用于燃料电池的供电装置及其供电方法制造方法及图纸

一种用于燃料电池的供电装置及其供电方法。供电装置配置于一飞行器上。供电装置包括一二次电池、一变压器、一燃料电池以及一旁路开关。变压器电性连接于二次电池与飞行器之间。燃料电池电性连接于飞行器，且适于提供一第一输出电流给飞行器。旁路开关电性连接于二次电池的一输出端与燃料电池的一输出端之间，且旁路开关与变压器并联。变压器具有一第一输出电压设定值。当燃料电池的一第一输出端电压低于该第一输出电压设定值时，且旁路开关处于不导通状态，二次电池的一第二输出电流经由变压器提供给飞行器；当该燃料电池的该第一输出端电压低于该第一输出电压设定值时，且旁路开关处于导通状态，该二次电池的第二输出电流经由旁路开关提供给飞行器。由旁路开关提供给飞行器。由旁路开关提供给飞行器。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的供电装置及其供电方法


[0001]本公开涉及一种用于燃料电池的供电装置及其供电方法。

技术介绍

[0002]一般无人机通常以二次电池(例如锂电池)提供飞行期间所需要的电力。然而，在有限的空间与重量下，二次电池所能提供的电力仅足以提供数十分钟的飞行时间，因此近年来，在无人机上配置燃料电池及二次电池的混合电力架构，能提供长时间飞行所需的电能。
[0003]然而，燃料电池的供电能力下降或进行自维护时可能造成负载电压瞬间大幅变化，使得供电质量劣化。此外，当负载电力需求过高造成二次电池的供电失效或超出变压器的额定功率时，也会使得供电质量劣化。

技术实现思路

[0004]本公开涉及一种供电装置及其供电方法，可维持负载电压在预定的范围内，避免负载电压大幅度变化。
[0005]根据本公开的一方面，提出一种供电装置，配置于一飞行器上，飞行器具有一平均所需功率值。供电装置包括一二次电池、一变压器、一燃料电池以及一旁路开关。变压器电性连接于二次电池与飞行器之间。燃料电池电性连接于飞行器，且适于提供一第一输出电流给飞行器。旁路开关电性连接于二次电池的一输出端与燃料电池的一输出端之间，且旁路开关与变压器并联。变压器具有一第一输出电压设定值。当燃料电池的一第一输出端电压低于第一输出电压设定值时，且旁路开关处于不导通状态，二次电池的一第二输出电流经由变压器提供给飞行器；当燃料电池的第一输出端电压低于第一输出电压设定值时，且旁路开关处于导通状态，二次电池的第二输出电流经由旁路开关提供给飞行器，其中，第一输出电压设定值介于燃料电池的特性曲线的一最大功率值与飞行器的平均所需功率值之间的范围内的任一功率所对应的电压值。
[0006]根据本公开的一方面，提出一种供电装置，配置于一飞行器上，飞行器具有一平均所需功率值。供电装置包括一二次电池、一变压器、一燃料电池以及一自维护开关。变压器电性连接于二次电池与飞行器之间。燃料电池电性连接于飞行器，且适于提供一第一输出电流给飞行器。自维护开关电性连接该燃料电池与该飞行器，该自维护开关适于关闭一部分燃料电池堆的电力，使该燃料电池进行自维护程序。变压器具有一第一输出电压设定值以及一第二输出电压设定值，第二输出电压设定值大于第一输出电压设定值。当燃料电池的一第一输出端电压低于第一输出电压设定值时，二次电池的一第二输出电流经由变压器提供给飞行器。当预期燃料电池的第一输出端电压即将降低时，动态调整第一输出电压设定值至第二输出电压设定值，二次电池的第二输出电流经由变压器提供给飞行器。第一输出电压设定值介于燃料电池的特性曲线的一最大功率值与飞行器的平均所需功率值之间的范围内的任二功率所对应的电压值。
[0007]根据本公开的一方面，提出一种供电装置的供电方法。供电装置配置在一飞行器上，该供电装置包括一二次电池、一变压器、一燃料电池及一旁路开关，该变压器电性连接于该二次电池与该飞行器之间，该燃料电池电性连接于该飞行器，该旁路开关电性连接于该二次电池与该燃料电池之间，且该旁路开关与该变压器并联，该变压器具有一第一输出电压设定值。该供电方法包括以下步骤：该燃料电池提供一第一输出电流给该飞行器。当该燃料电池的一第一输出端电压低于该第一输出电压设定值时，该变压器将该二次电池的一第二输出电流提供给该飞行器。在一特定条件下，控制该旁路开关导通，使该二次电池的该第二输出电流经由旁路开关至该飞行器，而不经由该变压器提供该第二输出电流。其中，该特定条件为该变压器的一输出额定功率不足以供应该飞行器所需电能、该变压器的状态异常或是该燃料电池进行自维护期间。
[0008]根据本公开的一方面，提出一种供电装置的供电方法。供电装置配置于一飞行器上。供电装置包括一二次电池、一变压器、一燃料电池及一自维护开关。变压器电性连接于二次电池与飞行器之间，该燃料电池电性连接于该飞行器，自维护开关电性连接于该燃料电池与该飞行器，该自维护开关适于关闭一部分燃料电池堆的电力，使该燃料电池进行自维护程序，变压器具有一第一输出电压设定值以及一第二输出电压设定值，第二输出电压设定值大于第一输出电压设定值。供电方法包括以下步骤。燃料电池提供一第一输出电流给飞行器。当燃料电池的一第一输出端电压低于第一输出电压设定值时，变压器将二次电池的一第二输出电流提供给飞行器。当预期燃料电池的第一输出端电压即将降低时，动态调整变压器由第一输出电压设定值至第二输出电压设定值，二次电池的第二输出电流经由变压器提供给飞行器。第一输出电压设定值介于燃料电池的特性曲线的一最大功率值与飞行器的平均所需功率值之间的范围内的任二功率所对应的电压值。
[0009]为了对本公开的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：
附图说明
[0010]图1A绘示依照本公开一实施例的供电装置的示意图；
[0011]图1B绘示图1A的飞行器飞行时的时间与所需功率的关系图；
[0012]图1C绘示燃料电池的特性曲线；及
[0013]图1D绘示依照本公开另一实施例的供电装置的示意图；
[0014]图2A绘示依照本公开一实施例的供电装置的示意图；
[0015]图2B绘示图2A的燃料电池的特性曲线的示意图；
[0016]图2C绘示依照本公开另一实施例的供电装置的示意图；
[0017]图3绘示在燃料电池堆暂时停止输出或降低输出电力期间对于输出点电压的电压变化图。
[0018]【符号说明】
[0019]10:飞行器
[0020]100
‑
103:供电装置
[0021]110:燃料电池
[0022]110a、120a:输出端
[0023]115:二极管
[0024]120:二次电池
[0025]130:变压器
[0026]140:控制器
[0027]c:节点
[0028]C1:曲线
[0029]I1:第一输出电流
[0030]I2:第二输出电流
[0031]R1:旁路开关
[0032]R2:自维护开关
[0033]V
S1
:第一输出电压设定值
[0034]V
S2
:第二输入电压设定值
[0035]Va:第一输出端电压
[0036]Vb:第二输出端电压
[0037]ΔP:范围
[0038]T:一段时间
[0039]Vc:节点电压
[0040]P
av
:平均所需功率值
[0041]P
max
:最大功率值
[0042]P
S1
:功率值
[0043]P
U
:最高所需功率值
具体实施方式
[0044]以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本公开欲保护的范围。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的元件做说明。以下实施例中所提到的方向用语，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种供电装置，配置于飞行器上，该飞行器具有平均所需功率值，该供电装置包括：二次电池；变压器，电性连接于该二次电池与该飞行器之间；以及燃料电池，电性连接于该飞行器，且适于提供第一输出电流给该飞行器；以及旁路开关，电性连接于该二次电池的输出端与该燃料电池的输出端之间，且该旁路开关与该变压器并联；其中，该变压器具有第一输出电压设定值，当该燃料电池的第一输出端电压低于该第一输出电压设定值时，且该旁路开关处于不导通状态，该二次电池的第二输出电流经由该变压器提供给飞行器；当该燃料电池的该第一输出端电压低于该第一输出电压设定值时，且该旁路开关处于导通状态，该二次电池的该第二输出电流经由该旁路开关提供给该飞行器；其中，该第一输出电压设定值介于该燃料电池的特性曲线的最大功率值与该飞行器的该平均所需功率值之间的范围内的任一功率所对应的电压值。2.如权利要求1所述的供电装置，还包括二极管，电性连接该燃料电池与该旁路开关之间，该二极管的阳极连接该燃料电池，该二极管的阴极连接该旁路开关。3.如权利要求1所述的供电装置，还包括自维护开关，电性连接该燃料电池与该飞行器，该自维护开关适于关闭部分燃料电池堆的电力，使该燃料电池进行自维护程序，在该燃料电池进行自维护程序前，先使该旁路开关处于导通状态，等到自维护程序结束之后，再断开该旁路开关。4.如权利要求1所述的供电装置，还包括控制器，电性连接该旁路开关与该变压器，该控制器适于控制该旁路开关的导通状况，并检测该变压器的状态，当该控制器检测到该变压器的状态异常，该控制器控制该旁路开关导通，使该二次电池提供超出该变压器的输出额定功率。5.如权利要求4所述的供电装置，其中该变压器的状态异常为该变压器的内部温度达到预定值或该变压器的输出功率达到预定值。6.如权利要求1所述的供电装置，其中该二次电池所能提供最大的该第二输出端电压高于该燃料电池所能提供最大的该第一输出端电压。7.一种供电装置，配置于飞行器上，该飞行器具有平均所需功率值，该供电装置包括：二次电池；变压器，电性连接于该二次电池与该飞行器之间；燃料电池，电性连接于该飞行器，且适于提供第一输出电流给该飞行器；以及自维护开关，电性连接该燃料电池与该飞行器，该自维护开关适于关闭部分燃料电池堆的电力，使该燃料电池进行自维护程序；其中，该变压器具有第一输出电压设定值以及第二输出电压设定值，该第二输出电压设定值大于该第一输出电压设定值，当该燃料电池的第一输出端电压低于该第一输出电压设定值时，该二次电池的第二输出电流经由该变压器提供给飞行器；当预期该燃料电池的该第一输出端电压即将降低时，动态调整该变压器由该第一输出电压设定值至该第二输出电压设定值，该二次电池的该第二输出电流经由该变压器提供给该飞行器；其中，该第一输出电压设定值介于该燃料电池的特性曲线的最大功率值与该飞行器的
该平均所需功率值之间的范围内的任二功率所对应的电压值。8.如权利要求7所述的供电装置，其中，该第一输出电压设定值为该燃料电池的特性曲线的该最大功率值所对应的电压值，该第二输出电压设定值为该飞行器的该平均所需功率值所对应的电压值。9.如权利要求7所述的供电装置，还包括旁路开关，电性连接于该二次电池的输出端与该燃料电池的输出端之间，且该旁路开关与该变压器并联，当该旁路开关处于导通状态，该二次电池的该第二输出电流经由该旁路开关提供给该飞行器。10.如权利要求9所述的供电装置，其中预期该燃料电池的该第一输出端电压即将降低的情形包含该燃料电池的自维护程序，在进行自维护程序前，先导通该旁路开关，等到自维护程序结束之后，再断开该旁路开关。11.如权利要求9所述的供电装置，还包括控制器，电性连接该旁路开关与该变压器，该控制器适于控制该旁路开关导通状况，并检测该变压器的状态，当该控制器检测到该变压器的状态异常，该控制器控制该旁路开关导通，使该二次电池提供超出该变压器的输出额定功率至该飞行器。12.如权利要求11所述的供电装置，还包括控制器，电性连接该燃料电池、该二次电池与该变压器，该控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡英文，徐志玮，周裕福，施进益，邱建齐，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：