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JP2015159078A - 電源装置 - Google Patents

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JP2015159078A JP2014034156A JP2014034156A JP2015159078A JP 2015159078 A JP2015159078 A JP 2015159078A JP 2014034156 A JP2014034156 A JP 2014034156A JP 2014034156 A JP2014034156 A JP 2014034156A JP 2015159078 A JP2015159078 A JP 2015159078A
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Takuya Umemura
卓也 梅村
義範 宮前
Yoshinori Miyamae
義範 宮前
三浦　弘
Hiroshi Miura
弘 三浦
石坂　整
Hitoshi Ishizaka
整 石坂
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Rohm Co Ltd
Makita Corp
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Abstract

【課題】 燃料電池及び二次電池を備える電源装置において、二次電池の寿命が早期に尽きることを抑制する。
【解決手段】 二次電池９の温度Ｔｂを検出する温度計１１Ｃにて検出された検出温度Ｔ１に基づいて、燃料電池５から二次電池９に入力される入力電力、及び当該二次電池９から出力される出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御する。これにより、当該二次電池９を適切な温度範囲に維持することが可能となるので、二次電池９の寿命が早期に尽きることを抑制することが可能となり得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源として燃料電池を備える電源装置に関する。
例えば、特許文献１には、燃料電池及び二次電池を電源とした電源装置が記載されている。このように、燃料電池を備える電源装置では、通常、二次電池を備えている。
特開２０１１−２１２７９２号公報
本発明は、燃料電池及び二次電池を備える電源装置において、二次電池の寿命が早期に尽きることを抑制することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、適切な温度範囲にて二次電池を使用すると、二次電池の寿命が早期に尽きることを抑制することが可能である点に着目してなされたものである。
具体的には、燃料と酸化剤とを酸化反応させて電力を発生させる燃料電池（５）と、充放電可能な二次電池（９）と、二次電池（９）の温度を検出する温度検出部（１１Ｃ）と、外部に電力を出力する出力部（１５）と、温度検出部（１１Ｃ）にて検出された検出温度（Ｔ１）に基づいて、燃料電池（５）から二次電池（９）に入力される入力電力、及び当該二次電池（９）から出力される出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御可能な制御部（１１）とを備えることを特徴とする。
これにより、本発明では、二次電池（９）の寿命が早期に尽きることを抑制することが可能となり得る。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。
本発明の第１実施形態に係る電源装置１のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る電源装置１の外観図である。 本発明の第１実施形態に係る電源装置１の電源制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電源装置１の電源制御を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る電源装置１の外観図である。 本発明の第４実施形態に係る電源装置１のブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る電源装置１の電源制御を示すフローチャートである。
以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。
本実施形態は、電動工具等の電気機器に電力を供給する電源装置に本発明を適用したものである。少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（第１実施形態）
１．電源装置の概略構成
図１に示すように、電源装置１は、燃料カートリッジ３、燃料電池５、充電回路７、二次電池９及び制御部１１等を有している。燃料カートリッジ３等の構成機器は、図２に示すケーシング１３内に収納されている。燃料カートリッジ３には燃料電池５に供給される燃料が充填されている。
燃料カートリッジ３は、着脱自在にケーシング１３に装着されている。燃料カートリッジ３に充填された燃料が枯渇した場合には、燃料を再充填するのではなく、当該燃料カートリッジ３を新しい燃料カートリッジ３に交換する必要がある。
ケーシング１３には、空気を取り込む吸気口１３Ａが設けられている。吸気口１３Ａから取り込まれた空気は、酸化剤として燃料電池５に供給されるとともに、冷却用の空気として燃料電池５及び二次電池９等に送風される。そして、燃料電池５等の冷却を終えた空気等はファン１３Ｂにて外部に排出される。
図１に示す出力部１５は電動工具等の外部負荷に電力を出力する。このため、出力部１５には電動工具等の外部負荷を電気的に接続するための接続ポートが設けられている。燃料電池５は燃料と酸化剤とを酸化反応させることにより電力を発生させる。
本実施形態に係る燃料電池５は、改質後の燃料（水素）ではなく、燃料カートリッジ３に蓄えられた液体燃料（メタノール）を直接供給する直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）である。なお、本実施形態では、燃料電池５に燃料を送り出すためのポンプ等は設けられておらず、燃料カートリッジ３内の圧力と燃料電池５内の圧力との差圧を利用して燃料を供給する。
二次電池９は充放電可能な化学電池である。本実施形態では、二次電池９としてリチウムイオン電池を採用している。充電回路７は燃料電池５から二次電池９に入力される入力電力を制御するための回路である。電磁弁３Ａは燃料カートリッジ３から燃料電池５に供給される燃料の量を調節するバルブである。
制御部１１は電磁弁３Ａ及び充電回路７の作動を制御する。そして、本実施形態では、制御部１１が電磁弁３Ａ及び充電回路７の作動を制御することにより、燃料電池５から出力される出力電力が制御される。つまり、充電回路７を経由して二次電池９側に出力される出力を「燃料電池５から出力される出力電力」という。
制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。電磁弁３Ａ及び充電回路７の作動を制御するためのプログラム等は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。そして、ＣＰＵは、ＲＯＭ等に記憶されているプログラム等を読み込んで電磁弁３Ａ等の制御を実行する。
第１電流計１１Ａは充電回路７から二次電池９に向けて出力された電流値を検出する。第２電流計１１Ｂは出力部１５から外部負荷に向けて出力される電流値を検出する。温度計１１Ｃは二次電池９の温度Ｔｂを検出する温度検出部である。
電圧計１１Ｄは二次電池９の電圧を検出する。制御部１１及び電磁弁３Ａ、並びに第１電流計１１Ａ、第２電流計１１Ｂ、温度計１１Ｃ及び電圧計１１Ｄは、二次電池９から電力の供給を受けて作動する。
そして、第１電流計１１Ａ、第２電流計１１Ｂ、温度計１１Ｃ及び電圧計１１Ｄで検出された検出値は制御部１１に入力される。なお、電圧計１１Ｄは、二次電池９が出力可能な電力、つまり二次電池９の残容量を検出する残量検出部を構成する。
２．燃料電池等の出力制御
２．１ 制御の概要
制御部１１は、二次電池９の温度Ｔｂを予め決められた温度範囲（例えば、０℃以上、５０℃以下）に維持するための制御モードを実行する。すなわち、制御部１１は、温度計１１Ｃにより検出された検出温度Ｔ１に基づいて、燃料電池５から二次電池９に入力される入力電力、及び二次電池９から出力される出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御する。
本実施形態に係る電源装置１では、電磁弁３Ａの開度、つまり燃料電池５に供給される燃料の量を調節することにより、間接的に上記入力電力及び上記出力電力のうち少なくとも一方を制御する。
そして、電磁弁３Ａの開度が大きくなると、燃料電池５に供給される燃料の量が増大して燃料電池５から出力される出力電力が増大する。電磁弁３Ａの開度が小さくなると、燃料電池５に供給される燃料の量が減少して燃料電池５から出力される出力電力が減少する。
なお、以下の説明においては、燃料電池５から出力される出力電力は、二次電池９に入力される入力電力と一致するとしている。そして、制御部１１は、出力電力や入力電力等の電力の大きさを判断する際には、第１電流計１１Ａ又は第２電流計１１Ｂにより検出された電流値を利用して判断する。これは、電流値が大きくなると電力も大きくなることからである。
出力部１５から出力される電力（以下、外部出力という。）は、二次電池９から供給される電力（以下、電池出力という。）と燃料電池５から供給される電力（以下、ＦＣ出力という。）との和である。
制御部１１は、第１電流計１１Ａで検出された第１電流値Ｉ１を利用してＦＣ出力の大きさを判断するとともに、第２電流計１１Ｂで検出された第２電流値Ｉ２を利用して外部出力の大きさを判断する。
制御部１１は外部出力からＦＣ出力を減じた値を電池出力とする。このとき、外部出力がＦＣ出力より大きい場合、つまり第１電流値Ｉ１が第２電流値Ｉ２より小さい場合には、制御部１１は、燃料電池５及び二次電池９の両者から出力部１５に電力が供給されている状態であると判断する。
外部出力とＦＣ出力とが同一の場合、つまり第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２とが同一の場合には、制御部１１は、燃料電池５のみから出力部１５に電力が供給され、二次電池９からは出力部１５に電力が供給されていない状態であると判断する。このため、二次電池９の残量は低下しない。
外部出力がＦＣ出力より小さい場合、つまり第１電流値Ｉ１が第２電流値Ｉ２より大きい場合には、制御部１１は、燃料電池５から出力された電力が出力部１５及び二次電池９に供給され、二次電池９が充電状態となっていると判断する。
したがって、制御部１１は、第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２と差分電流値Ｉ３が、正の数、負の数及び０の場合のいずれであるかによって、上記３つの状態のいずれかの状態であるかを判断する。そして、差分電流値Ｉ３が電池出力に対応する物理量となる。
２．２ 制御の詳細（図３参照）
図３に示す制御（以下、電源制御という。）は、上記不揮発性記憶部に予め記憶されているとともに、電源装置１の起動スイッチ（図示せず。）が投入されたときにＣＰＵに読み込まれて起動する。起動スイッチが遮断されると、その時点で電源制御は停止する。
電源制御が起動されると、出力部１５に電動工具等の外部負荷が接続されているか否か、つまり外部出力がされているか否か判断される（Ｓ１）。外部出力がされていない場合には（Ｓ１：ＮＯ）、Ｓ１が再度実行されて待機状態となる。
外部出力がされていると判断された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、温度計１１Ｃの検出温度Ｔ１を利用して二次電池９の温度Ｔｂが所定の温度範囲（０℃＜Ｔｂ＜５０℃）内であるか否かが判断される（Ｓ３）。
二次電池９の温度Ｔｂが所定の温度範囲外であると判断された場合には（Ｓ３：ＮＯ）、出力部１５が停止されて外部出力が停止する（Ｓ５）とともに、その旨がランプやディスプレイ又はブザー等の報知部（図示せず。）を介して利用者に報知される。
二次電池９の温度Ｔｂが所定の温度範囲内であると判断された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、外部出力がされて外部負荷へ電力が供給されるとともに（Ｓ７）、平均第２電流値Ｉ２、つまり外部出力が検出される（Ｓ９）。
次に、検出温度Ｔ１を利用して二次電池９の温度Ｔｂが予め設定された第２所定温度（本実施形態では５℃）未満であるか否かが判断される（Ｓ１１）。二次電池９の温度Ｔｂが第２所定温度（５℃）未満であると判断された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、電磁弁３Ａが閉じられて燃料電池５への燃料供給が停止されて、燃料電池５から二次電池９への電力の供給が停止する（Ｓ１３）。
そして、Ｓ１３においては、燃料電池５が停止するので、外部負荷への電力の供給は二次電池９のみにより行われる。このため、二次電池９の発熱量が増大し、二次電池９の温度Ｔｂが次第に上昇し始める。
二次電池９の温度Ｔｂが第２所定温度（５℃）以上であると判断された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、二次電池９の温度Ｔｂが予め設定された第１所定温度（本実施形態では１０℃）未満であるか否かが判断される（Ｓ１５）。
二次電池９の温度Ｔｂが第１所定温度（１０℃）未満であると判断された場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、電圧計１１Ｄが検出した電圧を利用して二次電池９の残量が予め決められた所定残量（例えば、満充電の８０％）より大きいか否かが判断される（Ｓ１７）。
二次電池９の残量が所定残量より大きいと判断された場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＦＣ出力、つまり二次電池９に入力される入力電力が、現在の出力電力から所定電力を差し引いた電力となるように電磁弁３Ａの開度が調整される（Ｓ１９）。具体的には、制御部１１は、第１電流値Ｉ１が、第２電流値Ｉ２から所定電流値αを差し引いた電流値となるように電磁弁３Ａを制御する。
二次電池９の残量が所定残量以下と判断された場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、二次電池９に入力される入力電力が、現在の出力電力から所定電力を加算した電力となるように電磁弁３Ａの開度が調整される（Ｓ２１）。具体的には、制御部１１は、第１電流値Ｉ１が、第２電流値Ｉ２に所定電流値αを加算した電流値となるように電磁弁３Ａを制御する。
二次電池９の温度Ｔｂが第１所定温度（１０℃）以上であると判断された場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、二次電池９の温度Ｔｂが第３所定温度（本実施形態では４０℃）未満であるか否か判断される（Ｓ２３）。
二次電池９の温度Ｔｂが第３所定温度（４０℃）未満である場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＦＣ出力が外部出力となるように電磁弁３Ａの開度が調整される（Ｓ２５）。具体的には、制御部１１は、第１電流値Ｉ１が第２電流値Ｉ２となるように電磁弁３Ａを制御する。
二次電池９の温度Ｔｂが第３所定温度（４０℃）以上であるあと判断された場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、二次電池９の温度Ｔｂが第４所定温度（本実施形態では４５℃）未満であるか否が判断される（Ｓ２７）。
二次電池９の温度Ｔｂが第４所定温度（４５℃）未満である場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、（ａ）燃料電池５から出力される出力電力が予め設定された上限電力以下に保持された状態で、（ｂ）電池出力の絶対値、つまり二次電池９から出力部１５に向けて出力される出力電力、又二次電池９に入力される入力電力を予め設定された上限値以下となるようにＦＣ出力が制御される。
具体的には、制御部１１は、第１電流値Ｉ１が予め設定された最大出力電流値Ｉｏを越えない範囲で、差分電流値Ｉ３が予め設定された範囲（−β＜Ｉ３＜β）となるように電磁弁３Ａの開度を制御する。
最大出力電流値Ｉｏは燃料電池５にて出力可能な電流値に基づいて選定された値である。上記βの値は、二次電池９の温度Ｔｂ上昇度が０又は負とすることが可能な値である。しかし、βは雰囲気温度等の環境要件及び二次電池９の劣化度合い等により変化する値であるので、本実施形態では、試験等によりβの値を決定している。
二次電池９の温度Ｔｂが第４所定温度（４５℃）以上である場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、再び、Ｓ１が実行される。そして、二次電池９の温度Ｔｂが第４所定温度（４５℃）以上である場合が継続して、二次電池９の温度Ｔｂが第５所定温度（本実施形態では５０℃）を越えると（Ｓ３：ＮＯ）、出力部１５が停止されて外部出力が停止する（Ｓ５）とともに、その旨が利用者に報知される。
３．本実施形態に係る電源装置の特徴
本実施形態では、二次電池９は、適切な温度範囲（本実施形態では、０℃より大きく、５０℃より小さい範囲）にて使用されることになる。したがって、本実施形態では、二次電池９の寿命が早期に尽きることを抑制することが可能となり得る。
本実施形態に係る二次電池９は、上記の温度範囲のうち第１所定温度（１０℃）以上であって第３所定温度４０℃以下の温度範囲（以下、最適範囲という。）で使用すると、更に早期に寿命が尽きることを抑制できる。
そこで、本実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂが最適範囲にある場合には、二次電池９の残量に応じて、２の制御モード（Ｓ１９、Ｓ２１）を切り替えて実行することにより、必要な外部出力を確保しつつ、二次電池９の温度Ｔｂを最適範囲に維持することが可能な構成としている。
具体的には、二次電池９の残量が所定残量より大きい場合には、二次電池９の温度Ｔｂが第１所定温度（１０℃）以上の場合に比べて入力電力を小さくする制御モード（Ｓ１９）が実行される。二次電池９の残量が所定残量以下の場合には、二次電池９の温度Ｔｂが第１所定温度（１０℃）以上の場合に比べて入力電力を大きくする制御モード（Ｓ２１）が実行される。
本実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂが第２所定温度（５℃）未満の場合には、入力電力を０とする制御モード（Ｓ１３）が実行されることを特徴とする。これにより、二次電池９から出力される電力が増大するので、二次電池９の温度Ｔｂを最適範囲となるように上昇させることができる。
本実施形態では、第１所定温度（１０℃）以上であって二次電池９の温度Ｔｂが第３所定温度（４０℃）未満の場合には、出力部１５から出力される出力電力を制御目標として入力電力の大きさを制御する制御モード（Ｓ２５）が実行される。
これにより、本実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂが最適範囲の上限を越えてしまうことを抑制しながら、外部負荷に電力を出力し続けることが可能となり得る。
本実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂが最適範囲の上限（第３所定温度（４０℃））を越え、かつ、第４所定温度（４５℃）未満である場合には、燃料電池５から出力される出力電力を予め設定された上限電力以下とするとともに、電池出力を予め設定された上限値以下とする制御モード（Ｓ２９）が実行される。
これにより、本実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂが適切な温度範囲の上限（第５所定温度（５０℃））に到達することを抑制しつつ、外部負荷に電力を出力することができる。
本実施形態では、制御部１１は、検出温度Ｔ１が第３所定温度（４５℃）より高い値に予め設定された第５所定温度（５０℃）より高い場合には、入力電力を０とする制御モードを有することを特徴とする。
これにより、本実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂが適切な温度範囲の上限（第５所定温度（５０℃））を越えることを防止できるので、二次電池９の寿命が早期に尽きてしまうことを抑制できる。
（第２実施形態）
上述の実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂに基づいてＦＣ出力を制御したが、本実施形態は二次電池９の電圧に基づいてＦＣ出力を制御するものである。
１．燃料電池等の出力制御
制御部１１は、二次電池９の電圧を予め決められた電圧範囲（例えば、４．０Ｖ以上、４．１Ｖ以下）に維持するための制御モードを実行する。すなわち、制御部１１は、電圧計１１Ｄにより検出された検出電圧Ｖ１に基づいて、燃料電池５から二次電池９に入力される入力電力、及び二次電池９から出力される出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御する。
本実施形態に係る電源装置１においても、第１実施形態と同様に、電磁弁３Ａの開度、つまり燃料電池５に供給される燃料の量を調節することにより、間接的に上記入力電力及び上記出力電力のうち少なくとも一方を制御する。
そして、図４に示す制御（以下、電源制御という。）は、上記不揮発性記憶部に予め記憶されているとともに、電源装置１の起動スイッチが投入されたときにＣＰＵに読み込まれて起動する。起動スイッチが遮断されると、その時点で電源制御は停止する。
電源制御が起動されると、出力部１５に電動工具等の外部負荷が接続されているか否か、つまり外部出力がされているか否か判断される（Ｓ５１）。外部出力がされていない場合には（Ｓ５１：ＮＯ）、Ｓ５１が再度実行されて待機状態となる。
外部出力がされていると判断された場合には（Ｓ５１：ＹＥＳ）、電圧計１１Ｄの検出電圧Ｖ１を利用して二次電池９の残量が０％より大きいか否か判断される（Ｓ５３）。二次電池９の残量が０％である判断された場合には（Ｓ５３：ＮＯ）、出力部１５が停止されて外部出力が停止する（Ｓ５５）とともに、その旨が利用者に報知される。
二次電池９の残量が０％より大きいと判断された場合には（Ｓ５３：ＹＥＳ）、外部出力がされて外部負荷へ電力が供給されるとともに（Ｓ５７）、平均第２電流値Ｉ２、つまり外部出力が検出される（Ｓ５９）。
次に、二次電池９の電圧が予め設定された第２所定電圧（本実施形態では４．０Ｖ）未満であるか否かが判断される（Ｓ６１）。二次電池９の電圧が第２所定電圧（４．０Ｖ）未満であると判断された場合には（Ｓ６１：ＹＥＳ）、二次電池９の残量が予め決められた所定残量（例えば、３０％）より大きいか否かが判断される（Ｓ６３）。
二次電池９の残量が所定残量より大きいと判断された場合には（Ｓ６３：ＹＥＳ）、ＦＣ出力が外部出力となるように電磁弁３Ａの開度が調整される（Ｓ６５）。具体的には、制御部１１は、第１電流値Ｉ１が第２電流値Ｉ２となるように電磁弁３Ａを制御する。
二次電池９の残量が所定残量以下であると判断された場合には（Ｓ６３：ＮＯ）、二次電池９に入力される入力電力が、現在の出力電力から所定電力を加算した電力となるように電磁弁３Ａの開度が調整される（Ｓ６７）。具体的には、制御部１１は、第１電流値Ｉ１が、第２電流値Ｉ２に所定電流値αを加算した電流値となるように電磁弁３Ａを制御する。
二次電池９の電圧が第２所定電圧（４．０Ｖ）以上であると判断された場合には（Ｓ６１：ＮＯ）、二次電池９の電圧が第２所定電圧（４．０Ｖ）より大きい第１所定電圧（本実施形態では４．１Ｖ）未満であるか否か判断される（Ｓ６９）。
二次電池９の電圧が第１所定電圧（４．１Ｖ）未満であると判断された場合には（Ｓ６９：ＹＥＳ）、ＦＣ出力、つまり二次電池９に入力される入力電力が、現在の出力電力から所定電力を差し引いた電力となるように電磁弁３Ａの開度が調整される（Ｓ７１）。具体的には、制御部１１は、第１電流値Ｉ１が、第２電流値Ｉ２から所定電流値βを差し引いた電流値となるように電磁弁３Ａを制御する。
二次電池９の電圧が第１所定電圧（４．１Ｖ）以上であると判断された場合には（Ｓ６９：ＮＯ）、電磁弁３Ａが閉じられて燃料電池５への燃料供給が停止されて、燃料電池５から二次電池９への電力の供給が停止する（Ｓ７３）。
そして、Ｓ７３においては、燃料電池５が停止するので、外部負荷への電力の供給は二次電池９のみにより行われる。このため、電池出力が増大し、二次電池９の電圧、つまり二次電池９の残量が次第に減少し始める。
２．本実施形態に係る電源装置の特徴
本実施形態では、二次電池９の電圧が予め設定された第１所定電圧（４．１Ｖ）より高い場合には、二次電池９の電圧が第１所定電圧（４．１Ｖ）以下の場合に比べて、ＦＣ出力を小さくする制御モード（Ｓ７１）が実行される。
これにより、二次電池９の温度Ｔｂが上昇することを抑制でき得るともに、二次電池９が過充電状態になることを抑制できる。したがって、二次電池９の寿命が早期に尽きてしまうことを抑制できる。
本実施形態では、二次電池９の電圧が第１所定電圧（４．１Ｖ）より高い場合には、入力電力を０とする制御モード（Ｓ７３）が実行される。これにより、二次電池９の過充電を防止できる。延いては、二次電池９の寿命が早期に尽きてしまうことを抑制できる。
なお、本実施形態では、第１所定電圧は予め決められたで電圧範囲の上限電圧に相当し、第２所定電圧は予め決められたで電圧範囲の下限電圧に相当する。
（第３実施形態）
本実施形態は、図５に示すように、出力部１５を電池パック１７が接続可能な構成としたものである。なお、電池パック１７とは、電動工具に着脱自在に装着される電源である。
（第４実施形態）
上述の実施形態では、電磁弁３Ａにより燃料電池５に供給される燃料の量を調節することによりＦＣ出力を制御したが、本実施形態は、図６に示すように、ＦＣ出力を電気抵抗３Ｂ等により消費させるとともに、電気抵抗３Ｂでの消費量を制御部１１にて調整することにより、二次電池９に入力される入力電力を制御するものである。
すなわち、電気抵抗３Ｂでの消費量が大きくなると、二次電池９に入力される入力電力が小さくなる。電気抵抗３Ｂでの消費量が小さくなると、二次電池９に入力される入力電力が大きくなる。
なお、図６では、電磁弁３Ａが設けられていないが、電磁弁３Ａと電気抵抗３Ｂとを併用して二次電池９に入力される入力電力を制御してもよい。
（第５実施形態）
上述の実施形態の実施形態では、二次電池９の温度Ｔｂが最適範囲（１０℃〜４０℃）にあるとき、又は二次電池９の電圧が最適範囲（４．０Ｖ〜４．１Ｖ）にあるときには、外部負荷からの要求電力を出力部１５から出力していた。しかし、本実施形態は、二次電池９の残量に応じて出力可能な外部出力（最大外部出力という。）を制限するものである。
１．制御の詳細
図７に示す制御は、第４実施形態に係る電源装置１に本実施形態を適用した場合の制御を示す。図７に示すように、先ず、充電が必要な電池パック１７又は未充電の電池パック１７が出力部１５に接続されているか否かが判断される（Ｓ８１）。
充電が必要な電池パック１７等が接続されていないと判断された場合には（Ｓ８１：ＮＯ）、電源装置１に設けられた充電回路（図示せず。）において、出力停止状態が所定時間（例えば、１分）以上、継続しているか否かが判断される（Ｓ８３）。
出力停止状態が所定時間以上、継続していると判断された場合には（Ｓ８３：ＹＥＳ）、出力部１５及び充電回路が停止するとともに、燃料電池５への燃料供給が停止される（Ｓ８５）。出力停止状態が所定時間以上、継続していないと判断された場合には（Ｓ８３：ＮＯ）、Ｓ８１が実行される。
充電が必要な電池パック１７等が接続されていると判断された場合には（Ｓ８１：ＹＥＳ）、二次電池９の残量が８０％以上であるか否かが判断される（Ｓ８７）。二次電池９の残量が８０％以上であると判断された場合には（Ｓ８７：ＹＥＳ）、最大外部出力が制限されることなく、外部負荷からの要求電力を出力可能な状態となる（Ｓ８９）。
二次電池９の残量が８０％未満であると判断された場合には（Ｓ８７：ＮＯ）、二次電池９の残量が５０％以上であるか否かが判断される（Ｓ９１）。二次電池９の残量が５０％以上であると判断された場合には（Ｓ９１：ＹＥＳ）、最大外部出力が第１出力（例えば、２００Ｗ）以下に制限される（Ｓ９３）。
二次電池９の残量が５０％未満であると判断された場合には（Ｓ９１：ＮＯ）、二次電池９の残量が２０％以上であるか否かが判断される（Ｓ９５）。二次電池９の残量が２０％以上であると判断された場合には（Ｓ９５：ＹＥＳ）、最大外部出力が第２出力（例えば、１５０Ｗ）以下に制限される（Ｓ９７）。
そして、二次電池９の残量が２０％未満であると判断された場合には（Ｓ９５：ＮＯ）、最大外部出力が第３出力（例えば、１００Ｗ）以下に制限される（Ｓ９９）。
２．本実施形態に係る充電装置の特徴
本実施形態では、二次電池９の残量に応じて電源装置１の最大外部出力を制限するので、二次電池９の残量不足に起因する不具合の発生を未然に防止でき得る。
（その他の実施形態）
本発明は電源装置に関する発明であるので、本発明に係る電源装置から電力の供給を受けて稼働する機器の種類は不問である。なお、本実施形態に係る電源装置１は屋外での使用も考慮し、防水性や傾斜面に置かれる場合等も想定した構造であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、屋内のみで使用を前提とした電源装置にも適用できる。
上述の実施形態では、着脱自在な燃料カートリッジ３に燃料が充填されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、燃料を配管にて供給する据え置き型の電源装置にも適用できる。
上述の実施形態に係る燃料電池５は直接メタノール型燃料電池であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他方式の燃料電池であってもよい。
上述の実施形態に係る二次電池９はリチウムイオン電池であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の二次電池であってもよい。
上述の実施形態では、ＦＣ出力、つまり燃料電池５に供給する燃料の量を制御することにより、間接的に二次電池９から出力される電力（電池出力）を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電池出力を直接的に制御してもよい。
上述の実施形態では、電流値を制御することにより電力を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電圧値又は電圧値及び電流値を制御することにより電力を制御してもよい。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
１… 電源装置 ３… 燃料カートリッジ ３Ａ… 電磁弁
３Ｂ… 電気抵抗 ５… 燃料電池 ７… 充電回路 ９… 二次電池
１１… 制御部 １１Ａ… 第１電流計 １１Ｂ… 第２電流計
１１Ｃ… 温度計 １１Ｄ… 電圧計 １３… ケーシング
１３Ａ… 吸気口 １５… 出力部

Claims (11)

  1. 燃料と酸化剤とを酸化反応させて電力を発生させる燃料電池と、
    充放電可能な二次電池と、
    前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
    外部に電力を出力する出力部と、
    前記温度検出部にて検出された検出温度に基づいて、前記燃料電池から前記二次電池に入力される入力電力、及び当該二次電池から出力される出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御可能な制御部と
    を備えることを特徴とする電源装置。
  2. 前記制御部は、前記検出温度が予め設定された第１所定温度未満の場合には、前記検出温度が前記第１所定温度以上の場合に比べて前記入力電力を小さくする制御モードを有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記制御部は、前記検出温度が予め設定された第１所定温度未満の場合には、前記検出温度が前記第１所定温度以上の場合に比べて前記入力電力を大きくする制御モードを有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
  4. 前記制御部は、
    前記検出温度が予め設定された第１所定温度未満の場合であって前記二次電池の残量が予め決められた所定残量より大きい場合に、前記検出温度が前記第１所定温度以上の場合に比べて前記入力電力を小さくする制御モードと、
    前記検出温度が予め設定された第１所定温度未満の場合であって前記二次電池の残量が前記所定残量以下の場合に、前記検出温度が前記第１所定温度以上の場合に比べて前記入力電力を大きくする制御モードと
    を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
  5. 前記制御部は、前記検出温度が前記第１所定温度より低い値に予め設定された第２所定温度未満の場合には、前記入力電力を０とする制御モードを有することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の電源装置。
  6. 前記制御部は、前記検出温度が前記第１所定温度より高い値に予め設定された第３所定温度未満の場合には、前記出力部から出力される出力電力を制御目標として前記入力電力の大きさを制御する制御モードを有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の電源装置。
  7. 前記制御部は、前記検出温度が前記第３所定温度より高い値に予め設定された第４所定温度未満である場合には、前記燃料電池から出力される出力電力を予め設定された上限電力以下とするとともに、前記二次電池から前記出力部に向けて出力される出力電力、又は前記二次電池に入力される入力電力を予め設定された上限値以下となるように前記燃料電池から出力される出力電力を制御する制御モードを有することを特徴とする請求項６に記載の電源装置。
  8. 前記制御部は、前記検出温度が前記第３所定温度より高い値に予め設定された第５所定温度より高い場合には、前記入力電力を０とする制御モードを有することを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
  9. 燃料と酸化剤とを酸化反応させて電力を発生させる燃料電池と、
    充放電可能な二次電池と、
    前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、
    外部に電力を出力する出力部と、
    前記電圧検出部にて検出された検出電圧が予め設定された第１所定電圧より高い場合には、前記検出電圧が前記第１所定電圧以下の場合に比べて、前記燃料電池から前記二次電池に入力される入力電力を小さくする制御モードを有する制御部と
    を備えることを特徴とする電源装置。
  10. 前記制御部は、前記検出電圧が前記第１所定電圧より高い場合には、前記入力電力を０とする制御モードを有することを特徴とする請求項９に記載の電源装置。
  11. 前記制御部は、前記燃料電池に供給する燃料の量を調節することにより前記入力電力を制御することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電源装置。
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