JP2007059369A - Electric power detecting method of fuel cell and its application - Google Patents

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JP2007059369A JP2005327018A JP2005327018A JP2007059369A JP 2007059369 A JP2007059369 A JP 2007059369A JP 2005327018 A JP2005327018 A JP 2005327018A JP 2005327018 A JP2005327018 A JP 2005327018A JP 2007059369 A JP2007059369 A JP 2007059369A
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俊卿 童
豐毅 ▲とう▼
Hoki Tou
Yu-Lin Tang
毓麟 湯
Yu-Chin Wang
裕進 王
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power detecting method of a fuel cell in which a voltage, a current and a power factor of the fuel cell can be obtained before the fuel cell enters a regular operation. <P>SOLUTION: In a transit process where a variation rate of a transit voltage is calculated and a voltage declines from an initial voltage to a regular voltage after a fuel cell is started and supplies a load power, voltage values of a first reference time and a second reference time are grasped, and a variation rate of a voltage according to time is calculated, and based on its co-relation with the variation rate of the transit voltage and on a co-relation between the variation rate of the transit voltage and an output voltage of the fuel cell under a predetermined operation temperature and the output current of the fuel cell, a regular voltage value and a regular current value when a fuel cell enters a regular operation can be obtained. Furthermore, from the regular voltage value and the regular current value at a regular operation, the power factor is calculated to judge whether an output power of the fuel cell satisfies a rated output. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、一種の燃料電池の電力検出方法及びその応用に関り、特に燃料電池の時間と電圧特性曲線、及び、電圧と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を介することで、燃料電池の電気的性質と操作温度を得られることに関する。   The present invention relates to a kind of fuel cell power detection method and its application, in particular, the time and voltage characteristic curve of the fuel cell, the voltage and the operating temperature of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell, and the fuel cell It relates to the fact that the electrical properties and operating temperature of the fuel cell can be obtained through the correspondence relationship between the output currents.

従来の燃料電池は、水素リッチ燃料(例えばメタノール)と酸素燃料を利用して電気化学的反応を起して電力を出力する電池核心を具備し、また、該電池核心の運転状態(例えば電圧/電流の出力)は、燃料電池核心の操作条件の設定を通じて達成し、その燃料電池で発生する電力が集電グリッドを介して出力する。通常、この種の燃料電池は、制御手段でその電力出力状況を監視制御する必要があるが、燃料電池が定電流の出力時において、負荷に接続するとその電圧が徐々に下降し、約数十秒経過した後、電圧が定常の定電圧状態に入ることができることを図3に示す。しかし、回路を通じて定常の電圧/電流値を検出する場合、非常に長い反応時間を経過する必要があることで、制御の必要性に対して相当不利なものとなり、且つ、リアルタイムの監視制御ができない。   A conventional fuel cell includes a battery core that outputs an electric power by causing an electrochemical reaction using a hydrogen-rich fuel (for example, methanol) and an oxygen fuel, and the operating state (for example, voltage / voltage) of the battery core. Current output) is achieved through the setting of the operating conditions of the fuel cell core, and the electric power generated by the fuel cell is output via the current collecting grid. Normally, it is necessary to monitor and control the power output status of this type of fuel cell by the control means. However, when the fuel cell is connected to a load at the time of constant current output, the voltage gradually decreases, and about several tens of times. FIG. 3 shows that the voltage can enter a steady constant voltage state after a second has elapsed. However, when a steady voltage / current value is detected through a circuit, it is necessary to pass a very long reaction time, which is considerably disadvantageous for the necessity of control, and real-time monitoring control cannot be performed. .

更に、通常燃料電池を使用する電子システム内に、その他の例えば充電式リチウム電池の二次電池のような電気エネルギー出力装置を組み合わせることで、燃料電池と二次電池の間の電力出力を調整してリアルタイムで負荷に反応させることができるため、燃料電池の出力の力率もリアルタイムで監視制御しなければならない。   In addition, the electric power output between the fuel cell and the secondary battery is adjusted by combining an electric energy output device such as a rechargeable lithium battery secondary battery in an electronic system that normally uses a fuel cell. Therefore, the power factor of the output of the fuel cell must be monitored and controlled in real time.

本発明の発明者は、従来の燃料電池がスピーディーに燃料電池からの出力電力に反応できないことに鑑み、一種の電池の電力検出方法の改良に努めることで、燃料電池から出力される電圧、電流、及び、力率をリアルタイムで監視制御できるものにした。   In view of the fact that conventional fuel cells cannot react quickly to the output power from the fuel cell, the inventor of the present invention strives to improve a kind of battery power detection method. And the power factor can be monitored and controlled in real time.

本発明の主な目的は、一種の燃料電池の電力検出方法を提供することで、燃料電池が定常に入る前に、燃料電池から出力される電圧、電流、及び、力率を得ることができる。   The main object of the present invention is to provide a kind of fuel cell power detection method, so that the voltage, current, and power factor output from the fuel cell can be obtained before the fuel cell enters a steady state. .

本発明の別の目的は、一種の燃料電池の電力検出方法を提供し、また、燃料電池の出力特性を介することで、燃料電池の過渡過程中において、燃料電池から出力された電圧、電流、力率、及び、その操作温度を得ることができる。   Another object of the present invention is to provide a kind of fuel cell power detection method, and through the output characteristics of the fuel cell, the voltage, current output from the fuel cell during the transient process of the fuel cell, The power factor and its operating temperature can be obtained.

本発明の更なる目的は、一種の燃料電池の電力検出方法を提供し、また、二次電池に組み合わせるシステム内において応用し、リアルタイムで燃料電池の電力出力の監視制御を介することで、同時に二次電池の電力出力を調整して、負荷に必要な出力電力に達することができる。   It is a further object of the present invention to provide a kind of fuel cell power detection method, which is applied in a system combined with a secondary battery, and simultaneously monitors and controls the power output of the fuel cell in real time. The power output of the secondary battery can be adjusted to reach the output power required for the load.

本発明の上述の目的を達成するため、本発明は、一種の燃料電池の電力検出方法及びその応用で、この燃料電池の電力検出方法には、燃料電池を電圧/電流の判別手段、及び、蓄積手段を具備する回路である主制御回路に電気的に接続を提供することと、過渡電圧の変化率を演算し、燃料電池が起動して負荷電力を供給した後、電圧が初期電圧から定常電圧まで下降する過渡過程において、第一参考時間と第二参考時間の電圧値を捕捉し、また該主制御回路を介して電圧/電流の判別手段を使用して電圧が時間と伴に変化率を演算することと、過渡電圧の変化率の対応関係を検査し、主制御回路は蓄積手段で蓄積した過渡電圧の変化率と特定操作温度下の燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を介することで、燃料電池が定常に入る時の定常電圧値と定常電流値を得ること、及び、燃料電池の出力電力が定格出力を満たしているかどうかを検査し、前記ステップで得られた定常時の定常電圧値と定常電流値を介することで、主制御回路を経由してその力率を演算し、燃料電池の出力電力が定格出力を満たしているかどうかを判断するステップを含むことを提供することにある。   In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, the present invention is a kind of fuel cell power detection method and its application. This fuel cell power detection method includes a fuel cell voltage / current discrimination means, and Provide electrical connection to the main control circuit, which is a circuit equipped with storage means, calculate the rate of change of transient voltage, start the fuel cell and supply load power, then the voltage is steady from the initial voltage In the transient process that falls to the voltage, the voltage values of the first reference time and the second reference time are captured, and the voltage / current change rate is used by the voltage / current discrimination means via the main control circuit. The main control circuit checks the correspondence relationship between the transient voltage change rate and the transient voltage change rate stored in the storage means, the output voltage of the fuel cell under a specific operating temperature, and the output of the fuel cell. Through the current correspondence, the fuel cell Obtain a steady voltage value and a steady current value when entering a normal state, and check whether the output power of the fuel cell satisfies the rated output, and obtain a steady voltage value and a steady current value obtained in the above step. The power factor is calculated via the main control circuit, and the step of determining whether or not the output power of the fuel cell satisfies the rated output is provided.

更に、本発明は燃料電池がその他の電気エネルギーの出力装置と組合せることでマルチエネルギーの出力に応用できることである。   Furthermore, the present invention is applicable to multi-energy output by combining the fuel cell with other electric energy output devices.

その他、本発明の主制御回路は、温度検出メカニズムを具備することができ、この温度検出メカニズムは、燃料電池の無負荷下の初期電圧を捕捉し、また、該蓄積手段で蓄積した燃料電池の無負荷下の初期電圧と燃料電池の操作温度の対応関係を介することで、燃料電池の操作温度を得ることができる。   In addition, the main control circuit of the present invention can include a temperature detection mechanism, which captures the initial voltage under no load of the fuel cell and also stores the fuel cell stored in the storage means. The operating temperature of the fuel cell can be obtained through the correspondence between the initial voltage under no load and the operating temperature of the fuel cell.

該項目を熟知する技術者に本発明の目的、特徴、及び、効果を理解してもらうため、下記の具体的な実施例を介すると共に付属の図式を組合せ、本発明に対する詳細な説明を以下のとおり行うものである。   In order to make an engineer familiar with the item understand the purpose, characteristics, and effects of the present invention, the following detailed description will be given with reference to the following specific examples and the accompanying diagrams. To do as follows.

図1は、本発明である燃料電池の電力検出方法及び負荷の回路を具備したデバイスに応用した関連の見取図である。図1を参考にすると、本発明は、燃料電池(1)が主制御回路(2)に電気的に接続し、且つ、該主制御回路(2)が負荷(3)に電気的に接続し、該主制御回路(2)を介することで該燃料電池(1)の運転を操作し、また、燃料電池(1)が変換した電圧の電力を該負荷(3)の使用に供給する。この中の該燃料電池(1)は、水素リッチ燃料、酸素燃料、及び、触媒物質を介することで電気化学的反応を起して電力を発生する一種のエネルギー変換器であり、また該燃料電池(1)が発生する電力を該主制御回路(2)に出力する。該主制御回路(2)には、電圧/電流の判別手段、及び、蓄積手段を具備する回路であり、且つ、該電圧/電流の判別手段は電圧が時間と伴に変化率を演算し、該蓄積手段が過渡電圧の変化率と燃料電池出力電圧、及び、燃料電池から出力される電流の対応関係を蓄積し、この対応関係は直接数値表、或いは、関係式の方式で存在できる。   FIG. 1 is a related sketch diagram applied to a device including a fuel cell power detection method and a load circuit according to the present invention. Referring to FIG. 1, in the present invention, the fuel cell (1) is electrically connected to the main control circuit (2), and the main control circuit (2) is electrically connected to the load (3). The operation of the fuel cell (1) is operated via the main control circuit (2), and the electric power of the voltage converted by the fuel cell (1) is supplied to the use of the load (3). The fuel cell (1) is a kind of energy converter that generates electric power by causing an electrochemical reaction through a hydrogen-rich fuel, an oxygen fuel, and a catalytic material, and the fuel cell. The electric power generated by (1) is output to the main control circuit (2). The main control circuit (2) is a circuit comprising a voltage / current discriminating means and an accumulating means, and the voltage / current discriminating means calculates the rate of change of voltage with time, The accumulating means accumulates the correspondence relationship between the transition rate of the transient voltage, the fuel cell output voltage, and the current output from the fuel cell, and this correspondence relationship can exist directly in the form of a numerical table or a relational expression.

前記の燃料電池(1)は、プリント回路板の製造工程を利用して製造された燃料電池である。   The fuel cell (1) is a fuel cell manufactured using a manufacturing process of a printed circuit board.

その他、前記本発明である燃料電池の電力検出方法を使用するシステム内において、該主制御回路(2)に更に一歩進んで温度検出メカニズム(21)を具備することができ、該温度検出メカニズム(21)は、例えば熱電対(thermocouple)、或いは、その他任意の温度を検出できる装置のような温度検出器とすることができ、これにより該燃料電池(1)の温度を検出でき、またこの温度値を該主制御回路(2)にフィードバックすることで該燃料電池(1)の運転温度を提供できる。この状況下において、該蓄積手段は、過渡電圧の変化率と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を蓄積する。   In addition, in the system using the fuel cell power detection method according to the present invention, the main control circuit (2) can be further provided with a temperature detection mechanism (21), and the temperature detection mechanism ( 21) can be a temperature detector such as a thermocouple, or any other device capable of detecting any temperature, whereby the temperature of the fuel cell (1) can be detected and this temperature can be detected. The operating temperature of the fuel cell (1) can be provided by feeding back the value to the main control circuit (2). Under this circumstance, the accumulating means accumulates the correspondence relationship between the change rate of the transient voltage and the operating temperature of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell, and the output current of the fuel cell.

図2は、本発明である燃料電池の電力検出方法を応用したシステムの操作チャート図である。図3は、本発明で使用する燃料電池の起動操作が安定するまでの時間-電圧関係の見取図である。図4は、本発明である燃料電池の電力検出方法の過渡電圧の変化率と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係の見取図である。図2を参考にすると、本発明である燃料電池の電力検出方法を応用したシステムの操作ステップには、ステップ101、ステップ102、ステップ103、及び、ステップ104を包括する。前記の本発明である燃料電池の電力検出方法を応用するシステムに基づき、その運転ステップには、ステップ101が燃料電池の操作温度を検出し、該燃料電池(1)の操作を開始し、且つ、該温度検出メカニズム(21)が燃料電池(1)の温度状態を該主制御回路(2)にフィードバックすることと、ステップ102は過渡電圧の変化率を演算して、図3に示すとおりあり、該主制御回路(2)がその電圧/電流の判別手段を介して電圧が時間と伴に変化率を演算し、その燃料電池(1)の初期電圧がV0で、この電圧V0が無負荷下で、且つ、燃料電池の特定操作温度における特性に対応し、燃料電池(1)が時間t0に起動して負荷(3)電力を供給した後、電圧V0が徐々に減衰でき、且つ、電流が安定なIS値(ただしこの時のこの電流値は未だ分からない)となり、これにより第一参考時間t1と第二参考時間t2においてそれぞれ対応した電圧値V1とV2を捕捉することができ、また、主制御回路(2)を介した過渡電圧の変化率を演算できることと、ステップ103、過渡電圧の変化率の対応関係を検査し、主制御回路(2)が図4に示すとおりの過渡電圧の変化率と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を介し、また、前記ステップで得られた操作温度と過渡電圧の変化率を該関係内に対応させることで、燃料電池が定常に入る時の電圧VS値と電流IS値を得ることができることと、ステップ104では、燃料電池の出力電力が定格出力を満たしているかどうかを検査し、前記ステップで得られた定常時の電圧VSと電流ISを介して、主制御回路(2)でその力率を演算することで、燃料電池(1)の出力電力が定格出力を満たしているかどうかを判断できる。   FIG. 2 is an operation chart diagram of a system to which the fuel cell power detection method according to the present invention is applied. FIG. 3 is a sketch of the time-voltage relationship until the start-up operation of the fuel cell used in the present invention is stabilized. FIG. 4 is a sketch of the correspondence relationship between the change rate of the transient voltage and the operating temperature of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell, and the output current of the fuel cell of the fuel cell power detection method according to the present invention. Referring to FIG. 2, the operation steps of the system to which the fuel cell power detection method according to the present invention is applied include Step 101, Step 102, Step 103, and Step 104. Based on the system that applies the fuel cell power detection method of the present invention, the operation step includes detecting the operating temperature of the fuel cell, starting operation of the fuel cell (1), and The temperature detection mechanism (21) feeds back the temperature state of the fuel cell (1) to the main control circuit (2), and step 102 calculates the rate of change of the transient voltage, as shown in FIG. The main control circuit (2) calculates the rate of change of the voltage with time via the voltage / current discrimination means, the initial voltage of the fuel cell (1) is V0, and this voltage V0 is unloaded. Corresponding to the characteristics at the specific operating temperature of the fuel cell, after the fuel cell (1) starts at time t0 and supplies the load (3) power, the voltage V0 can be gradually attenuated and the current Becomes a stable IS value (however, this current value at this time is not yet known), so that the first reference time t1 And the corresponding reference voltage values V1 and V2 at the second reference time t2, and the rate of change of the transient voltage via the main control circuit (2) can be calculated. The main control circuit (2) shows the correspondence between the change rate of the transient voltage and the operating temperature of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell, and the output current of the fuel cell as shown in FIG. In addition, it is possible to obtain the voltage VS value and the current IS value when the fuel cell enters a steady state by corresponding the change rate of the operating temperature and the transient voltage obtained in the above step within the relationship. In step 104, it is inspected whether the output power of the fuel cell satisfies the rated output, and the power factor is calculated by the main control circuit (2) via the steady-state voltage VS and current IS obtained in the previous step. By calculating, the output power of the fuel cell (1) Whether the Tashi can be judged.

その他、図3を参考にすると、燃料電池の無負荷下の初期電圧V0は、燃料電池の特定操作温度における特性に対応し、これにより、主制御回路(2)を介して無負荷下の初期電圧V0を検出でき、また、該蓄積手段は燃料電池の無負荷下の初期電圧と燃料電池の操作温度、或いは、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を蓄積することで、更に一歩進んで燃料電池の操作温度を得ることができる。故に、前記ステップ内の燃料電池の操作温度は、燃料電池の無負荷下の初期電圧V0を検出することで得られる、或いは、直接初期電圧V0を該蓄積手段で蓄積した対応関係内の燃料電池の操作温度として代替できる。   In addition, referring to FIG. 3, the initial voltage V0 under no load of the fuel cell corresponds to the characteristic at the specific operating temperature of the fuel cell, whereby the initial voltage V0 under the no load via the main control circuit (2). The voltage V0 can be detected, and the storage means stores the correspondence between the initial voltage under the no load of the fuel cell and the operating temperature of the fuel cell, or the output voltage of the fuel cell, and the output current of the fuel cell. Thus, the operating temperature of the fuel cell can be obtained in a further step. Therefore, the operating temperature of the fuel cell in the step can be obtained by detecting the initial voltage V0 under no load of the fuel cell, or the fuel cell in the correspondence relationship in which the initial voltage V0 is directly stored by the storage means. Can be used as an operating temperature.

図5は、本発明である燃料電池の電力検出方法及び負荷を具備した第二実施例の回路デバイスに応用した関連の見取図である。図5を参考にすると、本発明の前記の実施例に基づき、本発明である燃料電池の電力検出方法は、第二電池(4)を具備したシステム内に使用でき、且つ、前記の主制御回路(2)に更に一歩進んで論理演算器(22)、メモリデバイス(23)、及び、直流変圧器(24)を具備させることができる。該第二電池(4)は、別の電力発生装置として蓄積した化学エネルギーを電気エネルギーへ変換できる一次電池、或いは、二次電池であり、また、電力を発生して出力する。例を挙げると該第二電池(4)をアルカリ電池の一次電池、或いは、リチウム電池の二次電池とすることができる。更に、該主制御回路(2)内の該論理演算器(22)は、電圧/電流の判別手段を具備する回路であり、また、該燃料電池(1)と第二電池(4)の操作を制御でき、該メモリデバイス(23)は蓄積手段を提供する集積回路であり、前記の各種情報を保存、及び、該直流変圧器(24)(DC converter)が降圧論理(buck logic)手段、或いは、昇圧論理(boost logic)手段を具備し、負荷(3)に必要な電圧を組み合わせることで、該燃料電池(1)、或いは、第二電池(4)から出力する電力を対応する電圧の大きさに転換して形成する。   FIG. 5 is a related sketch applied to the circuit device of the second embodiment provided with the fuel cell power detection method and load according to the present invention. Referring to FIG. 5, based on the above-described embodiment of the present invention, the fuel cell power detection method of the present invention can be used in a system including the second battery (4), and the main control is performed. The circuit (2) can be further advanced to include a logic unit (22), a memory device (23), and a DC transformer (24). The second battery (4) is a primary battery or a secondary battery that can convert chemical energy stored as another power generator into electrical energy, and generates and outputs power. For example, the second battery (4) can be a primary battery of an alkaline battery or a secondary battery of a lithium battery. Further, the logical operation unit (22) in the main control circuit (2) is a circuit having voltage / current discrimination means, and also operates the fuel cell (1) and the second battery (4). The memory device (23) is an integrated circuit providing storage means, storing the various information, and the DC transformer (24) (DC converter) is a buck logic means, Alternatively, it is provided with boost logic means, and by combining the voltage required for the load (3), the power output from the fuel cell (1) or the second battery (4) Convert to size and form.

図6は、本発明である燃料電池の電力検出方法を応用したシステムの第二実施例の操作チャート図である。図6を参考にすると、本発明である燃料電池の電力検出方法の応用システムの操作ステップには、ステップ201、ステップ202、ステップ203、ステップ204、及び、ステップ205を包括する。前記の本発明である燃料電池の電力検出方法を応用するシステムの第二実施例に基づき、その運転ステップには、ステップ201が燃料電池の操作温度を検出し、該燃料電池(1)の操作を開始し、且つ、該温度検出メカニズム(21)が燃料電池(1)の温度状態を該主制御回路(2)にフィードバックすることと、ステップ202は過渡電圧の変化率を演算して、図3に示すとおりあり、該主制御回路(2)がその電圧/電流の判別手段を介して電圧が時間と伴に変化率を演算し、その燃料電池(1)の初期電圧がV0で、この電圧V0が無負荷下で、且つ、燃料電池の特定操作温度における特性に対応し、燃料電池(1)が時間t0に起動して負荷(3)電力を供給した後、電圧V0が徐々に減衰でき、且つ、電流が安定なIS値(ただしこの時のこの電流値は未だ分からない)となり、これにより第一参考時間t1と第二参考時間t2においてそれぞれ対応した電圧値V1とV2を捕捉することができ、また、主制御回路(2)を介した過渡電圧の変化率を演算できることと、ステップ203、過渡電圧の変化率の対応関係を検査し、主制御回路(2)が図4に示すとおりの過渡電圧の変化率と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を介し、また、前記ステップで得られた操作温度と過渡電圧の変化率を該関係内に対応させることで、燃料電池が定常に入る時の電圧VS値と電流IS値を得ることができることと、ステップ204では、燃料電池の出力電力が負荷に十分供給できるかどうかを検査し、前記ステップで得られた定常時の電圧VSと電流ISを介して、主制御回路(2)で燃料電池(1)が出力された力率を演算することで、負荷の要求を満たしているかどうかを判断する。ステップ205は、燃料電池の出力電力を調整し、該主制御回路(2)が前記ステップで得られた燃料電池(1)出力の力率を介して負荷(3)の需要を満たしているかどうかを判断し、燃料電池(1)から出力された力率が燃料電池の最大出力の力率に達した時、やはり負荷(3)の必要とする力率を満たすことができない場合、主制御回路(2)の論理演算器(22)が第二電池(4)と燃料電池(1)の並列給電状態を選択することができ、同時に電力出力を提供すると共に該直流変圧器(24)を介し燃料電池(1)、及び、第二電池(4)からの出力された電力を安定電圧に変換して該負荷(3)に供給している。   FIG. 6 is an operation chart of a second embodiment of the system to which the fuel cell power detection method according to the present invention is applied. Referring to FIG. 6, the operation steps of the application system of the fuel cell power detection method according to the present invention include step 201, step 202, step 203, step 204, and step 205. Based on the second embodiment of the system to which the fuel cell power detection method according to the present invention is applied, the operation step includes the step 201 for detecting the operation temperature of the fuel cell and the operation of the fuel cell (1). And the temperature detection mechanism (21) feeds back the temperature state of the fuel cell (1) to the main control circuit (2), and step 202 calculates the rate of change of the transient voltage, 3, the main control circuit (2) calculates the rate of change of the voltage with time through the voltage / current discrimination means, and the initial voltage of the fuel cell (1) is V0. Corresponding to the characteristics at the specific operating temperature of the fuel cell under no load and voltage V0, after the fuel cell (1) starts at time t0 and supplies load (3) power, the voltage V0 gradually decays And the current is stable IS value (however, this current value is not yet known) The voltage values V1 and V2 corresponding to the reference time t1 and the second reference time t2, respectively, can be captured, and the rate of change of the transient voltage via the main control circuit (2) can be calculated; The correspondence relationship between the transition rate of the transient voltage is inspected, and the main control circuit (2) has the transition rate of the transient voltage and the operating temperature of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell, and the output current of the fuel cell as shown in FIG. In addition, the voltage VS value and the current IS value when the fuel cell enters a steady state are obtained by matching the operating temperature obtained in the above step and the change rate of the transient voltage within the relationship. In step 204, whether or not the output power of the fuel cell can be sufficiently supplied to the load is checked, and the main control circuit (2) uses the steady-state voltage VS and current IS obtained in the previous step. By calculating the power factor output by the fuel cell (1), the load To determine whether it meets the requirements. Step 205 adjusts the output power of the fuel cell, and whether the main control circuit (2) satisfies the demand of the load (3) via the power factor of the output of the fuel cell (1) obtained in the above step When the power factor output from the fuel cell (1) reaches the power factor of the maximum output of the fuel cell, if the power factor required by the load (3) still cannot be satisfied, the main control circuit The logic operator (22) in (2) can select the parallel power supply state of the second battery (4) and the fuel cell (1), and at the same time provides power output and via the DC transformer (24). Electric power output from the fuel cell (1) and the second battery (4) is converted into a stable voltage and supplied to the load (3).

その他、前記ステップ内において、燃料電池(1)が単独で該負荷(3)に必要な電力を供給できる時、該理論演算器(22)は、第二電池(4)の電力出力の停止を選択でき、また、該燃料電池(1)が同時に第二電池(4)に電力供給することを選択でき、これにより第二電池(4)への充電を行う。   In addition, in the step, when the fuel cell (1) can supply the necessary power to the load (3) alone, the theoretical calculator (22) stops the power output of the second battery (4). The fuel cell (1) can be selected to supply power to the second battery (4) at the same time, thereby charging the second battery (4).

更に、前記燃料電池の操作温度は、すでに知られている特定値を設定することもでき、これにより、測燃料電池の操作温度検出のステップを省略することができる。   Furthermore, the operation temperature of the fuel cell can be set to a specific value that is already known, and thus the step of detecting the operation temperature of the fuel cell can be omitted.

本発明における具体的な実施例を上記に記載したが、本発明の実施範囲が制限されるものではなく、この技術を熟知している任意のものが、本発明の精神と範囲内に基づいた各種の改変と修飾を行うことについて、その改変と修飾もまた本発明の請求範囲に属するものとし、本発明の保護範囲は特許請求範囲で定めたものを基準とする。   Although specific embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited and any person familiar with this technology is based on the spirit and scope of the present invention. Regarding various modifications and modifications, the modifications and modifications shall also belong to the claims of the present invention, and the protection scope of the present invention shall be based on those defined in the claims.

本発明である燃料電池の電力検出方法及び負荷の回路を具備したデバイスに応用した関連の見取図である。FIG. 3 is a related sketch applied to a device including a fuel cell power detection method and a load circuit according to the present invention. 本発明である燃料電池の電力検出方法を応用したシステムの操作チャート図である。It is the operation chart figure of the system which applied the power detection method of the fuel cell which is the present invention. 本発明で使用する燃料電池の起動操作が安定するまでの時間-電圧関係の見取図である。It is a sketch of the time-voltage relationship until the starting operation of the fuel cell used in the present invention is stabilized. 本発明である燃料電池の電力検出方法の過渡電圧の変化率と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係の見取図である。It is a sketch of the correspondence of the change rate of the transient voltage of the fuel cell power detection method according to the present invention, the operating temperature of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell, and the output current of the fuel cell. 本発明である燃料電池の電力検出方法及び負荷を具備した第二実施例の回路デバイスに応用した関連の見取図である。It is the related sketch figure applied to the circuit device of the 2nd Example provided with the electric power detection method and load of the fuel cell which is this invention. 本発明である燃料電池の電力検出方法を応用したシステムの第二実施例の操作チャート図である。It is an operation chart figure of the 2nd example of the system to which the power detection method of the fuel cell which is the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

(1) 燃料電池
(2) 主制御回路
(21) 温度検出メカニズム
(22) 論理演算器
(23) メモリデバイス
(24) 直流変圧器
(3) 負荷
(4) 第二電池
ステップ101:燃料電池の操作温度の検出
ステップ102:過渡電圧の変化率の演算
ステップ103:過渡電圧の変化率の対応関係の検査
ステップ104:燃料電池の出力電力が定格出力を満たしているかどうかを検査

ステップ201:燃料電池の操作温度の検出
ステップ202:過渡電圧の変化率の演算
ステップ203:過渡電圧の変化率の対応関係の検査
ステップ204:燃料電池の出力電力が負荷に十分供給できるかどうかを検査
ステップ205:燃料電池の出力電力の調整

t0:起動時間
t1:第一参考時間
t2:第二参考時間
V0:t0時の初期電圧
V1:t1時の電圧
V2:t2時の電圧
VS:定常電圧
IS:定常電流

(1) Fuel cell
(2) Main control circuit
(21) Temperature detection mechanism
(22) Logic operator
(23) Memory device
(24) DC transformer
(3) Load
(4) Second battery Step 101: Fuel cell operating temperature detection step 102: Transient voltage change rate calculation step 103: Transient voltage change rate correspondence check step 104: Fuel cell output power is rated output Inspect whether or not

Step 201: Detection of the operating temperature of the fuel cell Step 202: Calculation of the rate of change of the transient voltage Step 203: Inspection of the correspondence relationship of the rate of change of the transient voltage Step 204: Whether the output power of the fuel cell can be sufficiently supplied to the load Inspection step 205: Adjustment of the output power of the fuel cell

t0: Startup time
t1: First reference time
t2: Second reference time
V0: Initial voltage at t0
V1: Voltage at t1
V2: Voltage at t2
VS: Steady voltage
IS: Steady current

Claims (13)

一種燃料電池の電力検出方法において、
a. 燃料電池を電圧/電流の判別手段、及び、蓄積手段を具備する回路である主制御回路に電気的に接続を提供することと、
b. 過渡電圧の変化率を演算し、燃料電池が起動して負荷電力を供給した後、電圧が初期電圧から定常電圧まで下降する過渡過程において、第一参考時間と第二参考時間の電圧値を捕捉し、また該主制御回路を介して電圧/電流の判別手段を使用して電圧が時間と伴に変化率を演算することと、
c. 過渡電圧の変化率の対応関係を検査し、主制御回路は蓄積手段で蓄積した過渡電圧の変化率と特定操作温度下の燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を介することで、燃料電池が定常に入る時の定常電圧値と定常電流値を得ること、及び、
d. 燃料電池の出力電力が定格出力を満たしているかどうかを検査し、前記ステップで得られた定常時の定常電圧値と定常電流値を介することで、主制御回路を経由してその力率を演算し、燃料電池の出力電力が定格出力しているかどうかを判断するステップを含むことを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。
In a kind of fuel cell power detection method,
providing the fuel cell with electrical connection to a main control circuit, which is a circuit comprising a voltage / current discrimination means and a storage means;
b. After calculating the rate of change of the transient voltage, starting the fuel cell and supplying load power, the voltage value of the first reference time and the second reference time in the transient process where the voltage drops from the initial voltage to the steady voltage And using the voltage / current discriminating means via the main control circuit to calculate the rate of change of the voltage with time,
c. The correspondence between the change rate of the transient voltage is inspected, and the main control circuit checks the correspondence relationship between the change rate of the transient voltage accumulated by the storage means, the output voltage of the fuel cell under a specific operating temperature, and the output current of the fuel cell. To obtain a steady voltage value and a steady current value when the fuel cell enters steady state, and
d. Inspect whether the output power of the fuel cell satisfies the rated output, and through the steady-state steady-state voltage value and steady-state current value obtained in the previous step, the power factor is obtained via the main control circuit. A method for detecting the power of the fuel cell, comprising the step of calculating whether or not the output power of the fuel cell is rated output.
請求項1記載の燃料電池の電力検出方法において、更に一歩進んで、
a. 燃料電池の操作温度を検出し、該主制御回路が含んだ該温度検出メカニズムであり、また、該燃料電池の操作を開始する時、該温度検出メカニズムが燃料電池の温度状態を該主制御回路にフィードバックすることと、
b. 前記の過渡電圧の変化率の対応関係の検査において、主制御回路は蓄積手段で蓄積した過渡電圧の変化率と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係を介することで、燃料電池が定常に入る時の定常電圧値と定常電流値を得るステップを含むことを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。
In the fuel cell power detection method according to claim 1, the method further proceeds,
a temperature detection mechanism included in the main control circuit that detects the operating temperature of the fuel cell, and the temperature detection mechanism detects the temperature state of the fuel cell when starting the operation of the fuel cell; Feedback to the control circuit;
b. In the inspection of the correspondence relation of the change rate of the transient voltage, the main control circuit determines the change rate of the transient voltage accumulated by the storage means, the operating temperature of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell, and the output current of the fuel cell. A method for detecting the power of a fuel cell, comprising the step of obtaining a steady voltage value and a steady current value when the fuel cell enters a steady state through the correspondence relationship.
請求項2記載の燃料電池の電力検出方法において、その温度検出メカニズムは、温度検出器を通じて達成することを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。 3. The fuel cell power detection method according to claim 2, wherein the temperature detection mechanism is achieved through a temperature detector. 請求項3記載の燃料電池の電力検出方法において、その温度検出器は、熱電対温度検出器、及び、その他の温度検出器内のいずれかを選択できることを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。 4. The fuel cell power detection method according to claim 3, wherein the temperature detector can select either a thermocouple temperature detector or another temperature detector. . 請求項2記載の燃料電池の電力検出方法において、その温度検出メカニズムは、燃料電池の無負荷下の初期電圧を捕捉し、また、該蓄積手段で蓄積した燃料電池の無負荷下の初期電圧と燃料電池の操作温度の対応関係を介することで、燃料電池の操作温度を得ることができる。 3. The fuel cell power detection method according to claim 2, wherein the temperature detection mechanism captures the initial voltage under no load of the fuel cell, and stores the initial voltage under no load of the fuel cell stored by the storage means. The operating temperature of the fuel cell can be obtained through the correspondence relationship between the operating temperatures of the fuel cell. 請求項2記載の燃料電池の電力検出方法において、その温度検出メカニズムは、燃料電池の無負荷下の初期電圧を捕捉し、且つ、蓄積手段で蓄積した過渡電圧の変化率と燃料電池の操作温度、燃料電池の出力電圧、及び、燃料電池の出力電流の対応関係内の燃料電池の操作温度を初期電圧で代替することを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。 3. The fuel cell power detection method according to claim 2, wherein the temperature detection mechanism captures the initial voltage under no load of the fuel cell, and changes the rate of change of the transient voltage stored in the storage means and the operating temperature of the fuel cell. A fuel cell power detection method comprising substituting an initial voltage for an operating temperature of a fuel cell within a correspondence relationship between an output voltage of the fuel cell and an output current of the fuel cell. 請求項1記載の燃料電池の電力検出方法において、更に一歩進んで第二電池の提供、及び、該主制御回路に更に一歩進んで論理演算器、メモリデバイス、及び、直流変圧器、且つ、該論理演算器が電圧/電流の判別手段を具備する回路であり、該燃料電池と第二電池の操作を制御し、該メモリデバイスが保存手段を提供する集積回路であり、及び、該直流変圧器が降圧論理手段、及び、昇圧論理手段のいずかを具備して、負荷に必要な電圧に組み合わせて該燃料電池と第二電池から出力される電力を転換して対応する電圧の大きさに形成することを含むことを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。 2. The fuel cell power detection method according to claim 1, further comprising: providing a second battery by going one step further; and further proceeding to the main control circuit by a logical operation unit, a memory device, a DC transformer, and A logic arithmetic unit comprising a voltage / current discrimination means, an integrated circuit for controlling the operation of the fuel cell and the second battery, and the memory device providing a storage means; and the DC transformer Comprises either a step-down logic means or a step-up logic means, and converts the power output from the fuel cell and the second battery in combination with the voltage required for the load to the corresponding voltage level. Forming a fuel cell power detection method. 請求項7記載の燃料電池の電力検出方法において、その第二電池は、一次電池、及び、二次電池のいずれかを選択することを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。 8. The fuel cell power detection method according to claim 7, wherein the second battery is selected from a primary battery and a secondary battery. 請求項7記載の燃料電池の電力検出方法において、更に一歩進んで、
a.前記ステップで得られた定常時の定常電圧と定常電流を介し、主制御回路で燃料電池から出力された力率の演算、及び、
b. 燃料電池の出力電力を調整し、該主制御回路が前記ステップで得られた燃料電池出力の力率を介して負荷の需要を満たしているかどうかを判断し、燃料電池から出力された力率が燃料電池の最大出力の力率に達した時、やはり負荷の必要とする力率を満たすことができない場合、主制御回路の論理演算器が第二電池と燃料電池の並列給電状態を選択することができ、同時に電力出力を提供すると共に該直流変圧器を介し燃料電池、及び、第二電池からの出力された電力を安定電圧に変換して該負荷に供給している。
In the fuel cell power detection method according to claim 7, the method further proceeds,
a. Calculation of the power factor output from the fuel cell in the main control circuit via the steady-state steady-state voltage and steady-state current obtained in the previous step, and
b. The power output from the fuel cell is adjusted by adjusting the output power of the fuel cell and determining whether the main control circuit satisfies the load demand through the power factor of the fuel cell output obtained in the above step. When the power factor reaches the maximum output power factor of the fuel cell, if the power factor required by the load still cannot be satisfied, the logic unit of the main control circuit selects the parallel power supply state of the second battery and the fuel cell. At the same time, the power output is provided and the power output from the fuel cell and the second battery is converted into a stable voltage via the DC transformer and supplied to the load.
請求項9記載の燃料電池の電力検出方法において、その燃料電池が単独で該負荷に必要な電力を供給できる時、該理論演算器は、第二電池の電力出力の停止を選択でき、また、該燃料電池が同時に第二電池に電力供給することを選択でき、これにより第二電池への充電を行う。 The power detection method for a fuel cell according to claim 9, wherein when the fuel cell can supply the necessary power to the load alone, the theoretical computing unit can select the stop of the power output of the second battery, and The fuel cell can choose to power the second battery at the same time, thereby charging the second battery. 請求項1記載の燃料電池の電力検出方法において、その蓄積手段が蓄積した過渡電圧の変化率と燃料電池出力電圧、及び、燃料電池から出力される電流の対応関係は直接数値表、或いは、関係式の方式で存在できることを特徴とする、燃料電池の電力検出方法。 2. The fuel cell power detection method according to claim 1, wherein the correspondence relationship between the change rate of the transient voltage accumulated by the accumulation means, the fuel cell output voltage, and the current output from the fuel cell is a direct numerical table or a relationship. A method for detecting the power of a fuel cell, characterized in that the method can exist in a formula manner. 請求項1記載の燃料電池から発生する力率の制御方法において、その燃料電池は、プリント回路板の製造工程を利用して製造された燃料電池であることを特徴とする、燃料電池から発生する力率の制御方法。 2. The method of controlling a power factor generated from a fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is a fuel cell manufactured using a manufacturing process of a printed circuit board. Power factor control method. 請求項3記載の燃料電池から発生する力率の制御方法において、該第二電池は、一次電池、及び、二次電池のいずれかの電池を選択することを特徴とする、燃料電池から発生する力率の制御方法。
4. The method of controlling a power factor generated from a fuel cell according to claim 3, wherein the second battery is selected from a primary battery and a secondary battery. Power factor control method.
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