RU2239931C2 - Power supply system and device operated by power supply system - Google Patents
Power supply system and device operated by power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239931C2 RU2239931C2 RU2002127724/09A RU2002127724A RU2239931C2 RU 2239931 C2 RU2239931 C2 RU 2239931C2 RU 2002127724/09 A RU2002127724/09 A RU 2002127724/09A RU 2002127724 A RU2002127724 A RU 2002127724A RU 2239931 C2 RU2239931 C2 RU 2239931C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- power
- power supply
- supply system
- unit
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 499
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 287
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 71
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 29
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 24
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 71
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 63
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 58
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 41
- 239000003570 air Substances 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 39
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 36
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 32
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 230000006870 function Effects 0.000 description 27
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 25
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 21
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 21
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 15
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 14
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 8
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 7
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 206010061619 Deformity Diseases 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 2
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- KVGZZAHHUNAVKZ-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxin Chemical group O1C=COC=C1 KVGZZAHHUNAVKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000211815 Livia Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 150000004826 dibenzofurans Chemical class 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N platinum ruthenium Chemical compound [Ru].[Pt] CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005612 types of electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к системе энергоснабжения и, в частности, касается системы энергоснабжения, применимой в качестве портативной системы энергоснабжения и имеющей функцию выработки энергии, которая позволяет эффективно использовать энергетический ресурс для выработки энергии, а также электрического устройства, предусмотренного вместе с системой энергоснабжения.The present invention relates to a power supply system and, in particular, relates to a power supply system applicable as a portable power supply system and having an energy generation function that makes it possible to efficiently use an energy resource to generate energy, as well as an electrical device provided with the energy supply system.
Уровень техникиState of the art
В различных отраслях промышленности и в быту используются химические элементы питания разного вида. Например, в часах, камерах, игрушках и портативных акустических устройствах часто используется такой первичный элемент питания, как сухой щелочной элемент или сухой марганцевый элемент, причем характерно, что объем их производства с глобальной точки зрения велик, причем эти элементы являются недорогими и легкодоступными.In various industries and in everyday life, various types of chemical batteries are used. For example, watches, cameras, toys, and portable acoustic devices often use such a primary battery as a dry alkaline cell or a dry manganese cell, and it is characteristic that their production volume is global from a global point of view, and these cells are inexpensive and easily accessible.
Вторичный элемент питания, такой как свинцовая аккумуляторная батарея, никель-кадмиевая аккумуляторная батарея, никель-водородная аккумуляторная батарея, литий-ионная батарея, часто используют в мобильных телефонах или персональных цифровых секретарях (PDA), которые нашли широкое распространение в современных портативных устройствах, таких как цифровые видеокамеры или цифровые фотокамеры, причем такой элемент отличается высокой экономической эффективностью, поскольку он предусматривает возможность многократного заряда и разряда. В качестве источника питания для запуска автомобилей или морских судов, либо в качестве аварийного источника питания в промышленности либо медицине и т.п., в числе других вторичных элементов питания используется свинцовая аккумуляторная батарея.A secondary battery such as a lead battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery is often used in mobile phones or personal digital assistants (PDAs), which are widely used in modern portable devices such as like digital video cameras or digital cameras, moreover, such an element is characterized by high economic efficiency, since it provides for the possibility of multiple charge and discharge. A lead battery is used as a power source for starting cars or sea vessels, or as an emergency power source in industry or medicine, etc., among other secondary batteries.
В последние годы с повышением интереса к проблемам окружающей среды и энергетики пристальное внимание уделяется вопросам утилизации отходов, создаваемых после использования вышеописанных химических элементов питания, а также вопросам, касающимся эффективности преобразования энергии.In recent years, with increasing interest in environmental and energy issues, close attention has been paid to the disposal of waste generated after using the above-described chemical batteries, as well as issues related to the efficiency of energy conversion.
Первичный элемент питания, как было указано выше, имеет низкую цену и легкодоступен, к тому же имеется много устройств, в которых этот элемент используют в качестве источника питания. Кроме того, когда первичный элемент питания разрядился, емкость батареи не может быть восстановлена, то есть его можно использовать только один раз (так называемая одноразовая батарея). Связанный с этим годовой объем отходов превышает несколько миллионов тонн. Имеется статистическая информация, указывающая на то, что доля химических элементов питания, собираемых для переработки, составляет только порядка 20% от всех химических элементов питания, а остальные примерно 80% выбрасываются в окружающую среду или подвергаются захоронению. Таким образом, имеется опасность разрушения и обезображивания природной среды тяжелыми металлами, такими как ртуть или индий, входящими в состав неутилизированных батарей.The primary battery, as mentioned above, has a low price and is easily accessible, in addition, there are many devices in which this element is used as a power source. In addition, when the primary battery is exhausted, the battery capacity cannot be restored, that is, it can be used only once (the so-called disposable battery). The associated annual waste volume exceeds several million tons. There is statistical information indicating that the proportion of chemical batteries collected for processing is only about 20% of all chemical batteries, and the remaining approximately 80% is released into the environment or buried. Thus, there is a danger of destruction and disfigurement of the natural environment by heavy metals such as mercury or indium, which are part of unused batteries.
Если оценить вышеописанную химическую батарею с точки зрения эффективности использования энергетического ресурса, то станет ясно, что поскольку на производство первичного элемента питания тратят энергии, примерно в 300 раз больше, чем получают при его разряде, эффективность использования энергии составляет менее 1%. Даже в случае использования вторичного элемента питания, предусматривающего возможность его многократного заряда и разряда и имеющего высокую экономическую эффективность, при зарядке вторичного элемента от домашнего источника питания (обычная электророзетка) или т.п. эффективность использования энергии падает примерно до 12% с учетом кпд производства электроэнергии на электростанции или потерь при ее передаче. Следовательно, и в этом случае нельзя сказать, что энергетический ресурс используется с должной эффективностью.If we evaluate the chemical battery described above from the point of view of energy resource efficiency, it will become clear that since the energy spent on the production of the primary battery is approximately 300 times more than that obtained when it is discharged, the energy efficiency is less than 1%. Even in the case of using a secondary battery, which provides for the possibility of its multiple charge and discharge and having high economic efficiency, when charging the secondary element from a home power source (ordinary power outlet) or the like. energy efficiency drops to about 12%, taking into account the efficiency of electricity production at a power plant or losses during its transmission. Therefore, even in this case it cannot be said that the energy resource is being used with due efficiency.
Поэтому в последние годы значительное внимание уделяется новым системам энергоснабжения или системам производства электроэнергии различных типов (которые далее называют "системы энергоснабжения"), включая топливную батарею, которые оказывают меньшее воздействие (нагрузку) на окружающую среду и способны обеспечить исключительно высокую эффективность использования энергии, например от 30 до 40%. Кроме того, ведутся широкомасштабные исследования и разработки, имеющие целью практическое использование источников питания для приведения в действие автомобилей или систем энергоснабжения для бизнеса, систем совместного производства теплоты и электроэнергии в жилом секторе и др., либо для замены вышеописанных химических элементов питания.Therefore, in recent years, considerable attention has been paid to new energy supply systems or various types of electricity production systems (hereinafter referred to as “energy supply systems”), including a fuel battery, which have less impact (load) on the environment and are able to provide exceptionally high energy efficiency, for example from 30 to 40%. In addition, large-scale research and development is ongoing aimed at the practical use of power sources for driving cars or energy supply systems for businesses, systems for the joint production of heat and electricity in the residential sector, etc., or to replace the above-described chemical batteries.
Однако в будущем для уменьшения размера и массы системы энергоснабжения, имеющей высокую эффективность использования энергии, такой как топливный элемент, и использования этой системы в качестве замены (совместимое изделие) транспортабельного или портативного источника питания, например вышеописанного химического элемента питания, потребуется решить следующие проблемы.However, in the future, to reduce the size and weight of an energy supply system having a high energy efficiency, such as a fuel cell, and to use this system as a replacement (compatible product) for a transportable or portable power source, for example, the chemical battery described above, the following problems will need to be solved.
В частности, например, существующие химические элементы питания, которые обеспечивают заданное напряжение и электрический ток, а нагрузка может быть приведена в действие только путем подсоединения к ней положительного и отрицательного электродных зажимов, обладают тем преимуществом, что с ними очень легко обращаться.In particular, for example, existing chemical batteries that provide a given voltage and electric current, and the load can be actuated only by connecting positive and negative electrode clamps to it, have the advantage of being very easy to handle.
Наоборот, поскольку большинство систем энергоснабжения, имеющих высокую эффективность использования энергии, в том числе топливный элемент, выполняют главным образом функцию средства производства энергии, используя для производства энергии определенное топливо (например, генератор электроэнергии, который непосредственно или косвенно преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию), они сильно отличаются от вышеописанного химического элемента питания по своей конструкции или электрическим характеристикам.On the contrary, since most energy supply systems with high energy efficiency, including a fuel cell, mainly perform the function of generating energy using specific fuel for energy production (for example, an electricity generator that directly or indirectly converts chemical energy of a fuel into electrical energy ), they are very different from the chemical element described above in their design or electrical characteristics.
То есть в системе энергоснабжения аналогично химическому элементу питания общего назначения заданная электрическая энергия не может подаваться или отключаться лишь путем присоединения или отсоединения электродных зажимов (зажимы, соответствующие положительному электродному зажиму и отрицательному электродному зажиму в химическом элементе питания общего назначения), используемых для подачи электроэнергии в нагрузку. Следовательно, для такой системы энергоснабжения потребуется усложненная конструкция или усложненный процесс управления для приведения в действие или отключения нагрузки и системы энергоснабжения, что является недостатком такой системы. Кроме того, в случае использования такой системы энергоснабжения в качестве портативного источника питания, поскольку объем топлива для производства энергии, который можно нести или транспортировать, ограничен, необходимо предусмотреть управление, обеспечивающее эффективное потребление топлива для производства энергии, а также потребуется дополнительно увеличить продолжительность эксплуатации (долговечность) системы энергоснабжения.That is, in a power supply system, similar to a general-purpose chemical power cell, a given electrical energy cannot be supplied or disconnected only by connecting or disconnecting electrode clamps (clamps corresponding to the positive electrode clamp and negative electrode clamp in the general-purpose chemical power cell) used to supply electricity to load. Therefore, for such a power supply system, a complicated design or a complicated control process will be required to drive or disconnect the load and power supply system, which is a drawback of such a system. In addition, in the case of using such an energy supply system as a portable power source, since the amount of fuel for energy production that can be carried or transported is limited, it is necessary to provide control that ensures efficient consumption of fuel for energy production, and it will also be necessary to increase the duration of operation ( durability) power supply systems.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Согласно настоящему изобретению предлагается система энергоснабжения, которая производит заданное количество электроэнергии путем использования топлива для производства энергии, с которой можно легко обращаться, соединяя нагрузку непосредственно с электродным зажимом, подобно химическому элементу питания общего назначения. Настоящее изобретение также обладает преимуществами, заключающимися в том, что имеется возможность контроля за потерями топлива для производства энергии, в результате чего повышается эффективность использования энергетического ресурса и увеличивается время эксплуатации.The present invention provides an energy supply system that produces a predetermined amount of electricity by using fuel to generate energy that can be easily handled by connecting the load directly to the electrode clip, similar to a general purpose chemical cell. The present invention also has the advantages that it is possible to control the loss of fuel for energy production, which increases the efficiency of energy use and increases the operating time.
В системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению для достижения вышеупомянутых преимуществ используется топливо для производства энергии и производится электроэнергия для питания, причем система энергоснабжения по меньшей мере включает в себя: заправляемый топливом блок, который заправляют топливом для выработки энергии; средство выработки энергии для производства электроэнергии для питания путем использования топлива для производства энергии, подаваемого из заправляемого топливом блока и включающее в себя топливный элемент, относящийся, например, к типу топливных элементов с реформингом топлива; средство управления выходом для приведения в действие или остановки средства выработки энергии; средство управления запуском для подачи на средство управления выходом электроэнергии запуска, используемой для приведения в действие средства управления выходом.In the power supply system according to the present invention, in order to achieve the above advantages, fuel is used to produce energy and electricity is generated for power supply, the power supply system at least including: a fuel-fueled unit that is fueled for power generation; means for generating energy for generating electricity for power by using fuel to produce energy supplied from a fuel-fueled unit and including a fuel cell related, for example, to a fuel cell type with fuel reforming; output control means for actuating or stopping the power generation means; trigger control means for supplying a trigger electric power to the output control means used to drive the output control means.
Средство управления запуском независимо от работы средства выработки энергии подает на средство управления выходом электроэнергию в качестве электроэнергии запуска в момент запуска средства выработки энергии и обеспечивает подачу электроэнергии на основе электроэнергии, производимой средством выработки энергии, в блок управления выходом в качестве электроэнергии запуска после запуска средства выработки энергии. Средство управления запуском может включать в себя первичный элемент, который “хранит” заранее заданную электрическую энергию независимо от работы средства выработки энергии в качестве электроэнергии для запуска, или блок питания для запуска, который “хранит” электроэнергию, накапливаемую и хранимую посредством электрической энергии, подаваемой извне, и подает эту электроэнергию в средство управления выходом в качестве электроэнергии для запуска в момент запуска средства выработки энергии. Вдобавок, средство управления запуском может включать в себя вспомогательный блок для “хранения” электроэнергии, который накапливает часть электроэнергии, произведенной средством выработки энергии, и подает электроэнергию заряда вспомогательного блока для хранения электроэнергии в средство управления выходом в качестве электроэнергии для запуска после запуска средства выработки энергии.The launch control means, irrespective of the operation of the power generation means, supplies electric energy to the output control means as start-up energy at the moment the power generation means starts up and provides electric power based on the electric energy generated by the energy generation means to the output control unit as start electric power after starting the generation means energy. The launch control means may include a primary element that “stores” predetermined electrical energy regardless of the operation of the power generation means as electric energy for starting, or a power supply unit for starting that “stores” electric energy stored and stored by electric energy supplied from the outside, and supplies this electricity to the output control means as electric power for starting at the time of starting the power generating means. In addition, the launch control means may include an auxiliary unit for “storing” electric power, which accumulates a portion of the electric energy generated by the power generation means, and supplies electric power of a charge of the auxiliary electric power storage unit to the output control means as electric power for starting after starting the power generation means .
В результате управление работой системы энергоснабжения, генерирующей электроэнергию питания путем использования топлива для производства энергии, может быть выполнено просто приведением в действие или прекращением работы средства выработки энергии, а стоимость системы энергоснабжения может быть уменьшена. Электроэнергия для запуска подается от блока питания для запуска только на начальной стадии операции запуска в средстве выработки энергии. Затем операция производства энергии поддерживается путем подачи в качестве электроэнергии запуска электроэнергии по обратной связи на основе энергии, производимой в блоке выработки электроэнергии, в результате чего операция запуска прекрасно выполняется в течение весьма длительного периода путем использования первичного элемента с очень маленькой емкостью в качестве компонента блока питания для запуска.As a result, control of the operation of the power supply system generating power by using fuel to produce energy can be performed simply by actuating or shutting down the power generating means, and the cost of the power supply system can be reduced. Electricity for starting is supplied from the power supply for starting only at the initial stage of the starting operation in the power generating means. Then, the energy production operation is supported by supplying electric energy as start-up energy in a feedback based on the energy produced in the electric power generation unit, whereby the start-up operation is perfectly performed for a very long period by using a primary element with a very small capacity as a component of the power supply for start.
Кроме того, система энергоснабжения, которая генерирует электроэнергию питания путем использования топлива для производства энергии, согласно другому аспекту настоящего изобретения содержит: по меньшей мере в блоке выработки электроэнергии средство для хранения электроэнергии для хранения электрического заряда на основе электроэнергии, производимой средством выработки энергии; средство выработки электроэнергии питания для генерирования электроэнергии питания на основе электроэнергии, хранимой в средстве для хранения электроэнергии; средство управления системой для управления работой или прекращения работы средства выработки энергии и зарядки или остановки блока для хранения электрической энергии в соответствии с изменением хранимой электроэнергии.In addition, a power supply system that generates power electricity by using fuel to generate energy, according to another aspect of the present invention, comprises: at least in an electric power generation unit, means for storing electric power for storing an electric charge based on electric power generated by the electric power generating means; power generating means for generating power based on electric power stored in the electric power storing means; system control means for controlling the operation or terminating the means of generating energy and charging or stopping the unit for storing electric energy in accordance with a change in the stored electric power.
В результате, управление работой системы энергоснабжения может быть сведено просто к управлению работой или прекращению работы средства выработки энергии в соответствии с состоянием хранимой электроэнергии, сохраняемой в средстве для хранения электроэнергии, в результате чего упрощается конструкция и управление работой устройства. Также при работе системы энергоснабжения можно обеспечить постоянную подачу электроэнергии питания на основе электроэнергии, хранимой в средстве хранения электроэнергии при сохранении заранее заданного давления, в связи с чем можно избежать ненужной работы средства выработки энергии, и может быть обеспечен контроль за потерями топлива для производства энергии, в результате чего резко повышается эффективность использования энергии. В результате настоящее изобретение обеспечивает систему энергоснабжения, которая может работать длительное время.As a result, controlling the operation of the power supply system can be reduced simply to controlling the operation or shutting down the power generating means in accordance with the state of the stored electric power stored in the electric power storing means, thereby simplifying the design and operation of the device. Also, when the power supply system is operating, it is possible to provide a constant supply of power based on the electric power stored in the electric power storage means while maintaining a predetermined pressure, and therefore unnecessary operation of the power generating means can be avoided, and fuel loss control for energy production can be ensured, as a result, energy efficiency is dramatically increased. As a result, the present invention provides a power supply system that can operate for a long time.
Кроме того, настоящее изобретение можно использовать в качестве средства для хранения электроэнергии, структура которого образуется на основе одного или нескольких емкостных элементов, либо имеет структуру, в которой множество емкостных элементов соединены между собой заранее установленным образом, например структура, в которой имеется возможность коммутации, обеспечивающей последовательное или параллельное соединение емкостных элементов.In addition, the present invention can be used as a means for storing electricity, the structure of which is formed on the basis of one or more capacitive elements, or has a structure in which many capacitive elements are interconnected in a predetermined manner, for example, a structure in which there is the possibility of switching, providing serial or parallel connection of capacitive elements.
В результате, по сравнению со случаем использования в качестве средства хранения электроэнергии вторичного элемента питания общего назначения и т.п. масса устройства может быть значительно уменьшена, а нагрузка, подсоединенная к системе энергоснабжения, может быть приведена в действие электроэнергией питания на основе хранимой электроэнергии. В результате даже в том случае, если параметры возбуждения нагрузки быстро изменяются, можно обеспечить соответствующую подачу постоянной электроэнергии. Также даже в том случае, если топливо для производства энергии полностью израсходовано, в связи с чем заправляемый топливом блок снят и заменен на другой, электроэнергия, запасенная в блоке для хранения электроэнергии, может выдаваться непрерывно, поддерживая тем самым выработку электроэнергии питания, а значит возбуждение нагрузки.As a result, in comparison with the case of using a secondary general-purpose battery as a means of storing electricity, etc. the mass of the device can be significantly reduced, and the load connected to the power supply system can be powered by power supply based on the stored power. As a result, even if the load excitation parameters change rapidly, it is possible to provide an appropriate supply of constant power. Also, even if the fuel for energy production has been completely consumed, and therefore the fueling unit has been removed and replaced with another, the electricity stored in the energy storage unit can be continuously supplied, thereby supporting the generation of power, which means excitation load.
Вдобавок в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению вся система энергоснабжения, либо по меньшей мере заправляемый топливом блок, может быть съемной по отношению к электрическому устройству, которое включает в себя нагрузку, работающую благодаря электроэнергии питания, подаваемой от системы энергоснабжения. Заправляемый топливом блок является съемным по отношению к блоку выработки электроэнергии.In addition, in the power supply system according to the present invention, the entire power supply system, or at least a fuel-fueled unit, can be removable with respect to an electrical device that includes a load operating due to the power supplied from the power supply system. The fuel-fueled unit is removable with respect to the power generation unit.
Блок выработки электроэнергии может, например, состоять из модулей. Блок электропитания имеет внешний физический профиль, габариты и размеры которого эквивалентны одному из химических элементов питания общего назначения разного вида, и конструкцию с двумя электродными зажимами.The power generation unit may, for example, consist of modules. The power supply unit has an external physical profile, the dimensions and dimensions of which are equivalent to one of the various types of general-purpose chemical power elements, and a design with two electrode clamps.
В результате, когда топливо для производства энергии, заполнявшее заправляемый топливом блок, израсходовано полностью либо его объем уменьшился, заправляемый топливом блок может быть удален из блока выработки энергии и заменен новым заправленным топливом блоком. В результате обеспечивается постоянное использование модуля выработки энергии, а вся система энергоснабжения или заправляемый топливом блок используется точно так же, как химический элемент питания общего назначения. Заправляемый топливом блок можно заменить или восстановить, в результате чего можно уменьшить объем отходов в системе энергоснабжения в целом. Также благодаря соответствующему внешнему профилю может быть обеспечена хорошая совместимость с химическим элементом питания общего назначения, в результате чего такая система энергоснабжения, имеющая очень высокую эффективность преобразования энергии, может без труда завоевать популярность на существующем рынке химических элементов питания.As a result, when the fuel for energy production filling the fuel-filled unit is completely consumed or its volume is reduced, the fuel-filled unit can be removed from the power generation unit and replaced with a new fuel-filled unit. The result is continued use of the power generation module, and the entire power supply system or fuel-fueled unit is used in the same way as a general-purpose chemical battery. A fuel-fueled unit can be replaced or restored, as a result of which the amount of waste in the energy supply system as a whole can be reduced. Also, due to the corresponding external profile, good compatibility with a general-purpose chemical power cell can be ensured, as a result of which such a power supply system having a very high energy conversion efficiency can easily gain popularity in the existing market of chemical power cells.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1А и 1В - концептуальная схема, демонстрирующая применение системы энергоснабжения согласно одному варианту настоящего изобретения;1A and 1B are a conceptual diagram illustrating the use of a power supply system according to one embodiment of the present invention;
фиг. с 2А по 2D - диаграммы, демонстрирующие базовые структуры системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению;FIG. 2A to 2D are diagrams showing the basic structures of a power supply system according to the present invention;
фиг.3 - блок-схема, демонстрирующая первый вариант блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;3 is a block diagram showing a first embodiment of a power generation unit used in an energy supply system according to the present invention;
фиг.4 - схематическое представление примера структуры блока выработки энергии, применимого для первого варианта блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;4 is a schematic representation of an example structure of a power generation unit applicable to a first embodiment of an electric power generation unit used in an energy supply system according to the present invention;
фиг.5 - блок-схема, демонстрирующая структуру блока для реформинга топлива, используемого в блоке выработки энергии согласно данному варианту;5 is a block diagram showing the structure of a unit for reforming the fuel used in the power generation unit according to this embodiment;
фиг.6 - блок-схема, раскрывающая структуру блока для управления выходом, применимого к первому варианту блока выработки энергии, используемого для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению;6 is a block diagram showing the structure of an output control unit applicable to the first embodiment of an energy generation unit used for an energy supply system according to the present invention;
фиг.7А и 7В - блок-схема и электрическая схема с обозначенными элементами соответственно, где показаны примеры структуры блока для управления запуском, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;7A and 7B are a block diagram and an electric circuit with designated elements, respectively, showing examples of a structure of a start control unit applicable to a first embodiment of an electric power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.8А и 8В - блок-схема и электрическая схема с обозначенными элементами соответственно, демонстрирующие примеры структуры блока хранения электроэнергии, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;8A and 8B are a block diagram and an electric circuit with designated elements, respectively, showing examples of the structure of an electric power storage unit applicable to the first embodiment of an electric power generation unit used in an energy supply system according to the present invention;
фиг.9 - электрическая схема, демонстрирующая пример структуры блока преобразования напряжения, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;9 is a circuit diagram showing an example of a structure of a voltage conversion unit applicable to a first embodiment of an electric power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.10 - электрическая схема, демонстрирующая пример структуры блока преобразования напряжения, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;10 is a circuit diagram showing an example of a structure of a voltage conversion unit applicable to a first embodiment of an electric power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.11 - блок-схема, демонстрирующая последовательность операций процесса функционирования системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;11 is a flowchart showing a flowchart of a functioning process of a power supply system according to a first embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.12 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию, выполняемую системой энергоснабжения, согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;12 is a conceptual diagram illustrating an initial operation performed by a power supply system according to a first embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.13 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;13 is a conceptual diagram illustrating a start operation of a power supply system according to a first embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.14 - концептуальная схема, демонстрирующая состояние после операции запуска системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;14 is a conceptual diagram showing a state after a start operation of a power supply system according to a first embodiment of an electric power generation unit used in an energy supply system according to the present invention;
фиг.15 - концептуальная схема, демонстрирующая состояние во время установившегося режима работы системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;FIG. 15 is a conceptual diagram illustrating a state during a steady state operation of a power supply system according to a first embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.16 - блок-схема, демонстрирующая второй вариант блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;FIG. 16 is a block diagram illustrating a second embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention; FIG.
фиг.17 - электрическая схема, демонстрирующая пример структуры блока управления запуском, применимого ко второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;17 is a circuit diagram showing an example of a structure of a launch control unit applicable to a second embodiment of an electric power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.18 - электрическая схема с обозначением элементов, демонстрирующая пример структуры блока управления запуском, применимого ко второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;Fig. 18 is an electrical diagram with a designation of elements showing an example of a structure of a start-up control unit applicable to a second embodiment of an electric power generation unit used in an energy supply system according to the present invention;
фиг.19 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию, выполняемую системой энергоснабжения, согласно второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;Fig. 19 is a conceptual diagram illustrating an initial operation performed by a power supply system according to a second embodiment of an electric power generation unit used in an energy supply system according to the present invention;
фиг.20 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;FIG. 20 is a conceptual diagram illustrating a start operation of a power supply system according to a second embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention; FIG.
фиг.21А и 21В - блок-схема и электрическая схема с обозначением элементов соответственно, демонстрирующие примеры структуры блока управления запуском, применимого к третьему варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;21A and 21B are a block diagram and an electric circuit with a designation of elements, respectively, showing examples of a structure of a start control unit applicable to a third embodiment of an electric power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.22 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию системы энергоснабжения согласно третьему варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;FIG. 22 is a conceptual diagram illustrating an initial operation of a power supply system according to a third embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention; FIG.
фиг.23 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно третьему варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;23 is a conceptual diagram illustrating a start operation of a power supply system according to a third embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.24 - блок-схема, демонстрирующая четвертый вариант осуществления блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;24 is a block diagram showing a fourth embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention;
фиг.25 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию системы энергоснабжения согласно четвертому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;25 is a conceptual diagram illustrating an initial operation of a power supply system according to a fourth embodiment of an electric power generation unit used in an energy supply system according to the present invention;
фиг.26 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно четвертому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;FIG. 26 is a conceptual diagram illustrating a start operation of a power supply system according to a fourth embodiment of a power generation unit used in a power supply system according to the present invention; FIG.
фиг.27 - электрическая схема с обозначением элементов, демонстрирующая другой пример структуры блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению, причем этот вариант применим к блоку хранения электроэнергии согласно вариантам с первого по четвертый;Fig. 27 is an electric diagram with a designation of elements showing another example of the structure of an electric power generating unit used in the power supply system according to the present invention, this option being applicable to the electric power storage unit according to the first to fourth embodiments;
фиг. с 28А по 28F - изображения, демонстрирующие примеры внешних форм, применимых для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению;FIG. 28A through 28F are images showing examples of external shapes applicable to the power supply system of the present invention;
фиг. с 29А по 29С - концептуальное схематическое представление соответствия между внешними формами, применимыми для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению, и внешними формами химического элемента питания общего назначения соответственно;FIG. 29A through 29C is a conceptual schematic representation of the correspondence between external forms applicable to the power supply system of the present invention and external forms of a general purpose chemical power cell, respectively;
фиг. с 30А по 30Н - изображения внешних форм топливных узлов и держателей системы энергоснабжения соответственно в соответствии с первым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;FIG. 30A to 30H are views of external forms of fuel assemblies and holders of a power supply system, respectively, in accordance with a first embodiment of a removable structure according to the present invention;
фиг. с 31А по 31С - схематические изображения съемной конструкции модуля выработки энергии и топливного узла системы энергоснабжения в соответствии с первым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;FIG. 31A to 31C are schematic views of a removable structure of an energy generation module and a fuel assembly of a power supply system in accordance with a first embodiment of a removable structure according to the present invention;
фиг. с 32А по 32F - схематические изображения внешних форм топливного узла и держателя системы энергоснабжения соответственно в соответствии со вторым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;FIG. 32A through 32F are schematic views of external shapes of a fuel assembly and a holder of a power supply system, respectively, in accordance with a second embodiment of a removable structure according to the present invention;
фиг. с 33А по 33С - схематические изображения съемной конструкции модуля для производства энергии и топливного узла системы энергоснабжения соответственно в соответствии со вторым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;FIG. 33A to 33C are schematic views of a removable structure of a module for generating energy and a fuel assembly of a power supply system, respectively, in accordance with a second embodiment of a removable structure according to the present invention;
фиг.34 - схематическое изображение в разрезе, демонстрирующее пример конструкции системы энергоснабжения в целом согласно настоящему изобретению; иFig. 34 is a schematic sectional view showing an example of the construction of a power supply system as a whole according to the present invention; and
фиг.35А и 35В - схематические изображения вариантов конструкции блока для реформинга топлива, применимых к приведенному примеру конструкции системы энергоснабжения.Figures 35A and 35B are schematic views of design options for a fuel reforming unit applicable to the example power supply system design.
Наилучший способ реализации изобретенияThe best way to implement the invention
Далее со ссылками на сопроводительные чертежи описываются варианты системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.Next, with reference to the accompanying drawings, embodiments of a power supply system according to the present invention are described.
Сначала со ссылками на чертежи будет объяснена основная идея конструкции, для которой применима система энергоснабжения согласно настоящему изобретению.First, with reference to the drawings, the basic design idea for which the power supply system according to the present invention is applicable will be explained.
На фиг.1А и 1В концептуально показан пример применения системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.1A and 1B conceptually illustrate an example application of a power supply system according to the present invention.
Система энергоснабжения 1 согласно настоящему изобретению выполнена, например, в виде модуля, и ее часть или система в целом может быть произвольным образом прикреплена к и снята с (смотри стрелку Р1) существующего электрического/электронного устройства (на фиг.1А и 1В показан "карманный" компьютер (персональный цифровой секретарь), который далее обычно называется "устройство") DVC, которое работает от первичного элемента питания общего назначения или вторичного элемента питания, а также конкретное электрическое/электронное устройство, как показано на фиг.1А и 1В. Система энергоснабжения 1 выполнена таким образом, что ее часть или всю систему можно переносить независимо. В системе энергоснабжения 1 предусмотрены электроды: положительный электрод и отрицательный электрод для подачи электроэнергии на устройство DVC в заданном положении (например, положение, эквивалентное положению первичного или вторичного элемента питания общего назначения, как описывается ниже).The
Далее описывается базовая структура системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.The following describes the basic structure of a power supply system according to the present invention.
На фиг. с 2А по 2D представлены блок-схемы, раскрывающие основную концепцию базовой структуры системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.In FIG. 2A to 2D are block diagrams illustrating the basic concept of the basic structure of a power supply system according to the present invention.
Как показано на фиг.2А, система энергоснабжения 1 согласно настоящему изобретению в укрупненном виде включает в себя: топливный узел (заправляемый топливом блок) 20, который заполняется топливом FL для производства энергии, состоящим из жидкого топлива и/или газообразного топлива; блок или модуль 10 выработки энергии для генерирования электроэнергии EG (производство энергии) по меньшей мере на основе топлива FL для производства энергии, подаваемого из топливного узла 20; и блок интерфейса (далее сокращенно "блок I/F") 30, снабженный каналом подачи топлива или т.п. для подачи топлива FL для генерирования энергии, заполняющего топливный узел 20, в блок 10 выработки энергии и физического соединения друг с другом топливного узла 20 и блока 10 выработки энергии. Соответствующие составные части выполнены таким образом, что они могут соединяться друг с другом либо отделяться друг от друга (соединяемые и съемные части) в произвольном сочетании, либо могут составлять объединенную конструкцию. Также, как показано на фиг.2А, блок I/F 30 может быть выполнен независимо от топливного узла 20 и блока 10 выработки энергии, или как единое целое либо с топливным узлом 20, либо с блоком 10 выработки энергии, как показано на фиг.2В и 2С. В альтернативном варианте, как показано на фиг.2D, каждая из двух частей, на которые разбит блок I/F 30, может быть выполнена как внутренняя часть топливного узла 20 и блока 10 выработки энергии соответственно.As shown in FIG. 2A, the
Кроме того, в каждом варианте осуществления, описанном ниже, блок 10 выработки энергии является частью системы энергоснабжения, кроме топливного узла 20 и блока I/F 30. Он описывается как выделенная часть исключительно с целью описания. Например, как описано ниже, блок 10 выработки энергии может быть выполнен в виде модуля, но настоящее изобретение этим не ограничивается, и возможна структура каждого нижеописанного варианта осуществления в виде системы энергоснабжения.In addition, in each embodiment described below, the
Далее подробно описывается структура каждого блока.The following describes in detail the structure of each block.
Первый вариант осуществленияFirst Embodiment
(А) Блок выработки электроэнергии(A) Power generation unit
На фиг.3 представлена блок-схема первого варианта блока выработки электроэнергии, который используется в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению. Здесь система энергоснабжения имеет конструкцию с двумя электродными зажимами, где предусмотрены только один положительный электродный зажим и один отрицательный электродный зажим, через которые выдается заранее заданная электроэнергия питания, причем система энергоснабжения подсоединена через эти зажимы к заранее установленному устройству и вырабатывает заранее заданную электроэнергию, используемую для приведения в действие этого устройства (нагрузки).Figure 3 presents a block diagram of a first embodiment of a power generation unit that is used in a power supply system according to the present invention. Here, the power supply system has a construction with two electrode clamps, where only one positive electrode clamp and one negative electrode clamp are provided through which a predetermined power supply is provided, and the power supply system is connected through these clamps to a pre-installed device and generates a predetermined electric power used for driving this device (load).
Блок выработки электроэнергии согласно этому варианту осуществления включает в себя средство хранения электроэнергии, имеющее функцию аккумулирования электроэнергии, произведенной средством выработки энергии, и имеет конструкцию, которая обеспечивает выдачу электроэнергии питания с заданным напряжением на основе электроэнергии, аккумулированной (хранимой) в средстве хранения электроэнергии, и подачу этой электроэнергии в устройство (нагрузку) в качестве электроэнергии, приводящей нагрузку в действие. Далее приводится конкретное описание блока выработки электроэнергии.An electric power generation unit according to this embodiment includes an electric power storage means having a function of storing electric power generated by the electric power generating means, and has a structure that provides power supply with a predetermined voltage based on electric power stored (stored) in the electric power storage means, and the supply of this electricity to the device (load) as the electric power that drives the load. The following is a specific description of the power generation unit.
Как показано на фиг.3, конфигурация блока 10А выработки электроэнергии согласно данному варианту осуществления в основном включает в себя: блок выработки энергии (средство выработки энергии) 11, который использует топливо FL для выработки энергии, подаваемое из топливного узла 20А через блок I/F 30А, и генерирует заданную электроэнергию; блок хранения электроэнергии (средство хранения электроэнергии) 12, включающий в себя вторичный элемент, конденсатор или т.п., где временно сохраняется электроэнергия (выработанная энергия), выработанная в блоке 11 выработки энергии, а затем непрерывно выдает электроэнергию, имеющую постоянное напряжение; блок 13 преобразования напряжения, который преобразует составляющую напряжения электроэнергии, выдаваемой блоком 12 хранения электроэнергии, в заданное напряжение, пригодное для приведения в действие устройства, к которому подсоединена система энергоснабжения, и выдает его на не показанное устройство в качестве электроэнергии питания; блок 14 контроля/управления напряжением, который контролирует изменение составляющей напряжения электроэнергии (хранимой электроэнергии), хранимой в блоке хранения электроэнергии, и формирует и выдает сигнал управления, используемый для управления рабочим состоянием блока 11 выработки электроэнергии в соответствии с изменением и аккумулированным состоянием (состояние заряда) электроэнергии в блоке 12 хранения электроэнергии; блок 15 управления запуском (средство управления запуском), который подает электроэнергию для запуска, используемую для перевода (запуска) блока 11 выработки энергии в состояние выработки энергии на основе сигнала управления от блока 14 контроля/управления напряжением; и блок 16 управления выходом (средство управления выходом), который оперирует с электроэнергией для запуска от блока 15 управления запуском, управляет подачей (подает или прекращает подачу) топлива FL для выработки энергии в блок 11 выработки энергии и управляет рабочим состоянием (операция выработки энергии и операция остановки) блока 11 выработки энергии.As shown in FIG. 3, the configuration of the power generation unit 10A according to this embodiment mainly includes: an energy generation unit (power generation means) 11 that uses fuel FL to generate energy supplied from the fuel assembly 20A through the I / F unit 30A, and generates a predetermined electric power; an electric power storage unit (electric power storage means) 12, including a secondary element, a capacitor or the like, where the electric energy (generated energy) temporarily stored in the electric power generating unit 11 is temporarily stored, and then continuously generates electric power having a constant voltage; a voltage conversion unit 13 that converts a voltage component of the electric power supplied by the electric power storage unit 12 to a predetermined voltage suitable for driving a device to which the power supply system is connected, and outputs it to the device not shown as power electric power; a voltage monitoring / control unit 14 that monitors the change in the voltage component of the electric power (stored electric power) stored in the electric power storage unit and generates and outputs a control signal used to control the operating state of the electric power generating unit 11 in accordance with the change and the accumulated state (charge state ) electric power in the electric power storage unit 12; a start control unit 15 (start-up control means) that supplies start-up electricity used to put (start) the power generation unit 11 into a power generation state based on a control signal from the voltage monitoring / control unit 14; and an output control unit 16 (output control means) that operates with electric power to start from the start control unit 15, controls the supply (feeds or stops supply) of fuel FL for generating energy to the power generating unit 11, and controls the operating state (power generation operation and stop operation) of the power generation unit 11.
В этом варианте блок 14 контроля/управления напряжением, блок 15 управления запуском и блок 16 управления выходом образуют средство управления системой согласно настоящему изобретению.In this embodiment, the voltage monitoring /
Кроме того, в блоке 10А выработки электроэнергии согласно данному варианту осуществления электроэнергия, произведенная блоком 11 выработки энергии, хранится (аккумулируется) в блоке 12 хранения электроэнергии, а затем обычно подается в контроллер и нагрузку непоказанного прибора через заранее определенные электронные зажимы в качестве электроэнергии питания, имеющей постоянную компоненту напряжения. Также с помощью блока 14 контроля/управления напряжением постоянно либо в произвольный момент времени выполняется контроль компоненты напряжения хранимой электроэнергии, которая может быть электроэнергией питания, в блоке 12 хранения электроэнергии.In addition, in the
Далее подробно описывается каждая структура.Each structure is described in detail below.
Блок выработки энергииPower generation unit
Как показано на фиг.3, блок 11 выработки энергии, применимый для блока 10А выработки электроэнергии, согласно данному варианту осуществления имеет структуру, в которой топливо FL для производства энергии подается из топливного узла 20А через блок 16 управления выходом на основе операции (операция включения) блока 16 управления выходом посредством подачи электроэнергии для запуска из описываемого ниже блока 15 управления запуском и использования физической или химической энергии, которая заключена в топливе FL для производства энергии, используется для выработки заранее заданной электроэнергии.As shown in FIG. 3, the
На фиг.4 схематически показан пример структуры блока выработки энергии, применимой в блоке выработки энергии, согласно данному варианту. На фиг.5 представлена схема, раскрывающая структуру блока реформинга топлива, применимую в блоке выработки энергии, согласно данному варианту осуществления. Здесь данный пример описывается вместе со структурой вышеописанной системы энергоснабжения (фиг.3).Figure 4 schematically shows an example of the structure of the power generation unit applicable in the power generation unit according to this embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a structure of a fuel reforming unit applicable in an energy generation unit according to this embodiment. Here, this example is described together with the structure of the above power supply system (FIG. 3).
В данном конкретном примере структуры блок 11 выработки энергии имеет конструкцию топливного элемента с протонно-обменной мембраной, где применяется система реформинга топлива, с помощью которой используется топливо FL для производства энергии, подаваемое через блок 16 управления выходом из топливного узла 20А, и вырабатывается электроэнергия посредством электрохимической реакции.In this particular example of the structure, the
Хотя блок реформинга топлива, показанный на фиг.5, описывается для простоты вместе со структурой блока 11 выработки энергии, с точки зрения структуры блока выработки электроэнергии согласно настоящему изобретению блок реформинга топлива составляет часть нижеописанного блока управления выходом.Although the fuel reforming unit shown in FIG. 5 is described for simplicity together with the structure of the
Как показано на фиг.4, конфигурация блока 11А выработки энергии включает в себя основной корпус 110 топливного элемента (топливный элемент), в котором используется конкретная компонента топлива (водород), содержащаяся в топливе FL для производства энергии, причем эта компонента выделяется блоком реформинга топлива (блок реформинга топлива) 16а, при этом блок реформинга 16а выполняет заданную реакцию реформинга в отношении топлива FL для производства электроэнергии, подаваемого из топливного узла 20А, и вырабатывает электроэнергию, используемую для приведения в действие заранее заданной нагрузки (в соответствии с каждым блоком в устройстве DVC или модулем 10А выработки энергии) посредством электрохимической реакции.As shown in FIG. 4, the configuration of the
Как показано на фиг.5, блок 16а реформинга топлива включает в себя: блок 160Х реакции реформинга в парах (в газообразном состоянии), который из топлива FL для производства энергии, подаваемого из топливного узла 20А и состоящего из спирта и воды, производит водород, углекислый газ в качестве побочного продукта и небольшое количество угарного газа (монооксида углерода) посредством реакции реформинга в парах; блок 160Y для осуществления реакции конверсии водой, который заставляет угарный газ, подаваемый из блока 160 реакции реформинга в парах, вступать в реакцию с водой, содержащейся в топливе для производства энергии, или водой, выпускаемой из основного корпуса 110 топливного элемента в виде побочного продукта, как описано ниже, посредством реакции конверсии водой и вырабатывает углекислый газ и водород; и блок 160А для реакции селективного окисления, который заставляет оставшийся угарный газ, не прореагировавший в блоке 160Y реакции конверсии водой, вступать в реакцию с кислородом и производит углекислый газ посредством реакции селективного окисления. Блок 16а реформинга топлива реализует функцию подачи водорода, полученного путем реформинга топлива FL для производства энергии, находящегося в топливном узле 20А, в основной корпус 110 топливного элемента и выполняет детоксикацию небольшого количества произведенного угарного газа. То есть в основном корпусе 110 топливного элемента вырабатывается заранее заданная электроэнергия, которая может использоваться в качестве электроэнергии питания для устройства DVC и рабочей электроэнергии для каждого блока в модуле 10А выработки энергии из водорода с высокой плотностью, полученного в блоке 160Х реакции реформинга в парах и блоке 160Y реакции конверсии водой.As shown in FIG. 5, the
Функция каждой части, образующей блок 16а реформинга топлива, показана на фиг.5; так, например, в случае получения газообразного водорода с помощью метанола (СН3ОН) и воды (Н2O), используемых в качестве топлива FL для производства энергии, на этапе парообразования в блоке 160Х реакции реформинга в парах сначала испаряется метанол (СН3ОН) и вода (Н2O) путем помещения метанола и воды в качестве жидкого топлива в атмосферу с температурными условиями, примерно соответствующими точке кипения, с помощью нагревателя, регулируемого электроэнергией, которую подают из блока 15 управления запуском.The function of each part forming the
Затем в ходе реакции реформинга в парах путем создания атмосферы с температурой порядка 300°С для преобразованных в пар метанола (СН3ОН) и воды (Н2O) с помощью нагревателя абсорбируется тепловая энергия 49,4 кДж/моль, и получают водород (H2) и небольшое количество углекислого газа (СО2), как показано в последующем уравнении химической реакции (1). В процессе реформинга в парах кроме водорода (Н2) и углекислого газа (СО2) возможно получение в качестве побочного продукта небольшого количества угарного газа (СО).Then, in the course of the steam reforming reaction by creating an atmosphere with a temperature of the order of 300 ° C for the methanol (CH 3 OH) and water (H 2 O) converted to steam, the thermal energy of 49.4 kJ / mol is absorbed by the heater to produce hydrogen ( H 2 ) and a small amount of carbon dioxide (CO 2 ), as shown in the following chemical reaction equation (1). In the process of reforming in vapors, in addition to hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ), it is possible to obtain a small amount of carbon monoxide (CO) as a by-product.
Здесь, как показано на фиг.5, на конечной ступени блока 160Х для реакции реформинга в парах могут быть предусмотрены блок 160Y реакции конверсии водой и блок 160Z реакции селективного окисления для удаления угарного газа (СО), образуемого в качестве побочного продукта реакции реформинга в парах, в связи с чем угарный газ (СО) может быть преобразован в углекислый газ (СО2) и водород (Н2) посредством соответствующих процессов, состоящих в реакции конверсии водой и реакции селективного окисления, в результате чего предотвращается выброс вредных веществ. В частности, в ходе реакции конверсии водой в блоке 210Y реакции конверсии водой выделяется тепловая энергия 40,2 кДж/моль в результате реакции воды (пар; Н2O) с угарным газом (СО), и образуется углекислый газ (СО2) и водород (Н2), как показано в следующем уравнении химической реакции (2).Here, as shown in FIG. 5, at the final stage of the
Затем в ходе реакции конверсии водой выделяется тепловая энергия 283,5 кДж/моль в результате реакции кислорода (O2) с угарным газом (СО), который не был преобразован в углекислый газ (СO2) и водород (Н2) в результате реакции селективного окисления в блоке 160Z реакции селективного окисления, и образуется углекислый газ (СО2), как показано в следующем уравнении химической реакции (3).Then, during the conversion reaction, thermal energy of 283.5 kJ / mol is released by water as a result of the reaction of oxygen (O 2 ) with carbon monoxide (CO), which was not converted to carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ) as a result of the reaction selective oxidation in the selective
Здесь, в воздух через эмиссионное отверстие, предусмотренное в нижеописанном модуле 10А выработки энергии, выбрасывается небольшое количество продукта (в основном углекислый газ), отличного от водорода, образующегося в результате вышеупомянутых последовательных реакций реформинга топлива.Here, a small amount of product (mainly carbon dioxide) other than hydrogen resulting from the aforementioned sequential fuel reforming reactions is discharged into the air through the emission hole provided in the
Далее на следующем конкретном примере вместе с другими структурами описывается конкретная структура блока 16а реформинга топлива.The following specific example, together with other structures, describes the specific structure of the
Как показано на фиг.4, корпус 110 топливного элемента обычно содержит: топливный электрод (катод) 111, состоящий из угольного электрода, к которому прилеплены мелкие частицы катализатора, например платины, палладия, платины-рутения; воздушный электрод (анод) 112, состоящий из угольного электрода, к которому прилеплены мелкие частицы катализатора, например платины; и пленочная мембрана с ионной проводимостью (обменная мембрана) 113, расположенная между топливным электродом 11 и воздушным электродом 112. Здесь газообразный водород (Н2), выделяемый блоком 16а реформинга топлива, подается на топливный электрод 111, в то время как газообразный кислород (O2) воздуха подается на воздушный электрод 212. В результате осуществляется процесс выработки энергии вследствие следующей электрохимической реакции, и вырабатывается заданная электроэнергия для приведения в действие нагрузки 114. Кроме того, как показано ниже, часть электроэнергии, выработанной в корпусе 110 топливного элемента, подается в блок 16 управления выходом (блок 16b управления топливом, блок 16d управления нагревателем) через блок 15 управления запуском в качестве электроэнергии для запуска в соответствии с необходимостью (смотри фиг.6).As shown in FIG. 4, a
В частности, в качестве примера приведена электрохимическая реакция в блоке 11 выработки энергии (корпус 110 топливного элемента) согласно данному примеру структуры, когда на топливный электрод 111 подается газообразный водород (Н2), на топливном электроде 111 в результате катализа выделяется электрон (е-), и образуется ион водорода (протон; Н+), который проходит в сторону воздушного электрода через мембрану 113, проводящую ионы, а угольный электрод, образующий топливный электрод 111, захватывает электрон (е-), который подается в нагрузку 114, как показано в следующем уравнении химической реакции (4).In particular, as an example the electrochemical reaction at
Когда на воздушный электрод 212 подается воздух, электрон (е-), который прошел через нагрузку 114 в результате катализа на воздушном электроде 112, ион водорода (Н+), который прошел через мембрану 113, проводящую ионы, и газообразный кислород (O2) воздуха реагируют друг с другом, в результате чего получается вода (Н2O), как показано в следующем уравнении химической реакции (5).When air is supplied to the air electrode 212, an electron (e - ), which passed through the
Указанная последовательность электрохимических реакций (уравнения химических реакций (4) и (5)) протекает при относительно низких температурах окружающей среды примерно от 60 до 80°С, причем побочным продуктом, отличным от электроэнергии (электроэнергия для приведения в действие нагрузки), является в основном лишь вода (Н2O). Здесь, собирая воду (Н2O) как побочный продукт, образуемый на воздушном электроде 212, и подавая необходимое количество воды в блок 16а реформинга топлива, предусмотренный для блока 16 управления выходом, можно обеспечить многократное использование воды для реакции реформинга топлива или реакции конверсии водой топлива FL с целью производства энергии, причем количество воды (Н2O), запасаемой (загружаемой) в топливный узел 20А заранее для реакции реформинга топлива, может быть значительно уменьшено, а кроме того, может быть значительно снижено количество воды, собираемой в топливном узле 20А или т.п. в качестве побочного продукта. При применении топливного элемента типа элемента с реформингом топлива, имеющего указанную структуру, в блоке выработки энергии управление рабочими состояниями (операция производства энергии, операция остановки) в блоке выработки энергии может быть сведено просто к выполнению подачи или прекращению подачи топлива FL для производства энергии в корпус топливного элемента. Кроме того, при применении конструкции, такой как топливный элемент, учитывая возможность получения электроэнергии непосредственно из топлива FL для производства энергии в результате электрохимической реакции, может быть достигнута очень высокая эффективность производства энергии, обеспечено эффективное использование топлива FL для производства энергии, а размеры модуля 10А выработки энергии, включая блок 11 выработки энергии, могут быть минимизированы в случае, если его выполнить в виде модуля.The indicated sequence of electrochemical reactions (equations of chemical reactions (4) and (5)) proceeds at relatively low ambient temperatures from about 60 to 80 ° C, and the by-product, other than electricity (electricity to drive the load), is mainly only water (H 2 O). Here, by collecting water (H 2 O) as a by-product formed on the air electrode 212 and supplying the required amount of water to the
В данном примере структуры, хотя описан только случай применения метанола в качестве топлива FL для производства энергии, подаваемого из топливного узла 20А, настоящее изобретение не ограничивается этим примером; с тем же успехом можно применить жидкое или сжиженное топливо, либо газообразное топливо, содержащее по меньшей мере водород. Таким образом, можно с успехом использовать жидкое топливо на основе спирта, конкретно - метанол, этанол или бутанол, сжиженное топливо, содержащее углеводород, который может быть испарен при обычной температуре и обычном давлении, к примеру диметиловый эфир, изобутен или природный газ, газообразное топливо, такое как газообразный водород, или т.п.In this example structure, although only the case of using methanol as an FL fuel for generating energy supplied from the
Здесь, в случае использования сжиженного водорода или газообразного водорода в качестве топлива FL для производства энергии можно применить конструкцию, которая обеспечивает непосредственную подачу топлива FL для производства энергии в корпус 110 топливного элемента, не требуя наличия блока 16а реформинга топлива, описанного в данном примере.Here, in the case of using liquefied hydrogen or gaseous hydrogen as fuel FL for energy production, a design that directly supplies fuel FL for energy production to the
Кроме того, хотя в качестве конструкции блока 11 выработки энергии описан только топливный элемент с реформингом топлива, настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом. Можно применить топливный элемент, относящийся к хорошо известному типу с непосредственной подачей топлива, причем в качестве топлива для производства электроэнергии можно использовать жидкое топливо, сжиженное топливо, газообразное топливо или т.п. Вдобавок, при использовании для производства энергии любой другой электрохимической реакции или генерирования тепла, разности температур в результате эндотермической реакции, эффекта преобразования энергии давления или тепловой энергии и принципа электромагнитной индукции можно использовать хорошо известные средства выработки энергии, в которых можно применить жидкое топливо, или сжиженное топливо, либо газообразное топливо, непосредственно либо опосредованно подаваемое из топливного узла 20А, и вырабатывать заранее заданную электрическую мощность.In addition, although only a fuel cell with fuel reforming is described as the structure of the
Блок управления выходомOutput control unit
Как показано на фиг.3, блок 16 управления выходом, используемый в блоке 10А выработки электроэнергии согласно этому варианту, выполнен для управления рабочим состоянием (операция выработки энергии и операция остановки) путем подачи или прекращения подачи по меньшей мере топлива FL для производства энергии, заправляемого в топливный узел 20А, в блок 11 выработки энергии на основе сигнала управления операциями от описанного ниже блока 14 контроля/управления напряжением и на основе электроэнергии для запуска, подаваемой из блока 15 управления запуском.As shown in FIG. 3, the
На фиг.6 представлена блок-схема, демонстрирующая структуру блока управления выходом, используемого в блоке выработки электроэнергии согласно этому варианту осуществления. Здесь в качестве структуры блока 11 выработки энергии описывается структура блока управления выходом при применении вышеописанного типа топливного элемента с реформингом топлива (смотри фиг.3).6 is a block diagram illustrating the structure of an output control unit used in an electric power generation unit according to this embodiment. Here, as the structure of the
Как показано на фиг.6, для блока 16А управления выходом согласно этому варианту осуществления можно, в частности, использовать структуру, включающую в себя: блок 16b управления подачей топлива, который подает заданное количество топлива FL для производства энергии (по существу газообразный водород, подаваемый в основной корпус 110 топливного элемента) в блок 11 выработки энергии на основе электроэнергии для запуска, подаваемой из блока 15 управления запуском; блок 16а для реформинга топлива (смотри фиг.4), который вырабатывает специальную топливную компоненту (газообразный водород) из топлива FL для производства энергии, подаваемого через блок 16b управления топливом, в результате ряда реакций по преобразованию топлива, таких как указанные в вышеприведенных уравнениях химических реакций с (1) по (3), и подает полученную топливную компоненту на топливный электрод 111 основного корпуса 110 топливного элемента; блок 16с управления подачей воздуха, который подает фиксированное количество воздуха (газообразный кислород, подаваемый в основной корпус 110 топливного элемента) на воздушный электрод 112 основного корпуса 110 топливного элемента; и блок 16d управления нагревателем, который в основном устанавливает температурные режимы для различного рода химических реакций в блоке 16а реформинга топлива.As shown in FIG. 6, for the
Здесь на основе электроэнергии для запуска, подаваемой из блока 15 управления запуском, в основном корпусе 110 топливного элемента блок 16b управления подачей топлива управляет процессом извлечения из топливного узла 20А топлива FL для производства энергии (жидкое топливо, сжиженное топливо или газообразное топливо), воды и т.п., которое может представлять собой газообразный водород (Н2), в количестве, необходимом для выработки постоянной электрической мощности, преобразует их в газообразный водород (Н2) с помощью блока 16а реформинга топлива и подает фиксированное количество газообразного водорода на топливный электрод 111 основного корпуса 110 топливного элемента. Вдобавок блок 16с управления подачей воздуха управляет извлечением газообразного кислорода (О2) в объеме, необходимом для электрохимической реакции с использованием газообразного водорода (смотри уравнения химических реакций (3) и (5)) из воздуха, и подает его на воздушный электрод 112 основного корпуса 110 топливного элемента. Функционирование указанного блока 16b управления подачей топлива, блока 16с управления подачей воздуха и блока 16d управления нагревателем, заключающееся в регулировке подачи и прекращении подачи газообразного водорода (H2), подаче газообразного кислорода (О2) и тепловой энергии в блок 11 выработки энергии, реализует управление этапами электрохимической реакции в блоке 11 выработки энергии (основной корпус 110 топливного элемента), а также обеспечивает возможность управления операциями выработки и остановки выработки заданной электрической мощности.Here, based on the electric power for starting supplied from the starting
Здесь блок 16с управления подачей воздуха может быть выполнен таким образом, чтобы подавать воздух постоянно, без управления подачей и отключением подачи газообразного кислорода на воздушный электрод 112 основного корпуса 110 топливного элемента, пока блок 16с управления подачей воздуха может подавать воздух в соответствии с максимальным потреблением кислорода в единицу времени в блоке 11 выработки энергии. То есть в структуре блока 10А выработки электроэнергии, показанной на фиг.6, блок 16А управления выходом может устанавливать стадии протекания электрохимической реакции, управляя подачей топлива FL для производства энергии с помощью блока 16b управления подачей топлива, и, управляя подачей тепловой энергии с помощью блока 16d управления нагревателем, а вместо блока 16с управления подачей воздуха может быть предусмотрено отверстие для воздуха (смотри фиг.34), которое описывается ниже, с тем, чтобы через это отверстие для воздуха можно было постоянно подавать воздух в количестве, не меньшем необходимого минимального объема воздуха (кислорода), используемого в течение электрохимической реакции в блоке 11 выработки энергии.Here, the air
Блок управления запускомLaunch control unit
Блок 15 управления запуском, применяемый в блоке 10А выработки электроэнергии согласно данному варианту, обеспечивает управление запуском для подачи электроэнергии запуска в вышеописанный блок 16 управления выходом (блок 16b управления подачей топлива и блок 16d управления нагревателем) и перевода блока 11 выработки энергии из режима ожидания в режим производства электроэнергии на основе сигнала управления операциями, выдаваемого в соответствии с изменением удерживаемой электроэнергии в описанном ниже блоке 12 хранения электроэнергии.The
На фиг.7А представлена блок-схема с примером структуры блока управления запуском, используемого в блоке выработки электроэнергии согласно этому варианту.FIG. 7A is a block diagram showing an example of a structure of a start control unit used in an electric power generation unit according to this embodiment.
Как показано на фиг 7А, блок 15А управления запуском согласно этому варианту осуществления включает в себя: схему FVH формирования напряжения обратной связи, которая приводится в действие напряжением V1 на основе электроэнергии, подаваемой от блока 11 выработки энергии, в качестве питания на стороне высокого потенциала и потенциала GND земли в качестве питания на стороне низкого потенциала, вырабатывает по меньшей мере электроэнергию, имеющую заданное напряжение (напряжение обратной связи), используемое для поддержания операции производства энергии в блоке 11 выработки энергии на основе напряжения V1, и подает выработанную электроэнергию в блок 16 управления выходом; блок питания PW1 для запуска, который образован на основе первичного элемента питания или т.п. и подает электроэнергию для запуска, имеющую заданное напряжение Vbat, в блок 16 управления выходом во время операции запуска блока 11 выработки энергии; переключатель SW1, который включается/выключается на основе сигнала управления операциями (первый сигнал управления) SC1, выдаваемого описанным ниже блоком 14 контроля/управления напряжением, подключает либо напряжение обратной связи от схемы FVH формирования напряжения обратной связи, либо электроэнергию для запуска (напряжение Vbat) от блока PW1 питания для запуска и подает его в блок 16 управления выходом; и переключатель SW2, который включается/выключается на основе сигнала управления, выдаваемого схемой FVH формирования напряжения обратной связи, в соответствии с электроэнергией, подаваемой из блока 11 выработки энергии, и управляет подачей или прекращением подачи электроэнергии для запуска от блока PW1 питания для запуска в блок 16 управления выходом.As shown in FIG. 7A, the
На фиг.7В в качестве примера показана конкретная схемная конфигурация блока 15А управления запуском, которую можно использовать в качестве схемы FVH формирования напряжения обратной связи, где предусмотрены резистор R11, фотодиод D11 и вспомогательный конденсатор (вспомогательный блок хранения электроэнергии) С11, последовательно соединенные между контактной точкой N11 с высоким потенциалом, к которой подводится электроэнергия (напряжение V1), производимая блоком 11 выработки энергии, и контактной точкой N12 с низким потенциалом, к которой подводится потенциал GND; стабилитроны D12 и D13, последовательно соединенные между соединительной контактной точкой N13 между фотодиодом D11 и вспомогательным конденсатором С11 и контактной точкой N12 с низким потенциалом; и диод D14, подсоединенный между соединительной контактной точкой N13 и контактной точкой N14 переключателя SW1 на одном из выводов.FIG. 7B shows, by way of example, a specific circuit configuration of the
Схемная конфигурация переключателя SW1, как показано в качестве примера на фиг.7В, может включать в себя резистор R12 для ограничения электрического тока и переключающий полевой транзистор (далее называемый переключающий транзистор) Tr11, последовательно подсоединенный между контактной точкой N14 схемы FVH формирования напряжения обратной связи и выходной контактной точкой Fout, к блоку 16 управления выходом; резистор R13 обнаружения напряжения, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Tr11 и контактной точкой N14; полевой транзистор для управления переключением (далее называемый "управляющий транзистор") Tr12, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Tr1 и контактной точкой N12 с низким потенциалом; и резистор R14 для обнаружения напряжения, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Tr11 и затвором управляющего транзистора Tr12.The circuit configuration of the switch SW1, as shown by way of example in FIG. 7B, may include a resistor R12 for limiting electric current and a switching field effect transistor (hereinafter referred to as a switching transistor) Tr11 connected in series between the contact point N14 of the feedback voltage generating circuit FVH and output contact point Fout, to the
Вдобавок применительно к конфигурации переключателя SW2, фактически аналогичного переключателю SW1, можно использовать структуру, в которой предусмотрены резистор R15 для ограничения электрического тока и переключающий транзистор Тr13, последовательно подсоединенный между блоком питания PW1 для запуска и контактной точкой N14 переключателя SW1 на одном из выводов; резистор R16 для обнаружения напряжения, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr13 и блоком питания PW1 для запуска; и управляющий транзистор Тr14, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr13 и контактной точкой N12 с низким потенциалом.In addition, with respect to the configuration of switch SW2, which is actually similar to switch SW1, you can use a structure in which a resistor R15 is provided to limit the electric current and a switching transistor Tr13 connected in series between the power supply unit PW1 for starting and the contact point N14 of switch SW1 on one of the terminals; a voltage detection resistor R16 connected between the gate of the switching transistor Tr13 and the power supply PW1 for starting; and a control transistor Tr14 connected between the gate of the switching transistor Tr13 and a low potential contact point N12.
Здесь переключающий транзистор Tr11, управляющий транзистор Tr12 и переключающий транзистор Тr13 являются полевыми транзисторами, которые выключаются, когда напряжение на затворе имеет низкий уровень, и включаются, когда напряжение на затворе имеет высокий уровень. Управляющий транзистор Тr12 также находится во включенном состоянии при плавающем уровне напряжения на его затворе. Кроме того, управляющий транзистор Тr14 и фотодиод D11 расположены друг на против друга, образуя оптронную структуру, в результате чего управляющий транзистор Тr14 включается/выключается в зависимости от рабочего состояния фотодиода D11. Когда через фотодиод D11 протекает электрический ток и он переходит в режим излучения света, управляющий транзистор Тr14 включается. Кроме того, на затвор управляющего транзистора Тr12 подается сигнал управления SC1 операциями, выдаваемый не показанным здесь блоком 14 контроля/управления напряжением.Here, the switching transistor Tr11, the driving transistor Tr12, and the switching transistor Tr13 are field effect transistors that turn off when the gate voltage is low and turn on when the gate voltage is high. The control transistor Tr12 is also in the on state at a floating voltage level at its gate. In addition, the control transistor Тr14 and the photodiode D11 are located against each other, forming an optronic structure, as a result of which the control transistor Тr14 is turned on / off depending on the operating state of the photodiode D11. When an electric current flows through the photodiode D11 and it enters the light emission mode, the control transistor Tr14 turns on. In addition, an operation control signal SC1 is supplied to the gate of the control transistor Tr12, which is provided by the voltage monitoring /
В блоке 15А управления запуском, имеющем указанную схемную конфигурацию, начальное состояние определяется как состояние, при котором на вспомогательном конденсаторе С11 схемы FVH формирования напряжения обратной связи нет электрического заряда, и сигнал управления SC1 операциями, используемый для приведения в действие блока 11 выработки энергии, из блока 14 контроля/управления напряжением не выдается (в частности, когда уровень сигнала, подаваемого в качестве сигнала управления SC1 операциями, является плавающим).In the
Поскольку в этот момент из блока 15А управления запуском в блок 16 управления выходом электроэнергия для запуска не подается, блок 11 выработки энергии находится в состоянии остановки выработки энергии, и к контактной точке N11 на стороне высокого потенциала электроэнергия не подводится. Следовательно, электрический ток не протекает через резистор R11 и фотодиод D11, подсоединенные между контактной точкой N11 на стороне высокого потенциала и контактной точкой N13, а управляющий транзистор Тr14, входящий с состав оптронной пары, поддерживает выключенное состояние. В результате на затвор переключающего транзистора Тr13, входящего в состав переключателя SW2, подается сигнал затвора с высоким уровнем напряжения, в результате чего поддерживается включенное состояние. Также через переключающий транзистор Тr13 на контактную точку N14 подается напряжение Vbat блока питания PW1 для запуска.Since no electric power is supplied from the
С другой стороны, когда сигнал управления SC1 операциями, имеющий плавающий уровень, подается на затвор управляющего транзистора Тr12, входящего в состав переключателя SW1, управляющий транзистор Тr12 поддерживает включенное состояние. Таким образом, сигнал затвора низкого уровня (потенциал земли GND) подается на затвор переключающего транзистора Tr11, поддерживая выключенное состояние. Следовательно, напряжение контактной точки N14 на контактную точку вывода Fout не выдается.On the other hand, when the control signal SC1 of operations having a floating level is supplied to the gate of the control transistor Tr12, which is part of the switch SW1, the control transistor Tr12 maintains an on state. Thus, a low-level gate signal (GND potential) is applied to the gate of the switching transistor Tr11, maintaining the off state. Therefore, the voltage of the contact point N14 is not outputted to the contact point of the output Fout.
В указанном начальном состоянии, когда из блока 14 контроля/управления напряжением выдается сигнал управления операциями (в частности, сигнал низкого уровня) SC1, используемый для перевода блока 11 выработки энергии в режим производства энергии, состояние управляющего транзистора Тr12 переключателя SW1 изменяется на выключенное, и на затвор переключающего транзистора Tr11 подается сигнал высокого уровня, что приводит к переводу переключающего транзистора Tr11 во включенное состояние. Вследствие этого напряжение Vbat, которое подавалось на контактную точку N14 из блока питания PW1 для запуска, выдается в качестве электроэнергии для запуска (напряжение V3) в блок 16 управления выходом через переключающий транзистор Tr11 и контактную точку вывода Fout, начинается подача топлива FL для производства энергии в блок 11 выработки энергии, и блок 11 выработки энергии входит в режим производства энергии.In the indicated initial state, when the operation control signal (in particular, a low level signal) SC1 is used from the voltage monitoring /
Затем, когда электроэнергия (напряжение V1), генерируемая блоком 11 выработки энергии, подается на контактную точку N11 на стороне высокого потенциала, между контактной точкой N11 и контактной точкой N12 на стороне низкого потенциала создается разность потенциалов, и через резистор R11 для обнаружения напряжения, фотодиод D11 и вспомогательный конденсатор С11 течет электрический ток. В результате часть напряжения (напряжение обратной связи), полученное с помощью резистора R11 для обнаружения напряжения, фотодиода D11 и вспомогательного конденсатора С11 с соединительной контактной точки N13 подается на контактную точку N14 через диод D14, и фотодиод D11 работает в режиме излучения света, включая тем самым управляющий транзистор Тr14. Также на затвор переключающего транзистора Тr13 подается сигнал низкого уровня (потенциал земли GND), переключающий транзистор Тr13 переходит в выключенное состояние, и подача напряжения Vbat на контактную точку N14 прерывается. Б результате напряжение обратной связи из схемы FVH формирования напряжения обратной связи, прикладываемое к контактной точке N14, выдается в блок 16 управления выходом через переключающий транзистор Tr11 и контактную точку вывода Fout, и операция производства энергии в блоке 11 выработки энергии продолжается. Кроме того, одновременно заряжается вспомогательный конденсатор (блок хранения электрической энергии) С11 вследствие разности потенциалов между соединительной контактной точкой N13 и контактной точкой N12 на стороне низкого потенциала.Then, when the electric power (voltage V1) generated by the
Кроме того, если блок 11 выработки энергии продолжает работать в режиме генерирования энергии, когда из блока 14 контроля/управления напряжением поступает сигнал SC1 управления операциями (в частности, сигнал высокого уровня), используемый для перевода блока 11 выработки энергии в режим остановки производства энергии (режим ожидания), управляющий транзистор Тr12 переключателя SW1 переходит во включенное состояние, и на затвор переключающего транзистора Tr11 подается сигнал низкого уровня. Вследствие этого, переключающий транзистор Tr11 переходит в выключенное состояние. В результате напряжение обратной связи из схемы FVH формирования напряжения обратной связи, прикладываемое к контактной точке N14, прерывается, подача топлива FL для производства энергии в блок 11 выработки энергии прекращается, и блок 11 выработки энергии переходит в состояние остановки генерирования энергии.In addition, if the
Кстати, как было описано выше, в случаях, когда блок 11 выработки энергии, который находится в режиме генерирования энергии, переводится с помощью сигнала управления SC1 операциями в режим ожидания, а затем блок 11 выработки энергии вновь запускается, в блок 16 управления выходом в качестве электроэнергии для запуска подается либо напряжение Vbat блока питания PW1 для запуска, либо напряжение заряда вспомогательного конденсатора С11 при подаче сигнала управления SC1 операциями, имеющего низкий уровень. То есть поскольку из блока 11 выработки энергии на контактную точку N11 на стороне высокого потенциала электроэнергия не подается, когда блок 11 выработки энергии находится в режиме ожидания, через резистор R11 для обнаружения напряжения и фотодиод D11 электрический ток не протекает, и управляющий транзистор Тr14 выключается, в то время как переключатель SW2 включается, подавая напряжение Vbat из блока питания FW1 для запуска на контактную точку N14. Здесь, когда напряжение заряда вспомогательного конденсатора С11 схемы FVH формирования напряжения обратной связи соответствует или превышает напряжение электроэнергии для запуска, подаваемой в блок 16 управления выходом (то есть напряжение Vbat, подаваемое из блока питания PW1 для запуска), напряжение заряда вспомогательного конденсатора С11 подается в блок 16 управления выходом через диод D14 и переключатель SW1. С другой стороны, когда напряжение заряда вспомогательного конденсатора С11 меньше напряжения электроэнергии для запуска, в качестве напряжения для запуска в блок 16 управления выходом подается напряжение Vbat из блока питания PW1 для запуска.By the way, as described above, in cases where the
То есть в схеме FVH формирования напряжения обратной связи согласно данному примеру электроэнергия для запуска подается из блока питания PW1 для запуска фактически только на начальной стадии при первой операции запуска блока 11 выработки энергии, а затем в блок 16 управления выходом в качестве электроэнергии для продолжения процесса генерирования энергии или электроэнергии для повторного запуска подается напряжение обратной связи на основе электроэнергии, производимой блоком 11 выработки энергии, либо напряжение заряда вспомогательного конденсатора. Следовательно, даже в том случае, если в качестве источника питания для запуска применяется первичный элемент питания или т.п., потребление энергии этого источника питания может быть существенно снижено, и успешный запуск может выполняться в течение длительного времени.That is, in the feedback voltage generation circuit FVH according to this example, start-up electricity is supplied from the power supply PW1 to start only in the initial stage during the first start-up operation of the
Между тем, в вышеописанном структурном примере, хотя в блоке выработки электроэнергии предусмотрен блок питания для запуска, состоящий из первичного элемента питания или т.п., настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом. Например, если электронное устройство, для которого предусмотрена данная система энергоснабжения, имеет небольшой первичный элемент для резервирования питания запоминающего устройства, этот элемент может также использоваться в качестве блока питания для запуска.Meanwhile, in the above-described structural example, although a power supply for start-up consisting of a primary battery or the like is provided in the power generation unit, the present invention is not limited to this option. For example, if the electronic device for which this power supply system is provided has a small primary element for backing up the power of the storage device, this element can also be used as a power supply for starting.
Блок хранения электроэнергииPower storage unit
Блок 12 хранения электроэнергии, используемый в блоке 10А выработки электроэнергии согласно этому варианту, сохраняет (аккумулирует, или накапливает) электрический заряд на основе электроэнергии, имеющей напряжение V1, производимое вышеописанным блоком 11 выработки энергии, и выполняет операцию заряда и разряда для выдачи электроэнергии, имеющей заданное напряжение (напряжение заряда) V2 на основе сохраняемого электрического заряда, в описываемый ниже блок 13 преобразования напряжения.The
На фиг.8А представлена блок-схема, демонстрирующая пример структуры блока хранения электроэнергии, используемого в блоке выработки электроэнергии согласно данному варианту осуществления.FIG. 8A is a block diagram showing an example of a structure of an electric power storage unit used in the electric power generation unit according to this embodiment.
Как показано на фиг.8А, конфигурация блока 12А для удерживания электроэнергии согласно данному варианту включает в себя: аккумулирующую схему CSC, которая аккумулирует электрический заряд в соответствии с напряжением V1 и разряжается с напряжением V1 на основе электроэнергии, подаваемой из блока 11 выработки энергии, в качестве питания на стороне высокого потенциала, и потенциал земли GND в качестве питания на стороне низкого потенциала; схему обнаружения напряжения VM, которая выявляет аккумулированное состояние (хранимую электроэнергию - в данном примере напряжение заряда) электрического заряда в аккумулирующей схеме CSC; и переключатель SW3, который включается/выключается на основе сигнала управления операциями (второй сигнал управления) SC2, выдаваемого схемой VM обнаружения напряжения, и управляет подачей (заряд) или прекращением подачи (прекращение заряда) электроэнергии в аккумулирующую цепь CSC.As shown in FIG. 8A, the configuration of the
В конкретной схемной конфигурации блока 12А хранения электроэнергии, показанной как пример на фиг.8В, можно использовать в качестве переключателя SW3 структуру, содержащую переключающий транзистор Тr21 и резистор R21 для ограничения электрического тока, соединенные последовательно между входной контактной точкой N21 (которая является той же контактной точкой, что и контактная точка N11, показанная на фиг.7В), к которой подводится электроэнергия (напряжение V1), производимая блоком 11 выработки энергии, и контактной точкой N22; резистор R22 для обнаружения напряжения, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr21 и контактной точкой N22; и управляющий транзистор Тr22, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr21 и контактной точкой N23 (которая является той же контактной точкой, что и контактная точка N12, показанная на фиг.7В) на стороне низкого потенциала.In a specific circuit configuration of the electric
Далее, в качестве аккумулирующей схемы CSC, как показано в качестве примера на фиг.8В, можно использовать структуру, в которой между контактной точкой N22 и контактной точкой N23 на стороне низкого потенциала включено множество (в данном примере два) конденсаторов С21 и С22. Между тем, структура аккумулирующей схемы CSC не ограничивается данным примером, и возможно использование любой другой структуры, где может храниться (аккумулироваться, или накапливаться) электрический заряд на основе электроэнергии, подаваемой из блока 11 выработки энергии, и напряжения, которое изменяется по существу в фиксированном или произвольном диапазоне. Следовательно, аккумулирующая схема CSC может, к примеру, включать в себя только один конденсатор, либо иметь структуру в виде батареи конденсаторов, соединение между которыми может изменяться с последовательного на параллельное и обратно в заданные моменты времени.Further, as a storage circuit CSC, as shown by way of example in FIG. 8B, a structure can be used in which a plurality (in this example two) capacitors C21 and C22 are connected between the contact point N22 and the contact point N23 on the low potential side. Meanwhile, the structure of the CSC storage circuit is not limited to this example, and any other structure can be used where an electric charge can be stored (accumulated, or accumulated) based on electric power supplied from the
В качестве схемы VM обнаружения напряжения, как показано в качестве примера на фиг.8В, можно использовать структуру, в которой стабилитроны D21 и D22 и резисторы R23 и R24, образующие делитель напряжения, соединены последовательно между контактной точкой ввода N21 на стороне высокого потенциала и контактной точкой N22 на стороне низкого потенциала.As the voltage detection circuit VM, as shown by way of example in FIG. 8B, a structure can be used in which the zener diodes D21 and D22 and the resistors R23 and R24 forming the voltage divider are connected in series between the input terminal N21 on the high potential side and the contact point N22 on the low potential side.
Здесь как переключающий транзистор Тr21, так и управляющий транзистор Тr22, образующие переключатель SW3, являются полевыми транзисторами, которые выключаются, когда напряжение затвора имеет низкий уровень, и включаются, когда напряжение затвора имеет высокий уровень. Часть напряжения с соединительной контактной точки N24 резисторов R23 и R24, образующих делитель напряжения и схему VM обнаружения напряжения, подается в качестве сигнала управления SC2 операциями на затвор управляющего транзистора Тr22.Here, both the switching transistor Tr21 and the driving transistor Tr22 forming the switch SW3 are field effect transistors that turn off when the gate voltage is low and turn on when the gate voltage is high. Part of the voltage from the connecting contact point N24 of the resistors R23 and R24, forming a voltage divider and a voltage detection circuit VM, is supplied as a control signal SC2 operations to the gate of the control transistor Tr22.
В блоке 12А хранения электроэнергии, имеющем указанную схемную конфигурацию, когда напряжение заряда (или напряжение разряда; напряжение в контактной точке N22) на основе электрического заряда, аккумулированного в конденсаторах С21 и С22, которые образуют аккумулирующую схему SCS, постоянно выявляется схемой VM обнаружения напряжения, уровень сигнала управления SC2 операциями, выдаваемого на переключатель SW3, регулируется в соответствии с изменением напряжения заряда V2. То есть когда напряжение заряда V2 аккумулирующей схемы CSC ниже напряжения Vz на стабилитронах D21 и D22 схемы VM обнаружения напряжения, напряжение в соединительной контактной точке N24 резисторов R23 и R24, образующих делитель напряжения, падает до низкого уровня. В результате выключения управляющего транзистора Тr22 в переключателе SW3 переключающий транзистор Тr21 выключается путем подведения к его затвору сигнала высокого уровня, и в аккумулирующей схеме CSC накапливается электрический заряд на основе электроэнергии, подаваемой на контактную точку ввода N21 из блока 11 выработки энергии.In the electric
С другой стороны, когда напряжение V2 заряда аккумулирующей схемы CSC выше, чем напряжение Vz на диодах стабилитрона D21 и D22 схемы VM обнаружения напряжения, напряжение в соединительной контактной точке N24 поднимается до высокого уровня. В результате переключения управляющего транзистора Тr22 переключателя SW3 во включенное состояние переключающий транзистор Тr21 включается благодаря подаче на его затвор сигнала низкого уровня, и прекращается подача электроэнергии в аккумулирующую цепь CSC, в результате чего прекращается операция заряда аккумулирующей схемы CSC.On the other hand, when the charge voltage V2 of the storage circuit CSC is higher than the voltage Vz on the diodes of the zener diode D21 and D22 of the voltage detection circuit VM, the voltage at the connecting contact point N24 rises to a high level. As a result of the switching of the control transistor Tr22 of the switch SW3 to the on state, the switching transistor Tr21 is turned on by supplying a low level signal to its gate, and the power supply to the storage circuit CSC is stopped, as a result of which the charging operation of the storage circuit CSC is stopped.
В результате постоянно контролируется напряжение заряда в блоке 12А хранения электроэнергии (аккумулирующая схема CSC), и состояние хранения (аккумулирования, или накопления) электроэнергии в аккумулирующей схеме CSC регулируется таким образом, чтобы напряжение заряда никогда не выходило за пределы заданного диапазона.As a result, the charge voltage in the
Блок преобразования напряженияVoltage conversion unit
Блок 13 преобразования напряжения, используемый в блоке 10А выработки электроэнергии согласно данному варианту осуществления, выполняет операцию преобразования напряжения, в ходе которой преобразуется электрическая энергия с напряжением заряда V2 в вышеописанном блоке 12 хранения электроэнергии в электроэнергию (электроэнергию питания) с постоянным напряжением Vout выхода, пригодное для приведения в действие не показанного устройства (нагрузки).The
На фиг.9 представлена блок-схема, демонстрирующая пример структуры блока преобразования напряжения, используемого в блоке выработки электроэнергии согласно этому варианту осуществления, а на фиг.10 показан конкретный пример принципиальной схемы блока преобразования напряжения.FIG. 9 is a block diagram showing an example of the structure of a voltage conversion unit used in the power generation unit according to this embodiment, and FIG. 10 shows a specific example of a circuit diagram of a voltage conversion unit.
Как показано на фиг.9, конфигурация блока 13А преобразования напряжения согласно данному варианту осуществления включает в себя: схему CDV формирования напряжения возбуждения, которая формирует заданное напряжение Vdd возбуждения на основе вышеописанного напряжения заряда V2 в блоке 12 хранения электроэнергии; и схему DC/DC формирования постоянного напряжения, выполняющую функцию так называемого "конвертора (преобразователя) постоянного напряжения" (DC-DC), который действует на основе напряжения Vdd возбуждения, создаваемого схемой CDV формирования напряжения возбуждения, преобразует напряжение V2 заряда в блоке 12 хранения электроэнергии в постоянное напряжение, которое выше потенциала земли GND, являющегося питанием на стороне низкого потенциала, и выдает полученное напряжение в качестве напряжения Vout выхода.As shown in FIG. 9, the configuration of the
В конкретной схеме блока 13А преобразования напряжения, как показано в примере на фиг.10, в качестве схемы CDV формирования напряжения возбуждения можно использовать структуру, включающую в себя: резистор R31 и стабилитрон D31, образующие делитель напряжения и соединенные последовательно между контактной точкой N31 на стороне высокого потенциала, к которой подводится напряжение заряда в блоке 12 хранения электроэнергии, и контактной точкой N32 (та же контактная точка, что и контактная точка N12, показанная на фиг.7В) на стороне низкого потенциала, к которой подведен потенциал земли GND; и конденсатор С31, подсоединенный между соединительной контактной точкой N33 между резистором R31 и стабилитроном D31, образующими делитель напряжения, и контактной точкой N32 на стороне низкого потенциала.In a specific circuit of the
В схеме DC/DC формирования постоянного напряжения, как показано в качестве примера на фиг.10, можно использовать структуру, в которой предусмотрены переключающий транзистор Тr31 и индуктивность L31, соединенные последовательно между контактной точкой N31 на стороне высокого потенциала и контактной точкой вывода N34, с которой выводится выходное напряжение Vout; резистор R32 и стабилитрон D32, соединенные последовательно между контактной точкой N31 и контактной точкой N32; конденсатор С32, подсоединенный между соединительной контактной точкой N35 между резистором R32 и стабилитроном D32, и контактной точкой N32; компаратор СОМ, имеющий входной вывод "+", соединенный с соединительной контактной точкой N35, и входной вывод "-", соединенный с контактной точкой вывода N34; логический элемент И (AND) для управления переключением, имеющий один вход, подсоединенный к выходу компаратора СОМ, другой вход, подсоединенный к генератору OSC, и выход, подсоединенный к затвору переключающего транзистора Тr31; диод D33, подсоединенный между соединительной контактной точкой N36 между переключающим транзистором Тr31 и индуктивностью L31 и контактной точкой N32; и конденсатор, подсоединенный между контактной точкой вывода N34 и контактной точкой N32.In a DC / DC circuit for generating DC voltage, as shown by way of example in FIG. 10, a structure can be used in which a switching transistor Tr31 and an inductance L31 are provided, connected in series between the contact point N31 on the high potential side and the output contact point N34, c which displays the output voltage Vout; a resistor R32 and a zener diode D32 connected in series between the contact point N31 and the contact point N32; a capacitor C32 connected between the connecting contact point N35 between the resistor R32 and the zener diode D32, and the contact point N32; a COM comparator having an input terminal “+” connected to a connecting contact point N35, and an input terminal “-” connected to a contact point of an output N34; logical element AND (AND) for switching control, having one input connected to the output of the COM comparator, another input connected to the OSC generator, and an output connected to the gate of the switching transistor Tr31; a diode D33 connected between the connecting contact point N36 between the switching transistor Tr31 and the inductance L31 and the contact point N32; and a capacitor connected between the output contact point N34 and the contact point N32.
В блоке 13А преобразования напряжения, имеющем указанную конфигурацию, когда напряжение заряда V2 в блоке 12 хранения электроэнергии подается в схему CDV формирования напряжения возбуждения, напряжение соединительной контактной точки N33 определяется в соответствии с коэффициентом деления, обеспечиваемого резистором R31 и стабилитроном D31, и состоянием заряда конденсатора С31, и это определенное напряжение подается в схему DC/DC формирования постоянного напряжения в качестве напряжения Vdd возбуждения. Здесь напряжение Vdd возбуждения является фактически постоянным напряжением, которое создается относительно потенциала земли GND, являющегося низким потенциалом, независимо от изменений напряжения V2 заряда в блоке 12 хранения электроэнергии.In the
С другой стороны, в схеме DC/DC формирования постоянного напряжения компаратор СОМ выполняет операцию сравнения выходного напряжения Vout контактной точки вывода N34 с опорным напряжением Vs, которое получается как результат деления напряжения в соединительной контактной точке N35. Когда выходное напряжение Vout ниже опорного напряжения Vs, на один вход логического элемента AND подается сигнал высокого уровня, а на другой вход от генератора OSC подается импульсный сигнал, имеющий заданный период и форму. В результате на затвор переключающего транзистора Тr31 от логического элемента AND подается сигнал высокого уровня, и переключающий транзистор Тr31 периодически включается. Вслед за этим, когда потенциал (выходное напряжение Vout) контактной точки вывода N34 понижается, напряжение V2 заряда на стороне контактной точки N31 периодически подается через переключающий транзистор Тr31, и формируется выходное напряжение Vout, имеющее фактически постоянное значение. Между тем, поскольку конденсатор С33 подсоединен между контактной точкой вывода N34 и контактной точкой N32, в результате чего аккумулируется электрический заряд, подаваемый через индуктивность L31, выходное напряжение, выдаваемое через контактную точку вывода N34, поддерживается постоянным.On the other hand, in the DC / DC circuit for generating constant voltage, the comparator COM performs an operation of comparing the output voltage Vout of the output contact point N34 with the reference voltage Vs, which is obtained as a result of dividing the voltage at the connecting contact point N35. When the output voltage Vout is lower than the reference voltage Vs, a high level signal is supplied to one input of the AND logic element, and a pulse signal having a predetermined period and shape is supplied to the other input from the OSC generator. As a result, a high-level signal is supplied to the gate of the switching transistor Tr31 from the AND gate, and the switching transistor Tr31 is periodically turned on. Following this, when the potential (output voltage Vout) of the contact point of the output terminal N34 decreases, the charge voltage V2 on the side of the contact point N31 is periodically supplied through the switching transistor Tr31, and an output voltage Vout having an almost constant value is generated. Meanwhile, since the capacitor C33 is connected between the output contact point N34 and the contact point N32, as a result of which the electric charge supplied through the inductance L31 is accumulated, the output voltage output through the contact point of the output N34 is kept constant.
Блок контроля/управления напряжениемVoltage Monitoring / Control Unit
Блок 14 контроля/управления напряжением, используемый в блоке выработки электроэнергии, согласно данному варианту осуществления выполняет функцию управления операциями. В соответствии с этой функцией блок 14 контроля/управления напряжением обнаруживает напряжение (напряжение заряда V2), выдаваемое из вышеописанного блока 12 хранения электроэнергии, в блок 13 преобразования напряжения. Когда обнаруженное напряжение не превышает заданное значение напряжения, блок 14 контроля/управления напряжением выдает в каждый заданный момент времени в вышеупомянутый блок 15 управления запуском сигнал управления SC1 операциями для перевода (запуска) блока 11 управления энергии в режим производства энергии. Также он выдает сигнал управления SC2 для хранения (аккумулирования или накопления) электроэнергии, производимой блоком 11 выработки энергии, в вышеописанный блок 12 хранения электроэнергии.The voltage monitoring /
Здесь в качестве конкретной схемы, которая обнаруживает напряжение заряда (компонента напряжения в хранимой электроэнергии) в блоке 12 хранения электроэнергии, можно, например, использовать схему из последовательно соединенных стабилитронов D21 и D22 и сопротивлений R23 и R24, составляющих делитель напряжения, которые были описаны для схемы обнаружения напряжения (смотри фиг.8В), образующих вышеупомянутый блок 12 хранения электроэнергии. Таким образом, в этом варианте схема VM обнаружения напряжения блока 12 хранения электроэнергии может также иметь функциональную часть для обнаружения напряжения блока 14 контроля/управления напряжением. Следует отметить, что блок 14 контроля/управления напряжением выполняет по меньшей мере функцию управления сигналами для распределения выходных сигналов во времени, управления уровнем сигнала или т.п. для сигналов управления SC1 и SC2 операциями, а также вышеупомянутую функцию обнаружения напряжения.Here, as a specific circuit that detects a charge voltage (voltage component in the stored electric power) in the electric
(В) Топливный узел(B) Fuel assembly
Топливный узел 20А, используемый в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению, представляет собой, например, контейнер для хранения топлива, имеющий высокую герметичность, который заправляется топливом FL для производства энергии, состоящим из жидкого топлива, сжиженного топлива или газообразного топлива, содержащего водород в его составных компонентах. Как показано на фиг.3, топливный узел 20А имеет конструкцию, сочленяемую с блоком 10А выработки энергии через блок I/F 30А съемным образом, либо конструкцию, сочлененную с блоком 10А так, что они составляют единое целое. Топливо FL для производства энергии, заправляемое в топливный узел 20А, поступает в блок 10А выработки энергии через канал подачи топлива, предусмотренный в описываемом ниже блоке I/F 30А, а топливо FL для производства энергии в количестве, необходимом для производства электроэнергии, имеющей заданное напряжение, подается в блок 11 выработки энергии вышеописанным блоком 16 управления выводом в заданный момент времени.The
В частности, в случае использования в качестве системы энергоснабжения 1 конструкции, в которой блок 10А выработки энергии и топливный узел 20А могут соединяться друг с другом и отсоединяться без всяких ограничений, топливо FL для производства энергии подается в блок 10А выработки энергии только тогда, когда топливный узел 20А сочленен с блоком 10А выработки энергии. В этом случае, если топливный узел 20А не сочленен с блоком 10А выработки энергии, то топливный узел 20А обеспечивается, например, средством предотвращения утечки топлива, имеющим контрольный клапан и т.п., который закрывается давлением загруженного топлива внутри топливного узла 20А или механическим давлением пружины и т.п. с целью предотвращения утечки из топливного узла 20А наружу загруженного топлива FL для производства электроэнергии. Когда топливный узел 20А через блок I/F 30А и средство (средство разблокирования предотвращения утечки), которое предусмотрено в блоке I/F 30А и обеспечивает разблокирование функции предотвращения утечки, реализуемой средством для предотвращения утечки топлива, сочленяется с блоком 10А выработки энергии и тем самым входит в контакт, или оказывает давление, на топливный узел 20А, происходит разблокирование закрытого контрольного клапана, и топливо FL для производства энергии, загруженное в топливный узел 20А, подается, например, через блок I/F 30А в блок 10А выработки энергии.In particular, if a structure is used as the
В топливном узле 20А, имеющем указанную конструкцию, когда топливный узел 20А отделен от блока 10А выработки энергии, перед тем как станет вытекать топливо FL для производства энергии, загруженное в топливный узел 20А, утечка топлива FL для производства энергии может быть предотвращена в результате повторной активизации функции предотвращения утечки, реализуемой средством предотвращения утечки топлива (например, путем перевода средства разблокирования предотвращения утечки топлива в состояние отсутствия контакта, чтобы заставить контрольный клапан вновь закрыться), при этом топливный узел 20А можно транспортировать независимо. Средство предотвращения утечки топлива будет подробно описано ниже с частью вышеупомянутого примера конструкции.In the
Предпочтительно, чтобы топливный узел 20А имел функцию вышеописанного контейнера для хранения топлива и был выполнен из материала, который в основном существует в природе в определенных условиях окружающей среды и может быть переработан в вещества, которые существуют в природе, либо вещества, которые не загрязняют окружающую среду.Preferably, the
То есть топливный узел 20А может быть выполнен из полимерного материала (пластмассы) либо тому подобного материала, характеризующегося присущими таким материалам реакциями разложения различного рода, в результате которых этот материал может быть преобразован в вещества, не наносящие вред природе (вещества, которые в основном существуют в природе и образуют природу, например вода, углекислый газ или т.п.), путем воздействия микробов или ферментов в почве, облучения солнечными лучами, воздействия дождевой воды, атмосферного воздуха или т.п., даже в том случае, если весь топливный узел 20А или его часть выбрасывается в окружающую естественную среду либо подвергается утилизации путем захоронения, например, способность к биологическому разложению, фотолитические свойства, способность к гидролизу, способность к окислительной деградации или т.п.That is, the
Топливный узел 20А может быть выполнен из материала, в результате использования которого не образуются вредные вещества, такие как хлорированные органические соединения (диоксиновая группа - полихлорированный дибензо-р-диоксин, полихлорированный дибензофуран), хлороводород или тяжелый металл, либо загрязнители окружающей среды, либо создание указанных веществ подавляется даже в том случае, если выполняется процесс искусственного нагрева/сжигания или обработки реактивами/химической обработки. Очевидно, что материал (например, полимерный материал), из которого выполнен топливный узел 20А, не должен разлагаться по меньшей мере в течение короткого времени при контакте с загруженным топливом FL для производства энергии и не должен ухудшать качество загруженного топлива FL для производства энергии по меньшей мере в течение короткого времени до такой степени, чтобы его нельзя было использовать как топливо. Также очевидно, что топливный узел 20А из полимерного материала должен иметь достаточную прочность, чтобы противостоять внешним физическим нагрузкам.The
Как было описано выше, с учетом того, что доля химических элементов питания, собираемых для переработки, составляет примерно 20%, а остальные 80% выбрасываются в окружающую среду или подвергаются захоронению, желательно использовать в качестве материала для топливного узла 20А такой материал, который способен разлагаться, в частности пластмассу, способную к биологическому разложению. В частности, можно с успехом использовать полимерный материал, содержащий органическое соединение, полученное с помощью химического синтеза из нефти или растительного сырья (полимолочная кислота, алифатический полиэфир, сополимер сложных эфиров или т.п.), микробный биополиэфир, натуральный продукт, использующий полимерный материал, включая крахмал, целлюлозу, хитин, хитозан или т.п., выделяемые из растительного сырья, такого как зерно, сахарный тростник или т.п.As described above, taking into account that the proportion of chemical batteries collected for processing is approximately 20% and the remaining 80% is released into the environment or disposed of, it is advisable to use a material that is capable of
Что касается топлива FL для производства энергии, используемого в системе энергоснабжения 1 согласно данному варианту осуществления, то предпочтительно, чтобы оно не загрязняло окружающую среду даже в том случае, когда топливный узел 20А, заполненный топливом FL для производства энергии, выбрасывается в окружающую среду или подвергается захоронению и попадает в воздух, почву или воду; также предпочтительно, чтобы электроэнергия могла производиться в блоке 11 выработки энергии, входящем в блок 10А выработки энергии, с высокой эффективностью преобразования энергии, и чтобы служащее топливом вещество можно было поддерживать в стабильном жидком состоянии или газообразном состоянии при заданных условиях (давление, температура или т.п.) и подавать его в блок 10А выработки энергии. В частности, можно с успехом использовать жидкое топливо на основе спирта, такое как вышеупомянутый этанол или бутанол; сжиженное топливо, состоящее из углеводорода, к примеру, диметиловый эфир, изобутан или природный газ, которые находятся в газообразном состоянии при нормальной температуре и давлении, либо газообразное топливо, такое как газообразный водород. Между тем, как описывается ниже, безопасность системы энергоснабжения может быть повышена, если предусмотреть в конструкции, например, средство стабилизации топлива для стабилизации заправленного в топливный узел топлива для производства энергии.As for the fuel FL for energy production used in the
При использовании описанной конструкции топливного узла 20А даже в том случае, если вся система энергоснабжения 1 согласно этому варианту либо ее часть (топливный узел 20 или топливо FL для производства энергии или т.п.) выбрасывается в окружающую среду или подвергается искусственному захоронению, сжиганию или химической обработке, можно значительно уменьшить загрязнение воздуха, почвы или воды, либо сохранить гармонию окружающей среды, что вносит свой вклад в защиту окружающей среды, препятствует ее обезображиванию и предотвращает вредное воздействие на человека.When using the described design of the
В случае выполнения топливного узла 20А в виде съемного блока, который можно присоединять и снимать с блока 10А выработки энергии без каких-либо ограничений, когда объем оставшегося топлива FL для производства энергии уменьшается либо топливо кончилось, его можно долить в топливный узел 20А, либо топливный узел 20А можно снять или использовать повторно (многократное использование). Таким образом, это может способствовать значительному уменьшению количества выбрасываемых топливных узлов 20А или блоков 10А выработки энергии. Кроме того, поскольку новый топливный узел 20А можно снять и смонтировать на едином блоке 10А выработки энергии и такой модуль можно соединить с устройством DVC и его использовать, возможно создание системы энергоснабжения, которую также просто использовать, как химический элемент питания общего назначения.If the
При выработке электроэнергии в блоке 11 выработки энергии блока 10А выработки энергии даже в том случае, если кроме электроэнергии производится побочный продукт и этот побочный продукт оказывает вредное воздействие на окружающую среду, либо если он может повлиять на функционирование устройства DVC, например вызвать его сбой, можно использовать конструкцию, обеспечивающую сбор побочного продукта и удерживание его в топливном узле 20А.When generating electricity in the
(С) Блок I/F(C) Block I / F
Как показано на фиг.2, блок I/F 30А, используемый в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению, предназначен для физического сочленения блока 10А выработки энергии и топливного узла 20А друг с другом и подачи топлива FL для производства энергии, заправленного в топливный узел 20А в заданном состоянии, в блок 10А выработки энергии через канал подачи топлива. Здесь, как описано выше, в случае использования в качестве системы энергоснабжения 1 конструкции, где блок 10А выработки энергии и топливный узел 20А могут соединяться и разъединяться без каких-либо ограничений, как будет показано в описанном ниже примере конструкции (смотри фиг.34), блок I/F 30А включает в себя средство разблокирования предотвращения утечки (трубка 52f для подачи топлива) для разблокирования функции предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива (клапан 24А для подачи топлива), предусмотренного в топливном узле 20А в дополнение к каналу подачи топлива. Кроме того, как описано выше, в случае использования конструкции для сбора побочного продукта, создаваемого в блоке 11 выработки энергии блока 10А выработки энергии, конфигурация блока I/F 30А включает в себя канал 52е для сбора побочного продукта, предназначенный для подачи побочного продукта в топливный узел 20А.As shown in FIG. 2, the I /
В частности, блок I/F 30А подает в блок 10А выработки энергии (блок 11 выработки энергии) топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 20А при заданных условиях (температура, давление и др.), в виде жидкого топлива, сжиженного топлива или газообразного топлива (топливный газ), полученного путем испарения топлива, через канал подачи топлива. В системе энергоснабжения, где блок 10А выработки энергии и топливный узел 20А объединены посредством блока I/F 30А, топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 20А, может постоянно подаваться в блок 10А выработки энергии через канал подачи топлива. С другой стороны, в системе энергоснабжения, где блок 10А выработки энергии и топливный узел 20А могут соединяться и разъединяться посредством блока I/F 30А без каких-либо ограничений, производится разблокирование функции предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива, предусмотренного в топливном узле 20А, средством разблокирования предотвращения утечки, когда топливный узел 20А сочленен с блоком 10А выработки энергии, и топливо FL для производства энергии может подаваться в блок 10А выработки энергии через канал подачи топлива.In particular, the I /
Полное функционирование первого варианта осуществления изобретенияFull operation of the first embodiment of the invention
Далее со ссылками на чертежи описывается функционирование системы энергоснабжения, имеющей вышеописанную конструкцию.Next, with reference to the drawings, the operation of the power supply system having the above construction is described.
На фиг.11 представлена блок-схема последовательности операций, схематически описывающая функционирование системы энергоснабжения согласно данному варианту осуществления. Кроме того, на фиг.12 концептуально представлена начальная операция системы энергоснабжения согласно этому варианту, на фиг.13 концептуально представлена операция запуска системы энергоснабжения согласно варианту осуществления, на фиг.14 концептуально показано состояние после запуска системы энергоснабжения согласно этому варианту, а на фиг.15 концептуально показано состояние во время установившегося режима работы системы энергоснабжения согласно этому варианту. Описание функционирования сопровождается соответствующими ссылками на конструкцию вышеописанного блока выработки электроэнергии (фиг.3-10). Следует отметить, что на чертеже в целях иллюстрации схема формирования напряжения обратной связи, образующая блок управления запуском, называется блоком обратной связи.11 is a flowchart schematically describing the operation of a power supply system according to this embodiment. In addition, FIG. 12 conceptually shows the initial operation of the power supply system according to this embodiment, FIG. 13 conceptually presents the operation of starting the power supply system according to the embodiment, FIG. 14 conceptually shows the state after starting the power supply system according to this embodiment, and FIG. 15 conceptually shows the state during steady state operation of the power supply system according to this embodiment. A description of the operation is accompanied by corresponding references to the design of the above-described power generation unit (Figs. 3-10). It should be noted that in the drawing, for illustration purposes, the feedback voltage generating circuit forming the trigger control unit is called a feedback unit.
Как показано на фиг.11, при управлении системой энергоснабжения 1, имеющей конструкцию согласно этому варианту, выполняются: начальная операция (шаг S101), в результате которой топливный узел 20А сочленяется с блоком 10А выработки электроэнергии через блок I/F 30А, так что топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 20А, может подаваться в модуль 10А выработки энергии; операция запуска (шаги с S102 по S110), в результате которой приводится в действие блок 16 управления выходом путем подачи электроэнергии запуска от блока 15 управления запуском в блок 16 управления выходом, генерируется заданная электроэнергия путем подачи топлива FL для производства энергии, заправленного в топливный узел 20А, в блок 11 выработки энергии, и произведенная электроэнергия подается в блок 12 хранения электроэнергии и блок 15 управления запуском; и установившийся режим работы (шаг S111), когда соответствующее управление блоком 11 выработки энергии обеспечивается переключением с режима генерирования энергии в режим остановки генерирования энергии на основе изменений напряжения хранения блока 12 хранения электроэнергии, находящегося в состоянии, обеспечивающем приведение в действие нагрузки, и выдается выходное напряжение, имеющее фактически постоянное значение.As shown in FIG. 11, when controlling the
Далее со ссылками на фиг.12-15 подробно описывается каждая операция.Next, with reference to Fig.12-15 describes in detail each operation.
(А) Начальная операция(A) Initial operation
Сначала, при выполнении начальной операции, когда топливный узел 20А через блок I/F 30А сочленен с блоком 10А выработки электроэнергии, в котором в аккумулирующей схеме CSC блока 12 хранения электроэнергии и вспомогательном конденсаторе С11 блока 15 управления запуском полностью отсутствует электрический заряд (начальное состояние), производится разблокирование функции предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива, предусмотренного в топливном узле 20А, и топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 20А, переходит в канал подачи топлива благодаря капиллярному эффекту в канале подачи топлива, после чего подается в блок 16 управления выходом. Затем, как показано на фиг.12, топливо FL для производства энергии удерживается таким образом, чтобы его можно было подать в блок 11А выработки энергии (шаг S101). Между тем, поскольку в этом состоянии из блока 15А управления запуском в блок 16 управления выходом электроэнергия запуска не подается, процесс подачи топлива FL для производства энергии в блок 11А выработки энергии прерывается.First, when performing the initial operation, when the
(В) Операция запуска(B) Start operation
Затем на операции запуска из начального состояния, как показано на фиг.13, из блока 14 контроля/управления напряжением выдаются сигналы SC1 и SC2 управления операциями (шаг S103) путем выполнения заданной операции запуска (шаг S102), и переключатель SW1 блока 15А управления запуском и переключатель SW3 блока 12А хранения электроэнергии переводятся во включенное состояние. В результате в блок 16 управления выходом из блока PW1 питания для запуска, предусмотренного в блоке 15А управления запуском, подается электроэнергия запуска (шаг S104), и приводится в действие блок 16 управления выходом. Также в блок 11А выработки энергии подается топливо FL для производства энергии, и вырабатывается заранее заданная электроэнергия (мощность) (шаг S105).Then, in the start operation from the initial state, as shown in FIG. 13, operation control signals SC1 and SC2 are output from the voltage monitoring / control unit 14 (step S103) by performing a predetermined start operation (step S102), and the switch SW1 of the
Здесь, как показано на фиг.14, электроэнергия, произведенная блоком 11А выработки энергии, подается в блок 12А хранения электроэнергии, где она сохраняется (аккумулируется, или накапливается) аккумулирующей схемой CSC (шаг S106), а блок 14 контроля/управления напряжением контролирует напряжение заряда удерживаемой электроэнергии. Также часть электроэнергии, произведенной блоком 11А выработки энергии, подается в схему формирования напряжения обратной связи (описанную на чертеже как блок обратной связи) блока 15А управления запуском, где формируется напряжение обратной связи, после чего выключается переключатель SW2 и заряжается вспомогательный конденсатор С11. В результате, когда напряжение электроэнергии, произведенной в блоке 11А выработки электроэнергии, достигнет заданного значения V1, формируется напряжение обратной связи на основе электроэнергии (напряжение V1), подаваемой блоком 11А выработки энергии, причем эта энергия подается в блок 16 управления выходом в качестве электроэнергии для продолжения операции производства энергии. Кроме того, прекращается подача электроэнергии запуска из блока PW1 питания для запуска в блок 16 управления выходом.Here, as shown in FIG. 14, electric power generated by the
Между тем, в качестве операции запуска для запуска блока 10А выработки электроэнергии из начального состояния может оказаться достаточным выполнить по меньшей мере операцию, реализующую включение переключателя SW1 блока 15 управления запуском и включение переключателя SW3 блока 12А хранения электроэнергии, как было описано выше. Например, управление блоком 14 контроля/управления напряжением может сводиться к принудительной выдаче сигналов управления SC1 и SC2 операциями, имеющих низкий уровень, когда пользователь системой энергоснабжения согласно настоящему изобретению приводит в действие вручную не показанный переключатель запуска или т.п. В альтернативном варианте может быть предусмотрен механизм, который принудительно включает переключатели SW1 и SW2 только в момент соединения топливного узла 20А с блоком 10А выработки электроэнергии.Meanwhile, as a start operation to start the
Затем, когда в аккумулирующей схеме CSC блока 12А хранения электроэнергии накопилась электроэнергия, произведенная блоком 11А выработки энергии, и напряжение заряда достигло заданного значения, соответствующего состоянию полного заряда (шаг S107), блок 14 контроля/управления напряжением выдает сигналы SC1 и SC2 управления операциями, имеющие высокий уровень, в блок 15А управления запуском и блок 12А хранения электроэнергии (шаг S108), а переключатели SW1 и SW3 переводятся в выключенное состояние. В результате прекращается подача электроэнергии для продолжения операции производства энергии в блок 16 управления выходом (шаг S109), и операция генерирования энергии в блоке 11А выработки энергии прекращается (шаг S110). Также прекращается подача электроэнергии в блок 12А хранения электроэнергии, и прекращается операция заряда в аккумулирующей схеме CSC, в результате чего завершается переход (запуск) из начального состояния в установившееся состояние. В этот момент, когда система энергоснабжения присоединена к устройству DVC, электроэнергия, соответствующая напряжению V2 заряда аккумулирующей схемы CSC, преобразуется блоком 13А преобразования напряжения, после чего подается в качестве электроэнергии питания, имеющей постоянное выходное напряжение Vout, в контроллер CNT (или контроллер CNT и нагрузку LD) устройства DVC. Вдобавок, напряжение V2 заряда аккумулирующей схемы CSC постоянно контролируется блоком 14 контроля/управления напряжением (шаг S111).Then, when the electric power generated by the
(С) Установившийся режим(C) steady state
Затем в установившемся режиме, как показано на фиг.15, управление происходит следующим образом. Если, например, напряжение заряда в аккумулирующей схеме CSC блока 12 хранения электроэнергии становится меньше минимального предельного порогового значения в заранее установленном диапазоне напряжения в результате, например, непрерывного питания нагрузки LD в устройстве DVC, блок 14 контроля/управления напряжением обнаружит уменьшение напряжения заряда, и в блок 15А управления запуском с целью выключения переключателя SW1 будет выдан сигнал SC1 управления операциями, имеющий низкий уровень. Кроме того, блок 11А выработки электроэнергии снова перейдет из режима ожидания в режим генерирования энергии (перезапуск), и в блок хранения электроэнергии с целью включения переключателя SW2 будет выдан сигнал SC2 управления операциями, имеющий низкий уровень. В аккумулирующей схеме CSC будет снова сохраняться электроэнергия, производимая и выдаваемая блоком 11А выработки энергии. С другой стороны, когда напряжение заряда аккумулирующей схемы CSC снижается в пределах заданного диапазона напряжения, считается, что в аккумулирующей схеме CSC накоплен электрический заряд, соответствующий заданной электроэнергии питания, и выполняется только операция разряда электрического заряда, накопленного в аккумулирующей схеме CSC, без выполнения операции производства энергии блоком 11А выработки энергии, и в устройство DVC непрерывно подается заданная электроэнергия питания (мощность).Then, in steady state, as shown in FIG. 15, control is as follows. If, for example, the charge voltage in the accumulating circuit CSC of the
Между тем, в этой операции повторного запуска во вспомогательном конденсаторе С11, входящем в состав схемы FVH формирования напряжения обратной связи блока 15А управления запуском, накапливается заданное напряжение на основе электроэнергии (напряжение V1), произведенной блоком 11А выработки энергии при предыдущей операции запуска. Когда напряжение заряда соответствует или превышает напряжение Vbat блока PW1 питания для запуска, в блок 16 управления выходом подается электроэнергия для запуска на основе напряжения заряда вспомогательного конденсатора С11. С другой стороны, когда напряжение заряда меньше напряжения Vbat блока PW1 питания для осуществления запуска, выполняется переключение переключателя SW2 в блоке 15А управления запуском, так что электроэнергия запуска на основе напряжения Vbat от блока PW1 питания для запуска может быть подана в блок 16 управления выходом. Указанная операция повторного запуска выполняется аналогичным образом даже в том случае, когда топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 20А, израсходовано, и топливный узел заменяется на новый. В соответствии с этим операция запуска с использованием электроэнергии для запуска, подаваемой из блока PW1 питания для запуска, выполняется по существу только при первой операции запуска из начального состояния. При последующей операции повторного запуска, поскольку электроэнергия на основе напряжения, имеющегося на вспомогательном конденсаторе С11, может быть использована в качестве электроэнергии для запуска, а блок PW1 питания для запуска, предусмотренный в блоке 15 управления запуском, может быть выполнен в виде такого средства питания, как первичный элемент, который имеет относительно небольшие габаритные размеры и маленькую емкость.Meanwhile, in this restart operation, in the auxiliary capacitor C11 included in the feedback voltage generating circuit FVH of the
Как описано выше, в системе энергоснабжения по данному варианту осуществления на устройство может подаваться фактически постоянная электрическая мощность путем соответствующего повторения операций генерирования энергии и прекращения генерирования энергии, выполняемых в блоке выработки энергии, и операций заряда и прекращения заряда в блоке хранения электроэнергии в соответствии с хранимой электроэнергией (состояние заряда) в блоке хранения электроэнергии после операции запуска из начального состояния, когда в топливном узле остается топливо для производства энергии, без поступления топлива или тому подобного извне системы энергоснабжения. Следовательно, может быть реализована система энергоснабжения, имеющая электрические характеристики, фактически эквивалентные характеристикам химического элемента питания общего назначения, и существующая нагрузка (устройство) может с успехом приводиться в действие. Также, по сравнению с системой энергоснабжения, имеющей такую структуру, где блок выработки энергии вынужденно выполняет непрерывную операцию производства энергии, отходы топлива для производства энергии могут быть значительно уменьшены, а источник энергии может использоваться с высокой эффективностью. Таким образом, можно создать систему энергоснабжения, имеющую весьма высокую эффективность использования энергии и обеспечивающую совместимость с химическим элементом питания общего назначения. Кроме того, в этом случае, поскольку операции генерирования энергии и остановки в блоке выработки энергии и операции заряда и прекращения заряда в блоке хранения электроэнергии могут быть реализованы простым способом управления с помощью сигналов, которые лишь включают/выключают переключатель, изменяющий состояние подачи топлива для производства энергии на топливо для производства энергии, либо переключатель, изменяющий состояние подачи электроэнергии в блок хранения электроэнергии, конструкция блока выработки электроэнергии может быть упрощена, а также уменьшены его габаритные размеры и затраты на изготовление.As described above, in the power supply system of this embodiment, a substantially constant electric power can be supplied to the device by appropriately repeating the power generation operations and stopping the power generation performed in the power generation unit and the charge and stopping operations in the electric power storage unit in accordance with the stored electricity (state of charge) in the electric power storage unit after the start operation from the initial state, when the fuel unit remains fuel is produced for energy production, without fuel or the like from outside the power supply system. Therefore, an energy supply system can be implemented having electrical characteristics that are actually equivalent to those of a general purpose chemical power cell, and the existing load (device) can be successfully actuated. Also, compared to an energy supply system having such a structure where the power generation unit is forced to perform a continuous energy production operation, fuel waste for energy production can be significantly reduced, and the energy source can be used with high efficiency. Thus, it is possible to create a power supply system having a very high energy efficiency and ensuring compatibility with a general purpose chemical power cell. In addition, in this case, since the power generation and stopping operations in the power generation unit and the charge and stopping operations in the electric power storage unit can be realized by a simple control method using signals that only turn on / off a switch that changes the state of fuel supply for production energy to fuel for energy production, or a switch that changes the state of power supply to the power storage unit, the design of the power generation unit may be simplified, as well as reduced its overall dimensions and manufacturing costs.
Кроме того, согласно данному варианту осуществления системы энергоснабжения, поскольку данная система энергоснабжения имеет такую структуру, где электроэнергия, производимая блоком выработки энергии, временно накапливается в блоке хранения электроэнергии, а затем подается в устройство (нагрузку), можно подавать электроэнергию, отличающуюся относительной устойчивостью к внезапным изменениям состояния приводимой в действие нагрузки, подсоединенной к системе энергоснабжения. Вдобавок, даже в том случае, если топливо для производства энергии в топливном узле израсходовано и в блоке выработки энергии не выполняется операция генерирования энергии, электроэнергия, накопленная в блоке хранения электроэнергии, может непрерывно выдаваться некоторое время. Следовательно, питание устройства (нагрузки) может поддерживаться даже во время операции съема и замены топливного узла. Вдобавок, путем использования в качестве аккумулирующей схемы, образующей блок хранения электроэнергии, например, двухслойного конденсатора, вес устройства может быть значительно уменьшен по сравнению с вариантами, где в качестве средства для аккумулирования заряда используется, например, вторичный элемент питания.In addition, according to this embodiment of the power supply system, since the power supply system has a structure where electric power produced by the power generating unit is temporarily stored in the electric power storage unit and then supplied to the device (load), it is possible to supply electric power characterized by relative resistance to sudden changes in the state of the actuated load connected to the power supply system. In addition, even if the fuel for energy production in the fuel assembly has been consumed and the power generation operation is not performed in the power generation unit, the electric power stored in the electric power storage unit may be continuously supplied for some time. Therefore, the power of the device (load) can be maintained even during the operation of removal and replacement of the fuel unit. In addition, by using, for example, a two-layer capacitor as the storage circuit forming the electric power storage unit, the weight of the device can be significantly reduced in comparison with options where, for example, a secondary battery is used as a means for accumulating charge.
Кроме того, в системе энергоснабжения согласно этому варианту, как описано ниже, можно уменьшить размеры и массу системы, используя, например, технологию микрообработки для модуляризации (разбиения на модули) блока выработки электроэнергии и сборки и компоновки этого блока в маленьком объеме. Если создать систему энергоснабжения, форма и размеры которой будут эквивалентны форме и размерам химического элемента питания общего назначения на основе таких стандартов, как промышленные стандарты Японии (JIS), к примеру, как у батареи типа АА, то можно обеспечить высокий уровень совместимости с химическим элементом питания общего назначения как по внешней форме, так и по электрическим характеристикам (характеристика напряжение/электрический ток), и тем самым дополнительно способствовать популяризации этой системы на существующем рынке элементов питания. В результате, поскольку появляется возможность популяризации системы энергоснабжения, использование которой значительно уменьшает выброс вредных веществ, например топливных элементов, и в которой вместо существующего химического элемента, использование которого связано с множеством проблем, например воздействием на окружающую среду или эффективностью использования энергии, применяется средство выработки энергии, способное обеспечить высокую эффективность использования энергии, эффективность использования энергетического ресурса может быть повышена при одновременном уменьшении воздействия на окружающую среду.In addition, in the power supply system according to this embodiment, as described below, it is possible to reduce the size and weight of the system using, for example, microprocessing technology to modulate (module) the power generation unit and assemble and assemble this unit in a small volume. If you create a power supply system, the shape and dimensions of which will be equivalent to the shape and dimensions of a general-purpose chemical battery based on standards such as Japan Industrial Standards (JIS), for example, an AA battery, you can achieve a high level of compatibility with the chemical element general purpose power supply both in external form and in electrical characteristics (voltage / electric current characteristic), and thereby further contribute to the popularization of this system in the existing market Battery ke. As a result, since it becomes possible to popularize the energy supply system, the use of which significantly reduces the emission of harmful substances, such as fuel cells, and in which instead of the existing chemical element, the use of which is associated with many problems, for example, environmental impact or energy efficiency, a means of generating energy capable of providing high energy efficiency, energy efficiency Ca can be increased while reducing environmental impact.
Второй вариант осуществленияSecond Embodiment
Ниже со ссылками на чертежи описывается второй вариант осуществления блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению.Below, with reference to the drawings, a second embodiment of an electric power generating unit used in the power supply system according to the present invention is described.
На фиг.16 представлена блок-схема, демонстрирующая второй вариант осуществления блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению. Кроме того, на фиг.17 показана блок-схема с примером структуры блока управления запуском, используемым в блоке выработки электроэнергии согласно этому варианту, а на фиг.18 показан конкретный пример принципиальной схемы блока управления запуском. Здесь одинаковые ссылочные позиции обозначают структуры, эквивалентные тем, что были описаны в связи с первым вариантом, и поэтому их описание опускается.FIG. 16 is a block diagram showing a second embodiment of an electric power generation unit used in a power supply system according to the present invention. In addition, FIG. 17 shows a block diagram with an example of the structure of a start control unit used in the power generation unit according to this embodiment, and FIG. 18 shows a specific example of a circuit diagram of a start control unit. Here, the same reference numerals denote structures equivalent to those described in connection with the first embodiment, and therefore their description is omitted.
Выше описан случай, когда в качестве блока PW1 питания для запуска, составляющего блок 15 управления запуском в блоке 10А выработки электроэнергии согласно первому варианту, использовалась структура, включающая в себя средство электропитания, такое как первичный элемент, не требующий подачи электроэнергии извне. Однако в блоке выработки электроэнергии согласно этому варианту, как показано на фиг.16, предусмотрена структура, в которой блок 15 управления запуском включает в себя средство аккумулирования заряда, способное накапливать электрическую энергию (внешняя электроэнергия питания), подаваемую извне блока 10В выработки электроэнергии.The case is described above when, as a power supply unit PW1 for a start-up constituting a
То есть, как показано на фиг.17, структура блока 15b управления запуском, используемого в этом варианте осуществления, в частности, включает в себя: схему FVH формирования напряжения обратной связи, имеющую структуру, эквивалентную структуре блока 15А управления запуском (смотри фиг.7), которая была описана в связи с первым вариантом; блок PW2 питания для запуска, состоящий из конденсатора, а также переключателей SW1 и SW2; и схему РС1 управления зарядом, используемую для заряда блока PW2 питания для запуска с помощью электроэнергии, подаваемой от внешнего источника питания.That is, as shown in FIG. 17, the structure of the trigger control block 15b used in this embodiment, in particular, includes: a feedback voltage generating circuit FVH having a structure equivalent to that of the trigger control block 15A (see FIG. 7 ), which was described in connection with the first option; a start-up power supply unit PW2, consisting of a capacitor, as well as switches SW1 and SW2; and a charge control circuit PC1 used to charge the power supply unit PW2 to start with electric power supplied from an external power source.
В качестве конкретной схемы блока PW2 питания для запуска и схемы РС1 управления запуском, как показано на фиг.18, можно использовать структуру, в которой предусмотрены: резистор R41 ограничения электрического тока, переключающий транзистор Тr41 и пусковые конденсаторы С41 и С42, образующие блок PW2 питания для запуска и соединенные последовательно между контактной точкой ввода N41, к которой подводится электроэнергия (напряжение Vch) от внешнего источника питания, и контактной точкой N42 (та же контактная точка, что и контактная точка N12, показанная на фиг.17), к которой подводится потенциал земли GND; резистор R42 обнаружения напряжения, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr41 и контактной точкой ввода N41; стабилитроны D41 и D42 и резисторы, образующие делитель напряжения, соединенный последовательно между соединительной контактной точкой N43 между переключающим транзистором Тr41 и пусковым конденсатором С41 и контактной точкой N42 на стороне низкого потенциала; и управляющий транзистор Тr42, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr41 и контактной точкой N42 на стороне низкого потенциала.As a specific circuit of the power supply unit PW2 for start-up and the start-up control circuit PC1, as shown in FIG. 18, it is possible to use a structure in which: an electric current limiting resistor R41, a switching transistor Tr41, and starting capacitors C41 and C42 forming a power supply unit PW2 to start and connected in series between the input contact point N41, to which electricity (voltage Vch) is supplied from an external power source, and contact point N42 (the same contact point as contact point N12 shown on 17), to which the GND ground potential is applied; a voltage detection resistor R42 connected between the gate of the switching transistor Tr41 and the input contact point N41; Zener diodes D41 and D42 and resistors forming a voltage divider connected in series between the connecting contact point N43 between the switching transistor Tr41 and the starting capacitor C41 and the contact point N42 on the low potential side; and a control transistor Tr42 connected between the gate of the switching transistor Tr41 and the contact point N42 on the low potential side.
Здесь часть напряжения с соединительной контактной точки N44 резисторов R43 и R44, образующих делитель напряжения, подается на затвор управляющего транзистора Тr42. Кроме того, к одному выводу переключателя SW2 подключена соединительная контактная точка N43, и в качестве электроэнергии для запуска подается электроэнергия на основе напряжения заряда (соответствующего напряжению Vbat) пусковых конденсаторов С41 и С42.Here, part of the voltage from the connecting contact point N44 of the resistors R43 and R44, forming a voltage divider, is supplied to the gate of the control transistor Tr42. In addition, a connecting contact point N43 is connected to one terminal of switch SW2, and electric power is supplied as a starting power based on a charge voltage (corresponding to voltage Vbat) of starting capacitors C41 and C42.
То есть конфигурация схемы РС1 управления зарядом выполняет функцию переключения, реализуемую резистором R41 для ограничения электрического тока, транзистором Тr41, резистором R42 обнаружения напряжения и управляющим транзистором Тr42, и функцию обнаружения напряжения, реализуемую стабилитронами D41 и D42 и резисторами R43 и R44, образующими делитель напряжения.That is, the configuration of the charge control circuit PC1 performs the switching function implemented by the resistor R41 to limit the electric current, the transistor Tr41, the voltage detection resistor R42 and the control transistor Tr42, and the voltage detection function implemented by the zener diodes D41 and D42 and the resistors R43 and R44 forming a voltage divider .
Далее со ссылками на чертежи описывается функционирование системы энергоснабжения, имеющей вышеописанную структуру.Next, with reference to the drawings, the operation of the power supply system having the above structure is described.
На фиг.19 концептуально показана начальная операция в системе энергоснабжения согласно этому варианту, а на фиг.20 концептуально показана операция запуска системы энергоснабжения согласно этому варианту осуществления. Здесь описание операций, эквивалентных операциям в вышеупомянутом первом варианте, выполняется в упрощенном виде либо опускается.FIG. 19 conceptually shows an initial operation in a power supply system according to this embodiment, and FIG. 20 conceptually shows a start operation of a power supply system according to this embodiment. Here, a description of operations equivalent to operations in the aforementioned first embodiment is performed in a simplified form or is omitted.
Что касается начальной операции в системе энергоснабжения согласно этому варианту, то, как показано на фиг.19, в блоке управления запуском сначала выполняется операция запуска из начального состояния блока 10В выработки электроэнергии. То есть перед операцией, где пользователем системы энергоснабжения используется переключатель запуска, и перед сочленением топливного узла с блоком 10В выработки электроэнергии или т.п., схема РС1 управления зарядом выполняет операцию заряда пусковых конденсаторов С41 и С42, образующих блок PW2 питания для запуска, посредством электроэнергии, соответствующей электроэнергии запуска, на основе заданной электроэнергии (напряжение Vch), подаваемой от внешнего источника питания, предусмотренного вне системы энергоснабжения, например обычного имеющегося в продаже источника питания или серийно выпускаемого сухого элемента питания. В результате, как показано на фиг.20, когда на переключатель SW1 выводится сигнал SC1 управления операциями низкого уровня с целью запуска блока 11В выработки энергии, в блок 16 управления выходом через переключатели SW2 и SW1 подается электроэнергия для запуска на основе напряжения заряда (напряжение соединительной контактной точки N43) пусковых конденсаторов С41 и С42. Следовательно, в этот момент, поскольку нет необходимости в качестве питания для запуска блока 10В выработки электроэнергии иметь средство питания, например, первичный элемент, блок выработки электроэнергии может использоваться в течение длительного времени без учета расходования ресурса элемента в рассматриваемом блоке питания для запуска.As for the initial operation in the power supply system according to this embodiment, as shown in FIG. 19, in the start control unit, the start operation from the initial state of the
Между тем, в случае повторного запуска блока 11В выработки энергии по аналогии с вышеупомянутым первым вариантом, если напряжение заряда на вспомогательном конденсаторе С11 схемы FVH формирования напряжения обратной связи соответствует или превышает напряжение (Vbat) электроэнергии для запуска, то в качестве электроэнергии для запуска в блок 16 управления выходом подается электроэнергия на основе напряжения заряда вспомогательного конденсатора С11. Если напряжение заряда меньше напряжения электроэнергии для запуска, то в качестве электроэнергии для запуска в блок 16 управления выходом подается электроэнергия на основе напряжения заряда пусковых конденсаторов С41 и С42 блока PW2 питания для запуска.Meanwhile, in the case of restarting the
Третий вариантThird option
Далее со ссылками на чертежи описывается третий вариант осуществления блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению.Next, with reference to the drawings, a third embodiment of the power generation unit used in the power supply system according to the present invention is described.
На фиг.21А представлена блок-схема с примером структуры блока управления запуском, используемого в третьем варианте осуществления блока выработки электроэнергии, который применяется в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению. Здесь одинаковые ссылочные позиции обозначают структуры, эквивалентные элементам в примерах в вышеупомянутых первом и втором вариантах, в связи с чем их описание упрощается или опускается.On figa presents a block diagram with an example of the structure of the launch control unit used in the third embodiment of the power generation unit, which is used in the power supply system according to the present invention. Here, the same reference numbers indicate structures equivalent to the elements in the examples in the aforementioned first and second embodiments, and therefore their description is simplified or omitted.
Что касается блока 15В управления запуском согласно примеру структуры (смотри фиг.17 и 18) по второму варианту, то его описание дано для случая, когда в качестве блока PW2 питания для запуска используется структура, включающая в себя пусковые конденсаторы С41 и С42, заряжаемые электроэнергией, подаваемой извне. Однако в блоке управления запуском, используемом в блоке выработки электроэнергии согласно этому примеру структуры, предусмотрено средство аккумулирования заряда, которое также выполняет функцию пусковых конденсаторов С41 и С42, а также вспомогательного конденсатора С11 (смотри фиг.7В), предусмотренного в схеме FVH формирования напряжения обратной связи, описанной в вышеупомянутом первом варианте осуществления.As for the
То есть, как показано на фиг.21А, блок 15С управления запуском, используемый в этом примере структуры, включает в себя переключатель SW1 и схему РС1 управления зарядом, структура которой эквивалентна схеме блока управления запуском (смотри фиг.7А и 17), описанного в примере структуры вышеупомянутых первого и второго вариантов, а также схему FVH формирования напряжения обратной связи, включающую в себя общее (единое) средство аккумулирования заряда для подачи электроэнергии для запуска и электроэнергии, используемой для продолжения операции производства энергии.That is, as shown in FIG. 21A, the
В качестве конкретной схемы FVH формирования напряжения обратной связи согласно этому примеру структуры, как показано на фиг.21В, можно, например, использовать схему, в которой предусмотрены: резистор R51 и общие конденсаторы С51 и С52, соединенные последовательно между контактной точкой N11 на стороне высокого потенциала, на которую подается электроэнергия (напряжение V1), вырабатываемая блоком 11 выработки энергии, и контактной точкой N12 на стороне низкого потенциала, на которую подается потенциал земли GND; стабилитроны D51 и D52, соединенные последовательно между соединительной контактной точкой N51 между сопротивлением R51 и общим конденсатором (вспомогательный блок хранения электроэнергии) С51 и контактной точкой N12 на стороне низкого потенциала; и диод D53, подсоединенный между соединительной контактной точкой N51 и контактной точкой N14 на одном из выводов переключателя SW1.As a specific feedback voltage generating circuit FVH according to this structure example, as shown in FIG. 21B, for example, you can use a circuit in which: a resistor R51 and common capacitors C51 and C52 connected in series between the contact point N11 on the high side the potential to which electric power is supplied (voltage V1) generated by the
Кроме того, в качестве схемы РС1 управления зарядом, как показано в качестве примера на фиг.21В, по существу аналогичной примеру принципиальной схемы для второго варианта, можно использовать структуру, в которой предусмотрены: резистор R41 ограничения электрического тока, переключающий транзистор Тr41, стабилитрон D43 и резисторы R43 и R44 для деления напряжения, соединенные последовательно между контактной точкой ввода N41, на которую подается электроэнергия (напряжение Vch) от внешнего источника питания, и контактной точкой N42 на стороне низкого потенциала; резистор R42 обнаружения напряжения, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr41 и контактной точкой ввода N41; и управляющий транзистор Тr42, подсоединенный между затвором переключающего транзистора Тr41 и контактной точкой N12 на стороне низкого потенциала.In addition, as the charge control circuit PC1, as shown as an example in FIG. 21B, which is essentially similar to the circuit example for the second embodiment, a structure can be used in which: an electric current limiting resistor R41, a switching transistor Tr41, a zener diode D43 and resistors R43 and R44 for dividing the voltage, connected in series between the contact point of input N41, which is supplied with electricity (voltage Vch) from an external power source, and contact point N42 on the low side potential of; a voltage detection resistor R42 connected between the gate of the switching transistor Tr41 and the input contact point N41; and a control transistor Tr42 connected between the gate of the switching transistor Tr41 and the contact point N12 on the low potential side.
Здесь часть напряжения с соединительной контактной точки N44 резисторов R43 и R44 для деления напряжения подается на затвор управляющего транзистора Тr42. Вдобавок соединительная контактная точка N43 между переключающим транзистором Тr41 и стабилитроном D43 подсоединена к соединительной контактной точке N51 схемы FVH формирования напряжения обратной связи, и на общие конденсаторы С51 и С52 подается либо напряжение (напряжение обратной связи) с соединительной контактной точки N51, создаваемое схемой FVH формирования напряжения обратной связи на основе электроэнергии (напряжение V1), подаваемой из блока 11 выработки энергии, либо напряжение с соединительной контактной точки N43 на основе электроэнергии (напряжение Vch), подаваемой от внешнего источника питания, в результате чего осуществляется заряд конденсаторов.Here, part of the voltage from the connecting contact point N44 of the resistors R43 and R44 for voltage division is supplied to the gate of the control transistor Tr42. In addition, the connecting contact point N43 between the switching transistor Tr41 and the zener diode D43 is connected to the connecting contact point N51 of the feedback voltage generating circuit FVH, and either voltage (feedback voltage) from the connecting contact point N51 generated by the forming circuit FVH is supplied to the common capacitors C51 and C52 feedback voltage based on the electric power (voltage V1) supplied from the
Далее со ссылками на чертежи описывается в основных чертах функционирование системы энергоснабжения, имеющей вышеописанную структуру.Next, with reference to the drawings, the operation of a power supply system having the structure described above is described in general terms.
На фиг.22 концептуально представлена начальная операция в системе энергоснабжения согласно этому варианту осуществления, а на фиг.23 концептуально представлена операция запуска системы энергоснабжения согласно этому варианту. Здесь описание операций, эквивалентных операциям в вышеупомянутых первом или втором вариантах, дается в упрощенном виде или опускается.On Fig conceptually presents the initial operation in the power supply system according to this variant implementation, and on Fig conceptually presents the operation of starting the power supply system according to this option. Here, a description of operations equivalent to operations in the aforementioned first or second embodiments is given in a simplified form or is omitted.
Что касается начальной операции в системе энергоснабжения согласно этому варианту, то, как показано на фиг.22, в блоке управления запуском перед операцией запуска из начального состояния блока 10С выработки электроэнергии, схема РС1 управления зарядом выполняет операцию заряда общих конденсаторов С51 и С52, предусмотренных в схеме FVH формирования напряжения обратной связи, электроэнергией, соответствующей электроэнергии для запуска, на основе заданной электроэнергии (напряжение Vch), подаваемой от внешнего источника питания, предусмотренного вне системы энергоснабжения. В результате, как показано на фиг.23, когда на переключатель SW1 выводится сигнал SC1 управления операциями, имеющий низкий уровень, для запуска блока 11 выработки энергии, в блок 16 управления выходом через переключатель SW1 подается электроэнергия для запуска на основе напряжения заряда (напряжение на соединительной контактной точке N51) общих конденсаторов С51 и С52. Таким образом, в этом варианте осуществления, поскольку нет необходимости иметь в качестве источника питания для запуска блока для производства электроэнергии средство питания, например первичный элемент питания, блок выработки электроэнергии может быть использован в течение длительного времени без учета расходования ресурса элемента питания в рассматриваемом источнике питания для запуска. Также, опуская структуру, к примеру, переключателя SW2, можно упростить схемную конфигурацию блока выработки электроэнергии и уменьшить размеры устройства.As for the initial operation in the power supply system according to this embodiment, as shown in FIG. 22, in the start control unit before the start operation from the initial state of the
Между тем, в этом варианте в случае повторного запуска блока выработки энергии электроэнергия для запуска на основе напряжения заряда общих конденсаторов С51 и С52 схемы FVH формирования напряжения обратной связи однозначно подается в блок 16 управления выходом. Здесь, если напряжение заряда меньше напряжения Vbat, соответствующего электроэнергии для запуска, операция запуска блока управления выходом и блока выработки энергии не выполняется. Однако в указанном случае пользователь системы энергоснабжения может обычным образом привести в действие блок выработки электроэнергии путем подачи электроэнергии (напряжение Vch) от внешнего источника питания через контактную точку ввода N41 и заряжая общий конденсатор С52.Meanwhile, in this embodiment, in case of restarting the power generation unit, electric power for starting based on the charge voltage of the common capacitors C51 and C52 of the feedback voltage generation circuit FVH is unambiguously supplied to the
Четвертый вариантFourth option
Далее со ссылками на чертежи описывается четвертый вариант осуществления блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению.Next, with reference to the drawings, a fourth embodiment of the power generation unit used in the power supply system according to the present invention is described.
На фиг.24 представлена блок-схема четвертого варианта блока выработки электроэнергии, используемого в систем энергоснабжения согласно настоящему изобретению. Здесь одинаковые ссылочные позиции обозначают структуры, эквивалентные структурам в вышеупомянутых первом и втором вариантах, в связи с чем их описание упрощается или опускается.24 is a block diagram of a fourth embodiment of a power generation unit used in power supply systems according to the present invention. Here, the same reference numbers denote structures equivalent to the structures in the aforementioned first and second embodiments, and therefore their description is simplified or omitted.
В вышеупомянутых втором и третьем вариантах (смотри фиг.17 и 21А) описан случай использования структуры, включающей в себя средство аккумулирования заряда (конденсаторы С41 и С42 или С51 и С52), способное заряжаться электроэнергией (электроэнергия от внешнего источника питания), подаваемой извне блока выработки электроэнергии в качестве блока питания для запуска, образующего блок управления запуском. Однако, как показано на фиг.24, конфигурация блока 10D выработки электроэнергии согласно этому варианту осуществления обеспечивает подачу в блок 16 управления выходом через блок 15 управления запуском в качестве электроэнергии для запуска части электроэнергии, хранимой в блоке 12 хранения электроэнергии.In the aforementioned second and third embodiments (see FIGS. 17 and 21A), a case is described of using a structure including a charge storage means (capacitors C41 and C42 or C51 and C52) capable of being charged with electricity (electricity from an external power source) supplied from outside the unit generating electricity as a power supply for launch, forming a launch control unit. However, as shown in FIG. 24, the configuration of the
В частности, как показано на фиг.25, схема блока 12D хранения электроэнергии, используемого в этом варианте (переключатель SW3, аккумулирующая схема CSC, схема VM для обнаружения напряжения, причем необходимо отметить, что на фиг.25 схема VM для обнаружения напряжения опущена), эквивалентна схеме блока 12А хранения электроэнергии, показанного на фиг.8, а также схеме, в которой для аккумулирующей схемы CSC дополнительно предусмотрен блок РС2 управления зарядом, имеющий ту же схемную конфигурацию, что и схема РС1 управления зарядом, показанная на фиг.18. Конфигурация блока 12D хранения электроэнергии обеспечивает подачу в блок 15D управления запуском в качестве электроэнергии для запуска электроэнергии, поступающей извне блока 10D выработки электроэнергии.In particular, as shown in FIG. 25, the circuit of the electric
Далее со ссылками на чертежи описывается в основных чертах функционирование системы энергоснабжения с вышеописанной структурой.Next, with reference to the drawings, the operation of the energy supply system with the above structure is described in general outline.
На фиг.25 концептуально представлена начальная операция в системе энергоснабжения согласно этому варианту, а на фиг.26 концептуально представлена операция запуска системы энергоснабжения согласно этому варианту осуществления. Здесь описание операций, эквивалентных операциям в вышеупомянутых первом или втором вариантах, дается в упрощенном виде или опускается.On Fig conceptually presents the initial operation in the power supply system according to this option, and on Fig conceptually presents the operation of starting the power supply system according to this variant implementation. Here, a description of operations equivalent to operations in the aforementioned first or second embodiments is given in a simplified form or is omitted.
Что касается начальной операции в системе энергоснабжения согласно этому варианту, то, как показано на фиг.25, в блоке управления запуском перед операцией запуска из начального состояния блока 10D выработки электроэнергии блок РС2 управления зарядом выполняет операцию заряда аккумулирующей схемы CSC (в частности, конденсаторов С21 и С22, показанных на фиг.8В), образующей блок 12D хранения электроэнергии, электроэнергией, по меньшей мере соответствующей электроэнергии для запуска, на основе заданной электроэнергии, подаваемой от внешнего источника питания, который предусмотрен вне системы энергоснабжения. Далее, как показано на фиг.26, когда на переключатель SW1 выдается сигнал SC1 управления операциями, имеющий низкий уровень, для запуска блока 11D выработки энергии, в блок 16 управления выходом через переключатели SW2 и SW1 подается электроэнергия для запуска на основе напряжения заряда аккумулирующей схемы CSC блока 12D хранения электроэнергии. Таким образом, в этом варианте, по аналогии с предшествующими вариантами, поскольку нет необходимости иметь в качестве источника питания для запуска блока выработки электроэнергии средство питания, например первичный элемент питания, блок выработки электроэнергии может быть использован в течение длительного времени без учета расходования ресурса элемента питания в рассматриваемом источнике питания для запуска, причем, упростив схему блока выработки электроэнергии, можно уменьшить размеры устройства.As for the initial operation in the power supply system according to this embodiment, as shown in FIG. 25, before the start operation from the initial state of the
В случае повторного запуска блока выработки энергии, по аналогии с вышеупомянутым первым вариантом, если напряжение заряда на вспомогательном конденсаторе С11 (смотри фиг.7В) схемы FVH формирования напряжения обратной связи соответствует или превышает напряжение Vbat электроэнергии для запуска, в блок 16 управления выходом подается электроэнергия для запуска на основе напряжения заряда вспомогательного конденсатора С11. Если напряжение заряда меньше напряжения Vbat, соответствующего электроэнергии для запуска, то в блок 16 управления выходом подается электроэнергия для запуска на основе напряжения заряда конденсаторов С21 и С22 (смотри фиг.8В) блока 12D хранения электроэнергии. Здесь, если напряжение заряда конденсаторов С21 и С22 блока 12D хранения электроэнергии меньше напряжения Vbat, соответствующего электроэнергии для запуска, операции запуска блока 16 управления выходом и блока 11 выработки энергии не выполняются. Однако в указанном случае пользователь системы энергоснабжения может обычно привести в действие блок выработки электроэнергии путем подачи заданной электроэнергии от внешнего источника питания и заряжая конденсаторы С21 и С22.In the case of restarting the power generation unit, by analogy with the aforementioned first option, if the charge voltage at the auxiliary capacitor C11 (see Fig. 7B) of the feedback voltage generating circuit FVH corresponds or exceeds the electric power voltage Vbat for starting, electric power is supplied to the
Между тем, в вышеупомянутых вариантах с первого по третий была описана структура, в которой множество средств аккумулирования заряда, таких как двухслойный конденсатор, фиксировано соединены последовательно в качестве аккумулирующей схемы CSC, используемой в блоках с 12А по 12D хранения электроэнергии. Однако настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами и может включать в себя средство аккумулирования заряда, имеющее любую другую структуру.Meanwhile, in the aforementioned first to third embodiments, a structure has been described in which a plurality of charge storage means, such as a two-layer capacitor, are fixedly connected in series as a CSC storage circuit used in
На фиг.27 показан конкретный пример схемы структуры, которую можно использовать в блоках хранения электроэнергии в вариантах с первого по четвертый блока выработки электроэнергии, применяемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению.FIG. 27 shows a specific example of a structure diagram that can be used in power storage units in the first to fourth power generation units used in the power supply system of the present invention.
Как показано на фиг.27, в конкретной схеме блока 12Е хранения электроэнергии согласно этому примеру структуры в качестве аккумулирующей схемы CSC можно, например, использовать схемную конфигурацию (так называемую конденсаторную батарею), включающую в себя: конденсатор С101, переключатель SW101 на два направления, конденсатор С102, переключатель SW102 на два направления, конденсатор С103, переключатель SW103 на два направления и конденсатор С104, соединенные последовательно между контактной точкой N61 с высоким потенциалом и контактной точкой N62 с низким потенциалом через контактные точки с N63 по N68; переключатели с SW104 по SW106 на два направления, подсоединенные соответственно между контактной точкой N61 и контактной точкой N64, между контактной точкой N61 и контактной точкой N66, и между контактной точкой N61 и контактной точкой N68; и переключатели с SW107 по SW109 на два направления, подсоединенные соответственно между контактной точкой N62 и контактной точкой N63, между контактной точкой N62 и контактной точкой N65, и между контактной точкой N62 и контактной точкой N67.As shown in FIG. 27, in a specific circuit of an electric
Здесь управление переключением переключателей с SW101 по SW103 и с SW104 по SW109 на два направления выполняется таким образом, что они синхронно устанавливаются в состояние ВКЛ/ВЫКЛ в “противоположные” моменты времени на основе неинвертированного сигнала SC2A и инверсного сигнала SC2R сигнала SC2 управления операциями, выдаваемого схемой VM обнаружения напряжения (или не показанным блоком 14 контроля/управления напряжением), схема которой (смотри фиг.8) эквивалентна схеме в вышеупомянутом первом варианте.Here, the control of switching the switches from SW101 to SW103 and from SW104 to SW109 in two directions is performed in such a way that they are synchronously set to ON / OFF at “opposite” times based on the inverted signal SC2A and the inverse signal SC2R of the operation control signal SC2 provided by a voltage detection circuit VM (or a voltage monitoring /
В блоке 12Е хранения электроэнергии, имеющем указанную схему, переключение переключателей с SW101 по SW103 на два направления в состояние ВКЛ и переключение переключателей с SW104 по SW109 на два направления в состояние ВЫКЛ выполняется на основе неинвертированного сигнала SC2A и инвертированного сигнала SC2R сигнала SC2 управления операциями, выдаваемого схемой VM обнаружения напряжения. Также обеспечивается последовательное соединение конденсаторов с С101 по С104 между контактными точками N61 и N62, а переключатель SW3 устанавливается в состояние ВКЛ. В результате выполняется операция заряда последовательно соединенных конденсаторов с С101 по С104 электрическим зарядом на основе электроэнергии (напряжение V1), производимой блоком выработки энергии.In the electric
С другой стороны, переключатели с SW101 по SW103 на два направления переключаются в состояние ВЫКЛ, а переключатели с SW104 по SW109 на два направления переключаются в состояние ВКЛ. Также конденсаторы с С101 по С104 соединяются параллельно между контактной точкой ввода N21 и контактной точкой N22, а переключатель SW3 устанавливается в состояние ВЫКЛ. Вслед за этим выполняется операция разряда для выдачи (разряда) электроэнергии, соответствующей электрическому заряду, накопленному в конденсаторах с С101 по С104.On the other hand, the two-way switches SW101 to SW103 switch to the OFF state, and the two-way switches SW104 to SW109 switch to the ON state. Also, capacitors C101 to C104 are connected in parallel between the input contact point N21 and the contact point N22, and switch SW3 is set to OFF. Following this, a discharge operation is performed to issue (discharge) electricity corresponding to the electric charge accumulated in the capacitors C101 to C104.
Как было описано выше, значение емкости каждого конденсатора, образующего аккумулирующую схему CSC, может быть уменьшено в m2 раз (в 16 раз в данном примере) путем выполнения операции заряда посредством переключения m (m=4 в этом примере) конденсаторов в состояние последовательного соединения по сравнению со случаем, когда аккумулирующая схема CSC образована одним конденсатором. Следовательно, когда токовая компонента (электрический ток заряда) электроэнергии, выдаваемой блоком 11 выработки энергии, уменьшается в m раз (в 4 раза) в соответствии с количеством подсоединенных конденсаторов либо электрический ток заряда поддерживается постоянным, время заряда может быть уменьшено в m раз (в 4 раза). С другой стороны, при выполнении операции разряда путем переключения конденсаторов с С101 по С104 в состояние параллельного соединения и выдачи электроэнергии в качестве электроэнергии питания на устройство через вышеописанный блок преобразования напряжения значения емкости конденсаторов, образующих аккумулирующую схему CSC, может быть увеличено до значения, равного общей сумме значений емкости соответствующим образом соединенных конденсаторов с С101 по С104, в результате чего повышается нагрузочная способность системы.As described above, the capacitance value of each capacitor forming the CSC storage circuit can be reduced by a factor of m2 (16 times in this example) by performing a charge operation by switching m (m = 4 in this example) capacitors to the state of series connection according to compared with the case when the accumulating circuit CSC is formed by a single capacitor. Therefore, when the current component (electric charge current) of the electric power supplied by the
Внешняя формаOuter form
Далее со ссылками на чертежи описываются внешние формы (формы внешней оболочки), применимые для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.Next, with reference to the drawings, the external forms (external shell forms) that are applicable to the power supply system according to the present invention are described.
На фиг.28А-28F показаны конкретные примеры внешней формы, применимые к системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению, а на фиг.29А-29С показаны внешние формы, применимые к системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению, и соответствие между указанными формами и внешними формами химических элементов питания общего назначения.On figa-28F shows specific examples of the external form applicable to the power supply system according to the present invention, and on figa-29C shows the external form applicable to the power supply system according to the present invention, and the correspondence between these forms and external forms of chemical batteries general purpose.
В системе энергоснабжения, имеющей вышеописанную конструкцию, как показано в качестве примеров на фиг.28А-28F, внешняя форма системы с блоком 10 выработки энергии, формируемым в виде модуля (который далее называется "модуль выработки энергии"), и топливным узлом 20, сочлененным с модулем 10 выработки энергии через блок I/F 30, либо в виде объединения этих элементов, выполнена таким образом, что внешняя форма и размеры эквивалентны одному из круглых элементов 41, 42 или 43 питания, которые широко используются в качестве химических элементов питания общего назначения, удовлетворяющих стандарту JIS или международным стандартам, либо эквивалентны элементам, имеющим специальную форму (не круглые элементы) 44, 45 и 46, удовлетворяющую стандартам на эти элементы. Также внешняя форма выбрана таким образом, что электроэнергия, генерируемая модулем 100 выработки электроэнергии, может выводиться через положительный (+) и отрицательный (-) электродные зажимы для каждого варианта формы, показанного на фиг.28А-28F.In the power supply system having the above-described structure, as shown as examples in FIGS. 28A-28F, the external form of the system with the
Между тем, каждая конструкция модуля 10 выработки энергии, смонтированного в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению, может быть реализована в виде микросхемы с размерами порядка миллиметра или микрона либо выполнена в виде "микроэнергоблока" путем использования существующей технологии микрообработки. Кроме того, применение в качестве блока 11 выработки энергии в модуле 10 выработки энергии топливного элемента или т.п., способного обеспечить высокую эффективность использования энергии, может уменьшить количество топлива для производства энергии, необходимое для обеспечения емкости батареи, эквивалентной (или превышающей) емкость существующего химического элемента питания, до относительно малого значения. Также можно с успехом реализовать систему энергоснабжения, совместимую с существующей сухой батареей по внешней форме, размерам и электрическим свойствам.Meanwhile, each design of the
В частности, например, в состоянии, когда положительный электродный зажим расположен на верхней части модуля 10 выработки энергии, а отрицательный электродный зажим расположен на стороне топливного узла 20 и топливный узел 20 сочленен с модулем 10 выработки энергии, используется конструкция, в которой топливный электрод 111 основного корпуса 110 топливного элемента (смотри фиг.4) электрически соединен с отрицательным электродным зажимом, а воздушный электрод 112 электрически соединен с положительным электродным зажимом соответственно посредством, например, проводных соединений или т.п. Между тем, в блоке выработки энергии, в котором применяется средство выработки энергии, отличное от вышеописанного топливного элемента, используется конструкция, в которой выходные зажимы соответствующих генераторов энергии электрически соединены с положительным электродным зажимом и отрицательным электродным зажимом.In particular, for example, in a state where the positive electrode clip is located on the upper part of the
В частности, круглые формы 41, 42 и 43 обычно широко применяются для марганцевых сухих батарей, щелочных батарей, никель-кадмиевых батарей, литиевых батарей и т.п., которые имеются в широкой продаже и имеют внешнюю форму, например, цилиндрического типа, поддерживаемому многими устройствами (цилиндрического типа - фиг.28А), в виде пуговицы, используемой в ручных часах и других подобных устройствах (фиг.28В), и в форме монеты, используемой в камерах, электронных записных книжках и т.п. (фиг.28С).In particular, round shapes 41, 42, and 43 are typically widely used for manganese dry batteries, alkaline batteries, nickel cadmium batteries, lithium batteries, and the like, which are commercially available and have an external shape, for example, of a cylindrical type, supported many devices (cylindrical type - figa), in the form of buttons used in wrist watches and other similar devices (figv), and in the form of coins used in cameras, electronic notebooks, etc. (Fig.28C).
С другой стороны, некруглые элементы 44, 45 и 46 имеют внешнюю форму специального типа, которая разрабатывается индивидуально (на заказ) в соответствии с формой или т.п. устройства, в котором они должны использоваться, например компактная камера, цифровая фотокамера или т.п. (фиг.28D); в частности, вариант углового типа, который позволяет уменьшить размеры и массу портативного акустического устройства или т.п. (фиг.28Е); плоского типа, где конструкция электродов позволяет уменьшить толщину, увеличить емкость или обеспечить функцию управления зарядом для персонального компьютера типа ноутбук, мобильного телефона или т.п. (фиг.28F) и других подобных устройств.On the other hand,
В системе энергоснабжения согласно этому варианту осуществления может быть с успехом реализована форма существующих элементов, показанная на фиг.28А-28F. Например, как показано на фиг.29А и 29В, можно создать конструкцию, внешние размеры которой (например, длина La и диаметр Da), при сочленении топливного узла 20 с модулем 10 выработки энергии или при их исполнении в виде единого модуля фактически эквивалентны внешним размерам (например, длина Lp и диаметр Dp) и форме указанного химического элемента питания 47 общего назначения, показанного на фиг.29С.In the power supply system according to this embodiment, the shape of the existing elements shown in FIGS. 28A-28F can be successfully implemented. For example, as shown in FIGS. 29A and 29B, it is possible to create a structure whose external dimensions (for example, length La and diameter Da), when articulating the
Между тем, на фиг.29А-29С показана лишь концептуальная взаимосвязь между съемной конструкцией системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению (сочленение) и внешней формы, причем здесь не учитывается конкретная конструкция электродов и другие особенности. Связь между съемной конструкцией модуля 10 выработки энергии и топливного узла 20 и конструкцией электродов при использовании в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению различных форм элементов питания будет подробно описано ниже в связи с просмотренным ниже вариантом.Meanwhile, on figa-29C shows only a conceptual relationship between the removable structure of the power supply system according to the present invention (articulation) and external shape, and this does not take into account the specific design of the electrodes and other features. The relationship between the removable structure of the
Кроме того, следует иметь в виду, что любая из внешних форм, показанных на фиг.28А-28F и фиг.29А-29С, является просто примером химического элемента питания, который имеется в продаже и удовлетворяет стандартам Японии, либо расположено в устройстве и распространяется или продается вместе с ним. Здесь показана лишь часть примеров, с которыми можно использовать настоящее изобретение, то есть можно применить и другие внешние формы для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению, отличные от вышеописанных конкретных примеров. Например, указанные внешние формы совпадают с формами химических элементов питания, которые распространяются или продаются по всему миру, либо химических элементов, которые найдут практическое использование в будущем, при этом очевидно, что эти внешние формы могут быть разработаны таким образом, чтобы они соответствовали электрическим характеристикам.In addition, it should be borne in mind that any of the external forms shown in figa-28F and figa-29C is just an example of a chemical battery that is commercially available and meets the standards of Japan, or located in the device and distributed or sold with him. Here is shown only part of the examples with which the present invention can be used, that is, other external forms for the power supply system according to the present invention can be used, different from the above specific examples. For example, these external forms coincide with the forms of chemical nutrients that are distributed or sold around the world, or chemical elements that will find practical use in the future, while it is obvious that these external forms can be designed in such a way that they correspond to electrical characteristics .
Далее со ссылками на чертежи подробно описывается взаимосвязь между съемной конструкцией модуля 10 выработки энергии и топливного узла 20 и конструкцией электродов при использовании в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению каждой из вышеописанных форм элементов питания.Next, with reference to the drawings, the relationship between the removable structure of the
Первый вариант съемной конструкцииThe first version of the removable design
На фиг.30А-30D схематически показаны внешние формы топливного узла системы энергоснабжения согласно первому варианту съемной конструкции настоящего изобретения при видах сверху, спереди, сбоку и сзади. На фиг.31А-31С показана съемная конструкция модуля выработки энергии и топливного узла в системе энергоснабжения согласно варианту осуществления. Как показано на фиг.30А-30D и фиг.30Е-30Н, структура системы энергоснабжения согласно этому варианту включает в себя: топливный узел 51 (соответствующий топливному узлу 20), который заправляется топливом для производства энергии при заданных условиях; и держатель 52, выполняющий функцию модуля 10 выработки энергии и блока I/F 30, в котором размещается съемный топливный узел. Если топливный узел 51 представляет собой прозрачную оболочку из разлагающегося полимера, которая заправляется топливом FL и не используется, внешняя поверхность оболочки покрыта кожухом 53 для защиты от таких разлагающих факторов, как бактерии. Кроме того, при монтаже топливного узла 51, как описывается ниже, достаточно будет снять кожух 53 с топливного узла 51. Вдобавок, поскольку топливный узел 51 представляет собой прозрачную оболочку, на которую нанесена указательная шкала 51с, можно узнать, сколько прозрачного топлива осталось.On figa-30D schematically shows the external form of the fuel node of the power supply system according to the first embodiment of the removable structure of the present invention in top, front, side and rear views. On figa-31C shows the removable structure of the power generation module and the fuel node in the power supply system according to a variant implementation. As shown in FIGS. 30A-30D and FIGS. 30E-30H, the structure of the power supply system according to this embodiment includes: a fuel assembly 51 (corresponding to the fuel assembly 20) that is fueled to produce energy under predetermined conditions; and a
Конфигурация держателя 52 в общем случае включает в себя: блок 52а выработки энергии, в котором размещены модуль 10Х выработки энергии, и блок I/F 30, имеющие конструкцию, эквивалентную конструкции каждого из вышеописанных вариантов, и где предусмотрен положительный электродный зажим EL(+); противоположный блок 52b, в котором предусмотрен отрицательный электрод EL(-); соединительный блок 52с, который электрически соединяет блок 52а выработки энергии с противоположным блоком 52b и электрически соединяет блок 52а выработки энергии с отрицательным электронным зажимом EL(-). Пространство SP1, ограниченное блоком 52а выработки энергии, противоположным блоком 52b и соединительным блоком 52с, образует место для размещения топливного узла 51 при его сочленении с системой. Держатель 52 включает в себя: выпуклую часть 52d, обладающую упругостью пружины или подобное свойство вокруг контактной части противоположного блока 52b, и имеет отверстие по центру (смотри фиг.66А); и канал 52е для сбора побочных продуктов, соединяющий отверстие в выпуклой части 52d с каналом 17а подачи побочных продуктов модуля 10 выработки энергии. Благодаря тому что на держателе 52 вместо указательной шкалы 51с топливного узла 51 нанесена указательная шкала 52h, можно определить количество оставшегося прозрачного топлива. Когда соединительный блок 52с непрозрачен, визуальный контроль можно без труда обеспечить, используя указательную шкалу 52h.The configuration of the
В системе энергоснабжения, имеющей конструкцию, показанную на фиг.31А, порт 51а подачи топлива (с одной стороны), в котором предусмотрен клапан 24А подачи топлива (смотри фиг.34, описанную ниже) топливного узла 51, входит в контакт с держателем 52, и эта контактная точка образует опорную точку, а за другую сторону 51b топливный узел 51 вставляют вращательным движением, в результате чего топливный узел 51, с которого снят кожух 53, проникает (стрелка Р2 на чертеже) в пространство SP1, ограниченное блоком 52а выработки энергии, противоположным блоком 52b и соединительным блоком 52с. В результате, как показано на фиг.31В, нижняя часть (другая сторона) 51b топливного узла 51 входит в контакт с противоположным блоком 52b, и топливный узел располагается в пространстве SP1. В этот момент трубка 52f подачи топлива (смотри фиг.34, описанную ниже), которая может являться каналом подачи топлива, нажимает на клапан 24А подачи топлива, состояние которого фиксируется пружиной, в результате чего обеспечивается предотвращение утечки топлива из топливного узла 51. Также топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 51, автоматически подается в модуль 10Х выработки энергии благодаря поверхностному натяжению в капиллярной трубке 52g и трубке 52f для подачи топлива.In the power supply system having the structure shown in FIG. 31A, the
Между тем, как показано на фиг 31С, вся периферийная часть оболочки может быть покрыта и герметизирована кожухом 54, который защищает периферийную часть неиспользуемой системы энергоснабжения, имеющей топливный узел 51, сочлененный с блоком-держателем 52, от разлагающих факторов, таких как бактерии, и система энергоснабжения в таком виде может продаваться. В указанном случае при использовании в качестве источника питания для какого-либо устройства или т.п. кожух 54 снимается, а затем монтируется источник питания. Кроме того, при использовании этой конструкции в качестве блока выработки энергии для модуля выработки энергии, средство производства энергии для выработки энергии путем реакции топлива для производства энергии из топливного узла 51 с компонентой (кислород или т.п.), входящей в состав атмосферного воздуха, как это происходит в топливном элементе или т.п., потери топлива для производства энергии, получающиеся в результате выработки ненужной энергии, когда система энергоснабжения либо не используется, либо неправильно функционирует, могут быть предотвращены путем перекрытия отверстия для воздуха 110а (смотри фиг.34, которая будет описана ниже), используемое для всасывания кислорода кожухом. Также можно управлять рабочим состоянием модуля выработки энергии, переводя его в состояние, в котором выполняется операция генерирования энергии, только после снятия кожуха 54 при сочленении системы энергоснабжения с устройством.Meanwhile, as shown in FIG. 31C, the entire peripheral part of the casing can be covered and sealed with a
Здесь, когда топливный узел 51 размещен в пространстве SP1 и сочленен с держателем 52, система энергоснабжения выполнена таким образом, что ее внешняя форма и размеры оказываются по существу эквивалентными форме и размерам вышеописанного цилиндрического химического элемента питания общего назначения (см. фиг.28А-29С). Вдобавок, в этот момент, когда топливный узел 51 нормально размещен в пространстве SP1, предпочтительно, чтобы на другую сторону 51b топливного узла 51 оказывалось давление с соответствующим усилием, с тем чтобы обеспечить надежный в контакт и соединение порта 51а для подачи топлива топливного узла 51 с каналом подачи топлива на стороне блока 52а выработки энергии, и чтобы другая сторона 51b топливного узла 51 была соединена с контактной частью противоположного блока 52b путем приложения соответствующего нажимного усилия для предотвращения случайного отделения топливного узла 51 от держателя 52.Here, when the
В частности, как показано на фиг.31А и 31В, между вогнутой частью, на которой расположен контакт 24В для отвода побочных продуктов, сформированной на другой стороне 51b топливного узла 51, для сбора воды или т.п. в виде побочного продукта, и выпуклой частью 52d, обладающей упругостью или подобным свойством вокруг контактной части противоположного блока 52b, может быть применен механизм сцепления. Тогда под воздействием выпуклой части 52d происходит переход клапана 24В для отвода побочных продуктов из закрытого состояния в открытое состояние и соединение с каналом 52Е для сбора побочных продуктов. Таким образом, побочный продукт может собираться и удерживаться в пространстве для побочных продуктов, заранее предусмотренном в топливном узле 51, через канал 52Е для сбора побочных продуктов.In particular, as shown in FIGS. 31A and 31B, between the concave portion on which the
В результате в блок 11 выработки энергии модуля 10 выработки энергии может быть подано топливо для производства энергии, заправленное в топливный узел, а в блок 16 управления выходом из блока 15 управления запуском в соответствии с изменением напряжения заряда блока 12 хранения электроэнергии, как это было описано для процесса функционирования системы (смотри фиг.11), будет подаваться электроэнергия для запуска. Затем в блоке 11 выработки энергии генерируется заданная электроэнергия, которая накапливается в блоке 12 хранения электроэнергии и подается в блок 15 управления запуском в качестве электроэнергии, используемой для создания напряжения обратной связи.As a result,
Вдобавок, когда система энергоснабжения согласно этому варианту осуществления вставляется в заданное устройство DVC, электроэнергия, производимая блоком 11 выработки энергии и хранимая в блоке 12 хранения электроэнергии, выдается в качестве электроэнергии (электроэнергии питания) для приведения в действие контроллера CNT, входящего состав устройства DVC, через положительный электродный зажим EL(+), предусмотренный в основном блоке-держателе 52а, и отрицательный электродный зажим EL(-), предусмотренный в противоположном блоке 52b (начальная операция).In addition, when the power supply system according to this embodiment is inserted into the predetermined DVC device, the electric power generated by the
Таким образом, система энергоснабжения согласно настоящему изобретению может обеспечить полностью совместимую систему энергоснабжения, с которой легко обращаться, так же как с известным химическим элементом питания общего назначения, причем эта система имеет внешнюю форму и размеры (в данном примере - цилиндрическая форма), совпадающие или аналогичные форме и размерам химического элемента питания общего назначения, и может вырабатывать электроэнергию, имеющую одинаковые или подобные электрические характеристики. Соответственно, электроэнергия может подаваться на устройства, такие как существующие портативные устройства, в качестве рабочей электроэнергии подобно тому, как это происходит при использовании химического элемента питания общего назначения.Thus, the power supply system according to the present invention can provide a fully compatible power supply system that is easy to handle, as well as a well-known general purpose chemical power cell, this system having an external shape and dimensions (in this example, a cylindrical shape) matching or similar to the shape and size of a general purpose chemical power cell, and can generate electricity having the same or similar electrical characteristics. Accordingly, electricity can be supplied to devices, such as existing portable devices, as working electricity, similar to what happens when a general-purpose chemical battery is used.
В частности, в системе энергоснабжения согласно этому варианту, когда в качестве модуля выработки энергии используется конструкция с топливным элементом, а в качестве топливного узла, конфигурация которого предусматривает присоединение или отсоединение к/от блока 52а выработки энергии (модуль 10Х выработки энергии) без каких-либо ограничений, используется вышеописанная разлагающаяся пластмасса, может быть достигнута высокая эффективность использования энергии при уменьшении воздействия (нагрузки) на окружающую среду. Таким образом, можно с успехом решить проблемы, касающиеся окружающей среды и связанные с выбрасыванием существующих химических элементов питания или их захоронением, либо проблемы эффективности использования энергии.In particular, in the energy supply system according to this embodiment, when a structure with a fuel cell is used as the energy generation module, and as a fuel assembly, the configuration of which involves connecting or disconnecting to / from the
Вдобавок, в системе энергоснабжения согласно этому варианту, поскольку пространство SP1 на стороне блока-держателя 52, в котором размещается топливный узел 51, имеет открытый доступ, топливный узел 51 можно легко присоединять к блоку-держателю 52 при зажиме противоположных боковых частей топливного узла 51, при этом топливный узел 51 вынимается через одну из двух открытых сторон путем выталкивания топливного узла 51 через другую открытую сторону, в результате чего обеспечивается легкое и надежное удаление топливного узла 51.In addition, in the power supply system according to this embodiment, since the space SP1 on the side of the holding
Второй вариант съемной конструкцииThe second option is a removable design
На фиг.32А-32С схематически показана внешняя форма топливного узла системы энергоснабжения согласно второму варианту съемной конструкции настоящего изобретения при видах спереди, сбоку и сзади.On figa-32C schematically shows the external shape of the fuel node of the power supply system according to the second variant of the removable structure of the present invention in front, side and rear views.
На фиг.32D-32F схематически показана внешняя форма держателя системы энергоснабжения согласно второму варианту съемной конструкции настоящего изобретения при видах спереди, сверху, сзади и сбоку, а на фиг.33А-33С показана съемная конструкция модуля выработки энергии и топливного узла в системе энергоснабжения согласно этому варианту.32D-32F schematically shows the external form of the holder of the power supply system according to the second embodiment of the removable structure of the present invention in front, top, rear and side views, and FIGS. 33A-33C show the removable structure of the power generation module and the fuel assembly in the power supply system according to to this option.
Как показано фиг.32А-32F, структура системы энергоснабжения согласно этому варианту включает в себя: прозрачный топливный узел 71, который заправляется топливом при заданных условиях; и держатель 62, выполненный таким образом, что в нем может размещаться несколько топливных узлов 71. Здесь, поскольку топливный узел 71 имеет конструкцию и функции, эквивалентные первому варианту, его описание опускается.As shown in FIGS. 32A-32F, the structure of the power supply system according to this embodiment includes: a
Конфигурация держателя 72, выполняющего функцию модуля 10 выработки энергии и блока I/F 30, в общем случае включает в себя: блок 72а выработки энергии, в котором размещается модуль 10Х выработки энергии и в котором предусмотрены положительный электродный зажим EL(+) и отрицательный электродный зажим EL(-) на одной и той же стороне; верхняя крышка 72b, выполненная таким образом, что между ней и блоком 72а выработки энергии имеется пространство SP2; и открывающаяся/закрывающаяся крышка 72с, которая позволяет помещать топливный узел 71 в пространство SP2 и вынимать его оттуда, а также оказывает давление на топливный узел 71, размещенный в пространстве SP2, и фиксирует его.The configuration of the
В систему энергоснабжения, имеющую указанную конструкцию, как показано на фиг.33А, при открытом состоянии открывающейся/закрывающейся крышки 72с держателя 72 и открытом с одной стороны пространстве SP2 вставляют множество (в этом примере - 2) топливных узлов 71, после чего открывающуюся/закрывающуюся крышку 72с закрывают, как показано на фиг.33В и 33С. В результате топливные узлы 71 размещаются в пространстве SP2, а открывающаяся/закрывающаяся крышка 72с давит на другой конец 71b топливных узлов 71, вследствие чего порт 71а подачи топлива топливного узла 71 входит в контакт с каналом подачи топлива (не показан) на стороне блока 72а для производства энергии. Вслед за этим происходит разблокирование функции предотвращения утечки топлива из топливного узла 71, и топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 71, подается в модуль 10Х выработки энергии, входящий в блок 72а выработки энергии, через канал подачи топлива.A plurality of (in this example, 2)
Здесь система энергоснабжения выполнена таким образом, что ее внешняя форма и размеры фактически эквивалентны форме и размерам, например, вышеописанного химического элемента питания, имеющего специальную форму (см. фиг.28D-28G), когда топливные узлы 71 размещены в пространстве SP2 и сочленены с держателем 72. В результате, по аналогии с данным вариантом можно реализовать полностью совместимую портативную систему энергоснабжения, которая имеет внешнюю форму и электрические характеристики, одинаковые или эквивалентные существующим химическим элементам питания. Также путем соответствующего выбора конструкции устройства для генерирования энергии, используемого в модуле выработки энергии, или материала, из которого выполнен съемный топливный узел, можно значительно уменьшить воздействие на окружающую среду и с успехом решить проблемы, связанные с воздействием на окружающую среду при выбрасывании или захоронении существующих химических элементов питания, либо проблемы, связанные с эффективностью использования энергии.Here, the power supply system is designed in such a way that its external shape and dimensions are practically equivalent to the shape and dimensions of, for example, the above-described chemical battery having a special shape (see FIG. 28D-28G) when the
Конкретный пример конструкцииConcrete Construction Example
Далее со ссылками на чертежи описывается конкретный пример конструкции всей системы энергоснабжения, для которой применим любой из предшествующих вариантов (включая каждый из примеров конструкции).Next, with reference to the drawings, a specific construction example of the entire power supply system is described, for which any of the preceding embodiments (including each of the construction examples) is applicable.
На фиг.34 показан конкретный пример конструкции системы энергоснабжения в целом согласно настоящему изобретению. Кроме того, на фиг.35А и 35В показан пример конструкции блока для реформинга топлива, используемого в этом конкретном примере конструкции. Здесь определено, что в качестве блока 11 выработки энергии, предусмотренного в модуле выработки энергии, используется тип топливного элемента с реформингом топлива. Кроме того, делаются соответствующие ссылки на каждый из предшествующих вариантов и каждый из примеров конструкции, при этом одинаковые ссылочные позиции обозначают эквивалентные конструкции, что упрощает их объяснение.On Fig shows a specific example of the design of the power supply system as a whole according to the present invention. In addition, FIGS. 35A and 35B show an example of the construction of a fuel reforming unit used in this specific construction example. It is determined that, as the
Как показано на фиг.34, в системе энергоснабжения 1А согласно данному конкретному примеру конструкции имеется модуль 10 выработки энергии и топливный узел 20, конструкция которого позволяет закреплять и снимать его посредством блока I/F 30, как показано на фиг.2, причем система энергоснабжения 1А в целом имеет цилиндрическую внешнюю форму, как показано на фиг.28А или фиг.29С.As shown in FIG. 34, in the
Кроме того, эти конструкции (в частности, модуль 10 выработки энергии) занимают небольшой объем благодаря использованию технологии микрообработки или т.п., а конфигурация системы энергоснабжения такова, что ее внешние размеры эквивалентны аналогичным размерам химического элемента питания общего назначения. Конструкция модуля 10 выработки энергии в общем случае включает в себя: основной корпус (блок топливного элемента) 110 топливного элемента, который располагается вдоль боковой поверхности цилиндрической формы; блок 160Х для реакции реформинга в парах, который снабжен нагревателем для установки заданной температуры в топливном канале с полостью, имеющем глубину и ширину не более 500 мкм соответственно; блок 160Y осуществления реакции конверсии водой, снабженный нагревателем для установки заданной температуры в топливном канале с полостью, имеющем глубину и ширину не более 500 мкм соответственно; блок 160Z реакции селективного окисления, снабженный нагревателем для установки заданной температуры в топливном канале с полостью, имеющем глубину и ширину не более 500 мкм соответственно; интегральная схема управления 90, которая реализована в виде микросхемы, расположенной в модуле 10 выработки энергии, и в которой смонтированы блок 12 хранения электроэнергии, блок 13 преобразования напряжения, блок 14 контроля/управления напряжением, блок 15 управления запуском и т.п.; множество отверстий (щелей) для воздуха 110а, которые прорезаны в боковой цилиндрической поверхности модуля 10 выработки энергии в направлении воздушных электродов 112 основного корпуса 110 топливного элемента и через которые осуществляется забор внешнего воздуха; блок 17 сбора-сепарации, который превращает в жидкость (конденсирует) побочный продукт (вода или т.п.), создаваемый на воздушном электроде 112, выделяет и собирает его; канал 17а подачи побочного продукта, по которому подают часть собранного побочного продукта в блок 160Х реакции реформинга в парах и блок 160Y осуществления реакции конверсии водой; и выпускное отверстие 110b, которое прорезано в верхнем торце цилиндра к воздушному электроду 112 основного корпуса 110 топливного элемента и через которое осуществляется вывод побочного продукта (углекислый газ или т.п.) в качестве несобранного вещества, которое создается по меньшей мере на стороне топливного электрода 111 основного корпуса 110 топливного элемента или в блоке 160Х реакции реформинга в парах и блоке 160Z реакции селективного окисления, вне модуля выработки энергии. Внутри колоннобразного модуля 10 выработки энергии предусмотрены компоненты, не относящиеся к основному корпусу 110 топливного элемента.In addition, these structures (in particular, the power generation module 10) occupy a small volume due to the use of microprocessing technology or the like, and the configuration of the power supply system is such that its external dimensions are equivalent to the similar dimensions of a general purpose chemical battery. The design of the power generation module 10 generally includes: a main body (fuel cell unit) 110 of a fuel cell that is disposed along a side surface of a cylindrical shape; block 160X for the reforming reaction in pairs, which is equipped with a heater for setting a predetermined temperature in the fuel channel with a cavity having a depth and width of not more than 500 μm, respectively; a water conversion reaction unit 160Y provided with a heater for setting a predetermined temperature in the fuel channel with a cavity having a depth and width of not more than 500 μm, respectively; a selective oxidation reaction unit 160Z provided with a heater for setting a predetermined temperature in the fuel channel with a cavity having a depth and width of not more than 500 μm, respectively; an integrated control circuit 90, which is implemented as a microcircuit located in the power generation unit 10, and in which the power storage unit 12, the voltage conversion unit 13, the voltage control / control unit 14, the start control unit 15, and the like are mounted; a plurality of holes (slots) for air 110a, which are cut in the lateral cylindrical surface of the power generation module 10 in the direction of the air electrodes 112 of the fuel cell main body 110 and through which external air is drawn; a collection-separation unit 17, which turns into a liquid (condenses) a by-product (water or the like) created on the air electrode 112, releases and collects it; a by-product supply channel 17a, through which a portion of the collected by-product is supplied to the steam reforming reaction unit 160X and the water conversion reaction unit 160Y; and an outlet 110b which is cut in the upper end of the cylinder to the air electrode 112 of the fuel cell main body 110 and through which the by-product (carbon dioxide or the like) is withdrawn as an unassembled substance that is created at least on the side of the fuel electrode 111 of the fuel cell main body 110 or in the steam reforming unit 160X and the selective oxidation reaction unit 160Z, outside the power generation unit. Inside the columnar
Подобно конструкции, показанной на фиг.48, конфигурация топливного узла 20 (51, 71) в общем случае включает в себя по меньшей мере: полость, которая заправляется топливом FL для производства энергии, подаваемым в блок 11 выработки энергии; полость для фиксированного удерживания побочного продукта (воды); клапан 24А подачи топлива (средство предотвращения утечки топлива), который соединен с модулем 10 выработки энергии и предотвращает утечку топлива FL для производства энергии. Здесь, как упоминалось выше, топливный узел 20 выполнен из разлагающейся пластмассы.Similar to the design shown in FIG. 48, the configuration of the fuel assembly 20 (51, 71) generally includes at least: a cavity that is fueled with fuel FL to produce energy supplied to the
Когда топливный узел 20, имеющий указанную конструкцию, сочленен с модулем 10 выработки энергии через блок I/F 30, трубка 52f для подачи топлива, предусмотренная со стороны модуля 10 выработки энергии, оказывает давление на клапан 24А подачи топлива, чье состояние зафиксировано пружиной, в результате чего реализуется функция предотвращения утечки топлива из топливного узла 51. Также топливо FL для производства энергии, заправленное в топливный узел 51, автоматически подается в модуль 10 выработки энергии (блок 16b управления топливом) благодаря поверхностному натяжению через трубку 52f подачи питания или капиллярную трубку 52g. Вдобавок, когда топливный узел 20 отделяется от модуля 10 выработки энергии и блока I/F 30, клапан 24А подачи топлива вновь закрывается под воздействием упругой пружины, в результате чего может быть предотвращена утечка топлива FL для производства энергии.When the
Конфигурация блока I/F 30 включает в себя: канал подачи топлива (трубка 52f подачи топлива) для подачи топлива FL для производства энергии, заправленного в топливный узел 20, в блок 11 выработки энергии; и канал 52Е для сбора побочного продукта для подачи в топливный узел 20 всего или части побочного продукта (вода), который образуется и собирается в блоке 11 выработки энергии.The configuration of the I /
Между тем, хотя это не показано, возможна конструкция топливного узла 20 или блока I/F 30, в которой предусмотрено средство выявления остаточного количества (топлива) для определения остаточного количества топлива FL для производства энергии, заправленного в топливный узел 20, или средство стабилизации топлива для стабилизации состояния заправленного топлива для производства энергии, как показано на фиг.49 и 60.Meanwhile, although not shown, a
Здесь блок 160Х для реакции реформинга в парах и блок 160Y осуществления реакции конверсии водой в качестве воды, необходимой для реакции, используют либо воду, которая создается в основном корпусе 110 топливного элемента и подается через канал 17а подачи побочного продукта, либо воду, заправленную в топливный узел 51 вместе с топливом FL для производства энергии. Также из модуля 10 выработки энергии через выпускное отверстие 110b выпускается небольшое количество углекислого газа, создаваемого в каждой реакции в блоке 160Х для реакции реформинга в парах, блоке 160Y осуществления реакции конверсии водой и блоке 160Z реакции селективного окисления.Here, the steam reforming
Блок 160Х реакции реформинга в парах, используемый в системе энергоснабжения согласно данному примеру, показан на фиг.35А, причем его конструкция включает в себя: часть 162а для слива топлива; часть 162b для слива воды; часть 163с для смешивания; канал 164 для реакции реформинга; часть 165 для выпуска водорода; причем каждый из этих элементов выполнен таким образом, что имеет: заданную форму канавки и заданную конфигурацию плоской поверхности на одной стороне небольшой подложки 161, например, из кремния путем использования технологии микрообработки, такой как технология производства полупроводников. Блок 160Х реакции реформинга в парах включает также тонкопленочный нагреватель 166, имеющий площадь, которая соответствует площади канала 164 реакции реформинга, причем нагреватель предусмотрен, например, на другой стороне небольшой подложки 161.The steam reforming
Часть 162а для слива топлива и часть 162b для слива воды имеют механизм слива жидкости для слива топлива для производства энергии, которое может являться исходным материалом для реакции реформинга в парах, и воды в канале в виде капель жидкости в соответствии, например, с заданным единичным объемом. Следовательно, поскольку управление стадиями протекания реакции реформинга в парах, определенной, например, уравнением химической реакции (3), осуществляется на основе количества расходуемого топлива для производства энергии или воды в части 162а для слива топлива и части 162b для слива воды (в частности, к этому непосредственное отношение имеет количество теплоты, поступающей от описываемого ниже тонкопленочного нагревателя 206), часть 162а для слива топлива и часть 162b для слива воды имеют конструкцию, обеспечивающую частичное выполнение функции регулировки количества подаваемого топлива в вышеописанном блоке 16 управления выходом (блок 16b управления подачей топлива).
Часть 163а для испарения топлива и часть 163b для испарения воды представляют собой нагреватели, которые нагреваются, создавая условия испарения, то есть до точки кипения соответственно топлива для производства энергии и воды, при этом эти элементы обеспечивают процесс испарения и испаряют топливо для производства энергии или воду, поступающие из части 162а для слива топлива и части 162b для слива воды, в виде капель жидкости либо путем нагревания топлива для производства энергии или воды, либо путем уменьшения давления, в результате чего в части 163 для смешивания создается газовая смесь из газообразного топлива и пара.
Тонкопленочный нагреватель 166 подает газообразную смесь, создаваемую в части 163с для смешивания, в канал 164 для реакции реформинга топлива и вызывает реакцию реформинга в парах, описываемую уравнением химической реакции (3), на основе основного катализатора медь-цинк (Cu-Zn) (не показан), который прилеплен к внутренней стенке канала 164 для реакции реформинга, и заданного количества тепловой энергии, подаваемой в канал 164 для реакции реформинга от тонкопленочного нагревателя 166, предусмотренного в соответствии с площадью, на которой сформирован канал 164 для реакции реформинга, в результате чего создается газообразный водород (H2O) (процесс реформинга в парах).The thin-
Часть 165 для выпуска газообразного водорода выпускает газообразный водород, который создается в канале 164 для реакции реформинга и содержит угарный газ и тому подобное, выделяет угарный газ посредством реакции селективного окисления в блоке 160Z реакции селективного окисления и блоке 160Y реакции конверсии водой, а затем подает полученный газ на топливный электрод 111 корпуса 110 топливного элемента, образующего блок 11 выработки энергии. В результате в блоке 11 выработки энергии происходит ряд электрохимических реакций на основе химических уравнений (6) и (7), сопровождающихся выработкой заданной электроэнергии.The hydrogen
В системе энергоснабжения, имеющей указанную конструкцию, когда, например, топливный узел 20 сочленен через блок I/F 30 с модулем 10 выработки энергии в соответствии с вышеописанным общим процессом функционирования (начальная операция, операция запуска, установившийся режим и операция остановки) происходит разблокирование функции предотвращения утечки топлива с помощью клапана 24А подачи топлива (средство предотвращения утечки топлива), и топливо FL для производства энергии (метанол), заправленное в топливный узел 20, через трубку 52f подачи топлива подается в блок 16b управления топливом, входящий в состав блока 16 управления выходом, в результате чего осуществляется переход в начальное состояние, позволяющее осуществлять подачу топлива в блок 11 выработки энергии.In the power supply system having the indicated structure, when, for example, the
Кроме того, когда пользователь системы энергоснабжения предпринимает, например, запуск блока 14 контроля/управления напряжением, в блок 15 управления запуском и блок 12 хранения электроэнергии выдаются сигналы SC1 и SC2 управления операциями, и из блока 15 управления запуском в блок 16 управления выходом подается электроэнергия для запуска. Эта электроэнергия для запуска используется для управления подачей топлива FL для производства энергии в блоке 16b управления топливом, образующем блок 16 управления выходом, и нагревания тонкопленочного нагревателя 166, предусмотренного в блоке 16а реформинга топлива (в частности, блок 160Х реакции реформинга в парах), чтобы выпустить заданное количество топлива FL для производства энергии и заданное количество воды в канал 164 реакции реформинга блока 160Х реакции реформинга в парах.In addition, when the user of the power supply system undertakes, for example, starting the voltage monitoring /
Благодаря реакции реформинга в парах, реакции конверсии водой и реакции селективного окисления, определенных вышеописанными химическими уравнениями с (1) по (3), создается газообразный водород (Н2) и углекислый газ (СО2). Газообразный водород (H2) подается на топливный электрод 111 основного корпуса 110 топливного элемента, образующего блок 11 выработки энергии, в результате чего генерируется заданная электроэнергия. Эта электроэнергия подается в качестве электроэнергии заряда в блок 12 хранения электроэнергии и используется в качестве электроэнергии для создания напряжения обратной связи в блоке 15 управления запуском. В этот момент углекислый газ (СО2), создаваемый в ходе реакции реформинга в парах, реакции конверсии водой и реакции селективного окисления в блоке 16 управления выходом (блок 16а реформинга топлива), выводится из модуля 10 выработки энергии (система энергоснабжения) наружу через выпускное отверстие 110, предусмотренное, например, на верхнем торце модуля 10 выработки энергии.Due to the steam reforming reaction, the water conversion reaction, and the selective oxidation reaction defined by the above chemical equations (1) through (3), hydrogen gas (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) are generated. Hydrogen gas (H 2 ) is supplied to the
Побочный продукт (газ, к примеру пар), создаваемый в процессе генерирования энергии в блоке 11 выработки энергии, охлаждается и превращается в жидкость в блоке 17 сбора-сепарации. Вслед за этим побочный продукт разделяется на воду и другие газовые компоненты, причем собирается только вода, которая частично подается в блок 16а реформинга топлива (главным образом в блок 160Х для реакции реформинга в парах и блок 160Y реакции конверсии водой) через канал 17а подачи побочного продукта. Кроме того, остальная вода надежно аккумулируется в полости для сбора в топливном узле 20 через канал 52е для сбора побочного продукта.The by-product (gas, for example steam) created during the energy generation process in the
Таким образом, в системе энергоснабжения, относящейся к этому конкретному примеру, независимо от состояния приводимой в действие нагрузки (устройство DVC) может автономно и непрерывно выдаваться определенная электроэнергия без повторной подачи топлива извне системы энергоснабжения, причем операция генерации энергии может выполняться с высокой эффективностью преобразования энергии при обеспечении электрических характеристик, эквивалентных аналогичным характеристикам химического элемента питания общего назначения и легком обращении. Кроме того, можно реализовать систему энергоснабжения портативного типа, которая оказывает небольшое воздействие на окружающую среду по меньшей мере в случае выбрасывания топливного узла 20 во внешнюю среду или при его захоронении.Thus, in the power supply system related to this particular example, regardless of the state of the driven load (DVC device), certain electricity can be autonomously and continuously supplied without re-supplying fuel from outside the power supply system, and the power generation operation can be performed with high energy conversion efficiency while providing electrical characteristics equivalent to those of a general purpose chemical battery and easy handling and. In addition, it is possible to implement a portable type power supply system that has little environmental impact, at least if the
В этом конкретном примере конструкции описан случай, когда часть побочного продукта (вода), создаваемого или собираемого в блоке 11 выработки энергии, подается в блок 16а реформинга топлива и повторно используется; с другой стороны, в системе энергоснабжения, имеющей конструкцию, в которой побочный продукт не собирается и повторно не используется, используется вода, попавшая в топливный узел 20 вместе с топливом для производства энергии (метанол или т.п.), а в блоке 16а реформинга в парах происходит реакция реформинга в парах.In this specific construction example, a case is described where a part of a by-product (water) generated or collected in the
Таким образом, в случае выполнения операции генерации энергии путем использования заправленного топлива для производства энергии, в которое заранее добавлена вода, как показано на фиг.35В, в качестве конструкции блока 160Х реакции реформинга в парах, образующего блок 16а реформинга топлива, можно применить конструкцию, в которой предусмотрен единый канал, состоящий из части 162 для слива топлива, части 163 для испарения топлива, канала 164 для реакции реформинга и части 165 для выпуска газообразного водорода на одной стороне небольшой подложки 161.Thus, in the case of performing the energy generation operation by using refueling fuel to produce energy into which water has been added in advance, as shown in FIG. 35B, as a structure of the steam reforming
Как было описано выше, систему энергоснабжения согласно настоящему изобретению получают путем произвольного комбинирования элементов в каждом из вышеупомянутых примеров, модуля выработки энергии в каждом варианте и съемной конструкции в каждом варианте. В некоторых случаях можно использовать конструкцию, в которой множество средств выработки энергии, таких как топливные элементы, образующие блок выработки энергии, действуют параллельно, либо конструкцию, в которой действуют параллельно средства выработки энергии множества типов. Поскольку управление рабочим состоянием блока выработки энергии и состоянием заряда блока хранения электроэнергии обеспечивается таким образом, чтобы постоянно обеспечивалась фиксированная электроэнергия, с помощью простых управляющих сигналов независимо от состояния возбуждения устройства (нагрузки), затраты топлива для производства энергии могут быть уменьшены, и повышена эффективность использования энергетического ресурса. Также эта система энергоснабжения может широко использоваться в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны или электронные секретари (ПДА), в которых в качестве источника питания применяют съемный элемент питания общего назначения, в персональных компьютерах типа ноутбук, цифровых видеокамерах, цифровых фотокамерах и др.As described above, the energy supply system according to the present invention is obtained by randomly combining elements in each of the above examples, an energy generation module in each embodiment, and a removable structure in each embodiment. In some cases, it is possible to use a structure in which a plurality of power generation means, such as fuel cells forming an energy generation unit, operate in parallel, or a structure in which a plurality of types of energy generation means operate in parallel. Since the control of the operating state of the power generation unit and the state of charge of the electric power storage unit is ensured in such a way that fixed electric power is constantly provided, using simple control signals regardless of the excitation state of the device (load), the fuel consumption for energy production can be reduced, and the efficiency of use energy resource. Also, this power supply system can be widely used in portable devices such as mobile phones or electronic secretaries (PDA), in which a removable general-purpose battery is used as a power source, in personal computers such as laptops, digital video cameras, digital cameras, etc.
Кроме того, хотя в каждом из вышеуказанных конкретных примеров описан случай, когда совместимость реализуется путем выбора внешней формы или размеров всей системы энергоснабжения, в которой топливный узел сочленен с модулем выработки энергии, совпадающих с формой и размерами химического элемента питания обшего назначения, настоящее изобретение этим не ограничивается. Достаточно иметь конструкцию, в которой по меньшей мере топливный узел системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению можно отсоединять от модуля выработки энергии или присоединять к нему. Например, возможна конструкция настоящего изобретения, в которой модуль выработки энергии неразрывно соединен с питаемым устройством, либо входит в его состав. В случае если устройство включает в себя модуль выработки энергии, можно предусмотреть возможность удаления и замены топливного узла, заправляемого топливом для производства энергии, каждый раз, когда топливо для производства энергии кончается, как это делается в известных устройствах, в которые вставляют или удаляют существующий химический элемент питания, обеспечивая рабочий источник питания. Вдобавок в этом случае, поскольку обычное устройство снабжено предварительно установленным источником питания, состоящим, например, из первичного элемента, обеспечивающего в большинстве случаев функцию тактового генератора или резервного питания запоминающего устройства, можно создать систему энергоснабжения, с тем чтобы получать необходимую электроэнергию от предварительно установленного источника питания даже в том случае, если конденсатор, предусмотренный в модуле выработки энергии, как было описано в связи с вышеупомянутыми вторым или третьим вариантом, должен заряжаться путем использования, например, внешнего источника питания.In addition, although each of the above specific examples describes a case where compatibility is realized by selecting the external shape or dimensions of the entire power supply system in which the fuel assembly is coupled to an energy generation module matching the shape and dimensions of a general purpose chemical cell, the present invention thereby not limited to. It is sufficient to have a structure in which at least the fuel assembly of the power supply system according to the present invention can be disconnected from or connected to the power generation module. For example, a design of the present invention is possible in which the power generation module is inextricably connected to or included in the device. If the device includes an energy generation module, it may be possible to remove and replace the fuel assembly, which is fueled by fuel for energy production, each time the fuel for energy production runs out, as is done in known devices into which an existing chemical is inserted or removed a battery providing a working power source. In addition, in this case, since the conventional device is equipped with a pre-installed power source, consisting, for example, of a primary element, which in most cases provides the function of a clock generator or backup power supply of the storage device, it is possible to create a power supply system in order to obtain the necessary electricity from a pre-installed source power supply even if the capacitor provided in the power generation module, as described in connection with the aforementioned volts The third or third option, should be charged by using, for example, an external power source.
Claims (34)
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-006127 | 2001-01-15 | ||
| JP2001006127 | 2001-01-15 | ||
| JP2001-309800 | 2001-10-05 | ||
| JP2001309800A JP4487231B2 (en) | 2001-01-15 | 2001-10-05 | Power generation module, power supply system and device |
| JP2001-363082 | 2001-11-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002127724A RU2002127724A (en) | 2004-02-27 |
| RU2239931C2 true RU2239931C2 (en) | 2004-11-10 |
Family
ID=26607669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002127724/09A RU2239931C2 (en) | 2001-01-15 | 2002-01-11 | Power supply system and device operated by power supply system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4487231B2 (en) |
| RU (1) | RU2239931C2 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2349993C2 (en) * | 2005-08-22 | 2009-03-20 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Fuel element with charge/supply unit |
| RU2359365C1 (en) * | 2005-10-21 | 2009-06-20 | Эл Джи Кем, Лтд. | Accumulator battery which does not require sealing |
| RU2441307C2 (en) * | 2006-05-26 | 2012-01-27 | Ифокус Инджиниринг Ас | Device to operate controlled installation facility |
| RU2461918C2 (en) * | 2007-12-05 | 2012-09-20 | Панасоник Корпорэйшн | System of power generation on fuel elements |
| RU2482577C2 (en) * | 2008-11-04 | 2013-05-20 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Device for control of energy generation and method for control of energy generation for fuel element |
| RU2483397C1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-05-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Aircraft engine starting system |
| RU2504052C2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-01-10 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | System of fuel element and method of its control |
| US8715883B2 (en) | 2007-12-05 | 2014-05-06 | Panasonic Corporation | Fuel cell power generation system with partition wall for main body package |
| RU2601873C2 (en) * | 2011-03-31 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Solid-oxide fuel cell high-efficiency reform-and-recirculate system |
| US9819038B2 (en) | 2011-03-31 | 2017-11-14 | General Electric Company | Fuel cell reforming system with carbon dioxide removal |
| RU205912U1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-08-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | PLANT-MICROBIAL FUEL CELL |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4672232B2 (en) * | 2002-08-02 | 2011-04-20 | 株式会社東芝 | Fuel cell device |
| JP4919076B2 (en) * | 2002-12-12 | 2012-04-18 | ソニー株式会社 | Fuel cell mounting device |
| US8222840B2 (en) | 2002-12-12 | 2012-07-17 | Sony Corporation | Fuel cell mount apparatus and electric power supply system |
| JP4179453B2 (en) | 2002-12-18 | 2008-11-12 | カシオ計算機株式会社 | Power generation module and fuel pack |
| JP4564231B2 (en) * | 2003-01-20 | 2010-10-20 | 株式会社リコー | Portable electronic devices |
| JP3830910B2 (en) | 2003-03-04 | 2006-10-11 | 株式会社東芝 | Fuel cell unit and status display control method |
| TWI241049B (en) | 2003-03-19 | 2005-10-01 | Casio Computer Co Ltd | Fuel container |
| JP4665381B2 (en) * | 2003-07-07 | 2011-04-06 | ソニー株式会社 | Fuel cell system and electrical equipment |
| JP4525015B2 (en) * | 2003-07-07 | 2010-08-18 | ソニー株式会社 | Electronics |
| JP2005197124A (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-21 | Canon Inc | Fuel cell power supply |
| CN100579369C (en) * | 2004-07-27 | 2010-01-13 | 富马基拉株式会社 | Blowing type chemical diffusing device using fuel cell as power supply |
| US8025845B2 (en) * | 2004-07-27 | 2011-09-27 | Fumakilla Limited | Blower type chemical diffusing apparatus with fuel cell power supply |
| JP4595906B2 (en) * | 2006-08-09 | 2010-12-08 | カシオ計算機株式会社 | How to use the power generation system |
| JP4595907B2 (en) * | 2006-08-09 | 2010-12-08 | カシオ計算機株式会社 | How to check the remaining fuel level |
| JP4595905B2 (en) * | 2006-08-09 | 2010-12-08 | カシオ計算機株式会社 | Power generation system |
| JP5098320B2 (en) * | 2006-12-13 | 2012-12-12 | カシオ計算機株式会社 | Fuel cell power generation system |
| JP5275605B2 (en) * | 2007-10-11 | 2013-08-28 | オリンパス株式会社 | Dry cell fuel cell and method for producing dry cell fuel cell |
| CN113872412B (en) * | 2021-09-27 | 2022-10-18 | 武汉天马微电子有限公司 | Display panel and display device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2094697C1 (en) * | 1996-08-06 | 1997-10-27 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева | Liquid oxygen storage and feeding device |
| US5759712A (en) * | 1997-01-06 | 1998-06-02 | Hockaday; Robert G. | Surface replica fuel cell for micro fuel cell electrical power pack |
| EP1009054A2 (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell device |
-
2001
- 2001-10-05 JP JP2001309800A patent/JP4487231B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-01-11 RU RU2002127724/09A patent/RU2239931C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2094697C1 (en) * | 1996-08-06 | 1997-10-27 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева | Liquid oxygen storage and feeding device |
| US5759712A (en) * | 1997-01-06 | 1998-06-02 | Hockaday; Robert G. | Surface replica fuel cell for micro fuel cell electrical power pack |
| EP1009054A2 (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell device |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2349993C2 (en) * | 2005-08-22 | 2009-03-20 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Fuel element with charge/supply unit |
| RU2359365C1 (en) * | 2005-10-21 | 2009-06-20 | Эл Джи Кем, Лтд. | Accumulator battery which does not require sealing |
| RU2441307C2 (en) * | 2006-05-26 | 2012-01-27 | Ифокус Инджиниринг Ас | Device to operate controlled installation facility |
| US8715883B2 (en) | 2007-12-05 | 2014-05-06 | Panasonic Corporation | Fuel cell power generation system with partition wall for main body package |
| RU2461918C2 (en) * | 2007-12-05 | 2012-09-20 | Панасоник Корпорэйшн | System of power generation on fuel elements |
| RU2482577C2 (en) * | 2008-11-04 | 2013-05-20 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Device for control of energy generation and method for control of energy generation for fuel element |
| US9246182B2 (en) | 2008-11-04 | 2016-01-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Power generation control device and power generation control method for fuel cell |
| RU2504052C2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-01-10 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | System of fuel element and method of its control |
| US9406949B2 (en) | 2009-07-30 | 2016-08-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method thereof |
| US9929415B2 (en) | 2009-07-30 | 2018-03-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method thereof |
| RU2601873C2 (en) * | 2011-03-31 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Solid-oxide fuel cell high-efficiency reform-and-recirculate system |
| US9819038B2 (en) | 2011-03-31 | 2017-11-14 | General Electric Company | Fuel cell reforming system with carbon dioxide removal |
| RU2483397C1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-05-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Aircraft engine starting system |
| RU205912U1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-08-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | PLANT-MICROBIAL FUEL CELL |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4487231B2 (en) | 2010-06-23 |
| RU2002127724A (en) | 2004-02-27 |
| JP2002280035A (en) | 2002-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2239931C2 (en) | Power supply system and device operated by power supply system | |
| KR100533350B1 (en) | Power supply system and device driven by power supply system | |
| KR100548679B1 (en) | Power generation module of electronic device with replaceable fuel pack | |
| RU2249887C2 (en) | By-product removing device and fuel cell connected to power generation module | |
| US6916565B2 (en) | Power supply system, fuel pack constituting the system, and device driven by power generator and power supply system | |
| JP3899518B2 (en) | FUEL CELL SYSTEM, ITS DRIVE CONTROL METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE HAVING POWER SUPPLY SYSTEM | |
| TWI356524B (en) | Power generation module, system, and method for dr | |
| JP4453206B2 (en) | Power system | |
| JP4473526B2 (en) | Fuel cell operating method and system | |
| JP2003308871A (en) | Fuel supply cartridge for fuel cell and fuel cell including the cartridge | |
| JP4673586B2 (en) | Fuel cell cartridge, fuel cell system and electrical equipment, and method for recovering generated water in fuel cell system | |
| JP2003229158A (en) | Power supply system and electronic equipment including the power supply system | |
| EP1687168B1 (en) | Fuel cell system, fuel cell system drive method and use of fuel container for power generation | |
| JP4208220B2 (en) | Power system | |
| JP2007005313A (en) | Fuel cell system and driving method thereof | |
| HK1062083B (en) | Power supply system | |
| JP5360037B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP5082476B2 (en) | Fuel enclosure and power supply system | |
| JP2012221832A (en) | Fuel supply body for biofuel cell and biofuel cell system | |
| TWI222766B (en) | Power supply system and electronical mechanism | |
| JP5051049B2 (en) | Power system | |
| US20090191433A1 (en) | Fuel cell system and operating method thereof | |
| KR20060099029A (en) | Fuel cell system and driving method thereof | |
| JP2010153394A (en) | Power supply system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170112 |