專利名稱：控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特別關(guān)于透過(guò)直流電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)控制直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端的電壓值，使其維持一個(gè)定電壓范圍之內(nèi)，讓燃料電池在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)一直運(yùn)作。
背景技術(shù)：
熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器(DC Converte)例如用于二次電池的習(xí)知直流電壓轉(zhuǎn)換器，在設(shè)計(jì)時(shí)通常只須考慮到輸出定電壓的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，而不用擔(dān)心二次電池所產(chǎn)生的電力其電壓對(duì)于熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器的影響，此是因?yàn)槎坞姵貙儆谝环N充電后便而儲(chǔ)存能量的能量容器，在使用時(shí)因放電而釋出能量，且二次電池在放電時(shí)若是電量充足，則二次電池的輸出電壓能夠維持在一定電壓，所以熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器便不用擔(dān)心其所接的輸入電壓不穩(wěn)的情況。然而，燃料電池是屬于一種能量轉(zhuǎn)換器，其并不先行預(yù)儲(chǔ)能量，所以如果燃料電池搭配使用熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，由于燃料電池的所產(chǎn)生電力其電壓值會(huì)因?yàn)橥饨缲?fù)載而有很大的變化，所以此時(shí)，熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器仍是利用燃料電池變化后的輸入電壓來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器雖然仍能夠產(chǎn)生一個(gè)輸出定電壓，但所造成的結(jié)果卻是讓燃料電池不見得在最佳功率輸出狀態(tài)下運(yùn)作。
本發(fā)明發(fā)明人有鑒于熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器無(wú)法對(duì)燃料電池來(lái)提供最佳功率輸出狀態(tài)運(yùn)作的操作模式，設(shè)計(jì)出一種控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，使得燃料電池在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)一直運(yùn)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，讓直流電壓轉(zhuǎn)換器除了提供輸出電壓能夠維持在一定電壓的功能外，同時(shí)讓燃料電池在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)一直運(yùn)作。
為了達(dá)成本發(fā)明上述目的，本發(fā)明提供一種控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，包括下列步驟提供直流電壓轉(zhuǎn)換器(DC Converter)與燃料電池，并且將直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端與燃料電池的電壓輸出端相連接。直流電壓轉(zhuǎn)換器利用燃料電池的輸出電壓，轉(zhuǎn)換輸出為輸出定電壓。直流電壓轉(zhuǎn)換器使得直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端維持在一個(gè)定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)，其中定電壓預(yù)定范圍依據(jù)燃料電池的膜電極組數(shù)量以及膜電極組所產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，來(lái)設(shè)定該定電壓預(yù)定范圍其電壓范圍值。使得所述的燃料電池的輸出電壓維持在所述的定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)。
其中，所述膜電極組，可為一個(gè)直接甲醇燃料電池的膜電極組；以及單一個(gè)所述膜電極組的電壓范圍值，介于0.3V至0.4V間。所述的直接甲醇燃料電池的膜電極組數(shù)量，為N個(gè)；以及所述定電壓預(yù)定范圍，介于0.3V*N至0.4V*N間。
所述膜電極組，也可為一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組；以及單一個(gè)所述膜電極組的電壓范圍值，介于0.5V至0.6V間。所述質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組數(shù)量，為N個(gè)；以及所述定電壓預(yù)定范圍，介于0.5V*N至0.6V*N間。
所述單一個(gè)所述膜電極組于產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，介于VA至VB間。所述膜電極組數(shù)量，為N個(gè)；以及所述定電壓預(yù)定范圍，介于VA*N至VB*N間。
所述燃料電池，為一利用印刷電路板制程所制造的燃料電池。
本發(fā)明所述的控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其透過(guò)直流電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)控制直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端的電壓值，使其維持一個(gè)定電壓范圍之內(nèi)，讓燃料電池在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)一直運(yùn)作。


圖1為本發(fā)明控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法流程圖；圖2為本發(fā)明控制方法所使用的燃料電池其單一個(gè)膜電極組的電壓-功率特性曲線圖；圖3為實(shí)施本發(fā)明控制方法的直流電壓轉(zhuǎn)換器其與燃料電池、負(fù)載一起連接使用的狀態(tài)圖；圖4為依據(jù)圖3的具體實(shí)施例的電路圖。
圖中10控制方法 20燃料電池30直流電壓轉(zhuǎn)換器 40負(fù)載101、103、105步驟 201 燃料電池電壓輸出端301 直流電壓轉(zhuǎn)換器電壓輸入端 303 直流電壓轉(zhuǎn)換器電壓輸出端305A 運(yùn)算放大器 305B 降壓邏輯305C 升壓邏輯 305D 運(yùn)算放大器具體實(shí)施方式
為使熟悉該項(xiàng)技藝人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，由下述具體實(shí)施例，并配合所附圖式，對(duì)本發(fā)明詳加說(shuō)明，說(shuō)明如后圖1為本發(fā)明控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法的流程圖，以及圖2為本發(fā)明控制方法所使用的燃料電池其單一個(gè)膜電極組的電壓-功率特性曲線圖。由于燃料電池20相當(dāng)于一種能量轉(zhuǎn)換器，其不具備有預(yù)儲(chǔ)能量的能力，燃料電池20如果使用熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器(DC Converter)時(shí)，而熟知直流電壓轉(zhuǎn)換器在設(shè)計(jì)時(shí)，通常只設(shè)計(jì)要能夠輸出定電壓，不會(huì)去考慮來(lái)源輸入電壓的特性。運(yùn)作中的燃料電池20的電壓輸出值會(huì)隨著因?yàn)橥饨缲?fù)載而有很大的變化，參見圖2，此為燃料電池20的特性，當(dāng)運(yùn)作中的燃料電池20其每一個(gè)膜電極組的電壓輸出值若不是在VA至VB電壓范圍之內(nèi)，則表示著此時(shí)的燃料電池20并非在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)運(yùn)作。依據(jù)本發(fā)明的控制方法10所提供的直流電壓轉(zhuǎn)換器20，其除了具備輸出定電壓提供給負(fù)載的功能以外，尚能夠?qū)㈦妷狠斎攵说碾妷褐狄恢本S持在一個(gè)定電壓范圍之內(nèi)，能夠讓運(yùn)作中的燃料電池20其每一個(gè)膜電極組的電壓輸出值，維持在VA至VB電壓范圍之內(nèi)，此即表示著此時(shí)的燃料電池20在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)運(yùn)作。
本發(fā)明的控制方法10包括有步驟101、步驟103、步驟105，分別說(shuō)明如下內(nèi)文。步驟101為提供直流電壓轉(zhuǎn)換器30(DC Converter)與燃料電池20，并且將直流電壓轉(zhuǎn)換器30的電壓輸入端301與燃料電池20的電壓輸出端201相連接。圖3為實(shí)施本發(fā)明控制方法的直流電壓轉(zhuǎn)換器其與燃料電池、負(fù)載一起連接使用的狀態(tài)圖。燃料電池20的該些膜電極組經(jīng)由電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電力，其在電壓輸出端201輸出電壓，直流電壓轉(zhuǎn)換器30的電壓輸入端301電氣性連接于電壓輸出端201。
步驟103為直流電壓轉(zhuǎn)換器30利用燃料電池20的輸出電壓，轉(zhuǎn)換輸出為輸出定電壓。直流電壓轉(zhuǎn)換器30將燃料電池20所產(chǎn)生的電力，利用電路手段將其轉(zhuǎn)換輸出為輸出定電壓，例如5V的定電壓，并將這輸出定電壓經(jīng)由電壓輸出端303向外輸出，以提供給負(fù)載40使用。當(dāng)然，直流電壓轉(zhuǎn)換器30的輸出定電壓，并不受限于只輸出一種定電壓，依據(jù)負(fù)載的實(shí)際需求，直流電壓轉(zhuǎn)換器30亦可以更改成具備不同輸出定電壓的能力，例如5V、12V的多種定電壓。
步驟105為直流電壓轉(zhuǎn)換器30使得直流電壓轉(zhuǎn)換器30的電壓輸入端301維持在一個(gè)定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)，也就是使得燃料電池20的輸出電壓201維持在該定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)，其中該定電壓預(yù)定范圍依據(jù)燃料電池20的膜電極組數(shù)量以及該膜電極組所產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，來(lái)設(shè)定該定電壓預(yù)定范圍其電壓范圍值。直流電壓轉(zhuǎn)換器30的電壓輸入端301能夠維持在一個(gè)定電壓預(yù)定范圍，且這個(gè)定電壓預(yù)定范圍會(huì)讓燃料電池20在最佳功率區(qū)間之內(nèi)運(yùn)作，此項(xiàng)特征是本發(fā)明控制方法10的最重要特點(diǎn)。
圖4為依據(jù)圖3的具體實(shí)施例的電路圖。在圖4中，控制降壓邏輯305B(Buck Logic)與升壓邏輯305C(Boost Logic)的運(yùn)作，是經(jīng)由Vout_FB訊號(hào)回授與Vout_set訊號(hào)的輸入設(shè)定，由運(yùn)算放大器305A的處理后，以及經(jīng)由Vin_FB訊號(hào)與Vin_set訊號(hào)的輸入，由運(yùn)算放大器305D的處理后，進(jìn)而控制降壓邏輯305B(Buck Logic)與升壓邏輯305C(Boost Logic)的運(yùn)作，而調(diào)整電壓輸入端301的電壓值，使其符合在步驟105所述的定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)。
本發(fā)明控制方法10所運(yùn)用的燃料電池20其具體態(tài)樣若是直接甲醇燃料電池的話，且直接甲醇燃料電池20的膜電極組數(shù)量為N個(gè)，則在步驟105中所述的該定電壓預(yù)定范圍，會(huì)設(shè)定在介于0.3V*N至0.4V*N之間。以目前制造直接甲醇燃料電池20的膜電極組的技術(shù)而言，該單一個(gè)膜電極組于產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，介于0.3V至0.4V間。
本發(fā)明控制方法10所運(yùn)用的燃料電池20其具體態(tài)樣若是質(zhì)子交換膜燃料電池的話，且質(zhì)子交換膜燃料電池20的膜電極組數(shù)量為N個(gè)，則在步驟105所述的該定電壓預(yù)定范圍，會(huì)設(shè)定在介于0.5V*N至0.6V*N之間。以目前制造質(zhì)子交換膜燃料電池20的膜電極組的技術(shù)而言，該單一個(gè)膜電極組于產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，介于0.5V至0.6V間。
本發(fā)明的控制方法能夠除了提供輸出電壓能夠維持在一定電壓的功能外，同時(shí)讓燃料電池系在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)一直運(yùn)作，此屬于本發(fā)明極大的優(yōu)點(diǎn)所在。
雖然本發(fā)明已以具體實(shí)施例揭露如上，然其所揭露的具體實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，其所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾皆屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求申請(qǐng)專利范圍所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，包括下列步驟提供一直流電壓轉(zhuǎn)換器與一燃料電池，并且將所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端與所述的燃料電池的電壓輸出端相連接；所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器利用所述的燃料電池的輸出電壓，轉(zhuǎn)換輸出為一輸出定電壓；所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器使所述的直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端維持在一個(gè)定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)，其中所述的定電壓預(yù)定范圍依據(jù)所述的燃料電池的膜電極組數(shù)量以及所述的膜電極組所產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，來(lái)設(shè)定所述的定電壓預(yù)定范圍其電壓范圍值，使得所述的燃料電池的輸出電壓維持在所述的定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，所述膜電極組，為一個(gè)直接甲醇燃料電池的膜電極組；以及單一個(gè)所述膜電極組的電壓范圍值，介于0.3V至0.4V間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，所述的直接甲醇燃料電池的膜電極組數(shù)量，為N個(gè)；以及所述定電壓預(yù)定范圍，介于0.3V*N至0.4V*N間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，所述膜電極組，為一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組；以及單一個(gè)所述膜電極組的電壓范圍值，介于0.5V至0.6V間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，所述質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組數(shù)量，為N個(gè)；以及所述定電壓預(yù)定范圍，介于0.5V*N至0.6V*N間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，所述單一個(gè)所述膜電極組于產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，介于VA至VB間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，所述膜電極組數(shù)量，為N個(gè)；以及所述定電壓預(yù)定范圍，介于VA*N至VB*N間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，其特征在于，所述燃料電池，為一利用印刷電路板制程所制造的燃料電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制燃料電池功率產(chǎn)出的控制方法，提供直流電壓轉(zhuǎn)換器(DC Converter)與燃料電池，并且將直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端與燃料電池的電壓輸出端相連接；直流電壓轉(zhuǎn)換器利用燃料電池的輸出電壓，轉(zhuǎn)換輸出為輸出定電壓；直流電壓轉(zhuǎn)換器使得直流電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端維持在一個(gè)定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)，即使燃料電池的輸出電壓維持在一個(gè)定電壓預(yù)定范圍之內(nèi)，其中定電壓預(yù)定范圍依據(jù)燃料電池的膜電極組數(shù)量以及膜電極組所產(chǎn)出最佳功率區(qū)間下的電壓范圍值，來(lái)設(shè)定該定電壓預(yù)定范圍其電壓范圍值。本發(fā)明的控制方法使直流電壓轉(zhuǎn)換器除了提供輸出電壓能夠維持在一定電壓的功能外，可同時(shí)讓燃料電池在最佳功率輸出狀態(tài)下來(lái)一直運(yùn)作。
文檔編號(hào)G05F1/613GK1877481SQ20051007510
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者鄧豐毅, 王裕進(jìn), 湯毓麟 申請(qǐng)人:勝光科技股份有限公司