專利名稱：電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置。更具體地涉及一種使用燃料電池作為電源的 電源裝置。
背景技術：
隨著信息化社會的進展，利用便攜式機器的人也不斷增加。這種便攜式 機器所必需的電源電壓大多每個機器都不同。連接外部電源和便攜式機器時， 就需要將外部電源的電壓調整為能夠驅動此便攜式機器的電壓。已提出有一 種在外部電源和便攜式機器之間連接電壓指令機器從而容易進行電壓調整的 技術(參考專利文獻l)。在此電壓指令機器中預先存儲可驅動對應的便攜式 機器的電壓的信息。通過電壓指令機器對外部電源發(fā)送此信息，外部電源檢 測便攜式機器所必需的電壓，就能夠調整輸出電壓。專利文獻1 JP特開2004-319367號公報但是，使用電壓指令機器的情況下，需要按每一便攜式機器分別準備對 應的電壓指令機器，對于用戶而言不能說是便利的。此外，在使用燃料電池 作為外部電源的情況下，由于輸出功率變化很難使便攜式機器穩(wěn)定地運轉。發(fā)明內(nèi)容鑒于這樣的課題而提出本發(fā)明，其目的在于，提供一種自動檢測可驅動 電源裝置自身連接的便攜式機器的電壓的技術。此外，提供一種在使用燃料 電池作為外部電源的情況下容易使連接的便攜式機器穩(wěn)定運轉的技術。本發(fā)明的一種方式是對連接的機器提供電力的電源裝置。該電源裝置包 括電源；將從電源輸入的電壓轉變?yōu)橐?guī)定的電壓并向機器輸出的變壓單元； 測量電源裝置的輸出電流值的電流計；和控制變壓單元的可變電壓的控制部， 其特征在于，控制部使從電源輸出的電壓階段地升壓，檢測輸出電流值的變 化，由此來檢測通過變壓單元升壓的電源裝置的輸出電壓達到了可驅動機器 的電壓。根據(jù)上述方式的電源裝置，由于自動地檢測可驅動連接的機器的電壓， 因此可容易地作為能夠容易地對可驅動電壓不同的各種機器提供電力的通用 電源使用。用戶也不必注意可驅動連接的機器的電壓。在上述方式的電源裝置中，控制部也可以在檢測到機器到達可驅動電壓 之后，慢慢地使升壓的電壓下降并檢測出輸出電流值的變化，由此來檢測可 驅動此機器的電壓的下限。根據(jù)上述方式的電源裝置，能夠自動地檢測可驅動連接的機器的電壓的 下限。此外，由于能夠得知可驅動電壓的下限，所以如果能夠在通過使電壓 升壓所檢測的可驅動電壓和通過降壓所檢測的可驅動電壓的下限之間的范圍 內(nèi)調整電壓的話，就可容易地使連接的機器穩(wěn)定地運轉。在上述方式的電源裝置中，控制部為了向機器發(fā)送涉及電源裝置的信息， 也可以在檢測出的可驅動機器的電壓和檢測出的可驅動此機器的電壓的下限 之間的范圍內(nèi)，利用變壓單元，使電源裝置的輸出電壓變化。根據(jù)上述方式的電源裝置，由于在可驅動連接的機器的電壓的范圍內(nèi)使 電壓變化，所以能夠向機器運轉狀態(tài)不變的機器發(fā)送信息。此外，由于根據(jù) 電壓的變化發(fā)送信息，所以不需要用于發(fā)送信息的新的布線或裝置等。在上述方式的電源裝置中，還包括二次電池；將使用了來自二次電池 的電力的輸出或電源的電力的二次電池的充電成為可能的充放電單元；和測 量從電源向變壓單元的輸入電壓值的電壓計，控制部也可以對輸入電壓值和 規(guī)定的電壓值進行比較，當輸入電壓值比規(guī)定的電壓值更小時，將對機器的 所需電力判定為電源裝置的輸出電力不足，通過控制充放電單元就能夠補充 來自二次電池的電力，當輸入電壓值比規(guī)定的電壓值更大時，將對機器的所 需電力判定為電源裝置的輸出電力充足，通過控制充放電單元，使用來自電 源的電力，就能夠進行二次電池的充電。根據(jù)上述方式的電源裝置，由于能夠使用來自二次電池的輸出電力補充 電源的輸出電力，所以電源裝置就能容易地對連接的機器穩(wěn)定地提供電力。 此外，由于使用來自電源的輸出電力來自動地對二次電池充電，所以用戶的 便利性提高了。在上述方式的電源裝置中，還包括測量電源裝置的輸出電壓值的另一個 電壓計，控制部也可以對電壓計中的輸入電壓值和規(guī)定的電壓值進行比較， 當輸入電壓值從高于規(guī)定的電壓值的狀態(tài)到低于規(guī)定的電壓值時，參照電流計此時的輸出電流值和另一個電壓計此時的輸出電壓值，計算出電源裝置的 輸出電力。根據(jù)上述方式的電源裝置，由于能夠使用實際的使用環(huán)境中的電力值作 為電源裝置的輸出電力的上限目標，所以可容易地獲得更正確的輸出電力的 上限。在上述方式的電源裝置中，還包括測量二次電池的輸出電流值的另一 個電流計；和測量電源裝置的輸出電壓值的另一個電壓計，控制部將另一個 電流計中的輸出電流值和規(guī)定的電流值進行比較，當此輸出電流值從低于規(guī) 定電流值的狀態(tài)到高于規(guī)定電流值時，參照電流計此時的輸出電流值和另一 個電壓計此時的輸出電壓值，計算出電源裝置的輸出電力。根據(jù)上述方式的電源裝置，由于能夠使用實際的使用環(huán)境中的電力值作 為電源裝置的輸出電力的上限目標，所以就可容易地獲得更正確的輸出電力 的上限?？刂撇恳部梢詾榱讼驒C器發(fā)送計算出的輸出電力的值而使用規(guī)定的函數(shù) 來將計算出的輸出電力的值轉換為使輸出電壓變化的周期的值，使用此周期 的值，使電源裝置的輸出電壓變化。根據(jù)上述方式的電源裝置，由于能夠將計算出的輸出電力的值作為電壓 變化的周期發(fā)送，所以在電源裝置側就能夠更容易地進行發(fā)送，在機器側就 能夠更容易地取得接收的信息。在上述方式的電源裝置中，電源也可以是燃料電池。根據(jù)上述方式的電源裝置，即使是像燃料電池這樣的輸出電力變動的電 源，用戶也可以放心使用機器。 發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠檢測可驅動電源裝置自身連接的便攜式機器的電壓。 此外，在使用燃料電池作為外部電源的情況下，容易使連接的便攜式機器穩(wěn) 定地工作。


圖1是示意性地表示實施方式的電源裝置的結構圖。圖2是表示燃料電池的電流-電力特性及電流-電壓特性圖。圖3是表示充放電單元的結構例的4是表示電源裝置中的一連串的處理過程的概況的流程圖。 圖5是表示調査可驅動連接的機器的電壓時的處理過程的流程圖。 圖6是表示調査可驅動機器的電壓時的電源裝置的輸出電壓的變遷圖。 圖7是表示監(jiān)視電源裝置的輸出電力時的處理過程的流程圖。 圖8是表示向機器發(fā)送電力的上限目標的值時的電源裝置的輸出電壓的 變遷圖。圖9是示意性地表示連接于電源裝置的機器的一般結構圖。 圖10是示意性地表示燃料電池是有源型燃料電池時的電源裝置結構的 結構圖。圖11是示意性地表示將電源裝置分離為燃料電池部和控制部后的結構 的結構圖。圖12是將電源裝置安裝在筆記本型個人計算機中的狀態(tài)的整體斜視圖。 圖13是引出電源裝置的滑動式支持部的狀態(tài)的整體斜視圖。 圖14是燃料電池是有源型燃料電池時的電源裝置的斜視圖。 圖15是示意性地表示電源裝置的結構的系統(tǒng)結構圖。 圖16是詳細地表示電源裝置的水位計的平衡器(寸7"夕> ^ )的結構的 結構圖。圖17是表示燃料電池是無源型燃料電池時的電源裝置的內(nèi)部結構的上面圖。圖18是圖17的A-A線剖面圖。圖19是表示圖17的電源裝置的構成的(a)上面圖、(b)右側面圖、(c) 左側面圖、及(d) B-B線剖面圖。圖20是表示圖17的電源裝置的外觀的(a)上面圖、(b)右側面圖、(c) 左側面圖、及(d)是前視圖。圖21是表示圖17的電源系統(tǒng)的電路結構圖。符號說明10端子、12線圈、14電容器、16放電用開關元件、18充電用 幵關元件、20電容器、22端子、100電源裝置、110燃料電池、120 二 次電池、130電流計、140充放電單元、150電壓計、160變壓單元、 170電流計、180電壓計、190控制部、200機器、210連接器、220電 壓檢査部、230 電力控制部、240功耗部、250 二次電具體實施方式
圖1是示意性地表示本實施方式的電源裝置100的結構圖。電源裝置100 包括燃料電池110、 二次電池120、電流計130、充放電單元140、電壓計 150、變壓單元160、電流計170、電壓計180及控制部190。電源裝置100 對連接的機器200提供電力。雖然機器200被認為是筆記本型計算機、便攜 式電話、PDA等便攜式機器，但如果能夠使用來自電源裝置100的電力，也 可以是它們之外的機器。燃料電池110作為電源裝置100的主電源對連接在電源裝置100上的機 器200提供電力。二次電池120通過電流計130與充放電單元140連接，在 相對于機器200所需的電力，燃料電池110的輸出電力不足的情況下，通過 使用二次電池120的電力進行補充，就能夠使機器200穩(wěn)定地運轉。電流計 130測量從二次電池120輸出的、輸入到充放電單元140的電流值。測量出 的電流值被發(fā)送給控制部190 。充放電單元140在相對于機器200所需的電力，燃料電池110的輸出電 力不足的情況下，根據(jù)來自控制部190的指令向放電模式切換，使用二次電 池200的電力進行補充。相反，在相對于機器200所需的電力，超過燃料電 池110的輸出電力的情況下，根據(jù)來自控制部190的指令將充放電單元140 切換為充電模式，使用燃料電池110的電力對二次電池120進行充電。充放電單元140被切換為放電模式之后，升壓并輸出二次電池120的輸 出電壓。在切換成充電模式之后，充放電單元140使來自燃料電池110的輸 出電壓下降，并向二次電池120輸出。接著，說明控制部190如何判斷相對于機器200的所需電力、燃料電池 110的輸出電力的不足 超過。圖2是表示本實施方式的燃料電池110的電 流-電力特性Tw和電流-電壓特性Tw的圖。T(wM表示燃料電池110穩(wěn)定運 轉狀態(tài)下的電流-電力特性。T(w)2表示諸如啟動時的燃料電池110的輸出瞬 時下降狀態(tài)下的電流-電力特性。T(w)3表示經(jīng)過長期使用，輸出性能劣化狀 態(tài)下的燃料電池110的電流-電力特性。Tn-m表示對應于T -P)I、燃料電池110穩(wěn)定運轉狀態(tài)下的電流-電壓特性。同樣地，T(,-v)2表示對應于T(w)2的電流-電壓特性，T u-o 3表示對應于T (w) 3的電流-電壓特性。以燃料電池110穩(wěn)定運轉的狀態(tài)為例進行說明。首先，在T^p),上測量輸出電壓為最大的Pmax的值。接著，決定燃料電池110能夠安全地運轉的比 Pmax的值稍低的輸出電力Pop,的值。例如，既可以將相當于Pmax的IO分之 8的值設為PoPl，也可以通過實驗求最佳值。應當清楚，輸出電力為Pop,時 的輸出電流是對應于T 。-w ,的Iop,，輸出電壓是對應于T ,的Vop。在燃料電池110中要求的電力比P叩l大的情況下，燃料電池的輸出電流 就變得比Iopl大(參照電流-電力特性T —P)))，輸出電壓就變得比Vop低(參 照電流-電壓特性Td-V)1)。換言之，當輸出電壓變得比Vop低時，由于輸出 電力變得比Popl大，所以，就會擔心燃料電池110不能穩(wěn)定地運轉。因此， 當燃料電池110的輸出電壓比V叩低時，將對機器所要求的電力判定為燃料 電池的輸出電力不足。相反，當燃料電池的輸出電壓比Vop高時，將對要求 的電力判定為超出燃料電池的輸出電力。即使在燃料電池110的輸出瞬時下降的狀態(tài)下，也能根據(jù)Vop的值判斷 輸出電力的不足*超過。在要求的電力比P叩2大的情況下，輸出電流就變得 比工叩2 (參照電流-電力特性Tu-p")大，輸出電壓就變得比V叩低(參照電 流-電壓特性T(wu)。當輸出電壓比V叩低時，判定為輸出電力不足，當輸 出電壓比Vop高時，判定為輸出電力超過。即使在燃料電池110的輸出性能 劣化的狀態(tài)下，也同樣能夠根據(jù)V叩的值判定輸出電力的不足 超過。這是 因為，通過以穩(wěn)定運轉中的燃料電池110的輸出電力為基準，燃料電池110 也能夠盡可能地發(fā)揮輸出性能。預先取得與燃料電池110的Vop相應的電壓值，將Vop保存在控制部190 中。電壓計150測量燃料電池110的輸出電壓。控制部190通過比較從電壓 計150發(fā)送的電壓值和與Vop相應的電壓值，來判定相對于機器200的要求 電力，燃料電池110的輸出電力的不足，超過。圖3是表示充放電單元140的結構例的圖。充放電單元140包括連接 到二次電池120 (在圖3中未示出)的端子10、線圈12、電容器14、放電用 開關元件16、充電用開關元件18、電容器20、燃料電池110(圖3中未示出) 及連接到變壓單元160 (圖3中未示出)的端子22。放電用開關元件16由M0SFET (絕緣柵型場效應晶體管)及以線圈12側 為負極的二極管構成。此外，充電用開關元件18由MOSFET及以線圈12側為 正極的二極管構成。端子10連接到線圈12的一端及電容器14的一端。線圈 12的另一端連接到放電用開關元件16的一端及充電用開關元件18的一端電容器14的另一端及放電用開關元件16的另一端與二次電池120及燃料電池110的負極同電位。充電用開關元件18的另一端連接到電容器20的 一端及端子22，電容器20的另一端與二次電池120及燃料電池110的負極 同電位。放電模式時，在構成放電用開關元件16的M0SFET導通、且構成充電用 開關元件18的MOSFET截止的狀態(tài)下，根據(jù)二次電池120 (圖3中未示出) 的輸出電壓而在線圈12貯存能量。此之后，在將構成放電用開關元件16的 MOSFET切換成截止、同時將構成充電用開關元件18的MOSFET切換成導通時， 貯存在線圈12的能量就經(jīng)構成充電用開關元件18的M0SFET的源-漏間及作 為整流元件的二極管，通過電容器20穩(wěn)定化之后，被提供給連接到端子22 的變壓單元160 (圖3中未示出)。如此這樣執(zhí)行升壓放電動作。另一方面，充電模式時，在構成充電用開關元件18的MOSFET導通、且 構成放電用開關元件16的M0SFET截止的狀態(tài)下，從燃料電池110 (圖3中 未示出)輸出的電力經(jīng)線圈12被提供到二次電池129 (圖3中未示出)，進 行充電。此之后，在將構成充電用開關元件18的MOSFET切換成截止、同時 將構成放電用開關元件16的M0SFET切換成導通時，電流就流到電容器14、 以及構成放電用開關元件16的M0SFET的源-漏間及作為整流元件的二極管， 貯存在線圈12中的能量被消除。如此這樣執(zhí)行降壓充電動作。返回圖l，繼續(xù)說明電源裝置100。電壓計150測量從燃料電池110 (在 放電模式時燃料電池110及二次電池120)輸出的且輸入到變壓單元160的 電壓值。測量出的電壓值被發(fā)送給控制部190。變壓單元160可將從燃料電池110 (放電模式時燃料電池110及二次電 池120)輸入的電壓轉變?yōu)橐?guī)定的電壓并輸出。在本發(fā)明的實施方式中，作 為變壓單元160使用DC/DC轉換器。再有，DC/DC轉換器中在電壓的可變的 程度、即能夠升壓或降壓輸入的電壓的范圍上有界限。按照來自控制部190 的指令，變壓單元160調整電壓可變的程度。電流計170測量從變壓單元160輸出的電流值。為了向機器200提供從 變壓單元160輸出的電流，電流計170就要測量電源裝置100的輸出電流值。 測量出的電流值被發(fā)送給控制部190。電壓計180測量從變壓單元160輸出的電壓值。為了向機器200提供從 變壓單元160輸出的電壓，電壓計180就要測量電源裝置100的輸出電壓值。測量出的電壓值被發(fā)送給控制部190?？刂撇?90通過未圖示的布線與構成電源裝置100的各部件連接?？刂撇?90參照從電流計或電壓計發(fā)送的消息，或者對充放電單元140發(fā)送放 電 充電模式的切換指令，或者對變壓單元160發(fā)送用于決定電壓可變的程 度的指令。此外，對應電源裝置100的啟動，停止，進行燃料電池110的啟 動 停止的控制，對于通過檢測二次電池的充電完成而結束充電模式的指令 等也進行控制。圖4是表示電源裝置中的一系列的處理過程的概況的流程圖。最初，通 過用戶使電源裝置100的啟動開關成為接通(0N)，而使得電源裝置100啟動 (SIO)。隨著電源裝置100的啟動，控制部190使燃料電池110啟動。電源 裝置100的啟動方法也可以是其它的方法，控制部190也可以檢測出電源裝 置100向機器200的連接，使燃料電池110啟動。通過控制部190控制變壓單元160而階段地使從燃料電池110輸出的電 壓升壓，調查是否為適合升壓到可驅動連接的機器的電壓的電壓(S12)。在 升壓的電壓在可驅動電壓的范圍內(nèi)即是能夠向機器提供電力的情況下(S14的 Y)，控制部190使電力提供開始進行(S16)。另一方面，在升壓的電壓在可 驅動電壓的范圍外即是不能夠向機器提供電力的情況下(S14的N)，控制部 190使電源裝置100的運轉停止(S22)。利用圖5和圖6，在此后詳細說明適 合電壓的調查(S12)及電力提供的判定(14)。電源裝置100向機器開始提供電力之后，控制部190監(jiān)視電源裝置100 的輸出電力(S18)。當控制部190將對機器200的所需電力判定為電源裝置 100的輸出電壓為足夠的情況下(S20的Y)，繼續(xù)監(jiān)視電源裝置100的輸出 電壓。另一方面，當將對機器200的所需電力判定為電源裝置100的輸出電 壓為不足的情況下(S20的N)，由于不能夠使連接的機器200穩(wěn)定地運轉， 控制部190就使電源裝置100停止(S22)。利用圖7，在此后詳細說明輸出 電力的監(jiān)視(S18)及輸出電壓的判定(S20)。圖5是表示調查可驅動連接的機器的電壓時的處理過程的流程圖。圖6 是表示調査可驅動機器的電壓時的電源裝置的輸出電壓的變遷圖。電源裝置 100被啟動之后，控制部190向變壓單元160發(fā)送指令，使燃料電池110的 輸出電壓升壓為規(guī)定的電壓值V, (S24)。控制部190將從電流計170發(fā)送的 電流值與規(guī)定的范圍進行比較(S26)。在此，說明規(guī)定的范圍。電源裝置100的輸出電壓即使沒有達到可驅動 機器200的電壓，也常常有微量的電流流過電流計170。與規(guī)定的范圍的下限相對應的電流值是用于將用電流計170測量的電流與這樣的微量的電流區(qū)分的電流值。即，如果測量的電流在規(guī)定范圍的下限以上的話，則不是所謂 微量的電流的測量值。通過預先進行實驗就能夠決定與該下限相對應的電流值。與電源裝置100的上限電力相對應來決定與規(guī)定范圍的上限相對應的電 流值。電源裝置100將燃料電池110設為電源，使用變壓單元160可變換并 輸出從燃料電池110輸出的電壓。因此，電源裝置100的電流-電力特性及電 流-電壓特性就成為與圖2所示的形狀相同的形狀。在燃料電池110穩(wěn)定運轉 中，當電源裝置100的輸出電力為最大時，設電流為Id、電壓為Vd進行說明。在連接的機器200的所需電力比電源裝置100的最大輸出大的情況下， 電源裝置100的輸出電流變得比Id大。此情況下，由于輸出電壓變得比Vd低， 所以電源裝置100的輸出電力下降，就不能使機器200穩(wěn)定地運轉。應當明 白，所謂電源裝置100的輸出電壓變得比Vd低，表明作為電源裝置100的電 源的燃料電池110的輸出電壓也會變得比Vop低?？刂撇?90 —旦檢測到此 狀況，就將充放電單元140切換成放電模式，由二次電池120補充電力。難于決定二次電池120到底是用于輔助燃料電池110的電源，還是持續(xù) 同時使用燃料電池110和二次電池120這兩個電源。即，如果在電源裝置100 的輸出電流低于Id的狀態(tài)，則電源裝置100能夠穩(wěn)定地向連接的機器200提 供電力。因此，控制部190預先存儲電流值Id作為規(guī)定范圍的上限，將電流 計170的輸出電流值與規(guī)定的范圍比較(S26)。返回圖5，繼續(xù)進行說明。在電流計170的測量值比規(guī)定的范圍小的情 況下(S26的右方向)，控制部190調查變壓單元160的可升壓的上限電壓。 如上所述，這是因為在變壓單元160的可變電壓中存在界限。在V,的值不是 上限電壓的情況下(S28的N)，控制部190向變壓單元160發(fā)送指令，使從 燃料電池110輸入的電壓升壓成V2 (S24)。控制部190再次將電流計170的 值與規(guī)定的范圍比較(S26)。在電流計170的值與規(guī)定的范圍相對應之前， 都重復此處理，使電壓階段地升壓為V,、 V2、 V3、 V,…。通常，可驅動連接到外部電源而使用的機器的電壓的種類沒有那么多。 因此，通過階段地升壓電源裝置100的輸出電壓來調查可驅動機器200的電壓來進行調查更有效。此外，本實施方式的二次電池120除了由一個二次電池構成的情形之外， 還可以由多個二次電池構成。在二次電池120由多個二次電池構成的情況下，當使來自燃料電池110的電壓提供停止之后，通過階段地串聯(lián)連接多個二次 電池，不使用變壓單元160，也可以使電源裝置100的電壓階段地升壓。機 器200大多使用一般的干電池作為外部電源，可驅動機器200的電壓大多被 設定為干電池的電壓1.5V的倍數(shù)。因此，通過使多個二次電池的每一個的電 壓設為1. 5V，就能夠調查可驅動機器200的電壓。在升壓到某一電壓之后，優(yōu)選盡可能縮短直到向下一電壓升壓的時間(圖 6中說明時，從升壓為V,到升壓為V2的時間)。電源裝置IOO能夠以更短的時 間檢測可驅動機器200的電壓。在本發(fā)明的實施方式中，既可以如上所述將 升壓的階段設定為干電池的倍數(shù)，也可以認識可驅動機器200的電壓的種類 來設定。前者的情況下，按3V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V、 21V、 24V的順序 階段地升壓，后者的情況下，按5V、 IOV、 15V、 20V、 25V的順序階段地升壓。當階段地升壓的電壓達到可驅動電壓Vst時，與規(guī)定的范圍相對應的電流 就流過電流計170?？刂撇?90檢測到升壓的電壓達到了可驅動機器的電壓 (S26的左方向)，如圖6所示，慢慢地使升壓的電壓下降。當降壓的電壓變 得比VJ氏時，用電流計170測量的電流值就會從與規(guī)定的范圍相對應的狀態(tài) 變化為比規(guī)定的范圍小的狀態(tài)?？刂撇?90檢測出此變化，檢測作為可驅動 機器的電壓的下限即W (S34)。應當清楚，通過進行這樣的處理，為了驅動連接的機器200，來自電源 裝置100的輸出電壓也可以在VsT和W之間的范圍內(nèi)。在此之后，控制部190 為了使機器200更安全地運轉，而使電壓一直升壓到VsT (S36)。另一方面，在電流計170的測量值比規(guī)定的范圍大的情況下(S26的下 方向)，控制部190使用圖1中未圖示的監(jiān)視器向用戶詢問電源裝置100的使 用繼續(xù)的意思確認。這是因為，在此種狀況不變的情況下，繼續(xù)使用電源裝 置100時，存在不能向機器200穩(wěn)定地提供電力的情形。在即使不能穩(wěn)定地 提供電力而用戶也要求繼續(xù)使用的情況下(S32的Y)，在調査可驅動電壓的 下限(S34)之后，繼續(xù)盡可能地提供電力(S36)。另一方面，在用戶沒有要 求繼續(xù)使用的情況下(S32的N)，控制部190使電源裝置100停止(S30)。圖7是表示監(jiān)視電源裝置的輸出電力時的處理過程的流程圖。控制部190將測量二次電池120的輸出電流的電流計130的值與規(guī)定的值進行比較。在此，說明規(guī)定的值。首先，與燃料電池iio相同，預先測量二次電池120的最大輸出。在如圖2所示的燃料電池110中，根據(jù)狀態(tài)而改變最大輸 出。例如，雖然穩(wěn)定運轉中的最大輸出是Pmax，但啟動時的最大輸出比Pmax 低。另一方面，二次電池120的最大輸出與燃料電池110相比沒有什么變化。 由此，以某種程度來決定二次電池120的最大輸出。為了能夠穩(wěn)定地運轉二次電池120，決定比其最大輸出的值稍低的輸出 電力的值Pw。例如，可以將相當于其最大輸出的值的10分之8的值作為Pacc， 也可以通過實驗求最佳值。測量輸出電力為P^時的輸出電流Im，將Lc作 為規(guī)定的值來進行使用。當相對于要求的電力、燃料電池110的電力不足時，開始來自二次電池 120的電力輸出。通過提供來自二次電池120的電力，使低于Vop的燃料電 池110的輸出電壓恢復為Vop。在電流計130的測量值不高于規(guī)定值的情況 下(S38的N)，控制部190繼續(xù)監(jiān)視電流計130的值。當電流計130的值高于規(guī)定值時(S38的Y)，即要求的電力比二次電池 可安全提供的電力高時，控制部190就使用電流計170和電壓計180此時的 值來計算出電源裝置100的輸出電力(S40)。由于計算出的輸出電力是燃料 電池110和二次電池120能夠安全地提供的界限的電力，所以能夠作為從電 源裝置100可安全地輸出的電力的上限目標?？刂撇?90使用變壓單元160 將計算出的上限目標的值發(fā)送給機器200 (S42)。再有，在變壓單元160已達到可升壓的上限電壓的情況下(S28的Y)， 電源裝置100不能提供用于驅動機器200的電壓?？刂撇?90使電源裝置100 停止。圖8是表示向機器發(fā)送電力的上限目標的值時的電源裝置的輸出電壓的 變遷圖?？刂撇?90已經(jīng)檢測可驅動連接的機器200的電壓VsT和可驅動機器 200的電壓的下限V,。此外，控制部190能夠使用變壓單元160轉變電源裝 置100的輸出電壓。由此，控制部190通過在VsT和V,之間的范圍內(nèi)可周期性 地改變電源裝置100的輸出電壓，能夠向機器200發(fā)送信息。圖8所示的t, t2間、t2 t3間、t3 t4間的間隔全都統(tǒng)一為同一值。換 言之，此間隔成為電壓的變壓周期?？刂撇?90通過使用使電力的上限目標 值和變壓周期對應的函數(shù)，就能將電力的上限目標值轉換成對應的變壓周期如果機器200具有此函數(shù)的反函數(shù)的信息的話，就能在從電源裝置100輸入 的電壓的變化中檢測出其變壓周期之后，使用反函數(shù)將變壓周期轉換為電源裝置100的電力的上限目標值。再有，變壓單元160能夠以大約20ms轉變電壓。如果機器200具有管理在機器200內(nèi)使用的電力的功能的話，就能夠管 理使用電力，使其不超過從電源裝置100發(fā)送的上限目標值。由此，電源裝 置100能夠穩(wěn)定地向機器200提供電力，用戶能夠安心地使用機器200。到此為止，雖然以燃料電池110和二次電池120能夠安全地提供電力的 界限電力作為電源裝置100的輸出電力的上限目標值，但也可以以通過其它 方法求出的值作為電力的上限目標值。下面說明其它方法。在圖2中，表示燃料電池110的電流-電力特性及電流-電壓特性，說明 了穩(wěn)定運轉中的燃料電池110的輸出電力成為Pop,時的輸出電流為Iop,、輸 出電壓為Vop的情況。在燃料電池110所要求的電力比Pop,大的情況下，燃 料電池110的輸出電流變得比I叩,大。此情況下，由于輸出電壓變得比V叩 低，所以燃料電池的輸出電力下降，不能穩(wěn)定地運轉連接到燃料電池110的 機器200?？刂撇?90將電壓計150測量的電壓值和V叩進行比較，當測量的電壓 值比V叩低時，將對機器200的所需電力判定為燃料電池110的輸出電力不 足，將充放電單元140切換成放電模式。如上所述，由于電源裝置100以燃 料電池110為電源，所以電源裝置100的電流-電力特性及電流-電壓特性成 為與圖2所示的燃料電池110的形狀相同的形狀。使用燃料電池110的輸出電壓從超過Vop的狀態(tài)到低于Vop時的電流計 170和電壓計180的值，控制部190計算出電源裝置100的輸出電力。圖7 中計算出的輸出電力是燃料電池110和二次電池120能夠安全提供的界限的 電力，此次計算出的輸出電力是燃料電池110能夠安全地提供的界限的電力。 如果認為二次電池的輸出電力終歸是輔助的電力，就能夠將本次計算出的輸 出電力作為能夠從電源裝置IOO安全地輸出的電力的上限目標。電源裝置100也可對連接的機器200發(fā)送電力的上限目標之外的信息。 例如，控制部190也可以通過傳感器檢測燃料電池110的燃料不足的情況， 并向機器200發(fā)送燃料不足意思的信息。此情況下，在機器200中設置監(jiān)視 器的情況下，通過此監(jiān)視器中顯示燃料不足的警告，用戶就能夠盡早對應。電源裝置100也可以具有用于提示信息的監(jiān)視器或LED等。此外，除燃料電池110的燃料量以外，還可以發(fā)送有關燃料電池110的信息，諸如表示需要 對二次電池120進行充電的信息，或燃料電池110內(nèi)的異常等。圖9是示意性地表示連接于電源裝置的機器的一般的結構圖。機器200 包括連接器210、電壓檢査部220、電力控制部230、功耗部240及二次電池 250。連接器210具有將機器200與外部電源連接的功能。連接器210與電壓 檢查部220連接。電壓檢査部220檢查從外部電源通過連接器220輸入的電壓是否適合可 驅動機器200的電壓。在適合的情況下，將來自外部電源的電力向電力控制 部230輸出，在不適合的情況下，為了防止機器200的故障，不向電力控制 部230輸出來自外部電源的電力。電力控制部230將從外部電源輸入的電壓轉換成適合于功耗部240內(nèi)的 各部件的電壓，向這些各部件提供電力。功耗部240是在機器200內(nèi)使用電 力的各部件的總稱，假設機器200如果是筆記本型個人計算機的話，作為功 耗部240內(nèi)的各部件，可列舉CPU (Central Processing Unit,中央處理單 元)或DVD驅動器等。二次電池250在外部電源未連接到機器200的情況下，具有向電力控制 部230提供電力的功能。如上所述，本發(fā)明的實施方式的電源裝置100能夠向連接的機器發(fā)送通 過使輸出電壓變化而成為電力的上限目標值的信息。機器200由于具有電壓 檢查部220，所以能夠檢測出輸入的電壓的變化。但是，不能檢測出可按規(guī) 定的周期使電壓變化的情況。此外，也不能使用反函數(shù)從規(guī)定的周期中取得 電力的上限目標值。在機器200是筆記本型計算機的情況下，電力控制部230的管理大多通 過軟件來進行。為此，可將具有按電壓的變化檢測出規(guī)定的周期、并用于取 得電力的上限目標值的功能的軟件安裝在機器200中。由于在管理電力控制 部230的軟件中追加新的功能，機器200就能夠取得電源裝置100的電力的 上限目標值。如上所述，在能夠通過軟件的更新而在電力控制部230追加功能的情況 下，就不需要具有新功能的裝置，提高了使用機器200的用戶的便利性。此 外，由于電力控制部230有效地使用二次電池250的電力，所以常具有管理向功耗部240內(nèi)的各部件提供的電力的功能。電力控制部230具有這種功能的情況下，如果能取得電力的上限目標值，就能夠根據(jù)此值有效地使用連接的電源裝置100的電力。電源裝置100的電力的上限目標值比機器200的所需電力少的情況下， 考慮禁止使用功耗部240內(nèi)的一些部件(DVD驅動器等沒有要求必然使用的 部件)。通過這樣的處理，用戶就能夠安心地使用電源裝置100的提供電力。但是，并不是能將具有新功能的軟件安裝在連接到電源裝置100的所有 的機器中。例如，由于不用軟件進行電力控制部230的管理，所以是通過更 新軟件也不能取得電力的上限目標值的情形。在這樣的情況下，如果相對于 機器200的所需電力，電源裝置100的輸出電力是足夠的，則用戶可沒有問 題地使用機器200。對機器200的所需電力，當電源裝置100的輸出電力不足的情況下，如 圖4的流程圖所示，控制部190使電源裝置IOO的運轉停止。此情況下，機 器200不能使用來自電源裝置100的電力，會使用二次電池250的電力。燃料電池也可以是有源型燃料電池。下面，說明燃料電池是有源型燃料 電池的情況下的電源裝置的一例。特別地，詳述燃料電池的結構。圖10是表示電源裝置IOO的結構的上面示意圖。電源裝置100包括通 過對正極提供甲醇水溶液或純甲醇來發(fā)電的DMFC1010;裝入16mol/L以上的 高濃度的甲醇水溶液或純甲醇的甲醇槽1020;將來自甲醇槽1020的甲醇稀 釋到0. 1 2. Omol/L左右的濃度，貯存向DMFC 1010提供的甲醇水溶液(燃 料)的緩沖槽1030;進行電力轉換裝置或輔助機器類的控制的控制部1040; 熱交換器1050、軸流風扇1060;機框(框體)1070?？刂撇?040還包括圖 1所示的控制部190的處理功能。雖然未圖示，電源裝置100當然還具備充 放電單元、變壓單元、電流計、電壓計。定期地或者在監(jiān)視緩沖槽1030內(nèi)的甲醇水溶液的濃度、檢測出低于規(guī)定 的閾值例如1.0mol/L的時候，從甲醇槽1020向緩沖槽1030補給高濃度的甲 醇水溶液或純甲醇。甲醇槽1020內(nèi)部容納具有柔軟性、且由具有耐甲醇(乙 醇)性的材料構成的箱體("'爿夕)1021。作為具有柔軟性且耐甲醇性的箱 體1021的材料，內(nèi)側適合聚乙烯或聚四氟乙烯(登記商標)、外側作為加固 材料適合配有尼龍等合成纖維等2層結構的材料。甲醇槽1020的壁面1022 (平面1022a、側面1022b、背面1022c)構成機框1070的一部分，在背1022c設置的空氣口 1074，在甲醇槽1020中的甲醇被消耗、內(nèi)部的箱體1021 的容積變小時，使作為甲醇槽1020的內(nèi)部、箱體1021外的部分不產(chǎn)生與電 源裝置100外的差壓，同時，還是在電源裝置100中裝卸甲醇槽1020時起防 滑的作用。在箱體1021的底面，設置甲醇取出口 1025，通過取出配管1027 連接此甲醇取出口 1025和接縫1026。取出配管1027為比箱體1021壁厚的 透明配管，作為材料，取出配管1027優(yōu)選用硅膠，接縫1026優(yōu)選用聚丙烯 制作。在緩沖槽1030的上部的機框1070中設有空氣口 1073，緩沖槽1030在 用作將來自甲醇槽1020的甲醇稀釋到規(guī)定的濃度(本實施方式中為1.2± 0.3mol/L左右)的稀釋用槽的同時，還用作熱交換器1050中充分冷卻流入 的空氣、生成水、甲醇水溶液、二氧化碳等的氣液分離單元。即，利用緩沖 槽1030從空氣口 1073排出氣相的空氣或二氧化碳?？諝饪?1073中設置未圖 示的過濾器，在從空氣口 1073排出空氣或二氧化碳時，將蟻酸或甲醛等副生 成物吸附在過濾器中。從空氣泵1080向DMFC1010的負極提供空氣(氧化劑)，從緩沖槽1030 通過第1液體泵1083向正極提供甲醇水溶液?？諝獗?080的空氣取入口 1081 設置在本電源裝置100的中央部。從空氣泵1080的空氣取入口 1081取入的 空氣，從空氣吐出口 1082送入DMFC 1010的負極入口 1012。另一方面，第l 液體泵1083的結構為從液體取入口 1084取入由緩沖槽1030被稀釋成 1.2mol/L左右的濃度的甲醇水溶液，從液體吐出口 1085向DMFC 1010的正 極入口 1014送出。此外，第2液體泵1086定期地或者在緩沖槽1030內(nèi)的甲 醇濃度低于規(guī)定的閾值濃度時，通過液體取入口 1087從甲醇槽1020中取入 高濃度的甲醇水溶液或純甲醇，通過液體吐出口 1088向緩沖槽1030提供。從DMFC1010的負極排出的空氣和生成水從負極出口 1016排出，從DMFC 1010的正極棑出的甲醇水溶液和二氧化碳從正極出口 1018排出。從負極出 口 1016及正極出口 1018排出的排出物，被導入熱交換器1050中，經(jīng)合流進 入緩沖槽1030。向空氣取入口 1081及熱交換器1050提供比DMFC 1010的工 作溫度(60±3°C)低5 15r左右的溫度的空氣。因此，從DMFC 1010排出 的7(TC左右的空氣、生成水、甲醇水溶液、二氧化碳等由于用熱交換器1050 充分地凝縮，就不需要從外部補給水分，就能夠防止甲醇向外部放出，增加 消耗量。由于DMFC1010發(fā)電時的反應是發(fā)熱反應，所以通過向DMFC1010提供空 氣和甲醇水溶液，DMFC1010的溫度就會上升。因此，在DMFC1010中安裝未 圖示的熱敏電阻或限幅器，在DMFC1010的溫度接近工作溫度(60土3。C)一5 。C左右(本實施例的情形為55°C)的時候，開始軸流風扇1060的運轉。在 機框1070的、與軸流風扇1060相對的位置設置空氣口 1071，由于在轉入 DMFC1010的位置設置空氣口 1072，所以當開始軸流風扇1060的運轉時，空 氣DMFCIOIO的周圍流通，冷卻DMFCIOIO。由此，能夠將DMFC1010的溫度設 定在60±3°〇。另外，設置空氣口 1075。如圖11所示，控制部1040結構為可與燃料電池部1090分離(可分離)。 通信部1041電連接燃料電池部1090和控制部1040。為了沒有水蒸氣等的出 入，通信部1041成為在燃料電池部1090中被密封的空間。此外，通信部1041 通過連接器1042能夠與控制部1040通信及進行電力的授受，連接器1042能 夠插入控制部1040側的插入部1043。控制部1040，根據(jù)本發(fā)明的電源裝置 IOO提供電力的對象，能夠進行交換，在本實施方式的情況下，如圖12所示， 為了對筆記本型PC1500提供電力，將筆記本型PC1500的底面放在控制部1040 上，將電源電纜(未圖示)插入筆記本型PC1500的電源電纜插入部，由此就 能夠對筆記本型PC1500提供電力了。此外，在甲醇槽1020中設置余量顯示 窗1024。此外，如圖13所示，在筆記本型PC1500比控制部1040大的情況下(特 別是L尺寸大的情況下)或筆記本型PC1500的電源電纜插入部未設置在筆記 本型PC1500的側面而設置在背面這種情況下，由于在將筆記本型PC1500放 在控制部1040上時、成為在筆記本型PC1500的底部出現(xiàn)間隙而不穩(wěn)定的設 置，所以將滑板式的支持部1045在靠近自己這邊引出，支持筆記本型PC1500。 電源開關1047為電源裝置100的電源開關，電源裝置100在向筆記本型 PC1500等電力提供對象提供電力時，首先，按下此電源開關1047而啟動電 源裝置100。此外，鎖定解除按鈕1028在拆下甲醇槽1020時，解除甲醇槽 1020和電源裝置100之間的鎖定狀態(tài)。如上所述，通過構成可分離燃料電池部1090和控制部1040、或與電力 提供對象對應可交換控制部1040的結構，就能夠使進行發(fā)電的燃料電池部 1090通用化，能夠與各種各樣的應用對應。特別地，本發(fā)明的電源裝置IOO， 不僅能夠通過電源電纜1044向筆記本型PC1500等電力提供對象提供電力，還能夠通過將二次電池插入設置在控制部1040的二次電池插入部1046作為二次電池的充電器來利用。二次電池充電用端子1048是用于將AC適配器連接到電源裝置100的端 子。如上所述，在燃料電池運行、電力有余量的情況下，電源裝置100內(nèi)的 二次電池使用燃料電池的電力進行充電，在燃料電池沒有啟動的情況下，不 能對二次電池充電。通過將AC適配器連接到二次電池充電用端子1048，由 于與燃料電池的運行無關能夠對二次電池進行充電，電源裝置100就能夠更 穩(wěn)定地提供電力。此外，當啟動電源裝置100時，控制部1040使用二次電池的電力使燃料 電池啟動。因此，在二次電池電力不足時，常常不能啟動電源裝置100。這 種情況下，也可以通過將AC適配器連接到二次電池充電用端子1048,通過 向控制部直接提供電力來使電源裝置100啟動。電源電纜1044連接作為電力提供對象的機器。這樣的機器包括用于連接 AC適配器等的外部電源的外部電源用的輸入端子。在電源電纜1044的前端 設置適合于外部電源用輸入端子的形狀的輸出端子。由于二次電池充電用端 子1048也是連接AC適配器的端子，所以能夠將電源電纜1044的輸出端子插 入二次電池充電用端子1048。為了防止這樣的誤連接，調整電源電纜1044 的長度，優(yōu)選使得不能將電源電纜1044的輸出端子插入二次電池充電用端子 1048。說明燃料電池是有源型燃料電池時的電源裝置的另一個例子。特別地詳 述燃料電池的結構。圖14表示電源裝置100的斜視圖，圖15表示電源裝置100的結構圖。 電源裝置100是使用甲醇作為液體燃料，通過在燃料電池中使此甲醇和作為 氧化劑的空氣發(fā)生電化學反應來進行發(fā)電，所謂直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)系統(tǒng)，能夠作為可便攜式的筆記本型個人電腦 的電源使用，全體尺寸緊湊地構成。電源裝置100，在圖14所示的外殼2010內(nèi)的長邊方向的一側搭載燃料 電池(組(stack)) 2020，在其相反側，與電源裝置IOO可裝卸地連接的燃 料盒2030，在大致中央部設置輔助機器單元2040。此外，在裝載筆記本型個 人電腦的托架2050內(nèi)設置控制部(未圖示)和二次電池(未圖示)。此控制 部還具備圖1所示的控制部190的處理功能。同樣地，雖然未圖示，但電源裝置100當然還包括圖l所示的充放電單元、變壓單元、電流計、電壓計。鄰接燃料盒2030設置燃料補充槽(第2燃料貯存部)2080和緩沖槽(第 3燃料貯存部)2090，貯存在燃料盒2030內(nèi)的燃料箱體(第1燃料貯存部) 2032中的純甲醇或高濃度的甲醇水溶液，通過燃料補充槽2080導入緩沖槽 2090，在緩沖槽2090中稀釋成規(guī)定的濃度(lmol/L)。即，燃料補充槽2080 具有在檢測出燃料箱體2032內(nèi)的燃料剩余量為O的同時，在裝卸燃料盒2030 時，脫泡混入燃料提供路2034、 2082的空氣(氣體成分)的功能，緩沖槽 2090具有在調整燃料的濃度的同時，向本電源裝置100的外部排出從燃料電 池2020排出的氣體成分(詳情后述)的氣液分離器的功能。輔助機器單元2040包含從燃料箱體2032向燃料補充槽2080提供燃料 的甲醇泵(第1液體泵)2041;從燃料補充槽2080向緩沖槽2090提供燃料 的甲醇泵(第2液體泵)2042;從緩沖槽2090向燃料電池2020提供燃料的 甲醇泵(第3液體泵)2043;和向燃料電池2020提供氧(本實施方式中為空 氣)的空氣泵2044，這些搭載在作為燃料貯存部的燃料盒2030、燃料補充槽 2080、緩沖槽2090和燃料電池2020之間。這是為了盡可能地縮短燃料通過 路2034、 2082、 2084、 2091、 2092，在實現(xiàn)節(jié)省空間的同時，快速地向燃料 電池2020提供間歇提供的高濃度甲醇。并且，輔助機器單元2040包含用于混合以從燃料電池2020的正極2021 側排出的液體為主成分的正極排出物(排甲醇+二氧化碳)和以從負極2022 側排出的氣體為主成分的負極排出物(排空氣+生成水)、并且分離成氣體成 分和液體成分的氣液分離器2045;使通過氣液分離器2045分離的氣體成分 和液體成分流通到不同的配管(2046b、 2046a)、并通過用于排出電源裝置 100內(nèi)部的空氣的冷卻風扇2047冷卻燃料電池2020的排出物的冷卻器2046， 它們被搭載在燃料電池2020和緩沖槽2090之間。如此，通過在具有氣液分 離功能的緩沖槽2090 (冷卻器2046)的前段搭載氣液分離器2045，能夠使 液體和氣體混合的正極排出物和負極排出物合流，使液體成分和氣體成分分 別向液體成分流通路2046a和氣體成分流通路2046b流通、冷卻，通過冷卻 氣液混合的流體就能夠提高冷卻器2046內(nèi)的熱交換效率。用緩沖槽2090回收的燃料電池2020的排出物中的氣體成分，通過氣體 成分排出路2093，向電源裝置IOO外部排出。此時，盡可能長地配置氣體成 分排出路2093以便不向外部排出液體成分，并且優(yōu)選在出口設置排氣過濾器2094。此外，與從緩沖槽2090排出的水蒸氣量相比，在燃料電池2020中生 成的生成水的量多，考慮到在電源裝置100內(nèi)循環(huán)的燃料(甲醇水溶液)從 緩沖槽2090中溢流的可能性，在其上部配管(槽連通路2095)連接緩沖槽 2090和燃料補充槽2080，在從緩沖槽2090溢流的時候，在燃料補充槽2080 起緩沖槽2090的緩沖的作用的同時，還從燃料盒2030向燃料補充槽2080提 供燃料，在燃料補充槽2080內(nèi)的壓力暫時上升時，緩沖槽2090起排放燃料 補充槽2080內(nèi)的壓力的作用。在燃料補充槽2080和緩沖槽2090之間設置止 回閥2096，只有從燃料提供路2091向燃料通過路2084，即從緩沖槽2090向 燃料補充槽2080，通過槽連通路2095沒有溢流，就能使稀釋的甲醇水溶液 不逆流。此外，在燃料箱體2032和燃料補充槽2080之間設置盒式接縫2036、 2086，通過此盒式接縫2036、 2086連接燃料提供路2034和燃料提供路2082。 對于此部分，為了保持在用于回收盒裝卸時的燃料的泄漏的安全機構或接縫 的鎖定機構等本體側，燃料盒2030側的盒式接縫2036為凸部、燃料補充槽 2080側的盒式接縫2086為凹部。凸部的一方容易裝入復雜的機構，燃料盒 2030側成為簡單的結構，由此當考慮尺寸及成本方面時變?yōu)橛欣?。而且，為了檢測燃料盒2030的裝卸狀態(tài)，在與燃料盒2030接觸的電源 裝置100的本體部分設置限制器LT。由此，檢測燃料盒2030在正常狀態(tài)下 是否嵌入電源裝置100中，能夠在使用中使燃料不從盒式接縫2036、 2086部 泄漏。檢測燃料盒2030的裝卸的單元，不限于限制器LT，也可以在燃料盒 2030的規(guī)定位置埋入IC芯片等，在檢測出IC芯片的位置的同時，還能夠在 和電源裝置100的控制部之間授受燃料盒2030的信息、例如容量、濃度、燃 料的種類、串行數(shù)字等的信息。燃料盒2030的燃料提供路2034，在燃料箱體2032的底部具有其導入口 ， 按沿燃料盒2030的內(nèi)壁的邊緣上升的方式配置之后，連接到盒式接縫2036。 此外，在燃料盒上部(上邊的一部分)開設可目視燃料提供路2034的燃料確 認窗203S。為了從此燃料確認窗2038確認燃料提供路2034內(nèi)部，燃料提供 路2034優(yōu)選使用聚四氟乙烯(登記商標)管這樣的透明的材料。燃料箱體 2032為容積可變化的容器，通過預先在內(nèi)部和燃料一起封入少量的氣體(空 氣)，就能在貯存在燃料箱體2032內(nèi)的燃料殘留少時，從燃料確認窗2038目 視確認液相和氣相的界限。在燃料中預先帶有顏色時，就更容易確認。收集上述燃料的流路時，燃料箱體2032內(nèi)的高濃度的甲醇(或純甲醇)通過流過燃料提供路2034向電源裝置100的本體提供。燃料盒2032和電源 裝置100的本體，通過盒式接縫2036、 2086連接，燃料箱體2032內(nèi)的高濃 度甲醇，從盒式接縫2086中，借助于在連接到燃料補充槽2080的燃料提供 路2082設置的甲醇泵2041的吸引力，被提供給燃料補充槽2080。裝卸燃料 盒2030時，在氣體從盒式接縫2036、 2086部混入燃料提供路2034、 2082的 情況下，由于能夠用此燃料補充槽2080進行脫泡，所以從燃料補充槽2080 到緩沖槽2090側就成為不混入這種氣泡的結構。再有，氧化劑提供路2023向空氣過濾器2024傳輸從空氣泵2044提供的 空氣?？諝膺^濾器2024通過催化劑燃燒去除空氣中的有機物或吸附陽離子。 正極排出路2025向氣液分離器2045排出從燃料電池2020的正極2021側排 出的排甲醇和二氧化碳。負極排出路2026向氣液分離器2045排出從燃料電 池2020的負極側2022側排出的排空氣和生成水。燃料過濾器2097去除(吸 附)混入在從緩沖槽2090提供的甲醇水溶液中的雜質(污染物和陽離子等)。如圖16所示，構成這樣的結構在燃料補充槽2080中，設置在槽高a 的1/2以上的高度b的位置檢測燃料用盡的液面?zhèn)鞲衅?081，當檢測到燃料 補充槽2080內(nèi)的燃料的水位在液面?zhèn)鞲衅?081之下時，驅動甲醇泵2041， 從燃料箱體2032向燃料補充槽2020追加高濃度的燃料。在即使驅動甲醇泵 2041規(guī)定時間，燃料補充槽2080的燃料水位也未恢復的情況下，就會向用 戶進行表示燃料用盡的顯示(警報)。在向用戶發(fā)出表示燃料用盡的顯示(警 報)之后，即使經(jīng)過燃料盒2030的交換用中所設定的交換時間，燃料補充槽 2080的燃料水位也未恢復的情況下，系統(tǒng)就會采取退避行動。在用戶注意到 燃料用盡的警報之后，需要在能夠保持進行燃料盒2030的交換所需時間的能 夠運轉的量的燃料(本實施方式中，設定為交換時間約5分鐘，交換時間 的可運轉的燃料量約5cc)的位置設置此液面?zhèn)鞲衅?081，在本實施方式 中，在槽高(容器中能夠容納燃料的高度)的1/2以上的位置設置液面?zhèn)鞲?器。燃料補充槽2080內(nèi)的高濃度甲醇，借助于設置在燃料提供路2084的甲 醇泵2042的吸引力，向緩沖槽2090提供。成為這樣的結構燃料提供路2084 通過止回閥2096與燃料提供路2091連接，從止回閥2096，緩沖槽2090側 的稀釋的甲醇水溶液，常態(tài)下不返回燃料補充槽2080。此外，在燃料補充槽2080中，與槽連通路2095連通的氣體吸排氣口 2101 設置在容器頂面，成為容器內(nèi)的氣體可自由地出入的結構。利用此結構，即使容器內(nèi)的燃料的液面變化，由于容器內(nèi)的壓力不變成加壓或減壓的狀態(tài)， 所以除提高燃料補充槽2080的安全性外，還能夠使液體燃料返流回燃料提供路2082，抑制在規(guī)定的計時之外，液體燃料流入燃料提供路2084等動作異 常。再有，燃料注入口 2102位于燃料提供路2082的端部。燃料排出口2104 位于燃料提供路2084的端部。如圖15所示，電源裝置100具有多個傳感器。TS是用于檢測出燃料電 池2020的溫度異常的溫度傳感器。FCV是用于檢測出燃料電池2020的電壓 異常的電壓檢測出單元。LSI是用于檢測出燃料補充槽2080的液面的位置的 液面?zhèn)鞲衅?。LS2是用于檢測出緩沖槽2090的液面的位置的液面?zhèn)鞲衅鳌T 是用于檢測出燃料盒2030是否在正常狀態(tài)下嵌入電源裝置100中的限制器。如上所述，通過改變輸出的電壓，電源裝置100能夠向連接的機器發(fā)送 信息。電源裝置100也可以向機器發(fā)送通過這些傳感器取得的燃料電池2020 的信息。在機器中設置監(jiān)視器的情況下，由于在此監(jiān)視器中顯示燃料電池2020 的狀況，用戶就能夠盡快對應燃料電池2020的異常。燃料電池也可以是無源型燃料電池。下面說明燃料電池是無源型燃料電 池情形的電源裝置的一個例子。圖17是表示本發(fā)明的電源裝置100的內(nèi)部結構的上面圖，圖18是圖17 中的A-A線剖面圖。下面，使用圖18詳細說明本發(fā)明的電源裝置100。電源 裝置100，在由上部機框3012a和下部機框3012b構成的機框3012的內(nèi)部， 大塊劃分而配置控制部3014、蓄電部3016、發(fā)電部3018。在機框3012的內(nèi) 部，雖然未圖示，當然也包括圖l所示的電流計、電壓計。電源裝置100的控制部3014進行選擇將由發(fā)電部3018發(fā)電的電力蓄電 在蓄電部3016、或直接提供給未圖示的外部的負載這樣的電源裝置100整體 的運轉控制?？刂撇?014還具備圖1所示的控制部190的處理功能。電源裝置100的蓄電部3016由能夠進行充電及放電的二次電池構成，在 本實施方式中，使用鋰離子電池(以下，記載為"LIB" (Litium Ion Battery)) 3020。電源裝置100的發(fā)電部3018由燃料電池3022構成，是對未圖示的正極 直接提供甲醇水溶液或純甲醇(以下記載為"甲醇燃料")的甲醇提供型燃料 電池(以下記載為"DMFC" (Direct Methanol Fuel Cell))。 (1)內(nèi)部結構控制部3014的控制基板3024、 LIB3020及燃料電池3022，由保持它們 的支持器3026固定位置，通過將支持器3026固定在上部機框3012a上，從 而將控制基板3024、 LIB3020及燃料電池3022的各部件固定在機框3012內(nèi) 部。在穩(wěn)定地配置電源裝置100時，配置各部件，以使控制基板3024及LIB3020 為支持器3026的上側，燃料電池3022為支持器3026的下側。在此，所謂穩(wěn) 定地配置(穩(wěn)定配置)，是指如圖20所示，如果有腳3168，在將電源裝置100 放置在水平或大致水平(±10°C)的臺子之上時，使此腳接地在臺上來放置 電源裝置100的狀態(tài)，如果在沒腳的情況下，是以受到振動時不容易翻倒、 比較寬的面積的面，即沒有按鈕或顯示裝置這樣的用戶界面的面為底面、接 地放置在臺子上的狀態(tài)。將控制基板3024配置在電源裝置100的上側，是因為在上部具有用戶界 面對于電源裝置100的使用者而言使用更容易，將控制基板3024配置在接近 用戶界面的位置能夠減小布線空間。此外，燃料電池3022由于盡可能增大電 極面積可以提高發(fā)電能力，所以優(yōu)選。燃料電池3022雖然運轉使得基本上發(fā) 電固定的電力，但由于除自負載要求大的電力時能夠對應外，自負載要求的 電力量比燃料電池3022的發(fā)電電力小時也能夠穩(wěn)定地發(fā)電，所以能夠防止由 于過負載導致的燃料電池3022的劣化。因此，優(yōu)選在機框3012內(nèi)部在電極 面積盡可能大的位置配置燃料電池3022。因此，在電源裝置100中，在機框 3012的上側配置控制基板3024，在下側配置燃料電池3022。圖19是表示燃料電池3022的具體結構的(a)上面圖、(b)右側面圖、 (c)左側面圖、及(d)B-B線剖面圖。電源裝置100中使用的燃料電池3022 使用稱為平面型模塊的、在一片電解質膜3028上配置多組電極并且串聯(lián)連接 的燃料電池模塊3030。燃料電池3022的正極3032提供液體的甲醇燃料，由 于作為生成物產(chǎn)生二氧化碳(氣體)，在穩(wěn)定配置時為了能夠利用重力圓滑地 進行燃料的提供和生成物的排出，配置在電解質膜3028的上面。另一方面， 負極3034，作為氧化劑提供空氣，作為生成物產(chǎn)生水。此時，相對于甲醇l 分子，由于需要1.5倍的氧分子，所以負極3034側與正極3023側相比，加 大與機框3012b或支持器3026之間的間隙，具體地設定為10da》dL〉da的范 圍。是否運轉燃料電池3022 (發(fā)電)，具體地，是否將燃料電池3022連接到 負載的直接的運轉指令，由燃料電池控制部3036進行。燃料電池控制部3036，也考慮布線空間，在電源裝置100的控制部3014的附近，在實施例的燃料電池3022的情況下，在控制部3014的正下方，即燃料電池模塊3030的上部配 置。在燃料電池模塊3030的上部沒有燃料電池控制部3036的空間，配置燃 料槽3038，在進行空間的有效活用的同時，利用燃料電池控制部3036及燃 料槽3038，遮蔽從燃料電池模塊3030向控制基板3024或LIB3020傳導的熱。 而且，燃料電池3022和支持器3026設置da的間隙，在支持器3026和控制基 板3024之間分配空間，LIB3020配置在很難傳導熱的燃料槽3038之上，支 持器3026經(jīng)除用于布線的空間外的幾乎整周被固定在上部機框3012a上，所 以構成使支持器3026的上側和下側熱分離的結構。如圖17及圖19所表明的，對于電源裝置100及燃料電池3022，相對X 軸成為大致對稱的配置，相對于Y軸卻為非對稱的內(nèi)部結構。這是因為，雖 然對于長邊方向為非對稱配置，但在機框3012的內(nèi)部容易有溫度差，由于此 溫度梯度而引起對流，從設置在下部機框3012b的通風孔3166空氣就容易出 入。(2)外部結構接著，說明具有以上這種內(nèi)部結構的電源裝置100的外部結構。圖20是 表示電源裝置100的外觀的(a)上面圖、(b)右側面圖、及(c)左側面圖。 電源裝置100包括在一側面向外部負載提供電力的供電連接器3150，和在 另一側面接受來自商用電源的電力的提供的受電連接器3152。 3154是檢查按 鈕，按下檢查按鈕3154時，如果顯示裝置(LED) 3156點亮，就表示電源裝 置100可以對外部負載供電，在LED3156熄滅時、或沒有點亮時，LIB3020 的殘余量少，最好進行充電。并且，表示不能對外部負載供電，通過按下檢 査按鈕3154，就能夠確認電源裝置100的狀態(tài)。右側面的主電源開關3158是插在燃料電池模塊3030和燃料電池控制部 3036之間的滑板式開關，是將燃料電池模塊3030電連接到負載的開關。此 外，啟動開關3160是使燃料電池3022啟動的推進式開關，通過按下啟動開 關3160，燃料電池3022開始發(fā)電，點亮LED3162。即，按下啟動開關3160 時，如果點亮LED3162，在燃料電池3022能夠發(fā)電的狀態(tài)下，LIB3022低于 規(guī)定電壓時，表示進行充電的狀態(tài)；當LED3162沒有點亮時，燃料電池3022 處于缺燃料的狀態(tài)，表示需要向燃料槽3038補充甲醇燃料。如上所述，在沒有點亮LED3162時，需要補充甲醇燃料，為了補充甲醇燃料，在左側面設置燃料補給孔3164。此燃料補給孔3164連通到內(nèi)部的燃 料槽3038，用注射器這樣的燃料補給裝置通過燃料補給孔3164可向燃料槽 3038提供甲醇燃料。此外，雖然上側面及下側面未圖示，但在下機框3012b 的四面設置通風孔3166，通過通風孔3166從電源裝置100的外部流入空氣 的同時，從內(nèi)部流出二氧化碳和水。腳3168設置在下部機框3012b的底面， 在像桌子這樣的臺子上穩(wěn)定配置電源裝置100時，在下部機框3012b的底面 和桌子之間產(chǎn)生空間。構成通過使空氣在此空間流通，能夠奪取來自燃料電 池3022的熱。而且，設置照明傳感器3201、觸摸板3202、和顯示器3204。 (3)控制電路接著，說明實現(xiàn)上述動作的電路結構。圖21是表示本實施方式的電路結 構的電路結構圖。SW1是與主電源開關3158連動、并連接燃料電池模塊3030 和DC/DC轉換器3170的開關機構，DC/DC轉換器3170通過按下啟動開關3160 而開始工作。在關閉開關機構SW1、電連接包含DC/DC轉換器3170的燃料電 池控制部3036和燃料電池模塊3030時，燃料電池控制部3036檢測出燃料電 池模塊3030的總電壓Vrc，根據(jù)Vpc的值判斷是填充甲醇燃料還是缺燃料狀態(tài)。 即，由于在成為缺燃料狀態(tài)時V^下降，所以預先設定下限閾值，在檢測出的 V,:c高于下限閾值的情況下，按下啟動開關3160時，點亮LED3162，在檢測出 的Vre低于下限閾值的情況下，按下啟動開關3160時，熄滅LED3162。燃料電池模塊3030通過開關機構SW1、DC/DC轉換器3170及整流元件(二 極管)3172，在通過作為本分明的充電控制單元的充放電電路S1^與LIB3020連接的同時，還通過DC/DC轉換器3176與外部負載連接。DC/DC轉換器3176 能夠根據(jù)來自控制部3014的指令改變電壓。充放電電路3174在LIB3020的 電壓VB比設定電壓V1低且連接外部負載時，將由燃料電池3022發(fā)電的電力 提供給外部負載，在L工B3020的電壓VB比設定電壓VI低且沒有連接外部負載 時，為了對LIB3020充電，將由燃料電池3022發(fā)電的電力提供給LIB3020。 此外，充放電電路3174，在對LIB3020充電且電壓VB比上限電壓V2高時， 以及在連接外部負載的情況下LIB3020的電壓VB為設定電壓VI之上時，雖然 處于可向燃料電池3022供電的狀態(tài)，但也可以為從燃料電池3022向LIB3020或外部負載不提供電力的待機狀態(tài)。電壓Vs與檢查按鈕3154及LED3156相連，當按下檢查按鈕3154時，如果電壓VB為V1以上，則點亮LED3156，如果電壓VB比V1低、并在下限電壓V3之上，則熄滅LED3156，電壓VB比V3低時，不點亮LED3156。此外，本實 施方式包括以便能夠從商用電源向LIB3020充電的受電連接器3152，還能夠 連接帶便攜式電話充電用的AC適配器(AC/DC轉換器)的電纜。根據(jù)電壓VB 的值可適當進行來自燃料電池3022的供電，通常接通主電源開關3158 (開 關機構SW1),對使用者的便利性提高了，但由于未推進用于在可供電的狀態(tài)(連接到負載的狀態(tài))下的發(fā)電的反應的狀態(tài)經(jīng)長時間的持續(xù)，會成為電解 質膜劣化的原因，所以優(yōu)選在LIB3020被足夠充電時，切斷主電源開關3158(SW1:開)。而且，優(yōu)選關閉通風孔3166 (空氣開口部)。本發(fā)明不限于上述實施方式，根據(jù)本領域技術人員的知識，不僅可以增 加各種的設計變更等的變形，而且可以組合各實施方式，增加這些變形的實 施方式也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1、一種電源裝置，對連接的機器提供電力，其特征在于，包括電源；能夠將從上述電源輸入的電壓轉變?yōu)橐?guī)定的電壓并向上述機器輸出的變壓單元；測量上述電源裝置的輸出電流值的電流計；和控制因上述變壓單元而致使電壓的改變的控制部，上述控制部使從上述電源輸出的電壓階段地升壓并檢測出上述輸出電流值的變化，由此來檢測通過上述變壓單元升壓的上述電源裝置的輸出電壓達到了可驅動上述機器的電壓。
2、 根據(jù)權利要求l所述的電源裝置，其特征在于，當上述控制部檢測出達到可驅動上述機器的電壓之后，慢慢地使升壓的 電壓下降并檢測出上述輸出電流值的變化，由此來檢測可驅動此機器的電壓 的下限。
3、 根據(jù)權利要求2所述的電源裝置，其特征在于，上述控制部，為了向上述機器發(fā)送與上述電源裝置相關聯(lián)的信息，在檢 測出的可驅動上述機器的電壓和檢測出的可驅動此機器的電壓的下限的范圍 內(nèi)，通過上述變壓單元，使上述電源裝置的輸出電壓變化。
4、 根據(jù)權利要求3所述的電源裝置，其特征在于，還包括 二次電池；將使用了來自上述二次電池輸出的電力或上述電源的電力的上述二次電池的充電成為可能的充放電單元；和測量從上述電源向上述變壓單元的輸入電壓值的電壓計， 上述控制部對上述輸入電壓值和規(guī)定的電壓值進行比較， 當輸入電壓值比規(guī)定的電壓值更小時，將對上述機器的所需電力判定為上述電源裝置的輸出電力不足，通過控制上述充放電單元，使得能夠補充來自上述二次電池的電力，當輸入電壓值比規(guī)定的電壓值更大時，將對上述機器的所需電力判定為上述電源裝置的輸出電力充足，通過控制上述充放電單元，使用來自上述電源的電力，使得能夠進行上述二次電池的充電。
5、 根據(jù)權利要求4所述的電源裝置，其特征在于，還包括 測量上述電源裝置的輸出電壓值的另一個電壓計；上述控制部對上述電壓計中的輸入電壓值和規(guī)定的電壓值進行比較，當 輸入電壓值從比高于規(guī)定的電壓值的狀態(tài)到低于規(guī)定的電壓值時，參照上述 電流計此時的輸出電流值和上述另一個電壓計此時的輸出電壓值，計算出上 述電源裝置的輸出電力。
6、 根據(jù)權利要求4所述的電源裝置，其特征在于，還包括 測量上述二次電池的輸出電流值的另一個電流計；和測量上述電源裝置的輸出電壓值的另一個電壓計，上述控制部，比較上述另一個電流計中的輸出電流值和規(guī)定的電流值， 當此輸出電流值從低于規(guī)定電流值的狀態(tài)到高于規(guī)定電流值時，參照上述電 流計此時的輸出電流值和上述另一個電壓計此時的輸出電壓值，計算出上述 電源裝置的輸出電力。
7、 根據(jù)權利要求5或6所述的電源裝置，其特征在于， 上述控制部，為了向上述機器發(fā)送計算出的輸出電力的值，使用規(guī)定的函數(shù)將計算出的輸出電力的值轉換為使輸出電壓變化的周期的值，使用此周 期的值使上述電源裝置的輸出電壓變化。
8、 根據(jù)權利要求l所述的電源裝置，其特征在于， 上述電源是燃料電池。
全文摘要
提供一種自動檢測連接電源裝置自身的可驅動便攜式機器的電壓的技術。一種電源裝置，對連接的機器提供電力，包括電源；能夠將從電源輸入的電壓轉變?yōu)橐?guī)定的電壓并向機器輸出的變壓單元；測量電源裝置的輸出電流值的電流計；和控制因變壓單元而致使電壓的改變的控制部，控制部使從電源輸出的電壓階段地升壓并檢測出輸出電流值的變化，由此來檢測通過變壓單元升壓的電源裝置的輸出電壓達到了可驅動機器的電壓。
文檔編號H01M2/00GK101257122SQ20081000994
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權日2007年2月28日
發(fā)明者藤田悟朗 申請人:三洋電機株式會社