CN101465432A - 具燃料电池输出控制的混合电力装置 - Google Patents

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Abstract

一种具燃料电池输出控制的混合电力装置，包括一第一电力供给回路以及一第二电力供给回路，该第一电力供给回路包括一第一电力单元、一第一电压转换单元、一感测单元以及一控制单元，其中该电压转换单元连接该电力单元，其可包括直流电力升压回路或是直流电力降压回路，借以将该电力单元的直流电力转换为具有特定电压的直流电力输出；该感测单元可用以感测该第一电力单元所输出的直流电力的电压或电流，使得控制单元可依据该感测单元回馈的电气讯号，控制该第一电压转换单元的直流电力转换比例，或者是停止该第一电压转换单元的直流电力转换，进而保护该第一电力单元。另该第二电力供给回路包括一第二电力单元与一第二电压转换单元，其主要是与第一电力供给回路相互配合并混合电力以负担该负载所需的电力。

Description

具燃料电池输出控制的混合电力装置
技术领域
本发明是一种关于具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特别是利用不同电力供给装置相互配合，来提供负载端需要的电力需求。
背景技术
在习知技术中，藉由燃料电池的工作特性得知，当燃料电池外接一负载时，其电压电流特性会随着负载的或轻或重而变化。当燃料电池不足以供应负载端的电力需求，燃料电池将无法产生足够的电动势，有可能间接伤害到燃料电池本身的运作，固本发明利用混合电力装置，利用其它二次电池或其它直流电源供应器来辅助，以确保负载端的电力供给无虞。
然该上述的目的仍无法精准确定该输出电压电流的稳定性，因此，本发明有鉴于习知的具燃料电池输出控制的混合电力装置的缺失，乃亟思发明一种能精准的动态控制该输出电压电流且仍稳定其电压输出的混合电力装置。
发明内容
本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置包括一第一电力供给回路以及一第二电力供给回路，该第一电力供给回路与该第二电力供给回路可分别输出电力，以提供由该第一电力供给回路与该第二电力供给回路所构成的混合电力系统，并依据输出端的一负载的电力需求而输出对应的电力。
为达上述目的，本发明提供一燃料电池输出控制的混合电力装置，包括一第一电力单元、一第一电压转换单元、一感测单元以及一控制单元，其中该第一电力单元为利用富氢燃料与氧进行化学反应而产生电力输出的一电力产生装置；该第一电压转换单元为一直流电力的电压转换装置，且可包括有直流电力升压回路或是直流电力降压回路，藉以将该第一电力单元输入该第一电压转换单元的输入端的直流电力转换为具有特定电压的直流电力输出；该感测单元为一电力感测装置，用以感测该第一电力供给回路所传输的电力特性，并输出对应该电力特性的电气讯号。其中该第一电力供给回路与该第二电力供给回路电气并联输出，且该控制单元依据该感测单元所回馈的讯号而调节该第一电压转换单元输出电压与该第二电压转换单元输出电压之间的差值，使得该第一电力供给回路与该第二电力供给回路协同输出电力至该负载。
因此，本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置可使得该第一电力单元维持稳定的电力输出，且同时可透过该第一电压转换单元与该第二电压转换单元的电压控制以及配合该第二电力供给回路的电力输出，而达到满足该负载分别在低载区与高载区的电力需求。
再者，前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该第二电力供给回路包括一第二电力单元以及一第二电压转换单元，其中该第二电力单元可以是另一电力产生装置，诸如机械式发电机、一次电池或二次电池，并可输出电力至该第二电压转换单元；以及该第二电压转换单元为电力的电压转换装置，且可包括有直流电力升压回路或是直流电力降压回路，藉以将该第二电力单元输入该第二电压转换单元的输入端的电力转换为具有特定电压的直流电力输出。
该第一电力单元所输出的直流电力可经由该第一电力供给回路传输至该第一电压转换单元，以进行直流电力的电压转换而输出一特定电压的直流电力，而传输至该负载，以供该负载所需的直流电力。再者，该感测单元可侦测该第一电力供给回路的电流、电压或电力功率电力状态，并将所侦测得的结果以一对应的讯号馈给至该控制单元，该控制单元则会依据该感测单元所馈给的讯号，输出对应的电压讯号至该第一电压转换单元，藉以控制该第一电压转换单元的运作。前述的感测单元可用以感测该第一电力单元所输出的直流电力的电压或电流，使得可依据该感测单元回馈的电气讯号，控制该第一电压转换单元的直流电力转换比例，如此将可控制第一电力单元所输出的直流电力的电压或电流的大小，进而保护该第一电力单元。
另外，前述的控制单元可由另一微控制器所取代，且该微控制器可透过逻辑演算，进行对应的控制。
为使熟悉该项技艺人士了解本发明的目的、特征及功效，兹藉由下述具体实施例，并配合图式，对本发明详加说明如后。
附图说明
图1为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第一具体实施例的组件关联图；
图2为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第二具体实施例的组件关联图；
图3为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第三具体实施例的组件关联图；
图4为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的讯号控制示意图；
图5为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的另一讯号控制示意图；
图6为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第四具体实施例的组件关联图；
图7为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第五具体实施例的组件关联图；
图8为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第六具体实施例的组件关联图；
图9为显示本发明第六具体实施例的局部组件示意图；以及
图10为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第七具体实施例的组件关联图。
主要组件符号说明
第一电力供给回路 100
  第一电力单元 11
  第一电压转换单元 12
   电压转换回路 121
   电压转换控制装置 122
  判断装置 123
 感测单元 13
   电阻组件 131
      电压差动放大器 132
     微处理器 143
   控制单元 14
     分压单元 141
       第一电阻组件 141a
       第二电阻组件 141b
       第三电阻组件 141c
       电压讯号输出端 141d
     电压产生装置 142
      脉冲讯号产生装置 142a
      脉冲讯号转换电压讯号回路 142b
      第二电压差动放大器 142d
第二电力供给回路 200
  第二电力单元 21
  第二电压转换单元 22
负载 300
第一电力供给回路 400
  第一电力单元 41
  第一电压转换单元 42
  控制单元 44
  感测单元 43
第二电力供给回路 500
  第二电力单元 51
  第二电压转换单元 52
负载 600
第一电力供给回路 700
  第一电力单元 71
  第一电压转换单元 72
    第一感测单元 73
    控制单元 74
       微控制器 74a
       第一控制单元 74b
       第二控制单元 74c
  第二电力供给回路 800
   第二电力单元 81
   第二电压转换单元 82
负载 900
     第一电力供给回路输出功率 1001
     负载损耗功率 1002
     第二电力供给回路输出功率 1003
     第一电力供给回路输出电压设定值 1004
      第一电压设定值 1004a
      第二电压设定值 1004b
      第三电压设定值 1004c
      第四电压设定值 1004d
    第二电力供给回路输出电压设定值 1005
具体实施方式
参考图1所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置第一具体实施例的组件关联图。本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置包括一第一电力供给回路100以及一第二电力供给回路200，该第一电力供给回路100与该第二电力供给回路200可分别输出电力，以提供由该第一电力供给回路100与该第二电力供给回路200所构成的混合电力系统，并依据输出端的一负载300的电力需求而输出对应的电力。
前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该第一电力供给回路100包括一第一电力单元11、一第一电压转换单元12、一感测单元13以及一控制单元14，其中该第一电力单元11是利用富氢燃料与氧进行化学反应而产生电力输出的一电力产生装置；该第一电压转换单元12是一端电气连接该第一电力单元11的一直流电力的电压转换装置，且可包括有直流电力升压回路或是直流电力降压回路，藉以将该第一电力单元11输入该第一电压转换单元12的输入端的直流电力转换为具有特定电压的直流电力输出；该感测单元13是一电力感测装置，用以感测该第一电力供给回路100所传输的电力特性，并输出对应该电力特性的电气讯号，举例来说，该电力特性可以是该第一电力供给回路100局部回路的电流大小、电压大小或功率大小；以及该控制单元14可依据输入的电气讯号并可输出对应的电压讯号，且该控制单元14电气连接该感测单元13与该第一电压转换单元12，并依据该感测单元13所提供的电力特性讯号，产生一对应的电压讯号，再将此电压讯号回馈至该第一电压转换单元12，藉以选择该第一电压转换单元12的电压转换后所输出的电力的电压大小。
再者，前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该第二电力供给回路200包括一第二电力单元21以及一第二电压转换单元22，其中该第二电力单元21可以是另一电力产生装置，诸如机械式发电机、一次电池或二次电池，并可输出电力至该第二电压转换单元22；以及该第二电压转换单元22是一端电气连接该第二电力单元21的一电力的电压转换装置，且可包括有直流电力升压回路或是直流电力降压回路，藉以将该第二电力单元21输入该第二电压转换单元22的输入端的电力转换为具有特定电压的直流电力输出。
因此，该第一电力单元11所输出的直流电力可经由该第一电力供给回路100传输至该第一电压转换单元12，以进行直流电力的电压转换而输出一特定电压的直流电力，而传输至该负载300，以供该负载300所需的直流电力。再者，该感测单元13可侦测该第一电力供给回路100的电流、电压或电力功率电力状态，并将所侦测得的结果以一对应的讯号回馈至该控制单元14，该控制单元14则会依据该感测单元13所馈给的讯号，输出对应的电压讯号至该第一电压转换单元12，藉以控制该第一电压转换单元12的运作。其中以侦测该第一电力供给回路100的电流为实施方式时，且当该感测单元13所侦测的电流大小在一第一预设范围内时，该控制单元14会对应输出一电压讯号，藉以控制该第一电压转换单元12将输入的直流电力转换为稳定电压的电力输出；以及，当该感测单元13所侦测的电流大小落在一第二预设范围内时，该控制单元14会对应输出另一电压讯号，藉以控制该第一电压转换单元12将输入的直流电力转换为特定电压的电力输出，并使得该感测单元13所侦测的电力特性可以回复到该第一预设范围内。通常，所定义的第二预设范围会高于所定义的第一预设范围，而使得可限制该第一电力单元11输出的电流，藉以控制该第一电力单元11的输出电力且保护该第一电力单元11。
前述的感测单元13可用以感测该第一电力单元11所输出的直流电力的电压或电流，使得可依据该感测单元13回馈的电气讯号，控制该第一电压转换单元12的直流电力转换比例，以达到负载300在轻载时由第一电力供给回路100供应，而重载时由第一电力供给回路100及第二电力供给回路200混合电力供电的效果，进而保护该第一电力单元11。
进一步参考图2所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第二具体实施例的组件关联图。前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该第一电压转换单元12可进一步包括一电压转换回路121，该电压转换回路121是可将输入的直流电力进行储能与释能机制的电路，且该电压转换回路121形成电气串联在该第一电力供给回路100中，并由该控制单元14所提供的电压讯号控制该电压转换回路121的运作。
再者，前述的第一电压转换单元12可进一步包括一电压转换回路121、一电压转换控制装置122以及一判断装置123。其中该电压转换回路121是一直流电力储能与释能机制的电路，并可将输入端的电力转换为特定大小的电压的电力输出；该电压转换控制装置122是一控制该电压转换回路121选择进行储能状态或释能状态的电气回路；以及该判断装置123一端电气连接该控制单元14的电压讯号输出端，并依据该控制单元14所输出的电压讯号，馈出一对应的电气讯号至该电压转换控制装置122。以该电压转换回路121为一升压回路为例，该感测单元13输出的电气讯号经过该控制单元14后会转换为一电压讯号并馈至该第一电压转换单元12的判断装置123。接着，该判断装置123依据该控制单元14所输出的电压讯号，再馈出一对应的电气讯号至该电压转换控制装置122。最后，该电压转换控制装置122依据该判断装置123所输出的电气讯号选择开启或关闭该第一电压转换单元12的直流电力储能与释能机制。故，使得当该感测单元13所侦测的电流量小于或等于一预设范围时，该电压转换回路121会将输入的直流电力转换为固定电压值的输出电力；以及当该感测单元13所侦测的电流量大于该预设范围时，会使得该电压转换回路121降低输出电力的电压大小，且该感测单元13所侦测的电流量可以回复到该预设范围内，而可达到控制该电压转换回路121为维持固定输出电压的电力升压转换运作或是降低该电压转换回路121电力升压转换运作后的输出电压值，藉以进一步限制该第一电力供给回路100的电流量。
另外，前述的判断装置123可以是一电压差动放大器123a，且该电压差动放大器123a的一输入端电气连接该控制单元14的输出端，该电压差动放大器123a的另一输入端电气连接一参考电压123b，且该电压差动放大器123a的一输出端电气连接该电压转换控制装置122。其中该判断装置123可将转换结果输出至该电压转换控制装置122，且该电压转换控制装置122依据该判断装置123的转换结果输出一工作周期讯号，进行控制该电压转换回路121选择为储能或释能机制，进而达到电压转换。
前述的感测单元13可进一步包括一电阻组件131和一电压差动放大器132。其中该电阻组件131是电气串联于该第一电力供给回路100中的电阻；以及该电压差动放大器132是一运算放大器所构成的电压差动放大回路，且该电压差动放大器132的两个输入端电气并联该电阻组件131的两端，用以比较该电阻组件131两端电压差，并可依据该电阻组件131两端电压差而自该电压差动放大器132的输出端输出一对应的电气讯号。
前述实施例中，该感测单元13主要可将所侦测到的第一电力供给回路100电力特性如电流大小的特性转换输出一数字或模拟讯号的电气讯号，依据该感测单元13输出的电气讯号以及该第一电压转换单元12的电压转换回路121所输出的电压讯号，该控制单元14会输出一对应的控制讯号，藉以控制该第一电压转换单元12中的电压转换回路121，因而该电压转换回路121会输出特定的电压讯号。其中该控制单元14可以是任何可将输入的电气讯号转换为对应的电压讯号即可，这类的装置还包括有数字转模拟的转换器。
前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该控制单元14可进一步包括一分压单元141、一电压产生装置142以及一微处理器143，且该分压单元141进一步包括一第一电阻组件141a、一第二电阻组件141b、一第三电阻组件141c以及一电压讯号输出端141d，该第一电阻组件141a的另一端电气连接于该第一电力供给回路100中的电压转换回路121的输出端，该第二电阻组件141b的另一端电气连接于该电压产生装置142的输出端，以及该第三电阻组件141c的另一端电气连接一电压位准端；该电压产生装置142依据该感测单元13所输出的电气讯号，对应输出一电压讯号至该分压单元141中的第二电阻组件141b；以及该微处理器143具有逻辑演算以及逻辑控制的手段，用以依据该电压差动放大器132输出的电气讯号进行逻辑演算，且输出一对应的电气讯号，藉以控制该控制单元14输出对应的电压讯号，使得可在该微处理器143的控制下，以及该第一电压转换单元12产生对应的运作，而达到监控该第一电力供给回路100的电流量。因此，该电压讯号输出端141d的电压应与参考电压一致，而该电压转换回路121所输出的电压会因为第一电阻组件141a、第二电阻组件141b和第三电阻组件141c所形成的该分压单元141而与该控制单元14的输出端形成电压相依的状态。
更具体来说，前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该控制单元14中的电压产生装置142进一步包括一脉冲讯号产生装置142a以及一脉冲讯号转换电压讯号回路142b。其中该脉冲讯号产生装置142a是一产生脉冲讯号的电气装置，且该脉冲讯号产生装置142a依据该微处理器143所提供的控制讯号输出具有特定工作周期(duty cycle)的脉冲讯号；以及该脉冲讯号转换电压讯号回路142b依据该脉冲讯号产生装置142a所提供的脉冲讯号大小与脉冲讯号工作周期而输出一对应的电压讯号，并将所输出的电压讯号传输至该分压单元141与控制单元14的电气连接端。
前述的脉冲讯号转换电压讯号回路142b更可以是一电压随耦器，藉以降低输出端的影响。
前述的控制单元14中的脉冲讯号产生装置142a可透过输出的脉冲讯号的宽度调变，而调节该脉冲讯号转换电压讯号回路142b输出给该分压单元141的电压大小。
前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该电压差动放大器132的两输入端跨接于该电阻组件131的两端，且该电阻组件131电气串联于该第一电力供给回路100。再者，该感测单元13的电阻组件131电气串联于该第一电力供给回路100中且可设置于相对该第一电力单元11或负载300的高电位端(high side)或低电位端(low side)。
前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该感测单元13中的电阻组件131与该电压差动放大器132所构成的电流感测回路也可为其它任何可感测该第一电力供给回路100的输出电流的装置，而无须局部电气串联于该第一电力供给回路100。举例来说，该感测单元13可包括有一霍尔组件，并藉以侦测该第一电力供给回路100的输出电流。
前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该第一电压转换单元12中的电压转换回路121可以是一直流电力升压电路、一直流电力降压电路或一直流电力升压与降压电路的合成电路。
前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该微处理器143可同时提供控制该第二电力供给回路200的第二电压转换单元22的电压转换运作，使得本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置可透过控制各个电压转换单元而决定对应的电力供给回路的输出电压，以及控制该第一电力单元11的输出功率，并因而可选择各个电力供给回路之间的切换，或是分配各个电力供给回路的功率输出。
基于前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置，该微处理器143是接受到该感测单元13的讯号与预设的电压、电流或功率值比较，而输出一相对应的控制讯号至该控制单元14中的脉冲讯号产生装置142a，使得该脉冲讯号产生装置142a输出具有特定工作周期的电气讯号至该脉冲讯号转换电压讯号回路142b，并传输至该分压单元141；接着，该分压单元141依据柯西荷夫电流定理，该分压单元141的电压讯号输出端141d的电压值会随着该电压转换回路121的电力输出端的电压而改变，该电压转换控制装置122则会依据输入该电压讯号输出端141d的电压值，进行选择开启或关闭该电压转换回路121的直流电力储能与释能机制，使得该电压转换回路121产生对应的电压转换运作，且该判断装置123判断该电压讯号输出端141d的电压值的大小，而输出一对应判断结果的电气讯号至该电压转换控制装置122；以及该电压转换控制装置122会依据该判断装置123所回馈的电气讯号，进行选择开启或关闭该第一电压转换单元12的直流电力储能与释能机制，藉以达到该第一电压转换单元12的直流电力的电压转换以及限制该第一电力供给回路100的电流量。其中，当在前述的限电流的机制下，该第一电力供给回路100所输出的电力功率不足以提供该负载300的电力需求时，该第二电力供给回路200会自动输出该第二电力单元21的电力，而补足电力需求。
参考图3所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第三具体实施例的组件关联图。基于前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该控制单元14的电压产生装置142中可进一步包括一第二电压差动放大器142d，且该第二电压差动放大器142d具有一参考电压以及一输入端电气连接该感测单元13的输出端，该第二电压差动放大器142d的输出端电气连接该分压单元141的第二电阻组件141b，使得该第二电压差动放大器142d可以比较该感测单元13的输入电压与参考电压后，该第二电压差动放大器142d会对应输出一电压讯号至该第二电阻组件141b，该分压单元141的电压讯号输出端141d的电压讯号的位准则会因此被调变，因此该分压单元141的电压讯号输出端141d将会反应该电压转换回路121输出端的电压。
前述的实施例中，其中该电压转换控制装置122、该判断装置123、分压单元141、控制单元14及感测单元13可电气相连结组成一集合电路(IC)。
配合参考图1，同时另外再参考图4所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的讯号控制示意图。基于前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该第一电力供给回路100的第一电力单元11产生电力并经由该第一电压转换单元12进行电力转换而输出电力，为一第一电力供给回路输出功率1001，且输出电压为第一电力供给回路输出电压设定值1004，该负载300运作所消耗的功率为负载损耗功率1002，该第二电力供给回路200的第二电力单元21产生的电力可经由该第二电压转换单元22进行电力转换，而输出电力为一第二电力供给回路输出功率1003，且输出电压为一第二电力供给回路输出电压设定值1005。参考图4所示的讯号控制示意图中，当第一电力供给回路输出功率1001等于或大于负载损耗功率1002时定义为低载区，当第一电力供给回路输出功率1001小于负载损耗功率1002时定义为高载区；当在低载区的状况中，该第一电力供给回路输出电压设定值1004是略高于该第二电力供给回路输出电压设定值1005，而使得该第二电力供给回路200所输出的第二电力供给回路输出功率1003为零，而该第一电力供给回路输出功率1001则可满足该负载300的负载损耗功率1002；以及当在高载区的状况中，该控制单元14会依据该感测单元13所回馈的讯号调节该第一电压转换单元12的电压转换比，使得该第一电力供给回路输出电压设定值1004是与该第二电力供给回路输出电压设定值1005之间产生一差值，且使得该第一电力供给回路100与该第二电力供给回路200协同输出电力至该负载300，同时使得该第一电力供给回路输出功率1001与该第二电力供给回路输出功率1003的输出功率总和等于该负载300的负载损耗功率1002。因此，本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置可限制该第一电力单元11的最大供应电力，且同时可透过该第一电压转换单元12的电压控制以及配合该第二电力供给回路200的电力输出，以维持稳定的电力输出，进而达到满足该负载300分别在低载区与高载区的电力需求。
更具体来说，当在稳态输出下的高载区输出分配比例中，使得该第一电力供给回路输出功率1001高于该第二电力供给回路输出功率1003时，该第一电力供给回路输出电压设定值1004在高载区中是采一第一电压设定值1004a，且该第一电压设定值1004a略高于该第二电力供给回路输出电压设定值1005。另外，当在稳态输出下的高载区输出分配比例中，使得该第一电力供给回路输出功率1001低于该第二电力供给回路输出功率1003时，该第一电力供给回路输出电压设定值1004在高载区中是采一第二电压设定值1004b，且该第二电压设定值1004b略低于该第二电力供给回路输出电压设定值1005。前述在高载区中，该第一电力供给回路输出电压设定值1004的第一电压设定值1004a与该第二电力供给回路输出电压设定值1005的差值，或该第一电力供给回路输出电压设定值1004的第二电压设定值1004b与该第二电力供给回路输出电压设定值1005的差值，会决定该第一电力供给回路输出功率1001与该第二电力供给回路输出功率1003的比例。
图5为显示本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的另一讯号控制示意图。在此实施例中，当在高载区时，本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置是透过控制该第一电力供给回路输出电压设定值1004，在高载区形成较高电位的第三电压设定值1004c与较低电位的第四电压设定值1004d为往复振荡的电压讯号形态，其中可透过控制该第一电力供给回路输出电压设定值1004与该第二电力供给回路输出电压设定值1005的差值，藉以控制该第一电力供给回路输出功率1001与该第二电力供给回路输出功率1003的输出分配比例，使得该第一电力供给回路输出功率1001与该第二电力供给回路输出功率1003的总和得以达到该负载300所需要的负载损耗功率1002。另外，也可以透过控制该第一电力供给回路输出电压设定值1004在高载区中的第三电压设定值1004c与第四电压设定值1004d往复振荡所形成的周期(duty cycle)，藉以控制该第一电力供给回路输出功率1001与该第二电力供给回路输出功率1003的输出分配比例，使得该第一电力供给回路输出功率1001与该第二电力供给回路输出功率1003的总和得以达到该负载300所需要的负载损耗功率1002。
参考图6所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第四具体实施例的组件关联图。本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置主要包括一第一电力单元41、一第一电压转换单元42、一感测单元43、一控制单元44以及一第一电力供给回路400，使得可提供一第一电力单元41所输出的直流电力可经由该第一电力供给回路400传输至该第一电压转换单元42，以进行直流电力的电压转换而输出一特定电压的直流电力，且转换电压后的直流电力可再经由该第一电力供给回路400传输至该负载600，以供该负载600所需的直流电力。
前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置中，该第一电压转换单元42是可将输入的直流电力进行储能与释能机制的电路，且该第一电压转换单元42形成电气串联在该第一电力供给回路400中，并由该控制单元44所提供的控制讯号控制该第一电压转换单元42的运作；该控制单元44是一逻辑运算暨逻辑控制电气回路，如微控制器，其具有分别可输入与输出电气讯号的输入端与输出端，藉以分别提供逻辑运算所需的回馈讯号以及输出由逻辑运算后所获得的控制讯号；该感测单元43可侦测该第一电力供给回路400的电流、电压或电力功率，并将所侦测得的结果以一对应的讯号馈给至该控制单元44，该控制单元44则会依据该感测单元43所馈给的讯号，输出对应的控制讯号至该第一电压转换单元42，藉以控制该第一电压转换单元42的运作。其中当该感测单元43所侦测的电力特性在一第一预设范围内时，该控制单元44会对应输出一控制讯号，藉以控制该第一电压转换单元42将输入的直流电力转换为稳定电压的电力输出；以及，当该感测单元43所侦测的电力特性在一第二预设范围内时，该控制单元44会对应输出另一控制讯号，藉以控制该第一电压转换单元42将输入的直流电力转换为特定电压的电力输出，并使得该感测单元43所侦测的电力特性可以回复到该第一预设范围内。通常，所定义的第二预设范围会高于所定义的第一预设范围，而使得可限制该第一电力单元41输出的电力，藉以控制该第一电力单元41的输出电力且保护该第一电力单元41。
再者，前述的控制单元44可以电气连接该第二电力供给回路500中的第二电压转换单元52，且该控制单元44可以依据该第一电力供给回路400的感测单元43所输出的电压讯号，进行控制该第一电力供给回路400中的第一电压转换单元42与该第二电力供给回路500中的第二电压转换单元52，使得该控制单元44可以选择控制该第一电力供给回路400与该第二电力供给回路500的功率分配，因而控制该第一电力单元41输出的电力维持在一预期大小的输出电流。
参考图7所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第五具体实施例的组件关联图。本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置主要包括一第一电力供给回路700以及一第二电力供给回路800。该第一电力供给回路700包括一第一电力单元71、一第一电压转换单元72、一控制单元74、一感测单元73，使得可提供一第一电力单元71所输出的直流电力可经由该第一电力供给回路700传输至该第一电压转换单元72，以进行直流电力的电压转换而输出一特定电压的直流电力，且转换电压后的直流电力可再经由该第一电力供给回路700传输至该负载600，以供该负载600所需的直流电力。该第二电力供给回路800包括一第二电力单元81以及一第二电压转换单元82。再者，本实施例中的各组件是如前述的实施例所示，但该控制单元74可同步控制该第一电力供给回路700中的第一电压转换单元72与该第二电力供给回路800中的第二电压转换单元82，使得依据该第一电力供给回路700的第一电力单元71的电力输出，而协调控制该第一电力供给回路700与该第二电力供给回路800分别输出对应的电力功率。
另外，本发明的各个实施例中，该感测单元的设置可于第一电力供给回路的任意处，也可置于该第一电力供给回路中的高电位位置(highside)或低电位位置(low side)，而不需限制该控制单元在该第一电力供给回路中的位置，但需依据该控制单元在该第一电力供给回路中的位置，进行判断该第一电力供给回路输出功率。
参考图8所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第六具体实施例的组件关联图。基于本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的前述实施例，本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置主要可进一步包括复数个第一电力供给回路700以及至少一个第二电力供给回路800，且该控制单元74可同步控制各个第一电力供给回路700中的第一电压转换单元72以及该第二电力供给回路800中的第二电压转换单元82，使得可在依据各个第一电力单元71的电力输出下，该控制单元74可协调控制该些第一电力供给回路700与该第二电力供给回路800分别输出对应的电力功率。
进一步参考图9所示，为本发明第六具体实施例的局部组件示意图，前述的控制单元74进一步包括一微控制器74a，且包括个别对应该些第一电力供给回路700的复数个第一控制单元74b以及对应该第二电力供给回路800的一第二控制单元74c。其中该微控制器74a具有逻辑演算以及逻辑控制的手段，用以依据该些第一感测单元73输出的电气讯号进行逻辑演算，且输出一对应的电气讯号；再者，该些第一控制单元74b以及该第二控制单元74c分别可依据该微控制器74a所输出的电气讯号而分别输出对应的电压讯号，使得对应的该些第一电压转换单元72以及该第二电压转换单元82产生对应的运作，而达到监控该些第一电力供给回路100的电流量，并调节各个电力回路的输出功率。
参考图10所示，为本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的第七具体实施例的组件关联图。基于前述本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置的实施例，前述的第一电力供给回路700可包括复数个第一电力单元71以及复数个第一电压转换单元72，且前述的第二电力供给回路800可包括一个第二电力单元81以及一个第二电压转换单元82。其中该控制单元74可同步控制各个第一电压转换单元72以及该第二电压转换单元82，使得可依据该第一电力单元71的电力输出下，该控制单元74的控制可协调控制该第一电力供给回路700与该第二电力供给回路800分别输出对应的电力功率。
基于图5、图6、图7、图8以及图10的实施例，且再次参考图4所示，当在高载区的状况中，该控制单元会依据该感测单元所回馈的讯号而同时调节该第一电压转换单元与该第二电压转换单元的电压转换，使得该第一电力供给回路输出电压设定值1004与该第二电力供给回路输出电压设定值1005高低交错震荡，且使得该第一电力供给回路与该第二电力供给回路协同输出电力至该负载，同时使得该第一电力供给回路输出功率1001与该第二电力供给回路输出功率1003的输出功率总和等于该负载的负载损耗功率1002。因此，本发明具燃料电池输出控制的混合电力装置可使得该第一电力单元维持稳定的电力输出，且同时可透过该第一电压转换单元与该第二电压转换单元的电压控制以及配合该第二电力供给回路的电力输出，而达到满足该负载分别在低载区与高载区的电力需求。
以上所述，仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明作任何形式上的限制，所以，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (24)

1、一种具燃料电池输出控制的混合电力装置，包括：
一第一电力供给回路，其进一步包括：
一第一电力单元，其为一燃料电池的电力产生装置；
一第一电压转换单元，其为一端电气连接该第一电力单元的一电力的电压转换装置，且将该第一电力单元的电力输入该第一电压转换单元的输入端的电力转换为具有特定电压的直流电力输出；
一感测单元，其为一电力感测装置，并感测该第一电力供给回路所传输的电力特性，且输出对应该电力特性的电气讯号；
一控制单元，其依据该感测单元所输出的电气讯号且输出对应该感测单元所输出的电气讯号的特定的电压讯号，该控制单元的输入端电气连接该感测单元且输出端电气连接该第一电压转换单元；
一第二电力供给回路，其进一步包括：
一第二电力单元，其为一电力产生装置；
一第二电压转换单元，其为一端电气连接该第二电力单元的一电力的电压转换装置，且将该第二电力单元的电力输入该第二电压转换单元的输入端的电力转换为具有特定电压的直流电力输出；
其中该第一电力供给回路与该第二电力供给回路电气并联输出，且该控制单元依据该感测单元所回馈的讯号而调节该第一电压转换单元输出电压与该第二电压转换单元输出电压之间的差值，使得该第一电力供给回路与该第二电力供给回路协同输出电力至该负载。
2、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第一电压转换单元包括至少一直流电力升压电路以及至少一直流电力降压电路。
3、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第一控制单元进一步包括一脉冲讯号产生装置以及一脉冲讯号转换电压讯号回路；该脉冲讯号产生装置为一产生具有特定工作周期的脉冲讯号的电气装置；以及该脉冲讯号转换电压讯号回路为将脉冲讯号转换为一电压的电气讯号的装置，且该脉冲讯号转换电压讯号回路所输出的电压的电气讯号对应该脉冲讯号产生装置的脉冲讯号。
4、如权利要求3所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该脉冲讯号转换电压讯号回路包括一电压随耦器。
5、如权利要求3所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第一控制单元进一步包括一微处理器，且该微处理器接受该感测单元所输出的电气讯号而对应控制该脉冲讯号转换电压讯号回路的输出。
6、如权利要求5所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该脉冲讯号转换电压讯号回路输出具有特定工作周期的脉冲讯号。
7、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该感测单元为局部电气串联于该第一电力供给回路的电气回路，并侦测该第一电力供给回路的电流、电压或电力功率等电力状态，且对应该第一电力供给回路的电力状态输出一电气讯号至该第一控制单元。
8、如权利要求7所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该感测单元进一步包括一电阻组件以及一跨压比较组件，该电阻组件电气串联于该第一电力供给回路中，且该跨压比较组件电气并联该电阻组件，该跨压比较组件并依据该电阻组件的跨压而输出一对应的电气讯号至该控制单元。
9、如权利要求8所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该跨压比较组件为一电压差动放大器所构成的回路，该跨压比较组件的两个输入端电气并联该电阻组件的两端，该跨压比较组件的输出端电气连接该控制单元，且该跨压比较组件的输出端输出对应该电阻组件的跨压的电气讯号。
10、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第一电压转换单元进一步包括一电压转换回路、一电压转换控制装置以及一判断装置，该电压转换控制装置为控制该电压转换回路选择进行储能状态或释能状态的电气回路，该判断装置一端电气连接该控制单元的电压讯号输出端，并依据该控制单元所输出的电压讯号，馈出一对应的电气讯号至该电压转换控制装置。
11、如权利要求10所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该判断装置进一步包括一电压差动放大器以及一参考电压装置，该电压差动放大器的一输入端电气连接该控制单元的输出端，且另一输入端电气连接该参考电压装置，比较该回馈电压连接端的电压与该参考电压装置的电压，以及该比较结果输出至该电压转换控制装置。
12、如权利要求11所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该电压转换控制装置为依据该电压差动放大器的比较结果输出一工作周期讯号，以控制该电压转换回路选择进行储能状态或释能状态的电气回路。
13、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该控制单元依据该感测单元所输出的电气讯号且输出对应该感测单元所输出的电气讯号的特定的电压讯号，该控制单元的输入端电气连接该感测单元且输出端电气连接该第一电压转换单元。
14、如权利要求13所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该控制单元的另一输出端电气连接该第二电压转换单元。
15、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该控制单元依据该感测单元所输出的电气讯号且输出对应该感测单元所输出的电气讯号的特定的电压讯号，该控制单元的输入端电气连接该感测单元且输出端电气连接该第二电压转换单元。
16、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：进一步包括复数个第一电力供给回路，且各个第一电力供给回路电气并联输出。
17、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第一电力供给回路进一步包括复数个第一电力单元以及复数个第一电压转换单元，且各个第一电力单元电气并联输出，各个第一电压转换单元电气并联输出。
18、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第一电力供给回路输出电压的电压设定值略高于该第二电力供给回路输出设定电压的状况下，是对应该第一电力供给回路所输出的功率高于该第二电力供给回路所输出的功率；以及该第一电力供给回路输出电压的电压设定值略低于该第二电力供给回路输出设定电压的状况下，是对应该第一电力供给回路所输出的功率低于该第二电力供给回路所输出的功率。
19、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该控制单元依据该感测单元所回馈的讯号而调节该第一电压转换单元输出电压与该第二电压转换单元输出电压之间的差值，且该电压差值形成是依特定周期的电压讯号，控制该第一电力供给回路与该第二电力供给回路的输出功率分配比例，使得该第一电力供给回路与该第二电力供给回路协同输出电力至该负载。
20、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第二电压转换单元包括至少一直流电力升压电路以及至少一直流电力降压电路。
21、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该感测单元选择设置于该第一电力供给回路中的高电位位置以及低电位位置中的一位置。
22、如权利要求1所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该控制单元包括一电压产生装置以及一分压单元，该电压产生装置包括一第二电压差动放大器，该第二电压差动放大器具有一参考电压以及一输入端电气连接该感测单元的输出端，该第二电压差动放大器的输出端电气连接该分压单元的第二电阻组件。
23、如权利要求22所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该第一电压转换单元进一步包括一电压转换回路、一电压转换控制装置以及一判断装置，其中该电压转换回路为一直流电力储能与释能机制的电路，并可将输入端的电力转换为特定大小的电压的电力输出；该电压转换控制装置为一控制该电压转换回路选择进行储能状态或释能状态的电气回路；以及该判断装置一端电气连接该控制单元的电压讯号输出端，并依据该控制单元所输出的电压讯号，馈出一对应的电气讯号至该电压转换控制装置。
24、如权利要求23所述的具燃料电池输出控制的混合电力装置，其特征在于：该电压转换控制装置、该判断装置、分压单元、控制单元及感测单元可电气相连结组成一集合电路。
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