專利名稱：燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種關(guān)于燃料電池裝置，其特別是利用電子裝置的供電裝置提 供燃料電池內(nèi)部負(fù)載啟動使用，且當(dāng)燃料電池啟動后將改由燃料電池負(fù)擔(dān)電 子裝置的電源供應(yīng)。
背景技術(shù)：
公知燃料電池是利用氫與氧的結(jié)合，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)變化，而成為可提 供電能的新興能源。 一般燃料電池在每一次的啟動過程中，如果燃料電池長 時(shí)間未使用，其膜電極組的環(huán)境濕潤程度會變得較差，因此必須透過燃料電 池的活化程序，由此濕潤其膜電極組，使得燃料電池可進(jìn)入正常的電化學(xué)反 應(yīng)效率，以達(dá)到額定的輸出功率。所以在燃料電池未完成啟動程序時(shí)，并需 提供內(nèi)部的微處理單元以及燃料控制單元等內(nèi)部負(fù)載運(yùn)作所需的電力，以利 燃料電池的活化啟動程序。然而，通常在燃料電池中是透過燃料電池內(nèi)部的 二次電池供給該燃料電池內(nèi)部負(fù)載使用，由于在燃料電池內(nèi)部另加- 二次電 池將使系統(tǒng)體積過于龐大，而不利于燃料電池的可移植性，同時(shí)也會造成燃 料電池成本的增加。因此，本發(fā)明的發(fā)明人有鑒于公知燃料電池的缺失，乃亟思發(fā)明一種燃 料電池裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要是提供一燃料電池裝置，其是透過一微處理單元以及一電力 回路裝置選擇一外接電子裝置的電力的輸入或該燃料電池裝置的電力輸出。本發(fā)明另一目的是提供該燃料電池裝置，其是利用外接的電子裝置所提供的電力進(jìn)行燃料電池裝置的活化程序。本發(fā)明主要提供該燃料電池裝置，其是于燃料電池活化完成后，由該燃 料電池提供內(nèi)部的微處理單元、輔助單元與該電子裝置所需的電力。為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是提供一種燃料電池裝置，其使用于一電子 裝置中，該電子裝置具有可提供該電子裝置電力的一供電裝置，且該燃料電 池裝置包括一燃料電池、 一穩(wěn)壓單元、 一微處理單元、 一輔助單元以及一電 力回路裝置，該穩(wěn)壓單元是用以進(jìn)行該燃料電池輸出的電力的直流電壓轉(zhuǎn)換， 該微處理單元是用以控制本發(fā)明燃料電池裝置的運(yùn)作及進(jìn)行其運(yùn)作所需的演算；該輔助單元用以配合該燃料電池操作所需；以及該電力回路裝置是用以 選擇該燃料電池裝置輸出電力至該電子裝置，或選擇該電子裝置的電力輸入 至該燃料電池裝置。


圖1是顯示本發(fā)明燃料電池裝置一具體實(shí)施例的組件關(guān)聯(lián)圖；以及 圖2是顯示本發(fā)明燃料電池裝置的局部組件示意圖。主要組件符號說明燃料電池(l) 穩(wěn)壓單元(2)第一直流電壓轉(zhuǎn)換器(21)第二直流電壓轉(zhuǎn)換器(22) 微處理單元(3)微處理器(31)第三直流電壓轉(zhuǎn)換器(32)低壓線性穩(wěn)定器(33) 輔助單元(4)第四直流電壓轉(zhuǎn)換器(41) 泵(42) 風(fēng)扇(43) 電力回路裝置(5) 第一電氣開關(guān)(51)第一端點(diǎn)(51a)第二端點(diǎn)(51b)第三端點(diǎn)(51c)第一開關(guān)組件(51d)第二開關(guān)組件(51e) 第二電氣開關(guān)(52) 電子裝置(6) 供電裝置(61)具體實(shí)施方式
參考圖1所顯示，其是本發(fā)明燃料電池裝置一具體實(shí)施例的組件關(guān)聯(lián)圖。 本發(fā)明是有關(guān)于一種燃料電池裝置，且包括一燃料電池(l)、--穩(wěn)壓單元(2)、 --微處理單元(3)、 一輔助單元(4)以及一電力回路裝置(5)，并透過該電力回路 裝置(5)電氣連接該電子裝置(6)，使得該燃料電池裝置可傳輸電力至該電子裝 置(6)，或該電子裝置(6)的電力可傳輸至該燃料電池裝置。前述的電子裝置(6)中是具有一供電裝置(61)，該供電裝置(61)是包括一二 次電池、一外接電力電源以及其電力切換所需的電路，用以供給該電子裝置(6) 的電源，且該電子裝置(6)是可選擇使用該電子裝置(6)二次電池或外接電力。 以一具體的實(shí)施例來說，該電子裝置(6)是可以是一筆記型計(jì)算機(jī)，該供電裝 置(61)的二次電池是一鋰電池，該供電裝置(61)的外接電源是包括城市供電系 統(tǒng)與本發(fā)明的燃料電池裝置，該電子裝置(6)可選擇使用二次電池或外接電力 以及選擇該外接電力進(jìn)行該二次電池的充電。另外，該電子裝置(6)也可透過內(nèi)部的電路控制(圖中未顯示，且此部分非本發(fā)明的重點(diǎn))將該供電裝置(61)與本發(fā)明的燃料電池裝置構(gòu)成一混合電力供給系統(tǒng)(hybrid power application system)。再者，該供電裝置(61)可于該燃料電池裝置選擇啟動該燃料電池(1) 時(shí)，利用該供電裝置(61)的電力提供電源給該微處理單元(3)與該輔助單元(4)， 用以進(jìn)行該燃料電池裝置的燃料電池活化程序。前述本發(fā)明燃料電池裝置中，該燃料電池(l)是具有觸媒物質(zhì)并可通過富 氫燃料與氧燃料進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，并輸出電力；該穩(wěn)壓單元(2)是電氣連接該 燃料電池(l)，并包括復(fù)數(shù)個直流電壓轉(zhuǎn)換器，用以進(jìn)行該燃料電池(l)輸出的 電力的直流電壓轉(zhuǎn)換；該微處理單元(3)是包括一微處理器(31)，且該微處理單 元(3)是電氣連接該穩(wěn)壓單元(2)、該輔助單元(4)以及該電力回路裝置(5)，使得 該微處理器(31)可用以控制本發(fā)明燃料電池裝置的運(yùn)作及進(jìn)行其運(yùn)作所需的 演算；該輔助單元(4)是可提供燃料供給并控制該燃料電池(1)的操作條件，用 以配合該燃料電池(l)操作所需；以及該電力回路裝置(5)是一電路裝置，并可 透過該微處理單元(3)的微處理器(31)的控制，用以選擇該燃料電池裝置輸出電 力至該電子裝置(6)，或選擇該電子裝置(6)的電力輸入至該燃料電池裝置。因 此該燃料電池(1)是可經(jīng)由該穩(wěn)壓單元(2)將該燃料電池(1)所輸出的電源轉(zhuǎn)換 為預(yù)設(shè)的電壓輸出，再透過該電力回路裝置(5)將電氣訊號提供該微處理單元 (3)、輔助單元(4)與電子裝置使用；以及可透過該微處理單元(3)選擇該電力回 路裝置(5)將該電子裝置(6)的供電裝置(61)的電力提供給該微處理單元(3)與輔 助單元(4)使用。前述的穩(wěn)壓單元(2)中的各個直流電壓轉(zhuǎn)換器是被限制為由電氣連接該燃 料電池(l)的一端輸入電力，而另一端為輸出電力。更具體地來說，前述本發(fā)明燃料電池裝置中各單元再進(jìn)一步來看，該穩(wěn) 壓單元(2)中更可包含一第一直流電壓轉(zhuǎn)換器(21)以及一第二直流電壓轉(zhuǎn)換器 (22)，該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器(21)與該第二直流電壓轉(zhuǎn)換器(22)用以將燃料電 池(l)產(chǎn)生的電壓分別轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓VI與電壓V2，用以分別提供給該電 子裝置(6)與該輔助單元(4)使用；該微處理單元(3)是可進(jìn)一步包括一第三直流電壓轉(zhuǎn)換器(32)，該第三直流電壓轉(zhuǎn)換器(32)是用以將輸入該微處理單元(3)的 電壓轉(zhuǎn)換為該微處理單元(3)的微處理器(31)所需的電壓V3;該輔助單元(4)是 可進(jìn)一步包括一第四直流電壓轉(zhuǎn)換器(41)、 一泵(42)與一風(fēng)扇(43)，該第四直 流電壓轉(zhuǎn)換器(41)是用以將輸入輔助單元(4)的電壓轉(zhuǎn)換為該輔助單元(4)中的 各個組件所需的電壓V4，且該泵(42)與該風(fēng)扇(43)分別是配合該燃料電池(1) 的操作而用以提供燃料供給或該燃料電池(l)的操作溫度的控制；以及該回路 裝置(5)是進(jìn)一步包括復(fù)數(shù)個電氣開關(guān)，該些電氣開關(guān)是電氣連接該微處理單 元(3)中的微處理器(31)，使得該微處理器(31)可選擇該些電氣開關(guān)的開啟或關(guān) 閉狀態(tài)，而達(dá)到控制該回路裝置(5)的導(dǎo)通路徑與電力供應(yīng)方向。前述的回路裝置(5)中的復(fù)數(shù)個電氣開關(guān)是包括一第一電氣開關(guān)(51)以及 一第二電氣開關(guān)(52)，其中該第一電氣開關(guān)(51)的一端是電氣連接該第一直流 電壓轉(zhuǎn)換器(21)與該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器(41)，該第一電氣開關(guān)(51)的另一端 是電氣連接該電子裝置(6)的供電裝置(61);以及該第二電氣開關(guān)(52)的一端是 電氣連接該第二直流電壓轉(zhuǎn)換器(22)，該第二電氣開關(guān)(52)的另一端是電氣連 接該微處理單元(3)的第三直流電壓轉(zhuǎn)換器(32)與該電子裝置(6)的供電裝置 (61)。前述的微處理單元(3)中可進(jìn)一步包括一低壓線性穩(wěn)定器(33)，使得輸入該 微處理單元(3)的電力經(jīng)過該第三直流電壓轉(zhuǎn)換器(32)與該低壓線性穩(wěn)定器(33) 兩級的直流電壓轉(zhuǎn)換，可獲得較穩(wěn)定的電壓以供給微處理器(31)使用。前述本發(fā)明燃料電池裝置中，該供電裝置(61)的電力傳輸至該第三直流電 壓轉(zhuǎn)換器(32)轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的電壓V3而提供該微處理器(31)作動，當(dāng)接受到該 燃料電池(l)啟動的命令時(shí)，該微處理器(31)選擇該第一電氣開關(guān)(51)為通路、 選擇該第二電氣開關(guān)(52)為斷路以及選擇開啟該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器(41)，使 得該供電裝置(61)的電力能通過該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器(41)轉(zhuǎn)換電壓V4，以提 供該輔助單元(4)所需的電力，并通過該微處理單元(3)控制該泵(42)與該風(fēng)扇 (43)的運(yùn)作，而進(jìn)行該燃料電池(l)的活化(hydration)。當(dāng)該燃料電池(l)活化完 成而開始正常動作產(chǎn)生電源時(shí)，該微處理單元(3)的微處理器(31)選擇該第一電氣開關(guān)(51)為斷路、選擇該第二電氣開關(guān)(52)為通路、選擇啟動該第一直流電 壓轉(zhuǎn)換器(21)以及選擇啟動該第二直流電壓轉(zhuǎn)換器(22)，使得該燃料電池(l)的 電力分別透過該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器(21)轉(zhuǎn)換為電壓VI以及透過該第二直流 電壓轉(zhuǎn)換器(22)轉(zhuǎn)換為電壓V2。其中該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器(21)輸出電壓VI 的電力傳輸至該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器(41)再轉(zhuǎn)換為輸出電壓V4，用以提供該 輔助單元(4)使用；以及該第二直流電壓轉(zhuǎn)換器(22)輸出電壓V2的電力分別傳 輸至該微處理單元(3)以及該電子裝置(6)的供電裝置(61)，且該第三直流電壓 轉(zhuǎn)換器(32)再將電力轉(zhuǎn)換為輸出電壓V3以提供該微處理單元(3)使用，該供電 裝置(61)則將電力分配給該電子裝置(6)或分配做為該供電裝置(61)中的二次 電池進(jìn)行充電。請進(jìn)一步配合參考圖2所顯示，其是本發(fā)明燃料電池裝置的局部組件示 意圖。該第一電氣開關(guān)(51)是包含一第一端點(diǎn)(51a)、 一第二端點(diǎn)(51b)、 一第 三端點(diǎn)(51c)、 一第一開關(guān)組件(51d)以及一第二開關(guān)組件(51e)，該第一開關(guān)組 件(51d)與第二開關(guān)組件(51e)是反向設(shè)置并形成電氣串聯(lián)，且串聯(lián)的第一開關(guān) 組件(51d)與第二開關(guān)組件(51e)的兩端分別形成該第一端點(diǎn)(51a)與該第三端點(diǎn) (51c)，該第一端點(diǎn)(51b)是電氣連接該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器(21)與該第四直流 電壓轉(zhuǎn)換器(41)，該第三端點(diǎn)(51c)是電氣連接該電子裝置(6)的供電裝置(61)， 該第二端點(diǎn)(51b)是電氣連接該微處理單元(3)、該第一開關(guān)組件(51d)與第二開 關(guān)組件(51e)的柵極，由該微處理器(31)依據(jù)燃料電池的操做過程控制其啟閉狀 況。因此該第一開關(guān)組件(51d)與第二開關(guān)組件(51e)兩晶體管其電路連結(jié)方式， 可避免單獨(dú)使用單一晶體管所導(dǎo)致的漏電流的困擾。以上已將本發(fā)明作一詳細(xì)說明，惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施 例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。即凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等 變化與修飾等，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池裝置，其使用于一電子裝置中，該電子裝置具有可提供該電子裝置電力的一供電裝置，其特征在于該燃料電池裝置包括一燃料電池；一穩(wěn)壓單元，其是電氣連接該燃料電池，并包括至少一個直流電壓轉(zhuǎn)換器，各個直流電壓轉(zhuǎn)換器電氣連接該燃料電池的一端為輸入電力且另一端為輸出電力；一微處理單元，其是包括一微處理器，該微處理器是控制該燃料電池裝置的運(yùn)作及進(jìn)行其運(yùn)作所需的演算；一輔助單元，其是提供燃料供給并控制該燃料電池的操作條件；以及一電力回路裝置，其是具有復(fù)數(shù)個電氣連接通路的一電路裝置，并電氣連接該穩(wěn)壓單元、該微處理單元以及該輔助單元；其中該微處理單元選擇該電力回路裝置的電氣連接通路，并選擇該燃料電池裝置傳輸電力至該微處理單元、該輔助單元與該電子裝置以及該電子裝置的電力傳輸至該微處理單元與該輔助單元中的任一狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池裝置，其特征在于該穩(wěn)壓單元包括一第一 直流電壓轉(zhuǎn)換器以及一第二直流電壓轉(zhuǎn)換器。
3. 如權(quán)利要求2所述的燃料電池裝置，其特征在于該微處理單元是可進(jìn)- 步包括一第三直流電壓轉(zhuǎn)換器，該第二電氣開關(guān)電氣連接該電子裝置的一 端是同時(shí)與該微處理單元的第三直流電壓轉(zhuǎn)換器電氣連接。
4. 如權(quán)利要求3所述的燃料電池裝置，其特征在于該第一電氣開關(guān)是包含 一第一端點(diǎn)、 一第二端點(diǎn)、 一第三端點(diǎn)、 一第一開關(guān)組件以及一第二開關(guān) 組件，該第一開關(guān)組件與第二開關(guān)組件是反向設(shè)置并形成電氣串聯(lián)，且串 聯(lián)的第一開關(guān)組件與第二開關(guān)組件的兩端分別形成該第一端點(diǎn)與該第三 端點(diǎn)，該第一端點(diǎn)是電氣連接該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器與該第四直流電壓轉(zhuǎn) 換器，該第三端點(diǎn)是電氣連接該電子裝置的供電裝置，該第二端點(diǎn)是電氣 連接該微處理單元的微處理器、該第一開關(guān)組件與第二開關(guān)組件的柵極。
5. 如權(quán)利要求4所述的燃料電池裝置，其特征在于該些開關(guān)組件是選擇晶體管開關(guān)以及MOS開關(guān)中的任一 電子組件。
6. 如權(quán)利要求3所述的燃料電池裝置，其特征在于該些電氣開關(guān)是選擇晶體管開關(guān)以及MOS開關(guān)中的任一電子組件。
7. 如權(quán)利要求2所述的燃料電池裝置，其特征在于該輔助單元是可進(jìn)一步 包括一第四直流電壓轉(zhuǎn)換器，該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器是電氣連接該電力回 路裝置，并將轉(zhuǎn)換輸入的電力為特定電壓以及提供電力至該輔助單元內(nèi)部。
8. 如權(quán)利要求7所述的燃料電池裝置，其特征在于該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器 以及該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器是電氣連接該第一電氣開關(guān)的同一端，該第一 電氣開關(guān)的另一端是電氣連接該微處理單元的第三直流電壓轉(zhuǎn)換器以及 該電子裝置的供電裝置電氣連接。
9. 如權(quán)利要求8所述的燃料電池裝置，其特征在于該微處理單元是進(jìn)一步 包括一低壓線性穩(wěn)定器，且輸入該微處理單元的電力是經(jīng)過該第三直流電 壓轉(zhuǎn)換器與該低壓線性穩(wěn)定器兩級的直流電壓轉(zhuǎn)換。
10. 如權(quán)利要求2所述的燃料電池裝置，其特征在于該電力回路裝置進(jìn)一步 包括一第一電氣開關(guān)以及一第二電氣開關(guān)，該第一電氣開關(guān)的一端是電 氣連接該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器與該輔助單元，該第一電氣開關(guān)的另一端是 電氣連接該電子裝置的供電裝置及微處理單元；以及該第二電氣開關(guān)的一 端是電氣連接該第二直流電壓轉(zhuǎn)換器，該第二電氣開關(guān)的另一端是電氣連 接該微處理單元與該電子裝置的供電裝置。
11. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于該微處理單元的微處理器 是電氣連接該第一電氣開關(guān)以及該第二電氣開關(guān)，并選擇該第一電氣開關(guān) 以及該第二電氣開關(guān)為通路或斷路。
12. 如權(quán)利要求4所述的燃料電池裝置，其特征在于該微處理單元的控制步驟包括*該供電裝置的電力傳輸至該第三直流電壓轉(zhuǎn)換器，并提供該微處理單 元電力，直到微處理器接受到燃料電池啟動命令；*選擇該第一電氣開關(guān)為通路、選擇該第二電氣開關(guān)為斷路以及選擇開 啟該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器；以及*控制該輔助單元的泵與風(fēng)扇的運(yùn)作，而進(jìn)行該燃料電池的活化；參該燃料電池正常輸出電力時(shí)，選擇該第一電氣開關(guān)為斷路、選擇該第 二電氣開關(guān)為通路、選擇啟動該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器以及選擇啟動該 第二直流電壓轉(zhuǎn)換器；*該第一直流電壓轉(zhuǎn)換器輸出的電力傳輸至該第四直流電壓轉(zhuǎn)換器提供 該輔助單元使用；以及*該第二直流電壓轉(zhuǎn)換器輸出的電力分別傳輸至該第三直流電壓轉(zhuǎn)換器 以及該電子裝置的供電裝置，以提供該微處理單元以及該供電裝置所 需的電力。
13. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于該電子裝置電力的供電 裝置是包括一二次電池。
14. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于該電子裝置電力的供電 裝置是包括一外接電力。
15. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于該輔助單元是進(jìn)一步包 括一泵。
16. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于該輔助單元是進(jìn)一步包 括一風(fēng)扇。
全文摘要
本發(fā)明是一種燃料電池裝置，其使用于一電子裝置中，該電子裝置具有可提供該電子裝置電力的一供電裝置，且該燃料電池裝置包括一燃料電池、一穩(wěn)壓單元、一微處理單元、一輔助單元以及一電力回路裝置，該穩(wěn)壓單元是用以進(jìn)行該燃料電池輸出的電力的直流電壓轉(zhuǎn)換，該微處理單元是用以控制本發(fā)明燃料電池裝置的運(yùn)作及進(jìn)行其運(yùn)作所需的演算；該輔助單元用以配合該燃料電池操作所需；以及該電力回路裝置是用以選擇該燃料電池裝置輸出電力至該電子裝置，或選擇該電子裝置的電力輸入至該燃料電池裝置。
文檔編號H01M8/00GK101232099SQ20071000037
公開日2008年7月30日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者張文星, 童俊卿 申請人:思柏科技股份有限公司;英屬蓋曼群島商勝光科技股份有限公司