專利名稱：氫/電能源分配系統(tǒng)的制作方法
與有關申請的相互關系本申請要求1999年10月12日申請的美國臨時專利申請序列號(U.S.Provisional Patent Application Serial Number)60/159,023的申請日期權益。
本發(fā)明的領域本發(fā)明的領域涉及外部電力網和氫氣燃料電池電動車輛以及其他便攜式氫氣燃料電池電動裝置之間能源(特別是通過可持續(xù)裝置獲得的能源)傳送的一種方法，并涉及一個自動管理與這種能源傳送有關的多方財務處理的系統(tǒng)。
本發(fā)明的背景a.對替代運輸技術的需求礦物燃料的燃燒一直應對幾個不利的環(huán)境影響負主要責任首先是當地空氣質量很差，然后是地區(qū)酸化，最后是全球大氣中溫室氣體(GHG)濃度增加。GHG在地球大氣中已存在了好幾百年，它們濃度的增加能夠引起全球氣候惡化。因為礦物燃料燃燒和經濟以及人口增長密切相關，所以當前的能源利用模式如果繼續(xù)下去，將會導致GHG排放的幾何增長。
涉及礦物燃料的另一個問題和全球石油資源分布不均有關。這就產生了能源依賴現象，迫使大多數工業(yè)國家增加石油進口量來滿足國內石油基燃料的需要，如汽油、柴油和Jet-A。1997年，美國每日進口895萬桶原油和石油制品，而1967年每日只有200萬桶。參見1998年“美國運輸統(tǒng)計年度報告”(US Transportation Statistics Annual Report)第110頁。
石油燃料產生的能源主要用于供暖、工業(yè)生產、發(fā)電和運輸。然而，運輸業(yè)是這些燃料的最大消費者，它正在以比任何其他經濟部門都快的速度增加它的消耗量。1998年，運輸業(yè)占美國消耗的1200億加侖汽油和270億加侖柴油燃料的幾乎三分之二。(參見美國能源部，能源信息管理局，1996年度能源回顧(Annual Energy Review 1996)，DOE/EIA-0384(96)，華盛頓特區(qū)，1997。)運輸部門對石油基燃料的巨大消耗，再加上對重油使用的環(huán)境和地理政治學后果不斷增長的關注，是促進新運輸技術開發(fā)的主要推動力。某些技術旨在與現有技術共存，而另一些則試圖完全取代它們。
b.競爭的新運輸技術汽車工業(yè)在它的“新一代車輛合作伙伴”計劃(Partnership for a NewGeneraion of Vehicles)中，研制了能達到每加侖60至80英里的混合柴油電力和汽油電力汽車，采用比常規(guī)內燃機車輛少用燃油的辦法來減少總體排放。
汽車和石油工業(yè)正在開發(fā)一項稱為“清潔柴油”的技術。這項技術運用新燃料和催化轉換劑，它們能共同使與汽油機和柴油機運行有關的一氧化二氮、二氧化硫、一氧化碳和顆粒物的排放下降90％之多。
許多年來一直建議以電池供電的電動車輛(BPEV)代替內燃發(fā)動機。事實上，早在1900年代就推出了BPEV，但在消費者市場的影響微不足道。近年來，絕大多數大型汽車制造廠家都推出了電動車輛，如通用汽車公司的EVITM、福特汽車公司的RANGERTMEV輕便小貨車和克萊斯勒汽車公司的EPICTMEV微型廂式汽車。然而，盡管最近在輕型結構材料方面有了進展，但BPEV仍然受重量限制和性能較差的困擾。這種車輛得到廣泛應用的主要障礙是二級電池(可充電電池)的體積和重量能量密度太低。低能量密度就等于兩次充電之間的里程短，從而限制了BPEV在輕負荷應用場合中的使用。BPEV的典型里程范圍是75至130英里。此外，每隔幾年就需要更換電池，這意味著需要有再循環(huán)使用和處理的方案。
c.燃料電池技術燃料電池技術有希望通過克服與電池有關的問題而最終使電動車輛成為現實。和電池不同，一個燃料電池不儲存能量，也不消耗自身來發(fā)電。相反，它將外部供應的化學燃料和氧化劑轉變?yōu)殡姾头磻a物。在以氫為燃料、氧為氧化劑的電化學燃料電池中，反應產物僅僅是水和熱量。而且，燃料中40％至60％可以利用的化學能被直接轉變?yōu)橛杏玫碾娔堋?br> 五種不同類型的燃料電池技術可以用來在固定和移動應用場合生產電力。對這些技術中每一種的細節(jié)和實施特點都已經作了詳盡的評論。(見A.J.Appleby and F.R Foulkes，Fuel Cell Handbook，KriegerPublishing Company，Malabar，Florida，USA，1993。)在這五種技術中，質子交換膜燃料電池(PEMFC)被認為是最適合車輛應用的技術，所以是本發(fā)明的首選。
常規(guī)的PEMEC通常采用一種稱為薄膜電極組件的層狀結構，它包括一個安置在某個陽極層和某個陰極層之間的既不導電也不多孔的離子導體。典型情況是，這些電極層由多孔、導電薄板組成，每個薄膜電極表面都有電解催化劑微粒以促進期望的電化學反應。
在燃料電池的運行過程中，燃料氣流中的氫氣從燃料通道流經多孔的陽極材料，在陽極電解催化劑上氧化生成流向該陽極板的電子和經離子導體遷移的氫離子。同時，含氧氣流中的氧氣從氧化劑通道流經多孔電極材料，與經電解質薄膜遷移的氫離子以及從陰極板來的電子結合生成水。一股有用的電子流從陽極板經一個外部電路到達陰極板來為陰極電解催化劑上的反應提供電子。這一電子流可加以調節(jié)，然后用來為電動機等電力裝置供電。
依靠自身方便有效地將氫氣轉換為電的能力，PEM燃料電池以氫氣而不是以電池作為電的存儲介質。即使采用今天的壓力鋼瓶氫氣存儲技術，以氫氣作動力的燃料電池電動車輛(FCV)也有潛力使兩次停車補充燃料之間的里程超過300英里。根據美國能源部規(guī)定，停車補充燃料之間的里程達到310英里的域限時，電動車輛在消費市場上就變得實際可行。更為重要的是，作為運行的副產物，FCV只排放水蒸氣。
大部分行業(yè)專家承認，FCV為與礦物燃料有關的環(huán)境和地理政治學問題提供了長遠解決辦法。FCV通過消除所有的有害排放來解決環(huán)境問題，而且因為氫氣的生產不取決于礦物燃料，所以也回答了地理政治學的關注。不過，過渡到FCV的實質問題和時間仍不明朗，這主要是因為在如何建立必要的氫氣燃料支持基礎設施方面還存在不確定性。現已經提出幾種方法來解決這一基礎設施問題。
d.傳統(tǒng)燃料的車內重整這第一種方法是一種過渡方法。它基于如下觀念，即在FCV獲得某個消費突破極限之前，不存在開發(fā)某種直接氫氣燃料補充基礎設施的經濟動機。另一方面，因為消費者在能方便地為FCV補充燃料之前不會產生擁有FCV的動機，所以該過渡方法提議使用現有的液體碳氫化合物燃料(如汽油和甲醇)來為氫氣燃料電池車輛提供動力。這一方法采用對社會上現有液體燃料分配系統(tǒng)的支持來回避建設直接氫氣燃料供應基礎設施的需要。
一種方法是采用在車輛行進時工作的車載燃料重整器，它將這些碳氫化合物燃料轉變?yōu)楦粴錃饬?一種典型的含氫75％、一氧化碳0.4％、其它為二氧化碳的氣流)。這一重整氣流然后再輸送到該車輛的燃料電池電力生產設備。
這一領先的燃料處理器技術采用部分氧化和高溫流重整技術。Epyx公司研制了一種采用部分氧化技術的多燃料處理器(汽油、乙醇、甲醇、天然氣、丙烷)。(見Teagan，W.P.，Bentley，J and Barnett，B.，CostReductions of Fuel Cells for Transport ApplicationsFuel ProcessingOptions.J.of Power Sources，71，pp.80-85，March 1998。)氫氣燃燒器技術(Hydrogen Burner Technology)公司也為它的F3P燃料處理器的第一個預商業(yè)化原型制定了日程表。
盡管具有最新的突破和美國能源部的支持，但重整過程仍然產生GHG和其他有害排放。雖然車載重整能夠為FCV的早期使用者提供直接的解決辦法，但它又引起了一些需要由FCV的設計來消除的問題，即與石油應用有關的環(huán)境和地理政治學問題。盡管用甲醇代替汽油能部分地解決這些問題，但它又提出了建設一個全新的甲醇燃料供應基礎設施的需要。與這一工作有關的高額成本令石油公司極為反感。如果正如本發(fā)明人所料，甲醇在向一個最終氫氣時代轉變過程中僅僅起一個過渡作用，那么這一點就特別重要。
e.直接氫氣燃料補充這第二個方法建議，從一開始就直接解決氫氣燃料補充基礎設施。采用這一方法的困難是，在缺少用戶需求的情況下不存在建設一個外部基礎設施的經濟激勵。由于啟動成本很高，所以氫氣由大型設備生產、通過船運或管道輸送到燃料補充站的這種高度集中的結構似乎很成問題。對此，各種各樣的部門提出在該燃料補充點分散制氫的方法?，F已提出兩個主要的制氫方法。
解決某種分散式直接氫氣燃料供應基礎設施的第一個方法是利用碳氫化合物燃料(如甲烷)作為原料。作為天然氣主要成分的甲烷在絕大部分市區(qū)很容易通過原有的地下管線網供應。連接到這些氣體管線的小型甲烷重整器可以讓當地補充站按需求生產氫氣。不過，這一方法盡管部分地解決了與利用進口石油有關的某些地理政治學問題，但它付出的代價是又引起一個需要設計FCEV來加以消除的問題，即與利用碳氫化合物燃料有關的環(huán)境問題。
解決某種分散式直接氫氣燃料供應基礎設施的第二個方法是通過水的電解來生產氫氣。在這一過程中，電能被用來驅動一個將水分解為其組分氫氣和氧氣的電解裝置。氫氣增壓后用來為車輛補充燃料。安大略的斯圖爾特能源系統(tǒng)公司(Stuart Energy Systems)已經建成了采用這種方法的氫氣燃料電池公共汽車燃料補充站。盡管通過電解生產氫氣的成本比用甲烷重整器的成本高，但該方法的優(yōu)點是能夠排除碳氫化合物燃料的使用。而且，如果電力是通過太陽能、風能、水電、地熱或核能這類方法生產的，那么在整個能源鏈中就消除了有害的大氣排放。該分散式電解裝置方法使基礎設施成本降到最低，因為它僅僅依靠市區(qū)內到處皆有的電和水作原料。
f.利用電解方法在車內制氫鑒于前述理由，通過水的電解進行分散制氫是本發(fā)明人首選的方法。然而，本發(fā)明人相信，如果燃料電池車輛用外部供應的水和電在車內生產自己的氫氣燃料，這種方法也是最有效的。因而，這種車輛成為可充電車輛，它們?yōu)橘徺I電力所能支付的價格對它們的經濟生存能力有重大影響。
g.重組的電力市場在重組的競爭性的電力市場上，電價有走向最低的趨勢。為使消費者從價格競爭中獲益，在整個北美許多區(qū)域的本地電力公用事業(yè)專營公司正被迫重組。重組電力市場的優(yōu)點包括1、較低的電價，這將使RFCV運行更為經濟；2、能夠選擇用對環(huán)境友好方法生產的電力；3、本地電力公用事業(yè)以外的各方有資格銷售電力；和4、簡化且有效的結清各方與某項能源處理事務之間帳目的流程。
世界上重組電力市場有許多形式。各種不同的重組方法取決于原有的公用事業(yè)構成是否為完全或部分政府擁有的專營公司、縱向集成(發(fā)電、輸電、配電和零售用戶服務成為一體)到什么程度以及它是在各州內還是在全國范圍內進行調節(jié)或運行。1990年英國和威爾士成為首批重組它們的電力市場并促進競爭的地區(qū)。它們采用一種逐步投入競爭的過程，該過程仍在繼續(xù)進行。迄今為止，其它已經重組電力市場的國家包括挪威、瑞典、阿根廷、新西蘭和澳大利亞。
在美國，1992年采取了一些重組電力公用事業(yè)工業(yè)的早期步驟。那一年，國會通過了能源政策法案，它授權聯邦能源管理委員會(FERC)提供開放的電力傳輸。1996年，FERC命令全國電力公用事業(yè)允許其它電力供應商通過公用事業(yè)傳輸系統(tǒng)傳輸電力——這實際上向有競爭力的電力生產供應商開放了批發(fā)電力市場?，F在，所有50個州都在制定將它們零售電力市場的電力生產部分開放競爭的計劃。公用事業(yè)的傳輸和分配系統(tǒng)目前仍在調整。
加利福尼亞是美國第一個開放的零售電力市場。加利福尼亞每年發(fā)電量2000億千瓦小時，價值285億美元，是向各級用戶開放的最大重組零售電力市場。根據調節(jié)加州投資人擁有的電力公用事業(yè)的加利福尼亞公共公用事業(yè)委員會(CPUC)的看法，電力成本高是零售電力市場失調的原因。CPUC在說明它的決定時寫道“電力生產成本較低地區(qū)的公用事業(yè)和其它公司將能夠向電力生產成本較高的地區(qū)銷售比較廉價的電力。結果，價格就會下降?！毕旅骊P于重組電力市場的說明是基于加利福尼亞模型。
在加利福尼亞，電力重組起到了將縱向集成的電力專營公司“分類計價”并開放競爭的效果。這些被調控的專營公司也稱為本地電力公用事業(yè)公司或投資人所有公用事業(yè)公司，包括太平洋煤氣電氣公司(PG&E)、圣地亞哥煤氣電氣公司(SDG&E)和南加州愛迪生公司(SCE)。
在這樣的分類計價環(huán)境中，縱向集成的電力公用事業(yè)被分隔為不同的部門，每個部門都有單獨的功能。整個電力工業(yè)被分解為如下功能領域發(fā)電、輸電、配電、零售用戶服務、電力生產調度和電力貿易。
(i)“發(fā)電”是指電力的生產。在一個重組的市場中有許多獨立的電力生產者或“發(fā)電機”。某些“發(fā)電機”也許采用某種可持續(xù)發(fā)展的或對環(huán)境友好的方法發(fā)電。小型水電站生產的電力，或者通過使用風能、太陽能或地熱能裝置生產的電力被認為是對環(huán)境友好的。這樣的生產者在這里被稱為“綠色發(fā)電機”，并被認為是生產“綠色電子”。
(ii)“輸電”指電力從“發(fā)電機”到本地公用事業(yè)分配公司的輸送。輸電通過輸電網或“電力網”進行。“獨立系統(tǒng)操作員”管理輸電網，并向所有各方提供同等的開放機會。
(iii)“配電”指將電力從總電力網分配到本地網或獨立用戶?！肮檬聵I(yè)分配公司”在它們自己的服務領地內將電力分配或傳送給用戶。它們計量向用戶傳送的電能并發(fā)出帳單。PG&E、SCE和SDG&E都是公用事業(yè)分配公司。
(iv)“零售用戶服務”涉及向零售用戶出售電力和管理帳目。能源服務供應商(ESP)是為零售用戶購買、并在市場上向零售用戶出售電力的零售專營商。他們匯總零售電力需求，批發(fā)購買電力，最典型的是從電力交易所(下稱PX)購買電力。ESP向零售用戶發(fā)出帳單，并通過像PX這樣的調度協(xié)調員對負荷和發(fā)電進行調度。
(v)“電力生產調度”涉及調度電力生產以滿足用戶需求。這一功能由“調度協(xié)調員”執(zhí)行，他們向獨立系統(tǒng)操作員提供經過平衡的調度(其中發(fā)電與需求匹配以及現有測量數據結算相符)。而且，調度協(xié)調員結算發(fā)電機、電力交易所和電力服務供應商之間的帳目。
(vi)在一個重組的電力市場中，電力可以像任何其他商品一樣在該開放市場上買賣。這樣的“電力貿易”是通過某個交易所管理的，交易所按與商品交易類似的方法運作。調度協(xié)調員、電力服務供應商和發(fā)電機利用這個電力交易所(PX)進行電力買賣。在加利福尼亞，所發(fā)電力的80％通過電力交易所買賣。電力交易所的運作很像一個商品市場，它建立一個電力現貨市場并結算雙方貿易。電力交易所也像其他商品市場一樣對市場投機者開放。
h.采用替代燃料的車輛的常規(guī)方案巴克利(Barclay)在美國專利號5,505,232中公布了一個現場天然氣(NG)液化和車輛燃料補充的綜合方法。根據這個方案，小型液化器被連接到天然氣網。能量的累積和儲存是在燃料補充點通過天然氣液化完成的。燃料補充本身實際上是用通常裝置達到的(譬如將壓縮或液化的NG輸送到車載存儲罐)。這些作者沒有公布某種數據網絡聯接或車載燃料發(fā)電的方法。
加拿大多倫多的斯圖爾特能源系統(tǒng)公司(Stuart Energy Systemsinc.)已經公布了一個利用氫氣運行的FCV燃料補充方法。在他們提出的方法中，氫氣燃料在外部的固定電解裝置中生產，經壓縮后存儲在壓力容器中。然后用和巴克利類似的方法進行車輛燃料補充。
沃思(Werth)在美國專利號5,830,426、5,690,902和5,510,201中公布了在FCV內制氫的方法。沃思的方法不是立足于電解，它采用固體金屬顆粒作為原材料來制備氫氣。這些專利既沒有公布某種電力網和車輛燃料補充之間的鏈接，也沒有公布某種通過數字網絡進行數據交換的方法。
勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室(LLNL)1994年所作的詳細分析認定，燃料電池可以設計成逆向運行來實現電解裝置的功能，從而由電和水生產氫氣燃料。LLNL測定，與采用單獨的(分立的)兩組裝置作為燃料電池和電解裝置的再生燃料電池系統(tǒng)相比，這種稱為實用再生燃料電池(URFC)的系統(tǒng)更加輕便和簡單。(見Mitlitsky，F.，Myers，B.andWeisberg，A.H.，Regenerative Fuel Cell Systems，Energy & Fuels，12，pp.56-71，1998。)通用電力公司早從1972年起就開始進行某些與URFC有關的工作，并獲得了相當的成功。1990年代一直在LLNL進行的絕大部分實驗工作都得到了NASA和DOE(能源部)的支持。
在和質子能源系統(tǒng)公司(Proton Energy Systems)的協(xié)作中，一種改進的、具有單個電池的原始燃料電池設備在LLNL可逆運行幾千個循環(huán)后其性能退化幾乎可以忽略。URFC采用雙功能電極(從充電切換至放電時氧化和還原電極角色反轉，就好像采用可再充電電池一樣)來獲得燃料電池和電解裝置這兩種功能。
科菲特森(Corfitsen)在美國專利號5,671,786中公布了一件為車輛自動補充燃料的裝置。這一發(fā)明針對傳統(tǒng)的液體燃料，補充燃料的過程由機械自動裝置完成。這一專利公布了一種車輛上的異頻雷達收發(fā)機和固定燃料補充裝置之間數據交換的方法。它沒有公布某種與某個分布廣泛的通信網絡的聯接。
斯維道夫(Svedoff)在美國專利號5,684,379中公布了一種為電動車輛再充電的單向裝置和程序，但他沒有公布包括某個信息交換通信網絡。
諾爾和索爾帝斯(Nor and Soltys)在美國專利號5,594,318中公布了一種用感應耦合為電池充電的方法。
科可尼(Cocconi)在美國專利5,341,075中公布了一個電動機驅動和電池再充電組合系統(tǒng)。在這一發(fā)明中，該電動機逆向運行被用作一臺發(fā)電機。
在美國專利號5,099,186和美國專利號4,920,475中，里佩爾(Rippel)等人公布了集成驅動和再充電系統(tǒng)。但無論是里佩爾等人還是科可尼均沒有公布在某輛車內生產化學制品的方法，也沒有公布通過某個數字通信網絡對能源事務的管理。
最后，克魯克斯(Crooks)等人在分別于1999年8月24日和1999年7月27日發(fā)布的美國專利號5,943,656和專利號5,930,773中，公布了一種計算機化編制帳單的方法。這些發(fā)明人沒有公布電力和運輸市場之間的某種聯接方法，也未對可持續(xù)資源生產的電力和傳統(tǒng)(礦物)資源生產的電力加以區(qū)分。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明提供了FCV利用外部供電和供水在車內自動生產它們自己的氫氣燃料的一個系統(tǒng)和方法。這種被本發(fā)明人稱為“再生燃料電池車輛”或“RFCV”的車輛不需要昂貴的氫氣燃料補充基礎設施。因為RFCV能有效地在車內攜帶它們自己的基礎設施，所以也不需要外部電解裝置和相關硬件的網絡系統(tǒng)。燃料補充借助現有電力和市政供水分配系統(tǒng)實現。在一個希望的實施例中，本發(fā)明又進一步提供了RFCV將它們生產的電力自動傳送到本地非公用事業(yè)配電系統(tǒng)的一個系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的一個實施例提供了一個通過利用重組電力市場和數字數據網絡將RFCV與這種配電系統(tǒng)集成起來、并自動管理隨之而來的能源傳送事務的新方法。
本發(fā)明提供了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括許多地理上分散的、RFCV或其他便攜式燃料電池供電裝置可以與之連接的復合流接口(“接口”)。這些“接口”又連接到現有的電力網、數據網絡和市政供水系統(tǒng)，并有效地將電力、數據和供水結合成一體來生成一個新的復合能源流，它們被稱為“復合流”，特別適用于RFCV和其他便攜式燃料電池供電裝置。該“接口”連接到某個復合流接口控制器(“接口控制器”)，“接口控制器”調節(jié)并計量電流，其作用就像該車輛和與能量傳送過程有關各方之間的一條數字數據傳輸通道。通過這些“接口”，該RFCV可以接受電力和供水來生產燃料，或者相反，向某個本地非公用事業(yè)電力系統(tǒng)傳送內部生產的電力。
當電價低的時候(譬如1200AM到600AM)，RFCV可以吸收水和電來生產和儲存氫氣。一個250千瓦的聯接允許一輛7類(Class 7)貨車在6小時的燃料補充周期內生產足夠行駛300英里路程的氫氣。而且，同樣的聯接在用電高峰期允許FCEV生產能夠回供本地電力網的電力，從而取代對中央電網的電力需求。
與這類能源傳送有關的財務管理是本發(fā)明的一個方面。因為在典型情況下，FCV將連續(xù)幾個小時以75到250千瓦之間的水準消耗和/或生產電力，所以與這種事務有關的美元數額相當大。
因為一輛車從本質上講是移動的，所以在它整個運行壽命中可能和許多“接口”連接。同樣，該車輛的業(yè)主和安裝該接口的場所的業(yè)主很可能是彼此無關的雙方。所以本發(fā)明的一個方面是自動管理能源傳送事務中許多彼此無關的各方之間的財務處理。
這里所說各方包括該RFCV、該RFCV的業(yè)主、該RFCV的ESP、該“接口”、該“接口”的業(yè)主和該“接口”的ESP。本發(fā)明的一個方面是，它提供一種方法供這多方自動談判電力買賣和結清它們的事務。自動化的信息(數據)交換對通常在午夜電力成本較低時獲取能量來補充燃料的RFCV特別重要。一個數據網絡，最好是像互聯網(Internet)那樣的廣域網，通過為所有有關各方提供一個低成本的、易于訪問的數據通信網絡來為這種符合本發(fā)明的自動化信息交換提供一種合適的媒介。因而，本發(fā)明的一個希望的實施例使所有各方通過該互聯網彼此相連。這個實施例和當今重組電力市場內電力買賣事務越來越多地通過互聯網進行這一趨勢是一致的。
本發(fā)明提供一個使“接口”和它們所聯的網絡像自動能源經紀人那樣運作的系統(tǒng)和方法——向需要補充燃料的車輛出售電力，并從為轉售目的而生產電力的車輛購買電力。而且，本發(fā)明的一個希望的實施例提供一種供RFCV只購買“綠色電子”以確保消除整個能源鏈中有害排放的方法。
因為該“接口”和該“接口控制器”實際上是固態(tài)電子設備，所以希望它們能夠以足夠低的成本大批量生產，以使它們成為用戶承擔得起的元件。這樣，它們就能夠在商業(yè)和居住場所被快速安裝，從而使它們能夠以某個最低的經濟成本來推動氫氣燃料補充基礎設施的迅速配置。因為安裝在該RFCV業(yè)主營業(yè)或居住地點的單個“接口”從理論上可以滿足該車輛絕大部分本地燃料補充需要，所以本發(fā)明就為第一個FCV用戶的燃料補充需求提供了一個解決辦法。這也就克服了采用FCV的主要困難，即缺少預先存在的燃料補充基礎設施。
本發(fā)明一個希望實施例的系統(tǒng)和方法包括設計構造能在車內生產它們自己的氫氣燃料的燃料電池車輛。這種燃料電池車輛的結構應適當地將如下內部系統(tǒng)合并到一起1、一個消散電解過程所生熱量的系統(tǒng)；2、一個將外部交流電變換為直流電來為電解過程供電的系統(tǒng)；3、一個將電解過程用水加以過濾并去除離子的系統(tǒng)；4、一個以電解方式將水分離為其組分氫氣和氧氣的系統(tǒng)；和5、一個將生產的氫氣加以壓縮的系統(tǒng)。
當該車輛處于一種固定地點燃料補充模式時，它的現有冷卻系統(tǒng)并沒有被充分利用，所以可以被用作電解過程的散熱系統(tǒng)。這就排除了對單獨散熱系統(tǒng)的需要。
因為許多FCV采用交流感應電機，而燃料電池生產直流電，所以一輛FCV通常采用一個直流到交流的電力變換器。這種電力變換器也可以構造得按逆向模式運行，成為交流到直流的電力變換器，尺寸一點都不需增加。這種可以在軟件控制下切換其運行模式的裝置免去了將外部交流電變換為直流電來為電解過程供電的附加系統(tǒng)的需要。
采用一個小型的、易于在車內安裝的過濾柱很容易得到一個為電解過程用水進行過濾和去離子的系統(tǒng)。
在本發(fā)明的該希望實施例中，水的電解分離和所得氫氣的壓縮可以在單個裝置內同時實現——這就免去了兩個獨立系統(tǒng)的需要。該裝置是一個PEM電解裝置(PEME)，它以和PEM燃料電池類似但卻相反的方式運行。流過PEME薄膜電極組件的水在一個外部施加電流存在的條件下分離成氫氣和氧氣流。PEME特別適合于車內制氫有3個理由1、因為PEME實際上與PEMFC基于相同的技術，所以期望PEME達到類似能量密度是完全合理的。現在，PEMFC能量密度已超過50kW每立方英尺。汽車通常需要50kW發(fā)動機，貨車通常需要250kW發(fā)動機。這樣，PEME通常使汽車和貨車分別增加1至5立方英尺的部件體積。這樣的體積是很容易處理的。
2、該PEM電解裝置能夠采用純粹的電化學過程將它生產的氫氣壓縮到2000磅每平方英寸(psi)以上的壓力。這就免去了一臺機械壓縮機的需要。盡管人們期望PEME能夠達到更高的壓力，但是2000psi已經適合許多車輛的應用，如貨車和公共汽車。
3、將PEMFC裝置和PEME裝置集成到一起，就可能設計出既能由氫氧燃料發(fā)電、又能從電和水電解生成這些燃料的系統(tǒng)。這樣的一種系統(tǒng)被稱為再生燃料電池系統(tǒng)。當它采用一個可反轉運行，或者起PEMFC作用、或者起PEME作用的單個裝置時，就稱為實用再生燃料電池(URFC)系統(tǒng)。URFC有可能通過將PEME有效地合并到PEMFC之中來消除PEME的額外重量和體積。
與其他為FCV直接補充氫氣燃料而提出的基礎設施相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點i)不需要事先已有的氫氣基礎設施。FCV燃料補充的需要基本上可以完全只由業(yè)主的接口滿足，所以不需要事先已有的基礎設施；ii)低成本。每一個接口燃料補充站，由于它相對簡單且組成部件數量最少，所以對所提出的任何燃料補充選項都具有最低的單位成本；iii)可擴展性。由于接口是作為用戶元件大批量生產的，所以可以迅速、方便地增加接口數量以滿足FCV銷售的增長；iv)可維護好。因為該燃料補充設施大部分都在車內，所以接口系統(tǒng)極為簡單。希望的情況是，它們沒有移動部件，由固態(tài)電子器件構成，因而維護需求最小。
v)零觸地面積。因為希望實施例中的接口可以直接安裝在車輛泊位的地面或墻壁上，它們不占據空間，不侵犯停泊空間，不妨礙車輛運動。
vi)安全性增加。向車輛傳送的原料僅是電和水。該燃料生產和存儲系統(tǒng)與外界隔絕密封，駕駛員或操作員無法進入。由于燃料在車內生產，所以該車輛的操作人員絕不會直接接觸該燃料。
vii)蒸發(fā)性排放降低。在通常的燃料補充過程中，傳統(tǒng)的氣體或液體燃料總能自由進入環(huán)境。像甲烷那樣的氣體燃料會迅速擴散造成大氣污染。而像汽油那樣的液體燃料的溢出也會造成供水和下水道系統(tǒng)的污染，并通過蒸發(fā)造成大氣污染。相反，車內生產的電解氫氣可以完全與車外隔離，從而消除了正常操作時逸出的可能性。
viii)再生性制動。RFCV能夠采用再生性制動來生產供給PEME制備額外氫氣燃料的電力。在再生性制動中，車輛旋轉的車輪使該電力驅動裝置像一臺發(fā)電機那樣運行發(fā)電，因此產生一個阻止運動的負扭矩。
ix)綠色電子。本發(fā)明的一個希望實施例所選用的能源傳送方法充分利用了重組電力市場的許多優(yōu)點。其中一個這類優(yōu)點是，用戶可以特意選擇“綠色電子”。同樣，在這樣一種環(huán)境下運行的RFCV可以特意選擇“綠色電力”。這就保證在整個能源鏈中FCV真正達到零排放。
于是，本發(fā)明提供了一個對氫氣燃料電池供電裝置生產的電能進行分配的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括一個站，而該站則包含一個與某個外部接口控制器以及某個供水系統(tǒng)相連接的外部接口。該外部接口控制器被連接到某個電力網。該接口控制器控制某個電力網向該外部接口的供電。該氫氣燃料電池供電裝置有一個內部接口，它接受將要被該裝置的車載燃料生產設備用來進行內部氫氣燃料制備的電和水。該裝置內的一個內部控制器控制對該裝置的水電供應。還提供了一個將該站的外部接口連接到該裝置的內部接口的連接器，以便在該外部接口控制器和/或該內部接口控制器的控制下進行接口之間的水電供應。
在本發(fā)明的另一個方面，該系統(tǒng)和方法還包括一個數據鏈接，它在該外部接口控制器和該內部控制器之間傳輸因向該裝置供電而產生的數據。在一個希望的實施例中，該數據鏈接被結合到該連接器之中，數據則通過該相連的外部接口和內部接口在該外部接口控制器和該內部裝置控制器之間傳輸。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一個從至少一個電力服務供應商向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配電力的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括至少一個站，它具有一個通過某個外部接口控制器連接到該供電網的外部接口，而該外部接口控制器則控制經由該外部接口的電力供應。該系統(tǒng)還包括一個數據鏈接，該鏈接通過某個數據網絡在該外部接口控制器和至少一個電力服務供應商之間傳輸因供電而產生的數據。該系統(tǒng)也包括一個該氫氣燃料電池供電裝置用來接受電力的內部接口。該裝置內的一個內部控制器被連接進來控制向該裝置的供電。該系統(tǒng)提供一個連接器將該外部接口連接到該內部接口以便進行它們之間的供電，至少有一個電力服務供應商向該裝置供電，供電在通過數據網和至少一個電力服務供應商通信的該外部接口控制器和/或該內部控制器的控制下進行。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一個供某個氫氣燃料電池供電裝置自動談判向一個或多個電力服務供應商購買電力的系統(tǒng)和方法，所購電力經由某個電力網傳送。該系統(tǒng)包括一個通過某個接口控制器連接到該供電網的外部接口和一個該氫氣燃料電池供應裝置內、能夠連接到該外部接口并從中接受電力的內部接口。該外部接口控制器控制經由該外部接口的電力供應。該裝置內的一個內部控制器被連接進來通過相連的內部接口管理電力購買。該外部接口控制器和/或該內部控制器針對通過這些相連的接口從某個外部電力網購買和向該裝置傳送電力的問題提供下述各方中至少兩方之間的自動談判一個或多個電力服務供應商、該外部接口控制器和該內部接口控制器。
在本發(fā)明的另一個方面，為某個電力網和某個便攜式氫氣燃料電池供應裝置之間的供電提供了一個系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括一個連接到該電力網的外部接口，一個位于該氫氣燃料電池供電裝置內、并可以連接到該外部接口以供彼此之間電力流動的內部接口和一個連接到該外部接口或者該內部接口的控制器?？梢圆僮髟摽刂破?，有選擇地啟動和控制(i)從該電力網到該裝置的供電；(ii)該裝置生產的電力向該電力網的傳送。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種通過某個電力網從一組發(fā)電機向某個便攜式氫氣燃料電池供應裝置分配電力的方法。這一組電力服務發(fā)電機包括發(fā)電但在發(fā)電過程中不產生大氣污染物的第一組發(fā)電機和在發(fā)電過程中確實排放大氣污染物的第二組發(fā)電機(譬如基于礦物燃料的發(fā)電機)。該便攜式氫氣燃料電池供電裝置中的一個接口被恰當地連接到該供電網，并影響向該電網供電的電源總體構成以增加來自第一組發(fā)電機的供電。
例圖的簡單說明參考下面的詳細說明、并結合附圖較好地理解本發(fā)明的前述各個方面及隨之而來的優(yōu)點后，就可以更容易領略這些方面及優(yōu)點。附圖包括

圖1是一幅氫/電能源分配系統(tǒng)的圖形描述。
如2是一幅與網絡燃料補充運行模式下某項事務處理有關的水、電、數據和貨幣流動示意圖。
圖3是一幅與網絡發(fā)電運行模式下某項事務處理有關的水、電、數據和貨幣流動示意圖。
圖4是一幅與本地燃料補充運行模式下某項事務處理有關的水、電、數據和貨幣流動示意圖。
圖5是一幅與本地發(fā)電運行模式下某項事務處理有關的水、電、數據和貨幣流動示意圖。
圖6是一幅系統(tǒng)原理示意圖。
圖7是一幅燃料子系統(tǒng)原理示意圖。
圖8A和8B分別是一個復合流連接纜管的底視圖和側視圖。
圖8C是本發(fā)明的一個復合流接口的頂視圖。
圖8D和8E分別是一個外部復合流接口和車內復合流接口的縱向截面圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述a.復合流傳送系統(tǒng)圖1提供了本發(fā)明的能源分配系統(tǒng)的某個實施例的一個圖形表示。該能源傳送系統(tǒng)90提供許多能源傳送站100，其中的一個如圖1所示。這些能源傳送站100分散在某個地理區(qū)域之內，目的是用來向便攜式氫氣燃料裝置傳送能源。在這里描述的本發(fā)明的該希望實施例中，該裝置是再生燃料電池車輛(RFCV)110。盡管此處描述的系統(tǒng)借助一個RFCV110來公布，但應當理解，它也可以用于其他以氫氣為燃料的、裝有發(fā)動機或不裝發(fā)動機的便攜式裝置。而且，盡管該希望的實施例借助于一個再生燃料電池車輛，而且特別借助于質子交換膜燃料電池和電解裝置來說明和演示，但是本發(fā)明也適用于采用其他方法存儲和生產氫氣的車輛或裝置。
每一個由本發(fā)明的系統(tǒng)和方法負責供應的RFCV 110都攜帶一個車載電解制氫設備120。用以制氫的復合流，首選是以電和水的形式，通過安裝在每個RFCV 110內的一個復合流接口105供給制氫設備120。復合流通過一根以手動或自動方式連接到站110內某個固定復合流接口109的復合流纜管107，被妥善地傳送到RFCV接口105。站100中的固定復合流接口109又由市政供水系統(tǒng)124或其他供水系統(tǒng)(譬如水井、水庫或水處理廠)供水，并通過一個復合流接口控制器103提供某種電力和數據連接。復合流接口控制器103再被連接到一個輸電配電網122、一個非公共事業(yè)配電系統(tǒng)(譬如建筑物的內部電力系統(tǒng)或一個或多個電器的接線等等)和一個廣域數據網絡(互聯網126就很適宜)。復合流接口控制器103和該RFCV以及該數據網絡交換數據來談判和控制該RFCV和站100的外部復合流接口109之間的電力購買和傳送?，F在對本發(fā)明的這些方面作更詳細的說明。
RFCV 110通過它的內部復合流接口HP105，并通過復合流纜管107連接到外部復合流接口109，纜管107則通過某個聯接向RFCV 110供應水111、電112和數據113。復合流接口控制器103通常希望安置在站100的某個場所的器材室104內，它不斷輪詢外部復合流接口109以便確認一部車輛已經實體連接到該接口的時間。當接口控制器103檢測到這一實體連接時，接口控制器103和RFCV 110就通過復合流纜管107內的數據鏈接(它將該車輛連接到該外部復合流接口)以及數據鏈接113(它將該外部復合流接口連接到接口控制器103)交換數據。這些裝置利用一個預裝的握手協(xié)議進行通信。在這一握手過程中，接口控制器103命令該車輛按某種網絡狀態(tài)運行(即圖中所示的一種希望的模式)或按某種本地狀態(tài)(在該接口控制器未被連接到像互聯網那樣的數字數據通信網時采用的一種替代模式)運行。最好所有網絡化數據通信都采用事務交易安全措施，譬如登錄驗證和/或加密技術。
RFCV本身最好有兩個主要運行狀態(tài)燃料補充狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)。將這些狀態(tài)組合起來就得到該希望實施例的下述4種RFCV運行模式網絡燃料補充模式、網絡發(fā)電模式、本地燃料補充模式和本地發(fā)電模式。盡管這4種模式都是希望的模式，但具有更少模式的系統(tǒng)也在本發(fā)明的范圍之內，譬如只補充燃料但不發(fā)電。
當RFCV 110在一個重組電力市場中以該網絡燃料補充模式運行時(譬如像加利福尼亞)，車輛可以選擇僅從綠色(可更新)電力發(fā)電機101購買電力，而不選擇，譬如說，基于礦物燃料的發(fā)電機102。盡管從環(huán)境角度考慮綠色電力發(fā)電機是首選，但兩種電力資源都在本發(fā)明的范圍之內。
在所述的希望實施例中，接口控制器103和電力服務供應商(ESP)之間的通信通過一個數據網絡進行，特別是通過互聯網126進行。另一種方法是，接口控制器103和ESP之間的這種通信通過一個無線數據鏈接進行。類似地，RFCV 110的內部控制器也可以直接通過一個無線數據鏈接和ESP通信。
在本發(fā)明的另一個方面，RFCV 110的內部控制器通過纜管107以及從外部接口控制器103到互聯網126的聯接為該RFCV和該互聯網之間的其他類型數據傳輸提供機會。作為非限定性的示例，像音樂節(jié)目或數字地圖這樣的數字信息可以通過互聯網下載到該RFCV，該車輛的性能數據也可以從該RFCV通過互聯網上載。這就提供了迅速、廉價地發(fā)送寬帶數據的機會。
b.網絡燃料補充模式在該網絡燃料補充模式下，該RFCV在車內用電和水自動制備燃料來補充自己的氫氣儲備。該網絡燃料補充模式是燃料補充的首選方法，因為它能自動處理與燃料補充過程中能量傳送有關的所有財政事務。網絡燃料補充模式在一個重組電力市場中運行得最好，因為這些市場1)一般都有較低的電價；2)允許該RFCV在希望時選擇“綠色電子”；3)允許本地公用事業(yè)之外的各方銷售電力；4)簡化并有效處理該RFCV業(yè)主和該復合流接口業(yè)主之間的結帳過程。然而，本發(fā)明也適用于傳統(tǒng)的非重組電力市場。
圖2表示某個重組電力市場中的網絡燃料補充模式。在該網絡燃料補充模式中，一輛RFCV 227和一個復合流接口控制器211通過數據鏈接223交換結帳的識別數據。RFCV 227請求接口控制器211啟動某個互聯網聯接212，以便通過接口控制器211將RFCV 227連接到該RFCV業(yè)主的能源服務供應商(VO ESP)226。一旦連接成功，該RFCV就向它所連接的外部復合流接口217通報身份。VO ESP 226則將文件更新內容發(fā)送給RFCV 227，譬如最新記錄的財務處理信息。
RFCV 227采用它本身和VO ESP 226之間建立起來的互聯網聯接發(fā)送它所需要的能量數額。然后RFCV 227和VO ESP 226之間的互聯網聯接即被終止。這里描述的希望實施例利用該外部接口控制器、并利用該RFCV獨特的參數來談判該VO ESP和該PO ESP之間的電力購賣。然而，其它談判方案，譬如通過在該VO ESP和該PO ESP之間運作的的第三方經紀人、或者該PO ESP和該RFCV直接談判，也都在本發(fā)明的范圍之內。而且，該RFCV內的計算機能夠管理談判，而不需要管理該談判的外部接口控制器。
VO ESP 226訪問RFCV業(yè)主帳戶225以確定參數，譬如該業(yè)主希望供應燃料的時間、將要為能源所付的最高價格、是否需要“綠色電力”(由對環(huán)境友好的可持續(xù)能源生產的電力)。它利用這些信息來生成一份能源購買請求。
VO ESP 226然后建立一個連接到外部(即固定的)復合流接口業(yè)主的能源服務供應商(PO ESP)214的互聯網聯接，并向PO ESP 214遞交該能源購買請求。PO ESP 214訪問復合流接口業(yè)主的帳戶213以便確認該復合流接口業(yè)主出售能源的評判標準。根據這一標準以及所需能源類型(即“綠色電力”)可供應的程度，PO ESP 214向VO ESP 226提供一個交貨價格。根據RFCV業(yè)主標價的優(yōu)先選擇，VO ESP 226也許接受該傳送價格，也許要和PO ESP 214進一步談判。這種談判也許包括指定一個不同數額的能源和/或一個不同的傳送周期。如果VO ESP226和PO ESP 214間的談判成功結束，VO ESP 226就根據商定的能源數額、傳送時間框架和價格，通過該互聯網聯接向PO RSP 226發(fā)出一份電子的能源購買定單。VO ESP 226和PO ESP 214之間的該互聯網聯接即被終止。
PO ESP 214建立一個與接口控制器211的互聯網聯接216。它通知接口控制器211開始能源傳送的時間和要傳送的能源數額。然后PO ESP214和接口控制器211之間的這一互聯網聯接即被終止。
在規(guī)定的傳送時間，接口控制器211通過數據鏈接223通知RFCV227，它已為開始能源傳送準備就緒。一旦RFCV 227請求能源傳送開始，接口控制器211就激活外部復合流接口224向RFCV 227送電。供電222和供水219從外部復合流接口217出發(fā)流經一根復合流纜管220，該RFCV的內部復合流接口224則接受纜管中的這些原材料。RFCV 227利用這些原料在車內制備和存儲氫氣燃料。當接口控制器211提示該需要的能源已被傳送，它就切斷外部復合流接口217。
這時，接口控制器211建立起一個與PO ESP 214的聯接。該接口控制器通報自己和RFCV 227的身份、能源傳送的日期和時間、以及所供能源的數額。然后PO ESP 214和接口控制器211之間的聯接即被終止。
PO ESP 214記錄能源傳送事務、將事務處理寄給復合流接口業(yè)主帳號213、將能源事務處理所掙的數量恰當的酬金存入復合流接口業(yè)主帳戶225。然后PO ESP 214向VO ESP 226開出一張發(fā)票。
PO ESP 214然后建立一個與VO ESP 214的互聯網聯接216，并通過互聯網聯接發(fā)出一張電子發(fā)票。VO ESP 226通過該互聯網聯接與POESP 214作出電子支付安排。PO ESP 214和VO ESP 226之間的該互聯網聯接即被終止。
VO ESP 226通過向RFCV業(yè)主帳戶225寄出事務記錄而將收費向前傳給RFCV業(yè)主，并從該帳戶取出數額恰當的費用。
最后，VO ESP 226建立一個與接口控制器211的互聯網聯接216，并通過該互聯網聯接到RFCV 227，并向RFCV報告該財政事務。
這時，燃料補充模式運行結束。圖2表示某個范例性事務處理與介入某個重組能源市場的所有其他各方的關系(作為示例，它基于加利福尼亞模型)。
在這種市場中，PO ESP 214將周期讀入該復合流接口業(yè)主的功率表209，并利用這一信息向該外部復合流接口業(yè)主發(fā)出一張記帳周期內建筑物總電力消耗的帳單。該帳單將包括通過復合流接口217向車輛傳送的總電量的費用。然而，這些收費將會被相應的存款沖銷。這個合計的存款將等于或超過該合計的收費，因為復合接口業(yè)主可以選擇“標高”他們出售的能量。舉例來說，這將適用于旅館或汽車旅館中安裝的復合流接口，那里只為登記的客人提供燃料補充服務。
最后，接口控制器ESP 214負責向電力交易所204支付它代表零售用戶購買的總能源、傳輸和分配費用。反過來，電力交易所204又執(zhí)行調度協(xié)調員201的功能，分別和電力發(fā)電機203、獨立系統(tǒng)操作員206和公用事業(yè)分配公司208結清帳目(箭頭202、205和207)。
為了具有普遍性，上述的事務處理說明假定PO ESP 214和VO ESP226是不同的兩方。如果VO ESP和PO ESP是一個，屬于相同的部門(指兩者之間沒有必要進行通信)，事務處理流將會簡化，這也在本發(fā)明的范圍之內。
c.網絡發(fā)電模式在該可選用的網絡發(fā)電模式下，該RFCV就像本地電力網的一臺備用發(fā)電機。網絡發(fā)電模式是一種利用其發(fā)電能力的首選發(fā)電方法，因為它自動處理所有與向本地電力網傳送所發(fā)電力有關的財政事務。網絡發(fā)電模式在一個重組電力市場中運行得最好，因為這些市場1)允許本地公用事業(yè)以外的各方銷售電力；2)簡化并有效處理該RFCV業(yè)主和該復合流接口業(yè)主之間結帳過程。
圖3說明某個重組電力市場中的網絡發(fā)電模式。在網絡發(fā)電模式下，RFCV 327和接口控制器311通過數據鏈接323交換結帳用的識別數據。RFCV 327請求接口控制器311啟動一個互聯網聯接312，以便通過接口控制器311將RFCV 327連接到該RFCV業(yè)主的能源服務供應商(VOESP 326)。一旦連接成功，該RFCV則向它所連接的復合流接口317通報身份。VO ESP 226則將文件更新內容發(fā)送到RFCV 327，譬如最近記錄的財務處理信息。
在發(fā)電模式下，RFCV 327利用它自身和VO ESP 326之間建立起來的互聯網聯結發(fā)出它在車內儲存的氫氣燃料總量的一個估計值。然后，RFCV 327和VO ESP 326之間的互聯網聯結即被終止。
VO ESP 326訪問RFCV 327業(yè)主的賬號325來確定業(yè)主的銷售優(yōu)先選擇。根據RFCV 327報告的氫氣燃料數量，結合車輛燃料使用方式和儲備需求等因素，VO ESP 326確定RFCV 327可供出售的電能總量。VO ESP 326將這些信息和該業(yè)主指定的電力銷售價格點相結合，生成一份向該復合流接口業(yè)主出售能源的報價單。
VO ESP 326然后建立一個與該外部復合流接口業(yè)主電力服務供應商(PO ESP)314的互聯網聯結318，并向PO ESP 314提交該出售能源的報價單。然后該互聯網聯結即被終止。
PO ESP 314訪問復合流接口業(yè)主的賬號313來確定該復合流接口業(yè)主購買能源的評判標準。假如從VO ESP 326接收到的出售能源報價單與復合流接口業(yè)主確定的標準一致，那么在確認符合時，PO ESP 314就會向VO ESP 326發(fā)出一份購買定單。該購買定單包括接口控制器311和RFCV 327的識別號、商定的購買速率(rate)和需要開始生產的日期及時間。舉例來說，當PO ESP按這個方案為安裝該復合流接口的場所提供全部電力的實時電價比VO ESP的價格高出某個預定域限時，就會引出這樣一份購買定單。
一旦該購買定單產生，PO ESP 314就建立一個與VO ESP 326的互聯網聯結316，并通過該互聯網聯接向VO ESP 326發(fā)出該電子購買定單。
VO ESP 326又建立一個通過接口控制器311與RFCV 327相連的互聯網聯結318。它通知RFCV 327開始電能生產的日期和時間。然后，PO ESP 314和接口控制器311之間的互聯網聯結即被終止。
在上述的傳送日期和時間，RFCV 327通過數據鏈接323通知接口控制器311，它已經為開始能源傳送準備就緒。一旦接口控制器311請求能源傳輸開始，RFCV 327就激活它的內部復合流接口324向接口控制器311傳送電力。電能由內部復合流接口324經復合流纜管320供應到外部復合流接口317。外部復合流接口317將該能源送到接口控制器311。接口控制器311測量該場所消耗電能的速率和RFCV生產電能的速率。它利用這一信息通過數據鏈接320實時指導整個RFCV的能源輸出，以使它與能源消耗一致。這時，接口控制器將該場所從電力網完全切斷。
RFCV的電力生產一直繼續(xù)到PO ESP 314通知VO ESP 326停止發(fā)電為止；或者到RFCV 327通知接口控制器311它即將停止發(fā)電為止(譬如，已經接近傳送最大可供能源的域限)。
在第一種情況下，VO ESP 326建立一個通過接口控制器311與RFCV 327相連的互聯網聯結。通過這個聯結，VO ESP 326通知RFCV327停止電力生產，RFCV 327則通過數據鏈接320通知接口控制器311它即將停止電力生產。
一旦接收到這樣的通知，接口控制器311就切回電力網，并通知RFCV327決定已被接受。這時，RFCV 327中斷發(fā)電。接口控制器311讀取它的內部寄存器以確定RFCV 327傳送的電功率數量。
接口控制器311然后建立一個與PO ESP 314的互聯網鏈接312。通過這個鏈接，接口控制器311向PO ESP 314提供它的識別號、RFCV 327的識別號、能源生產的日期和時間、業(yè)已傳送的電量。然后PO ESP 314和接口控制器311之間的互聯網聯結即被終止。
PO ESP 314然后與RFCV ESP 326建立一個互聯網聯結316，并通過這個互聯網聯結發(fā)布一項事務處理的電子記錄。VO ESP 326則通過這同一聯結向PO ESP 314發(fā)出一張電子發(fā)票。該接口控制器ESP將收費額傳給該外部復合流接口業(yè)主，將該項事務處理寄給RFCV業(yè)主賬號325，并從該賬號取出數額適當的費用。然后，通過現有的互聯網聯結，PO ESP314和VO ESP 326作出電子支付安排。VO ESP 326和PO ESP 314之間的互聯網聯結即被終止。
VO ESP 326記錄該能源傳送事務，將該事務處理寄給RFCV業(yè)主的賬號325，并向RFCV業(yè)主賬號325存入數額適當的該項能源事務所掙的酬金最后，VO ESP 326建立一個與接口控制器311的互聯網聯結318，通過它連接到RFCV 327，并向RFCV 327報告該項財務處理。
至此發(fā)電運行模式完畢。圖2的其他部分并不適用，因為該項事務處理完全在電力網之外進行。
為了具有普遍性，上述事務處理說明假設PO ESP 314和VO ESP 326是不同的兩方。如果VO ESP和PO ESP是一個，屬于同一方(指它們之間不必進行通信)，事務處理流會稍有簡化，這也在本發(fā)明的范圍之內。
d.本地燃料補充模式在該可選用的本地燃料補充模式下，該RFCV在車內用電和水自動生產燃料來補充它的氫氣儲備。該本地燃料補充模式不處理與能源傳送有關的財政事務，因為這里不存在與財務中間人的聯系。
在圖4所示的本地燃料補充模式下，接口控制器411通知RFCV 427，它已為開始能源傳送準備就緒。一旦RFCV 427請求開始能源傳輸，接口控制器411就激活外部復合流接口417向RFCV 427傳送電力。供電422和供水423從外部復合流接口424出發(fā)流經復合流纜管420，其中這些原材料則由RFCV的內部復合流接口424接受。RFCV 427利用這些原料在車內制備和存儲氫氣燃料。當接口控制器411表示該需求的能源已被傳送時，它切斷外部復合流接口417。
e.本地發(fā)電模式在該可選用的本地發(fā)電模式下，該RFCV就像一臺本地電力網的備用發(fā)電機。本地發(fā)電模式不處理與能源傳送有關的財政事務，因為這里不存在與財務中間人的聯系。本地發(fā)電模式很有用，因為它允許RFCV在遙遠的場所提供電力的主要來源。
在圖5所示的本地發(fā)電模式下，RFCV 527通知接口控制器511，它已經為開始能源傳送準備就緒。一旦接口控制器511請求開始能源傳輸，RFCV 527就激活它的內部復合流接口524向接口控制器511傳送電力。電能供應從內部復合流接口524出發(fā)，流經外部復合流接口517借以接受電能的復合流纜管520。該外部復合流接口將這個能量522傳導給接口控制器511。接口控制器511測量該場所消耗電能的速率以及RFCV 527生產電能的速率。它利用這一信息通過數據鏈接523來實時指導RFCV的總能源輸出。它控制RFCV的能源輸出，以使它與能源消耗一致。這時，該接口控制器將該場所與電力網完全隔離。
RFCV電力生產一直繼續(xù)到RFCV 527通知接口控制器511它即將停止電力生產為止(譬如，已接近傳送最大可供電能的域限)f.系統(tǒng)示意6示意性地表示了能源分配系統(tǒng)90中能源傳送結構的一個希望的實施例。這一結構包括一個構成站100的外部系統(tǒng)601和一個內部(RFCV上的)系統(tǒng)602。
該外部系統(tǒng)包括一個外部復合流接口604和一個接口控制器603。另外，該外部系統(tǒng)包括4個聯結通過某個公用事業(yè)供電功率表到電力網606的聯結、到該建筑物的主配電盤的聯結、到一個像互聯網608那樣的數字數據網絡的聯結、到一個像市政供水系統(tǒng)那樣的水源609的聯結。
該接口控制器又包括兩個電源開關610和611、一個可充電電池或同等的電能儲存裝置612、兩個數字功率表613和614、一個與某個數字數據網絡616連接的計算機控制系統(tǒng)615。本發(fā)明的一個實施例采用一個實物互聯網聯接(如一部電話、一根同軸電纜或光纖)。然而應當理解，任何允許傳輸數字信息的聯接(如無線通信)都可以按某種同等的方式運用。
RFCV602中的內部系統(tǒng)包括一個燃料子系統(tǒng)617、一個電力變換器618、一個直通氫氣燃料供應閥619，一個氫氣燃料電池電力生產設備620、一個電力驅動聯動裝置和相關的控制器621、一個電源開關622和一個內部復合流接口623。整個內部系統(tǒng)的運行由某個車載能量管理計算機624監(jiān)控，該計算機通過一個車內駕駛控制臺625向駕駛員發(fā)送所有相關的車輛信息。
在運行時，該外部和內部系統(tǒng)由復合流纜管626連接，數據聯接628、626、631用來確定希望的車輛運行模式。(其他數據聯接，如該RFCV和接口控制器之間單獨的無線數據鏈接等也在本發(fā)明的范圍之內。)從某個運行的角度看，該外部和內部系統(tǒng)之間只有兩種交互模式燃料補充模式和發(fā)電模式。圖2至圖5說明了本地運行模式和網絡運行模式的區(qū)別，這個區(qū)別僅僅是根據與該能源事務處理有關的數據交換的性質決定的。
在燃料補充模式下，該內部和外部系統(tǒng)按如下方式交換水、數據和電力外部接口控制器603中的計算機控制系統(tǒng)615將第一個電源開關610保持在位置2(向該建筑物送電)。同時，第二個電源開關611則被放在位置3。車載能量管理計算機624啟動電源開關622，將它放在位置3(向該車輛送電)。在這些條件下，水通過供水連接器627、626、632送到該車輛。電力網606的交流電通過電力接口聯接629、626、630輸送。電力則由數字表614測量。
交流電輸送到AC/DC和DC/AC電力變換器618，然后變換成可供燃料子系統(tǒng)617使用的直流電。這一過程繼續(xù)到已經達到希望的燃料補充標準為止。
燃料子系統(tǒng)617包括3個部分一個水凈化系統(tǒng)633、一個電解燃料生產系統(tǒng)634和一個氫氣存儲系統(tǒng)635。在本發(fā)明的一個實施例中，電解燃料生產系統(tǒng)634制備的氫氣被電解壓縮到一個預先確定的運行壓力(譬如2000psi)并被保持在合適的壓力容器內。其他存儲方法，譬如那些利用金屬氫化合物或碳基材料的方法，也適合于在本發(fā)明中使用。
燃料補充過程結束后，該外部和內部系統(tǒng)之間的聯接即被切斷，并像圖2所示那樣生成一份適當的事務處理記錄。
補充燃料之后，該RFCV將車內氫氣調節(jié)到一個合適的運行壓力，并將其輸送到氫氣燃料電池電力生產設備620。氫氣燃料電池電力生產設備620生產的電力則被送到電動機驅動聯動裝置621，它提供驅動功率來推動該車輛。
在前述的討論中，氫氣燃料電池電力生產設備620和電解裝置634一直被當做該車輛內部系統(tǒng)中單獨、分離的部件。然而應當理解，這兩個部件可以合并成單個的、可逆的集成再生燃料電池單元。
在發(fā)電模式下，該內部和外部系統(tǒng)以如下方式交換數據和電力外部接口控制器603中的計算機控制系統(tǒng)615將第一個電源開關610保持在位置2(維持向該建筑物的不間斷供電)。同時，第二個電源開關611則被放在發(fā)電位置1。在這些條件下，氫氣燃料電池電力生產設備620的直流電被輸送到AC/DC和DC/AC電力變換器618，然后變換成交流電。該電力被送往建筑物主配電盤607并通過數字功率表614計量。在本發(fā)明的一個實施例中，這一過程一直繼續(xù)到該車輛生產的電力充分滿足該建筑物的電力需求為止。達到這一需求的時間取決于該車輛生產設備的經常性負荷和尺寸。一旦該車輛生產的電力充分滿足該建筑物的需求，車載能量管理計算機624就啟動電源開關610，并將它放置在發(fā)電位置1，使該建筑物脫離該電力網。
外部系統(tǒng)601也許可以包括水源609供應管路上的計量閥650。計量閥650由該外部控制器的計算機615控制。
應當理解，在某些環(huán)境和情況下也許不需要該接口控制器的通信和控制功能。譬如，獨立車主或操作員也許選擇向備用電器輸送電力，或向與電力和通信網絡沒有連接的遠方建筑物供電。在這種條件下，該車輛生產的電力就可能按對發(fā)電機組或蓄電池組采用的類似方法處理。
應當說明，直通氫氣燃料補充閥619可以使該車輛從常規(guī)來源(譬如壓縮氫氣源)補充燃料。
在這里所述的首選實施例中，該外部接口控制器與一個用作該RFCV內部控制器的車載能量管理計算機624協(xié)力通信和運行。然而，在屬于本發(fā)明范圍的一個次選實施例中，該RFCV也可以不用能量管理計算機624而用一個復雜程度稍低的內部控制器，或者根本不用內部控制器。在這一情況下，該外部接口控制器則管理燃料補充和/或傳送事務的所有方面。
g.氫氣制備和存儲系統(tǒng)示意7示意性地表示一個適當的RFCV車內燃料子系統(tǒng)617的主要部件。它包括一個水凈化系統(tǒng)701、一個電解燃料生產系統(tǒng)702和一個氫氣存儲系統(tǒng)703。在補充燃料時，直流電輸送到電解燃料生產系統(tǒng)702，水則存放在蓄水池704內。這部分水然后通過泵705輸送到消電離床706。
凈化水再被輸送到PEM電解裝置707，在這里被分解為氫氣和氧氣。在本發(fā)明的一個實施例中，該氧氣通過一個接口708排空。該氫氣流由電解燃料生產系統(tǒng)702電解壓縮，升壓到希望的標準(譬如2000psi或以上)。然后該壓縮氫氣流被輸送到氫氣存儲系統(tǒng)703。單向閥710引導氣流進入存儲容器711。本發(fā)明的一個實施例使用壓力罐，但也可以使用其他存儲裝置(如金屬的氫化物和碳基介質)。
為利用外部供應的壓縮氫氣進行燃料補充，單向閥710在順時針方向被旋轉四分之一圈，從而將輸入氫氣流712連接到存儲子系統(tǒng)710，并同時防止輸入的高壓氣流712進入電解燃料生產系統(tǒng)702。這一特色通過排除高壓氣體流回PEN電解裝置707的可能性來增加該系統(tǒng)的整體安全性。另外，一個減壓閥713總是設定在某個最大壓力域限水平，在事故超壓情況下(譬如因碰撞起火)，過量氣體將以一種不會導致災難的方式排空。絕大部分現代壓力容器制造時都包括減壓機構。舉例說，這些機構包括爆破隔膜717，它以一個正確規(guī)定且可以預測的方法在爆裂前允許有一個預定的壓力差。一旦爆裂，這些隔膜允許過量氣體以一種不會導致災難的方法排出。
一旦該存儲系統(tǒng)已被裝滿，該單向閥又自動順時針被旋轉四分之一圈。這種結構阻隔了該氫氣存儲系統(tǒng)和兩股氫氣流。另外，PEM電解裝置707和再循環(huán)泵705也能夠被隔離。
一個壓力調節(jié)器714調節(jié)該氫氣存儲系統(tǒng)的壓力，并將氫氣以某個較低的壓力(譬如從2400psi降到30psi，這是采用氫氣和空氣的FCV的典型工作壓力范圍)通過該氫氣輸出接口716輸送到該氫氣燃料電力生產設備。
在本發(fā)明的又一個實施例中，氧氣流708不被排空到大氣，而被存儲起來供以后輸送到該氫氣燃料電池電力設備620以便提高整個系統(tǒng)的效益(憑借氧化劑流中更高的氧氣濃度)。
該氫氣生產和存儲系統(tǒng)的整個運行都由一個內部車載計算機715控制。這臺計算機可以使用常規(guī)的可編程邏輯控制(PLC)算法，或者基于更加現代化的數字信號處理(DSP)方案。在任何情況下，這臺計算機都根據該車輛的車載能量管理計算機624的指令運行。相關的指令和數據交換通過數據聯結718進行。作為一項附加的安全措施，也可以配備一個電池或者其他電力裝置作為電力后備。最后，所有機械和氣動系統(tǒng)都最好設計得具有故障自動防護特性(譬如斷電時默認為一種安全結構)。
h.復合流連接系統(tǒng)外部復合流接口830就像復合流插頭829的一個插座。兩個復合流插頭829和834以氣動方式附接到復合流集成導管832的兩端，構成復合流纜管833(見圖8A和8B)。復合流纜管833的一端插入外部復合流接口830(見圖8C和8D)，另一端插入RFCV的復合流接口835(見圖8E)，從而將該車輛連接到外部復合流接口830。復合流纜管833和它的兩個相應復合流接口830和835一道構成該復合流連接系統(tǒng)，盡管這里畫了一個可手動操作的連接器纜管，但在本發(fā)明中也可以利用某種自動對接和聯接。
對汽車的應用，該復合流連接系統(tǒng)最好能夠輸送高達75千瓦的電功率和每小時20升供水。對重型車輛應用，譬如貨車和公共汽車，該系統(tǒng)最好能夠輸送高達250千瓦的電功率和每小時100升供水。250千瓦的功率輸送需要3個單獨的電力通道，外加一根地線，總共4根導線。圖8A到圖8E顯示了一個合適的4導線系統(tǒng)。
圖8A到圖8E沒有按比例繪制，它們僅僅提供該復合流連接系統(tǒng)的一個圖解表示。
復合流集成導管832包括多個傳導單相或多相交流電的柔性大功率交流電纜823到826、一根傳輸數據的屏蔽電纜827和一根柔性供水軟管828。最好用一根單一集成纜管提供電力、水和數據聯結，但應當理解，也可以采用包括無線數據聯結在內的2個或3個單獨聯結。
該復合流插頭包括4個連接到三相交流電的大功率插腳810至813、3個連接數據的小型針型插頭814、一個與供水連接且四周圍繞防水套筒809的單個卡口連接器808。插腳810至813插入該復合流接口的相應電力插座803至806，而針型插頭814則插入該接口的相應數據插座807。
卡口連接器808插入該復合流接口壓力閥連接組件801的頸狀插座831?？谶B接器808和壓力閥的頸狀插座831之間的連接壓力使閥門打開，讓水流過。防水套筒809緊密插入套筒插管802，構成閥門連接點和相鄰交流電插腳810至813以及交流電插座803至806之間的一個防潮層。
該復合流接口的內部交流電導線822將交流電插座803至806連接到安裝在表面的三相交流電接線片816至819。內部數據導線821將數據插座807連接到安裝在表面的數據接口815。該壓力閥從該復合流接口基部延伸到安裝在表面的供水聯結820。
外部的復合流接口830通過交流電接線片816至819以及數據接口815連接到該復合流接口控制器，并通過供水聯接820連接到市政供水系統(tǒng)。
該車輛的復合流接口835通過交流電接線片836至839連接到該車輛的電力變換器，通過數據接口840連接到車載能量管理計算機，并通過供水聯接841連接到該車輛的氫氣生產和存儲系統(tǒng)。
盡管已經演示和描述了本發(fā)明的這一希望的實施例，但是希望能夠認識到，在其中可以作出各種各樣的變化而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一個向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配能源的系統(tǒng)，它包括(a)至少一個站，它包括(i)一個連接到某個外部接口控制器和某個供水系統(tǒng)的外部接口；(ii)一個連接到某個供電網的外部接口控制器，其中該接口控制器控制流經該外部接口的電流；(b)一個安裝在某個氫氣燃料電池供電裝置上的內部接口，它接受將要被該裝置的某個車載燃料生產設備用來制備氫氣燃料的電和水；(c)一個該裝置攜帶的、控制向該裝置的水電供應的內部控制器；和(d)一個將該站的外部接口連接到該裝置的內部接口的連接器，以便在該外部接口控制器和/或該內部控制器的控制下進行接口之間的水、電供應。
2.根據權利要求1的系統(tǒng)，其中該連接器還包括一個數據鏈接以便在該外部接口控制器和該內部控制器之間傳輸因向該裝置供電而產生的數據。
3.根據權利要求1的系統(tǒng)，其中該站還包括一個數據鏈接，以便在該外部接口控制器和至少一個電力服務供應商之間傳輸因該供電網向該外部接口控制器以及該內部接口供電而產生的數據。
4.根據權利要求3的系統(tǒng)，其中該數據鏈接允許和一組電力服務供應商之間的通信。
5.根據權利要求1的系統(tǒng)，還包括一個數據鏈接，以便在該內部控制器和至少一個電力服務供應商之間傳輸因該供電網向該裝置供電而產生的數據。
6.根據權利要求1的系統(tǒng)，其中某個輸電導線和某個供水導管被集成為一個單一的連接器。
7.根據權利要求6的系統(tǒng)，其中傳輸因該外部接口和該內部接口之間的供電而產生的數據的某個數據鏈接被集成到該連接器之內。
8.根據權利要求1的系統(tǒng)，還包括一組便攜式氫氣燃料電池供電裝置，每一個裝置都裝備一個內部接口和一個內部控制器，還包括一組站，每一個站都裝備一個外部接口和一個外部接口控制器。
9.根據權利要求8的系統(tǒng)，還包括一個數據鏈接，以便在該外部接口控制器和該內部控制器之間傳輸因向該裝置供電而產生的數據，該數據鏈接傳輸的數據提供連接到該外部接口控制器的某個特定裝置的識別號。
10.根據權利要求1的系統(tǒng)，還包括通過相連的內部接口和外部接口將電力從該便攜式氫氣燃料電池供電裝置往回向某個電力網傳送的裝置。
11.根據權利要求10的系統(tǒng)，其中該電力傳送裝置包括一個直流到交流的變換器。
12.根據權利要求10的系統(tǒng)，其中該電力網包括一個要向其傳送電力的本地配電網絡。
13.根據權利要求1的系統(tǒng)，其中該內部和外部控制器中至少有一個參與向該裝置供應或由該裝置供應的電力買賣事項的談判，該談判在下列各方中的至少兩方之間進行一個或多個電力服務供應商、該內部控制器和該外部控制器。
14.一個向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配能源的系統(tǒng)，它包括(a)至少一個站，它包括(i)一個連接到某個外部接口控制器和某個供水系統(tǒng)的外部接口；(ii)一個連接到某個供電網的外部接口控制器，其中該接口控制器控制流經該外部接口的電流；(b)一個安裝在某個氫氣燃料電池供電裝置上的內部接口，它接受將要被該裝置的某個車載燃料生產設備用來制備氫氣燃料的電和水；(c)一個該裝置上攜帶的，連接之后可控制向該裝置的水、電供應的內部控制器；(d)一個將該站的外部接口連接到該裝置的內部接口的連接器，以便在該外部接口控制器和/或該內部控制器的控制下進行接口之間的水、電供應；和(e)一個數據鏈接，它在該外部接口控制器和該內部控制器之間傳輸因向該裝置供電而產生的數據。
15.根據權利要求14的系統(tǒng)，其中該數據鏈接被集成到該連接器之內。
16.根據權利要求14的系統(tǒng)，其中通過該數據鏈接傳輸的數據包括選自如下數據組的數據識別該裝置的數據、識別該外部接口控制器的數據、電力買賣項目數據、與電力買賣有關的事務處理數據。
17.根據權利要求16的系統(tǒng)，其中買賣項目包括一組選自如下內容的預置優(yōu)先選擇價格、傳送數量和時間，它們由該裝置的一個業(yè)主和/或該外部接口的一個業(yè)主預先確定。
18.根據權利要求14的系統(tǒng)，還包括一個該裝置上攜帶的、作為該裝置的某個操作員與該內部控制器之間接口的操作員界面。
19.根據權利要求14的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一組便攜式氫氣燃料電池供電裝置，每個裝置包括一個內部接口和一個內部控制器，該系統(tǒng)還包括一組站，每個站包括一個外部接口和一個外部接口控制器，其中通過該數據鏈接傳輸的數據包括為供電而相連的某個特定站和/或某個特定裝置的識別數據。
20.根據權利要求19的系統(tǒng)，其中該內部控制器包括存儲器，它儲存對應于多個供電事件的某項數據記錄。
21.一個從至少一個電力服務供應商向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配能源的系統(tǒng)，它包括(a)至少一個站，它包括(i)一個連接到某個外部接口控制器和某個供水系統(tǒng)的外部接口；(ii)一個連接到某個供電網的外部接口控制器，其中該接口控制器控制流經該外部接口的電流；(iii)一個數據鏈接，它通過某個數據網絡傳輸因該外部接口控制器和至少一個電力服務供應商之間的供電而產生的數據；(b)一個安裝在某個氫氣燃料電池供電裝置上的內部接口，它接受將要被該裝置的某個車載燃料生產設備用來制備氫氣燃料的水和電；(c)一個該裝置攜帶的、連接之后控制向該裝置供電或控制該裝置對外供電的內部控制器；(d)一個將該外部接口連接到該內部接口以進行它們之間供電的連接器，至少有一個電力服務供應商在該外部接口控制器和/或該內部控制器的控制下向該裝置供電，而這些控制器則與該至少一個電力服務供應商通過該數據網絡通信。
22.根據權利要求21的系統(tǒng)，其中該數據網絡包括一個廣域數字通信網。
23.根據權利要求22的系統(tǒng)，其中該數據網絡包括互聯網。
24.根據權利要求21的系統(tǒng)，其中通過該數據鏈接向至少一個電力服務供應商傳輸的數據包括選自如下一組項目的數據銷售價格、數量和傳送時間。
25.根據權利要求21的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包括一組便攜式氫氣燃料電池供電裝置，每個裝置包括一個內部接口和一個內部控制器，該系統(tǒng)還包括一組站，每個站包括一個外部接口和一個外部接口控制器，其中通過該數據鏈接向至少一個電力服務供應商傳輸的數據包括能識別一個特定裝置和/或一個特定外部接口的信息。
26.根據權利要求25的系統(tǒng)，其中通過該數據鏈接向這至少一個電力服務供應商傳輸的數據包括導致某項收費和相應存款的數據，即將要向由該相連的外部接口獲得電力的某個裝置業(yè)主的財務賬號收費和為該外部接口業(yè)主的賬號存款。
27.根據權利要求25的系統(tǒng)，還包括通過該相連的內部接口和外部接口由該便攜式氫氣燃料電池供電裝置往回向某個電力網傳送電力的裝置，其中通過該數據鏈接向這至少一個電力服務供應商傳輸的數據包括導致某項存款和相應收費的數據，即將要為向該相連的外部接口傳送電力的裝置業(yè)主的財務賬號存款以及向該外部接口業(yè)主的賬號收費。
28.根據權利要求21的系統(tǒng)，其中一組電力服務供應商通過該數據鏈接以及數據網絡與該外部接口控制器通信。
29.根據權利要求21的系統(tǒng)，其中該外部接口也被連接到某個供水系統(tǒng)，當與該內部接口連接時，也向該氫氣燃料電池供電裝置供水以供車內制氫之用。
30.根據權利要求29的系統(tǒng)，其中該外部控制器計量該供水系統(tǒng)向該裝置傳送的水量。
31.根據權利要求21的系統(tǒng)，還包括第二個數據鏈接，它在該外部接口控制器和該內部控制器之間傳輸因向該裝置供電而產生的數據。
32.根據權利要求31的系統(tǒng)，其中被傳輸的數據包括一個預定的、將要向該裝置供電的時間。
33.一個向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配能源的系統(tǒng)，它包括(a)至少一個站，它包括(i)一個連接到某個外部接口控制器和某個供水系統(tǒng)的外部接口；(ii)一個連接到某個供電網的外部接口控制器，其中該接口控制器控制流經該外部接口的電流；(b)一個安裝在某個氫氣燃料電池供電裝置上的內部接口，它接受將要被該裝置的某個車載燃料生產設備用來制備氫氣燃料的電和水；(c)一個將該站的外部接口連接到該裝置的內部接口，以便在該外部接口控制器的控制下進行彼此之間的水、電供應的連接器。
34.一個為某個便攜式氫氣燃料電池供電裝置通過某個供電網從一個或多個電力服務供應商購買電力進行自動談判的系統(tǒng)，它包括(a)一個連接到某個外部接口控制器的外部接口；(b)一個安裝在該氫氣燃料電池裝置上、能夠連接到該外部接口以便從中接受電力的內部接口；(c)一個連接到某個供電網的外部接口控制器，其中該接口控制器控制經由該外部接口的電力供應；(d)一個該裝置上攜帶的、連接之后控制經由該相連的內部接口的電力購買的內部控制器；和(e)在一個或多個電力服務供應商、該外部接口控制器和該內部接口控制器中的至少兩方之間通過該相連的接口從該供電網向該裝置購買和傳送電力的自動談判裝置。
35.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該自動談判裝置由該外部接口控制器控制。
36.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該自動談判裝置包括該內部控制器或該外部控制器，談判則與該外部接口控制器和該內部控制器進行。
37.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該自動談判電力購買和傳送的裝置由一組電力服務供應商執(zhí)行。
38.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該自動談判裝置從該內部控制器獲得一組數據，包括該裝置業(yè)主在購買參數方面的優(yōu)選數據，這些參數包括成本、傳送數量和時間。
39.根據權利要求38的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一個數據鏈接，以便通過該數據鏈接傳輸因該外部接口控制器和至少一個電力服務供應商之間的供電而產生的數據，其中該裝置業(yè)主的首選數據來自某個與該裝置業(yè)主有關的電力服務供應商。
40.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該外部控制器通過某個數據網絡和與該外部接口的某個業(yè)主有關的一個電力服務供應商通信，以確定供電事項。
41.根據權利要求34的系統(tǒng)，還包括就通過相連的接口從該裝置向某個非公用事業(yè)配電網絡銷售電力的問題進行自動談判的裝置。
42.根據權利要求41的系統(tǒng)，其中該自動談判電力銷售的裝置包括該外部控制器和/或該內部控制器與某個數據網絡之間的聯結，這項由某個裝置進行的電力傳送導致一次將要通過該數據網絡向該裝置業(yè)主財務賬號的存款。
43.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該自動談判裝置包括該外部控制器和某個數據網絡之間的一個聯接，這項向某個裝置的供電導致一次將要通過該數據網絡向該裝置業(yè)主的財務賬號的收費。
44.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中反映能源供應事務的一項數據記錄被保存在與該裝置內部控制器有關的存儲器內。
45.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該自動談判裝置包括該外部接口控制器和一個或多個電力服務供應商借以進行通信的一個數據網絡。
46.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該談判在該外部接口控制器和該內部接口之間進行，并需要該外部接口的某個業(yè)主向該裝置的某個業(yè)主收取一項因通過該外部接口向該裝置供電的額外財務費用。
47.根據權利要求34的系統(tǒng)，其中該自動談判裝置談判的事項包括向該裝置供電的時間，該供電時間預先確定，且與該外部接口的連接時間無關。
48.一個在某個電力網與某個便攜式氫氣燃料電池供電裝置之間供電的系統(tǒng)，它包括(a)一個連接到該電力網的外部接口；(b)一個由某個氫氣燃料電池供電裝置攜帶的內部接口，可以連接到該外部接口以供它們之間的電力流通；(c)一個連接到該外部接口或該內部接口之一的控制器，可以操作該控制器有選擇地啟動和控制(i)從該電力網向該裝置的供電；(ii)從該裝置向該電力網的電力傳送。
49.根據權利要求48的系統(tǒng)，其中該電力網或者是一個借以消費電力的本地電力網，或者是一個供電網。
50.根據權利要求48的系統(tǒng)，其中該電力網包括一個用以消費電力的本地電力網，從該裝置向該本地電力網的電力傳送則根據該本地電力網消費的電力來調節(jié)。
51.根據權利要求48的系統(tǒng)，其中該控制器啟動該裝置和該電力網之間關于該裝置向該電力網所傳送電力的購買事宜的談判。
52.根據權利要求48的系統(tǒng)，還包括一臺該裝置攜帶的直流到交流的變換器，它產生將要向電力網傳送的交流電。
53.一個從一組發(fā)電機通過某個供電網分配電力的方法，包括在為一臺便攜式氫氣燃料電池供電裝置生產電力時發(fā)電而不產生大氣污染物的第一組發(fā)電機和產生大氣污染物的第二組發(fā)電機，該方法包括(a)將該便攜式氫氣燃料電池供電裝置的一個接口連接到與該供電網相連的一個接口；(b)從第一組和第二組發(fā)電機中選擇第一組發(fā)電機；和(c)改變向該電力網供電的電源總體構成以增加來自第一組發(fā)電機的供電。
54.根據權利要求53的方法，其中對供電的控制包括通過某個數據網絡的數據傳輸，該數據網絡連接到與擁有一組發(fā)電機的供電網相連的接口。
55.根據權利要求54的方法，其中供電由某個連接到與該電力網相連的接口的外部控制器控制。
56.一種向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配電力的方法，它包括(a)將某個外部接口連接到某個供電網和某個供水系統(tǒng)；(b)將安裝在某個氫氣燃料電池供電裝置上的一個內部接口連接到該外部接口；(c)通過該相連的接口從該供電網和供水系統(tǒng)向該便攜式氫氣燃料電池供電裝置供電和供水；(d)利用連接到該外部和內部接口之一的某個控制器來控制供電和供水。
57.一種向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配能源的方法，它包括(a)將某個外部接口連接到某個供電網和某個供水系統(tǒng)；(b)將某個氫氣燃料電池供電裝置攜帶的一個內部接口連接到該外部接口；(c)通過該相連的接口從該供電網和供水系統(tǒng)向該便攜式氫氣燃料電池供電裝置供電和供水；(d)利用連接到該外部接口的一個外部控制器和該裝置攜帶并連接到該內部接口的一個內部控制器中的至少一個來控制供電和供水；(e)傳輸該外部和內部控制器之間因供電和供水而產生的數據。
58.一種從至少一個電力服務供應商向便攜式氫氣燃料電池供電裝置分配電力的方法，它包括(a)將某個外部接口連接到某個供電網；(b)將某個氫氣燃料電池供電裝置攜帶的一個內部接口連接到該外部接口；(c)經過該相連的接口從至少一個電力服務供應商通過該供電網向該裝置供電；(d)利用連接到該外部接口的一個外部控制器來控制供電；(e)通過某個數據網絡傳輸因該外部控制器與至少一個電力服務供應商之間的供電而產生的數據。
全文摘要
一個供再生燃料電池車輛使用的能源傳送系統(tǒng)包括多個地理上分散的站(100)。每個站包括一個為在車上制造氫氣燃料而供應化學組分的外部接口(109)。特別是，該接口從一個市政供水系統(tǒng)(122)供水，并提供一個到輸電和配電網(122)以及建筑物本地配電系統(tǒng)(114)的聯接。此外，該接口提供通過互聯網由該車輛到經由配電網向零售用戶出售電力的電力服務供應商的數據傳輸。通過該外部接口的電力供應以及數據流則由一個接口控制器自動控制。每一個再生燃料電池車輛配備一個相應的內部接口(105)，它向某個車載電解氫氣燃料生產裝置(120)供應經由一條連接纜管(107)從該外部接口獲得的水和電。一臺車載能量管理計算機(624)控制該車輛從該站的電力購買，購買細節(jié)可以通過互聯網由外部接口計算機(103)和/或內部車載能量管理計算機商定。另外，該車輛可以用內部存儲的氫氣發(fā)電，并通過該外部站向該建筑物的本地配電系統(tǒng)傳送。車載能量管理計算機(624)控制該車輛向該站的電力銷售，銷售細節(jié)可以通過互聯網由外部接口計算機(103)和/或該內部車載能量管理計算機商定。
文檔編號H01M8/04GK1409878SQ00817046
公開日2003年4月9日 申請日期2000年10月10日 優(yōu)先權日1999年10月12日
發(fā)明者邁克爾·魯滕伯格, 沃爾特·羅伯托·梅里達－多尼斯 申請人:通用氫氣公司