專利名稱：用于燃料電池的管理系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及燃料電池，并且特別涉及燃料電池的管理系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
燃料電池技術(shù)為用于便攜式電源和電子應(yīng)用的耐用能源的商業(yè)開發(fā)提供了機(jī)會(huì)。隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品越來越輕便的趨勢(shì)，一些燃料電池技術(shù)提供有前途的選擇性能源來滿足對(duì)于便攜式電源日益增長(zhǎng)的需求。燃料電池能夠潛在地替代目前在消費(fèi)電子產(chǎn)品中被使用的各種類型的高密度電池，比如鎳氫和鋰電池系統(tǒng)以及相對(duì)便宜的堿性電池，或者能夠有利地與之競(jìng)爭(zhēng)。這些類型的電池由于其的低功率密度、短循環(huán)壽命、再充電性能或者費(fèi)用的任何一個(gè)原因，而對(duì)于諸如膝上型電腦和便攜式電話的消費(fèi)電子產(chǎn)品而言是不太令人滿意的電源。另外，所有這些類型的電池都帶來環(huán)境安全問題和進(jìn)行適當(dāng)處理的費(fèi)用問題。
燃料電池系統(tǒng)是通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成可用的電能的電力生產(chǎn)設(shè)備，電化學(xué)反應(yīng)涉及到諸如天然氣、甲醇、乙醇或氫的燃料反應(yīng)物，以及氧化劑，通常氧來自周圍的空氣。燃料電池系統(tǒng)可以被分成“基于重整裝置的”系統(tǒng)，即，其中燃料在被引入到電池之前被以一些方式處理的那些系統(tǒng)，或者“直接氧化”系統(tǒng)，即，其中燃料不經(jīng)內(nèi)部處理便被直接供應(yīng)給電池的那些系統(tǒng)。當(dāng)前最可用的穩(wěn)定的燃料電池是基于重整裝置的燃料電池。然而，這種電池的燃料處理要求限制了那些電池對(duì)于相對(duì)大的系統(tǒng)的適用性。這樣，不需要重整燃料的直接氧化燃料電池對(duì)于手持便攜式電子產(chǎn)品而言是具有吸引力的能源。
盡管直接氧化燃料電池系統(tǒng)是一種有前途的能源，但是它們因以下事實(shí)而受到限制，即它們被設(shè)計(jì)為使用一種指定的燃料或者數(shù)量有限的適當(dāng)燃料來操作。在前的燃料電池系統(tǒng)尚未被設(shè)計(jì)來確保只有一種兼容的燃料被傳遞給該燃料電池系統(tǒng)。
另外，因?yàn)樵谇暗娜剂想姵叵到y(tǒng)未被設(shè)計(jì)為按照與該燃料電池系統(tǒng)接收燃料的能力一致的方式去調(diào)節(jié)燃料的傳遞，所以它們已經(jīng)受到限制。結(jié)果，這些在前的燃料電池系統(tǒng)的性能未被最優(yōu)化。
而且，在前的燃料電池系統(tǒng)未被設(shè)計(jì)為確保只使用能夠安全地將燃料傳遞給燃料電池系統(tǒng)的設(shè)備。結(jié)果，當(dāng)使用不適當(dāng)?shù)脑俅窝b填設(shè)備時(shí)，在前的燃料電池系統(tǒng)給操作員造成危險(xiǎn)。
在前的燃料電池系統(tǒng)還存在燃料電池系統(tǒng)操作的管理問題。例如，在前的燃料電池系統(tǒng)不能監(jiān)控剩余燃料的水平或量，這樣便不能在需要一個(gè)新的燃料罐時(shí)發(fā)信號(hào)通知操作員，或者在燃料被耗盡時(shí)自動(dòng)補(bǔ)充燃料。另外，在前的燃料電池系統(tǒng)不能監(jiān)控燃料的特性并且不能根據(jù)所監(jiān)控的數(shù)據(jù)去調(diào)整燃料供應(yīng)特性。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的一種燃料電池系統(tǒng)包括一個(gè)燃料電池、一個(gè)燃料供應(yīng)系統(tǒng)和一個(gè)燃料電池控制系統(tǒng)。所述燃料電池將燃料轉(zhuǎn)化成電能。所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)與所述燃料電池進(jìn)行流體通信并且所述燃料電池控制系統(tǒng)被耦合到所述燃料電池和所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)。所述燃料電池控制系統(tǒng)根據(jù)關(guān)于所述燃料和燃料供應(yīng)系統(tǒng)至少之一的信息去管理從所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)到所述燃料電池的燃料，從而控制所述燃料到電能的轉(zhuǎn)化。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的一種控制燃料電池系統(tǒng)操作的方法包括供應(yīng)燃料、將被供應(yīng)的燃料轉(zhuǎn)化成電能、以及根據(jù)關(guān)于被供應(yīng)燃料的信息去調(diào)節(jié)所述供應(yīng)從而控制燃料到電能的轉(zhuǎn)化。
本發(fā)明提供了一種在燃料電池系統(tǒng)中有效地并且高效地管理補(bǔ)給燃料和燃料傳遞的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明，諸如剩余燃料的體積、燃料濃度以及燃料罐或盒的使用歷史的、被讀出、被計(jì)算或者被記錄的信息，能夠從所述燃料罐或盒被獲得，以及/或者被發(fā)送到所述燃料罐或盒。另外，諸如制造日期和標(biāo)識(shí)燃料罐或盒或燃料電池的序號(hào)的靜態(tài)信息能夠從所述燃料罐或盒被獲得以及/或者被發(fā)送到所述燃料罐或盒。本發(fā)明還能夠確定何時(shí)需要再裝滿所述燃料罐或盒，并且能夠控制所述再裝滿操作以及還能夠移除廢燃料。而且，根據(jù)本發(fā)明，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)能夠在安裝地點(diǎn)執(zhí)行操作軟件升級(jí)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1A是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案具有一個(gè)燃料罐的燃料電池系統(tǒng)的框圖；圖1B是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案具有一個(gè)燃料盒的燃料電池系統(tǒng)的框圖；圖2A-2D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用于管理具有一個(gè)燃料罐的燃料電池的方法的流程圖；以及圖3A-3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用于管理具有一個(gè)燃料罐的燃料電池的方法的流程圖。
詳細(xì)說明在圖1A和1B中表示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的燃料電池系統(tǒng)10(1)和10(2)。在這些實(shí)施方案中，燃料電池系統(tǒng)10(1)包括燃料罐14(1)和燃料電池處理系統(tǒng)17(1)，并且燃料電池系統(tǒng)10(2)包括燃料盒14(2)和燃料電池處理系統(tǒng)17(2)，不過燃料電池系統(tǒng)10(1)和10(2)也可以包括其它部件、其它數(shù)量的部件，以及以其它方式被耦合到一起的部件的其它組合。燃料電池處理系統(tǒng)17(1)和17(2)還具有到一個(gè)從燃料電池處理系統(tǒng)17(1)和17(2)接收電力的電器的連接，并且因此可以利用在所述電器中的任何計(jì)算、存儲(chǔ)、或顯示功能，以便執(zhí)行計(jì)算、存儲(chǔ)信息、顯示數(shù)據(jù)、或者接收與燃料電池系統(tǒng)10(1)或10(2)的操作有關(guān)的輸入。本發(fā)明提供了用于在燃料電池系統(tǒng)中有效地并且高效地管理補(bǔ)給燃料和燃料傳遞的系統(tǒng)和方法。
更具體地參考圖1A，燃料電池系統(tǒng)10(1)包括可拆地耦合到燃料電池處理系統(tǒng)17(1)的燃料罐14(1)。在燃料罐14(1)和17(1)之間可以建立各種不同的通信路徑，諸如從燃料罐14(1)到燃料電池處理系統(tǒng)17(1)的單路通信、從燃料電池處理系統(tǒng)17(1)到燃料罐14(1)的單路通信、或者在燃料罐14(1)和燃料電池處理系統(tǒng)17(1)之間的雙路通信。燃料電池處理系統(tǒng)17(1)還被耦合到一個(gè)從它接收電力的電器，并且因此可以利用在所述電器中的任何計(jì)算、存儲(chǔ)、或顯示功能以便執(zhí)行計(jì)算、存儲(chǔ)信息、顯示數(shù)據(jù)、或接收與燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作有關(guān)的輸入。
燃料罐14(1)被可拆地連接并且為燃料系統(tǒng)10(1)存儲(chǔ)燃料和任何廢燃料。盡管只有燃料罐14(1)被顯示，但是取決于諸如參考圖1B被更詳細(xì)描述的燃料盒14(2)的具體燃料電池系統(tǒng)，而可以使用各種不同類型的燃料存貯系統(tǒng)。燃料罐14(1)的一個(gè)例子在Acker等人的美國(guó)專利6,460,733Multiple Walled Fuel Container andDelivery System(多壁燃料容器和傳遞系統(tǒng))中被揭示，其全部?jī)?nèi)容在此合并作為參考。
燃料罐14(1)包括補(bǔ)充控制系統(tǒng)12、容器控制系統(tǒng)20、傳感器系統(tǒng)22、燃料補(bǔ)充源容器15、和廢燃料存儲(chǔ)器19，不過燃料罐14(1)也可以包括其它部件、其它數(shù)量的部件、以及以其它方式被耦合到一起的部件的其它組合。補(bǔ)充控制系統(tǒng)12被耦合到容器控制系統(tǒng)20。容器控制系統(tǒng)20被耦合到傳感器系統(tǒng)22，傳感器系統(tǒng)22被耦合到燃料補(bǔ)充源容器15和廢燃料存儲(chǔ)器19。燃料補(bǔ)充源容器15和廢燃料存儲(chǔ)器19與傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)32進(jìn)行流體通信，傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)32與燃料電池電力產(chǎn)生系統(tǒng)或燃料電池18、燃料箱34、和廢燃料箱36進(jìn)行流體通信。在這個(gè)具體的實(shí)施方案中，燃料罐14(1)具有一個(gè)可拆地耦合到容器控制系統(tǒng)20的通信接口，以便在燃料罐14(1)和燃料處理系統(tǒng)17(1)之間提供一條通信鏈路。能夠被使用的一種類型的可拆的電連接的例子是一種PCMCIA連接系統(tǒng)，不過諸如紅外線或無線通信鏈接的其它類型的可拆的連接也可以被使用。
補(bǔ)充控制系統(tǒng)12具有處理器24、存儲(chǔ)器26、備用電池28、用戶輸入設(shè)備29、I/O接口系統(tǒng)30、以及顯示器31，它們通過一條或多條總線被耦合在一起，不過補(bǔ)充控制系統(tǒng)12也可以具有其它部件、其它數(shù)量的部件、以及以其它方式被耦合在一起的部件的其它組合。在補(bǔ)充控制系統(tǒng)12中，存儲(chǔ)器26存儲(chǔ)用于根據(jù)如在此被描述和表示的本發(fā)明的實(shí)施方案去控制燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作的被編程指令和數(shù)據(jù)，以便由所述處理器執(zhí)行，不過這些指令和數(shù)據(jù)中的一些或全部也可以被存儲(chǔ)在其它地方?？梢允褂酶鞣N不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)或軟盤、硬盤、CD ROM，或者通過磁、光或耦合到所述處理器的其它讀和/或?qū)懴到y(tǒng)來讀出和/或?qū)懭氲钠渌?jì)算機(jī)可讀媒體。備用電池28可以被用于在燃料電池18不產(chǎn)生電力時(shí)為系統(tǒng)10提供電力。在補(bǔ)充控制系統(tǒng)12中或者來自與補(bǔ)充控制系統(tǒng)12通信的其它設(shè)備的用戶輸入系統(tǒng)29(諸如鍵盤或鼠標(biāo))使得操作員管理者能夠?qū)⒄?qǐng)求和數(shù)據(jù)輸入到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12中。諸如圖形用戶接口或打印機(jī)的顯示器31允許管理者觀看信息，諸如關(guān)于燃料容器、燃料的量或水平、或燃料濃度的信息。處于補(bǔ)充控制系統(tǒng)12中的I/O接口系統(tǒng)30通過使用一種或多種不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)35而被耦合到燃料容器14中的容器控制系統(tǒng)20，并且被耦合到在傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16中的傳遞控制系統(tǒng)32。
補(bǔ)充控制系統(tǒng)12通過通信網(wǎng)絡(luò)35被耦合到燃料電池18、容器控制系統(tǒng)20和傳遞控制系統(tǒng)32，不過補(bǔ)充控制系統(tǒng)12也可以被以其它方式耦合到其它部件。各種不同類型的連接系統(tǒng)和通信協(xié)議可以供這些部件使用。
在這個(gè)具體的實(shí)施方案中，在燃料罐14(1)中的容器控制系統(tǒng)20具有一個(gè)處理器、存儲(chǔ)器、和一個(gè)I/O接口系統(tǒng)，它們通過一條或多條總線被耦合在一起，并且具有諸如導(dǎo)管或其它管道、閥門和泵的流體管理部件，用于控制燃料和廢燃料去往和來自補(bǔ)充源容器15和廢燃料存儲(chǔ)器19的流動(dòng)，不過容器控制系統(tǒng)20也可以具有其它部件、其它數(shù)量的部件、以及以其它方式被耦合在一起的部件的其它組合。例如，容器控制系統(tǒng)20可以是一個(gè)存儲(chǔ)關(guān)于燃料罐14(1)的數(shù)據(jù)的集成電路或芯片。在容器控制系統(tǒng)20中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)關(guān)于燃料罐14(1)的信息，諸如序號(hào)、燃料類型、以及燃料罐14(1)先前使用的歷史，并且具有用于根據(jù)如在此被描述和表示的本發(fā)明的實(shí)施方案去控制傳感器系統(tǒng)22和燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作的被編程指令，以便由所述處理器執(zhí)行，不過這些指令中一些或全部可以被存儲(chǔ)在其它地方?？梢允褂酶鞣N不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)或軟盤、硬盤、CD ROM、或者通過磁、光或耦合到所述處理器的其它讀和/或?qū)懴到y(tǒng)來讀出和/或?qū)懭氲钠渌?jì)算機(jī)可讀取媒體。通過使用一個(gè)或多個(gè)不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)35，容器控制系統(tǒng)20中的I/O接口系統(tǒng)被耦合到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12中的I/O接口系統(tǒng)30并且被耦合到傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16中的傳遞控制系統(tǒng)32。
傳感器系統(tǒng)22在燃料罐14(1)中或者會(huì)與燃料罐14(1)通信，并且被用于獲得信息，諸如在燃料補(bǔ)充源容器15中剩余燃料的水平或量或者燃料濃度的測(cè)量，以及在廢燃料存儲(chǔ)器19中剩余的廢燃料的量或濃度的測(cè)量。傳感器系統(tǒng)22被耦合到容器控制系統(tǒng)20，不過傳感器系統(tǒng)22也能夠以其它方式被連接，諸如被直接耦合到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12。因?yàn)椴煌愋偷膫鞲衅飨到y(tǒng)，諸如那些用于測(cè)量燃料水平或量或者燃料濃度測(cè)量的系統(tǒng)，是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，所以在此將不再詳細(xì)描述。在燃料電池系統(tǒng)中傳感器系統(tǒng)的一個(gè)例子在Acker等人的美國(guó)專利申請(qǐng)09/725,728Fuel Cell Control andMeasurement Apparatus Using Dielectric Constants(使用介電常數(shù)的燃料電池控制和測(cè)量設(shè)備)中被揭示，其全部?jī)?nèi)容在此合并作為參考。
燃料電池處理系統(tǒng)17(1)包括傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16、燃料電池18、補(bǔ)充箱34、以及廢燃料箱36，不過燃料電池處理系統(tǒng)14(1)也可以包括其它部件、其他部件數(shù)量、以及以其它方式被耦合在一起的部件的其它組合。
傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16包括導(dǎo)管或其它管道、閥門、泵，以及傳遞控制系統(tǒng)32，后者控制這些閥門和泵的操作，諸如哪些閥門開和關(guān)以及哪些泵被接通。所述傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)在燃料補(bǔ)充源容器15和燃料箱34之間以及在廢燃料存儲(chǔ)器19和廢燃料箱36之間以流體方式被連接。傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16用沿著管道的閥門和/泵或者用其它傳遞機(jī)制來調(diào)節(jié)液體、固體或蒸氣形式的燃料從燃料補(bǔ)充源容器15到燃料電池18或者到燃料箱34、從燃料箱34到燃料電池18的燃料供應(yīng)或流動(dòng)，廢燃料從燃料電池18到廢燃料箱36，以及廢燃料從廢燃料箱36到廢燃料存儲(chǔ)器19的供應(yīng)或流動(dòng)，不過傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16也可以被用于以其它方式以及在其它部件之間調(diào)節(jié)所述流動(dòng)。因?yàn)榫哂杏糜谡{(diào)節(jié)流動(dòng)的諸如管道、閥門和泵的部件的傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，所以在此將不再詳細(xì)描述。在燃料電池系統(tǒng)中的傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)例子在Gottesfeld的美國(guó)專利申請(qǐng)09/855,982Methods andApparatuses for a Pressure Driven Fuel Cell System(用于壓力驅(qū)動(dòng)的燃料電池系統(tǒng)的方法和設(shè)備)中被揭示，其全部?jī)?nèi)容在此合并作為參考。
在傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16中的傳遞控制系統(tǒng)32具有一個(gè)處理器、存儲(chǔ)器、和一個(gè)I/O接口系統(tǒng)，它們通過一條或多條總線被耦合到一起，不過傳遞控制系統(tǒng)32也可以具有其它部件、其他部件數(shù)量，以及以其它方式被耦合到一起的其它部件的組合，并且其它類型的傳遞控制系統(tǒng)，諸如MEMS設(shè)備也可以被用于控制在傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16中閥門和泵的操作。在傳遞控制系統(tǒng)32中，所述存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了用于根據(jù)如在此被描述和表示的本發(fā)明實(shí)施方案來控制傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16的操作的被編程指令，以便由所述處理器執(zhí)行，不過這些指令和數(shù)據(jù)中的一些或者全部也可以被存儲(chǔ)在其它地方。也能夠使用各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)或軟盤、硬盤、CD ROM、或者通過磁、光或被耦合到處理器的其它讀和/或?qū)懴到y(tǒng)來讀出和/或?qū)懭氲钠渌?jì)算機(jī)可讀媒體。通過使用一個(gè)或多個(gè)不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)35，在傳遞控制系統(tǒng)32中的I/O接口系統(tǒng)被耦合到在補(bǔ)充控制系統(tǒng)12中的I/O接口系統(tǒng)30，并且被耦合到燃料罐14(1)中的容器控制系統(tǒng)20。
燃料箱34是一個(gè)燃料儲(chǔ)備，它可以被用于補(bǔ)充燃料電池18中的燃料。該燃料箱包括傳感器系統(tǒng)37，它處于燃料箱34中，或與燃料箱34通信。傳感器系統(tǒng)37被用于獲得諸如在燃料箱34中剩余燃料的水平或量或者燃料濃度的測(cè)量的信息。廢燃料箱36是一個(gè)臨時(shí)燃料儲(chǔ)存庫(kù)，可以被用于保存來自燃料電池18的廢的或不能用的燃料。廢燃料箱36包括傳感器系統(tǒng)38，它處于廢燃料箱36中，或與廢燃料箱36通信。傳感器系統(tǒng)38被用于獲得諸如在廢燃料箱36中剩余燃料的水平或量或者燃料濃度的測(cè)量的信息。傳感器系統(tǒng)37、38被耦合到傳遞控制系統(tǒng)32。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知不同類型的傳感器系統(tǒng)，諸如那些用于測(cè)量燃料水平或量或者燃料濃度測(cè)量的系統(tǒng)，所以在此將不再詳細(xì)描述它們。
燃料電池18將燃料轉(zhuǎn)化成電能。燃料電池的一個(gè)例子在2002年10月1日出版的Ren等人的美國(guó)專利6,458,479Air BreathingDirect Methanol Fuel Cell(吸氣的直接甲醇燃料電池)中被揭示，其內(nèi)容在此合并作為參考。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知燃料電池，所以在此將不再詳細(xì)描述它們。
盡管燃料電池系統(tǒng)10(1)的一個(gè)例子被顯示，但是在燃料電池系統(tǒng)10(1)中部件的其它劃分也是可能的，諸如如果所述燃料傳遞控制全部被包括在燃料電池處理系統(tǒng)17(1)中，則將容器控制系統(tǒng)20和傳遞控制系統(tǒng)32中的全部燃料控制元件布局在一個(gè)集中的位置。在另一個(gè)例子中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12可以被全部包括在燃料電池處理系統(tǒng)17(1)中。
參考圖1B，它表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的燃料電池系統(tǒng)10(2)。除了在此被描述的外，燃料電池系統(tǒng)10(2)等同于燃料電池系統(tǒng)10(1)。與圖1A中被顯示和被描述的元件同樣的圖1B中的元件將具有同樣的編號(hào)，并且在此將不再被詳細(xì)顯示和描述。
燃料電池系統(tǒng)10(2)包括可拆裝的燃料盒14(2)，它可拆地耦合到燃料電池處理系統(tǒng)17(2)。在這個(gè)實(shí)施方案中，燃料盒14(2)包括燃料補(bǔ)充源容器15和廢燃料存儲(chǔ)器19，然而和實(shí)施方案10(1)不同，在燃料電池處理系統(tǒng)17(1)中沒有其它用于存儲(chǔ)燃料或廢燃料的存儲(chǔ)箱。另外，更換控制系統(tǒng)12被包括在燃料電池處理系統(tǒng)17(1)中。如將被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的，燃料電池系統(tǒng)的劃分可以用其它方式定義，諸如將補(bǔ)充控制系統(tǒng)12的一些或全部包含在燃料盒14(2)中。
下面討論根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用于控制燃料電池系統(tǒng)10(1)或10(2)的操作的方法。通過例子，參考圖1A和2A-2D而特別引用系統(tǒng)10(1)。盡管也可以使用導(dǎo)致相同的基本功能性的其它序列。更具體地參考圖2A，所述操作在步驟100中開始。在步驟102中，燃料罐14(1)可拆地耦合到燃料處理系統(tǒng)17(1)，并且被存儲(chǔ)在容器控制系統(tǒng)20中的關(guān)于燃料罐14(1)的標(biāo)識(shí)的信息被傳遞控制系統(tǒng)32讀取。
在步驟104中，傳遞控制系統(tǒng)32檢驗(yàn)關(guān)于燃料罐14(1)的標(biāo)識(shí)的信息以便確定在燃料罐14(1)中的燃料是否是適合于燃料處理系統(tǒng)17(1)的類型。傳遞控制系統(tǒng)32具有被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的標(biāo)識(shí)信息，該信息可以被檢索并且與來自燃料罐14(1)的標(biāo)識(shí)信息相比以便確定是否匹配，不過也可以使用用于確定燃料罐14(1)中的燃料是否是適合于燃料處理系統(tǒng)17(1)的類型的其它技術(shù)。如果在步驟104中，傳遞控制系統(tǒng)32確定燃料罐14(1)不是適合于燃料電池系統(tǒng)10的類型，則隨后取“否”分支而進(jìn)到步驟106。
在步驟106中，傳遞控制系統(tǒng)32、補(bǔ)充控制系統(tǒng)12以及從燃料電池處理系統(tǒng)17(1)接收電力的電器的每一個(gè)可以使用顯示器31或者通過燃料電池17(1)可用的任何其它手段將錯(cuò)誤通知給燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作員。盡管在這個(gè)例子中顯示器31被用于將錯(cuò)誤通知給操作員，但是也可以使用諸如燈或蜂鳴器的其它類型的通知系統(tǒng)來告訴操作員已經(jīng)安裝錯(cuò)誤類型的燃料罐14(1)。因此，本發(fā)明有助于確保在燃料電池系統(tǒng)10(1)中使用具有正確燃料的正確的燃料罐14(1)。
在步驟108中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12、傳遞控制系統(tǒng)32以及所述電器中可以每個(gè)都在存儲(chǔ)器26中或者在它們各自的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)中存儲(chǔ)一個(gè)確定安裝錯(cuò)誤類型的燃料罐14(1)的錯(cuò)誤代碼以備將來使用，不過也可以使用用于記錄所述錯(cuò)誤的其它技術(shù)。當(dāng)現(xiàn)在的燃料罐14(1)被移去并且一個(gè)新的燃料罐14(1)被安裝在燃料處理系統(tǒng)17(1)中時(shí)，系統(tǒng)10(1)返回到步驟100并且再次開始。
如果在步驟104中傳遞控制系統(tǒng)32根據(jù)獲得的標(biāo)識(shí)信息確定燃料罐14(1)是適合于燃料處理系統(tǒng)17(1)的類型，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟110。在步驟110中，傳遞控制系統(tǒng)32從容器控制系統(tǒng)20讀取諸如燃料罐14(1)的序號(hào)、燃料罐14(1)的制造日期或者到期日期、燃料罐14(1)中剩余的燃料水平或量的測(cè)量以及在燃料罐14(1)中燃料濃度的測(cè)量的信息，不過其它類型的信息也可以被獲得。容器控制系統(tǒng)20具有此靜態(tài)信息中的一些，諸如被存儲(chǔ)在容器控制系統(tǒng)20中的存儲(chǔ)器中的燃料罐14(1)的序號(hào)以及燃料罐14(1)的制造日期或到期日期。其它動(dòng)態(tài)信息，諸如在燃料補(bǔ)充源容器中剩余燃料的水平或量和廢燃料存儲(chǔ)器中可用空間的量以及燃料濃度的測(cè)量中的每一個(gè)通過傳感器系統(tǒng)22被獲得，并且被發(fā)送到容器控制系統(tǒng)20。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知傳感器系統(tǒng)22監(jiān)控和測(cè)量諸如燃料罐中剩余燃料的水平或量的測(cè)量以及燃料罐14(1)中燃料濃度的測(cè)量的信息的方式，所以在此將不再詳細(xì)描述。
參考圖2B，在步驟140中，傳遞控制系統(tǒng)32確定在廢燃料箱36是否有剩余的廢燃料。這個(gè)信息被中繼到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12。如果沒有剩余的廢燃料，則在步驟140中取“否”分支，并且傳遞控制系統(tǒng)32移到步驟112。如果有剩余的廢燃料，則隨后在步驟140中取“是”分支并且傳遞控制系統(tǒng)32移到步驟142。
在步驟142中，傳遞控制系統(tǒng)32檢驗(yàn)容器控制系統(tǒng)20以便感測(cè)廢燃料存儲(chǔ)器19是否是滿的。如果廢燃料存儲(chǔ)器19不滿，則隨后在步驟142中取“否”分支并且控制移到步驟146。如果廢燃料存儲(chǔ)器19是滿的，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟144。在步驟144中，通過將信息寫到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12，燃料罐14(1)被禁用，并且通過顯示器31或者其它可用的裝置將一個(gè)適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)遞送給用戶，隨后序列移到步驟100。
在步驟146、148中，傳遞控制系統(tǒng)32與容器控制系統(tǒng)20合作通過打開廢燃料閥門并且將廢燃料從廢燃料箱36泵到廢燃料存儲(chǔ)器19而將廢燃料從廢燃料箱36傳遞到廢燃料存儲(chǔ)器19。如果在燃料箱34中沒有可用的燃料，則隨后傳遞控制系統(tǒng)12將通知補(bǔ)充控制系統(tǒng)12利用備用電池按需要給閥門或泵通電。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，通過適當(dāng)?shù)倪x擇閥門或泵而發(fā)生廢燃料的遞送，使得有一條實(shí)質(zhì)的連接來移動(dòng)物質(zhì)的任何形式，如固體、液體或氣體形式的燃料。
在步驟150中，傳遞控制系統(tǒng)32確定在廢燃料存儲(chǔ)器19中是否有可用的空間。如果廢燃料存儲(chǔ)器19未滿，則在步驟150中取“否”分支，并且控制移到步驟152。如果在這個(gè)步驟期間廢燃料存儲(chǔ)器19變滿，則在步驟150中取“是”分支并且控制移到步驟144。
在步驟152中，傳遞控制系統(tǒng)32檢驗(yàn)廢燃料箱36是否變空。如果廢燃料箱36變空，則在步驟152中取“是”分支，并且控制移到步驟112。如果廢燃料箱36不空，則在步驟152中取“否”分支而回到步驟150，其中廢燃料的傳遞繼續(xù)，直到廢燃料存儲(chǔ)器19被裝滿或者廢燃料箱36變空，無論哪一個(gè)先出現(xiàn)。
再參考圖2A，在步驟112中，傳遞控制系統(tǒng)32確定在燃料罐14(1)中是否有剩余的燃料。在這個(gè)具體的實(shí)施方案中，傳感器系統(tǒng)22一經(jīng)請(qǐng)求就感測(cè)在燃料罐14(1)中的燃料補(bǔ)充源容器15中剩余的燃料量，并且將這個(gè)關(guān)于剩余燃料的量的信息發(fā)送到容器控制系統(tǒng)20，不過傳感器系統(tǒng)22也可以以其它方式操作，諸如提供在燃料罐14(1)中特定特征的定期的讀數(shù)。容器控制系統(tǒng)20發(fā)送這個(gè)信息到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12以及傳遞控制系統(tǒng)32。如果在燃料罐14(1)中基本上所有的燃料已經(jīng)被使用，則取“否”分支而進(jìn)到步驟114。
在步驟114中，傳遞控制系統(tǒng)32傳送信息到燃料罐14(1)中的容器控制系統(tǒng)20和補(bǔ)充控制系統(tǒng)12，以便記錄指示燃料罐14(1)至少基本上為空的信息，諸如通過設(shè)置一個(gè)被存儲(chǔ)在容器控制系統(tǒng)20中的存儲(chǔ)器中和被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器26中的比特來表示一種空設(shè)置。如果燃料罐14(1)被重新插入燃料處理系統(tǒng)17(1)中，則被記錄的、燃料罐14(1)為空的信息可以被讀出。在這個(gè)實(shí)例中，傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16例如將通過關(guān)閉連接管道中的一個(gè)或多個(gè)閥門和/或關(guān)掉一個(gè)泵或多個(gè)泵，而切斷從燃料罐14(1)到燃料處理系統(tǒng)17(1)的燃料傳遞。同時(shí)，如果燃料電池18缺乏燃料并且因此不產(chǎn)生電力，則補(bǔ)充控制系統(tǒng)12連接備用電池28直到能夠供應(yīng)更多的燃料為止。當(dāng)空的當(dāng)前的燃料罐14(1)被移去以及用一個(gè)新的燃料罐14(1)更換時(shí)，系統(tǒng)10(1)返回到步驟100并且再次開始。
在步驟116中，傳遞控制系統(tǒng)32確定給燃料電池18提供燃料的燃料箱34是否裝滿燃料。處于燃料箱34中或者與燃料箱34通信的傳感器系統(tǒng)37讀出在燃料箱34中剩余的燃料量并且將這個(gè)關(guān)于剩余燃料量的信息發(fā)送到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12。如果燃料箱34裝滿燃料，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟118。
在步驟118中，如前面提及的，在顯示器31或者任何其它顯示器上通知燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作員燃料箱34裝滿燃料，不過其它指示燃料狀態(tài)的方式也可以被使用。一旦步驟118被完成，則隨后如前面所描述的、燃料電池系統(tǒng)10(1)進(jìn)到步驟100。
在圖2C中，如果在步驟116中燃料箱34未充分裝滿燃料，則隨后取“否”分支而進(jìn)到步驟120。在步驟120中，在傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16中的傳遞控制系統(tǒng)32與容器控制系統(tǒng)20聯(lián)系以便打開一個(gè)或多個(gè)閥門和/或打開一個(gè)或多個(gè)泵，從而允許燃料從燃料罐14(1)流到燃料箱34。在傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16中的傳遞控制系統(tǒng)32打開一個(gè)或多個(gè)閥門和/或打開一個(gè)或多個(gè)泵以便允許燃料從燃料補(bǔ)充源容器15流到廢燃料箱34。
在步驟122中，傳遞控制系統(tǒng)32確定燃料箱34是否已經(jīng)基本被再裝滿燃料。此外，處于燃料箱34中或者與燃料箱34通信的傳感器系統(tǒng)37讀出其中的燃料量并且通過傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16將這個(gè)關(guān)于剩余的燃料量的信息發(fā)送到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12。如果燃料箱34未被充分裝滿燃料，則隨后取“否”分支而進(jìn)到步驟123的開始。傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16在步驟122中不斷檢驗(yàn)，直到燃料箱34已經(jīng)被基本裝滿燃料。如果燃料箱34被基本裝滿燃料，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟124。
在步驟123中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)使用傳感器系統(tǒng)22確定燃料補(bǔ)充源容器15是否是空的。如果燃料補(bǔ)充源容器15被確定是空的，則隨后取“是”分支并且控制移到步驟114。如果燃料補(bǔ)充源容器15被確定為不是空的，則隨后在步驟123中取“否”分支，并且當(dāng)燃料補(bǔ)充源容器15不空而燃料箱34不滿時(shí)，在步驟122和123中繼續(xù)傳送燃料。同時(shí)，如果燃料箱34變滿，則隨后在步驟122中，取“是”分支并且控制移到步驟124。
在步驟124中，在傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16中的傳遞控制系統(tǒng)32聯(lián)系容器控制系統(tǒng)20以便關(guān)閉所述一個(gè)和多個(gè)閥門和/或關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)泵，從而終止燃料從燃料罐14(1)流到燃料箱34。
在步驟126中，傳遞控制系統(tǒng)32確定已經(jīng)被可拆地連接到燃料處理系統(tǒng)17(1)的燃料罐14(1)是否具有任何新的被存儲(chǔ)在補(bǔ)充控制系統(tǒng)12中的存儲(chǔ)器中的指令。如果在燃料罐14(1)中的補(bǔ)充控制系統(tǒng)12具有新的指令要被下載，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟128。
在步驟128中，在燃料罐14(1)中的補(bǔ)充控制系統(tǒng)12發(fā)送或下載所述新的指令到傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16以便在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)。這些新的指令可以包括用于管理燃料電池系統(tǒng)10(1)的控制的新的或被更新的步驟和/或數(shù)據(jù)。
如果在步驟126中，傳遞控制系統(tǒng)32確定在燃料罐14(1)中的補(bǔ)充控制系統(tǒng)12沒有新的指令要被下載，則隨后取“否”分支而進(jìn)到步驟130，或者如果在步驟128中所述信息已經(jīng)被下載，則隨后燃料電池系統(tǒng)10(1)進(jìn)入步驟130。
在步驟130中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12在顯示器31上通知燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作員斷開該可拆地連接的燃料罐14(1)，不過補(bǔ)充控制系統(tǒng)16和傳遞調(diào)節(jié)16也可以用其它方式通知操作員，包括在由所述燃料電池提供電力的電器上進(jìn)行顯示。
在步驟132中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12增加一個(gè)燃料填充計(jì)數(shù)器以記錄關(guān)于再充填操作的信息，它包括但不限于被傳遞到燃料箱34的燃料量、被從廢燃料箱36傳遞的廢燃料的量以及每個(gè)操作被執(zhí)行的次數(shù)。
參考圖2D，在步驟134中，傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16獲得在燃料罐34中的燃料濃度的測(cè)量或讀數(shù)。根據(jù)被測(cè)量的燃料濃度，傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16確定被調(diào)整的、從燃料箱34到燃料電池18的燃料傳遞參數(shù)。傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16使用這些被調(diào)整的參數(shù)來控制傳遞控制系統(tǒng)32如何控制多少閥門被打開以及泵操作的速度，以便允許燃料從燃料罐34流到燃料電池18。因此，根據(jù)本發(fā)明，隨著剩余燃料屬性的改變，燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作能夠繼續(xù)被最優(yōu)化。
在步驟136中，所述傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用可能已經(jīng)被下載的任何新的指令來執(zhí)行所述指令，以便管理燃料電池系統(tǒng)10(1)的控制。
在步驟138中，傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16定期地輪詢以便了解燃料罐14(1)是否已經(jīng)被可拆地連接，不過也可以使用用信號(hào)通知燃料罐14(1)的連接的其它方式。
在步驟139中，傳遞控制系統(tǒng)32使用傳感器系統(tǒng)37檢驗(yàn)燃料箱34是否是處于一種空狀況中。如果燃料箱34是空的或者低于一個(gè)設(shè)置水平，則將在顯示器31或者另一個(gè)顯示器上通知燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作員需要連接一個(gè)燃料容器14(1)以便供應(yīng)更多的燃料。
在步驟141中，傳遞控制系統(tǒng)32還使用傳感器系統(tǒng)38來確定是否廢燃料箱36是處于一種滿狀況中。如果燃料箱34是滿的或者高于一個(gè)設(shè)置水平，則將在顯示器31上或在另一個(gè)顯示器上通知燃料電池系統(tǒng)10(1)的操作員需要連接一個(gè)燃料容器14(1)以便移去廢燃料。盡管在此已經(jīng)描述了如通過特定控制系統(tǒng)12、20和32完成的不同步驟，但是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，顯而易見的是可以使用完成這些步驟的其它安排。
下面參考圖1B和3A-3B討論一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案控制燃料電池系統(tǒng)10(2)的操作的方法。特別參考圖3A，所述操作在步驟200中開始。在步驟202中，燃料盒14(2)可拆地耦合到燃料處理系統(tǒng)17(2)，并且被存儲(chǔ)在容器控制系統(tǒng)20中的關(guān)于燃料盒14(2)的標(biāo)識(shí)的信息被補(bǔ)充控制系統(tǒng)12讀取。
在步驟204中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定燃料盒14(2)是否被正確地安裝。一種確定燃料盒14(2)是否被正確安裝的方法是確定是否能夠建立在補(bǔ)充控制系統(tǒng)12和容器控制系統(tǒng)20之間的通信，不過也可以使用做出這個(gè)確定的其它方式。如果在步驟204中補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定燃料盒14(2)未被正確安裝，則隨后取“否”分支而進(jìn)到步驟206。
在步驟206中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12在存儲(chǔ)器26中存儲(chǔ)諸如確定燃料盒14(2)未被正確安裝、確定安裝了錯(cuò)誤類型的燃料盒14(2)、燃料盒14(2)已經(jīng)用空、或者在燃料盒14(2)中的燃料不合格的錯(cuò)誤的錯(cuò)誤代碼，不過也可以使用其它記錄所述錯(cuò)誤的技術(shù)。
在步驟208中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12使用顯示器31將所述錯(cuò)誤通知給燃料電池系統(tǒng)10(2)的操作員。盡管在這個(gè)例子中顯示器31被用于將所述錯(cuò)誤通知給操作員，但是諸如不同的照明顯示器或者不同聲音的其它類型的通知系統(tǒng)也可以被用于將所述特定的錯(cuò)誤通知給操作員。當(dāng)新的燃料盒14(2)在燃料處理系統(tǒng)17(1)中被安裝時(shí)，系統(tǒng)10(2)回到步驟100并且再次開始。
如果在步驟204中補(bǔ)充控制系統(tǒng)12根據(jù)所述被獲得的標(biāo)識(shí)信息，確定燃料盒14(2)被正確地安裝用于燃料處理系統(tǒng)17(2)，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟210。
在步驟210中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定是否燃料盒14(2)曾經(jīng)被騰空。在這個(gè)具體的實(shí)施方案中，容器控制系統(tǒng)20一經(jīng)請(qǐng)求便發(fā)送被存儲(chǔ)的關(guān)于盒14(2)的歷史以及在燃料補(bǔ)充源容器15中剩余的燃料水平的數(shù)據(jù)，并且將這個(gè)信息傳送到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12。如果全部燃料已經(jīng)基本被使用或者燃料盒14(2)是空的，則隨后如前面描述的，取“是”分支而進(jìn)到步驟206。如果在燃料盒14(2)中基本所有燃料未被使用，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟212。
在步驟212中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定在燃料盒14(2)中的燃料是否合格或者是否是適合于燃料處理系統(tǒng)17(2)的類型。補(bǔ)充控制系統(tǒng)12具有被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器26中的標(biāo)識(shí)信息，它可以被檢索并且與關(guān)于來自燃料盒14(2)的燃料的標(biāo)識(shí)信息相比較，從而確定是否匹配，不過確定燃料盒14(2)中燃料是否合格的其它技術(shù)也可以被使用。如果在步驟212中補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定燃料盒14(2)中的燃料不合格，則隨后如較早描述的，取“否”分支而進(jìn)到步驟206。如果在步驟212中補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定燃料盒14(2)中的燃料是合格的，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟214。
參考圖3B，在步驟214中，傳感器系統(tǒng)22感測(cè)或者測(cè)量燃料補(bǔ)充源容器15中燃料的水平并且傳送這個(gè)關(guān)于剩余燃料量的信息到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12。補(bǔ)充控制系統(tǒng)12在存儲(chǔ)器26中存儲(chǔ)這個(gè)信息并且觸發(fā)在盒14(2)中的一個(gè)計(jì)數(shù)器的遞增。根據(jù)這個(gè)關(guān)于剩余燃料量的信息，補(bǔ)充控制系統(tǒng)還可以啟動(dòng)將燃料從燃料補(bǔ)充源容器15傳送到燃料箱34。如果燃料電池電力產(chǎn)生系統(tǒng)18實(shí)質(zhì)上缺少燃料，則備用電池28可以在任何時(shí)間被使用以便為計(jì)算或者起動(dòng)泵和閥門來提供電力。
在步驟216中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定已經(jīng)被可拆地連接到燃料處理系統(tǒng)17(2)的燃料盒14(2)是否具有被存儲(chǔ)在容器控制系統(tǒng)20中的存儲(chǔ)器中的新的指令。如果在燃料盒14(2)中的容器控制系統(tǒng)20具有新的指令要被下載，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟218。
在步驟218中，燃料盒14(2)中的容器控制系統(tǒng)20發(fā)送或者下載所述新的指令到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12以便在存儲(chǔ)器26中存儲(chǔ)。這些新的指令可以包括用于管理燃料電池系統(tǒng)10(2)的控制的新的或者被更新的步驟和/或數(shù)據(jù)。
如果在步驟216中補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定在燃料罐14(1)中的容器控制系統(tǒng)20沒有新的指令要被下載，則隨后取“否”分支而進(jìn)到步驟220，或者如果在步驟218中所述信息已經(jīng)被下載，則隨后燃料電池系統(tǒng)10(2)進(jìn)行到步驟220。
在步驟220中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12使用可能已經(jīng)被下載的任何新的指令去執(zhí)行用于管理燃料電池系統(tǒng)10(2)的控制的指令。補(bǔ)充控制系統(tǒng)12還定期輪詢以便查看燃料盒10(2)是否已經(jīng)被移去，不過也可以使用用信號(hào)通知燃料盒14(2)的移去的其它方式。而且，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12使用傳感器系統(tǒng)22監(jiān)控燃料盒14(2)中燃料補(bǔ)充源容器15和廢燃料存儲(chǔ)器19中的空燃料狀況。
在步驟222中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12確定給燃料電池18供應(yīng)燃料的燃料盒14(2)中的燃料補(bǔ)充源容器15是否缺少燃料。處于燃料補(bǔ)充源容器15中或者與其通信的傳感器系統(tǒng)20讀出燃料罐14(2)中剩余燃料的量，并且將這個(gè)關(guān)于剩余燃料量的信息發(fā)送到補(bǔ)充控制系統(tǒng)12。如果燃料補(bǔ)充源容器15不缺乏燃料，則隨后取“否”分支而進(jìn)到步驟220。如果燃料補(bǔ)充源容器15缺乏燃料，則隨后取“是”分支而進(jìn)到步驟224。
在步驟224中，補(bǔ)充控制系統(tǒng)12發(fā)送信息到燃料盒14(2)中的容器控制系統(tǒng)20，以便記錄指示燃料盒14(2)至少基本上是空的信息，諸如通過設(shè)置一個(gè)被存儲(chǔ)在容器控制系統(tǒng)20中的存儲(chǔ)器中的比特來表示一種空設(shè)置。如果燃料盒14(2)被重新插入燃料處理系統(tǒng)17(2)中，則被記錄的燃料盒14(2)是空的信息能夠被讀出。補(bǔ)充控制系統(tǒng)12還可以通知傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)16例如通過關(guān)閉在連接管道中的一個(gè)或多個(gè)閥門和/或一個(gè)或多個(gè)泵，而切斷從燃料盒14(2)到燃料電池18的燃料傳遞。同時(shí)，如果燃料電池18缺少燃料并且不產(chǎn)生電力，則補(bǔ)充控制系統(tǒng)12連接備用電池28直到能夠供應(yīng)更多的燃料為止。當(dāng)現(xiàn)在空的燃料盒14(2)被移去并且以一個(gè)新的燃料盒14(2)更換時(shí)，系統(tǒng)10(2)回到步驟100，并且再次開始。
因此，如上所示，本發(fā)明提供了一種在燃料電池系統(tǒng)10中有效并且高效地管理加燃料和燃料傳遞的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明，諸如剩余燃料量、燃料濃度、安裝日期、以及燃料容器14的標(biāo)識(shí)的信息，能夠從燃料容器14被獲得。此外，諸如燃料容器14的使用歷史的信息能夠從燃料容器14被獲得。關(guān)于燃料容器14的這個(gè)信息的部分或全部可以被用于管理去往和來自所述燃料電池的燃料或廢燃料的傳送。而且，根據(jù)本發(fā)明所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)能夠在安裝地點(diǎn)執(zhí)行操作軟件升級(jí)。
因此，已經(jīng)描述的本發(fā)明的基本概念對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，前述詳細(xì)揭示旨在通過例子表示本發(fā)明，而不是用于限制本發(fā)明。盡管在此沒有明顯地陳述，但是各種改變、改進(jìn)和修改將出現(xiàn)并且供本領(lǐng)域的技術(shù)人員使用。這些改變、改進(jìn)和修改被提出，并且在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，處理單元或序列的所陳述的順序，或者數(shù)字、字母或其它名稱的使用并非用于將所要求保護(hù)的方案限制為除權(quán)利要求中規(guī)定的任何順序。因此，本發(fā)明只被所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限制。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，包括將燃料轉(zhuǎn)化成電能的燃料電池；與燃料電池通信的燃料供應(yīng)系統(tǒng)；以及被耦合到所述燃料電池和所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)的燃料電池控制系統(tǒng)，所述燃料電池控制系統(tǒng)根據(jù)關(guān)于所述燃料和所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)至少之一的信息來管理從所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)到所述燃料電池的燃料，以便控制燃料到電能的轉(zhuǎn)化。
2.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料控制系統(tǒng)根據(jù)所述信息而確定來自所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)的燃料是否適合于所述燃料電池。
3.如權(quán)利要求2中所述的方法，其中，如果所述燃料控制系統(tǒng)確定所述燃料不合適，則所述燃料控制系統(tǒng)阻止燃料供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)燃料。
4.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)還包括一個(gè)用于燃料的容器。
5.如權(quán)利要求4中所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料電池控制系統(tǒng)還包括在所述容器和燃料電池之間連接的傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)從所述容器到所述燃料電池的燃料；被連接到所述容器的容器控制系統(tǒng)，所述容器控制系統(tǒng)獲得關(guān)于所述容器和所述燃料至少之一的信息；被耦合到所述傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳遞控制系統(tǒng)，所述傳遞控制系統(tǒng)控制所述傳遞調(diào)節(jié)系統(tǒng)以便調(diào)節(jié)從所述容器到所述燃料電池的燃料；以及被耦合到所述容器控制系統(tǒng)和傳遞控制系統(tǒng)的補(bǔ)充控制系統(tǒng)，所述補(bǔ)充控制系統(tǒng)根據(jù)來自所述容器控制系統(tǒng)的信息去控制所述傳遞控制系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)獲得所述信息的傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)在所述容器中并且被耦合到所述燃料電池控制系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述信息是所述容器中燃料量的讀數(shù)。
8.如權(quán)利要求7中所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)被連接到燃料供應(yīng)系統(tǒng)的補(bǔ)充源，如果讀數(shù)的量低于設(shè)置的補(bǔ)充水平，則所述燃料電池控制系統(tǒng)控制所述補(bǔ)充源去補(bǔ)充燃料。
9.如權(quán)利要求7中所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料電池控制系統(tǒng)還包括一個(gè)顯示系統(tǒng)，當(dāng)所述讀數(shù)指示燃料基本上被用光時(shí)，所述顯示系統(tǒng)提供一個(gè)空信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述信息是燃料供應(yīng)系統(tǒng)中燃料濃度的測(cè)量。
11.如權(quán)利要求10中所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料電池控制系統(tǒng)根據(jù)燃料濃度的測(cè)量來調(diào)整燃料供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)的燃料。
12.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)被連接到燃料供應(yīng)系統(tǒng)的廢燃料存儲(chǔ)器，所述燃料電池控制系統(tǒng)管理燃料電池中耗費(fèi)的至少一部分燃料到所述廢燃料存儲(chǔ)器的移除。
13.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料電池控制系統(tǒng)確定當(dāng)所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)被連接時(shí)管理從燃料供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)的燃料的新指令是否是可用的。
14.如權(quán)利要求13中所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述燃料電池控制系統(tǒng)確定新的指令可用時(shí)，所述燃料電池控制系統(tǒng)從所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)獲得新的指令。
15.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述容器是可更換的容器。
16.一種用于控制燃料電池系統(tǒng)的操作的方法，所述方法包括供應(yīng)燃料用于轉(zhuǎn)化成電能；將所供應(yīng)的燃料轉(zhuǎn)化成電能；以及根據(jù)關(guān)于所供應(yīng)的燃料的信息去調(diào)節(jié)所述供應(yīng)以便控制所述燃料到電能的轉(zhuǎn)化。
17.如權(quán)利要求16中所述的方法，還包括獲得關(guān)于所述燃料的信息。
18.如權(quán)利要求16中所述的方法，還包括根據(jù)所述信息來確定所述燃料是否是適合的類型。
19.如權(quán)利要求18中所述的方法，還包括如果所述確定是確定出所述燃料不是合適的類型，則阻止所述供應(yīng)。
20.如權(quán)利要求16中所述的方法，其中，所述信息是供應(yīng)之前剩余的燃料量的讀數(shù)。
21.如權(quán)利要求20中所述的方法，還包括如果所述讀數(shù)的量低于一個(gè)設(shè)置的補(bǔ)充水平，則補(bǔ)充燃料。
22.如權(quán)利要求20中所述的方法，還包括如果所述讀數(shù)的量指示對(duì)該燃料的容器基本上是空的，則停止供應(yīng)。
23.如權(quán)利要求16中所述的方法，其中，所述信息是被供應(yīng)的燃料濃度的測(cè)量。
24.如權(quán)利要求23中所述的方法，還包括根據(jù)所述燃料濃度的測(cè)量來調(diào)整所述調(diào)節(jié)。
25.如權(quán)利要求16中所述的方法，還包括移除在所述轉(zhuǎn)化后被耗費(fèi)的至少一部分燃料。
26.如權(quán)利要求16中所述的方法，還包括確定關(guān)于所述調(diào)節(jié)的新指令是否是可用的。
27.如權(quán)利要求26中所述的方法，還包括如果所述確定是確定出所述新的指令是可用的，則獲得所述新的指令。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)包括一個(gè)燃料電池、一個(gè)燃料供應(yīng)系統(tǒng)、和一個(gè)燃料電池控制系統(tǒng)。所述燃料電池將燃料轉(zhuǎn)化成電能。所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)被連接到所述燃料電池，并且所述燃料電池控制系統(tǒng)被耦合到所述燃料電池和燃料供應(yīng)系統(tǒng)。所述燃料電池控制系統(tǒng)根據(jù)關(guān)于所述燃料和所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)至少之一的信息來管理從所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)到所述燃料電池的燃料，以便控制所述燃料轉(zhuǎn)化成電能。
文檔編號(hào)H01M8/04GK1806358SQ200480016703
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者J·J·貝切拉, M·S·德菲利皮斯 申請(qǐng)人:吉列公司