專利名稱：電源系統(tǒng)及其異常檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)及其異常檢測方法，更具體地，包括裝配有發(fā)電部分的電源系統(tǒng)，其中發(fā)電部分產(chǎn)生預(yù)定的電力，并且包括化學(xué)反應(yīng)部分，將發(fā)電燃料提供給化學(xué)反應(yīng)部分。另外，當(dāng)在電源系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)部分中發(fā)生了損壞或故障等異常情況時，本發(fā)明涉及一種異常檢測方法，該方法檢測這些異常情況的發(fā)生。
背景技術(shù)：
近年來，人們對環(huán)境問題和能源問題的關(guān)心日益增加。作為變得更為普遍使用的下一代電源系統(tǒng)，研究和開發(fā)(R&D)趨向于將大約30％到40％的相對高辛烷值的燃料電池的利用擴展，這種燃料電池具有較高的發(fā)電效率(能量轉(zhuǎn)換效率)，并且對環(huán)境的影響(環(huán)境影響)非常小。
作為使用這種燃料電池的電源系統(tǒng)所應(yīng)用的領(lǐng)域，例如，在汽車領(lǐng)域，將帶有燃料電池的電源系統(tǒng)應(yīng)用到這些電動汽車的電源單元的研究和開發(fā)正被熱烈探索，并且正被投入實際使用，并進行商業(yè)生產(chǎn)。人們需要使用高效電動馬達作為驅(qū)動單元的電動汽車來代替巨大的汽油引擎和龐大的柴油發(fā)電設(shè)備，而它們由于排放有毒廢氣等，具有極其負面的環(huán)境影響。
另外，傳統(tǒng)的小型化電源設(shè)備使用這種燃料電池以滿足高性能手持電子設(shè)備的時間需求，這些手持電子設(shè)備例如由二次電池驅(qū)動的個人數(shù)字助理(PDA)或蜂窩/移動電話、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、手持電視或筆記本個人電腦等，它們需要持久并負擔(dān)得起的電源來延長工作時間，近年來，用于使這種電源系統(tǒng)代替這些便攜式設(shè)備中的二次電池用作為電源單元成為可能的R&D也在迅速發(fā)展。
現(xiàn)在，使用燃料電池的電源系統(tǒng)的配置例如包括化學(xué)反應(yīng)器、重整部分和副產(chǎn)品去除部分；如甲醇之類的發(fā)電燃料被汽化部分汽化；使用重整部分將發(fā)電燃料重整為氫氣等，使用副產(chǎn)品去除部分除去氫氣內(nèi)的一氧化碳；接著生成氫氣并提供給燃料電池。至于這些化學(xué)反應(yīng)器，在每個化學(xué)反應(yīng)器中，為了進行想要的化學(xué)反應(yīng)，例如，將重整部分設(shè)置為大約300攝氏度(300℃)(大約572華氏度(572°F))的配置，從而其可能變?yōu)橄鄬μ岣叩臏囟取?br> 由于這一原因，例如，配置包括加熱器，用于加熱每個化學(xué)反應(yīng)器，從而可以將其加熱到預(yù)定溫度。配置還包括從外部隔離的絕熱結(jié)構(gòu)，以防止向外部散熱，并減少熱損失?？梢允褂玫倪@種絕熱結(jié)構(gòu)(例如，真空隔離結(jié)構(gòu))形成在真空容器內(nèi)的上述重整部分等部分中，其中真空容器的內(nèi)部被抽真空(和外部影響隔離)。
這樣，例如，如果真空隔離結(jié)構(gòu)作為重整部分等部分中的絕熱結(jié)構(gòu)，當(dāng)被破壞并且真空被某些影響所打破的真空隔離結(jié)構(gòu)的異常狀況出現(xiàn)時，熱量傳播到裝配有電源系統(tǒng)的裝置或設(shè)備，并且其將過熱，著火或給裝置或設(shè)備的用戶帶來潛在的危險。為了防止這種裝置或設(shè)備中過熱或著火的發(fā)生，必須檢測由于化學(xué)反應(yīng)器中絕熱結(jié)構(gòu)的破壞等引起的異常情況的出現(xiàn)，以能夠進行適當(dāng)?shù)墓芾怼?br>
發(fā)明內(nèi)容
由于上述情況，做出了本發(fā)明。因此，電源系統(tǒng)包括被加熱到預(yù)定溫度的化學(xué)反應(yīng)部分，并且產(chǎn)生電力，這種電源系統(tǒng)的優(yōu)點是，在電源系統(tǒng)由于損壞等發(fā)生異常情況時，可以簡單地檢測到異常情況的發(fā)生，而不是僅僅排他地使用傳感器來進行異常檢測；系統(tǒng)可以小型化；并且可以降低整體成本。
為了在本發(fā)明中獲得上述優(yōu)點，一種電源系統(tǒng)，包括產(chǎn)生電力的發(fā)電部分，發(fā)電部分產(chǎn)生電力，其包括至少一個化學(xué)反應(yīng)部分，至少向該化學(xué)反應(yīng)部分提供發(fā)電燃料，加熱部分，對化學(xué)部分進行加熱；溫度檢測部分，其檢測化學(xué)反應(yīng)部分的溫度；和發(fā)電控制部分，其包括異常判斷裝置，異常判斷裝置至少基于溫度檢測部分所檢測到的化學(xué)反應(yīng)部分的溫度，來判斷電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況。
上述發(fā)電控制部分還包括溫度改變檢測裝置，其基于溫度檢測部分對化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的檢測，來檢測化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的時間響應(yīng)；和溫度改變辨別裝置，其確定由溫度改變檢測裝置所檢測到的溫度改變是否是適當(dāng)?shù)淖兓?；?dāng)溫度改變辨別裝置確定溫度改變的數(shù)量不是適當(dāng)?shù)淖兓繒r，異常判斷裝置判定在電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況；發(fā)電部分包括燃料電池，其使用包括用于發(fā)電的氫燃料在內(nèi)的指定燃料元素，通過電化學(xué)反應(yīng)，來產(chǎn)生電力；化學(xué)反應(yīng)部分至少包括多個化學(xué)反應(yīng)器，這些化學(xué)反應(yīng)器包括將發(fā)電燃料汽化的燃料汽化部分以及從被汽化的發(fā)電燃料產(chǎn)生指定的燃料元素的燃料重整部分，并且包括真空隔離等絕熱結(jié)構(gòu)。
另外，上述發(fā)電控制部分還包括定時器，其對從加熱部分對化學(xué)反應(yīng)部分的加熱啟動時間開始的加熱過去時間進行計時；溫度改變辨別裝置，當(dāng)定時器的加熱過去時間變?yōu)轭A(yù)定的調(diào)整啟動時間時，溫度改變辨別裝置通過溫度檢測部分，來檢測啟動時化學(xué)反應(yīng)部分的溫度；和供電測量裝置，當(dāng)根據(jù)定時器的加熱過去時間變?yōu)轭A(yù)定的調(diào)整啟動時間時，供電測量裝置測量提供給加熱部分的供電量，作為啟動時的供電量，比較提供給加熱部分的啟動時供電量與參考供電量，并且通過比較啟動時溫度與預(yù)定的調(diào)整啟動溫度，來辨別相對差；當(dāng)溫度改變辨別裝置確定啟動時的溫度低于調(diào)整啟動溫度，并且供電辨別裝置確定啟動時供電量等于或大于參考供電量時，異常判斷裝置判定在電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況，或者當(dāng)判定啟動時的溫度大于調(diào)整啟動溫度時，判定電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
上述發(fā)電控制部分還包括溫度改變辨別裝置，其基于溫度檢測部分在發(fā)電部分工作時對化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的檢測，來檢測化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的時間響應(yīng)，作為工作時溫度改變，比較工作時溫度改變與預(yù)定的工作時溫度改變允許限度，并且辨別是否偏離該工作時溫度改變允許限度；裝置，其在檢測工作時溫度改變同時，比較提供給加熱部分的供電與啟動時參考供電；燃料供應(yīng)量辨別裝置，其檢測提供給發(fā)電部分的發(fā)電燃料供應(yīng)量，比較發(fā)電燃料的供應(yīng)量與預(yù)定的燃料供應(yīng)量允許限度，并且辨別是否偏離該燃料供應(yīng)量允許限度，當(dāng)溫度改變處于溫度改變允許限度內(nèi)，并且溫度改變辨別裝置確定在工作時檢測溫度改變時提供給加熱部分的供電超過工作時參考供電，燃料供應(yīng)辨別裝置確定發(fā)電燃料供應(yīng)量處于發(fā)電燃料供應(yīng)量允許限度內(nèi)，并且供電辨別裝置確定供電處于供電允許限度內(nèi)時，異常判斷裝置判定電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
上述發(fā)電控制部分還包括裝置，當(dāng)異常判斷裝置判定在電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況時，該裝置中止加熱部分對化學(xué)反應(yīng)部分的加熱；以及裝置，其中止發(fā)電燃料供應(yīng)部分向化學(xué)反應(yīng)部分的發(fā)電燃料送料。
結(jié)合附圖，從下面的詳細描述中，本發(fā)明的上述以及其他目的、新穎特征將更全面地體現(xiàn)出來。但是，特別應(yīng)該理解，這些附圖只是用來進行說明的，而不是要定義本發(fā)明的限制。


圖1是示出了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)的電子設(shè)備的內(nèi)部配置示例的簡略框圖。
圖2是示出了關(guān)于本發(fā)明的電源系統(tǒng)的第一實施例的框圖。
圖3是示出了本實施例中化學(xué)反應(yīng)部分的重整部分可應(yīng)用的配置示例的傳輸方案。
圖4是圖3中重整部分的B-B面的截面圖。
圖5是本實施例中化學(xué)反應(yīng)部分的重整部分可應(yīng)用的配置的另一示例中與圖4相同的截面圖。
圖6是示出了根據(jù)本實施例的發(fā)電部分可應(yīng)用的燃料電池的一個配置示例的簡略框圖。
圖7是示出了在電源系統(tǒng)啟動時的異常檢測過程的操作的流程圖。
圖8是示出了在電源系統(tǒng)工作時的異常檢測過程的操作的流程圖。
圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)的第二實施例的框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明將提供一種電源系統(tǒng)及其異常檢測方法，后文將參考附圖所示的優(yōu)選實施例詳細描述本發(fā)明。
《應(yīng)用于電源系統(tǒng)的裝備》首先，將解釋應(yīng)用在關(guān)于本發(fā)明的電源系統(tǒng)中的示例裝備配置。
圖1的簡略框圖示出了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)的電子設(shè)備的內(nèi)部配置示例。
本發(fā)明的電源系統(tǒng)應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備，如個人數(shù)字助理、蜂窩/移動電話、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、手持電視、筆記本個人計算機等。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)被應(yīng)用于電子設(shè)備，作為示例，被應(yīng)用于便攜式手持個人數(shù)字助理(后文稱為PDA)。
另外，雖然關(guān)于本發(fā)明的電源系統(tǒng)被應(yīng)用于如PDA之類的電子設(shè)備，并且這里也對此進行解釋，但是根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)只是說明了示例設(shè)備。不管這里如何，作為示例，電源單元也可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于電動車輛等。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)被應(yīng)用于電子設(shè)備10，例如，其包括執(zhí)行對每個部分的中央控制的中央處理單元(CPU)11、讀取并存儲可用信息的只讀存儲器(ROM)12、臨時存儲信息的隨機訪問存儲器(RAM)13、存儲可用讀/寫(R/W)信息的非易失性閃速只讀存儲器(閃速ROM)14、執(zhí)行顯示信息的屏幕顯示的液晶顯示器(LCD)15、通過從CPU 11發(fā)送來的顯示控制信號來執(zhí)行LCD 15的屏幕顯示控制的LCD驅(qū)動器16、將由在用戶的LCD 15上的觸摸操作所輸入的輸入信息傳送到CPU 11的觸摸板17、通過紅外數(shù)據(jù)通信(IrDA)、連接器通信、無線局域網(wǎng)(LAN)傳輸方法等控制與外部設(shè)備的通信的通信接口18(后文稱為I/F)、作為電子設(shè)備10的電源裝配有燃料電池并產(chǎn)生預(yù)定電力的電源系統(tǒng)20、以及除了LCD 15之外的每個部分都被總線19連接起來。
例如，CPU 11從存儲在ROM 12或閃速ROM 14中的系統(tǒng)程序以及各種應(yīng)用程序中讀取指定的應(yīng)用程序，并且在RAM 13中提取它們。
另外，CPU 11響應(yīng)于從觸摸板17輸入的各種指令或根據(jù)上述提取的使用這些輸入指令和輸入數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序來執(zhí)行各種處理的指令，在RAM 13內(nèi)臨時存儲各種數(shù)據(jù)；并且在RAM 13中存儲處理結(jié)果，并顯示在LCD 15上。
另外，CPU 11向電源系統(tǒng)20發(fā)送用于引導(dǎo)電源系統(tǒng)20的發(fā)電操作的指示信號，以及指示電子設(shè)備10的驅(qū)動狀態(tài)詳情的負載驅(qū)動狀態(tài)信號。
CPU 11還從電源系統(tǒng)20接收指示電源系統(tǒng)20的發(fā)電狀態(tài)詳情的信號(稍后描述)，以及指示據(jù)稱已經(jīng)發(fā)生的由電源系統(tǒng)20的絕熱損壞而引起的異常情況的信號。
另外，存儲在ROM 12和閃速ROM 14中的程序、數(shù)據(jù)等可以被設(shè)置為這樣的配置從外部設(shè)備經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)和I/F 18接收并存儲部分或全部的這些程序、數(shù)據(jù)等。
雖然LCD 15使用液晶顯示方法來執(zhí)行屏幕顯示，但是本發(fā)明并不局限于此，也可以由電致發(fā)光(EL)顯示(也被稱為ELD)等代替。上述配置說明了電子設(shè)備的典型配置示例。毫無疑問，本發(fā)明可以具有其他配置。
《電源系統(tǒng)的第一實施例》接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)的第一實施例。
圖2的框圖示出了關(guān)于本發(fā)明的電源系統(tǒng)的第一實施例。
如圖2所示，電源系統(tǒng)20的實施例包括分開的部分發(fā)電模塊20a和燃料盒21。發(fā)電模塊20a基于從燃料盒21提供的發(fā)電燃料來產(chǎn)生預(yù)定的電力(電能)。發(fā)電燃料裝在可拆卸的燃料盒21中，并且燃料盒21與主發(fā)電模塊20a結(jié)合在一起。
后文中，將詳細解釋該配置的每個組件。
《燃料盒》燃料盒21裝配有燃料箱21a，其由裝在里邊并且充入了發(fā)電燃料的密封高辛烷值燃料容器(high-octane fuel container)組成，其中燃料由包含氫的液態(tài)燃料或液化燃料組成，并且燃料盒21與發(fā)電模塊20a結(jié)合在一起。
燃料盒21還可以裝配有剩余量傳感器21b，其檢測燃料箱21a中發(fā)電燃料的剩余量。
此外，發(fā)電模塊21a包括燃料供應(yīng)部分23，用于在發(fā)電控制部分22的控制下供應(yīng)發(fā)電燃料。為了提供燃料電池27用來產(chǎn)生預(yù)定電壓的電力所必需的數(shù)量，將燃料箱21a中的發(fā)電燃料經(jīng)由燃料供應(yīng)部分23按需提供給汽化部分24。
這里，例如在電源系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)電燃料雖然是甲醇和水的混合溶液，但是并不局限于此。甲醇可以被液體燃料類型酒精系統(tǒng)代替，例如乙醇、丁醇等；或者被常溫常壓下為氣體的二甲醚或異丁烷代替；或者被由烴氣體等構(gòu)成的液化燃料代替。
例如，燃料箱21a還配備有控制閥，因此只有在燃料箱21a連接到發(fā)電模塊20a時，才可以饋送裝在燃料箱21a中的發(fā)電燃料。因此，當(dāng)燃料盒21與發(fā)電模塊20a分離時，發(fā)電燃料不會泄漏到燃料盒21的外部。
例如，燃料盒21中的剩余量傳感器21b包括由排列在燃料箱21a中預(yù)定位置處的幾乎為桿狀的導(dǎo)體組成的一組導(dǎo)體。測量這些導(dǎo)體之間的電阻值，并且檢測裝在燃料盒21中的發(fā)電燃料的剩余量。雖然這些導(dǎo)體例如具有碳等的良導(dǎo)體，但是如果它們是形成在燃料箱21a內(nèi)表面的例如由金等形成的印刷圖案，也一樣有效。
發(fā)電控制部分22具有內(nèi)置電阻測量電路，其測量剩余量傳感器21b的導(dǎo)體之間的電阻值?；跍y量到的電阻值來計算發(fā)電燃料的剩余量。
剩余量傳感器21b不限于這種電阻級方法，也可以應(yīng)用其他傳感器，例如光學(xué)傳感器方法、使用光纖的光纖傳感器方法、超聲方法等，它們測量超聲波的反射時間變化。同樣，燃料盒21的配置并不限于可拆卸類型，而是可以適當(dāng)?shù)匦纬稍诎l(fā)電模塊21a中作為一個單元。
《發(fā)電模塊》
如圖2所示，發(fā)電模塊20a主要包括泵(燃料供應(yīng)部分)23、發(fā)電部分60、化學(xué)反應(yīng)部分50、燃料電池27、電力儲存部分31、控制電路30、發(fā)電控制部分22、DC到DC(DC/DC)轉(zhuǎn)換器32、信息部分33和定時器34。泵23(發(fā)電燃料供應(yīng)部分)響應(yīng)于發(fā)電控制部分22的控制信號，執(zhí)行從燃料盒21提供的發(fā)電燃料的傳送或停止。發(fā)電部分60基于從燃料盒21經(jīng)由泵23提供的發(fā)電燃料來產(chǎn)生預(yù)定的電力，其包括化學(xué)反應(yīng)部分50和配備有絕熱結(jié)構(gòu)的燃料電池27。電力儲存部分31一度儲存發(fā)電部分60中產(chǎn)生的電力。控制電路30控制電力儲存部分31的充電，并且基于來自發(fā)電控制部分22的控制信號來控制向負載的饋電。電源系統(tǒng)20配備有DC到DC(DC/DC)轉(zhuǎn)換器32，其向發(fā)電控制部分22輸出電源指示信號，并且向作為負載的電子設(shè)備10的每個配置部分供電。例如，基于來自發(fā)電控制部分22的控制信號，將從發(fā)電部分60和電容率儲存部分31輸出的電力改變?yōu)橹绷?DC)。發(fā)電控制部分22響應(yīng)于接收到的指示信號以及與CPU 11的通信動作，在控制發(fā)電模塊20a的每個部分的同時將發(fā)電模塊20a的狀態(tài)發(fā)送到CPU 11。例如，在信息部分33中，當(dāng)檢測到異常情況時，例如化學(xué)反應(yīng)部分50中發(fā)生了絕熱損壞等，向用戶以光線、聲音等形式報告問題。定時器34(定時設(shè)備)計算從發(fā)電部分60啟動工作開始過去的時間，并且將耗時信號輸出到發(fā)電控制部分22。
化學(xué)反應(yīng)部分50包括多個化學(xué)反應(yīng)器，化學(xué)反應(yīng)器包括汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26(一氧化碳(CO)和其他殘留物)。汽化部分24將從泵23傳送來的發(fā)電燃料汽化。重整部分25執(zhí)行對由汽化部分24汽化的發(fā)電燃料的重整，以向燃料電池27供應(yīng)燃料。副產(chǎn)品去除部分26去除在重整部分25進行重整期間燃料中出現(xiàn)的一氧化碳。
另外，化學(xué)反應(yīng)部分50還包括薄膜加熱器24a、25a、26a、溫度傳感器24c、25c、26c、溫度檢測部分28和絕熱容器29。薄膜加熱器(加熱部分)24a、25a、26a配置在汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26的每個化學(xué)反應(yīng)器中，其加熱每個化學(xué)反應(yīng)器。溫度傳感器24c、25c、26c(溫度檢測部分)檢測并輸出汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26的每個化學(xué)反應(yīng)器的溫度。溫度檢測部分28向發(fā)電控制部分22輸出從溫度傳感器24c、25c、26c輸出的溫度信息，并且絕熱容器29隔離汽化部分24、重整部分25、副產(chǎn)品去除部分26以及薄膜加熱器24a、25a、26a。
發(fā)電模塊20a還包括驅(qū)動器24b、25b、26b、RAM 22a和ROM 22b。驅(qū)動器24b、25b、26b基于來自發(fā)電控制部分22的控制信號，使用發(fā)電部分60所產(chǎn)生的一部分電力來提供用于驅(qū)動薄膜加熱器24a、25a、26a的電力。發(fā)電控制部分22具有內(nèi)置RAM 22a和ROM 22b。
此外，例如，當(dāng)將交流轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)定的直流的AC適配器A連接到市電AC電源，并且電源系統(tǒng)20配置有到AC適配器A的可用連接時，控制電路30代替燃料電池27，并且將從AC適配器A輸出的直流提供給電力儲存部分31和DC/DC轉(zhuǎn)換器32，并且提供給負載。
《化學(xué)反應(yīng)部分》化學(xué)反應(yīng)部分50配備有汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26中的化學(xué)反應(yīng)器，例如，在一種配置中，使用甲醇(CH3OH)和水(H2O)作為發(fā)電燃料，從而可以從發(fā)電燃料中產(chǎn)生用于燃料電池27的氫氣(H2)。
汽化部分24由薄膜加熱器24a通過汽化過程加熱并汽化從燃料盒21提供來的發(fā)電燃料。
重整部分25通過蒸汽重整反應(yīng)過程將由汽化部分24汽化的發(fā)電燃料轉(zhuǎn)化為氫氣(H2)和副產(chǎn)品二氧化碳(CO2)的混合氣體。
副產(chǎn)品去除部分26將由重整部分25進行重整后的混合氣體中包含的微量(非常少)殘留副產(chǎn)品一氧化碳(CO)氣體轉(zhuǎn)化為二氧化碳氣體，并將其去除。
同樣，燃料電池27使用重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26中產(chǎn)生的高濃度氫氣，來產(chǎn)生對負載DVC的供電，以及發(fā)電模塊20a的每個部分的工作電力。
更詳細地，在驅(qū)動器24b控制下通過薄膜加熱器24a使甲醇和水汽化的汽化部分24被設(shè)置為在甲醇和水的整體沸點附近的氣溫條件，其中甲醇和水是從燃料盒21經(jīng)由泵23提供的發(fā)電燃料、并且作為衍生物提供到重整部分25。
另外，汽化部分24和薄膜加熱器24a配置在絕熱容器29中，絕熱容器29具有絕熱結(jié)構(gòu)來防止熱效率的降低，并且防止熱量從薄膜加熱器24a向周圍輻射，隨后將對此進行描述。
重整部分25將由汽化部分24從燃料電池引入并汽化的發(fā)電燃料轉(zhuǎn)化為氫氣(H2)。具體地，薄膜加熱器25a在驅(qū)動器25b的控制下，通過將氣溫條件一般地設(shè)置為300攝氏度(300℃)(大約572華氏度(°F))，將上述引入并汽化的甲醇和水通過下面的方程式(1)所示的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳的混合氣體…… (1)隨后，副產(chǎn)品去除部分26去除混合氣體中包括的微量副產(chǎn)品中對人體有害的一氧化碳，其中混合氣體包括的主要成分是由重整部分25產(chǎn)生的氫氣和二氧化碳。通過將由驅(qū)動器26b控制的薄膜加熱器26a設(shè)置為預(yù)定的氣溫條件，這些殘留的一氧化碳氣體通過下面的方程式(2)所示的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳氣體混合物…… (2)另外，在副產(chǎn)品去除部分26內(nèi)部帶有公知的催化劑鉑Pt、釩土Al2O3(氧化鋁)等，以最有效地加速方程式(2)所示的化學(xué)反應(yīng)。
因為方程式(2)所示的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以也可以如此設(shè)計配置將副產(chǎn)品去除部分26中所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到重整部分25。
此外，副產(chǎn)品去除部分26和薄膜加熱器26a也被絕熱容器29罩住，以防止由于熱量向周圍輻射而導(dǎo)致的熱效率降低，并且與周圍空氣隔離。另外，副產(chǎn)品去除部分26還是一種有效的散熱裝置，用于排放這種反應(yīng)熱量。
另外，方程式(2)所示的化學(xué)反應(yīng)需要水(H2O)。雖然從燃料盒21提供的發(fā)電燃料中的水在重整部分25中留有反應(yīng)水，但是當(dāng)這些水的數(shù)量相對于混合氣體內(nèi)的一氧化碳氣體不夠時，可以向副產(chǎn)品去除部分26中加上提供不足部分的水的結(jié)構(gòu)。
副產(chǎn)品去除部分26還可以通過方程式(3)所示的化學(xué)反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳氣體。因此，在方程式(2)所示的化學(xué)反應(yīng)的燃燒中沒有根除的一氧化碳氣體也可以上述混合氣體中去除，并且上述混合氣體中的一氧化碳氣體濃度可以減小到不會負面地影響或危及人體的水平。
…… (3)此外，在副產(chǎn)品去除部分26內(nèi)帶有公知的用于化學(xué)反應(yīng)所進行的氧化的催化劑，并且在方程式(3)中只選擇性的示出了一氧化碳氣體，而沒有示出從重整部分25引入的混合氣體中包含的氫氣的消耗。
隨后，將詳細介紹每個化學(xué)反應(yīng)器的配置。
圖3的傳輸方案示出了實施例中化學(xué)反應(yīng)部分的重整部分可應(yīng)用的配置示例。
圖4是圖3中重整部分的B-B面的截面圖。
圖5是實施例中化學(xué)反應(yīng)部分的重整部分可應(yīng)用的配置的另一示例中與圖4相同的截面圖。
本實施例中的化學(xué)反應(yīng)部分50中每個化學(xué)反應(yīng)器由微反應(yīng)器組成，例如，每個配置具有由硅襯底組成的襯底，并且具有由該襯底上的微結(jié)構(gòu)提供的通道。
例如，當(dāng)組成這些微反應(yīng)器的配置應(yīng)用到本實施例的重整部分25中時，如圖3和圖4所示，由此在通道中流動的甲醇和水的混合氣體被重整，并且被配置為排放氫氣和二氧化碳的混合氣體。每個微反應(yīng)器包括進料口253、襯底251、252(例如，硅襯底)、排放孔254、通道255、以及反應(yīng)催化劑層256。進料口253將甲醇和水的混合氣體引入到襯底251、252之間。排放孔254將得到的氫氣和一氧化碳混合氣體排出。在進料口253和排放孔254之間提供Z字形(折線形)的通道255。至少在通道255的內(nèi)壁表面上帶有反應(yīng)催化劑層256。這里，通道255在移動方向(前進方向)橫截面的總體長度與水平總體長度彼此以直角相交，例如，每個都是尺度小于500微米(500μm)的微結(jié)構(gòu)。同樣，通道255成Z字形前進，以增大反應(yīng)催化劑層256與甲醇和水混合氣體的反應(yīng)面積。此外，催化劑層由公知的基于銅(Cu)、氧化鋅(ZnO)、釩土(Al2O3)等的催化劑組成，以有效地加速方程式(1)所示的化學(xué)反應(yīng)。
因為方程式(1)所示的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(吸收熱量)，為了使重整部分25最有效地加速該反應(yīng)，沿著通道255提供了薄膜加熱器25a。薄膜加熱器25a也可以形成在襯底252的整個表面上。
另外，本實施例中的化學(xué)反應(yīng)器具有真空隔離等的絕熱結(jié)構(gòu)，以提高對通道加熱時的熱效率。絕熱容器29裝有(覆蓋)薄膜加熱器25a。構(gòu)建這種屏蔽，從而薄膜加熱器25a與周圍空氣熱隔離，并且限制(控制)薄膜加熱器25a的熱量向周圍輻射。絕熱容器29具有中空部分291，其圍繞薄膜加熱器25a。該中空部分291通過裝入如空氣、氟利昂、二氧化碳氣體之類的氣體，或者通過使中空部分291變?yōu)榻咏婵?，可以實現(xiàn)絕熱能力。
此外，如圖5所示，是本實施例中化學(xué)反應(yīng)器可應(yīng)用的另一可行配置。雖然具有由與上述圖4相同的襯底251、252和薄膜加熱器25a組成的微反應(yīng)器，但是該結(jié)構(gòu)的絕熱容器29的形式可以是完全圍繞(包圍)襯底251、252。這種情形中，襯底251、252通過支撐介質(zhì)261安裝到絕熱容器29內(nèi)。另外，例如，在襯底251、252的上、下四個角處提供支撐介質(zhì)261。此外，襯底251的進料口253和排放孔254具有進料口抽出管(withdrawal tube)262和排放孔抽出管263，以伸到絕熱容器29外部。因此，在絕熱容器29和襯底251、252之間，除了支撐介質(zhì)261之外的地方，形成了中空部分292。襯底251、252和薄膜加熱器25a完全與周圍空氣隔離，并且還可以進一步改進絕熱效率。此外，與上述實施例一樣，中空部分292也可以包圍如空氣、氟利昂、二氧化碳氣體等氣體，或者幾乎為真空。
同樣，雖然上面解釋了應(yīng)用于重整部分25的結(jié)構(gòu)，但是同樣的結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用在其他化學(xué)反應(yīng)器的汽化部分24和副產(chǎn)品去除部分26中。
此外，絕熱容器29整個裝入汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26的每個化學(xué)反應(yīng)器，由此可以形成一體的一個單元。
《燃料電池》
燃料電池27包括固體大分子類型燃料電池體。
圖6的簡要框圖示出了根據(jù)本實施例的發(fā)電部分可應(yīng)用的燃料電池的一個配置的示例。
如圖6所示，簡而言之，燃料電池27包括離子導(dǎo)電膜FLi、空氣電極ELa和燃料電極Elc。離子導(dǎo)電膜(離子交換膜)FLi放置在空氣電極ELa(陽極一正充電)和燃料電極ELc(陰極一負充電)之間?？諝怆姌OELa由碳電極組成，在碳電極上粘附有鉑之類的催化劑顆粒。燃料單極ELc由碳電極組成，在碳電極上粘附由鉑或鉑-釕的催化劑顆粒。另外，從由上述化學(xué)反應(yīng)部分從發(fā)電燃料中提取氫氣(H2)提供給燃料電極ELc。另一方面，向空氣電極ELa提供空氣中的氧氣(O2)。因此，通過下面所示的電化學(xué)反應(yīng)進行發(fā)電，并產(chǎn)生電力。
具體地，通過向燃料電極ELc提供氫氣(H2)，如下面的反應(yīng)方程式(4)所示，當(dāng)上述催化劑出現(xiàn)時，氫離子(質(zhì)子，H+)和單電子(e-)分離，并且然后經(jīng)由離子導(dǎo)電膜FLi傳到空氣電極ELa側(cè)。電子(e-)被燃料電極ELc的碳電極配置獲得，由此產(chǎn)生電力，并向負載DVC供電。
…… (4)同時，通過將空氣中的氧氣(O2)提供給空氣電極ELa，如下面的反應(yīng)方程式(5)所示，氫離子(H+)和空氣中的氧氣傳到離子導(dǎo)電膜FLi，并且電子(e-)經(jīng)過負載DVC到達上述催化劑，這樣空氣發(fā)生反應(yīng)，并且產(chǎn)生了水(H2O)。
…… (5)這一系列的電化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)反應(yīng)方程式(4)和(5))在室溫大約80攝氏度(室溫～80℃)(室溫～176華氏度(176°F))的相對低溫環(huán)境下進行，除了電力之外，副產(chǎn)品基本上只有水(H2O)。
另外，由上述電化學(xué)方法(方程式(4)和(5))提供給負載DVC的電源驅(qū)動(電壓/電流)取決于提供給燃料電池27的燃料電極的氫氣量。因此，通過發(fā)電控制部分22控制泵23，并且控制提供給燃料電極的氫氣量，可以任意調(diào)節(jié)燃料電池27產(chǎn)生的電力的電能(電力的產(chǎn)生)。
這樣，發(fā)電燃料首先從燃料盒21經(jīng)由泵23提供給汽化部分24，然后被汽化部分24汽化，并被重整部分25轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳的混合氣體。接著，該混合氣體中包含的非常少量的雜質(zhì)一氧化碳氣體被副產(chǎn)品去除部分26根除，并轉(zhuǎn)化為二氧化碳氣體，最后將高濃度的氫氣提供給燃料電池27。
《電力儲存部分》控制電路30基于來自發(fā)電控制部分22的充電控制信號，控制從燃料電池27提供的電力的輸出目的地，對電力儲存部分31充電，并且執(zhí)行到DC/DC轉(zhuǎn)換器32的輸出。電力儲存部分31在電子設(shè)備10啟動時代替燃料電池27成為主電源。
具體地，當(dāng)電子設(shè)備10的電源“打開”操作完成時(即，該設(shè)備被打開)，電力儲存部分31中積累的電力經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器32輸出到設(shè)備24b、25b、26b。還向薄膜加熱器24a、25a、26a提供電力，并加熱。每個化學(xué)反應(yīng)器被設(shè)置為預(yù)定溫度。燃料電池27通過從泵23將發(fā)電燃料引入汽化部分24，開始發(fā)電。在發(fā)電啟動后，發(fā)電控制部分22在執(zhí)行對電力儲存部分31的完全充電后，將控制電路30的電力輸出點從電力儲存部分31切換到DC/DC轉(zhuǎn)換器32。此外，在薄膜加熱器24a、25a、26a加熱到足以進行發(fā)電后，啟動發(fā)電控制部分22對從泵23提供的發(fā)電燃料的燃料注入量的控制。
另外，在燃料電池27發(fā)電期間，例如，控制電路30總是控制電力儲存部分31，從而電力儲存部分31總是保持完全充電。同樣，當(dāng)電源“關(guān)閉”操作完成(即，設(shè)備被關(guān)閉)并且沒有完成對電力儲存部分31的完全充電時，控制電路30在執(zhí)行完對電力儲存部分31的完全充電后，中止(停止)電源系統(tǒng)20。
《信息部分》例如，信息部分33包括至少一個發(fā)光裝置，如發(fā)光二極管(LED)等；具有顯示面板的顯示裝置，如液晶顯示器(LCD)、電致發(fā)光(EL)顯示器等；音頻輸出裝置，如揚聲器等；以及振動發(fā)生裝置，如振動器等。
當(dāng)信息部分33例如裝配有顯示裝置時，可以執(zhí)行由發(fā)電控制部分22計算的發(fā)電燃料的剩余量、相對于燃料箱21a的體積的比例(百分比)的數(shù)字顯示和/或漸進五級顯示。
類似地，對于啟動時的異常檢測過程和平衡(均衡)時的異常檢測過程，可以執(zhí)行絕熱損壞等的異常檢測等的消息指示器，稍后將對此進行描述。
當(dāng)信息部分33包括音頻輸出裝置時，由上述顯示器顯示的詳情可以做成消息，并執(zhí)行音頻輸出。
《發(fā)電》接著，將解釋發(fā)電控制部分22的發(fā)電功能。
在電源系統(tǒng)20啟動時，伴隨著電子設(shè)備10(負載)的啟動，將電力儲存部分31中積累的電力提供給驅(qū)動器24b、25b。26b。在該啟動操作中，從溫度檢測部分28向發(fā)電控制部分22輸入在溫度傳感器24c、25c、26c中檢測到的溫度的溫度測量信號。發(fā)電控制部分22基于溫度測量信號，向驅(qū)動器24b、25b、26b輸出溫度控制信號，并執(zhí)行對薄膜加熱器24a、25a、26a的溫度控制。
發(fā)電控制部分22向泵23輸出燃料供應(yīng)控制信號，并同時執(zhí)行對薄膜加熱器24a、25a、26a的溫度控制；通過控制泵23的操作(進料操作、中止操作)，來控制發(fā)電燃料從燃料盒21向汽化部分24的傳送和停止；并且通過控制提供來發(fā)電的燃料量，來調(diào)整燃料電池27的發(fā)電。
具體地，發(fā)電控制部分22首先使汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26的每個化學(xué)反應(yīng)器以及燃料電池27處于非運行狀態(tài)。當(dāng)從CPU 11接收到的命令信號激活負載時，這啟動汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26的每個化學(xué)反應(yīng)器以及燃料電池27；啟動向汽化部分24饋送發(fā)電燃料；啟動泵23的燃料供應(yīng)操作，以及對薄膜加熱器24a、25a、26a的溫度控制。另外，發(fā)電控制部分22包括這樣一種功能(電源測量裝置)，其測量到電力(供電)和每個化學(xué)反應(yīng)器變?yōu)轭A(yù)定的啟動狀態(tài)時提供給每個薄膜加熱器以及在上述啟動時提供給與薄膜加熱器24a、25a、26a的溫度控制相連接的每個薄膜加熱器的電能(啟動時的供電量)。
另外，發(fā)電控制部分22然后操作汽化部分24、重整部分25、副產(chǎn)品去除部分26和燃料電池27，并產(chǎn)生電力，并且從CPU 11接收負載驅(qū)動狀態(tài)信號，該信號指示工作時的負載驅(qū)動狀態(tài)的詳情，其驅(qū)動負載。還向發(fā)電控制部分22輸入供電信號，該信號指示從DC/DC轉(zhuǎn)換器32供電。發(fā)電控制部分22基于接收到的負載驅(qū)動狀態(tài)信號和輸入的供電信號，向泵23輸出燃料供應(yīng)控制信號，由此控制泵23的進料操作，并調(diào)整燃料電池27的發(fā)電。發(fā)電控制部分22基于接收到的負載驅(qū)動狀態(tài)信號和輸入的供電信號來執(zhí)行對薄膜加熱器24a、25a、26a的溫度控制，并同時控制泵23的進料操作。這樣，發(fā)電控制部分執(zhí)行對燃料電池27的發(fā)電的控制。
此外，發(fā)電控制部分22包括這樣的功能(供電測量裝置)，例如，其以預(yù)定的時間間隔測量在上述工作時提供給與薄膜加熱器24a、25a、26a的溫度控制相連接的每個薄膜加熱器的電力(供電)。
另外，發(fā)電控制部分22向控制電路30輸出充電控制信號，并控制從燃料電池27供應(yīng)的電力的輸出目的地是否是對電力儲存部分31充電，還是被用于DC/DC轉(zhuǎn)換器32。此外，向發(fā)電控制部分22輸入指示從DC/DC轉(zhuǎn)換器32輸出的供電的信號，并且基于接收到的供電信號，發(fā)電控制部分22向DC/DC轉(zhuǎn)換器32輸出轉(zhuǎn)換控制信號。DC/DC轉(zhuǎn)換器32基于轉(zhuǎn)換控制信號，將來自燃料電池27的發(fā)電或者從電力儲存部分31放電的電力總和轉(zhuǎn)化為適于負載的直流。
例如，當(dāng)從CPU 11接收到的負載驅(qū)動狀態(tài)信號指示電子設(shè)備10需要大供電時(重負載)，發(fā)電控制部分22向DC/DC轉(zhuǎn)換器32輸出轉(zhuǎn)換控制信號，從而除了燃料電池27的電力之外，還使得電力儲存部分31中積累(儲存)的電力也輸出。
另外，在驅(qū)動汽化部分24、重整部分25、副產(chǎn)品去除部分26和燃料電池27的狀態(tài)中，從剩余量傳感器21b向發(fā)電控制部分22輸入剩余信號，發(fā)電控制部分22從剩余信號計算燃料箱21a中發(fā)電燃料的剩余量。發(fā)電控制部分22向CPU 11發(fā)送計算后的發(fā)電燃料的剩余量。同樣，當(dāng)留下的剩余量較少時，發(fā)電控制部分向信息部分33做出狀態(tài)報告。
此外，ROM 22b記憶(存儲)汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26每一個的參考值，該值用于在啟動時以及在工作時的異常檢測過程中進行異常，稍后將對此進行描述。具體地，例如，存儲了調(diào)整啟動時間，其指示從電源系統(tǒng)20啟動開始直至其獲得調(diào)整啟動溫度時啟動所需的容許時間；參考供電量，其指示從啟動開始到獲得調(diào)整啟動溫度時必須供給薄膜加熱器24a、25a、26a的電力量；工作時溫度改變允許限度，其指示在電源系統(tǒng)20工作時對溫度改變的允許限度值；工作時參考供電，其指示工作時提供給每個薄膜加熱器的電力的適當(dāng)值；燃料供應(yīng)量允許限度，其指示工作時發(fā)電燃料的燃料注入量變化的允許限度；工作時供電允許限度，其指示工作時提供給每個薄膜加熱器的電力變化的允許限度等等。
另外，發(fā)電控制部分22在啟動時和工作時執(zhí)行異常檢測過程，稍后將對此進行描述。這樣，通過在啟動時執(zhí)行異常檢測過程，發(fā)電控制部分22檢測在燃料電池27啟動時是否發(fā)生絕熱容器29的損壞(絕熱損壞)等異常情況。同樣，通過在工作時執(zhí)行異常檢測過程，發(fā)電控制部分22檢測在燃料電池27發(fā)電期間在絕熱容器29中是否發(fā)生絕熱損壞等異常情況。稍后將對此進行詳細解釋。
《啟動時的異常檢測過程》接著，將解釋電源系統(tǒng)20中啟動時的異常檢測過程的操作。
圖7的流程圖示出了在電源系統(tǒng)啟動時的異常檢測過程的操作。
啟動時的異常檢測過程是由電源系統(tǒng)20在啟動時執(zhí)行的過程，其伴隨著電子設(shè)備10、化學(xué)反應(yīng)部分50的絕熱容器29的啟動。例如，該過程檢測是否發(fā)生由絕熱損壞等引起的異常情況，例如當(dāng)絕熱結(jié)構(gòu)被某些碰撞等損壞，由此導(dǎo)致容器內(nèi)失去真空時。
如圖7所示的啟動時異常檢測過程，在由電子設(shè)備10的電源“打開”操作被啟動(即，設(shè)備被打開)引起的工作啟動的觸發(fā)下，發(fā)電控制部分22執(zhí)行啟動時異常檢測過程。隨著執(zhí)行被啟動，定時器34對從工作啟動開始過去的時間進行計時。
因而，發(fā)電控制部分22啟動通過驅(qū)動器24b對汽化部分24的薄膜加熱器24a的加熱控制(步驟S11)。接著，發(fā)電控制部分22啟動通過驅(qū)動器25b對重整部分25的薄膜加熱器25a的加熱控制(步驟S12)。再接著，發(fā)電控制部分22啟動通過驅(qū)動器26b對副產(chǎn)品去除部分26的薄膜加熱器26a的加熱控制(步驟S13)。接下來，響應(yīng)于溫度傳感器24c、25c、26c的溫度檢測信號，從溫度檢測部分28向發(fā)電控制部分22輸入溫度測量信號，并且發(fā)電控制部分22獲取關(guān)于汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26的每個化學(xué)反應(yīng)器在啟動時的溫度的溫度測量(溫度讀取)(步驟S14)。
隨后，發(fā)電控制部分22從ROM 22b讀取汽化部分24的調(diào)整啟動溫度，并且辨別汽化部分24啟動時的溫度是否高于在步驟S14獲取的調(diào)整啟動溫度(步驟S15)。
當(dāng)汽化部分24啟動時的溫度不高于調(diào)整啟動溫度時(步驟S15否)，發(fā)電控制部分22從ROM 22b讀取與汽化部分24相對應(yīng)的調(diào)整啟動時間，并且從定時器34獲取目前已經(jīng)過去的時間。同樣，發(fā)電控制部分22辨別所獲取的已過去時間是否大于調(diào)整啟動時間(步驟S16)。
當(dāng)已過去的時間小于調(diào)整啟動時間時(步驟S16否)，發(fā)電控制部分22返回步驟S14。
當(dāng)已過去的時間等于或大于調(diào)整啟動時間時(步驟S16是)，發(fā)電控制部分22計算從工作啟動開始提供給薄膜加熱器24a的電力量(啟動時供電量)，并且從ROM 22b讀取薄膜加熱器24a的參考供電量。同樣，發(fā)電控制部分22辨別提供給薄膜加熱器24a的電力量是否大于參考供電量(步驟S17)。
當(dāng)提供給薄膜加熱器24a的電力量不大于參考供電量時(步驟S17否)，發(fā)電控制部分22返回步驟S14。
當(dāng)由于某些原因，提供給薄膜加熱器的電力量小于參考供電量時，并且在調(diào)整啟動時間屆滿時所讀取的每個部分的溫度低于預(yù)置溫度時，該步驟S17辨別提供給薄膜加熱器的電力量是否大于參考供電量。溫度下降不是由絕熱容器29的絕熱損壞產(chǎn)生的，而是根據(jù)在對絕熱損壞的存在執(zhí)行更精確檢測時所收集的幾個因素，將溫度降低是由提供給薄膜加熱器的電力量造成的可能性判定為高。另外，為了簡化控制，步驟S17中的辨別可以省略。
當(dāng)提供給薄膜加熱器24a的電力量多于參考供電量時(步驟S17是)，發(fā)電控制部分22將異常情況是由絕熱容器29中發(fā)生的絕熱損壞等引起的可能性判定為高；向CPU 11發(fā)送命令信號“發(fā)生絕熱損壞的可能性高”；并且還向信息部分33輸出命令信號“發(fā)生絕熱損壞的可能性高”(步驟18)。
換言之，在啟動時異常檢測中，例如，當(dāng)異常情況產(chǎn)生絕熱容器29中的某些損壞，并且發(fā)生了絕熱結(jié)構(gòu)損壞時，周圍的空氣從損壞部分滲透進來，絕熱功能惡化，并且熱量泄漏增加。該狀態(tài)除了基于其他因素之外，還基于將預(yù)定的電力提供給薄膜加熱器，會發(fā)生這樣的現(xiàn)象每個化學(xué)反應(yīng)器的溫度將不增加。當(dāng)檢測到每個化學(xué)反應(yīng)器的溫度達不到設(shè)置值的現(xiàn)象時，判定發(fā)生絕熱損壞的可能性高。
信息部分33通過音頻、屏幕顯示、光學(xué)等向用戶報告命令“發(fā)生絕熱損壞的可能性高”。同樣，發(fā)電控制部分22向驅(qū)動器24b、25b、26b輸出溫度控制信號，從而可以中止向薄膜加熱器24a、25a、26a的供電，從而中止對每個化學(xué)反應(yīng)器的加熱，并中止工作(步驟S19)。由此，終止了啟動時的異常檢測過程。
接著，當(dāng)讀取的汽化部分24的溫度高于預(yù)置溫度時(步驟S15是)，發(fā)電控制部分22從ROM 22b讀取重整部分25的調(diào)整啟動溫度，并辨別啟動時溫度是否高于在步驟S14獲取的重整部分25的調(diào)整啟動溫度(步驟S20)。
當(dāng)重整部分25的啟動時溫度不高于調(diào)整啟動溫度時(步驟S20否)，發(fā)電控制部分22從ROM 22b讀取關(guān)于重整部分25的調(diào)整啟動溫度，并從定時器34獲取目前已經(jīng)過去的時間。
同樣，發(fā)電控制部分22辨別所獲取的已過去時間是否超過(連續(xù)超過)調(diào)整啟動時間(步驟S21)。當(dāng)已過去的時間沒有超過調(diào)整啟動時間時(步驟S21否)，發(fā)電控制部分22返回步驟S14。
當(dāng)已過去的時間等于或超過(大于)調(diào)整啟動時間時(步驟S21是)，發(fā)電控制部分22計算從工作啟動開始提供給薄膜加熱器25a的電力量(啟動時供電量)，并且從ROM 22b讀取薄膜加熱器25a的參考供電量。
另外，發(fā)電控制部分22辨別提供給薄膜加熱器25a的電力量是否大于參考供電量(步驟S22)。當(dāng)提供給薄膜加熱器25a的電力量不大于參考供電量時(步驟S22否)，發(fā)電控制部分22返回步驟S14。
當(dāng)提供給薄膜加熱器25a的電力量大于參考供電量時(步驟S22是)，發(fā)電控制部分22將異常情況是由絕熱容器29中發(fā)生絕熱損壞等引起的可能性判定為高，并且前進到步驟S18和S19。
接著，當(dāng)讀取的重整部分25的溫度高于預(yù)置溫度時(步驟S20是)，發(fā)電控制部分21從ROM 22b讀取副產(chǎn)品去除部分26的調(diào)整啟動溫度，并且辨別在步驟S14所獲取的副產(chǎn)品去除部分26的啟動時溫度是否高于調(diào)整啟動溫度(步驟S23)。
類似地，當(dāng)副產(chǎn)品去除部分26的啟動時溫度不高于調(diào)整啟動溫度時(步驟S23否)，發(fā)電控制部分從ROM 22b讀取關(guān)于副產(chǎn)品去除部分26的調(diào)整啟動時間，并且從定時器34獲取當(dāng)前已過去的時間。同樣，發(fā)電控制部分22辨別所獲取的已過去時間是否超過(連續(xù)超過)調(diào)整啟動時間(步驟S24)。當(dāng)已過去的時間沒有超過調(diào)整啟動時間時，發(fā)電控制部分22返回步驟S14。
當(dāng)已過去的時間等于或超過(大于)調(diào)整啟動時間時(步驟S24是)，發(fā)電控制部分22計算從工作啟動開始提供給薄膜加熱器26a的電力量(啟動時供電量)，并且從ROM 22b讀取薄膜加熱器26a的參考供電量。同樣，發(fā)電控制部分22辨別提供給薄膜加熱器26a的電力量是否大于參考供電量(步驟S25)。當(dāng)當(dāng)前提供給薄膜加熱器26a的電力量不大于參考供電量時(步驟S25否)，發(fā)電控制部分22返回步驟S14。當(dāng)提供給薄膜加熱器26a的電力量大于參考供電量時(步驟S25是)，發(fā)電控制部分22將異常情況是由絕熱容器29中發(fā)生絕熱損壞等引起的可能性判定為高，并且前進到步驟S18和S19。
另外，當(dāng)讀取的副產(chǎn)品去除部分26的溫度高于預(yù)置溫度時(步驟S23是)，發(fā)電控制部分22判定在絕熱容器29中有常規(guī)的異常現(xiàn)象，并且終止啟動時的異常檢測過程。
《工作時的異常檢測過程》接著，將解釋電源系統(tǒng)20中的工作時異常檢測過程的操作。
圖8的流程圖示出了在電源系統(tǒng)工作時的異常檢測過程的操作。
由電源系統(tǒng)20的發(fā)電操作來連續(xù)(進行中)執(zhí)行工作時異常檢測過程；在平衡工作狀態(tài)時執(zhí)行該過程；以預(yù)定的時間間隔重復(fù)地執(zhí)行該過程；并且在電子設(shè)備10的活動期間設(shè)置該過程。異常檢測過程用于檢測由化學(xué)反應(yīng)部分50中的絕熱容器29的絕熱損壞等引起的異常情況的發(fā)生。
這里，在下面說明的用來執(zhí)行異常檢測過程的工作時異常檢測過程中，只著重于工作時的化學(xué)反應(yīng)部分50的多個化學(xué)反應(yīng)器中的重整部分25。這是因為重整部分25的結(jié)構(gòu)具有高于汽化部分24和副產(chǎn)品去除部分26的溫度水平，并且當(dāng)絕熱容器29的絕熱損壞引起的異常情況發(fā)生時，易于觀察到其在溫度改變中具有最大的影響。但是，本發(fā)明并不限于此，除了重整部分25之外，該配置也被設(shè)計來檢驗(檢查)汽化部分24或副產(chǎn)品去除部分26之一或兩者。這種情形中，即使較小的損壞也能被更快速地檢測到。
在工作時異常檢測過程中，發(fā)電控制部分22如圖8所示，首先過程以預(yù)先設(shè)置的周期每隔預(yù)定的時間間隔就繼續(xù)；從溫度檢測部分28輸入關(guān)于來自溫度傳感器25c的溫度檢測信號的溫度測量信號；并且獲取重整部分25的當(dāng)前溫度，作為工作時溫度。
發(fā)電控制部分22每隔預(yù)定的時間間隔，就測量提供給薄膜加熱器25a的當(dāng)前供電(供電測量裝置)。同樣，發(fā)電控制部分22基于從剩余量傳感器21b獲得的剩余量的變化，計算提供給發(fā)電部分60的用于發(fā)電的燃料供應(yīng)量(燃料供應(yīng)量檢測裝置)。另外，發(fā)電控制部分22指示RAM 22a存儲在重整部分25的工作啟動時的溫度值、當(dāng)前提供給薄膜加熱器25a的供電值、和用于發(fā)電的燃料供應(yīng)量數(shù)值(步驟S31)。
隨后，發(fā)電控制部分22從ROM 22b讀取重整部分25的工作啟動時的溫度改變允許限度的值；將每個預(yù)定時間間隔的溫度改變和工作時的溫度改變允許限度與在步驟S31值獲取的重整部分25的工作時溫度相比較；并且辨別是否發(fā)生迅速下降超過工作時溫度允許限度的情況，即，工作時的溫度改變和溫度下降量是否大于工作時溫度改變允許限度的值(步驟S32)。
同樣，當(dāng)工作時發(fā)生溫度迅速下降的現(xiàn)象時(步驟S32是)，發(fā)電控制部分22前進到步驟S34。
另一方面，當(dāng)工作時沒有發(fā)生溫度迅速下降的現(xiàn)象時(步驟S32否)，發(fā)電控制部分22辨別在步驟S31中獲取的提供給薄膜加熱器25a的先前電力是否適當(dāng)(步驟S33)。具體地，發(fā)電控制部分22讀取ROM22b先前存儲的工作時參考供電，并且辨別在獲取工作時溫度的那個周期中提供給薄膜加熱器25a的電力是否大于工作時參考供電。例如，在電源系統(tǒng)20中，這對應(yīng)于從電源系統(tǒng)20提供給電子設(shè)備10(負載)的電力的狀態(tài)，當(dāng)提供給薄膜加熱器的電力具有自動受控的配置時，即使發(fā)生由絕熱容器29的絕熱損壞等引起的異常情況，并且發(fā)生化學(xué)反應(yīng)器的溫度和發(fā)電臨時下降的現(xiàn)象，也可以通過自動增加提供給薄膜加熱器的電力，將其控制為補償溫度下降的部分。表面上看起來，情況得到了控制，從而不會發(fā)生溫度迅速下降。這種情形中，只通過監(jiān)控工作時溫度迅速下降的出現(xiàn)，就可以檢測到異常情況的發(fā)生。然后，辨別提供給薄膜加熱器的電力是否有任何大的增加，并且在檢測到絕熱中的異常情況等時去除泄漏。
然后，當(dāng)提供個薄膜加熱器25a的電力不大于工作時參考供電時(步驟S33否)，發(fā)電控制部分22終止工作時異常檢測過程，因為沒有異常情況。
當(dāng)提供給薄膜加熱器25a的電力大于工作時參考供電時(S33是)，發(fā)電控制部分22前進到步驟S34。
這樣，當(dāng)重整部分25的溫度測量迅速下降時，或者當(dāng)提供給薄膜加熱器25a的電力大于合適值時，另一方面，試圖檢驗(檢查)除了絕熱容器29的絕熱損壞外是否還有其他異常情況，以判斷發(fā)生某些異常情況的發(fā)生可能性以及異常情況的原因。
接著，在步驟S34中，通過每隔預(yù)定的時間間隔讀取存儲在RAM22a中的燃料注入量，發(fā)電控制部分22辨別發(fā)生的快速增加是否超過剛好在檢測到上述異常情況之前的燃料注入量的允許限度。具體地，發(fā)電控制部分22讀取ROM 22b中存儲的燃料供應(yīng)量允許限度(其示出了工作時的燃料供應(yīng)量的變化允許限度)，并且辨別燃料注入量的變化量是否大于燃料供應(yīng)量允許限度。同樣，當(dāng)發(fā)生的快速增加超過發(fā)電燃料的燃料供應(yīng)量的燃料供應(yīng)量允許限度時(步驟S34是)，發(fā)電控制部分22終止工作時異常檢測過程，因為沒有異常情況。這是因為其判定，當(dāng)發(fā)電燃料的燃料注入量迅速增加時，與迅速下降相對應(yīng)，提供給薄膜加熱器25a的電力增加，或者從當(dāng)前溫度到重整部分25(吸熱反應(yīng))溫度的溫度改變發(fā)生。
接著，當(dāng)沒有發(fā)生發(fā)電燃料的燃料供應(yīng)量迅速增加的現(xiàn)象時(步驟S34否)，發(fā)電控制部分22辨別發(fā)生的迅速下降是否超過剛好在檢測到上述異常情況之前的允許限度，并且讀取RAM 22a中存儲的每隔預(yù)定時間間隔提供給薄膜加熱器25a的電力(步驟S35)。具體地，發(fā)電控制部分22讀取ROM 22b先前存儲的工作時供電允許限度(其示出了工作時提供給薄膜加熱器25a的電力變化允許限度)，并且辨別供電的變化量是否大于工作時供電允許限度。
另外，當(dāng)發(fā)生迅速下降并由此導(dǎo)致工作時提供給薄膜加熱器25a的電力超過供電允許限度時(步驟S35是)，發(fā)電控制部分22終止工作時異常檢測過程。這是因為其判定，當(dāng)提供給薄膜加熱器25a的電力迅速減少時，與迅速下降相對應(yīng)，提供給薄膜加熱器25a的電力增加，或者從重整部分25的預(yù)置溫度的溫度改變發(fā)生。
當(dāng)提供給薄膜加熱器25a的電力迅速減少時(步驟S35否)，發(fā)電控制部分22判定發(fā)生了由絕熱容器29的絕熱損壞等引起的異常情況；向CPU 11發(fā)送命令信號“發(fā)生絕熱損壞的可能性高”，并且還將該命令信號輸出到信息部分33(步驟S36)。
因此，在電源系統(tǒng)20進行發(fā)電工作時，判斷工作時異常的發(fā)生，例如，一旦絕熱容器29中發(fā)生絕熱損壞等異常情況，則周圍的空氣迅速從損壞部分進入；絕熱功能迅速降低；熱量泄漏迅速增加；溫度控制失配；溫度迅速降低，或者響應(yīng)于溫度的迅速降低，將發(fā)生溫度控制使得提供給薄膜加熱器的電力迅速增加的現(xiàn)象。然后，當(dāng)檢測到這種現(xiàn)象，并且燃料注入量迅速增加或?qū)Ρ∧ぜ訜崞鞯墓╇娧杆贉p少時，當(dāng)不存在絕熱損壞之外的其他主要原因時，判定發(fā)生絕熱損壞的可能性高。
接著，信息部分33通過音頻、屏幕顯示或光學(xué)等向用戶報告命令“發(fā)生絕熱損壞的可能性高”。
另外，發(fā)電控制部分22向泵23輸出燃料供應(yīng)控制信號，從而中止發(fā)電燃料的進料(步驟S37)；向驅(qū)動器24b、25b、26b輸出溫度控制信號，從而可以中止提供給薄膜加熱器24a、25a、26a的電力(步驟S38)；并且執(zhí)行工作時異常檢測過程。
如上所述，根據(jù)本實施例，在電源系統(tǒng)20以及發(fā)電部分60的汽化部分24、重整部分25和副產(chǎn)品去除部分26的每個化學(xué)反應(yīng)器的啟動時，當(dāng)提供了對薄膜加熱器的供電并且從啟動開始過去的時間變?yōu)檎{(diào)整啟動時間時，基于每個部分的溫度是否變?yōu)楦哂陬A(yù)置溫度的辨別，可以檢測到絕熱容器29中絕熱損壞等引起的異常情況的發(fā)生。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在電源系統(tǒng)20的發(fā)電工作期間，通過辨別在重整部分25中是否發(fā)生從預(yù)置溫度的溫度迅速下降；當(dāng)發(fā)生溫度迅速下降時燃料供應(yīng)量是否迅速增加；以及提供給薄膜加熱器25a的電力是否迅速下降，可以檢測到絕熱容器29的絕熱損壞等引起的異常情況的發(fā)生。此外，通過在重整部分25中沒有發(fā)生從預(yù)置溫度的溫度迅速下降時，辨別提供給薄膜加熱器25a的電力是否大于參考供電；在供電變?yōu)榇笥趨⒖脊╇姇r燃料供應(yīng)量是否迅速增加；以及提供給薄膜加熱器25a的電力是否迅速減少，可以檢測到絕熱容器29的絕熱損壞等引起的異常情況。
另外，可以從信息部分33向用戶報告命令通知發(fā)生絕熱容器29的絕熱損壞的可能性高。
至此，根據(jù)本實施例，不是為了排他目的而僅僅將該檢測器用作真空傳感器或氣壓傳感器等，通過執(zhí)行啟動時異常檢測過程和工作時異常檢測過程，可以簡單地檢測到由絕熱損壞等引起的電源系統(tǒng)的異常情況，并且可以小型化電源系統(tǒng)，并減少成本。
《電源系統(tǒng)的第二實施例》接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)的第二實施例。
圖9的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)的第二實施例。
這里，用與上述第一實施例中相同的命名法來表示電源系統(tǒng)20的組成，以簡化或省略描述，并且主要解釋不同的部分。
如圖9所示，根據(jù)本實施例的電源系統(tǒng)40包括分開的部分一燃料盒21和發(fā)電模塊40a。燃料盒21是可拆卸的。發(fā)電模塊40基于從燃料盒21提供的發(fā)電燃料，產(chǎn)生預(yù)定的電力(電能)。
如圖9所示，關(guān)于本實施例的發(fā)電模塊40a包括泵43，其執(zhí)行從燃料盒21提供的發(fā)電燃料的傳送或停止；包括汽化部分44、重整部分45和副產(chǎn)品去除部分46在內(nèi)的多個化學(xué)反應(yīng)器；設(shè)置在每個化學(xué)反應(yīng)器中的薄膜加熱器44a、45a、46a；絕熱容器49；以及發(fā)電部分80，其具有化學(xué)反應(yīng)部分70和燃料電池27；驅(qū)動器44b、45b、46b，它們使用發(fā)電部分80產(chǎn)生的一部分電力來供電以驅(qū)動薄膜加熱器44a、45a、46a；和溫度檢測部分48。另外，發(fā)電控制部分包括RAM 42a和ROM 42b。
在本實施例中，薄膜加熱器44a、45a、46a不僅分別加熱汽化部分44、重整部分45和副產(chǎn)品去除部分46，還被用來檢測每個部分的溫度。
在溫度檢測部分48中，通過測量從驅(qū)動器44b、45b、46b提供給薄膜加熱器44a、45a、46a的用于加熱每個薄膜加熱器的電流相關(guān)的電壓，來執(zhí)行溫度檢測；將結(jié)果輸出到發(fā)電控制部分42。發(fā)電控制部分42從相同的測量值計算每個薄膜加熱器的電阻值，并且計算與該電阻相對應(yīng)的溫度。因此，可以減少從每個化學(xué)反應(yīng)器伸出絕熱容器49的線路的數(shù)目；可以抑制經(jīng)由這些線路從絕熱容器的熱量泄漏；可以提高加熱效率；并且因為不使用溫度傳感器，所以可以減少成本。
接著，該電源系統(tǒng)40中的啟動時異常檢測過程本質(zhì)上與圖7中的電源系統(tǒng)20的啟動時異常檢測過程相同。在第二實施例中，圖7的步驟S14中的溫度測量通過使用薄膜加熱器44a、45a、46a來執(zhí)行。
另外，電源系統(tǒng)40中的工作時異常檢測過程本質(zhì)上與圖8中電源系統(tǒng)20的工作時異常檢測過程相同。
如上所述，在第二實施例中，啟動時和工作時的異常檢測過程與上述第一實施例相同。不是僅僅使用本發(fā)明作為真空傳感器或氣壓傳感器等，可以簡單地檢測到由絕熱損壞等引起的電源系統(tǒng)的異常情況；并且，還可以降低成本，因為通過使用薄膜加熱器來執(zhí)行溫度檢測可以提高加熱效率。
此外，在第一和第二實施例中，絕熱容器裝入了整個配置(具有每個化學(xué)反應(yīng)器中的薄膜加熱器，并且每個化學(xué)反應(yīng)器包括汽化部分、重整部分和副產(chǎn)品去除部分)，雖然該配置被形成為一體的一個單元，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，在每個汽化部分及其薄膜加熱器、重整部分及其薄膜加熱器、以及副產(chǎn)品去除部分及其薄膜加熱器中分別形成絕熱容器也是合適的。對于這種分別形成的配置，在異常檢測過程中，其在工作時分別對汽化部分、重整部分和副產(chǎn)品去除部分執(zhí)行獨立的檢驗(檢查)。
此外，在上述每個實施例的描述中，雖然啟動時和工作時的異常檢測過程的執(zhí)行假定其檢測到發(fā)生了由發(fā)電部分的化學(xué)反應(yīng)部分中的絕熱容器的絕熱損壞引起損壞，并基于化學(xué)反應(yīng)器的溫度來執(zhí)行電源系統(tǒng)的異常檢測，但是異常檢測過程并不限于絕熱容器的絕熱損壞。簡而言之，由于某一具體部分被損壞等原因，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)器中的熱量泄漏到外部的異常情況。
此外，在第一和第二實施例中，雖然薄膜加熱器執(zhí)行對每個化學(xué)反應(yīng)器的加熱，但是本發(fā)明并不局限于此，因為除了薄膜加熱器之外使用催化燃燒設(shè)備也是適合的。
同樣，在第一實施例中只使用催化燃燒設(shè)備來代替薄膜加熱器也是合適的。
最后，在第一和第二實施例中，當(dāng)在電源系統(tǒng)中形成信息部分并且存在由絕熱損壞等引起的異常情況時，系統(tǒng)報告命令發(fā)生了異常情況，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，在一種配置中，在電源系統(tǒng)中沒有形成信息部分，但是包括某些其他信息裝置或電子設(shè)備屏幕顯示器；并且當(dāng)存在由絕熱損壞等引起的異常情況時，從電源系統(tǒng)向CPU發(fā)送命令信號發(fā)生了異常情況，在一種配置中，可以從CPU側(cè)向某些其他信息裝置或電子設(shè)備屏幕顯示器報告異常發(fā)生的命令。
雖然參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不受這里對其描述的任何細節(jié)的限制。
因為不脫離本發(fā)明實質(zhì)特性的精神可以按照多種形式實現(xiàn)本發(fā)明，所以這里的實施例只是說明性的，而不是限制性的，因為本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求定義，而不是由前面的描述定義，并且落在權(quán)利要求的條件和范圍內(nèi)或者本發(fā)明的這些條件和范圍的等同物內(nèi)的所有變化都被權(quán)利要求所包括。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生電力的電源系統(tǒng)，包括發(fā)電部分(60、80)，其產(chǎn)生所述電力，所述發(fā)電部分包括至少一個化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)，將發(fā)電燃料提供給所述化學(xué)反應(yīng)部分，和加熱部分，其加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)；溫度檢測部分(28、48)，其檢測所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度；和發(fā)電控制部分(22、42)，其包括異常判斷裝置，所述異常判斷裝置至少基于所述溫度檢測部分所檢測到的所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度，來判斷所述電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22)還包括溫度改變檢測裝置，所述溫度改變檢測裝置基于所述溫度檢測部分(28、48)對所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的檢測，來檢測所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的時間響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22)包括溫度改變辨別裝置，所述溫度改變辨別裝置確定由所述溫度改變檢測裝置所檢測到的溫度改變是否是適當(dāng)?shù)淖兓俊?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述溫度改變辨別裝置確定所述溫度改變量不是所述適當(dāng)?shù)淖兓繒r，所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述溫度改變辨別裝置中所述適當(dāng)?shù)淖兓渴桥c所述化學(xué)反應(yīng)部分中所述加熱部分對所述化學(xué)反應(yīng)部分的加熱狀態(tài)相一致的溫度改變量。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述溫度改變辨別裝置中所述適當(dāng)?shù)淖兓渴桥c所述化學(xué)反應(yīng)部分中所述加熱部分對所述化學(xué)反應(yīng)部分的加熱狀態(tài)以及所述化學(xué)反應(yīng)部分中發(fā)電燃料的供應(yīng)狀態(tài)相一致的溫度改變的溫度改變量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)包括絕熱容(29、49)，所述絕熱容(29、49)至少將所述加熱部分與周圍空氣隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源系統(tǒng)，其特征在于在所述絕熱容器(29、49)的內(nèi)壁表面至少與所述加熱部分之間形成間隙；在所述間隙內(nèi)實質(zhì)上是真空狀態(tài)，以及是任何一種這樣的狀態(tài)其中裝入的氣體的導(dǎo)熱率低于所述絕熱容器(29、49)的結(jié)構(gòu)組件的導(dǎo)熱率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電部分(60、80)包括燃料電池(27)，所述燃料電池(27)使用包括用于發(fā)電的氫燃料在內(nèi)的指定燃料元素，通過電化學(xué)反應(yīng)，來產(chǎn)生所述電力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)至少包括多個化學(xué)反應(yīng)器，所述化學(xué)反應(yīng)器包括將發(fā)電燃料汽化的燃料汽化部分(24、44)；和燃料重整部分(25、45)，其從所述被汽化的發(fā)電燃料產(chǎn)生所述指定的燃料元素。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)還包括副產(chǎn)品去除部分(26、46)，所述副產(chǎn)品去除部分(26、46)通過催化反應(yīng)，將所述燃料重整部分(25、45)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品去除。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)中的多個化學(xué)反應(yīng)器中的每一個都包括絕熱容器(29、49)，用于至少將所述加熱部分與周圍空氣隔離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源系統(tǒng)，其特征在于在所述絕熱容器(29、49)的內(nèi)壁表面至少與所述加熱部分之間形成間隙；在所述間隙內(nèi)實質(zhì)上是真空狀態(tài)，以及是任何一種這樣的狀態(tài)其中裝入的氣體的導(dǎo)熱率低于所述絕熱容器(29、49)的結(jié)構(gòu)組件的導(dǎo)熱率。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述溫度檢測部分(28、48)包括檢測所述化學(xué)反應(yīng)部分中多個化學(xué)反應(yīng)器的各個溫度的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述溫度檢測部分中檢測所述溫度的所述裝置具有設(shè)置在所述化學(xué)反應(yīng)部分中的多個化學(xué)反應(yīng)器中的每一個中的溫度傳感器(24c、25c、26c)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述加熱部分包括加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分中的多個化學(xué)反應(yīng)器的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述加熱部分包括設(shè)置在所述化學(xué)反應(yīng)部分中的多個化學(xué)反應(yīng)器中的每一個中的加熱器(44a、45a、46a)；并且所述溫度檢測部分(48)使用所述加熱器，并且基于根據(jù)這些加熱器的電阻值的溫度的變化，來檢測溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)包括至少多個襯底(251、252)，它們彼此結(jié)合；和至少一個通道(255)，處于多個襯底中的至少一個表面中，向所述通道提供發(fā)電燃料；和設(shè)置在多個襯底中的至少一個襯底的至少一個表面上的所述加熱部分，其包括加熱所述通道的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電源系統(tǒng)，其特征在于在所述通道的至少一部分中形成反應(yīng)催化劑層(256)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述加熱部分包括設(shè)置在所述襯底的至少一個表面中的加熱器(24a、25a、26a、44a、45a、46a)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述加熱器的形狀與所述通道的平面形狀相對應(yīng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括定時器(34)，所述定時器(34)對從所述加熱部分對所述化學(xué)反應(yīng)部分的加熱啟動時間開始的加熱過去時間進行計時。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括裝置，當(dāng)所述定時器的所述加熱過去時間變?yōu)轭A(yù)定的調(diào)整啟動時間時，所述裝置通過所述溫度檢測部分，來檢測啟動時所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括溫度改變辨別裝置，所述溫度改變辨別裝置通過比較所述啟動時的溫度和所述預(yù)定的調(diào)整啟動溫度，來辨別相對差。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電源系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述溫度改變辨別裝置確定所述啟動時的溫度低于所述調(diào)整啟動溫度時，所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括供電測量裝置，所述供電測量裝置測量提供給所述加熱部分的供電。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括裝置，當(dāng)根據(jù)所述定時器的所述加熱過去時間變?yōu)樗鲱A(yù)定的調(diào)整啟動時間時，所述裝置通過所述供電測量裝置，來測量提供給所述加熱部分的供電量，作為啟動時的供電量。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括溫度改變辨別裝置，其通過比較所述啟動時的溫度和所述預(yù)定的調(diào)整啟動溫度，來辨別相對差；和供電量辨別裝置，其通過比較提供給所述加熱部分的所述啟動時供電量和參考供電量，來辨別相對差。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電源系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述溫度改變辨別裝置確定所述啟動時的溫度低于所述調(diào)整啟動溫度，并且所述供電量辨別裝置確定所述啟動時供電量等于或大于所述參考供電量時，所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括裝置，所述裝置基于所述溫度檢測部分在所述發(fā)電部分工作時對所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的檢測，來檢測所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的時間響應(yīng)，作為工作時溫度改變。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括溫度改變辨別裝置，所述溫度改變辨別裝置通過比較所述工作時溫度改變與預(yù)定的工作時溫度改變允許限度，來辨別是否偏離了所述工作時溫度改變允許限度。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述異常判斷裝置基于所述溫度改變辨別裝置對所述工作時溫度改變是否偏離所述工作時溫度允許限度的辨別結(jié)果，來判斷在所述電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括燃料供應(yīng)量檢測裝置，其檢測提供給所述發(fā)電部分的發(fā)電燃料供應(yīng)量；和供電測量裝置，其測量提供給所述加熱部分的供電。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括燃料供應(yīng)量辨別裝置，其通過比較由所述燃料供應(yīng)量檢測裝置檢測到的已提供發(fā)電燃料量與預(yù)定的燃料供應(yīng)量允許限度，來辨別是否偏離了所述燃料供應(yīng)允許限度；和供電辨別裝置，其通過比較由所述供電測量裝置測量到的供電與預(yù)定的工作時供電允許限度，來辨別是否偏離了所述工作時供電允許限度。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電源系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述供電辨別裝置確定所述供電處于所述工作時供電允許限度之內(nèi)，所述燃料供應(yīng)量辨別裝置確定所述發(fā)電燃料的供應(yīng)處于所述燃料供應(yīng)量允許限度之內(nèi)，并且所述溫度改變辨別裝置確定在工作時所述工作時溫度改變在溫度下降方向偏離了所述溫度改變允許限度時，所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)還包括裝置，所述裝置在檢測所述工作時溫度改變的同時比較提供給所述加熱部分的供電與所述工作時參考供電；并且當(dāng)所述溫度改變辨別裝置確定所述工作時溫度改變處于所述溫度改變允許限度之內(nèi)，在檢測工作時溫度改變時提供給所述加熱部分的供電被確定為超過所述工作時參考供電，所述燃料供應(yīng)量辨別裝置確定所述發(fā)電燃料供應(yīng)量處于所述燃料供應(yīng)量允許限度之內(nèi)，并且所述供電辨別裝置確定所述供電處于所述供電允許限度之內(nèi)時，所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于包括信息部分(33)，當(dāng)所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況時，所述信息部分(33)執(zhí)行預(yù)定信息。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述信息部分(33)至少包括任意顯示裝置、音頻輸出裝置和振蕩發(fā)生裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括裝置，當(dāng)所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況時，所述裝置中止所述加熱部分對所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)的加熱。
40.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)電燃料供應(yīng)部分(23)，其向所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)提供發(fā)電燃料。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電控制部分(22、42)包括裝置，當(dāng)所述異常判斷裝置判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況時，所述裝置中止所述燃料供應(yīng)部分(23)向所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)的發(fā)電燃料送料。
42.一種電源系統(tǒng)的異常檢測方法，所述電源系統(tǒng)至少包括用于發(fā)電的發(fā)電部分，所述發(fā)電部分包括至少一個化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)，所述化學(xué)反應(yīng)部分(50、70)基于向該化學(xué)反應(yīng)部分的發(fā)電燃料的送料，所述方法包括加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分的步驟；伴隨著對所述化學(xué)反應(yīng)部分的加熱，檢測溫度的步驟；和基于所述化學(xué)反應(yīng)部分的檢測溫度，至少判斷所述電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況的步驟。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于包括如下步驟對從所述化學(xué)反應(yīng)部分的加熱啟動時間開始的加熱過去時間進行計時。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于檢測所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的步驟包括如下步驟當(dāng)所述加熱過去時間變?yōu)轭A(yù)定的調(diào)整啟動時間時，檢測所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度，作為啟動時溫度。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于判斷所述電源系統(tǒng)是否發(fā)生異常情況的步驟包括如下步驟比較所述啟動時溫度與預(yù)定的調(diào)整啟動溫度；和當(dāng)所述啟動時溫度低于所述調(diào)整啟動溫度時，判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于所述電源系統(tǒng)包括加熱部分，向所述加熱部分提供電力，并且所述加熱部分加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分；并且所述電源系統(tǒng)異常檢測方法包括如下步驟測量提供給所述加熱部分、用于加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分的供電量。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于測量所述供電量的步驟包括如下步驟測量直至所述加熱過去時間變?yōu)樗鲱A(yù)定的調(diào)整啟動時間時所提供的供電量，作為啟動時供電量。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于判斷在所述電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況的步驟包括如下步驟比較所述啟動時溫度與所述預(yù)定的調(diào)整啟動溫度；比較所述啟動時供電量與預(yù)定的參考供電量；和當(dāng)所述啟動時供電量等于或大于所述參考供電量，并且所述啟動時溫度低于所述調(diào)整啟動溫度時，判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
49.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，包括如下步驟基于在所述發(fā)電部分的發(fā)電工作期間對所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的測量，來檢測所述化學(xué)反應(yīng)部分的溫度的時間響應(yīng)，作為工作時溫度改變。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于判斷在所述電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況的步驟包括如下步驟比較所述工作時溫度改變與預(yù)定的工作時溫度改變允許限度；和當(dāng)所述工作時溫度改變偏離所述工作時溫度改變允許限度時，判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，包括如下步驟檢測提供給所述化學(xué)反應(yīng)部分的發(fā)電燃料供應(yīng)。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于所述電源系統(tǒng)包括加熱部分，向所述加熱部分提供電力，并且所述加熱部分加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分；并且所述電源系統(tǒng)異常檢測方法包括如下步驟測量提供給所述加熱部分用于加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分的供電。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于判斷在所述電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況的步驟包括如下步驟比較所述工作時溫度改變與所述工作時溫度改變允許限度；通過比較所提供的發(fā)電燃料量與所述預(yù)定的燃料供應(yīng)量允許限度，辨別是否偏離所述燃料供應(yīng)允許限度；通過比較所述供電與所述預(yù)定的工作時供電允許限度，辨別是否偏離所述工作時供電允許限度；和當(dāng)在工作時，所述工作時溫度改變被確定為在溫度下降方向偏離了所述溫度改變允許限度，所述發(fā)電燃料供應(yīng)被確定為處于所述燃料供應(yīng)量允許限度之內(nèi)，并且所述供電被確定為處于所述工作時供電允許限度之內(nèi)時，判定所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于判斷在所述電源系統(tǒng)中是否發(fā)生異常情況的的步驟包括如下步驟通過比較所述工作時溫度改變與所述預(yù)定的工作時溫度改變允許限度，辨別在檢測工作時溫度改變時提供來加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分的電力是否是適當(dāng)值；通過比較所述發(fā)電燃料供應(yīng)與所述預(yù)定的燃料供應(yīng)量允許限度，辨別是否偏離所述工作時的燃料供應(yīng)量允許限度；通過比較所述供電與所述預(yù)定的工作時供電允許限度，辨別是否偏離了所述工作時供電允許限度；并且當(dāng)發(fā)生的所述工作時溫度改變處于所述工作時溫度改變允許限度之內(nèi)，在工作時溫度改變時提供來加熱所述化學(xué)反應(yīng)部分的所述供電被確定為超過所述適當(dāng)值，所述供電被確定為處于所述工作時供電允許限度之內(nèi)，并且所述發(fā)電燃料供應(yīng)量被確定為處于所述燃料供應(yīng)量允許限度之內(nèi)時，判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
55.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于所述電源系統(tǒng)異常檢測方法包括如下步驟當(dāng)判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況時，執(zhí)行預(yù)定的信息。
56.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于所述電源系統(tǒng)異常檢測方法包括如下步驟當(dāng)判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況時，中止對所述化學(xué)反應(yīng)部分的加熱。
57.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電源系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于所述電源系統(tǒng)異常檢測方法包括如下步驟當(dāng)判定在所述電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況時，中止向所述化學(xué)反應(yīng)部分的發(fā)電燃料的送料。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生電力的電源系統(tǒng)至少包括用于發(fā)電的發(fā)電部分，所述發(fā)電部分包括至少一個化學(xué)反應(yīng)部分，將發(fā)電燃料提供給該化學(xué)反應(yīng)部分；加熱部分，用于對化學(xué)部分進行加熱；并且包括溫度檢測部分，用于檢測化學(xué)反應(yīng)部分的溫度，所述溫度檢測部分包括異常判斷裝置，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)部分的溫度改變被確定為不是基于加熱部分的熱量的適當(dāng)變化量時，所述異常判斷裝置判定在電源系統(tǒng)中發(fā)生異常情況。
文檔編號H01M8/04GK1717828SQ200380104279
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
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