專利名稱：電源系統(tǒng)以及包含該系統(tǒng)的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)和包含該電源系統(tǒng)的電子設(shè)備，并且尤其涉及包括通過使用發(fā)電燃料可以產(chǎn)生電力的發(fā)電單元、可以與外部電源連接并且可以由發(fā)電單元產(chǎn)生的電力或由外部提供的外部供應(yīng)電力驅(qū)動負(fù)載的電源系統(tǒng)和包含該電源系統(tǒng)并由電源系統(tǒng)驅(qū)動的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
最近，隨著對環(huán)境爭議和能源問題關(guān)注的逐漸增長，對燃料電池的實際應(yīng)用和普及已經(jīng)展開了積極地研究和開發(fā)，作為下一代主要電源系統(tǒng)，燃料電池對環(huán)境具有非常小的損害且具有大約30-40％相對高的發(fā)電效率(能量轉(zhuǎn)換效率)。
這種使用燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)正被投入到實際的使用中并被商業(yè)化，例如，在汽車領(lǐng)域中，作為用于電動汽車的供電單元，使用電動發(fā)動機(jī)作為驅(qū)動設(shè)備，取代了由于釋放廢氣等而具有嚴(yán)重環(huán)境負(fù)荷的汽油發(fā)動機(jī)或柴油發(fā)動機(jī)。作為用于車輛中的燃料電池技術(shù)，已知的結(jié)構(gòu)包括例如，由均勻產(chǎn)生恒定電力的燃料電池構(gòu)成的能源電池和由二次電池如鉛蓄電池構(gòu)成的相對大尺寸電源電池，其中開關(guān)控制是這樣執(zhí)行的在具有輕車輛驅(qū)動負(fù)荷的工作狀態(tài)中，由能源電池提供發(fā)動機(jī)驅(qū)動電力，同時當(dāng)驅(qū)動負(fù)荷增加時，由電源電池提供發(fā)動機(jī)驅(qū)動電力。
如上所述，為了在電動汽車等中應(yīng)用，已經(jīng)按常規(guī)開發(fā)了使用燃料電池的電源系統(tǒng)，其具有相對大的尺寸，連續(xù)工作相對長的時間，并且不用頻繁控制啟動和停止，并且這種電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中具有相對大的電池用于儲存電力。在這種結(jié)構(gòu)中，例如，在啟動之前電源系統(tǒng)(燃料電池)的初始狀態(tài)中，通過外部電源系統(tǒng)如商業(yè)交流電源給電池充滿電，然后燃料電池一啟動就具有充了電的電力，因此在不用頻繁控制啟動/停止開關(guān)的使用條件下，就可以相對容易地啟動恒穩(wěn)工作狀態(tài)。
另一方面，由電池驅(qū)動的便攜式設(shè)備如筆記本個人電腦，數(shù)碼照相機(jī)、個人數(shù)碼輔助設(shè)備(PAD)和移動電話，在近幾年中已經(jīng)非常流行，其需要適應(yīng)由更多復(fù)雜功能、更長工作時間等引起的增多的能量消耗。想到解決這些需求的一種方法是，將上述使用燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)做得更小且更輕，以安裝它作為這些便攜式設(shè)備的發(fā)電單元，并且為了這些目的，積極進(jìn)行研究和開發(fā)。如果將使用燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)用作這些便攜式設(shè)備的發(fā)電單元，引起了下面闡述的問題。
在將使用燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)用于便攜式設(shè)備等時，在空間和重量方面，難以安裝高容量大型二次電池和電容器作為用于儲存電力的電池，因此必須使用相對小的二次電池和電容器。所以，二次電池的充電容量和電容器就會與它們的體積、面積等成比例地變小，這使它難以保證足夠的電容。而且，例如，便攜式設(shè)備如數(shù)碼照相機(jī)和PAD的特點在于在它們的使用中相對高頻率地執(zhí)行啟動和停止操作。因此，在使用充了電的電力啟動燃料電池的結(jié)構(gòu)中，由于頻繁地重復(fù)燃料電池的啟動和停止操作，即使電池在初始狀態(tài)充足了電，啟動燃料電池所消耗的電力也可能會超過由燃料電池產(chǎn)生的用于提供電池充電的電力，并且在該結(jié)構(gòu)中使電池的充電電力逐漸減少。如果電池的充電電力低于啟動所需的最小電力，就不可能啟動燃料電池，這可能會在使用的便攜式設(shè)備中引起麻煩。而且，如果如上所述頻繁地重復(fù)燃料電池的啟動和停止操作，由于啟動燃料電池消耗相對大的電力，因此也降低了燃料電池的燃料消耗效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種包括燃料電池的電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的電子設(shè)備，該電源系統(tǒng)通過使用發(fā)電燃料來發(fā)電，并且也可以使用外部電源提供的外部供應(yīng)電力，其中益處是，即使在相對頻繁地執(zhí)行啟動和停止操作的條件下使用它們，也避免了啟動麻煩，從而提供了改進(jìn)使用的電子設(shè)備，并且這種益處也使得在啟動時消耗的發(fā)電燃料減少，從而改進(jìn)了燃料消耗效率。
為得到上述益處，本發(fā)明提供一種電源系統(tǒng)，產(chǎn)生驅(qū)動電力并且將該驅(qū)動電力提供給負(fù)載，并且該電源系統(tǒng)包括電力生成單元，該電力生成單元包括發(fā)電單元、外部電源連接單元和運(yùn)行控制單元，其中該發(fā)電單元通過使用發(fā)電燃料產(chǎn)生生成電荷的電力；該外部電源連接單元與提供外部供應(yīng)電力的外部電源連接；該運(yùn)行控制單元包括當(dāng)外部電源與外部供電單元連接時，以外部電源供應(yīng)的外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，用于將發(fā)電單元設(shè)置為備用狀態(tài)的裝置，其中外部電源例如為商業(yè)交流電源，并且將由商業(yè)交流電源提供的并轉(zhuǎn)化為直流的電力作為外部供應(yīng)電力提供。
本發(fā)明中的電力生成單元優(yōu)選包括電源控制單元，其具有以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力之一為基礎(chǔ)，用于控制產(chǎn)生驅(qū)動電力并且將該驅(qū)動電力提供給負(fù)載的裝置。
此外，本發(fā)明中的電力生成單元優(yōu)選包括具有例如多個電容元件的電力儲存單元，該電容元件相應(yīng)于以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)的電力儲存電荷，并且以所儲存的電荷為基礎(chǔ)輸出電力，作為用于產(chǎn)生驅(qū)動電力的電力，該電力生成單元包括當(dāng)外部電源與外部電源連接單元連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，向儲存電力單元至少提供部分外部供應(yīng)電力，并且當(dāng)外部電源沒有與外部電源連接單元連接時，向儲存電力單元至少提供部分發(fā)電電力的裝置。
此外，本發(fā)明中的發(fā)電單元優(yōu)選包括充電控制單元，其中根據(jù)來自外部電源的外部供應(yīng)電力供電狀態(tài)，充電控制單元控制給電力儲存單元和電源控制單元提供電力，并且該充電控制單元包括檢測裝置，用于檢測外部電源與外部電源連接單元連接，和根據(jù)檢測裝置得到的檢測結(jié)果，選擇發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力之一提供給電力儲存單元和電源控制單元的裝置。
此外，本發(fā)明的發(fā)電單元優(yōu)選包括燃料供給控制單元，控制提供給發(fā)電單元的發(fā)電燃料供給狀態(tài)，并且燃料供給控制單元至少包括用于控制提供給發(fā)電單元的發(fā)電燃料供給和停止的裝置，并且燃料供給控制單元包括當(dāng)外部電源與外部電源連接單元連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，用于控制燃料供給控制單元停止給發(fā)電單元提供發(fā)電燃料。
而且，本發(fā)明電力生成單元中的發(fā)電單元優(yōu)選至少包括燃料電池，其通過使用發(fā)電燃料的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)電電力，并且發(fā)電單元至少包括燃料重整單元，產(chǎn)生特定燃料組分，其含有由發(fā)電燃料通過預(yù)定催化發(fā)應(yīng)得到的氫氣；和燃料電池，通過使用特定燃料組分的電化學(xué)產(chǎn)生生成電荷的電力，并且發(fā)電單元還包括燃料汽化單元，使發(fā)電燃料汽化并提供給燃料重整單元，并且，電源系統(tǒng)包括發(fā)電控制單元，其設(shè)置和控制燃料電池中發(fā)電電力的產(chǎn)生條件，該產(chǎn)生條件是用于控制燃料電池中電化學(xué)進(jìn)行狀態(tài)的溫度條件，并且發(fā)電控制單元包括用于設(shè)置和控制溫度條件的裝置，并且燃料電池包括設(shè)置溫度條件的加熱器單元，并且用于設(shè)置和控制發(fā)電控制單元中溫度條件的裝置包括加熱器控制單元，其控制加熱器單元溫度條件的設(shè)置，并且備用狀態(tài)就是，將溫度條件設(shè)置為預(yù)定溫度條件的狀態(tài)，預(yù)定溫度條件就是等于或低于燃料電池中產(chǎn)生發(fā)電電力的溫度條件，并且加熱器控制單元包括當(dāng)外部電源與外部電源連接單元連接且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，在外部供應(yīng)電力的基礎(chǔ)上，用于將溫度條件設(shè)置成預(yù)定溫度條件的裝置。
為了得到上述益處，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括電力生成單元，其具有與上述電力生成單元相同的結(jié)構(gòu)并且通過至少包含發(fā)電單元產(chǎn)生驅(qū)動電力，該發(fā)電單元通過使用發(fā)電燃料產(chǎn)生發(fā)電電力；連接外部電源的外部電源連接單元，其中該外部電源提供外部供應(yīng)電力；以及運(yùn)行控制單元，其包括當(dāng)外部電源與外部電源連接單元單元連接時，以外部電源提供的外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，用于將發(fā)電單元設(shè)置為備用狀態(tài)的裝置；燃料密封裝置，發(fā)電燃料密封在其中；以及由驅(qū)動電力驅(qū)動的負(fù)載，其中發(fā)電單元可以和該電子設(shè)備整體構(gòu)成，而且，該密封單元設(shè)置成從電子設(shè)備上可拆卸，并且電子設(shè)備可以至少包括一個接口單元，其具有用于物理上可拆分地組合燃料密封單元和電力生成單元的裝置，和用于向電力生成單元提供燃料密封在密封單元中的發(fā)電燃料的裝置。此外，可以將運(yùn)行控制單元設(shè)置在電子設(shè)備中，并且也用作至少控制負(fù)載驅(qū)動狀態(tài)的負(fù)載驅(qū)動控制單元。
本發(fā)明其他的目的和益處將在下面的描述中顯示出，并且部分將從下面的描述中顯而易見，或者可以由本發(fā)明的實踐中得到。本發(fā)明的目的和益處可以通過下面特定指出的手段和組合實現(xiàn)并獲得。


并入并構(gòu)成說明書一部分的附圖舉例說明本發(fā)明的實施例，并連同上述概述和下述實施例的詳細(xì)描述一起用作解釋本發(fā)明的原理。
圖1A-1D為示出根據(jù)本發(fā)明包含電源系統(tǒng)的每個電子設(shè)備實例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為示出根據(jù)本發(fā)明實施例電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框示意圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明電源系統(tǒng)的一個實施例的方框示意圖；圖4為示出根據(jù)實施例電源系統(tǒng)使用的發(fā)電單元必要部分的方框示意圖；圖5為示出根據(jù)實施例可用于發(fā)電單元的燃料重整單元的一種結(jié)構(gòu)實例的方框示意圖；圖6為示出根據(jù)實施例可用于發(fā)電單元的燃料電池主體單元的一個結(jié)構(gòu)實例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7A-7D為示出根據(jù)實施例發(fā)電單元使用的儲存電力單元的一種結(jié)構(gòu)實例的方框圖；圖8為示出根據(jù)實施例電源系統(tǒng)整個運(yùn)行的第一實施例流程圖；
圖9為示出根據(jù)實施例的運(yùn)行控制概念性視圖，在電源系統(tǒng)中連接外部電源中并且提供外部供應(yīng)電力；圖10為示出根據(jù)實施例的運(yùn)行控制概念性視圖，在電源系統(tǒng)中沒有連接外部電源并且沒有提供外部供應(yīng)電力；以及圖11示出根據(jù)實施例電源系統(tǒng)整個運(yùn)行的第二實施例流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，電源系統(tǒng)及其驅(qū)動控制方法和包含該電源系統(tǒng)的電子設(shè)備將在下面參照附圖中說明的實施例給出描述。
<包含該電源系統(tǒng)的電子設(shè)備>
首先，將在下面參考附圖描述電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)。
圖1A-1D為示出根據(jù)本發(fā)明包含電源系統(tǒng)的每個電子設(shè)備實例的結(jié)構(gòu)示意圖，且圖2為示出根據(jù)本發(fā)明電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框示意圖。
在包括根據(jù)本發(fā)明電源系統(tǒng)的電子設(shè)備中，例如，電源系統(tǒng)定型為取代現(xiàn)存的內(nèi)部電池、多功能電池等作為供電單元，并且其結(jié)構(gòu)整個或部分的一體化構(gòu)建在電子設(shè)備(下面從種屬上稱為“設(shè)備”)DVC中，如圖1A-1D所示。
這些設(shè)備DVC包括與外部電源如用于一般家庭的商業(yè)交流電源BP、外部電池BT和用于車輛電源連接的連接部分，并且將該連接部分設(shè)計成通過連接外部電源，也能夠以外部電源提供的預(yù)定電壓(外部供應(yīng)電力)運(yùn)行。
例如，在房間或車輛中，可以通過將設(shè)備與外部電源連接并驅(qū)動來使用。這里，當(dāng)在房間中使用商業(yè)交流電源作為外部電源時，向設(shè)備DVC提供通過AC-DC適配器(也叫AC適配器)ADP轉(zhuǎn)換的由預(yù)定D.C.電壓和電流構(gòu)成的電力，并且在車輛中使用外部電源作為車輛電源時，通過DC-DC適配器(也叫汽車適配器)。
這里，圖1A和1B示出的設(shè)備DVC為筆記本個人電腦，并且它們是這樣構(gòu)成的，例如，在設(shè)備DVC主體單元(電源系統(tǒng))上可拆卸地形成燃料箱PC(以后詳細(xì)描述)，在根據(jù)本發(fā)明電源系統(tǒng)中使用的用于發(fā)電運(yùn)行的發(fā)電燃料密封在該燃料箱中。
此外，圖1C和1D示出的設(shè)備DVC為數(shù)碼輔助設(shè)備，其中整個電源系統(tǒng)PS具有，例如，與多功能二次電池等同的結(jié)構(gòu)并且以能夠可選擇地連接設(shè)備DVC主體單元和從設(shè)備DVC主體單元上拆分的方式形成。
如圖2中所示的示意圖，將上述電源系統(tǒng)應(yīng)用到設(shè)備中，該設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括ROM1，其恒定地存儲組件(下文標(biāo)記為功能單元)用于使設(shè)備獲得固有的功能，即控制程序和用于控制的各種數(shù)據(jù)；存儲方式如RAM2和閃存(F-ROM)3，其暫時地存儲在控制程序執(zhí)行期間產(chǎn)生的各種處理數(shù)據(jù)；輸出接口(輸出I/F)4如觸摸面板、指示設(shè)備和鼠標(biāo)；顯示輸出方式如液晶顯示器面板(LCD)5和LCD驅(qū)動器6；通信接口(通信I/F)，其可以將設(shè)備DVC與通信網(wǎng)絡(luò)等連接；計算機(jī)設(shè)備(CPU)8，其根據(jù)控制程序控制這些輸入/輸出方式、存儲方式等；以及供電單元9，其給設(shè)備DVC內(nèi)部的每個組件提供運(yùn)行電力。根據(jù)本發(fā)明，這里供電單元構(gòu)成電源系統(tǒng)，并且以通過使用發(fā)電燃料的發(fā)電運(yùn)行產(chǎn)生的電力或由外部電源提供的外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，產(chǎn)生上述運(yùn)行電力(驅(qū)動電力)，提供給設(shè)備DVC內(nèi)部的每個功能組件。
<電源系統(tǒng)>
接下來，參考附圖對上述電子設(shè)備DVC供電單元中使用的電源系統(tǒng)進(jìn)行具體描述。
圖3為示出根據(jù)本發(fā)明電源系統(tǒng)的一個實施例的方框示意圖。
如圖3中所示，根據(jù)本實施例的電源系統(tǒng)主要具有燃料箱(燃料密封單元)200，發(fā)電燃料密封在其中，發(fā)電燃料包括液體燃料、液化的燃料或氣體燃料；電力生成單元100，至少根據(jù)由燃料箱200提供的發(fā)電燃料產(chǎn)生并輸出驅(qū)動電力；以及接口單元(下面縮寫為“I/F單元”)，將燃料箱200與電氣發(fā)電系統(tǒng)100進(jìn)行物理組合。單元300包括燃料輸送通路等，用于向電力生成單元100供應(yīng)密封在燃料箱200中的發(fā)電燃料，以及這些組件以這樣的方式配置，或者它們能夠以選擇的形式相互結(jié)合和分離(連接和拆卸)，或者這些組件整體配置。
根據(jù)實施例，電氣發(fā)電系統(tǒng)100包括如下組件。發(fā)電單元(發(fā)電裝置)20通過使用發(fā)電燃料產(chǎn)生預(yù)定電力(生產(chǎn)電荷電力)，該發(fā)電燃料是借助I/F單元300由燃料箱200提供的。燃料供給控制單元(燃料供給控制裝置)10控制向發(fā)電單元20供給密封在燃料箱200中的發(fā)電燃料的供給狀態(tài)。外部電源連接單元(外部電源連接裝置)90與設(shè)置在電源系統(tǒng)(電力生成單元)之外的外部電源如商業(yè)交流電源電連接。電力儲存單元(電力儲存裝置)40一旦以發(fā)電單元20中產(chǎn)生的電力(發(fā)電電力)或由外部電源提供外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)儲存電力，然后就連續(xù)輸出所儲存的電力。與電源系統(tǒng)連接的電源控制單元(供電控制裝置)50將儲存電力單元40輸出的電力或外部電源提供的外部供應(yīng)電力轉(zhuǎn)化為適合驅(qū)動設(shè)備DVC的預(yù)定電壓，該設(shè)備DVC與電源系統(tǒng)連接，從而將其作為驅(qū)動電力供應(yīng)到其中。在與外部電源連接的狀態(tài)基礎(chǔ)上，即由外部電源提供外部供應(yīng)電力的供電狀態(tài)和將驅(qū)動電力提供給與電源系統(tǒng)連接的負(fù)載的運(yùn)行，負(fù)載即為設(shè)備DVC的每個功能單元，外部電源連接單元90與外部電源連接，通過選擇由發(fā)電單元20產(chǎn)生的電力(發(fā)電電力)和由外部電源提供的外部供應(yīng)電力之一，外部充電控制單元(充電控制裝置)30控制將所選擇的電力供給電力儲存單元40和電源控制單元(供電控制裝置)50的運(yùn)行，從而用所提供的電力給電力儲存單元40充電。設(shè)置在發(fā)電單元40中的加熱器控制單元(發(fā)電控制單元)60控制向加熱器提供加熱器電力的供應(yīng)狀態(tài)，從而控制和設(shè)置發(fā)電單元中的溫度條件。根據(jù)與外部電源等的連接狀態(tài)，運(yùn)行控制單元(運(yùn)行控制裝置)70控制電源系統(tǒng)的整個運(yùn)行如發(fā)電單元20中發(fā)電運(yùn)行的啟動/停止和控制向電力儲存單元40及負(fù)載提供電力的供應(yīng)狀態(tài)。剩余量檢測單元80檢測密封在燃料箱200中的發(fā)電燃料剩余量。
下面將對每個組件進(jìn)行詳細(xì)描述。
(燃料供給控制單元)燃料供給控制單元10具有燃料供應(yīng)泵的作用，根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的控制信號，通過I/F單元300將密封在燃料箱200中的發(fā)電燃料傳送到發(fā)電單元20。
根據(jù)控制信號，燃料供給控制單元10具有控制提供給發(fā)電單元20的發(fā)電燃料供應(yīng)狀態(tài)功能，即供應(yīng)/停止發(fā)電燃料的量。這樣，直接控制發(fā)電單元20中的發(fā)電狀態(tài)，即發(fā)電單元20中啟動/停止和發(fā)電量。
尤其在電源系統(tǒng)與外部電源連接并且提供外部供應(yīng)電力的狀態(tài)中，根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的信號，停止向發(fā)電單元20提供發(fā)電燃料。在這種情況，可以停止由下述電源控制單元50向燃料供給控制單元提供運(yùn)行電力。
(發(fā)電單元)圖4為示出根據(jù)實施例電源系統(tǒng)使用的發(fā)電單元必要部分的方框示意圖。
圖5為示出根據(jù)實施例可用于發(fā)電單元的燃料重整單元的一種結(jié)構(gòu)實例的方框示意圖。
圖6為示出根據(jù)實施例可用于發(fā)電單元的燃料電池主體單元的一個結(jié)構(gòu)實例的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面將要描述電源系統(tǒng)，其中使用采納燃料重整方法的固體高分子型燃料電池。
如圖4所示，發(fā)電單元20可以使用的構(gòu)造概略地包括燃料重整單元21，使得由燃料供給控制單元10供應(yīng)的發(fā)電燃料發(fā)生預(yù)定重整反應(yīng)(催化劑重整反應(yīng))，從而產(chǎn)生特定燃料組分；空氣控制單元22，從電源系統(tǒng)外部吸收空氣(包含氧氣)；以及燃料電池主體單元23，通過使用由燃料重整單元21提供的特定燃料和由空氣控制單元22提供的空氣等的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生預(yù)定電力(發(fā)電電力)。它們的構(gòu)造將更詳細(xì)的描述。
(燃料重整單元)如圖5中所示，燃料重整單元21包括，例如，汽化發(fā)電燃料(液體燃料)的燃料汽化器(燃料汽化單元)21a；燃料重整器(燃料重整單元)21b，從汽化的發(fā)電燃料中產(chǎn)生氫氣，和少量的二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等蒸汽重整反應(yīng)的副產(chǎn)品；以及CO去除器(副產(chǎn)品去除單元)21c，去除在水轉(zhuǎn)移反應(yīng)或選擇性的氧化反應(yīng)中由燃料重整器21b產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
接下來，將對構(gòu)成燃料重整單元21的上述部分的具體功能進(jìn)行描述。
例如，當(dāng)通過使用包含甲烷(CH2OH)和水(H2O)的發(fā)電燃料制備氫氣(H2)時，在燃料汽化器21a汽化過程中，構(gòu)成發(fā)電燃料的甲烷和水各自被汽化或混合液體一起被汽化。在該汽化過程中，通過下述加熱器控制單元60提供的能量調(diào)整連接在燃料汽化器21a上的加熱器的溫度條件，并且為了汽化發(fā)電燃料，將加熱器溫度設(shè)置成大約為甲醇和水沸點的溫度條件。
接下來，在燃料重整器21b中的蒸汽重整反應(yīng)過程中，通過加熱器控制單元60提供的能量調(diào)整連接在燃料汽化器21a上的加熱器的溫度條件，并且將加熱器溫度設(shè)置為大約300℃的溫度條件，結(jié)果吸收49.4KJ/mol的熱能，如下面的化學(xué)反應(yīng)式(1)所示，因而生成氫氣(H2)和少量的二氧化碳(CO2)。
...(1)在這個蒸汽重整反應(yīng)中，除氫氣和二氧化碳以外，作為副產(chǎn)品還可以產(chǎn)生少量一氧化碳。因而，在CO去除器21c中的水轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程中，水(蒸汽，H2O)與一氧化碳反應(yīng)，結(jié)果產(chǎn)生40.2KJ/mol的熱能，如下面的化學(xué)反應(yīng)式(2)，因而產(chǎn)生二氧化碳(CO2)和氫氣(H2)。
...(2)此外，在CO去除器21c中選擇性的氧化反應(yīng)過程期間，在水轉(zhuǎn)移反應(yīng)中氧氣(O2)與沒有轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣的一氧化碳反應(yīng)，結(jié)果產(chǎn)生283.5KJ/mol的熱能，如下面的化學(xué)反應(yīng)式(3)，因而產(chǎn)生二氧化碳(CO2)。
...(3)這里，還是在CO去除器21c中的水轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程和選擇性的氧化反應(yīng)過程中，由加熱器控制單元60提供的能量調(diào)整連接在燃料汽化器21a上的溫度調(diào)整裝置(尤其是，加熱槽、冷卻器等)的溫度，以相應(yīng)于熱能的產(chǎn)生設(shè)置溫度條件。將這些化學(xué)反應(yīng)生成的少量二氧化碳(CO2)釋放到大氣中。
這樣，為了在燃料電池主體單元110中產(chǎn)生預(yù)定電力所必須的大量氫氣(H2)，通過燃料供給控制單元10從燃料箱200中吸收發(fā)電燃料，并且由燃料重整器21重整，因而將一定量的氫氣提供給燃料電池主體單元23。
(空氣控制單元)空氣控制單元22控制從空氣中吸收相應(yīng)于燃料電池主體單元23中電化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)式(4)和化學(xué)式(5))所必須的氧氣(O2)量，以將其提供給燃料電池單元23。
這里，只要空氣控制單元22可以相應(yīng)于燃料電池主體單元23中每個單元的最大氧氣消耗量提供空氣，它就可以構(gòu)建成一直給燃料電池主體單元23提供氧氣，而不控制其供給和停止。
換言之，空氣控制單元22可以是，發(fā)電單元20(燃料電池主體電源23)中的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行狀態(tài)僅由在燃料供給控制單元10及燃料重整單元21中調(diào)整的氫氣供應(yīng)量和由加熱器控制單元60設(shè)置的熱能供應(yīng)量控制，并且，例如，設(shè)置排氣孔代替空氣控制單元22，使得通過通氣孔一直提供發(fā)電單元20中用于電化學(xué)反應(yīng)的最少量空氣(大氣空氣)。
(燃料電池主體單元)燃料電池主體單元23具有公知固體高分子型燃料電池主體單元的結(jié)構(gòu)，并且如圖6中所示，概略地具有燃料電極(陰極)Elc，其包括附著有催化劑微粒如鉑、鉑-銣等的碳電極；以及空氣電極(陽極)ELa，其包括附著有催化劑微粒如鉑的碳電極；以及設(shè)置在燃料電極Elc和空氣電極ELa之間的離子導(dǎo)電膜(交換膜)Fli。將燃料重整單元21提取出的氫氣(H2)提供給燃料電極Elc，同時通過空氣控制單元22將大氣中的氧氣(O2)提供給氧氣電極Ela。這樣，根據(jù)下面所示的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力，以產(chǎn)生發(fā)電電力。因而為了電源系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行控制，這樣產(chǎn)生的發(fā)電電力存儲在下述電力儲存單元40中之后，或者直接地提供給電源控制單元50(圖3)，并且在電源控制單元50中轉(zhuǎn)化為預(yù)定電壓，以作為用于內(nèi)部運(yùn)行的電力提供，并且也作為用于驅(qū)動負(fù)載(設(shè)備DVC)的驅(qū)動電力提供。
關(guān)于在構(gòu)成發(fā)電單元20的燃料電池主體單元23中的發(fā)電原理，將通過燃料重整單元21提取的氫氣(H2)提供給燃料電極Elc，由此如下面反應(yīng)式(4)，在催化劑的作用下生成與電子(e-)分離的氫離子(質(zhì)子；H+)，通過離子導(dǎo)電膜FLi傳到空氣電極ELa一側(cè)，然后構(gòu)成燃料電極Elc的碳電極從此處釋放電子而產(chǎn)生電力，提供給負(fù)載(設(shè)備DVC)。
...(4)另一方面，借助空氣控制單元22將大氣中的氧氣(O2)提供給空氣電極(ELa)，由此催化劑反應(yīng)電子(e-)通過負(fù)載，氫離子(H+)通過離子導(dǎo)電膜Fli和大氣中的氧氣(O2)以生成水(H2O)，如下面等式(5)所示。
...(5)
上述系列化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)反應(yīng)式(40)和(5))是在相對80℃低的溫度大約室溫的環(huán)境中進(jìn)行的，并且除了電力之外水(H2O)基本是僅有的副產(chǎn)品。這里，在燃料電池主體單元23中，通過由下述加熱器控制單元60提供的能量來調(diào)整加熱器的溫度，因而形成熱傳導(dǎo)，使得上述系列電化學(xué)反應(yīng)令人滿意地進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)值得注意的是，如上述化學(xué)反應(yīng)式((4)和(5))中所示，上述電化學(xué)反應(yīng)生成的電力(發(fā)電電力)主要取決于提供給燃料電池主體單元23中燃料電極Elc的氫氣(H2)和取決于與燃料電池主體單元23連接的加熱器溫度。
這里，對于燃料重整單元21和燃料電池主體單元23中設(shè)置的加熱器結(jié)構(gòu)來說，可能使用這樣的結(jié)構(gòu)，例如，通過使用半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中常用的薄膜形成技術(shù)，在燃料重整單元21的每個反應(yīng)單元和燃料電池主體單元23中，單獨(dú)地形成由電阻元件材料制成具有上述發(fā)熱性能的薄膜層(薄膜加熱器)如金屬氧化物膜或金屬氮化物膜。
結(jié)合提出的實施例已經(jīng)描述了，包含甲醇和水的液體燃料作為發(fā)電燃料從燃料箱200中提供，但是提出的發(fā)明并不局限于此，并且可以令人滿意地使用至少利用包括氫氣組分或氣體燃料的液體燃料或液化燃料的等同構(gòu)造。更確切地是，可以令人滿意地使用醇類液體燃料如甲醇、乙醇和丁醇、在常溫常壓下蒸發(fā)由碳?xì)浠锝M成的液化的燃料如二甲醇醚、異丁烷和天然氣(CNG)、或者氣體燃料如氫氣。
當(dāng)液化的氫氣或氫氣直接用作發(fā)電燃料時和當(dāng)使用燃料直接供應(yīng)型燃料電池用作發(fā)電單元時，并不需要上述構(gòu)造實例中所示的燃料重整單元2 1，因此可以使用將發(fā)電燃料直接提供給燃料電池主體單元23燃料電極ELc的這種構(gòu)造。在這種情況下，將加熱器控制單元60提供的用于溫度調(diào)整的電力僅僅提供給與燃料電池主體單元23連接的加熱器。
(充電控制單元)充電控制單元30包括檢測裝置，用于檢測外部電源與外部電源連接單元90的連接狀態(tài)，更確切地，由外部電源提供的外部供應(yīng)電力的供應(yīng)狀態(tài)，即外部電源是否與外部電源連接單元90連接和外部電源是否提供外部供應(yīng)電力，并且將來自檢測裝置的檢測信號發(fā)送給運(yùn)行控制單元70，并且根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的檢測信號，在提供外部供應(yīng)電力的狀態(tài)中，充電控制單元30控制吸收外部供應(yīng)電力，以及在沒有連接外部電源并且停止提供外部供應(yīng)電力的狀態(tài)中，控制吸收發(fā)電單元20中生成的發(fā)電電力。
根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的控制信號，根據(jù)電力儲存單元40的充電狀態(tài)和負(fù)載(設(shè)備DVC)的驅(qū)動狀態(tài)中，充電控制單元30控制將外部供應(yīng)電力和所吸收的發(fā)電電力中之一提供給電力儲存單元40和電源控制單元50，并且交替地控制將電力提供給二者和將至少部分所吸收的電力提供給電力儲存單元40。
(電力儲存單元)圖7A-7D為示出根據(jù)實施例發(fā)電單元使用的儲存電力單元的一種結(jié)構(gòu)實例的方框圖。
如圖7A中所示，電力儲存單元40包括儲存電路41，根據(jù)外部電源提供的外部供應(yīng)電力和發(fā)電單元20提供的發(fā)電電力，儲存電路41例如儲存(充電)和釋放(放電)電荷；充電狀態(tài)檢測電路(電壓檢測電路)42，檢測儲存電路41中電荷(儲存的電力)的儲存狀態(tài)；和開關(guān)SW，根據(jù)充電狀態(tài)檢測電路42輸出的檢測信號SD執(zhí)行開/關(guān)動作和控制儲存電路41的電力供給/停止。
儲存電路41可以具體使用多個電容器C1、C2......、Cn串聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)。
在具有這種結(jié)構(gòu)的電力儲存單元40中，根據(jù)儲存在儲存電路41中的電荷，充電狀態(tài)檢測電路42一直檢測充電電壓(或放電電壓)，并且響應(yīng)充電電壓的變化而控制輸出給開關(guān)SW的檢測信號SD。換而言之，如果儲存電路41的充電電壓低于在充電狀態(tài)檢測電路42中預(yù)定的參考電壓范圍最低值，使開關(guān)執(zhí)行開動作，并且通過充電控制單元30吸收外部供應(yīng)電力或發(fā)電電力，然后構(gòu)成儲存電路41的電容器在這個電力的基礎(chǔ)上充電，并且另一方面，如果儲存電路41的充電電壓高于參考電壓范圍的上限值，并且停止給儲存電路41提供電力，然后停止儲存電路41的充電操作。
這樣，一直監(jiān)控電力儲存單元40中的充電電壓(儲存電路41)，從而控制儲存電路41的充電狀態(tài)，以使電壓一直集中在預(yù)定電壓范圍中。儲存電路41的結(jié)構(gòu)并不局限于上述多個電容器C1，C2…Cn串聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)，如果儲存電路41可以保持(充電)以充電控制單元30提供的電力為基礎(chǔ)的電荷和釋放(放電)恒定電壓或在可選擇電壓范圍內(nèi)變化的電壓，儲存電路41例如就可以是僅包括一個電容器作為儲存電路41的結(jié)構(gòu)。
在如圖7B中所示的另一個構(gòu)造中，儲存電路41可以包括多個雙電層電容器C1-C4，并且也包括開關(guān)Swa1-Swa6、Swb1-Swb3，其轉(zhuǎn)換雙電層電容器間的連接狀態(tài)，其中每個開關(guān)用來以預(yù)定時間執(zhí)行開/關(guān)動作，并且控制雙電層電容器在串聯(lián)和并聯(lián)中轉(zhuǎn)換。如圖7C中所示，具有這種結(jié)構(gòu)的電路在儲存電路41儲存電荷(充電)時，開關(guān)Swa1-Swa6轉(zhuǎn)換到關(guān)并且開關(guān)Swb1-Swb3轉(zhuǎn)換到開，使得雙電層電容器C1-C4串聯(lián)。如圖7D中所示，在釋放電荷(放電)時，開關(guān)Swa1-Swa6轉(zhuǎn)換到開并且開關(guān)Swb1-Swb3轉(zhuǎn)換到關(guān)，從而控制連接狀態(tài)的開關(guān)，使得雙電層電容器C1-C4并聯(lián)。這樣可以降低表觀容量值以減少充電時用于充電所必須的電流值。
(電源控制單元)電源控制單元50的功能為根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的控制信號，選擇性吸收直接由充電控制單元30提供的電力(外部供應(yīng)電力，發(fā)電電力)和以電力儲存單元40中儲存電荷為基礎(chǔ)的電力中的一種；進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換操作以將該電力轉(zhuǎn)換成適合于負(fù)載(設(shè)備DVC)中的運(yùn)行和電源系統(tǒng)(電力生成單元)內(nèi)部功能單元運(yùn)行的具有恒定電壓的電力(驅(qū)動電力、內(nèi)部運(yùn)行電力)；以及將該電力提供給電源系統(tǒng)內(nèi)部功能單元或提供給負(fù)載(設(shè)備DVC)和功能單元。更具體的，將電源控制單元50構(gòu)建成具有DC-DC轉(zhuǎn)換器功能(電壓轉(zhuǎn)換功能)和供電控制功能。
在上述電源控制單元50中，基于由充電控制單元30直接提供的電力(外部供應(yīng)電力，發(fā)電電力)或基于以電力儲存單元40中儲存的電荷為基礎(chǔ)的電力，給電源系統(tǒng)內(nèi)部功能單元提供內(nèi)部運(yùn)行電壓，而不管負(fù)載(設(shè)備DVC)的驅(qū)動狀態(tài)，并且當(dāng)電源系統(tǒng)內(nèi)部功能單元運(yùn)行以及負(fù)載被激活時，除了內(nèi)部運(yùn)行電壓之外，控制驅(qū)動電力提供給負(fù)載(設(shè)備DVC)。
這樣，根據(jù)負(fù)載的驅(qū)動狀態(tài)，電力生成單元100的發(fā)電單元20儲存在發(fā)電狀態(tài)和備用狀態(tài)之一，并且以少量的電力在這兩個狀態(tài)中迅速進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而且根據(jù)負(fù)載的驅(qū)動(設(shè)備DVC)狀態(tài)，迅速提供預(yù)定的驅(qū)動電力。
(加熱器控制單元)根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的控制信號，加熱器控制單元60給上述發(fā)電單元20的燃料重整單元21中的反應(yīng)單元和設(shè)置在燃料電池主體單元23中的加熱器(燃料汽化器21a、燃料重整器21b和CO去除器21c)提供溫度調(diào)整能量，從而設(shè)置溫度條件以控制上述化學(xué)反應(yīng)式(1)-(5)中所示化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行狀態(tài)。
尤其在電源系統(tǒng)與外部電源連接并且提供外部供應(yīng)電力的狀態(tài)下，在正常發(fā)電運(yùn)行期間，根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的控制信號，向加熱器提供用于預(yù)熱的預(yù)定能量，其等于或小于提供的電力，為了控制由燃料重整單元21和與燃料電池主體單元連接的加熱器設(shè)置的溫度條件，使溫度條件達(dá)到預(yù)定預(yù)熱溫度，其等于或小于用于發(fā)電運(yùn)行的溫度，因而將發(fā)電單元20設(shè)置在備用狀態(tài)。
當(dāng)停止外部供應(yīng)電力時，根據(jù)來自運(yùn)行控制單元70的控制信號，給加熱器提供用于正常發(fā)電運(yùn)行的電力，但是當(dāng)溫度條件已經(jīng)調(diào)整到預(yù)熱溫度時，可以使用少量的電力將發(fā)電單元20的溫度條件設(shè)置到發(fā)電狀態(tài)，從而將發(fā)電單元20從備用狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換到發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。
(運(yùn)行控制單元)基于外部供應(yīng)電力的供電狀態(tài)、設(shè)備DVC的驅(qū)動狀態(tài)和下述剩余量檢測單元80發(fā)出的檢測信號，運(yùn)行控制部將70將各個控制信號發(fā)送給上述燃料供給控制單元10、上述發(fā)電單元20、上述充電控制單元30、上述電力儲存單元40、上述電源控制單元50和上述加熱器控制單元60，以控制它們的運(yùn)行狀態(tài)，從而在電力生成單元100中控制驅(qū)動電力的產(chǎn)生和供給運(yùn)行。下面將詳細(xì)描述運(yùn)行控制單元的具體操作。
圖3示出的結(jié)構(gòu)中，運(yùn)行控制單元70設(shè)置在電源系統(tǒng)(電力生成單元100)的內(nèi)部構(gòu)成供電單元，但是本發(fā)明并不局限于此，如圖2中所示，它可以構(gòu)建成將運(yùn)行控制單元70的功能增添到CPU 8中，CPU 8控制設(shè)備DVC的所有功能單元。
(剩余量檢測單元)剩余量檢測單元80檢測燃料箱200中密封的發(fā)電燃料剩余量，并且將檢測信號發(fā)送給運(yùn)行控制單元70。這樣，在發(fā)電燃料剩余量少時或沒有剩余時，例如，通過設(shè)備DVC的顯示輸出裝置(如LCD)運(yùn)行控制單元顯示發(fā)電燃料的剩余量信息、供電單元的供電信息等，從而讓設(shè)備使用者等了解到應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┤邕B接外部電源和提供發(fā)電燃料。
當(dāng)設(shè)備DVC包括現(xiàn)有便攜式電子設(shè)備等中經(jīng)常使用的具有告知剩余量功能的公知電池時，也就是，根據(jù)電池或供電單元輸出電壓的變化(降低)，指示電池的剩余量和可驅(qū)動時間，運(yùn)行控制單元70可以根據(jù)剩余量檢測單元80發(fā)出的檢測信號控制電源控制單元50，以模擬電池或供電單元的輸出電壓參數(shù)。在這種情況，例如，可以控制與驅(qū)動電力相關(guān)的電壓，使其逐漸變化(降低)。
(燃料箱)根據(jù)本發(fā)明，電源系統(tǒng)中使用的燃料箱200是具有高密封性能的燃料儲存容器，其中充滿并密封有發(fā)電燃料，如上所述，發(fā)電燃料包括含有氫氣的液體燃料或液化的燃料或者氣體燃料，并且如圖3中所示，燃料箱200的構(gòu)造為，通過I/F單元300與電力生成單元可拆卸地組合或一體化。這里，通過下述I/F單元300中設(shè)置的燃料傳輸通路，將燃料箱200中密封的發(fā)電燃料吸入電力生成單元100中，并且上述燃料供給控制單元10給發(fā)電單元20提供必需量的發(fā)電燃料，用于產(chǎn)生具有所需預(yù)定電壓的電力。
(I/F單元)根據(jù)本發(fā)明，電源系統(tǒng)中使用的I/F單元300通過燃料箱200與電力生成單元100至少物理組合，并且通過燃料傳輸通路，將燃料箱中密封的發(fā)電燃料提供給電力生成單元100。
(發(fā)電系統(tǒng)的驅(qū)動控制方法)接下來，將參考附圖對設(shè)備中驅(qū)動控制運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)描述，在該設(shè)備中將具有上述構(gòu)造的電源系統(tǒng)用于供電單元。
(第一實施例)圖8為示出根據(jù)本實施例電源系統(tǒng)整個運(yùn)行的第一實施例流程圖。圖9為示出根據(jù)本實施例的運(yùn)行控制概念性視圖，在電源系統(tǒng)中連通外部電源并且提供外部供應(yīng)電力，以及圖10為示出根據(jù)本實施例的運(yùn)行控制概念性視圖，在電源系統(tǒng)中沒有連通外部電源并且沒有提供外部供應(yīng)電力。
下面示出的一系列驅(qū)動控制操作由上述電源系統(tǒng)的電力生成單元100中設(shè)置的功能單元控制和運(yùn)行控制單元70控制。
如圖8中所示，根據(jù)本實施例，在電源系統(tǒng)中的驅(qū)動控制操作中，借助外部電源連接單元90，外部電源首先與電源系統(tǒng)連接(電力生成單元100)，并且通過充電控制單元30判斷是否提供外部供應(yīng)電力(S101)。這種判斷是否提供了外部供應(yīng)電力的方法并不作具體限定，但是，例如這可以是以將外部電源插入構(gòu)成外部電源連接單元90的連接器中的機(jī)械操作為基礎(chǔ)的，并且可以是檢測提供給外部電源連接器90的電流供應(yīng)或電壓供應(yīng)的方法，并且也可以采用其他類似的方法。
當(dāng)外部電源與電源系統(tǒng)連接并通過充電控制單元30提供外部供應(yīng)電力時，運(yùn)行控制單元70控制充電控制單元30，以將外部供應(yīng)電力提供給電力儲存單元40或電源控制單元50，并且控制燃料供給控制單元10停止向發(fā)電單元20提供發(fā)電燃料，從而控制和停止發(fā)電單元20(燃料電池主體電源23)中的發(fā)電運(yùn)行(S102)。
同時，運(yùn)行控制單元70控制電源控制單元50和加熱器控制單元60，并且至少將部分由充電控制單元30提供的外部供應(yīng)電力轉(zhuǎn)化為具有預(yù)定直流電壓的電力(S103)。這樣，連接在構(gòu)成發(fā)電單元20和燃料電池主體單元23的燃料重整單元22的反應(yīng)單元上的加熱器被加熱，并且因而設(shè)置并儲存了接近發(fā)電溫度條件的預(yù)定預(yù)熱溫度，同時燃料供給控制單元10停止發(fā)電燃料的供應(yīng)，從而使發(fā)電運(yùn)行停止并且將發(fā)電單元20設(shè)置為備用。
也在同時，運(yùn)行控制單元70判斷負(fù)載(設(shè)備DVC)是否處于驅(qū)動狀態(tài)(S104)，并且當(dāng)負(fù)載(設(shè)備DVC)處于驅(qū)動狀態(tài)時，控制電源控制單元50，將剩余的外部供應(yīng)電力轉(zhuǎn)化成具有預(yù)定直流電壓的電力，從而將其作為驅(qū)動電力提供給負(fù)載(設(shè)備DVC)(S105)。在另一方面，當(dāng)負(fù)載(設(shè)備DVC)處于停止?fàn)顟B(tài)中，停止向負(fù)載(設(shè)備DVC)提供驅(qū)動電壓。
接下來，運(yùn)行控制單元70判斷電力儲存單元是否處于充滿電的狀態(tài)(S106)。更具體地，運(yùn)行控制單元70檢測電力儲存單元40中的充電電壓，并且當(dāng)充電電壓高于預(yù)定參考電壓時，則判斷其處于充滿電的狀態(tài)，然后將充電控制單元30提供的外部供應(yīng)電壓直接提供給電源控制單元50，而不是將其提供給電力儲存單元40。在另一方面，當(dāng)電力儲存單元40中的充電電壓低于預(yù)定參考電壓時，運(yùn)行控制單元70判斷電力儲存單元處于沒有充滿電的狀態(tài)，其已經(jīng)耗盡電力并且需要充電，因而將部分充電控制單元30提供的外部供應(yīng)電力提供給電力儲存單元40，從而在將剩余的外部供應(yīng)電力直接提供給電源控制單元50的同時，進(jìn)行充電操作(S107)。
接下來，如圖7中所示，在上述處理步驟101中，當(dāng)外部電源沒有與電源系統(tǒng)連接并且沒有向其中提供外部供應(yīng)電力時，或者當(dāng)移開外部電源并且停止外部供應(yīng)電力時，與上述處理步驟S104相似，運(yùn)行控制單元70判斷負(fù)載(設(shè)備DVC)是否處于驅(qū)動狀態(tài)，并且當(dāng)負(fù)載處于停止?fàn)顟B(tài)時，停止給設(shè)備DVC提供驅(qū)動電力。
接下來，與上述處理步驟S106相似，運(yùn)行控制單元70判斷電力儲存單元40是否處于充滿電的狀態(tài)(S109)，并且當(dāng)它處于充滿電的狀態(tài)時，控制燃料供給控制單元10，并且停止向發(fā)電單元20提供發(fā)電燃料，與處理步驟S102相似，從而控制并停止發(fā)電單元20中燃料電池主體單元23的發(fā)電運(yùn)行(S110)。
另一方面，在上述處理步驟S108中，當(dāng)負(fù)載(設(shè)備DVC)處于驅(qū)動狀態(tài)時和在上述處理步驟S109中，當(dāng)電力儲存單元40處于沒有充滿電的狀態(tài)并且已經(jīng)耗盡充入的電力時，運(yùn)行控制單元70控制燃料供給控制單元10給發(fā)電單元20提供發(fā)電燃料，并且也控制電源控制單元50和加熱器控制單元60將充入的電力容納在電力儲存單元40，然后將該電力轉(zhuǎn)化為具有預(yù)定直流電壓的電力，從而將其作為發(fā)電電力提供給發(fā)電單元20。這樣，將加熱器和燃料電池主體單元設(shè)置為適合發(fā)電運(yùn)行溫度條件的預(yù)定溫度狀態(tài)，其中加熱器連接在構(gòu)成發(fā)電單元20的燃料重整單元21的反應(yīng)單元23上，并且燃料供給控制單元10提供預(yù)定量的發(fā)電燃料以啟動發(fā)電運(yùn)行(S111)，從而將發(fā)電單元20由備用狀態(tài)變換到發(fā)電狀態(tài)。
通過充電控制單元30，將發(fā)電單元20中產(chǎn)生的發(fā)電電力提供給電力儲存單元40并且進(jìn)行充電操作，當(dāng)負(fù)載(設(shè)備DVC)處于驅(qū)動狀態(tài)時，以電力儲存單元40充入的電力和發(fā)電電力為基礎(chǔ)，產(chǎn)生具有預(yù)定直流電壓的驅(qū)動電力并提供給負(fù)載(設(shè)備DVC)。
換而言之，根據(jù)上述電源系統(tǒng)中的驅(qū)動控制操作，如果外部電源與電源系統(tǒng)連接并且提供的外部供應(yīng)電力處于停止的狀態(tài)，那么發(fā)電單元通過使用燃料箱提供的發(fā)電燃料進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行，并且以其中發(fā)電電力為基礎(chǔ)提供的驅(qū)動電力驅(qū)動負(fù)載(設(shè)備DVC)，停止向發(fā)電單元提供發(fā)電燃料以停止燃料電池主體單元的發(fā)電運(yùn)行，然后以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，產(chǎn)生并提供驅(qū)動電力，從而維持設(shè)備DVC的驅(qū)動狀態(tài)。換而言之，將給設(shè)備DVC提供驅(qū)動電力的電源控制為從燃料電池轉(zhuǎn)換到外部電源。
在外部電源與電源系統(tǒng)連接并且提供外部供應(yīng)電力狀態(tài)中，至少將部分外部供應(yīng)電力提供給電力儲存單元以執(zhí)行充電運(yùn)行，并且控制電力儲存單元使其處于充滿電的狀態(tài)，同時將部分外部供應(yīng)電力作為預(yù)熱能量提供給連接在發(fā)電單元上加熱器，以將它保持預(yù)熱的狀態(tài)，并且發(fā)電單元保持在備用狀態(tài)中。
這種情況中，部分外部供應(yīng)電力使加熱器處于預(yù)熱狀態(tài)和充入電力儲存單元而被消耗，但是使用電源如商業(yè)交流電源或供電功率高且充足的外部電池作為外部電源是為了避免設(shè)備中的驅(qū)動狀態(tài)和電源系統(tǒng)運(yùn)行受到影響。
接下來，如上所述，在外部電源連接發(fā)電系統(tǒng)并且由外部供應(yīng)電力驅(qū)動負(fù)載(設(shè)備DVC)的狀態(tài)中，如果外部電源從電源系統(tǒng)中移開并且停止提供外部供應(yīng)電力，那么以源自電力儲存單元充入的外部供應(yīng)電力的電力為基礎(chǔ)，給連接在發(fā)電單元上的加熱器提供用于發(fā)電的電力以設(shè)置預(yù)定溫度條件，并且將發(fā)電燃料提供給發(fā)電單元。因此，發(fā)電單元重新啟動發(fā)電運(yùn)行并且從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)換到發(fā)電狀態(tài)。
這里，在外部電源于電源系統(tǒng)連接的備用狀態(tài)中，因為將以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)用于預(yù)熱的能量提供給加熱器，所以將發(fā)電單元設(shè)置成接近于發(fā)電運(yùn)行溫度條件的預(yù)熱溫度，因而僅從電力儲存單元中提供少量的電力就足以將加熱器加熱到發(fā)電時所必需的溫度條件，從而可以減少啟動所必需的電力消耗和燃料消耗。也徹底地減少了達(dá)到這個溫度的啟動時間。
這樣，即使在電子設(shè)備如筆記本個人電腦、PDA和數(shù)碼照相機(jī)中相對高頻率地執(zhí)行啟動和停止操作，這些設(shè)備是通過適當(dāng)?shù)厍疫x擇性地使用外部電源供應(yīng)電力和電子設(shè)備中設(shè)置的電池等充入的電力來驅(qū)動的，根據(jù)本發(fā)明在通過應(yīng)用電源系統(tǒng)來使用外部電源作為供電單元時，發(fā)電單元置于備用狀態(tài)，使得在燃料電池主體單元中通過使用充入電力儲存單元中的電力啟動發(fā)電運(yùn)行時，幾乎不會出現(xiàn)不能啟動的情況，并且電子設(shè)備的使用可以更容易，而且當(dāng)電力儲存單元使用外部供應(yīng)電力時，電力儲存單元充入外部供應(yīng)電力，以及在發(fā)電單元啟動時，使用這個儲存的電力，因此能夠減少發(fā)電燃料的消耗量并改進(jìn)燃料消耗效率。
(第二實施例)圖11示出根據(jù)本實施例電源系統(tǒng)整個運(yùn)行的第二實施例流程圖。值得注意的是，簡化與上述實施例中相同過程的描述。
如圖11中所示，在根據(jù)本實施例電源系統(tǒng)中的驅(qū)動控制運(yùn)行中，外部電源首先與電源系統(tǒng)連接，并且判斷是否提供外部供應(yīng)電力(S201)。
在外部電源與電源系統(tǒng)連接并且通過充電控制單元30提供外部供應(yīng)電力時，運(yùn)行控制單元70控制燃料供給控制單元10，以停止向發(fā)電單元20提供發(fā)電燃料，因此控制并停止燃料電池主體單元中的發(fā)電運(yùn)行(S202)。同時，運(yùn)行控制單元70控制電源控制單元50和加熱器控制單元60，并且將部分外部供應(yīng)電力作為用于預(yù)熱的電力提供給發(fā)電單元20(S203)，因此將發(fā)電單元20設(shè)置在備用狀態(tài)中。
接下來，運(yùn)行控制單元70檢測并且判斷電力儲存單元40的充電狀態(tài)(S204)，當(dāng)它處于充滿電的狀態(tài)時，將外部供應(yīng)電力直接提供給電源控制單元50而不是提供給電力儲存單元40。另一方面，當(dāng)電力儲存單元40處于沒有充滿電的狀態(tài)并且已經(jīng)耗盡充入的電力時，將部分外部供應(yīng)電力提供給電力儲存單元40以進(jìn)行充電操作(S205)，同時將剩余的外部供應(yīng)電力直接提供給電源控制單元50。
而且，在上述處理步驟S201中，當(dāng)外部電源沒有與電源系統(tǒng)連接時并且沒有向其中提供電力時，運(yùn)行控制單元70判斷是否負(fù)載(設(shè)備DVC)處于驅(qū)動狀態(tài)，如果設(shè)備DVC處于停止?fàn)顟B(tài)，則停止向設(shè)備DVC提供驅(qū)動電力。
接下來，運(yùn)行控制單元70判斷是否電力儲存單元40處于充滿電的狀態(tài)(S207)，當(dāng)其處于充滿電的狀態(tài)時，控制并且停止燃料電池主體單元23中的發(fā)電運(yùn)行(S208)。
另一方面，在上述處理過程S206中，當(dāng)設(shè)備DVC處于驅(qū)動狀態(tài)時和在處理步驟S207中，當(dāng)電力儲存單元40處于沒有充滿電的狀態(tài)并耗盡充入的電力時，將發(fā)電燃料提供給發(fā)電單元20，并且還將充入電力儲存單元40的電力作為用于發(fā)電的電力提供給發(fā)電單元20。這樣，構(gòu)成發(fā)電單元20和燃料電池主體單元23的燃料重整單元21的反應(yīng)單元設(shè)置到適合發(fā)電運(yùn)行溫度條件的預(yù)定溫度狀態(tài)，提供預(yù)定量的發(fā)電燃料以啟動發(fā)電運(yùn)行(S209)，因此將發(fā)電單元20從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)換到發(fā)電狀態(tài)。
將在發(fā)電單元20中產(chǎn)生的發(fā)電電力提供給電力儲存單元40并執(zhí)行充電操作(S210)，當(dāng)負(fù)載處于驅(qū)動狀態(tài)時，將充入電力儲存單元的電力或以發(fā)電電力為基礎(chǔ)的驅(qū)動電力提供給負(fù)載(設(shè)備DVC)。
換而言之，本實施例中驅(qū)動控制運(yùn)行的特征在于，不管負(fù)載(設(shè)備DVC)的驅(qū)動狀態(tài)尤其是處于外部電源與電源系統(tǒng)連接并且提供外部供應(yīng)電力的狀態(tài)中，執(zhí)行驅(qū)動控制運(yùn)行。因為外部供應(yīng)電力作為預(yù)熱電力提供給連接在發(fā)電單元上的加熱器，以使其處于預(yù)熱狀態(tài)并且發(fā)電單元維持在外部電源與電源系統(tǒng)連接并且提供外部供應(yīng)電力的備用狀態(tài)中，所以僅提供少量的電力就足以將加熱器加熱到發(fā)電運(yùn)行時所需要的溫度條件，并且在停止提供外部供應(yīng)電力之后，立刻啟動發(fā)電單元外部來驅(qū)動設(shè)備DVC這種使用類型中，減少了用于啟動的電力消耗和燃料消耗。
在上述實施例中，作為電子設(shè)備的例子，對便攜式設(shè)備如筆記本個人電腦和PDA進(jìn)行了說明，其中使用了根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)及其驅(qū)動控制方法，但是本發(fā)明并不局限于此，并且本發(fā)明可以相應(yīng)地用于其他電子設(shè)備和電源設(shè)備，只要這種電子設(shè)備在其中包括儲存裝置，并且也包括由外部電源提供的電力驅(qū)動的負(fù)載，其中相對高頻率地啟動和停止負(fù)載。
其它益處和改動對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此本發(fā)明在其主要方面并不局限于其中示出和描述的具體細(xì)節(jié)和代表實施例。因此，可以在不脫離附帶的權(quán)利要求和它們的替代物所限定的一般發(fā)明概念的精神或范圍下進(jìn)行各種改動。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生驅(qū)動電力并將該驅(qū)動電力提供給負(fù)載的電源系統(tǒng)，包括電力生成單元(100)，其至少包括通過使用發(fā)電燃料來產(chǎn)生發(fā)電電力的發(fā)電單元(20)；外部電源連接單元(90)，其與外部電源連接，向該電源系統(tǒng)提供外部供應(yīng)電力；和運(yùn)行控制單元(70)，其具有當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接時，以外部電源提供的外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，用于將發(fā)電單元(20)單元設(shè)置到備用狀態(tài)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電源系統(tǒng)，其中電力生成單元(100)還包括電源控制單元(50)，其具有以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力之一為基礎(chǔ)，用于控制產(chǎn)生驅(qū)動電力和控制將驅(qū)動電力提供給負(fù)載的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電源系統(tǒng)，其中當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，電源控制單元(50)產(chǎn)生驅(qū)動電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電源系統(tǒng)，其中電力生成單元(100)包括電力儲存單元(40)，其儲存相應(yīng)于以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)的電力的電荷，并且輸出以儲存的電荷為基礎(chǔ)的電力作為用于產(chǎn)生驅(qū)動電力的電力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電源系統(tǒng)，其中外部電源是其供電能力高于電力儲存單元(40)的供電能力的電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的電源系統(tǒng)，其中電力儲存單元(40)包括多個電容元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電源系統(tǒng)，其中電力儲存單元(40)包括控制器，以便在電荷儲存在電力儲存單元(40)中這一充電狀態(tài)中，控制多個電容元件以串聯(lián)形式相互連接；以及在輸出以電力儲存單元(40)中儲存的電荷為基礎(chǔ)的電力這一放電狀態(tài)中，控制多個電容元件以并聯(lián)形式相互連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的電源系統(tǒng)，其中電力生成單元(100)還包括，當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，用于向電力儲存單元(40)至少提供部分外部供應(yīng)電力的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的電源系統(tǒng)，其中電力生成單元(100)包括，當(dāng)外部電源沒有與外部電源連接單元(90)連接時，用于向電力儲存單元(40)至少提供部分發(fā)電電力的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的電源系統(tǒng)，其中電力生成單元(100)還包括電源控制單元(50)，其具有以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力之一為基礎(chǔ)，用于控制產(chǎn)生驅(qū)動電力和控制向負(fù)載提供驅(qū)動電力的裝置；充電控制單元(30)，其根據(jù)來自外部電源的外部供應(yīng)電力的供應(yīng)狀態(tài)，控制將電力提供給電力儲存單元(40)和電源控制單元(50)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電源系統(tǒng)，其中充電控制單元(30)包括用于檢測外部電源與外部電源連接單元(90)連接的檢測裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電源系統(tǒng)，其中充電控制單元(30)包括，根據(jù)檢測裝置的檢測結(jié)果，用于選擇發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力中之一以提供給電力儲存單元(40)和電源控制單元(50)的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的電源系統(tǒng)，其中電力生成單元(100)包括燃料供給控制單元(10)，其控制提供給發(fā)電單元(20)的發(fā)電燃料供給狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電源系統(tǒng)，其中燃料供給控制單元(10)包括用于控制向發(fā)電單元供給燃料和切斷燃料的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電源系統(tǒng)，其中燃料供給控制單元(10)包括，當(dāng)外部電源與外部電源連接單元連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，用于控制停止向發(fā)電單元提供發(fā)電燃料的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的電源系統(tǒng)，其中發(fā)電單元(20)至少包括燃料電池(23)，燃料電池(23)通過使用發(fā)電燃料的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生發(fā)電電力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的電源系統(tǒng)，其中發(fā)電單元(20)至少包括產(chǎn)生特定燃料組分的燃料重整單元(21)，該特定燃料組分含有由發(fā)電燃料通過預(yù)定催化反應(yīng)得到的氫氣；以及燃料電池(23)通過使用上述特定燃料組分的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)電電力。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的電源系統(tǒng)，其中燃料重整單元(21)還包括汽化發(fā)電燃料的燃料汽化單元(21a)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的電源系統(tǒng)，其中燃料重整單元(21a)還包括副產(chǎn)品去除單元(21c)，其去除催化反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的電源系統(tǒng)，其中電力生成單元(100)包括發(fā)電控制單元(60)，其設(shè)置和控制燃料電池(23)中發(fā)電電力的產(chǎn)生條件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的電源系統(tǒng)，其中上述產(chǎn)生條件是用于控制燃料電池中電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行狀態(tài)的溫度條件；以及發(fā)電控制單元(60)包括用于設(shè)置和控制溫度條件的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的電源系統(tǒng)，其中備用狀態(tài)是溫度條件設(shè)置為預(yù)熱溫度的狀態(tài)，該預(yù)熱溫度等于或低于燃料電池中產(chǎn)生發(fā)電電力的溫度。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的電源系統(tǒng)，其中發(fā)電單元中的燃料電池包括設(shè)置溫度條件的加熱器單元；和用于設(shè)置和控制發(fā)電控制單元(60)溫度條件的裝置包括加熱器控制單元(60)，其通過加熱器單元控制溫度條件的設(shè)置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的電源系統(tǒng)，其中備用狀態(tài)是將溫度條件設(shè)置為預(yù)熱溫度的狀態(tài)，該預(yù)熱溫度等于或低于燃料電池中產(chǎn)生發(fā)電電力的溫度條件；以及當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，加熱器控制單元(60)包括用于將溫度條件設(shè)置為預(yù)熱溫度的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的電源系統(tǒng)，其中外部電源具有商業(yè)交流電源，并且將商業(yè)交流電源提供的并且轉(zhuǎn)化為直流的電力作為外部供應(yīng)電力提供。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的電源系統(tǒng)，其中運(yùn)行控制單元(70)設(shè)置在電子設(shè)備主體單元中，電子設(shè)備主體單元具有由驅(qū)動電力驅(qū)動的負(fù)載。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的電源系統(tǒng)還包括密封發(fā)電燃料的燃料箱(200)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的電源系統(tǒng)還包括接口單元(300)，其具有用于物理上可拆分地組合燃料箱(200)和電力生成單元(100)的裝置，和用于將燃料箱(200)中密封的發(fā)電燃料提供給電力生成單元(100)的裝置。
29.一種電子設(shè)備，包括產(chǎn)生驅(qū)動電力的電力生成單元(100)，該生成單元(100)包括通過使用發(fā)電燃料產(chǎn)生發(fā)電電力的發(fā)電單元(20)、與提供外部供應(yīng)電力的外部電源連接的外部電源連接單元(90)、和運(yùn)行控制單元(70)，該運(yùn)行控制單元(70)包括，當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接時，以外部電源提供的外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，用于將發(fā)電單元設(shè)置在備用狀態(tài)的裝置；密封發(fā)電燃料的燃料箱(200)；和由驅(qū)動電力驅(qū)動的負(fù)載。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，還包括電子設(shè)備主體單元，和其中運(yùn)行控制單元(70)設(shè)置在電子設(shè)備主體單元中。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的電子設(shè)備，其中運(yùn)行控制單元(70)還用作至少控制負(fù)載驅(qū)動狀態(tài)的負(fù)載驅(qū)動控制單元。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)與電子設(shè)備整體地構(gòu)成。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中燃料箱(200)與電子設(shè)備是可拆卸的。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的電子設(shè)備還包括接口單元(300)，其具有用于物理上可拆分地組合燃料箱(200)和電力生成單元(100)的裝置，和用于將燃料箱(200)中密封的發(fā)電燃料提供給電力生成單元(100)的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)還包括電源控制單元(50)，其具有以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力之一為基礎(chǔ)，用于控制產(chǎn)生驅(qū)動電力和控制將該驅(qū)動電力提供給負(fù)載的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的電子設(shè)備，其中當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，電源控制單元(50)產(chǎn)生驅(qū)動電力。
37.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)包括電力儲存單元(40)，其儲存相應(yīng)于以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)的電力的電荷，并且輸出以儲存的電荷為基礎(chǔ)的電力作為用于產(chǎn)生驅(qū)動電力的電力。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的電子設(shè)備，其中電力儲存單元(40)包括多個電容元件。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)還包括，當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，用于向電力儲存單元(40)至少提供部分外部供應(yīng)電力的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)包括，當(dāng)外部電源沒有與外部電源連接單元(90)連接時，用于向電力儲存單元(40)至少提供部分發(fā)電電力的裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)還包括電源控制單元(50)，其具有以發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力之一為基礎(chǔ)，用于控制產(chǎn)生驅(qū)動電力和控制向負(fù)載提供驅(qū)動電力的裝置；和充電控制單元(30)，其根據(jù)來自外部電源的外部供應(yīng)電力的供應(yīng)狀態(tài)，控制將電力提供給電力儲存單元(40)和電源控制單元(50)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的電子設(shè)備，其中充電控制單元(30)包括用于檢測外部電源與外部電源連接單元(90)連接的檢測裝置。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的電子設(shè)備，其中充電控制單元(30)包括，根據(jù)檢測裝置的檢測結(jié)果，用于選擇發(fā)電電力和外部供應(yīng)電力中之一以提供給電力儲存單元(40)和電源控制單元(50)的裝置。
44.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)包括燃料供給控制單元(10)，其控制提供給發(fā)電單元(20)的發(fā)電燃料供給狀態(tài)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的電子設(shè)備，其中燃料供給控制單元(10)包括用于控制向發(fā)電單元供給燃料和停止供給燃料的裝置。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的電子設(shè)備，其中燃料供給控制單元(10)包括，當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，用于控制停止向發(fā)電單元提供發(fā)電燃料的裝置。
47.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中發(fā)電單元(20)包括燃料電池(23)，該燃料電池(23)通過使用發(fā)電燃料的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生發(fā)電電力。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的電子設(shè)備，其中發(fā)電單元(20)包括產(chǎn)生特定燃料組分的燃料重整單元(21)，該特定燃料組分包括由發(fā)電燃料通過預(yù)定催化反應(yīng)得到的氫氣；和燃料電池(23)通過使用特定燃料組分的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)電電力。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的電子設(shè)備，其中燃料重整單元(21)還包括汽化發(fā)電燃料的燃料汽化單元(21a)。
50.根據(jù)權(quán)利要求48的電子設(shè)備，其中燃料重整單元(21a)還包括副產(chǎn)品去除單元(21c)，其去除燃料重整單元中催化反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
51.根據(jù)權(quán)利要求47的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)包括發(fā)電控制單元(60)，其設(shè)置和控制燃料電池(23)中發(fā)電電力的產(chǎn)生條件。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的電子設(shè)備，其中上述產(chǎn)生條件是用于控制燃料電池中電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行狀態(tài)的溫度條件；燃料電池(23)包括設(shè)置溫度條件的加熱器單元；以及發(fā)電控制單元(60)包括由加熱器單元控制溫度條件設(shè)置的加熱器控制單元(60)。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的電子設(shè)備，其中備用狀態(tài)是將溫度條件設(shè)置為預(yù)熱溫度的狀態(tài)，該預(yù)熱溫度等于或低于燃料電池中產(chǎn)生發(fā)電電力的溫度條件；以及當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，加熱器控制單元(60)包括用于將溫度條件設(shè)置預(yù)熱溫度的裝置。
54.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中外部電源為商業(yè)交流電源，并且將商業(yè)交流電源提供的并且轉(zhuǎn)化為直流的電力作為外部供應(yīng)電力提供。
55.根據(jù)權(quán)利要求29的電子設(shè)備，其中電力生成單元(100)包括剩余量檢測單元(80)，其檢測燃料箱(200)中密封的發(fā)電燃料剩余量。
56.一種電源系統(tǒng)驅(qū)動控制方法，該電源系統(tǒng)給負(fù)載提供驅(qū)動電力，該系統(tǒng)包括通過使用預(yù)定發(fā)電燃料產(chǎn)生發(fā)電電力的發(fā)電單元(20)，和連接外部電源的外部電源連接單元(90)，該方法包括當(dāng)外部電源沒有與外部電源連接單元(90)連接時，以發(fā)電電力為基礎(chǔ)，產(chǎn)生和提供驅(qū)動電力；當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，至少將發(fā)電單元(20)設(shè)置在備用狀態(tài)中。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的電源系統(tǒng)驅(qū)動控制方法，其中電源系統(tǒng)還包括充入電力和釋放電力的電力儲存單元(40)，以及當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，給電力儲存單元(40)充電。
58.根據(jù)權(quán)利要求56的電源系統(tǒng)驅(qū)動控制方法，其中電源系統(tǒng)還包括充入電力和釋放電力的電力儲存單元(40)，以及當(dāng)外部電源沒有與外部電源連接單元(90)連接時，以發(fā)電電力為基礎(chǔ)，給電力儲存單元(40)充電。
59.根據(jù)權(quán)利要求56的電源系統(tǒng)驅(qū)動控制方法，其中當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，提供驅(qū)動電力。
60.根據(jù)權(quán)利要求56的電源系統(tǒng)驅(qū)動控制方法，其中當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，停止向發(fā)電單元(20)提供發(fā)電燃料。
61.根據(jù)權(quán)利要求56的電源系統(tǒng)驅(qū)動控制方法，其中發(fā)電單元(20)包括燃料電池(23)，該燃料電池(23)通過使用發(fā)電燃料或特定燃料組分的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)電電力，其中該特定燃料組分含有由發(fā)電燃料制得的氫氣；以及發(fā)電單元的備用狀態(tài)是將用于控制燃料電池(23)中電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行狀態(tài)的溫度條件設(shè)置為預(yù)熱溫度的狀態(tài)，該預(yù)熱溫度等于或低于燃料電池(23)中產(chǎn)生發(fā)電電力的溫度條件。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的電源系統(tǒng)驅(qū)動控制方法，其中當(dāng)外部電源與外部電源連接單元(90)連接并且由外部電源提供外部供應(yīng)電力時，以外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，將溫度條件設(shè)置為預(yù)熱溫度。
全文摘要
電源系統(tǒng)產(chǎn)生驅(qū)動電力并將該驅(qū)動電力提供給負(fù)載。該系統(tǒng)包括至少具有發(fā)電單元(20)的電力生成單元(100)，該發(fā)電單元(20)具有通過使用發(fā)電燃料產(chǎn)生發(fā)電電力的燃料電池。外部電源連接單元(90)與提供外部供應(yīng)電力的外部電源連接。運(yùn)行控制單元(70)包括，至少在外部電源與外部電源連接單元(90)連接時，以外部電源提供的外部供應(yīng)電力為基礎(chǔ)，將發(fā)電單元設(shè)置在備用狀態(tài)中的單元。
文檔編號H02J9/00GK1596391SQ0380165
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者美藤仁保 申請人:卡西歐計算機(jī)株式會社