專利名稱：用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池的電力供應(yīng)系統(tǒng)，特別是涉及一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法。
背景技術(shù)：
燃料電池(Full Cell)是利用電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵龅囊环N電池裝置。燃料電池的工作原理是利用含有氫的燃料與氧化劑(空氣或氧氣)分別輸送到燃料電池的陽(yáng)極與陰極，其中陽(yáng)極是將燃料分解成氫離子與電子，氫離子從陽(yáng)極通過(guò)質(zhì)子交換膜至陰極，并與經(jīng)外電路傳導(dǎo)至陰極的電子發(fā)生反應(yīng)結(jié)合成為水。因此，只要連續(xù)不斷地供應(yīng)燃料，燃料電池就可以不斷地發(fā)電。相較于傳統(tǒng)發(fā)電方式，燃料電池具有低污染、低噪音、高能量密度以及較高的能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，是極具未來(lái)前瞻性的能源。而目前燃料電池的應(yīng)用范圍十分廣泛，例如 電力、工業(yè)、運(yùn)輸、太空、軍事等各領(lǐng)域。由于燃料電池的供電過(guò)程涉及到燃料濃度、反應(yīng)溫度、燃料的傳送與電子流的移動(dòng)，因此燃料電池的輸出電壓電流受到負(fù)載的影響很大。在燃料電池與負(fù)載連接之后，其端電壓容易隨著負(fù)載電流的變化而產(chǎn)生明顯的變動(dòng)，且變動(dòng)的比率約可達(dá)50%。其中，當(dāng)負(fù)載電流越大時(shí)，燃料電池的變化量也就會(huì)越大。因此，一般并不會(huì)直接使用燃料電池所輸出的電壓，而是會(huì)先利用電力電子技術(shù)穩(wěn)定燃料電池所輸出的電壓，再把經(jīng)穩(wěn)定之后的電壓輸出使用。換言之，由于燃料電池的輸出電壓容易受到負(fù)載變動(dòng)及燃料電池極化損失的影響，而造成直流輸出電壓不穩(wěn)定。因此， 可利用轉(zhuǎn)換器(Converter)將燃料電池的輸出電壓穩(wěn)定轉(zhuǎn)換至應(yīng)用端。常見的燃料電池的輸出功率的規(guī)格可為IkW(千瓦)_10kW。然而，大功率輸出規(guī)格的轉(zhuǎn)換器在技術(shù)上存在有下列問(wèn)題大功率轉(zhuǎn)換器的零件不易取得且制造成本較高、燃料電池的低壓大電流會(huì)使得轉(zhuǎn)換器不易制作，以及大電流會(huì)產(chǎn)生電磁干擾等問(wèn)題。由此可見，上述現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題， 此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸入端并聯(lián)，以避免單一轉(zhuǎn)換器承受大功率輸入，借以解決大功率轉(zhuǎn)換器的高成本且工藝上困難以及大電流電磁干擾的問(wèn)題，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其將多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出端串聯(lián)，以降低單個(gè)轉(zhuǎn)換器的電壓比， 借以避免放大突波以及二次側(cè)非線性震蕩等問(wèn)題，從而更加適于實(shí)用。本發(fā)明的再一目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其通過(guò)單元控制器的控制，以使得每個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出功率相同，借以避免在多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出合并后，其中有轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)輸出功率過(guò)大的現(xiàn)象而造成損毀的問(wèn)題，從而更加適于實(shí)用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，包括多個(gè)轉(zhuǎn)換器，每一該轉(zhuǎn)換器具有一輸入端及一輸出端，且所述轉(zhuǎn)換器的所述輸入端以并聯(lián)電氣連接關(guān)系電性連接至該燃料電池，又所述轉(zhuǎn)換器的所述輸出端是以串聯(lián)電氣連接關(guān)系連接于一負(fù)載的一正端點(diǎn)與一負(fù)端點(diǎn)之間；以及一控制電路，用以根據(jù)相應(yīng)于該負(fù)載的工作電壓控制所述轉(zhuǎn)換器，以使每一該轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其中所述控制電路包括多個(gè)單元控制器，分別對(duì)應(yīng)所述轉(zhuǎn)換器，每一該單元控制器用以根據(jù)該負(fù)載的工作電壓控制對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓。前述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其中所述每一單元控制器包括一計(jì)算單元，用以根據(jù)該負(fù)載的工作電壓與所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)計(jì)算一平均電壓，其中該平均電壓是借由將該負(fù)載的工作電壓值除以所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)而得之；一比較單元，用以將該平均電壓與對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓相比較；以及一調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)該比較單元的比較結(jié)果選擇性調(diào)整對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的責(zé)任周期。前述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其中所述控制電路包括一計(jì)算單元，用以根據(jù)該負(fù)載的工作電壓與所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)計(jì)算一平均電壓，其中該平均電壓是借由將該負(fù)載的工作電壓值除以所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)而得之；以及多個(gè)單元控制器，分別對(duì)應(yīng)所述轉(zhuǎn)換器， 每一該單元控制器用以根據(jù)該平均電壓控制對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓。前述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其中所述每一單元控制器包括一比較單元，用以將該平均電壓與對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓相比較；以及一調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)該比較單元的比較結(jié)果選擇性調(diào)整對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的責(zé)任周期。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其包括下列步驟利用多個(gè)轉(zhuǎn)換器將該燃料電池的輸出轉(zhuǎn)換輸出為定電壓；合并所述轉(zhuǎn)換器所輸出的所述定電壓為一輸出電壓；以及進(jìn)行一回授控制步驟，其是根據(jù)該輸出電壓回授控制所述轉(zhuǎn)換器，以使每一該轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的用于燃料電池之穩(wěn)壓方法，其中所述回授控制步驟是包括下列步驟根據(jù)該輸出電壓與所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)計(jì)算一平均電壓，其中該平均電壓是借由將該輸出電壓除以所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)而得之；將每一該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓與該平均電壓進(jìn)行比較； 以及進(jìn)行一選擇性調(diào)整步驟，其是根據(jù)各該轉(zhuǎn)換器所對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果選擇性調(diào)整對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的責(zé)任周期。
前述的用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其中所述的選擇性調(diào)整步驟包括當(dāng)該定電壓小于該平均電壓時(shí)，增加對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期，以使該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓升高至該平均電壓；當(dāng)該定電壓大于該平均電壓時(shí)，降低對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期，以使該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓降至該平均電壓；以及當(dāng)該定電壓等于該平均電壓時(shí)，則不改變對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期。前述的用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其中所述選擇性調(diào)整步驟是借由脈寬寬度調(diào)變 (PWM)控制機(jī)制來(lái)增加或減少該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期。前述的用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其中所述輸出電壓用以作為一負(fù)載的工作電壓。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，包括多個(gè)轉(zhuǎn)換器，每一轉(zhuǎn)換器具有一輸入端及一輸出端，且所述轉(zhuǎn)換器的所述輸入端以并聯(lián)電氣連接關(guān)系電性連接至燃料電池， 又所述轉(zhuǎn)換器的所述輸出端是以串聯(lián)電氣連接關(guān)系連接于一負(fù)載的一正端點(diǎn)與一負(fù)端點(diǎn)之間；以及一控制電路，用以根據(jù)相應(yīng)于負(fù)載的工作電壓控制所述轉(zhuǎn)換器，以使每一轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。為達(dá)上述功效，本發(fā)明又提供一種用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其包括下列步驟利用多個(gè)轉(zhuǎn)換器將燃料電池的輸出轉(zhuǎn)換輸出為定電壓；合并所述轉(zhuǎn)換器所輸出的所述定電壓為一輸出電壓；進(jìn)行一回授控制步驟，其是根據(jù)輸出電壓回授控制所述轉(zhuǎn)換器，以使每一轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果一、利用多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸入端并聯(lián)的設(shè)置方式來(lái)平均分配燃料電池的整體輸出功率，以避免單一轉(zhuǎn)換器承受大功率輸入，因而可采用較小功率的轉(zhuǎn)換器，借以解決大功率轉(zhuǎn)換器的高成本且工藝上困難以及大電流電磁干擾的問(wèn)題。二、利用多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出端串聯(lián)的設(shè)置方式來(lái)提高整體輸出電壓，以降低單個(gè)轉(zhuǎn)換器模塊的電壓比，進(jìn)而避免放大突波以及二次側(cè)非線性震蕩等問(wèn)題。三、通過(guò)內(nèi)部控制單元的控制，致使每個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出功率相同，借以避免在多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出合并后，其中有轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)輸出功率過(guò)大的現(xiàn)象而先行損毀。綜上所述，本發(fā)明是為一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法。于此，多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸入端是以并聯(lián)電氣連接關(guān)系電性連接至燃料電池，并且所述轉(zhuǎn)換器的輸出端則以串聯(lián)電氣連接關(guān)系連接于負(fù)載的正端點(diǎn)與負(fù)端點(diǎn)之間。借由轉(zhuǎn)換器將燃料電池的輸出轉(zhuǎn)換并合并輸出一輸出電壓作為此負(fù)載的工作電壓。其中，利用控制電路接收相應(yīng)于輸出電壓的回授信號(hào)，據(jù)以進(jìn)行各個(gè)轉(zhuǎn)換器的回授控制，以使每一轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是本發(fā)明的一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置的概要方框圖。
圖2是本發(fā)明的一種用于燃料電池的穩(wěn)壓方法的流程圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的控制電路的概要方框圖。
圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的單元控制器的概要方框圖。
圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的回授控制步驟的詳細(xì)流程圖。
圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的步驟453及步驟455的詳細(xì)流程圖。
圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的控制電路的概要方框圖。
圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例的單元控制器的概要方框圖。
10 燃料電池20 用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置
21-1,21-2—21-η 轉(zhuǎn)換器 21-i 轉(zhuǎn)換器
23 控制電路230-1、230-2…230-n 單元控制器
230-i 單元控制器 231 計(jì)算單元
233 比較單元235 調(diào)節(jié)單元
30 負(fù)載Vout 輸出電壓
FB:回授信號(hào)Va 平均電壓
Vi 定電壓R 比較結(jié)果
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法，其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。圖1是本發(fā)明的一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置20的概要方框圖。圖2是本發(fā)明的一種用于燃料電池的穩(wěn)壓方法的流程圖。圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的控制電路23的概要方框圖。請(qǐng)參考圖1及圖2，本實(shí)施例是一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置20，其連接于一燃料電池10與一負(fù)載30之間，以將燃料電池10的輸出穩(wěn)定轉(zhuǎn)換給負(fù)載30。此用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置20包括多個(gè)轉(zhuǎn)換器21-1、21-2…21-n(以下以21統(tǒng)稱每一轉(zhuǎn)換器)以及一控制電路23。每一轉(zhuǎn)換器21具有一輸入端及一輸出端。所述轉(zhuǎn)換器21-1、21_2…21-n的輸入端是以并聯(lián)電氣連接關(guān)系電性連接至燃料電池10，以平均接收燃料電池10的輸出。換言之，燃料電池10的整體輸出功率可平均分配給每一轉(zhuǎn)換器21。如此一來(lái)，可避免單一轉(zhuǎn)換器承受大功率輸入，因而可采用較小功率的轉(zhuǎn)換器，借以解決大功率轉(zhuǎn)換器的高成本且工藝上困難以及大電流電磁干擾的問(wèn)題。所述轉(zhuǎn)換器21-1、21-2···21_η分別將燃料電池10的輸出轉(zhuǎn)換輸出為定電壓(VI、 V2-Vn)(步驟 410)。所述轉(zhuǎn)換器21-1、21_2…21-n的輸出端以串聯(lián)電氣連接關(guān)系連接于負(fù)載30的一正端點(diǎn)與一負(fù)端點(diǎn)之間，以將所述轉(zhuǎn)換器21-1、21-2…21-n所輸出的定電壓(Vl、V2_Vn)合并為一輸出電Vout (步驟430)，并且輸出電壓Vout是作為此負(fù)載30的工作電壓?？刂齐娐?3電性連接至負(fù)載30，并用以根據(jù)相應(yīng)于負(fù)載30的工作電壓控制每一轉(zhuǎn)換器21，以使每一轉(zhuǎn)換器21輸出相同大小的定電壓。其中，輸出電壓Vout (負(fù)載30的工作電壓)可作為一回授信號(hào)FB回授至控制電路23，控制電路23接收到此回授信號(hào)冊(cè)并進(jìn)行回授控制，即依據(jù)輸出電壓Vout進(jìn)行每一轉(zhuǎn)換器21的回授控制，以使每一轉(zhuǎn)換器21輸出相同大小的定電壓(步驟450)。如此一來(lái)，每個(gè)轉(zhuǎn)換器21的輸出功率相同，可避免在多個(gè)轉(zhuǎn)換器21-1、21_2… 21-n的輸出合并后，其中有任一轉(zhuǎn)換器21出現(xiàn)輸出功率過(guò)大的現(xiàn)象而先行損毀。于此，每一轉(zhuǎn)換器21可為一直流對(duì)直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC Converter)。請(qǐng)參考圖3，控制電路23可具有多個(gè)單元控制器230-1、230-2···230-η(以下以 230統(tǒng)稱每一單元控制器)。所述單元控制器230-1、230-2...230-11分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器21-1、21-2丨21-11，且單元控制器230-1、230-2··· 230-η是一對(duì)一電性連接至轉(zhuǎn)換器21-1、21-2··· 21-n。此外，每一單元控制器230可與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21構(gòu)成一轉(zhuǎn)換器模塊(圖未示)，也就是說(shuō)，每一轉(zhuǎn)換器模塊皆包括一單元控制器230及一轉(zhuǎn)換器21，以簡(jiǎn)化整體電路結(jié)構(gòu)。每一單元控制器230用以接收回授信號(hào)FB，且依據(jù)輸出電壓Vout (負(fù)載30的工作電壓)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21的回授控制，以使每一轉(zhuǎn)換器21輸出相同大小的定電壓。圖4是為本發(fā)明第一實(shí)施例的單元控制器230-i的概要方框圖。圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的回授控制步驟(步驟450)的詳細(xì)流程圖。由于各個(gè)單元控制器230的結(jié)構(gòu)大致上相同，因此為了清楚說(shuō)明，在圖中僅繪制出單一個(gè)單元控制器230-i的概要結(jié)構(gòu)作為示意， 其中i是為1到η其中的任意一正整數(shù)。請(qǐng)參考圖1至圖4，單元控制器230-i可包括計(jì)算單元231、比較單元233以及調(diào)節(jié)單元235。其中，計(jì)算單元231電性連接于負(fù)載30，比較單元233是電性連接于計(jì)算單元 231與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的輸出，而調(diào)節(jié)單元235則連接于比較單元233的輸出與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i之間。請(qǐng)搭配參考圖5，計(jì)算單元231接收相應(yīng)于輸出電壓Vout ( S卩，負(fù)載30的工作電壓)的回授信號(hào)FB，并且根據(jù)輸出電壓Vout ( S卩，負(fù)載30的工作電壓)與轉(zhuǎn)換器21-1、 21-2…21-n的總數(shù)(η)計(jì)算一平均電壓Va(步驟451)。其中，平均電壓Va是借由將輸出電壓Vout除以轉(zhuǎn)換器21-1、21-2…21-n的總數(shù)(η)而得之。每一單元控制器230-i的比較單元233會(huì)將平均電壓Va與各自對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器 21-i所輸出的定電壓Vi進(jìn)行比較(步驟453)，并將比較結(jié)果R輸出給各自的調(diào)節(jié)單元235。每一單元控制器230-i的調(diào)節(jié)單元235會(huì)進(jìn)行一選擇性調(diào)整步驟，以根據(jù)各轉(zhuǎn)換器21所對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果R選擇性調(diào)整所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期(步驟455)。圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的步驟453及步驟455的詳細(xì)流程圖。請(qǐng)進(jìn)一步參考圖6， 當(dāng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i所輸出的定電壓Vi大于平均電壓Va(步驟4531)時(shí)，調(diào)節(jié)單元235 會(huì)降低對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期(步驟4551)，以使對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i所輸出的定電壓Vi降至平均電壓Va。當(dāng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i所輸出的定電壓Vi小于平均電壓Va(步驟4533)時(shí)，調(diào)節(jié)單元235會(huì)增加對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期(步驟455 ，以使轉(zhuǎn)換器21_i所輸出的定電壓Vi升高至平均電壓Va。當(dāng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i所輸出的定電壓Vi等于平均電壓Va時(shí)，調(diào)節(jié)單元235不改變對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期(步驟4555)。
其中，在任意一單元控制器230-i的調(diào)節(jié)單元235進(jìn)行對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期的調(diào)整后，輸出電壓Vout會(huì)隨之改變，因此計(jì)算單元231會(huì)重新計(jì)算平均電壓Va(步驟451)，并接續(xù)進(jìn)行后續(xù)的比較動(dòng)作，直至所有轉(zhuǎn)換器21-1、21-2··· 21-n輸出相同大小的定電壓(Vl、V2-Vn)。其中，調(diào)節(jié)單元235所進(jìn)行的選擇性調(diào)整步驟可借由脈寬寬度調(diào)變(PWM)控制機(jī)制來(lái)增加或減少對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期。此外，在圖6中雖然是繪制出先判斷定電壓Vi是否大于平均電壓Va(步驟4531)， 結(jié)果為否時(shí)再判斷定電壓Vi是否小于平均電壓Va (步驟4533)，然而此執(zhí)行順序并非本發(fā)明的限制，亦可為先判斷定電壓Vi是否小于平均電壓Va (步驟4533)，結(jié)果為否時(shí)再判斷定電壓Vi是否大于平均電壓Va(步驟4531)；或者是，同時(shí)進(jìn)行定電壓Vi是否大于平均電壓Va與定電壓Vi是否小于平均電壓Va的判斷(步驟4531及步驟4533)，兩者結(jié)果均為否時(shí)，調(diào)節(jié)單元235才不改變對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期(步驟4555)。圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的控制電路23的概要方框圖。請(qǐng)參考圖7，在第二實(shí)施例中，控制電路23可具有多個(gè)單元控制器230-1、230_2… 230-n以及一計(jì)算單元231。所述單元控制器230-1、230-2...230-11分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器21-1、21-2丨21-11，并且單元控制器230-1、230-2···230-n是一對(duì)一電性連接至轉(zhuǎn)換器21-1、21-2···21-n。其中，計(jì)算單元231電性連接于負(fù)載30，而計(jì)算單元231的輸出則電性連接至各個(gè)單元控制器230。此外，每一單元控制器230可與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21構(gòu)成一轉(zhuǎn)換器模塊(圖未示)，也就是說(shuō)，每一轉(zhuǎn)換器模塊皆包括一單元控制器230及一轉(zhuǎn)換器21，以簡(jiǎn)化整體電路結(jié)構(gòu)。請(qǐng)搭配參考圖5，計(jì)算單元231接收相應(yīng)于輸出電壓Vout ( S卩，負(fù)載30的工作電壓)的回授信號(hào)FB，并且根據(jù)輸出電壓Vout ( S卩，負(fù)載30的工作電壓)與轉(zhuǎn)換器21-1、 21-2…21-n的總數(shù)(η)計(jì)算一平均電壓Va(步驟451)。其中，平均電壓Va是借由將輸出電壓Vou t除以轉(zhuǎn)換器21-1、21-2…21-n的總數(shù)(η)而得之。每一單元控制器230則依據(jù)平均電壓Va進(jìn)行對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21的回授控制(步驟 453及步驟45 ，以使每一轉(zhuǎn)換器21輸出相同大小的定電壓。圖8是為本發(fā)明第二實(shí)施例的單元控制器230-i的概要方框圖。由于各個(gè)單元控制器230的結(jié)構(gòu)大致上相同，因此為了清楚說(shuō)明，在圖式中僅繪制出單一個(gè)單元控制器 230-i的概要結(jié)構(gòu)作為示意，其中i是為1到η其中的任意一正整數(shù)。請(qǐng)參考圖1、圖7及圖8，單元控制器230-i可包括比較單元233以及調(diào)節(jié)單元235。 其中，比較單元233電性連接于計(jì)算單元231與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的輸出，而調(diào)節(jié)單元235 則連接于比較單元233的輸出與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i之間。請(qǐng)?jiān)俅钆鋮⒖紙D5，每一單元控制器230-i的比較單元233會(huì)將平均電壓Va與各自對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i所輸出的定電壓Vi進(jìn)行比較(步驟453)，并將比較結(jié)果R輸出給各自的調(diào)節(jié)單元235。每一單元控制器230-i的調(diào)節(jié)單元235會(huì)進(jìn)行一選擇性調(diào)整步驟，用以根據(jù)比較結(jié)果R選擇性調(diào)整所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器21-i的責(zé)任周期(步驟455)。由此可知，本發(fā)明可通過(guò)內(nèi)部控制單元(即，控制電路23)的控制，以使得每個(gè)轉(zhuǎn)換器21的輸出功率相同，借以避免在多個(gè)轉(zhuǎn)換器21-1、21-2…21-n的輸出合并后，其中有轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)輸出功率過(guò)大的現(xiàn)象而先行損毀。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其特征在于包括多個(gè)轉(zhuǎn)換器，每一該轉(zhuǎn)換器具有一輸入端及一輸出端，且所述轉(zhuǎn)換器的所述輸入端以并聯(lián)電氣連接關(guān)系電性連接至該燃料電池，又所述轉(zhuǎn)換器的所述輸出端是以串聯(lián)電氣連接關(guān)系連接于一負(fù)載的一正端點(diǎn)與一負(fù)端點(diǎn)之間；以及一控制電路，用以根據(jù)相應(yīng)于該負(fù)載的工作電壓控制所述轉(zhuǎn)換器，以使每一該轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其特征在于其中所述控制電路包括多個(gè)單元控制器，分別對(duì)應(yīng)所述轉(zhuǎn)換器，每一該單元控制器用以根據(jù)該負(fù)載的工作電壓控制對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其特征在于其中所述每一單元控制器包括一計(jì)算單元，用以根據(jù)該負(fù)載的工作電壓與所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)計(jì)算一平均電壓，其中該平均電壓是借由將該負(fù)載的工作電壓值除以所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)而得之；一比較單元，用以將該平均電壓與對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓相比較；以及一調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)該比較單元的比較結(jié)果選擇性調(diào)整對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的責(zé)任周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其特征在于其中所述控制電路包括一計(jì)算單元，用以根據(jù)該負(fù)載的工作電壓與所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)計(jì)算一平均電壓，其中該平均電壓是借由將該負(fù)載的工作電壓值除以所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)而得之；以及多個(gè)單元控制器，分別對(duì)應(yīng)所述轉(zhuǎn)換器，每一該單元控制器用以根據(jù)該平均電壓控制對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置，其特征在于其中所述每一單元控制器包括一比較單元，用以將該平均電壓與對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓相比較；以及一調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)該比較單元的比較結(jié)果選擇性調(diào)整對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的責(zé)任周期。
6.一種用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其特征在于其包括下列步驟 利用多個(gè)轉(zhuǎn)換器將該燃料電池的輸出轉(zhuǎn)換輸出為定電壓；合并所述轉(zhuǎn)換器所輸出的所述定電壓為一輸出電壓；以及進(jìn)行一回授控制步驟，其是根據(jù)該輸出電壓回授控制所述轉(zhuǎn)換器，以使每一該轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于燃料電池之穩(wěn)壓方法，其特征在于其中所述回授控制步驟是包括下列步驟根據(jù)該輸出電壓與所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)計(jì)算一平均電壓，其中該平均電壓是借由將該輸出電壓除以所述轉(zhuǎn)換器的總數(shù)而得之；將每一該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓與該平均電壓進(jìn)行比較；以及進(jìn)行一選擇性調(diào)整步驟，其是根據(jù)各該轉(zhuǎn)換器所對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果選擇性調(diào)整對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的責(zé)任周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其特征在于其中所述的選擇性調(diào)整步驟包括當(dāng)該定電壓小于該平均電壓時(shí)，增加對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期，以使該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓升高至該平均電壓；當(dāng)該定電壓大于該平均電壓時(shí)，降低對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期，以使該轉(zhuǎn)換器所輸出的該定電壓降至該平均電壓；以及當(dāng)該定電壓等于該平均電壓時(shí)，則不改變對(duì)應(yīng)的該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其特征在于其中所述選擇性調(diào)整步驟是借由脈寬寬度調(diào)變控制機(jī)制來(lái)增加或減少該轉(zhuǎn)換器的該責(zé)任周期。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于燃料電池的穩(wěn)壓方法，其特征在于其中所述輸出電壓用以作為一負(fù)載的工作電壓。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種用于燃料電池的穩(wěn)壓裝置及其方法。于此，多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸入端是以并聯(lián)電氣連接關(guān)系電性連接至燃料電池，并且所述轉(zhuǎn)換器的輸出端則以串聯(lián)電氣連接關(guān)系連接于負(fù)載的正端點(diǎn)與負(fù)端點(diǎn)之間。借由轉(zhuǎn)換器將燃料電池的輸出轉(zhuǎn)換并合并輸出一輸出電壓作為此負(fù)載的工作電壓。其中，利用控制電路接收相應(yīng)于輸出電壓的回授信號(hào)，據(jù)以進(jìn)行各個(gè)轉(zhuǎn)換器的回授控制，以使每一轉(zhuǎn)換器輸出相同大小的定電壓。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102347498SQ201010242388
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者吳啟斌, 陳郁仁 申請(qǐng)人:中興電工機(jī)械股份有限公司