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TWI395368B - 一種燃料電池系統的控制方法及其使用該控制方法的燃料電池系統 - Google Patents

一種燃料電池系統的控制方法及其使用該控制方法的燃料電池系統 Download PDF

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TWI395368B
TWI395368B TW099124904A TW99124904A TWI395368B TW I395368 B TWI395368 B TW I395368B TW 099124904 A TW099124904 A TW 099124904A TW 99124904 A TW99124904 A TW 99124904A TW I395368 B TWI395368 B TW I395368B
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TW
Taiwan
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auxiliary battery
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TW099124904A
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Inventor
Shih Wei Lin
Charn Ying Chen
Chih Lin Huang
Original Assignee
Iner Aec Executive Yuan
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Publication date
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Description

一種燃料電池系統的控制方法及其使用該控制方法的燃料電池系統
本發明係有關一種燃料電池系統的控制方法以及使用該控制方法的燃料電池系統。該控制方法係將燃料電池系統的運轉分為數種模式，並依據燃料電池系統中之電壓、電流及溫度訊號決定燃料電池系統的運轉模式。
為因應石油日漸枯竭以及氣候暖化的問題，替代能源的研發與應用日益受到各國的重視，而其中又以氫能發展最為重要。燃料電池因為能量轉換效率高且副產物為乾淨無污染的水，更是氫能發展之重點目標。
燃料電池系統之供電過程涉及到熱管理、水管理、燃料供應以及電力調節與控制等次系統之搭配，而燃料電池本身又涉及到反應溫度、反應物濃度、輸出電壓與輸出電流。由於電力能源的有效管理，乃能夠提昇用電的電子裝置(例如筆記型電腦、行動電話)更長的使用時間以及穩定的電力供應。因此，應用燃料電池時，如何讓燃料電池系統的運作能夠被有效地管理，使其能夠被控制且一直維持在最佳狀態下來運作，以增加其效能、可靠度與使用壽命，此般技藝則是習知技藝仍至今闕如。
一般而言，燃料電池的輸出電壓與輸出電流受到負載的影響很大，根據燃料電池的極化曲線，當輸出電流需求提高時，則輸出電壓會降低，反之，當輸出電流需求降低時，則輸出電壓會提高。此外，當燃料電池被應用於動態負載時，如果負載變動的時間太短，燃料電池受限於反應機制，很難在瞬間提供足夠的功率給負載，導致電力不足或電力不穩之現象。因此，在習知技術中，會在燃料電池系統中搭配至少一個輔助電池(二次電池)來解決電力不足或電力不穩之現象。然而，如果操作電壓擺幅過劇或者變動太頻繁，將會造成燃料電池與輔助電池提早劣化。
本發明的發明人有鑑於上述習知燃料電池系統的缺失，以及用於燃料電池系統的電力能源管理的日殷重要性，乃亟思發明而發明出一種用於燃料電池系統的控制方法，以及使用該控制方法的燃料電池系統。
本發明的主要目的係提供一種用於燃料電池系統的控制方法，其係將燃料電池系統的運轉分為數種模式，並依據燃料電池系統中之電壓、電流及溫度訊號決定燃料電池系統的運轉模式。
為達成本發明上述目的，本發明亦提供可用以實施本發明燃料電池系統控制方法之一種燃料電池系統。
為使　貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲藉由下文之實施方式配合所附之圖式對本發明之相關流程、細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得　審查委員可以了解本發明之特點。
本發明的燃料電池系統控制方法將燃料電池系統的運轉分為數種模式，包括：四種燃料電池系統操作模式以及四種燃料電池組工作模式；其中該燃料電池系統至少包含有：一燃料電池組(fuel cell stack)、一系統輔助裝置組件(balance of plant,以下縮寫為BOP)、一第一電壓調整電路、一第二電壓調整電路、一第一輔助電池、一第二輔助電池以及一系統負載。在此，該第一電壓調整電路係將燃料電池輸出電壓調整至輔助電池與系統負載可用之電壓；該第二電壓調整電路係用在開機時，使該第一輔助電池之電力電壓經由該第一電壓調整電路及該第二電壓調整電路轉換後，供應BOP之運行；該BOP係包括提供燃料電池所需之空氣、燃料及協助運轉之組件例如泵(pump)、風扇(fan)、能源管理系統(energy management system,縮寫為EMS)、系統中央處理單元(以下簡稱為CPU)以及一偵測單元等等，該偵測單元可偵測系統負載的使用電流、該第一輔助電池的工作電壓、該第二輔助電池的工作電壓、該燃料電池組經第一電壓調整電路所輸出之電流、該燃料電池組的溫度以及環境溫度，並將偵測數據提供該系統中央處理單元做邏輯判斷；並且該系統中央處理單元至少包含有一計時器。以下配合其工作流程說明該數種運轉模式：
(1)　啟動：起始動作，其係將燃料電池系統開機裝置之切換裝置啟動，使系統處於on的狀態，啟動後，首先判斷系統是否使用負載以及輔助電池電力是否足夠。當系統負載的使用電流(以下簡稱為Iload )小於系統負載最小工作電流，而且第一輔助電池的工作電壓(以下簡稱為V1 )以及第二輔助電池的工作電壓(以下簡稱為V2 )大於放電設定值，而且環境溫度(以下簡稱為Ten )大於0℃，則燃料電池組進入休眠模式；若上述有任一條件未成立，則燃料電池系統進入開機模式。在此，系統負載最小工作電流的定義為：系統所設定的一個系統負載最小電流門檻值，當系統負載電流低於此門檻值，則系統負載不運轉，燃料電池系統中的燃料電池組停止輸出功率。
(2)　休眠模式：在休眠模式中，我們設定系統輔助裝置組件停止工作，進而使燃料電池系統中的燃料電池組停止輸出功率，此時，整個系統只有CPU繼續運作(電力由一輔助電池提供)，並且不斷量測Iload 、V1 、V2 以及Ten 。當Iload 大於系統負載最小工作電流，或者V1 或V2 小於放電設定值，或者Ten 小於0℃，則燃料電池系統進入開機模式。
(3)　開機模式：進入開機模式後，根據所測得的燃料電池組的溫度(以下簡稱為Tfc )作判斷，若Tfc 小於燃料電池組起始工作溫度，則燃料電池組進入升溫步驟，並持續判斷Tfc ；當Tfc 大於起始工作溫度，則燃料電池系統進入穩態模式。在此，燃料電池組起始工作溫度的定義為：燃料電池組內進行電化學反應並能穩定輸出電流的最低溫度。
(4)　穩態模式：在燃料電池系統穩態模式中，將燃料電池組所產生之電力，依據Iload 、V1 、V2 之大小作下述四種工作模式之切換，以提供輔助電池充電或系統負載使用。於穩態模式中，需持續觀察V1 或V2 其一是否小於放電設定值或大於充電設定值之情形，以及燃料電池組經第一電壓調整電路所輸出之電流(以下簡稱為Iout )是否小於最小輸出電流。在此，最小輸出電流是我們所設定的一個系統輸出電流門檻值，當系統的輸出電流小於此門檻值，就定義為負載的電力供應需求減少。當Iout 小於最小輸出電流，且V1 和V2 皆大於充電設定值，則燃料電池系統進入待機模式；若上述有任一條件未成立，則燃料電池系統維持穩態模式。以下說明該四種工作模式：
(A)　工作模式A：燃料電池組連接第二輔助電池提供充電電力，第一輔助電池提供電力給予負載與BOP使用。此時，第二輔助電池僅接受燃料電池組之電力進行充電，第一輔助電池提供電力給予負載與BOP使用。當V2 大於充電設定值或者V1 小於放電設定值時，切換至工作模式B。
(B)　工作模式B：燃料電池組連接第一輔助電池提供充電電力，第二輔助電池提供電力給予負載與BOP使用。此時，第一輔助電池僅接受燃料電池組之電力進行充電，第二輔助電池提供電力給予負載與BOP使用。當V1 大於充電設定值或者V2 小於放電設定值時，切換至工作模式A。
(C)　工作模式C：在工作模式A或B中，當Iload 大於系統負載電流設定值，且經過一段監控時間判斷Iload 不是一個瞬間大電流的變化而是持續的大電流需求後，提供一種工作模式C，將燃料電池組與其中一個輔助電池並聯提供電力給系統負載與BOP使用。在此，系統負載電流設定值是我們所設定的一個系統負載電流門檻值，當系統負載電流超過此門檻值，就定義為系統負載正在大電流使用。若Iload 遠大於2倍系統負載電流設定值，則進入下述之工作模式D。若Iload 小於系統負載電流設定值，則回到工作模式A或B。
(D)　工作模式D：在工作模式D中，因Iload 遠大於2倍系統負載電流設定值，將燃料電池組與第一及第二輔助電池之並聯電力直接提供系統負載與BOP使用。若Iload 只大於1倍系統負載電流設定值，則回到工作模式C；若Iload 小於系統負載電流設定值，則回到工作模式A或B。
(5)　待機模式：燃料電池系統進入待機模式後，燃料電池之電力僅提供BOP運轉，並持續觀察Iload 、V1 與V2 。當Iload 小於系統負載最小工作電流，且V1 和V2 大於放電設定值，則CPU的計時器開始計時；若上述有任一條件未成立，則燃料電池系統回到穩態模式。若CPU的計時器開始計時且計時時間大於進入休眠設定時間，以及環境溫度大於0℃，則燃料電池系統進入休眠模式；若CPU的計時器計時時間小於進入休眠設定時間，則燃料電池系統維持待機模式。
以下以一實施例說明本發明之燃料電池系統控制方法的實施方式。
圖一包含圖一A與圖一B係顯示本發明燃料電池系統控制方法在穩態模式之四種工作模式切換流程圖，其係包括下列步驟：
步驟(1)：系統啟動步驟(2)：判斷Iload 是否大於系統負載最小工作電流，或者V1 或V2 是否小於放電設定值，或者Tfc 是否大於燃料電池組的起始工作溫度，若所述有任一條件為是，則系統進入下一個步驟(3)，若所述條件皆為否，則系統不進入下一個步驟(3)，並且持續量測Iload 、V1 、V2 與Tfc 以進行所述條件之判斷；步驟(3)：燃料電池系統進入系統穩態模式；步驟(31)：在系統穩態模式依據Iload 、V1 、V2 之大小作燃料電池組四種工作模式切換；步驟(32)：判斷該燃料電池組之Iout 是否小於最小輸出電流，且V1 和V2 是否大於充電設定值，若所述條件皆為是，則進行下一個步驟(4)，若所述有任一條件為否，則回到步驟(31)；步驟(4)：燃料電池系統退出系統穩態模式。
其中步驟(31)關於燃料電池組依據Iload 、V1 、V2 之大小作四種工作模式之切換更包括下列步驟：步驟(3101)：燃料電池組進入第一工作模式，並進行下一個步驟(3102)，其中該第一工作模式係上述之工作模式A；步驟(3102)：判斷Iload 在一段監控時間內是否持續大於2倍的系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(3103)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(3104)；步驟(3103)：燃料電池組進入第二工作模式，同時進行步驟(3102)之判斷，其中該第二工作模式係上述之工作模式D；步驟(3104)：判斷Iload 在一段監控時間內是否持續大於系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(3105)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(3106)；步驟(3105)：燃料電池組進入第三工作模式，同時進行步驟(3104)之判斷，其中該第三工作模式係上述之工作模式C；步驟(3106)：判斷V2 是否大於充電設定值或V1 是否小於放電設定值，若所述條件皆為是，則該燃料電池系統進入步驟(3107)，若所述有任一條件為否，則該燃料電池系統回到步驟(3101)；步驟(3107)：燃料電池組進入第四工作模式，並進行下一個步驟(3108)之判斷，其中該第四工作模式係上述之工作模式B；步驟(3108)：判斷Iload 在一段監控時間內是否持續大於2倍的系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(3109)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(3110)；步驟(3109)：燃料電池組進入第二工作模式，同時進行步驟(3108)之判斷；步驟(3110)：判斷Iload 在一段監控時間內是否持續大於系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(3111)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(3112)；步驟(3111)：燃料電池組進入第三工作模式，同時進行步驟(3110)之判斷；步驟(3112)：判斷V1 是否大於充電設定值或V2 是否小於放電設定值，若所述條件皆為否，則該燃料電池系統回到步驟(3107)，若所述有任一條件為是，則燃料電池系統進行下一個步驟(32)；步驟(32)：判斷Iout 是否小於最小輸出電流，且V1 和V2 是否大於充電設定值，若所述有任一條件為否，則回到步驟(3101)，若所述條件皆為是，則進行下一個步驟(4)。
圖二係為本發明之燃料電池系統控制方法操作模式切換流程圖。
如圖一及圖二所示，較佳地，圖一的步驟(2)更包括下列步驟：步驟(21)：燃料電池系統進入系統休眠模式，此時系統會進行下列步驟：步驟(211)：判斷Iload 是否小於系統負載最小工作電流，且V1 和V2 是否大於放電設定值，且Ten 是否大於0℃，若所述有任一條件為否，則系統進入步驟(22)，若所述條件皆為是，則系統進入步驟(212)；步驟(212)：燃料電池組休眠模式，此時會持續量測Iload 、V1 、V2 以及Ten 以進行步驟(211)之判斷；步驟(22)：燃料電池系統進入系統開機模式，此時系統會進行下列步驟：步驟(221)：判斷Tfc 是否大於燃料電池組的起始工作溫度，若為是，則系統進入步驟(3)，若為否，則系統進入個步驟(222)；步驟(222)：進行燃料電池組升溫步驟，並且持續量測Tfc 以進行步驟(221)之判斷。
圖二中的步驟(3)的運作方式與作用與圖一的步驟(3)是相同的，不再贅述。
如圖一及圖二所示，較佳地，圖一的步驟(4)更包括下列步驟：步驟(41)：系統進入燃料電池組待機模式，並進行下一個步驟(42)；步驟(42)：判斷Iload 是否小於系統負載最小工作電流，且V1 和V2 是否大於放電設定值，若所述有任一條件為否，則系統回到步驟(31)，若所述條件皆為是，則系統進入下一個步驟(43)；步驟(43)：系統CPU的計時器開始計時，並且判斷計時器的計時時間是否大於進入休眠設定時間，且Ten 是否大於0℃，若所述條件皆為是，則系統回到步驟(2)，若所述有任一條件為否，則系統回到步驟(41)。
圖三係為用以實施本發明燃料電池系統控制方法之一種燃料電池系統架構圖。如圖三所示，燃料電池系統100包含：一燃料電池組1001、一系統輔助裝置組件(BOP)1002、一第一電壓調整電路1003、一第二電壓調整電路1004、一第一輔助電池1005、一第二輔助電池1006、一系統負載1007以及至少六個切換裝置SW1～SW6。其中，該第一電壓調整電路1003係將該燃料電池組1001的輸出電壓調整至輔助電池1005、1006與系統負載1007可用之電壓；該第二電壓調整電路1004係用在開機時，使該第一輔助電池1005之電力電壓經由該第一電壓調整電路1003及該第二電壓調整電路1004轉換後，供應系統輔助裝置組件1002之運行；該系統輔助裝置組件1002係至少包括提供燃料電池所需之空氣、燃料及協助運轉之組件例如泵、風扇、能源管理系統、系統中央處理單元(CPU)1002a以及一偵測單元1002c等等(其中泵、風扇與能源管理系統未標示在圖中)，其功能與運作方式習知技術已多有揭露，不再贅述，其中該偵測單元1002c可偵測Iload 、V1 、V2 、Iout 、Tfc 以及Ten ，並將偵測數據提供該系統中央處理單元1002a做邏輯判斷；該系統中央處理單元1002a包含有一計時器1002b；該至少六個切換裝置SW1～SW6係用以啟動系統、關閉系統以及在切換系統運轉模式時作系統線路的導通切換，其中，切換裝置SW1為系統開機裝置，切換裝置SW3～SW6每個都具有三個接點a、b、c。
以下配合圖一及圖二之切換流程圖說明該燃料電池系統100之操作方式：在步驟(1)切換裝置SW1導通後，使系統處於on的狀態，這時燃料電池系統100啟動；在步驟(3)切換裝置SW2導通後，燃料電池系統100進入系統穩態模式；在步驟(31)配合切換裝置SW3～SW6可以在穩態模式下依據Iload 、V1 、V2 之大小作四種工作模式之切換：在步驟(3101)使切換裝置SW3～SW6皆為接點b和接點c導通，燃料電池組進入第一工作模式；在步驟(3103)使切換裝置SW3、SW5、SW6皆為接點a和接點c導通，燃料電池組進入第二工作模式；在步驟(3105)使切換裝置SW3皆為接點a和接點c導通，燃料電池組進入第三工作模式；在步驟(3107)使切換裝置SW3為接點b和接點c導通，且SW4～SW6皆為接點a和接點c導通，燃料電池組進入第四工作模式；在步驟(3109)使切換裝置SW3、SW5、SW6皆為接點a和接點c導通，燃料電池組進入第二工作模式；在步驟(3111)使切換裝置SW3皆為接點a和接點c導通，燃料電池組進入第三工作模式；在步驟(41)使切換裝置SW2不導通後，燃料電池系統100進入燃料電池組待機模式。
在本發明的燃料電池系統100更可以包含至少三個二極體D1～D3，其係用以限制電流的方向。如圖三所示，二極體D1係用以限制燃料電池組1001之電力只能夠對外部輸出，輔助電池1005或1006之電力藉由二極體D1的限制無法逆向供給燃料電池組1001；二極體D2限制輔助電池1005或1006之電力經由第二電壓調整電路1004送至第一電壓調整電路1003，提供系統輔助裝置組件1002運轉電力，而燃料電池組1001之電力藉由二極體D2的限制無法逆向至第二電壓調整電路1004；燃料電池組1001之電力經第一電壓調整電路1003，藉由二極體D3供給輔助電池1005或1006與系統負載1007，二極體D3限制輔助電池1005或1006之電力經由第一電壓調整電路1003送至系統輔助裝置組件1002。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．切換流程圖系統啟動步驟
2、21、211、212、22、221、222．．．系統休眠模式與開機模式切換流程圖步驟
3、31、3101、3102、3103、3104、3105、3106、3107、3108、3109、3110、3111、3112、32．．．系統穩態模式切換流程圖步驟
4、41、42、43．．．系統待機模式切換流程圖步驟
100．．．燃料電池系統
1001．．．燃料電池組
1002．．．系統輔助裝置組件
1002a．．．系統中央處理單元
1002b．．．計時器
1002c．．．偵測單元
1003．．．第一電壓調整電路
1004‧‧‧第二電壓調整電路
1005‧‧‧第一輔助電池
1006‧‧‧第二輔助電池
1007‧‧‧系統負載
SW1~SW6‧‧‧切換裝置
D1~D3‧‧‧二極體
圖一包含圖一A與圖一B係為本發明燃料電池系統控制方法在穩態模式依據Iload 、V1 、V2 之大小作四種工作模式切換的流程圖。
圖二係為本發明之燃料電池系統控制方法操作模式切換流程圖。
圖三係為用以實施本發明燃料電池系統控制方法之一種燃料電池系統架構圖。
1．．．切換流程圖系統啟動步驟
2、21、211、212、22、221、222．．．系統休眠模式與開機模式切換流程圖步驟
3、31、32．．．系統穩態模式切換流程圖步驟
4、41、42、43．．．系統待機模式切換流程圖步驟

Claims (12)

  1. 一種燃料電池系統的控制方法，其中該燃料電池系統至少包含有一燃料電池組、一系統輔助裝置組件、一第一電壓調整電路、一第二電壓調整電路、一第一輔助電池、一第二輔助電池以及一系統負載，並且該系統輔助裝置組件至少包含有一系統中央處理單元以及一偵測單元，該偵測單元可偵測該系統負載的使用電流、該第一輔助電池的工作電壓、該第二輔助電池的工作電壓、該燃料電池組經該第一電壓調整電路所輸出之電流、該燃料電池組的溫度以及環境溫度，並將偵測數據提供該系統中央處理單元做邏輯判斷，並且該系統中央處理單元包含有一計時器，該控制方法包括下列步驟：步驟(1)：啟動該燃料電池系統；步驟(2)：判斷系統負載的使用電流是否大於系統負載最小工作電流，或者該第一輔助電池的工作電壓或該第二輔助電池的工作電壓是否小於放電設定值，或者該燃料電池組的溫度是否大於燃料電池組的起始工作溫度，若所述有任一條件為是，則系統進入一系統穩態模式；以及步驟(3)：在系統穩態模式中，依據該系統負載的使用電流、該第一輔助電池的工作電壓、該第二輔助電池的工作電壓之大小使燃料電池組作四種工作模式的切換。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之燃料電池系統的控制方法，其中步驟(3)更包括下列步驟： 步驟(301)：燃料電池組進入第一工作模式，並進行下一個步驟(302)；步驟(302)：判斷系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於2倍的該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(303)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(304)；步驟(303)：該燃料電池組進入第二工作模式，同時進行步驟(302)之判斷；步驟(304)：判斷該系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(305)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(306)；步驟(305)：該燃料電池組進入第三工作模式，同時進行步驟(304)之判斷；步驟(306)：判斷第二輔助電池的工作電壓是否大於充電設定值或第一輔助電池的工作電壓是否小於放電設定值，若所述條件皆為是，則該燃料電池系統進入步驟(307)，若所述有任一條件為否，則該燃料電池系統回到步驟(301)；步驟(307)：該燃料電池組進入第四工作模式，並進行下一個步驟(308)之判斷；步驟(308)：判斷該系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於2倍的該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(309)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(310)； 步驟(309)：該燃料電池組進入第二工作模式，同時進行步驟(308)之判斷；步驟(310)：判斷該系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(311)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(312)；步驟(311)：該燃料電池組進入第三工作模式，同時進行步驟(310)之判斷；步驟(312)：判斷該第一輔助電池的工作電壓是否大於充電設定值或該第二輔助電池的工作電壓是否小於放電設定值，若所述條件皆為否，則該燃料電池系統回到步驟(307)，若所述有任一條件為是，則該燃料電池系統進行下一個步驟(313)；步驟(313)：判斷該燃料電池組經該第一電壓調整電路所輸出之電流是否小於最小輸出電流，且該第一輔助電池的工作電壓和該第二輔助電池的工作電壓是否大於充電設定值，若所述有任一條件為否，則回到步驟(301)，若所述條件皆為是，則進行下一個步驟(4)；步驟(4)：使該燃料電池系統退出系統穩態模式。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之燃料電池系統的控制方法，其中步驟(2)更包括下列步驟：步驟(21)：燃料電池系統進入系統休眠模式，此時系統會進行下列步驟：步驟(211)：判斷系統負載的使用電流是否小於該系統 負載最小工作電流，且第一輔助電池的工作電壓和第二輔助電池的工作電壓是否大於放電設定值，且環境溫度是否大於0℃，若所述有任一條件為否，則該系統進入步驟(22)，若所述條件皆為是，則該系統進入步驟(212)；步驟(212)：該燃料電池組休眠模式，此時會持續量測該系統負載的使用電流、第一輔助電池的工作電壓、第二輔助電池的工作電壓以及環境溫度以進行步驟(211)之判斷；步驟(22)：該燃料電池系統進入系統開機模式，此時該系統會進行下列步驟：步驟(221)：判斷該燃料電池組的溫度是否大於該燃料電池組的起始工作溫度，若為是，則該系統進入步驟(3)，若為否，則該系統進入下一個步驟(222)；步驟(222)：進行該燃料電池組升溫步驟，並且持續量測該燃料電池組的溫度以進行步驟(221)之判斷。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之燃料電池系統的控制方法，其中步驟(4)更包括下列步驟：步驟(41)：使燃料電池系統進入該燃料電池組待機模式，此時系統會進行下一個步驟(42)；步驟(42)：判斷系統負載的使用電流是否小於該系統負載最小工作電流，且第一輔助電池的工作電壓和第二輔助電池的工作電壓是否大於放電設定值，若所述有任一條件為否，則該系統回到步驟(3)，若所述條件皆為是，則該系統進入下一個步驟(43)； 步驟(43)：系統中央處理單元的計時器開始計時，並且判斷該計時器的計時時間是否大於進入休眠設定時間，且環境溫度是否大於0℃，若所述條件皆為是，則該系統回到步驟(2)，若所述有任一條件為否，則該系統回到步驟(41)。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之燃料電池系統的控制方法，其中：第一工作模式係將該燃料電池組連接該第二輔助電池提供充電電力，且該第一輔助電池提供電力給予系統負載與該系統輔助裝置組件使用；第二工作模式係將該燃料電池組與該第一及第二輔助電池之並聯電力直接提供該系統負載與該系統輔助裝置組件使用；第三工作模式係將該燃料電池組與其中一個輔助電池並聯提供電力給該系統負載與該系統輔助裝置組件使用；以及第四工作模式係將該燃料電池組連接該第一輔助電池提供充電電力，該第二輔助電池提供電力給予負載與該系統輔助裝置組件使用。
  6. 一種燃料電池系統，其係包含：一燃料電池組；一系統負載；一第一輔助電池；一第二輔助電池； 一第一電壓調整電路，其係將該燃料電池組的輸出電壓調整至該些輔助電池與系統負載可用之電壓；至少六個切換裝置，其係用於啟動該燃料電池系統，以及作系統線路的導通切換；一系統輔助裝置組件，其係至少包含有：一系統中央處理單元，其係可依據接收到的偵測數據訊號作邏輯判斷，並可依據該邏輯判斷傳送相對應的控制訊號，並且該系統中央處理單元包含有一計時器；以及一偵測單元，其係可偵測該系統負載的使用電流、該第一輔助電池的工作電壓、該第二輔助電池的工作電壓、該燃料電池組經該第一電壓調整電路所輸出之電流、該燃料電池組的溫度以及環境溫度，並可依據偵測數據產生對應的訊號傳送給該系統中央處理單元作邏輯判斷；以及一第二電壓調整電路，其係用在開機時，使該第一輔助電池之電力電壓經由該第一電壓調整電路及該第二電壓調整電路轉換後，供應系統輔助裝置組件之運行。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之燃料電池系統，其中該系統中央處理單元可依據偵測單元所傳送來的偵測數據訊號作邏輯判斷，並可依據該邏輯判斷傳送相對應的控制訊號給該些切換裝置，以完成該燃料電池系統之一控制方法，該控制方法包括下列步驟： 步驟(1)：啟動該燃料電池系統；步驟(2)：判斷該系統負載的使用電流是否大於該系統負載最小工作電流，或者該第一輔助電池的工作電壓或該第二輔助電池的工作電壓是否小於放電設定值，或者該燃料電池組的溫度是否大於該燃料電池組的起始工作溫度，若所述有任一條件為是，則系統進入一系統穩態模式；以及步驟(3)：在系統穩態模式中，依據該系統負載的使用電流、該第一輔助電池的工作電壓、該第二輔助電池的工作電壓之大小使該燃料電池組作四種工作模式的切換。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之燃料電池系統，其中步驟(3)更包括下列步驟：步驟(301)：該燃料電池組進入第一工作模式，並進行下一個步驟(302)；步驟(302)：判斷該系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於2倍的該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(303)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(304)；步驟(303)：該燃料電池組進入第二工作模式，同時進行步驟(302)之判斷；步驟(304)：判斷該系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(305)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(306)； 步驟(305)：該燃料電池組進入第三工作模式，同時進行步驟(304)之判斷；步驟(306)：判斷該第二輔助電池的工作電壓是否大於充電設定值或該第一輔助電池的工作電壓是否小於放電設定值，若所述條件皆為是，則該燃料電池系統進入步驟(307)，若所述有任一條件為否，則該燃料電池系統回到步驟(301)；步驟(307)：該燃料電池組進入第四工作模式，並進行下一個步驟(308)之判斷；步驟(308)：判斷該系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於2倍的該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(309)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(310)；步驟(309)：該燃料電池組進入第二工作模式，同時進行步驟(308)之判斷；步驟(310)：判斷該系統負載的使用電流在一段監控時間內是否持續大於該系統負載電流設定值，若為是，則該燃料電池系統進入步驟(311)，若為否，則該燃料電池系統進入步驟(312)；步驟(311)：該燃料電池組進入第三工作模式，同時進行步驟(310)之判斷；步驟(312)：判斷該第一輔助電池的工作電壓是否大於充電設定值或該第二輔助電池的工作電壓是否小於放電設定值，若所述條件皆為否，則該燃料電池系統回到步驟(307)，若所述有任一條件為是，則該 燃料電池系統進行下一個步驟(313)；步驟(313)：判斷該燃料電池組經該第一電壓調整電路所輸出之電流是否小於最小輸出電流，且該第一輔助電池的工作電壓和該第二輔助電池的工作電壓是否大於充電設定值，若所述有任一條件為否，則回到步驟(301)，若所述條件皆為是，則進行下一個步驟(4)；步驟(4)：使該燃料電池系統退出系統穩態模式。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之燃料電池系統，其中步驟(2)更包括下列步驟：步驟(21)：該燃料電池系統進入系統休眠模式，此時系統會進行下列步驟：步驟(211)：判斷系統負載的使用電流是否小於該系統負載最小工作電流，且第一輔助電池的工作電壓和第二輔助電池的工作電壓是否大於放電設定值，且環境溫度是否大於0℃，若所述有任一條件為否，則系統進入步驟(22)，若所述條件皆為是，則系統進入步驟(212)；步驟(212)：該燃料電池組休眠模式，此時會持續量測該系統負載的使用電流、該第一輔助電池的工作電壓、該第二輔助電池的工作電壓以及環境溫度以進行步驟(211)之判斷；步驟(22)：該燃料電池系統進入系統開機模式，此時系統會進行下列步驟：步驟(221)：判斷該燃料電池組的溫度是否大於該燃料 電池組的起始工作溫度，若為是，則該系統進入步驟(3)，若為否，則該系統進入下一個步驟(222)；步驟(222)：進行該燃料電池組升溫步驟，並且持續量測該燃料電池組的溫度以進行步驟(221)之判斷。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之燃料電池系統，其中步驟(4)更包括下列步驟：步驟(41)：使燃料電池系統進入燃料電池組待機模式，此時系統會進行下一個步驟(42)；步驟(42)：判斷系統負載的使用電流是否小於該系統負載最小工作電流，且第一輔助電池的工作電壓和第二輔助電池的工作電壓是否大於放電設定值，若所述有任一條件為否，則系統回到步驟(3)，若所述條件皆為是，則系統進入下一個步驟(43)；步驟(43)：系統中央處理單元的計時器開始計時，並且判斷該計時器的計時時間是否大於進入休眠設定時間，且環境溫度是否大於0℃，若所述條件皆為是，則該系統回到步驟(2)，若所述有任一條件為否，則該系統回到步驟(41)。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之燃料電池系統，其中：第一工作模式係將該燃料電池組連接該第二輔助電池提供充電電力，且該第一輔助電池提供電力給予系統負載與該系統輔助裝置組件使用；第二工作模式係將該燃料電池組與該第一及第二輔助電池之並聯電力直接提供該系統負載與該系統輔助裝置組件使用； 第三工作模式係將該燃料電池組與其中一個輔助電池並聯提供電力給該系統負載與該系統輔助裝置組件使用；以及第四工作模式係將該燃料電池組連接該第一輔助電池提供充電電力，該第二輔助電池提供電力給予負載與該系統輔助裝置組件使用。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之燃料電池系統，其係更包含至少三個二極體，其係用以限制電流的方向。
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