TW200939553A - Fuel cell control device and method thereof - Google Patents

Description

200939553 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係-種燃料電池控制裝置及其方法，主要係 燃料電池之工作狀態控制電氣迴路狀態。 μ 【先前技術】 ❹ Ο 在習知的燃料電池技術中，燃料電 止對外部電子裝置供應電力，反之，對外部:=須停 時須停止活化程序中斷活化組件之電力供應。再力 =工作/效能低落/未完成活化時，若 ^測燃料電池狀態所需之量測電路負 =(包 生負電位，進而破壞_電池，因此必=电池產 之工作狀態判斷電氣迴路狀態的控制機^〜、、燃抖電池 電：:::::：於此乃亟思發明而達到-種燃料 電池避免於破壞。咕制燃科電池之負載隔離使燃料 【發明内容】 本發明提供―種燃料電池 垓燃料電池進行、+ 及方法，其係可確保 外部電子錢;树與補活化裝 子裝置時與外部電子裝 斷路的狀態’而輪出電力供應 置係電氣連接且與 至外部電 置係電氣賴頌相關活化組件處於 200939553 發明之燃料電池控繼置亦可在燃料電池 十—狀恶時確立無任何負載（包含量測燃料電池 "之置測電路負載)跨接使燃料電池避免於破壞。Μ 本發明係-侧姆_，卿包 電能的-種能量_;-負： ❹ ❹ 的電力進行轉換為二=二用以將該電力產生部所輪出 裝置所需之tr輸出電力，並藉以供應外部電子 部，用以—活化迴路，其係電氣連接至該電力產生 元，复^程序所需的訊號及電力；以及—控制單 該_路與該活化迴路’用以輸出的控制 〜而控_電力產生部衫魏導通該 迴路，使得該負載迴路万今、跡、η m舌化 到抑㈣干/及細匕迴路產生相對應的運作，而達 任何負載迴路對電力產生部抽取電力。 除 t㈣係提供—種燃料電池控制方法，該方法包括：提供 =㈣池,執行電力供應，該燃料電池包括—電力產生、 域早①、_貞载迴路以及—活化迴路；該 切妓—讀—，並且完成雜 、4魏程序_啟該活化迴路與該電力產生部的電 L接並關閉該負載迴路與該電力產生部的電氣連接，用以經 。亥活化迴路進行該電力產生部的活化程序；已完成活化程序 200939553 ^軸細敬_ 將該電力產生部產生之 ^換桃以紅輸出電力㈣科部電子裝t以及今 電力產生部處於紅作㈣_ / 路與該電力產生部的電氣連接食確立==彻 力產生部，戦_電域㊃電位，進、2何負載跨接於電 、 、电位進而破壞燃料電池。 ❹ 為使熟悉該顧藝人士了解本㈣之目的 兹藉由下述具體實施例，並 d功效， 【實施方式】 时對本翻詳加說明如後。 參考第i卿，其係本發_料電池控㈣ 聯圖’其係包括-電力產生部(2)、_控制單十 路⑹以及-活化迴路⑻。因而使得可透過該控制 = =控制’樣_產生部(2)與該負載 = 狀：電力產生部嶋活化迴路⑻為電氣斷路= ⑽擇該電力產生部(2)與 狀態且該電力產生部⑺與該活化 為钱斷路 以經由關化舰(触行該電力:鱗通狀態’用 選擇該電力細編咖=(=化阶或是 ()為电軋斷路狀態且該電 力產生柳與料化迴路(_氣斷路狀態，用於 部⑵非工作狀態/效能低落時之保護，以確立無；载(t 200939553 含量測燃料電池狀態所需之量〉⑵。 測電路負载)跨接 於電力產生部 ❹ ❹ 前述本發明燃料電池控制震 具有觸媒物質之膜電極組與富 ^ "生σΡ(2)係透過 反應，進而將化學能轉換為電^的:1^氧燃料進行電化學 元(句係可進行__，且_ 轉換11 ;該控制單 、 子工制早兀(4)係電氣遠接兮咨并 獅_，物驗蝴^叙電氣 〜而輪出對應的控制訊息而選擇該電力產 通該負载迴路⑹或該活化迴路⑻，使得該負載迴路= =⑻產生相對應的運作，而達到控制該電力產生部⑺進 ^力輸峨飾卿彳；賴鄉财細轉 換以及電力傳輸之電路，其係電氣連接該電力產生部(2)，用 以^亥电力產生部(2)所輸出的電力進行轉換為特定電壓之輸 出電力’並藉以供應該外部電子裝置⑽所需；以及該活化 迴路⑻係電氣連接至該電力產生部⑺，用以電氣傳遞活化程 序所需的訊號及電力，該活化迴路⑻亦電氣連接至該控制單 元(句’用以接收該控制單元(4)之控制訊息而產生相對應的運 作。 前述本發明燃料電池控制裝置中，該負载迴路(6)進一步包 括一第一開關(62)，該第一開關(62)可依據控制單元(4)電氣傳 送之控制訊息選擇開啟或關閉該負載迴路⑹與該電力產生部 200939553 (2)的電氣連接，當鱗—關(62)接钱㈣單梢之開啟訊 息時’則開啟該負載迴路⑹與該電力產生部⑺的電氣連接， 此^亥電力產生部(2)可透過該貞細路⑹將產生之電力轉換 為特定電壓之輸出電力供應至外部f子裝置⑽；反之，當 以第開關(62)接收5亥控制單元⑷之關閉訊息時，則關閉該負 載迎路⑹與魏力產生部(2)的電氣連接，此時該電力產生部 (2)係停止織負載鱗⑹產生之電力轉換為蚊賴之輸出 迅力{、應至外4电子裝置（1〇)。此外，活化迴路⑻進一步 包括-第二關(82)及-活化組件(84)，其中該活化組件㈣ 係透過4第―開關(82)¾氣連接至該電力產生部(2)，該第二開 關⑽)可依據控制單元(4)傳送之控制訊息選测啟或關閉該 活化迴路(8)與5亥電力產生部(2)的電氣連接，當該第二開關(82) 接收該控辟元⑷之開啟訊騎，_雌活化迴路(8)與該 電力產生部(2)的電氣連接’此時該活化組件㈣係依據該控制 單元(4)所傳送之控制訊息對該電力產生部(?)進行—活化程 序，反之，當該第二開關㈣接收該控制單元⑷之關閉訊息 時，則關閉該活化迴路⑻與該電力產生部⑺的電氣連接，此 時該活化組件(84)係停止_電力產生部(2)所進行的活化程 序。 因為電力產生部(2)的質子交換膜在膜電極組(MEA)製備 的過程中或絲使时有脫水魏，此雜⑽產生會導致薄 200939553 化程序主要tTT 電池性能低落。因此該活 交換膜_;^ _電極_過此程序活化質子 池進I、觸·’以恢復_電池最佳的狀況。然而在燃料電 抽二中’當暫停供給燃料時，必須停止對燃料電池 燃:電池於非，能低落/未完成活化時，若 負載入，二、載（包含置測燃料電池狀態所需之量測電路 ❹

明且活化科電池產生負電位，進而破壞燃料電池，本發 I、活化裝置之燃料電池中該負載迴路(6)之第 ==二開關(82)即可接收該控制單；的控制 料路(6)及該活化培路(8)的開啟或關閉，當燃 置與方法_貞财秋時，朗此控制襄 時“·、〃〜避免於破壞。當燃料電池啟用 接著⑷判斷該電力產生部(2)最近—次的使用狀況， 來自=第入=化程序，此時該控制單元(4)係傳送開啟電氣 _ ^^ 並開啟該活化迴路⑻與該電力產生部 ㈣二對魏組件(84)係依據該控制單元(4)所傳送之 =:==_序，__) 電力產生部⑺的梅接 細該負載迴路⑹與該 ===子裝置⑽。在活化的過程中，該控制單元⑷ 、豕力產生部(2)輸出的電力是否已達到所預設的功率 200939553 範=或電力產生部(2)的阻抗或根據其_極_阻抗來判斷 5玄電力產生部(2)是否完成活化啟動程序，若該控制單元(4)判 斷該電力產生部(2)已完成活化啟動程序，則該控制單元⑷傳 j關閉電氣訊息至該第二觸(82)，並卿該活化迴路⑻與該 屯力產生部(2)的電氣連接，此時該活化組件㈣係停止對該電 減生部(2)的活化程序，同時該控制單元(4)亦傳送開啟電^ U轉—關(62)，綱啟該貞載迴路⑹與該電力產生部 (2)的電氣連接，此時該電力產生部(2)亦可透過該負載迴路 將產生之電力轉換為特定之輸出電力輸出至外部電子裝 =⑽）’此外當該電力產生部⑵歧非1作狀態/效態低落 日、，為確立無任何負載(包含量·料電池狀態所需之量測 路負載)跨接於電力魅部⑵，以避免_祕產生負電位， 進而破壞燃料電池，該抑舍丨置 ❹ Ο係傳送關閉電氣訊息至該 開_)及該第二開關(82)，並關閉該負載 化迴路⑻與該電力產生部(2)的電氣連接，即 = 酬物電力產生= =、-=貞·與轉紅發生。藉_㈣單元(4)及 二即可在_ 隔離負載使燃料電池避免於破壞/使用私齡置與方法 者；考第—圖所不，該活化组件㈣可進—步包括— 11 200939553 特定負載㈣’該特定負載_)可__電池活化程序中 该電力產轉(2鳩㈣電力，且_電力赵部⑺所輪出 的電力傳輸至該控制單柳)及該活化組件(84)t其它的元 件=以供給這些裝置或元件運作需之電力。該特定負载㈣ 可4擇為疋錢負载(cv)、定電流負载㈣以及定電阻負载 ()中任負載形式’藉以在該燃料電池活化程序進行的過程 中’激化該電力產生部(2)之質子交換膜之活性。 Ο ❹ 參考第三_示，在該活化組件巾配置前述之特定負載 ㈣，絲特定負_2)選擇制—定電阻負載(cr)，該定 W負載可包括-電阻疋件(8423)，該電阻元件(8叫可使得 該電力產生部⑺錢行㈣電池靴財時，觸電阻元件 (叫產生的熱能提供至該電力產生部⑺，加速該電力產生部 度的提升’使得奴電阻之狀貞柳42)亦可成為 忒電力產生部(2)之加熱器。 4 ★ ®所tf其係本發日騰料電池控制方法之流程 圖。步驟撕中，當燃料電池啟用時，控制單元_斷該電 ^產生部(2)最近-次的使用狀況，並且判斷是否完成活化程 ，在步驟搬中若未完成活化程序則執行步驟4〇3，相反的 若完成活化程序則執行步驟撕。步驟4〇3中為執行活化程 序自必須停止對燃料電池抽取電力，該控制單柳)傳送關閉 I至该第-開關(62)’並關閉該負載迴路⑹與該電力產生部 12 200939553 ❹ Ο (2)的電氣連接，該控制單元(4)亦傳送開啟電氣訊息至該第二 開關(82)，並開啟該活化迴路(8)與該電力產生部(2)的電氣連 接此蚪该電力產生部(2)係無法供應電力至外部電子裝置 (10)，而該活化組件(84)依據該控制單元(4)所傳送之控制訊 寸X %力產生部(2)進行活化程序；後再經由步驟控制 單元(4)判斷電力|生部(2)是否完成活化程序，如該電力產生 邠(2)凡成活化程序(步驟4〇2)後，則進入步驟，在步驟*㈨ 中=控制單元(4)判斷該電力產生部(2)的工作狀態，步驟405 ^右该電力產生部(2)處於工作狀態職行步驟概，相反的若 该電力產生部(2)處於非工作狀態則執行步驟術。在步驟概 ^ ’該活化組件(84)應停止對該電力產生部_活化程序，而 j電力產生部⑺應透過該負載迴路⑹將產生之電力轉換為特 定電壓之輸出電力輸出至外部電子裝置⑽，因此該控制單 係傳送關閉電氣訊息至該第二關(82)，並關閉該活化迴 電力產生部(2)的電氣連接，並且傳送開啟電氣訊息 弟開關(62) ’亚開啟該負載迴路(6)與該電力產生部(2) ^氣連接;後再經由步驟撕控制單梢判斷電力產生部(2) ==活化㈣。在步驟.愧電力產生部⑵處於非工 二=第該_元(4)係傳送關閉電氣訊息至該第一開關 盘”力產生Id科亚關閉該負载迴路⑹及該活化迴路⑻ …㈣力產生部(2胸氣連接，此時確立無任何負載跨接於 13 200939553 電力產生部⑵，避免燃料電池 池；後再經由步驟401抑制_貝電位，進而破壞燃料電 成活化程序。依_叫^^)_電力產純2)是否定 二開,、m目互切換控她合，法即_；；^單元(4)及第一、 ❹ “低洛/未完成活化時，隔離負载使燃料電池避免於破壞。 〜雖然本發日犯以具體實施觸露如上，難觸露的具體 只㈣1並非用以限疋本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本 發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，其所作之更 動與潤飾皆屬於本發明之範疇，本發明之保護範圍當視後附之 中請專利範圍所界定者為準。

14 200939553 【圖式簡單說明】 圖 第Θ係‘、、、頁示本么明燃料電池控制裳置的細部元件關聯 圖；以及

第四圖係顯示本發明燃料電池控制方法之流程圖。 【主要元件符號說明】 電力產生部(2) 控制單元(4) 負載迴路(6) 第一開關(62) 活化迴路(8) 第二開關(82) 活化組件(84) 特定負載(842) 電阻元件(842a) 外部電子裝置(10)

Claims (1)

1. 200939553 十、申請專利範圍： L 一種燃料電池控制裝置，其包括. 電力產生部，用以將化學 器； 域料H種能量轉換 —負载鱗，麵魏連触勤產 生部所輸出的電力進行轉換為特定電厂堅之輪出^將该電力產 應外部電子裝置所需之電力； ‘力，m以供 ❹ —活化鱗，其係錢連接至該電力產生部 活化程序所需的訊號及電力；以及 ㈣電轉遞 控制早7〇 ’其係觀連無貞载迴路與_切路 :=制訊息來控制該電力產生部是否電氣導 二 ^活化娜，使得該貞载迴料絲化迴 對 ^而達顺_電力產生料行電力輸㈣是進 或排除負載迴路對電力產生部抽取電力。 序 输，該電力產生部係透過具有 而將化學^=議—_她學反應，進 第—門關月專^圍弟1項之褒置，其中該負載迴路進-步包括- 擇門開關可依據該控制單^氣傳送之控制訊息選 汗或關_負载迴路與該電力產生部的電氣連接。 第^申請專利_第i項之裝置，其中該活化迴路進—步包括一 第開關可依據控制單元傳送之控制訊息選擇開啟 16 200939553 或關閉該活化迴路與該電力產生部的電氣、 5‘如申請專利被圍弟1項之裝^置，复^、 活化組件，該活化組件係透過談巾化迴路進—歩包括- 部，並依據該控制單元所傳狄控該電力產生 停止-活絲序。 〜對~力產生部進行或 6，如申請專利範圍第5項之奘罢廿 Ο 鲁 特定負載，雜定負载可將該電力產^魏組件進—步包括- 控制單元及該活化組件中，用/W輸出的電力傳輸至該 力。 心餘轉1置或元件運作需之電 屯壓負载(CV)、定電流負载(CQ 、释為疋 形式。 、载(CC)以及疋電阻負_)中任-負載 8. 如申請專利範圍第7項之梦 -雷阳1 _ 中奴電阻負載(CR)可包括 電阻轉’該電阻元件可將產生的熱能提供至該電 rtr產生部操作溫度的提升，成為該電力產生部之加二 9. 一種燃料電池控制方法，包括： ”、、器 提供-燃料電池，用以執行電力供應，該燃料電池包括— 生4、-控制單元、—負載迴路以及一活化迴路； 曰= 控制單元判斷該電力產生部最近—次的使職況，並且判斷 疋否完成活化程序； 未完成活化程序則開啟該活化迴路與該電力產生部的電氣連 200939553 =:該T路與該電力產生部的電氣連接， 化稱進仃雜力產生部的活化程序； 接並===_細味物物綱電氣連 =侧蝴_細崎♦⑽該電力 電力輸出至外部電子裝 用以經由該活 產生箱生之電力轉換為特定電壓之輪出 置；以及 ❹ ❹ 、j電力產生部處於非工作狀_則_該 迴=電力蝴 力產生和避免燃料魏產生負電位，進而破壞燃料電池。、 專利範圍第9項之方法，其中該電力產生部係 觸媒物f之膜雜_富氫_以及氧簡進行魏學反應= 而將化學能轉換為電能。 α進 如申請專利範圍第9項之方法，其中該負載迴路進-步包括— 弟一開關，該第-開關可依據該控制單元電氣傳送之控制訊展竖 擇開啟或_該負载迴路與該電力產生部的電氣連接。A 12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該活化迴路進一步包括一 第二開關，該第二關可依據控制單續送之控制訊息選Z 或關閉該活化迴路與該電力產生部的電氣連接。 13. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該活化迴路進—步包括— 活化組件，該活化組件係透過該第二開關電氣連接至該電^產: 部，並依據該控制單元所傳送之控制訊息對該電力產生部進行/ 18 200939553 停止一活化程序。 14.如申請專利範圍第13項之方法，料 一特定負載，該特◎载可將該電力產生;祕件進—步包括 之 該控制單元及該活化組件中，用犧=的:力傳輸至 電力。 〜衣置或凡件運作需 ❹ 14項之方法，其化_載可以選擇為 載形Ϊ 定_載(C—_R)中任一負 1電6阻如申__ 15項之綠，其中_阻貞載可包括— 速該轉’該她元件可將產生的減提供魏電力產生部，加 、電力產生4操作溫度的提升，成為該電力產生部之加熱器。

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