專利名稱：電子設(shè)備、電子設(shè)備系統(tǒng)及工作模式切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備系統(tǒng)的操作控制技術(shù)，這種系統(tǒng)可以利用，例如，一種直接甲醇燃料電池作為電源而工作。
背景技術(shù)：
近年來，各種可用電池驅(qū)動(dòng)的便攜式電子設(shè)備，如稱作PDA(個(gè)人數(shù)字助理)的信息終端、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等，被開發(fā)出來并得到普遍使用。
而且，最近環(huán)境問題受到廣泛關(guān)注，對環(huán)境友善的電池得到大力發(fā)展。一種直接甲醇燃料電池(下文均用英文縮寫DMFC表示)作為這種類型的電池而廣為人知。
DMFC通過作為燃料的甲醇與氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能。DMFC的結(jié)構(gòu)是，兩個(gè)電極用多孔的金屬或碳制成，中間夾著電解質(zhì)(如，Hironosuke Ikeda，“All About Fuel Cells”，NIPPON JITSUGYOPUBLISHING，CO.，LTD.，August 20，2001，pp.216-217)(日本JITSUGYO出版有限公司2001年8月20日出版的Hironosuke Ikeda著《燃料電池大觀》PP.216-217)。由于這種DMFC不產(chǎn)生任何有害廢棄物，所以在實(shí)際應(yīng)用中有很大的需求。
DMFC利用一個(gè)輔助機(jī)構(gòu)，如泵或類似的裝置，來增加單位容積的輸出電功率。所以，DMFC輸出電功率的控制可以通過控制這個(gè)輔助機(jī)構(gòu)的運(yùn)行率來實(shí)現(xiàn)。
然而，在這種情況下，例如，當(dāng)負(fù)載電功率被測出，而且DMFC輸出的電功率根據(jù)所測結(jié)果進(jìn)行控制，就會產(chǎn)生一個(gè)長的延遲。也就是說，以DMFC為工作電源的電子設(shè)備系統(tǒng)需要一個(gè)機(jī)構(gòu)來平滑DMFC的輸出變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮了上述情況，其目的是提供一種電子設(shè)備，該設(shè)備可很容易地根據(jù)電子設(shè)備的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)燃料電池的輸出變化。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明提供一套電子設(shè)備系統(tǒng)，其工作由一個(gè)通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的燃料電池單元供電，該電子設(shè)備系統(tǒng)的特征在于，包含有一個(gè)切換單元，可以在以第一功耗量工作的第一工作模式和以低于第一功耗量的第二功耗量工作的第二工作模式之間進(jìn)行切換；一個(gè)通知單元，用于向電池單元發(fā)送信號，表明工作模式已經(jīng)切換；一個(gè)控制單元，用于根據(jù)電池單元依據(jù)對通知單元的信號作出反應(yīng)而發(fā)回的信號切換工作模式。
在本發(fā)明的一個(gè)電子設(shè)備中，通過在切換工作模式時(shí)電源單元和電子設(shè)備的協(xié)作，包含在電池單元中的燃料電源的輸出變化可以平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)，任何類似最大極限值超出等非正?，F(xiàn)象都可避免。
本發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明中加以陳述，而且部分地將通過說明變得清晰，或者通過本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用而得到了解。本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)可以借助于下面所指出的手段和綜合途徑實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖包含在說明中，并且是說明的一個(gè)組成部分，對本發(fā)明的實(shí)施例作出圖解說明，而且，與前面的概要說明及后面對實(shí)施例的詳細(xì)說明一起，起到對本發(fā)明原理的詮釋作用。
圖1是依據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)的外觀圖；圖2是一幅示意框圖，說明了依據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備和燃料電池單元的配置情況，燃料電池單元可結(jié)合在電子設(shè)備上或從電子設(shè)備上卸下；圖3A和圖3B是流程圖，說明了依據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)在切換工作模式時(shí)的操作步驟；圖4是一幅示意框圖，說明了依據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備和燃料電池單元的配置情況，燃料電池單元可結(jié)合在電子設(shè)備上或從電子設(shè)備上卸下；圖5是一幅流程圖，說明了依據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)在切換工作模式時(shí)的操作步驟。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例加以說明。
(第一個(gè)實(shí)施例)將首先說明本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。
圖1所展示的是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)的外觀。
如圖1所示，本實(shí)施例的一個(gè)電子設(shè)備系統(tǒng)包括一個(gè)電子設(shè)備1和一個(gè)可以從電子設(shè)備1上拆下的燃料電池單元2。電子設(shè)備1是一部筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)，由一個(gè)內(nèi)表面裝有LCD(液晶顯示器)的機(jī)蓋裝置和主機(jī)裝置通過鉸鏈連接而成，可以自由開合。電子設(shè)備1可以利用燃料電池單元2所提供的電功率而工作。該電子設(shè)備主機(jī)的前面板上裝有兩個(gè)LED(發(fā)光二極管，未標(biāo)出)，就是說，即使是在機(jī)蓋關(guān)閉的情況下，也有一個(gè)幾乎垂直的表面暴露著。另一方面，燃料電池單元2包含有一個(gè)能通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的DMFC。
圖2是一幅示意框圖，說明了電子設(shè)備1和燃料電池單元2的配置情況，燃料電池單元2可結(jié)合在電子設(shè)備1上或從電子設(shè)備1上卸下。
電子設(shè)備1有至少兩個(gè)功耗量不同的工作模式，例如一個(gè)為正常工作模式，一個(gè)為節(jié)能工作模式。如圖2所示，一個(gè)CPU11、主存儲器(RAM)12、HDD13、顯示控制器14、鍵盤控制器15和電源控制器16都聯(lián)結(jié)到系統(tǒng)總線上。
CPU11控制著整個(gè)電子設(shè)備1的工作，并執(zhí)行存儲在主存儲器12中的各種程序。RAM12是一個(gè)存儲介質(zhì)，用作電子設(shè)備1的主存儲器，并貯存將被CPU執(zhí)行的各種程序和將被這些程序使用的各種數(shù)據(jù)。另一方面，HDD13是一個(gè)存儲介質(zhì)，用作電子設(shè)備1的外存儲器，并作為RAM12的一個(gè)輔助單元而貯存大量的各種程序和各種數(shù)據(jù)。
顯示控制器14對電子設(shè)備1用戶接口的輸出一側(cè)負(fù)責(zé)，并控制一個(gè)LCD141以顯示由CPU11生成的圖像。另一方面，鍵盤控制器15對電子設(shè)備1用戶接口的輸入一側(cè)負(fù)責(zé)。鍵盤控制器15將鍵盤151和指示裝置152的操作轉(zhuǎn)換成數(shù)值，并通過內(nèi)部寄存器將數(shù)值傳送給CPU11。
電源控制器16對電子設(shè)備1各個(gè)單元的供電進(jìn)行控制。電源控制器16有一個(gè)從燃料電池單元2接受供電的受電功能，并具有一個(gè)與燃料電池單元2交換信號的交流功能。
可結(jié)合在電子設(shè)備1上或從電子設(shè)備1上卸下的燃料電池單元2有一個(gè)微型計(jì)算機(jī)21和DMFC22。
微型計(jì)算機(jī)21控制整個(gè)燃料電池單元2的工作，并具有與電子設(shè)備1交換信號的交流功能。在電子設(shè)備1一側(cè)、微型計(jì)算機(jī)21與之交換信號的伙伴是前面提到的電源控制器16。DMFC22有一個(gè)可拆卸的盒式燃料箱，并在貯存在燃料箱內(nèi)的甲醇與氣體(氧氣)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)輸出電功率。化學(xué)反應(yīng)在一個(gè)稱作電池堆的反應(yīng)器中進(jìn)行。為了有效地向電池堆中輸送甲醇和氧氣，DMFC22含有一個(gè)像泵一類的輔助機(jī)構(gòu)。DMFC有一個(gè)控制輔助機(jī)構(gòu)工作比率的功能，即像泵一類的輔助機(jī)構(gòu)根據(jù)微型計(jì)算機(jī)21發(fā)出的指令進(jìn)行輸出。
電子設(shè)備系統(tǒng)的特征在于，在電子設(shè)備1和燃料電池單元2進(jìn)行協(xié)作，通過在電源控制器16和微型計(jì)算機(jī)21之間交換信號改變電子設(shè)備1的工作狀態(tài)時(shí)，做到DMFC22的輸出平穩(wěn)地發(fā)生變化。這種特征將在下面加以詳細(xì)說明。
圖3A和圖3B是流程圖，說明了依據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)在切換工作模式時(shí)的操作步驟。
如果完成了一個(gè)節(jié)能設(shè)定的改變操作，即完成了一項(xiàng)工作模式的改變操作(在A1步驟中為是)，電子設(shè)備1的電源控制器16相應(yīng)地通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21(步驟A2)。一旦接到該通知，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21即比較并確定在該信息(信號)指定改變工作模式后的功耗量以及DMFC22當(dāng)前的輸出電功率(步驟A3)。
如果當(dāng)前的輸出為過量供電(情況1)，則燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21向電子設(shè)備1的電源控制器16發(fā)出一個(gè)允許改變的信息(步驟A4)。如果電源控制器16接收到了該信息，電子設(shè)備1的CPU11在LCD141上顯示一個(gè)確認(rèn)改變對話框(步驟A5)。一旦收到“不改變”指令，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21工作模式將不被改變(步驟A6)。在這種情況下，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21跳過改變DMFC22輸出電功率的控制。
另一方面，一旦在確認(rèn)對話框上接到一個(gè)“改變”指令，電子設(shè)備1的CPU11即改變工作模式(步驟A7)。此后，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21工作模式已經(jīng)被改變(步驟A8)。一旦收到該通知，微型計(jì)算機(jī)21即進(jìn)行控制，以降低DMFC22的輸出電功率(步驟A9)。
如果當(dāng)前的輸出為最佳(情況2)，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21向電子設(shè)備1的電源控制器16發(fā)出一個(gè)允許改變的信息(步驟A10)。若電源控制器16接到該信息，電子設(shè)備1的CPU11即在LCD141上顯示一個(gè)確認(rèn)改變對話框(步驟A11)。一旦收到“不改變”指令，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21工作模式將不被改變(步驟A12)。在此情況下，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21跳過改變DMFC22輸出電功率的控制，就如上述情況一樣。
另一方面，一旦在確認(rèn)對話框上接到一個(gè)“改變”指令，電子設(shè)備1的CPU11即改變工作模式(步驟A13)。此后，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)，21工作模式已經(jīng)被改變(步驟A14)。
如果當(dāng)前的輸出是短缺供電(情況3)，在DMFC22的輸出電功率發(fā)生改變后，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21向電子設(shè)備1的電源控制器16發(fā)出一個(gè)允許改變的信息(步驟A15)。若電源控制器16接到該信息，電子設(shè)備1的CPU11即在LCD141上顯示一個(gè)改變確認(rèn)對話框(步驟A16)。一旦收到“不改變”指令，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)，21工作模式將不被改變(步驟A17)。在此情況下，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21跳過改變DMFC22輸出電功率的控制，就如上述情況一樣。
另一方面，一旦在確認(rèn)對話框上接到一個(gè)“改變”指令，電子設(shè)備1的電源控制器16即相應(yīng)地通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21。一旦收到該通知，電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21即進(jìn)行控制，以提高DMFC22的輸出電功率(步驟A18)。此后，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21即通知電子設(shè)備1的電源控制器16，DMFC22的輸出電功率改變已經(jīng)完成(步驟19)。若電源控制器16接到該信息，電子設(shè)備1的CPU11即改變工作模式(步驟A20)。
如果當(dāng)前的輸出是超出額定界限(情況4)，則燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21向電子設(shè)備1的電源控制器16發(fā)出一個(gè)禁止改變的信息(步驟A21)。若電源控制器16接到該信息，電子設(shè)備1的CPU11即在LCD141上顯示一個(gè)確認(rèn)改變對話框(步驟A22)。一旦收到“不改變”指令，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21，工作模式將不被改變(步驟A23)。在此情況下，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21跳過改變DMFC22輸出電功率的控制，就如上述情況一樣。
另一方面，盡管發(fā)送了禁止改變的信息，在確認(rèn)對話框上仍然接到一個(gè)“改變”指令，電子設(shè)備1的CPU11立即在可能的范圍內(nèi)選擇一個(gè)最接近用戶選擇的工作模式并改變工作模式(步驟A24)。
如上所述，在本實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)中，DMFC22的平穩(wěn)的輸出變化可以通過電子設(shè)備1和燃料電池單元2的協(xié)作來實(shí)現(xiàn)。
(第二個(gè)實(shí)施例)下面將說明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
圖4是一幅示意框圖，說明了依據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備1和燃料電池單元2的配置情況，燃料電池單元可結(jié)合在電子設(shè)備上或從電子設(shè)備上卸下。
第二個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)與上述第一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)的不同之處是燃料電池單元2還包括一個(gè)可充電輔助電池23。以下將參照圖5說明在燃料電池單元2還包括一個(gè)可充電輔助電池23的第二個(gè)實(shí)施例中變換工作模式的操作步驟。
在圖5中，步驟B1至B3對應(yīng)于圖3A中的步驟A1至A3，因而只對這些步驟之后的操作給予說明。而且，在當(dāng)前的輸出為最佳(情況2)、短缺供電(情況3)和超出額定界限(情況4)時(shí)，所要執(zhí)行的步驟與圖3A和3B所示的相同，所以將不再作說明。
將首先參照圖3A說明在當(dāng)前的輸出為過量供電(情況1)時(shí)的不同之處。
如果當(dāng)前的輸出為過量供電(情況1)，則電子設(shè)備1的CPU11一接到來自用戶的“改變”指令，即改變工作模式(步驟A7)。電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21工作模式已經(jīng)被改變(步驟A8)。一旦收到該通知，微型計(jì)算機(jī)21即進(jìn)行控制，以降低DMFC22的輸出電功率(步驟A9)。然而，在第二個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)中，還要執(zhí)行以下步驟。
也就是說，輔助電池23的剩余容量被探測到。如果輔助電池23的剩余容量等于或小于預(yù)定值，則過量的電功率被用于對輔助電池23進(jìn)行充電。如果輔助電池23的剩余容量變?yōu)榈扔诨虼笥陬A(yù)定值，或者輔助電池23的電已充滿，則進(jìn)行改變控制，以降低足夠用于已改變工作模式的輸出電功率。
在第一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備中，由于燃料電池單元2僅包含DMFC22，所以燃料電池單元2的額定輸出與DMFC22的輸出匹配。也就是說，超出額定界限(情況4)意味著像燃料電池單元2那樣超出額定輸出電功率。相比之下，在第二個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備中，由于燃料電池單元2還包括輔助電池23，所以燃料電池單元2的額定輸出與DMFC22的輸出不匹配。也就是說，當(dāng)前的輸出可能會超出DMFC22的額定輸出，但可以在燃料電池單元2額定輸出范圍內(nèi)下降。這一情況將在下文中作為情況5加以說明。
若當(dāng)前輸出是DMFC超出額定界限(情況5)，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21即相應(yīng)地通知電子設(shè)備1的電源控制器16(步驟B4)。若電源控制器16接到該通知，電子設(shè)備1的CPU11即在LCD141上顯示一個(gè)確認(rèn)改變對話框(步驟B5)。一旦收到“不改變”指令，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21，工作模式將不被改變(步驟B6)。在此情況下，燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21跳過改變DMFC22輸出電功率的控制，就如上述情況一樣。
另一方面，一旦在確認(rèn)對話框上接到一個(gè)“改變”指令，電子設(shè)備1的CPU11即改變工作模式(步驟B7)。此后，電子設(shè)備1的電源控制器16即通知燃料電池單元2的微型計(jì)算機(jī)21，工作模式已經(jīng)被改變(步驟B8)。一旦收到該通知，微型計(jì)算機(jī)21即進(jìn)行控制，以使DMFC22的輸出電功率達(dá)到最大(步驟B9)。在這種情況下，改變工作模式后的功耗量與DMFC22輸出電功率之差被輔助電池23所補(bǔ)償。
如上所述，在第一和第二個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備系統(tǒng)中，DMFC22的平穩(wěn)的輸出變化可以通過電子設(shè)備1和燃料電池單元2的協(xié)作來實(shí)現(xiàn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易地想到其它一些優(yōu)點(diǎn)和修改的地方。因此，從更寬的方面講，本發(fā)明不只限于以上所顯示和說明的特定細(xì)節(jié)和具有代表性的實(shí)施例。在不違背所附權(quán)利要求書及其等效文件所定義的總體發(fā)明設(shè)想的實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，可相應(yīng)地作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備，可以利用一個(gè)以化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的電池單元所提供的電功率工作，其特征在于該電子設(shè)備包括一個(gè)切換單元，可以在以第一功耗量工作的第一工作模式和以低于第一功耗量的第二功耗量工作的第二工作模式之間進(jìn)行切換；一個(gè)通知單元，用于向電池單元發(fā)送信號，表明工作模式已經(jīng)切換；一個(gè)控制單元，用于對通知單元的信號作出反應(yīng)，根據(jù)從電池單元發(fā)回的信號切換工作模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子設(shè)備，其特征在于，一旦從第二工作模式切換到第一工作模式，通知單元便向電池單元通知工作模式的切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電子設(shè)備，其特征在于，在向第一工作模式切換時(shí)，當(dāng)所接收到的信號表明電池單元供電量不足時(shí)，控制單元取消向第一工作模式的切換。
4.一種工作模式切換方法，用于一種電子設(shè)備系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括，一個(gè)能以化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的電池單元，以及一個(gè)具有一個(gè)可以在以第一功耗量工作的第一工作模式和以低于第一功耗量的第二功耗量工作的第二工作模式之間進(jìn)行切換的切換單元并由電池單元供電的電子設(shè)備，其特征在于，該方法包括如下步驟由電子設(shè)備向電池單元發(fā)送一個(gè)信號，說明工作模式已經(jīng)切換；一旦在切換后的工作方式上運(yùn)行電子設(shè)備，即將一個(gè)功耗量與可由電池單元根據(jù)電子設(shè)備所發(fā)出的信號輸出的輸出電功率作比較，并由電池單元根據(jù)比較結(jié)果向電子設(shè)備發(fā)送一個(gè)信號；由電子設(shè)備根據(jù)電池單元發(fā)回的信號切換工作模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子設(shè)備、電子設(shè)備系統(tǒng)及工作模式切換方法。本發(fā)明的電子設(shè)備系統(tǒng)包括一個(gè)電子設(shè)備(1)和能從電子設(shè)備(1)上卸下的燃料電池單元(2)。燃料電池單元(2)含有一個(gè)能以化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的DMFC。另一方面，電子設(shè)備(1)有至少兩個(gè)功耗量不同的工作模式，例如一個(gè)為正常工作模式，一個(gè)為節(jié)能工作模式。一旦切換工作模式，電子設(shè)備(1)即相應(yīng)地通知燃料電池單元(2)。一接到該通知，電池單元(2)即比較DMFC當(dāng)前的輸出電功率和切換工作模式后的功耗量并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)回一個(gè)信息。電子設(shè)備(1)根據(jù)這個(gè)發(fā)回的信息切換工作模式。
文檔編號G06F1/26GK1512294SQ20031012443
公開日2004年7月14日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者尾關(guān)明弘 申請人:株式會社東芝