[发明专利]具有燃料电池阵列、控制单元和动态电负载的用于生成电力的系统和方法

说明书

基于从燃料源(110)提供的化学燃料(F)在燃料电池阵列(120)中产生电力。该电力经由输出端子(125)保持可用。传感器单元(130)记录传感器信号(V_S)，该传感器信号(V_S)反映燃料电池阵列中的化学燃料(F)的消耗相对于被接收在燃料电池阵列(120)中的化学燃料(F)的量的程度。通过测量燃料电池阵列(120)中的至少一个电压(V₁、…、V_n、V_OUT)来监测燃料电池阵列(120)中的电力的产生。由燃料电池阵列(120)产生的电力的部分(P_EF)被控制以被馈送到连接到输出端子(125)的动态电负载(150)中。响应于传感器信号(V_S)控制被馈送到动态电负载(150)中的所述部分(P_EF)，使得被接收在燃料电池阵列(120)中的化学燃料(F)的量与产生电力时在燃料电池阵列(120)中消耗的化学燃料的量之间的差最小化。

技术领域

本发明总体涉及基于燃料电池的电力的产生。更具体地，本发明涉及根据权利要求1的前序部分的系统和对应的方法。本发明还涉及计算机程序和非易失性数据载体。

背景技术

WO 2010/062251涉及用于便携式电子设备的电源。在此，该设计包括控制单元，该控制单元响应于燃料电池性能的变化并且被适配成在故障的情况下在一段时间内暂时停止或减小燃料电池电流。在燃料电池单元的出口处还设置有泄压阀。该阀被适配成响应于燃料电池单元内部的增大的压力而打开。限流器联接在燃料源与燃料电池单元之间。限流器被适配成在正常操作期间在燃料电池单元内提供低于阀的打开压力的压力。

关于燃料电池性能的任何改变，这种设计提供了期望的灵活性。然而，在将化学能转化成电能的处理中，仍存在改进整体效率的空间。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种高效的能量转换解决方案。

本发明的另一目的是提供一种用于产生电力的简单且安全的解决方案，其中，未消耗的氢逸出到周围环境中的风险被最小化。

根据本发明的一个方面，这些目的通过最初描述的控制系统来实现，其中，该系统包含动态电负载，该动态电负载连接到输出端子。控制单元被配置成接收传感器信号，并且响应于该传感器信号来控制由燃料电池阵列产生的电力中的、被馈送到动态电负载的部分。被馈送到动态电负载的上述部分使得被接收在燃料电池阵列中的化学燃料的量与产生电力时在燃料电池阵列中消耗的化学燃料的量之间的差最小化。

该系统是有利的，因为该系统以直接且可靠的方式处理暂时过剩的燃料。另外，在该处理期间无需将未使用的燃料释放到周围环境中。

根据本发明该方面的一个实施方式，该系统包括可控阀，该可控阀被布置成影响燃料电池阵列中接收的化学燃料的量。控制单元进一步被配置成响应于传感器信号来控制可控阀。由此，可以将输入到燃料电池阵列中的燃料的总输入设定到适当的水平。自然地，这减少了对动态电负载的需求。

根据本发明该方面的另一实施方式，燃料源包含燃料箱和化学反应器。燃料箱被配置成容纳用于化学反应的至少一种源物质，例如，氢氧化钠和水，化学反应器被配置成通过化学反应产生化学燃料，例如，氢气。以上提及的可控阀在此被布置在燃料箱与化学反应器之间用于至少一种源物质的通道中。因此，可控阀可以方便地控制被生成并传输到燃料电池阵列中的燃料的量。

根据本发明的该方面的又一实施方式，压力传感器被布置成产生反映化学反应器中的压力水平的压力信号。在此，控制单元被配置成进一步响应于压力信号来控制可控阀。另选地或除此之外，温度传感器可以被布置成产生反映化学反应器中的温度的温度信号；并且控制单元被配置成进一步响应于该温度信号来控制可控阀。由此，进一步基于压力和/或温度水平，可以朝着期望的强度控制上述处理。