JP5167645B2 - 電子機器および直流電圧変換システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池を用いる電子機器に関し、特に、二次電池の電圧および負荷の消費電力に応じた電子機器による燃料電池の制御に関する。

モバイル・ノートブック型パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）においては、充電可能な二次電池のバッテリ・ユニットが用いられている。また、新たな電気エネルギー源として燃料電池ユニットの開発も進められているが未だノートブックＰＣに充分な電流を供給するには至っていない。現在、燃料電池ユニットだけでは、ノートブックＰＣに充分な電流を供給することができない。従って、ノートブックＰＣ用に二次電池ユニットと燃料電池ユニットとを併用することが提案されている。

２００６年３月１６日に公開された特開２００６−７３５０３号公報（Ａ）には、燃料電池システムが記載されている。そのシステムは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックに燃料を供給する燃料供給部と、蓄電デバイスである二次電池と、二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作と燃料電池スタックの出力電力を用いて二次電池を充電する動作を選択的に行う双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、モード制御回路とを備える。モード制御回路は、燃料電池スタックの出力電圧を検出し、燃料電池スタックの出力電圧が設定値よりも大きければ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに充電動作をさせ、燃料電池スタックの出力電圧が前記設定値よりも大きくなければ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに放電動作をさせる。それによって、外部負荷を停止状態にすることなく蓄電デバイスの充電が行える。
特開２００６−７３５０３号公報

携帯端末の電源として通常のＡＣアダプタおよび二次電池パックに加えて燃料電池を用いることが考えられている。一般的には、携帯端末において、燃料電池システムは、ＡＣアダプタと同様の形態で扱われて、ＤＣ−ＩＮの端子を介して電力を供給するよう構成される、と考えられる。従って、燃料電池システムは、ＡＣアダプタの供給電圧と同じ（例えば１９Ｖ）の出力直流電圧を有し、そのために燃料電池の直流供給電圧をより高い直流出力電圧に変換する必要がある。一方、燃料電池システムによって供給された出力電圧は、携帯端末において、負荷に必要なより低い電圧に変換される。

一般的に直流電圧をより高いまたはより低い別の直流電圧に変換すると、より大きい変換電力損失が発生する。従って、燃料電池システムにおいて燃料電池の直流出力電圧をより高い直流電圧に変換した後で、携帯端末において燃料電池システムからの出力電圧をより低い電圧に変換するので、昇圧および降圧の直流電圧変換における電力変換効率が低い。

発明者たちは、燃料電池システムの出力直流電圧を可変に制御し、二次電池の出力直流電圧より幾分か高くなるように制御すれば、燃料電池システムによって供給される電力の変換損失が低減する、と認識した。

本発明の目的は、燃料電池システムの出力電圧を可変に制御できるようにすることである。

本発明の別の目的は、二次電池の出力直流電圧に応じて燃料電池の電圧を効率良く負荷用の電圧に変換することである。

本発明の特徴によれば、電子機器は、制御信号に応じて第１の直流供給電圧を出力する燃料電池システムと、その燃料電池システムからその第１の直流供給電圧が入力される第１の入力端子と、充電可能な二次電池の第２の直流供給電圧が入力される第２の入力端子と、その第１の入力端子から入力されたその第１の直流供給電圧と、その第２の入力端子から入力されたその第２の直流供給電圧とに基づいて、所定電圧を負荷に供給する直流電圧変換回路と、その第１の入力端子からのその第１の直流供給電圧に応じてその第２の入力端子に充電用の直流供給電圧を供給する充電回路と、その二次電池からその第２の直流供給電圧の電圧値を受け取り、その受け取った電圧値に所定の正の電圧値を加えることにより決定された値の直流供給電圧を出力するようにその燃料電池システムに制御信号を与える制御回路と、を有する。

本発明は、また、直流電圧変換システムに関する。

本発明によれば、燃料電池システムの出力電圧を可変に制御でき、二次電池の出力直流電圧に応じて燃料電池の電圧を効率良く負荷用の電圧に変換することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。

図１は、電子機器本体１１、通常の燃料電池（ＦＣ）システムまたは装置２０および再充電可能な二次電池２４０を有する通常の電子機器１０を示している。

図１を参照すると、電子機器１０において、燃料電池システム２０の出力は電子機器本体１１の直流電源入力端子（ＤＣ−ＩＮ）１０２に接続され、二次電池２４０の出力は電子機器本体１１のバッテリ・コネクタ（Battery−ＣＮ）１０４に接続され、ＡＣアダプタ１９０は電子機器本体１１の直流電源入力端子１０２に接続可能である。

電子機器１０において、燃料電池システム２０およびＡＣアダプタ１９０の出力電力は、その直流電源入力端子１０２およびダイオードＤ１を介して電子機器本体１１内の直流電圧変換回路１１０に供給される。二次電池２４０の出力電力は、そのバッテリ・コネクタ１０４およびダイオードＤ２を介してその直流電圧変換回路１１０に供給される。直流電源入力端子１０２は、充電回路１２０を介してバッテリ・コネクタ１０４に接続される。電源制御部１４は、二次電池２４０の出力直流電圧および直流電圧変換回路１１０への供給電圧に基づいて、充電回路１２０を制御する。この場合、燃料電池システム２０は、ＡＣアダプタ１９０の出力電圧と同じ電圧（例えば、１９Ｖ）に昇圧される。直流電圧変換回路１１０は、複数のＤＣ−ＤＣ（直流電圧）変換器を含み、入力直流電圧を変換して複数の構成要素の負荷へそれぞれの所要の直流電圧を供給する。

図２は、直流電圧変換回路１１０において出力電圧２．５Ｖ用の１つのＤＣ−ＤＣ変換器によって異なる２つの入力電圧Ｖｉｎ（＝３．３Ｖおよび５Ｖ）から直流電源電圧を変換して所要の２．５Ｖの低い供給電圧を得る場合における、負荷電流に対する電圧変換における電力効率の変化の例を示している。負荷電流０〜３．５Ａの範囲において、入力電圧Ｖｉｎが５Ｖの場合の電圧変換の電力効率は、入力電圧Ｖｉｎが３．３Ｖの場合の電圧変換の電力効率より低い。一般的に、出力電圧と入力電圧の差が大きいほど、電圧変換の電力効率が低くなる。

通常の燃料電池システム２０においては、１．８Ｖ程度の燃料電池の直流出力電圧をＡＣアダプタの出力直流電圧と同じ高い直流電圧１９Ｖに変換した後で、電子機器１０の直流電圧変換回路１１０によって燃料電池システム２０からの出力電圧１９Ｖを低い電圧１．５〜５Ｖに変換するので、昇圧および降圧の直流電圧変換による電力損失が大きい。一方、燃料電池システム２０によって二次電池２４０の充電を可能にするためには、燃料電池システム２０からの出力電圧は二次電池２４０の出力電圧より高くする必要がある。燃料電池システム２０の単位時間当たりの出力電力能力は高負荷動作中のＰＣを駆動するには出力電力能力が不足するので、それを補うために直流電圧変換回路１１０から二次電池２４０を切り離すことはできない。

発明者は、燃料電池システムの出力直流電圧を可変に制御し、二次電池の出力直流電圧より幾分か高くなるように制御すれば、燃料電池システムによって供給される電力の変換損失が低減する、と認識した。

図３は、本発明の実施形態による、電子機器本体１０１、燃料電池（ＦＣ）システム２００および再充電可能な二次電池２４０を有する電子機器１００を示している。電子機器１００は、例えば携帯電話機またはモバイル・パーソナル・コンピュータであってもよい。電子機器本体１０１はＡＣアダプタ１９０の直流電圧出力端子に接続可能である。

図３を参照すると、電子機器１００において、燃料電池システム２００は直流電源入力端子（ＤＣ−ＩＮ）１０２を介して電子機器本体１０１に接続され、二次電池２４０はバッテリ・コネクタ（Battery−ＣＮ）１０４を介して電子機器本体１０１に接続され、ＡＣアダプタ１９０は直流電源入力端子１０２を介して電子機器本体１０１に接続可能である。

図３において、燃料電池（ＦＣ）システム２００は、燃料電池（ＦＣ）制御部２０２、燃料電池（ＦＣ）発電部２０４、燃料カートリッジ２０６、１つの制御可能なＤＣ−ＤＣ変換器を含む直流電圧変換回路２１０、出力電圧切換部２２０および通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２３２を具えている。燃料電池発電部２０４は、燃料電池制御部２０２の制御の下で燃料カートリッジ２０６から供給されるメタノールを化学反応させて発電し、出力直流電圧を直流電圧変換回路２１０に供給する。

電子機器本体１０１は、ＡＣアダプタ１９０および／または燃料電池システム２００の出力端子が接続される直流電源入力端子１０２と、二次電池２４０の出力端子が接続されるバッテリ・コネクタ１０４と、各構成要素の負荷へ所要の電圧の電力を供給する直流電圧変換回路１１０と、燃料電池システム２００からの電力で二次電池２４０を充電する充電回路１２０と、直流電圧変換回路１１０への電力供給を制御する電源制御部１４０と、電子機器本体１０１におけるシステムの負荷の消費電力検出値または負荷の状態Ｐを決定する負荷状態決定部１５２と、を具えている。直流電圧変換回路１１０の複数の直流電圧出力は、システムの各構成要素の負荷に結合されている。

電子機器本体１０１は、さらに、アノードが直流電源入力端子１０２に結合されカソードが直流電圧変換回路１１０の直流電源入力端子に結合されたダイオードＤ１を含む給電経路１０３と、アノードがバッテリ・コネクタ１０４に結合されカソードがダイオードＤ１のカソードおよび直流電圧変換回路１１０の直流電圧入力に結合されたダイオードＤ２を含む給電経路１０８と、直流電圧変換回路１１０の直流電源入力における供給電圧Ｖｓおよび電流Ｉｓの値を検出する電圧電流（Ｖ＆Ｉ）検出器１３２と、場合によっては直流電源入力端子１０２における燃料電池システム２００の直流出力電圧の電圧Ｖｆｃおよび電流Ｉｆｃを検出する電圧電流（Ｖ＆Ｉ）検出器１３４と、を具えている。従って、直流電源入力端子１０２およびバッテリ・コネクタ１０４は、ダイオードＤ１およびＤ２を介して直流電圧変換回路１１０の入力に接続されている。

電源制御部１４０は、制御処理部１４４と、通信路１０５を介して燃料電池システム２００の通信インタフェース２３２に接続されバッテリ・コネクタ１０４を通る通信線１０９を介して二次電池２４０の通信インタフェース（図示せず）に接続される通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１４２と、を含んでいる。制御処理部１４４は、集積回路のようなハードウェアの形態で実装しても、メモリ１５４に格納されたプログラムに従って動作するプロセッサの形態で実装しもよい。通信インタフェース１４２と通信インタフェース２３２の間の通信路１０５は、制御信号ＣＴＲＬ等を搬送する所定周波数の変調信号を電力線搬送方式で給電経路１０３に重畳することよって給電経路１０３上に形成してもよい。通信路１０５は、破線で示されているようにバッテリ・コネクタ１０４を通らずに別個の通信線で形成してもよい。代替構成として、通信インタフェース１４２と通信インタフェース２３２の間の通信路は、それぞれのアンテナ１４５および２３５を介してＲＦ ＩＤ技術による非接触通信方式またはブルートゥース規格のような近距離無線通信方式に従って微弱電力の無線通信で形成してもよい。

電圧電流検出器１３２は、ダイオードＤ１およびＤ２のカソードの接続点における直流電圧変換回路１１０への供給電圧Ｖｓを検出する。負荷状態決定部１５２は、電子機器本体１０１のシステムの合計の負荷電力を測定するか、または負荷の動作状態を検出する。制御処理部１４４は、少なくとも二次電池２４０からの出力直流電圧値Ｖｌｉと、好ましくはさらに負荷状態決定部１５２によって決定された負荷消費電力測定値または負荷状態Ｐと、さらに場合によっては電圧電流検出器１３２によって検出された供給電圧Ｖｓおよび／または電圧電流検出器１３４によって検出された燃料電池システム２００の現在の供給電圧Ｖｆｃとに基づいて、燃料電池システム２００および充電回路１２０に制御信号ＣＴＲＬを供給する。

燃料電池システム２００の出力電圧切換部２２０は、通信線１０５を介して電源制御部１４０から受け取った制御信号ＣＴＲＬに従って直流電圧変換回路２１０の直流出力電圧の値を変更しまたは切り換える。充電回路１２０は、電源制御部１４０からの制御信号ＣＴＲＬに従って、燃料電池システム２００からの出力電圧Ｖｆｃを二次電池２４０への供給を開始しその供給を停止するよう動作する。

制御処理部１４４は、さらに、電圧検出器１３２によって検出された供給電圧Ｖｓに基づいて、ＡＣアダプタ１９０、燃料電池システム２００および／または二次電池２４０によって電子機器本体１０１の直流電源入力に供給される供給電圧Ｖｓが所定の電圧（例えば、５．５Ｖ程度。直流電圧変換回路１１０のＤＣ−ＤＣ変換器が出力電圧５Ｖを維持できなくなる電圧）より低くなったときに、システム・シャットダウン処理を強制的に実行するよう電子機器本体１０１のＣＰＵ６１またはシステムに命令する。それによって、電子機器本体１０１への供給電圧が、所要の最低の供給電圧以上の電圧を維持できない低い電圧になったときに、電子機器本体１０１のシステムがその低い供給電圧によって異常動作をするのを防止する。

図４は、直流電圧変換回路２１０の構成の例を示している。直流電圧変換回路２１０は、インダクタＬ、スイッチング・トランジスタＮＭＯＳ、ダイオードＤ、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、キャパシタＣ１〜Ｃ４、制御部２２２を含んでいる。抵抗Ｒ２は出力電圧切換部２２０によって制御される可変抵抗である。

図５Ａおよび５Ｂは、電子機器１００において電源制御部１４０によって実行される、燃料電池システム２００を制御するためのフローチャートを示している。

図５Ａを参照すると、ユーザが、ステップ３０２において燃料電池システム２００を電子機器本体１０１に接続し、実線矢印で示されているように次いでステップ３０４において電子機器本体１０１の電源を投入する。代替構成として、ユーザが、ステップ３０４において電子機器本体１０１の電源を投入し、破線矢印で示されているように次いでステップ３０２において燃料電池システム２００を電子機器本体１０１接続してもよい。その後、手順はステップ３１０に進む。

ステップ３１０において、電源制御部１４０は、通信線１０５を介して燃料電池システム２００と交信して燃料電池（ＦＣ）システム２００を認証する。ステップ３１２において、電源制御部１４０（制御処理部１４４）は、二次電池２４０から通信線１０９を介して二次電池２４０の出力直流電圧値Ｖｌｉを受け取り、負荷状態決定部１５２からシステムの負荷の消費電力測定値または状態Ｐを表す情報を受け取る。ステップ３１４において、電源制御部１４０は、二次電池２４０の電圧値Ｖｌｉおよびシステムの負荷の電力値または状態Ｐに基づいて、燃料電池システム２００の出力直流電圧Ｖｆｃ＝Ｖｌｉ＋α（Ｐ）を決定する。ここで、α（Ｐ）はＰの関数としての加算電圧を表す。α（Ｐ）は、さらに充電回路１２０の動作状態に応じて決定してもよい。ステップ３１６において、電源制御部１４０は、制御信号ＣＴＲＬ中でその決定された出力直流電圧Ｖｆｃの値を通信線１０５を介して燃料電池システム２００に供給する。

図５Ｂを参照すると、ステップ３４２において、燃料電池システム２００の通信インタフェース２３２は、電源制御部１４０から制御信号ＣＴＲＬを受け取る。ステップ３４４において、通信インタフェース２３２は、電源制御部１４０からの制御信号ＣＴＲＬ中で出力直流電圧Ｖｆｃの所要の値を受け取ったかどうかを判定する。それを受けっていないと判定された場合は、通信インタフェース２３２はステップ３５６において別の所要の処理を行う。その別の処理として、例えば、制御信号ＣＴＲＬ中で認証処理に必要な燃料電池システム２００の認証情報を要求された場合は、その認証情報を電源制御部１４０に送信する。ステップ３４４において出力直流電圧Ｖｆｃの所要の値を受け取ったと判定された場合は、ステップ３４６において、出力電圧切換部２２０は、その受け取った出力直流電圧Ｖｆｃの所要の値を直流電圧変換回路２１０に設定する。ステップ３４８において、燃料電池システム２００の直流電圧変換回路２１０はその設定された所要の値の出力直流電圧Ｖｆｃを出力として供給するよう動作する。その後、手順はステップ３４２に戻って、通信インタフェース２３２は次の制御信号の受信を待つ。

図５Ａを再び参照すると、ステップ３１８において、電源制御部１４０は、現在、充電回路１２０が二次電池２４０を充電中かどうか、即ち二次電池２４０に電流を供給しているかどうかを判定する。その判定には、充電回路１２０への制御信号ＣＴＲＬ、電圧電流検出器１３２、１３４の電圧値および電流値および二次電池２４０の電圧値Ｖｌｉのいずれかを用いてもよい。それが充電中でないと判定された場合は、ステップ３２０において、電源制御部１４０は、二次電池２４０の充電を開始する条件を満たしているかどうかを判定する。それを満たしていないと判定された場合は、手順はステップ３１２に戻る。それを満たしていると判定された場合は、ステップ３２２において、電源制御部１４０は、二次電池２４０の充電を開始するよう充電回路１２０を制御する制御信号ＣＴＲＬを充電回路１２０に送る。その後、手順はステップ３１２に戻る。

ステップ３１８においてそれが充電中であると判定された場合は、ステップ３３０において、電源制御部１４０は、充電を停止する条件を満たしているかどうか、即ち充電を停止すべきかどうかを判定する。充電を停止する条件とは、例えば、電圧電流検出器１０５によって検出された給電経路１０３上の出力直流電圧Ｖｆｃの値が二次電池２４０の出力電圧Ｖｌｉより大幅に（例えば０．５Ｖ）かつ長時間（例えば、２秒）にわたって低くなったこと、燃料電池システム２００からの電力が負荷の消費電力Ｐより大幅に（例えば５Ｗ）少ないこと、である。充電を停止すべきでないと判定された場合は、手順はステップ３１２に戻る。充電を停止すべきであると判定された場合は、ステップ３３２において、電源制御部１４０は、二次電池２４０の充電を停止するよう充電回路１２０を制御する制御信号ＣＴＲＬを充電回路１２０に送る。その後、手順はステップ３１２に戻る。

ステップ３１４における上述の出力直流電圧Ｖｆｃを決定する第１の方法として、出力直流電圧Ｖｆｃを二次電池２４０の電圧値Ｖｌｉと等しい電圧値に決定してもよい（Ｖｆｃ＝Ｖｌｉ、α＝０）。電圧値ＶｆｃおよびＶｌｉは、負荷電流に応じて時間的に幾分か変動する。電圧Ｖｆｃ＝Ｖｌｉの場合は、燃料電池システム２００および二次電池２４０によって直流電圧変換回路１１０に電力が供給される。一時的に電圧Ｖｆｃ＞Ｖｌｉとなった場合は、優先的に燃料電池システム２００によって直流電圧変換回路１１０に電力が供給され、さらに可能な場合には二次電池２４０が充電される。一方、一時的に電圧Ｖｌｉ＞Ｖｆｃとなった場合は、優先的に二次電池２４０によって直流電圧変換回路１１０に電力が供給される。

ステップ３１４における出力直流電圧Ｖｆｃを決定する第２の方法として、出力直流電圧Ｖｆｃを二次電池２４０の電圧値Ｖｌｉと所定値α（例えばα＝１．５Ｖ）の和と決定してもよい（Ｖｆｃ＝Ｖｌｉ＋α（一定））。所定値αは、電源制御部１４０用のメモリ１５４に予め格納された固定値であっても、またはユーザまたはＣＰＵ６１上のソフトウェア（システム）によって予め決定された固定値であってもよい。

ステップ３１４における出力直流電圧Ｖｆｃを決定する第３の方法として、出力直流電圧Ｖｆｃを二次電池２４０の電圧値Ｖｌｉと負荷の電力測定値または状態Ｐに応じた値α（Ｐ）の和と決定してもよい（Ｖｆｃ＝Ｖｌｉ＋α（Ｐ））。

次に、負荷の電力測定値または状態Ｐに応じて出力直流電圧Ｖｆｃの値を決定する方法について説明する。電源制御部１４０の制御処理部１４４は、負荷の電力測定値または状態Ｐに応じて、メモリ１５４に格納されたテーブルを参照して負荷の電力または負荷の状態に対応する値α（Ｖ）を決定してもよい。

図６Ａおよび６Ｂは、電源制御部１４０用のメモリ１５４に格納されている、負荷の状態ＰとしてのＣＰＵ使用率を表す負荷Ｌｄｒ（％）またはシステム負荷消費電力Ｐを表す負荷Ｌｄｐ（Ｗ）と追加電圧α（Ｖ）の関係を表すテーブルをそれぞれ示している。

図６Ａにおいて、検出されたＣＰＵ使用率Ｌｄｒが１０％未満の場合は、追加電圧α＝０．２Ｖと決定される。ＣＰＵ負荷が１０％以上で３０％未満の場合は、α＝０．５Ｖと決定される。ＣＰＵ負荷が３０％以上で５０％未満の場合は、α＝１．０Ｖと決定される。ＣＰＵ負荷が５１％以上の場合は、α＝２．０Ｖと決定される。

図６Ｂにおいて、検出されたシステムの負荷の消費電力Ｌｄｐが５Ｗ未満の場合は、追加電圧α＝０．２Ｖと決定される。システムの負荷の消費電力が５Ｗ以上で８Ｗ未満の場合は、追加電圧α＝０．５Ｖと決定される。システムの負荷の消費電力が８Ｗ以上で１２Ｗ未満の場合は、追加電圧α＝１．０Ｖと決定される。システムの負荷の消費電力が１２Ｗ以上の場合は、追加電圧α＝２．０Ｖと決定される。

二次電池２４０の電力残量は、制御処理部１４４は、周知の方法で二次電池２４０のメモリ（図示せず）に格納されている特性曲線に従って出力直流電圧Ｖｌｉの値によって求めることができる。その電力残量が少なくなるに従って出力直流電圧Ｖｌｉが低下する。

二次電池２４０が満杯でなく充電可能でありかつ負荷電力Ｌｄｐが小さく出力直流電圧Ｖｆｃ＞Ｖｌｉを維持できる場合には、制御処理部１４４は、出力直流電圧Ｖｆｃを、二次電池２４０を充電するためのより高い電圧Ｖｌｉ＋α’（α’＞α）に決定する。充電回路１２０は、制御処理部１４４の制御の下で、燃料電池システム２００の給電経路１０３上の出力直流電圧Ｖｆｃを二次電池２４０に印加し、それによって二次電池２４０を充電する。燃料電池システム２００の直流出力電力は、電子機器本体１０１の直流電圧変換回路１１０に優先的に供給される。所定値αまたはα’の値を大きく設定するほど、二次電池２４０の充電の機会が増える。しかし、電子機器本体１０１のシステムの負荷Ｌｄｐが増大して、燃料電池システム２００の出力直流電圧Ｖｆｃによって二次電池２４０を充電する余裕がない場合は、制御処理部１４４は、充電回路１２０に充電をさせずまたは充電を中止し、さらにその不足分の電力を二次電池２４０に供給させる。従って、負荷電力Ｌｄｐが高い状態を継続すると、二次電池２４０の電荷が徐々に減少し電圧が徐々に低下する。

代替構成として、二次電池２４０が満杯でなく充電可能でありかつ負荷電力Ｌｄｐが小さく出力直流電圧Ｖｆｃ＝Ｖｌｉ_ＭＡＸを維持できる場合には、出力直流電圧Ｖｆｃを、二次電池２４０を充電するための二次電池２４０の最高の電圧Ｖｌｉ_ＭＡＸ（例えば１２．６Ｖ）以上の所定の電圧（例えば１５Ｖ）に決定してもよい（Ｖｆｃ＝Ｖｌｉ_ＭＡＸ＋α、α＝一定（０〜０．９））。それによって、二次電池２４０はより高い速度で充電される。

二次電池２４０が動作しておらず充電していない状態において、ステップ３２０において、二次電池２４０が満杯でなく充電可能な場合であっても、二次電池２４０の電力残量（Ａ・ｈｒ）が、最高の電圧Ｖｌｉ_ＭＡＸに対応する満杯の電力残量の所定の割合（例えば８０％）より多い場合には、制御処理部１４４は、充電回路１２０による充電の開始を抑止し、満杯の電力残量の所定の割合（例えば８０％）以下に低下したときに充電回路１２０による充電の開始を許容することが好ましい。それによって、過剰な充放電の繰り返しによる二次電池２４０の充電性能の劣化を抑えることができる。

以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組み合わせること、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。

以上の実施例を含む実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 制御可能な供給電圧を有する燃料電池システムの第１の直流供給電圧を入力する第１の入力端子と、
充電可能な二次電池の第２の直流供給電圧を入力する第２の入力端子と、
前記第１と第２の入力端子からの前記第１と第２の直流供給電圧を入力し所要の電圧の電流を負荷に供給する直流電圧変換回路と、
前記第１の入力端子からの前記第１の直流供給電圧を入力して前記第２の入力端子に充電用の直流供給電圧を供給する充電回路と、
前記二次電池の第２の直流供給電圧の値に基づいて前記第１の直流供給電圧の所要の値を決定し前記決定された所要の値を前記燃料電池システムに供給する制御回路と、
を具える電子機器。
（付記２） 前記制御回路は、前記二次電池の前記第２の直流供給電圧の値と所定値の和を、前記第１の直流供給電圧の前記所要の値と決定するものであることを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記３） さらに、負荷の状態を決定する負荷状態決定手段を具え、
前記制御回路は、前記二次電池の前記第２の直流供給電圧の値と前記負荷状態決定手段によって決定された前記負荷の状態とに基づいて、前記第１の直流供給電圧の前記所要の値を決定するものであることを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記４） さらに、負荷の状態を決定する負荷状態決定手段を具え、
前記制御回路は、前記負荷状態決定手段によって決定された前記負荷の状態に基づいてテーブルを参照して前記テーブルにおける前記負荷の状態に対応する所定値を決定し、前記二次電池の前記第２の直流供給電圧の値と前記所定値の和を、前記第１の直流供給電圧の前記所要の値と決定するものであることを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記５） 前記負荷の状態がＣＰＵの使用率であることを特徴とする、付記４に記載の電子機器。
（付記６） 前記負荷の状態が前記電子機器における負荷電力であることを特徴とする、付記４に記載の電子機器。
（付記７） 前記二次電池が満杯でなくかつ前記燃料電池システムの前記第１の直流供給電圧によって前記二次電池を充電可能であるとき、前記制御回路は、前記第１の直流供給電圧の前記所要の値を、前記二次電池の充電に必要な電圧より高い値に決定することを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記８） 前記二次電池が満杯でなくかつ前記燃料電池システムの前記第１の直流供給電圧によって前記二次電池を充電可能であるとき、前記制御回路は、前記第１の直流供給電圧の前記所要の値を、前記二次電池の最高の直流供給電圧以上の値に決定することを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記９） 前記制御回路は、前記二次電池の電力残量が満杯量の所定割合より少ないとき、前記充電回路に前記二次電池の充電の開始を許容するものであることを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記１０） 前記燃料電池システムと前記制御回路の間の通信が前記第１の入力端子上で重畳的に行われることを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記１１） 前記燃料電池システムと前記制御回路の間の通信が無線で行われることを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記１２） 制御可能な供給電圧を有する燃料電池システムの第１の直流供給電圧を入力する第１の入力端子と、
充電可能な二次電池の第２の直流供給電圧を入力する第２の入力端子と、
前記第１と第２の入力端子からの前記第１と第２の直流供給電圧を入力し所要の電圧の電流を負荷に供給する直流電圧変換回路と、
前記第１の入力端子からの前記第１の直流供給電圧を入力して前記第２の入力端子に充電用の直流供給電圧を供給する充電回路と、
前記二次電池の第２の直流供給電圧の値に基づいて前記第１の直流供給電圧の所要の値を決定し前記決定された所要の値を前記燃料電池システムに供給する制御回路と、
を具える直流電圧変換システム。
（付記１３） 電子機器用の記憶装置に格納されたプログラムであって、
前記電子機器は、燃料電池システムの第１の直流供給電圧と充電可能な二次電池の第２の直流供給電圧とを入力し所要の電圧の電流を負荷に供給する直流電圧変換回路と、充電回路と、制御回路と、を具え、
前記二次電池の第２の直流供給電圧の値に基づいて前記第１の直流供給電圧の所要の値を決定するステップと、
前記決定された所要の値を前記燃料電池システムに供給して、前記燃料電池に前記決定された所要の値の前記第１の直流供給電圧を供給させるステップと、
前記充電回路に、前記決定された所要の値の前記第１の直流供給電圧を入力して前記二次電池に充電用の直流供給電圧を供給させるステップと、
を実行させるよう動作可能なプログラム。
（付記１４） 前記第１の直流供給電圧の所要の値を決定するステップは、前記二次電池が満杯でなくかつ前記燃料電池システムの前記第１の直流供給電圧によって前記二次電池を充電可能であるとき、前記第１の直流供給電圧の前記所要の値を、前記二次電池の充電に必要な電圧より高い値に決定することを含むものである、付記１３に記載のプログラム。
（付記１５） 前記第１の直流供給電圧の所要の値を決定するステップは、前記二次電池が満杯でなくかつ前記燃料電池システムの前記第１の直流供給電圧によって前記二次電池を充電可能であるとき、前記第１の直流供給電圧の前記所要の値を、前記二次電池の最高の直流供給電圧以上の値に決定することを含むものである、付記１３に記載のプログラム。
（付記１６） 前記充電回路に前記二次電池に充電用の直流供給電圧を供給するよう動作を開始させるステップは、前記二次電池の電力残量が満杯量の所定割合より少ないとき、前記充電回路に前記二次電池に充電用の直流供給電圧を供給するよう動作を開始させることを含むものである、付記１３に記載のプログラム。

図１は、電子機器本体、通常の燃料電池システムおよび再充電可能な二次電池２４０を有する通常の電子機器を示している。 図２は、直流電圧変換回路においてＤＣ−ＤＣ変換器によって異なる２つの入力電圧から直流電源電圧を変換して所要の低い供給電圧を得る場合における、負荷電流に対する電圧変換効率の変化を示している。 図３は、本発明の実施形態による、電子機器本体、燃料電池システムおよび再充電可能な二次電池を有する電子機器を示している。 図４は、直流電圧変換回路の構成の例を示している。 図５Ａおよび５Ｂは、電子機器において電源制御部によって実行される、燃料電池システムを制御するためのフローチャートを示している。 (図５Ａで説明) 図６Ａおよび６Ｂは、電源制御部用のメモリに格納されている、ＣＰＵ使用率を表す負荷またはシステム負荷消費電力を表す負荷に対応する追加電圧の関係を表すテーブルをそれぞれ示している。

符号の説明

１００ 電子機器
１０１ 電子機器本体
１９０ ＡＣアダプタ
２００ 燃料電池システム
２４０ 二次電池
１１０ 直流電圧変換回路
１３２ 電圧電流検出器
１４０ 電源制御部
１５２ 負荷状態決定部
１５４ メモリ

Claims (5)

1. 制御信号に応じて第１の直流供給電圧を出力する燃料電池システムと、
   前記燃料電池システムから前記第１の直流供給電圧が入力される第１の入力端子と、
   充電可能な二次電池の第２の直流供給電圧が入力される第２の入力端子と、
   前記第１の入力端子から入力された前記第１の直流供給電圧と、前記第２の入力端子から入力された前記第２の直流供給電圧とに基づいて、所定電圧を負荷に供給する直流電圧変換回路と、
   前記第１の入力端子からの前記第１の直流供給電圧に応じて前記第２の入力端子に充電用の直流供給電圧を供給する充電回路と、
   前記二次電池から前記第２の直流供給電圧の電圧値を受け取り、前記受け取った電圧値に所定の正の電圧値を加えることにより決定された値の直流供給電圧を出力するように前記燃料電池システムに制御信号を与える制御回路と、
   を有することを特徴とする電子機器。
2. さらに、負荷の状態を決定する負荷状態決定手段を具え、
   前記制御回路は、前記二次電池の前記第２の直流供給電圧の値と前記負荷状態決定手段によって決定された前記負荷の状態とに基づいて、前記第１の直流供給電圧の値を決定するものであることを特徴とする、請求項１に記載の電子機器。
3. さらに、負荷の状態を決定する負荷状態決定手段を具え、
   前記制御回路は、前記負荷状態決定手段によって決定された前記負荷の状態に基づいてテーブルを参照して前記テーブルにおける前記負荷の状態に対応する所定値を決定し、前記二次電池の前記第２の直流供給電圧の値と前記所定値の和を、前記第１の直流供給電圧の値と決定するものであることを特徴とする、請求項１に記載の電子機器。
4. 前記二次電池が満杯でなくかつ前記燃料電池システムの前記第１の直流供給電圧によって前記二次電池を充電可能であるとき、前記制御回路は、前記第１の直流供給電圧の値を、前記二次電池の充電に必要な電圧より高い値に決定することを特徴とする、請求項１に記載の電子機器。
5. 制御信号に応じて第１の直流供給電圧を出力する燃料電池システムと、
   前記燃料電池システムから前記第１の直流供給電圧が入力される第１の入力端子と、
   充電可能な二次電池の第２の直流供給電圧が入力される第２の入力端子と、
   前記第１の入力端子から入力された前記第１の直流供給電圧と、前記第２の入力端子から入力された前記第２の直流供給電圧とに基づいて、所定電圧を負荷に供給する直流電圧変換回路と、
   前記第１の入力端子からの前記第１の直流供給電圧に応じて前記第２の入力端子に充電用の直流供給電圧を供給する充電回路と、
   前記二次電池から前記第２の直流供給電圧の電圧値を受け取り、前記受け取った電圧値に所定の正の電圧を加えることにより決定された値の直流供給電圧を出力するように前記燃料電池システムに制御信号を与える制御回路と、
   を有することを特徴とする直流電圧変換システム。

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