專利名稱：用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池，更特別涉及一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置及其方法，其能夠通過(guò)在燃料電池控制單元和功率轉(zhuǎn)換控制單元之間執(zhí)行通信來(lái)穩(wěn)定保持燃料電池系統(tǒng)的可輸出功率。
背景技術(shù)：
通常，燃料電池系統(tǒng)將來(lái)自燃料電池的能量轉(zhuǎn)換為電能。
在燃料電池中，陽(yáng)極和陰極形成在高分子電解液的兩端。在陽(yáng)極發(fā)生作為燃料的氫的電化學(xué)氧化反應(yīng)，而在陰極發(fā)生作為氧化劑的氧的電化學(xué)還原反應(yīng)。
由電化學(xué)氧化反應(yīng)和電化學(xué)還原反應(yīng)產(chǎn)生電子，并且因?yàn)樗a(chǎn)生的電子在燃料電池中移動(dòng)而產(chǎn)生電能。
有幾種類型的燃料電池，舉例來(lái)說(shuō)，例如，磷酸燃料電池(PAFC)、堿性燃料電池(AFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、和直接甲醇燃料電池(DMFC)。
燃料電池的應(yīng)用包括商業(yè)燃料電池、家用燃料電池、為電動(dòng)汽車供電的車輛燃料電池，以及為便攜式終端、筆記本式計(jì)算機(jī)等供電的小型燃料電池。
正在開發(fā)家用燃料電池，其能夠?yàn)榧矣秒娖?、照明系統(tǒng)等供電，并且正在開發(fā)商用燃料電池，其能夠?yàn)樵诮ㄖ?、工廠等場(chǎng)所中使用的照明設(shè)備、汽車、機(jī)器等供電。
燃料電池系統(tǒng)與供電系統(tǒng)(舉例來(lái)說(shuō)，例如電力企業(yè))相互作用。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)為負(fù)載提供的功率量不足時(shí)，不足的量由供電系統(tǒng)補(bǔ)償。相反，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)向負(fù)載提供的功率量超額時(shí)，超額的量被提供到供電系統(tǒng)。
圖1是示出燃料電池系統(tǒng)的傳統(tǒng)電源裝置的框圖。
如圖所示，燃料電池系統(tǒng)的電源裝置包括燃料電池1、功率轉(zhuǎn)換單元2和電源單元3。
燃料電池1包括堆(stack)(未示出)，堆通過(guò)在陰極和陽(yáng)極處的氫氣與氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電。從堆產(chǎn)生直流(DC)電壓。
功率轉(zhuǎn)換單元2包括DC/DC轉(zhuǎn)換單元和逆變器(均未示出)。DC/DC轉(zhuǎn)換單元將堆所產(chǎn)生的DC電壓轉(zhuǎn)換為交流(AC)電壓，提高或者降低轉(zhuǎn)換得到的AC電壓，然后在將升高或者降低的AC電壓整流之后輸出DC電壓。逆變器將從DC/DC轉(zhuǎn)換單元(未示出)輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓。
電源單元3為家庭或者其他建筑物供電，并可能例如為電力企業(yè)發(fā)電廠供電。
在燃料電池系統(tǒng)中，在用于執(zhí)行整體控制的整體控制單元與用于控制從燃料電池輸出的功率的功率控制單元之間沒有執(zhí)行信息交換。因此，功率控制單元從燃料電池系統(tǒng)輸出了比可輸出量更多的功率量，并且燃料電池系統(tǒng)的電壓急劇降低，這被稱為電壓驟降現(xiàn)象。因此，降低了燃料電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且由于施加到堆的大負(fù)載使得燃料電池系統(tǒng)的壽命縮短。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置及其方法，其能夠通過(guò)防止從燃料電池輸出的功率量比可輸出量更多時(shí)的電壓驟降現(xiàn)象來(lái)穩(wěn)定保持燃料電池系統(tǒng)的可輸出功率量。
如在此以實(shí)施例描述和廣義描述的，為了獲取這些和其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，提供了一種用于燃料電池的功率控制裝置，包括燃料電池控制器，該燃料電池控制器分析燃料電池系統(tǒng)的功率狀態(tài)信息，根據(jù)分析結(jié)果將一功率狀態(tài)信息信號(hào)發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制器，從功率轉(zhuǎn)換控制器接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且分析接收到的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且基于分析結(jié)果改變可輸出功率量；以及功率轉(zhuǎn)換控制器，該功率轉(zhuǎn)換控制器基于負(fù)載請(qǐng)求的功率信息將一負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)發(fā)送到燃料電池控制器，分析燃料電池控制器發(fā)送的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且基于分析結(jié)果控制功率轉(zhuǎn)換量。
燃料電池控制器可以包括控制器，該控制器基于提供給堆的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，輸出包括計(jì)算出的功率狀態(tài)信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且基于負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)控制提供給堆的氫氣和氧氣的量；以及第一無(wú)線通信器，該第一無(wú)線通信器接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制器。
第一無(wú)線通信器可以包括射頻(RF)信號(hào)生成器，該RF信號(hào)生成器將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的RF功率狀態(tài)信息信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制器。第一無(wú)線通信器可以使用無(wú)線局域網(wǎng)(LAN)協(xié)議或者藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行通信。功率狀態(tài)信息信號(hào)可以包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差校驗(yàn)碼。負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)可以包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差校驗(yàn)碼。
燃料電池控制器可以包括控制器，該控制器基于提供給堆的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，輸出包括計(jì)算出的功率狀態(tài)信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且基于負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)控制提供給堆的氫氣和氧氣的量；以及第一有線通信器，該第一有線通信器接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜發(fā)送所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制器。第一有線通信器可以使用USB協(xié)議進(jìn)行通信。
功率轉(zhuǎn)換控制器可以包括無(wú)線通信器，該無(wú)線通信器接收功率狀態(tài)信息信號(hào)；以及控制器，該控制器基于功率狀態(tài)信息信號(hào)生成用以控制從燃料電池輸出的功率量的控制信號(hào)，分析負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，并且基于分析結(jié)果輸出負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)。無(wú)線通信器可以將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線通信信號(hào)，并且將所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)發(fā)送到燃料電池控制器。無(wú)線通信器可以使用RF信號(hào)進(jìn)行通信。無(wú)線通信器可以使用無(wú)線LAN協(xié)議或者藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行通信。
功率轉(zhuǎn)換控制器可以包括有線通信器，該有線通信器接收功率狀態(tài)信息信號(hào)；以及控制器，該控制器基于功率狀態(tài)信息信號(hào)生成用以控制從燃料電池輸出的功率量的控制信號(hào)，分析負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，并且基于分析結(jié)果輸出負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)。有線通信器可以將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜將所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)發(fā)送到燃料電池控制器。有線通信器可以使用USB協(xié)議進(jìn)行通信。
還提供了一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制方法，包括基于燃料電池系統(tǒng)的功率狀態(tài)信息生成功率狀態(tài)信息信號(hào)，發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)，從功率狀態(tài)信息信號(hào)提取可輸出功率信息，并且基于所提取的可輸出功率信息控制功率轉(zhuǎn)換量。
該方法還可以包括從功率狀態(tài)信息信號(hào)提取誤差校驗(yàn)碼，和基于所提取的誤差校驗(yàn)碼確定是否存在傳輸誤差。發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)可以包括將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且無(wú)線發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制器。發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)可以包括將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，和通過(guò)電線電纜發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制器。
還提供了一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制方法，包括基于負(fù)載請(qǐng)求的功率信息生成負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，發(fā)送負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，從負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)提取負(fù)載請(qǐng)求功率信息，和基于所提取的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)控制提供給燃料電池的燃料量和空氣量，由此改變?nèi)剂想姵氐目奢敵龉β柿俊?br>
該方法還可以包括從負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)提取誤差校驗(yàn)碼，和基于所提取的誤差校驗(yàn)碼確定是否存在傳輸誤差。發(fā)送負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)可以包括將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且無(wú)線發(fā)送到燃料電池控制器。發(fā)送負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)可以包括將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜發(fā)送到燃料電池控制器。
根據(jù)以下本發(fā)明的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的前述和其他目的、特征、方案和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
包含被并入且構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的附圖，為的是提供對(duì)本發(fā)明的更深入理解，示出本發(fā)明的實(shí)施例，并且與文字說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1是示出傳統(tǒng)燃料電池的框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制方法的流程圖；圖5是示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改變?nèi)剂想姵乜奢敵龉β柿康姆椒ǖ牧鞒虉D。
具體實(shí)施例方式
以下將詳細(xì)參考本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，其例子示于附圖中。
在下文中，描述了用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置，其能夠通過(guò)燃料電池控制單元與功率轉(zhuǎn)換控制單元之間的通信來(lái)穩(wěn)定保持燃料電池的可輸出功率量。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置包括重整器20、堆10、功率轉(zhuǎn)換單元50、燃料電池控制單元100，和功率轉(zhuǎn)換控制單元200。
重整器20從燃料中提取氫氣，并且將所提取的氫氣施加于堆10。
堆10配備有陽(yáng)極11和陰極12，并且通過(guò)供應(yīng)給陽(yáng)極11的氫氣與供應(yīng)給陰極12的氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能(DC電壓)和副產(chǎn)品。
功率轉(zhuǎn)換單元50基于控制信號(hào)將從堆10輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為一定電平的AC電壓，并輸出所轉(zhuǎn)換的AC電壓。功率轉(zhuǎn)換單元50包括DC/DC轉(zhuǎn)換單元51，其將從燃料電池的堆10輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為升高或者降低的DC電壓，并且輸出所轉(zhuǎn)換的DC電壓；以及逆變器，該逆變器基于來(lái)自功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制信號(hào)，將從DC/DC轉(zhuǎn)換單元51輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓。
燃料電池控制單元100分析燃料電池系統(tǒng)的功率狀態(tài)信息，基于分析結(jié)果生成功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制單元200。
燃料電池控制單元100從功率轉(zhuǎn)換控制單元20接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，分析接收到的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且基于分析結(jié)果改變?nèi)剂想姵叵到y(tǒng)的可輸出功率量。
燃料電池控制單元100包括控制器101，其基于提供給堆10的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，輸出包括計(jì)算出的功率信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且控制提供給堆10的氫氣和氧氣的量；以及第一無(wú)線通信器102，其接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，將控制器101的功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制單元200。
功率轉(zhuǎn)換控制單元200包括控制器201，其基于功率狀態(tài)信息信號(hào)生成用以控制從燃料電池輸出的功率量的控制信號(hào)，分析負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，并且基于分析結(jié)果輸出負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)；以及第二無(wú)線通信器202，其接收功率狀態(tài)信息信號(hào)，將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線通信信號(hào)，并且將所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)發(fā)送到燃料電池控制單元100。
將參考圖4和圖5來(lái)描述用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置的操作。
燃料電池控制單元100的控制器101基于提供給堆10的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，生成包括計(jì)算出的功率狀態(tài)信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且將所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)提供給第一無(wú)線通信器102(S1)。
然后，第一無(wú)線通信器102將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制單元200(S2)。
第一無(wú)線通信器102可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，無(wú)線通信器102可以是通過(guò)例如(但不限于)藍(lán)牙、無(wú)線LAN協(xié)議、或者其他類型的RF信號(hào)來(lái)進(jìn)行通信的收發(fā)器。因此，第一無(wú)線通信器102可以包括RF信號(hào)生成器，該RF信號(hào)生成器將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為RF功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的RF功率狀態(tài)信息信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制器。
功率轉(zhuǎn)換控制單元200的第二無(wú)線通信器202接收從第一無(wú)線通信器102發(fā)送的無(wú)線通信信號(hào)，將接收到的無(wú)線通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且將其提供給控制器201。
第二無(wú)線通信器202是能夠與第一無(wú)線通信器102進(jìn)行通信的器件。例如，如果第一無(wú)線通信器102通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行通信，第二無(wú)線通信器202也通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行通信。因此，第二通信器202也可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，無(wú)線通信器102可以是通過(guò)藍(lán)牙、通過(guò)無(wú)線LAN協(xié)議、或者通過(guò)其他類型的RF信號(hào)進(jìn)行通信的收發(fā)器。當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以使用其他類型的無(wú)線信號(hào)。
控制器201從功率狀態(tài)信息信號(hào)提取可輸出功率信息，并且基于所提取的可輸出功率信息提供控制信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換單元50以控制從燃料電池的堆10輸出的功率量(S3)。
即，功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制器202控制功率轉(zhuǎn)換單元50的DC/DC轉(zhuǎn)換單元51的提高或者控制逆變器52的切換周期，由此控制從燃料電池的堆10輸出的功率量(S4)。
功率狀態(tài)信息信號(hào)可以包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差校驗(yàn)碼，并且功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制器可以基于誤差校驗(yàn)碼來(lái)檢測(cè)功率狀態(tài)信息信號(hào)的傳輸誤差。
下面說(shuō)明用于改變?nèi)剂想姵氐目奢敵龉β柿康姆椒ā?br>
功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制器分析負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，基于分析結(jié)果生成負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，和提供所生成的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)到第二無(wú)線通信器202(S10)。
第二無(wú)線通信器202將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)到燃料電池控制單元100(S20)。
燃料電池控制單元200的第一無(wú)線通信器102接收從第二無(wú)線通信器202發(fā)送的無(wú)線通信信號(hào)，將接收到的無(wú)線通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且將其提供給控制器101。
控制器101從負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)提取負(fù)載請(qǐng)求功率信息，并且基于所提取的負(fù)載請(qǐng)求功率信息控制提供給堆10的氫氣和氧氣的量，由此改變?nèi)剂想姵氐目奢敵龉β柿?S40)。
負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)可以包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差校驗(yàn)碼，并且燃料電池控制單元100的控制器101可以基于誤差校驗(yàn)碼來(lái)檢測(cè)負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)的傳輸誤差。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
如圖3所示，用于根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置包括重整器20、堆10、功率轉(zhuǎn)換單元50、燃料電池控制單元100、和功率轉(zhuǎn)換控制單元200。
重整器20從燃料提取氫氣，并且將所提取的氫氣提供給堆10。
堆10配備有陽(yáng)極11和陰極12，并且通過(guò)提供給陽(yáng)極11的氫氣與提供給陰極12的氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能(DC電壓)和副產(chǎn)品。
功率轉(zhuǎn)換單元50基于控制信號(hào)將從堆10輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為一定電平的AC電壓，并且輸出該AC電壓。功率轉(zhuǎn)換單元50包括DC/DC轉(zhuǎn)換單元51，該DC/DC轉(zhuǎn)換單元51將從燃料電池的堆10輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為升高或者降低的DC電壓；以及逆變器52，該逆變器52基于功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制信號(hào)，將從DC/DC轉(zhuǎn)換單元51輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓。
燃料電池控制單元100分析燃料電池系統(tǒng)的功率狀態(tài)信息，基于分析結(jié)果生成功率狀態(tài)信息信號(hào)，和發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制單元200。
燃料電池控制單元100從功率轉(zhuǎn)換控制單元200接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，分析接收到的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且基于分析結(jié)果改變可輸出功率量。
燃料電池控制單元100包括控制器101，該控制器101基于提供給堆10的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，輸出包括計(jì)算出的功率狀態(tài)信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且控制提供給堆10的氫氣和氧氣的量。燃料電池控制單元100還包括第一有線通信器103，該第一有線通信器103接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，將控制器101的功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜發(fā)送所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換控制單元200。
功率轉(zhuǎn)換控制單元200包括控制器201，該控制器201基于功率狀態(tài)信息信號(hào)生成用以控制燃料電池輸出的功率量的控制信號(hào)，分析當(dāng)前負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，并且基于分析結(jié)果輸出負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)。功率轉(zhuǎn)換控制單元200另外包括第二有線通信器203，該第二有線通信器203接收功率狀態(tài)信息信號(hào)，將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成有線通信信號(hào)，并且將所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)發(fā)送到燃料電池控制單元100。
將參考圖4和圖5說(shuō)明用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置的操作。
燃料電池控制單元100的控制器101基于提供給堆10的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，生成包括計(jì)算出的功率狀態(tài)信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且將所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)提供給第一有線通信器103(S1)。
第一有線通信器103將功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)到第二有線通信器203(S2)。
第一有線通信器103可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，第一有線通信器103可以通過(guò)通用串行總線(USB)協(xié)議、以太網(wǎng)協(xié)議、1394，或者其他電纜或者基于有線的協(xié)議而不脫離本發(fā)明的精神或范圍，來(lái)進(jìn)行通信。
功率轉(zhuǎn)換控制單元200的第二有線通信器203接收從第一有線通信器103發(fā)送的有線通信信號(hào)，將接收到的無(wú)線通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且將其提供給控制器201。
第二有線通信器203是與第一有線通信器103對(duì)應(yīng)的器件，并且可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，例如(但不限于)USB收發(fā)器或者以太網(wǎng)收發(fā)器。
控制器201從功率狀態(tài)信息信號(hào)提取可輸出功率信息(S3)，并且基于所提取的可輸出功率信息，提供用以控制從燃料電池的堆10輸出的功率量的控制信號(hào)到功率轉(zhuǎn)換單元50(S4)。
功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制器202控制功率轉(zhuǎn)換單元50的DC/DC轉(zhuǎn)換單元51的提高或者控制逆變器52的切換周期，由此控制從燃料電池的堆10輸出的功率量(S4)。
功率狀態(tài)信息信號(hào)可以包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差校驗(yàn)碼，并且功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制器可以基于誤差校驗(yàn)碼來(lái)檢測(cè)功率狀態(tài)信息信號(hào)的傳輸誤差。
下面說(shuō)明用于改變?nèi)剂想姵氐目奢敵龉β柿康姆椒ā?br>
功率轉(zhuǎn)換控制單元200的控制器分析負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，基于分析結(jié)果生成負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且將其提供到第二有線通信器203(S10)。
然后，第二有線通信器203將負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)到燃料電池控制單元100(S20)。
燃料電池控制單元200的第一有線通信器103接收從第二有線通信器203發(fā)送的有線通信信號(hào)，將接收到的有線通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且將其提供給控制器101。
然后，控制器101從負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)提取負(fù)載請(qǐng)求功率信息(S30)，并且基于所提取的負(fù)載請(qǐng)求功率信息控制提供給堆10的氫氣和氧氣的量，由此改變?nèi)剂想姵氐目奢敵龉β柿?S40)。
負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)可以包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差校驗(yàn)碼，并且燃料電池控制單元100的控制器101可以基于誤差校驗(yàn)碼來(lái)檢測(cè)負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)的傳輸誤差。
在本發(fā)明中，由燃料電池控制單元計(jì)算出的可輸出功率信息被發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制單元，由此防止在從燃料電池輸出的功率量比可輸出功率量更高時(shí)的電壓驟降現(xiàn)象。因此，可以穩(wěn)定保持燃料電池的可輸出功率量。
此外，燃料電池系統(tǒng)的可輸出功率量可以通過(guò)從功率轉(zhuǎn)換控制單元發(fā)送負(fù)載請(qǐng)求功率信息到燃料電池控制單元來(lái)改變。因此，用于本發(fā)明的燃料控制系統(tǒng)的功率控制裝置可以穩(wěn)定地對(duì)應(yīng)于負(fù)載。
由于本發(fā)明可以在不脫離其精神或者本質(zhì)特征的情況下以多種形式來(lái)實(shí)施，還應(yīng)該了解，除非特別指出，上述實(shí)施例不限于前述說(shuō)明的任何細(xì)節(jié)，而是應(yīng)在如所附權(quán)利要求中定義的精神和范圍之內(nèi)作廣意地解釋，因此，落在權(quán)利要求的范圍和界限內(nèi)或者這種范圍和界限的等價(jià)物內(nèi)的全部變化和修改，均應(yīng)為所附權(quán)利要求涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置，包括燃料電池控制器，所述燃料電池控制器分析燃料電池系統(tǒng)的功率狀態(tài)信息，根據(jù)分析結(jié)果將一功率狀態(tài)信息信號(hào)發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制器，從所述功率轉(zhuǎn)換控制器接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)；并且分析所接收到的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，且基于分析結(jié)果改變可輸出功率量；以及功率轉(zhuǎn)換控制器，所述功率轉(zhuǎn)換控制器基于負(fù)載請(qǐng)求的功率狀態(tài)信息將一負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)發(fā)送到所述燃料電池控制器，分析所述燃料電池控制器發(fā)送的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且基于分析結(jié)果控制功率轉(zhuǎn)換量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述燃料電池控制器包括控制器，所述控制器基于提供給堆的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，輸出包括計(jì)算出的功率狀態(tài)信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且基于所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)控制提供給所述堆的氫氣和氧氣的量；以及第一無(wú)線通信器，所述第一無(wú)線通信器接收所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，將所述功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)到所述功率轉(zhuǎn)換控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一無(wú)線通信器包括RF信號(hào)生成器，所述RF信號(hào)生成器將所述功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且發(fā)送所轉(zhuǎn)換的RF功率狀態(tài)信息信號(hào)到所述功率轉(zhuǎn)換控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一無(wú)線通信器使用無(wú)線LAN協(xié)議進(jìn)行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一無(wú)線通信器使用藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述功率狀態(tài)信息信號(hào)包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差校驗(yàn)碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)包括用于檢測(cè)通信誤差的誤差檢驗(yàn)碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述燃料電池控制器包括控制器，所述控制器基于提供給堆的氫氣和氧氣的量來(lái)計(jì)算可輸出功率狀態(tài)信息，輸出包括計(jì)算出的功率狀態(tài)信息的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且基于所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)控制提供給所述堆的氫氣和氧氣的量；以及第一有線通信器，所述第一有線通信器接收所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，將所述功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜發(fā)送所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)到所述功率轉(zhuǎn)換控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一有線通信器使用USB協(xié)議進(jìn)行通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述功率轉(zhuǎn)換控制器包括無(wú)線通信器，所述無(wú)線通信器接收所述功率狀態(tài)信息信號(hào)；以及控制器，所述控制器基于所述功率狀態(tài)信息信號(hào)生成用以控制從燃料電池輸出的功率量的控制信號(hào)，分析負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，并且基于分析結(jié)果輸出所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)；其中無(wú)線通信器將所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線通信信號(hào)，并將所轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信信號(hào)發(fā)送到所述燃料電池控制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述無(wú)線通信器傳送RF信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述無(wú)線通信器使用無(wú)線LAN協(xié)議進(jìn)行通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述第二無(wú)線通信器使用藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行通信。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述功率轉(zhuǎn)換控制器包括有線通信器，所述有線通信器接收所述功率狀態(tài)信息信號(hào)；以及控制器，所述控制器基于所述功率狀態(tài)信息信號(hào)生成用以控制從所述燃料電池輸出的功率量的控制信號(hào)，分析負(fù)載請(qǐng)求的功率信息，并且基于分析結(jié)果輸出所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)；其中所述有線通信器將所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜將所轉(zhuǎn)換的有線通信信號(hào)發(fā)送到所述燃料電池控制器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述有線通信器使用USB協(xié)議進(jìn)行通信。
16.一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制方法，包括基于燃料電池系統(tǒng)的功率狀態(tài)信息生成功率狀態(tài)信息信號(hào)；發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)；從所述功率狀態(tài)信息信號(hào)提取可輸出功率信息；以及基于所提取的可輸出功率信息控制功率轉(zhuǎn)換量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括從所述功率狀態(tài)信息信號(hào)提取誤差校驗(yàn)碼，以及基于所提取的誤差校驗(yàn)碼確定是否存在傳輸誤差。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)包括將所述功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且無(wú)線發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中發(fā)送所生成的功率狀態(tài)信息信號(hào)包括將所述功率狀態(tài)信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制器。
20.一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制方法，包括基于負(fù)載請(qǐng)求的功率信息生成負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)；發(fā)送所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)；從所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)提取負(fù)載請(qǐng)求功率信息；以及基于所提取的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)控制提供給燃料電池的燃料量和空氣量，由此改變所述燃料電池的可輸出功率量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括從所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)提取誤差校驗(yàn)碼，以及基于所提取的誤差校驗(yàn)碼確定是否存在傳輸誤差。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中發(fā)送所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)包括將所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線通信信號(hào)，并且無(wú)線發(fā)送到燃料電池控制器。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中發(fā)送所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)包括將所述負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線通信信號(hào)，并且通過(guò)電線電纜發(fā)送到燃料電池控制器。
全文摘要
一種用于燃料電池系統(tǒng)的功率控制裝置，其包括燃料電池控制器，該燃料電池控制器分析燃料電池系統(tǒng)的功率狀態(tài)信息，根據(jù)分析結(jié)果將一功率狀態(tài)信息信號(hào)發(fā)送到功率轉(zhuǎn)換控制器，從功率轉(zhuǎn)換控制器接收負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且分析接收到的負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)，并且基于分析結(jié)果改變可輸出功率量。該功率控制裝置還包括功率轉(zhuǎn)換控制器，該功率轉(zhuǎn)換控制器基于負(fù)載請(qǐng)求的功率狀態(tài)信息將一負(fù)載請(qǐng)求功率信息信號(hào)發(fā)送到燃料電池控制器，分析燃料電池控制器發(fā)送的功率狀態(tài)信息信號(hào)，并且基于分析結(jié)果控制功率轉(zhuǎn)換量。
文檔編號(hào)G05B19/02GK1979934SQ20061016473
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者具本琯, 高承兌 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社, Lg化學(xué)株式會(huì)社