CN1877481A - 控制燃料电池功率产出的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制燃料电池功率产出的控制方法，提供直流电压转换器(DC Converter)与燃料电池，并且将直流电压转换器的电压输入端与燃料电池的电压输出端相连接；直流电压转换器利用燃料电池的输出电压，转换输出为输出定电压；直流电压转换器使得直流电压转换器的电压输入端维持在一个定电压预定范围之内，即使燃料电池的输出电压维持在一个定电压预定范围之内，其中定电压预定范围依据燃料电池的膜电极组数量以及膜电极组所产出最佳功率区间下的电压范围值，来设定该定电压预定范围其电压范围值。本发明的控制方法使直流电压转换器除了提供输出电压能够维持在一定电压的功能外，可同时让燃料电池在最佳功率输出状态下来一直运作。

Description

控制燃料电池功率产出的控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制燃料电池功率产出的控制方法，其特别关于透过直流电压转换器来控制直流电压转换器的电压输入端的电压值，使其维持一个定电压范围之内，让燃料电池在最佳功率输出状态下来一直运作。
背景技术
熟知直流电压转换器(DC Converte)例如用于二次电池的习知直流电压转换器，在设计时通常只须考虑到输出定电压的稳定性设计，而不用担心二次电池所产生的电力其电压对于熟知直流电压转换器的影响，此是因为二次电池属于一种充电后便而储存能量的能量容器，在使用时因放电而释出能量，且二次电池在放电时若是电量充足，则二次电池的输出电压能够维持在一定电压，所以熟知直流电压转换器便不用担心其所接的输入电压不稳的情况。然而，燃料电池是属于一种能量转换器，其并不先行预储能量，所以如果燃料电池搭配使用熟知直流电压转换器时，由于燃料电池的所产生电力其电压值会因为外界负载而有很大的变化，所以此时，熟知直流电压转换器仍是利用燃料电池变化后的输入电压来进行转换，熟知直流电压转换器虽然仍能够产生一个输出定电压，但所造成的结果却是让燃料电池不见得在最佳功率输出状态下运作。
本发明发明人有鉴于熟知直流电压转换器无法对燃料电池来提供最佳功率输出状态运作的操作模式，设计出一种控制燃料电池功率产出的控制方法，使得燃料电池在最佳功率输出状态下来一直运作。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种控制燃料电池功率产出的控制方法，让直流电压转换器除了提供输出电压能够维持在一定电压的功能外，同时让燃料电池在最佳功率输出状态下来一直运作。
为了达成本发明上述目的，本发明提供一种控制燃料电池功率产出的控制方法，包括下列步骤：
提供直流电压转换器(DC Converter)与燃料电池，并且将直流电压转换器的电压输入端与燃料电池的电压输出端相连接。直流电压转换器利用燃料电池的输出电压，转换输出为输出定电压。直流电压转换器使得直流电压转换器的电压输入端维持在一个定电压预定范围之内，其中定电压预定范围依据燃料电池的膜电极组数量以及膜电极组所产出最佳功率区间下的电压范围值，来设定该定电压预定范围其电压范围值。使得所述的燃料电池的输出电压维持在所述的定电压预定范围之内。
其中，所述膜电极组，可为一个直接甲醇燃料电池的膜电极组；以及单一个所述膜电极组的电压范围值，介于0.3V至0.4V间。所述的直接甲醇燃料电池的膜电极组数量，为N个；以及所述定电压预定范围，介于0.3V*N至0.4V*N间。
所述膜电极组，也可为一个质子交换膜燃料电池的膜电极组；以及单一个所述膜电极组的电压范围值，介于0.5V至0.6V间。所述质子交换膜燃料电池的膜电极组数量，为N个；以及所述定电压预定范围，介于0.5V*N至0.6V*N间。
所述单一个所述膜电极组于产出最佳功率区间下的电压范围值，介于VA至VB间。所述膜电极组数量，为N个；以及所述定电压预定范围，介于VA*N至VB*N间。
所述燃料电池，为一利用印刷电路板制程所制造的燃料电池。
本发明所述的控制燃料电池功率产出的控制方法，其透过直流电压转换器来控制直流电压转换器的电压输入端的电压值，使其维持一个定电压范围之内，让燃料电池在最佳功率输出状态下来一直运作。
附图说明
图1为本发明控制燃料电池功率产出的控制方法流程图；
图2为本发明控制方法所使用的燃料电池其单一个膜电极组的电压-功率特性曲线图；
图3为实施本发明控制方法的直流电压转换器其与燃料电池、负载一起连接使用的状态图；
图4为依据图3的具体实施例的电路图。
图中
10    控制方法                     20    燃料电池
30    直流电压转换器               40    负载
101、103、105    步骤              201   燃料电池电压输出端
301   直流电压转换器电压输入端     303   直流电压转换器电压输出端
305A  运算放大器                   305B  降压逻辑
305C  升压逻辑                     305D  运算放大器
具体实施方式
为使熟悉该项技艺人士了解本发明的目的、特征及功效，由下述具体实施例，并配合所附图式，对本发明详加说明，说明如后：
图1为本发明控制燃料电池功率产出的控制方法的流程图，以及图2为本发明控制方法所使用的燃料电池其单一个膜电极组的电压-功率特性曲线图。由于燃料电池20相当于一种能量转换器，其不具备有预储能量的能力，燃料电池20如果使用熟知直流电压转换器(DC Converter)时，而熟知直流电压转换器在设计时，通常只设计要能够输出定电压，不会去考虑来源输入电压的特性。运作中的燃料电池20的电压输出值会随着因为外界负载而有很大的变化，参见图2，此为燃料电池20的特性，当运作中的燃料电池20其每一个膜电极组的电压输出值若不是在VA至VB电压范围之内，则表示着此时的燃料电池20并非在最佳功率输出状态下来运作。依据本发明的控制方法10所提供的直流电压转换器20，其除了具备输出定电压提供给负载的功能以外，尚能够将电压输入端的电压值一直维持在一个定电压范围之内，能够让运作中的燃料电池20其每一个膜电极组的电压输出值，维持在VA至VB电压范围之内，此即表示着此时的燃料电池20在最佳功率输出状态下来运作。
本发明的控制方法10包括有步骤101、步骤103、步骤105，分别说明如下内文。步骤101为提供直流电压转换器30(DC Converter)与燃料电池20，并且将直流电压转换器30的电压输入端301与燃料电池20的电压输出端201相连接。图3为实施本发明控制方法的直流电压转换器其与燃料电池、负载一起连接使用的状态图。燃料电池20的该些膜电极组经由电化学反应而产生电力，其在电压输出端201输出电压，直流电压转换器30的电压输入端301电气性连接于电压输出端201。
步骤103为直流电压转换器30利用燃料电池20的输出电压，转换输出为输出定电压。直流电压转换器30将燃料电池20所产生的电力，利用电路手段将其转换输出为输出定电压，例如5V的定电压，并将这输出定电压经由电压输出端303向外输出，以提供给负载40使用。当然，直流电压转换器30的输出定电压，并不受限于只输出一种定电压，依据负载的实际需求，直流电压转换器30亦可以更改成具备不同输出定电压的能力，例如5V、12V的多种定电压。
步骤105为直流电压转换器30使得直流电压转换器30的电压输入端301维持在一个定电压预定范围之内，也就是使得燃料电池20的输出电压201维持在该定电压预定范围之内，其中该定电压预定范围依据燃料电池20的膜电极组数量以及该膜电极组所产出最佳功率区间下的电压范围值，来设定该定电压预定范围其电压范围值。直流电压转换器30的电压输入端301能够维持在一个定电压预定范围，且这个定电压预定范围会让燃料电池20在最佳功率区间之内运作，此项特征是本发明控制方法10的最重要特点。
图4为依据图3的具体实施例的电路图。在图4中，控制降压逻辑305B(Buck Logic)与升压逻辑305C(Boost Logic)的运作，是经由Vout_FB讯号回授与Vout_set讯号的输入设定，由运算放大器305A的处理后，以及经由Vin_FB讯号与Vin_set讯号的输入，由运算放大器305D的处理后，进而控制降压逻辑305B(Buck Logic)与升压逻辑305C(Boost Logic)的运作，而调整电压输入端301的电压值，使其符合在步骤105所述的定电压预定范围之内。
本发明控制方法10所运用的燃料电池20其具体态样若是直接甲醇燃料电池的话，且直接甲醇燃料电池20的膜电极组数量为N个，则在步骤105中所述的该定电压预定范围，会设定在介于0.3V*N至0.4V*N之间。以目前制造直接甲醇燃料电池20的膜电极组的技术而言，该单一个膜电极组于产出最佳功率区间下的电压范围值，介于0.3V至0.4V间。
本发明控制方法10所运用的燃料电池20其具体态样若是质子交换膜燃料电池的话，且质子交换膜燃料电池20的膜电极组数量为N个，则在步骤105所述的该定电压预定范围，会设定在介于0.5V*N至0.6V*N之间。以目前制造质子交换膜燃料电池20的膜电极组的技术而言，该单一个膜电极组于产出最佳功率区间下的电压范围值，介于0.5V至0.6V间。
本发明的控制方法能够除了提供输出电压能够维持在一定电压的功能外，同时让燃料电池系在最佳功率输出状态下来一直运作，此属于本发明极大的优点所在。
虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其所揭露的具体实施例并非用以限定本发明，任何熟悉此技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，其所作的更动与润饰皆属于本发明的范畴，本发明的保护范围以权利要求申请专利范围所界定为准。

Claims (8)

1.一种控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供一直流电压转换器与一燃料电池，并且将所述的直流电压转换器的电压输入端与所述的燃料电池的电压输出端相连接；
所述的直流电压转换器利用所述的燃料电池的输出电压，转换输出为一输出定电压；
所述的直流电压转换器使所述的直流电压转换器的电压输入端维持在一个定电压预定范围之内，其中所述的定电压预定范围依据所述的燃料电池的膜电极组数量以及所述的膜电极组所产出最佳功率区间下的电压范围值，来设定所述的定电压预定范围其电压范围值，使得所述的燃料电池的输出电压维持在所述的定电压预定范围之内。
2.根据权利要求1所述控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，所述膜电极组，为一个直接甲醇燃料电池的膜电极组；以及单一个所述膜电极组的电压范围值，介于0.3V至0.4V间。
3.根据权利要求2所述控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，所述的直接甲醇燃料电池的膜电极组数量，为N个；以及所述定电压预定范围，介于0.3V*N至0.4V*N间。
4.根据权利要求1所述控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，所述膜电极组，为一个质子交换膜燃料电池的膜电极组；以及单一个所述膜电极组的电压范围值，介于0.5V至0.6V间。
5.根据权利要求4所述控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池的膜电极组数量，为N个；以及所述定电压预定范围，介于0.5V*N至0.6V*N间。
6.根据权利要求1所述控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，所述单一个所述膜电极组于产出最佳功率区间下的电压范围值，介于VA至VB间。
7.根据权利要求6所述控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，所述膜电极组数量，为N个；以及所述定电压预定范围，介于VA*N至VB*N间。
8.根据权利要求1所述控制燃料电池功率产出的控制方法，其特征在于，所述燃料电池，为一利用印刷电路板制程所制造的燃料电池。
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