燃料电池电力感测方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池电力感测方法及其应用，一种燃料电池电力感测方法，包括下列步骤：提供一燃料电池电气连接至一主控电路，该主控电路具有电压／电流判别手段以及储存手段的电路；演算瞬时电压改变率，其在燃料电池激活而供给负载电力后，电压自初始电压下降至稳态电压的瞬时过程中，撷取第一参考时间与第二参考时间的电压值，并透过该主控电路使用电压／电流判别手段进行演算电压随着时间的改变率；检验瞬时电压改变率的对应关系，其主控电路透过储存手段所储存的瞬时电压改变率与特定操作温度下的燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系，而获得燃料电池进入稳态时的稳态电压值与稳态电流值；以及检验燃料电池输出电力是否满足额定输出，其透过前述步骤所获得的稳态时的稳态电压值与稳态电流值，并经由主控电路演算其功率，判断燃料电池输出电力是否满足额定输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃料电池电力感测方法及其应用，尤其涉及透过燃料电池的时间与电压特性曲线以及电压与燃料电池操作温度、燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系，而获得燃料电池的电气性质与操作温度。
技术介绍
现有燃料电池具有利用富氢燃料(如甲醇)与氧燃料进行电化学反应而输出电力的电池核心，而该电池核心的运作状态(如输出电压/电流)是透过燃料电池核心的操作条件设定所达成，其中燃料电池所产生的电力透过集电网而输出。通常，这类的燃料电池需要一控制手段监控其电力输出状况，可是燃料电池在定电流输出时，自连接至负载开始，其电压会逐渐下降，直到经过约数十秒之后，电压才会进入稳态的定电压状态，如图3所示。然而，若要透过电路侦测稳态的电压/电流值，需要经过很长的反应时间，如此对于控制的需求相当不利，且无法达到实时的监控。再者，通常在使用燃料电池的电子系统中，会搭配其它电力能源输出装置，例如可充电式锂电池的二次电池，其中也必须实时地监控燃料电池的输出功率，以调节燃料电池与二次电池之间的电力输出，使得能实时反应负载。本专利技术的专利技术人有鉴于现有燃料电池无法快速反应燃料电池的输出电力，乃亟思专利技术而改良一种电池电力感测方法，使得可达到实时监控燃料电池输出的电压、电流以及功率。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种燃料电池电力感测方法，使得可以在燃料电池进入稳态前，就可得知燃料电池所输出的电压、电流以及功率。本专利技术的另一目的是提供一种燃料电池电力感测方法，并透过燃料电池的输出特性，使得可在燃料电池的瞬时过程中，可得知燃料电池所输出的电压、电流、功率以及其操作温度。本专利技术的再一目的是提供一种燃料电池电力感测方法，并应用于搭配一二次电池的系统中，透过实时监控燃料电池的电力输出，而可同时调节二次电池的电力输出，用以达到负载所需的电力输出。为了达成本专利技术上述目的，本专利技术提供一种燃料电池电力感测方法及其应用，一种燃料电池电力感测方法，包括下列步骤提供一燃料电池电气连接至一主控电路，该主控电路具有电压/电流判别手段以及储存手段的电路；演算瞬时电压改变率，其在燃料电池激活而供给负载电力后，电压自初始电压下降至稳态电压的瞬时过程中，撷取第一参考时间与第二参考时间的电压值，并透过该主控电路使用电压/电流判别手段进行演算电压随着时间的改变率；检验瞬时电压改变率的对应关系，其主控电路透过储存手段所储存的瞬时电压改变率与特定操作温度下的燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系，而获得燃料电池进入稳态时的稳态电压值与稳态电流值；以及检验燃料电池输出电力是否满足额定输出，其透过前述步骤所获得的稳态时的稳态电压值与稳态电流值，并经由主控电路演算其功率，判断燃料电池输出电力是否满足额定输出。再者，本专利技术亦可应用于燃料电池配合其它电力能源输出装置而提供多能源输出。另外，本专利技术的主控电路可具有温度感测机制，此温度感测机制可以透过撷取燃料电池无负载下的起始电压，并透过该储存手段储存的燃料电池无负载下的起始电压与燃料电池操作温度的对应关系，而获得燃料电池的操作温度。为使本领域的普通技术人员了解本专利技术的目的、特征及功效，现通过下述具体实施例，并配合所附的图式，对本专利技术详加说明如后。附图说明图1为本专利技术燃料电池电力感测方法及其应用于一具有负载的电路的组件关联示意图；图2为应用本专利技术燃料电池电力感测方法的系统的操作流程图；图3为本专利技术使用的燃料电池激活操作直到稳定的时间-电压关系的示意图；图4为本专利技术燃料电池电力感测方法的瞬时电压改变率与燃料电池操作温度、燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系的示意图；图5为本专利技术燃料电池电力感测方法及其应用于一具有负载的第二种实施例的电路组件关联示意图；图6为应用本专利技术燃料电池电力感测方法的系统第二种实施例的操作流程图。图号编号说明燃料电池1主控电路2温度感测机制21逻辑演算器22存储元件23直流电压转换器24负载3第二电池4 步骤101侦测燃料电池操作温度步骤102演算瞬时电压改变率步骤103检验瞬时电压改变率的对应关系步骤104检验燃料电池输出电力是否满足额定输出步骤201侦测燃料电池操作温度步骤202演算瞬时电压改变率步骤203检验瞬时电压改变率的对应关系步骤204检验燃料电池输出电力是否足以供应负载步骤205调节燃料电池输出电力t0激活时间t1第一参考时间t2第二参考时间V0t0时的起始电压V1t1时的电压V2t2时的电压VS稳态电压IS稳态电流具体实施方式图1为本专利技术燃料电池电力感测方法及其应用于一具有负载的电路的组件关联示意图。请参考图1所示，本专利技术的一燃料电池1电气连接至一主控电路2，且该主控电路2电气连接至一负载3，用以透过该主控电路2操作该燃料电池1的运作，并将燃料电池1转换的电压后的电力供给该负载3使用。其中，该燃料电池1是通过富氢燃料、氧燃料以及触媒物质进行电化学反应而产生电力的一种能量转换器，并可输出该燃料电池1所产生的电力至该主控电路2；该主控电路2具有电压/电流判别手段以及储存手段的电路，且该电压/电流判别手段演算电压随着时间的改变率，该储存手段则储存瞬时电压改变率与燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系，而此对应关系可以直接以数值表或者是关系式的方式存在。前述的燃料电池1是一利用印刷电路板制程所制造的燃料电池。另外，前述使用本专利技术燃料电池电力感测方法的系统中，该主控电路2可进一步具有一温度感测机制21，该温度感测机制21可以是一温度传感器，如热电偶(thermocouple)或其它任何可感测温度的装置，因而可用以感测该燃料电池1的温度，并可将此温度值回馈至该主控电路2，而提供该燃料电池1的运作温度。而此状况下，该储存手段则储存瞬时电压改变率与燃料电池操作温度、燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系。图2为应用本专利技术燃料电池电力感测方法的系统的操作流程图；图3为本专利技术使用的燃料电池激活操作直到稳定的时间-电压关系的示意图；图4为本专利技术燃料电池电力感测方法的瞬时电压改变率与燃料电池操作温度、燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系的示意图。如参考图2所示，应用本专利技术燃料电池电力感测方法的系统的操作步骤包括步骤101、步骤102、步骤103以及步骤104。基于前述应用本专利技术燃料电池电力感测方法的系统，其运作的步骤包括步骤101侦测燃料电池操作温度，其开始操作该燃料电池1，且该温度感测机制21回馈燃料电池1的温度状态至该主控电路2；步骤102演算瞬时电压改变率，如参考图3所示，该主控电路2透过其电压/电流判别手段进行演算电压随着时间的改变率，其中，燃料电池1起始电压为V0，此电压V0是在无负载下且燃料电池在特定操作温度下的特性，然而当燃料电池1在时间t0激活而供给负载3电力后，电压V0会逐渐衰减，且电流为稳定的IS值(但此时此电流值未知)，因此可在第一参考时间t1与第二参考时间t2分别撷取对应的电压值V1与V2，并透过主控电路2演算出瞬时电压改变率；步骤103，检验瞬时电压改变率的对应关系，其主控电路2透过如图4所示的瞬时电压改变率与燃料电池操作温度、燃料电池输出电压以及燃料电池输出电流的对应关系，并将前述步骤所获得的操作温度与瞬时电压改变率对应至该关系中，因而可再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池电力感测方法，包括下列步骤：提供一燃料电池电气连接至一主控电路，该主控电路具有电压／电流判别手段以及储存手段的电路；演算瞬时电压改变率，其在燃料电池激活而供给负载电力后，电压自初始电压下降至稳态电压的瞬时过程中， 撷取第一参考时间与第二参考时间的电压值，并透过该主控电路使用电压／电流判别手段进行演算电压随着时间的改变率；检验瞬时电压改变率的对应关系，其为主控电路透过储存手段所储存的瞬时电压改变率与特定操作温度下的燃料电池输出电压以及燃料电池输 出电流的对应关系，而获得燃料电池进入稳态时的稳态电压值与稳态电流值；以及检验燃料电池输出电力是否满足额定输出，其透过前述步骤所获得的稳态时的稳态电压值与稳态电流值，并经由主控电路演算其功率，判断燃料电池输出电力是否满足额定输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：童俊卿，邓丰毅，王裕进，汤毓麟，
申请(专利权)人：思柏科技股份有限公司，胜光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]