專利名稱：燃料電池系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)及其控制方法，且特別是涉及一種可穩(wěn)定地輸出電力的燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
能源的開發(fā)與應(yīng)用一直是人類生活不可或缺的條件，但能源的開發(fā)與應(yīng)用對(duì)環(huán)境的破壞與日俱增。利用燃料電池(fuel cell)技術(shù)產(chǎn)生能源具有高效率、低噪音、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，是符合時(shí)代趨勢(shì)的能源技術(shù)。燃料電池具有多種類型，其中常見的為直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell ；DMFC)以及質(zhì)子交換膜型燃料電池(Proton ExchangeMembrane Fuel Cell ;PEMFC)。然而，不論是直接甲醇燃料電池或是質(zhì)子交換膜型燃料電池，其都是藉由使燃料產(chǎn)生反應(yīng)來(lái)發(fā)電，而燃料多寡及反應(yīng)的快慢會(huì)影響整個(gè)燃料電池的效能及穩(wěn)定度。以質(zhì)子交換膜型燃料電池為例，質(zhì)子交換膜型燃料電池主要由質(zhì)子交換膜以及陰陽(yáng)兩電極組成。其陽(yáng)極以氫氣為燃料，而氫氣由泵浦及流量控制閥輸送至陽(yáng)極的流道中，而當(dāng)氫氣與陽(yáng)極中的觸媒反應(yīng)時(shí)，會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生熱。陽(yáng)極的燃料與觸媒反應(yīng)產(chǎn)生氫離子與電子，其化學(xué)式如下:2H2 — 4H++4e_陽(yáng)極反應(yīng)生成的電子經(jīng)由電路去往陰極，氫離子則穿透質(zhì)子交換膜去往陰極，再與電子和氧氣反應(yīng)生成水，其化學(xué)式如下:4H++4e +O2 — 2H20而陰極所產(chǎn)生的水蒸氣則會(huì)透過(guò)冷凝系統(tǒng)再回收。另一方面，由于陽(yáng)極的氫氣反應(yīng)時(shí)的流率需要恒定，故常需要復(fù)雜的閥件及泵浦去做氫氣的流量控制。做為燃料的氫氣可藉由一般現(xiàn)有的氫氣產(chǎn)生方式來(lái)制造，其中以化學(xué)儲(chǔ)氫技術(shù)為常用的技術(shù)，其廣泛用于可攜式電力裝置中?；瘜W(xué)儲(chǔ)氫技術(shù)通常是藉由固態(tài)反應(yīng)物與液態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣。其中，上述的固態(tài)反應(yīng)物可為金屬氫化物或金屬，例如:硼氫化鈉(NaBH4)、氫化鎂(MgH2)、氫化鈣(CaH2)或鋁粉(Al)。上述的液態(tài)反應(yīng)物可包括液態(tài)水、蘋果酸(malic acid)、朽1 檬酸(citric acid)、硫酸(H2SO4)、小蘇打(NaHCO3)水、石灰(CaCO3)水等液體。舉例來(lái)說(shuō)，可將水加入硼氫化鈉中，以使得兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而產(chǎn)生氫氣。之后，再將產(chǎn)生的氫氣通入燃料電池中，即可反應(yīng)而產(chǎn)生電力。上述硼氫化鈉與水反應(yīng)的操作方式可以是將水加入硼氫化鈉中，或是將硼氫化鈉加入水中，這兩種方式均可。其化學(xué)式如下:NaBH4+2H20 — NaB02+4H2由化學(xué)式可知，此化學(xué)反應(yīng)為一次化反應(yīng)會(huì)造成不斷產(chǎn)生氫氣，直到固態(tài)反應(yīng)物與液態(tài)反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)完成才會(huì)停止。由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)氫會(huì)使得氫氣流量不穩(wěn)定，故常需要一個(gè)流量控制閥來(lái)穩(wěn)定地輸出氫氣。此外，利用上述 方式每次將水加入固態(tài)反應(yīng)物后，會(huì)非常大量地釋放氫氣。而當(dāng)燃料電池一次接收到大量的氫氣量時(shí)，造成其輸出電壓升高及其溫度急劇升高，因此系統(tǒng)控制相當(dāng)不易。目前業(yè)界都以閥件去做控制氫氣的輸出，以達(dá)到精準(zhǔn)控制，但是閥件相當(dāng)昂貴。此外，若是不用閥件來(lái)控制氫氣的輸出，則會(huì)有下列問(wèn)題:1.無(wú)法適應(yīng)不同環(huán)溫操作。在低環(huán)溫時(shí)會(huì)造成需要大量的化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣并維持其溫度；而在高環(huán)溫時(shí)，由于反應(yīng)性較佳，其控制氫氣流量的邏輯會(huì)不同。另一方面，倘若溫度若是過(guò)高，系統(tǒng)則難以降溫到燃料電池最佳溫度。2.氫氣流量無(wú)法控制。大量氫氣會(huì)造成電壓和溫度急速升高，而氫氣量太少又會(huì)使得電壓降低。若沒(méi)有良好的氫氣流量的控制方法，將會(huì)使得電池堆組壽命降低非?？?。3.目前一般業(yè)界的控制模式，會(huì)使得燃料電池的溫度范圍變大，而導(dǎo)致溫度會(huì)過(guò)高或是過(guò)低。又因溫度會(huì)直接地影響燃料電池輸出電力時(shí)的效能，故會(huì)導(dǎo)致燃料電池的燃料利用率下降。此外，在美國(guó)20090214904號(hào)公開專利申請(qǐng)，揭示了一種整合燃料(IntegratedFuel)及燃料電池，其控制開口尺寸并結(jié)合使用膜材料，以控制水或水蒸氣通入固體燃料的速率。再者，在中國(guó)臺(tái)灣201004018號(hào)公開專利申請(qǐng)，揭露了一種燃料電池的燃料供應(yīng)方法。此外，在美國(guó)20070196700號(hào)公開專利申請(qǐng)，揭露了一種燃料供應(yīng)的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，此方法基于所檢測(cè)到的燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值，控制提供反應(yīng)物的速率和量，以使燃料電池系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定。本發(fā)明提出一種燃料電池系統(tǒng)，其基于所檢測(cè)到的燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值，控制提供反應(yīng)物的速率和量，藉此在不增加閥件的情況下，穩(wěn)定燃料電池系統(tǒng)的輸出。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。為達(dá)上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法。上述的控制方法包括檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值，以及依據(jù)輸出特征值控制燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第一模式時(shí)，每當(dāng)輸出特征值降至下限值時(shí)，提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)槽。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，以變動(dòng)的供給速率，提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第三模式時(shí)，以變動(dòng)的供給速率，提供非固定量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽。本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種燃料電池系統(tǒng)。上述的燃料電池系統(tǒng)包括反應(yīng)槽、供給裝置、檢測(cè)單元以及微控制單元。反應(yīng)槽用以使反應(yīng)物在其中產(chǎn)生反應(yīng)。供給裝置用以供給反應(yīng)物至反應(yīng)槽。檢測(cè)單元用以檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值。微控制單元耦接至供給裝置及檢測(cè)單元，用以依據(jù)檢測(cè)單元所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第一模式時(shí)，每當(dāng)輸出特征值降至下限值時(shí)，微控制單元控制供給裝置提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，微控制單元控制供給裝置以變動(dòng)的供給速率提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第三模式時(shí)，微控制單元控制供給裝置以變動(dòng)的供給速率提供非固定量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽，其中非固定量大于第二預(yù)設(shè)量。本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法。上述的控制方法包括檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值，以及依據(jù)輸出特征值控制燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第一模式時(shí)，倘若輸出特征值尚未達(dá)到下限值時(shí)，則以第一供給速率提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)槽。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，判斷輸出特征值是否介于上限值以及下限值之間，并依據(jù)判斷結(jié)果，變更提供至反應(yīng)槽的反應(yīng)物的量。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第三模式時(shí)，判斷已經(jīng)提供至反應(yīng)槽的反應(yīng)物的總量，并于總量達(dá)到預(yù)設(shè)最大供給量時(shí)，停止供應(yīng)反應(yīng)物至反應(yīng)槽。本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種燃料電池系統(tǒng)。上述的燃料電池系統(tǒng)包括反應(yīng)槽、供給裝置、檢測(cè)單元以及微控制單元。反應(yīng)槽用以使反應(yīng)物在其中產(chǎn)生反應(yīng)。供給裝置用以供給反應(yīng)物至反應(yīng)槽。檢測(cè)單元用以檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值。微控制單元耦接至供給裝置及檢測(cè)單元，用以依據(jù)檢測(cè)單元所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第一模式時(shí)，倘若輸出特征值尚未達(dá)到下限值時(shí)，則微控制單元控制供給裝置以第一供給速率提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)槽。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，微控制單元判斷輸出特征值是否介于上限值以及下限值之間，并依據(jù)判斷結(jié)果，控制供給裝置以變更提供至反應(yīng)槽的反應(yīng)物的量。其中當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第三模式時(shí)，微控制單元判斷已經(jīng)提供至反應(yīng)槽的反應(yīng)物的總量，并于總量達(dá)到預(yù)設(shè)最大供給量時(shí)，控制供給裝置以停止供應(yīng)反應(yīng)物至反應(yīng)槽。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)為質(zhì)子交換膜型燃料電池系統(tǒng)，反應(yīng)物會(huì)與反應(yīng)槽內(nèi)的燃料反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)氣體。燃料電池系統(tǒng)還包括電池堆，用以與所述的反應(yīng)氣體反應(yīng)而產(chǎn)生電能。輸出特征值為燃料電池系統(tǒng)的溫度、反應(yīng)氣體的流量、反應(yīng)氣體的壓力、電池堆的輸出電流或電池堆的輸出電壓。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)為直接甲醇燃料電池系統(tǒng)，反應(yīng)物為甲醇，輸出特征值為燃料電池系統(tǒng)的溫度、輸出電流或輸出電壓。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第一模式時(shí)，每當(dāng)在提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽后，倘若上述的輸出特征值的后續(xù)峰值小于默認(rèn)值，則微控制單元將燃料電池系統(tǒng)由第一模式切換至第二模式，而上述的默認(rèn)值大于下限值。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式且輸出特征值的平均值大于上限值時(shí)，微控制單元控制供給裝置以降低供給速率，而當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式且輸出特征值的平均值小于下限值時(shí)，微控制單元控制供給裝置以提升供給速率。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，每當(dāng)輸出特征值降至下限值的倍數(shù)時(shí)，微控制單元控制供給裝置提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽，其中上述的倍數(shù)大于一。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，倘若在相鄰兩次供給裝置提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽之間的時(shí)間間隔小于預(yù)設(shè)周期時(shí)，則微控制單元將燃料電池系統(tǒng)由第二模式切換至第三模式。在本發(fā)明的一實(shí)施 例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第一模式時(shí)，倘若輸出特征值已達(dá)到下限值時(shí)，則微控制單元將燃料電池系統(tǒng)由第一模式切換至第二模式。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，倘若微控制單元判斷出輸出特征值大于上限值，則微控制單元控制供給裝置以減少提供至反應(yīng)槽的反應(yīng)物的量。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，倘若微控制單元判斷出輸出特征值小于下限值，則微控制單元控制供給裝置以增加提供至反應(yīng)槽的反應(yīng)物的量。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，倘若在多次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽后，上述的輸出特征值仍小于下限值，則微控制單元將燃料電池系統(tǒng)由第二模式切換至第三模式。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)操作在第三模式時(shí)，倘若微控制單元判斷出上述的輸出特征值小于下限值，則微控制單元控制上述的供給裝置以增加提供至反應(yīng)槽的反應(yīng)物的量。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，每當(dāng)輸出特征值小于下限值時(shí)，則微控制單元控制上述的供給裝置立即地提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)的微控制單元基于所檢測(cè)到的燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值，控制提供反應(yīng)物的速率和量，藉此在不增加閥件的情況下，穩(wěn)定燃料電池系統(tǒng)的輸出，而節(jié)省制造成本。此外，微控制單元會(huì)依據(jù)上述的輸出特征值，將燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二，而使燃料電池系統(tǒng)可穩(wěn)定地反應(yīng)并產(chǎn)生電，并可適應(yīng)不同的操作環(huán)境。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉多個(gè)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的框圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)操作在第一模式時(shí)，其輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，其輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)操作在第二模式時(shí)，其輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的控制方法的流程圖；圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖；圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下結(jié)合附圖一優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚地呈現(xiàn) 。以下實(shí)施例中所提到的方向用語(yǔ)，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非用來(lái)限制本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的框圖。請(qǐng)參考圖1，燃料電池系統(tǒng)100包含有供給裝置110、反應(yīng)槽120、微控制單元(Micro Control Unit ;1 ^)130、檢測(cè)單元140以及電池堆150。供給裝置110用以供給反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。反應(yīng)物在反應(yīng)槽120經(jīng)過(guò)處理或與其它物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物。上述的產(chǎn)物會(huì)被傳送到電池堆150反應(yīng)，以產(chǎn)生電能。檢測(cè)單元140耦接至反應(yīng)槽120或電池堆150，用以檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)100的輸出特征值。上述的輸出特征值是檢測(cè)單元140于反應(yīng)槽120或電池堆150運(yùn)作時(shí)所檢測(cè)到的一個(gè)物理特性，而在下文中將有更多關(guān)于輸出特征值的說(shuō)明。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)100為質(zhì)子交換膜型燃料電池系統(tǒng)。供給裝置110所供給的反應(yīng)物會(huì)與反應(yīng)槽120內(nèi)的燃料反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)氣體(例如:氫氣)。上述的燃料可為金屬氫化物或金屬，例如:硼氫化鈉(NaBH4)、氫化鎂(MgH2)、氫化|丐(CaH2)或招粉(Al)。上述的反應(yīng)物可包括液態(tài)水、蘋果酸(malic acid)、朽1檬酸(citric acid)、硫酸(H2SO4)、小蘇打(NaHCO3)水、石灰(CaCO3)水等液體。必須了解的，上述僅為示例性的說(shuō)明，燃料和反應(yīng)物可以是其它可產(chǎn)生類似反應(yīng)的物質(zhì)，而不局限于上面所提到的物質(zhì)。電池堆150內(nèi)的質(zhì)子交換膜會(huì)使上述的反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)，而產(chǎn)生電能。其中，因有關(guān)于電池堆150內(nèi)質(zhì)子交換膜的作用為本領(lǐng)域技術(shù)人員的已知技術(shù)，故在此即不再贅述。在此實(shí)施例中，上述的輸出特征值可為燃料電池系統(tǒng)100的溫度、反應(yīng)氣體的流量、反應(yīng)氣體的壓力、電池堆150的輸出電流或輸出電壓。檢測(cè)單元140則相對(duì)地可為溫度計(jì)、流量計(jì)、壓力計(jì)、電流計(jì)或電壓計(jì)，以量測(cè)燃料電池系統(tǒng)100的溫度、反應(yīng)氣體的流量、反應(yīng)氣體的壓力、電池堆150的輸出電流或輸出電壓。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)100為直接甲醇燃料電池系統(tǒng)，而反應(yīng)物為甲醇。供給裝置Iio供給甲醇至反應(yīng)槽120，甲醇濃度會(huì)在反應(yīng)槽120內(nèi)經(jīng)過(guò)調(diào)整，反應(yīng)槽120輸出濃度調(diào)整過(guò)后的甲醇溶液至電池堆150，以使甲醇在電池堆150反應(yīng)而產(chǎn)生電能。其中，上述的輸出特征值可為供給裝置110供給至反應(yīng)槽120的甲醇流量、反應(yīng)槽120供給至電池堆150的甲醇溶液的流量、燃料電池系統(tǒng)100的溫度、輸出電流或輸出電壓。檢測(cè)單元140則相對(duì)地可為溫度計(jì)、電流計(jì)或電壓計(jì)，以量測(cè)供給裝置110供給至反應(yīng)槽120的甲醇流量、反應(yīng)槽120供給至電池堆150的甲醇溶液的流量、燃料電池系統(tǒng)100的溫度、輸出電流或輸出電壓。微控制單元130依據(jù)檢測(cè)單元140所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100在不同的時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二。舉例而言，在本發(fā)明一實(shí)施例中，微控制單元130依據(jù)檢測(cè)單元140所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100在不同的時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式及第二模式。在本發(fā)明一實(shí)施例中,微控制單元130依據(jù)檢測(cè)單元140所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100在不同的時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式及第三模式。在本發(fā)明一實(shí)施例中，微控制單元130依據(jù)檢測(cè)單元140所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100在不同的時(shí)間點(diǎn)分別操作在第二模式及第三模式。在本發(fā)明一實(shí)施例中，微控制單元130依據(jù)檢測(cè)單元140所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100在不同的時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式。在本發(fā)明一實(shí)施例中，微控制單元130依據(jù)上述的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100依序地操作在第一模式、第二模 式及第三模式。必須了解的，燃料電池系統(tǒng)100操作在各模式的時(shí)間先后次序可依實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，且燃料電池系統(tǒng)100操作在任一個(gè)模式下的次數(shù)并不局限于一次。在下文中將有更多關(guān)于第一模式、第二模式及第三模式的說(shuō)明。請(qǐng)參考圖2并同時(shí)參考圖1，圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100操作在第一模式時(shí)，其輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖。圖2的橫軸表示時(shí)間，而圖2的縱軸表示上述檢測(cè)單元140所量測(cè)到的輸出特征值。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第一模式時(shí)，每當(dāng)上述的輸出特征值降至下限值Ld時(shí)，微控制單元130控制供給裝置110提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。其中，下限值Ld可依據(jù)對(duì)于燃料電池系統(tǒng)100的需求(例如:額定電壓、額定電流、額定功率...等)來(lái)設(shè)定，當(dāng)對(duì)于燃料電池系統(tǒng)100的需求不同時(shí)，可相對(duì)地調(diào)整下限值Ld，以使燃料電池系統(tǒng)100能符合需求。此外，第一預(yù)設(shè)量也可依據(jù)對(duì)于燃料電池系統(tǒng)100的需求來(lái)設(shè)定，例如:對(duì)于需要輸出較大功率的燃料電池系統(tǒng)100來(lái)說(shuō)，第一預(yù)設(shè)量相對(duì)而言也會(huì)較大，而使燃料電池系統(tǒng)100的反應(yīng)速率較大。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)可明白上述的第一預(yù)設(shè)量及下限值Ld可依不同的燃料電池系統(tǒng)100的規(guī)格來(lái)加以制訂、調(diào)整，以適應(yīng)不同的使用需求。此外，在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第一模式時(shí)，每當(dāng)在提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120后，倘若上述的輸出特征值的后續(xù)峰值小于默認(rèn)值01，則微控制單元130將燃料電池系統(tǒng)100由第一模式切換至第二模式或由第一模式切換至第三模式。其中，如圖2所示，默認(rèn)值01大于下限值Ld。而在時(shí)間點(diǎn)I；、T4，供給裝置110分別提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。其中，相對(duì)于時(shí)間點(diǎn)I；、T1, T2和T3的上述輸出特征值的后續(xù)峰值皆大于默認(rèn)值01，而相對(duì)于時(shí)間點(diǎn)T4的輸出特征值的后續(xù)峰值P則小于默認(rèn)值01。故當(dāng)微控制單元130判斷出后續(xù)峰值P小于默認(rèn)值01后，就會(huì)將燃料電池系統(tǒng)100由第一模式切換至第二模式或由第一模式切換至第三模式。請(qǐng)參考圖3并同時(shí)參考圖1，圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式時(shí)，其輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖。圖3的橫軸表示時(shí)間，而圖3的縱軸表示上述檢測(cè)單元140所量測(cè)到的輸出特征值。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式時(shí)，微控制單元130控制供給裝置110以變動(dòng)的供給速率提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。其中，上述的第二預(yù)設(shè)量可依據(jù)對(duì)于燃料電池系統(tǒng)100的需求來(lái)設(shè)定。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于需要輸出較大功率的燃料電池系統(tǒng)100而言，第二預(yù)設(shè)量相對(duì)也會(huì)較大。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)可明白第二預(yù)設(shè)量可依不同的燃料電池系統(tǒng)100的規(guī)格來(lái)加以制訂、調(diào)整，以適應(yīng)不同的使用需求。如上所述，微控制單元130控制供給裝置110以變動(dòng)的供給速率提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。為了說(shuō)明「變動(dòng)的供給速率」，請(qǐng)參考圖3。以圖3為例，供給裝置110會(huì)在時(shí)間點(diǎn)Ta、Tb、T。、Td和Te分別提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。其中，時(shí)間點(diǎn)Ta、Tb、Tc^TjP I；之間的時(shí)間間隔T2a、T2b、T2。和T2d并不一定相等。因此，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式時(shí)，供給裝置110提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的供給速率是變動(dòng)的。在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式且上述的輸出特征值的平均值大于上限值Lu時(shí)，微控制單元130會(huì)控制供給裝置110以降低反應(yīng)物的供給速率。當(dāng)供給裝置110降低反應(yīng)物的供給速率后，相鄰兩次供給反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的時(shí)間間隔會(huì)拉長(zhǎng)，以減緩反應(yīng)物的反應(yīng)速度。此外，在此一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式而上述的輸出特征值的平均值小于下限值Ld時(shí)，微控制單元130控制供給裝置100以提升反應(yīng)物的供給速率 。當(dāng)供給裝置110提升反應(yīng)物的供給速率后，相鄰兩次供給反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的時(shí)間間隔會(huì)縮短，以加快反應(yīng)物的反應(yīng)速度。請(qǐng)參考圖4并同時(shí)參考圖1，圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式時(shí)，其輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖。圖4的橫軸表示時(shí)間，而圖4的縱軸表示上述檢測(cè)單元140所量測(cè)到的輸出特征值。在此一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式時(shí)，每當(dāng)上述的輸出特征值降至下限值Ld的一倍數(shù)α?xí)r，微控制單元130控制供給裝置110提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120，其中上述的倍數(shù)α大于一。以圖4為例，上述的輸出特征值在時(shí)間點(diǎn)TA、TB、TC、TD和Te分別下降至a Ld，故供給裝置110在時(shí)間點(diǎn)TA、TB、Te、TD和Te分別提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。其中，時(shí)間點(diǎn)TA、TB、Te、TD和Te之間的時(shí)間間隔T2A、T2B> T2c和T2d并不一定相等。在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式時(shí)，倘若在相鄰兩次供給裝置110提供第二預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120之間的時(shí)間間隔小于一預(yù)設(shè)周期時(shí)，則微控制單元130會(huì)將燃料電池系統(tǒng)100由第二模式切換至第一模式或由第二模式切換至第三模式。上述的預(yù)設(shè)周期例如是30秒，但本發(fā)明并不以此為限。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)可明白上述的預(yù)設(shè)周期可依不同的燃料電池系統(tǒng)100的規(guī)格來(lái)加以制訂、調(diào)整，以適應(yīng)不同的使用需求。在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第三模式時(shí)，微控制單元130控制供給裝置110以變動(dòng)的供給速率，提供非固定量的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。其中，此處的「變動(dòng)的供給速率」與上述說(shuō)明中的「變動(dòng)的供給速率」是一致的，故不再贅述。此外，上述的非固定量是指當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第三模式時(shí)，每次供給裝置110提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的量是非固定的。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的非固定量可大于上述的第二預(yù)設(shè)量，以提升反應(yīng)物的反應(yīng)速率。在本發(fā)明一實(shí)施例中，在燃料電池系統(tǒng)100操作在第三模式的期間,倘若提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的次數(shù)超過(guò)一預(yù)設(shè)次數(shù)時(shí)，則微控制單元130會(huì)將燃料電池系統(tǒng)100由第三模式切換至第一模式或由第三模式切換至第二模式。必須了解的，燃料電池系統(tǒng)100在各模式之間的切換機(jī)制并不以上述實(shí)施方式為限，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)可明白第一模式、第二模式、第三模式之間的切換機(jī)制而依據(jù)實(shí)際需求加以調(diào)整。請(qǐng)參考圖5，圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100的控制方法的流程圖。在步驟S510中，藉由檢測(cè)單元140檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)100的輸出特征值。在步驟S520中，微控制單元130依據(jù)上述的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二。請(qǐng)參考圖6及圖7并同時(shí)參照?qǐng)D1。圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100的輸出特征值與時(shí)間的關(guān)系圖，圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100的控制方法的流程圖。圖6的橫軸表示時(shí)間，而圖6的縱軸表示上述檢測(cè)單元140所量測(cè)到的輸出特征值或是反應(yīng)物的供給量。其中每一以標(biāo)志“ ■ ”所標(biāo)示的點(diǎn)各代表一次供應(yīng)反應(yīng)物至反應(yīng)槽120，而每一標(biāo)志“ ■ ”所在的橫坐標(biāo)表示供應(yīng)反應(yīng)物的時(shí)間點(diǎn)，而每一標(biāo)志“ ■ ”所在的縱坐標(biāo)表示反應(yīng)物的供應(yīng)量。在本實(shí)施例中，上述的燃料電池系統(tǒng)亦包括供給裝置110、反應(yīng)槽120、微控制單元130以及 檢測(cè)單元140。微控制單元130亦會(huì)依據(jù)檢測(cè)單元140所檢測(cè)到的輸出特征值，控制燃料電池系統(tǒng)100在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式1、第二模式II及第三模式III。以下說(shuō)明中，上述的輸出特征值將以Fp表示。雖然在本實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)100是依序地操作在第一模式1、第二模式II及第三模式III，但本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)明白燃料電池系統(tǒng)100操作在各模式的時(shí)間先后次序可依實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。在本發(fā)明一實(shí)施例中，每當(dāng)輸出特征值Fp小于下限值BL時(shí)，微控制單元130會(huì)控制供給裝置110，以立即地提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第一模式I時(shí)，微控制單元130會(huì)設(shè)定供給裝置110每次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的量為第一預(yù)設(shè)量X1 (步驟S710)。之后，在步驟S720中，微控制單元130會(huì)判斷輸出特征值Fp是否大于或等于下限值BL。倘若輸出特征值Fp尚未達(dá)到下限值BL時(shí)，則微控制單元130控制供給裝置100以第一供給速率提供第一預(yù)設(shè)量X1的反應(yīng)物至反應(yīng)槽120 (步驟S730)。倘若在步驟S720中判斷出輸出特征值Fp已經(jīng)達(dá)到下限值BL，則微控制單元130將燃料電池系統(tǒng)100由第一模式I切換至第二模式II。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式II時(shí)，微控制單元130會(huì)設(shè)定供給裝置110每次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的量為第二預(yù)設(shè)量X2 (步驟S740)。之后，在步驟S750中，微控制單元130判斷輸出特征值Fp是否介于上限值TL及下限值BL之間，并依據(jù)判斷結(jié)果，控制供給裝置110以變更提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量。詳言之，倘若在步驟S750中判斷出特征值Fp介于上限值TL及下限值BL之間，則令一個(gè)累計(jì)參數(shù)N等于零(步驟S760)。倘若在步驟S750中判斷出特征值Fp大于上限值TL，則微控制單元130控制供給裝置110以減少提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量，并令累計(jì)參數(shù)N等于零(步驟S770)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)于步驟S770中減少提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量時(shí)，系使新的第二預(yù)設(shè)量X2等于原先的第二預(yù)設(shè)量X2減去一預(yù)設(shè)量xdm。再者，在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)于步驟S770中減少提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量時(shí),亦同時(shí)降低提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的速率,亦即拉長(zhǎng)相鄰兩次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的時(shí)間間隔。倘若在步驟S750中判斷出特征值Fp小于下限值BL，則微控制單元130控制供給裝置Iio以增加提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量，并累加I至累計(jì)參數(shù)N (步驟S780)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)于步驟S780中增加提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量時(shí)，系使新的第二預(yù)設(shè)量X2等于原先的第二預(yù)設(shè)量X2加上一預(yù)設(shè)量Xdp。再者，在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)于步驟S780中增加提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量時(shí)，亦同時(shí)提高提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的速率，亦即縮短相鄰兩次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的時(shí)間間隔。此外，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第二模式II時(shí)，倘若在多次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120后，輸出特征值Fp仍小于下限值BL，則微控制單元130將燃料電池系統(tǒng)100由第二模式II切換至第三模式III。以圖7的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，微控制單元130會(huì)進(jìn)行步驟S790，以判斷累計(jì)參數(shù)N是否大于一預(yù)定次數(shù)P。倘若累計(jì)參數(shù)N大于預(yù)定次數(shù)P，則表示在多次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120后，輸出特征值Fp仍小于下限值BL，此時(shí)微控制單元130會(huì)將燃料電池系統(tǒng)100由第二模式II切換至第三模式III。值得注意地，上述的累計(jì)參數(shù)N的初始值為零。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100操作在第三模式III時(shí)，微控制單元130會(huì)設(shè)定供給裝置110每次提供反應(yīng)物至反應(yīng)槽120的量為非固定量X3 (步驟S800)。一般而言，非固定量X3大于第二預(yù)設(shè)量X2。之后，在步驟S810中，微控制單元130判斷已經(jīng)提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的總量Dsum是否已經(jīng)達(dá)到預(yù) 設(shè)最大供給量TD，并于總量達(dá)到預(yù)設(shè)最大供給量時(shí)，控制供給裝置Iio停止供應(yīng)反應(yīng)物至反應(yīng)槽120。此外，倘若在步驟S810中，微控制單元130判斷出已提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的總量Dsum尚未達(dá)到預(yù)設(shè)最大供給量TD，則進(jìn)行步驟S820。在步驟S820中，微控制單元130判斷輸出特征值Fp是否介于上限值TL以及下限值BL之間，并依據(jù)判斷結(jié)果，控制供給裝置HO以變更提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量。詳言之，倘若在步驟S820中判斷出特征值Fp介于上限值TL及下限值BL之間，則回到步驟S810。倘若在步驟S820中判斷出特征值Fp小于下限值BL，則微控制單元130控制供給裝置110以增加提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量(步驟S830)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)于步驟S830中增加提供至反應(yīng)槽120的反應(yīng)物的量時(shí)，使新的非固定量X3等于原先的非固定量XJAXdf倍，其中倍數(shù)Xdf大于一。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)可明白上限值TL、下限值BL、第一預(yù)設(shè)量X1、第二預(yù)設(shè)量X2、非固定量x3、預(yù)定次數(shù)P、預(yù)設(shè)最大供給量TD、預(yù)設(shè)量Xdffl、預(yù)設(shè)量Xdp以及倍數(shù)Xdf可依不同的燃料電池系統(tǒng)100的規(guī)格來(lái)加以制訂、調(diào)整，以適應(yīng)不同的使用需求。此外，圖6和圖7所對(duì)應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)100可為質(zhì)子交換膜型燃料電池系統(tǒng)或是直接甲醇燃料電池系統(tǒng)。綜上所述，在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)的微控制單元基于所檢測(cè)到的燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值，控制提供反應(yīng)物的速率和量，藉此可穩(wěn)定燃料電池系統(tǒng)的輸出，故可在不增加閥件的情況下，節(jié)省制造成本。此外，微控制單元會(huì)依據(jù)上述的輸出特征值，將燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二，而使燃料電池系統(tǒng)可穩(wěn)定地反應(yīng)并產(chǎn)生電，并可適應(yīng)不同的操作環(huán)境。以上所述，僅為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，依本發(fā)明權(quán)利要求書及說(shuō)明書內(nèi)容所作簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或權(quán)利要求不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。摘要部分和標(biāo)題僅是用來(lái)輔助專 利文件搜尋之用，并非用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。此外，本說(shuō)明書或權(quán)利要求書中提及的“第一”、“第二”等用語(yǔ)僅用以命名元件(element)的名稱或區(qū)別不同實(shí)施例或范圍，而并非用來(lái)限制元件數(shù)量上的上限或下限。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，包括: 檢測(cè)所述燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值；以及 依據(jù)所述輸出特征值，控制所述燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，每當(dāng)所述輸出特征值降至下限值時(shí)，提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至所述燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)槽； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，以變動(dòng)的供給速率，提供第二預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第三模式時(shí)，以變動(dòng)的供給速率，提供非固定量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽，其中所述非固定量大于所述第二預(yù)設(shè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中所述燃料電池系統(tǒng)為質(zhì)子交換膜型燃料電池系統(tǒng)，所述反應(yīng)物會(huì)與所述反應(yīng)槽內(nèi)的燃料反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)氣體，而所述燃料電池系統(tǒng)還包括電池堆，用以與所述反應(yīng)氣體反應(yīng)而產(chǎn)生電能，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、所述反應(yīng)氣體的流量、所述反應(yīng)氣體的壓力、所述電池堆的輸出電流或輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中所述燃料電池系統(tǒng)為直接甲醇燃料電池系統(tǒng)，所述反應(yīng)物為甲醇，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、輸出電流或輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，每當(dāng)在提供所述第一預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽后，若所述輸出特征值的后續(xù)峰值小于默認(rèn)值，則將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第一模式切換至所述第二模式或所述第三模式，其中所述默認(rèn)值大于所述下限值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式且所述輸出特征值的平均值大于上限值時(shí)，降低所述供給速率，而當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式且所述輸出特征值的平均值小于所述下限值時(shí)，提升所述供給速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，每當(dāng)所述輸出特征值降至所述下限值的α倍時(shí)，提供所述第二預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽，其中所述α值大于一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，若在相鄰兩次提供所述第二預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽之間的時(shí)間間隔小于預(yù)設(shè)周期時(shí)，則將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第二模式切換至所述第三模式。
8.一種燃料電池系統(tǒng)，包括: 反應(yīng)槽，用以使反應(yīng)物在其中產(chǎn)生反應(yīng)； 供給裝置，用以供給所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽； 檢測(cè)單元，用以檢測(cè)所述燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值；以及 微控制單元，耦接至所述供給裝置及所述檢測(cè)單元，用以依據(jù)所述檢測(cè)單元所檢測(cè)到的所述輸出特征值，控制所述燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二；其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，每當(dāng)所述輸出特征值降至下限值時(shí)，所述微控制單元控制所述供給裝置提供第一預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，所述微控制單元控制所述供給裝置以變動(dòng)的供給速率提供第二預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第三模式時(shí)，所述微控制單元控制所述供給裝置以變動(dòng)的供給速率提供非固定量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽，其中所述非固定量大于所述第二預(yù)設(shè)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池系統(tǒng)為質(zhì)子交換膜型燃料電池系統(tǒng)，所述反應(yīng)物會(huì)與所述反應(yīng)槽內(nèi)的燃料反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)氣體，而所述燃料電池系統(tǒng)還包括電池堆，用以與所述反應(yīng)氣體反應(yīng)而產(chǎn)生電能，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、所述反應(yīng)氣體的流量、所述反應(yīng)氣體的壓力、所述電池堆的輸出電流或輸出電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池系統(tǒng)為直接甲醇燃料電池系統(tǒng)，所述反應(yīng)物為甲醇，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、輸出電流或輸出電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，每當(dāng)在提供所述第一預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽后，若所述輸出特征值的后續(xù)峰值小于默認(rèn)值，則所述微控制單元將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第一模式切換至所述第二模式或所述第三模式，而所述默認(rèn)值大于所述下限值。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式且所述輸出特征值的平均值大于上限值時(shí)，所述微控制單元控制所述供給裝置以降低所述供給速率，而當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式且所述輸出特征值的平均值小于所述下限值時(shí)，所述微控制 單元控制所述供給裝置以提升所述供給速率。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，每當(dāng)所述輸出特征值降至所述下限值的α倍時(shí)，所述微控制單元控制所述供給裝置提供所述第二預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽，其中所述α值大于一。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，若在相鄰兩次所述供給裝置提供所述第二預(yù)設(shè)量的所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽之間的時(shí)間間隔小于預(yù)設(shè)周期時(shí)，則所述微控制單元將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第二模式切換至所述第三模式。
15.一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，包括: 檢測(cè)所述燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值；以及 依據(jù)所述輸出特征值，控制所述燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，倘若所述輸出特征值尚未達(dá)到下限值時(shí)，則以第一供給速率提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至所述燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)槽； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，判斷所述輸出特征值是否介于上限值以及所述下限值之間，并依據(jù)判斷結(jié)果，變更提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第三模式時(shí)，判斷已經(jīng)提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的總量，并于所述總量達(dá)到預(yù)設(shè)最大供給量時(shí)，停止供應(yīng)所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中所述燃料電池系統(tǒng)為質(zhì)子交換膜型燃料電池系統(tǒng)，所述反應(yīng)物會(huì)與所述反應(yīng)槽內(nèi)的燃料反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)氣體，而所述燃料電池系統(tǒng)還包括電池堆，用以與所述反應(yīng)氣體反應(yīng)而產(chǎn)生電能，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、所述反應(yīng)氣體的流量、所述反應(yīng)氣體的壓力、所述電池堆的輸出電流或輸出電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中所述燃料電池系統(tǒng)為直接甲醇燃料電池系統(tǒng)，所述反應(yīng)物為甲醇，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、輸出電流或輸出電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，若所述輸出特征值已達(dá)到所述下限值時(shí)，則將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第一模式切換至所述第二模式或所述第三模式。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，判斷所述輸出特征值，若所述輸出特征值大于所述上限值，則減少提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量，若所述輸出特征值小于所述上限值則增加提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，若在多次提供所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽后，所述輸出特征值小于所述下限值，則將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第二模式切換至所述第三模式。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第三模式時(shí)，若判斷出所述輸出特征值小于所述下限值，則增加提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量。
22.—種燃料電池系統(tǒng)，包括: 反應(yīng)槽，用以使反應(yīng)物在其中產(chǎn)生反應(yīng)； 供給裝置，用以供給所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽； 檢測(cè)單元，用以檢測(cè)所述燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值；以及 微控制單元，耦接至所述供給裝置及所述檢測(cè)單元，用以依據(jù)所述檢測(cè)單元所檢測(cè)到的所述輸出特征值，控制所述燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，倘若所述輸出特征值尚未達(dá)到下限值時(shí)，則所述微控制單元控制所述供給裝置以第一供給速率提供第一預(yù)設(shè)量的反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，所述微控制單元判斷所述輸出特征值是否介于上限值以及所述下限值之間，并依據(jù)判斷結(jié)果，控制所述供給裝置以變更提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量； 其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第三模式時(shí)，所述微控制單元判斷已經(jīng)提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的總量，并于所述總量達(dá)到預(yù)設(shè)最大供給量時(shí)，控制所述供給裝置以停止供應(yīng)所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池系統(tǒng)為質(zhì)子交換膜型燃料電池系統(tǒng)，而所述燃料電池系統(tǒng)還包括電池堆，用以與所述反應(yīng)氣體反應(yīng)而產(chǎn)生電能，所述反應(yīng)物會(huì)與所述反應(yīng)槽內(nèi)的燃料反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)氣體，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、所述反應(yīng)氣體的流量、所述反應(yīng)氣體的壓力、所述電池堆的輸出電流或輸出電壓。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池系統(tǒng)為直接甲醇燃料電池系統(tǒng)，所述反應(yīng)物為甲醇，所述輸出特征值為所述燃料電池系統(tǒng)的溫度、輸出電流或輸出電壓。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第一模式時(shí)，若所述輸出特征值已達(dá)到所述下限值時(shí)，則所述微控制單元將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第一模式切換至所述第二模式或所述第三模式。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，所述微控制單元判斷所述輸出特征值，若所述輸出特征值大于所述上限值，則所述微控制單元控制所述供給裝置以減少提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量，若所述輸出特征值小于所述上限值，則所述微控制單元控制所述供給裝置以增加提供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第二模式時(shí)，若在多次提供所述反應(yīng)物至所述反應(yīng)槽后，所述輸出特征值小于所述下限值，所述微控制單元將所述燃料電池系統(tǒng)由所述第二模式切換至所述第三模式。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)操作在所述第三模式時(shí)，若所述微控制單元判斷出所述輸出特征值小于所述下限值，所述微控制單元控制所述供給裝置以增加提 供至所述反應(yīng)槽的所述反應(yīng)物的量。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。上述控制方法包括檢測(cè)燃料電池系統(tǒng)的輸出特征值，以及依據(jù)所檢測(cè)到的輸出特征值控制燃料電池系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)分別操作在第一模式、第二模式及第三模式至少其中之二。藉此，燃料電池系統(tǒng)可穩(wěn)定地反應(yīng)并產(chǎn)生電，并可適應(yīng)不同的操作環(huán)境。
文檔編號(hào)H01M8/04GK103219534SQ20121001634
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
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