DE102008043952A1

DE102008043952A1 - Hybidsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102008043952A1
Application number: DE200810043952
Authority: DE
Inventors: Ming-Yao Dong; Wen-Hsing Chang
Original assignee: Syspotek Corp
Current assignee: Syspotek Corp
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2009-07-02
Also published as: US20090152953A1; CN101465432A; JP2009146895A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle, das folgendes umfasst: eine erste Stromversorgungsschaltung (100), die eine erste Stromerzeugungseinheit (11), eine erste Spannungswandlungseinheit (12), eine Sensoreinheit (13) und eine Regeleinheit (14) umfasst, wobei die erste Spannungswandlungseinheit (12) mit der ersten Stromerzeugungseinheit (11) verbunden ist und eine Schaltung zum Spannungserhöhen von n von Gleichstrom umfassen kann, um den Gleichstrom der ersten Stromerzeugungseinheit (11) in einen Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung umzuwandeln, wobei die Sensoreinheit (13) zum Ermitteln der Spannung oder der Stromstärke des von der ersten Stromerzeugungseinheit (11) ausgegebenen Gleichstroms dient, so dass die Regelheit (14) gemäß dem von der Sensoreinheit (13) rückgekoppelten elektrischen Signal das Verhältnis der Umwandlung des Gleichstroms der ersten Spannungswandlungseinheit (12) regeln oder die Umwandlung des Gleichstroms der ersten Spannungswandlungseinheit (12) stoppen kann, um die erste Stromerzeugungseinheit (11) zu schützen; und eine zweite Stromversorgungsschaltung (200), die eine zweite Stromerzeugungseinheit (21) und eine zweite Spannungswandlungseinheit (22) umfasst, wobei die zweite Stromversorgungsschaltung (200) im Wesentlichen bei der Ausgabe der elektrischen Energie auf die erste ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle, bei dem verschiedene Stromversorgungsvorrichtungen in Zusammenarbeit eine Last mit elektrischer Energie versorgen.
Stand der Technik
Wenn eine Brennstoffzelle extern mit einer Last verbunden ist, variieren aufgrund der Betriebseigenschaft der herkömmlichen Brennstoffzellen die Eigenschaften wie Spannung und Stromstärke in Abhängigkeit von der Größe der Last. Wenn die Brennstoffzelle nicht in der Lage ist, den Bedarf der Last an elektrischer Energie zu decken, kann die Brennstoffzelle folglich keine ausreichende elektromotorische Kraft erzeugen, wodurch der Betrieb der Brennstoffzelle indirekt beeinträchtigt werden kann. Daher wurde ein Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle hervorgebracht, bei dem Sekundärbatterien oder weitere Stromversorgungsgeräte zum Einsatz gebracht werden, damit eine gesicherte ausreichende Stromversorgung für die Last gewährleistet wird.
Jedoch kann die Stabilität der Ausgangsspannung und der Stromstärke bei herkömmlichen Hybridsystemen zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle nicht präzise festgelegt werden. Angesichts der Mängel der herkömmlichen Hybridsysteme zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle hat der Erfinder sich dem Studium dieser Technik gewidmet, um ein Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie hervorzubringen, das die Ausgangsspannung und Stromstärke präzise und dynamisch regeln und die Ausgangsspannung stabilisieren kann.
Inhalt der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle zu schaffen, das eine erste und eine zweite Stromversorgungsschaltung umfasst, die jeweils elektrische Energie dem aus der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung ausgebildeten Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie zur Verfügung stellen und gemäß dem Bedarf einer ausgangsseitigen Last an elektrischer Energie die entsprechende elektrische Energie ausgeben kann.
Die o. g. Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gelöst, wobei die erste Stromversorgungsschaltung folgendes umfasst: eine erste Stromerzeugungseinheit, die eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie darstellt, bei der eine elektrisch-chemische Reaktion durch wasserstoffreichen Brennstoff und Sauerstoff stattfindet, wodurch elektrische Energie erzeugt und ausgegeben wird; eine erste Spannungsumwandeleinheit bzw. Spannungswandlungseinheit, die einen Gleichstrom-Spannungsumwandler bzw. Spannungswandlerdarstellt und eine Schaltung zum Erhöhen der Spannung eines Gleichstroms oder eine Schaltung zum Senken der Spannung des Gleichstroms umfassen kann, um den von der ersten Stromerzeugungseinheit in den Eingang der ersten Spannungswandlungseinheit eingegebenen Gleichstrom in einen Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung umzuwandeln; eine Sensoreinheit, die eine Vorrichtung zum Ermitteln von elektrischer Energie darstellt und zum Ermitteln der Eigenschaft der von der ersten Stromversorgungsschaltung übertragenen elektrischen Energie dient und ein elektrisches Signal entsprechend der genannten Eigenschaft der elektrischen Energie ausgibt. Die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung sind elektrisch nebeneinander geschaltet. Die Regeleinheit regelt gemäß dem von der Sensoreinheit rüchgekoppelten Signal die Differenz zwischen der Ausgangsspannung der ersten Spannungswandlungseinheit und der Ausgangsspannung der zweiten Spannungsumwandeleinheit bzw. Spannungswandlungseinheit, so dass die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung gemeinsamelektrische Energie zur Last ausgeben. Daher ist bei dem erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle möglich, dass die erste Stromerzeugungseinheit eine stabile Ausgangsleistung aufrechterhält, wobei gleichzeitig der Bedarf der Last an elektrischer Energie jeweils im Niedriglastbereich und Hochlastbereich durch die Spannungsregelung der ersten und der zweiten Spannungswandlungseinheit und durch die Kombination mit der Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung gedeckt werden kann.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle umfasst die zweite Stromversorgungsschaltung eine zweite Stromerzeugungseinheit und eine zweite Spannungswandlungseinheit, wobei gilt: die zweite Stromerzeugungseinheit stellt eine weitere Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie wie einen mechanischen Stromgenerator, eine Primärbatterie oder eine Sekundärbatterie dar und gibt elektrische Energie zur zweiten Spannungswandlungseinheit aus; die zweite Spannungswandlungseinheit stellt einen Spannungswandler für elektrische Energie dar und kann eine Schaltung zum Erhöhen der Spannung eines Gleichstroms oder eine Schaltung zum Senken der Spannung des Gleichstroms umfassen, um den von der zweiten Stromerzeugungseinheit in den Eingang der zweiten Spannungswandlungseinheit eingegebenen Gleichstrom in einen Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung umzuwandeln.
Der von der ersten Stromerzeugungseinheit ausgegebene Gleichstrom wird über die erste Stromversorgungsschaltung zur ersten Spannungswandlungseinheit übertragen, wobei die Spannung des Gleichstroms derart umgewandelt wird, dass der Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung versehen wird und zur Last übertragen wird, um die Last mit Gleichstrom zu versorgen. Des Weiteren kann die Sensoreinheit die Stromstärke, die Spannung oder die elektrische Leistung der ersten Stromversorgungsschaltung ermitteln und das ermittelte Ergebnis mittels eines entsprechenden Signals mit der Regeleinheit rückkoppeln; die Regeleinheit gibt gemäß dem von der Sensoreinheit rückgekoppelten Signal ein entsprechendes Spannungssignal zur ersten Spannungswandlungseinheit aus, um den Betrieb der ersten Spannungswandlungseinheit zu steuern. Die Sensoreinheit kann die Spannung oder Stromstärke des von der ersten Stromerzeugungseinheit ausgegebenen Gleichstroms ermitteln, so dass das Verhältnis der Umwandlung des Gleichstroms der ersten Spannungswandlungseinheit gemäß dem von der der Sensoreinheit rückgekoppelten elektrischen Signals geregelt werden kann. Auf diese Weise kann die erste Stromerzeugungseinheit dadurch geschützt werden, dass die Spannung oder die Stromstärke des von der ersten Stromerzeugungseinheit ausgegebenen Gleichstroms geregelt wird.
Außerdem kann die Regeleinheit durch einen weiteren Mikrokontroller ersetzt werden, der durch logisches Berechnen die entsprechende Regelung durchführt.
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Ausführungsform
1 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das erfindungsgemäße Hybridsystem umfasst eine erste Stromversorgungsschaltung 100 und eine zweite Stromversorgungsschaltung 200, die jeweils elektrische Energie dem aus der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung 100, 200 ausgebildeten Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie zur Verfügung stellen und gemäß dem Bedarf einer ausgangsseitigen Last 300 an elektrischer Energie die entsprechende elektrische Energie ausgeben.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle umfasst die erste Stromversorgungsschaltung 100 eine erste Stromerzeugungseinheit 11, eine erste Spannungswandlungseinheit 12, eine Sensoreinheit 13 und eine Regeleinheit 14, wobei gilt: die erste Stromerzeugungseinheit 11 stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie dar, bei der eine elektrisch-chemische Reaktion durch wasserstoffreichen Brennstoff und Sauerstoff stattfindet, wodurch elektrische Energie erzeugt und ausgegeben wird; die erste Spannungswandlungseinheit 12 stellt einen Gleichstrom-Spannungswandler dar und kann eine Schaltung zum Erhöhen der Spannung des Gleichstroms oder eine Schaltung zum Senken der Spannung des Gleichstroms umfassen, um den von der ersten Stromerzeugungseinheit 11 in den Eingang der ersten Spannungswandlungseinheit 12 eingegebenen Gleichstrom in einen Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung umzuwandeln; die Sensoreinheit 13 stellt eine Vorrichtung zur Ermittlung von elektrischer Energie dar und dient zum Ermitteln der Eigenschaft der von der ersten Stromversorgungsschaltung 100 übertragenen elektrischen Energie und gibt ein der genannten Eigenschaft der elektrischen Energie entsprechendes elektrisches Signal aus; die Eigenschaft der elektrischen Energie ist beispielsweise die Stromstärke, die Spannung oder die Leistung einer Teilschaltung der ersten Stromversorgungsschaltung 100; die Regeleinheit ist mit der Sensoreinheit 13 und der ersten Spannungswandlungseinheit 12 elektrisch verbunden und erzeugt gemäß dem von der Sensoreinheit 13 rüchgekoppelten Signal über die Eigenschaft der elektrischen Energie ein entsprechendes Spannungssignal und koppelt dieses Spannungssignal mit der ersten Spannungswandlungseinheit 12 zurück, um die Spannungsgröße der nach der Spannungswandlung der ersten Spannungswandlungseinheit 12 ausgegebenen elektrischen Energie auszuwählen.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle umfasst die zweite Stromversorgungsschaltung 200 eine zweite Stromerzeugungseinheit 21 und eine zweite Spannungswandlungseinheit 22, wobei gilt: die zweite Stromerzeugungseinheit 21 stellt eine weitere Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie wie einen mechanischen Stromgenerator, eine Primärbatterie oder eine Sekundärbatterie dar und gibt elektrische Energie zur zweiten Spannungswandlungseinheit 22 aus; die zweite Spannungswandlungseinheit 22 stellt einen Spannungswandler für elektrische Energie dar und kann eine Schaltung zum Erhöhen der Spannung des Gleichstroms oder eine Schaltung zum Senken der Spannung des Gleichstroms umfassen, um den von der zweiten Stromerzeugungseinheit 21 in den Eingang der zweiten Spannungswandlungseinheit 22 eingegebenen Gleichstrom in einen Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung umzuwandeln.
Der von der ersten Stromerzeugungseinheit 11 ausgegebene Gleichstrom wird über die erste Stromversorgungsschaltung 100 zur ersten Spannungswandlungseinheit 12 übertragen, wobei die Spannung des Gleichstroms derart umgewandelt wird, dass der Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung versehen wird und zur Last 300 übertragen wird, um die Last 300 mit Gleichstrom zu versorgen. Des Weiteren kann die Sensoreinheit 13 die Stromstärke, die Spannung oder die elektrische Leistung der ersten Stromversorgungsschaltung 100 ermitteln und das ermittelte Ergebnis mittels eines entsprechenden Signals mit der Regeleinheit 14 rückkoppeln; die Regeleinheit 14 gibt gemäß dem von der Sensoreinheit 13 rückgekoppelten Signal ein entsprechendes Spannungssignal zur ersten Spannungswandlungseinheit 12 aus, um den Betrieb der ersten Spannungswandlungseinheit 12 zu steuern. Wenn beispielsweise die Stromstärke der ersten Stromversorgungsschaltung 100 ermittelt wird, und wenn die von der Sensoreinheit 13 ermittelte Stromstärke sich im ersten voreingestellten Bereich befindet, wird die Regeleinheit 14 dementsprechend ein Spannungssignal ausgeben, um die erste Spannungswandlungseinheit 12 dahigehend zu regeln, den eingegebenen Gleichstrom in eine Ausgangsleistung mit einer stabilen Spannung umzuwandeln; wenn die Stromstärke der ersten Stromversorgungsschaltung 100 ermittelt wird, und wenn die von der Sensoreinheit 13 ermittelte Stromstärke sich im ersten voreingestellten Bereich befindet, wird die Regeleinheit 14 dementsprechend ein Spannungssignal ausgeben, um die erste Spannungswandlungseinheit 12 dahigehend zu regeln, den eingegebenen Gleichstrom in eine Ausgangsleistung mit einer bestimmten Spannung umzuwandeln, so dass die von der Sensoreinheit 13 ermittelte Eigenschaft der elektrischen Energie sich in den ersten voreingestellten Bereich zurückstellt. Generell wird der zweite voreingestellte Bereich höher als der zweite voreingestellte Bereich bestimmt, so dass der von der ersten Stromerzeugungseinheit 11 ausgegebene Strom begrenzt wird, um die Ausgangsleistung der ersten Stromerzeugungseinheit 11 zu regeln und somit die erste Stromerzeugungseinheit 11 zu schützen.
Die Sensoreinheit 13 kann die Spannung oder Stromstärke des von der ersten Stromerzeugungseinheit 11 ausgegebenen Gleichstroms ermitteln, so dass das Verhältnis der Umwandlung des Gleichstroms der ersten Spannungswandlungseinheit 12 gemäß dem von der der Sensoreinheit 13 rückgekoppelten elektrischen Signals geregelt werden kann. Auf diese Weise stellt bei einer Niedriglast der Last 300 die erste Stromversorgungsschaltung 100 elektrische Energie zur Verfügung; bei einer Hochlast der Last 300 stellen die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung 100, 200 elektrische Energie zur Verfügung, so dass die elektrische Energie aus verschiedenen Quellen gemischt geliefert wird. Auf diese Weise wird die erste Stromerzeugungseinheit 11 geschützt.
2 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle weist die erste Spannungswandlungseinheit 12 beispielsweise ferner eine Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 auf, die eine Schaltung zum Speichern und Freigeben eines eingegebenen Gleichstroms darstellt. Die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 ist in der ersten Stromversorgungsschaltung 100 elektrisch hintereinander geschaltet, wobei der Betrieb der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 mittels eines von der Regeleinheit 14 bereitgestellten Spannungssignals gesteuert wird.
Des Weiteren kann die erste Spannungswandlungseinheit 12 ferner eine Schaltung zur Spannungsumwandlung 121, eine Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 und ein Feststellmittel 123 umfassen, wobei gilt: die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 stellt eine Schaltung zum Speichern und Freigeben von Gleichstrom dar und wandelt die eingangsseitige elektrische Energie in eine Ausgangsleistung mit einer bestimmten Spannung um; die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 stellt eine elektrische Schaltung dar, die die Auswahl der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 zum Speichern bzw. Freigeben von Energie regelt; und das Feststellmittel 123 stellt einen Spannungssignalausgang dar, der an einem Ende mit der Regeleinheit 14 elektrisch verbunden ist und gemäß dem von der Regeleinheit 14 ausgegebenen Spannungssignal ein entsprechendes elektrisches Signal mit der Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 rückkoppelt. Wenn die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 beispielsweise als Schaltung zur Spannungserhöhung ausgeführt ist, wird das von der Sensoreinheit 13 ausgegebene elektrische Signal die Regeleinheit 14 passieren, danach in ein Spannungssignal umgewandelt und mit dem Feststellmittel 123 der ersten Spannungswandlungseinheit 12 rückgekoppelt werden. Anschließend koppelt das Feststellmittel 123 gemäß dem von der Regeleinheit 14 ausgegebenen Spannungssignal ein entsprechendes elektrisches Signal mit der Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 zurück. Letztendlich wird die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 gemäß dem vom Feststellmittel 123 ausgegebenen elektrischen Signal wahlweise den der ersten Spannungswandlungseinheit 12 zugeordneten Mechanismus zum Speichern bzw. Freigeben von Gleichstrom ein- oder ausschalten. Wenn die von der Sensoreinheit 13 ermittelte Stromstärke kleiner als der voreingestellte Bereich oder dem voreingestellten Bereich gleich ist, wird die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 den eingegebenen Gleichstrom in eine Ausgangsleistung mit einer konstanten Spannung umwandeln. Wenn die von der Sensoreinheit 13 ermittelte Stromstärke größer als der voreingestellte Bereich ist, wird die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 die Spannung der Ausgangsleistung senken, damit die von der Sensoreinheit 13 ermittelte Stromstärke sich in den voreingestellten Bereich zurückstellt; auf diese Weise kann die Stromstärke der ersten Stromversorgungsschaltung 100 dadurch weiter begrenzt werden, dass die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 eine konstante Ausgangsspannung aufrechterhält, indem die Spannung der elektrischen Energie erhöht und umgewandelt wird oder die Ausgangsspannung nach der Spannungserhöhung und -umwandlung der elektrischen Energie gesenkt wird.
Das Ermittlungsmttel 123 ist beispielsweise als Differenzspannungsverstärker 123a ausgeführt, der an einem Eingang mit dem Ausgang der Regeleinheit 14 und am anderen Eingang mit einer Referenzspannung 123b elektrisch verbunden ist. Der Differenzspannungsverstärker 123a ist an einem Ausgang mit der Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 elektrisch verbunden. Das Feststellmittel 123 kann das Ergebnis der Umwandlung an die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 ausgeben, die gemäß dem Ergebnis der Umwandlung vom Feststellmittel 123 ein Signal über den Arbeitszyklus ausgibt, um die Auswahl der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 zum Speichern bzw. Freigeben von Energie zu steuern und sodann die Spannungsumwandlung durchzuführen.
Die Sensoreinheit 13 kann ferner ein Widerstandselement 131 und einen Differenzspannungsverstärker 132 umfassen. Das Widerstandselement 131 ist mit dem Widerstand in der ersten Stromversorgungsschaltung 100 elektrisch hintereinander geschaltet. Der Differenzspannungsverstärker 132 stellt eine Schaltung zum Verstärken der Differenzspannung dar, die aus einem Operationsverstärker besteht, wobei die beiden Eingänge des Differenzspannungsverstärkers 132 mit den beiden Enden des Widerstandselements 131 elektrisch nebeneinander geschaltet sind, um die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstandselements 131 zu vergleichen. Gemäß der Spannungsdifferenzzwischen den beiden Enden des Widerstandselements 131 wird ein entsprechendes elektrisches Signal vom Ausgang des Differenzspannungsverstärkers 132 ausgegeben.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Sensoreinheit 13 im Wesentlichen die ermittelte Eigenschaft der elektrischen Energie (z. B. die Stromstärke) der ersten Stromversorgungsschaltung 100 in ein elektrisches Digital- oder Analogsignal umwandeln. Gemäß dem von der Sensoreinheit 13 ausgegebenen elektrischen Signal und dem von der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 der ersten Spannungswandlungseinheit 12 ausgegebenen Spannungssignal gibt die Regeleinheit 14 ein entsprechendes Regelsignal aus, um die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 in der ersten Spannungswandlungseinheit 12 derart zu regeln, dass die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 ein bestimmtes Spannungssignal ausgibt. Die Regeleinheit 14 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die ein eingegebenes elektrisches Signal in ein entsprechendes Spannungssignal umwandelt. Zu solchen Vorrichtungen gehören Digital-Analog-Wandler.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle kann die Regeleinheit 14 ferner einen Spannungsteiler 141, eine Spannungserzeugungsvorrichtung 142 und einen Mikroprozessor 143 umfassen. Der Spannungsteiler 141 umfasst ferner ein erstes Widerstandselement 141a, ein zweites Widerstandselement 141b, ein drittes Widerstandselement 141c und ein Spannungssignalausgang 141d; das erste Widerstandselement 141a ist am anderen Ende mit dem Ausgang der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 in der ersten Stromversorgungsschaltung 100 elektrisch verbunden; das zweite Widerstandselement 141b ist am anderen Ende mit dem Ausgang der Spannungserzeugungsvorrichtung 142 elektrisch verbunden; das dritte Widerstandselement 141c ist am anderen Ende mit einer Spannungspegelseite elektrisch verbunden. Die Spannungserzeugungsvorrichtung 142 gibt gemäß dem von der Sensoreinheit 13 ausgebenen elektrischen Signal ein Spannungssignal zum zweiten Widerstandselement 141b im Spannungsteiler 141 aus. Der Mikroprozessor 143 weist Mittel zum logischen Berechnen und logischen Steuern auf, um gemäß dem von dem Differenzspannungsverstärker 132 ausgegebenen elektrischen Signal ein logisches Berechnen durchzuführen und ein entsprechendes elektrisches Signal auszugeben. Dadurch kann die Regeleinheit 14 dahingehend gesteuert werden, ein entsprechens Spannungssignal auszugeben, so dass die Stromstärke der ersten Stromversorgungsschaltung 100 durch die Steuerung des Mikroprozessors 143 und den entsprechenden Betrieb der ersten Spannungswandlungseinheit 12 kontrolliert wird. Folglich soll die Spannung des Spannungssignalausgangs 141d mit der Referenzspannung identisch sein. Die von der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 ausgegebene Spannung steht aufgrund des aus den drei Widerstandselementen 141a, 141b, 141c ausgebildeten Spannungsteilers 141 mit der Ausgangsspannung der Regeleinheit 14 in einem Abhängigkeitsverhältnis.
Konkreter gesagt umfasst beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle die Spannungserzeugungsvorrichtung 142 in der Regeleinheit 14 ferner eine Pulssignalerzeugungsvorrichtung 142a und eine Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal 142b. Die Pulssignalerzeugungsvorrichtung 142a stellt eine elektrische Vorrichtung zum Erzeugen eines Pulssignals dar und gibt gemäß dem vom Mikroprozessor 143 bereitgestellten Regelsignal ein Pulssignal mit einem bestimmten Arbeitszyklus (duty cycle) aus; die Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal 142b gibt gemäß der Größe des von der Pulssignalerzeugungsvorrichtung 142a bereitgestellten Pulssignals und dem Arbeitszyklus des Pulssignals ein entsprechendes Spannungssignal aus und überträgt es zu dem elektrischen Verbindungsseite des Spannungsteilers 141 und der Regeleinheit 14.
Die Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal 142b kann ferner als Spannungsfolger ausgeführt werden, um den Einfluß des Ausgangs zu reduzieren.
Die Pulssignalerzeugungsvorrichtung 142a in der Regeleinheit 14 kann durch die Modulation der Weite des Pulssignals die von der Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal 142b zum Spannungsteiler 141 ausgegebener Spannung regeln.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle sind die beiden Eingänge des Differenzspannungsverstärkers 132 mit den beiden Enden des Widerstandselements 131 verbunden, das mit der ersten Stromversorgungsschaltung 100 elektrisch hintereinander geschaltet ist. Weiter ist das Widerstandselement 131 der Sensoreinheit 13 in der ersten Stromversorgungsschaltung 100 elektrisch hintereinander geschaltet und kann entsprechend der Hoch- oder Niederspannungsseite der ersten Stromerzeugungseinheit 11 oder der Last 300 angeordnet werden.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle kann die aus dem Widerstandselement 131 in der Sensoreinheit 13 und dem Differenzspannungsverstärker 132 ausgebildete Schaltung zum Ermitteln der Stromstärke eine weitere beliebige Vorrichtung sein, die den Ausgangsstrom der ersten Stromversorgungsschaltung 100 ermitteln kann, ohne teilweise elektrisch mit der ersten Stromversorgungsschaltung 100 hintereinander geschaltet werden zu müssen. Beispielweise kann die Sensoreinheit 13 ein Hall-Element umfassen, um den Ausgangsstrom der ersten Stromversorgungsschaltung 100 zu ermitteln.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit der Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle kann die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 in der ersten Spannungswandlungseinheit 12 eine Schaltung zum Erhöhen der Spannung des Gleichstroms, eine Schaltung zum Senken der Spannung des Gleichstroms oder eine integrierte Schaltung von der Schaltung zum Erhöhen der Spannung des Gleichstroms und der Schaltung zum Senken des Gleichstroms sein.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit der Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle kann der Mikroprozessor 143 gleichzeitig die Spannungsumwandlung der zweiten Spannungswandlungseinheit 22 der zweiten Stromversorgungsschaltung 200 regeln, so dass das erfindungsgemäße Hybridsystem durch Regelung der Spannungswandlungseinheiten die entsprechende Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung bestimmt, und die Ausgangsleistung der ersten Stromerzeugungseinheit 11 regeln, um die Umschaltung zwischen den Stromversorgungsschaltungen auszuwählen oder die Ausgangsleistung der Stromversorgungsschaltungen aufzuteilen.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gibt der Mikroprozessor 143 aufgrund des Ergebnisses des Vergleiches eines Signals von der Sensoreinheit 13 mit einer voreingestellten Spannung, Stromstärke oder Leistung ein enstprechendes Regelsignal zur Pulssignalerzeugungsvorrichtung 142a in der Regeleinheit 14 aus, so dass die Pulssignalerzeugungsvorrichtung 142a ein elektrisches Signal mit einem bestimmten Arbeitszyklus zur Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal 142b ausgibt und es zum Spannungsteiler 141 überträgt. Anschließend variiert die Spannung des Spannungssignalausgangs 141d des Spannungsteilers 141 gemäß dem Kirchhoffschen Gesetz in Abhängigkeit von der Spannung des Spannungsausgangs der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121. Die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 wird gemäß der in den Spannungssignalausgang 141d eingegebenen Spannung den Mechanismus zum Speichern bzw. Freigeben von Gleichstrom wahlweise ein- oder ausschalten, so dass die Schaltung zur Spannungsumwandlung 121 eine entsprechende Spannungsumwandlung durchführt. Das Feststellmittel 123 stellt die Größe der Spannung des Spannungssignalausgangs 141d fest und gibt ein dem Feststellergebnis entsprechendes elektrisches Signal zur Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 aus. Die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122 wird gemäß dem von dem Feststellmittel 123 rückgekoppelten elektrischen Signal wahlweise den der ersten Spannungswandlungseinheit 12 zugeordneten Mechanismus zum Speichern bzw. Freigeben von Gleichstrom ein- oder ausschalten, um die Spannungsumwandlung des Gleichstroms der ersten Spannungswandlungseinheit 12 durchzuführen oder die Stromstärke der ersten Stromversorgungsschaltung 100 zu begrenzen. In der genannten Einrichtung zum Begrenzen des Stroms wird die zweite Stromversorgungsschaltung 100 dann automatisch die elektrische Energie von der zweiten Stromerzeugungseinheit 21 ausgeben, um den Bedarf an elektrischer Energie vollständig zu decken, wenn die Leistung der von der ersten Stromversorgungsschaltung 100 ausgegebenen elektrischen Energie für den Bedarf der Last 300 an elektrischer Energie nicht ausreicht.
3 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem weist die Spannungserzeugungsvorrichtung 142 der Regeleinheit 14 ferner einen zweiten Differenzspannungsverstärker 142 auf, der eine Referenzspannung aufweist und an einem Eingang mit dem Ausgang der Sensoreinheit 13 und am Ausgang mit dem zweiten Widerstandselement 141b des Spannungsteilers 141 elektrisch verbunden ist, so dass der Differenzspannungsverstärker 142d nach dem Vergleich der Eingangsspannung der Sensoreinheit 13 mit der Referenzspannung ein entsprechendes Spannungssignal zum zweiten Widerstandselement 141b ausgibt, wobei der Pegel des Spannungssignals des Spannungssignalausgangs 141d des Spannungsteilers 141 dadurch geregelt wird. Somit widerspiegelt der Spannungssignalausgang 141d des Spannungsteilers 141 die Spannung des Ausgangs der Schaltung zur Spannungsumwandlung 121.
In diesem Ausführungsbeispiel können die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung 122, das Feststellmittel 123, der Spannungsteiler 141, die Regeleinheit 14 und die Sensoreinheit 13 miteinander elektrisch verbunden und als eine integrierte Schaltung (IC) ausgebildet werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Signalkontrolle des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle. Gleichzeitig wird auf 1 verwiesen. Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem erzeugt die erste Stromerzeugungseinheit 11 der ersten Stromversorgungsschaltung 100 elektrische Energie, die durch die erste Spannungswandlungseinheit 12 umgewandelt und ausgegeben wird, wobei die Ausgangsleistung hier als Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 und die Ausgangsspannung als eingestellte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 bezeichnetwird. Die beim Betrieb der Last 300 verbrauchte Leistung wird als Lastverlustleistung 1002 bezeichnet. Die von der zweiten Stromerzeugungseinheit 21 der zweiten Stromversorgungsschaltung 200 erzeugte elektrische Energie wird durch die zweite Spannungswandlungseinheit 22 umgewandelt und ausgegeben, wobei die Ausgangsleistung hier als Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1003 und die Ausgangsspannung als eingestellte Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 bezeichnet wird. Gemäß der schematischen Darstellung der Signalkontrolle in 4 ist im Niedriglastbereich die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 gleich der Lastverlustleistung 1002 oder größer als die Lastverlustleistung 1002; im Hochlastbereich ist die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 kleiner als die Lastverlustleistung 1002. Im Niedriglastbereich ist die eingestellte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 etwas höher als die eingestellte Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005, und die von der zweiten Stromversorgungsschaltung 200 ausgegebene Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1003 beträgt null, wobei die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 genau die Lastverlustleistung 1002 der Last 300 ausgleicht. Im Hochlastbereich regelt die Regeleinheit 14 gemäß dem von der Sensoreinheit 13 rückgekoppelten Signal das Verhältnis der Spannungsumwandlung der ersten Spannungswandlungseinheit 12 derart, dass zwischen der eingestellten Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 und der Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 eine Differenz entsteht, und die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung 100, 200 gemeinsam elektrische Energie zur Last 300 ausgeben, wobei die Summe von der Ausgangsleistung der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung 1001, 1003 der Lastverlustleistung 1002 der Last 300 entspricht. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle die größte Versorgungsleistung der ersten Stromerzeugungseinheit 11 begrenzen und gleichzeitig durch die Spannungsregelung der ersten Spannungswandlungseinheit 12 sowie in Kombination mit der Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 200 eine stabile Ausgangsleistung gewährleisten, um den Bedarf der Last 300 an elektrischer Energie im Niedrig- und Hochlastbereich decken zu können.
Konkreter gesagt: wenn im Verhältnis der Aufteilung der Ausgangsleistung im Hochlastbereich unter stabiler Ausgangsleistung die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 höher ist als die Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1003, wird die eingestellte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 im Hochlastbereich eine erste eingestellte Spannung 1004a annehmen, die etwas höher als die eingestellte Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 ist; wenn im Verhältnis der Aufteilung der Ausgangsleistung im Hochlastbereich unterstabiler Ausgangsleistung die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 niedriger ist als die Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1003, wird die eingestellte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 im Hochlastbereich eine zweite eingestellte Spannung 1004b annehmen, die etwas niedriger als die eingestellte Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 ist. Im Hochlastbereich bestimmt die Differenz zwischen der ersten eingestellten Spannung 1004a der eingestellten Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 und der eingestellten Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 oder die die Differenz zwischen der zweiten eingestellten Spannung 1004b der eingestellten Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 und der eingestellten Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 das Verhältnis zwischen der Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 und der Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1003.
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Signalkontrolle des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel regelt im Hochlastbereich das erfindungsgemäße Hybridsystem die eingestellte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 dahingehend, dass die dritte eingestellte Spannung 1004c mit höherem Potential und die vierte eingestellte Spannung 1004d mit niedrigerem Potential hin und her schwingen; dabei kann das Verhältnis der Aufteilung zwischen der Ausgabeleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 und der Ausgabeleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1003 durch die Regelung der Differenz zwischen der eingestellten Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 und der eingestellten Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 gesteuert werden, so dass die Summe von der Ausgangsleistung der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung 1001, 1003 die Lastverlustleistung 1002 der Last 300 erreicht. Alternativ kann das Verhältnis der Aufteilung zwischen der Ausgabeleistung der ersten Stromversorgungsschaltung 1001 und der Ausgabeleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1003 durch die Regelung des Arbeitszykluses der oszillierenden Schwingungen der dritten und der vierten eingestellten Spannung 1004c, 1004d der eingestellten Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 im Hochlastbereich gesteuert werden, so dass die Summe von der Ausgangsleistung der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung 1001, 1003 die Lastverlustleistung 1002 der Last 300 erreicht.
6 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Des erfindungsgemäße Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle umfasst im Wesentlichen eine erste Stromerzeugungseinheit 41, eine erste Spannungswandlungseinheit 42, eine Sensorenheit 43, eine Regeleinheit 44 und eine erste Stromversorgungsschaltung 400. Somit kann der von der ersten Stromerzeugungseinheit 41 ausgegebene Gleichstrom über die erste Stromversorgungsschaltung 400 zur ersten Spannungswandlungseinheit 42 übertragen werden, um die Spannung des Gleichstroms umzuwandeln und sodann den Gleichstrom mit einer bestimmten Spannung auszugeben, wobei der Gleichstrom mit umgewandelter Spannung weiter über die erste Stromversorgungsschaltung 400 zur Last 600 übertragen werden kann, um die Last 600 mit Gleichstrom zu versorgen.
Beim erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle stellt die erste Spannungswandlungseinheit 42 eine Schaltung zum Speichern und Freigeben des eingegebenen Gleichstroms dar und ist in der ersten Stromversorgungsschaltung 400 elektrisch geschaltet, wobei der Betrieb der ersten Spannungswandlungseinheit 42 durch ein von der Regeleinheit 44 bereitgestelltes Regelsignal gesteuert wird. Die Regeleinheit 44 stellt eine elektrische Schaltung zum logischen Berechnen und zum logischen Regeln, wie einen Mikrokontroller, dar und ist mit einem Eingang und einem Ausgang versehen, durch die ein elektrisches Signal ein- und ausgegeben werden kann, um jeweils ein für das logische Berechnen erforderliches Rückkoppelsignal bereitzustellen und ein nach dem logischen Berechnen ermitteltes Regelsignal auszugeben. Die Regeleinheit 43 dient zum Ermitteln der Stromstärke, der Spannung oder der elektrischen Leistung der ersten Stromversorgungsschaltung 400 und gibt gemäß dem ermittelten Ergebnis ein entsprechendes Signal zur Regeleinheit 44 aus, die gemäß dem von der Sensoreinheit 43 rückgekoppelten Signal ein entsprechendes Regelsignal zur ersten Spannungswandlungseinheit 42 ausgibt, um den Betrieb der ersten Spannungswandlungseinheit 42 zu steuern. Wenn die von der Sensoreinheit 43 ermittelte elektrische Eigenschaft sich im ersten voreingestellten Bereich befindet, wird die Regeleinheit 44 dementsprechend ein Regelsignal ausgeben, um die erste Spannungswandlungseinheit 42 dahingehend zu regeln, den eingegebenen Gleichstrom in eine Ausgangsleistung mit einer stabilen Spannung umzuwandeln; wenn die von der Sensoreinheit 43 ermittelte elektrische Eigenschaft sich im zweiten voreingestellten Bereich befindet, wird die Regeleinheit 44 dementsprechend ein weiteres Regelsignal ausgeben, um die erste Spannungswandlungseinheit 42 dahingehend zu regeln, den eingegebenen Gleichstrom in eine Ausgangsleistung mit einer bestimmten Spannung umzuwandeln, so dass die von der Sensoreinheit 43 ermittelte Eigenschaft der elektrischen Energie sich in den ersten voreingestellten Bereich zurückstellt. Generell wird der zweite voreingestellte Bereich höher als der zweite voreingestellte Bereich bestimmt, so dass der von der ersten Stromerzeugungseinheit 41 ausgegebene Strom begrenzt wird, um die Ausgangsleistung der ersten Stromerzeugungseinheit 41 zu regeln und somit die erste Stromerzeugungseinheit 41 zu schützen.
Die Regeleinheit 44 ist mit der zweiten Spannungswandlungseinheit 52 in der zweiten Stromversorgungsschaltung 500 elektrisch verbunden. Die Regeleinheit 44 regelt gemäß dem von der Sensoreinheit 43 der ersten Stromversorgungsschaltung 400 ausgegebenen Spannungssignal die erste Spannungswandlungseinheit 42 in der ersten Stromversorgungsschaltung 400 und die zweite Spannungswandlungseinheit 52 in der zweiten Stromversorgungsschaltung 500, so dass die Regeleinheit 44 wahlweise die Aufteilung der Leistung der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung 400, 500, um die Ausgangsleistung der ersten Stromerzeugungseinheit 41 mit einer vorbestimmten Stromstärke aufrechtzuerhalten.
7 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das erfindungsgemäße Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle umfasst im Wesentlichen eine erste und eine zweite Stromversorgungsschaltung 700, 800. Die erste Stromversorgungsschaltung 700 umfasst eine erste Stromerzeugungseinheit 71, eine erste Spannungswandlungseinheit Spannungswandlungseinheit 72, ein Regeleinheit 74 und eine Sensoreinheit 73. Somit kann der von der ersten Stromerzeugungseinheit 71 ausgegebene Gleichstrom über die erste Stromversorgungsschaltung 700 zur ersten Spannungswandlungseinheit 72 übertragen werden, um die Spannung des Gleichstroms umzuwandeln und sodann den Gleichstrom mit einer bestimmten Spannung auszugeben, wobei der Gleichstrom mit umgewandelter Spannung weiter über die erste Stromversorgungsschaltung 700 zur Last 600 übertragen werden kann, um die Last 600 mit Gleichstrom zu versorgen. Die zweite Stromversorgungsschaltung 800 umfasst eine zweite Stromerzeugungseinheit 81 und eine zweite Spannungswandlungseinheit 82. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Bauelemente wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dargestellt. Dabei kann die Regeleinheit 74 synchron die erste Spannungswandlungseinheit 72 in der ersten Stromversorgungsschaltung 700 und die zweite Spannungswandlungseinheit 82 in der zweiten Stromversorgungsschaltung 800 regeln, wobei sie gemäß der Ausgangsleistung der ersten Stromerzeugungseinheit 71 der ersten Stromversorgungsschaltung 700 die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung 700, 800 derart aufeinander abstimmt und dahingehend regelt, jeweils eine entsprechende elektrische Leistung auszugeben.
In den Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Sensoreinheit an einer beliebigen Stelle der ersten Stromversorgungsschaltung angeordnet werden; die Sensoreinheit kann auch an einer Hoch- oder Niederspannungsseite in der ersten Stromversorgungsschaltung angeordnet werden. Die Position der Regeleinheit in der ersten Stromversorgungsschaltung muß nicht beschränkt werden, wobei die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung gemäß der Information über die Position der Regeleinheit in der ersten Stromversorgungsschaltung festgelegt wird.
8 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Das erfindungsgemäße Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle umfasst im Wesentlichen eine Mehrzahl von ersten Stromversorgungsschaltungen 700 und wenigstens eine zweite Stromversorgungsschaltung 800. Die Regeleinheit 74 kann synchron die ersten Spannungsumwandeleinheien 72 in den ersten Stromversorgungsschaltungen 700 und die zweite Spannungswandlungseinheit 82 in der zweiten Stromversorgungsschaltung 800 regeln, wobei sie gemäß der Ausgangsleistung der ersten Stromerzeugungseinheiten 71 die ersten Stromversorgungsschaltungen 700 und die zweite Stromversorgungsschaltung 800 aufeinander abstimmt und dahingehend regelt, jeweils eine entsprechende elektrische Leistung auszugeben.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Bauelemente der Erfindung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Die Regeleinheit 74 umfasst ferner einen Mikroprozessor 74a, eine Mehrzahl von den ersten Stromversorgungsschaltungen 700 entsprechenden ersten Regelelementen 74b und ein der zweiten Stromversorgungsschaltung 800 entsprechendes zweites Regelelement 74c. Der Mikroprozessor 74a weist Mittel zum logischen Berechnen und logischen Steuern auf, um gemäß dem von den ersten Regelelementen 74b ausgegebenen elektrischen Signal ein logisches Berechnen durchzuführen und ein entsprechendes elektrisches Signal auszugeben. Des Weiteren können die ersten Regelelemente 74b und das zweits Regelelement 74c gemäß einem von dem Mikroprozessor 74a ausgegebenen elektrischen Signal jeweils ein entsprechens Spannungssignal augeben, so dass die einander entsprechenden ersten Spannungswandlungseinheiten 72 und die zweite Spannungswandlungseinheit 82 in Abstimmung aufeinander arbeiten, um die Stromstärke der ersten Stromversorgungsschaltungen 700 zu kontrollieren und die Ausgangsleistung der Stromversorgungsschaltungen zu regeln.
10 zeigt ein Diagram des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Die erste Stromversorgungsschaltung 700 umfasst eine Mehrzahl von ersten Stromerzeugungseinheiten 71 und eine Mehrzahl von ersten Spannungswandlungseinheiten 72; die zweite Stromversorgungsschaltung 800 umfasst eine zweite Stromerzeugungseinheit 81 und eine zweite Spannungswandlungseinheit 82. Die Regeleinheit 74 kann synchron die ersten Spannungswandlungseinheiten 72 und die zweite Spannungswandlungseinheit 82 regeln, wobei die Regeleinheit 74 gemäß der Ausgangsleistung der ersten Stromerzeugungseinheit 71 die ersten Stromversorgungsschaltung 700 und die zweite Stromversorgungsschaltung 800 aufeinander abstimmt und dahingehend regelt, jeweils eine entsprechende elektrische Leistung auszugeben.
Gemäß den Ausführungsbeispielen aus 5, 6, 7, 8 und 10 und wie aus 4 ersichtlich regelt die Regeleinheit im Hochlastbereich gemäß dem von der Sensoreinheit rückgekoppelten Signal synchron die Spannungsumwandlung der ersten und der zweiten Spannungswandlungseinheit, so dass die eingestellte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 1004 und die eingestellte Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung 1005 auf- und abwärts durchkreuzend oszillierenden schwingen; auf diese Weise geben die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung gemeinsam elektrische Energie zur Last aus, wobei die Summe der Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung und der zweiten ersten Stromversorgungsschaltung 1001, 1003 der Lastverlustleistung 1002 der Last entspricht. Somit ist bei dem erfindungsgemäßen Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle möglich, dass die erste Stromerzeugungseinheit eine stabile Ausgangsleistung aufrechterhält, wobei gleichzeitig der Bedarf der Last an elektrischer Energie jeweils im Niedriglastbereich und Hochlastbereich durch die Spannungsregelung der ersten und der zweiten Spannungswandlungseinheit und durch die Kombination mit der Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung gedeckt werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat Ausführungsbeispiele offenbart, die jedoch nicht die Erfindung beschränken sollen. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die aufgrund den gleichen Gedanken der Erfindung vorgenommen werden, gehören zum Umfang der vorliegenden Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Signalkontrolle des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle.
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Signalkontrolle des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle.
6 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
7 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
8 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Bauelemente der Erfindung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
10 zeigt ein Diagramm des Verhältnisses zwischen den Bauelementen des erfindungsgemäßen Hybridsystems zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel.

100: erste Stromversorgungsschaltung
11: erste Stromerzeugungseinheit
12: erste Spannungswandlungseinheit
121: Schaltung zur Spannungsumwandlung
122: Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung
123: Feststellmittel
123a: Differenspannungsverstärker
123b: Referenzspannung
13: Sensoreinheit
131: Widerstandselement
132: Differenzspannungsverstärker
14: Regeleinheit
141: Spannungsteiler
141a: erstes Widerstandselement
141b: zweites Widerstandselement
141c: drittes Widerstandselement
141d: Spannungssignalausgang
142: Spannungserzeugungsvorrichtung
142a: Pulssignalerzeugungsvorrichtung Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein
142b: Spannungssignal
142d: zweiter Differenzspannungsverstärker
143: Mikroprozessor
200: zweite Stromversorgungsschaltung
21: zweite Stromerzeugungseinheit
22: zweite Spannungswandlungseinheit
300: Last
400: erste Stromversorgungsschaltung
41: erste Stromerzeugungseinheit
42: erste Spannungswandlungseinheit
43: Regeleinheit
44: Sensoreinheit
500: zweite Stromversorgungsschaltung
51: zweite Stromerzeugungseinheit
52: zweite Spannungswandlungseinheit
600: Last
700: erste Stromversorgungsschaltung
71: erste Stromerzeugungseinheit
72: erste Spannungswandlungseinheit
73: erste Sensoreinheit
74: Regeleinheit
74a: Mikroprozessor
74b: erstes Regelelement
74c: zweites Regelelement
800: zweite Stromversorgungsschaltung
81: zwiete Stromerzeugungseinheit
82: zweite Spannungswandlungseinheit
900: Last
1001: Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung
1002: Lastverlustleistung
1003: Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung eingestellte Ausgangsspannung der ersten
1004: Stromversorgungsschaltung
1004a: erste eingestellte Spannung
1004b: zweite eingestellte Spannung
1004c: dritte eingestellte Spannung
1004d: vierte eingestellte Spannung eingestellte Ausgangsspannung der zweiten
1005: Stromversorgungsschaltung

Claims

Hybridsystem zur Bereitstellung elektrischer Energie mit Steuerung der Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle, umfassend: – eine erste Stromversorgungsschaltung (100), die folgendes umfasst: – eine erste Stromerzeugungseinheit (11), die eine Stromerzeugungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle darstellt; – eine erste Spannungswandlungseinheit (12), die einen Spannungswandler für elektrische Energie darstellt und an einem Ende mit der ersten Stromerzeugungseinheit (11) elektrisch verbunden ist, wobei die erste Spannungswandlungseinheit (12) die von der ersten Stromerzeugungseinheit (11) in den Eingang der ersten Spannungswandlungseinheit (12) eingegebene elektrische Energie in einen Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung umwandelt; – eine Sensoreinheit (13), die eine Vorrichtung zum Ermitteln der elektrischen Energie darstellt und zum Ermitteln der Eigenschaft der von der ersten Stromerzeugungseinheit (11) übertragenen elektrischen Energie dient und ein der genannten Eigenschaft der elektrischen Energie entsprechendes elektrisches Signal ausgibt; und – eine Regeleinheit (14), die gemäß dem von der Sensoreinheit (13) ausgegebenen elektrischen Signal ein entsprechendes bestimmtes Spannungssignal ausgibt, wobei die Regeleinheit (14) an dem Eingang mit der Sensoreinheit (13) und an dem Ausgang mit der ersten Spannungswandlungseinheit (12) elektrisch verbunden ist; und – eine zweite Stromversorgungsschaltung (200), die folgendes umfasst: – eine zweite Stromerzeugungseinheit (21) die eine Stromerzeugungsvorrichtung darstellt; und – eine zweite Spannungswandlungseinheit (22), die einen Spannungswandler für elektrische Energie darstellt und an einem Ende mit der zweiten Stromerzeugungseinheit (21) elektrisch verbunden ist, wobei die erste Spannungswandlungseinheit (22) die von der ersten Stromerzeugungseinheit (11) in den Eingang der ersten Spannungswandlungseinheit (12) eingegebene elektrische Energie in einen Ausgangsgleichstrom mit einer bestimmten Spannung umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung (100, 200) elektrisch nebeneinander geschaltet sind, und dass die Regeleinheit (14) gemäß dem von der Sensoreinheit (13) rüchgekoppelten Signal die Differenz zwischen der Ausgangsspannung der ersten Spannungswandlungseinheit (12) und der Ausgangsspannung der zweiten Spannungswandlungseinheit (22) regelt, so dass die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung (100, 200) gemeinsam elektrische Energie zur Last (300) ausgeben.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungswandlungseinheit (12) wenigstens eine Schaltung zum Spannungserhöhen von Gleichstrom und wenigstens eine Schaltung zum Spannungssenken von Gleichstrom umfasst.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (14) ferner eine Pulssignalerzeugungsvorrichtung (142a) und eine Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignalsin ein Spannungssignal (142b) umfasst, wobei die Pulssignalerzeugungsvorrichtung (142a) eine elektrische Vorrichtung zum Erzeugen eines Pulssignals mit einem bestimmten Arbeitszyklus (duty cycle) darstellt, und die Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal (142b) eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein elektrisches Spannungssignal darstellt, wobei das von der Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal (142b) ausgegebene elektrische Spannungssignal dem Pulssignal der Pulssignalerzeugungsvorrichtung (142a) entspricht.
Hybridsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal (142b) einen Spannungsfolger umfasst.
Hybridsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (14) fernern einen Mikroprozessor (143) umfasst, der ein von der Sensoreinheit (13) auggegebenes elektrisches Signal empfängt und die Augabe der Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal (142b) dementsprechend regelt.
Hybridsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zur Umwandlung eines Pulssignals in ein Spannungssignal (142b) ein Pulssignal mit einem bestimmten Arbeitszyklus ausgibt.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (13) teilweise mit der elektrischen Schaltung der ersten Stromversorgungsschaltung (100) elektrisch hintereinander geschaltet ist und die Eigenschaft wie Stromstärke, die Spannung oder die elektrische Leistung der ersten Stromversorgungsschaltung (100) ermittelt, um ein der genannten Eigenschaft der ersten Stromversorgungsschaltung (100) entsprechendes elektrisches Signal zur Regeleinheit (14) auszugeben.
Hybridsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (13) ferner ein Widerstandselement (131) und ein Stufenspannungsvergleichselement (132) umfasst, wobei das Widerstandselement (131) in der ersten Stromversorgungsschaltung (100) elektrisch hintereinander geschaltet ist, und das Stufenspannungsvergleichselement (132) mit dem Widerstandselement (131) elektrisch nebeneinander geschaltet ist und gemäß der Spannungsdifferenz des Widerstandselements (131) ein entsprechendes elektrisches Signal zur Regeleinheit (14) ausgibt.
Hybridsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stufenspannungsvergleichselement (132) eine Schaltung aus einem Differenzspannungsverstärker darstellt, wobei die beiden Eingänge des Stufenspannungsvergleichselements (132) mit den beiden Enden des Widerstandselements (131) elektrisch nebeneinander geschaltet sind, und der Ausgang des Stufenspannungsvergleichselements (132) mit der Regeleinheit (14) elektrisch verbunden ist und ein der Stufenspannung des Widerstandselements (131) entsprechendes elektrisches Signal ausgibt.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungswandlungseinheit (12) ferner eine Schaltung zur Spannungsumwandlung (121), eine Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) und ein Feststellmittel (123) umfasst, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) eine elektrische Schaltung darstellt, die die Auswahl der Schaltung zur Spannungsumwandlung (121) zum Speichern bzw. Freigeben von Energie regelt, und das Feststellmittel (123) einen Spannungssignalausgang darstellt, der an einem Ende mit der Regeleinheit (14) elektrisch verbunden ist und gemäß dem von der Regeleinheit (14) ausgegebenen Spannungssignal ein entsprechendes elektrisches Signal mit der Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) rückkoppelt.
Hybridsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermittlungsmttel (123) ferner einen Differenzspannungsverstärker (123a) und ein Referenzspannungselement (123b) umfasst, wobei der Differenzspannungsverstärker (123a) an einem Eingang mit dem Ausgang der Regeleinheit (14) und am anderen Eingang mit dem Referenzspannungselement (123b) elektrisch verbunden ist, die Spannung des Anschlusses für rückgekoppelte Spannung und die Spannung des Referenzspannungselements (123b) vergleicht und das Vergleichsergebnis zur Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) ausgibt.
Hybridsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) eine elektrische Schaltung darstellt, die gemäß dem Vergleichsergebnis des Differenzspannungsverstärkers (123a) ein Arbeitszyklus-Signal ausgibt, um die Auswahl der Schaltung zur Spannungsumwandlung (121) zum Speichern bzw. Freigeben von Energie zu regeln.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (14) gemäß einem von der Sensoreinheit (13) ausgegebenen elektrischen Signal ein entsprechendes bestimmtes Spannungssignal ausgibt, wobei die Regeleinheit (14) an dem Eingang mit der Sensoreinheit (13) und an dem Ausgang mit der ersten Spannungswandlungseinheit (12) elektrisch verbunden ist.
Hybridsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (14) an dem anderen Ausgang mit der zweiten Spannungswandlungseinheit (22) elektrisch verbunden ist.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (14) gemäß einem von der Sensoreinheit (13) ausgegebenen elektrischen Signal ein entsprechendes bestimmtes Spannungssignal ausgibt, wobei die Regeleinheit (14) an dem Eingang mit der Sensoreinheit (13) und an dem Ausgang mit der zweiten Spannungswandlungseinheit (22) elektrisch verbunden ist.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridsystem ferner eine Mehrzahl von ersten Stromversorgungsschaltungen (700) umfasst, die elektrisch nebeneinander geschaltet sind.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stromversorgungsschaltungen (700) eine Mehrzahl von ersten Stromerzeugungseinheiten (71) und eine Mehrzahl von ersten Spannungswandlungseinheiten (72) umfasst, wobei die ersten Stromerzeugungseinheiten (71) elektrisch nebeneinander geschaltet sind, und die ersten Spannungswandlungseinheiten (72) elektrisch nebeneinander geschaltet sind.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die eingestelllte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung (1004) etwas höher als die die eingestelllte Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung (1005) ist, die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung (1001) entsprechend höher als die Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung (1003) wird; und dass, wenn die eingestelllte Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung (1004) etwas niedriger als die die eingestelllte Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungsschaltung (1005) ist, die Ausgangsleistung der ersten Stromversorgungsschaltung (1001) entsprechend niedriger als die Ausgangsleistung der zweiten Stromversorgungsschaltung (1003) wird.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (14) gemäß einem von der Sensoreinheit (13) rückgekoppelten Signal die Differenz zwischen der Ausgangsspannung der ersten Spannungswandlungseinheit (12) und der Ausgangsspannung der zweiten Spannungswandlungseinheit (22) regelt, wobei aufgrund der die Spannungsdifferenz sich ein Spannungssignal mit einem bestimmten Zyklus ergibt, wobei die Regeleinheit (14) mit dem Spannungssignal das Verhältnis der Aufteilung der Ausgangsleistung der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung (100, 200) regelt, so dass die erste und die zweiten Stromversorgungsschaltung (100, 200) gemeinsam elektrische Energie zur Last (300) ausgeben.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungswandlungseinheit (22) wenigstens eine Schaltung zum Spannungserhöhen von Gleichstrom und wenigstens eine Schaltung zum Spannungssenken von Gleichstrom umfasst.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (13) wahlweise an einer Hoch- oder Niederspannungsseite in der ersten Stromversorgungsschaltung (100) angeordnet ist.
Hybridsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (14) ferner eine Spannungserzeugungsvorrichtung (142) und einen Spannungsteiler (141) umfasst, wobei die Spannungserzeugungsvorrichtung (142) einen zweiten Differenzspannungsverstärker (142d) aufweist, der eine Referenzspannung aufweist und an einem Eingang mit dem Ausgang der Sensoreinheit (13) und am Ausgang mit dem zweiten Widerstandselement (141b) des Spannungsteilers (141) elektrisch verbunden ist.
Hybridsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungswandlungseinheit (12) ferner eine Schaltung zur Spannungsumwandlung (121), eine Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) und ein Feststellmittel (123) umfasst, wobei Schaltung zur Spannungsumwandlung (121) eine Schaltung zum Speichern bzw. Freigeben von Gleichstrom darstellt und die elektrische Energie vom Eingang in eine Ausgangsleistung mit einer bestimmten Spannung umwandeln kann, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) eine elektrische Schaltung darstellt, die die Auswahl der Schaltung zur Spannungsumwandlung (121) zum Speichern bzw. Freigeben von Energie regelt, und wobei das Feststellmittel (123) einen Spannungssignalausgang darstellt, der an einem Ende mit der Regeleinheit (14) elektrisch verbunden ist und gemäß dem von der Regeleinheit (14) ausgegebenen Spannungssignal ein entsprechendes elektrisches Signal mit der Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122) rückkoppelt.
Hybridsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Regelung der Spannungsumwandlung (122), das Feststellmittel (123), der Spannungsteiler (141), die Regeleinheit (14) und die Sensoreinheit (13) mit einander elektrisch verbunden und als eine integrierte Schaltung (IC) ausgebildet ist.