專利名稱：采用金屬燃料帶的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于從經(jīng)金屬空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)傳送的金屬燃料帶產(chǎn)生電功率的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)描述在同時(shí)待審的序列號(hào)為No．08／944，507號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中，申請(qǐng)人公開了幾種新型金屬空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)。在發(fā)電期間，當(dāng)存在離子導(dǎo)電的介質(zhì)如注入電解質(zhì)的凝膠體時(shí)，金屬燃料帶在一固定陰極結(jié)構(gòu)上傳送。根據(jù)已知的電化學(xué)原理，由于從該系統(tǒng)產(chǎn)生電功率，因此，所傳送的金屬燃料帶被氧化。
與現(xiàn)有技術(shù)的電化學(xué)放電裝置相比，在序列號(hào)為No．08／944，507號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中所公開的那種金屬空氣FCB系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在特定電負(fù)載狀態(tài)所需的輸出電壓值范圍內(nèi)產(chǎn)生電功率。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在進(jìn)行放電操作期間進(jìn)行的電池組再充電周期，可對(duì)氧化的金屬空氣帶進(jìn)行重復(fù)復(fù)原(即，再充電)。
在美國(guó)專利No．5，250．370中，申請(qǐng)人公開了一種用于對(duì)在現(xiàn)有技術(shù)的金屬空氣FCB系統(tǒng)中利用的氧化的金屬燃料帶進(jìn)行再充電的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。通過(guò)將一再充電頭集成在金屬空氣FCB放電系統(tǒng)中，這種技術(shù)上的改進(jìn)理論上能夠更快地對(duì)金屬燃料帶進(jìn)行再充電，以便在FCB放電操作中重復(fù)利用。但是，實(shí)際上尚有很多重要的問(wèn)題尚未解決，使得所述可再充電FCB系統(tǒng)不能進(jìn)入商業(yè)化。
特別是，在美國(guó)專利No．5，250，370中公開的基于帶的FCB系統(tǒng)設(shè)計(jì)假設(shè)，當(dāng)在放電操作期間沿金屬燃料帶的燃料從其供帶盤傳送到收帶盤時(shí)，該燃料將以均勻的方式消耗。但實(shí)際上，金屬燃料沿帶結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向不以均勻方式消耗，因?yàn)樵趲魉秃头烹姴僮髌陂g，電負(fù)載狀態(tài)變化。因此，當(dāng)采用美國(guó)專利No．5，250，370中公開的FCB系統(tǒng)時(shí)，在放電操作期間，使沿被傳送的金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的相當(dāng)數(shù)量的金屬燃料廢棄。這導(dǎo)致了不能在放電操作期間有效利用所需金屬燃料，并且不能在再充電操作期間有效利用所需電功率。
因此，本領(lǐng)域內(nèi)非常需要一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的局限性的、用于對(duì)金屬燃料帶以電化學(xué)方式放電和再充電的改進(jìn)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明公開因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)的、用于對(duì)金屬空氣燃料電池組(FCB)進(jìn)行放電和／或再充電的改進(jìn)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，可以以雙向方式經(jīng)過(guò)放電頭組件傳送金屬燃料帶，同時(shí)自動(dòng)地管理沿其的金屬燃料的可用性，以便在放電操作模式期間改善系統(tǒng)性能。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道(track)，用于從一金屬空氣FCB系統(tǒng)中產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，沿每個(gè)金屬燃料帶中道長(zhǎng)度的金屬燃料的每個(gè)區(qū)域和子區(qū)采用光學(xué)或磁裝置以一數(shù)字代碼標(biāo)記，以便能夠在放電操作期間記錄與放電有關(guān)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算沿金屬燃料帶的每個(gè)這樣的區(qū)域的金屬燃料可用性。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，可以以雙向方式經(jīng)過(guò)其再充電頭組件傳送金屬燃料帶，同時(shí)自動(dòng)地管理沿其的金屬氧化物的出現(xiàn)，以便在再充電操作模式期間改善系統(tǒng)性能。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被再充電的氧化的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，用于從一金屬空氣FCB系統(tǒng)中產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，沿每個(gè)金屬燃料帶中的道長(zhǎng)度方向的金屬燃料的每個(gè)區(qū)域和子區(qū)采用光學(xué)或磁裝置以一數(shù)字代碼標(biāo)記，以便能夠在再充電操作期間記錄與再充電有關(guān)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算沿金屬燃料帶的每個(gè)這樣的區(qū)域的金屬氧化物出現(xiàn)。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種金屬燃料帶放電子系統(tǒng)形式的設(shè)備，其中，氧化的金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度在放電操作期間以折疊方式延長(zhǎng)，以便使包含在盒式裝置中或在供帶盤上的氧化的金屬燃料供給帶能夠快速地放電，從而滿足動(dòng)態(tài)的負(fù)載狀態(tài)的需求。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，再充電頭組件包括多個(gè)陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，它們?cè)诜烹姴僮髌陂g被有選擇地布置在氧化的金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度周圍。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要放電的氧化的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，用于從一金屬空氣FCB系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，設(shè)置一放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于在放電操作期間的金屬氧化物電化學(xué)氧化期間調(diào)節(jié)操作參數(shù)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)形式的設(shè)備，其中，氧化的金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度在再充電操作期間明顯延長(zhǎng)，以便使包含在盒式裝置中或在供帶盤上的氧化的金屬燃料供給帶能夠快速地再充電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，再充電頭組件包括多個(gè)陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，它們?cè)谠俪潆姴僮髌陂g被有選擇地布置在氧化的金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度周圍。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要再充電的氧化的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，用于從一金屬空氣FCB系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，設(shè)置一再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于在再充電操作期間的金屬氧化物電化學(xué)還原期間調(diào)節(jié)操作參數(shù)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種混合式金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)，其中，氧化的金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度在放電操作和再充電操作期間明顯延長(zhǎng)，以便使包含在盒式裝置中或在供帶盤上的氧化的金屬燃料供給帶能夠快速地放電和再充電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種混合式系統(tǒng)，其中，放電／再充電頭組件包括多個(gè)陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，它們?cè)诜烹姾驮俪潆姴僮髌陂g被有選擇地布置在氧化的金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度周圍。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種混合式系統(tǒng)，其中，要被放電的氧化的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，用于從一金屬空氣FCB系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種混合式系統(tǒng)，其中，設(shè)置一放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于在放電操作期間的金屬氧化物電化學(xué)氧化期間調(diào)節(jié)操作參數(shù)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，它包括金屬燃料放電子系統(tǒng)，其中，自動(dòng)地檢測(cè)、記錄和處理放電參數(shù)，如陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、放電陰極中氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面的相對(duì)濕度、和金屬燃料帶的速度，以便實(shí)時(shí)地產(chǎn)生在控制放電參數(shù)時(shí)所利用的控制數(shù)據(jù)信號(hào)，從而可以以節(jié)時(shí)和節(jié)能的方式對(duì)金屬燃料材料進(jìn)行放電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料包含在可插入系統(tǒng)的存儲(chǔ)間內(nèi)地盒式裝置中。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料包括多個(gè)金屬燃料道，用于從系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，它包括金屬燃料再充電子系統(tǒng)，其中，自動(dòng)地檢測(cè)、記錄和處理再充電參數(shù)，如陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、再充電陰極中氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面的相對(duì)濕度、和金屬燃料帶的速度，以便實(shí)時(shí)地產(chǎn)生在控制再充電參數(shù)時(shí)所利用的控制數(shù)據(jù)信號(hào)，從而可以以節(jié)時(shí)和節(jié)能的方式對(duì)放電的金屬燃料材料進(jìn)行再充電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料包含在可插入系統(tǒng)的存儲(chǔ)間內(nèi)地盒式裝置中。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料包括多個(gè)金屬燃料道，用于從系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，它包括受系統(tǒng)控制器管理的金屬燃料放電子系統(tǒng)和金屬燃料再充電子系統(tǒng)，其中，在放電操作模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)、記錄放電參數(shù)，如陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、放電陰極中氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面的相對(duì)濕度、和金屬燃料帶的速度，并且自動(dòng)地讀取和處理，以便在再充電操作模式期間產(chǎn)生控制再充電參數(shù)時(shí)所利用的控制數(shù)據(jù)信號(hào)，從而可以以節(jié)時(shí)和節(jié)能的方式對(duì)放電的金屬燃料材料進(jìn)行再充電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，在再充電操作模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)(如傳感)和記錄再充電參數(shù)，如陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、再充電陰極中氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面的相對(duì)濕度、和金屬燃料帶的速度，并且自動(dòng)地讀取和處理，以便在放電操作模式期間產(chǎn)生控制再充電參數(shù)時(shí)所利用的控制數(shù)據(jù)信號(hào)，從而可以以節(jié)時(shí)和節(jié)能的方式對(duì)金屬燃料材料進(jìn)行放電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料由系統(tǒng)中的靜止和／或運(yùn)動(dòng)陰極結(jié)構(gòu)利用。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料以金屬燃料帶形式實(shí)現(xiàn)，其在放電和再充電操作期間，傳送經(jīng)過(guò)與系統(tǒng)的放電和再充電頭關(guān)聯(lián)的陰極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料包含在可插入系統(tǒng)的存儲(chǔ)間內(nèi)的盒式裝置中。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被放電和／或再充電的金屬燃料材料包括多個(gè)金屬燃料道，用于從系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域和子區(qū)采用光學(xué)或磁裝置以數(shù)字代碼標(biāo)記，以便能夠在放電操作期間記錄與放電有關(guān)的數(shù)據(jù)，以便將來(lái)在執(zhí)行各種管理操作時(shí)存取和利用，該管理操作包括快速和有效的再充電操作。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，在再充電操作期間，從存儲(chǔ)器讀取所記錄的負(fù)載狀態(tài)信息，并用其來(lái)設(shè)定保持在系統(tǒng)的再充電頭上的電流和電壓值。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)和方法，其中，在放電時(shí)刻記錄放電狀態(tài)，并在再充電操作期間用其來(lái)對(duì)放電的金屬燃料材料進(jìn)行再充電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，在帶放電操作期間，采用置入在系統(tǒng)中的小型光學(xué)讀取器來(lái)對(duì)沿金屬燃料材料每個(gè)區(qū)域的條形碼或其他圖形標(biāo)志進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，在帶再充電操作期間，采用置入在系統(tǒng)中的小型光學(xué)讀取器來(lái)對(duì)沿放電的金屬燃料材料每個(gè)區(qū)域的條形碼數(shù)據(jù)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)控制器將有關(guān)沿金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域(或片段)的瞬間負(fù)載狀態(tài)的信息記錄在存儲(chǔ)器中。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，通過(guò)光學(xué)檢測(cè)沿金屬燃料帶印刷的條形碼符號(hào)數(shù)據(jù)，來(lái)得到沿一卷金屬燃料帶的每個(gè)金屬燃料區(qū)域的瞬間負(fù)載狀態(tài)數(shù)據(jù)，以確定其身份，自動(dòng)地檢測(cè)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域通過(guò)放電頭上的負(fù)載狀態(tài)，然后，自動(dòng)地處理此數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生用于控制放電操作的實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)信號(hào)，以在接下來(lái)的再充電操作時(shí)用來(lái)控制再充電參數(shù)。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，具有一放電頭組件，其每個(gè)均包括導(dǎo)電陰極結(jié)構(gòu)、離子導(dǎo)電介質(zhì)和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其上設(shè)置一再充電頭組件，其每個(gè)均包括導(dǎo)電陰極結(jié)構(gòu)、離子導(dǎo)電介質(zhì)和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種改進(jìn)的方法和系統(tǒng)，用于從金屬空氣FCB系統(tǒng)產(chǎn)生電功率，以便可滿意地滿足連接到其上的電負(fù)載的峰值功率需求。
本發(fā)明的又一目的是提供一種基于金屬空氣FCB技術(shù)的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，它能夠用作可安裝在需要滿足電負(fù)載(如動(dòng)力裝置、電機(jī)、設(shè)備、機(jī)器、工具等)的峰值功率需求而與電功率產(chǎn)生系統(tǒng)中剩余的未消耗的金屬燃料總量無(wú)關(guān)的實(shí)際的任何系統(tǒng)、裝置和環(huán)境中的發(fā)電站。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，金屬空氣FCB系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)被連接到輸出電力母線結(jié)構(gòu)，并受與基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理(數(shù)據(jù)庫(kù))子系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的控制。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，用于安裝在運(yùn)輸工具等車輛上，并且給用來(lái)在長(zhǎng)距離內(nèi)推動(dòng)車輛而無(wú)需再充電的多個(gè)電機(jī)供電。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，通過(guò)使所選金屬空氣FCB子系統(tǒng)給系統(tǒng)的輸出電力母線結(jié)構(gòu)供電，來(lái)控制由其產(chǎn)生的電功率輸出。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，對(duì)每個(gè)FCB子系統(tǒng)內(nèi)的金屬燃料進(jìn)行管理，從而使每個(gè)這種FCB子系統(tǒng)具有基本上相同數(shù)量的可用于在任何時(shí)刻產(chǎn)生功率的金屬燃料。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，根據(jù)金屬燃料均衡原理來(lái)管理金屬空氣FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中的金屬燃料，從而，平均而言，在每個(gè)FCB子系統(tǒng)中，可用于在任何時(shí)刻放電的金屬燃料量基本相同。
本發(fā)明的又一目的是提供一種電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，它被用作可安裝在需要滿足電負(fù)載(如電機(jī)、設(shè)備、機(jī)器、工具等)的峰值功率需求而與電功率產(chǎn)生系統(tǒng)中剩余的未消耗的金屬燃料總量無(wú)關(guān)的實(shí)際的任何系統(tǒng)、裝置和環(huán)境中的發(fā)電站。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，當(dāng)諸如運(yùn)輸車輛的主機(jī)系統(tǒng)沿平地或下坡行進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)稱之為動(dòng)力缸(power cylinder)的一個(gè)或幾個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)使之運(yùn)行，而當(dāng)該主機(jī)系統(tǒng)試圖超過(guò)另一車輛或沿上坡行進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)多個(gè)或全部動(dòng)力缸使之運(yùn)行。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，對(duì)金屬空氣FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中的金屬燃料進(jìn)行管理，從而在金屬空氣燃料單元子系統(tǒng)中產(chǎn)生有關(guān)任可金屬空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)剩余的未消耗(或未有效消耗)金屬燃料量的信息，并將其提供給基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)被網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)用來(lái)將未消耗的金屬燃料傳送到這些子系統(tǒng)的放電頭組件，同時(shí)，根據(jù)金屬燃料均衡原理來(lái)管理金屬燃料消耗。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，可始終滿足主機(jī)系統(tǒng)的峰值功率需求，而不管在金屬空氣FCB子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)剩余的金屬燃料總量如何。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)可采用在金屬燃料FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所包含的所有金屬燃料，來(lái)產(chǎn)生其數(shù)量足以滿足主機(jī)系統(tǒng)峰值功率需求的電功率。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，每個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)所包含的金屬燃料以金屬燃料供給帶的形式實(shí)現(xiàn)，該金屬燃料供給帶可以以雙向方式傳送經(jīng)過(guò)其中放電頭組件，同時(shí)自動(dòng)地管理沿該帶的金屬燃料可用性，以便改善系統(tǒng)性能。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要放電的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，在從金屬空氣FCB子系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓時(shí)使用。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，沿每個(gè)金屬燃料帶中道長(zhǎng)度方向的金屬燃料的每個(gè)區(qū)域和子區(qū)采用光學(xué)或磁裝置以數(shù)字代碼標(biāo)記，以便能夠在各個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)中在放電操作期間記錄與放電有關(guān)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算沿金屬燃料帶的每個(gè)這樣的區(qū)域的金屬燃料可用性。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，金屬燃料帶可以以雙向方式傳送經(jīng)過(guò)其再充電頭組件，同時(shí)自動(dòng)地管理沿該帶的金屬氧化物的出現(xiàn)，以便當(dāng)在各個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的再充電操作期間改善系統(tǒng)性能。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，要被再充電的氧化的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，在從金屬空氣FCB子系統(tǒng)中產(chǎn)生不同的輸出電壓時(shí)利用。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中，沿每個(gè)金屬燃料帶道長(zhǎng)度方向的金屬燃料的每個(gè)區(qū)域和子區(qū)采用光學(xué)或磁裝置以數(shù)字代碼標(biāo)記，以便能夠在各個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)中在再充電操作期間記錄與再充電有關(guān)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算沿金屬燃料帶的每個(gè)這樣的區(qū)域的金屬氧化物的出現(xiàn)。
本發(fā)明的這些和其他目的將在后面變得清楚。
附圖簡(jiǎn)述為了更完整地理解本發(fā)明的各個(gè)目的，應(yīng)參照附圖來(lái)閱讀對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的如下詳細(xì)描述，附圖中

圖1是代表本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例的方塊示意圖，其中，將將金屬燃料帶放電子系統(tǒng)和金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)集成到多個(gè)、單獨(dú)的可再充電功率產(chǎn)生單元中，并且在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中采用的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)將氧化的金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)，該路徑長(zhǎng)度明顯長(zhǎng)于由金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)含有的路徑長(zhǎng)度(即，ARecharge＞＞ADischarge)；圖2A1是圖1中所示的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的一般性示意圖，其中，與其關(guān)聯(lián)的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以其未延長(zhǎng)的配置示出；圖2A2是圖1中所示的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的一般性示意圖，其中，與其關(guān)聯(lián)的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以其延長(zhǎng)的配置示出，并且其放電頭組件配置在金屬燃料帶延長(zhǎng)的路徑周圍，用于在連接到金屬空氣FCB系統(tǒng)的電負(fù)載上產(chǎn)生電功率；圖2A3是圖1中所示的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的一般性示意圖，其中更詳細(xì)示出其子部件，并且其放電頭從未氧化的金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑抽出；圖2A4是圖2A3中所示的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的示意圖，其中，帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以延長(zhǎng)的配置布置，其4個(gè)獨(dú)立的放電頭布置在未氧化的金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑周圍，并且，在帶放電操作期間，從每個(gè)放電頭產(chǎn)生金屬燃料區(qū)域(MFZ)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，從而，在對(duì)沿被傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件的金屬燃料帶上的標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域放電期間，系統(tǒng)控制器可將金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的“放電參數(shù)”記錄在存儲(chǔ)器中；圖2A5是代表當(dāng)利用圖2A3至2A4中所示的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)時(shí)在金屬燃料帶的放電(即，從其產(chǎn)生電功率)期間所涉及的基本步驟的高級(jí)流程圖；圖2A6是圖2A3和2A4中所示金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的每個(gè)放電頭中采用的陰極支承結(jié)構(gòu)的透視圖，表明5個(gè)平行的通道，其中在其組裝狀態(tài)中牢固地支承導(dǎo)電陰極條和離子導(dǎo)電的注入電解質(zhì)的條；圖2A7是安裝在圖2A6所示的陰極支承結(jié)構(gòu)的支承通道中的陰極和注入電解質(zhì)的條以及氧氣壓力(pO2)傳感器的分解透視圖；圖2A8是本發(fā)明第一說(shuō)明性實(shí)施例的陰極結(jié)構(gòu)和氧氣注入室的透視圖，表現(xiàn)為其完全組裝狀態(tài)，并且適用于圖2A3和2A4中所示的放電頭組件中；圖2A9是在圖1、2A3和2A4中所示金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中利用的未氧化的金屬燃料帶一部分的透視圖，代表(ⅰ)其平行的金屬燃料條可利用在圖2A8中部分示出的放電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的陰極條空間定位，和(ⅱ)圖形編碼的數(shù)據(jù)道包含沿金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的代碼符號(hào)序列，用于標(biāo)識(shí)每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并且在放電操作期間，實(shí)施(ⅰ)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取(或訪問(wèn))再充電參數(shù)和／或金屬燃料指示數(shù)據(jù)，它們與在先前的再充電和／或放電操作期間預(yù)先記錄的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)，和(ⅱ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中記錄檢測(cè)到的放電參數(shù)和計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，它們與在再充電操作期間讀取的金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)；圖2A9’是在圖1、2A3和2A4中所示金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中利用的未氧化的金屬燃料帶一部分的透視圖，代表(ⅰ)其平行的金屬燃料條可利用在圖2A8中部分示出的放電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的陰極條空間定位，和(ⅱ)磁編碼的數(shù)據(jù)道包含沿金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的代碼符號(hào)序列，用于標(biāo)識(shí)每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并且在放電操作期間，實(shí)施(ⅰ)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取(或訪問(wèn))再充電參數(shù)和／或金屬燃料指示數(shù)據(jù)，它們與在先前的再充電和／或放電操作期間預(yù)先記錄的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)，和(ⅱ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中記錄讀取檢測(cè)到的放電參數(shù)和計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，它們與在放電操作期間讀取的金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)；圖2A9’’是在圖1、2A3和2A4中所示金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中利用的未氧化的金屬燃料帶一部分的透視圖，代表(ⅰ)平行的金屬燃料條可利用在圖2A8中部分示出的放電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的陰極條空間定位，和(ⅱ)光學(xué)編碼的數(shù)據(jù)道包含沿金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的透光開孔型代碼符號(hào)序列，用于標(biāo)識(shí)每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并且在放電操作期間，實(shí)施(ⅰ)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取(或訪問(wèn))再充電參數(shù)和／或金屬燃料指示數(shù)據(jù)，它們與在先前的再充電和／或放電操作期間預(yù)先記錄的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)，和(ⅱ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中記錄檢測(cè)到的放電參數(shù)和計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，它們與在再充電操作期間讀取的金屬燃料區(qū)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)；圖2A10是在圖2A3和2A4中所示金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中組裝的放電頭的透視圖，其中，在其放電模式期間，金屬燃料帶傳送通過(guò)圖2A8中所示的透氣的陰極結(jié)構(gòu)，并且，多個(gè)陰極接觸部件建立與傳送經(jīng)過(guò)放電頭的金屬燃料帶的金屬燃料條的電接觸；圖2A11是沿圖2A8的剖面線2A11-A11所取的組裝的陰極結(jié)構(gòu)的剖面圖，代表其剖面上的細(xì)節(jié)；圖2A12是沿其剖面線2A12-2A12所取的圖2A9中所示金屬燃料帶的剖面圖，代表其剖面上的細(xì)節(jié)；圖2A13是沿其剖面線2A13-2A13所取的圖2A10中所示放電頭的陰極結(jié)構(gòu)和氧氣注入室的剖面圖；圖2A14是沿其剖面線2A14-2A14所取的圖2A10中所示放電頭的剖面圖，代表其剖面上的細(xì)節(jié)；圖2A15是圖2A1至2A4的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中采用的多道金屬氧化物檢測(cè)頭組件的透視圖，特別適用于實(shí)時(shí)地傳感(即，檢測(cè))沿每個(gè)金屬燃料區(qū)域的金屬氧化物結(jié)構(gòu)，以在放電操作期間確定金屬燃料的存在與否；圖2A16是圖1的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中保持的信息結(jié)構(gòu)的示意圖，包括一組信息字段，用于在放電模式操作期間記錄放電參數(shù)和沿金屬燃料帶放電部分標(biāo)識(shí)的(或?qū)ぶ返?每個(gè)金屬燃料區(qū)域的金屬氧化物和金屬燃料指示數(shù)據(jù)；圖2B1是圖1所示的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的一般性示意圖，其中，所采用的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以其未延長(zhǎng)的配置示出；圖2B2是圖1所示的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的一般性示意圖，其中，所采用的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以其延長(zhǎng)的配置示出，并且其放電頭組件配置在氧化的金屬燃料帶延長(zhǎng)的路徑周圍，用于對(duì)其進(jìn)行再充電；圖2B3是圖1所示的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的一般性示意圖，其中更詳細(xì)示出其子部件，并且其再充電頭從未氧化的金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑抽出；圖2B4是圖2A3中所示的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的示意圖，其中更詳細(xì)示出其子部件，其中，帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以延長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)配置，其4個(gè)獨(dú)立的再充電頭布置在未氧化的金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑周圍，并且，在帶再充電操作期間，從再充電頭產(chǎn)生金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)(MFZID)數(shù)據(jù)，從而，系統(tǒng)控制器能夠從存儲(chǔ)器訪問(wèn)與沿金屬燃料帶的每個(gè)金屬燃料區(qū)域關(guān)聯(lián)的預(yù)先記錄的放電參數(shù)和金屬燃料指示數(shù)據(jù)，進(jìn)而能夠在帶再充電操作期間優(yōu)化地設(shè)定再充電參數(shù)；圖2B5是代表當(dāng)利用圖2B3至2B4中所示的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)時(shí)在氧化的金屬燃料帶的再充電期間所涉及的基本步驟的高級(jí)流程圖；圖2B6是圖2B3和2B4中所示金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的每個(gè)再充電頭中采用的陰極支承結(jié)構(gòu)的透視圖，并且包括5個(gè)平行的通道，其中牢固地支承導(dǎo)電陰極條和離子導(dǎo)電的注入電解質(zhì)的條；圖2B7是安裝在圖2B8所示的陰極支承結(jié)構(gòu)的支承通道中的陰極和注入電解質(zhì)的條以及氧分壓(pO2)傳感器的分解剖面圖；圖2B8是本發(fā)明第一說(shuō)明性實(shí)施例的陰極結(jié)構(gòu)和氧氣抽空室的透視圖，表現(xiàn)為其完全組裝狀態(tài)，并且適用于圖2B3和2B4中所示的再充電頭；
圖2B9是在圖1、2B3和2B4中所示金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中用于再充電的氧化的金屬燃料帶一部分的透視圖，包括可利用在圖2B8中的陰極結(jié)構(gòu)(即，再充電頭)的陰極條上的平行的金屬燃料條定位，和光編碼的數(shù)據(jù)道，包含沿金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的一系列條形碼符號(hào)，用于標(biāo)識(shí)沿金屬燃料帶卷盤的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并且在再充電操作期間，實(shí)施(ⅰ)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取(或訪問(wèn))放電參數(shù)和／或金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，它們與在先前的放電和／或再充電操作期間預(yù)先記錄的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)，和(ⅱ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中記錄檢測(cè)到的再充電參數(shù)和計(jì)算出的金屬燃料指示數(shù)據(jù)，它們與在再充電操作期間讀取的金屬燃料區(qū)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)；圖2B9’是在圖1、2B3和2B4中所示金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中利用的氧化的金屬燃料帶一部分的透視圖，代表(ⅰ)其平行的金屬燃料條可利用在圖2B8中部分示出的再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的陰極條空間定位，和(ⅱ)磁編碼的數(shù)據(jù)道包含沿其長(zhǎng)度方向的數(shù)字字序列，用于標(biāo)識(shí)沿其中的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并且在再充電操作期間，實(shí)施(ⅰ)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取(或訪問(wèn))放電參數(shù)和／或金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，它們與在先前的放電操作和／或再充電操作期間預(yù)先記錄的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)，和(ⅱ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中記錄讀取檢測(cè)到的放電參數(shù)和計(jì)算出的金屬燃料指示數(shù)據(jù)，它們與在再充電操作期間讀取的金屬燃料區(qū)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)；圖2B9’’是在圖1、2A3和2A4中所示金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中利用的重新氧化的金屬燃料帶一部分的透視圖，代表(ⅰ)平行的金屬燃料條可利用在圖2B8中部分示出的再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的陰極條定位，和(ⅱ)光學(xué)編碼的數(shù)據(jù)道包含沿金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的透光開孔型代碼符號(hào)序列，用于標(biāo)識(shí)沿其的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并且在放電操作期間，實(shí)施(ⅰ)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取(或訪問(wèn))放電參數(shù)和／或金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，它們與在先前的放電和／或再充電操作期間預(yù)先記錄的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)，和(ⅱ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中記錄檢測(cè)到的再充電參數(shù)和計(jì)算出的金屬燃料指示數(shù)據(jù)，它們與在再充電操作期間讀取的金屬燃料區(qū)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)；圖2B10是在圖2B3和2B4中所示金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的再充電頭的透視圖，其中，在其再充電模式期間，金屬燃料帶傳送通過(guò)圖2B8中所示的透氣的陰極結(jié)構(gòu)，并且，5個(gè)陽(yáng)極接觸部件建立與傳送的金屬燃料帶的金屬燃料條的電接觸；圖2B11是沿圖2B8的剖面線2B11-2B11所取的其金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中陰極支承結(jié)構(gòu)的剖面圖，代表其中支承了多個(gè)陰極和注入電解質(zhì)的條；圖2B12是沿其剖面線2B12-2B12所取的圖2B9中所示金屬燃料帶的剖面圖；圖2B13是沿其剖面線2B13-2B13所取的圖2B10中所示再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2B14是沿其剖面線2B14-2B的圖2B10中所示再充電頭組件的剖面圖；如2B15是在圖2B3和2B4中所示金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中采用的多道金屬氧化物檢測(cè)頭的透視圖，特別適用于由該子系統(tǒng)檢測(cè)哪些金屬燃料道已經(jīng)放電，并因此需要再充電；圖2B16是圖1的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中保持的信息結(jié)構(gòu)的示意圖，包括一組信息字段，用于在再充電模式操作期間，記錄再充電參數(shù)和沿金屬燃料帶一部分標(biāo)識(shí)的(或?qū)ぶ返?每個(gè)金屬燃料區(qū)域的金屬燃料和金屬氧化物指示數(shù)據(jù)；圖2B17是圖1的FCB系統(tǒng)的示意圖，代表在再充電模式期間能夠進(jìn)行下述操作的多個(gè)子系統(tǒng)(a)(ⅰ)從所傳送的金屬燃料帶讀取金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，(a)(ⅱ)在存儲(chǔ)器中記錄所檢測(cè)到的再充電參數(shù)和所提取出的計(jì)算出的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，和(a)(ⅲ)從存儲(chǔ)器讀取(訪問(wèn))在先前的放電和／或再充電期間記錄的放電參數(shù)和計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，其中在該先前的放電和／或再充電期間，已處理了標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域，以及，在放電模式操作期間，(b)(ⅰ)從所傳送的金屬燃料帶讀取金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，(b)(ⅱ)在存儲(chǔ)器中記錄檢測(cè)到的放電參數(shù)和所提取的計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，和(b)(ⅲ)從存儲(chǔ)器讀取(訪問(wèn))在先前的再充電和／或放電操作期間記錄的再充電參數(shù)和計(jì)算出的金屬燃料指示數(shù)據(jù)，在該先前的再充電和／或放電期間，已處理了標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域；圖3A是本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的第二說(shuō)明性實(shí)施例的方框圖，代表出其實(shí)現(xiàn)為外部單獨(dú)單元，其中可接受包含氧化的金屬燃料供給帶的盒式裝置，并被快速再充電，以在產(chǎn)生電功率時(shí)重新利用；圖3B是本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的第三說(shuō)明性實(shí)施例的方框圖，代表出其實(shí)現(xiàn)為外部單獨(dú)單元，其中可接受包含氧化的金屬燃料供給帶和至少一部分金屬燃料帶放電子系統(tǒng)(如，放電頭)的盒式裝置，并被快速再充電，以在產(chǎn)生電功率時(shí)重新利用；圖4是本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)第六說(shuō)明性實(shí)施例的方框圖，其中，金屬燃料帶放電和再充電功能在單個(gè)混合型金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，其中，這里所采用的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)將要被再充電的金屬燃料帶路徑延長(zhǎng)，該路徑明顯比對(duì)要放電的金屬燃料帶含有的路徑長(zhǎng)；圖5A1是圖4中所示混合金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)的示意圖，其中，所配置的其放電頭和再充電頭被表示為從金屬燃料帶的延長(zhǎng)路徑的區(qū)域抽出；圖5A2是圖4中所示混合金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)的示意圖，其中，所配置的其放電頭和再充電頭被布置在金屬燃料帶延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度周圍，以便以最佳方式進(jìn)行放電和再充電操作；圖5B是圖4的FCB系統(tǒng)的示意圖，代表出多個(gè)子系統(tǒng)，它們能夠進(jìn)行放電和再充電參數(shù)以及金屬燃料和金屬氧化物指示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)獲取、處理和存儲(chǔ)，以在放電和再充電操作模式期間利用；圖6A是運(yùn)輸車輛的示意圖，其中，設(shè)置本發(fā)明的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，以便給連接到車輪的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生和提供電功率，并且其中，設(shè)置輔助和混合電源，以在其FCB子系統(tǒng)中對(duì)金屬燃料再充電；圖6B是本發(fā)明的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖，它實(shí)現(xiàn)為固定的發(fā)電站，具有輔助和混合電源，以在其FCB子系統(tǒng)中對(duì)金屬燃料再充電；圖7A是第一說(shuō)明性實(shí)施例的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖，其中，將金屬空氣FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)以可操作方式連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)，并受其以可操作方式操作與基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的控制；圖7B是第二說(shuō)明性實(shí)施例的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖，其中，圖7A的輸出DC電力母線結(jié)構(gòu)通過(guò)DC至AC電源轉(zhuǎn)換器連接到輸出AC電力母線結(jié)構(gòu)，用于給電負(fù)載提供AC功率；圖7C是由圖7A和7B中所示基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料／金屬燃料管理子系統(tǒng)保持的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的示意圖；和圖8的曲線圖表示的是如何按照由隨時(shí)間增加的電負(fù)載要求的輸出功率增加需求在放電模式時(shí)啟動(dòng)一附加的金屬空氣FCB子系統(tǒng)進(jìn)行操作。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式下面將參照附圖，以更為詳細(xì)的技術(shù)細(xì)節(jié)，來(lái)描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，其中，相同部件用相同標(biāo)號(hào)代表。
通常，根據(jù)本發(fā)明的基于可再充電金屬空氣FCB系統(tǒng)可分解為數(shù)個(gè)子系統(tǒng)，包括例如，金屬燃料傳送子系統(tǒng)；金屬燃料放電子系統(tǒng)；和金屬燃料再充電子系統(tǒng)。金屬燃料傳送子系統(tǒng)的功能是以帶、卡、片、或圓柱等形式將金屬燃料材料傳送到金屬燃料放電子系統(tǒng)或金屬燃料再充電子系統(tǒng)，這取決于所選的系統(tǒng)模式。當(dāng)傳送到或通過(guò)金屬燃料放電子系統(tǒng)時(shí)，金屬燃料利用一個(gè)或多個(gè)放電頭放電(即，與之電化學(xué)反應(yīng))，以便在連接到該子系統(tǒng)的電負(fù)載上產(chǎn)生電功率，而在電化學(xué)反應(yīng)期間在陰極-電解質(zhì)界面處消耗H2O和O2。當(dāng)傳送到或通過(guò)金屬燃料再充電子系統(tǒng)時(shí)，采用一個(gè)或多個(gè)再充電頭對(duì)放電的金屬燃料再充電，以便將氧化的金屬燃料材料轉(zhuǎn)換成適于在功率放電操作中重新利用的其原金屬材料，而在電化學(xué)反應(yīng)期間，在陰極-電解質(zhì)界面處釋放O2。作為這種放電和再充電操作基礎(chǔ)的電化學(xué)描述于本申請(qǐng)人的序列號(hào)為No．08／944，507的美國(guó)同時(shí)待審申請(qǐng)、美國(guó)專利No．5，250，370及本領(lǐng)域內(nèi)所熟知的其他應(yīng)用科學(xué)出版物中。這些應(yīng)用科學(xué)原理可簡(jiǎn)單概括如下。
當(dāng)在金屬空氣FCB系統(tǒng)中的放電操作期間，采用具有一定孔隙度(如50％)的諸如鋅、鋁或鈹?shù)慕饘偃剂蠈?dǎo)電陽(yáng)極，它采用諸如電解質(zhì)凝膠體、KOH、NaOH或離子導(dǎo)電的聚合物的離子導(dǎo)電介質(zhì)，與一定孔隙度的離子導(dǎo)電的透氧氣的陰極結(jié)構(gòu)建立“離子接觸(ionic-contact)”。當(dāng)陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)建立離子接觸時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生特征開放電池電壓。該開路電池電壓的值基于陽(yáng)極和陰極材料的電化學(xué)電勢(shì)之差。當(dāng)電負(fù)載連接到如此構(gòu)成的金屬空氣FCB電池單元的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上時(shí)，給該電負(fù)載提供電功率，同時(shí)消耗外部環(huán)境的氧氣O2，并且金屬燃料陽(yáng)極材料氧化。在鋅空氣FCB系統(tǒng)或裝置情況下，其放電周期期間在鋅陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上形成氧化鋅(ZnO)，而在陰極結(jié)構(gòu)和電解質(zhì)介質(zhì)的相鄰表面之間的區(qū)域內(nèi)(為方便起見(jiàn)，此后稱作“陰極-電解質(zhì)界面”)消耗氧氣。
在再充電操作期間，其金屬燃料再充電子系統(tǒng)在金屬空氣FCB系統(tǒng)的陰極結(jié)構(gòu)和氧化的金屬燃料陽(yáng)極上提供外部電壓源(例如，對(duì)于鋅空氣系統(tǒng)大于2伏特)。與此同時(shí)，金屬燃料再充電子系統(tǒng)控制在陰極和金屬燃料陽(yáng)極結(jié)構(gòu)之間流動(dòng)的電流，以便反轉(zhuǎn)在放電操作期間發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。在鋅空氣FCB系統(tǒng)或裝置的情況下，在放電周期期間形成在鋅陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的氧化鋅(ZnO)被轉(zhuǎn)換成鋅，而在陰極-電解質(zhì)界面處將氧氣O2釋放到外部環(huán)境中。
下面將參照本發(fā)明各說(shuō)明性實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)描述在金屬空氣FCB系統(tǒng)或裝置中優(yōu)化地執(zhí)行這種放電和再充電處理的具體方式和裝置。
本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例示于圖1至2B16中。如圖1所示，該金屬空氣FCB系統(tǒng)1包括多個(gè)子系統(tǒng)，即金屬燃料帶裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)2，用于在其帶裝盒裝入和卸載操作模式期間，分別將金屬燃料帶盒式裝置3裝入和卸載到FCB系統(tǒng)中；金屬燃料傳送子系統(tǒng)4，用于在其帶裝盒裝入和卸載操作模式等期間，將由所裝入的盒式裝置提供的金屬燃料帶5傳送經(jīng)過(guò)該FCB系統(tǒng)；金屬燃料帶放電(即，功率產(chǎn)生)子系統(tǒng)6，用于在放電操作模式期間從金屬燃料帶產(chǎn)生電功率；和金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7，用于在再充電操作模式期間以電化學(xué)方式再充電(即，還原)氧化的金屬燃料帶的各部分。在下面要更詳細(xì)地加以描述的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6的說(shuō)明性實(shí)施例中，設(shè)置一組放電頭，用于在存在空氣(O2)和水時(shí)使金屬燃料帶放電，并在連接到FCB系統(tǒng)的電負(fù)載上產(chǎn)生電功率。
為了給金屬空氣FCB系統(tǒng)裝備布置在極小空間內(nèi)的多個(gè)放電頭，金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6包括金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)8，如圖2A1就2A2所示。在圖2A1中，路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)8以其未延長(zhǎng)的配置示出。當(dāng)帶裝盒3被裝入到FCB系統(tǒng)的盒存儲(chǔ)間中時(shí)，金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)8以折疊方式自動(dòng)地延長(zhǎng)金屬燃料帶5的路徑長(zhǎng)度，如圖2A2所示，從而使放電頭組件9布置在其周圍，以在系統(tǒng)的放電模式期間產(chǎn)生電功率，同時(shí)形體上有效地利用殼體空間。在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中設(shè)置多個(gè)放電頭所帶來(lái)的許多優(yōu)點(diǎn)將在后面變得清楚。
類似地，為了給金屬空氣FCB系統(tǒng)裝備布置在極小空間內(nèi)的多個(gè)金屬氧化物還原(即，再充電)頭，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7還包括金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10。在圖2B1中，路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10以其未延長(zhǎng)的配置示出。當(dāng)帶裝盒3被裝入到FCB系統(tǒng)的盒存儲(chǔ)間中時(shí)，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10自動(dòng)延長(zhǎng)金屬燃料帶5的路徑長(zhǎng)度，如圖2B2所示，從而使再充電頭組件11插在路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶之間并布置在其周圍，以在再充電操作模式期間將金屬氧化物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成其原金屬。
為了在第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬空氣FCB系統(tǒng)中對(duì)金屬燃料帶進(jìn)行快速再充電，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中再充電頭的總表面面積Arecharge被設(shè)計(jì)成明顯大于金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6內(nèi)放電頭的總表面面積Adischarge(即，Arecharge＞＞Adischarge)，如本發(fā)明人的在先的美國(guó)專利No．5，250，370中所述，該專利引用于此，以資參考。這種設(shè)計(jì)特征使得顯著地降低了再充電時(shí)間，而無(wú)需顯著增加FCB系統(tǒng)殼體中的空間。這些子系統(tǒng)的特征將在后面參照其金屬燃料帶放電和再充電子系統(tǒng)的描述來(lái)加以更詳細(xì)的描述。
本發(fā)明第一說(shuō)明性實(shí)施例的FCB系統(tǒng)操作模式的概述在卡盤裝入模式期間，采用盒裝入／卸載子系統(tǒng)2將充電的金屬燃料供給帶5的帶裝盒裝入到FCB系統(tǒng)中。在放電模式期間，利用其路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以機(jī)械方式操縱卡盤中的充電的金屬燃料帶，使得其路徑長(zhǎng)度顯著增加，從而在其周圍布置放電頭組件9，以便由其以電化學(xué)方式發(fā)生產(chǎn)生電功率，提供給與其相連的電負(fù)載。在再充電模式期間，通過(guò)其路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10機(jī)械地操縱卡盤中的氧化的金屬燃料帶，使得其路徑長(zhǎng)度顯著增加，從而在其周圍布置金屬氧化物還原(即，再充電)頭組件11，以便在再充電操作期間，將經(jīng)過(guò)其傳送的金屬燃料帶上的氧化物結(jié)構(gòu)以電化學(xué)方式還原(即，再充電)為其原金屬。在卡盤卸載模式期間，通過(guò)盒裝入／卸載子系統(tǒng)從FCB系統(tǒng)卸載(如，排出)帶裝盒。
盡管可希望在有些應(yīng)用情況下暫停帶再充電操作而執(zhí)行帶放電操作，但第一說(shuō)明性實(shí)施例的FCB系統(tǒng)能夠同時(shí)進(jìn)行放電和再充電操作。要注意的是，本發(fā)明的這種特性能夠在功率產(chǎn)生操作期間同時(shí)使金屬燃料帶進(jìn)行放電和再充電。
第一說(shuō)明性實(shí)施例的FCB系統(tǒng)中利用的多道金屬燃料帶在圖1所示的FCB系統(tǒng)中，每個(gè)金屬燃料帶5具有多個(gè)燃料道(如，5個(gè)道)，如前述同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)No．08／944，507中所述。當(dāng)采用這種金屬燃料帶設(shè)計(jì)時(shí)，可能希望將金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的每個(gè)放電頭9設(shè)計(jì)為“多道”放電頭。類似地，根據(jù)本發(fā)明的原理，其金屬燃料帶放電子系統(tǒng)7中的每個(gè)再充電頭11應(yīng)被設(shè)計(jì)成多道再充電頭。如同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)No．08／944，507中所述，“多道”金屬燃料帶和多道再充電頭的利用能夠同時(shí)同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)供電電壓(如，1．2V)，并因此為具有多個(gè)負(fù)載需求的電負(fù)載產(chǎn)生和提供寬范圍的輸出電壓(V1，V2，…Vn)。這些輸出電壓可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)連接到金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的輸出功率端13的各種電負(fù)載12。這可通過(guò)在帶放電操作期間配置在每個(gè)陽(yáng)極陰極對(duì)上產(chǎn)生的各個(gè)輸出電壓而實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的功能將在后面詳細(xì)描述。
一般來(lái)講，多道和單道金屬燃料帶等可采用幾種不同的技術(shù)制成。最好，盒式裝置3中包含的金屬燃料帶采用鋅制成，這是因?yàn)檫@種金屬便宜、對(duì)環(huán)境無(wú)害、并且易于工作。后面將描述用于制作本發(fā)明鋅燃料帶的幾種不同技術(shù)。
例如，根據(jù)第一制造技術(shù)，將厚度為約0．1至約10微米的薄金屬層(如鎳或黃銅)施加到(以卡式結(jié)構(gòu)形式拉伸或切割的)低密度塑料材料的表面。塑料材料應(yīng)這樣選擇，即，它在存在諸如KOH的電解質(zhì)時(shí)穩(wěn)定。此后，將鋅粉與粘結(jié)材料混合，如后作為涂層(如，厚度為1至約1000微米)施加到表面的薄材料層上。該鋅層應(yīng)具有約50％的均勻的孔隙度，以便使離子導(dǎo)電介質(zhì)內(nèi)的離子(如，電解質(zhì))在陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的電流匯集部件之間以最小電阻流過(guò)。
根據(jù)第二制造技術(shù)，將厚度為約0．1至約10微米的薄金屬層(如鎳或黃銅)加到(以帶形式拉伸或切割的)低密度塑料材料的表面。塑料材料應(yīng)這樣選擇，即，它在存在諸如KOH的電解質(zhì)時(shí)穩(wěn)定。薄金屬層的功能是在陽(yáng)極表面保證有效匯集電流。此后，將鋅電鍍到薄金屬層的表面。該鋅層應(yīng)具有約50％的均勻的孔隙度，以便使離子導(dǎo)電介質(zhì)(如電解質(zhì))中的離子在陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的電流匯集部件之間以最小電阻流過(guò)。
根據(jù)第三制造技術(shù)，將鋅粉與低密度塑料材料混合，并拉伸成導(dǎo)電帶。該低密度塑料材料應(yīng)這樣選擇，即，它在存在諸如KOH的電解質(zhì)時(shí)穩(wěn)定。導(dǎo)電帶應(yīng)具有約50％的均勻的孔隙度，以便使離子導(dǎo)電介質(zhì)(如電解質(zhì))中的離子在陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的電流匯集部件之間以最小電阻流過(guò)。此后，將厚度為約0．1至約10微米的薄金屬層(如鎳或黃銅)施加到導(dǎo)電帶的表面上。該薄金屬層的功能是在陽(yáng)極表面保證有效匯集電流。
上述制造金屬燃料帶技術(shù)中的每一種能夠容易地改進(jìn)，以產(chǎn)生“雙面”金屬燃料帶，其中在柔性的基底(即，襯底)的兩側(cè)均設(shè)置單道或多道金屬燃料層。金屬燃料帶的這些實(shí)施例有助于在裝入到FCB系統(tǒng)的金屬燃料帶的兩側(cè)均設(shè)置放電頭的應(yīng)用情況。當(dāng)制造雙面金屬燃料帶時(shí)，在大多數(shù)實(shí)施例中，必須在塑料襯底的兩側(cè)均形成(薄金屬材料的)電流匯集層，從而能夠從與不同陰極結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的的金屬燃料帶兩側(cè)匯集電流。當(dāng)制造雙面多道燃料帶時(shí)，如上所述，可能希望或必須將兩個(gè)多道金屬燃料帶全長(zhǎng)層與每個(gè)帶全長(zhǎng)的襯底形體接觸壓在一起。閱讀了本發(fā)明公開的本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將容易理解采用上述方法來(lái)產(chǎn)生雙面金屬燃料帶。在本發(fā)明的這些說(shuō)明性實(shí)施例中，將改進(jìn)每個(gè)放電頭中的陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)，從而建立與在其中采用的金屬燃料帶結(jié)構(gòu)中形成的每個(gè)電隔離的電流匯集層的電接觸。
本發(fā)明用于封裝金屬燃料帶的方法和裝置以上述方式制成的多道金屬燃料帶5可以以多種不同方式封裝。一種封裝技術(shù)是將金屬燃料帶從供帶盤轉(zhuǎn)出，并以操縱9道數(shù)字記錄帶的方式將其卷在收帶盤上。比卷盤到卷盤優(yōu)異的另一種技術(shù)是將金屬燃料帶存儲(chǔ)在小型帶裝盒裝置中(“帶裝燃料盒”)。如圖1所述，盒式裝置5具有一殼體14，它包含一對(duì)間隔開的主軸15A和15B，以類似于盒式錄像帶的方式圍繞卷繞金屬燃料供給帶5(5’，5’’)。帶裝盒裝置5還包括安裝在盒殼體前角的一對(duì)間隔開的帶導(dǎo)輥16A和16B和形成在其前端部14A(即，側(cè)壁和頂表面)中的開口17。
前端開口14A提供多個(gè)重要的功能，即，它能夠使“多道”放電頭組件9在放電操作期間移動(dòng)到相對(duì)于“路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的”金屬燃料帶適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的位置；當(dāng)帶裝盒從金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的放電間移開時(shí)，它能夠使放電頭組件從金屬燃料帶延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度部分移開；它能夠使集成到FCB再充電子系統(tǒng)7中的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10與金屬燃料帶的一部分接合，然后通過(guò)如圖2A1至2B2所示的兩步驟操作來(lái)延長(zhǎng)其路徑長(zhǎng)度。
盒殼體開口14A還能夠使與金屬燃料再充電子系統(tǒng)7關(guān)聯(lián)的“多道”再充電頭組件11在再充電操作期間移動(dòng)到相對(duì)于放電的金屬燃料帶“路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的”部分的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的位置；還能夠在帶裝盒從FCB系統(tǒng)的盒式存儲(chǔ)間15移開時(shí)使再充電頭組件11從金屬燃料帶移開(即，抽出)?？稍诤袣んw內(nèi)在該開口上安裝一可伸縮的窗或門14B，以便當(dāng)該裝置未安裝在系統(tǒng)的盒存儲(chǔ)間中時(shí)，將盒內(nèi)部與環(huán)境隔開。可采用各種彈簧偏置的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明帶裝盒的可伸縮窗。
盡管未示出，帶延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)也可包含在盒殼體中，以便保證當(dāng)在放電模式或再充電模式操作下松開和重新卷繞金屬燃料帶期間金屬燃料帶保持適當(dāng)?shù)膹埩?。該盒殼體也可采用被設(shè)計(jì)成耐熱和防腐蝕的任何適當(dāng)材料制成。最好，該殼體材料不導(dǎo)電，以便以在帶放電和再充電期間為用戶提供另外的防護(hù)措施。
本發(fā)明金屬空氣FCB的第一說(shuō)明性實(shí)施例的帶裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)如圖1、2A3和2A4示意性所示，并參照同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)No．08／944，507，圖1的FCB系統(tǒng)中帶裝盒裝入／卸載傳送子系統(tǒng)2包括多個(gè)協(xié)同操作的機(jī)構(gòu)，即盒接受機(jī)構(gòu)16A，用于自動(dòng)地(ⅰ)在盒插入口17A接受帶裝盒3，該盒插入口形成在系統(tǒng)殼體17的前面板上，和(ⅱ)將該卡盤抽回其中的盒存儲(chǔ)間中；自動(dòng)門打開機(jī)構(gòu)16B，用于當(dāng)在FCB系統(tǒng)的盒存儲(chǔ)間中接受該帶裝盒時(shí)，打開在帶裝盒中形成的門(用于金屬燃料帶存取)；和自動(dòng)盒排出機(jī)構(gòu)16C，用于響應(yīng)于預(yù)定狀態(tài)(如，按壓設(shè)置在系統(tǒng)殼體前面板上的“排出”按鈕，自動(dòng)地檢測(cè)金屬燃料帶端部等)，經(jīng)盒插入口從盒存儲(chǔ)間排出帶裝盒。
在圖1的說(shuō)明性實(shí)施例中，盒接受機(jī)構(gòu)16A可被實(shí)現(xiàn)為平臺(tái)狀滑架結(jié)構(gòu)，它圍繞在帶裝盒殼體外部。平臺(tái)狀滑架結(jié)構(gòu)可以輥方式支承在一對(duì)平行軌上，并可以電機(jī)和凸輪機(jī)構(gòu)方式沿其傳送。這些裝置以可操作方式連接到如后所述的系統(tǒng)控制器。凸輪機(jī)構(gòu)的功能是將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，該直線運(yùn)動(dòng)是當(dāng)將一盒插入平臺(tái)狀滑架結(jié)構(gòu)中時(shí)沿該軌移動(dòng)該平臺(tái)狀滑架結(jié)構(gòu)所必需的。安裝在系統(tǒng)殼體內(nèi)的接近傳感器可用來(lái)檢測(cè)經(jīng)插入口插入并且放置在該平臺(tái)狀滑架結(jié)構(gòu)內(nèi)的帶裝盒的出現(xiàn)。由該接近傳感器產(chǎn)生的信號(hào)可被提供給系統(tǒng)控制器，以便以自動(dòng)方式啟動(dòng)帶裝盒撤回操作。
在系統(tǒng)殼體中，自動(dòng)門打開機(jī)構(gòu)16B可采用容易適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)能夠在帶裝盒完全撤回到盒存儲(chǔ)間時(shí)將盒門14B滑動(dòng)到其打開位置。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，自動(dòng)盒排出機(jī)構(gòu)16C采用與上述盒接受機(jī)構(gòu)相同的基本結(jié)構(gòu)和功能。主要區(qū)別在于，自動(dòng)盒排出機(jī)構(gòu)響應(yīng)于設(shè)置在系統(tǒng)殼體前面板上的“排出”按鈕的按壓、或其功能等效的觸發(fā)狀態(tài)或作用。當(dāng)按壓該按鈕時(shí)，系統(tǒng)控制器使放電頭自動(dòng)地從金屬燃料帶移開，路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶變得不延長(zhǎng)，并且?guī)аb盒通過(guò)該盒插入口自動(dòng)地從該盒存儲(chǔ)間排出。
應(yīng)注意的是，帶裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)2以及第一說(shuō)明性實(shí)施例的FCB系統(tǒng)中的所有其他子系統(tǒng)所需的控制功能由圖2A3和2A4中所示的系統(tǒng)控制器18執(zhí)行。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器采用編程的微控制器(即，微計(jì)算機(jī))實(shí)現(xiàn)，它具有程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)等，它們采用在微計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域內(nèi)所熟知的一個(gè)或多個(gè)總線以可操作方式相連。
本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)如圖2A3和2A4所示，第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)4包括一對(duì)同步的電機(jī)19A和19B，用于當(dāng)被插入系統(tǒng)的盒接受間時(shí)，在金屬燃料卡盤3中接合主軸20A和20B；在放電模式和(帶)再充電模式操作期間，在同步控制下，將這些主軸以前向或反向方向驅(qū)動(dòng)；電驅(qū)動(dòng)電路21A和21B，用于產(chǎn)生電機(jī)19A和19B的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)；和帶速度檢測(cè)電路22，用于在放電和再充電操作期間檢測(cè)金屬燃料帶(即，電機(jī))的速度，并產(chǎn)生代表其的信號(hào)，以由系統(tǒng)控制器18用來(lái)控制金屬燃料帶的速度。由于第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)4采用了系統(tǒng)控制器18，因此，它適當(dāng)?shù)匕到y(tǒng)控制器18作為金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)4中的支持子系統(tǒng)。
本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)如圖2A3和2A4所示，第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6包括多個(gè)子系統(tǒng)，即多道放電頭組件9，其每個(gè)均包括具有可以下述方式連接的導(dǎo)電輸出端的多部件陰極結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極接觸機(jī)構(gòu)；金屬氧化物檢測(cè)頭組件23，由于在放電模式期間，當(dāng)金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)放電頭時(shí)檢測(cè)沿金屬燃料道的特定區(qū)域的金屬氧化物結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)；金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)8，如圖2A1和2A2圖示并如上所述，用于在盒式裝置5的特定區(qū)域上延長(zhǎng)金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度，并能夠在放電操作模式期間將多道放電頭組件布置在其周圍；放電頭傳送子系統(tǒng)24，用于當(dāng)安排其路徑長(zhǎng)度由金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)8以其延長(zhǎng)配置布置時(shí)，將放電頭組件9(和金屬氧化物檢測(cè)頭組件24)的子部件傳送到金屬燃料帶或從其傳送；陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25，用于在系統(tǒng)控制器18的控制下，配置放電頭的陰極和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)的輸出端，使之保持由連接到金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的特定電負(fù)載所需的輸出電壓；陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26，連接到陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25，用于監(jiān)測(cè)(即，采樣)在每個(gè)放電頭的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的電壓，并產(chǎn)生代表檢測(cè)到的電壓值的(數(shù)字)數(shù)據(jù)；陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27，連接到陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25，用于監(jiān)測(cè)(采樣)在放電模式期間經(jīng)過(guò)每個(gè)放電頭的陰極和陽(yáng)極上流過(guò)的電流，并產(chǎn)生代表檢測(cè)到的電流值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18、固態(tài)pO2傳感器28、圖2A7和2A8中所示的真空室(結(jié)構(gòu))29、真空泵30、氣流控制裝置31、歧管結(jié)構(gòu)32、和圖2A8中所示的多腔(multi-lumen)管33，用來(lái)檢測(cè)和控制每個(gè)放電頭9的陰極結(jié)構(gòu)中的pO2值；金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路21A和21B、和帶速度(即，速率和方向)傳感器／檢測(cè)器22，用于雙向地控制在前向或反向方向上金屬燃料帶相對(duì)于放電頭的速率；離子濃度控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18、固態(tài)含水率傳感器34、增濕部件(如，增濕或毛細(xì)作用部件)35，用于檢測(cè)和調(diào)節(jié)FCB系統(tǒng)中的狀態(tài)(如果在放電頭陰極-電解質(zhì)界面上的含水率或濕度值)，從而在放電模式操作期間將陰極-電解質(zhì)界界面處的離子濃度保持在在最佳范圍內(nèi)；放電頭溫度控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18、包含在其多陰極支承結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道內(nèi)的固態(tài)溫度傳感器(如、熱敏電阻)271、和放電頭冷卻裝置272，響應(yīng)于由系統(tǒng)控制器18產(chǎn)生的控制信號(hào)，在放電操作期間，將每個(gè)放電通道的溫度降低到最佳溫度范圍內(nèi)；關(guān)聯(lián)型金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)(MFDMS)275，它采用局部總線276以可操作方式連接到系統(tǒng)控制器18，被設(shè)計(jì)成接收從金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)的輸出中提取出的特定類型的信息；數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)(DCPS)277，包括數(shù)據(jù)讀取頭38和基于編程的微處理器的數(shù)據(jù)處理器，其中，該讀取頭置入在每個(gè)放電頭9的陰極支承結(jié)構(gòu)、金屬氧化物檢測(cè)頭組件23及其相關(guān)電路中或靠近其安裝，該處理器用于接收從電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26、陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27、金屬氧化物檢測(cè)頭組件23、陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)和離子濃度控制子系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)，并且能夠(ⅰ)從被傳送的金屬燃料帶5讀取金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，(ⅱ)采用圖2B17中所示的局部系統(tǒng)總線278，在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)(MFDMS)275中記錄檢測(cè)到的放電參數(shù)和由其提取的計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，和(ⅲ)采用系統(tǒng)的局部系統(tǒng)總線278，讀取存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)(MFDMS)278中的預(yù)先記錄的再充電參數(shù)和預(yù)先記錄的金屬燃料指示數(shù)據(jù)；輸出(即，放電)功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40，它連接在陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25的輸出端和連接到金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6的電負(fù)載12的輸入端之間，用于調(diào)節(jié)送到電負(fù)載上的輸出功率(并調(diào)節(jié)由系統(tǒng)控制器執(zhí)行的放電控制方法所需的電壓和／或電流特性)；輸入／輸出控制子系統(tǒng)41，與系統(tǒng)控制器18連接，用于采用遠(yuǎn)程或其中置入FCB系統(tǒng)的合成系統(tǒng)控制FCB系統(tǒng)的所有功能；和系統(tǒng)控制器18，用于采用圖2B17中所示的總系統(tǒng)總線279，與金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的系統(tǒng)控制器18’連接，并具有在各種模式的系統(tǒng)操作期間管理上述子系統(tǒng)的操作的各種方式。將在下面更詳細(xì)地描述這些子系統(tǒng)。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的多道放電頭組件多道放電頭道組件9的功能是在放電操作模式期間當(dāng)金屬燃料帶放電時(shí)在電負(fù)載上提供電功率。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，每個(gè)放電)頭9包括陰極部件支承板42，其具有多個(gè)隔離的通道43，使氧氣(O2)自由地通過(guò)每個(gè)這種通道的底部44；多個(gè)導(dǎo)電陰極部件(如，條)45，用于分別插入這些通道的下部中；多個(gè)注入電解質(zhì)的條46，用于放置在陰極條45上，并且分別在通道43中支承，如圖2A6和2A7所示；和氧氣注入室29，以密封方式安裝在陰極部件支承板44的上(背)表面之上。
如圖2A13和2A14所示，每個(gè)氧氣注入室29具有多個(gè)子室29A至29E，它們分別與通道35A至35E形體上關(guān)聯(lián)，其中，每個(gè)子室與所有其他子室隔離，并且在支承一個(gè)陰極部件和注入電解質(zhì)的部件的電極支承板中一個(gè)通道中進(jìn)行流體交流。如圖所示，放電頭組件中的每個(gè)子室被布置成與空氣壓縮機(jī)或O2供應(yīng)裝置(如，箱或卡盤)30經(jīng)多腔管33的一個(gè)腔、歧管組件32的一個(gè)通道和電控氣流開關(guān)31的一個(gè)通道進(jìn)行流體交流，如圖2A3和2A4所示，該操作受系統(tǒng)控制器18的控制。通過(guò)在系統(tǒng)控制器18的管理下有選擇地經(jīng)歧管組件32中對(duì)應(yīng)氣流通道泵送加壓的空氣，這種配置使得系統(tǒng)控制器18能夠單獨(dú)地將在放電頭組件中在放電操作期間內(nèi)每個(gè)氧氣注入子室29A至29E中的pO2值控制在最佳范圍內(nèi)。
在該說(shuō)明性實(shí)施例中，注入電解質(zhì)的條是通過(guò)給吸收電解質(zhì)載體介質(zhì)注入凝膠體型電解質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的。最好，該電解質(zhì)吸收載體介質(zhì)被實(shí)現(xiàn)為由PET塑料制成的低密度、開孔泡沫材料的條。每個(gè)放電電池單元的凝膠體電解質(zhì)采用由堿性溶液(如，KOH)、明膠材料、水、和本領(lǐng)域中已知的粘結(jié)劑組成的配方制成。
在該說(shuō)明性實(shí)施例中，每個(gè)陰極條采用涂有多孔碳材料、顆粒狀鉑或其他接觸劑48的鎳絲網(wǎng)47制成，以形成適于在金屬空氣FCB系統(tǒng)中利用的陰極。陰極構(gòu)造的細(xì)節(jié)公開于美國(guó)專利No．4，894，296和No．4，129，633，這些專利引用于此，以資參考。為了形成電流匯集通路，導(dǎo)電體49焊接到每個(gè)陰極條的下部絲網(wǎng)層。如圖2A7所示，每個(gè)導(dǎo)電體49通過(guò)在陰極支承板的每個(gè)通道43的底面上形成的小孔50，并連接到陰及-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25。如所示，陰極條被壓入通道的下部中，并將其固定。如圖2A7所示，每個(gè)通道43的底面44形成有多個(gè)穿孔43A，使得氧氣自由地到達(dá)陰極條。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，注入電解質(zhì)的條46放置在陰極條45之上，并固定在陰極支承通道43的上部。如圖2A8所示，當(dāng)將陰極條和薄電解質(zhì)條安裝在陰極支承板中它們的相應(yīng)通道中時(shí)，注入電解質(zhì)的條的外表面與限定各個(gè)通道的板的上表面平齊放置，從而在帶放電操作期間使金屬燃料帶平滑地沿其傳送過(guò)。
疏水媒劑添加到構(gòu)成放電頭組件9中透氧氣的陰極部件的碳材料，以保證在放電操作期間由其排出水。另外，陰極支承通道的內(nèi)表面涂上疏水薄膜(如聚四氟乙烯)51，以保證注入電解質(zhì)的條47中的水排出，從而在放電模式期間最佳地將氧氣傳送通過(guò)陰極條。最好，陰極支承板采用不導(dǎo)電材料、如本領(lǐng)域中熟知的聚氯乙烯(PVC)塑料材料制成。陰極支承板和真空室可采用也在本領(lǐng)域中熟知的注模技術(shù)制造。
為了在放電模式期間檢測(cè)陰極結(jié)構(gòu)中的氧分壓以便用于對(duì)從放電頭產(chǎn)生的電功率進(jìn)行有效控制，固態(tài)pO2傳感器28被置入在陰極支承板42的每個(gè)通道中，如圖2A7所示，并以可操作方式連接到系統(tǒng)控制器18作為其信息輸入裝置。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，可采用熟知的用來(lái)測(cè)量人血液的(體內(nèi))pO2值的pO2傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)該pO2傳感器。這些現(xiàn)有技術(shù)的傳感器采用小型二極管構(gòu)成，并分析和處理這種信息來(lái)以可靠方式產(chǎn)生計(jì)算的pO2測(cè)量值，該二極管在血液中出現(xiàn)氧氣時(shí)發(fā)出兩個(gè)或多個(gè)不同的波長(zhǎng)的被以不同值吸收的電磁輻射，如美國(guó)專利No．5，190，038所述，該專利引用于此以資參考。在本發(fā)明中，發(fā)光二極管的特征波長(zhǎng)可按直接方式這樣選擇，即，可在每個(gè)放電頭的陰極結(jié)構(gòu)中執(zhí)行類似的檢測(cè)功能。
圖2A9中更詳細(xì)地示出圖1的盒式燃料卡盤中包含的多道燃料帶。如圖所示，金屬燃料帶5包括柔性結(jié)構(gòu)的不導(dǎo)電基層53(即，由在存在電解質(zhì)時(shí)穩(wěn)定的塑料材料制成)；多個(gè)平行延長(zhǎng)的、空間分隔的金屬(如，鋅)條54A、54B、54C、54D和54E，設(shè)置在超薄金屬電流匯集層(未示出)之上，該層本身設(shè)置在基層53之上；多個(gè)不導(dǎo)電條55A、55B、55C、55D和55E，設(shè)置在各燃料條對(duì)54A、54B、54C、54D和54E之間的該基層上；和多個(gè)平行延長(zhǎng)的通道(如，凹槽)56A、56B、56C、56D和56E，形成在基層的下側(cè)，與上述金屬燃料條相對(duì)，用于經(jīng)開槽的基層與金屬燃料道54A、54B、54C、54D和54E電接觸。要注意的是，每個(gè)金屬燃料條的間隔和寬度被這樣設(shè)計(jì)，即，其利用在其中要采用金屬燃料帶的系統(tǒng)的放電頭空間定位。
上述金屬燃料帶可采用上述任何的制造技術(shù)、以帶形式將鋅條施加到基府塑料材料層上而制造。金屬條可體上分開，或由聚四氟乙烯分隔，以便確保兩者間的電隔離。然后，通過(guò)施加電隔離材料的涂層來(lái)填充金屬條之間的間隙，此后，可對(duì)基層進(jìn)行機(jī)加工、激光刻蝕或其他處理，以在其中形成精細(xì)的通道，用于經(jīng)基層能與單個(gè)金屬燃料條電接觸。最后，對(duì)多道燃料帶的上表面進(jìn)行剖光，以去除要在放電期間要與陰極結(jié)構(gòu)接觸的金屬燃料條的表面上的電隔離材料。
在圖2A10中，公開了一種示例性金屬燃料(陽(yáng)極)接觸結(jié)構(gòu)58，用于圖2A7和2A8中所示的多道陰極結(jié)構(gòu)。如圖所示，多個(gè)導(dǎo)電部件60A、60B、60C、60D和60E由與帶裝盒中燃料帶行程相鄰放置的平臺(tái)61支承。每個(gè)導(dǎo)電部件60A至60E具有平滑的表面，用于經(jīng)過(guò)在對(duì)應(yīng)于燃料道的金屬燃料帶的基層53中形成的精細(xì)的凹槽可滑動(dòng)地與金屬燃料的一個(gè)道接合。在系統(tǒng)控制器18的管理下，每個(gè)導(dǎo)電部件連接到導(dǎo)電體，該導(dǎo)電體又連接到陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25。在系統(tǒng)控制器的控制下，平臺(tái)61與以可操作方式放電頭傳送子系統(tǒng)24相關(guān)聯(lián)，并可被設(shè)計(jì)成在系統(tǒng)的放電模式期間移動(dòng)到燃料帶位置。
要注意的是，如在本說(shuō)明性實(shí)施例那樣，通過(guò)利用多個(gè)放電頭而不是單個(gè)放電頭，能夠從放電頭組件產(chǎn)生更多的功率提供給電負(fù)載，而同時(shí)還使在各個(gè)放電頭上產(chǎn)生的熱量最小。金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的該特性延長(zhǎng)了在其放電頭中采用的陰極的工作壽命。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的金屬氧化物檢測(cè)頭組件金屬氧化物檢測(cè)頭組件23的功能是檢測(cè)(實(shí)時(shí)地)在放電操作期間在單個(gè)燃料道上產(chǎn)生的電流值，并產(chǎn)生電數(shù)據(jù)信號(hào)，該信號(hào)代表金屬燃料道的哪些部分已被氧化并因此具有較小的或沒(méi)有功率產(chǎn)生潛力。如圖2A15所示，其組件中的每個(gè)多道金屬氧化物檢測(cè)頭組件23包括多個(gè)子部件，即正電極支承結(jié)構(gòu)63，用于支承多個(gè)正電極部件64A、64B、64C、64D和64E，其利用每個(gè)在一個(gè)燃料道(可能已氧化)的上表面定位，并連接到電流檢測(cè)電路的低電壓電源端65A、65B、65C、65D和65E，該電路以可操作方式連接到金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277，如圖2A3和2A4所示；和負(fù)電極支承結(jié)構(gòu)67，用于支承多個(gè)負(fù)電極部件68A、68B、68C、68D和68E，其每個(gè)利用在燃料道的下表面定位，并分別連接到電流檢測(cè)電路66的低電壓電源端69A、69B、69C、69D和69E。
在圖2A3和2A4中所示的說(shuō)明性實(shí)施例中，每個(gè)多道金屬氧化物檢測(cè)頭23恰好設(shè)置在放電頭9之前，以便檢測(cè)此前的金屬燃料帶的實(shí)際狀態(tài)，給系統(tǒng)控制器18提供數(shù)據(jù)信號(hào)，用于在放電之前檢測(cè)和確定其上出現(xiàn)的金屬氧化物的實(shí)際量。盡管在其FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例中僅示出了一個(gè)金屬氧化物檢測(cè)頭組件23，但是，應(yīng)理解的是，對(duì)于雙向基于帶的FCB系統(tǒng)，最好在放電頭組件的每一端上均安裝一個(gè)金屬氧化物檢測(cè)頭組件23，從而系統(tǒng)控制器能夠“預(yù)測(cè)”哪些金屬燃料區(qū)域“不能用”或沒(méi)有金屬燃料，而不管在任何特定瞬間金屬燃料帶被傳送的方向如何。采用這樣的布置方式，金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6能夠確定(即，估計(jì))哪些金屬燃料道的各部分在放電操作期間具有足夠的電功率產(chǎn)生能力，而哪些不具有此能力，并控制金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)，以便在放電操作模式期間使金屬燃料帶以最佳方式放電。有關(guān)本發(fā)明此方面的細(xì)節(jié)將在后面加以描述。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)如圖2A3和2A4所示，本說(shuō)明性實(shí)施例的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)8包括第一排輥71A至71E，安裝在支承結(jié)構(gòu)72上，用于當(dāng)將盒式裝置3被插入FCB系統(tǒng)的盒接受端口時(shí)接觸金屬燃料帶的金屬燃料部分；第二排輥73A至73E，設(shè)置在固定的排輥71A至71E之間，并安裝在支承結(jié)構(gòu)74上，用于當(dāng)將盒式裝置被插入FCB系統(tǒng)的盒接受端口時(shí)接觸金屬燃料帶的基底部分；和機(jī)電結(jié)構(gòu)的傳送機(jī)構(gòu)75，用于將輥支承結(jié)構(gòu)72和74相對(duì)于系統(tǒng)殼體并且彼此相對(duì)地傳送，以便執(zhí)行如將后述的該子系統(tǒng)的各功能。
在圖2A3中所示的配置中，帶路徑長(zhǎng)度機(jī)構(gòu)8被這樣布置，即，當(dāng)盒式裝置3被插入到FCB系統(tǒng)的盒接受端口中時(shí)，第一和第二組輥71A至71E和73A至73E僅接觸金屬燃料帶的對(duì)側(cè)。如圖2A4所示，第二組輥73A至73E被放置在(傳送到)相對(duì)于第一組輥71A至71E的一距離處，從而使金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度變得明顯從圖2A3的配置中所示的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)。該延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度使在放電操作模式期間多個(gè)放電頭9能布置在周圍。在該配置中，每個(gè)放電頭的陰極結(jié)構(gòu)76與沿金屬燃料帶的金屬燃料帶建立離子接觸，而每個(gè)放電頭的陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)77與帶的金屬燃料帶建立電接觸。在該配置中，這樣布置金屬燃料帶，使得多個(gè)放電頭可在功率放電操作期間布置在金屬燃料帶周圍。多個(gè)放電頭的利用使金屬燃料帶在功率產(chǎn)生期間能負(fù)載較小的電流，從而在功率產(chǎn)生期間改善對(duì)金屬氧化物結(jié)構(gòu)的控制。該優(yōu)點(diǎn)將在后面變得清楚。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的放電頭傳送子系統(tǒng)放電頭傳送子系統(tǒng)的主要功能是將放電頭組件9(和支承其的金屬氧化物檢測(cè)頭23)傳送到已經(jīng)路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶周圍，如圖2A3所示。當(dāng)正確地傳送時(shí)，在放電操作模式期間，放電頭的陰極和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)與金屬燃料帶的金屬燃料道建立“離子導(dǎo)電”和“導(dǎo)電”接觸，同時(shí)采用金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)將金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件。
放電頭傳送子系統(tǒng)24可采用多種機(jī)電機(jī)構(gòu)中的任何一種實(shí)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒚總€(gè)放電頭的陰極結(jié)構(gòu)76和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)77傳送離開金屬燃料帶，如圖2A3所示，并且傳送到金屬燃料帶周圍，如圖2A4所示。如圖所示，這些傳送機(jī)構(gòu)以可操作方式連接到系統(tǒng)控制器18，并根據(jù)系統(tǒng)控制器18執(zhí)行的系統(tǒng)控制程序由系統(tǒng)控制器18控制。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)如圖2A3和2A4所示，陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25連接在放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40的輸入端和放電頭組件9內(nèi)的陰極-陽(yáng)極對(duì)的輸出端之間。系統(tǒng)控制器18以可操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25，以便在放電操作模式期間提供用于執(zhí)行其功能的控制信號(hào)。
陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25的功能是自動(dòng)地配置(串聯(lián)或并聯(lián)地)金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的放電頭中所選陰極-陽(yáng)極對(duì)的輸出端，從而在帶放電操作期間，在連接到FCB系統(tǒng)的電負(fù)載上產(chǎn)生所需輸出電壓值。在該本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25能夠?qū)崿F(xiàn)為采用晶體管受控技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)電可編程電源轉(zhuǎn)換電路，其中，放電頭9中的陰極和陽(yáng)極接觸部件連接到輸出功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40的輸入端。在系統(tǒng)控制器18的控制下執(zhí)行這些轉(zhuǎn)換操作，從而在連接到FCB系統(tǒng)的輸出功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的電負(fù)載上產(chǎn)生所需輸出電壓。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)如圖2A3和2A4所示，陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26以可操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25，用于檢測(cè)其中的電壓值等。盡管未示出，該系統(tǒng)還以可操作方式用于連接到系統(tǒng)控制器18，用于接收?qǐng)?zhí)行其功能所需的控制信號(hào)。在第一說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26具有兩個(gè)主要功能在放電模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)在與通過(guò)每個(gè)放電頭傳送的每個(gè)金屬燃料道關(guān)聯(lián)的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓值；和，產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電壓的(數(shù)字)數(shù)據(jù)信號(hào)，用于由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277進(jìn)行檢測(cè)、分析和響應(yīng)，并接下來(lái)記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中，金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275可在放電操作模式期間由系統(tǒng)控制器18訪問(wèn)。
在本發(fā)明的第一說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26可采用檢測(cè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電路用于檢測(cè)在與被傳送經(jīng)過(guò)金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中每個(gè)放電頭中的每個(gè)金屬燃料道相關(guān)聯(lián)的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的電壓值。響應(yīng)于所檢測(cè)到的電壓值，該電路可被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電壓值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)如圖2A3和2A4所示，陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27以可操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25。陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27具有兩個(gè)主要功能在放電模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)沿金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的每個(gè)放電頭組件流過(guò)每個(gè)金屬燃料道的陰極-陽(yáng)極對(duì)的電流幅度；產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電流的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，用于由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277進(jìn)行檢測(cè)、分析和處理，并接下來(lái)記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中，金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275可在放電操作模式期間由系統(tǒng)控制器18訪問(wèn)。
在本發(fā)明第一說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27能夠采用電流檢測(cè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電路用于檢測(cè)沿每個(gè)放電頭組件流過(guò)每個(gè)金屬燃料道的陰極-陽(yáng)極對(duì)的電流，產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電流數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。如后更詳細(xì)地解釋的，這些檢測(cè)到的電流值被存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)中，并可由系統(tǒng)控制器18容易地以各種方式訪問(wèn)，即執(zhí)行其放電功率調(diào)節(jié)方法；并創(chuàng)建放電的金屬燃料帶的每個(gè)區(qū)域或子區(qū)的“放電狀態(tài)歷史”等。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)上述陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)的功能是檢測(cè)放電頭9的陰極結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道的氧氣壓力(pO2)，并且，響應(yīng)于此，通過(guò)調(diào)節(jié)這些陰極結(jié)構(gòu)中的空氣(O2)壓力來(lái)控制(即，增加或減小)該壓力。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)放電頭的陰極結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道中的氧分壓(pO2)提供在其中的氧濃度的測(cè)量值并保持在最佳值上，以便在放電模式期間在放電頭中實(shí)現(xiàn)最佳氧氣消耗。通過(guò)保持陰極結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道中的pO2值，可以以可控方式增加從放電頭產(chǎn)生的功率輸出。另外，通過(guò)監(jiān)測(cè)pO2的變化并產(chǎn)生代表其的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，以由系統(tǒng)控制器進(jìn)行檢測(cè)和分析，給該系統(tǒng)控制器18提供可控變量，用于在放電模式期間調(diào)節(jié)提供給電負(fù)載12的電功率。
在圖1中所示其FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例中，由置入放電頭9中的固態(tài)pO2傳感器28A至28E產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)被提供給數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277，如圖2A3和2A4所示。數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277接受這些信號(hào)，將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等，然后將合成信息項(xiàng)記錄在圖2A16所示的信息結(jié)構(gòu)中，該信息結(jié)構(gòu)由金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中管理。這些放電參數(shù)可在任何時(shí)刻經(jīng)局部總線由控制器18訪問(wèn)，以便在放電操作期間單獨(dú)地控制其放電頭9的每個(gè)通道中的pO2值。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)在放電模式期間，金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)4的功能是控制金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中放電頭上金屬燃料帶的速度。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)18包括多個(gè)子部件，即系統(tǒng)控制器18；電機(jī)速度電路21A和21B；和帶速度傳感器22。響應(yīng)于帶傳送經(jīng)過(guò)速度傳感器22，產(chǎn)生指示帶速度(即速率和方向)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其提供給數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277。一旦處理該數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)如277便產(chǎn)生代表采樣的帶速度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)然后被存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中，與由相同的子系統(tǒng)讀取的金屬燃料標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)(即代碼相關(guān)聯(lián)。根據(jù)所執(zhí)行的功率放電調(diào)節(jié)方法，系統(tǒng)控制器18自動(dòng)地經(jīng)局部系統(tǒng)總線276從金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275讀取帶速度數(shù)據(jù)。采用該信息，系統(tǒng)控制器18自動(dòng)地控制(即，增加或減小)金屬燃料帶相對(duì)于放電頭的瞬間速度。這種帶速度控制是這樣進(jìn)行的，即，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)連接到被放電的金屬燃料帶的供帶盤和收帶盤的電機(jī)19A和19B。
控制金屬燃料帶速度的主要原因是，該參數(shù)確定可在金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6內(nèi)的每個(gè)放電頭期間從該金屬燃料帶產(chǎn)生多少電流(并因此產(chǎn)生多少功率)。理想情況是，在放電模式期間，可能希望將金屬燃料帶盡可能慢地傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件，以便提供所連接的負(fù)載12所需的電功率量。但是，為了實(shí)用，將控制金屬燃料帶速度，從而在每個(gè)放電頭中產(chǎn)生的陰極-陽(yáng)極電流(iac)將滿足所連接的負(fù)載12電功率需求。在電負(fù)載的功率需求低于FCB系統(tǒng)最大輸出功率容量的許多應(yīng)用情況下，將控制金屬燃料帶的速度，從而當(dāng)單個(gè)金屬燃料區(qū)域完全經(jīng)過(guò)放電頭組件中的所有放電頭時(shí)，沿每個(gè)金屬燃料區(qū)域的總金屬燃料量(TMFA)完全消耗，從而在每個(gè)放電頭上均勻地分布電負(fù)載和產(chǎn)生熱量。這將用于使放電頭的工作壽命最長(zhǎng)。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的離子濃度控制子系統(tǒng)為了在放電模式期間實(shí)現(xiàn)高能效，必須在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的每個(gè)放電頭的陰極-電解質(zhì)界面上保持(所帶電荷)離子的最佳濃度。因此，該離子濃度控制子系統(tǒng)的主要功能是檢測(cè)和改變FCB系統(tǒng)中的狀態(tài)，從而在放電操作模式期間將放電頭中陰極-電解質(zhì)界面處的離子濃度保持在最佳范圍內(nèi)。
當(dāng)陰極和陽(yáng)極之間的離子導(dǎo)電介質(zhì)為包含氫氧化鉀(KOH)的電解質(zhì)時(shí)，希望在放電操作模式期間將其濃度保持在6N(-6M)。由于含水率值或相對(duì)濕度(RH％)能夠明顯地影向電解質(zhì)中KOH的濃度，因此，希望調(diào)節(jié)每個(gè)放電頭中陰極-電解質(zhì)界面處的含水率值和相對(duì)濕度。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，可以多種不同方式來(lái)實(shí)現(xiàn)離子濃度控制，如，將小型固態(tài)含水率傳感器34置入在FCB系統(tǒng)中(或盡可能靠近放電頭的陽(yáng)極陰極界面)，以便檢測(cè)含水率狀態(tài)，并且產(chǎn)生代表其的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。如圖2A3和2A4所示，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被提供給數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277，進(jìn)行檢測(cè)和分析，并接著在由金屬燃料數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)275保持的圖2A16的信息結(jié)構(gòu)中記錄。在放電頭的特定通道內(nèi)的含水率值(或相對(duì)濕度)掉落到圖2A16中的信息結(jié)構(gòu)中設(shè)置的預(yù)定閾值以下時(shí)，系統(tǒng)控制器18響應(yīng)于含水率值的這種變化，自動(dòng)地產(chǎn)生一控制信號(hào)，提供給增濕(或H2O散布)部件35，用于增加特定通道中的含水率值。通常，增濕部件35可以多種不同方式實(shí)現(xiàn)。其中的一種方式為，當(dāng)在放電模式期間將金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件時(shí)，采用與金屬燃料道體接觸的毛細(xì)作用(如，H2O施加)裝置36將一些水可控制地釋放到帶的金屬燃料道的表面上。另一種技術(shù)可能涉及的是，從在沿每個(gè)陰極支承結(jié)構(gòu)的頂表面上實(shí)現(xiàn)的、并在傳送期間面對(duì)金屬燃料帶的微型噴嘴噴灑細(xì)小水珠(如，極細(xì)小的霧)。這些操作將提高放電頭內(nèi)部的含水率值(或相對(duì)濕度)，從而保證注入電解質(zhì)的條46A至46E內(nèi)的KOH濃度保持為能夠最佳地進(jìn)行離子傳送并因此產(chǎn)生功率。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的放電頭溫度控制子系統(tǒng)如圖2A3、2A4和2A7所示，本發(fā)明第一說(shuō)明性實(shí)施例的包含在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的放電頭溫度控制子系統(tǒng)包括多個(gè)子部件，即系統(tǒng)控制器18；固態(tài)溫度傳感器(如，熱敏電阻)271，置入在其多陰極支承結(jié)構(gòu)42的每個(gè)通道中，如圖2A7所示；和放電頭冷卻裝置272，它響應(yīng)于由系統(tǒng)控制器18產(chǎn)生的控制信號(hào)，用于在放電操作期間將每個(gè)放電通道的溫度降低到最佳溫度范圍內(nèi)。放電頭冷卻裝置272可采用多種熱交換技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括熱交換領(lǐng)域中所熟知的風(fēng)冷、水冷、和／或制冷劑冷卻。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，當(dāng)產(chǎn)生高數(shù)值的電功率時(shí)，可能希望在每個(gè)放電頭周圍提供套管狀結(jié)構(gòu)，以便為了溫度控制的目的而循環(huán)空氣、水和制冷劑。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)在圖1的說(shuō)明性實(shí)施例中，圖2A3和2A4中所示的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)(DCPS)277執(zhí)行多種功能，例如包括(1)在剛好在每個(gè)金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件中的每個(gè)放電頭之前，標(biāo)識(shí)金屬燃料帶的每個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且產(chǎn)生代表該帶的金屬燃料帶標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)；(2)在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域被傳送經(jīng)過(guò)其放電頭組件中的時(shí)段期間，傳感(即，檢測(cè))金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的各種“放電參數(shù)”；(3)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)參數(shù)、代表在帶放電操作期間產(chǎn)生的金屬氧化物的量的估計(jì)或測(cè)量值，并產(chǎn)生代表所計(jì)算出的參數(shù)、估計(jì)值和／或測(cè)量值的“金屬氧化物指示數(shù)據(jù)”；和(4)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275(可由系統(tǒng)控制器18訪問(wèn))中記錄檢測(cè)到的放電參數(shù)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，這兩者均與放電操作模式期間標(biāo)識(shí)的對(duì)應(yīng)的金屬燃料區(qū)域相關(guān)。如后面更清楚地看到的，由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)275保持在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)277中的這種記錄的信息可以由系統(tǒng)控制器18以各種方式利用，這些方式例如包括在放電操作模式期間，以有效的方式優(yōu)化地使部分或完全氧化的金屬燃料帶進(jìn)行放電(即，從其產(chǎn)生電功率)；和在再充電操作模式期間，以快速的方式優(yōu)化地對(duì)部分或完全氧化的金屬燃料帶進(jìn)行再充電。
在放電操作期間，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277自動(dòng)地對(duì)代表與構(gòu)成上述金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6的各種子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的“放電參數(shù)”的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采樣(或獲取)。在放電模式期間，由這些子系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)中，這些采樣的數(shù)據(jù)被編碼為信息。根據(jù)本發(fā)明的原理，帶型“放電參數(shù)”應(yīng)包括但不限于在沿由例如陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26監(jiān)測(cè)到的特定金屬燃料道的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的電壓；在沿由例如陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27監(jiān)測(cè)的特定金屬燃料道的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)流過(guò)的電流；由金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的金屬燃料帶的特定區(qū)域放電期間的金屬燃料帶的速度(即，速率和方向)；每個(gè)放電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的氧氣飽和值(pO2)，由陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)(28、30、31、18)監(jiān)測(cè)；在由例如離子濃度控制子系統(tǒng)(18、34、35和36)監(jiān)測(cè)的特定放電頭中沿特定金屬燃料道的陰極-電解質(zhì)界面上或附近的含水率(H2O)值(或相對(duì)濕度)；和上述標(biāo)識(shí)的放電參數(shù)任何狀態(tài)的時(shí)段(ΔT)。
通常，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277可在放電操作模式期間記錄帶型“放電參數(shù)”的方式有多種。后面將對(duì)這些不同的方法進(jìn)行描述。
根據(jù)圖2A9所示的數(shù)據(jù)記錄的第一方法，唯一區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼或標(biāo)記80(如，以區(qū)域標(biāo)識(shí)信息編碼的小型條形碼符號(hào))以圖形方式印刷在“光學(xué)”數(shù)據(jù)道81上，該數(shù)據(jù)道例如被實(shí)現(xiàn)為沿金屬燃料帶每個(gè)區(qū)域或子區(qū)82的邊緣粘貼或另外附著的反射薄膜材料的透明條，如圖2A9所示。該光學(xué)數(shù)據(jù)道的功能是，沿著該金屬燃料供給帶，在沿每個(gè)金屬燃料區(qū)域的側(cè)面記錄唯一標(biāo)識(shí)碼或符號(hào)(即，數(shù)據(jù)信息標(biāo)簽)。圖形區(qū)域標(biāo)識(shí)碼的位置應(yīng)與它所關(guān)聯(lián)的特定金屬燃料區(qū)域形體上相一致。其上以印刷或照排技術(shù)記錄有區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的該光學(xué)數(shù)據(jù)道可在制造多道金屬燃料帶時(shí)形成。沿該帶邊緣的金屬燃料帶標(biāo)識(shí)標(biāo)記80然后由采用光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光學(xué)數(shù)據(jù)讀取器38(如，激光掃描條形碼符號(hào)讀取器或光學(xué)解碼器)讀取。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，產(chǎn)生代表這些唯一區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的信息，以便記錄在信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，如圖2A16中所示，其中，該信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277的帶數(shù)據(jù)讀取器38對(duì)沿該帶標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域創(chuàng)建的。最好，在放電操作期間，采用由金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277執(zhí)行的數(shù)據(jù)寫操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)這種信息存儲(chǔ)。
根據(jù)圖2A9’中所示的第二數(shù)據(jù)記錄方法，唯一數(shù)字“區(qū)域標(biāo)識(shí)”代碼83磁記錄在沿金屬燃料帶5’每個(gè)區(qū)域或子區(qū)的邊緣設(shè)置的磁數(shù)據(jù)道84上。代碼的位置應(yīng)與它所關(guān)聯(lián)的特定金屬燃料區(qū)域相一致。其上記錄有區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的該磁數(shù)據(jù)道可在制造該多道金屬燃料帶時(shí)形成。然后，沿該帶邊緣的該區(qū)域標(biāo)識(shí)標(biāo)記由采用本領(lǐng)域內(nèi)熟知的磁信息讀取技術(shù)實(shí)現(xiàn)的磁讀取器38’讀取。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，產(chǎn)生代表這些唯一區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的信息，以便記錄在信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，如圖2A16中所示，其中，該信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)讀取器38’對(duì)沿該帶標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域創(chuàng)建的。最好，在放電操作期間，采用由金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277執(zhí)行的數(shù)據(jù)寫操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)這種信息存儲(chǔ)。
根據(jù)圖2A9’’所示的第三數(shù)據(jù)記錄方法，唯一數(shù)字“區(qū)域卡標(biāo)識(shí)”代碼按在沿金屬燃料帶5’’每個(gè)區(qū)域或子區(qū)88的邊緣設(shè)置的不透光數(shù)據(jù)道87中形成的一系列透光開孔86記錄。在該開孔記錄技術(shù)中，信息以透光開孔的形式進(jìn)行編碼相對(duì)間隔和／或?qū)挾茸鳛閷?shí)現(xiàn)信息編碼的途徑。代碼的位置(即，唯一標(biāo)識(shí)號(hào)或地址)應(yīng)與它所關(guān)聯(lián)的特定金屬燃料區(qū)域相一致。其上記錄有區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的該光學(xué)數(shù)據(jù)道可在制造該多道金屬燃料帶時(shí)形成。然后，沿該帶邊緣的區(qū)域標(biāo)識(shí)標(biāo)記86由采用本領(lǐng)域內(nèi)熟知的光學(xué)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光學(xué)傳感頭38’’讀取。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，產(chǎn)生代表這些唯一區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以便記錄在信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，如圖2A16中所示，其中，該信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)讀取器38’’對(duì)沿該帶標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域創(chuàng)建的。最好，在放電操作期間，采用由金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277執(zhí)行的數(shù)據(jù)寫操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)這種信息存儲(chǔ)。
根據(jù)第四個(gè)替換的數(shù)據(jù)記錄方法，每個(gè)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域的唯一數(shù)字“區(qū)域標(biāo)識(shí)”代碼和放電參數(shù)被記錄在附著到沿本發(fā)明金屬燃料帶邊緣并沿其延長(zhǎng)的條的磁、光、或開孔的數(shù)據(jù)道中。有關(guān)金屬燃料的特定區(qū)域或子區(qū)的信息塊，如圖2A16所示，可在再充電操作模式期間被記錄在數(shù)據(jù)道中，該數(shù)據(jù)道與容易地訪問(wèn)此記錄信息的相關(guān)的金屬燃料區(qū)形體相鄰。通常，該信息塊將包括金屬燃料帶標(biāo)識(shí)號(hào)和一組放電參數(shù)，當(dāng)金屬燃料區(qū)域被傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件9時(shí)，它們由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)275檢測(cè)。
與上述第三種方法相比，上述第一和第二數(shù)據(jù)記錄方法具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。具體地講，當(dāng)采用第一和第二方法時(shí)，沿金屬燃料帶設(shè)置的數(shù)據(jù)道具有極低的信息容量。這是因?yàn)椋晕ㄒ粯?biāo)識(shí)符(地址號(hào)或卡標(biāo)識(shí)號(hào))標(biāo)記每個(gè)金屬燃料區(qū)域需要記錄的信息極少，所檢測(cè)到的放電參數(shù)記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中。另外，根據(jù)第一和第二方法的數(shù)據(jù)道信息應(yīng)不昂貴，并且還提供用于讀取沿該數(shù)據(jù)道記錄的區(qū)域標(biāo)識(shí)信息的設(shè)備。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)如圖2A3和2A4所示，放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40的輸入端口以可操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25的輸出端口，而放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40的輸出端口以可操作方式連接到電負(fù)載12的輸入端。盡管放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40的主要功能是調(diào)節(jié)在其放電操作模式期間提供給電負(fù)載的電功率，但放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)還可在放電操作期間調(diào)節(jié)加在電負(fù)載上的輸出電壓以及流過(guò)陰極-電解質(zhì)界面上的電流。這些控制功能由系統(tǒng)控制器18管理，并可以多種方式可編程地選擇，以便在滿足動(dòng)態(tài)負(fù)載要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明多道和單道金屬燃料帶的最佳放電。
第一說(shuō)明性實(shí)施例的放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)可采用在功率、電壓和電流控制領(lǐng)域內(nèi)所熟知的固態(tài)功率、電壓和電流控制電路實(shí)現(xiàn)。該電路可包括采用晶體管控制技術(shù)的電可編程電源轉(zhuǎn)換電路，其中，可將可控電流源串聯(lián)地連接到電負(fù)載12，以便響應(yīng)于由執(zhí)行特定放電功率控制方法的系統(tǒng)控制器產(chǎn)生的控制信號(hào)控制流過(guò)的電流。這些電可編程電源轉(zhuǎn)換電路還可包括晶體管控制技術(shù)，其中，可將可控電壓源并聯(lián)到電負(fù)載，以便響應(yīng)于由系統(tǒng)控制器產(chǎn)生的控制信號(hào)來(lái)控制其上的輸出電壓。該電路可由系統(tǒng)控制器12組合并受其控制，以便在電負(fù)載上提供恒定的功率控制。
在該本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施例中，放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40的主要功能是采用下列放電功率控制(即調(diào)節(jié))方法中的任何一種來(lái)對(duì)電負(fù)載執(zhí)行實(shí)時(shí)功率調(diào)節(jié)(1)恒定輸出電壓／可變輸出電流方法，其中，響應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)，電負(fù)載上的輸出電壓保持恒定，而使電流變化；(2)恒定輸出電流／可變輸出電壓方法，其中，響應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)，進(jìn)入電負(fù)載中的電流保持恒定，而使其上的電壓變化；(3)恒定輸出電壓／恒定輸出電流方法，其中響應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)，負(fù)載上的電壓和流入負(fù)載中的電流均保持恒定；(4)恒定輸出功率方法，其中，響應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)，使電負(fù)載上的輸出功率保持恒定；(5)脈動(dòng)輸出功率方法，其中，電負(fù)載上的輸出功率以根據(jù)預(yù)定狀態(tài)保持的每個(gè)功率脈沖的占空比脈動(dòng)；(6)恒定輸出電壓／脈動(dòng)輸出電流方法，其中，流入電負(fù)載中的電流保持恒定，而流入負(fù)載的電流以特定占空比脈動(dòng)；和(7)脈動(dòng)輸出電壓／恒定輸出電流方法，其中，流入負(fù)載的輸出功率脈動(dòng)，而流入負(fù)載的電流保持恒定。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，七(7)種放電功率調(diào)節(jié)方法中的每一種均編程到與系統(tǒng)控制器18相關(guān)的ROM中。這些功率調(diào)節(jié)方法可以多種不同方式選擇，這些方式例如包括，手動(dòng)地啟動(dòng)系統(tǒng)殼體上的開關(guān)或按鈕、自動(dòng)地檢測(cè)在電負(fù)載12與金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6之間的接口上建立或檢測(cè)到的物理、電學(xué)、磁或光學(xué)狀態(tài)。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的輸入／輸出控制子系統(tǒng)在有些應(yīng)用中，可能希望或必須組合兩個(gè)或多個(gè)FCB系統(tǒng)或它們的金屬燃料帶放電子系統(tǒng)，以便合成系統(tǒng)不由單獨(dú)運(yùn)行的這些子系統(tǒng)提供其功能。考慮到這些應(yīng)用，其金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6包括輸入／輸出控制子系統(tǒng)41，它使外部系統(tǒng)(例如，微計(jì)算機(jī)或微控制器)越權(quán)控制金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6的各方面，就象其系統(tǒng)控制器執(zhí)行這些控制功能似的。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，輸入／輸出控制子系統(tǒng)41被實(shí)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)的IEEE I／O總線架構(gòu)，為外部或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供直接與金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6的系統(tǒng)控制器18相接口的、并且直接地管理系統(tǒng)和子系統(tǒng)操作各方面的方法和裝置。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制器如上所述，系統(tǒng)控制器18執(zhí)行各種操作，以便在其放電模式中執(zhí)行其FCB系統(tǒng)的各種功能。在圖1的FCB系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器18采用在微計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域內(nèi)所熟知的具有程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如ROM、EPROM、RAM等)及系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)的編程的微控制器實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的任何特定實(shí)施例中，應(yīng)理解的是，可組合兩個(gè)或多個(gè)微控制器，以便執(zhí)行由其FCB系統(tǒng)執(zhí)行的各組功能。所有這些實(shí)施例均是本發(fā)明系統(tǒng)的所考慮到的實(shí)施例。
金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的放電金屬燃料帶圖2A5代表描述采用圖2A3和2A4中所示金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的放電(即，由其產(chǎn)生電功率)金屬燃料帶的基本步驟的高級(jí)流程圖。
如塊A所示，用戶將未氧化的金屬燃料供給帶放置(即，插入)到系統(tǒng)殼體的卡盤接受端口中，從而路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)8與準(zhǔn)備在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中進(jìn)行放電的金屬燃料帶相鄰。
如塊B所示，金屬燃料帶放電子系統(tǒng)中的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)增加在該增加的路徑長(zhǎng)度區(qū)域上金屬燃料帶的長(zhǎng)度，如圖2A3和2A4所示。
如塊C所示，放電頭傳送子系統(tǒng)6將放電頭布置在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度上的金屬燃料帶周圍，從而，將離子導(dǎo)電介質(zhì)放置在每個(gè)陰極結(jié)構(gòu)和相鄰的金屬燃料帶之間。
如塊D所示，放電頭傳送子系統(tǒng)6然后配置每個(gè)放電頭，從而使其陰極結(jié)構(gòu)與路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶建立離子接觸，而陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)與其建立電接觸。
如塊E所示，陰極-陽(yáng)極輸出端配置子系統(tǒng)25自動(dòng)地配置在路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶周圍的每個(gè)放電頭的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的輸出端，然后，系統(tǒng)控制器18控制金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6，從而產(chǎn)生電功率，并按所需輸出電壓將其輸出到電負(fù)載。當(dāng)所有或大部分金屬燃料帶已經(jīng)放電時(shí)，卡盤裝入／卸載子系統(tǒng)2被編程為自動(dòng)地排出金屬燃料帶卡盤，以由包含再充電的金屬燃料帶的卡盤替換。
本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)如圖2B3和2B4所示，第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7包括多個(gè)子系統(tǒng)，即多道金屬氧化物還原(即，再充電)頭組件11，它們各具有其導(dǎo)電輸入端可以下述方式連接的多部件陰極結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)；金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’，用于當(dāng)在再充電模式期間金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)再充電頭時(shí)檢測(cè)沿金屬燃料道的特定區(qū)域的金屬氧化物結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)；金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10，如圖2B1和2B2所示并如上所述，用于將金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)到盒式裝置5的特定區(qū)域，并使多道金屬氧化物還原頭組件在再充電操作模式期間布置在其周圍；再充電頭傳送子系統(tǒng)24’，用于當(dāng)金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)11使其路徑長(zhǎng)度按延長(zhǎng)配置時(shí)，將再充電組件11(和金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’)的子部件傳送到金屬燃料帶或從其傳送出；輸入電源子系統(tǒng)90，用于將從外部提供的AC電源信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC電源信號(hào)，該DC電源信號(hào)具有適于對(duì)被傳送經(jīng)過(guò)金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的再充電頭的金屬燃料道進(jìn)行再充電的電壓；陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91，用于在系統(tǒng)控制器18’的控制下，將輸入電壓子系統(tǒng)90的輸出端(端口)連接到再充電頭11的陰極和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)的輸入端(端口)，從而給其提供輸入電壓，用于在再充電模式期間將金屬氧化物結(jié)構(gòu)以電化學(xué)方式轉(zhuǎn)換成其原金屬；陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26’，連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91，用于監(jiān)測(cè)(即，采樣)在每個(gè)再充電頭的陰極和陽(yáng)極上施加的電壓，并產(chǎn)生代表檢測(cè)到的電壓值的(數(shù)字)數(shù)據(jù)；陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27’，連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91，用于監(jiān)測(cè)(采樣)在放電模式期間在每個(gè)再充電頭的陰極-電解質(zhì)界面上流過(guò)的電流，并產(chǎn)生代表檢測(cè)到的電流值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18’、固態(tài)pO2傳感器28’、圖2B7和2B8中所示的真空室(結(jié)構(gòu))29’、真空泵30’、電控氣流控制裝置31’、歧管結(jié)構(gòu)32’、和圖2B8所示的多腔管33’，用來(lái)檢測(cè)和控制每個(gè)再充電頭11陰極結(jié)構(gòu)中的每個(gè)通道的pO2值；金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18’、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路21A和21B、和帶速度(即，速率和方向)傳感器／檢測(cè)器22’，用于雙向地控制金屬燃料帶相對(duì)于再充電頭11在向前和向后方向上的速度；離子濃度控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18’、固態(tài)含水率傳感器34’、增濕部件(如，增濕或毛細(xì)作用部件)35’，用于檢測(cè)和調(diào)節(jié)FCB系統(tǒng)中的狀態(tài)(如，在放電頭陰極-電解質(zhì)界面上的相對(duì)濕度)，從而在再充電模式操作期間將陰極-電解質(zhì)界面處的離子濃度保持在最佳范圍內(nèi)；再充電頭溫度控制子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器18’、置入在其多陰極支承結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道內(nèi)的固態(tài)溫度傳感器(如熱敏電阻)271’、和放電頭冷卻裝置272’，響應(yīng)于由系統(tǒng)控制器18’產(chǎn)生的控制信號(hào)，在再充電操作期間，將每個(gè)再充電通道的溫度降低到最佳溫度范圍內(nèi)；關(guān)聯(lián)型金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)(MFDMS)280，它采用局部總線281以可操作方式連接到系統(tǒng)控制器18’，被設(shè)計(jì)成接收從金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)的輸出中提取出的特定類型的信息；數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)(DCPS)282，包括數(shù)據(jù)讀取頭38’、金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’及其相關(guān)電路、和基于編程的微處理器的數(shù)據(jù)處理器，其中，該讀取頭包含在或靠近地安裝在每個(gè)再充電頭124的陰極支承結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)處理器用于接收從電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26’、電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27’、金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’、帶速度控制子系統(tǒng)、陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)和離子濃度控制子系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并且能夠(ⅰ)從所傳送的金屬燃料帶5中讀取金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，(ⅱ)采用局部系統(tǒng)總線283，在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)(MFDMS)280中記錄檢測(cè)到的再充電參數(shù)和所提取的計(jì)算出的金屬燃料指示數(shù)據(jù)，和(ⅲ)采用局部系統(tǒng)總線281，讀取存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)(MFDMS)280中存儲(chǔ)的預(yù)先記錄的金屬燃料指示數(shù)據(jù)；輸入(即，再充電)功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)292，連接到輸入電源子系統(tǒng)90的輸出端(即，端口)與陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91的輸入端(即，端口)之間，用于在再充電模式期間，調(diào)節(jié)送到正被再充電的每個(gè)金屬燃料道的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的輸入功率(和電壓和／或電流特性)；輸入／輸出控制子系統(tǒng)41’，與系統(tǒng)控制器18’連接，用于采用遠(yuǎn)程或其中包含F(xiàn)CB系統(tǒng)的合成系統(tǒng)控制FCB系統(tǒng)的所有功能；和系統(tǒng)控制器18’，用于在各種系統(tǒng)操作模式期間管理上述子系統(tǒng)的操作。將在下面更詳細(xì)地描述這些子系統(tǒng)。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的多道再充電頭組件多道再充電頭道組件11的功能是，在再充電操作模式期間以電化學(xué)方式還原沿經(jīng)過(guò)再充電頭道組件11傳送的金屬燃料帶的道的金屬氧化物。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，每個(gè)再充電頭11包括陰極部件支承板42，其具有多個(gè)隔離的通道43’，使氧氣(O2)自由地通過(guò)每個(gè)這種通道底部44’；多個(gè)導(dǎo)電陰極部件(如條)45A’至45E’，用于分別插入這些通道的下部中；多個(gè)注入電解質(zhì)的條46A’至46E’，用于分別放置在陰極條45A’至45E’上，并支承在通道44’中，如圖2B6所示；和氧氣抽空室29’，以密封方式安裝在陰極部件支承板42’的上(背)表面之上，如圖2B7所示。
如圖2B3和2B4所示，每個(gè)氧氣抽空室29’具有多個(gè)子室29A’至29E’，它們分別與帶有凹槽的通道154A’至154E’形體關(guān)聯(lián)。每個(gè)真空子室29A’至29E’全部與所有其他子室隔離，并且與支承陰極部件和注入電解質(zhì)的部件的一個(gè)通道進(jìn)行流體交流。如圖所示，每個(gè)子室29A’至29E’被布置成與真空泵30’經(jīng)多腔管38’、歧管組件32’和電控氣流開關(guān)31’進(jìn)行流體交流，這些操作中的每個(gè)均受系統(tǒng)控制器18’的控制。這種布置使得系統(tǒng)控制器18’能夠在再充電操作期間在每個(gè)子室中將pO2值保持在最佳范圍內(nèi)，該操作是通過(guò)有選擇地經(jīng)歧管組件32’中對(duì)應(yīng)氣流通道從這些子室抽出空氣來(lái)進(jìn)行的。
在該說(shuō)明性實(shí)施例中，再充電頭組件11中注入電解質(zhì)的條是通過(guò)給吸收電解質(zhì)載體介質(zhì)注入凝膠體型電解質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的。最好，該電解質(zhì)吸收載體介質(zhì)被實(shí)現(xiàn)為由PET塑料制成的低密度、開孔泡沫材料的條。每個(gè)再充電電池單元的凝膠體電解質(zhì)采用由堿性溶液(如，KOH)、明膠材料、水、和本領(lǐng)域中已知的粘結(jié)劑組成的配方制成。
在該說(shuō)明性實(shí)施例中，每個(gè)陰極條采用涂有多孔碳材料、顆粒狀鉑或其他接觸劑48’的鎳絲網(wǎng)層47’制成，以形成適于在金屬空氣FCB系統(tǒng)的再充電頭中利用的陰極。陰極構(gòu)造的細(xì)節(jié)公開于美國(guó)專利No．4，894，296和No．4，129，633，這些專利引用于此，以資參考。為了形成電流匯集路徑，導(dǎo)電體49’焊接到每個(gè)陰極條的下部絲網(wǎng)層。如圖2B7所示，每個(gè)導(dǎo)電體49’通過(guò)在陰極支承板的通道底面上形成的小孔50’，并連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91的輸入端。如圖所示，該陰極條被壓入通道的底部中，并將其固定。如圖2B7所示，每個(gè)通道43的底面中形成有多個(gè)穿孔43A，使得氧氣從陰極-電解質(zhì)界面抽出，而到達(dá)真空泵30’。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，注入電解質(zhì)的條46A’至46E’放置在陰極條45A’至45E’之上，并固定在陰極支承通道43’的上部。如圖2B8所示，當(dāng)將陰極條和薄電解質(zhì)條安裝在陰極支承板42’中它們的相應(yīng)通道中時(shí)，注入電解質(zhì)的條的外表面與限定各個(gè)通道的板的上表面平齊放置，從而在帶再充電操作期間使金屬燃料帶平滑地傳送經(jīng)過(guò)。
疏水媒劑添加到構(gòu)成再充電頭組件11內(nèi)陰極部件的碳材料，以由透氧氣的陰極部件排出水。另外，陰極支承通道的內(nèi)表面44涂上疏水薄膜(如聚四氟乙烯)51’，以保證注入電解質(zhì)的條47’中的水排出，從而在再充電模式期間最佳地實(shí)現(xiàn)氧氣傳送到陰極條。最好，陰極支承板采用不導(dǎo)電材料、如本領(lǐng)域中熟知的聚氯乙烯(PVC)制成。陰極支承板和抽空室可采用也在本領(lǐng)域中熟知的注模技術(shù)制造。
為了在再充電模式期間檢測(cè)陰極結(jié)構(gòu)中的氧分壓(pO2)以便用于對(duì)在再充電頭中的金屬氧化物進(jìn)行有效控制，固態(tài)pO2傳感器28’被置入在陰極支承板42’的每個(gè)通道中，如圖2B7所示，并以可操作方式連接到數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282作為其信息輸入裝置。由pO2傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282接收，轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)母袷剑缓笥涗浽谟山饘偃剂蠑?shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280保持的圖2B16中所示的信息結(jié)構(gòu)中。系統(tǒng)控制器18’具有對(duì)可采用局部系統(tǒng)總線281屜數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)中存儲(chǔ)的這些信息訪問(wèn)的途徑，如圖2B3和2B4中所示。
在該說(shuō)明性實(shí)施例中，可采用熟知的用來(lái)測(cè)量人血液的(體內(nèi))pO2值的pO2傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)該pO2傳感器。這些現(xiàn)有技術(shù)的傳感器采用小型二極管構(gòu)成，并分析和處理這種信息，以可靠方式產(chǎn)生計(jì)算的pO2測(cè)量值，該二極管在血液中出現(xiàn)氧氣時(shí)以不同的波長(zhǎng)發(fā)出被以不同值吸收的電磁輻射，如美國(guó)專利No．5，190，038所述，該專利引用于此以資參考。在本發(fā)明中，發(fā)光二極管的特征波長(zhǎng)可這樣直接地選擇，從而，可在每個(gè)再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)中以直接方式執(zhí)行類似的檢測(cè)功能。
圖2B9中示出具有已進(jìn)行部分放電并從而沿其金屬燃料道具有金屬氧化物結(jié)構(gòu)的多道燃料帶一部分。要注意的是，部分放電的金屬燃料帶的該部分包含在圖1所示帶裝式燃料盒中，并且需要在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中再充電，同時(shí)其盒式裝置安放在FCB系統(tǒng)的盒式存儲(chǔ)間中。
在圖2B10中，公開了一種示例性金屬燃料(陽(yáng)極)接觸結(jié)構(gòu)58’，結(jié)合圖2B7和2B8中所示的陰極結(jié)構(gòu)使用。如圖所示，多個(gè)導(dǎo)電部件60A’至60E’由與帶裝盒中燃料帶行程相鄰放置的平臺(tái)61’支承。每個(gè)導(dǎo)電部件60A’至60E’具有平滑的表面，用于經(jīng)在對(duì)應(yīng)于燃料道的燃料帶的基層中形成的精細(xì)的凹槽滑動(dòng)地與金屬燃料的一個(gè)道接合。每個(gè)導(dǎo)電部件連接到導(dǎo)電體，該導(dǎo)電體又連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91的輸出端。在系統(tǒng)控制器18’的控制下，平臺(tái)61’以可操作方式與再充電頭傳送子系統(tǒng)24’相關(guān)聯(lián)，并可被設(shè)計(jì)成在系統(tǒng)的再充電模式期間移動(dòng)到金屬燃料帶位置。
要注意的是，如在本說(shuō)明性實(shí)施例那樣，通過(guò)利用多個(gè)再充電頭而不是單個(gè)放電頭，能夠采用更低的再充電電流使從放電的金屬燃料帶更快地再充電，從而使在各個(gè)再充電頭上產(chǎn)生的熱量最小。金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的該特性延長(zhǎng)了在其再充電頭中采用的陰極的工作壽命。
金屬燃料帶中的金屬氧化物檢測(cè)頭組件金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’的功能是，在再充電操作期間檢測(cè)(實(shí)時(shí)地)在各個(gè)燃料道上產(chǎn)生的電流值，并產(chǎn)生電信號(hào)，這些電信號(hào)代表金屬燃料道的哪些部分已氧化并進(jìn)而需要金屬氧化物還原處理的程度。如圖2B15所示，在其組件中的每個(gè)多道金屬氧化物檢測(cè)頭23’包括多個(gè)子部件，即正電極支承結(jié)構(gòu)63’，用于支承多個(gè)正電極部件64A’至64E’，其每個(gè)利用在燃料道(可能已氧化)之一的上表面定位，并連接到電流檢測(cè)電路66所設(shè)的低壓電源端59A、59B、59C、59D和59E，該檢測(cè)電路又以可操作方式連接到金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7內(nèi)的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282，如圖2B3和2B4所示；及負(fù)電極支承結(jié)構(gòu)67，用于支承多個(gè)負(fù)電極部件68A’至68E’，其每個(gè)利用在金屬燃料道的上表面定位，并連接到電流檢測(cè)電路66所設(shè)的低壓電源端69A至69E。
在圖2B3和2B4中所示的說(shuō)明性實(shí)施例中，每個(gè)多道金屬氧化物檢測(cè)頭23’正好設(shè)置在再充電頭11之前，以便檢測(cè)此前金屬燃料帶的實(shí)際狀態(tài)，并給系統(tǒng)控制器18’提供一信號(hào)，以檢測(cè)和確定在再充電之前金屬氧化物出現(xiàn)的量(或百分比)。盡管在其FCB系統(tǒng)第一說(shuō)明性實(shí)施例中僅示出了一個(gè)金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’，但應(yīng)理解的是，對(duì)于基于雙向帶的系統(tǒng)而言，最好在再充電頭組件的每端上均安裝一個(gè)組件，從而系統(tǒng)控制器18’能夠預(yù)測(cè)哪些金屬燃料區(qū)域是完全充電、局部放電或是完全放電，而不管在任何瞬間金屬燃料帶的傳送的方向如何。
采用這種布置方式，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7能夠?qū)嶋H確定在再充電操作期間金屬燃料道的哪些部分需要金屬氧化物還原?？刹捎糜糜谠谠俪潆娔Ｊ狡陂g在每個(gè)金屬燃料道上施加測(cè)試電壓的電流檢測(cè)電路66’來(lái)執(zhí)行這種信息匯集，以測(cè)量響應(yīng)電流(iacr)。將這些參數(shù)作為輸入提供到數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282。然后，該子系統(tǒng)以一種或多種方式處理所獲取的數(shù)據(jù)，以確定金屬氧化物結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。例如，該子系統(tǒng)能夠?qū)⑺鶛z測(cè)到的響應(yīng)電流值與存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的閾值電流值相比較。另外，該子系統(tǒng)能夠計(jì)算比值vacr／iacr，以確定電池單元的電阻測(cè)量值，并將該測(cè)量值與參考閾值進(jìn)行比較，以確定在該電池單元上是否有高電阻，并進(jìn)而確定是否由大量的金屬氧化物結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中，并可在再充電操作期間由系統(tǒng)控制器180’訪問(wèn)。將在后面更詳細(xì)地描述系統(tǒng)控制器18’可對(duì)金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析響應(yīng)的各種方式。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的金屬燃料帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)如圖2B3和2B4所示，本說(shuō)明性實(shí)施例的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10包括第一排輥71A’至71E’，安裝在支承結(jié)構(gòu)72’上，用于當(dāng)將盒式裝置3插入FCB系統(tǒng)的盒接受端口中時(shí)接觸金屬燃料帶的金屬燃料部分；第二排輥73A’至73E’，設(shè)置在該固定的排輥71A’至71E’之間，用于當(dāng)將盒式裝置3插入FCB系統(tǒng)的盒接受端口中時(shí)接觸金屬燃料帶5的基底部分；和機(jī)電結(jié)構(gòu)的傳送機(jī)構(gòu)75’，用于相對(duì)于系統(tǒng)殼體并彼此相對(duì)地傳送輥支承結(jié)構(gòu)72至74，以便執(zhí)行如將更詳細(xì)敘述的該子系統(tǒng)的功能。要注意的是，這些排輥71A’至71E’被布置在為金屬燃料帶放電子系統(tǒng)7設(shè)置的帶路徑延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)的排輥73A’至73E’左右兩側(cè)。另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可能希望采用單個(gè)帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)以結(jié)合金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的放電頭和金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的再充電頭使用。
在圖2B3所示的配置中，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的帶路徑長(zhǎng)度機(jī)構(gòu)10這樣布置，即，當(dāng)將盒式裝置3插入FCB系統(tǒng)的盒接受端口中時(shí)，第一和第二組輥71A’至71E’和73A’至73E’僅接觸金屬燃料帶的相對(duì)側(cè)面。如圖2B4所示，第二組輥73A’至73E’的位置相對(duì)第一組固定輥71A’至71E’移動(dòng)一距離，從而使金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度變成明顯從圖2B3的配置所示的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)。該延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度使多個(gè)放電頭11在再充電操作期間布置在周圍。在該配置中，每個(gè)放電頭11的陰極結(jié)構(gòu)76’與沿金屬燃料帶的金屬燃料帶建立離子接觸，而每個(gè)再充電頭的陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)77’與帶的金屬燃料帶建立電接觸。在該配置中，金屬燃料帶這樣布置，即，多個(gè)放電頭11可在帶再充電操作期間布置在金屬燃料帶周圍。多個(gè)再充電頭的利用使得能夠采用低的電流來(lái)對(duì)金屬燃料帶進(jìn)行再充電，從而改善了在帶再充電期間對(duì)金屬氧化物轉(zhuǎn)換的控制。這些優(yōu)點(diǎn)將在后面變得更加清楚。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的再充電頭傳送子系統(tǒng)再充電頭傳送子系統(tǒng)的主要功能是將再充電頭組件11(和支承到其上的金屬氧化物檢測(cè)頭23’)傳送到已延長(zhǎng)路徑長(zhǎng)度的金屬燃料帶附近，如圖2B3所示。當(dāng)正確地傳送時(shí)，再充電頭的陰極和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)在再充電模式操作期間與金屬燃料帶的金屬燃料道建立“離子導(dǎo)電”和“導(dǎo)電”接觸，同時(shí)其被傳送通過(guò)再充電頭組件。
再充電頭傳送子系統(tǒng)24’可采用多種機(jī)電機(jī)構(gòu)中的任何一種實(shí)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒚總€(gè)再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)76’和陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)77’傳送離開金屬燃料帶5，如圖2B3所示，并且傳送到金屬燃料帶周圍，如圖2B4所示。如圖所示，這些傳送機(jī)構(gòu)以可操作方式連接到系統(tǒng)控制器18’，并根據(jù)由系統(tǒng)控制器18’所執(zhí)行的系統(tǒng)控制程序控制。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的輸入電源子系統(tǒng)在該說(shuō)明性實(shí)施例中，輸入電源子系統(tǒng)90的主要功能是經(jīng)絕緣的電源線來(lái)接收標(biāo)準(zhǔn)的交流(AC)電源(如，以120或220伏特)作為輸入，并在再充電操作模式期間將該電源按金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的再充電頭處所需的調(diào)節(jié)電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)的直流(DC)電源。對(duì)于鋅陽(yáng)極和碳陰極，為了能夠維持電化學(xué)還原，在再充電期間在每個(gè)陽(yáng)極陰極結(jié)構(gòu)上所需的“開路”電壓Vacr為約2．2-2．3伏特。該子系統(tǒng)可采用本領(lǐng)域內(nèi)所熟知的AC-DC和DC-DC電源轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)電路以多種方式實(shí)現(xiàn)。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)如圖2B3和2B4所示，陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91連接在輸入功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)90的輸出端和與再充電頭11的多個(gè)道關(guān)聯(lián)的陰極-陽(yáng)極對(duì)的輸入端之間。系統(tǒng)控制器18’以操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91，以便在再充電操作模式期間提供用于執(zhí)行其功能的控制信號(hào)。
陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91的功能是自動(dòng)地配置(串聯(lián)或并聯(lián)地)金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的再充電頭中所選陰極-陽(yáng)極對(duì)的輸入端，從而在需要再充電的金屬燃料道的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上施加所需輸入(再充電)電壓電平。在該本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91能夠?qū)崿F(xiàn)為采用晶體管受控技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)電可編程電源轉(zhuǎn)換電路，其中，再充電頭11中的陰極和陽(yáng)極接觸部件連接到輸入功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92的輸出端。在系統(tǒng)控制器18’的控制下執(zhí)行這些轉(zhuǎn)換操作，從而在需要再充電的金屬燃料道的陰極-電解質(zhì)結(jié)構(gòu)上施加由輸入功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92產(chǎn)生的所需輸出電壓。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)如圖2B3和2B4所示，陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26’以可操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91，用于檢測(cè)連接到其中的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的電壓電平。該子系統(tǒng)還以可操作方式連接到系統(tǒng)控制器18’，用于接收?qǐng)?zhí)行其功能所需的控制信號(hào)。在第一說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26’具有兩個(gè)主要功能在再充電模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)在與被傳送通過(guò)每個(gè)再充電頭的每個(gè)金屬燃料道關(guān)聯(lián)的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上施加的瞬時(shí)電壓值；和，產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電壓的(數(shù)字)數(shù)據(jù)信號(hào)，用于由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)280進(jìn)行檢測(cè)和分析，并最終由系統(tǒng)控制器18’響應(yīng)。
在本發(fā)明的第一說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26’可采用檢測(cè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電路用于檢測(cè)施加到與被傳送經(jīng)過(guò)金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的每個(gè)再充電頭的每個(gè)金屬燃料道相關(guān)聯(lián)的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的電壓值。響應(yīng)于所檢測(cè)到的電壓值，該電路可被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電壓值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，用于按系統(tǒng)控制器18’的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入進(jìn)行檢測(cè)、分析和響應(yīng)。如后面將更詳細(xì)地描述的，該數(shù)據(jù)信號(hào)可被系統(tǒng)控制器用來(lái)在再充電操作模式期間執(zhí)行其再充電功率調(diào)節(jié)方法。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)如圖2B3和2B4所示，陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27’以可操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)18’。陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27’具有兩個(gè)主要功能在再充電模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)沿金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)11中的每個(gè)再充電頭組件流過(guò)每個(gè)金屬燃料道的陰極-陽(yáng)極對(duì)的電流幅度；產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電流的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，用于由系統(tǒng)控制器18’進(jìn)行檢測(cè)和分析。
在本發(fā)明第一說(shuō)明性實(shí)施例中，陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27’能夠采用電流檢測(cè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電路用于檢測(cè)沿每個(gè)再充電頭組件流過(guò)每個(gè)金屬燃料道的陰極-陽(yáng)極對(duì)的電流，產(chǎn)生指示檢測(cè)到的電流的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，以按系統(tǒng)控制器18’的輸入進(jìn)行檢測(cè)。如后更詳細(xì)地解釋的，這些檢測(cè)到的電流值被系統(tǒng)控制器用來(lái)執(zhí)行其再充電功率調(diào)節(jié)方法，并創(chuàng)建再充電的金屬燃料帶的每個(gè)區(qū)域或子區(qū)的“再充電狀態(tài)歷史”信息文件。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)的功能是檢測(cè)再充電頭11的陰極結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道的氧氣壓力(pO2)(即，pO2濃度)，并且，響應(yīng)于此，通過(guò)調(diào)節(jié)這些陰極結(jié)構(gòu)中的空氣(O2)壓力來(lái)控制(即，增加或減小)該壓力。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道中的氧分壓(pO2)保持在最佳值上，以便在再充電模式期間由再充電頭中能實(shí)現(xiàn)最佳抽氧。在再充電模式期間，通過(guò)降低陰極結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道中的pO2值(通過(guò)抽空)，可通過(guò)最佳地利用提供給再充電頭的輸入功率來(lái)完全恢復(fù)沿金屬燃料帶的金屬氧化物。另外，通過(guò)監(jiān)測(cè)pO2的變化并產(chǎn)生代表其的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，以由系統(tǒng)控制器進(jìn)行檢測(cè)和分析，該系統(tǒng)控制器提供有可控變量，用于在再充電模式期間調(diào)節(jié)提供給電負(fù)載的電功率。
在圖1所示其FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例中，由置入在再充電頭11內(nèi)的固態(tài)pO2傳感器28A’至28E’產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)被提供給數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282，如圖2B3和2B4所示。數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282接收這些信號(hào)，將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等，然后將合成信息項(xiàng)記錄在圖2B16中所示的信息結(jié)構(gòu)中，該信息結(jié)構(gòu)由金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中進(jìn)行管理。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)在圖1所示的FCB系統(tǒng)中，在放電和／或再充電操作期間，當(dāng)金屬燃料帶由金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6和金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7公用時(shí)，在任何瞬間僅需要一個(gè)金屬燃料帶控制子系統(tǒng)操作。盡管如此，與這些子系統(tǒng)6和7相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)控制器18和18’也可在需要時(shí)彼此越權(quán)，以便控制這種放電和再充電子系統(tǒng)中帶速度控制子系統(tǒng)的操作。
例如，在再充電模式期間，當(dāng)金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6不工作時(shí)(即，不產(chǎn)生功率時(shí))，上述金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)的功能是控制在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中再充電頭之上的金屬燃料帶的速度。響應(yīng)于由帶速度傳感器22產(chǎn)生的信號(hào)并根據(jù)由系統(tǒng)控制器18’執(zhí)行的再充電功率調(diào)節(jié)方法，通過(guò)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)連接到被再充電的金屬燃料帶的供帶和收帶盤的電機(jī)19A和19B，系統(tǒng)控制器18’自動(dòng)地控制(即，增加或減小)金屬燃料帶相對(duì)于再充電頭的速度?？刂平饘偃剂蠋俣鹊闹饕蚴?，在再充電模式期間，該參數(shù)確定有多少電荷能夠被提供給正被傳送經(jīng)過(guò)金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的每個(gè)再充電頭的氧化的金屬燃料帶的每個(gè)區(qū)域或子區(qū)。理想情況是，在再充電模式期間，希望盡快地將金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)再充電頭組件，以便快速和完全地對(duì)插入FCB系統(tǒng)中的帶裝盒中的金屬燃料帶進(jìn)行再充電。相比之下，在放電模式期間，可能希望有很多情況，即，盡可能慢地傳送金屬燃料帶，以節(jié)省金屬燃料供給。通常，對(duì)于按所必需的陰極-陽(yáng)極再充電電壓施加到再充電頭的恒定陰極-陽(yáng)極電流(即，恒定輸入電流／恒定輸入電壓方法)，在再充電模式期間，提供給金屬燃料帶每個(gè)區(qū)域的電荷量將隨金屬燃料區(qū)域相對(duì)于再充電頭的速度的增加而減小。這種逆向關(guān)系由下面的情況解釋，即，當(dāng)金屬燃料區(qū)域被傳送經(jīng)過(guò)再充電頭時(shí)，它累積電荷的時(shí)間較少。在這種情況下，金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)的功能是控制帶的速度進(jìn)而控制帶的速率，從而將沿該帶的金屬氧化物結(jié)構(gòu)最佳地轉(zhuǎn)換成其原金屬。
在放電模式和再充電模式兩者均運(yùn)行的情況下，希望能夠使系統(tǒng)控制器18比系統(tǒng)控制器18’優(yōu)先，從而系統(tǒng)的主要目的是從FCB系統(tǒng)最佳地產(chǎn)生功率。但是，在其他情況下，當(dāng)FCB系統(tǒng)的主要目的是快速地對(duì)金屬燃料帶最佳再充電時(shí)，再充電子系統(tǒng)7的系統(tǒng)控制器18’將比放電子系統(tǒng)6的系統(tǒng)控制器18優(yōu)先，從而控制FCB系統(tǒng)內(nèi)的金屬燃料帶速度。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的離子濃度控制子系統(tǒng)為了在再充電模式期間實(shí)現(xiàn)高能效，必須在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的每個(gè)再充電頭的陰極-電解質(zhì)界面上保持(所帶電荷)離子的最佳濃度。另外，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的最佳離子濃度可以與金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中所需的有所不同。為此，在其FCB系統(tǒng)的特定應(yīng)用中，可能希望和／或必須在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中設(shè)置單獨(dú)的離子濃度控制子系統(tǒng)。離子濃度控制子系統(tǒng)的主要功能應(yīng)是檢測(cè)和調(diào)節(jié)FCB系統(tǒng)中的狀態(tài)，從而在再充電操作模式期間將再充電頭中陰極-電解質(zhì)界面處的離子濃度保持在最佳范圍內(nèi)。
在該子系統(tǒng)的說(shuō)明性實(shí)施例中，通過(guò)在FCB系統(tǒng)中置入小型固態(tài)比重計(jì)(或含水率傳感器)34’(或盡可能靠近再充電頭的陽(yáng)極陰極界面)來(lái)實(shí)現(xiàn)離子濃度控制，以便檢測(cè)含水率狀態(tài)，并產(chǎn)生指示其的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被提供給數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282，進(jìn)行檢測(cè)和分析。在含水率值或相對(duì)濕度掉落到在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中設(shè)置的預(yù)定閾值以下時(shí)，系統(tǒng)控制器自動(dòng)地產(chǎn)生一控制信號(hào)，提供給增濕部件35’，該增濕部件例如可被實(shí)現(xiàn)為毛細(xì)作用裝置36’，該裝置被布置成與在再充電模式期間被傳送的金屬燃料帶的金屬燃料道接觸。另一種技術(shù)是從微型噴嘴噴灑細(xì)小水珠(如，極細(xì)小的霧)，在金屬燃料帶傳送期間該噴嘴沿每個(gè)陰極支承結(jié)構(gòu)的頂表面面對(duì)金屬燃料帶。這些操作將提供再充電頭(或系統(tǒng)殼體)內(nèi)部的含水率值或相對(duì)濕度，從而保證對(duì)于離子傳送最佳地保持注入電解質(zhì)的條內(nèi)電解質(zhì)的KOH濃度，進(jìn)而在帶再充電操作期間進(jìn)行金屬氧化物還原。
金屬燃料帶再充電放電子系統(tǒng)中的再充電頭溫度控制子系統(tǒng)如圖2B3和2B4所示，第一說(shuō)明性實(shí)施例的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)6內(nèi)包含的再充電頭溫度控制子系統(tǒng)包括多個(gè)子部件，即系統(tǒng)控制器18’；固態(tài)溫度傳感器(如，熱敏電阻)271’，置入在其多陰極支承結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道中，如圖2B7所示；和再充電頭冷卻裝置272’，它響應(yīng)于由系統(tǒng)控制器18’產(chǎn)生的控制信號(hào)，用于在放電操作期間將每個(gè)放電通道的溫度降低到最佳溫度范圍內(nèi)。再充電頭冷卻裝置272’可采用多種熱交換技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括熱交換領(lǐng)域中所熟知的風(fēng)冷、水冷、和／或制冷劑冷卻。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，當(dāng)產(chǎn)生高數(shù)值的電功率時(shí)，可能希望在每個(gè)放電頭周圍提供套管狀結(jié)構(gòu)，以便為了溫度控制的目的而循環(huán)空氣、水和制冷劑。
金屬燃料帶再充電放電子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)在圖1的說(shuō)明性實(shí)施例中，圖2B3和2B4中所示的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)(DCPS)282執(zhí)行多種功能，例如包括(1)在剛好在金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)到再充電頭組件中的每個(gè)再充電頭之前，標(biāo)識(shí)金屬燃料帶的每個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且產(chǎn)生代表其的金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)；(2)在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域被傳送經(jīng)過(guò)到其再充電頭組件中的時(shí)段期間，傳感(即，檢測(cè))所存在的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的各種“再充電參數(shù)”；(3)計(jì)算指示在卡再充電操作期間產(chǎn)生的金屬氧化物的量的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)、估計(jì)值或測(cè)量值，并產(chǎn)生代表所計(jì)算出的參數(shù)、估計(jì)值和／或測(cè)量值的“金屬氧化物指示數(shù)據(jù)”；和(4)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280(可由系統(tǒng)控制器18’訪問(wèn))中記錄檢測(cè)到的再充電參數(shù)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的金屬氧化物指示數(shù)據(jù)，這兩者均與再充電操作模式期間標(biāo)識(shí)的其對(duì)應(yīng)的金屬燃料區(qū)域相關(guān)。
如后面更清楚地看到的，由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282保持在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的這種記錄的信息可以由系統(tǒng)控制器18’以各種方式利用，這些方式例如包括在再充電操作模式期間，以快速方式優(yōu)化地對(duì)部分或完全氧化的金屬燃料帶進(jìn)行再充電。
在再充電操作期間，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282自動(dòng)地對(duì)代表與構(gòu)成上述金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的各種子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的“再充電參數(shù)”的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采樣(或獲取)。在再充電模式期間，由這些子系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)中，這些采樣的數(shù)據(jù)被編碼為信息。根據(jù)本發(fā)明的原理，帶型“再充電參數(shù)”應(yīng)包括但不限于在沿特定金屬燃料道的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上提供的電壓，例如由陰極-陽(yáng)極電壓監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)26’監(jiān)測(cè)；流過(guò)沿特定金屬燃料道的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的電流，例如由陰極-陽(yáng)極電流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)27監(jiān)測(cè)；在金屬燃料帶的特定區(qū)域再充電期間金屬燃料帶的速度(即，速率和方向)，由金屬燃料帶速度控制子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)；每個(gè)再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的氧氣飽和(即，濃度)值(pO2)，它由陰極氧氣壓力控制子系統(tǒng)(28’、30’、31’、18’)監(jiān)測(cè)；在特定放電頭中沿特定金屬燃料道的陰極-電解質(zhì)界面上或附近的含水率(H2O)值(或相對(duì)濕度)，例如由離子濃度控制子系統(tǒng)(18’、34’、35’和36’)監(jiān)測(cè)；及上述標(biāo)識(shí)的再充電參數(shù)任何一個(gè)的狀態(tài)的時(shí)段(ΔT)。
通常，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282可在再充電操作模式期間記錄帶型“再充電參數(shù)”的方式有多種。盡管這些方法與在記錄放電參數(shù)期間所采用的方法類似，但是，為了完整起見(jiàn)，下面將詳細(xì)描述這些方法。
根據(jù)圖2B9所示的第一數(shù)據(jù)記錄方法，以圖形方式印刷在“光學(xué)”數(shù)據(jù)道81上的區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼或標(biāo)記80(如，以區(qū)域標(biāo)識(shí)信息編碼的小型條形碼符號(hào))，由采用光學(xué)技術(shù)(如，激光掃描條形碼符號(hào)讀取器或光學(xué)解碼器)實(shí)現(xiàn)的光學(xué)數(shù)據(jù)讀取器38讀取。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，產(chǎn)生代表這些唯一區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，用于記錄在圖2B16中所示的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，該信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282的數(shù)據(jù)讀取器38對(duì)沿該帶的每個(gè)金屬燃料區(qū)域創(chuàng)建的。最好，通過(guò)在再充電操作期間由金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作來(lái)實(shí)現(xiàn)這種信息存儲(chǔ)。
根據(jù)圖2B9’中所示的第二數(shù)據(jù)記錄方法，磁記錄在磁數(shù)據(jù)道84’上的數(shù)字“區(qū)域標(biāo)識(shí)”代碼83，由采用磁條讀取領(lǐng)域內(nèi)熟知的磁檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光學(xué)數(shù)據(jù)讀取器38’讀取。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，產(chǎn)生代表這些唯一區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，用于記錄在圖2B16中所示的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，該信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282的數(shù)據(jù)讀取器38’對(duì)沿該帶的每個(gè)金屬燃料區(qū)域創(chuàng)建的。最好，通過(guò)在再充電操作期間由金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作來(lái)實(shí)現(xiàn)這種信息存儲(chǔ)。
根據(jù)圖2B9’’所示的第三數(shù)據(jù)記錄方法，記錄為不透光數(shù)據(jù)道87中的一系列透光開孔的數(shù)字“區(qū)域標(biāo)識(shí)”代碼，可由采用本領(lǐng)域內(nèi)熟知的光學(xué)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光學(xué)傳感頭38’’讀取。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，產(chǎn)生代表這些唯一區(qū)域標(biāo)識(shí)代碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，用于記錄在圖2B16中所示的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，該信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)讀取器38’’對(duì)沿該帶的每個(gè)金屬燃料區(qū)域創(chuàng)建的。最好，通過(guò)在再充電操作期間由金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作來(lái)實(shí)現(xiàn)這種信息存儲(chǔ)。
根據(jù)用于數(shù)據(jù)記錄的第四個(gè)替換的方法，每個(gè)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域的唯一數(shù)字“區(qū)域標(biāo)識(shí)”代碼和再充電參數(shù)組均被記錄在實(shí)現(xiàn)為附著到本發(fā)明金屬燃料帶邊緣并沿其延長(zhǎng)的條的磁、光、或開孔的數(shù)據(jù)道中。有關(guān)金屬燃料的特定特定區(qū)域或子區(qū)的信息塊可被記錄在數(shù)據(jù)道中，該數(shù)據(jù)道與容易地訪問(wèn)此記錄信息的相關(guān)的金屬燃料區(qū)域形體相鄰。通常，該信息塊將包括金屬燃料帶標(biāo)識(shí)號(hào)和一組再充電參數(shù)，當(dāng)金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)再充電頭組件11時(shí)，它們由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282自動(dòng)地檢測(cè)。
與上述第三種方法相比，上述第一和第二數(shù)據(jù)記錄方法具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。具體地講，當(dāng)采用第一和第二方法時(shí)，沿金屬燃料帶設(shè)置的數(shù)據(jù)道可具有極低的信息容量。這是因?yàn)椋晕ㄒ粯?biāo)識(shí)符(地址號(hào)或區(qū)域標(biāo)識(shí)號(hào))標(biāo)記每個(gè)金屬燃料區(qū)域所需記錄的信息極少，所檢測(cè)到的帶再充電參數(shù)記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中。另外，根據(jù)第一和第二方法的數(shù)據(jù)道結(jié)構(gòu)的制造應(yīng)便宜，并且還提供用于沿金屬燃料帶記錄區(qū)域標(biāo)識(shí)信息的方便途徑。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的輸入／輸出控制子系統(tǒng)在有些應(yīng)用中，可能希望或必須組合兩個(gè)或多個(gè)FCB系統(tǒng)或它們的金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)，以便合成系統(tǒng)具有由單獨(dú)運(yùn)行的這些子系統(tǒng)未提供的功能?？紤]到這些應(yīng)用，其金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7本身包括輸入／輸出控制子系統(tǒng)41’，它使外部系統(tǒng)(例如，微計(jì)算機(jī)或微控制器)能越權(quán)控制金屬燃料帶放電子系統(tǒng)的各方面，就象其系統(tǒng)控制器執(zhí)行這些控制功能似的。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，輸入／輸出控制子系統(tǒng)41’被實(shí)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)的IEEE I／O總線架構(gòu)，為外部或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供直接與金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器相接口的、并且直接地管理系統(tǒng)和子系統(tǒng)操作各方面的方法和裝置。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)的再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)如圖2B3和2B4所示，再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92的輸出端以可操作方式連接到陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91的輸入端，而再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92的輸入端口連接到輸入電源子系統(tǒng)的輸出端。盡管再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92的主要功能是調(diào)節(jié)在再充電操作模式期間提供給金屬燃料帶的電功率，但再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92還可調(diào)節(jié)在再充電操作期間提供到金屬燃料道的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的電壓以及流過(guò)其陰極-電解質(zhì)界面的電流。這些控制功能由系統(tǒng)控制器18’管理，并可以多種方式可編程地選擇，以便在滿足動(dòng)態(tài)負(fù)載需求的同時(shí)最佳地實(shí)現(xiàn)對(duì)多道和單道金屬燃料帶的最佳再充電。
第一說(shuō)明性實(shí)施例的再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)可采用在功率、電壓和電流控制領(lǐng)域內(nèi)所熟知的的固態(tài)功率、電壓和電流控制電路實(shí)現(xiàn)。該電路可包括采用晶體管控制技術(shù)的電可編程電源轉(zhuǎn)換電路，其中，可將一個(gè)或多個(gè)可控電流源串聯(lián)地連接到再充電頭11的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，以便響應(yīng)于由執(zhí)行特定再充電功率控制方法的系統(tǒng)控制器產(chǎn)生的控制信號(hào)控制流過(guò)的電流。這些電可編程電源轉(zhuǎn)換電路還可包括晶體管控制技術(shù)，其中，可將一個(gè)或多個(gè)可控電壓源并聯(lián)到陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，以便響應(yīng)于由系統(tǒng)控制器產(chǎn)生的控制信號(hào)來(lái)控制其上的電壓。該電路可由系統(tǒng)控制器18’組合并受其控制，以便在FCB系統(tǒng)的再充電頭11的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上提供恒定的功率(和／或電壓和／或電流)控制。
在本發(fā)明的這些說(shuō)明性實(shí)施例中，再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92的主要功能是采用下列再充電功率控制方法之一來(lái)對(duì)系統(tǒng)中再充電頭的陰極／陽(yáng)極結(jié)構(gòu)執(zhí)行實(shí)時(shí)功率調(diào)節(jié)(1)恒定輸入電壓／可變輸入電流方法，其中，響應(yīng)于由再充電帶上金屬氧化物結(jié)構(gòu)代表的負(fù)載狀態(tài)，使加到每個(gè)陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的輸入電壓保持恒定，而使流過(guò)其的電流變化；(2)恒定輸入電流／可變輸入電壓方法，其中，響應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)，使流入每個(gè)陰極-陽(yáng)極中的電流保持恒定，而使其上的電壓變化；(3)恒定輸入電壓／恒定輸出電流方法，其中響應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)，在再充電期間使在每個(gè)陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上施加的電壓和流入陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)中的電流均保持恒定；(4)恒定輸入功率方法，其中，響應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)，在再充電期間使加到每個(gè)陰-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的輸入功率保持恒定；(5)脈動(dòng)輸入功率方法，其中，在再充電期間使加到每個(gè)陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的輸入功率以根據(jù)預(yù)定或動(dòng)態(tài)狀態(tài)保持的每個(gè)功率脈沖的占空比脈動(dòng)；(6)恒定輸入電壓／脈動(dòng)輸入電流方法，其中，在再充電期間使流入每個(gè)陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)中的電流保持恒定，而流入陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的電流以特定占空比脈動(dòng)；和(7)脈動(dòng)輸入電壓／恒定輸入電流方法，其中，在再充電期間加到每個(gè)陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的輸入功率脈動(dòng)，而流入每個(gè)陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)中的電流保持恒定。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，七(7)種再充電功率調(diào)節(jié)方法中的每一種均預(yù)編程到與系統(tǒng)控制器18’相關(guān)的ROM中。這些功率調(diào)節(jié)方法可以多種不同方式選擇，這些方式例如包括，手動(dòng)地啟動(dòng)系統(tǒng)殼體上的開關(guān)或按鈕、自動(dòng)地檢測(cè)在金屬燃料盒式裝置與金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7之間的界面上建立或檢測(cè)到的物理、電學(xué)、磁或光學(xué)狀態(tài)。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制器如上詳細(xì)描述的，系統(tǒng)控制器18’執(zhí)行各種操作，以便執(zhí)行其再充電模式中的FCB系統(tǒng)的各種操作。在圖1的FCB系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的系統(tǒng)控制器18’的技術(shù)與用來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的系統(tǒng)控制器18的子系統(tǒng)基本相同，區(qū)別在于，系統(tǒng)控制器18’將具有系統(tǒng)控制器18所不具有的某些編程的功能，反之亦然。盡管采用公共計(jì)算平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制器18和18’，但是，應(yīng)理解的是，在放電和再充電子系統(tǒng)中所采用的系統(tǒng)控制器可以實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的子系統(tǒng)，每個(gè)均采用一個(gè)或多個(gè)編程的微控制器，以便執(zhí)行由其FCB系統(tǒng)中執(zhí)行的各組不同功能。在這兩種情況下，這些子系統(tǒng)中的一個(gè)的輸入／輸出控制子系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成主要輸入／輸出控制子系統(tǒng)，采用該子系統(tǒng)，一個(gè)或多個(gè)外部子系統(tǒng)(如，管理子系統(tǒng))可被連接為能夠執(zhí)行其FCB系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的外部和／或遠(yuǎn)程管理功能。
金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中的再充電金屬燃料帶圖2B5代表采用圖2B3和2B4中所示金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7對(duì)金屬燃料帶再充電的基本步驟的高級(jí)流程圖。
如塊A所示，用戶將氧化的金屬燃料供給帶放置(即插入)到系統(tǒng)殼體的卡盤接受端口中，從而帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10與金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中準(zhǔn)備再充電的金屬燃料帶相鄰。
如塊B所示，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)10增加其延長(zhǎng)路徑長(zhǎng)度的區(qū)域上的金屬燃料帶5的路徑長(zhǎng)度，如圖2B3和2B4所示。
如塊C所示，再充電頭傳送子系統(tǒng)24’然后將再充電頭11布置沿在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度部分的金屬燃料帶周圍，從而將離子導(dǎo)電介質(zhì)放置在再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)和與其相鄰的金屬燃料帶之間。
如塊D所示，再充電頭傳送子系統(tǒng)24’然后配置每個(gè)再充電頭，從而使其陰極結(jié)構(gòu)與路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶建立離子接觸，而陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)與其建立電接觸。
如塊E所示，陰極-陽(yáng)極輸入端配置子系統(tǒng)91自動(dòng)地配置在路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶周圍的每個(gè)再充電頭的輸入端，然后，系統(tǒng)控制器18’控制金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7，從而以所需再充電電壓和電流給路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)的金屬燃料帶提供電功率，并將帶上的金屬氧化物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成原金屬。當(dāng)所有或大部分金屬燃料帶已再充電時(shí)，則帶裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)2可被編程為自動(dòng)地排出金屬燃料帶帶裝盒，以替換包含再充電的金屬燃料帶的帶裝盒。
管理本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例中的金屬燃料可用性和金屬氧化物的出現(xiàn)在第一說(shuō)明性實(shí)施例的FCB系統(tǒng)中，提供了用于自動(dòng)地管理在放電操作期間金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中金屬燃料的可用性以及在再充電操作期間金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中金屬氧化物出現(xiàn)的裝置。下面將更詳細(xì)地描述這些系統(tǒng)功能。
放電模式期間如圖2B17所示，代表放電參數(shù)(如，iacd、vacd、…、pO2d、H2Od、Tacd、vacr／iacr)的數(shù)據(jù)信號(hào)自動(dòng)地被作為輸入提供給金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277。在采樣和獲取之后，這些數(shù)據(jù)信號(hào)被處理并被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)要素，然后被寫入例如如圖2A16所示的信息結(jié)構(gòu)285。每個(gè)信息結(jié)構(gòu)285包括一組數(shù)據(jù)要素，該組數(shù)據(jù)被“標(biāo)記時(shí)間”，并且和與特定金屬燃料供給帶關(guān)聯(lián)的唯一金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)符80(83，86)相關(guān)。該唯一金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)符由圖2A6中所示的時(shí)間讀取頭38(38’，38’’)確定。然后，每個(gè)被標(biāo)記時(shí)間的信息結(jié)構(gòu)被記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中，用于在將來(lái)的再充電和／或放電操作期間進(jìn)行保持、后續(xù)處理和／或訪問(wèn)。
如上所述，在放電模式期間，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)對(duì)各種類型信息進(jìn)行采樣和匯集。該信息類型例如包括(1)在特定放電頭中特定陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上放電的電流量iacd；(2)每個(gè)這種陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的電壓(vacd)；(3)被傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件的金屬燃料區(qū)域的速度(vd)；(4)每個(gè)放電頭內(nèi)每個(gè)子室中的氧氣濃度(pO2d)；(5)每個(gè)放電頭中每個(gè)陰極-電解質(zhì)界面附近的含水率值{H2O}d；和(6)每個(gè)放電頭的每個(gè)通道中的溫度(Tacd)。根據(jù)這些匯集到的信息，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277能夠易于計(jì)算(ⅰ)電流在特定放電頭內(nèi)的特定陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上放電電流的持續(xù)時(shí)間(Δt)。
實(shí)時(shí)地產(chǎn)生并存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中的信息結(jié)構(gòu)可在放電操作期間以各種方式利用。例如，上述電流(iavg)和時(shí)間(ΔT)信息以傳統(tǒng)方式分別以安培和小時(shí)測(cè)量。由這些測(cè)量值的乘積(AH)提供從沿金屬燃料帶的金屬空氣燃料電池組結(jié)構(gòu)“放電”的電荷(-Q)的近以測(cè)量值。因此，在放電操作期間，所計(jì)算出的“AH”乘積提供了預(yù)期已在特定瞬間在金屬燃料的標(biāo)識(shí)(即，標(biāo)記)區(qū)域上形成的金屬氧化物的近似量。
當(dāng)采用與每個(gè)金屬燃料區(qū)域的瞬時(shí)速度有關(guān)的信息來(lái)與AH乘積進(jìn)行組合時(shí)，有可能更精確地計(jì)算在特定放電頭中的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上放電的測(cè)量值。根據(jù)該更精確計(jì)算的放電量，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)如277當(dāng)每個(gè)金屬燃料區(qū)域被以特定帶速度傳送并在由檢測(cè)到的再充電參數(shù)確定的指定一組放電狀態(tài)下可極精確地計(jì)算經(jīng)過(guò)放電頭時(shí)所產(chǎn)生的金屬氧化物量的估計(jì)值。
當(dāng)采用有關(guān)金屬氧化和還原處理的歷史信息時(shí)，金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275可被用來(lái)計(jì)算或確定在從特定鋅燃料帶放電(即，產(chǎn)生電功率)可用多少金屬燃料(如，鋅)，或者在沿鋅燃料帶還原時(shí)出現(xiàn)多少金屬氧化物。因此，該信息極有助于執(zhí)行金屬燃料管理功能，這些金屬燃料管理功能例如包括確定沿特定金屬燃料區(qū)域可用的金屬燃料量。
在該說(shuō)明性實(shí)施例中，在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中采用下述兩種不同金屬燃料可用性管理方法之一來(lái)管理金屬燃料可用性。
在放電操作期間管理金屬燃料可用性的第一方法根據(jù)第一金屬燃料可用性管理方法，(ⅰ)采用數(shù)據(jù)讀取頭38(38’，38’’)來(lái)標(biāo)識(shí)在金屬氧化物檢測(cè)頭組件23下所經(jīng)過(guò)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并產(chǎn)生指示其的區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)，(ⅱ)金屬氧化物檢測(cè)頭組件23測(cè)量沿經(jīng)過(guò)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域出現(xiàn)的金屬氧化物。如上所述，通過(guò)在金屬燃料帶的特定道上施加測(cè)試電壓、并響應(yīng)于所施加的測(cè)試電壓檢測(cè)流過(guò)金屬燃料道部分的電流，來(lái)執(zhí)行每次金屬氧化物測(cè)量。代表在特定采樣周期上所施加的電壓(vapplied)和響應(yīng)電流(iresponse)的數(shù)據(jù)信號(hào)被數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277自動(dòng)地檢測(cè)，并被處理，以產(chǎn)生代表所施加的電壓與響應(yīng)電流比值(vappkied／iresponse)的數(shù)據(jù)要素。該數(shù)據(jù)要素被自動(dòng)地記錄在鏈接到在金屬燃料數(shù)據(jù)管理275內(nèi)保持的標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域的信息結(jié)構(gòu)中。由于該數(shù)據(jù)要素(v／i)提供直接測(cè)量被測(cè)金屬燃料帶上的子區(qū)的電阻，因此，它可與在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上出現(xiàn)的金屬氧化物測(cè)得量精確相關(guān)。如圖2A16所示，該金屬氧化物測(cè)量值(MOM)記錄在如所示鏈接到標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域的信息結(jié)構(gòu)中，求出該區(qū)域上的響應(yīng)電流測(cè)量值。
然后，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277可計(jì)算在時(shí)刻“t”在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上剩余的金屬燃料量(MFAt)，這種計(jì)算是采用下面的信息進(jìn)行的(ⅰ)在時(shí)刻“t”標(biāo)識(shí)的燃料區(qū)域上金屬氧化物的測(cè)得量(MOMt)；和(ⅱ)記錄在金屬燃料帶數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中的先前信息，該信息與當(dāng)每個(gè)金屬燃料區(qū)域處于其完全充電狀態(tài)、其上未形成金屬氧化物時(shí)、該金屬燃料區(qū)域上可用的金屬燃料的最大量(MFAmaximum)有關(guān)。該計(jì)算可數(shù)學(xué)上表述為MFAt=MFAmaximum-MOMt。如圖2A16所示，每個(gè)這樣的數(shù)據(jù)要素被自動(dòng)地記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275內(nèi)的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中。每個(gè)這種記錄的信息結(jié)構(gòu)的地址鏈接到在放電操作期間讀取的標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域ID數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。
在放電操作期間，對(duì)于經(jīng)其傳送金屬燃料帶的數(shù)據(jù)讀取頭38(38’，38’’)自動(dòng)地標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，每ti-ti+1秒執(zhí)行一次上述金屬燃料可用性更新操作。這保證了對(duì)于沿金屬燃料供給帶每個(gè)道上的每個(gè)金屬燃料區(qū)域有一最新的信息結(jié)構(gòu)，該信息結(jié)構(gòu)包含有關(guān)放電參數(shù)、金屬燃料可用性狀態(tài)、金屬氧化物出現(xiàn)狀態(tài)等的信息。
在放電操作期間管理金屬燃料可用性的第二方法根據(jù)第二金屬燃料可用性管理方法，(ⅰ)采用數(shù)據(jù)讀取頭38(38’，38’’)來(lái)標(biāo)識(shí)在金屬氧化物檢測(cè)頭組件下經(jīng)過(guò)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并產(chǎn)生指示其的區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)，(ⅱ)數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)如277自動(dòng)地匯集與各種放電參數(shù)有關(guān)的信息，并計(jì)算與沿特定金屬燃料供給帶的每個(gè)金屬燃料區(qū)域上金屬燃料可用性和金屬氧化物出現(xiàn)有關(guān)的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的原理，該金屬燃料管理方法按照在放電子系統(tǒng)6的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275內(nèi)循環(huán)執(zhí)行的3步驟過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)計(jì)算循環(huán)之后，金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275包含有關(guān)沿(沿任何特定燃料道設(shè)置的)每個(gè)金屬燃料區(qū)域設(shè)置的金屬燃料量的當(dāng)前(最新)信息。有關(guān)金屬燃料帶的每個(gè)可標(biāo)識(shí)區(qū)域的這種信息可被用來(lái)管理金屬燃料可用性，以滿足連接到FCB系統(tǒng)的電負(fù)載的電功率需求；及，在放電操作期間以最佳方式設(shè)定放電參數(shù)。
如圖2A16所示，在每個(gè)采樣瞬間ti，對(duì)沿每個(gè)金屬燃料道(MFTj)的每個(gè)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域(MFZk)記錄信息結(jié)構(gòu)285。最初，金屬燃料帶已經(jīng)完全充電或再充電并裝入到其FCB系統(tǒng)中，并且在該完全充電狀態(tài)中，每個(gè)金屬燃料區(qū)域具有沿其表面出現(xiàn)的最初金屬燃料量。該最初金屬燃料量可以以各種不同方式確定，例如包括關(guān)于金屬燃料帶本身對(duì)這種初始化信息進(jìn)行編碼；在工廠將這種初始化信息預(yù)先記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中，并由數(shù)據(jù)讀取頭38(38’，38’’)讀取沿金屬燃料帶施加的代碼時(shí)自動(dòng)地進(jìn)行初始化；利用采樣金屬氧化物檢測(cè)組件23對(duì)多個(gè)金屬燃料區(qū)域上的值進(jìn)行采樣，或采用任何其他適當(dāng)?shù)募夹g(shù)實(shí)際測(cè)量金屬燃料的最初量。
作為該處理過(guò)程的第一步驟部分，在起始時(shí)刻t0被代表為MFA0的該最初金屬燃料可用量由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)277量化，并記錄在保持在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中如圖2A16所示的信息結(jié)構(gòu)中。盡管可通過(guò)金屬氧化物檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)確定該最初金屬燃料測(cè)量值(MFA0)，在很多應(yīng)用情況下，在對(duì)該帶進(jìn)行已知處理過(guò)程(如，完全再充電)之后采用理論原理來(lái)計(jì)算該測(cè)量值可能是便利的。
該處理過(guò)程的第二步驟涉及的是從最初金屬燃料量MFA0中減去所計(jì)算出的金屬氧化物估計(jì)值MOE0-1，其中，該估計(jì)值對(duì)應(yīng)于在時(shí)間間隔t0-t1之間進(jìn)行的再充電操作期間所產(chǎn)生的金屬氧化物量。在放電操作期間，采用如下匯集到的放電參數(shù)來(lái)計(jì)算金屬氧化物估計(jì)值MOE0-1放電電流iacd、時(shí)段ΔTd和在時(shí)段ΔTd的平均帶區(qū)域速度v0-1。
該處理過(guò)程的第三步驟涉及的是將金屬燃料估計(jì)值MFE0-1加到所計(jì)算出的測(cè)量值(MFA0-MOE0-1)，其中，該估計(jì)值對(duì)應(yīng)于在時(shí)間間隔t0-t1之間進(jìn)行的任何再充電操作期間所產(chǎn)生的金屬氧化物量。要注意的是，在放電操作期間，采用如下匯集到的再充電參數(shù)來(lái)計(jì)算金屬燃料估計(jì)值MFE0-1再充電電流iacr、時(shí)段ΔT和帶區(qū)域速度v0-1。由于該金屬燃料估計(jì)值MFE0-1已經(jīng)預(yù)先計(jì)算出并記錄在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7內(nèi)的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中，因此，系統(tǒng)控制器18必須在放電操作期間從再充電子系統(tǒng)7內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)280中讀出該預(yù)先記錄的信息要素。
然后，上述處理過(guò)程的計(jì)算結(jié)果(即，MFA0-MOE0-1+MFE0-1)被作為新的當(dāng)前金屬燃料量(MFA1)寄放到放電子系統(tǒng)6內(nèi)的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中，該金屬燃料量將在接下來(lái)的金屬燃料可用性更新處理過(guò)程中利用。
在放電操作期間，對(duì)于經(jīng)其傳送金屬燃料帶的數(shù)據(jù)讀取頭38(38’，38’’)自動(dòng)地標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，每ti-ti+1秒執(zhí)行一次上述計(jì)算更新處理過(guò)程。要注意的是，由數(shù)據(jù)讀取頭38(38’，38’’)在放電操作期間匯集到的金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)(區(qū)域ID數(shù)據(jù))的每個(gè)要素被用來(lái)對(duì)金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275和280中的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)位置進(jìn)行尋址，此時(shí)，相關(guān)的信息結(jié)構(gòu)將在數(shù)據(jù)庫(kù)更新操作期間記錄。盡管這些數(shù)據(jù)庫(kù)更新操作在進(jìn)行放電操作的相同時(shí)刻執(zhí)行，但是，在有些應(yīng)用情況下，在形成一些預(yù)定延遲時(shí)段之后再執(zhí)行這些更新操作可能是比較方便的。
放電操作模式期間金屬燃料可用性管理的利用在放電操作期間，在第i個(gè)放電頭上確定的、沿任何特定燃料道計(jì)算出的在任何特定金屬燃料道上出現(xiàn)的金屬燃料估計(jì)值(即，MFTt1-t2)可被用來(lái)實(shí)時(shí)地計(jì)算從第j個(gè)放電頭下游的第(j+1)、第(j+2)、或第(j+n)個(gè)放電頭上金屬燃料的可用性。采用這樣計(jì)算出的測(cè)量值，金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的系統(tǒng)控制器18可實(shí)時(shí)地確定(即，預(yù)期)沿金屬燃料供給帶的哪些金屬燃料區(qū)域包含具有其數(shù)量足以滿足在放電操作期間加到金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6上的瞬間電負(fù)載狀態(tài)的金屬燃料(如，鋅)，并有選擇地將金屬燃料帶推動(dòng)到已知存在金屬燃料的區(qū)域。在沿帶的特定部分存在燃料耗盡間隙的情況下，帶傳送控制子系統(tǒng)可快速地“越過(guò)”存在金屬燃料的這些帶部分。由系統(tǒng)控制器18暫時(shí)增加金屬燃料帶的瞬間速度，可執(zhí)行這些推動(dòng)(或越過(guò))操作，從而，沿特定道的帶支承金屬燃料含量(如，淀積物)可容易用于產(chǎn)生電負(fù)載12所需的電功率。在當(dāng)帶的耗盡部分被傳送經(jīng)過(guò)放電頭組件9時(shí)的這種短時(shí)段期間，裝備有存儲(chǔ)電容器等的放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40能夠用于按照電負(fù)載狀態(tài)的需求調(diào)節(jié)輸出功率。
這種金屬燃料管理能力的另一優(yōu)點(diǎn)是，金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的系統(tǒng)控制器18能夠采用剛好在再充電和放電操作之前的期間在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中匯集和記錄的信息來(lái)控制放電操作期間的放電參數(shù)。
在放電模式期間利用在先前操作模式期間記錄的信息控制放電參數(shù)的裝置在第一說(shuō)明性實(shí)施例的FCB系統(tǒng)中，金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6的系統(tǒng)控制器18能夠采用在先前的再充電和放電操作期間匯集到的、并記錄在圖1的FCB系統(tǒng)的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)中的信息來(lái)自動(dòng)地控制放電參數(shù)。
如圖2B17所示，設(shè)置在放電和再充電子系統(tǒng)6和7中及之間的子系統(tǒng)架構(gòu)和總線276、279和281能夠使金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6中的系統(tǒng)控制器18訪問(wèn)和利用記錄在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7內(nèi)金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的信息。類似地，設(shè)置在放電和再充電子系統(tǒng)6和7中及之間的子系統(tǒng)架構(gòu)和總線能夠使金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的系統(tǒng)控制器18’訪問(wèn)和利用記錄在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6內(nèi)金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275中的信息。下面將解釋這種信息文件和子文件共享能力的優(yōu)點(diǎn)。
在放電操作期間，系統(tǒng)控制器18能夠訪問(wèn)存儲(chǔ)在放電和再充電子系統(tǒng)6和7內(nèi)金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)內(nèi)的各種信息。一個(gè)重要的信息要素與在特定瞬間在沿每個(gè)金屬燃料道每個(gè)金屬燃料區(qū)域當(dāng)前可用的金屬燃料量(即，MFEt)有關(guān)。采用該信息，系統(tǒng)控制器18可確定沿特定帶部分是否有足夠的金屬燃料來(lái)滿足當(dāng)前電功率需求。由于先前的放電操作結(jié)果是沿金屬燃料帶的一個(gè)或多個(gè)或全部燃料道的區(qū)域可能基本上消耗掉，并且因?yàn)樽宰詈蟮姆烹姴僮鞫形丛俪潆?。系統(tǒng)控制器18可預(yù)料到該帶部分傳送經(jīng)過(guò)放電頭內(nèi)之前的這種金屬燃料狀態(tài)。根據(jù)“上游”帶部分的金屬燃料狀態(tài)，系統(tǒng)控制器18響應(yīng)如下(ⅰ)當(dāng)在標(biāo)識(shí)的區(qū)域上出現(xiàn)的燃料薄時(shí)，增加帶速度，而當(dāng)在被傳送經(jīng)過(guò)放電頭的標(biāo)識(shí)的區(qū)域上出現(xiàn)的燃料厚時(shí)，降低帶速度，以滿足電負(fù)載的需求；(ⅱ)當(dāng)在負(fù)載12上檢測(cè)到高負(fù)載狀態(tài)時(shí)，將金屬燃料“富?！钡牡赖年帢O-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)連接到放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40中，而當(dāng)在放電在12上檢測(cè)到低負(fù)載狀態(tài)時(shí)，將金屬燃料“耗盡”的道的陰極-陽(yáng)極連接到該子系統(tǒng)中；(ⅲ)當(dāng)在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上出現(xiàn)薄的金屬燃料時(shí)，增加注入相應(yīng)陰極支承結(jié)構(gòu)中的氧氣量(即，提高其中的pO2)，而當(dāng)在被傳送經(jīng)過(guò)放電頭的標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上出現(xiàn)厚的金屬燃料時(shí)，減少注入相應(yīng)陰極支承結(jié)構(gòu)中的氧氣量；(ⅳ)當(dāng)所檢測(cè)到的其溫度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，控制放電頭的溫度等。應(yīng)理解的是，在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器18可響應(yīng)于標(biāo)識(shí)的燃料區(qū)域上特定道的檢測(cè)狀態(tài)來(lái)以不同方式操作。
再充電模式期間如圖2B17所示，代表再充電參數(shù)(如，iacr，vacr，…，pO2r，H2Or，Tr，vacr／iacr)的數(shù)據(jù)信號(hào)被自動(dòng)地作為輸入提供給金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)275中。在采樣和獲取之后，這些數(shù)據(jù)信號(hào)被處理和轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)要素，然后被寫入例如如圖2B16所示的信息結(jié)構(gòu)286中。與在放電參數(shù)匯集的情況一樣，再充電參數(shù)的每個(gè)信息結(jié)構(gòu)286包括一組數(shù)據(jù)要素，該組數(shù)據(jù)要素被“標(biāo)記時(shí)間”，并與唯一金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)符80(83，86)相關(guān)，該標(biāo)識(shí)符與正被再充電的金屬燃料供給帶(如，盤-盤、盒等)相關(guān)聯(lián)。該唯一金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)符由數(shù)據(jù)讀取頭60(60’，60’’)確定，如圖2B6所示。每個(gè)標(biāo)記時(shí)間的信息結(jié)構(gòu)然后被記錄在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中，如圖2B17所示，用于在將來(lái)的再充電和／或放電操作期間保持、后續(xù)處理和／或訪問(wèn)。
如上所述，在再充電模式期間，由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282采樣和匯集各種類型的信息。這些信息類型例如包括(1)加到每個(gè)再充電頭內(nèi)每個(gè)這樣陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的再充電電壓；(2)在每個(gè)再充電頭內(nèi)陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上提供的電流量(iacr)；(3)被傳送經(jīng)過(guò)再充電頭組件的金屬燃料帶的速度；(4)每個(gè)再充電頭內(nèi)每個(gè)子室中的氧氣濃度(pO2)值；(5)每個(gè)再充電頭內(nèi)每個(gè)陰極-電解質(zhì)界面附近的含水率值(H2O)；和(6)每個(gè)再充電頭的每個(gè)通道內(nèi)的溫度(Tac)。根據(jù)所匯集到的信息，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282能夠容易地計(jì)算系統(tǒng)的各種參數(shù)，例如包括將電流(ir)提供給特定再充電頭內(nèi)特定陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的時(shí)段(Δt)。
在再充電操作期間，實(shí)時(shí)地在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280內(nèi)產(chǎn)生和存儲(chǔ)的信息結(jié)構(gòu)可以多種方式利用。例如，在再充電模式期間獲得的上述電流(iavg)和時(shí)段(ΔT)信息分別以傳統(tǒng)方式以安培和小時(shí)測(cè)量。這些測(cè)量值的乘積(AH)提供了在再充電期間加到沿金屬燃料帶的金屬空氣電池組結(jié)構(gòu)的電荷(-Q)的近似測(cè)量值。因此，在再充電操作期間，所計(jì)算出的“AH”乘積提供了可預(yù)期已在特定瞬間在金屬燃料的標(biāo)識(shí)(即，標(biāo)記)區(qū)域上產(chǎn)生的金屬燃料的近似量。
當(dāng)采用與每個(gè)金屬燃料區(qū)域的瞬間速度(vt)有關(guān)的信息與AH乘積進(jìn)行組合時(shí)，可計(jì)算在加到特定再充電頭內(nèi)特定陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上的電荷(Q)的更精確測(cè)量值。根據(jù)該精確計(jì)算出的“再充電”量，數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)如282可計(jì)算當(dāng)每個(gè)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域以特定帶速度被傳送通過(guò)每個(gè)再充電頭、并以由檢測(cè)到的再充電參數(shù)確定的指定組的再充電狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的金屬燃料量的極精確估計(jì)值。
當(dāng)采用有關(guān)金屬氧化和還原處理的歷史信息時(shí)，金屬燃料帶放電和再充電子系統(tǒng)6和7中的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)能夠分別用來(lái)計(jì)算或確定在沿鋅燃料卡會(huì)出現(xiàn)多少金屬氧化物(如，氧化鋅)用于再充電(即，從氧化鋅轉(zhuǎn)換成鋅)。因此，該信息極有助于執(zhí)行包括例如確定在再充電期間沿每個(gè)金屬燃料區(qū)域出現(xiàn)的金屬氧化物量等的金屬燃料管理功能。
在該說(shuō)明性實(shí)施例中，在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中可采用如將后述的一種或兩種不同方法來(lái)管理金屬氧化物出現(xiàn)處理。
在再充電操作期間管理金屬氧化物出現(xiàn)的第一方法根據(jù)管理金屬氧化物出現(xiàn)的第一方法(ⅰ)采用數(shù)據(jù)讀取頭60(60’，60’’)來(lái)標(biāo)識(shí)在金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’下經(jīng)過(guò)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并產(chǎn)生指示其的區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)，(ⅱ)金屬氧化物檢測(cè)頭組件23’測(cè)量沿每個(gè)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域出現(xiàn)的金屬氧化物數(shù)量。如上所述，通過(guò)在金屬燃料的特定道上施加測(cè)試電壓、并響應(yīng)于所施加的測(cè)試電壓檢測(cè)流過(guò)金屬燃料道部分的電流，來(lái)執(zhí)行每次金屬氧化物測(cè)量。代表在特定采樣周期中所施加的電壓(vapplied)和響應(yīng)電流(iresponse)的數(shù)據(jù)信號(hào)被數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282自動(dòng)地檢測(cè)，并被處理，以產(chǎn)生代表所施加的電壓與響應(yīng)電流比值(vapplied／iresponse)的數(shù)據(jù)要素。該數(shù)據(jù)要素被自動(dòng)地記錄在鏈接到在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的金屬燃料數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)282內(nèi)保持的標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域的信息結(jié)構(gòu)中。由于該數(shù)據(jù)要素(v／i)直接測(cè)量被測(cè)金屬燃料帶上子部分上的電阻，因此，它可與在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上出現(xiàn)的金屬氧化物測(cè)得量精確相關(guān)。如圖2B16所示，該金屬氧化物測(cè)量值(MOM)記錄在如圖所示鏈接到標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域的信息結(jié)構(gòu)中，在特定再充電操作期間，該區(qū)域上進(jìn)行響應(yīng)電流測(cè)量。
然后，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7內(nèi)數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282可計(jì)算在時(shí)刻“t”在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上存在的金屬氧化物量(MOAt)。如圖2B16所示，每個(gè)這種數(shù)據(jù)要素被自動(dòng)地記錄在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)282中的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中。每個(gè)這種記錄的信息結(jié)構(gòu)的地址鏈接到在放電操作期間讀取的標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域ID數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。
在再充電操作期間，對(duì)于由經(jīng)其傳送金屬燃料帶的數(shù)據(jù)讀取頭60(60’，60’’)自動(dòng)地標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，每ti-ti+1秒執(zhí)行一次上述金屬氧化物出現(xiàn)更新過(guò)程。
在再充電操作期間管理金屬燃料出現(xiàn)的第二方法根據(jù)第二金屬燃料可用性管理方法，(ⅰ)采用數(shù)據(jù)讀取頭60(60’，60’’)來(lái)標(biāo)識(shí)在再充電頭組件下經(jīng)過(guò)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，并產(chǎn)生指示其的區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)，(ⅱ)數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)如282自動(dòng)地匯集與各種放電參數(shù)有關(guān)的信息，并計(jì)算與沿特定金屬燃料供給帶的每個(gè)金屬燃料區(qū)域上金屬燃料可用性和金屬氧化物出現(xiàn)有關(guān)的參數(shù)。如將更詳細(xì)地描述的，該金屬燃料管理方法按照在再充電子系統(tǒng)7的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280內(nèi)循環(huán)執(zhí)行的3步驟過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)計(jì)算循環(huán)之后，金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280包含有關(guān)沿(沿任何特定燃料道設(shè)置的)每個(gè)金屬燃料區(qū)域設(shè)置的金屬燃料量的當(dāng)前(最新)信息。有關(guān)金屬燃料帶的每個(gè)可標(biāo)識(shí)區(qū)域的這種信息可被用來(lái)管理金屬氧化物的出現(xiàn)，以有效地轉(zhuǎn)換成其原金屬；及，在再充電操作期間以最佳方式設(shè)定再充電參數(shù)。
如圖2B16所示，在每個(gè)采樣瞬間ti，對(duì)沿每個(gè)金屬燃料道(MFTj)的每個(gè)標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域(MFZk)記錄信息結(jié)構(gòu)286。通常，金屬燃料帶已經(jīng)完全或部分放電并被裝入到其FCB系統(tǒng)中，并且在該放電狀態(tài)下，每個(gè)金屬燃料區(qū)域具有沿其表面出現(xiàn)的最初量的金屬燃料，其不能用來(lái)在FCB系統(tǒng)中產(chǎn)生電功率。該最初金屬燃料量可以以各種不同方式確定，例如包括對(duì)關(guān)于在金屬燃料帶本身的這種初始化信息進(jìn)行編碼；在工廠將這種初始化信息預(yù)先記錄在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)282中，并在由數(shù)據(jù)讀取頭38(38’，38’’)讀取沿金屬燃料帶施加的代碼時(shí)自動(dòng)地進(jìn)行初始化；通過(guò)采用金屬氧化物檢測(cè)組件23’對(duì)多個(gè)金屬燃料區(qū)域上的值進(jìn)行采樣，或采用任何其他適當(dāng)?shù)募夹g(shù)實(shí)際測(cè)量金屬燃料的最初量。
作為該處理過(guò)程的第一步驟部分，在起始時(shí)刻t0可用的并被代表為MFA0的該最初金屬燃料量由數(shù)據(jù)獲取和處理子系統(tǒng)282量化，并記錄在保持在金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)282中如圖2A16所示的信息結(jié)構(gòu)中。盡管可通過(guò)金屬氧化物檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)確定該最初金屬氧化物測(cè)量值(MOA0)，在很多情況下，在對(duì)該帶進(jìn)行已知處理過(guò)程(如，完全放電)之后采用理論原理來(lái)計(jì)算該測(cè)量值可能是便利的。
該處理過(guò)程的第二步驟涉及的是從最初金屬氧化物量MOA0中減去所計(jì)算出的金屬燃料估計(jì)值MFE0-1，其中，所計(jì)算出的金屬燃料估計(jì)值MFE0-1對(duì)應(yīng)于在時(shí)間間隔t0-t1之間進(jìn)行的再充電操作期間所產(chǎn)生的金屬燃料量。在再充電操作期間，采用如下匯集到的再充電參數(shù)來(lái)計(jì)算金屬氧化物估計(jì)值MOE0-1再充電電流iacr、時(shí)段ΔT和帶區(qū)域速度v0-1。
該處理過(guò)程的第三步驟涉及的是將金屬氧化物估計(jì)值MOE0-1加到所計(jì)算出的測(cè)量值(MOA0-MFE0-1)，其中，該估計(jì)值對(duì)應(yīng)于在時(shí)間間隔t0-t1之間進(jìn)行的任何放電操作期間所產(chǎn)生的金屬氧化物量。要注意的是，在再充電操作期間，采用如下匯集到的放電參數(shù)來(lái)計(jì)算金屬燃料估計(jì)值MOE0-1放電電流iacd、時(shí)段ΔTr和該時(shí)段中的平均帶區(qū)域速度v0-1。由于該金屬氧化物估計(jì)值MOE0-1已經(jīng)預(yù)先計(jì)算出并記錄在金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6內(nèi)的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)中，因此，必須在再充電操作期間從金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出該預(yù)先記錄的信息要素。
然后，上述計(jì)算處理過(guò)程的計(jì)算結(jié)果(即，MOA0-MFE0-1+MOEE0-1)被作為新的當(dāng)前金屬化物量(MOA1)寄放到再充電子系統(tǒng)7內(nèi)的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中，該金屬燃料量將在接下來(lái)的金屬氧化物出現(xiàn)更新處理過(guò)程中利用。
在再充電操作期間，對(duì)于由經(jīng)其傳送金屬燃料帶的數(shù)據(jù)讀取頭60(60’，60’’)自動(dòng)地標(biāo)識(shí)的每個(gè)金屬燃料區(qū)域，每ti=ti+1秒執(zhí)行一次上述計(jì)算更新處理過(guò)程。要注意的是，金屬燃料區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)(區(qū)域ID數(shù)據(jù))的每個(gè)要素由數(shù)據(jù)讀取頭60(60’，60’’)在再充電操作期間匯集，并被用來(lái)對(duì)金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)位置進(jìn)行尋址，此時(shí)，相關(guān)的信息結(jié)構(gòu)將在數(shù)據(jù)庫(kù)更新操作期間記錄。盡管這些數(shù)據(jù)庫(kù)更新操作在進(jìn)行再充電操作的相同時(shí)刻執(zhí)行，但是，在有些應(yīng)用情況下，在形成一些預(yù)定延遲時(shí)段之后再執(zhí)行這些更新操作可能是比較方便的。
再充電操作模式期間金屬氧化物出現(xiàn)管理的利用在再充電操作期間，在第i個(gè)再充電頭上確定的、沿任何特定金屬燃料道的、任何特定金屬燃料區(qū)域上出現(xiàn)的金屬氧化物的計(jì)算量(即，MOAt1-t2)可被用來(lái)實(shí)時(shí)地計(jì)算從第j個(gè)再充電頭下游的第(j+1)、第(j+2)、或第(j+n)個(gè)再充電頭上金屬氧化物的出現(xiàn)。采用這樣計(jì)算出的測(cè)量值，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的系統(tǒng)控制器18’可實(shí)時(shí)地確定(即，預(yù)期)沿金屬燃料供給帶的哪些金屬燃料區(qū)域包含需要再充電的金屬氧化物(如，氧化鋅)、以及哪些金屬燃料區(qū)域包含無(wú)需再充電的金屬燃料。對(duì)于需要再充電的這些金屬燃料區(qū)域，系統(tǒng)控制器18’能夠暫時(shí)提高金屬燃料帶的瞬間速度，從而沿特定道的支承金屬氧化物含量(如，淀積物)的帶容易地在再充電頭組件中可用于轉(zhuǎn)換成金屬燃料。
這種金屬燃料管理能力的另一優(yōu)點(diǎn)是，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7中的系統(tǒng)控制器18’能夠采用剛好在放電操作期間之前的期間在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)280中匯集和記錄的信息來(lái)控制再充電操作期間的再充電參數(shù)，逆之亦然。下面將更詳細(xì)地介紹這些優(yōu)點(diǎn)。
在再充電操作期間，所匯集到的信息可被用來(lái)計(jì)算在任何瞬間沿每個(gè)金屬燃料區(qū)域存在的金屬氧化物量的精確測(cè)量值。存儲(chǔ)于在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)280中保持的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中的該信息可由金屬燃料帶放電子系統(tǒng)7的系統(tǒng)控制器18’訪問(wèn)和利用，以控制每個(gè)再充電頭11的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上提供的電流量。理想情況是，選擇電流的幅度，從而保證將估計(jì)量的(在每個(gè)這種區(qū)域上出現(xiàn)的)金屬氧化物轉(zhuǎn)換成其原金屬(如，鋅)。
在再充電模式期間利用在先前操作模式期間記錄的信息控制再充電參數(shù)的裝置在第一說(shuō)明性實(shí)施例的FCB系統(tǒng)中，金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7的系統(tǒng)控制器18’能夠采用在先前的再充電和放電操作期間匯集到的、并記錄在圖1的FCB系統(tǒng)的金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)中的信息來(lái)自動(dòng)地控制再充電參數(shù)。
在再充電操作期間，金屬燃料再充電子系統(tǒng)7中的系統(tǒng)控制器18’能夠訪問(wèn)存儲(chǔ)在金屬燃料數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)275內(nèi)的各種類型的信息。存儲(chǔ)在其中的一個(gè)重要的信息要素與在特定瞬間在沿特定金屬燃料道的每個(gè)金屬燃料區(qū)域上當(dāng)前存在的金屬氧化物量(即，MOEt)有關(guān)。采用該信息，系統(tǒng)控制器18’可精確地確定沿帶的特定部分何處出現(xiàn)金屬氧化物淀積物，從而能夠向其推動(dòng)金屬燃料帶，以便有效和快速地執(zhí)行再充電操作。系統(tǒng)控制器18’可預(yù)料到被傳送經(jīng)過(guò)再充電頭的帶的部分之前的這種金屬燃料狀態(tài)。根據(jù)帶的“上游”部分的金屬氧化物狀態(tài)，該說(shuō)明性實(shí)施例的系統(tǒng)控制器18’可響應(yīng)如下(ⅰ)當(dāng)在標(biāo)識(shí)的區(qū)域上出現(xiàn)的金屬氧化物薄時(shí)，增加帶速度，而當(dāng)其上出現(xiàn)的金屬氧化物厚時(shí)，降低帶速度；(ⅱ)在長(zhǎng)時(shí)間再充電期間，將金屬氧化物“富裕”的道的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)連接到再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92中，而在短時(shí)間再充電期間，從該子系統(tǒng)連接金屬氧化物“耗盡”的道；(ⅲ)增加從具有在標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上出現(xiàn)的形成厚金屬氧化物結(jié)構(gòu)的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的氧氣抽空速率，并且減少?gòu)木哂性诒粋魉屯ㄟ^(guò)再充電頭的標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域上出現(xiàn)的薄金屬氧化物結(jié)構(gòu)的陰極-陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的氧氣抽空速率；(ⅳ)當(dāng)所檢測(cè)到的其溫度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，控制再充電頭的溫度等。應(yīng)理解的是，在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器18’可響應(yīng)于標(biāo)識(shí)的燃料區(qū)域上特定道的檢測(cè)狀態(tài)來(lái)以不同方式操作。
本發(fā)明金屬燃料帶FCB系統(tǒng)的第二說(shuō)明性實(shí)施例本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的第二說(shuō)明性實(shí)施例示于圖3A中。如圖所示，該FCB系統(tǒng)100包括多個(gè)子系統(tǒng)，即上述金屬燃料帶帶裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)2，用于在其帶裝盒裝入和卸載操作模式期間分別將金屬燃料帶盒式裝置3裝入和卸載到FCB系統(tǒng)中；上述金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)4，用于在其放電和再充電操作模式期間將金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)；和上述金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7，用于在再充電操作模式期間，以電化學(xué)方式對(duì)氧化的金屬燃料帶的各部分進(jìn)行再充電(即，還原)。有關(guān)這些子系統(tǒng)中的每個(gè)的細(xì)節(jié)以參照?qǐng)D1所示FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例進(jìn)行了描述。圖1和3所示系統(tǒng)的主要區(qū)別在于圖3的系統(tǒng)不具有金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6，從而起再充電器的作用，而不起放電(即，功率產(chǎn)生)裝置的作用。
本發(fā)明金屬燃料帶FCB系統(tǒng)的第三說(shuō)明性實(shí)施例金屬空氣FCB系統(tǒng)的第三說(shuō)明性實(shí)施例示于圖3B中。如圖所示，該FCB系統(tǒng)101包括多個(gè)子系統(tǒng)，即金屬燃料帶帶裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)2，用于將金屬燃料帶盒式裝置4裝入和卸載到FCB系統(tǒng)中；金屬燃料帶傳送子系統(tǒng)7，用于在其放電和再充電操作模式期間將金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)；和金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)7，用于在再充電操作模式期間，以電化學(xué)方式對(duì)氧化的金屬燃料帶的各部分進(jìn)行再充電(即，還原)。有關(guān)這些子系統(tǒng)中的每個(gè)的細(xì)節(jié)以參照?qǐng)D1所示FCB系統(tǒng)的第一說(shuō)明性實(shí)施例進(jìn)行了描述。圖3A和3B所示系統(tǒng)的主要區(qū)別在于圖3B的系統(tǒng)能夠?qū)饘偃剂虾惺窖b置3進(jìn)行再充電，該金屬燃料盒式裝置可包括一部件或兩個(gè)放電頭，以及與金屬燃料帶放電子系統(tǒng)6關(guān)聯(lián)的其他部件。
本發(fā)明金屬燃料帶FCB系統(tǒng)的第四說(shuō)明性實(shí)施例在圖4至5B中，公開了FCB系統(tǒng)的第四實(shí)施例。該系統(tǒng)420是圖1系統(tǒng)的混合型，其中，將放電和再充電頭組件組合成能夠同時(shí)進(jìn)行放電和再充電操作的單個(gè)組件。如圖4所示，F(xiàn)CB系統(tǒng)420包括帶傳送子系統(tǒng)2、盤裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)2、混合型金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)425。帶傳送子系統(tǒng)4和帶裝盒裝入／卸載子系統(tǒng)2基本上類似于參照?qǐng)D1、3A和3B所示第一、第二和第三說(shuō)明性實(shí)施例描述的子系統(tǒng)，因此將不再進(jìn)行描述，以免妨礙對(duì)本發(fā)明的理解。圖4中所采用的混合型金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)425與前述各子系統(tǒng)完全不同，因此將對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步描述。
如圖5A1和5A2所示，金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)425包括放電頭子組件9’、再充電頭子組件11’、放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40、和圖1的FCB系統(tǒng)中所采用的那種類型的再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)。放電和再充電頭子組件9’和11’安裝在公共放電／再充電傳送子系統(tǒng)424上，該子系統(tǒng)424功能等效于圖2A3和2A4中公開的放電頭傳送子系統(tǒng)24和再充電傳送子系統(tǒng)24’。放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)和再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的功能類似于上述公開的功能。混合型金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)425的系統(tǒng)總線架構(gòu)示于圖5B中，其在很多方面類似于圖2B17中所示的架構(gòu)。
在圖5A1和5A2中所示的說(shuō)明性實(shí)施例中，再充電頭子組件11’的再充電表面面積明顯大于放電頭子組件9’的放電表面面積，以便保證快速再充電操作。每個(gè)陰極-電解質(zhì)結(jié)構(gòu)9’和11’的端子連接到陰極-電解質(zhì)端子配置子系統(tǒng)426，該子系統(tǒng)426可被編程，將頭9’和11’的端子按照當(dāng)前任何特定應(yīng)用情況的需要配置成起放電頭或再充電頭的作用?？删幊剃帢O-電解質(zhì)端子配置子系統(tǒng)426可由系統(tǒng)控制器18控制，并由圖1的FCB系統(tǒng)的放電和再充電子系統(tǒng)6和7中采用的多個(gè)支持子系統(tǒng)圍繞。
在金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)425中的特定頭被配置成起放電頭作用的情況下，加壓的空氣將被泵入其陰極結(jié)構(gòu)中，以在放電模式期間增加其中的pO2，同時(shí)，其輸出端連接到放電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)40的輸入端，如圖5A1和5A2所示。在金屬燃料帶放電／再充電子系統(tǒng)425中的特定頭被配置成起再充電頭作用的情況下，加壓的空氣將被從其陰極結(jié)構(gòu)抽出，以在再充電模式期間減少其中的pO2，同時(shí)，其輸入端連接到再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)92的輸入端，如圖5A1和5A2所示。該混合型架構(gòu)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即在需要長(zhǎng)期產(chǎn)生高功率的應(yīng)用情況下，能夠采用多個(gè)放電頭；而在需要極快速再充電操作時(shí)，能夠采用多個(gè)再充電頭；并且，在必須滿足適當(dāng)?shù)碾娯?fù)載需求時(shí)，能夠同時(shí)進(jìn)行放電和再充電操作。
本發(fā)明金屬空氣FCB系統(tǒng)的各附加實(shí)施例在上述FCB系統(tǒng)中，多個(gè)放電頭和多個(gè)再充電頭已具有這些特征所提供的所述優(yōu)點(diǎn)。但應(yīng)理解的是，本發(fā)明的FCB系統(tǒng)被給制成僅單個(gè)放電頭，或該單個(gè)放電頭與一個(gè)或多個(gè)再充電頭組合，或者，被制成為僅單個(gè)再充電頭，或該單個(gè)再充電頭與一個(gè)或多個(gè)放電頭組合。
在上述FCB系統(tǒng)中，放電頭和再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)如圖所示為平面或大致平面結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)相對(duì)于陽(yáng)極接觸電極或部件基本上靜止，而金屬燃料(即，陽(yáng)極)材料或者(ⅰ)相對(duì)于圖4和6中所示本發(fā)明金屬燃料帶實(shí)施例中的陰極結(jié)構(gòu)靜止；或者(ⅱ)相對(duì)于圖1、2、3和8中所示本發(fā)明金屬燃料帶實(shí)施例中的陰極結(jié)構(gòu)移動(dòng)。
但是，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的金屬空氣FCB系統(tǒng)設(shè)計(jì)不限于采用平面靜止陰極結(jié)構(gòu)，而是可以采用一個(gè)或多個(gè)柱形陰極結(jié)構(gòu)另外構(gòu)成，適于在放電和／或再充電操作期間相對(duì)于金屬燃料帶或金屬燃料卡旋轉(zhuǎn)和與之建立離子接觸，同時(shí)還執(zhí)行陰極結(jié)構(gòu)必須能夠在金屬空氣FCB系統(tǒng)中執(zhí)行的所有電化學(xué)功能。這些替代的陰極結(jié)構(gòu)更詳細(xì)地公開于1998年7月3日提交的序列號(hào)為09／110，761的題為“用于改善體積功率密度的采用多個(gè)移動(dòng)陰極結(jié)構(gòu)的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)(METAL-AIR FUEL CELL BATTERY SYSTEM EMPLOYING APLURALITY OF MOVING CATHODE STRUCTURES FOR IMPROVEDVOLUMETRIC POWER DENSITY)”的同時(shí)待審專利申請(qǐng)；和1998年7月3日提交的序列號(hào)為09／110，762的題為“(采用金屬燃料帶和低摩擦陰極結(jié)構(gòu)的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng))METAL-AIR FUEL CELL BATTERY SYSTEMEMPLOYING METAL-RUEL TAPE AND LOW-FRICTION CATHODESTRUCTURES”的同時(shí)待審專利申請(qǐng)，各專利全部引用于此，以資參考。要注意的是，可采用與用來(lái)構(gòu)成上述平面靜止陰極結(jié)構(gòu)的技術(shù)相同的技術(shù)可易于適應(yīng)于柱形狀的陰極結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)被實(shí)現(xiàn)為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的中空的透氣支承管，并如上所述帶有通常設(shè)置有相同電荷匯集子結(jié)構(gòu)的陰極結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的這些替換實(shí)施例中，設(shè)置在柱形旋轉(zhuǎn)陰極結(jié)構(gòu)和被傳送的金屬燃料帶之間的離子導(dǎo)電介質(zhì)能夠以多種不同方式實(shí)現(xiàn)，例如(1)附著到旋轉(zhuǎn)的陰極的外表面上的固態(tài)注入電解質(zhì)的凝膠體或其他介質(zhì)；(2)附著到布置為與旋轉(zhuǎn)的柱形陰極結(jié)構(gòu)離子接觸的傳送的金屬燃料帶表面上的固態(tài)注入電解質(zhì)的凝膠體或其他介質(zhì)；(3)帶狀結(jié)構(gòu)，包括包含固態(tài)離子導(dǎo)電介質(zhì)的柔性多孔襯底，可在放電和／或再充電操作期間相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的柱形陰極結(jié)構(gòu)和移動(dòng)的金屬燃料帶傳送；或(4)液體型離子導(dǎo)電介質(zhì)(如，電解質(zhì))，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)的陰極結(jié)構(gòu)和傳送的金屬燃料帶(卡)之間，以便能夠在放電和再充電操作期間在陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行離子電荷傳送。
采用上述類型的固態(tài)離子導(dǎo)電帶狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)特別優(yōu)點(diǎn)是，它在傳送的金屬燃料帶和其旋轉(zhuǎn)的柱形陰極結(jié)構(gòu)之間形成“無(wú)摩擦”接觸，從而減少了傳送金屬燃料帶所需的電功率量，并且在操作期間使對(duì)FCB系統(tǒng)中陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的磨損、破裂和破壞達(dá)到最小。
在將多個(gè)陰極柱體或帶安裝到陣列狀結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，如1998年7月3日伸請(qǐng)人提交的序列號(hào)為09／110，762的題為“(采用金屬燃料帶和低摩擦陰極結(jié)構(gòu)的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng))METAL-AIR FUEL CELL BATTERY SYSTEMEMPLOYING METAL-RUEL TAKE AND LOW-FRICTION CATHODESTRUCTURES”的同時(shí)待審專利申請(qǐng)所述，可從占據(jù)較小空間的形體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生極高的電功率輸出，從而與現(xiàn)有技術(shù)的FCB系統(tǒng)相比有大量?jī)?yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明FCB子系統(tǒng)的應(yīng)用通常，任何上述FCB系統(tǒng)可與其他子系統(tǒng)集成在一起，以便提供電功率產(chǎn)生系統(tǒng)(或電站)，其中采用系統(tǒng)內(nèi)的金屬燃料帶的實(shí)時(shí)管理，來(lái)滿足AC和／或DC電負(fù)載的峰值功率要求，同時(shí)不犧牲可靠性或工作效率。
為了解釋，本發(fā)明的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)700適于圖6A中，它被置入在電動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)或車輛701中，它被實(shí)現(xiàn)為電動(dòng)汽車、火車、卡車、摩托車或任可其他類型的采用一個(gè)或多個(gè)本領(lǐng)域內(nèi)所熟知的AC和／或DC電動(dòng)負(fù)載(例如，電機(jī))的車輛。在圖6B中，顯示出電功率產(chǎn)生系統(tǒng)700被實(shí)現(xiàn)為固定電站。在每種布置情況下，所示功率產(chǎn)生系統(tǒng)700具有連接到其的輔助和混合電源702、703和704。一般，電功率產(chǎn)生系統(tǒng)700可被配置成產(chǎn)生DC功率，以提供給如圖6A中所示的一個(gè)或多個(gè)DC型電負(fù)載702，或產(chǎn)生AC功率，以提供給圖6B中所示的一個(gè)或多個(gè)AC型電負(fù)載。下面將描述這些系統(tǒng)實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例。
如圖7A所示，電功率產(chǎn)生系統(tǒng)700的第一實(shí)施例包括輸出DC電力母線結(jié)構(gòu)706，用于將DC電源提供給多個(gè)所連接的電負(fù)載707A-707D；金屬空氣FCB(子)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)708A至708D，其每個(gè)利用輸出功率控制子系統(tǒng)40(圖2A3中所示)連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)706，從而能夠給DC電力母線結(jié)構(gòu)提供DC電功率；輸出電壓控制子系統(tǒng)709，以可操作方式連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)706，用于控制(調(diào)節(jié))其輸出電壓；負(fù)載檢測(cè)電路710，以可操作方式連接到輸出DC電力母線結(jié)構(gòu)706，用于檢測(cè)沿DC電力母線的實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)，并產(chǎn)生代表沿DC電力母線結(jié)構(gòu)的負(fù)載狀態(tài)的輸入信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)(例如，具有RAM／ROM／EPROM的微計(jì)算機(jī))711，用于控制該網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)FCB子系統(tǒng)的操作(例如，利用分別在放電／再充電操作模式期間控制放電／再充電參數(shù)，并實(shí)時(shí)地從特定FCB子系統(tǒng)匯集金屬燃料和金屬氧化物指示數(shù)據(jù))；FCB子系統(tǒng)控制總線結(jié)構(gòu)712，它通過(guò)其輸入／輸出子系統(tǒng)41以可操作方式連接到每個(gè)FCB子系統(tǒng)708至708H(如圖2A3所示)，并用于將金屬燃料指示數(shù)據(jù)從FCB子系統(tǒng)傳送到網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711，并且在功率產(chǎn)生操作期間，將控制信號(hào)從網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711傳送到FCB子系統(tǒng)；基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理子系統(tǒng)(例如，關(guān)聯(lián)型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))713，以可操作方式連接到網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711，用于存儲(chǔ)代表沿連接在該系統(tǒng)中的母線(總線)結(jié)構(gòu)706和712之間的每個(gè)FCB子系統(tǒng)每個(gè)金屬燃料道的每個(gè)區(qū)域出現(xiàn)的金屬燃料(和金屬氧化物)的量的信息；輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714，用于在再充電期間將從輔助和混合電源702、703、704和704’產(chǎn)生的DC功率提供給FCB子系統(tǒng)707A-707H；和輸入電壓控制子系統(tǒng)715，用于控制沿輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714的輸入電壓。
通常，可將這里所公開的任何一種FCB子系統(tǒng)可置入到上述電功率提供網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)將其輸入／輸出子系統(tǒng)41(圖2A3中所示)連接到FCB子系統(tǒng)控制總線結(jié)構(gòu)712，并將其輸出功率控制子系統(tǒng)40(圖2A3中)連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)706，可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)每個(gè)FCB子系統(tǒng)的接入。另外，每個(gè)FCB子系統(tǒng)包括金屬燃料再充電子系統(tǒng)7，用于在網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711的總體控制下，對(duì)金屬燃料道再充電。
圖7B中代表了本發(fā)明電功率產(chǎn)生系統(tǒng)的一替代實(shí)施例。在該替代實(shí)施例中，在輸出DC電力母線結(jié)構(gòu)706與輸出AC電力母線結(jié)構(gòu)717之間設(shè)置一DC-DC功率轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)716，以可控制方式，將多個(gè)AC型電負(fù)載707A和707D連接到該子系統(tǒng)。在這種本發(fā)明替代實(shí)施例中，提供給DC電力母線結(jié)構(gòu)706的DC電源被轉(zhuǎn)換成AC電源，該電源又被提供給AC電力母線結(jié)構(gòu)717。為了沿AC電力母線結(jié)構(gòu)717控制輸出電壓，設(shè)置輸出電壓控制單元709。提供給AC總線結(jié)構(gòu)717的AC電源被提供給連接到其上的AC電負(fù)載。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，金屬燃料管理子系統(tǒng)713包括一關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它包括用于保持多個(gè)數(shù)據(jù)表格的裝置，這些數(shù)據(jù)表格包含代表沿電功率產(chǎn)生系統(tǒng)中每個(gè)FCB子系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)金屬燃料道的每個(gè)區(qū)域的可用金屬燃料(金屬氧化物出現(xiàn))量的信息。在圖7C中，示意性地描述了這些數(shù)據(jù)表格，當(dāng)從各個(gè)FCB子系統(tǒng)產(chǎn)生電功率時(shí)，在放電模式期間，在每個(gè)子系統(tǒng)中自動(dòng)地產(chǎn)生金屬燃料指示數(shù)據(jù)，而在再充電操作模式期間產(chǎn)生金屬氧化物出現(xiàn)數(shù)據(jù)。這些表格的信息字段的細(xì)節(jié)示于圖2B16中，如上所述。
在許多應(yīng)用中，可能希望管理每個(gè)FCB子系統(tǒng)707A至707D中金屬燃料的消耗，從而這些FCB子系統(tǒng)中的每個(gè)在每一瞬間具有基本上相同量的可用金屬燃料。該金屬燃料均衡原理是由網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711通過(guò)這些下述功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的(1)使負(fù)載檢測(cè)子系統(tǒng)710檢測(cè)沿DC電力母線結(jié)構(gòu)的實(shí)際負(fù)載狀態(tài)；(2)響應(yīng)于所檢測(cè)到的負(fù)載狀態(tài)，使特定FCB子系統(tǒng)(708A-708B)產(chǎn)生電功率，并將該電功率提供給輸出DC電力母線結(jié)構(gòu)706；(3)采用基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理(數(shù)據(jù)庫(kù))子系統(tǒng)713，管理這些FCB子系統(tǒng)中金屬燃料帶可用性和金屬氧化物的出現(xiàn)；和(4)有選擇地使所選FCB子系統(tǒng)中的金屬燃料道進(jìn)行放電(并且，另外對(duì)其金屬氧化物有選擇地再充電)，從而按照平均時(shí)間基本上均衡每個(gè)FCB子系統(tǒng)內(nèi)的金屬燃料可用性。可采用計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)所熟知的直接方式編程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)該方法。
可參照?qǐng)D8以示例方式來(lái)最佳地理解使網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711執(zhí)行對(duì)每個(gè)FCB子系統(tǒng)的“金屬燃料均衡”所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。
通常，由其電功率系統(tǒng)產(chǎn)生的電功率量取決于連接到該系統(tǒng)的電負(fù)載所需的電功率量。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在編程的網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711的控制下使附加的金屬空氣FCB子系統(tǒng)產(chǎn)生電功率并將該電功率提供給輸出電力母線結(jié)構(gòu)706(或在AC負(fù)載情況下的717)，實(shí)現(xiàn)增加該系統(tǒng)輸出的電功率。例如，考慮電源系統(tǒng)在其DC電力母線結(jié)構(gòu)706和FCB子系統(tǒng)控制總線結(jié)構(gòu)712之間連接有8個(gè)FCB子系統(tǒng)的情況。在該示例中，將每個(gè)FCB子系統(tǒng)707A至708D隱喻地視為能夠作功的動(dòng)力裝置內(nèi)的“動(dòng)力缸”是有益的。因此，考慮到本發(fā)明的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)(或電站)的情況，其中配置在一起的8個(gè)FCB子系統(tǒng)(即，動(dòng)力缸)被置入在電動(dòng)汽車等車輛中的結(jié)構(gòu)中，如圖6A所示。在這種情況下，能夠在任何瞬間產(chǎn)生電功率的FCB子系統(tǒng)(即，動(dòng)力缸)的數(shù)目取決于加到安裝在汽車701上的電功率產(chǎn)生設(shè)備上的電負(fù)載。因此，當(dāng)汽車沿一平坦水平的路面行進(jìn)或行進(jìn)在下坡路上時(shí)，可理解的是，網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711僅啟動(dòng)一個(gè)或幾個(gè)FCB子系統(tǒng)(即，動(dòng)力缸)，而當(dāng)行進(jìn)在上坡路或超過(guò)另一輛汽車時(shí)，子系統(tǒng)711啟動(dòng)多個(gè)或全部FCB子系統(tǒng)(即，動(dòng)力缸)，以便滿足由這些運(yùn)行狀態(tài)的功率需求。不管安裝在車輛上的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)的負(fù)載狀態(tài)如何，根據(jù)上述金屬燃料均衡原理，每個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)708A至708H中的金屬燃料平均消耗率將按照平均時(shí)間基本上相等，從而，按照平均時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711將在每個(gè)FCB子系統(tǒng)708A至708H中可用于放電的金屬燃料量保持為基本相等。
在該替代實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)控制總線711執(zhí)行控制處理(即，算法)，它被設(shè)計(jì)成接收各種輸入?yún)?shù)，并產(chǎn)生各種輸出參數(shù)，從而本發(fā)明的控制處理自動(dòng)地執(zhí)行。控制處理中的輸入?yún)?shù)包括與下列有關(guān)的數(shù)據(jù)(ⅰ)由安裝在電動(dòng)車輛上的負(fù)載檢測(cè)子系統(tǒng)710或其他傳感器檢測(cè)到的負(fù)載狀態(tài)(如，電機(jī)的RPM、車速等)；(ⅱ)沿每個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)金屬燃料的每個(gè)區(qū)域的可用金屬燃料量；(ⅲ)沿每個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)金屬燃料的每個(gè)區(qū)域的金屬氧化物出現(xiàn)量；(ⅳ)與每個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的放電參數(shù)；和(ⅴ)與每個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的再充電參數(shù)(當(dāng)其中提供再充電模式時(shí))。該控制處理中的輸出參數(shù)包括用于控制下列情況的控制數(shù)據(jù)(ⅰ)在放電操作期間的任何瞬間應(yīng)啟動(dòng)哪組金屬空氣FCB子系統(tǒng)；(ⅱ)在任何瞬間，在所啟動(dòng)的金屬空氣FCB子系統(tǒng)中哪些金屬燃料區(qū)域應(yīng)放電；(ⅲ)在任何瞬間，應(yīng)如何在每個(gè)啟動(dòng)的金屬空氣FCB子系統(tǒng)中控制放電參數(shù)；(ⅳ)在再充電操作的任何瞬間，應(yīng)啟動(dòng)哪組金屬空氣FCB子系統(tǒng)；(ⅴ)在任何瞬間，在所啟動(dòng)的金屬空氣FCB子系統(tǒng)中哪些金屬燃料區(qū)域應(yīng)再充電；和(ⅵ)，在任何瞬間，在每個(gè)啟動(dòng)金屬空氣FCB子系統(tǒng)中，應(yīng)如何控制再充電參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)711可采用被編程為以直接方式執(zhí)行上述功能的微計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單方式置入在主機(jī)系統(tǒng)(如，車輛701)中。
要注意的是，在圖6A至7C中所示的說(shuō)明性實(shí)施例中，每個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)708A至708H具有放電模式操作和再充電模式操作。因此，當(dāng)相應(yīng)的金屬空氣FCB子系統(tǒng)不按其放電(功率產(chǎn)生)模式操作啟動(dòng)時(shí)，本發(fā)明的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)(即，電站)能夠?qū)饘偃剂?帶)的所選區(qū)域再充電。根據(jù)本發(fā)明的該方面，可采用圖6A和6B中所示的輔助發(fā)電機(jī)(如，交流發(fā)電機(jī)，由固定電源供電等)702、703和／或混合型電功率產(chǎn)生器(如，光電池、熱電池裝置等)704、704’，來(lái)產(chǎn)生提供給圖7A中所示的系統(tǒng)的輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714的電功率。要注意的是，當(dāng)在所啟動(dòng)的FCB子系統(tǒng)的再充電期間，輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714被設(shè)計(jì)成從輔助或混合型電源702、703、704和704’接收DC電功率，并將其提供給置入在所啟動(dòng)的金屬空氣FCB子系統(tǒng)708A至708H中的金屬燃料再充電子系統(tǒng)7，以進(jìn)行放電操作，而主機(jī)車輛(如，汽車)711處于運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，按情況而定。當(dāng)對(duì)金屬燃料帶再充電而車輛靜止時(shí)，來(lái)自固定電源(如，功率插座)的電功率可被作為輸入提供給輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714，用于對(duì)所啟動(dòng)的FCB子系統(tǒng)中的金屬燃料再充電。
上述本發(fā)明的FCB系統(tǒng)可被用于對(duì)包括但不限于草坪剪草機(jī)、單獨(dú)的便攜式發(fā)電機(jī)、車輛系統(tǒng)、額定200kW放電系統(tǒng)的各種類型的電路、裝置和系統(tǒng)供電。
盡管上面已詳細(xì)描述了本發(fā)明的各個(gè)方面，當(dāng)應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將根據(jù)本發(fā)明公開來(lái)對(duì)這些說(shuō)明性實(shí)施例易于進(jìn)行改進(jìn)。所有這些改進(jìn)和變化均被認(rèn)為落入由所附本發(fā)明權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍和構(gòu)思中。
權(quán)利要求
1．一種具有放電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料供給帶，卷繞在一供帶主軸上，并收卷在收帶主軸上，并具有沿所述金屬燃料帶的長(zhǎng)度方向預(yù)定的多個(gè)區(qū)域；電源端，用于將從所述金屬燃料供給帶產(chǎn)生的電功率以規(guī)定的輸出電壓提供給電負(fù)載；放電頭組件，用于在所述放電操作模式期間當(dāng)所述金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)所述放電頭組件時(shí)，從所述金屬燃料供給帶產(chǎn)生電功率；雙向帶傳送機(jī)構(gòu)，用于按相對(duì)于所述放電頭組件的所選速率和方向，將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)所述放電頭組件；金屬燃料確定裝置，用于在所述放電操作模式期間，確定沿金屬燃料帶的所述區(qū)域的金屬燃料的可用性；和控制裝置，用于響應(yīng)于所述燃料確定裝置，來(lái)控制所述雙向帶傳送機(jī)構(gòu)。
2．如權(quán)利要求1所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，將所述金屬燃料帶按一相對(duì)于所述放電頭組件的速率和方向傳送經(jīng)過(guò)所述放電頭組件，所述速率和方向保證了沿所述金屬燃料帶出現(xiàn)足夠量的金屬燃料來(lái)用于在所述電源端上產(chǎn)生電功率。
3．如權(quán)利要求1所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述放電頭組件包括陰極支承結(jié)構(gòu)，用于支承透氧氣的導(dǎo)電陰極部件；陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)，用于支承導(dǎo)電的陽(yáng)極接觸部件，以建立與所述金屬燃料帶的電接觸；和離子介質(zhì)，用于在所述導(dǎo)電陰極部件和與所述放電頭組件關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電陽(yáng)極接觸部件之間提供離子源。
4．如權(quán)利要求3所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述雙向帶傳送裝置包括這樣一裝置，用于將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)所述陰極支承結(jié)構(gòu)和所述陽(yáng)極接觸部件，同時(shí)將所述離子介質(zhì)設(shè)置在所述金屬燃料帶和所述導(dǎo)電陰極部件之間。
5．如權(quán)利要求1所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述供帶主軸和所述收帶主軸由一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
6．如權(quán)利要求5所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述原動(dòng)機(jī)是電機(jī)。
7．如權(quán)利要求1所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，要放電的所述金屬燃料供給帶包括多個(gè)金屬燃料道，用于從金屬空氣電池組系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
8．如權(quán)利要求1所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，沿所述金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的預(yù)定的金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域采用光學(xué)或磁裝置標(biāo)記上數(shù)字代碼，用于在所述放電操作模式期間記錄與放電有關(guān)的數(shù)據(jù)并計(jì)算沿所述金屬燃料供給帶的金屬燃料可用性。
9．如權(quán)利要求8所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述與放電有關(guān)的數(shù)據(jù)被記錄在一存儲(chǔ)裝置中。
10．如權(quán)利要求9所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)裝置以可操作方式連接到所述控制裝置。
11．一種具有再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括電源端，用于以規(guī)定的輸入電壓接收從電源提供的電功率；金屬燃料供給帶，卷繞在一供帶主軸上，并收卷在收帶主軸上，并具有沿所述金屬燃料帶的長(zhǎng)度方向的預(yù)定的多個(gè)區(qū)域；再充電頭組件，用于在所述再充電操作模式期間當(dāng)所述金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)所述再充電頭組件時(shí)，從所述電源接收電功率；雙向帶傳送機(jī)構(gòu)，用于按相對(duì)于所述再充電頭組件的所選速率和方向，將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)所述再充電頭組件；金屬氧化物確定裝置，用于在所述再充電操作模式期間，確定沿金屬燃料帶的所述區(qū)域的金屬氧化物的出現(xiàn)；和控制裝置，用于響應(yīng)于所述氧化物確定裝置，來(lái)控制所述雙向帶傳送機(jī)構(gòu)。
12．如權(quán)利要求11所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，將所述金屬燃料帶按一相對(duì)于所述再充電頭組件的速率和方向傳送經(jīng)過(guò)所述再充電頭組件，所述速率和方向保證了沿所述金屬燃料帶出現(xiàn)足夠量的金屬氧化物用于在所述再充電操作期間轉(zhuǎn)換成金屬燃料。
13．如權(quán)利要求11所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述再充電頭組件包括陰極支承結(jié)構(gòu)，用于支承透氧氣的導(dǎo)電陰極部件；陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)，用于支承導(dǎo)電的陽(yáng)極接觸部件，以建立與所述金屬燃料帶的電接觸；和離子介質(zhì)，用于在所述導(dǎo)電陰極部件和與所述再充電頭組件關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電陽(yáng)極接觸部件之間提供離子源。
14．如權(quán)利要求11所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述雙向帶傳送裝置包括這樣一裝置，用于將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)所述陰極支承結(jié)構(gòu)和所述陽(yáng)極接觸部件，同時(shí)將所述離子介質(zhì)設(shè)置在所述金屬燃料帶和所述導(dǎo)電陰極部件之間。
15．如權(quán)利要求11所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述供帶主軸和所述收帶主軸由一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
16．如權(quán)利要求15所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述原動(dòng)機(jī)是電機(jī)。
17．如權(quán)利要求11所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，要再充電的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，用于從所述金屬空氣電池組系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
18．如權(quán)利要求11所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，沿所述金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的預(yù)定的金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域采用光學(xué)或磁裝置標(biāo)記上數(shù)字代碼，用于在所述再充電操作模式期間記錄與再充電有關(guān)的數(shù)據(jù)并計(jì)算沿所述金屬燃料供給帶的金屬氧化物的出現(xiàn)。
19．如權(quán)利要求18所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述與再充電有關(guān)的數(shù)據(jù)被記錄在一存儲(chǔ)裝置中。
20．如權(quán)利要求19所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)裝置以可操作方式連接到所述控制裝置。
21．一種具有放電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括帶傳送機(jī)構(gòu)，用于以雙向方式將金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)一放電頭組件；金屬燃料管理裝置，用于自動(dòng)地管理沿所述金屬燃料帶的金屬燃料的可用性，以便在所述放電操作模式期間改善所述系統(tǒng)的性能。
22．一種具有再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括帶傳送機(jī)構(gòu)，用于以雙向方式將金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)一再充電頭組件；金屬氧化物管理裝置，用于自動(dòng)地管理沿所述金屬燃料帶的金屬氧化物的出現(xiàn)，以便在所述再充電操作模式期間改善所述系統(tǒng)的性能。
23．一種從具有放電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)產(chǎn)生電功率的方法，包括下列步驟(a)提供金屬燃料帶，所述金屬燃料帶卷繞在一供帶主軸上，并收卷在收帶主軸上，并具有沿所述金屬燃料帶的長(zhǎng)度方向的預(yù)定的多個(gè)區(qū)域；(b)在所述放電操作模式期間，當(dāng)所述金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)一放電頭組件時(shí)，從所述金屬燃料供給帶產(chǎn)生電功率；(c)按相對(duì)于所述放電頭組件的所選速率和方向，將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)所述放電頭組件；(d)在所述放電操作模式期間，確定沿金屬燃料帶的所述預(yù)定區(qū)域的金屬燃料的可用性；和(e)響應(yīng)于步驟(d)中的金屬燃料確定，來(lái)控制步驟(c)中的所述雙向帶傳送，從而將金屬燃料帶按一相對(duì)于所述放電頭組件的速率和方向傳送經(jīng)過(guò)所述放電頭組件，所述速率和方向保證了沿所述金屬燃料帶出現(xiàn)足夠量的金屬燃料，來(lái)用于從所述金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)產(chǎn)生電功率。
24．一種利用具有再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)對(duì)金屬燃料帶再充電的方法，所述方法包括下列步驟(a)提供金屬燃料帶，所述金屬燃料帶卷繞在一供帶主軸上，并收卷在收帶主軸上，并具有沿所述金屬燃料帶的長(zhǎng)度方向的預(yù)定的多個(gè)區(qū)域；(b)在所述再充電操作模式期間，當(dāng)所述金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)所述再充電頭組件時(shí)，從電源接收電功率；(c)按相對(duì)于所述再充電頭組件的所選速率和方向，將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)所述再充電頭組件；(d)在所述再充電操作模式期間，確定沿金屬燃料帶的所述預(yù)定區(qū)域的金屬氧化物的出現(xiàn)；和(e)響應(yīng)于步驟(d)中所述金屬氧化物的確定，來(lái)控制步驟(c)中的所述雙向帶傳送，從而將金屬燃料帶按一相對(duì)于所述再充電頭組件的速率和方向傳送經(jīng)過(guò)所述再充電頭組件，所述速率和方向保證了沿所述金屬燃料帶出現(xiàn)足夠量的金屬氧化物，來(lái)用于在所述再充電操作模式期間轉(zhuǎn)換成金屬燃料。
25．一種金屬空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，包括第一和第二電源端，用于以規(guī)定的輸出電壓接收從金屬燃料供給帶產(chǎn)生的電功率；金屬燃料供給帶，卷繞在一供帶主軸上，并收卷在收帶主軸上；金屬燃料帶配置裝置，用于將所述金屬燃料帶配置在沿折疊的路徑的預(yù)定空間中，所述折疊的路徑使多個(gè)放電頭在帶放電操作期間配置在所述金屬燃料帶周圍；和多個(gè)放電頭，用于在所述帶放電操作模式期間當(dāng)所述金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)每個(gè)所述放電頭時(shí)，從所述金屬燃料供給帶產(chǎn)生電功率。
26．如權(quán)利要求25所述的金屬空氣燃料電池組，其中，陰極支承結(jié)構(gòu)，用于支承透氧氣的導(dǎo)電陰極部件；陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)，用于支承導(dǎo)電的陽(yáng)極接觸部件，以建立與所述金屬燃料帶的電接觸；和離子介質(zhì)，用于在所述導(dǎo)電陰極部件和與所述放電頭組件關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電陽(yáng)極接觸部件之間提供離子源。
27．如權(quán)利要求26所述的金屬空氣燃料電池組，還包括帶傳送裝置，用于將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)每個(gè)所述陰極支承結(jié)構(gòu)和所述陽(yáng)極接觸部件，同時(shí)將所述離子介質(zhì)設(shè)置在所述金屬燃料帶和所述導(dǎo)電陰極部件之間。
28．如權(quán)利要求27所述的金屬空氣燃料電池組，其中，所述供帶主軸和所述收帶主軸由一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
29．如權(quán)利要求28所述的金屬空氣燃料電池組，其中，所述原動(dòng)機(jī)是電機(jī)。
30．一種金屬空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，包括第一和第二電源端，用于以規(guī)定的輸入電壓接收從一電源提供的電功率；金屬燃料供給帶，卷繞在一供帶主軸上，并收卷在收帶主軸上；金屬燃料帶配置裝置，用于將所述金屬燃料帶配置在沿折疊的路徑的預(yù)定空間中，所述折疊的路徑使多個(gè)再充電頭在帶放電操作期間配置在所述金屬燃料帶周圍；和多個(gè)再充電頭，用于在所述再充電操作模式期間當(dāng)所述金屬燃料帶被傳送經(jīng)過(guò)每個(gè)所述再充電頭組件時(shí)，從所述電源接收電功率。
31．如權(quán)利要求30所述的金屬空氣燃料電池組，其中每個(gè)充電頭包含陰極支承結(jié)構(gòu)，用于支承透氧氣的導(dǎo)電陰極部件；陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)，用于支承導(dǎo)電的陽(yáng)極接觸部件，以建立與所述金屬燃料帶的電接觸；和離子介質(zhì)，用于在所述導(dǎo)電陰極部件和與所述再充電頭組件關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電陽(yáng)極接觸部件之間提供離子源。
32．如權(quán)利要求31所述的金屬空氣燃料電池組，還包括帶傳送裝置，用于將所述金屬燃料帶傳送經(jīng)過(guò)每個(gè)所述陰極支承結(jié)構(gòu)和所述陽(yáng)極接觸部件，同時(shí)將所述離子介質(zhì)設(shè)置在所述金屬燃料帶和所述導(dǎo)電陰極部件之間。
33．如權(quán)利要求30所述的金屬空氣燃料電池組，其中，所述供帶主軸和所述收帶主軸由一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
34．如權(quán)利要求33所述的金屬空氣燃料電池組，其中，所述原動(dòng)機(jī)是電機(jī)。
35．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，用于從在一對(duì)供帶盤和收帶盤之間傳送的金屬燃料供給帶產(chǎn)生電功率，包括用于在再充電操作期間延長(zhǎng)氧化的金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度，從而在再充電操作期間可將多個(gè)再充電頭有選擇地布置在金屬燃料帶的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度周圍。
36．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料帶放電子系統(tǒng)；金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)，與所述金屬燃料帶放電子系統(tǒng)集成在一起；和帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)，在所述金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中利用，用于將氧化的金屬燃料帶延長(zhǎng)路徑長(zhǎng)度，所述路徑長(zhǎng)度明顯比在所述金屬燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)內(nèi)含有的路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)(即，ARecharge＞＞Adischarge)。
37．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，用于使金屬燃料帶在單個(gè)混合型子系統(tǒng)中進(jìn)行放電和再充電的裝置，其中，采用一帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)，用于將要被再充電的金屬燃料帶延長(zhǎng)路徑，所述路徑明顯比要放電的金屬燃料帶的該所含路徑長(zhǎng)。
38．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，用于使金屬燃料帶在單個(gè)混合型子系統(tǒng)中進(jìn)行放電和再充電的裝置，其中，將所述子系統(tǒng)的放電頭和再充電頭布置在延長(zhǎng)路徑長(zhǎng)度的金屬燃料帶周圍，以便能夠同時(shí)進(jìn)行放電和再充電。
39．一種金屬空氣燃料電池組(FCB系統(tǒng)，其中，自動(dòng)地控制一個(gè)或多個(gè)再充電參數(shù)，以便對(duì)氧化的金屬燃料材料(即，陽(yáng)極)進(jìn)行再充電，以在金屬空氣FCB系統(tǒng)中重新利用。
40．一種金屬空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，其中，自動(dòng)地控制一個(gè)或多個(gè)放電參數(shù)，以便使金屬燃料材料(即，陽(yáng)極)放電，以在金屬空氣FCB系統(tǒng)中產(chǎn)生電功率。
41．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括一子系統(tǒng)，用于控制沿氧化的金屬燃料帶的金屬氧化物的再充電，從而完全還原所述金屬燃料帶的金屬氧化物，而不破壞金屬燃料帶的透氣結(jié)構(gòu)。
42．如權(quán)利要求41所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述要再充電(即，電化學(xué)還原)的金屬燃料陽(yáng)極是靜止的和／或移動(dòng)的陰極結(jié)構(gòu)。
43．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，要再充電的金屬燃料帶是以氧化的金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的，所述金屬燃料帶在放電操作期間被傳送經(jīng)過(guò)與金屬空氣FCB的放電在關(guān)聯(lián)的陰極結(jié)構(gòu)。
44．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在再充電期間，氧化的金屬燃料帶的路徑長(zhǎng)度明顯延長(zhǎng)，以便能夠?qū)惺窖b置內(nèi)或供帶盤上的包含的氧化的金屬燃料供給帶快速再充電。
45．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，要被再充電的氧化的金屬燃料帶包含在可插入小型FCB放電單元的存儲(chǔ)間的盒型裝置中。
46．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，要再充電的氧化的金屬燃料帶包括多個(gè)金屬燃料道，用于從金屬空氣FCB系統(tǒng)中產(chǎn)生不同的輸出電壓。
47．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，采用帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)的再充電間顯著延長(zhǎng)氧化的金屬燃料道的路徑長(zhǎng)度。
48．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，再充電組件包括多個(gè)陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在再充電操作期間被有選擇地布置在氧化的金屬燃料道的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度周圍。
49．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，設(shè)置一再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于當(dāng)在再充電操作期間的金屬氧化物再充電的期間調(diào)節(jié)工作參數(shù)。
50．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在其再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的控制下，在再充電期間從系統(tǒng)的再充電頭的陰極部件中抽出產(chǎn)生的氧氣。
51．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，采用其再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)控制在系統(tǒng)的再充電頭的陰極部件內(nèi)的相對(duì)濕度。
52．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，氧化的燃料帶傳送經(jīng)過(guò)再充電頭的速度在其再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的控制下進(jìn)行調(diào)節(jié)。
53．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在再充電操作期間，在其再充電功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的控制下，調(diào)節(jié)加到氧化的金屬燃料道的電壓和被驅(qū)動(dòng)經(jīng)過(guò)金屬燃料道的電流。
54．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在上游設(shè)置一金屬氧化物檢測(cè)頭，用于檢測(cè)沿已經(jīng)放電(即，氧化的)的多道金屬燃料帶長(zhǎng)度方向的燃料道，而在下游設(shè)置一再充電頭，具有多對(duì)電隔離的陰極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，用于有選擇地僅對(duì)已經(jīng)有效氧化(即，消耗)的那些金屬燃料道進(jìn)行再充電。
55．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在片裝式存儲(chǔ)盒中包含有金屬燃料供給卡或片。
56．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，將每個(gè)金屬燃料卡或片自動(dòng)地從片裝式盒裝入到系統(tǒng)的再充電間。
57．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括一子系統(tǒng)，用于在放電操作模式期間對(duì)已經(jīng)氧化的金屬燃料卡或片進(jìn)行再充電。
58．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，將每個(gè)氧化的金屬燃料卡或片手動(dòng)地裝入到系統(tǒng)的再充電間，并且在完全再充電(即，還原)之后，以半手動(dòng)方式將所述卡從所述再充電間排出。
59．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，將每個(gè)氧化的金屬燃料卡或片手動(dòng)地裝入到系統(tǒng)的再充電間，并且在完全再充電之后，自動(dòng)地將所述卡從所述再充電間排出，并將另一個(gè)氧化的金屬燃料卡自動(dòng)地裝入到其中進(jìn)行再充電。
60．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，采用光學(xué)或磁裝置，給沿金屬燃料道導(dǎo)長(zhǎng)度方向上的每個(gè)金屬燃料區(qū)域或子區(qū)標(biāo)記上一數(shù)字代碼，使得能夠在放電操作模式期間記錄與放電有關(guān)的數(shù)據(jù)，以便在將來(lái)執(zhí)行包括快速和有效再充電操作的各種類型的管理操作時(shí)訪問(wèn)和利用。
61．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，可以以雙向方式將金屬燃料道傳送經(jīng)過(guò)其放電頭組件和再充電頭組件，同時(shí)自動(dòng)地管理其金屬燃料的可用性，以便改善系統(tǒng)性能。
62．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，再充電間包括一再充電頭組件，其每個(gè)均包括一導(dǎo)電陰極結(jié)構(gòu)、一離子導(dǎo)電介質(zhì)和一陽(yáng)極接觸結(jié)構(gòu)。
63．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，將多個(gè)氧化的金屬燃料卡自動(dòng)地傳送到系統(tǒng)中進(jìn)行高速再充電。
64．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在放電周期中，采用多個(gè)放電頭來(lái)以受控的陽(yáng)極-陰極電流值使金屬燃料帶放電，以便在放電周期控制其最佳還原的金屬氧化物模式的結(jié)構(gòu)。
65．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在放電周期中，采用多個(gè)放電頭來(lái)使得每個(gè)放電頭“輕負(fù)載”，從而使在放電周期期間改善金屬氧化物結(jié)構(gòu)的控制，進(jìn)而，可以最佳方式將其完全轉(zhuǎn)換成其原金屬。
66．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，有關(guān)沿金屬燃料道的每個(gè)區(qū)域(即，片段)瞬間負(fù)載狀態(tài)的信息由系統(tǒng)控制器記錄在存儲(chǔ)器中。
67．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括一裝置，用于獲取沿一卷金屬燃料道的每個(gè)金屬燃料區(qū)域的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，以確定其身份；一裝置，用于檢測(cè)與每個(gè)所述標(biāo)識(shí)的金屬燃料區(qū)域關(guān)聯(lián)的負(fù)載狀態(tài)數(shù)據(jù)的裝置；和用于記錄所述負(fù)載狀態(tài)，以便將來(lái)在后續(xù)的帶再充電操作期間利用。
68．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在帶再充電操作期間，從存儲(chǔ)器讀出這種記錄的負(fù)載狀態(tài)信息，并利用其來(lái)設(shè)定在系統(tǒng)的再充電頭上保持的電流和電壓值。
69．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在放電時(shí)刻記錄金屬燃料道放電狀態(tài)，并在帶再充電操作期間利用其來(lái)最佳地對(duì)放電的金屬燃料道再充電。
70．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在帶放電操作期間，采用置入每個(gè)系統(tǒng)放電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的小型條形碼符號(hào)讀取器，來(lái)執(zhí)行對(duì)沿金屬燃料道的每個(gè)區(qū)域的條形碼數(shù)據(jù)的光學(xué)檢測(cè)。
71．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在帶放電操作期間，采用置入每個(gè)系統(tǒng)再充電頭的陰極結(jié)構(gòu)中的小型條形碼符號(hào)讀取器，來(lái)執(zhí)行對(duì)沿放電的金屬燃料道的每個(gè)區(qū)域的條形碼數(shù)據(jù)的光學(xué)檢測(cè)。
72．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，其子系統(tǒng)可通過(guò)連接到系統(tǒng)控制器的輸入／輸出子系統(tǒng)來(lái)遙控。
73．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，可將多個(gè)金屬燃料卡裝入到金屬燃料卡放電間中，并在其金屬燃料卡放電子系統(tǒng)同時(shí)放電，以便產(chǎn)生電功率并將其提供給連接到的其的電負(fù)載上。
74．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，可將多個(gè)金屬燃料卡裝入到金屬燃料卡再充電間中，并在其金屬燃料卡放電子系統(tǒng)同時(shí)再充電，以便將沿金屬燃料卡的金屬氧化物轉(zhuǎn)換成其原金屬，以便在放電操作中重新利用。
75．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，包括金屬燃料卡放電和再充電子系統(tǒng)，它們可同時(shí)操作，并受與合成系統(tǒng)如電功率管理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)控制器的管理。
76．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料帶放電子系統(tǒng)；金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)，與所述金屬燃料帶放電子系統(tǒng)集成在一起；和帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)，在所述金屬燃料帶再充電子系統(tǒng)中利用，用于將氧化的金屬燃料帶延長(zhǎng)路徑長(zhǎng)度，所述路徑長(zhǎng)度明顯比由在所述金屬燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)的帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)含有的路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)(即，ARecharge＞＞Adischarge)。
77．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括用于使金屬燃料帶在單個(gè)混合型子系統(tǒng)中進(jìn)行放電和再充電的裝置，其中，采用一帶路徑長(zhǎng)度延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)，用于將要被再充電的金屬燃料帶延長(zhǎng)路徑，所述路徑明顯比要被放電的金屬燃料帶的該含有的路徑長(zhǎng)。
78．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括用于使金屬燃料帶在單個(gè)混合型子系統(tǒng)中進(jìn)行放電和再充電的裝置，其中，將所述系統(tǒng)的放電頭和再充電頭布置在金屬燃料道的延長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度周圍，以便能夠同時(shí)進(jìn)行放電和再充電操作。
79．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括多個(gè)子系統(tǒng)，用于進(jìn)行放電和再充電參數(shù)及金屬燃料和金屬氧化物指示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)獲取、處理和存儲(chǔ)，以便在放電和再充電操作模式期間利用。
80．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括用于將金屬燃料供給卡(或片)存儲(chǔ)在片裝式盒類裝置中的裝置，所述片裝式盒類裝置具有分隔的內(nèi)部空間，用于將(再)充電和放電的金屬燃料卡存儲(chǔ)在形成于所述帶裝盒狀裝置內(nèi)的單獨(dú)的存儲(chǔ)隔間。
81．一種具有放電操作模式金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料提供裝置，用于提供金屬燃料材料，以在所述再充電操作模式期間產(chǎn)生電功率，其中，所述金屬燃料材料具有沿所述金屬燃料材料劃分的多個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且每個(gè)所述區(qū)域用一代碼標(biāo)注；代碼讀取裝置，用于在放電操作模式期間的所述區(qū)域放電期間，讀取沿所述金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述放電操作模式期間的每個(gè)所述金屬燃料材料的區(qū)域放電期間，檢測(cè)一組放電參數(shù)；參數(shù)處理裝置，用于處理金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組放電參數(shù)，并在所述區(qū)域放電的同時(shí)產(chǎn)生用于控制一個(gè)或多個(gè)放電參數(shù)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)。
82．如權(quán)利要求81所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述一組檢測(cè)到的放電參數(shù)記錄在存儲(chǔ)器中，并在放電操作模式期間從其讀取進(jìn)行處理。
83．如權(quán)利要求81所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述代碼是數(shù)字代碼。
84．如權(quán)利要求84所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以光學(xué)方式檢測(cè)。
85．如權(quán)利要求84所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼是條形碼符號(hào)。
86．如權(quán)利要求83所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以磁方式檢測(cè)。
87．如權(quán)利要求81所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述金屬燃料材料的區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，在放電操作模式期間，所述參數(shù)檢測(cè)裝置檢測(cè)沿金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組放電參數(shù)；和其中，在放電操作模式期間的金屬燃料材料的所述區(qū)域的放電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼。
88．如權(quán)利要求81所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
89．如權(quán)利要求81所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料材料是以金屬燃料卡或片的形式實(shí)現(xiàn)的。
90．如權(quán)利要求81所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)處理裝置處理在金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組放電參數(shù)，并當(dāng)所述區(qū)域放電時(shí)產(chǎn)生用于控制一個(gè)或多個(gè)放電參數(shù)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)，以便以節(jié)時(shí)和／或節(jié)能的方式使所述金屬燃料的區(qū)域放電。
91．一種具有再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料提供裝置，用于提供金屬燃料材料，以在所述再充電操作模式期間再充電，其中，所述金屬燃料材料具有沿所述金屬燃料材料劃分的多個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且每個(gè)所述區(qū)域用一代碼標(biāo)注；代碼讀取裝置，用于在再充電操作模式期間的所述區(qū)域再充電期間，讀取沿所述金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述再充電操作模式期間的金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域再充電期間，檢測(cè)一組再充電參數(shù)；參數(shù)處理裝置，用于處理金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，并在所述區(qū)域再充電的同時(shí)產(chǎn)生用于控制一個(gè)或多個(gè)再充電參數(shù)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)。
92．如權(quán)利要求91所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述一組檢測(cè)到的再充電參數(shù)記錄在存儲(chǔ)器中，并在再充電操作模式期間從其讀取進(jìn)行處理。
93．如權(quán)利要求91所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述代碼是數(shù)字代碼。
94．如權(quán)利要求93所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以光學(xué)方式檢測(cè)。
95．如權(quán)利要求91所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼是條形碼符號(hào)。
96．如權(quán)利要求91所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以磁方式檢測(cè)。
97．如權(quán)利要求91所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述金屬燃料材料的區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，在再充電操作模式期間，所述參數(shù)檢測(cè)裝置檢測(cè)沿金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組再充電參數(shù)；和其中，在再充電操作模式期間的金屬燃料材料的所述區(qū)域的再充電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼。
98．如權(quán)利要求所述91的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
99．如權(quán)利要求91所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料材料是以金屬燃料卡或片的形式實(shí)現(xiàn)的。
100．如權(quán)利要求91所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)處理裝置處理在金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，并當(dāng)所述區(qū)域再充電時(shí)產(chǎn)生用于控制一個(gè)或多個(gè)再充電參數(shù)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)，以便以節(jié)時(shí)和／或節(jié)能的方式使所述金屬燃料的區(qū)域再充電。
101．一種具有放電操作模式和再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料提供裝置，用于提供金屬燃料材料，以在所述放電操作模式期間用來(lái)產(chǎn)生電功率和在所述再充電操作模式期間進(jìn)行再充電時(shí)利用，其中，所述金屬燃料材料具有沿所述金屬燃料材料長(zhǎng)度方向劃分的多個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且每個(gè)所述區(qū)域用一代碼標(biāo)注；放電參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述放電操作模式期間的金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域放電期間，檢測(cè)一組放電參數(shù)；代碼讀取裝置，用于在放電操作模式期間的所述區(qū)域放電期間、以及在所述再充電操作模式操作期間的金屬燃料的所述區(qū)域的再充電期間，讀取沿所述金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；放電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在所述金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一細(xì)放電參數(shù)，其中所述記錄的放電參數(shù)組采用標(biāo)注到所述區(qū)域的所述代碼標(biāo)注；放電參數(shù)讀取裝置，用于讀取所述記錄的放電參數(shù)；放電參數(shù)處理裝置，用于處理從所述放電參數(shù)記錄裝置讀取到的所述記錄的放電參數(shù)組，以在所述再充電操作模式期間產(chǎn)生用于控制所述再充電參數(shù)的第一組控制數(shù)據(jù)信號(hào)，從而可以節(jié)時(shí)和／或節(jié)能的方式對(duì)放電的金屬燃料材料再充電；再充電參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述再充電操作模式期間的金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域再充電期間，檢測(cè)一組再充電參數(shù)；再充電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在所述金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，其中所述記錄的放電參數(shù)組采用標(biāo)注到所述區(qū)域的所述代碼標(biāo)注；再充電參數(shù)讀取裝置，用于讀取所述記錄的再充電參數(shù)；和再充電參數(shù)處理裝置，用于處理來(lái)自所述再充電參數(shù)記錄裝置的所述記錄的再充電參數(shù)組，以在所述放電操作模式期間產(chǎn)生用于控制所述放電參數(shù)的第二組控制數(shù)據(jù)信號(hào)，從而可以節(jié)時(shí)和／或節(jié)能的方式使(再)充電的金屬燃料材料放電。
102．如權(quán)利要求101所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述放電參數(shù)記錄裝置和再充電參數(shù)記錄裝置具有包括一存儲(chǔ)裝置。
103．如權(quán)利要求101所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述代碼是數(shù)字代碼。
104．如權(quán)利要求103所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以光學(xué)方式檢測(cè)。
105．如權(quán)利要求103所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼是條形碼符號(hào)。
106．如權(quán)利要求103所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以磁方式檢測(cè)。
107．如權(quán)利要求103所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述放電參數(shù)處理裝置處理與金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域有關(guān)的所述記錄的放電參數(shù)組，從而當(dāng)所述區(qū)域再充電時(shí)確定要提供給所述區(qū)域的電功率量，并且在所述再充電操作模式期間采用所述電功率量來(lái)產(chǎn)生所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)。
108．如權(quán)利要求101所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，所述放電參數(shù)檢測(cè)裝置在所述放電操作模式期間檢測(cè)沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組放電參數(shù)；其中，在所述放電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的放電期間、以及在所述再充電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的再充電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中，所述放電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道上檢測(cè)到的所述一組放電參數(shù)，并且其中所述記錄的放電參數(shù)組采用標(biāo)注到沿所述區(qū)域的所述金屬燃料道的所述代碼來(lái)標(biāo)注；和其中，所述放電參數(shù)讀取裝置讀取記錄在所述參數(shù)記錄裝置中的放電參數(shù)。
109．如權(quán)利要求101所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述再充電參數(shù)處理裝置處理與金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域有關(guān)的所述記錄的再充電參數(shù)組，從而在金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域放電期間產(chǎn)生出現(xiàn)在每個(gè)所述區(qū)域的金屬燃料量，并在所述放電操作模式期間采用出現(xiàn)的所述金屬燃料量來(lái)產(chǎn)生所述控制數(shù)據(jù)信號(hào)。
110．如權(quán)利要求101所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，所述再充電參數(shù)檢測(cè)裝置在所述再充電操作模式期間檢測(cè)沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組放電參數(shù)；其中，在所述再充電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的再充電期間、以及在所述放電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的放電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中，所述再充電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，并且其中所述記錄的再充電參數(shù)組采用標(biāo)注到沿所述區(qū)域的所述金屬燃料道的所述代碼來(lái)標(biāo)注；和其中，所述再充電參數(shù)讀取裝置讀取記錄在所述參數(shù)記錄裝置中的再充電參數(shù)。
111．如權(quán)利要求101所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料材料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
112．如權(quán)利要求101所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料材料是以金屬燃料卡和片的形式實(shí)現(xiàn)的。
113．一種具有放電操作模式和再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括第一多個(gè)子系統(tǒng)，它們協(xié)同操作，以便在所述放電操作模式期間進(jìn)行放電參數(shù)的檢測(cè)、存儲(chǔ)和處理，并在所述再充電操作模式期間采用所述放電參數(shù)來(lái)產(chǎn)生用于控制再充電參數(shù)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)；和第二多個(gè)子系統(tǒng)，它們協(xié)同操作，以便在所述再充電操作模式期間進(jìn)行再充電參數(shù)的檢測(cè)、存儲(chǔ)和處理，并在所述放電操作模式期間采用所述再充電參數(shù)來(lái)產(chǎn)生用于控制放電參數(shù)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)。
114．一種具有再充電操作模式和放電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，所述金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)包括金屬燃料放電機(jī)構(gòu)，用于在所述放電操作模式期間使金屬燃料材料放電；放電參數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于在所述放電操作模式期間，檢測(cè)放電參數(shù)，同時(shí)還使所述金屬燃料材料放電；放電參數(shù)處理機(jī)構(gòu)，用于在所述再充電操作模式期間處理檢測(cè)到的放電參數(shù)，以便產(chǎn)生用于控制再充電參數(shù)的第一組控制數(shù)據(jù)信號(hào)；金屬燃料再充電機(jī)構(gòu)，用于在所述再充電操作模式期間對(duì)所述金屬燃料材料再充電；再充電參數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于在所述再充電操作模式期間，檢測(cè)再充電參數(shù)，同時(shí)還對(duì)所述金屬燃料材料再充電；和再充電參數(shù)處理裝置，用于在所述再充電操作模式期間處理檢測(cè)到的再充電參數(shù)，以便產(chǎn)生用于控制放電參數(shù)的第二組控制數(shù)據(jù)信號(hào)。
115．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述放電參數(shù)是從一個(gè)組選擇出的要素，所述一組由陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、放電陰極中的氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面上的相對(duì)濕度以及可采用的所述金屬燃料材料的速度組成。
116．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述再充電參數(shù)是從一個(gè)組選擇出的要素，所述一組由陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、再充電陰極中的氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面上的相對(duì)濕度以及可采用的所述金屬燃料材料的速度組成。
117．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，采用每個(gè)所述第一組控制數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)控制所述再充電參數(shù)，以便以節(jié)能方式對(duì)金屬燃料材料的所述區(qū)域再充電。
118．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，采用每個(gè)所述第二組控制數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)控制所述再充電參數(shù)，以便以節(jié)能方式對(duì)金屬燃料材料的所述區(qū)域再充電。
119．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，要被再充電的所述金屬燃料材料供所述金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)中所采用的靜止和／或移動(dòng)陰極結(jié)構(gòu)并用。
120．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
121．如權(quán)利要求120所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料帶包含在盒式存儲(chǔ)裝置中。
122．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料材料是以金屬燃料卡和片的形式實(shí)現(xiàn)的。
123．如權(quán)利要求114所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料卡和片包含在盒式存儲(chǔ)裝置中。
124．一種具有放電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料提供裝置，用于提供金屬燃料材料，以在所述放電操作模式期間用來(lái)產(chǎn)生電功率，其中所述金屬燃料材料具有沿所述金屬燃料材料劃分的多個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且每個(gè)所述區(qū)域用一代碼標(biāo)注；參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述放電操作模式期間的金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域放電期間，檢測(cè)一組放電參數(shù)；代碼讀取裝置，用于在放電操作模式期間的所述區(qū)域放電期間，讀取沿所述金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域的所述代碼；參數(shù)記錄裝置，用于記錄在所述金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組放電參數(shù)，其中所述記錄的放電參數(shù)組采用標(biāo)注到所述區(qū)域的所述代碼標(biāo)注；參數(shù)讀取裝置，用于讀取所述記錄的放電參數(shù)組；和參數(shù)處理裝置，用于處理從所述參數(shù)記錄裝置讀取到的所述記錄的放電參數(shù)組。
125．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在所述放電操作模式期間利用所述一組處理過(guò)的放電參數(shù)。
126．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，還包括再充電操作模式，并且其中在所述再充電操作模式期間利用所述一組處理過(guò)的放電參數(shù)。
127．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)記錄裝置包括與所述系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)裝置。
128．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述代碼是數(shù)字代碼。
129．如權(quán)利要求128所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以光學(xué)方式檢測(cè)。
130．如權(quán)利要求128所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼是條形碼符號(hào)。
131．如權(quán)利要求128所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以磁方式檢測(cè)。
132．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)處理裝置處理與金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域有關(guān)的所述記錄的放電參數(shù)組，從而當(dāng)所述區(qū)域再充電時(shí)確定要提供給所述區(qū)域的電功率量。
133．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，所述參數(shù)檢測(cè)裝置在所述放電操作模式期間檢測(cè)沿金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組放電參數(shù)；其中，在所述放電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的放電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中，所述參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道上檢測(cè)到的所述一組放電參數(shù)，并且其中所述記錄的放電參數(shù)組采用標(biāo)注到沿所述區(qū)域的所述金屬燃料道的所述數(shù)字代碼來(lái)標(biāo)注；和其中，所述參數(shù)讀取裝置讀取記錄在所述參數(shù)記錄裝置中的放電參數(shù)。
134．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
135．如權(quán)利要求124所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料是以金屬燃料卡和片的形式實(shí)現(xiàn)的。
136．一種具有再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料提供裝置，用于在所述再充電操作模式期間提供金屬燃料材料以再充電，其中所述金屬燃料材料具有沿所述金屬燃料材料劃分的多個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且每個(gè)所述區(qū)域用一代碼標(biāo)注；參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述再充電操作模式期間的金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域再充電期間，檢測(cè)一組再充電參數(shù)；代碼讀取裝置，用于在再充電操作模式期間，讀取標(biāo)注在所述金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域的所述代碼；參數(shù)記錄裝置，用于記錄在所述金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，其中每個(gè)所述記錄的再充電參數(shù)組采用標(biāo)注到所述區(qū)域的所述代碼標(biāo)注；參數(shù)讀取裝置，用于讀取所述記錄的再充電參數(shù)組；和參數(shù)處理裝置，用于處理從所述參數(shù)記錄裝置讀取到的所述記錄的再充電參數(shù)組。
137．如權(quán)利要求136所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在所述再充電操作模式期間利用所述一組處理過(guò)的再充電參數(shù)。
138．如權(quán)利要求136所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，還包括放電操作模式，并且其中在所述放電操作模式期間利用所述一組處理過(guò)的再充電參數(shù)。
139．如權(quán)利要求136所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述檢測(cè)到的放電參數(shù)組被存儲(chǔ)在與所述系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)裝置中。
140．如權(quán)利要求136所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述代碼是數(shù)字代碼。
141．如權(quán)利要求140所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以光學(xué)方式檢測(cè)。
142．如權(quán)利要求140所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼是條形碼符號(hào)。
143．如權(quán)利要求140所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以磁方式檢測(cè)。
144．如權(quán)利要求130所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)處理裝置處理與金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域有關(guān)的所述記錄的再充電參數(shù)組，從而當(dāng)所述區(qū)域再充電時(shí)確定可從所述區(qū)域產(chǎn)生的電功率。
145．如權(quán)利要求130所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，所述參數(shù)檢測(cè)裝置在所述再充電操作模式期間檢測(cè)沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組再充電參數(shù)；其中，在所述再充電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的再充電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中，所述參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，并且其中所述記錄的再充電參數(shù)組采用標(biāo)注到沿所述區(qū)域的所述金屬燃料道的所述代碼來(lái)標(biāo)注；和其中，所述參數(shù)讀取裝置讀取記錄在所述參數(shù)記錄裝置中的再充電參數(shù)。
146．如權(quán)利要求130所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
147．如權(quán)利要求130所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料是以金屬燃料卡和片的形式實(shí)現(xiàn)的。
148．一種具有放電操作模式和再充電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬燃料提供裝置，用于提供金屬燃料材料，以在所述放電操作模式期間產(chǎn)生電功率和在所述再充電操作模式期間進(jìn)行再充電，其中，所述金屬燃料材料具有沿所述金屬燃料材料劃分的多個(gè)區(qū)域或子區(qū)，并且每個(gè)所述區(qū)域用一代碼標(biāo)注；放電參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述放電操作模式期間的金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域放電期間，檢測(cè)一組放電參數(shù)；代碼讀取裝置，用于在放電操作模式期間的所述區(qū)域放電期間、以及在所述再充電操作模式操作期間的金屬燃料的所述區(qū)域的再充電期間，讀取沿所述金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的所述代碼；放電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組放電參數(shù)，其中所述記錄的放電參數(shù)組采用標(biāo)注到所述區(qū)域的所述代碼標(biāo)注；放電參數(shù)讀取裝置，用于讀取所述記錄的放電參數(shù)；放電參數(shù)處理裝置，用于處理從所述放電參數(shù)記錄裝置讀取到的所述記錄的放電參數(shù)組；再充電參數(shù)檢測(cè)裝置，用于在所述再充電操作模式期間的金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域再充電期間，檢測(cè)一組再充電參數(shù)；再充電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，其中所述記錄的再充電參數(shù)組采用標(biāo)注到所述區(qū)域的所述代碼標(biāo)注；再充電參數(shù)讀取裝置，用于讀取所述記錄的再充電參數(shù)組；和再充電參數(shù)處理裝置，用于處理從所述再充電參數(shù)記錄裝置讀取到的所述記錄的再充電參數(shù)組。
149．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在所述放電操作模式期間利用所述處理過(guò)的放電參數(shù)組。
150．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在所述再充電操作模式期間利用所述處理過(guò)的放電參數(shù)組。
151．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在所述再充電操作模式期間利用所述處理過(guò)的再充電參數(shù)組。
152．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在所述放電操作模式期間利用所述處理過(guò)的再充電參數(shù)組。
153．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述放電參數(shù)記錄裝置和所述再充電參數(shù)記錄裝置均包括一存儲(chǔ)裝置。
154．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述代碼是數(shù)字代碼。
155．如權(quán)利要求154所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以光學(xué)方式檢測(cè)。
156．如權(quán)利要求154所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼是條形碼符號(hào)。
157．如權(quán)利要求154所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字代碼以磁方式檢測(cè)。
158．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述放電參數(shù)處理裝置處理與金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域有關(guān)的所述記錄的放電參數(shù)組，從而當(dāng)所述區(qū)域再充電時(shí)確定要提供給所述區(qū)域的電功率量。
159．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，所述放電參數(shù)檢測(cè)裝置在所述放電操作模式期間檢測(cè)沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組放電參數(shù)；其中，在所述放電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的放電期間、以及在所述再充電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的再充電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中，所述放電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道上檢測(cè)到的所述一組放電參數(shù)，并且其中所述記錄的放電參數(shù)組采用標(biāo)注到沿所述區(qū)域的所述金屬燃料道的所述代碼來(lái)標(biāo)注；和其中，所述放電參數(shù)讀取裝置讀取記錄在所述參數(shù)記錄裝置中的放電參數(shù)。
160．如權(quán)利要求146所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述再充電參數(shù)處理裝置處理與金屬燃料材料的每個(gè)區(qū)域有關(guān)的所述記錄的再充電參數(shù)組，從而在金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域放電期間確定出現(xiàn)在每個(gè)所述區(qū)域的金屬燃料量。
161．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料的每個(gè)所述區(qū)域具有多個(gè)金屬燃料道；其中，所述再充電參數(shù)檢測(cè)裝置在所述再充電操作模式期間檢測(cè)沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道的一組再充電參數(shù)；其中，在所述再充電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的再充電期間、以及在所述放電操作模式期間的所述金屬燃料的所述區(qū)域的放電期間，所述代碼讀取裝置讀取沿每個(gè)所述區(qū)域的所述代碼；其中，所述再充電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬燃料的每個(gè)所述區(qū)域的每個(gè)金屬燃料道上檢測(cè)到的所述一組再充電參數(shù)，并且其中所述記錄的再充電參數(shù)組采用標(biāo)注到沿所述區(qū)域的所述金屬燃料道的所述代碼來(lái)標(biāo)注；和其中，所述再充電參數(shù)讀取裝置讀取記錄在所述參數(shù)記錄裝置中的再充電參數(shù)。
162．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，金屬燃料材料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
163．如權(quán)利要求148所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料材料是以金屬燃料卡和片的形式實(shí)現(xiàn)的。
164．一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括多個(gè)子系統(tǒng)，它們協(xié)同操作，以便進(jìn)行放電和再充電參數(shù)的數(shù)據(jù)檢測(cè)、存儲(chǔ)和處理，以在放電和再充電操作模式期間利用。
165．一種具有再充電操作模式和放電操作模式的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，所述金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)包括金屬燃料放電機(jī)構(gòu)，用于在所述放電操作模式期間使金屬燃料材料放電；放電參數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于在所述放電操作模式期間，檢測(cè)放電參數(shù)，同時(shí)還使所述金屬燃料材料放電；金屬燃料再充電機(jī)構(gòu)，用于在所述再充電操作模式期間對(duì)所述金屬燃料材料再充電；和再充電參數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于在所述再充電操作模式期間，檢測(cè)再充電參數(shù)，同時(shí)還對(duì)所述金屬燃料材料再充電。
166．如權(quán)利要求165所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述放電參數(shù)是從一個(gè)組選擇出的要素，所述一組由陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、放電陰極中的氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面上的相對(duì)濕度以及可采用的所述金屬燃料材料的速度組成。
167．如權(quán)利要求165所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述再充電參數(shù)是從一個(gè)組選擇出的要素，所述一組由陰極-陽(yáng)極電壓和電流值、再充電陰極中的氧分壓、陰極-電解質(zhì)界面上的相對(duì)濕度以及可采用的所述金屬燃料材料的速度組成。
168．如權(quán)利要求165所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在放電操作模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)并記錄放電參數(shù)，并在再充電操作模式期間自動(dòng)地進(jìn)行讀取和處理，以便以節(jié)能方式對(duì)金屬燃料材料的所述區(qū)域再充電。
169．如權(quán)利要求165所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，在放電操作模式期間，自動(dòng)地檢測(cè)、記錄和處理放電參數(shù)，以便以節(jié)能方式使金屬燃料材料放電。
170．如權(quán)利要求165所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，要被再充電的所述金屬燃料材料供所述金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)中所采用的靜止和／或移動(dòng)陰極結(jié)構(gòu)利用。
171．如權(quán)利要求162所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料是以金屬燃料帶的形式實(shí)現(xiàn)的。
172．如權(quán)利要求171所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料帶包含在盒式存儲(chǔ)裝置中。
173．如權(quán)利要求165所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料材料是以金屬燃料卡和片的形式實(shí)現(xiàn)的。
174．如權(quán)利要求173所述的金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中，所述金屬燃料卡和片包含在盒式存儲(chǔ)裝置中。
175．一種電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括輸出電力母線結(jié)構(gòu)，其連接到一個(gè)或多個(gè)電負(fù)載；多個(gè)金屬空氣燃料電池組(FCB)子系統(tǒng)，連接到所述輸出電力母線結(jié)構(gòu)，其每個(gè)均具有供給金屬燃料，并能夠產(chǎn)生電功率和向所述輸出電力母線結(jié)構(gòu)提供電功率；和控制子系統(tǒng)，用于控制所述多個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)的操作，以便向所述電力母線結(jié)構(gòu)提供電功率，其量足以滿足所述電負(fù)載的需求，而不管所述電功率產(chǎn)生系統(tǒng)中的金屬燃料總剩余量如何。
176．如權(quán)利要求175所述的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，還包括輸入電力母線結(jié)構(gòu)，用于在再充電操作期間從一個(gè)或多個(gè)輔助和／或混合性電源接收電功率，并將所述電功率提供給所述多個(gè)金屬空氣FCB系統(tǒng)，以對(duì)金屬燃料進(jìn)行再充電。
177．如權(quán)利要求175所述的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述電功率產(chǎn)生系統(tǒng)置入一車輛中。
178．如權(quán)利要求175所述的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述電功率產(chǎn)生系統(tǒng)置入一固定或便攜式發(fā)電站中。
179．一種電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括金屬空氣FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，連接到電力母線結(jié)構(gòu)，并由與基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)控制。
180．一種電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，通過(guò)啟動(dòng)所選組的所述金屬空氣FCB子系統(tǒng)來(lái)控制從所述電力母線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電功率輸出，以向所述電力母線結(jié)構(gòu)提供電功率。
181．一種電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括金屬空氣FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，連接到電力母線結(jié)構(gòu)，并由與基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)控制；其中，每個(gè)所述FCB子系統(tǒng)中的金屬燃料采用所述網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)來(lái)管理，從而每個(gè)這種FCB子系統(tǒng)平均而言基本上具有相同量的金屬燃料可用于產(chǎn)生電功率。
182．一種操作金屬空氣FCB子系統(tǒng)的方法，包括下列步驟根據(jù)金屬燃料均衡原理來(lái)管理每個(gè)所述金屬空氣FCB子系統(tǒng)中可用的金屬燃料的放電，從而在每個(gè)所述金屬空氣FCB子系統(tǒng)中可用于放電的金屬燃料的量平均而言基本相同。
183．一種電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，以可安裝在任何實(shí)際系統(tǒng)、裝置或環(huán)境中的發(fā)電站的方式實(shí)現(xiàn)，在這些系統(tǒng)、裝置和環(huán)境中，需要滿足電負(fù)載(如，電機(jī)、電器、機(jī)械、工具等)的峰值功率需求，而不管所述電功率產(chǎn)生系統(tǒng)中未消耗的剩余金屬燃料總量如何。
184．一種電動(dòng)車輛，包括金屬空氣FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，連接到電力母線結(jié)構(gòu)，并由與基于網(wǎng)絡(luò)的金屬燃料管理子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)控制；其中，當(dāng)所述車輛沿平地或下坡路行進(jìn)時(shí)，僅啟動(dòng)一個(gè)或幾個(gè)所述金屬空氣FCB子系統(tǒng)進(jìn)行放電操作，而當(dāng)所述車輛試圖超過(guò)另一個(gè)車輛或沿上坡行進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)多個(gè)或所有所述金屬空氣FCB子系統(tǒng)進(jìn)行放電操作。
185．一種電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括輸出電力母線結(jié)構(gòu)，其連接有電負(fù)載；多個(gè)金屬空氣FCB子系統(tǒng)，用于以可操作方式連接到所述輸出電力母線結(jié)構(gòu)；和基于計(jì)算機(jī)的金屬燃料管理子系統(tǒng)，用于管理在每個(gè)所述金屬空氣FCB子系統(tǒng)中可用于放電操作的金屬燃料的數(shù)量，從而按平均時(shí)間，每個(gè)所述金屬空氣FCB子系統(tǒng)基本上具有相同數(shù)量的金屬燃料可用于放電和產(chǎn)生提供給所述電力母線結(jié)構(gòu)的電功率。
186．如權(quán)利要求185所述的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，還包括輸入電力母線結(jié)構(gòu)，用于在再充電操作期間從一個(gè)或多個(gè)輔助和／或混合型電源接收電功率，并將所述電功率提供給所述多個(gè)金屬空氣FCB系統(tǒng)，以對(duì)金屬燃料進(jìn)行再充電。
187．如權(quán)利要求185所述的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述電功率產(chǎn)生系統(tǒng)置入一車輛中。
188．如權(quán)利要求185所述的電功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述電功率產(chǎn)生系統(tǒng)置入一固定或便攜式發(fā)電站中。
189．一種用于接合金屬燃料的金屬空氣燃料電池組頭，包括不導(dǎo)電陰極包容結(jié)構(gòu)，包含具有一平頂表面并且在底面上中的多個(gè)槽；每個(gè)槽中的多個(gè)可透氣陰極；多個(gè)開孔，經(jīng)所述陰極包容結(jié)構(gòu)從頂表面延長(zhǎng)到底面上的槽，以使空氣流過(guò)所述槽以及其中包含的可透氣陰極；電解質(zhì)注入墊，放置在所述可透氣陰極的槽中，以提供與所述陰極的電解質(zhì)接觸；多個(gè)導(dǎo)電材料長(zhǎng)條，一個(gè)長(zhǎng)條與可透氣陰極之一電接觸，經(jīng)所述陰極支承結(jié)構(gòu)的頂部延長(zhǎng)，使得分別與每個(gè)陰極電接觸，從而為所述頭的每個(gè)陰極提供單獨(dú)的導(dǎo)電路徑，以在所述燃料電池組中利用。
190．如權(quán)利要求189所述的用于接合金屬燃料帶的金屬空氣燃料電池組頭，其中，將一氧氣傳感器放置在每個(gè)槽上，以測(cè)量氧氣的出現(xiàn)。
191．如權(quán)利要求190所述的用于接合金屬燃料帶的金屬空氣燃料電池組頭，包括一板，具有多個(gè)開孔，當(dāng)空氣流經(jīng)所述陰極包容結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)所述陰極包容結(jié)構(gòu)與所述多個(gè)開孔頂部上的氣孔對(duì)準(zhǔn)，而當(dāng)所述板移動(dòng)以與所述開孔不對(duì)準(zhǔn)時(shí)，所述板可滑動(dòng)地相對(duì)于所述陰極包容結(jié)構(gòu)移動(dòng)，從而所述開孔不對(duì)準(zhǔn)并且切斷氣流。
192．如權(quán)利要求191所述的用于接合金屬燃料帶的金屬空氣燃料電池組頭，其中，設(shè)置一扇，以將空氣吹入所述開孔中，以增加流到所述可透氣陰極的氣流。
193．如權(quán)利要求192所述的用于接合金屬燃料帶的金屬空氣燃料電池組頭，其中，所述陰極包容結(jié)構(gòu)底面上的槽是矩形。
194．如權(quán)利要求193所述的用于接合金屬燃料帶的金屬空氣燃料電池組頭，其中，所述陰極包容結(jié)構(gòu)底面上的槽是平行條。
全文摘要
公開了一種金屬空氣燃料電池組系統(tǒng)(1),其中,可以以雙向方式將金屬燃料帶(5)傳送經(jīng)過(guò)其放電頭組件(6)及再充電頭組件(7),同時(shí)自動(dòng)地管理其金屬燃料的可用性,以便改善系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H01M12/06GK1280713SQ98811659
公開日2001年1月17日 申請(qǐng)日期1998年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月6日
發(fā)明者塞德格·M·法里斯, 采賓·特薩伊, 姚文斌, 張?jiān)?申請(qǐng)人:里維奧公司