專利名稱：用于將燃料分發(fā)到多個燃料電池的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及個域網(wǎng)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及用于在個域 網(wǎng)中將燃料分發(fā)到多個燃料電池的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
個域網(wǎng)(PAN)包括多種設(shè)備，諸如計(jì)算機(jī)、電話、個人數(shù)字助 理(PDA)、頭戴式耳機(jī)或耳塞、成像器或照相機(jī)、諸如用于測量例 如步伐的鍛煉、呼吸或心臟功能的身體佩戴式傳感器、或其他諸如血 壓、血液化學(xué)等等有關(guān)健康的傳感器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等等。這 些設(shè)備中的每一個都能夠單獨(dú)起作用，并因此可能需要單獨(dú)的能源。 用戶維護(hù)這些能源。通常，這些設(shè)備是便攜的，用戶必須攜帶它們從 一處到另一處。因此，用戶也必須攜帶用于每一設(shè)備的獨(dú)立能源。
理想情況下，設(shè)計(jì)每個設(shè)備，使得能量存貯能力足以應(yīng)付對于所 有設(shè)備都相同的使用時間。盡管正常使用情況下所需的燃料量是可以 預(yù)測的，但是也有例外使用情況，在此情況下某些設(shè)備需要比正常情
況下的更多能量。不可避免地存在下述的情況其中，只需對一個設(shè)
備進(jìn)行能量補(bǔ)給，而其他設(shè)備都具有大量的可用能量，該情況對于用 戶來說可能非常不便或使之分心。
最近幾年來，燃料電池作為能源的使用得到了增長。燃料電池工 作的原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。這個原理也被稱為能量的電化學(xué)轉(zhuǎn) 換。燃料電池所需的燃料是氣體形式的，諸如氫氣和氧氣，或者它們 可能是液體形式的，諸如甲醇或?qū)Ｓ镁凭?br> 每一燃料電池包含燃料容器來攜帶燃料，其需要從單獨(dú)燃料存貯
容器充填，這十分不便，因?yàn)樵谠O(shè)備耗盡燃料時需要用戶人工地將設(shè) 備附連到單獨(dú)燃料容器。為了克服這一問題，常規(guī)解決方案包括使用
具有公用燃料電池的電池(battery)供電的PAN設(shè)備。根據(jù)這一解決 方案，公用燃料電池提供電子連接以對設(shè)備中的每一個電池進(jìn)行充電。 由于燃料電池通過向電池充電而提供能量，首先在燃料電池中發(fā)生電 化學(xué)轉(zhuǎn)換，然后在電池中發(fā)生另一電化學(xué)轉(zhuǎn)換。然而，這兩個連續(xù)的 電化學(xué)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致了能量的損失。能量從電池回到燃料電池的反向傳輸 也是低效的，而且需要專門的設(shè)備，為了在個域網(wǎng)設(shè)備中重新分發(fā)能 量的目的，這可能過于昂貴。
因此，需要一種便利且更加有效的方法，通過只需要一次電化學(xué) 能量轉(zhuǎn)換的機(jī)制，在個域網(wǎng)的設(shè)備中間供應(yīng)或重新分發(fā)能量。


圖1是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的個域網(wǎng)(PAN)的示例性組成的框圖。
圖2是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的分發(fā)式管理系統(tǒng)的示例性組成的框圖。
圖3是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的示例性用戶接口的示意圖。 圖4是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的燃料的對等分發(fā)的示例性實(shí)施例的 框圖。
圖5是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的將燃料分發(fā)到燃料電池的示例性方 法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種用于將燃料分發(fā)到多個燃料電池的系統(tǒng)和方法。 對于一個實(shí)施例，燃料從中央集線器或公共連接點(diǎn)分發(fā)。對于另一實(shí) 施例，使用對等模型來分發(fā)燃料。在對等模型中，燃料從多個燃料電 池中的一個分發(fā)到多個燃料電池的另一個。
對于一個實(shí)施例，燃料電池向多個通信設(shè)備提供能量。進(jìn)而，通
信設(shè)備構(gòu)成個域網(wǎng)(PAN) 。 PAN是無線通信網(wǎng)絡(luò)，具有非常短的范 圍，例如10米。PAN用于將多個通信設(shè)備，諸如電話、個人數(shù)字助理 (PDA)、頭戴式耳機(jī)、成像器、傳感器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等等， 連接到計(jì)算機(jī)。通信設(shè)備是可分離的，并且能夠獨(dú)立工作。進(jìn)而，通 信設(shè)備可以是有線的或無線的。
對于一個實(shí)施例，PAN能夠?qū)⑷剂戏职l(fā)給連接到至少一個連接點(diǎn) 的通信設(shè)備的燃料電池。下文被稱為主機(jī)設(shè)備的連接點(diǎn)的一個實(shí)例是 計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明的一個方面是在PAN中將能量從主機(jī)設(shè)備供應(yīng)到各個通信 設(shè)備。通過將燃料從主機(jī)設(shè)備的燃料電池重新分發(fā)給通信設(shè)備的燃料 電池來供應(yīng)能量。本發(fā)明的另一方面是在PAN中將燃料從一個通信設(shè) 備的燃料電池重新分發(fā)給另一通信設(shè)備的燃料電池。
本發(fā)明的又一方面是使得燃料電池只利用一次電化學(xué)轉(zhuǎn)換。由于 通過重新分發(fā)燃料而直接供應(yīng)能量，所以每個燃料電池只需要一次電 化學(xué)轉(zhuǎn)換。
參看圖1，示出了圖示說明PAN 100的示例性組成的框圖。PAN 100包括下文被稱為主機(jī)設(shè)備102的連接點(diǎn)，和通信設(shè)備104、 106、 108。通信設(shè)備104、 106、 108能夠彼此進(jìn)行通信，并與主機(jī)設(shè)備102 進(jìn)行通信。通信設(shè)備104、 106、 108和主機(jī)設(shè)備102是可以分離的并 且能夠單獨(dú)起作用。注意，為了示例性目的，只圖示了三個通信設(shè)備。 PAN 100可以包括一個或多個通信設(shè)備，而不會改變本發(fā)明的范圍和 精神。
通信設(shè)備104、 106、 108從燃料電池110、 112、 114得到能量。 對于一個實(shí)施例，燃料電池IIO、 112、 114駐留在通信設(shè)備104、 106、
108內(nèi)。燃料電池110、 112、 114連接到公共燃料容器116。公共燃料 容器116向燃料電池110、 112、 114提供燃料，也向主機(jī)設(shè)備102提 供燃料。對于一個實(shí)施例，公共燃料容器116是位于主機(jī)設(shè)備102內(nèi) 的燃料電池。
公共燃料容器116只有通信設(shè)備104、 106、 108附連到主機(jī)設(shè)備 102，才向燃料電池IIO、 112、 114提供燃料。設(shè)備標(biāo)識器118標(biāo)識附 連到主機(jī)設(shè)備102的通信設(shè)備104、 106、 108?；跇?biāo)識，分布式管理 系統(tǒng)120控制從公共燃料容器116到燃料電池110、 112、 114的燃料 的流動。分布式管理系統(tǒng)120使用控制閥(CV) 122、 124、 126來控 制燃料的流動?？刂崎y122、 124、 126的實(shí)例包括氣動閥、電磁閥和 閘閥。
控制閥122、 124、 126可以是被動控制閥或主動控制閥。被動控 制閥根據(jù)預(yù)定的配置來控制燃料的流動。例如，控制閥122、 124、 126 可以以燃料的流動是單向的方式來配置。因此，燃料只從公共燃料容 器116流動到燃料電池110、 112、 114，即，沒有燃料流出燃料電池 110、 112、 114。對于另一實(shí)施例，在從公共燃料容器U6可獲得足夠 的燃料的條件下，配置控制閥122、 124、 126以填充燃料電池110、 112、 114的每一個。對于另一實(shí)施例，配置控制閥122、 124、 126以使燃料 電池110、 112、 114的每一個中的燃料量均衡。對于另一實(shí)施例，配 置控制閥122、 124、 126以使燃料電池110、 112、 114的每一個中的 燃料量相對于容器尺寸均衡。對于另一實(shí)施例，在燃料為氣體形式的 情況下，控制閥122、 124和126使燃料電池110、 112、 114的每一個 中的燃料壓力均衡。對于另一實(shí)施例，配置控制閥122、 124、 126以 使設(shè)備110、 112、 114的每一個的預(yù)期使用的工作時間均衡。
主動控制閥是由用戶主動地控制的，用來控制燃料的流動。這意 味著，主動控制閥可以在燃料分發(fā)的過程中進(jìn)行配置。對于一個實(shí)施 例，用戶通過使用分布式管理系統(tǒng)120來主動地控制控制閥122、 124、
126。
參看圖2，示出了分布式管理系統(tǒng)120。分布式管理系統(tǒng)120包括 控制器202，用來通過控制閥122主動地控制燃料的流動。對于各種實(shí) 施例，控制器202通過控制閥122、 124、 126的每一個來控制燃料的 流動。對于一個實(shí)施例，用戶控制控制器202。對于另一實(shí)施例，控制 器202可以通過調(diào)節(jié)燃料容器中的壓力、同時開關(guān)控制閥122、 124、 126而起作用?？刂破?02包括用戶接口 204，其顯示通信設(shè)備104、 106、 108的狀況。控制器202可以允許用戶開關(guān)控制閥122、 124、 126， 由此控制主機(jī)設(shè)備102和連接到主機(jī)設(shè)備102的通信設(shè)備104、 106、 108之間的燃料的流動。對于各種實(shí)施例，分布式管理系統(tǒng)120、控制 器202和用戶接口 204可以以軟件模塊、硬件模塊、或二者組合的形 式來實(shí)現(xiàn)。
參看圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性用戶接口 204。用戶接口 204顯示通信設(shè)備104、 106、 108的狀況。通信設(shè)備104、 106、 108的 狀況包括通信設(shè)備104、 106、 108的狀態(tài)和位置。通信設(shè)備104、 106、 108的狀態(tài)表示它們是否活動。用戶可以基于通信設(shè)備104、 106和108 的狀態(tài)而控制燃料的流動。通信設(shè)備104、 106、 108的位置表示它們 是否附連到主機(jī)設(shè)備102。通信設(shè)備104、 106、 108可以無線地或者通 過電線而附連。只有通信設(shè)備104、 106、 108附連到主機(jī)設(shè)備102，才 將燃料提供給通信設(shè)備104、 106、 108。例如，參看圖1，通信設(shè)備104、 106附連到主機(jī)設(shè)備102。通信設(shè)備108與主機(jī)設(shè)備102分離。此后， 設(shè)備標(biāo)識器標(biāo)識通信設(shè)備104、 106。此后，分布式管理系統(tǒng)允許從公 共燃料容器116到燃料電池110、 112的燃料的流動。
進(jìn)，燃料的流動也取決于主機(jī)設(shè)備102中以及通信設(shè)備104、 106、 108的每一個中的燃料量。基于這些參數(shù)，用戶通過控制閥122、 124、 126來主動地控制燃料的流動。例如，如果通信設(shè)備108沒有附 連到主機(jī)設(shè)備102，用戶以沒有燃料流動到通信設(shè)備108的燃料電池114中的方式來控制控制閥126。而且，根據(jù)通信設(shè)備104、 106、 108 的每一個中的燃料量，用戶可以將控制閥122、 124、 126配置為雙向 或單向控制閥。雙向控制閥允許燃料在兩個方向上流動，g卩，燃料可 以流進(jìn)和流出燃料電池110、 112、 114。單向控制閥只允許燃料在一個 方向上的流動，BP,流進(jìn)燃料電池110、 112、 114。
參看圖4，示出燃料到燃料電池110、 112的對等分發(fā)的示例性實(shí) 施例。通過使用控制閥402，分布式管理系統(tǒng)120控制從燃料電池 110/112到燃料電池112/110的燃料流動。例如，如果燃料電池110中 的燃料量高于閾值，而燃料電池112中的燃料量低于閾值，控制控制 閥402，使得將燃料從燃料電池110提供給燃料電池112。閾值的值可 以是預(yù)定的或者用戶定義的值。對于一個實(shí)施例，提供燃料，直到燃 料電池110中的燃料量下降到閾值以下，或者燃料電池112中的燃料 量升高到閾值以上。
參看圖5，示出了流程圖500，其圖示說明根據(jù)本發(fā)明的將燃料分 發(fā)給多個燃料電池的示例性方法。在步驟502處初始化處理之后，在 步驟504處標(biāo)識附連到主機(jī)設(shè)備102的通信設(shè)備104、 106和108。例 如，在圖1中，通信設(shè)備104和106附連到主機(jī)設(shè)備102。此后，在步 驟506處，檢査主機(jī)設(shè)備102和被標(biāo)識的通信設(shè)備(即通信設(shè)備104 和106)中的燃料量。如果主機(jī)設(shè)備102中的燃料量不高于閾值，或者 被標(biāo)識的通信設(shè)備104和106中的燃料量不低于閾值，處理就終止在 步驟516處。
如果主機(jī)設(shè)備102中的燃料量高于閾值，且通信設(shè)備104和106 中的燃料量低于閾值，就執(zhí)行步驟508。在步驟508處，將燃料提供給 被標(biāo)識的通信設(shè)備，即通信設(shè)備104和106，的燃料電池。此后，在步 驟510處，檢査通信設(shè)備104和106以確保它們?nèi)耘f附連到主機(jī)設(shè)備 102。如果通信設(shè)備104、 106不再附連到主機(jī)設(shè)備102，就在步驟512 處，停止向被標(biāo)識的通信設(shè)備104、 106的燃料電池的燃料流動。此后，
在步驟516處終止該處理。
參看步驟510，如果通信設(shè)備104、 106仍舊附連到主機(jī)設(shè)備102， 就執(zhí)行步驟514。在步驟514處，檢查通信設(shè)備104、 106和主機(jī)設(shè)備 102中的燃料量。如果主機(jī)設(shè)備102中的燃料量不低于閾值，且通信設(shè) 備104、 106中的燃料量不高于閾值，就重復(fù)步驟508和510。
如果主機(jī)設(shè)備102中的燃料量低于閾值，或者通信設(shè)備104、 106 中的燃料量高于閾值，就在步驟512處，停止向被標(biāo)識的通信設(shè)備104、 106的燃料流動。此后，在步驟516處終止該處理。
上面描述的本發(fā)明提供了各種優(yōu)點(diǎn)。在PAN中提供單個燃料容器 來將燃料分發(fā)給通信設(shè)備的燃料電池。在PAN中，當(dāng)通信設(shè)備對接到 主機(jī)設(shè)備上時，每一通信設(shè)備得到它的自動補(bǔ)給的能量。通過重新分 發(fā)燃料而向多個設(shè)備供應(yīng)能量。燃料的流動可以由用戶主動控制。單 獨(dú)一次電化學(xué)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致能量損失的降低。
盡管己經(jīng)圖示說明并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)該理解， 本發(fā)明并非這樣限定。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以進(jìn)行許多修改、 改變、變化、替換和等價，而不背離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明 的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種個域網(wǎng)PAN，包括多個通信設(shè)備，被配置以工作在PAN中，所述多個通信設(shè)備能夠彼此通信，所述多個通信設(shè)備包括多個燃料電池，能夠附連到至少一個連接點(diǎn)以及從至少一個連接點(diǎn)分離，其中，當(dāng)所述多個通信設(shè)備附連到所述至少一個連接點(diǎn)時，所述PAN能夠在所述多個通信設(shè)備之間分發(fā)燃料。
2. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，迸一步包括設(shè)備標(biāo)識器，被配置以 標(biāo)識附連到所述至少一個連接點(diǎn)的所述多個通信設(shè)備。
3. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括分布式管理系統(tǒng)，被配置以在與所述多個通信設(shè)備的每一個相關(guān)聯(lián)的所述多個燃料電池之間 分發(fā)燃料，所述多個通信設(shè)備附連到所述至少一個連接點(diǎn)。
4. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制閥，被配置以控制燃料的流動。
5. 權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制閥被配置，以使多個燃料電池的每一個中的燃料量均衡。
6. 權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制閥被配置，使得燃料 的流動是單向的。
7. 權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述分布式管理系統(tǒng)包括控制 器，該控制器被配置以主動地控制所述控制閥。
8. 權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器包括用戶接口，用 來顯示多個通信設(shè)備的每一個的狀況。
9. 權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述狀況包括所述多個通信設(shè) 備的每一個的狀態(tài)和位置以及所述多個燃料電池中的燃料分布。
10. —種用于將燃料分發(fā)給多個燃料電池的方法，所述多個燃料電池向多個通信設(shè)備供應(yīng)能量，該方法包括標(biāo)識附連到至少一個連接點(diǎn)的所述多個通信設(shè)備；以及 向與所述被標(biāo)識的多個通信設(shè)備的每一個相關(guān)聯(lián)的所述多個燃料電池提供燃料。
11. 一種用于將燃料分發(fā)給多個燃料電池的系統(tǒng)，所述多個燃料 電池向多個通信設(shè)備供應(yīng)能量，該系統(tǒng)包括設(shè)備標(biāo)識器，被配置以標(biāo)識附連到主機(jī)設(shè)備的所述多個通信設(shè)備， 其中所述主機(jī)設(shè)備和多個通信設(shè)備構(gòu)成PAN;公共燃料容器，連接到所述主機(jī)設(shè)備；以及分布式管理系統(tǒng)，被配置以將燃料從所述公共燃料容器提供給與 所述被標(biāo)識的多個通信設(shè)備的每一個相關(guān)聯(lián)的所述多個燃料電池，其 中，基于所述多個燃料電池之間的燃料分布來提供燃料。
全文摘要
提供一種包括多個通信設(shè)備(104、106、108)的個域網(wǎng)(PAN)。通信設(shè)備能夠彼此通信以及與連接點(diǎn)通信。通信設(shè)備從多個燃料電池(110、112、114)得到能量。如果通信設(shè)備附連到連接點(diǎn)，PAN能夠?qū)⑷剂蠌墓踩剂先萜?116)分發(fā)到多個燃料電池。
文檔編號H01M8/04GK101171714SQ200680015093
公開日2008年4月30日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月5日
發(fā)明者布賴恩·A·雷丁, 格雷戈里·R·布萊克, 米哈伊爾·T·加列耶夫, 迪文·M·帕特爾 申請人:摩托羅拉公司