專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連接到安裝了二次電池等蓄電單元的電子設(shè)備上提 供電力的電源裝置。
背景技術(shù)：
由于近年電子技術(shù)的進(jìn)步，便攜電話機(jī)、便攜型個人計算機(jī)、影 音設(shè)備、移動終端設(shè)備等便攜電子設(shè)備的普及正在急速地發(fā)展。這種 便攜電子設(shè)備中使用的二次電池是由以往的密封鉛酸蓄電池發(fā)展為 鎳鎘電池、鎳氫電池、然后是鋰離子電池，在其中任何一種電池中， 為提高其能量密度，都要進(jìn)行電池活性物質(zhì)或高容量的電池構(gòu)造的開 發(fā)，為實(shí)現(xiàn)使用時間更長的電源而傾注努力。另一方面，在便攜電子 設(shè)備中，致力于低消耗電力化，與功能相應(yīng)的消耗電力在降低，但由 于用戶需求的提高，因此今后也有必要追加新功能以提高功能，所以 預(yù)計總消耗電力逐漸增加。在便攜電子設(shè)備中，由于空間的限制安裝的二次電池中容量受 限。因此，在確保使用時間長的情況下，必須使用從外部連接來提供電力的電源裝置。由于在4吏用也凈皮稱為副電池(sub-battery)的該電 源裝置時，必須特別確認(rèn)電池余量，因此以往在電源裝置中設(shè)置了發(fā) 光二極管或液晶顯示器，通過發(fā)光二極管或液晶顯示器來顯示電池余然而，在電源裝置中設(shè)置發(fā)光二極管或者液晶顯示器等顯示功能 的情況下，相應(yīng)的生產(chǎn)成本提高，此外，由于顯示中使用了能量，因 此也會帶來電源裝置的能量密度下降的問題。因此，期盼不增加成本，并且不降低能量密度，能夠由使用者確 認(rèn)包括電池余量的內(nèi)部狀態(tài)的電源裝置
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是具有蓄電單元，并且連接在對該蓄電單元充電時顯示為充電狀態(tài)的電子設(shè)備上使用的電源裝置，具備可對上述電子設(shè)備提 供電力的電力源；和斷續(xù)地改變上述電力源的輸出電力而發(fā)送規(guī)定信 息的發(fā)送單元，向上述電子設(shè)備提供電力時，根據(jù)上述電子設(shè)備中的 顯示方式的變化，顯示上述規(guī)定信息。這樣，對于電子設(shè)備提供電力時，就能利用輸出電力的變化在電 子設(shè)備的顯示功能中顯示所發(fā)送的規(guī)定信息。例如，如果發(fā)送電源裝 置的電池余量信息，使用者就能夠利用電子設(shè)備的顯示單元中與輸出 電力的斷續(xù)相應(yīng)的顯示，來確認(rèn)電池余量。利用本發(fā)明，由于僅通過斷續(xù)地變化輸出到電子設(shè)備的電力，就 能夠確認(rèn)電池余量等規(guī)定信息，因此就能在電源裝置中省去顯示單元 的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)降低成本，提高能量密度。這樣就能獲得連續(xù)使用 時間長的電源裝置。上述本發(fā)明的諸側(cè)面及效果、并且其他效果及更多的特征，將通 過參照附圖在后面描述的本發(fā)明例示性且非限制性的實(shí)施方式的詳 細(xì)說明，會更加清楚。


圖l是實(shí)施方式l中電源裝置的電路圖。圖2是表示按照燃料耗盡及燃料電池異常來改變脈沖數(shù)的情況 下的輸出電力的圖。圖3是表示作為時間分割的例子，按照燃料余量來改變脈沖數(shù)的 情況下的輸出電力的圖。圖4是將電源裝置使用于便攜電話的情況下的說明圖。圖5是表示燃料盒的構(gòu)成的剖面圖。圖6是實(shí)施方式2中電源裝置的電路圖。圖7是表示作為時間分割的例子，按照燃料余量來改變脈沖數(shù)的
情況下的輸出電力的圖。圖8是實(shí)施方式3中電源裝置的電路圖。 圖9是表示燃料電池的輸出特性的圖。 圖10是實(shí)施方式4中電源裝置的電路圖。圖11是將電源裝置使用于便攜型個人計算機(jī)中的情況下的說明圖。圖12是設(shè)置了保護(hù)電路的電源裝置的電路圖。圖13是設(shè)置了其他保護(hù)電路的電源裝置的電路圖。圖14是作為保護(hù)電路，利用控制IC的控制功能的情況下的電源裝置的電路圖。圖15是省去輸出開關(guān)的情況下的電源裝置的電路圖。 圖16是省去蓄電單元的情況下的電源裝置的電路圖。 圖17是基于燃料電池的輸出電流進(jìn)行控制的情況下的電源裝置的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。 圖l是實(shí)施方式l中電源裝置的電路圖。實(shí)施方式1的電源裝置10,如圖1所示，具備作為電力源的 電池1及蓄電單元2;電路部3;控制IC4;輸出開關(guān)5。電池l與蓄 電單元2并聯(lián)連接，其兩端連接到電路部3的輸入端子Vin、接地 (GND)端子上。電池1及蓄電單元2的正端子連接到電路部3的 Vin端子上，負(fù)端子連接到接地(GND)端子上，電路部3是對這些 輸出電壓進(jìn)行變壓而輸出電力的電路，其輸出端子Vout連接到輸出 端子V+上，接地端子經(jīng)由由N溝道功率MOSFET構(gòu)成的輸出開關(guān)5 連接到輸出端子V-上。輸出開關(guān)5的控制端子連接到控制IC4的輸 出開關(guān)驅(qū)動端子上。蓄電單元2的正端子連接到控制IC4的EDLC電 壓輸入端子上?？刂艻C4中，輸出燃料余量檢測器6及溫度傳感器7 的檢測值?？刂艻C4基于電池1及蓄電單元2的電壓及燃料余量檢測
器6、溫度傳感器7的檢測值，判斷電池1及蓄電單元2的電池余量 及電池狀態(tài)，將判斷的結(jié)果作為信息，接通/關(guān)斷輸出開關(guān)5來發(fā)送。 這里，控制IC4與輸出開關(guān)5相當(dāng)于權(quán)利要求書中的發(fā)送單元。在實(shí)施方式l中，在電池l中使用燃料電池。電源裝置10連接 到便攜電子設(shè)備上使用，因此作為燃料電池使用將甲醇水溶液作為燃 料的直接甲醇型燃料電池(DMFC)，也可用使用改質(zhì)型或直接氫燃 料的燃料電池。蓄電單元2^f吏用雙電層電容器(EDLC)。蓄電單元2利用電池 l充電，用于在電池1單獨(dú)的供電電力不足時輸出電力，因此蓄電單 元2也可以不使用雙電層電容器而例如使用鋰系二次電池。此時，最 好是使用例如用于混合動力電動汽車(HEV)等的高輸出型的電池。關(guān)于電池1和蓄電單元2，由于通過該組合提供電力，因此電池 1是以高能量密度為特征的電源，蓄電單元2是以高輸出密度為特征 的電源的組合即可，例如可以4吏用電池1是鋰離子電池、蓄電單元2 是雙電層電容器的組合。電路部3為了變壓使用DC/DC轉(zhuǎn)換器，其輸出電壓對應(yīng)便攜電 子設(shè)備的電壓。在實(shí)施方式l中，為了降低電池1及蓄電單元2的串 聯(lián)個數(shù)使用升壓轉(zhuǎn)換器，根據(jù)適用的便攜電子設(shè)備的電壓，也可使用 升降壓型轉(zhuǎn)換器或降壓型轉(zhuǎn)換器。以下，設(shè)在電池l中使用直接甲醇型燃料電池、蓄電單元2中使 用雙電層電容器而進(jìn)行說明。另外，包括其他實(shí)施方式，在以下的說 明中，將電池l稱為燃料電池l，蓄電單元2稱為雙電層電容器2, 電路部3稱為DC/DC轉(zhuǎn)換器3。另外，燃料余量檢測器6及溫度傳感 器7檢測燃料電池1的燃料余量及燃料電池l的溫度。在實(shí)施方式l中，作為電源裝置10的電力提供對象使用便攜電 子設(shè)備，燃料電池l的輸出電力按照沒有圖示的便攜電子設(shè)備所必需 的電力的平均值，設(shè)定為比其最大電力小，對于不足量的電力由雙電 層電容器2提供。通過這樣設(shè)定，與按照便攜電子設(shè)備的最大電力進(jìn) 行設(shè)定的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)電源裝置10的小型化。因此，由于將7
燃料電池1的輸出電力按照平均值設(shè)定，所以電源裝置10在雙電層 電容器2中蓄積了電力時，向外部輸出電力，在對雙電層電容器2充 電時，停止向外部輸出電力。該控制是通過控制IC4獲得雙電層電容 器2的電壓，按照雙電層電容器2的電壓接通/關(guān)斷輸出開關(guān)5來實(shí)現(xiàn) 的。也就是說，控制IC4檢查經(jīng)由EDLC電壓輸入端子輸入的雙電 層電容器2的電壓，電壓超出作為閾值設(shè)定的上限電壓時，向輸出開 關(guān)5輸出控制信號，接通輸出開關(guān)5。這時，形成燃料電池l和雙電 層電容器2并列輸出電力的狀態(tài)，對于連接到輸出端子V+、 V-上的 便攜電子設(shè)備輸出電力。伴隨電力的輸出，雙電層電容器2的電壓下 降，同時燃料電池l的輸出電壓也下降。并且，當(dāng)雙電層電容器2的 電壓達(dá)到作為閾值設(shè)定的下限電壓值時，控制IC4停止控制信號的輸 出，關(guān)斷輸出開關(guān)5。通過關(guān)斷輸出開關(guān)5停止向外部的電力輸出時，由于負(fù)荷的減 輕，燃料電池l的輸出電壓上升，對于雙電層電容器2進(jìn)行充電。由 于充電而使雙電層電容器2的電壓達(dá)到作為閾值設(shè)定的上限電壓時， 控制IC4輸出控制信號接通輸出開關(guān)5。這樣，燃料電池l和雙電層 電容器2對于便攜電子設(shè)備再次提供電力。這樣在便攜電子設(shè)備中， 如圖2(a)所示，按照一定的間隔電力供給脈沖P反復(fù)輸出，提供電 力。燃料電池1中設(shè)置了燃料余量檢測器6及溫度傳感器7，控制IC4 基于這些檢測信號，判斷燃料電池1的燃料供給狀態(tài)或燃料電池1是 否有異常，在判斷為燃料耗盡或燃料電池l有異常的情況下，將圖2 (a)所示的電力供給脈沖P按時間分割為如(b) (c)中的脈沖組 Pl、 P2那樣進(jìn)行輸出。也就是說，在控制IC4中，具備對應(yīng)于燃料 耗盡及燃料電池l的異常的多個控制模式，在判斷為燃料耗盡或燃料 電池l有異常的情況下，應(yīng)用對應(yīng)的控制模式，通過接通/關(guān)斷輸出開 關(guān)5來按時間分割電力供給脈沖P 。這樣，在燃料耗盡的情況下，如圖2(b)所示，分割了通常時
的電力供給脈沖P的脈沖組Pl向便攜電子設(shè)備輸出。此外，燃料電 池l異常的情況下，如(C)所示，分割了通常時電力供給脈沖P的脈沖組P2向便攜電子設(shè)備輸出。這里，由于將燃料耗盡時輸出的脈 沖寬度比燃料電池l異常時輸出的脈沖寬度設(shè)定得小，將各脈沖組中 的休止時間設(shè)定為相同，所以通過在便攜電子設(shè)備一側(cè)讀取其差異， 就能夠確認(rèn)燃料電池1燃料耗盡還是燃料電池1異常的狀態(tài)。由于便 攜電子設(shè)備中通常具備提供電力時點(diǎn)亮的充電指示燈，因此通過充電 指示燈的點(diǎn)亮和熄滅狀態(tài)使用者能夠判斷電源裝置10的狀態(tài)不是通 常，能夠識別該狀態(tài)是燃料耗盡或燃料電池l異常。此時，僅利用通 常的便攜電子設(shè)備中具備的標(biāo)準(zhǔn)的充電顯示功能，就能夠識別電源裝 置10側(cè)的電池狀態(tài)。當(dāng)然，也可在便攜電子設(shè)備中設(shè)置檢查脈沖數(shù) 和寬度的功能，用聲音等其他顯示單元來顯示檢查的結(jié)果。此外，電力供給脈沖的分割，能夠如圖2所示對于各電力供給脈 沖P適用控制模式來進(jìn)行，也可以在檢測出異常等之后僅限定于最初 的電力供給脈沖P而進(jìn)行。作為控制模式，能夠使分割的脈沖數(shù)按照 燃料狀態(tài)或燃料電池l的異常方式變化。對于電力供給脈沖的分割， 也可以例如第一次為脈沖數(shù)2個，第二次為脈沖數(shù)三個這樣，按照電 力供給脈沖P的次數(shù)改變脈沖數(shù)。圖3是表示作為時間分割的例子，按照燃料余量來改變脈沖數(shù)的 情況下的輸出電力的圖。對于圖3 (a)所示的通常時的電力供給脈沖P，在燃料余量大 時，如(b)的脈沖組P1那樣分割為三個脈沖輸出。此外，在燃料余 量為中時，如(c)的脈沖組P2那樣分割為兩個脈沖輸出。在燃料余 量小時，如(d)的脈沖組P3那樣縮小脈沖寬度輸出。另外，在圖3 中，脈沖組P1和脈沖組P2中僅脈沖數(shù)不同，脈沖寬度及休止時間是 相同的。在這種情況下，也能夠通過在便攜電子設(shè)備側(cè)計數(shù)脈沖數(shù)來確認(rèn) 燃料電池的燃料狀態(tài)。在便攜電子設(shè)備中具有充電顯示燈的情況下， 能夠利用充電顯示燈的短的點(diǎn)亮和熄滅來確認(rèn)燃料狀態(tài)。
圖4是將電源裝置連接到便攜電話上使用的情況的說明圖。這里，作為便攜電子設(shè)備使用便攜電話20，電源裝置10利用軟 線(cord) 12連接到便攜電話20上。在電源裝置10中內(nèi)置有如圖1 所示的電路，軟線12與電路的輸出端子V+、 V-連接。因此，通過電 源裝置10側(cè)的控制，能夠?qū)Ρ銛y電話20提供電力。便攜電話20中，作為標(biāo)準(zhǔn)功能安裝了充電顯示燈21，充電顯示 燈21具有在對便攜電話20內(nèi)置的二次電池進(jìn)行充電時點(diǎn)亮的構(gòu)造。 因此，電源裝置10對作為便攜電子設(shè)備的便攜電話20提供電力時， 充電顯示燈21按照圖2或圖3所示的電力脈沖點(diǎn)亮和熄滅。這樣， 不需要對便攜電子設(shè)備進(jìn)行改造，使用者就能夠通過充電顯示燈21 的點(diǎn)亮和熄滅狀態(tài)來識別燃料電池1中燃料耗盡或者燃料電池1異常 或燃料狀態(tài)。另外，充電時在液晶顯示器中顯示充電標(biāo)志的便攜電話 的情況下，也能夠通過充電標(biāo)志的點(diǎn)亮和熄滅來確認(rèn)。燃料電池l的狀態(tài)，大致分為如上所述的燃料余量(燃料耗盡) 或燃料電池的異常，關(guān)于燃料而言，使用甲醇水溶液，燃料在幾乎接 近零時來自燃料電池l的電力下降，因此對便攜電話的電力供給的占空(Duty)比變得非常小。也就是說，充電顯示燈21的點(diǎn)亮?xí)r間變 短。對于電池l的異常狀態(tài)而言，主要可列舉燃料電池的溫度伴隨 反應(yīng)而上升，根據(jù)成為某閾值(例如45。C)以上的情況下的控制的輸 出限制；伴隨燃料電池的發(fā)電產(chǎn)生的、空氣極的水堵塞帶來的氧氣供 給的阻礙、或燃料極的二氧化碳堵塞引起的甲醇水溶液供給的阻礙導(dǎo) 致輸出下降的情況。作為燃料耗盡或燃料電池異常中的共通點(diǎn)，可以舉出輸出下降， 如上所述由于使用者能夠根據(jù)便攜電話20具備的充電顯示燈21的點(diǎn) 亮和熄滅來確認(rèn)，因此燃料耗盡的情況下通過使用者交換燃料盒就能 夠容易地解決問題。此外，在燃料電池1異常的情況下，如圖2所示， 由于輸出與燃料耗盡時不同寬度的電力脈沖，因此能夠根據(jù)燈21的 點(diǎn)亮和熄滅狀態(tài)區(qū)分判別為燃料耗盡，可以采取切斷電源等相應(yīng)對 策。 下面，對于燃料余量及燃料電池異常的檢測進(jìn)行說明。圖5是表示燃料電池中使用的燃料盒的剖面圖。在燃料盒1C的內(nèi)周面，將電極1A、 1B相互相對設(shè)置。由甲醇 水溶液構(gòu)成的燃料FR3，隔著隔離部件20A受到來自壓縮氣體GR3 的壓力。使用燃料FR3的情況下，由于隔離部件20A向上方移動， 因此隔離部件20A的上方的空間總是被燃料FR3填滿。由于根據(jù)燃 料盒1C內(nèi)的燃料FR3的余量，燃料FR3接觸的電極1A、 1B的面積 不同，因此通過測量電極1A、 1B間的電阻能夠檢測出燃料余量。在燃料電池l中，例如如果產(chǎn)生水堵塞或二氧化碳堵塞，則由于 輸出電壓急劇下降，因此通過檢測該電壓的急劇的下降，檢測出水堵 塞或二氧化碳堵塞。此外，在燃料電池l的內(nèi)部，甲醇濃度異常高的情況下，由于產(chǎn) 生輸出電壓不上升、然而溫度上升的現(xiàn)象，因此在與低輸出電壓無關(guān) 地檢測出高溫度時，就能判斷甲醇是高濃度狀態(tài)。此外，由便攜電子設(shè)備要求的輸出電流增加的情況下，沒有按照 要求進(jìn)行發(fā)電，溫度依然低的情況下，能夠判斷燃料電池l內(nèi)部的曱 醇處于低濃度狀態(tài)?？刂艻C4在檢測出這些異常的情況下，如上所述，適用對應(yīng)的 模式，通過如圖2所示時間分割電力供給脈沖P并輸出，能夠例如利 用便攜電話20的充電顯示燈21的點(diǎn)亮和熄滅狀態(tài)來使使用者將其識 別。如以上所說明的，利用實(shí)施方式1中的電源裝置10，由于即使 在電源裝置10中不設(shè)置電池狀態(tài)的顯示功能，也能夠判斷燃料余量 或燃料電池異常等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)成本的降低。此外因?yàn)椴皇褂糜糜?顯示的能量，所以能夠提高能量密度。另外，在實(shí)施方式l中，以在充電顯示燈21的點(diǎn)亮和熄滅狀態(tài) 下使用者確認(rèn)燃料耗盡或燃料電池l的異常為例進(jìn)行了說明，但也能 夠適用于在便攜電子設(shè)備側(cè)，利用電路檢測電力脈沖的寬度或數(shù)量， 以其他方式顯示或者將便攜電子設(shè)備切換為低消耗電力模式等的控 制。作為電池l，在實(shí)施方式1中由于使用燃料電池，因此通過燃料盒1C的替換等來補(bǔ)給燃料使得能夠延長使用時間為特征，同樣為了能夠連續(xù)使用，也可以使用可交換的一次電池代替燃料電池1，利用一次電池和雙電層電容器2的組合提供電力。作為控制IC4為了實(shí)現(xiàn)其功能最好是專用IC，但也可以利用比 較器或微機(jī)等代替。最后，輸出開關(guān)5，如圖1所示在接地側(cè)使用N溝道功率 MOSFET，也可在V+側(cè)使用P溝道功率MOSFET，也可用其他開關(guān) 元件代替。在本實(shí)施方式中，時間分割所提供的電力供給脈沖P，將燃料電 池1的燃料狀態(tài)或燃料電池1的異常等信息發(fā)送到便攜電話20，作為 標(biāo)準(zhǔn)功能利用便攜電話20的充電顯示功能進(jìn)行顯示，但是在能夠利 用燃料電池l的電力提供的情況下，由于雙電層電容器2不輸出電力， 因此便攜電子設(shè)備被提供連續(xù)的電力，即使在這種情況下，也能夠在 一定的時間間隔中，如上所述接通/關(guān)斷輸出開關(guān)5，發(fā)送燃料狀態(tài)或 燃料電池l的異常等信息進(jìn)行顯示。此外，做為發(fā)送到便攜電子設(shè)備 的信息，也可以使用燃料電池l的電壓信息、異常電流信息等各種信 息。下面，對實(shí)施方式2進(jìn)4亍i兌明。圖6是實(shí)施方式2中電源裝置的電路圖。該電源裝置，對于圖1 所示的電源裝置，在控制IC4a中追加了使用者可操作的切換開關(guān)8a 這一點(diǎn)不同。燃料電池1、雙電層電容器2、輸出開關(guān)5等與實(shí)施方 式1相同。切換開關(guān)8a使用作為一般的直流(DC )開關(guān)的輕觸開關(guān)或按鍵 開關(guān)(push switch )。在實(shí)施方式l中，在判斷為燃料耗盡或燃料電池l異常的情況下， 將圖2(a)所示的電力供給脈沖P像(b) 、 (c)的脈沖組P1、 P2 那樣時間分割進(jìn)行輸出。因此，有異常時，總是輸出分割了電力供給
脈沖P的電力脈沖。在實(shí)施方式2中，電力供給脈沖P的分割，即電 池狀態(tài)的顯示，根據(jù)使用者的操作按照需要進(jìn)行。也就是說，在控制IC4a中，打開切換開關(guān)8a時，進(jìn)行通常時 的控制。這時，檢查經(jīng)由EDLC電壓輸入端子輸入的雙電層電容器2 的電壓，電壓超出設(shè)定的上限電壓時，向輸出開關(guān)5輸出控制信號， 接通輸出開關(guān)5，利用燃料電池1和雙電層電容器2輸出電力。伴隨 放電，雙電層電容器2的電壓下降，同時燃料電池l的輸出電壓也下 降。并且，當(dāng)雙電層電容器2的電壓達(dá)到設(shè)定的下限電壓值時，通過 控制IC4停止控制信號的輸出來停止電力提供。此時，如圖2 (a)或圖3 (a)所示輸出通常的電力供給脈沖P。 這種控制，在切換開關(guān)8a打開的期間持續(xù)。并且，在關(guān)閉切換開關(guān) 8a時，如圖7(e)所示向控制IC4a輸入輸入信號，這樣，控制IC4a 輸入燃料余量檢測器6及溫度傳感器7的檢測值，在判斷為燃料耗盡 或燃料電池1異常的情況下，通過適用對應(yīng)的控制模式而接通/關(guān)斷輸 出開關(guān)5來時間分割電力供給脈沖P。圖7是表示作為時間分割的例子，按照燃料余量來改變脈沖數(shù)的 情況下的輸出電力的圖。這里，與圖3相同，燃料余量大時，將通常時的電力供給脈沖P 如(b)所示分割為三個脈沖輸出。此外，在燃料余量為中時，如(c) 所示分割為兩個脈沖輸出。燃料余量小時，如(d)所示分割為縮小 了脈沖寬度的一個脈沖輸出。根據(jù)實(shí)施方式2，控制IC4a檢測根據(jù)使用者操作的輸入開關(guān)8a 的狀態(tài)變化，通過時間分割向便攜電子設(shè)備的電力供給脈沖P來顯示 燃料余量信息等電源裝置內(nèi)部的信息。另外，在這里，如圖7所示， 時間分割通常的電力供給脈沖P進(jìn)行發(fā)送，也可根據(jù)具有相同間隔或 一定以上的間隔的電力供給脈沖的次數(shù)來實(shí)現(xiàn)。作為用于控制以上電 力供給脈沖的控制IC4a的控制，能夠通過數(shù)等分從上限電壓到下限 電壓(或從上限電流到下限電流)的間隔來實(shí)現(xiàn)，或通過計時(timer ) 功能等來實(shí)現(xiàn)。另外，在圖7中，在使用者的操作后一周期中發(fā)送變
化了的電力供給脈沖，也可幾個周期連續(xù)發(fā)送，也可以是按照通常的脈沖數(shù)次數(shù)，例如第一次為脈沖2次、第二次為脈沖3次那樣向使用 者顯示信息的方法。下面，對實(shí)施方式3進(jìn)行說明。圖8是實(shí)施方式3中電源裝置的電路圖。圖8所示的電源裝置 10，對于圖1所示的電源裝置其不同之處在于設(shè)置了切換開關(guān)(脈沖 變更開關(guān))8b這一點(diǎn)。其他是相同的。切換開關(guān)8b使用撥動開關(guān)(slide switch)等。當(dāng)然，也可使用多個按鍵開關(guān)等代替撥動開關(guān)。通過該切換開關(guān)8b的切換，在控制IC4b中，改變用于判斷雙 電層電容器2的電壓的上限電壓或下限電壓。如圖9所示，燃料電池具有伴隨輸出電流的增加輸出電壓下降的 輸出特性。因此，如果將用于控制雙電層電容器2的電壓的下限電壓、 上限電壓，例如在圖9中按照使用范圍l設(shè)定，則例如將上限電壓切 換為低的一方，采用使用范圍2或使用范圍3的情況下，圖2(a)所 示的電力供給脈沖P的周期加快，其結(jié)果，圖2(b)、 (c)所示的 脈沖組P1、 P2的周期也加快，因此能夠獲得可按照使用者的喜好變 更顯示周期的效果。當(dāng)然，也可變化上限電壓和下限電壓這兩方的閾 值。此外，也可將各輸入開關(guān)8b的狀態(tài)分別分配給便攜電子設(shè)備， 利用使用者的操作，提供對應(yīng)于所選擇的便攜電子設(shè)備特性的電力供 給脈沖。下面，對實(shí)施方式4進(jìn)行說明。圖10是實(shí)施方式4中電源裝置的電路圖。作為便攜電子設(shè)備例如圖11所示的便攜型個人計算機(jī)20，的情 況下，通常，在連接端子31上設(shè)置中斷信號的輸出端子。因此，通 過在電源裝置10中與之對應(yīng)，除了電力輸出端子之外作為中斷信號 的輸入端子設(shè)置INT12,使中斷信號的輸入成為可能。該中斷信號在 電源裝置10正確地連接到連接端子31上，在提供電力時輸出。因此， 在輸出這種中斷信號的便攜型個人計算機(jī)20，中使用的情況下，如圖 10 入中斷信號的INT端子來構(gòu)成，該中斷信號利用INT端子輸入到控 制IC4c中。電源裝置IO，僅在中斷信號輸入時，檢查電池狀態(tài)并時 間分割電力供給脈沖P進(jìn)行發(fā)送。從便攜型個人計算機(jī)20，輸入中斷 信號之后的動作與實(shí)施方式2相同。也就是說，在實(shí)施方式2中，如圖6所示通過將切換開關(guān)8a連 接到控制IC4a上，使用者操作切換開關(guān)8a，將燃料余量或燃料電池 1的異常在便攜電子設(shè)備側(cè)顯示，在實(shí)施方式4中，利用來自便攜電 子設(shè)備側(cè)的中斷信號(輸入信號)代替使用者可操作的輸入開關(guān)8a， 如圖7所示，時間分割電力供給脈沖P，顯示燃料電池l的狀態(tài)。在這里，作為便攜電子設(shè)備使用便攜型個人計算機(jī)20'，在便攜 型個人計算機(jī)20，中，通過輸入電子供給脈沖，將電源裝置10作為副 電池識別，在畫面上例如如圖11所示通過畫〗象同時顯示主電池和副 電池的連接。并且在電力供給脈沖P的輸入后，便攜型個人計算機(jī)20， 向連接到中斷輸入端子的INT端子輸出中斷信號，這樣，通過電源裝 置IO發(fā)送電力供給脈沖P，便攜型個人計算機(jī)20，例如計數(shù)脈沖數(shù)， 在畫面上顯示電源裝置10的燃料余量。由于當(dāng)便攜型個人計算機(jī)20， 對INT端子實(shí)施中斷時，有可能有與通常時的電力供給期間重合的情 況，因此最好脈沖數(shù)的計數(shù)在上升沿。另外，向INT端子輸出中斷信 號后，例如在一定期間內(nèi)無響應(yīng)或發(fā)送燃料電池l異常的情況下，作 為在便攜型個人計算機(jī)20，中沒有從電源裝置IO提供電力，從畫面上 消除副電池的顯示。這樣，使用者能夠識別電源裝置10沒有提供電 力。另外，這時也可通過彈出窗口顯示等向用戶顯示信息。下面，作為變形例，說明在電池l中不使用燃料電池l，而使用 一次電池或二次電池的'清況。例如，在圖l所示的電路中，電池l不使用燃料電池l,使用一 次電池或二次電池的情況下，由于伴隨放電一次電池或二次電池的電 壓下降，因此為判斷電池余量能夠通過監(jiān)視該電壓而進(jìn)行。為顯示該 電池余量，例如將下限電壓設(shè)定為電池的放電停止電壓(鋰電池的情 況為2.7V或3.0V)。上限電壓可設(shè)定為上述下限電壓附近的電壓(下
限電壓+0.1V等)，也可不特別設(shè)置上限電壓，通過計數(shù)成為下限電壓以上的電壓的時間的計時功能來設(shè)定。通過如上所述設(shè)定上限電壓和下限電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)對便攜電子設(shè)備的余量檢測。首先，控制IC4檢測到一次電池或二次電池1的電壓 達(dá)到了下限電壓，通過將輸出開關(guān)5控制為關(guān)斷來停止放電。然后， 由于一次電池或二次電池1停止放電因此電壓上升。這時一次電池或 二次電池1的電壓達(dá)到上限電壓的情況下再次開始放電，在電壓沒有 恢復(fù)到上限電壓的情況下放電結(jié)束。這時，便攜電子設(shè)備側(cè)的充電顯 示燈點(diǎn)亮的時間逐漸變短，使用者能夠檢測電池l的余量耗盡。下面，對雙電層電容器的保護(hù)電路進(jìn)行說明。在上述各實(shí)施方式中，由于燃料電池1使用直接甲醇型燃料電 池，因此其特性如圖9的特性圖所示，特別是作為最大電壓的開路電 壓(OCV)和所使用的下限電壓的差非常大。因此，特別是在圖9中， 將上限電壓的高使用范圍l或使用范圍2作為控制范圍的情況下，雙 電層電容器2有在該耐電壓的界限附近使用的可能性。此時，為保護(hù) 雙電層電容器2最好在電路中安裝限制電壓的保護(hù)電路。圖12是設(shè)置了保護(hù)電路的電源裝置的電路圖。該保護(hù)電路9a 連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器3的輸入端子Vin側(cè)，燃料電池1的電壓上升 到設(shè)定的截斷(cut)電壓以上時導(dǎo)通，將燃料電池l的最高輸出電壓 限制到截斷電壓以下。此時，DC/DC轉(zhuǎn)換器3為升壓轉(zhuǎn)換器的情況下，保護(hù)電路9a截 斷的電流值變大，保護(hù)電路9a中各元件的容許損失必須大。為防止這類事情，也可以是如圖13所示可將保護(hù)電路9b連接到 DC/DC轉(zhuǎn)換器3的輸出端子Vout側(cè)的構(gòu)成。這時，由于輸出端子 Vout的電壓比DC/DC轉(zhuǎn)換器3的輸入端子Vin高，所以能夠減小截 斷的電流，因此能夠使用容許損失小的元件，從而有利于小型化。作為保護(hù)電路，例如圖14所示，在控制IC4c中將DC/DC轉(zhuǎn)換 器3的輸出作為電源使用的情況下，也可以將輸出端子經(jīng)由電阻9c 連接到接地(GND)上，通過控制IC4c接通輸出端子，來截斷電壓。
下面，對其他變形例進(jìn)行說明。圖15是對于圖1的電源裝置省去輸出開關(guān)的情況下的電源裝置 的電路圖。在這里，控制IC4的輸出開關(guān)驅(qū)動端子直接與DC/DC轉(zhuǎn)換器3a 的控制端子連接。DC/DC轉(zhuǎn)換器3a的輸出電力的接通/關(guān)斷通過控制 IC4控制DC/DC轉(zhuǎn)換器3a的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)。圖16是對于圖1的電源裝置省去蓄電單元的情況下的電源裝置 的電路圖。在該電路中，由于沒有蓄電單元，燃料電池l的輸出必須設(shè)定得 比便攜電子設(shè)備的最大電力大。這時，沒有必要像上述各實(shí)施方式一 樣通過電力供給脈沖提供電力，而能夠連續(xù)提供電力。這里，為了顯 示燃料余量及燃料電池1的異常，與上述相同，通過控制輸出開關(guān)5 或DC/DC轉(zhuǎn)換器3,在輸出電力中以規(guī)定占空比形成一定數(shù)量的電力 供給脈沖來實(shí)現(xiàn)。在上述各實(shí)施方式中，通過控制燃料電池l的電壓，控制了燃料 電池的輸出電力，但上述控制以電壓值、電流值任何一個為基礎(chǔ)都可 實(shí)現(xiàn)。特別是在以電流值為基礎(chǔ)的情況下，由于受到溫度或濕度等環(huán) 境影響的輸出變化大，因此最好感測環(huán)境信息而使上限值和下限制變 化。圖17是基于燃料電池的輸出電流進(jìn)行控制的情況下的電源裝置 的電路圖。在上述各實(shí)施方式及變形例中，基于燃料電池l的輸出電壓，控 制IC4控制輸出開關(guān)5而接通/關(guān)斷輸出電力，在這里，在燃料電池l 和雙電層電容器2之間設(shè)置電阻R，通過電阻R將燃料電池1的輸出 電流改變?yōu)殡妷?，輸入到控制IC4的電流輸入端子?？刂艻C4中，基 于燃料電池l的輸出電流值，在下限電流值時接通輸出開關(guān)5并輸出 電力。在上限電流值時，關(guān)斷輸出開關(guān)，隔斷電力的輸出。這樣，也 能獲得與基于電壓進(jìn)行控制的上述實(shí)施方式相同的效果。1權(quán)利要求
1.一種電源裝置，具有蓄電單元，并且連接在對該蓄電單元充電時顯示為充電狀態(tài)的電子設(shè)備上使用，所述電源裝置的特征在于，具備可對上述電子設(shè)備提供電力的電力源；和斷續(xù)地改變上述電力源的輸出電力而發(fā)送規(guī)定信息的發(fā)送單元，向上述電子設(shè)備提供電力時，根據(jù)上述電子設(shè)備中的顯示方式的變化，顯示上述規(guī)定信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源裝置，其特征在于 在上述電子設(shè)備中，至少具有一個在對上述蓄電單元充電時點(diǎn)亮或者利用標(biāo)志來顯示充電的充電顯示燈或者液晶顯示器，根據(jù)上述充 電顯示燈或者標(biāo)志的點(diǎn)亮和熄滅，顯示上述規(guī)定信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電源裝置，其特征在于 在上述電力源中使用一次電池或者二次電池，上述規(guī)定信息為上述一次電池或者二次電池的電池余量信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電源裝置，其特征在于 在上述電力源中使用燃料電池，上述規(guī)定信息為上述燃料電池的狀態(tài)信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于上述燃料電池的狀態(tài)信息包括上述燃料電池的燃料余量信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于 上述燃料電池的狀態(tài)信息包括上述燃料電池的溫度信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于 上述燃料電池的狀態(tài)信息包括上述燃料電池的異常信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在于 上述燃料電池的異常信息是上述燃料電池的異常溫度信息。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在于 上述燃料電池為直接曱醇型燃料電池，上述燃料電池的異常信息 為上述燃料電池的空氣極或燃料極的堵塞信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在于 上述燃料電池為直接甲醇型燃料電池，上述燃料電池的異常信息為作為上述燃料電池的燃料的曱醇或水分不足的信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于 具有可由使用者操作的切換開關(guān)，在對上述切換開關(guān)進(jìn)行操作時，上述發(fā)送單元使上述電力源的輸出電力斷續(xù)地變化，發(fā)送上述規(guī) 定信息。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 11中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于 上述電力源周期性地向上述電子設(shè)備輸出脈沖狀的電力， 上述發(fā)送單元改變上述輸出電力的脈沖數(shù)、頻率、或占空比之中的至少一個，發(fā)送上述規(guī)定信息。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 12中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于 上述電力源中具備燃料電池和蓄電單元，上述發(fā)送單元在上述蓄電單元輸出電力的期間，斷續(xù)地改變上述 輸出電力，發(fā)送上述規(guī)定信息。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源裝置，其特征在于 基于上述燃料電池或上述蓄電單元中的電壓或電流中的至少一個，控制對上述電子設(shè)備的電力供給的開始和停止，輸出脈沖狀的電 力。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源裝置，其特征在于具有可由使用者操作的脈沖變更開關(guān)，在操作了上述脈沖變更開 關(guān)時，改變在輸出的電力供給脈沖和鄰接的兩個電力供給脈沖之間的 電力非供給期間中的至少 一個時間間隔。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13或者14所述的電源裝置，其特征在于 上述蓄電單元使用雙電層電容器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13或者14所述的電源裝置，其特征在于 上述蓄電單元使用鋰系二次電池。
全文摘要
并聯(lián)連接燃料電池(1)和雙電層電容器(2)來提供電力。DC/DC轉(zhuǎn)換器(3)對燃料電池(1)及雙電層電容器(2)的電壓進(jìn)行升壓而輸出電力。DC/DC轉(zhuǎn)換器(3)的輸出路徑上設(shè)置了輸出開關(guān)(5)?？刂艻C(4)通過控制輸出開關(guān)(5)能夠接通/關(guān)斷輸出電力。燃料電池(1)的燃料耗盡或燃料電池(1)異常的情況下，控制IC(4)控制輸出開關(guān)(5)斷續(xù)地變化輸出電力。這樣，連接到作為便攜電子設(shè)備的便攜電話使用的情況下，使用者能夠通過便攜電話的充電指示燈的點(diǎn)亮和熄滅狀態(tài)識別燃料耗盡或燃料電池異常。
文檔編號H02J7/02GK101167228SQ200680014658
公開日2008年4月23日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者乘松泰明, 葉田玲彥, 菊池睦 申請人:株式會社日立制作所