专利名称：电力控制器、电力生成系统以及电力控制器的控制方法
技术领域：
本发明涉及通过使用DC电力生成装置(例如，燃料电池或类似的)进行电力生成的电力控制器。
背景技术：
迄今为止，图7所示的系统是大家所了解的燃料电池电力生成系统(例如，参见日本特许专利公开第6-325774号)。在图7中，燃料电池41使得氢供给装置42所提供的氢和空气供给装置43所提供的空气中的氧在燃料电池的主体中发生反应来生成DC电力，该电力再被电力转换器44转换成AC电力，并被输出。控制器45可以通过控制充放电设备46和电力转换器44来进行控制，以通过从充放电设备46放电或是充电到充放电设备46来变化地输出电力，即使燃料电池的主体41的生成电力是固定的。
然而，尽管在这样的燃料电池电力生成系统中需要匹配燃料电池的主体41的输出电压和充放电设备46的充放电电压，但是充放电设备46不需要具有控制充放电的装置。因此，很难通过补偿燃料电池的主体41的输出和电力存储装置(如充放电设备49中的二次电池)的额定值来高精确度地控制充放电设备46的充放电。
正是为了解决这样的缺陷，才构思了以下的系统。图8显示了根据第二常规例子的一种燃料电池电力生成系统的配置。在图8中，燃料电池51是燃料电池的主体，用来通过使氢和空气中的氧反应来生成DC电力。DC/DC转换器52给燃料电池51的DC电力升压。电力转换器53(逆变器)把由DC/DC转换器52升压的DC电力转换成AC电力，以输出该AC电力到电力负载55。控制器54是用于通过负载检测器56来检测电力负载55的负载电流，并控制双向DC/DC转换器57、DC/DC转换器52和电力转换器53的装置。
当根据电力负载55的负载电流所确定的从燃料电池的主体51输出的电流值超过负载电流值时，控制器54通过双向DC/DC转换器57把电力存储在蓄电池58中。当从燃料电池的主体51输出的电流值不够负载电流值时，控制器54通过双向DC/DC转换器57把蓄电池58的电力提供给电力负载55。
发明内容
根据上述第二常规例子(图8)的燃料电池电力生成系统具有如下配置电力转换器53与双向DC/DC转换器57相连接用于蓄电池58的充放电控制，蓄电池58耦合到DC/DC转换器52的输出，使得DC电力能提升到把DC电力转换成AC电力所需的电压。
实现该系统不仅仅是为了用DC/DC转换器52控制燃料电池的主体52的输出，还为了通过控制双向DC/DC转换器57来提高蓄电池58的充放电效率。因而，从燃料电池51充电到蓄电池58是通过两个电压控制装置DC/DC转换器52和双向DC/DC转换器57来进行的。
然而，由于在蓄电池58的充放电电压和DC/DC转换器52所提升的输出电压之间存在着很大的差异(通常DC/DC转换器52所提升的输出电压较高)，因此需要根据上面的差异来提高来提高提升电压和降低电压之间的电位差。因此，就很难提高电力转换效率。
此外，由于双向DC/DC转换器57的电力转换效率和蓄电池58的充放电效率所引起的总电力转换效率变低，所以工作的经济性很低也成了一个问题，另外，由于双向DC/DC转换器57本身的价格也很高，所以成本也变得相当高。
出于上述问题的考虑，本发明提供了一种燃料电池电力控制器，它迅速地响应电力变化的需求，高效率地生成所需的电能，同时也具有高经济性的和高可靠性的，它也可以是用于电力生成系统或类似的系统。
本发明的第1项发明是一种电力控制器包括电力存储装置，用于存储从产生DC电力的DC电力生成装置输出的DC电力；电力转换装置，至少包括在接收DC输入时转换电压的DC/DC转换器；充放电装置，用于把电力存储装置中的电力释放到电力转换装置，以及把DC电力生成装置中的DC电力充入电力存储装置，充放电装置设置在DC电力生成装置、电力存储装置和电力转换装置之间；检测装置，用子检测外部电力负载的电力能量，将至少来自电力转换装置来的电力提供给外部电力负载；控制装置，用子根据检测到的电力能量来控制充放电装置的工作，其中充放电装置具有DC/DC转换功能，把DC电力生成装置的输出电压转换成电力存储装置的充电电压，以及把电力存储装置的放电电压转换成DC电力生成装置的输出电压。
本发明的第2项发明是根据第1项发明的电力控制器，其特点是，控制装置进行控制，使得充放电装置在外部电力负载较低时进行充电操作，使得充放电装置在外部电力负载较高时进行放电操作。
本发明的第3项发明是根据第1项发明的电力控制器，其特点是，DC电力生成装置的输出和电力存储装置的输入之间的转换电压量要小于DC电力生成装置的输出和电力转换装置的DC/DC转换器的输入之间的转换电压量。
本发明的第4项发明是根据第1项发明的电力控制器，其特点是，充放电装置包括充电端转换装置，用于把DC电力生成装置的输出电压转换成电力存储装置的充电电压；以及放电端转换装置，用于把电力存储装置的放电电压转换成DC电力生成装置的输出电压。
本发明的第5项发明是根据第1项发明的电力控制器，其特点是，充放电装置包括公共转换装置，用于进行充电端转换操作或放电端转换操作，在充电端转换操作中，把DC电力生成装置的输出电压转换成电力存储装置的充电电压，在放电端转换操作中，把电力存储装置的放电电压转换成DC电力生成装置的输出电压；第一控制开关，对其进行控制，使得公共转换装置的输入端被连接到DC电力生成装置的输出端或者电力存储装置的输出端；第二控制开关，对其进行控制，使得公共转换装置的输出端被连接到DC/DC转换器的输入端或者电力存储装置的输入端；当进行充电端转换操作时，第一控制开关把DC电力生成装置的输出端连接到公共转换装置的输入端，而第二控制开关把公共转换装置的输出端连接到电力存储装置的输入端，当进行放电端转换操作时，第一控制开关把电力存储装置的输出端连接到公共转换装置的输入端，而第二控制开关把公共转换装置的输出端连接到DC/DC转换器的输入端。
本发明的第6项发明是根据第1项发明的电力控制器，其特点是，进一步包括输出电压检测装置，用于检测DC电力生成装置的输出电压，其中根据检测到的输出电压和检测到的负载电力，控制装置在检测到的输出电压较高且检测到的负载电力较低时让充放电装置进行充电操作，在检测到的输出电压较低且检测到的负载电力较高时让充放电装置进行放电操作。
本发明的第7项发明是根据第1项发明的电力控制器，其特点是，进一步包括电力存储检测装置，用于检测电力存储装置的电力存储，其中控制装置根据检测到的电力存储来控制充放电装置的操作。
本发明的第8项发明是根据第6项发明的电力控制器，其特点是，进一步包括负载电力测量装置，用于以时间的函数来测量检测到的电力能量，其中DC电力生成装置的电力生产计划是根据预先测量的电力能量由负载电力测量装置确定的。
本发明的第9项发明是一种电力生成系统，包括根据第1项发明的电力控制器；DC电力生成装置，用于产生DC电力；DC电力生成装置的控制装置，用于根据检测到的电力能量来控制DC电力生成装置的输入能量。
本发明的第10项发明是根据第1项发明的电力控制器的控制方法，其特点是，作为时间的函数来测量电力能量，根据通过测量所获得的电力能量来确定DC电力生成装置的电力生产计划。
图1是本发明的第一实施例中的燃料电池电力生成设备框图。
图2是本发明的第五实施例中的燃料电池电力生成设备的燃料电池输出的特性图。
图3是本发明的第二实施例中的燃料电池电力生成设备框图。
图4是本发明的第三实施例中的燃料电池电力生成设备框图。
图5是本发明的第四实施例中的燃料电池电力生成设备框图。
图6是本发明的第五实施例中的燃料电池电力生成设备框图。
图7是一种常见燃料电池电力生成系统的框图。
图8是一种常见燃料电池电力生成系统的框图。
图9是显示了本发明的第一实施例中的燃料电池电力生成设备的另一种配置的示意图。
图10是显示了本发明的第二实施例中的燃料电池电力生成设备的另一种配置的示意图。
图11是显示了本发明的另一种配置的示意图。
符号描述1燃料电池2燃气供给装置3氧化剂燃气供给装置4电力转换装置5转换器部分6逆变器部分9负载电力检测装置10电力负载11二次电池12充电控制装置13放电控制装置14放逆流二极管15燃料电池控制装置具体实施方式
下面，将参考附图，对本发明的实施例进行解释。
(实施例1)图1是本发明的第一实施例中的燃料电池电力生成设备框图。
诸如精炼机、氢吸收合金和氢气缸等含有氢的燃气供给装置2，和诸如送风机与通风泵等含有氧的氧化剂燃气供给装置3被连接到对应于本发明的DC电力生成装置的燃料电池1上。
电力转换4是用于把DC电力转换成AC电力的装置，且具有以下配置首先转换器部分5对从燃料电池1来的DC电力进行DC电压提升，然后，逆变器部分6把具有提升后的电压的DC电力转换成将要输出的AC电力。
输出线7是与电力转换装置4和电力负载10电性能连接的装置。另外，负载电力检测装置9是根据电力负载10的工作来检测通过输出线7输出的电力的装置。二次电池11对应于本发明的电力存储装置，它是充电和存储电力以及释放存储电力的装置。充电控制装置12是把燃料电池1的DC电力转换成和二次电池11的充电电压相适应的电压，并充电二次电池11的装置，它是用例如提升电压和降低电压电压斩波电路实现的。另外，放电控制装置13是用于把二次电池11所释放的存储电力转换成和燃料电池的DC输出电压完全一样的电压，并把电力输出到电力转换装置4的装置，它是用例如提升电压和降低电压斩波电路实现的。防逆流二极管14是用于防止DC电力从放电控制装置13回流到燃料电池1的装置。燃料电池控制装置15是控制从燃料燃气供给装置2提供给燃料电池1的供给量和/或从氧化剂燃气供给装置3提供到燃料电池1的供给量的装置，并通过根据电力负载10控制充电控制装置12和放电控制装置13来控制二次电池11的存储电力的输入和输出。
安装二次电池11的一个目的是为了通过使用二次电池11的充放电来防止由于在系统互连中提供给负载电力的输出电力过量或不足所造成的经济性的损失。
接下来，将不仅会解释第一实施例中的运作，还将解释根据本发明的电力控制方法的实施例。
燃料燃气供给装置2提供的燃料和氧化剂燃气供给装置3提供的氧化剂燃气在燃料电池1中反应，以产生直流电。产生的直流电被送往电力转换装置4。在电力转换装置4中，经转换器部分5提升后，该直流电被逆变器部分6转换成和电力负载的电压相同的交流电，并通过输出线7被提供给电力负载10。
这里，当根据负载电力检测装置9所检测的电能发现燃料电池不足以提供电力负载10的负载电力时，燃料电池控制装置15将用二次电池11通过放电控制装置13来补充电力负载10所生成的输出的不足。
另外，在该实施例中，当二次电池11充电时，燃料电池1来的输出电压被充电控制装置1 2转换成和二次电池的充电电压完全相等的电压。另外，为了使电力能输出到电力转换装置4的转换器部分5，当进行从二次电池11放电到电力转换装置4进行时，从二次电池11来的输出电压被放电控制装置13转换成和燃料电池的输出电压完全相等的电压。因此，有可能将二次电池11的充放电效率保持在较高的水平。此时，在燃料电池1的输出电压和二次电池11的充电电压之间的上下关系中，当燃料电池1的电压较高时，充电控制装置12逐步降低电压，放电控制装置13逐步提高电压。
另外，当燃料电池1的电压较低时，充电控制装置12逐步提高电压，放电控制装置13逐步降低电压。此时，提升电压和降低电压可以引用燃料电池1的输出电压或者二次电池11的充电和放电电压。此外，燃料电池1的输出电压可以是通过测量燃料电池所获得的值，或者是根据额定值等预先设置的值(固定值)。
另外，在该实施例中，对二次电池11充电是通过直接将燃料电池1的输出电力提供给充电控制装置12来进行的。另外，从二次电池11到电力转换装置4的输出要恰好在转换器部分5之前和燃料电池1的输出电压匹配。
在该实施例中，充电控制装置12转换到二次电池11的电压量和图8中所示的第二常规例子相比是相当小的，亦即，几伏特和几十伏特相比。类似地，放电控制装置13转换到电力转换装置4的电压量也是很小的，亦即，几伏特和几十伏特相比。
因此，由于充电控制装置12和放电控制装置13的电力转换单元的电力损耗等(切换损耗、反应体的芯核损耗、欧姆损耗等)原因，在充放电的电力功率约为1到2千瓦的情况下，电力转换效率将高达90％或更高。
另外，由于二次电池11的充放电效率为92％到93％，所以可能在使用二次电池11的时候提高总的充放电效率。因此，有可能提供一种具有较高经济性的燃料电池电力生成设备，因为可能进行经济地运作来作为补充燃料电池1的输出过量和不足的电力存储系统，并且还有可能低成本地实现充电控制装置12和放电控制装置13的控制电路配置。
另外，该实施例还能够按照图9所示的来构成。和图1中的配置不同的地方如下。省略了防逆流二极管，并提供了两个燃料电池的输出系统。一个系统被用作连接通路100a，直接连接到电力转换装置4的转换器部分5，另一个系统被用作连接通路100b，连接到充电控制装置12。另外，还提供了直接把放电控制装置13连接到电力转换装置4的转换器部分5的连接通路100c。在这种情况下，有可能以一种比图1更简单和更便宜的配置来完全地防止放电控制装置13的输出回流到燃料电池1或者充电控制装置12。
(实施例2)图3是本发明的第二实施例中的燃料电池电力生成设备的框图。
在图3中，相同的数字表示的是具有和图1中所示的第一实施例的燃料电池电力生成设备的相应部分相同功能的部分，且省略和图1中的相对应的部分的功能的详细描述。
充电和放电控制装置18是把燃料电池1中生成的DC电力存储在作为电力存储装置的二次电池11中的装置，并控制充电和放电，以从二次电池11把存储的电力输出到电力转换装置4的转换器5，并且是由例如提升电压和降低电压斩波电路等实现的。电流切换装置16和17是切换从燃料电池所补充的以及从电力转换装置4的转换器5所释放的电流方向的装置，电流切换装置16进行切换，将充电和放电控制装置18连接到燃料电池1的输出端或者二次电池11的输出端。另外，电流切换装置17进行切换，将充电和放电控制装置18连接到电力转换装置4的转换器5的输入端或者二次电池11的输入端。另外，电流切换装置16和17是由半导体开关、机械开关或者类似的开关构成的。
接下来，将会解释第二实施例的运作。不过，将省略和第一实施例中相同的部分，并且主要对差异进行描述。
在燃料电池电力生成设备的工作过程中，当负载检测装置9检测到相对于电力负载10的设备中的电力不足时，燃料电池控制装置15控制电流切换装置16，使其把二次电池11的输出端连接到充放电控制装置18的输入端，控制电流转换装置17使其把充放电控制装置18的输出端连接到电力转换装置4的转换器5的输入端，以从二次电池11来补充电力负载生成电力的不足。
因此，将按照电流切换装置16、充放电控制装置18、电流切换装置17和电力转换装置4的顺序来提供从二次电池11输出的电力。
接下来，在燃料电池1的电力负载很低，且适合于对二次电池11充电的燃料电池1的输出电压很高的时间段或类似时，燃料电池控制装置15控制电流切换装置16使其把燃料电池1的输出端连接到充放电控制装置18的输入端，并控制电流切换装置17使其把充放电控制装置18的输出端连接到二次电池11的输入端，以对二次电池11进行充电。
因此，将按照电流切换装置16、充放电控制装置18、电流切换装置17和二次电池11的顺序来提供从燃料电池1输出的电力。
在燃料电池电力生成设备中，由于对二次电池11的充放电操作不是同时进行的，当充电控制或者放电控制工作时，另外剩下的一个就显得多余了。因此，有可能在每次操作中通过用一个充放电控制装置和两个电流切换装置来把充放电控制切换到二次电池11，而统一在第一实施例中用于电压控制的两类装置。从而，就变得有可能简化、减小和降低充放电控制配置的成本。
另外，该实施例还可以如图10所示的类似于第一实施例进行构造。和图3中所示的配置不同的地方如下。亦即，省略了防逆流二极管14，并提供了两个燃料电池1的输出系统。一个系统被用作连接通路100a，直接连接到电力转换装置4的转换器部分5，另一个系统被用作连接通路100b，连接到电流切换装置16。另外，还提供了直接把电流切换装置17连接到电力转换装置4的转换器部分5的连接通路100c。
在这种情况下，有可能以一种比图1更简单和更便宜的配置来完全地防止充放电控制装置18的输出回流到燃料电池1。
(实施例3)图4是本发明的第三实施例中的燃料电池电力生成设备的框图。在图4中，相同的数字表示的是具有和图1中所示的第一实施例的燃料电池电力生成设备以及图3中所示的第二实施例的燃料电池电力生成设备的相应部分相同功能的部分，且省略和图1与图3中的相对应的部分的功能的详细描述。
电流传感器19是在从燃料电池1来的由电力生成反应产生的电力通过充电控制装置12被补充到二次电池11时检测充电电流的装置。另外，电流传感器20是在从二次电池11来的存储电力通过放电控制装置13被释放到电力转换装置4时检测放电电流的装置。
接下来，将会解释第三实施例的运作。不过，将省略和第一实施例中相同的部分，并且主要对差异进行描述。
燃料电池控制装置15一直监视从电流传感器19来的充电电流，以及从电流传感器20来的放电电流，并分别通过进行时间积分和累加一直掌握二次电池11的存储电能。
然后，当二次电池11放电时，燃料电池控制装置15在电力存储变得等于或小于第一电力存储时，通过控制放电控制装置13停止放电。这里，第一电力存储是适合于所剩的电池容量的充放电特性的较低限制区域，它是二次电池11的充电状态(SOC)或放电深度(DOD)，并被设置成例如电池容量的大约50％。
接下来，在燃料电池1的电力负载很低，且适于二次电池11充电的燃料电池1的输出电压很高的时间段，燃料电池控制装置15对二次电池11进行充电。此时，燃料电池控制装置15在电力存储变得等于或大于第二电力存储时通过控制充电控制装置12停止充电。这里，第二电力存储是适于所剩的电池容量的充放电特性的最高限制区域，它是二次电池11的充电状态(SOC)或放电深度(DOD)，并被设置成例如电池容量的大约80％到90％。
因此，通过经常地在第一电力存储和第二电力存储之间管理二次电池11的充放电量，可显著地提高了二次电池11的耐久性。另外，由于燃料电池1用于电力供给的辅助装置配置变成了极为经济的配置，所以就降低了电力生成设备的设备成本。
此外，尽管在上述实施例中描述了二次电池11的电力存储是在用于检测充电电流的电流传感器19和用于检测放电电流的电流传感器20所检测到的数值基础上进行计算的，但是也可能在直接测量二次电池11中的电力存储的基础上进行控制操作。
(实施例4)图5是本发明的第四实施例中的燃料电池电力生成设备的框图。在图5中，相同的数字表示的是具有和图1中所示的第一实施例的燃料电池电力生成设备、图3中所示的第二实施例的燃料电池电力生成设备以及图4中所示的第三实施例的燃料电池电力生成设备的相应部分相同功能的部分，且省略和图1、图3和图4中的相对应的部分的功能的详细描述。
该实施例的配置特点在于从诸如计算时间的定时器等定时装置21得到的定时信号，以及从诸如存储每次的能耗的半导体存储器等电能记忆装置22得到的能耗模式信息输入到燃料电池控制装置15。
接下来，将会解释第四实施例的运作。不过，将省略和上述实施例中相同的部分，并且主要对差异进行描述。
燃料电池控制装置15让电能记忆装置22把负载电力检测装置9检测到的电力能量存储为电力能量监视信息(一天中时间和能耗的关系)，它是对应于根据定时装置21的时间的电力信息。然后，在这个电力能量监视信息的基础上，燃料电池控制装置15输出信号到燃料燃气供给装置2和氧化剂燃气供给装置3，使得存储后的电力输出可能变成在相应的电力能量监视信息的每个时刻都相同的输出。另外，在燃料电池1的电力负载很低，且适于二次电池11充电的燃料电池1的输出电压很高的时间段，燃料电池控制装置15通过充电控制装置12对二次电池11进行充电，并保护充电时间。另外，在从燃料电池1来的电力生成输出等于或小于预定输出的时间段，燃料电池控制装置15在每个预定的工作时间根据存储在电能记忆装置22中的电能模式通过充电控制装置12对二次电池11充电，直到电力存储达到满电力存储，且在电力存储达到满电力存储时充电时间超过了预定时间。
此时，“每个预定的工作时间”指的是为了最好地维持作为电力存储装置的二次电池11的充放电特性所必须进行的刷新充电操作的时间间隔，该间隔是每周一次或每十天一次。另外，“直到在电力存储达到满电力存储时充电时间超过了预定时间”指的是“直到在二次电池11达到满充电后结束了用于完成充电操作的常压充电(强制充电)”，“预定时间”是指充电电流变成几乎为零的状态过后2至3小时的时间。
由于实际负载电力的可变部分相对于根据电力能量监视信息的平均输出电力是很大的，所以电力输出控制并不是一直变成总是补偿二次电池11的电力存储的控制，且充电和放电量变得几乎相等。因此，在可以根据电能记忆装置22的电负载能量监视信息保护充电的时间段，要进行一系列这些操作来保护二次电池11的电力存储，以及最好地维持二次电池11的充放电特性。
因此，在从燃料电池来的电力生成输出等于或小于预定的输出的时间段，燃料电池控制装置15通过充电控制装置12根据存储在电能记忆装置22中的电能模式来充电二次电池11，直到电力存储达到满电力存储，且在达到满电力存储的充电时间超过了预定时间。因此，由于可以确保定期地对二次电池11进行刷新操作，所以可以大大地提高二次电池11的寿命特性。
(实施例5)图6是本发明的第五实施例中的燃料电池电力生成设备的框图。在图6中，相同的数字表示的是具有和图1中所示的第一实施例的燃料电池电力生成设备以及图3中所示的第二实施例的燃料电池电力生成设备的相应部分相同功能的部分，且省略和图1和图3中的相对应的部分的功能的详细描述。
该实施例的配置特点在于安装了检测燃料电池1的输出电压的燃料电池输出电压检测装置23，用来修正对二次电池11进行充放电控制的过程中的提升电压或降低电压量，可能是由于和燃料电池1的老化或类似原因有关的对应于电力负载的输出电压相对于输出电流的降低。
接下来，将会解释第五实施例的运作。不过，将省略和上述实施例中相同的部分，并且主要对差异进行描述。
如图2所示，尽管由于老化等原因燃料电池1的输出电压通常具有随着燃料电池1的电流输出的提高而降低的特性，但是该输出特性本身将移向电压整体降低的方向。燃料电池控制装置15通过燃料电池输出电压检测装置23和负载电力检测装置9一直监视燃料电池1输出到电力负载10的负载电力的电压。当相对于燃料电池1的负载电力的输出电压特性偏移(输出电压降低)时，燃料电池控制装置15对充电控制装置12的充放电控制和作为电力存储装置的二次电池11的放电控制装置13中的提高电压电平和降低电压电平的修正量的电压差异进行调整。
因此，燃料电池控制装置15一直监视燃料电池1的输出电压，来为和输出特性的老化或类似原因有关的对应于电力负载的输出电压相对于输出电流的降低适当地确保对电力存储装置进行充放电控制过程中提高电压或降低电压的修正量。因此，有可能提供具有较高可靠性和可维护性的电力生成设备。
另外，在上述实施例中，燃料电池1是本发明的DC电力生成装置的例子，二次电池是本发明的电力存储装置的例子，转换器部分5是本发明的DC/DC转换器的例子，电力转换装置4是本发明的电力转换装置的例子，负载电力检测装置9是本发明的检测装置的例子，燃料电池控制装置15是本发明的控制装置的例子。
另外，充电控制装置12是本发明的充放电装置的充电端转换装置的例子，放电控制装置13是本发明的充放电装置的放电端转换装置的例子。另外，充放电控制装置18是本发明的充放电装置的公共转换装置的例子，电流切换装置16是本发明的第一控制开关的例子，电流切换装置17是本发明的第二控制开关的例子。另外，防逆流二极管14和连接通路100a、100b、100c、101a、101b、101c都包括在本发明的充放电装置中。
另外，燃料电池输出电压检测装置23是本发明的输出电压检测装置的例子，一组传感器19和20以及燃料电池控制装置15是本发明的电力存储检测装置的例子。另外，定时装置21和燃料电池控制装置15是本发明的负载电力测量的例子，电能记忆装置22被包括在本发明的控制装置中。另外，存储在电能记忆装置22中的电负载能量检测信息是本发明的预先测量电负载能量的例子。
另外，尽管燃料电池电力生成设备在上述的每个实施例中被描述成本发明的电力生成系统，本发明还可以作为电力控制器来实现，其配置中省略了每个实施例中的燃料电池1、燃料燃气供给装置2、氧化剂燃气供给装置3以及电力负载10。
此外，在本发明的电力生成系统中，DC电力生成装置不需要被限制在燃料电池，并且不限制它的类型，只要它是能够产生DC电力的设备(如电池)，燃气涡轮功率产生器，以及利用Seebeck效应的热电产生器。作为例子，图11中展示了利用燃气涡轮功率发生器的配置。如图所示，燃气涡轮功率发生器包括燃气涡轮112，它使用控制装置150控制的城市燃气供给部分110所提供的城市燃气，和控制装置150控制的空气供给部分111所提供的空气来工作；连接到燃气涡轮112的AC发生器113；以及AC-DC转换器114，它把AC发生器113输出的高频AC输出转换成DC电力。总之，这和燃料电池的情况是类似的。即使在燃气涡轮112的工作使得AC发生器113的电力供应变成固定的，仍然有可能通过充电控制装置12和放电控制装置13来控制电力，以便于根据电力负载10来对二次电池11进行充电和放电。
从上面的描述可以清楚，本发明的可以为电力控制器提供较高的经济性和可靠性，并因此提高了电力存储装置或类似装置的能量效率。
权利要求
1.一种电力控制器，其特征在于，包括电力存储装置，用于存储从产生DC电力的DC电力生成装置输出的DC电力；电力转换装置，至少包括在接收DC输入时转换电压的DC/DC转换器；充放电装置，用于把电力存储装置中的电力释放到电力转换装置，以及把DC电力生成装置中的DC电力充入电力存储装置，充放电装置设置在DC电力生成装置、电力存储装置和电力转换装置之间；检测装置，用于检测外部电力负载的电力能量，将至少来自电力转换装置来的电力提供给外部电力负载；控制装置，用于根据检测到的电力能量来控制充放电装置的工作，其中充放电装置具有DC/DC转换功能，把DC电力生成装置的输出电压转换成电力存储装置的充电电压，以及把电力存储装置的放电电压转换成DC电力生成装置的输出电压。
2.如权利要求1所述的电力控制器，其特征在于，控制装置进行控制，使得充放电装置在外部电力负载较低时进行充电操作，使得充放电装置在外部电力负载较高时进行放电操作。
3.如权利要求1所述的电力控制器，其特征在于，DC电力生成装置的输出和电力存储装置的输入之间的转换电压量要小于DC电力生成装置的输出和电力转换装置的DC/DC转换器的输入之间的转换电压量。
4.如权利要求1所述的电力控制器，其特征在于，充放电装置包括充电端转换装置，用于把DC电力生成装置的输出电压转换成电力存储装置的充电电压；以及放电端转换装置，用于把电力存储装置的放电电压转换成DC电力生成装置的输出电压。
5.如权利要求1所述的电力控制器，其特征在于，充放电装置包括公共转换装置，用于进行充电端转换操作或放电端转换操作，在充电端转换操作中，把DC电力生成装置的输出电压转换成电力存储装置的充电电压，在放电端转换操作中，把电力存储装置的放电电压转换成DC电力生成装置的输出电压；第一控制开关，对其进行控制，使得公共转换装置的输入端被连接到DC电力生成装置的输出端或者电力存储装置的输出端；第二控制开关，对其进行控制，使得公共转换装置的输出端被连接到DC/DC转换器的输入端或者电力存储装置的输入端；当进行充电端转换操作时，第一控制开关把DC电力生成装置的输出端连接到公共转换装置的输入端，而第二控制开关把公共转换装置的输出端连接到电力存储装置的输入端，当进行放电端转换操作时，第一控制开关把电力存储装置的输出端连接到公共转换装置的输入端，而第二控制开关把公共转换装置的输出端连接到DC/DC转换器的输入端。
6.如权利要求1所述的电力控制器，其特征在于，进一步包括输出电压检测装置，用于检测DC电力生成装置的输出电压，其中根据检测到的输出电压和检测到的负载电力，控制装置在检测到的输出电压较高且检测到的负载电力较低时让充放电装置进行充电操作，在检测到的输出电压较低且检测到的负载电力较高时让充放电装置进行放电操作。
7.如权利要求1所述的电力控制器，其特征在于，进一步包括电力存储检测装置，用于检测电力存储装置的电力存储，其中控制装置根据检测到的电力存储来控制充放电装置的操作。
8.如权利要求6所述的电力控制器，其特征在于，进一步包括负载电力测量装置，用于以时间的函数来测量检测到的电力能量，其中DC电力生成装置的电力生产计划是根据预先测量的电力能量由负载电力测量装置确定的。
9.一种电力生成系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的电力控制器；DC电力生成装置，用于产生DC电力；DC电力生成装置的控制装置，用于根据检测到的电力能量来控制DC电力生成装置的输入能量。
10.一种如权利要求1所述的电力控制器的控制方法，其特征在于，作为时间的函数来测量电力能量，根据通过测量所获得的电力能量来确定DC电力生成装置的电力生产计划。
全文摘要
一种电力控制器，包括电力存储装置，用于存储从产生DC电力的DC电力生成装置输出的DC电力；电力转换装置，至少包括在接收DC输入时转换电压的DC/DC转换器；充放电装置，用于把电力存储装置中的电力释放到电力转换装置，以及把DC电力生成装置中的DC电力补充到电力存储装置，充放电装置设置在DC电力生成装置、电力存储装置和电力转换装置之间；检测装置，用于检测外部电力负载的电力能量，至少将来自电力转换装置的电力提供给外部电力负载；控制装置，用于根据检测到的电力能量控制充放电装置的工作，其中充放电装置具有DC/DC转换功能，把DC电力生成装置的输出电压转换成电力存储装置的充电电压，以及把电力存储装置的放电电压转换成DC电力生成装置的输出电压。
文档编号H02J9/06GK1417917SQ0214995
公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月8日 优先权日2001年11月9日
发明者宮内伸二, 上田哲也, 尾関正高, 神保裕行, 小池喜一 申请人:松下电器产业株式会社