、 燃料電池コントローラ 1 4が充電コントローラ 5 3として機能し、 D C— D Cコンバータ 5 2によって変圧した電力を、 パッテリ 1 1に対して供給する構成とされる。
このように、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 バ ッテリ保護 I C 1 2及び燃料電池コントローラ 1 4の制御のもとに、 燃 料電池 1 3によるバッテリ 1 1の充電を行うこともでき、 燃料電池 1 3 によって発電された電力を有効に利用することが可能となる。
さて、 以下では、 このようなパッテリ 1 1 と燃料電池 1 3との協調制 御についてのより具体的な例について説明する。
燃料電池コントローラ 1 4は、 燃料電池 1 3の動作モードとして、 通 常モード及ぴスタンバイモードの 2つを用意するものとする。
燃料電池 1 3は、 通常モードの場合には、 燃料電池コントローラ 1 4 により、 主に、 常時定電圧で出力する定電圧モードで制御され、 必要な 燃料と空気とが供給されて発電を行う。 すなわち、 燃料電池 1 3は、 通 常モードの場合には、 高出力の発電を行う。 このとき、 燃料電池コント ローラ 1 4は、 燃料電池 1 3におけるスタック構造とされる発電体の温 度を最適な温度にまで上昇させ、 発電反応を活性化させる。
一方、 燃料電池 1 3は、 スタンバイモードの場合には、 燃料電池コン トローラ 1 4の制御のもとに、 燃料と空気との供給量が絞られ、 補機類 としてのコンピュータ本体 2 0が消費する電力を低減させて燃料消費率 を向上させるように発電を行う。 すなわち、 燃料電池 1 3は、 スタンバ ィモードの場合には、 低出力の発電を行う。
ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 このような通常 モード及びスタンパイモードによる燃料電池 1 3の発電制御を行うため に、 コンピュータ本体 2 0における C P U 2 1によって実行される O S (Operating System) によって把握された当該 C P U 2 1の負荷を示す 負荷情報を、 バス 3 0を介して燃料電池コントローラ 1 4に供給する。 燃料電池コントローラ 1 4は、 この C P U 2 1の負荷情報を取得する ことにより、 C P U 2 1がアイ ドル状態であるのか、 タスクの処理待ち があるビジー状態であるのかを把握し、 この情報に基づいて、 燃料電池 1 3を通常モードで動作させるか、 スタンバイモードで動作させるかを 選択する。
さらに、 燃料電池コントローラ 1 4は、 少なく とも、 バッテリ 1 1の 残量を示すバッテリ残量情報をバッテリ保護 I C 1 2からバス 3 0を介 して取得するとともに、 燃料電池 1 3の状態を示す燃料電池状態情報を 燃料電池 1 3から取得し、 これらバッテリ残量情報及び燃料電池状態情 報をも加味して、 燃料電池 1 3の動作モードを決定する。
例えば、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 C P U 2 1の負荷に対する出力電力が急激に増加した場合には、 燃料電池 1 3 はスタンパイモードから通常モードへと移行して高出力での発電を開始 しょうとするが、 駆動開始直後といったように発電体の温度が低下して いる場合には、 定格出力での発電を行うことが可能となるまでには時間 を要することから、 充電完了状態となっているバッテリ 1 1からも補助 的に放電させ、 燃料電池 1 3から出力される電力を補う。
また、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 C P U 2 1の負荷が小さい場合には、 パッテリ 1 1に対して充電する必要があれ ば、 燃料電池 1 3から出力される電力を当該バッテリ 1 1の充電に用い る。
このようなバッテリ 1 1及ぴ燃料電池 1 3の動作モードと C P U 2 1 の負荷に対する出力電圧とに対する、 パッテリ 1 1及ぴ燃料電池 1 3の 制御内容をまとめると、 例えば図 3に示すようになる。 なお、 同図にお いては、 燃料電池 1 3がスタンパイモードである場合を〃 L 0 "と示し、 燃料電池 1 3が通常モードである場合を〃 H i〃と示し、 パッテリ 1 1の 残量が少ない場合を〃 L o〃と示し、バッテリ 1 1の残量が少ない場合を" H i〃と示し、 C P U 2 1の負荷が小さくハイブリ ッ ドパック 1 0からの 出力電力が小さくてよい場合を〃 L o〃と示し、 C P U 2 1の負荷が大き くハイブリ ッドパック 1 0からの出力電力を大きくする必要がある場合 を〃 H i〃と示している。
すなわち、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 同図 に示す制御にしたがうものとすれば、 燃料電池 1 3がスタンバイモード であり、 バッテリ 1 1の残量が少なく、 さらに、 C P U 2 1の負荷が小 さい場合には、 燃料電池 1 3を通常モードに移行させ、 燃料電池 1 3か ら出力される電力をコンピュータ本体 2 0に対して出力するとともに、 当該燃料電池 1 3から出力される電力を用いてバッテリ 1 1を充電する ように、 パッテリ保護 I C 1 2及ぴ燃料電池コントローラ 1 4によって バッテリ 1 1及び燃科電池 1 3を制御する。
また、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 燃料電池 1 3がスタンパイモードであり、バッテリ 1 1の残量が少なく、さらに、 C P U 2 1の負荷が大きい場合には、 燃料電池 1 3を通常モードに移行 させ、 燃料電池 1 3から出力される電力をコンピュータ本体 2 0に対し て出力し、 この出力によっても賄いきれない場合には、 当該コンビユー タ本体 2 0をシャツ トダウンするように、 パッテリ保護 I C 1 2及び燃 料電池コントローラ 1 4によってパッテリ 1 1及び燃料電池 1 3を制御 する。
さらに、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 燃料電 池 1 3がスタンパイモードであり、パッテリ 1 1の残量が多く、さらに、 C P U 2 1の負荷が小さい場合には、 燃料電池 1 3をスタンパイモード のまま維持し、 燃料電池 1 3から出力される電力をコンピュータ本体 2 0に対して出力するように、 バッテリ保護 I C 1 2及び燃料電池コント ローラ 1 4によってバグテリ 1 1及び燃料電池 1 3を制御する。
さらにまた、 ノートプック型パーソナルコンピュータにおいては、 燃 料電池 1 3がスタンパイモードであり、 バッテリ 1 1の残量が多く、 さ らに、 C P U 2 1 の負荷が大きい場合には、 燃料電池 1 3を通常モード に移行させ、 燃料電池 1 3から出力される電力をコンピュータ本体 2 0 に対して出力するとともに、 当該燃料電池 1 3が定格出力での発電を行 うことが可能となるまでバッテリ 1 1からも放電してコンビユータ本体 2 0に対して出力するように、 バッテリ保護 I C 1 2及び燃料電池コン トローラ 1 4によってバッテリ 1 1及ぴ燃料電池 1 3を制御する。
また、 ノートプック型パーソナルコンピュータにおいては、 燃料電池 1 3が通常モードであり、 バッテリ 1 1の残量が少なく、 さらに、 C P U 2 1 の負荷が小さい場合には、 燃料電池 1 3を通常モー ドのまま維持 し、 燃料電池 1 3から出力される電力をコンピュータ本体 2 0に対して 出力するとともに、 当該燃料電池 1 3から出力される電力を用いてパッ テリ 1 1を充電するように、 パッテリ保護 I C 1 2及ぴ燃料電池コン ト ローラ 1 4によってバッテリ 1 1及び燃料電池 1 3を制御する。
さらに、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 燃料電 池 1 3が通常モードであり、 パッテリ 1 1 の残量が少なく、 さらに、 C P U 2 1の負荷が大きい場合には、 燃料電池 1 3を通常モー ドのまま維 持し、 燃料電池 1 3から出力される電力をコンピュータ本体 2 0に対し て出力するとともに、 余裕があれば当該燃料電池 1 3から出力される電 力を用いてバッテリ 1 1を充電するように、 パッテリ保護 I C 1 2及ぴ 燃料電池コン トローラ 1 4によってパクテリ 1 1及び燃料電池 1 3を制 御する。
さらにまた、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 燃 料電池 1 3が通常モードであり、 バッテリ 1 1 の残量が多く、 さらに、 C P U 2 1 の負荷が小さい場合には、 燃料電池 1 3をスタンパイモード に移行させ、 燃料電池 1 3から出力される電力をコンピュータ本体 2 0 に対して出力するように、 パッテリ保護 I C 1 2及ぴ燃料電池コント口 ーラ 1 4によってパッテリ 1 1及び燃料電池 1 3を制御する。 また、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 燃料電池 1 3が通常モードであり、 パッテリ 1 1 の残量が多く、 さらに、 C P U 2 1の負荷が大きい場合には、燃料電池 1 3を通常モー ドのまま維持し、 燃料電池 1 3から出力される電力をコンピュータ本体 2 0に対して出力 するとともに、 パッテリ 1 1からも放電してコンピュータ本体 2 0に対 して出力するように、 パッテリ保護 I C 1 2及ぴ燃料電池コントローラ 1 4によってパッテリ 1 1及ぴ燃料電池 1 3を制御する。
このように、 ノートプック型パーソナ^ ^コンピュータにおいては、 C P U 2 1の負荷情報、 バッテリ残量情報、 及び燃料電池状態情報に基づ いて、 燃料電池 1 3の動作モードを決定し、 負荷に応じてバッテリ 1 1 と燃料電池 1 3 とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができる。 このとき、 ノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、 O Sに よって把握された C P U 2 1の負荷情報を燃料電池コントローラ 1 4が 取得することにより、 当該燃料電池コントローラ 1 4によってタスクス ケジユーリングに基づいた電力消費情報を把握することができることか ら、 従来の C P Uの消費電流を検出する方式に比べ、 C P U 2 1の負荷 変動にともなう電力消費の 「予定」 に対してハイブリ ッドパック 1 0力 S 適切な準備を行うことができ、 バッテリ 1 1 と燃料電池 1 3とを協調さ せた適切な電源管理制御を行うことができる。
以上詳細に説明したように、 本発明の実施の形態として示す電子機器 においては、 パッテリ 1 1 と燃料電池 1 3とを複合的に組み合わせたハ イブリ ツ ドパック 1 0を電源として用い、 バッテリ保護 I C 1 2と燃料 電池コントローラ 1 4との間で、 少なく ともパッテリ 1 1の残量を示す パッテリ残量情報と燃料電池 1 3の状態を示す燃料電池状態情報とを含 む各種情報を、 パス 3 0を介して相互に授受することにより、 これらの 情報に基づいて、 バグテリ 1 1 と燃料電池 1 3とを協調させた適切な電 源管理制御を行うことができる。
また、 この電子機器においては、 燃料電池コントローラ 1 4によって C P U 2 1の負荷情報を取得することにより、 負荷に応じてバッテリ 1 1 と燃料電池 1 3とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができ る。
なお、 本発明は、 上述した実施の形態に限定されるものではない。 例 えば、 上述した実施の形態では、 図 3に示したように、 バッテリ 1 1の 充電状態、 燃料電池 1 3の状態、 C P U 2 1の状態を、 それぞれ、 2段 階に設定し、 これらの組み合わせに応じた制御を行うものとして説明し たが、 本発明は、 3段階以上の設定やアナログ的な関数によって求めら れる条件設定を行うようにしてもよく、 これに応じた制御内容も任意に 設定することができる。
また、 本発明は、 燃料電池 1 3に対して燃料を供給する燃料タンクに 制御手段としての所定のコントローラを設けてパス 3 0に接続し、 当該 燃料タンクに貯留されている燃料の残量を監視させ、 燃料電池コント口 ーラ 1 4により、 このコントローラによって検出された燃料の残量に基 づいて、 燃科電池 1 3の動作を制御するようにしてもよく、 また、 燃料 電池コントローラ 1 4自身がこのような燃料の残量を監視する機能を有 するように構成してもよい。
さらに、 本発明は、 メタノールの他、 例えばエタノールや水素等の気 体を燃料としてもよい。 .
さらにまた、 上述した実施の形態では、 ノ ッテリ 1 1 として、 主にリ チウムイオンバッテリを用いるものとして説明したが、 本発明は、 いわ ゆるニッケル水素バッテリ等を適用することができ、 また、 キャパシタ であってもよい。 また、 上述した実施の形態では、 主に S Mバスを介して各部を接続す るものとして説明したが、 本発明は、 汎用のバスであっても適用するこ とができる。
さらに、 上述した電子機器としては、 ノートブック型パーソナルコン ピュータに限られるものではなく、 本発明は、 例えば、 携帯型のプリン タゃファクシミ リ装置、 パーソナルコンピュータ用周辺機器、 携帯電話 機を含む電話機、 テレビジョ ン受像機、 通信機器、 携帯情報端末機、 力 メラ、 オーディオ機器、 ビデオ機器、 扇風機、 冷蔵庫、 アイロン、 ポッ ト、 掃除機、 炊飯器、 電磁調理器、 照明器具、 ゲーム機やラジコンカー 等の玩具、 電動工具、 医療機器、測定機器、車両搭載用機器、事務機器、 健康美容器具、 電子制御型ロボッ ト、 衣類型電子機器、 レジャー用品、 スポーツ用品等を挙げることができ、 その他の用途であっても燃料電池 を電源として用いる任意の電子機器に適用することができる。
このように、 本発明は、 その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能 であることはいうまでもない。 産業上の利用可能性
本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、 並びに電 源装置においては、 それぞれ、 二次電池制御手段と燃料電池制御手段と の間で、 少なく とも二次電池残量情報と燃料電池状態情報とを、 バスを 介して相互に授受することにより、 これらの情報に基づいて、 二次電池 と燃料電池とを協調させた適切な電源管理制御を行うことができる。 また、 本発明にかかる電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、 並 びに電源装置においては、 それぞれ、 バスを介して本体と電源とを接続 する構成とすることにより、 二次電池、 燃科電池、 及び本体の物理的な 構成の自由度を増加させることができる。 さらに、 本発明にかかる電子機器及ぴ電子機器の電源管理制御方法、 並びに電源装置においては、それぞれ、処理手段の負荷情報に基づいて、 燃料電池制御手段によって燃料電池を制.御することにより、 負荷に応じ た適切な電源管理制御を行うことができる。

Claims

求 の 範
1 . 所定の電源に基づいて動作する電子機器であって、
少なく とも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を有する本体 と、
二次電池と、 上記二次電池を制御する二次電池制御手段と、 所定の燃 料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃料電 池と、 上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段とからなり、 上記本体 に対して所定のバスを介して接続される電源とを備え、
上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、 少なく とも上記 二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃 料電池状態情報とを、 上記バスを介して相互に授受すること
を特徵とする電子機器。
2 . 上記燃料電池制御手段は、 上記バスを介して上記処理手段の負荷 を示す負荷情報を取得し、 上記負荷情報に基づいて、 上記燃料電池を制 御すること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
3 . 上記燃料電池制御手段は、 上記燃料電池について複数の動作モー ドを設定し、 上記負荷情報に基づいて、 上記燃料電池の動作モードを決 定すること
を特徴とする請求項 2記載の電子機器。
4 . 上記燃料電池制御手段は、 さらに上記二次電池残量情報と上記燃 料電池状態情報とを加味して、 上記燃料電池の動作モードを決定するこ と
を特徴とする請求項 3記載の電子機器。
5 . 上記燃料電池制御手段は、 上記燃料電池から出力される電力を用 いて上記二次電池を充電するように制御すること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
6 . 上記燃料電池制御手段は、 上記燃料電池に対して供給する燃料の 残量を監視し、 当該残量に基づいて、 上記燃料電池を制御すること を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
7 . 上記バスに接続され、 上記燃料電池に対して燃料を供給するタン クに貯留されている当該燃料の残量を監視する制御手段を備え、
上記燃料電池制御手段は、 上記制御手段によって検出された上記燃料 の残量に基づいて、 上記燃料電池を制御すること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
8 . 上記二次電池及び上記二次電池制御手段、 並びに上記燃料電池及 ぴ上記燃料電池制御手段は、 1つのパッケージとして構成され、 上記パ スを介して上記本体に対して外付けされること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
9 . 上記二次電池及び上記二次電池制御手段は、 上記本体に内蔵され ており、
上記燃料電池及ぴ上記燃料電池制御手段は、 1つのパッケージとして 構成され、 上記バスを介して上記本体に対して外付けされること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
1 0 . 上記燃料電池及び上記燃料電池制御手段は、 上記本体に内蔵さ れており、
上記二次電池及ぴ上記二次電池制御手段は、 1つのパッケージとして 構成され、 上記バスを介して上記本体に対して外付けされること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
1 1 . 上記二次電池及び上記二次電池制御手段は、 1つのパッケージ として構成され、 上記バスを介して上記本体に対して外付けされ、 上記燃料電池及び上記燃料電池制御手段は、 上記パッケージとは別個 の 1つのパッケージとして構成され、 上記バスを介して上記本体に対し て外付けされること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
1 2 . 上記二次電池及び上記二次電池制御手段、 並びに上記燃科電池 及び上記燃科電池制御手段は、 上記本体に内蔵されていること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
1 3 . 上記バスは、 2線式半 2重通信を行うものであること
を特徴とする請求項 1記載の電子機器。
1 4 . 少なく とも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を有す る本体と、 二次電池、 上記二次電池を制御する二次電池制御手段、 所定 の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生させる燃 料電池、 及び上記燃料電池を制御する燃科電池制御手段からなり、 上記 本体に対して所定のバスを介して接続される電源とを備え、 上記電源に 基づいて動作する電子機器の電源管理制御方法であって、
少なく とも上記二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電 池の状態を示す燃料電池状態情報とを、 上記二次電池制御手段と上記燃 料電池制御手段との間で上記パスを介して相互に授受する工程と、 上記二次電池残量情報及び上記燃料電池状態情報に基づいて、 上記燃 料電池を制御する工程とを備えること
を特徴とする電子機器の電源管理制御方法。
1 5 . 上記パスを介して上記処理手段の負荷を示す負荷情報を上記燃 料電池制御手段によって取得する工程を備え、
上記燃料電池を制御する工程では、 上記負荷情報に基づいて、 上記燃 料電池を制御すること を特徴とする請求項 1 4記載の電子機器の電源管理制御方法。
1 6 . 少なく とも各種処理を実行して電力を消費する処理手段を備え る所定の電子機器本体に対して所定のバスを介して接続され、 上記電子 機器本体に対して電力を供給する電源装置であって、
二次電池と、
上記二次電池を制御する二次電池制御手段と、
所定の燃料と空気とを電気化学的に反応させて発電体に電力を発生さ せる燃料電池と、
上記燃料電池を制御する燃料電池制御手段とを備え、
上記二次電池制御手段及び上記燃料電池制御手段は、 少なく とも上記 二次電池の残量を示す二次電池残量情報と上記燃料電池の状態を示す燃 料電池状態情報とを、 上記パスを介して相互に授受すること
を特徴とする電子機器。
1 7 . 上記二次電池制御手段及ぴ上記燃料電池制御手段は、それぞれ、 上記電子機器本体と上記バスを介して接続されており、
上記燃料電池制御手段は、 上記バスを介して上記処理手段の負荷を示 す負荷情報を取得し、 上記負荷情報に基づいて、 上記燃料電池を制御す ること
を特徴とする請求項 1 6記載の電源装置。
1 8 . 上記燃料電池制御手段は、 上記燃料電池について複数の動作モ ードを設定し、 上記負荷情報に基づいて、 上記燃料電池の動作モードを 決定すること
を特徴とする請求項 1 7記載の電源装置。
1 9 . 上記燃料電池制御手段は、 さらに上記二次電池残量情報と上記 燃料電池状態情報とを加味して、 上記燃料電池の動作モー ドを決定する こと を特徴とする請求項 1 8記載の電源装置。
2 0 . 上記燃料電池制御手段は、 上記燃料電池から出力される電力を 用いて上記二次電池を充電するように制御すること
を特徴とする請求項 1 6記載の電源装置。
2 1 . 上記燃料電池制御手段は、 上記燃料電池に対して供給する燃料 の残量を監視し、 当該残量に基づいて、 上記燃料電池を制御すること を特徴とする請求項 1 6記載の電源装置。
2 2 . 上記パスに接続され、 上記燃料電池に対して燃料を供給するタ ンクに貯留されている当該燃料の残量を監視する制御手段を備え、 上記燃料電池制御手段は、 上記制御手段によつて検出された上記燃料 の残量に基づいて、 上記燃料電池を制御すること
を特徴とする請求項 1 6記載の電源装置。
2 3 . 上記バスは、 2線式半 2重通信を行うものであること
を特徴とする請求項 1 6記載の電源装置。
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