液态燃料电池系统及其升压单元技术方案

本发明专利技术包括：输出第一电压的液态燃料电池单元（１），将从液态燃料电池单元（１）输出的第一电压（Ｖｉｎ）升压并将经升压的第二电压（Ｖｏｕｔ）输出到电子装置的升压电路（８），以及第一控制电路（９１）。第一控制电路（９１）将从液态燃料电池单元输出的第一电压（Ｖｉｎ）和预置的第一门限电压（Ｖｃｏｎｔ）进行比较，并根据比较结果控制升压电路（８），以使第一电压（Ｖｉｎ）不落在第一门限电压（Ｖｃｏｎｔ）之下，或使第一电压（Ｖｉｎ）保持第一门限电压（Ｖｃｏｎｔ）或高于第一门限电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液态燃料电池系统及其升压单元
本专利技术涉及一种液态燃料电池系统，更具体地涉及一种用作具有随时间波动的负载的电子装置的电源的一种液态燃料电池系统及其升压单元。
技术介绍
最近，已开发成功了通过直接从诸如甲烷或乙醇的液态燃料中提取质子而产生电能的液态燃料电池系统。由于不需要调节剂，这种类型的液态电池仅需要很小的燃料体积，由此它们被期望作为诸如便携式个人计算机、个人数字助理(PDA)和视频/音频播放器的便携电子装置的电源。诸如直接甲烷燃料电池(DMFC)的液态燃料电池系统的一个电池堆的电动势很小。因此，为了将这种液态燃料电池系统用作便携式电子装置的电源，需要将大量的电池堆串联地堆叠起来以提高输出电压。如果大量电池堆被串联地堆叠，系统的尺寸会增加。因此，普遍地研究使用诸如DC-DC变换器的升压电路。不幸的是，液态燃料电池系统中的燃料电池自身的内阻很高。因此，当液态燃料电池系统被用作负载随时间波动的便携式电子装置的电源时，如果负载增加，由于升压电路的操作，燃料电池的输出电压会明显地降低。在某些情况下，燃料电池会断电。另一方面，已提出具有防止过供电功能的车用燃料电池系统以便控制负载波动。如日本专利申请KOKAI的公开号2002-44807的文献中公开的那样，该系统使用将燃料电池和副电池组合使用的混合供电方法。如果燃料电池的输出超过预设的允许值时，DC-DC变换器的输出命令信号值根据负载的增加而减少。这防止从燃料电池到负载的超过额定输出的过供电。在前述传统提出的系统中，防止从燃料电池到负载超过额定输出的过供电-->是可能的。然而，在低于额定输出的区域内，燃料电池的输出仍旧根据负载中的波动而波动。因此，燃料电池断电的麻烦并未消除，另外这减少了电源的稳定性和功率产生效率。本专利技术的一个目的是提供始终相对负载波动能使电源稳定并能保持高的功率发生效率的一种液态燃料电池系统及其升压单元。
技术实现思路
为了实现上面的目的，本专利技术的模式包括：输出第一电压的液态燃料电池单元；将从液态燃料电池单元输出的第一电压输出升压并将升压后的第二电压提供给负载随时间波动的电子装置的升压电路；以及第一控制电路。第一控制电路将从液态燃料电池单元输出的第一电压输出与预置第一门限电压进行比较，并根据比较结果控制升压电路以抑制第一电压中的变化。第一控制电路的升压电路控制模式包括一种模式：在该模式中，根据比较结果而控制升压电路，由此使第一电压不会降至第一门限电压之下；以及另一种模式：在该模式中，根据比较结果而控制升压电路，由此使第一电压保持在第一门限电压或高于第一门限电压。附图说明图1是表示根据本专利技术第一实施例的液态燃料电池系统的示意图；图2是表示图1所示的系统的电路配置的方框图；图3是表示图2所示的系统的升压控制电路的电路配置的图；图4是表示直接甲烷燃料电池的输出电流-电压特性和输出电流-电功率特性的例子的曲线图；图5是表示图2所示系统的升压电路的输出电流-电压特性的曲线图；图6是表示图2所示的系统的升压电路的输出电流-输出功率特性的曲线图；图7是表示根据本专利技术第二实施例的液态燃料电池的系统的升压控制电路和门限电压控制电路的电路配置的图；-->图8是表示当温度被用作参数时，直接甲烷燃料电池的输出电流-电压特性和输出电流-电功率特性的例子的曲线图；图9是表示根据本专利技术第三实施例的液态燃料电池系统的升压控制电路和控制单元的电路配置的图。具体实施方式首先对本专利技术一个实施例的要点进行说明如下。在本专利技术的一个方面中，升压控制电路将从液态燃料电池单元输出的第一电压输出与第一门限电压进行比较。根据比较结果，对升压电路的升压操作进行控制以使第一电压不低于门限电压，或使第一电压保持门限电压或高于门限电压。因此，在本专利技术的这个方面中，当升压电路这样工作以根据负载波动而改变提供给负载的电压时，升压电路的升压操作受到升压控制电路的控制，由此第一电压不低于门限电压。也就是说，即使当负载随时间波动，液态燃料活化单元的输出电压始终保持等于或高于门限电压。这使液态燃料电池断电的麻烦的防止变得可能，由此稳定地将电功率提供给电子装置。门限值较为有利地把门限值设置在当由液态燃料电池单元所产生的电功率表现出峰值时获得的第一电压值和等于第一电压值70％的值之间。这样，液态燃料电池单元可工作在高效率区域内。另外，首选方案是使用门限值校正电路，并允许该校正电路检测液态燃料电池单元的温度，并根据所检测到的温度校正门限值。通过这种配置，每当液态燃料电池单元的温度改变时，可动态地设置最佳门限值。因此，与门限电压固定在常量的情况相比较，液态燃料电池单元可迅速地初始化到工作状态，在该工作状态电池单元达到其最佳性能。另外，当辅助电源单元被安装在升压电路的次级侧时，可抑制辅助电源单元的耗尽。下面将结合附图对根据本专利技术的若干实施例进行详细地说明。(第一实施例)本专利技术的第一实施例是基于混合型FMFC系统的，它通过升压电路使来-->自直接甲烷燃料电池(DMFC)单元的输出电压升压，将来自备用蓄电池的输出辅助电压叠加至升压电压，并将叠加后的电压提供给电子装置。额外地安装升压控制电路以将来自DMFC单元的输出电压与预置门限电压进行比较，并基于比较结果控制来自升压电路的输出电压。通过这种控制，DMFC单元的输出电压不会低于门限电压。图1是表示作为根据本专利技术的液态燃料电池系统的第一实施例的直接甲烷燃料电池(DMFC)系统的示意图。该DMFC系统在壳体内包括DMFC单元1、控制单元2、备用蓄电池3以及燃料罐4。在DMFC单元1中，在阳极电极和阴极电极之间设置电解膜。这些阳极电极和阴极电极中的每一个都是由集电器和催化剂层组成的。向阳极催化剂层被提供水合甲烷溶液，并通过催化反应产生质子。另一方面，向阴极电极提供空气。在阴极电极中，流过催化剂的质子与包含在催化剂上的供给气中的氧进行反应，由此产生电功率。燃料罐4包含作为燃料的水合甲烷溶液。通过供给路径(未图示)把该水合甲烷溶液提供给DMFC单元1的阳极催化剂层。另外，燃料罐4具有具有注入口5。燃料架可拆卸地安装于注入口5，而燃料从燃料架补充至燃料罐4。备用蓄电池3是副电池。该副电池由来自DMFC单元1的输出电功率充电。根据作为供电对象的便携式电子装置100的负载，备用蓄电池3产生辅助电功率以补充来自DMFC单元1的输出电功率的缺乏。把所产生的辅助电功率提供给便携式电子装置100。控制单元2控制电源对便携式电子装置100的供电并具有下列配置，图2主要表示控制单元2的配置的电路方框图。即，控制单元2包括升压电路8、升压控制电路9A和电流电压监视电路(未图示)。在这些电路中，升压电路8和升压控制电路9A形成升压单元10A。升压电路10A是形成在一块电路板上的。例如，升压电路8是通过DC-DC变换器而形成的。如图3所示，升压控制电路9A是由例如第一和第二控制电路91、92组成的。-->第一控制电路91是由比较器9a和门限电压电源9b组成的。比较器9a将来自DMFC单元1的输出电压(至DC-DC变换器8的输入电压Vin)与由门限电压电源9b所产生的第一门限电压Vcont进行比较。如果Vin＜Vcont，比较器9a将控制信号馈给DC-DC变换器8，由此控制输出电压Vout。结果，DMF本文档来自技高网...

【技术保护点】
将电源电压提供给负载随时间波动的电子装置的液态燃料电池系统，包括：输出第一电压的液态燃料电池单元；将从液态燃料电池单元输出的第一电压升压并将升压后的第二电压提供给电子装置的升压电路；以及第一控制电路，所述第一控制电路 将从液态燃料电池单元输出的第一电压与预置的第一门限电压进行比较，并根据比较结果控制升压电路的操作以抑制第一电压中的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-7-16 197795/20031.将电源电压提供给负载随时间波动的电子装置的液态燃料电池系统，包括：输出第一电压的液态燃料电池单元；将从液态燃料电池单元输出的第一电压升压并将升压后的第二电压提供给电子装置的升压电路；以及第一控制电路，所述第一控制电路将从液态燃料电池单元输出的第一电压与预置的第一门限电压进行比较，并根据比较结果控制升压电路的操作以抑制第一电压中的变化。2.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，所述第一控制电路根据比较结果控制升压电路的操作，由此使第一电压不低于第一门限电压。3.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，所述第一控制电路根据比较结果而控制升压电路的操作，从而使第一电压保持为不低于第一门限电压。4.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，第一控制电路包含产生第一门限电压的电路。5.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，还包括门限电压产生电路，所述门限电压产生电路独立地于第一控制电路而安装并产生第一门限电压，另外将所产生的第一门限电压提供给第一控制电路。6.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，第一控制电路包含生成第一门限电压的可变电压产生电路；以及还包括一电路，所述电路给出控制信号以将第一门限电压的值指定给可变电压产生电路，并可变地控制由可变电压产生电路所产生的第一门限电压值。7.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，把所述第一门限电压被设置在当由液态燃料电池单元所产生的电功率表现出峰值时获得的第一电压值和与所述第一电压值的70％相等的值之间的值上。8.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，还包括检测液态燃料电池单元的温度并根据所检测到的温度校正第一门限电压的校正电路。-->9.如权利要求1所述的液态燃料电池系统，其特征在于，还包括第二控制电路，当保持第一电压使之不小于第一门限电压时，所述第二控制电路将第二电压与预置的第二门限电压进行比较，并根据比较结果控制升压电路，由此使第二电压不超过第二门限电压。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井広隆，渋谷信男，长谷部裕之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]