Устройство и способ управления мощностью для системы топливного элемента

Устройство управления мощностью для системы топливного элемента содержит контроллер топливного элемента, который анализирует информацию о состоянии мощности системы топливного элемента, передает сигнал информации о состоянии мощности, на основе анализа, на контроллер управления мощностью, принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки от контроллера преобразования мощности, анализирует принятый сигнал информации запроса мощности для нагрузки и изменяет величину отбираемой мощности, основываясь на анализе. Устройство управления мощностью также содержит контроллер преобразования мощности, который передает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на информации о мощности, требуемой для нагрузки, на контроллер топливного элемента, анализирует сигнал информации о состоянии мощности, переданный контроллером топливного элемента, и управляет величиной преобразования мощности, основываясь на анализе. Технический результат - повышение стабильности и увеличение срока службы. 3 с. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к топливному элементу и, более конкретно, к устройству управления мощностью для системы топливного элемента, способному стабильно поддерживать мощность, отбираемую от системы топливного элемента, путем осуществления связи между блоком управления топливным элементом и блоком управления преобразованием мощности, а также к способу реализации этого.

2. Описание предшествующего уровня техники

В целом, система топливного элемента преобразует энергию топливного элемента в электрическую энергию.

В топливном элементе анод и катод формируются по обеим сторонам высокомолекулярного электролита. Электрохимическое окисление водорода, являющегося топливом, происходит на аноде, а электрохимическое восстановление кислорода, являющегося окислителем, происходит на катоде.

Топливный элемент вырабатывает электроны за счет электрохимического окисления и электрохимического восстановления и генерирует электрическую энергию за счет движения электронов.

Существуют несколько типов топливного элемента, таких как, например, фосфорно-кислотный топливный элемент (PAFC), щелочной топливный элемент (AFC), топливный элемент на основе протонообменной мембраны (PEMFC), топливный элемент с расплавленным карбонатным электролитом (MCFC), твердоокисный топливный элемент (SOFC) и топливный элемент с прямым окислением метанола (DMFC).

Примерами применения топливного элемента являются коммерческие топливные элементы, бытовые топливные элементы, топливные элементы транспортных средств, обеспечивающие электропитание электродвигателей, и малогабаритные топливные элементы электропитания мобильных терминалов, ноутбуков и т.д.

Ведутся разработки бытовых топливных элементов, которые могут обеспечивать электропитанием электробытовые устройства, осветительные системы и тому подобное. Также ведутся разработки коммерческих топливных элементов для мощных осветительных устройств, двигателей, машин и тому подобного, используемых в зданиях, на фабриках и т.д.

Система топливного элемента взаимодействует с системой сетевого электропитания (такой как электростанция общего пользования). Когда величина мощности, предоставляемой в нагрузку системой топливного элемента, недостаточна, недостаток восполняется за счет получения мощности от сетевой системы электропитания. Если мощность, предоставляемая в нагрузку системой топливного элемента велика, избыточная мощность отдается в сетевую систему электропитания.

Фиг.1 является блок-схемой, показывающей традиционное устройство электропитания для системы топливного элемента.

Как видно из чертежа, устройство электропитания для системы топливного элемента содержит топливный элемент 1, блок 2 преобразования мощности и блок 3 источника электропитания.

Топливный элемент 1 содержит батарею (не показана), которая вырабатывает электроэнергию посредством электрохимической реакции между водородом и кислородом на катоде и аноде. Батарея вырабатывает постоянное напряжение.

Блок 2 преобразования мощности содержит блок преобразователя постоянного тока и инвертор (оба не показаны). Блок преобразователя постоянного тока преобразует постоянное напряжение, выработанное батареей, в переменное напряжение, повышает или понижает преобразованное переменное напряжение, и затем после выпрямления повышенного или пониженного переменного напряжения выводит на выход постоянное напряжение. Инвертор преобразует постоянное напряжение, поступающее на него с выхода блока преобразователя постоянного тока, в переменное напряжение.

Блок 3 источника электропитания подает мощность в жилые дома или в другие здания и может быть, например, генераторной установкой электростанции общего пользования.

В системе топливного элемента отсутствует обмен информацией между блоком общего управления для выполнения общего управления и блоком управления мощностью для управления выходной мощностью, поступающей от топливного элемента. Соответственно, блок управления мощностью выводит величину мощности, большую, чем величина мощности, которую может отдать система топливного элемента, и напряжение системы топливного элемента резко снижается, что известно как эффект посадки напряжения. Соответственно, стабильность системы топливного элемента снижается и из-за большой нагрузки, приложенной к батарее, срок службы системы топливного элемента сокращается.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства, управляющего мощностью для системы топливного элемента, способного стабильно поддерживать величину мощности, отбираемой от топливного элемента, не допуская явления посадки напряжения, когда величина мощности больше, чем величина мощности, которая может быть отобрана от топливного элемента, и способа для этого.

Чтобы достигнуть этих и других преимуществ и в соответствии с задачей настоящего изобретения, как оно осуществляется и подробно здесь описано, предусмотрено устройство управления мощностью для системы топливного элемента, которое содержит контроллер топливного элемента, который анализирует информацию о состоянии мощности в системе топливного элемента, передает сигнал информации о состоянии мощности на контроллер преобразования мощности в соответствии с анализом, принимает сигнал информации о запросе мощности для нагрузки от контроллера преобразования мощности и анализирует принятый сигнал информации запроса мощности для нагрузки и изменяет величину отбираемой мощности на основе анализа, и контроллер преобразования мощности, который передает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, на основе информации о мощности, требуемой для нагрузки, на контроллер топливного элемента, анализирует сигнал информации о состоянии мощности, переданный контроллером топливного элемента, и управляет величиной преобразованной мощности, основываясь на анализе.

Контроллер топливного элемента может содержать контроллер, который вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, основанную на количестве водорода и кислорода, подаваемом в батарею, выводит сигнал информации о состоянии мощности, который содержит вычисленную информацию о состоянии мощности, и управляет количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею, основываясь на сигнале информации запроса мощности для нагрузки, и первый беспроводной коммуникатор, который принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, преобразует сигнал информации о состоянии мощности в сигнал беспроводной связи и передает преобразованный сигнал беспроводной связи на контроллер преобразования мощности.

Первый беспроводной коммуникатор может содержать генератор радиочастотного сигнала, который преобразует сигнал информации о состоянии мощности в радиочастотный сигнал информации о состоянии мощности и передает преобразованный радиочастотный сигнал информации о состоянии мощности на контроллер преобразования мощности. Первый беспроводной коммуникатор может осуществлять связь, используя протокол беспроводной локальной вычислительной сети (LAN) или протокол Bluetooth. Сигнал информации о состоянии мощности может содержать контрольный код проверки на наличие ошибки для обнаружения ошибки связи. Сигнал информации запроса мощности для нагрузки может содержать контрольный код проверки на наличие ошибки для обнаружения ошибки связи.

Контроллер топливного элемента может содержать контроллер, который вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, основываясь на количестве водорода и кислорода, подаваемом в батарею, выводит сигнал информации о состоянии мощности, который содержит вычисленную информацию о состоянии мощности, и управляет количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею, основываясь на сигнале информации запроса мощности для нагрузки, и первый проводной коммуникатор, который принимает сигнал информации запроса мощности, преобразует сигнал информации о состоянии мощности в сигнал проводной связи и передает преобразованный сигнал проводной связи на контроллер преобразования мощности и проводному кабелю. Первый проводной коммуникатор может осуществлять связь, используя протокол USB.

Контроллер преобразования мощности может содержать беспроводной коммуникатор, который принимает сигнал информации о состоянии мощности, и контроллер, который вырабатывает сигнал управления, чтобы управлять величиной мощности, отбираемой от топливного элемента, основываясь на сигнале информации о состоянии мощности, анализирует информацию о мощности, требуемой нагрузкой, и выводит сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основанный на анализе. Беспроводной коммуникатор может преобразовывать сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал беспроводной связи и передавать преобразованный сигнал беспроводной связи на контроллер топливного элемента. Беспроводной коммуникатор может осуществлять связь, используя радиочастотные сигналы. Беспроводной коммуникатор может осуществлять связь, используя протокол беспроводной LAN или протокол Bluetooth.

Контроллер преобразования мощности может содержать проводной коммуникатор, который принимает сигнал информации о состоянии мощности, и контроллер, который генерирует сигнал управления, чтобы управлять величиной мощности, отбираемой от топливного элемента, основываясь на сигнале информации о состоянии мощности, анализирует информацию о мощности, требуемой нагрузкой, и выводит сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основанный на анализе. Проводной коммуникатор может преобразовывать сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал проводной связи и передавать преобразованный сигнал проводной связи на контроллер топливного элемента через проводной кабель. Проводной коммуникатор может осуществлять связь, используя протокол USB.

Также обеспечивается способ управления мощностью для системы топливного элемента, который содержит этапы, на которых генерируют сигнал информации о состоянии мощности системы топливного элемента, передают сгенерированный сигнал информации о состоянии мощности, выделяют информацию об отбираемой мощности из сигнала о состоянии мощности и управляют величиной преобразования мощности, основываясь на извлеченной информации об отбираемой мощности.

Способ может также содержать этапы, на которых извлекают контрольный код проверки наличия ошибки из сигнала информации о состоянии мощности и определяют, существует ли ошибка передачи, основываясь на извлеченном контрольном коде проверки наличия ошибки. Передача сгенерированного сигнала информации о состоянии мощности может содержать этап, на котором преобразуют сигнал информации о состоянии мощности в сигнал беспроводной связи и осуществляют его беспроводную передачу на контроллер преобразования мощности. Передача сгенерированного сигнала информации о состоянии мощности может содержать этап, на котором преобразуют сигнала информации о состоянии мощности в сигнал проводного сообщения и передают его на контроллер преобразования мощности через проводной кабель.

Также обеспечивается способ управления мощностью для системы топливного элемента, который содержит этапы, на которых генерируют сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основанный на информации о мощности, требуемой нагрузкой, передают сигнал информации запроса мощности для нагрузки, извлекают информацию запроса мощности для нагрузки из сигнала информации запроса мощности для нагрузки и управляют величиной подачи топлива и величиной подачи воздуха в топливный элемент, основываясь на извлеченном сигнале информации запроса мощности для нагрузки, изменяя, таким образом, величину мощности, отбираемой от топливного элемента.

Способ может также содержать этапы, на которых извлекают контрольный код проверки наличия ошибки из сигнала информации запроса мощности для нагрузки и определяют, существует ли ошибка передачи, основываясь на извлеченном контрольном коде проверки наличия ошибки. Передача сигнала информации запроса мощности для нагрузки может включать в себя преобразование сигнала информации запроса мощности для нагрузки в сигнал беспроводной связи и осуществлять его беспроводную передачу на контроллер топливного элемента. Передача сигнала информации запроса мощности для нагрузки может содержать преобразование сигнала информации запроса мощности для нагрузки в сигнал проводной связи и передачу его в контроллер топливного элемента по проводному кабелю.

Перечисленные выше и другие цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из последующего подробного описания настоящего изобретения, рассматриваемого в сочетании с сопроводительными чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи, которые введены в описание, чтобы обеспечить дальнейшее понимание изобретения, и составляют часть настоящего описания, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения.

На чертежах:

Фиг.1 - блок-схема, показывающая обычную систему топливного элемента;

Фиг.2 - блок-схема, показывающая построение устройства управления мощностью для системы топливного элемента согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 - блок-схема, показывающая построение устройства управления мощностью для системы топливного элемента согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - схема последовательности операций, показывающая способ управления мощностью для системы топливного элемента согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.5 - схема последовательности операций, показывающая способ изменения величины мощности, отбираемой от топливного элемента, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Подробная отсылка будет делаться на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых показаны на сопроводительных чертежах.

Здесь и далее описано устройство управления мощностью для системы топливного элемента, которое способно стабильно поддерживать величину мощности, отбираемой от топливного элемента, за счет осуществления связи между блоком управления топливным элементом и блоком управления преобразованием мощности.

Фиг.2 является блок-схемой, показывающей построение устройства управления мощностью для системы топливного элемента согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.2, устройство управления мощностью для системы топливного элемента, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержит реформер 20, батарею 10, блок 50 преобразования мощности, блок 100 управления топливным элементом и блок 200 управления преобразованием мощности.

Реформер 20 извлекает водород из топлива и подает извлеченный водород в батарею 10.

Батарея 10 снабжена анодом 11 и катодом 12 и вырабатывает электрическую энергию (постоянное напряжение) и побочный продукт посредством электрохимической реакции между водородом, подаваемым на анод 11, и кислородом, подаваемым на катод 12.

Блок 50 преобразования мощности преобразует постоянное напряжение, поступающее с выхода батареи 10, в переменное напряжение некоторого уровня, основываясь на сигнале управления и обеспечивает на выходе преобразованное переменное напряжение. Блок 50 преобразования мощности содержит блок 51 преобразователя постоянного тока, который преобразует постоянное напряжение, поступающее с выхода батареи 10 топливного элемента, в постоянное напряжение, которое повышается или понижается, и выводит преобразованное постоянное напряжение, и инвертор 52, который преобразует постоянное напряжение, которое поступает с выхода блока 51 преобразователя постоянного тока в переменное напряжение, основываясь на сигнале управления от блока 200 управления преобразованием мощности.

Блок 100 управления топливным элементом анализирует информацию о состоянии мощности системы топливного элемента, генерирует сигнал информации о состоянии мощности, основанный на анализе, и передает сгенерированный сигнал информации о состоянии мощности на блок 200 управления преобразованием мощности.

Блок 100 управления топливным элементом принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки от блока 200 управления преобразованием мощности, анализирует принятый сигнал информации запроса мощности для нагрузки и изменяет величину мощности, отбираемой от системы топливного элемента, основываясь на анализе.

Блок 100 управления топливным элементом содержит контроллер 101, который вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, основанную на количестве водорода и кислорода, подаваемого в батарею 10, выводит сигнал информации о состоянии мощности, который содержит вычисленную информацию о мощности, и управляет количеством водорода и кислорода, подаваемого в батарею 10; и первый беспроводной коммуникатор 102, который принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, преобразует сигнал информации о состоянии мощности контроллера 101 в сигнал беспроводной связи и передает преобразованный сигнал беспроводной связи на блок 200 управления преобразованием мощности.

Блок 200 управления преобразованием мощности содержит контроллер 201, который генерирует сигнал управления, чтобы управлять величиной мощности, отбираемой от топливного элемента, основываясь на сигнале информации о состоянии мощности, анализирует информацию о мощности, требуемой нагрузкой, и генерирует на выходе сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на анализе; и второй беспроводной коммуникатор 202, который принимает сигнал информации о состоянии мощности, преобразует сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал беспроводной связи и передает преобразованный сигнал беспроводной связи на блок 100 управления топливным элементом.

Работа устройства управления мощностью для системы топливного элемента будет объясняться со ссылкой на фиг.4 и 5.

Контроллер 101 блока 100 управления топливным элементом вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, основываясь на количестве водорода и кислорода, подаваемом в батарею 10, генерирует сигнал информации о состоянии мощности, содержащий вычисленную информацию о мощности, и подает сгенерированный сигнал информации о состоянии мощности на первый беспроводной коммуникатор 102 (S1).

Затем первый беспроводной коммуникатор 102 преобразует сигнал информации о состоянии мощности в сигнал беспроводной связи и передает преобразованный сигнал беспроводной связи на блок 200 (S2) управления преобразованием мощности.

Первый беспроводной коммуникатор 102 может быть реализован различными способами. Например, беспроводной коммуникатор 102 может быть приемопередатчиком, который осуществляет связь, используя, например, но не ограничиваясь перечисленным, протокол Bluetooth, протокол беспроводной локальной вычислительной сети LAN, или другие типы радиочастотных сигналов. Таким образом, первый беспроводной коммуникатор 102 может содержать генератор радиочастотных сигналов, который преобразует сигнал информации о состоянии мощности в сигнал информации о состоянии радиочастотной мощности, и передает преобразованный сигнал о состоянии радиочастотной мощности на контроллер преобразования мощности.

Второй беспроводной коммуникатор 202 блока 200 управления преобразованием мощности принимает сигнал беспроводной связи, переданный от первого беспроводного коммуникатора 102, преобразует принятый сигнал беспроводной связи в сигнал информации о состоянии мощности и передает его на контроллер 201.

Второй беспроводной коммуникатор 202 является устройством, которое способно осуществлять связь с первым беспроводным коммуникатором 102. Например, если первый беспроводной коммуникатор 102 связывается по протоколу Bluetooth, второй коммуникатор 202 также связывается по протоколу Bluetooth. Таким образом, второй беспроводной коммуникатор 202 также может быть реализован различными путями. Например, беспроводной коммуникатор 102 может быть приемопередатчиком, который осуществляет связь по протоколу Bluetooth, по протоколу беспроводной LAN или посредством других типов радиочастотных сигналов. Конечно, могут использоваться и другие типы беспроводных сигналов, не отходя при этом от объема или сущности изобретения.

Контроллер 201 извлекает информацию об отбираемой мощности из сигнала информации о состоянии мощности и передает сигнал управления для управления величиной мощности, отбираемой от батареи 10 топливного элемента, основываясь на выделенной информации об отбираемой мощности, на блок 50 (S3) преобразования мощности.

То есть контроллер 202 блока 200 управления преобразованием мощности управляет повышением постоянного напряжения блока 51 блока преобразования постоянного тока блока 50 преобразования мощности или управляет периодом переключения инвертора 52, тем самым управляя величиной мощности, отбираемой от батареи 10 топливного элемента (S4).

Сигнал информации о состоянии мощности может содержать контрольный код ошибки для обнаружения ошибки связи, и контроллер блока 200 управления преобразованием мощности может обнаруживать ошибку передачи сигнала информации о состоянии мощности, основываясь на контрольном коде ошибки.

Процесс изменения величины мощности, отбираемой от топливного элемента, объясняется ниже.

Контроллер блока 200 управления преобразованием мощности анализирует информацию о мощности, требуемой нагрузкой, генерирует сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на анализе, и передает сгенерированный сигнал информации запроса мощности для нагрузки на второй беспроводной коммуникатор 202 (S10).

Второй беспроводной коммуникатор 202 преобразует сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал беспроводной связи и передает преобразованный сигнал беспроводной связи на блок 100 (S20) управления топливным элементом.

Первый беспроводной коммуникатор 102 блока 200 управления топливным элементом принимает сигнал беспроводной связи, переданный от второго беспроводного коммуникатора 202, преобразует полученный сигнал беспроводной связи в сигнал информации запроса мощности для нагрузки и передает его на контроллер 101.

Контроллер 101 извлекает информацию запроса мощности для нагрузки из сигнала информации запроса мощности для нагрузки, управляет количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею 10, основываясь на выделенной информации запроса мощности для нагрузки, таким образом, изменяя величину отбираемой мощности от топливного элемента (S40).

Сигнал информации запроса мощности для нагрузки может содержать контрольный код ошибки для обнаружения ошибки связи, и контроллер 101 блока 100 управления топливным элементом может обнаруживать ошибку передачи сигнала информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на контрольном коде ошибки.

Фиг.3 является блок-схемой, показывающей построение устройства управления мощностью для системы топливного элемента согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.3, устройство управления мощностью для системы топливного элемента согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения содержит реформер 20, батарею 10, блок 50 преобразования мощности, блок 100 управления топливным элементом и блок 200 управления преобразованием мощности.

Реформер 20 извлекает водород из топлива и подает извлеченный водород в батарею 10.

Батарея 10 снабжена анодом 11 и катодом 12 и вырабатывает электрическую энергию (постоянное напряжение) и побочный продукт путем электрохимической реакции между водородом, поданным на анод 11, и кислородом, поданным на катод 12.

Блок 50 преобразования мощности преобразует постоянное напряжение, отобранное от батареи 10, в переменное напряжение некоторого уровня, основываясь на сигнале управления, и обеспечивает на выходе переменное напряжение. Блок 50 преобразования мощности содержит блок 51 преобразователя постоянного тока, который преобразует постоянное напряжение, отбираемое от батареи 10 топливного элемента, в повышенное или пониженное постоянное напряжение, и инвертор 52, который преобразует постоянное напряжение, подаваемое с выхода блока 51 преобразователя постоянного тока, в переменное напряжение, основываясь на сигнале управления блока 200 управления преобразованием мощности.

Блок 100 управления топливным элементом анализирует информацию о состоянии мощности системы топливного элемента, генерирует сигнал информации о состоянии мощности, основываясь на анализе, и передает сгенерированный сигнал информации о состоянии мощности на блок 200 управления преобразованием мощности.

Блок 100 управления топливным элементом принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки от блока 200 управления преобразованием мощности, анализирует принятый сигнал информации запроса мощности для нагрузки и изменяет величину отбираемой мощности, основываясь на анализе.

Блок 100 управления топливным элементом содержит контроллер 101, который вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, основанную на количестве водорода и кислорода, подаваемого в батарею 10, выводит сигнал информации о состоянии мощности, который содержит вычисленную информацию о мощности, и управляет количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею 10. Блок 100 управления топливным элементом также содержит первый проводной коммуникатор 103, который принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, преобразует сигнал информации о состоянии мощности контроллера 101 в сигнал проводной связи и передает преобразованный сигнал проводной связи на блок 200 управления преобразованием мощности по проводному кабелю.

Блок 200 управления преобразованием мощности содержит контроллер 201, который генерирует сигнал управления, чтобы управлять величиной мощности, отбираемой от топливного элемента, основываясь на сигнале информации о состоянии мощности, анализирует информацию о мощности, требуемой существующей нагрузкой, и генерирует на выходе сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на анализе. Блок 200 управления преобразованием мощности содержит второй проводной коммуникатор 203, который принимает сигнал информации о состоянии мощности, преобразует сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал проводной связи и передает преобразованный сигнал проводной связи на блок 100 управления топливным элементом.

Работа устройства управления мощностью для системы топливного элемента будет объясняться со ссылкой на фиг.4 и 5.

Контроллер 101 блока 100 управления топливным элементом вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, основываясь на количестве водорода и кислорода, подаваемом в батарею 10, генерирует сигнал информации о состоянии мощности, содержащий вычисленную информацию о состоянии мощности, и подает сгенерированный сигнал информации о состоянии мощности на первый проводной коммуникатор 103 (S1).

Первый проводной коммуникатор 103 преобразует сигнал информации о состоянии мощности в сигнал проводной связи и передает преобразованный сигнал проводной связи на второй проводной коммуникатор 203 (S2).

Первый проводной коммуникатор 103 может быть реализован различными способами. Например, проводной коммуникатор 103 может осуществлять связь по протоколу Универсальной Последовательной Шины (USB), протоколу Ethernet, 1394 или другому протоколу кабельной или проводной связи, не выходя при этом за рамки или не отступая от сущности изобретения.

Второй проводной коммуникатор 203 блока 200 управления преобразованием мощности принимает сигнал проводной связи, переданный от первого проводного коммуникатора 103, преобразует принятый сигнал проводной связи в сигнал информации о состоянии мощности и передает его на контроллер 201.

Второй проводной коммуникатор 203 является устройством, соответствующим первому проводному коммуникатору 103, и может также быть реализован различными путями, такими как, например, приемопередатчик USB или приемопередатчик Ethernet, но не ограничиваясь только этим.

Контроллер 201 извлекает информацию об отбираемой мощности из сигнала информации о состоянии мощности (S3) и передает сигнал управления для управления величиной мощности, отбираемой от батареи 10 топливного элемента, основываясь на выделенной информации об отбираемой мощности, на блок 50 (S4) преобразования мощности.

Контроллер 202 блока 200 управления преобразованием мощности управляет повышением постоянного напряжения блока 51 преобразователя постоянного тока блока 50 преобразования мощности или управляет периодом переключения инвертора 52, тем самым управляя величиной мощности, отбираемой от батареи 10 топливного элемента (S4).

Сигнал информации о состоянии мощности может содержать контрольный код проверки на наличие ошибки для обнаружения ошибки связи, и контроллер блока 200 управления преобразованием мощности может обнаруживать ошибку передачи сигнала информации о состоянии мощности, основываясь на контрольном коде проверки на наличие ошибки.

Процесс изменения величины мощности, отбираемой от топливного элемента, объясняется ниже.

Контроллер блока 200 управления преобразованием мощности анализирует информацию о мощности, требуемой нагрузкой, генерирует сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на анализе, и передает его на второй проводной коммуникатор 203 (S10).

Затем второй проводной коммуникатор 203 преобразует сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал проводной связи и передает преобразованный сигнал проводной связи на блок 100 управления топливным элементом (S20).

Первый проводной коммуникатор 103 блока 200 управления топливным элементом принимает сигнал проводной связи, переданный от второго проводного коммуникатора 203, преобразует принятый сигнал проводной связи в сигнал информации запроса мощности для нагрузки и подает его на контроллер 101.

Затем контроллер 101 извлекает информацию запроса мощности для нагрузки из сигнала информации запроса мощности для нагрузки (S30) и управляет количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею 10, основываясь на извлеченной информации запроса мощности для нагрузки, таким образом изменяя величину мощности, отбираемой от топливного элемента (S40).

Сигнал информации запроса мощности для нагрузки может содержать контрольный код проверки наличия ошибки для обнаружения ошибки связи, и контроллер 101 блока 100 управления топливным элементом может обнаруживать ошибку передачи сигнала информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на контрольном коде проверки наличия ошибки.

В настоящем изобретении информация об отбираемой мощности, вычисленная блоком управления топливной ячейкой, передается на блок управления преобразованием мощности, таким образом предотвращая явление посадки напряжения, когда величина мощности выше величины мощности, отбираемой от топливного элемента. Соответственно, величина мощности, отбираемой от топливного элемента, может стабильно поддерживаться.

Кроме того, величина мощности, отбираемой от системы топливного элемента, может быть изменена путем передачи информации запроса мощности для нагрузки на блок управления топливным элементом от блока управления преобразованием мощности. Соответственно, устройство управления мощностью для системы топливного элемента по настоящему изобретению может стабильно соответствовать нагрузке.

Поскольку настоящее изобретение может быть осуществлено в нескольких формах, без выхода за его рамки или без отступления от существенных характеристик, следует также понимать, что описанные выше варианты признаков, если не указано что-либо другое, не ограничиваются никакими из подробностей, описанных выше, а должны толковаться даже более широко в пределах его рамок и сущности, как определено в прилагаемой формуле изобретения, и, следовательно, все изменения и модификации, которые попадают в пределы рамок и границ формулы изобретения или эквивалентов таких рамок и границ, поэтому подразумеваются охваченными прилагаемой формулой изобретения.

1. Устройство управления мощностью для системы топливного элемента, содержащее: контроллер топливного элемента, который анализирует информацию о состоянии мощности системы топливного элемента, передает сигнал информации о состоянии мощности на контроллер преобразования мощности в соответствии с анализом, принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки от контроллера преобразования мощности и анализирует принятый сигнал информации запроса мощности для нагрузки и изменяет величину отбираемой мощности, основываясь на анализе, причем контроллер топливного элемента содержит контроллер, который вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, основываясь на количестве водорода и кислорода, подаваемым в батарею, выводит сигнал информации о состоянии мощности, и управляет количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею, основываясь на сигнале информации запроса мощности для нагрузки и контроллер преобразования мощности, который передает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, на основе информации о мощности, требуемой для нагрузки, на контроллер топливного элемента, анализирует сигнал информации о состоянии мощности, переданный контроллером топливного элемента, и управляет величиной преобразования мощности, основываясь на анализе.

2. Устройство по п.1, в котором контроллер топливного элемента дополнительно содержит: первый беспроводной коммуникатор, который принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, преобразует сигнал информации о состоянии мощности в сигнал беспроводной связи и передает преобразованный сигнал беспроводной связи на контроллер преобразования мощности.

3. Устройство по п.2, в котором первый беспроводной коммуникатор содержит генератор радиочастотного сигнала, который преобразует сигнал информации о состоянии мощности в радиочастотный сигнал информации о состоянии мощности и передает преобразованный радиочастотный сигнал информации о состоянии мощности на контроллер преобразования мощности.

4. Устройство по п.2, в котором первый беспроводной коммуникатор осуществляет связь, используя протокол беспроводной LAN.

5. Устройство по п.2, в котором первый беспроводной коммуникатор осуществляет связь, используя протокол Bluetooth.

6. Устройство по п.1, в котором сигнал информации о состоянии мощности содержит контрольный код проверки наличия ошибки для обнаружения ошибки связи.

7. Устройство по п.1, в котором сигнал информации запроса мощности для нагрузки содержит контрольный код проверки наличия ошибки для обнаружения ошибки связи.

8. Устройство по п.1, в котором контроллер топливного элемента содержит: контроллер, который вычисляет информацию о состоянии отбираемой мощности, на основе количества водорода и кислорода, подаваемых в батарею, обеспечивает вывод сигнала информации о состоянии мощности, который содержит вычисленную информацию о состоянии мощности, и управляет количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею, основываясь на сигнале информации запроса мощности для нагрузки; и

первый проводной коммуникатор, который принимает сигнал информации запроса мощности для нагрузки, преобразует сигнал информации о состоянии мощности в сигнал проводной связи и передает преобразованный сигнал проводной связи на контроллер преобразования мощности по проводному кабелю.

9. Устройство по п.8, в котором первый проводной коммуникатор осуществляет связь, используя протокол USB.

10. Устройство по п.1, в котором контроллер преобразования мощности содержит: беспроводной коммуникатор, который принимает сигнал информации о состоянии мощности; и контроллер, который генерирует сигнал управления, чтобы управлять величиной мощности, поступающей с выхода топливного элемента, основываясь на сигнале информации о состоянии мощности, анализирует информацию о мощности, требуемой нагрузкой, выводит сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на анализе,

причем беспроводной коммуникатор преобразует сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал беспроводной связи и передает преобразованный сигнал беспроводной связи на контроллер топливного элемента.

11. Устройство по п.1, в котором контроллер преобразования мощности содержит: проводной коммуникатор, который принимает сигнал информации о состоянии мощности; и контроллер, который генерирует сигнал управления, чтобы управлять величиной мощности, отбираемой от топливного элемента, основываясь на информации о состоянии мощности, анализирует информацию о мощности, требуемой нагрузкой, и выводит сигнал информации запроса о нагрузке, основываясь на анализе, причем проводной коммуникатор преобразует сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал проводной связи и передает преобразованный сигнал проводной связи на контроллер топливного элемента по проводному кабелю.

12. Способ управления мощностью для системы топливного элемента, содержащий этапы, на которых: генерируют сигнал информации о состоянии мощности, основываясь на информации о состоянии мощности системы топливного элемента, причем вычисляют информацию о состоянии отбираемой мощности на основе количества водорода и кислорода, подаваемого в батарею, обеспечивают вывод сигнала информации о состоянии мощности, который содержит вычисленную информацию о состоянии мощности, и управляют количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею, основываясь на сигнале информации запроса мощности для нагрузки; передают сгенерированный сигнал информации о состоянии мощности; извлекают информацию об отбираемой мощности из сигнала информации о состоянии мощности;

и управляют величиной преобразования мощности, основываясь на извлеченной информации об отбираемой мощности.

13. Способ по п.12, дополнительно содержащий этапы, на которых извлекают контрольный код проверки наличия ошибки из сигнала информации о состоянии мощности и определяют, существует ли ошибка передачи, основываясь на извлеченном контрольном коде проверки наличия ошибки.

14. Способ по п.12, в котором передача сгенерированного сигнала информации о состоянии мощности содержит этап, на котором преобразуют сигнал информации о состоянии мощности в сигнал беспроводной связи и осуществляют его беспроводную передачу на контроллер преобразования мощности.

15. Способ по п.12, в котором передача сгенерированного сигнала информации о состоянии мощности содержит этап, на котором преобразуют сигнал информации о состоянии мощности в сигнал проводной связи и передают его на контроллер преобразования мощности по проводному кабелю.

16. Способ управления мощностью для системы топливного элемента, содержащий этапы, на которых: генерируют сигнал информации запроса мощности для нагрузки, основываясь на информации о мощности, требуемой нагрузкой, причем вычисляют информацию о состоянии отбираемой мощности, на основе количества водорода и кислорода, подаваемого в батарею, обеспечивают вывод сигнала информации о состоянии мощности, который содержит вычисленную информацию о состоянии мощности, и управляют количеством водорода и кислорода, подаваемым в батарею, основываясь на сигнале информации запроса мощности для нагрузки, передают сигнал информации запроса мощности для нагрузки; извлекают информацию запроса мощности для нагрузки из сигнала информации запроса мощности для нагрузки; и управляют количеством топлива и количеством воздуха, подаваемым в топливный элемент, основываясь на извлеченном сигнале информации запроса мощности для нагрузки, изменяя таким образом количество мощности, отбираемой от топливного элемента.

17. Способ по п.16, дополнительно содержащий этапы, на которых выделяют контрольный код проверки наличия ошибки из сигнала информации запроса мощности для нагрузки и определяют, существует ли ошибка передачи, основываясь на выделенном контрольном коде проверки наличия ошибки.

18. Способ по п.16, в котором передача сигнала информации запроса мощности для нагрузки содержит этапы, на которых преобразуют сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал беспроводной связи и осуществляют его беспроводную передачу на контроллер топливного элемента.

19. Способ по п.16, в котором передача сигнала информации запроса мощности для нагрузки содержит этапы, на которых преобразуют сигнал информации запроса мощности для нагрузки в сигнал проводной связи и передают его на контроллер топливного элемента по проводному кабелю.