燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)包括一低溫型燃料電池組、一二次電池組、一馬達單元、一傳動機構(gòu)及一控制單元。該馬達單元電性連接至該低溫型燃料電池組及二次電池組。該傳動機構(gòu)機械性連接于該馬達單元，以便該馬達單元選擇經(jīng)由該傳動機構(gòu)輸出一動力。該低溫型燃料電池組電性連接于該二次電池組。該控制單元連接于該低溫型燃料電池組、二次電池組、馬達單元及傳動機構(gòu)。利用該低溫型燃料電池組及二次電池組依不同需求交替或整合驅(qū)動該馬達單元及傳動機構(gòu)，且在該傳動機構(gòu)進行減速或煞車時，利用該低溫型燃料電池組充電該二次電池組。本發(fā)明能夠提升不同駕駛模式的操作穩(wěn)定性，構(gòu)造簡化，可提升廢熱使用效率。
【專利說明】
燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法;特別是關(guān)于一種低溫型 〔low-temperature〕燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]關(guān)于常用燃料電池混合動力系統(tǒng)，例如:中國臺灣專利公告第1390793號的〃用于車輛應用中之可分離式燃料電池動力單元〃發(fā)明專利，其揭示一種可分離式及可攜式燃料電池動力單元。該可分離式及可攜式燃料電池動力單元具有一單一外殼。該外殼包含一燃料儲存器、至少一電氣化學燃料電池堆疊、一補給燃料汽門及一空氣流道。該燃料儲存器用以儲存燃料，而該電氣化學燃料電池堆疊用于從流體燃料處傳送電力。
[0003]上述第1390793號的補給燃料汽門位于外殼的外側(cè)表面上?？諝饬鞯澜?jīng)由位于燃料電池堆疊中的陰極元件而延伸介于一第一入口汽門及一第一出口汽門之間。該第一入口汽門位于外殼的一外側(cè)表面上，而該第一出口汽門位于外殼的一外側(cè)表面上?？煞蛛x式及可攜式燃料電池動力單元包含一控制回路，且該控制回路用于形成車輛上的動力控制器， 以測定當動力單元與其結(jié)合時的可容許操作狀態(tài)。
[0004]另一常用燃料電池混合動力系統(tǒng)，例如:中國臺灣專利公告第M399055號的〃太陽光伏制氫之燃料電池混合電動車動力裝置〃新型專利，其揭示一種太陽光伏制氫的燃料電池混合電動車動力裝置包含一太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)、一電解器、一燃料電池、一蓄電池、一能源管理系統(tǒng)及一馬達。
[0005]上述第M399055號通過太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)可直接啟動馬達，或充電至蓄電池，以提供啟動該馬達轉(zhuǎn)動電動車的動力，或該太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)啟動電解器產(chǎn)生一氫氣，以便供應至該燃料電池，由該燃料電池產(chǎn)生電力后啟動該馬達，或該蓄電池充電飽合后，該太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)供電電解器產(chǎn)生氫氣，并將該氫氣存放入一氫氣瓶，以供該燃料電池發(fā)電使用。 該蓄電池可接受一外部充電裝置進行充電，且該燃料電池及蓄電池經(jīng)由一電源管理系統(tǒng)提供電源。該電源管理系統(tǒng)用以分配與選擇電力提供給至該馬達。
[0006]另一常用燃料電池混合動力系統(tǒng)，例如:中國臺灣專利公開第201444716號的〃具有燃料電池及氣動引擎的動力混合式運輸設(shè)備〃發(fā)明專利申請案，其揭示一種動力混合式運輸設(shè)備。該動力混合式運輸設(shè)備包含一氣體供應源、一禍輪、一氣動引擎、一燃料電池、一熱能回收模組、一電動馬達、一發(fā)電機及一動力輸出裝置。
[0007]上述第201444716號的氣體供應源提供一高壓氫氣，且該高壓氫氣驅(qū)動該渦輪產(chǎn)生一第一機械動力，并變成一中壓氫氣，該中壓氫氣在驅(qū)動該氣動引擎后，產(chǎn)生一第二機械動力，并變成一低壓氫氣。再該燃料電池依該低壓氫氣產(chǎn)生一第一電力。該熱能回收模組將該燃料電池發(fā)電所產(chǎn)生的熱能回收，并對該高壓氫氣或中壓氫氣加熱。該發(fā)電機接收第一機械動力，并產(chǎn)生一第二電力。該電動馬達依第一電力及第二電力產(chǎn)生一第三機械動力。該動力輸出裝置依該第二機械動力及第三機械動力使該運輸設(shè)備產(chǎn)生移動。以此，可以有效利用高壓氫氣的勢能及化學能來產(chǎn)生機械動力及電力來驅(qū)動運輸設(shè)備。
[0008]另一常用燃料電池混合動力系統(tǒng)，例如:中國臺灣專利公開第200929656號的〃燃料電池混合電力裝置〃發(fā)明專利申請案，其揭示一種燃料電池混合電力裝置包含一燃料電池電力供給回路及一二次電池電力供給回路。該燃料電池電力供給回路與二次電池電力供給回路系電氣并聯(lián)連接。
[0009]上述第200929656號的燃料電池電力供給回路包含一燃料電池單元、一燃料電池電壓轉(zhuǎn)換單元及一感測單元。該燃料電池單元為一燃料電池電力產(chǎn)生裝置，且該燃料電池電壓轉(zhuǎn)換單元為一電力電壓轉(zhuǎn)換裝置。該感測單元用以感測燃料電池電力供給回路所輸出的電力特性，并輸出對應該燃料電池單元輸出電力的電力特性的電氣訊號。
[0010] 上述第200929656號的二次電池電力供給回路包含一二次電池及一充電單元。該二次電池為一可充電的蓄電裝置，而該充電單元為一電力控制裝置，并由該充電單元控制二次電池電力供給回路供應至該二次電池進行充電的電力特性。
[0011]上述第2009 296 56號的該二次電池電力供給回路的電力輸入端電氣連接燃料電池單元的電力輸出端，而該二次電池電力供給回路的電力輸出端電氣連接該燃料電池電力供給回路的電力輸出端，且該燃料電池電氣串聯(lián)該燃料電池電壓轉(zhuǎn)換單元于該燃料電池電力供給回路中。該感測單元電氣連接該充電單元，且由該充電單元依該感測單元所輸出的電氣訊號決定該二次電池電力供給回路供應二次電池進行充電的電力特性。該感測單元依該燃料電池電力供給回路的傳輸電力進行調(diào)節(jié)該燃料電池電力供給回路輸出端的設(shè)定電壓値與該二次電池電力供給回路輸出端的設(shè)定電壓値，且該二設(shè)定電壓値之間具有差値，并控制該充電單元進行該二次電池單元的充電。該燃料電池單元以設(shè)定的固定電力功率輸出電力。
[0012]然而，常用燃料電池混合動力系統(tǒng)及其動力輸出或回收控制方法必然存在進一步改良切換操作駕駛模式的需求。前述公告第1390793號、公告第M399055號、公開第 201444716號及公開第200929656號專利僅為本發(fā)明技術(shù)背景的參考及說明目前技術(shù)發(fā)展狀態(tài)而已，其并非用以限制本發(fā)明的范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明較佳實施例的主要目的是提供一種燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法， 其利用一低溫型燃料電池組及一二次電池組依不同需求交替或整合驅(qū)動一馬達單元及一傳動機構(gòu)，且在該傳動機構(gòu)進行減速或煞車時，利用該低溫型燃料電池組充電該二次電池組，以達成提升不同駕駛模式的操作穩(wěn)定性的目的。
[0014]本發(fā)明較佳實施例的另一目的是提供一種燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)及其方法，其利用一廢熱回收單元連接一燃料電池組，以降該低燃料電池組的溫度或進行散熱，以便回收再利用該燃料電池組的廢熱，并將該廢熱導引輸送至一氫氣瓶進行加熱，以達成簡化其整體構(gòu)造及提升廢熱使用效率的目的。
[0015]為了達成上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:[〇〇16] 一種燃料電池混合動力系統(tǒng)，包括:[〇〇17] 一低溫型燃料電池組，其提供一第一電力；
[0018] 一二次電池組，其提供一第二電力；
[0019] —馬達單元，其電性連接至該低溫型燃料電池組及二次電池組，以便該低溫型燃料電池組及二次電池組交替或整合驅(qū)動該馬達單元；
[0020] —傳動機構(gòu)，其機械性連接于該馬達單元，以便該馬達單元選擇經(jīng)由該傳動機構(gòu)輸出一動力;及[0021 ] —控制單元，其連接于該低溫型燃料電池組、二次電池組、馬達單元及傳動機構(gòu)；
[0022]其中利用該低溫型燃料電池組及二次電池組依不同需求交替或整合驅(qū)動該馬達單元及傳動機構(gòu)，且在該傳動機構(gòu)進行減速或煞車時，利用該低溫型燃料電池組充電該二次電池組。
[0023]本發(fā)明較佳實施例的該低溫型燃料電池組選自一直接甲醇燃料電池、一甲醇重整燃料電池、一鹽水燃料電池、一金屬空氣燃料電池或一質(zhì)子交換膜燃料電池。
[0024]本發(fā)明較佳實施例的該二次電池組選自一鋰電池。
[0025]本發(fā)明較佳實施例還包含一廢熱回收單元，利用該廢熱回收單元的廢熱加熱一燃料供應單元。
[0026]為了達成上述目的，本發(fā)明較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法包括:
[0027]提供一第一操作模式及一第二操作模式結(jié)合操作一低溫型燃料電池組及一二次電池組；
[0028]利用該低溫型燃料電池組及二次電池組依該第一操作模式交替或整合輸出一電力；
[0029]于該第一操作模式選擇利用該電力驅(qū)動一馬達單元，且該馬達單元選擇經(jīng)由一傳動機構(gòu)輸出一動力；
[0030]于該第二操作模式選擇利用該低溫型燃料電池組充電該二次電池組;及
[0031]選擇依該低溫型燃料電池組的電池狀態(tài)提供一氫氣進行補充。[〇〇32]本發(fā)明較佳實施例的該第一操作模式為一駕駛模式。[〇〇33]本發(fā)明較佳實施例的該第二操作模式為一減速/煞車模式或一下坡滑行模式。
[0034]本發(fā)明較佳實施例提供一第三操作模式為一啟動模式或一低速行駛模式。
[0035]本發(fā)明較佳實施例提供一第四操作模式為一加速模式或一上坡爬行模式。[〇〇36]本發(fā)明較佳實施例提供一第五操作模式為一全速行駛模式。[〇〇37]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0038]本發(fā)明能夠提升不同駕駛模式的操作穩(wěn)定性，構(gòu)造簡化，可提升廢熱使用效率?！靖綀D說明】
[0039]圖1是本發(fā)明較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱方法的流程示意圖。
[0040]圖2是本發(fā)明第一較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的示意圖。
[0041]圖3是本發(fā)明第二較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的示意圖。[〇〇42]圖4是本發(fā)明第三較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的示意圖。
[0043]圖5是本發(fā)明第四較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的分解立體示意圖。
[0044]圖6是本發(fā)明第四較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)采用氫氣瓶及導熱管組的分解立體示意圖。
[0045]圖7是本發(fā)明第四較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的組合立體示意圖。
[0046]圖8是本發(fā)明第五較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的組合立體示意圖。
[0047]圖9是本發(fā)明第五較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的氫氣瓶及導熱鰭片組的分解立體示意圖。
[0048]圖10是本發(fā)明較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法的流程示意圖。
[0049]圖11是本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)的示意圖。
[0050]圖11A是本發(fā)明另一較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)采用燃料電池組、二次電池組及馬達單元之間電力傳輸關(guān)系的方塊示意圖。
[0051]圖12是本發(fā)明第七較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)的示意圖。[〇〇52]圖13是本發(fā)明第八較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)的示意圖?！揪唧w實施方式】[〇〇53]為了充分了解本發(fā)明，于下文將舉例較佳實施例并配合附圖作詳細說明，且其并非用以限定本發(fā)明。
[0054]本發(fā)明較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法適用于各種規(guī)格低溫型燃料電池及二次電池，但其并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)及其控制方法適合應用于各種機械變速傳動相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，例如:復合動力機踏車的傳動機構(gòu)或復合動力車輛的傳動變速箱等，但其并非用以限定本發(fā)明的燃料電池混合動力系統(tǒng)的應用范圍。
[0055]圖1揭示本發(fā)明較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱方法的流程示意圖，其包含五個主要步驟方塊。請參照圖1所示，本發(fā)明較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱方法包含第一步驟S1、第二步驟S2、第三步驟S3、第四步驟S4、第五步驟S5,但其并非用以限定本發(fā)明的步驟順序，在不脫離本發(fā)明的操作方法下將選擇適當省略或增加操作步驟，或調(diào)整操作步驟的前后順序。
[0056]圖2揭示本發(fā)明第一較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的示意圖，其對應實施圖1的燃料電池氣瓶導熱方法。請參照圖2所示，本發(fā)明第一較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)包含一燃料電池組10、一氫氣瓶11及一廢熱回收單元12,且將燃料電池組10、氫氣瓶11及廢熱回收單元12適當組合配置。[〇〇57]請再參照圖2所示，舉例而言，燃料電池組10為一低溫型燃料電池組，且其選自一甲醇重整燃料電池〔reformed methanol fuel cell，RMFC〕或一質(zhì)子交換膜燃料電池 〔PEMFC〕。[〇〇58]請再參照圖2所示，舉例而言，氫氣瓶11為一金屬儲存瓶，且該金屬儲存瓶采用金屬氫化物〔metal hydrides〕方式儲存氫氣，且該氫氣瓶11在供應氫氣時，需要吸收能量方式進行打斷鍵結(jié)，以便進行釋放氫氣。隨著該氫氣瓶11的操作溫度越高時，越能釋放越多的氫氣。因此，該燃料電池組10的廢熱用以加熱該氫氣瓶11，以提升燃料〔氫氣〕使用效率。 [〇〇59]請參照圖1及圖2所示，本發(fā)明第一較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱方法包含第一步驟S1:首先，將該廢熱回收單元12適當連接于該燃料電池組10及至少一個或數(shù)個氫氣瓶 11，且該氫氣瓶11以管路適當連接于該燃料電池組10,以便供應燃料至該燃料電池組10。
[0060]請再參照圖1及圖2所示，本發(fā)明第一較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱方法包含第二步驟S2:接著，啟動該燃料電池組10，以便提供一電力至一馬達單元20。舉例而言，該燃料電池組10選擇采用質(zhì)子交換膜燃料電池時，其操作溫度介于50°C至100°C之間，即該燃料電池組10產(chǎn)生廢熱，且能適當利用該燃料電池組10的廢熱，以減少能源浪費。
[0061]請再參照圖1及圖2所示，本發(fā)明第一較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱方法包含第三步驟S3:接著，利用該廢熱回收單元12回收導引該燃料電池組10的廢熱，亦以適當降低該燃料電池組10的溫度或進行散熱。舉例而言，將該廢熱回收單元12設(shè)置于該燃料電池組10 的一側(cè)，以便該廢熱回收單元12直接回收導引該燃料電池組10的廢熱。
[0062]請再參照圖1及圖2所示，本發(fā)明第一較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱方法包含第四步驟S4:接著，利用該廢熱回收單元12驅(qū)動該燃料電池組10的廢熱，以便將該廢熱輸送至該氫氣瓶11的一外表面上。舉例而言，將該廢熱回收單元12設(shè)置于該氫氣瓶11的一側(cè)，以便該廢熱回收單元12直接集中輸送至該氫氣瓶11。
[0063]請再參照圖1及圖2所示，本發(fā)明第一較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱方法包含第五步驟S5:接著，將該燃料電池組10的廢熱的能量〔熱能〕交換至該氫氣瓶11的外表面。最后，將已使用的該廢熱的能量〔熱能〕經(jīng)由該氫氣瓶11的一側(cè)輸送排放至外界。
[0064]圖3揭示本發(fā)明第二較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的示意圖，其對應于圖2。請參照圖3所示，相對于第一實施例，本發(fā)明第二較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)采用該氫氣瓶11還包含一導熱鰭片組110,將該廢熱輸送通過至該氫氣瓶11的導熱鰭片組 110,以增益該氫氣瓶11的導熱效率。
[0065]圖4揭示本發(fā)明第三較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的示意圖，其對應于圖3。請參照圖4所示，相對于第二實施例，本發(fā)明第三較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)采用該氫氣瓶11還包含一溫度感測器111及一加熱器112,而利用該溫度感測器111偵測該氫氣瓶11的操作溫度，且選擇利用該加熱器112預熱或輔助加熱該氫氣瓶11。反之，當該氫氣瓶11進行充氫作業(yè)時，該氫氣瓶11亦產(chǎn)生放熱效應。因此，本發(fā)明在充氫作業(yè)時可選擇將冷卻空氣通過該氫氣瓶11的導熱鰭片組110,以增益該氫氣瓶11的散熱效率。本發(fā)明第三較佳實施例選擇一低溫型燃料電池組10’，并利用該低溫型燃料電池組10’提供一電力至一電機單元20’。
[0066]圖5揭示本發(fā)明第四較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的分解立體示意圖。 請參照圖5所示，其另揭示本發(fā)明第四較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)采用廢熱的熱能傳輸方向及氫氣燃料供應方向，如圖5的箭頭方向所示。
[0067]圖6揭示本發(fā)明第四較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)采用氫氣瓶及導熱管組的分解立體示意圖，其對應于圖5。圖7揭示本發(fā)明第四較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的組合立體示意圖，其對應于圖5。請參照圖5、6及圖7所示，相對于第一實施例，本發(fā)明第四較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)采用該燃料電池組10還包含一散熱鰭片組 l〇a。將外界冷卻空氣通過該燃料電池組10的散熱鰭片組10a，以增益該燃料電池組10的散熱效率，如圖5的右側(cè)所示。
[0068]請再參照圖5、6及圖7所示，舉例而言，該氫氣瓶11還包含一導熱管組110’，且該導熱管組110’包含數(shù)個導熱套件11a及數(shù)個熱管11b，即該熱管lib為雙向?qū)峁堋Ｔ诮M裝時， 將數(shù)個該導熱套件11a排列組套于該氫氣瓶11上，以便利用該導熱套件11a進行該氫氣瓶11 的熱傳導。將數(shù)個該熱管lib等距穿設(shè)于數(shù)個該導熱套件11a，以便利用該熱管lib進行該導熱套件11a的熱傳導。另外，該熱管lib的一端設(shè)置一導熱鰭片組110,如此該導熱鰭片組110 及導熱管組110’組合形成一組合體，以增益該氫氣瓶11及導熱管組110’的導熱效率。
[0069]請再參照圖5、6及圖7所示，舉例而言，本發(fā)明另一較佳實施例的該導熱管組110’ 選擇僅包含數(shù)個熱管1 lb，且該數(shù)個熱管1 lb直接固設(shè)或纏繞于該氫氣瓶11上，或該數(shù)個熱管lib直接接觸于該燃料電池組10的本體或外殼，以便提升其熱傳導效率。另外，本發(fā)明另一較佳實施例的該氫氣瓶11的斷面為圓形〔圓柱體〕、橢圓形〔扁平柱體〕、略方形〔方柱體〕 或其它各種形狀。
[0070]請再參照圖7所示，舉例而言，該廢熱回收單元12〔如圖2至圖4所示〕另包含數(shù)個廢熱驅(qū)動件121及一廢熱氣導流管件122,如圖7的虛線所示。該廢熱驅(qū)動件121選自一風扇組 〔fan device〕，如圖5所示。該廢熱氣導流管件122的一端連接于燃料電池組10,而該廢熱氣導流管件122的一端縮小形成一出口端，且該出口端連接于該氫氣瓶11的導熱鰭片組110及熱管lib。
[0071]請再參照圖7所示，舉例而言，該燃料電池組10、氫氣瓶11及廢熱回收單元12適當組合配置于一固定框架100上，且該氫氣瓶11利用該導熱套件11a進一步固定于該固定框架 100上。本發(fā)明另一較佳實施例選擇將數(shù)個該導熱套件11a夾持于該固定框架100的橫梁上。
[0072]圖8揭示本發(fā)明第五較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的組合立體示意圖。 圖9揭示本發(fā)明第五較佳實施例采用燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)的氫氣瓶及導熱鰭片組的分解立體示意圖，其對應于圖8。請參照圖8及圖9所示，相對于第四實施例，本發(fā)明第五較佳實施例的燃料電池氣瓶導熱系統(tǒng)采用該導熱鰭片組110設(shè)置于該導熱套件11a上，以簡化整體構(gòu)造，如圖8所示。
[0073]圖10揭示本發(fā)明較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法的流程示意圖，其包含五個主要步驟方塊。請參照圖10所示，本發(fā)明較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法包含第一步驟S1、第二步驟S2、第三步驟S3、第四步驟S4及第五步驟S5,但其并非用以限定本發(fā)明的步驟順序，在不脫離本發(fā)明的操作方法下將選擇適當省略或增加操作步驟，或調(diào)整操作步驟的前后順序。
[0074]圖11揭示本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)的示意圖，其對應實施圖10的燃料電池混合動力控制方法。請參照圖11所示，本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)包含一低溫型燃料電池組10’、一二次電池組〔secondary battery set〕200、 一馬達單元20、一傳動機構(gòu)40及一控制單元60，且控制單元60包含一行駛狀態(tài)選擇模組。
[0075]請再參照圖11所示，舉例而言，該低溫型燃料電池組10’選自一直接甲醇燃料電池 〔direct-methanol fuel cell，DMFC〕、一甲醇重整燃料電池〔reformed methanol fuel cell，RMFC〕、一鹽水燃料電池〔salt water fuel cell〕、一金屬空氣燃料電池〔metal-air fuel cell〕或一質(zhì)子交換膜燃料電池〔PEMFC〕。然而，在電動機或車輛在加速或減速時，導致該低溫型燃料電池組10’的電流產(chǎn)生急劇變化，使高成本的該低溫型燃料電池組10’的使用壽命減短，因而必然需要適當延長其使用壽命。
[0076]請再參照圖11所示，為了避免該低溫型燃料電池組10’的使用壽命減短，采用加裝該二次電池組200,且利用該二次電池組200的可充電特性作為電流緩沖，以降低該低溫型燃料電池組10’產(chǎn)生急劇放電電流變化的次數(shù)。舉例而言，該二次電池組200選自一鋰電池 〔lithium cell〕或其它各種蓄電池。[〇〇77]請再參照圖11所示，舉例而言，該馬達單元20電性連接至該低溫型燃料電池組10’ 及二次電池組200。該傳動機構(gòu)40機械性連接于該馬達單元20,以便該馬達單元20選擇經(jīng)由該傳動機構(gòu)40輸出一動力。該低溫型燃料電池組10 ’電性連接于二次電池組200。該控制單元60連接于該低溫型燃料電池組10’、二次電池組200、馬達單元20及傳動機構(gòu)40,即該控制單元60經(jīng)由該馬達單元20連接于該傳動機構(gòu)40,以便進行適當控制或切離該低溫型燃料電池組10’、二次電池組200、馬達單元20及傳動機構(gòu)40。
[0078]請參照圖10及圖11所示，本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法包含第一步驟S1:首先，提供一第一操作模式及一第二操作模式結(jié)合操作該低溫型燃料電池組10’及二次電池組200。該第一操作模式為一駕駛模式或一正常〔normal〕或巡弋〔cruise〕 駕駛模式，而第二操作模式為一減速〔slow down〕/煞車〔brake〕模式或一下坡滑行 (downhill drive〕模式。
[0079]請再參照圖10及圖11所示，本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法包含第二步驟S2:接著，利用該控制單元60控制該低溫型燃料電池組10’及二次電池組200 依該第一操作模式交替或整合輸出一驅(qū)動電力。本發(fā)明可選擇由該低溫型燃料電池組10’ 提供一第一電力，亦可選擇由該二次電池組200提供一第二電力，或可選擇由該低溫型燃料電池組10’及二次電池組200共同提供一復合電力。
[0080]請再參照圖10及圖11所示，本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法包含第三步驟S3:接著，于執(zhí)行第一操作模式時，選擇利用驅(qū)動電力驅(qū)動該馬達單元20，且該馬達單元20選擇經(jīng)由該傳動機構(gòu)40輸出一動力，以便可駕駛各種交通工具或驅(qū)動各種動力機械設(shè)備。
[0081]請再參照圖10及圖11所示，本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法包含第四步驟S4:接著，于執(zhí)行該第二操作模式〔例如:車輛空檔〔neutral gear〕滑行、下坡滑行或煞車〕時，控制單元60選擇利用該低溫型燃料電池組10’經(jīng)由一充電電路進行充電該二次電池組200,并切離該低溫型燃料電池組10’的電力供應至該馬達單元20。[〇〇82]請再參照圖10及圖11所示，本發(fā)明第六較佳實施例利用該控制單元60提供一第三操作模式、一第四操作模式及一第五操作模式。該第三操作模式為一啟動〔start〕模式〔包含重新啟動〔restart〕模式〕或一低速行駛〔low-speed drive〕模式，而該第四操作模式為一加速〔acce lerat 1n〕模式或一上坡爬行〔uphi 11 dr i ve〕模式，且該第五操作模式為一極速或全速行駛〔full-speed drive〕模式。
[0083]請再參照圖10及圖11所示，在執(zhí)行該啟動模式或低速行駛模式時，該控制單元60 選擇利用該二次電池組200提供該第二電力至該馬達單元20,并切離該低溫型燃料電池組 10’，以減少操作該低溫型燃料電池組10’的輸出電流急劇變化。
[0084]請再參照圖10及圖11所示，在切換執(zhí)行加速模式或上坡爬行模式時，該控制單元 60選擇利用該低溫型燃料電池組10’提供該第一電力至該馬達單元20,并切離該二次電池組200,以便完全利用該低溫型燃料電池組10’的輸出第一電力驅(qū)動該馬達單元20。
[0085]請再參照圖10及圖11所示，在進一步切換執(zhí)行極速或全速行駛模式時，該控制單元60先選擇利用該低溫型燃料電池組10’提供該第一電力至該馬達單元20,或依不同需求設(shè)計選擇將該二次電池組200提供該第二電力整合并入使用。
[0086]請再參照圖10及圖11所示，本發(fā)明第六較佳實施例的燃料電池混合動力控制方法包含第五步驟S5:接著，選擇依該低溫型燃料電池組10’的電池狀態(tài)提供一氫氣進行補充。 舉例而言，該低溫型燃料電池組10’可選擇由一氫氣加氣站進行補充該氫氣。
[0087]圖11A揭示本發(fā)明另一較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)采用燃料電池組、二次電池組及馬達單元之間電力傳輸關(guān)系的方塊示意圖，其對應實施第11圖。請參照圖11A所示，相對于第六實施例，本發(fā)明另一較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)包含一系統(tǒng)電力單元101電性連接于低溫型燃料電池組10’及二次電池組200之間，以便將該低溫型燃料電池組10’的電力經(jīng)由該系統(tǒng)電力單元101傳輸至該二次電池組200。另外，在進行充電時，可選擇利用經(jīng)由該系統(tǒng)電力單元101充電該二次電池組200,且其并非用以限定本發(fā)明。[〇〇88]請再參照圖11A所示，本發(fā)明另一較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)包含一 DC-DC轉(zhuǎn)換單元102電性連接于該低溫型燃料電池組10’及馬達單元20之間，且該DC-DC轉(zhuǎn)換單元102亦電性連接于該二次電池組200及馬達單元20之間。如此，該低溫型燃料電池組10’經(jīng)由該DC-DC轉(zhuǎn)換單元102供應電力，以驅(qū)動該馬達單元20,且該二次電池組200亦經(jīng)由該DC-DC轉(zhuǎn)換單元102供應電力，以驅(qū)動該馬達單元20。
[0089]圖12揭示本發(fā)明第七較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)的示意圖，其對應實施圖11。請參照圖12所示，相對于第六實施例，本發(fā)明第七較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)還包含至少一個或數(shù)個燃料供應單元〔例如:氫氣瓶或其它裝燃料容器〕11’及一廢熱回收單元12,且該廢熱回收單元12用以回收該低溫型燃料電池組10’的廢熱。利用該廢熱回收單元12的回收廢熱進行導引輸出，以加熱一個或數(shù)個該燃料供應單元11’，以提升該燃料供應單元11’的轉(zhuǎn)換效率。
[0090]圖13揭示本發(fā)明第八較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)的示意圖，其對應實施圖12。請參照圖13所示，相對于第七實施例，本發(fā)明第八較佳實施例的燃料電池混合動力系統(tǒng)還包含一溫度控制單元113,而該溫度控制單元113包含一溫度感測器111、一加熱器112 〔例如:電加熱器〕或兩者組合，且該溫度感測器111及加熱器112選擇連接至該控制單元60。 該溫度感測器用以偵測該燃料供應單元11’的溫度，如此在該廢熱回收單元12廢熱回收加熱之下監(jiān)控該燃料供應單元11’的操作溫度。
[0091]請再參照圖13所示，若該燃料供應單元11’的操作溫度高于一預定溫度時，將不操作該加熱器112,或停止操作該加熱器112。反之，若該燃料供應單元11’的操作溫度低于一預定溫度時，利用該加熱器112額外執(zhí)行加熱該燃料供應單元11’，或利用該加熱器112額外執(zhí)行預熱該燃料供應單元11’，以便確保將該燃料供應單元11’保持在一預定溫度。
[0092]前述較佳實施例僅舉例說明本發(fā)明及其技術(shù)特征，該實施例的技術(shù)仍可適當進行各種實質(zhì)等效修飾及/或替換方式予以實施;因此，本發(fā)明的權(quán)利范圍須視后附申請權(quán)利要求所界定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1.燃料電池混合動力系統(tǒng)，其特征在于，包括:一低溫型燃料電池組，其提供一第一電力；一二次電池組，其提供一第二電力；一馬達單元，其電性連接至該低溫型燃料電池組及二次電池組，以便該低溫型燃料電 池組及二次電池組交替或整合驅(qū)動該馬達單元；一傳動機構(gòu)，其機械性連接于該馬達單元，以便該馬達單元選擇經(jīng)由該傳動機構(gòu)輸出 一動力;及一控制單元，其連接于該低溫型燃料電池組、二次電池組、馬達單元及傳動機構(gòu)；其中利用該低溫型燃料電池組及二次電池組依不同需求交替或整合驅(qū)動該馬達單元 及傳動機構(gòu)，且在該傳動機構(gòu)進行減速或煞車時，利用該低溫型燃料電池組充電該二次電 池組。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫型燃料電池組 選自一直接甲醇燃料電池、一甲醇重整燃料電池、一鹽水燃料電池、一金屬空氣燃料電池或 一質(zhì)子交換膜燃料電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述二次電池組為鋰電池。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池混合動力系統(tǒng)，其特征在于，還包括一廢熱回收單 元，利用該廢熱回收單元的廢熱加熱一燃料供應單元。5.燃料電池混合動力控制方法，其特征在于，包括:提供一第一操作模式及一第二操作模式結(jié)合操作一低溫型燃料電池組及一二次電池 組；利用該低溫型燃料電池組及二次電池組依該第一操作模式交替或整合輸出一電力；于該第一操作模式選擇利用該電力驅(qū)動一馬達，且該馬達選擇經(jīng)由一傳動機構(gòu)輸出一 動力；于該第二操作模式選擇利用該低溫型燃料電池組充電該二次電池組;及選擇依該低溫型燃料電池組的電池狀態(tài)提供一氫氣進行補充。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池混合動力控制方法，其特征在于，所述第一操作模式 為一駕駛模式。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池混合動力控制方法，其特征在于，所述第二操作模式 為一減速/煞車模式或一下坡滑行模式。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池混合動力控制方法，其特征在于，提供一第三操作模 式為一啟動模式或一低速行駛模式。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池混合動力控制方法，其特征在于，提供一第四操作模 式為一加速模式或一上坡爬行模式。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池混合動力控制方法，其特征在于，提供一第五操作 模式為一全速行駛模式。
【文檔編號】H01M8/04GK106064560SQ201610031281
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年1月18日 公開號201610031281.6, CN 106064560 A, CN 106064560A, CN 201610031281, CN-A-106064560, CN106064560 A, CN106064560A, CN201610031281, CN201610031281.6
【發(fā)明人】郭俊賢
【申請人】高雄應用科技大學