专利名称：具有充电器的燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有充电器的燃料电池系统，更具体而言，涉及具备能够对周边设备进行充电的充电器的燃料电池系统。
背景技术：
燃料电池是利用燃料(氢气或者重整气体)和氧化剂(氧气或者空气)通过电化学方式生产电的装置，是通过电化学反应直接将从外部持续供给的燃料和氧化剂变换为电能的装置。作为燃料电池的氧化剂，使用纯氧气或富含氧气的空气；作为燃料电池的燃料，使用纯氢气、碳氢类燃料(LNG，LPG, CH3OH)或者将碳氢类燃料进行重整而生成的富含氢气的重整气体。这种燃料电池大体上分为高分子电解质型燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)，直接氧化型燃料电池(Direct Oxydation Fuel Cell),以及直接甲醛型燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)。高分子电解质型燃料电池包括称作堆(stack)的燃料电池主体，通过由重整机供给的氢气和由气泵或者风扇运行来供给的空气的电化学反应，产生电能。在此，重整机是对燃料进行重整来由该燃料生成氢气，并将该氢气提供给堆的燃料处理装置。直接氧化型燃料电池与高分子电解质型燃料电池不同，不使用氢气，而是直接接受作为燃料的乙醇类的供给，通过该燃料中所含的氢气和另外被供给的空气的电化学反应来产生电能。直接甲醛型燃料电池是在直接氧化型燃料电池中的把甲醛用作燃料的电池。这样的燃料电池同时产生电和热，作为发电效率和热效率之和即总效率超过80% 的高效率能量生产设备而受到瞩目。此外，因为具有能够直接在实际建筑用或居住用住宅设置燃料电池来直接生产使用者所需要的电力和热而使用的优点，所以不仅能够提高使用者的便利性，还能够大幅减少能量使用费用。因利用化石燃料的汽车运行时产生的公害物质的排出和化石燃料枯竭的问题，正在活跃进行以电为动力源的电力汽车和混合动力汽车的研究。在为混合电力汽车的情况下，是从安装在内部的高电压电池接受电源、并利用汽油或者柴油的驱动来进行充电的系统，虽然汽车的燃料费用的效率增加，但是由于使用内燃机，存在有排出公害物质的问题。此外，在为电力汽车的情况下，存在有需要确保如进行充电的充电站那样的基础设施的问题，在居住地进行充电的情况下，由于以累计率来缴纳电费的电费系统，存在有能量费用大幅增加的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题而作出的，本发明的一个方面的目的在于，提供一种能够容易对如电力汽车那样的周边设备进行充电的燃料电池系统。
本发明的一实施例的燃料电池系统，包括燃料电池装置，利用燃料和氧化剂的反应生产电，并向需要源供电；充电器，从上述需要源分开设置，能够从上述燃料电池装置接受供电来对周边装置进行充电；需要源识别器，与上述充电器邻接设置，解除上述充电器的锁定；以及电力计，与上述燃料电池装置及上述充电机连接设置。上述燃料电池装置可以包括在多个需要源上一对一地连接设置的多个个体燃料电池装置，上述电力计包括与上述个体燃料电池装置连接设置的个体电力系统。上述多个个体电力系统可以与系统电源连接，上述多个需要源可以是位于共同住宅的各世代住户。此外，上述充电器可以与多个需要源对应地设置在共同住宅的停车场。此外，上述燃料电池装置还可以包括控制部，该控制部与上述电力计连接，按照在上述需要源及上述充电器消耗的电来控制燃料电池装置的发电量，燃料电池系统还可以包括蓄电部，该蓄电部与上述燃料电池装置连接设置。此外，上述蓄电部可以与充电开关和放电开关连接，该充电开关在进行充电动作时导通，该放电开关在进行放电动作时导通。燃料电池系统还可以包括辅助电力系统，该辅助电力系统与上述充电器邻接设置，表示在上述充电器使用的电量。上述燃料电池装置可以包括与多个需要源一对一地连接设置的多个个体燃料电池装置，在上述多个个体燃料电池装置中设置个体电力系统，该个体电力系统用于测定在上述需要源使用的电，上述多个个体燃料电池装置通过网线相互连接，上述个体燃料电池装置包括用于对上述燃料电池装置的动作进行控制的控制部，上述辅助电力系统及上述个体电力系统通过网线与上述控制部连接。上述燃料电池装置可以包括控制部，该控制部对上述燃料电池装置的动作进行控制，上述辅助电力系统能够通过无线网与上述控制部连接，上述无线网可以包括从射频收发网络、无线网络、蓝牙收发网络中选择的某一种网络。上述燃料电池装置可以包括多个个体燃料电池装置，与多个需要源一对一地连接设置；以及共同燃料电池装置，与上述多个充电器连接而向上述多个充电器供电。在上述共同燃料电池装置可以设有共同电力计，该共同电力计测定通过上述多个充电器消耗的电量。上述多个个体燃料电池装置和上述共同燃料电池装置能够通过网线连接，上述充电器可以是设在电力汽车上的电池充电用的充电器。如上所示，根据本发明的多个实施例，相应的需要源的成员或者所有者能够利用与需要源分开设置的充电器来对电力汽车等进行充电。
图1是示意地表示本发明的第一实施例的燃料电池系统的结构图。图2是示意地表示本发明的第一实施例的变形例的燃料电池系统的结构图。图3是示意地表示本发明的第二实施例的燃料电池系统的结构图。图4是示意地表示本发明的第三实施例的燃料电池系统的结构图。图5是示意地表示本发明的第四实施例的燃料电池系统的结构图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施例进行详细说明，以便具有本发明所属领域的普通技术的人员能够容易实施。但是，本发明可以体现为各种不同的方式，不限于在此说明的实施例。图1是示意地表示本发明的第一实施例的燃料电池系统的结构图。参照上述附图进行说明，本实施例的燃料电池系统包括个体燃料电池装置100， 向需要源(demand user) 106供电；充电器104，与个体燃料电池装置100连接设置，与需要源106分离设置，并能够对周边设备进行充电；解除充电器104的锁定的需要源识别器 103 ；以及与充电器104连接设置的个体电力系统102。在本实施例中，需要源106是住在共同住宅中的各世代住户。但是，本发明不限于此，需要源106可以是用电的各种单位。需要源106包括多个需要源，在各需要源106上连接设置了个体燃料电池装置100 和个体电力系统102，在各个个体燃料电池装置100上设置了充电器104和需要源识别器 103。个体燃料电池装置100利用燃料和氧化剂的反应来生产电，并向需要源106供电。 本实施例的个体燃料电池装置100可以由将燃料重整为富含氢气的重整气体来使用的高分子电解质型燃料电池(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC)构成。但是，本发明不限于此，个体燃料电池装置100可以由通过甲醛和氧气的直接反应来产生电能的直接甲醛型燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)构成。此外，个体燃料电池装置100包括在600°C以上的高温下动作的熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC，Molten Carbonate Fuel Cells)，固体氧化物型燃料电池(S0FC，Solid Oxide Fuel Cells)，或者在200°C以下的较低温度下动作的磷酸型燃料电池(PAFC， Phosphoric Acid Fuel Cells)。个体燃料电池装置100包括通过燃料和氧化剂的反应来生产电的燃料电池堆； 以及控制个体燃料电池装置100的动作的控制部101。控制部101与需要源106及充电器 104连接设置，按照在需要源106和充电器104消耗的电量来控制个体燃料电池装置100的动作。此外，个体燃料电池装置100还可以包含将所产生的直流电变换为交流电的电力变换机；以及用于电力变换机的各种周边设备(BOP; balance of plant)。此外，个体燃料电池装置10还可以包括热回收部，该热回收部包括回收所产生的热的蓄热组和辅助热源机。在各个个体燃料电池装置100上连接设置个体电力系统102，个体电力系统102连接设置在系统电源110上。系统电源110是向共同住宅等供电的通常的电源。个体电力系统102由双向电力计构成，计测在各需要源106和充电器104所使用的电量。控制部101根据从个体电力系统102传递的信息来控制个体燃料电池装置100的动作，从而追踪所生产的电量被消耗的电量。充电器104和需要源识别器103从需要源106分开设置，在共同住宅中，充电器 104及需要源识别器103可以设置在停车场。此时，周边设备可以是电汽车等，充电器104 可以由设在电汽车上的电池充电用充电器构成。充电器104具有与个体燃料电池装置100连接而能够引电的端子，通过该端子对电汽车等进行充电。需要源识别器103确认该充电器104是否为需要源，可以由射频(RF card)读卡器或者红外(IR card)读卡器等构成。在此，所谓需要源106是包括需要源106的所有者和其成员等的广义的概念，包括具有使用该充电器的权利的主体。只有在确认了相应使用者为需要源106的情况下，需要源识别器103才解除充电器104的锁定。在此，所谓解除锁定是指使充电器104处于能够使用的状态，包括激活充电器104，解除处于锁定状态的充电器104的锁定，以及使充电器104动作。如上所示，根据本实施例，利用在个体燃料电池装置100产生的电来对位于屋外的电力汽车等进行充电，从而能够在不适用累进税的情况下，以较低的费用对电力汽车进行充电。特别是，在共同住宅等的停车�。芄煌ü枰词侗鹌�103容易掌握使用者是否为相应的需要源之后对电力汽车进行充电。此外，控制部101通过对应于充电器104和需要源106的耗电来执行发电，由此能够容易供给所消耗的电力。图2是示意地表示本发明的第一实施例的变形例的燃料电池系统的结构图。参照图2进行说明，本实施例的燃料电池系统还包括与个体燃料电池装置100连接的蓄电部121。蓄电部121是对个体燃料电池装置100产生的电力中的多余电力进行临时储藏的设备，经由充电开关122和放电开关123连接设置到个体燃料电池装置100上。充电开关122在蓄电部121进行充电动作时导通，放电开关123在蓄电部121放电时导通。充电开关122的放电开关123的动作被控制部101所控制。在连接到个体燃料电池装置100上的负荷的用电量超过个体燃料电池装置100的最大发电量时，控制部101使充电开关122断开，使放电开关123导通。此外，在连接到个体燃料电池装置100上的负荷的用电量比个体燃料电池装置100的最大发电量小时，控制部101使充电开关122导通，使放电开关123断开。随之，在产生剩余电力时，在蓄电部121中进行蓄电，在耗电较大时放电来对需要源106及周边装置供电。特别是，在对周边装置进行充电的期间产生较大的电力需求，若通过蓄电部121来提供所备蓄的电，则在对周边装置进行充电的期间，也能够向需要源106稳定地供电。图3是示意地表示本发明的第二实施例的燃料电池系统的结构图。参照图3进行说明，本实施例的燃料电池系统包括向需要源306供电的个体燃料电池装置300 ；与个体燃料电池装置300连接的个体电力系统302 ；充电器305，从需要源 306分开设置，能够从个体燃料电池装置300接受供电来对周边设备进行充电；解除充电器 305的锁定的需要源识别器304 ；以及辅助电力系统303，与充电器305邻接设置。个体燃料电池装置300包括对个体燃料电池装置300的动作进行控制的控制部301。辅助电力系统303测定在充电器305消耗的电力来进行显示，并将所测定的电力信息传送给控制部301。多个个体燃料电池装置300通过网络线路315相互连接，并与系统电源310连接， 所述多个个体燃料电池装置300设在各个需要源306上。此外，辅助电力系统303和个体电力系统302通过网络线路315与各个控制部301连接。随之，控制部301通过网络线路 315接受个体电力系统302和辅助电力系统303的耗电信息，控制个体燃料电池装置300发
7出与所消耗的电量相应的电量。另一方面，充电器305及需要源识别器304也没有直接与各个个体燃料电池装置 300连接，而是连接到网络线路315，由此，充电器305及需要源306通过网络线路315接受供电。能够通过个体电力系统302和辅助电力系统303来确认在充电器305及需要源306 所使用的电力，并将显示于电力计302、303上的电量相加来进行收费。如上所示，若通过网络线路315供电，则能够将在各需要源306上所设置的个体燃料电池装置300生成的电力集中之后分割使用，由此能够形成耗电的分散，从而能够更加稳定地供电。图4是示意地表示本发明的第三实施例的燃料电池系统的结构图。参照图4进行说明，本实施例的燃料电池系统包括向需要源406供电的个体燃料电池装置400 ；与个体燃料电池装置400连接的个体电力系统402 ；充电器405，从需要源 406分开设置，能够从个体燃料电池装置400接受供电来对周边设备进行充电；解除充电器 405的锁定的需要源识别器404 ；以及与充电器405连接的辅助电力系统403。此外，个体燃料电池装置400包括控制部401，该控制部401对个体燃料电池装置400的动作进行控制。设在各个需要源406上的多个个体燃料电池装置400通过网线相互连接，并且与系统电源410连接。辅助电力系统403测定在充电器405消耗的电力来显示，并将所测定的电力信息传送给控制部401。辅助电力系统403和个体电力系统402通过无线网与控制部401连接， 并传送用控制部401测定的电量信息。无线网可由射频(RF)收发网络、无线网络、蓝牙收发网络等构成。如上所示，若辅助电力系统403和个体电力系统402通过无线网415与控制部401 连接，则不需要另外设置信息传送线路，所以系统的构筑变得容易。图5是示意地表示本发明的第四实施例的燃料电池系统的结构图。参照图5进行说明，本实施例的燃料电池系统包括向需要源506供电的多个个体燃料电池装置500 ；与多个个体燃料电池装置500连接的多个个体电力系统502 ；多个充电器505，从多个需要源506分开设置，能够从燃料电池装置500接受供电而对周边设备进行充电；多个需要源识别器504，解除多个充电器505的锁定；以及与多个充电器505连接的多个辅助电力系统503。此外，多个个体燃料电池装置500包括控制部501，该控制部501 对个体燃料电池装置500的动作进行控制。设在各个需要源506上的多个个体燃料电池装置500通过网络线路515相互连接，并且与系统电源510连接。此外，在网络线路515上连接共同燃料电池装置508，在共同燃料电池装置508上连接设置共同电力系统509。共同燃料电池装置508包括控制部507， 该控制部507对共同燃料电池装置508的动作进行控制。共同燃料电池装置508与多个充电器505连接设置，并向多个充电器505供电。与多个充电器505连接的线路连接在共同燃料电池装置508和共同电力系统509之间，通过共同电力系统509测定经由充电器505消耗的电量。共同燃料电池装置508的控制部507根据从共同电力系统509传送的电量信息， 控制共同燃料电池装置508的动作以使其生产与此对应的电力。另一方面，个体燃料电池装置500的控制部501根据从各个体电力系统502传送的电量信息，控制个体燃料电池装置500已使其生产与此对应的电力。此外，在各充电器505使用的电力通过辅助电力系统503确认之后，能够对各需要源506进行收费。如本实施例所示，若另外设置共同燃料电池装置508来向各个充电器505供电，则能够向各充电器505稳定地供电，能够通过多个个体燃料电池装置500稳定地向各需要源 506供电。如上所述，对本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明并不限于此，能够在权利要求范围和发明的详细说明以及附图的范围内变形为各种方式来实施，这当然也属于本发明的范围。
权利要求
1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括燃料电池装置，利用燃料和氧化剂的反应生产电，并向需要源供电； 充电器，从上述需要源分开设置，能够从上述燃料电池装置接受供电来对周边装置进行充电；需要源识别器，与上述充电器邻接设置，解除上述充电器的锁定；以及电力计，与上述燃料电池装置连接设置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述电力计与上述充电器连接。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池装置包括在多个需要源上一对一地连接设置的多个个体燃料电池装置， 上述电力计包括与上述个体燃料电池装置一对一地连接设置的个体电力系统。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述多个个体电力系统与系统电源连接。
5.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述多个需要源是位于共同住宅的各世代住户。
6.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述充电器与多个需要源对应地设置在共同住宅的停车场。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池装置还包括控制部，该控制部与上述电力计连接，按照在上述需要源及上述充电器消耗的电来控制燃料电池装置的发电量。
8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于， 还包括蓄电部，该蓄电部与上述燃料电池装置连接设置。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，上述蓄电部经由充电开关及放电开关与上述充电器连接，该充电开关在上述充电器进行充电动作时导通，该放电开关在进行放电动作时导通。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，包括辅助电力系统，该辅助电力系统与上述充电器邻接设置，表示在上述充电器使用的电量。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池装置包括与多个需要源一对一地连接设置的多个个体燃料电池装置， 在上述多个个体燃料电池装置中设置用于测定在上述需要源使用的电的个体电力系统，上述多个个体燃料电池装置通过网线相互连接，上述个体燃料电池装置包括用于对上述燃料电池装置的动作进行控制的控制部， 上述辅助电力系统及上述个体电力系统通过网线与上述控制部连接。
12.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池装置包括对上述燃料电池装置的动作进行控制的控制部，上述辅助电力系统通过无线网与上述控制部连接。
13.根据权利要求12所述的燃料电池系统，其特征在于，上述无线网包括从射频收发网络、无线网络、蓝牙收发网络中选择的某一种网络。
14.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述燃料电池装置包括多个个体燃料电池装置，与多个需要源一对一地连接设置；以及共同燃料电池装置，与上述多个充电器连接而向上述多个充电器供电。
15.根据权利要求14所述的燃料电池系统，其特征在于，在上述共同燃料电池装置设有共同电力计，该共同电力计测定通过上述多个充电器消耗的电量。
16.根据权利要求14所述的燃料电池系统，其特征在于，上述多个个体燃料电池装置和上述共同燃料电池装置通过网线连接。
17.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述充电器设在电力汽车上的电池充电用的充电器。
全文摘要
本发明记载的燃料电池系统包括燃料电池装置，利用燃料和氧化剂的反应生产电，并向需要源供电；充电器，从上述需要源分开设置，能够从上述燃料电池装置接受供电来对周边装置进行充电；需要源识别器，与上述充电器邻接设置，解除上述充电器的锁定；以及电力计，与上述燃料电池装置及上述充电机连接设置。从而能够容易对电力汽车等供电。
文档编号G01R11/00GK102356495SQ201080007605
公开日2012年2月15日 申请日期2010年1月18日 优先权日2009年2月13日
发明者崔允信, 朴宰贤, 李正基, 洪炳善, 辛美男, 金淏硕 申请人:东洋工程建筑公司, 燃料电池能量公司
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