专利名称：燃料电池单元、燃料电池单元的控制方法和信息处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池单元、燃料电池单元的控制方法和信息处理设备。更具体地说，本发明涉及进行再生(refresh)处理的燃料电池单元，控制燃料电池单元的方法和与燃料电池单元连接的信息处理设备。
背景技术：
目前锂离子电池被用作信息处理设备的二次电池(它是一种供电源)。和抛弃式一次电池相反，二次电池的特征之一在于当利用例如商用电源充电时，二次电池可被反复使用。
但是，由于是二次电池，因此锂离子电池需要商用电源来充电。
随着近年来信息处理设备的性能的显著提高，信息处理设备的电力消耗也呈向上的趋势。因此，要求由向信息处理设备供给电力的锂离子电池提供的能量密度，即单位体积或单位质量的能量输出的量被增大；但是，在目前的情况下，难以指望明显的提高。
理论上，认为燃料电池的能量密度为锂离子电池的10倍(例如，参见非专利文献1)。这表明当燃料电池具有和锂离子电池相同的体积或质量时，燃料电池具有供给更长时间(例如10倍时间)的电力的潜能。另外，还表明当燃料电池和锂离子电池具有相同的供电时间时，燃料电池具有和锂离子电池相比，减小尺寸和重量的潜能。
此外，就燃料电池来说，诸如甲醇之类的燃料可被密封在小容器内，作为单元的小型密封件的替换能够消除对使用外部电源进行充电的需要。从而，和在不存在任何AC电源设施的地方使用锂离子电池向信息处理设备供给电力的情况相比，燃料电池的使用允许信息处理设备长时间工作。
此外，当利用锂离子电池的信息处理设备(例如，笔记本型个人计算机)被长时间使用时，信息处理设备难以依靠从锂离子电池供给的电力长时间工作，从而，信息处理设备的使用局限于可利用AC电源获得供电的环境。相反，和使用锂离子电池的情况相比，使用燃料电池向信息处理设备供给电力允许信息处理设备长时间工作，并且还能够提供消除上面提及的局限性的优点。
鉴于上述情况，正在研究和开发目的在于向信息处理设备供给电力的燃料电池。例如，在专利文献1、专利文献2和专利文献3中公开了相关的技术。
存在各种燃料电池系统(例如，参见非专利文献2)。但是，当考虑到燃料电池的体积小、重量轻和易处理性时，直接甲醇燃料电池(DMFC)适合于信息处理设备。这种燃料电池系统利用甲醇作为燃料，甲醇被直接供给燃料电池电极，而不被转换成氢。
对于直接甲醇燃料电池来说，供给燃料电极的甲醇的浓度是重要的。高浓度导致发电效率降低，从而不能提供令人满意的性能。这由其中用作燃料的部分甲醇通过夹在燃料电极(负电极)和空气电极(正电极)之间的电解质膜(具体地说，固体聚合物电解质膜)的现象(称为跨越现象)引起。当甲醇的浓度高时，跨越现象变得更明显，当低浓度的甲醇被供给燃料电极时，跨越现象被削弱。
另一方面，当使用低浓度甲醇作为燃料时，尽管易于保证高性能，但是和使用高浓度甲醇的情况相比，燃料的体积被增大(例如增大到10倍)。从而燃料容器(即燃料罐)变大。
因此，通过把高浓度甲醇封闭在燃料罐中，能够实现小型化。另外，在甲醇被提供给燃料电极之前，通过使小型泵、阀等循环在发电期间产生的水，并通过稀释降低高浓度甲醇的浓度，能够减少跨越现象。系统还能够提高发电效率。下面，用于循环的这些泵、阀等将被称为“辅助部分”，这种用于循环的系统将被称为“稀释循环系统”。
这样的方法(如在非专利文献1中公开的)能够实现具有高发电效率的小型、轻便的燃料电池单元。
JP-A2003-142137[专利文献2]JP-A2003-86192[专利文献3]JP-A2002-169629[非专利文献1]“Fuel Cell 2004(Nenryou-Denchi 2004)”NikkeiBusiness Publications，Inc.，第49-50页和第64页，2003年10月。
“Everything of Fuel Cell(Nenryoudnechi-no-subete”，Hironosuke Ikeda，Nippon Jitsugyo Publishing Co.Ltd.，2001年8月。
在说明本发明要解决的问题之前，将首先简要说明燃料电池的工作原理。由于在已知的文献(例如上面提及的非专利文献1)中已详细说明了燃料电池的工作原理，因此现在将说明该原理的概要。
图1图解说明直接甲醇燃料电池(DMFC)5的工作原理。在DMFC5中，电解质膜1被设置在中心，由燃料电极(负电极)2和空气电极(正电极)3从相对两边夹在中间。
当甲醇-水溶液被引入DMFC5的燃料电极2的一端时，在燃料电极2发生甲醇的氧化反应。从而，产生电子(e-)，氢离子(H+)和二氧化碳(CO2)。氢离子(H+)通过电解质膜1到达空气电极3。二氧化碳(CO2)从燃料电极2的另一端排出。
电子(e-)通过负载4，从燃料电极2流到空气电极3。电子的流动使得能够向外部设备供给电力。在空气电极3，从外部引入的空气中的氧气(O2)与通过电解质膜1的氢离子(H+)和通过负载4循环的电子(e-)反应，从而产生H2O(水蒸汽)。
图1仅仅图解说明燃料电池结构的一个单元，实践中，多个DMFC5被堆叠，以提供预定的电压和电流。DMFC5的层叠被称为“DMFC电池组”。
在燃料电池的发电过程中，在燃料电极2中，作为反应产物之一，产生二氧化碳(CO2)。二氧化碳和反应中未使用的甲醇/水溶液一起从燃料电极2的另一端排出。
但是，只有一部分的二氧化碳以气泡的形式附着在燃料电极2上，使得燃料电极2的反应面积降低，从而可导致发电能力降低。
另一方面，在空气电极3中，以水蒸汽的形式产生作为反应产物的水(H2O)。水蒸汽以液态水的形式被回收，并被用于稀释高浓度甲醇。但是，部分水蒸汽以水滴的形式附着在空气电极3上，使得空气电极3的反应面积减小，从而可导致发电能力降低。
为了消除是造成发电能力降低的原因的这些因素，通常尝试被称为“再生处理”的特殊处理。具体地说，再生处理是其中在预定时期内，通过按照和普通发电不同的方式，例如通过使用更高的压力，分别把甲醇/水溶液和空气喷射到燃料电极2和空气电极3，强制清除分别附在燃料电极2和空气电极3上的气泡和水滴的处理。
在正在进行再生处理的过程中的燃料电池单元的状态被称为“再生状态”。再生处理使得能够避免发电能力降低，和维持不变的发电能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种对发电装置进行再生处理，以便避免发电能力的降低和维持恒定的发电能力的燃料电池单元、燃料电池单元的控制方法和将与燃料电池单元连接的信息处理设备。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种燃料电池单元，所述燃料电池单元包括用于建立与外部设备的连接的连接部分；通过利用燃料电池，产生将通过连接部分供给外部设备的电力的发电装置；设置在发电装置中，至少把燃料和空气注入到燃料电池中的辅助部分；和自动进行再生处理，以提高发电装置的发电效率的控制器。
本发明的第二方面提供一种具有燃料电池单元的信息处理设备，所述燃料电池包括利用燃料电池发电的发电装置，和对发电装置进行再生处理的控制器。所述信息处理设备包括将与燃料电池单元连接的连接部分；通过连接部分向燃料电池单元供电的供电单元；和控制从供电单元到燃料电池单元的供电，并控制通过连接部分与控制器的通信的供电控制器。
本发明的第三方面提供一种控制与外部设备连接的燃料电池单元的方法，所述燃料电池单元包括利用燃料电池发电的发电装置和控制器。所述方法包括下述步骤通过控制器自动开始对发电装置的再生处理；和在开始再生处理之后，当控制器从外部设备收到读取关于燃料电池单元的供电信息时，由控制器把指示燃料电池单元正在执行再生处理的过程中的供电信息传送给外部设备；和由控制器自动结束再生处理。
图1解释燃料电池(DMFC)的工作原理；图2是根据本发明的燃料电池单元的一个实施例的外视图；图3是表示根据本发明的信息处理设备的一个实施例与图2中所示的燃料电池单元连接的状态的外视图；图4是主要表示燃料电池单元的发电装置的示意图；图5是表示图3中所示的信息处理设备与燃料电池单元连接的状态的示意图；图6是解释燃料电池单元和信息处理设备的第一实施例的示意图；图7是根据本发明的燃料电池单元的状态转移图；图8是表示关于根据本发明的燃料电池单元的主要控制命令的表格；图9是表示关于根据本发明的燃料电池单元的主要供电信息的表格；图10是表示本发明中的再生处理的流程图；图11是表示禁止和允许转移到再生处理的流程图。
具体实施例方式
下面参考附图，说明根据本发明的燃料电池单元、信息处理设备、燃料电池单元的控制方法和信息处理设备的供电控制方法的实施例。
图2是根据本发明的燃料电池单元的第一实施例的外视图。参见图2，燃料电池单元10包含用于安装诸如笔记本个人计算机之类的信息处理设备的背部的安装部分11，和燃料电池单元本体12。燃料电池单元本体12包含基于电化学反应发电的DMFC电池组，和用于注入和循环用作DMFC电池组的燃料的甲醇及空气的辅助部分(泵、阀等)。
在燃料电池单元本体12的单元外壳12a中，在图2中的右端，装有一个可拆卸的燃料罐(未示出)。盖子12b是可拆开的，以便能够替换燃料罐。
信息处理设备被安放在安装部分11上。在安装部分11的顶面上，设置一个用作用于与图3中所示的信息处理设备18建立连接的连接部分的对接连接器14。另一方面，在信息处理设备18的背部底面上，设置一个用作用于与燃料电池单元10建立连接的连接部分的对接连接器21(未示出)，对接连接器21与燃料电池单元10的对接连接器14机械连接和电连接。多组定位突起15和挂钩16均被布置在安装部分11的三个位置上，这些多组定位突起15和挂钩16被插入设置于信息处理设备18的背部底面中的对应三个开孔中。
当试图从燃料电池单元10取下信息处理设备18时，推动图2中所示的燃料电池单元10中的弹出按钮17，从而锁定机构(未示出)被解除，便于容易地取下燃料电池单元10。
图3是表示诸如笔记本个人计算机之类的信息处理设备18被安装在燃料电池单元10的安装部分11上，并与之连接的状态的外视图。
图2和3中所示的燃料电池单元10的可能形状和大小，以及对接连接器14的可能形状和位置包括各种类型。
下面，将说明根据本发明的燃料电池单元10的结构。特别地，将参考图4中所示的示意图详细说明DMFC电池组和设置在其周围的辅助部分。
燃料电池单元10包括发电装置40和起燃料电池单元10的控制器作用的燃料电池控制器41。燃料电池控制器41执行对于发电装置40的控制，并且具有与信息处理设备18通信的功能。
发电装置40具有在进行发电中起主要作用的DMFC电池组42，和容纳用作燃料的甲醇的燃料罐43。高浓度甲醇被封闭在燃料罐43中。燃料罐43是可拆卸的，以便当燃料用完时，能够容易地更换。
在直接甲醇燃料电池中，为了提高发电效率，必须减小跨越现象。适于该目的的一种有效方法是把高浓度甲醇稀释成低浓度甲醇，随后将其注入到燃料电极47。为了实现这种方法，燃料电池单元10采用稀释循环系统62，稀释循环系统62被布置在发电装置40中。稀释循环系统62由包括多个组成元件的辅助部分63实现。
如图4中所示，通过用导管连接安装在用于循环甲醇/水溶液，水等的液路和用于循环空气等的气路中的燃料供给泵44，混合罐45，液体供给泵46，混合罐阀48，空气供给泵50，空气供给阀51，冷凝器53，冷却风扇54，水回收罐55，水回收泵56，排气阀57等，构成辅助部分63。
下面将沿着燃料和空气(氧气)的流动，说明燃料电池单元10的发电部分40的发电机理。
首先，燃料罐43中的高浓度甲醇通过燃料供给泵44流入到混合罐45中。在混合罐45中，使高浓度甲醇与回收的水和来自燃料电极47的低浓度甲醇(发电反应的残留部分)混合，并被稀释，从而产生低浓度甲醇。控制低浓度甲醇的浓度，以便能够保持可以实现高发电效率的浓度(例如3-6％(质量百分比))。例如，通过根据浓度传感器60的信息，控制由燃料供给泵44向混合罐45供给的高浓度甲醇的量，实现所述控制。另外，也可通过利用水回收泵56等控回流到混合罐45的水的量，实现所述控制。
在混合罐45中稀释的甲醇/水溶液由液体供给泵46加压，并被注入到DMFC电池组42的燃料电极(负电极)47。在每个燃料电极47，发生甲醇的氧化反应，从而产生电子。在氧化反应中产生的氢离子(H+)通过DMFC电池组42，到达每个空气电极(正电极)52。
另一方面，由在每个燃料电极47中发生的氧化反应产生的二氧化碳和反应中未被使用的甲醇/水溶液一起回流到混合罐45。在混合罐45中被汽化之后，二氧化碳通过混合罐阀48流向冷凝器53，并最终通过排气阀57从排出口58排出。
同时，从进气口49获得空气(氧气)流，在由空气供给泵50加压之后，空气(氧气)通过空气供给阀51被注入到空气电极(正电极)52。在每个空气电极52，进行氧(O2)的还原反应，使得由来自外部负载的电子(e-)，来自燃料电极47的氢离子(H+)，和来自空气电极的氧(O2)，以水蒸汽的形式产生水(H2O)，并进入冷凝器53。在冷凝器53中，水蒸汽由冷却风扇54从气相冷却到液相(水)，并被暂时累积在水回收罐55中。借助水回收泵56，回收的水被提供给混合罐45。因此，实现了稀释高浓度甲醇的稀释循环系统62。
从依据稀释循环系统62的燃料电池单元10的发电机理可看出，为了用DMFC电池组42开始发电，必须驱动辅助部分63，例如泵44、46、50和56；和阀48、51和57；或者冷却风扇54。从而，甲醇/水溶液和空气(氧气)被注入到DMFC电池组42，在DMFC电池组42发生电化学反应，从而提供电力。相反，为了停止发电，可停止这些辅助部分63的驱动。
燃料电池单元10中的泵44、46、50和56，和阀48、51和57被布置在发电装置40内的多个位置，构成稀释循环系统62。于是，不仅当开始发电和停止发电时，而且当例如发生信息处理设备18中的负载变化或者在发电过程中出现紧急情况时，基于辅助部分63间的相互配合的对辅助部分63的恰当驱动控制都特别重要。对这些辅助部分63的控制由燃料电池单元10的燃料电池控制器41进行。
维持发电能力的再生处理也由控制这些辅助部分63的燃料电池控制器41进行。
因此，将参考图5-11详细说明燃料电池控制器41的操作。
图5表示作为能够与布置在燃料电池单元10一侧的燃料电池控制器41通信的信息处理设备的一个例子的信息处理设备18的系统。信息处理设备18包含CPU65、主存储器66、显示控制器67、显示器68、硬盘驱动器(HDD)69、键盘控制器70、指示装置71、键盘72、软盘驱动器(FDD)73、在上述组成组件之间传送信号的总线74、和所谓的北桥75及南桥76，上述两个桥接器75和76均用作转换通过总线74传送的信号的装置。另外，信息处理设备18中具有一个供电单元79，供电单元79拥有一个锂离子电池作为二次电池80。供电单元79由信息处理设备18的供电控制器77控制。
作为燃料电池单元10和信息处理设备18之间的电接口，设置控制系统接口和供电系统接口。
控制系统接口是为进行信息处理设备18的供电控制器77和燃料电池单元10的燃料电池控制器41之间的通信而提供的接口。信息处理设备18和燃料电池单元10之间通过控制系统接口的通信通过例如诸如I2C总线78之类的串行总线来实现。
供电系统接口是为在燃料电池单元10和信息处理设备18之间交换电力而设置的接口。例如，由发电装置40中的DMFC电池组42产生的电力通过燃料电池控制器41和对接连接器14和21(供电线82)被提供给信息处理设备18。供电系统接口还具有从信息处理设备18的供电单元79到燃料电池单元10内的辅助部分63等设置的供电线83。
根据燃料电池单元10的类型，在供电线83的数目方面，燃料电池单元10可不同。
已经过AC/DC转换的直流电通过AC适配器接头81被提供给信息处理设备18的供电单元79，从而，允许信息处理设备18工作，并且使二次电池(锂离子电池)80可被充电。
图6是表示燃料电池单元10的燃料电池控制器41和信息处理设备18的供电单元79之间的电连接关系的结构例子。
利用对接连接器14和21，燃料电池单元10和信息处理设备18相互机械连接和电连接。对接连接器14和21包括第一供电端子(即输出供电端子)91，用于把燃料电池单元10中的DMFC电池组42产生的电力提供给信息处理设备18；和第二供电端子(即，辅助部分的输入供电端子)92，用于通过调压器94向燃料电池单元10中的微计算机95供电，和通过开关101向辅助部分的供电电路97供电。另外，对接连接器14和21还具有第三供电端子92a，用于从信息处理设备18向非易失性存储器(EEPROM)99供电。
另外，对接连接器14和21具有用于通信的输入/输出端子93，用于进行信息处理设备18的供电控制器77与燃料电池单元10中的微计算机95之间的通信，最好用于进行供电控制器77与可写的非易失性存储器(EEPROM)99之间的通信。
下面，利用图6中表示的示意图和图7中表示的燃料电池单元10的状态转移图，说明在由燃料电池单元10中的DMFC电池组42产生的电力被供给信息处理设备18之前，执行的处理的流程。
这里，假定信息处理设备18中的二次电池(锂离子电池)80处于被充电预定电能的状态，并且图6中所示的所有开关都打开。
首先，根据来自连接器连接检测器111的信号，信息处理设备18的供电控制器77识别信息处理设备18和燃料电池单元10已通过对接连接器14和21相互机械连接和电连接。
一旦信息处理设备18和燃料电池单元10已通过对接连接器14和21相互机械连接，就通过第三供电端子92a，从信息处理设备18一侧向燃料电池控制器41中的非易失性存储器(EEPROM)99提供电力。在EEPROM99中，预先保存燃料电池单元10的识别信息等。识别信息可包括诸如燃料电池单元10的组件代码，生产序列号，额定输出之类的信息。EEPROM99与诸如I2C总线78之类的串行总线连接，当向其供电时，保存在EEPROM99中的数据是可读的。借助图6中所示的结构，供电控制器77能够通过用于通信的输入/输出端子93读取EEPROM99的信息。
这种状态是其中燃料电池单元10还没有产生电力，并且除了给EEPROM99的供电之外，不向燃料电池单元10的内部提供任何供电的状态。该状态对应于图7中的状态转移图中的“停止状态”ST10。
在“停止状态”ST10下，一旦例如设置在燃料电池单元10中的主开关112已被闭合，那么该状态转变成图7中所示的“备用状态”ST20。主开关112例如被安排成用户能够打开/闭合它，主开关112的一个例子是滑动开关。
当闭合主开关112时，信息处理设备18的供电控制器77根据来自信息处理设备18的主开关打开/闭合检测器113的信号，识别出主开关112已被闭合。随后，供电控制器77通过I2C总线78读取保存在燃料电池单元10的EEPROM99中的燃料电池单元10的识别信息。一旦供电控制器77根据读取的识别信息，确定连接的燃料电池单元10是与信息处理设备18相配的燃料电池单元，供电控制器77就闭合开关100。
当闭合开关100时，信息处理设备18中的二次电池80的电力通过第二供电端子92被提供给燃料电池控制器41中的微计算机95。该状态被称为“备用状态”ST20。在该阶段，还未向辅助部分的供电电路97提供供电，从而辅助部分63还没有开始工作。
但是，微计算机95在工作，并且处于能够通过I2C总线78，接收来自信息处理设备18的供电控制器77的各种控制命令的状态。另外，相反地，微计算机95处于能够同样通过I2C总线78，把关于燃料电池单元10的供电信息传送给信息处理设备18的状态。
图8表示从信息处理设备18的供电控制器77发送给燃料电池控制器41中的微计算机95的控制命令的一个例子。
另一方面，图9表示从燃料电池控制器41中的微计算机95发送给信息处理设备18的供电控制器77的主要供电信息的一个例子。
通过读取图9中所示的供电信息中的“DMFC工作状态”，信息处理设备18的供电控制器77能够识别出燃料电池单元10处于“备用状态”ST20。
在“备用状态”ST20下，当供电控制器77把图8中所示的控制命令中的“DMFC工作ON请求”命令发送给燃料电池控制器41时，当收到该命令时，燃料电池控制器41使燃料电池单元10的状态转变到“预热状态”ST30(参见图7)。
具体地说，微计算机95控制燃料电池控制器41中的开关101闭合，从而从信息处理设备18向辅助部分的供电电路97供电。此外，通过利用控制信号，微计算机95驱动发电装置40中的辅助部分63，即，图4中所示的泵44、46、50和56；阀48、51和57；冷却风扇54等。另外，微计算机95闭合燃料电池控制器41中的开关102。
从而，在燃料电池单元10中，甲醇/水溶液和空气被注入到发电装置40中的DMFC电池组42，从而开始发电。DMFC产生的电力开始被提供给信息处理设备18。但是，由于发电输出不会立即到达额定值，因此，在发电输出达到额定值之前的状态将被称为“预热状态”ST30。
一旦燃料电池控制器41中的微计算机95通过监视例如DMFC电池组42的输出电压和温度，确定DMFC电池组42的输出已达到额定值，它就打开开关101，并把辅助部分63的供电源从信息处理设备18切换到DMFC电池组42。这种状态是“ON状态”ST40(参见图7)。
上面是从“停止状态”ST10到“ON状态”ST40的状态转变的简短概述。
当燃料电池单元10的状态进入“ON状态”ST40时，信息处理设备18的供电控制器77闭合图6中所示的开关103和105。从而，在已通过DC/DC转换被转换成预定电压之后，来自燃料电池单元10的电力可被提供给信息处理设备18内的每个负载。当存在多余的产生电力时，信息处理设备18中的开关104可被闭合，以便对二次电池80充电。
下面将说明再生处理和再生状态ST50。
在发电过程中，发生附在燃料电极47上的二氧化碳气泡和附在空气电极52上的水滴降低发电能力的现象。“再生处理”是恢复降低的发电能力的处理操作。可能的再生处理方法包括各种。这里，将参考图10中的流程图，图6中的示意图和图7中的状态转移图，说明该方法的典型实施例。
在发电的过程中出现发电能力的降低，要求再生处理的状态是“ON”状态ST40。
确定转移到再现处理的一种可能方法是信息处理设备18的供电控制器77监视图9中所示的供电信息中的“DMFC电池组输出电压”，其中，当输出电压的数值变得小于预定值时，供电控制器77将其显示在信息处理设备18中的显示器68上，催促用户进行到再生处理的转移。但是，这种方法使用户负担转移操作。
情况既然如此，那么理想的是燃料电池控制器41自动进行再生处理。为了进行自动的再生处理，必须自动确定到再生处理的转移，或者再生处理的终止。为此可能的方法包括(1)燃料电池控制器41中的微计算机95监视DMFC电池组42的输出电压，其中，一旦输出电压变得小于预定值，那么微计算机95自动把燃料电池单元10的状态转移到“再生状态”ST50，从而开始再生处理，并且其中，一旦DMFC电池组电压已恢复到预定值或者更高，那么微计算机95终止再生处理，使燃料电池单元10的状态返回“ON状态”ST40；(2)一旦“ON状态”ST40已持续预定的一段时间，微计算机95就自动把燃料电池单元10的状态转变到“再生状态”ST50，进行独立确定的预定一段时间的再生处理，在该段时间过去之后，微计算机95自动终止再生处理，从而使燃料电池单元10的状态返回“ON状态”ST40；和(3)上述方法(1)和(2)的组合方法。
图10解释其中按照上述方法(1)-(3)中的方法(2)，每隔预定的一段时间进行再生处理的实施例。
首先，计数“ON状态”ST40的持续时间，确定该持续时间是否已过去预定的时段，例如1小时(S10)。如果确定已过去1小时，即，步骤S10中的确定结果为“是”，那么“DMFC工作状态”(图9中所示的供电信息中的No.1)被设置成“再生状态”(S11)，允许从信息处理设备18向辅助部分63供电的开关101被闭合。另外，DMFC电池组42的输出开关102被断开(S12)。从而，从燃料电池单元10向信息处理设备18的供电被切断，只进行通过第二供电端子92从信息处理设备18一方对辅助部分63和微计算机95的供电。
随后，停止空气供给泵50，液体供给泵46被单独运转。液体供给泵46的运转状态持续例如40-50秒(S13)。步骤S13使附在燃料电极47内的液体供给路径上的二氧化碳气泡可被清除掉。
随后，停止液体供给泵46，并在最大功率下运转空气供给泵50。空气供给泵50的运转状态持续例如10-20秒(S14)。步骤S14使附在空气电极52内的空气供给路径上的水滴可被同样地清除掉。
之后，使液体供给泵46和空气供给泵50返回正常的运转状态(S15)，并闭合DMFC电池组42的输出开关102(S16)。微计算机95等待DMFC电池组42的输出电压返回正常值(S17)，如果确定DMFC电池组42的输出电压正常(即，步骤S17中的确定结果为“是”)，那么微计算机95闭合开关101，允许从DMFC电池组42向辅助部分63供电，从而把“DMFC工作状态”(图9中所示的供电信息中的No.1)设置成“ON状态”(S18)。这使DMFC电池组42的输出被提供给信息处理设备18，另外，被提供给燃料电池单元10内的辅助部分63等。
重复上述流程使得能够完成自动的再生处理。
虽然说明了根据本发明的具有再生状态的燃料电池单元的第一实施例，不过其它实施例也是可能的。
在第一实施例中，在“再生状态”ST50下，DMFC电池组42的输出被完全切断。其目的是避免在燃料电极47和空气电极52中出现新的气泡和水滴，从而使再生处理有效。即，第一实施例是优先考虑燃料电池单元10的再生处理，而不是对信息处理设备18的供电的实施例。
另外，在第一实施例中，在再生处理的过程中对辅助部分63的供电被安排成从信息处理设备18中的二次电池供给。这是因为许多信息处理设备18，例如笔记本个人计算机一开始都具有装在其中的二次电池，二次电池的有效利用使得能够实现燃料电池单元10的小型化和减轻重量。
但是，一些信息处理设备18并不具有装在其中的二次电池。这种情况下，其中把二次电池装在燃料电池单元10中，并且在再生处理期间对辅助部分63的供电由来自装入的二次电池的电力提供的实施例自然是可行的。该第二实施例消除了对在再生处理期间，通过第二供电端子92(参见图6)从信息处理设备18供电的需要。
此外，在第一实施例中，由于自动再生处理是可能的，因此能够在用户的视线之外进行再生处理从而增大了用户的便利性。
另一方面，如图9中的供电信息和图10中的流程图中所示，在再生处理期间，“再生状态”作为供电信息被返回给信息处理设备。依据该供电信息，至少在再生处理期间，信息处理设备一方能够根据需要，使用户意识到该效果。
下面将说明当信息处理设备18中的二次电池80的余量已降低到规定值之下，即，二次电池80处于低压电池(下面称为“LB”)状态时的再生处理。
由二次电池80运转的许多信息处理设备18检测/确定二次电池80的低余量(LB)状态。“低余量(LB)”状态被看作信息处理设备18的供电的一种异常状态，并被称为装在信息处理设备18中的二次电池80的余量不大于预定值的状态。
二次电池80的低余量的检测/确定并不基于信息处理设备18与燃料电池单元10连接的假定，而是一种甚至能够存在于只具有二次电池(锂离子电池)的常规信息处理设备中的概念。一旦信息处理设备18的二次电池已被确定为处于低余量(LB)状态，那么在已采取措施保存处理过程中的数据之后，例如可采取启动应用程序的终止序列的措施。预先采取这样的措施使得能够避免由于用完二次电池的余量而突然停电，发生应用程序的异常终止和数据等的丢失。
在燃料电池单元10的第一实施例中，在再生处理期间，辅助部分63均从信息处理设备18中的二次电池80供电。于是，在信息处理设备18中的二次电池80的电力在再生处理期间突然消失的情况下，这导致对燃料电池单元10的有害影响。
在燃料电池单元10在稳态下，即，在“ON状态”ST40下发电的时候，辅助部分63均被提供由燃料电池单元10产生的电力。另外，在“ON状态”ST40下，在辅助部分63中，从外部吸入空气的空气供给阀51；和混合罐阀48及把空气排到外部的排气阀57处于打开状态。在“再生状态”ST50下，这些阀同样处于打开状态。于是，在“再生状态”ST50下，在信息处理设备18中的二次电池80的电力消失的情况下，这些阀被保持打开状态，从而导致杂质从外部侵入。这导致燃料电池单元10的可靠性降低。
由于情况如此，作为本发明的第三实施例，实现通过利用信息处理设备18中的二次电池80的低余量(LB)信息，避免上述有害影响的措施。利用图11中所示的流程图描述第三实施例。
首先，燃料电池控制器41中的微计算机95确定通过用于通信的输入/输出端子93从信息处理设备18发送的控制命令是否包含“LB检测处理请求”命令(S20)。当收到“LB检测处理请求”命令时，微计算机95还确定燃料电池单元10的状态(S21)。如果燃料电池单元10处于“ON状态”ST40，那么微计算机95禁止燃料电池单元10的状态转变到“再生状态”(S24)。另一方面，如果燃料电池单元10处于“再生状态”ST50，那么微计算机95把燃料电池单元10的状态强制转变到“ON状态”ST40(S23)。
当二次电池80处于低余量(LB)状态时，图11中所示的流程图中所示的处理总是使燃料电池单元10处于“ON状态”ST40。在“ON状态”ST40下，从DMFC电池组42供给辅助部分63的电力。于是，即使否则理应从信息处理设备18供给的二次电池80的供电消失，辅助部分63也不会受影响，从而避免有害的影响。
在“ON状态”ST40下，DMFC电池组42产生的电力通过第一供电端子91被提供给信息处理设备18，从而使二次电池80可被充电。当二次电池80的余量通过所述充电恢复到高于预定值的值时，信息处理设备18传送“LB解除处理请求”命令。当收到该命令时(S25)，燃料电池控制器41中的微计算机95允许到“再生状态”的转移(S26)。从而，燃料电池单元10返回允许间隔预定的时间执行的自动再生处理的状态。
本发明并不局限于上述实施例，相反通过在实现本发明的阶段中修改其组件来具体体现本发明，而不会脱离本发明的精神和范围。另外，通过恰当地组合在上述实施例中描述的多个组件，可实现各个发明方面。例如，可从在一个实施例中使用的所有组件中除去一些组件。此外，可恰当地组合不同实施例的组件。
工业可应用性根据本发明的燃料电池单元，燃料电池单元控制方法和信息处理设备能够避免发电能力的降低，和维持恒定的发电能力。
权利要求
1.一种燃料电池单元，包括用于建立与外部设备的连接的连接部分；产生将通过连接部分供给外部设备的电力的燃料电池；向燃料电池供给空气和燃料的辅助部分；和控制器，用于控制辅助部分并进行再生处理从而提高发电装置的发电效率。
2.按照权利要求1所述的燃料电池单元，其中控制器每隔预定的时间间隔进行再生处理。
3.按照权利要求1所述的燃料电池单元，其中当燃料电池的输出电压降低到预定值之下时，控制器进行再生处理。
4.按照权利要求1所述的燃料电池单元，其中在再生处理期间，控制器停止通过连接部分从发电装置到外部设备的供电。
5.按照权利要求1所述的燃料电池单元，其中在再生处理期间，控制器通过连接部分从外部设备接收电力。
6.按照权利要求1所述的燃料电池单元，其中，辅助部分包括向燃料电池供给空气的空气供给泵，和向燃料电池供给燃料的燃料供给泵，在驱动燃料供给泵的时候，控制器使空气供给泵停止预定的时间。
7.按照权利要求1所述的燃料电池单元，其中，辅助部分包括向燃料电池供给空气的空气供给泵，和向燃料电池供给燃料的燃料供给泵，在驱动空气供给泵的时候，控制器使燃料供给泵停止预定的时间。
8.按照权利要求1所述的燃料电池单元，其中控制器通过连接部分与外部设备通信。
9.按照权利要求8所述的燃料电池单元，其中响应读取关于燃料电池单元的供电信息的命令，控制器回答它是否在进行再生处理的过程中，所述命令从外部设备发出，并通过连接部分被控制器接收。
10.按照权利要求8所述的燃料电池单元，其中，当控制器通过连接部分收到指示外部设备处于异常状态的命令时，禁止进行再生处理，当控制器通过连接部分收到指示外部设备已从异常状态恢复的命令时，允许进行再生处理。
11.一种信息处理设备，包括燃料电池单元，所述燃料电池单元包括燃料电池和用于进行再生处理从而提高燃料电池的发电效率的控制器；与燃料电池单元连接的连接部分；通过连接部分，向燃料电池单元供电的供电单元；和控制从供电单元到燃料电池单元的供电的供电控制器。
12.按照权利要求11所述的信息处理设备，其中在再生处理期间，供电控制器通过连接部分，把从供电单元供给的电力供给燃料电池单元。
13.按照权利要求11所述的信息处理设备，其中，供电控制器控制与控制器的通信，把读取供电信息的命令传送给燃料电池单元，并接收关于燃料电池单元是否在进行再生处理的过程中的供电信息。
14.按照权利要求11所述的信息处理设备，其中，当供电单元处地异常状态下时，供电控制器通过连接部分传送指示供电单元处于异常状态的命令，并且其中，当供电单元已从异常状态恢复时，供电控制器通过连接部分传送指示供电单元已从异常状态恢复的命令。
15.按照权利要求11所述的信息处理设备，其中燃料电池单元和连接部分是可拆开的。
16.一种控制燃料电池单元的方法，所述燃料电池单元可与外部设备连接，并且包括燃料电池、控制燃料电池的发电的控制器、向燃料电池供给空气的空气供给泵和向燃料电池供给燃料的液体供给泵，所述方法包括进行再生处理的步骤，其中进行再生处理的步骤包括下述步骤使空气供给泵停止预定的时间；和驱动液体供给泵预定的时间。
17.按照权利要求16所述的控制燃料电池单元的方法，其中，进行再生处理的步骤包括下述步骤把空气供给泵驱动第二预定时间；和使液体供给泵停止第二预定时间。
18.按照权利要求16所述的控制燃料电池单元的方法，其中，进行再生处理的步骤包括下述步骤在再生处理期间，停止把燃料电池产生的电力供给外部设备。
19.按照权利要求16所述的控制燃料电池单元的方法，其中，在再生处理期间，控制器接受来自外部设备的供电。
20.按照权利要求16所述的控制燃料电池单元的方法，其中，间隔预定的时间间隔进行再生处理。
21.按照权利要求16所述的控制燃料电池单元的方法，其中，响应读取关于燃料电池单元的供电信息的命令，控制器回答它是否在进行再生处理的过程中，所述命令发自外部设备，并由控制器接收。
22.按照权利要求16所述的控制燃料电池单元的方法，其中，当控制器从外部设备收到指示外部设备处于异常状态的命令时，禁止进行再生处理，和当控制器收到指示外部设备已从异常状态恢复的命令时，允许进行再生处理。
全文摘要
根据本发明的燃料电池单元包括用于建立与外部设备的连接的连接部分、产生将通过连接部分供给外部设备的电力的燃料电池、向燃料电池供给空气和燃料的辅助部分，和控制辅助部分并进行再生处理从而提高发电装置的发电效率的控制器。这种结构能够避免发电能力的降低，和保持恒定的发电能力。
文档编号H01M8/10GK1926707SQ20058000612
公开日2007年3月7日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者中村浩二, 尾关明弘, 二宫良次 申请人:株式会社东芝