CN105308816A - 燃料电池dc-dc转换器 - Google Patents

燃料电池dc-dc转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN105308816A
CN105308816A CN201480026462.9A CN201480026462A CN105308816A CN 105308816 A CN105308816 A CN 105308816A CN 201480026462 A CN201480026462 A CN 201480026462A CN 105308816 A CN105308816 A CN 105308816A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric power
fuel cell
temperature
current limit
electron device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480026462.9A
Other languages
English (en)
Inventor
G·F·麦克莱恩
J-I·伊康艾斯
J·M·哈里森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intelligent Energy Ltd
Original Assignee
Intelligent Energy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intelligent Energy Ltd filed Critical Intelligent Energy Ltd
Publication of CN105308816A publication Critical patent/CN105308816A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04373—Temperature; Ambient temperature of auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04626—Power, energy, capacity or load of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本发明公开一种用于对便携式电子装置供应电力的方法和系统，其包括：将来自一个或多个燃料电池的电流供应到DC-DC转换器；以及作为所述供电系统和所述便携式电子装置中的至少一个的所测量温度的函数调节所述DC-DC转换器的电流限值。所述电流限值可作为所述所测量温度的反函数而变化。所述电流限值可以是所述DC-DC转换器的输入电流限值或所述DC-DC转换器的输出电流限值。由所述一个或多个燃料电池产生的电流可与所述DC-DC转换器的所述电流限值的减小成比例地减小，从而减少由所述一个或多个燃料电池产生的热，并且从而减少所述所测量温度。温度传感器可定位在所述一个或多个燃料电池上或附近。温度传感器可定位在所述便携式电子装置的内部壳体上。

Description

燃料电池DC-DC转换器
优先权要求
本申请要求McLean等于2013年3月15日提交的题为“燃料电池DC-DC转换器(FUELCELLDC-DCCONVERTER)”的美国专利申请序号13/844,482的优先权益，其是以全文引用方式并入本文中。
技术领域
本专利申请涉及一种燃料电池供电系统，并且更具体来说，涉及用于控制电子装置的燃料电池供电系统的系统和方法。
发明背景
可使用燃料电池来对各种类型的系统或装置(诸如便携式电子装置)供应电力。在一些情况下，重要和/或有益的可以是监测并且控制供电系统和电子装置的各种温度。例如，重要的可能是维持燃料电池低于特定温度以防止燃料电池变干。在另一实例中，重要的可能是将电子装置的总体温度维持在对使用者来说舒适并且在消费装置标准内的温度或以下。
可使用散热装置来将热从燃料电池和/或电子装置排出以防止(例如)过热和/或超过所设操作温度。考虑到总体空间和重量限制，散热装置和其它类型的温度控制系统可具有挑战性。此外，散热装置可需要使用电力来操作，并且因此可局部增加热负荷并且减少燃料电池的总体净效率。重要的可以是限制电子装置中部件的数量和复杂性，特别是对便携式电子装置来说。
概述
本申请涉及用于将来自一个或多个燃料电池的电力供应到便携式电子装置的方法和系统。所述方法和系统包括作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值。
为更好地说明本文中所公开的供电系统和方法，提供以下非限制性实例：
在一个实例中，一种用于对便携式电子装置供应电力的系统包括：温度传感器，其被配置成测量便携式电子装置和系统中的至少一个的温度；一个或多个燃料电池，其被配置成产生电力；以及DC-DC转换器，其包括连接到所述一个或多个燃料电池的输入端和连接到便携式电子装置的输出端。DC-DC转换器可被配置成在输入电流和输入电压下从一个或多个燃料电池接收电力，并且在基本上固定的电压下将输出电力提供给电子装置，其中DC-DC转换器包括作为所测量温度的函数而变化的电流限值。
在一个实例中，一种控制用于便携式电子装置的燃料电池供电系统的方法包括：将来自一个或多个燃料电池的电流供应到DC-DC转换器；以及作为供电系统和便携式电子装置中的至少一个的所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值。
在一个实例中，一种控制用于便携式电子装置的供电系统的方法包括：提供包括一个或多个燃料电池和DC-DC转换器的供电系统；从一个或多个燃料电池产生电力；将一个或多个燃料电池连接到DC-DC转换器，以使得来自一个或多个燃料电池的电力在变化电压和变化电流下提供给DC-DC转换器；以及将来自DC-DC转换器的输出电力在基本上固定电压下提供给便携式电子装置。所述方法还包括：测量便携式电子装置和供电系统中的至少一个的温度；以及作为所测量温度的函数调整DC-DC转换器的电流限值，从而作为DC-DC转换器的所调整电流限值的函数调整来自一个或多个燃料电池的输出电流。
本申请的各种实例包括一种燃料电池供电系统，其具有简单设计并且实现限制所述系统内或所述系统供应电力的电子装置内的任何一个或多个给定温度。在各种实例中，供电系统可在无大型散热器或风扇或其它类型的大型排热装置的情况下使用，这些排热装置可需要来自系统的电力。在各种实例中，供电系统可依赖于控制DC-DC转换器的电流限值以减少由系统产生的热(包括来自燃料电池的热)，并且从而限制供电系统或电子装置中的给定温度。通过控制电流限值，供电系统可避免或最小化从燃料电池引出大电流，引出大电流可导致其无效率地操作或过热。
通过减少由系统产生的热，通过控制电流限值，供电系统可用于限制可部分基于消费产品的标准的给定温度，例如，消费产品的标准可约束最大表面温度。在本申请的各种实例中，可限制给定温度，而不管电力需求如何。因此，可以在以下潜在代价下实现限制温度：不向电子装置供应所需求电力。
通过聚焦于减少所产生的热而非将热从系统排出，供电系统可有效操作，同时减少供电系统中部件的数量并且在电子装置内占据较少空间。空间和简单性对便携式电子装置来说可尤其重要。在各种实例中，除节省空间以外，在一个或多个燃料电池上或附近缺少一个或多个大型散热器或其它排热装置可对所述一个或多个燃料电池的效率具有积极影响，特别是在一个或多个燃料电池在低温下操作时。
本申请的各种实例包括一种燃料电池供电系统，其为电子装置产生电力并且不需要用于由一个或多个燃料电池产生并且不为电子装置所需的额外电力的移能电阻器。在各种实例中，一个或多个燃料电池可响应于来自电子装置的低电力需求在低电力模式下操作。与其它燃料电池系统形成对比，如果电力需求低，则不需要本申请的一个或多个燃料电池在高温或恒定电力下运行。在一个实例中，一个或多个燃料电池可具有不受约束的最小操作温度。
本申请的各种实例包括一种燃料电池供电系统，其中基本上所有到电子装置的电力可来自一个或多个燃料电池。在一个实例中，系统并不包括电池组(battery)，从而实现简单并且具有成本效益的设计，同时最小化供电系统的空间，这对任一类型的便携式电子装置来说都很重要。
此概述旨在提供对本专利申请的主题的概述。它并不旨在提供排他性或详尽解释。包括详细说明来提供关于本专利申请的进一步信息。
附图简述
在附图(未必按比例绘制)中，贯穿数个视图，相似标号实质上描述类似部件。具有不同字母后缀的相似标号表示实质上类似部件的不同情况。这些附图以举例方式而非限制方式总体上示出本文件中所论述的各种实施方案。
图1是总体上示出用于对电子装置提供电力的供电系统的实例的框图。
图2是总体上示出用于对电子装置提供电力的供电系统的实例的框图。
图2A是总体上示出用于对电子装置提供电力的供电系统的实例的框图。
图3是总体上示出用于对电子装置提供电力的供电系统的实例的框图。
图4是总体上示出用于对电子装置提供电力的供电系统的实例的框图。
图4A是总体上示出用于对电子装置提供电力的供电系统的实例的框图。
图5是总体上示出供在图4的供电系统中使用的数字控制系统的实例的框图。
具体实施方式
贯穿以下说明，阐述具体细节以便提供对本发明的更透彻理解。然而，可在无这些详情的情况下实施本发明。在其它情况中，未示出或详细描述众所周知的元件以便避免不必要地使本发明含混不清。附图以图解方式示出其中可实施本发明的具体实施方案。可组合这些实施方案、可利用其它元件或者可作出结构或逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此，说明书和附图应视为说明性意义而非限制性意义。
如果此文件与以引用方式并入的那些文件之间存在不一致的用法，则所并入参考文献中的用法应视为对此文件的用法的补充；关于相互矛盾的不一致情况，应以此文件中的用法为准。
在此文件中，使用术语“一(a)”或“一(an)”来包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他情况或用法。在此文件中，除非另有说明，否则使用术语“或”来指代非排他性或，以使得“A、B或C”包括“仅A”、“仅B”、“仅C”、“A和B”、“B和C”、“A和C”以及“A、B和C”。在随附方面或权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，且不旨在对其对象强加数值要求。应理解，在此文件中明确公开的任何数值范围应包括所明确公开范围的任一子集，就如同也明确公开此类子集范围一样；例如，1-100的公开范围应还包括范围1-80、2-76或在1和100之间的任何其它数值范围。在另一实例中，“1,000或以下”的所公开范围应还包括小于1,000的任一范围，诸如50-100、25-29或200-1,000。
如本文中所使用，术语“基本上”可指代大部分，或大多数，如在至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或者至少约99.999％或以上中。
如本文中所使用，“燃料电池”可指代单个燃料电池，或燃料电池的集合。这些燃料电池可布置并且连接在一起，从而形成燃料电池阵列。单元电池阵列可被构造成提供变化的电力产生燃料电池层，其中整个电化学结构含在层内。阵列可形成为任一合适的几何形状。例如，单元燃料电池阵列可相邻地布置以形成平面燃料电池层。平面燃料电池层可整体或部分为平面，并且还可整体或部分为柔性的。阵列中的燃料电池还可按照其它平面表面，例如管或曲线。或者或另外，阵列可包括可符合其它几何形状的柔性材料。
如本文中所使用，“DC-DC转换器”可指代具有将DC电压和电流的电气特性修改为不同电压和电流值的效果的集成电路或电子部件的组件。通常，DC-DC转换器可增高电压以提供高于输入电压的输出电压，可降低电压以提供低于输入电压的输出电压，或者可以是可适应大范围的输入电压以产生基本上恒定输出电压源的组合式“升降压”转换器。DC-DC转换器可通常由其输出电压所规定；在其它设计中，可限制DC-DC转换器的输出电流，如由电路内部件(诸如电阻器)的布置所规定。限流DC-DC转换器可用，并且已用于保护DC-DC转换器的输出端附接到其的电路元件，使其免于被太多电流驱动。具有用户可调谐输出电流限值的DC-DC转换器可用作现货产品。具有用户可调谐输入电流限值的DC-DC转换器可认为不太常见。本申请描述一种供电系统和方法，其包括作为温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值。本文中所描述的供电系统可使用DC-DC转换器的输入电流限值或DC-DC转换器的输出电流限值操作。
如本文中所使用，“电流限值”可指代输入电流限值或输出电流限值，除非另有说明。
本申请涉及用于使用一个或多个燃料电池对电子装置供应电力的系统和方法。可使用本文中所公开的系统和方法来通过调节DC-DC转换器的电流限值来限制一个或多个燃料电池的一个或多个温度，或在一些实例中，电子装置的一个或多个温度。如在本文中所叙述或描述的一个或多个燃料电池可包括以下文献中描述的燃料电池和系统：McLean等在其题为“在催化层下面具有载流层的电化学电池(ElectrochemicalCellsHavingCurrent-CarryingLayersUnderlyingCatalystLayers)”的美国专利7,632,587中并且在其题为“在电化学反应层下面具有载流结构的电化学电池(ElectrochemicalCellsHavingCurrent-CarryingStructuresUnderlyingElectrochemicalReactionLayers)”的美国专利8,232,025中；或Schrooten等在其题为“包含节省空间的流体增压室的燃料电池系统和相关方法(FuelCellSystemsIncludingSpace-SavingFluidPlenumandRelatedMethods)”的美国专利申请公布2009/0081493和其题为“电化学电池和与其相关的膜(ElectrochemicalCellsandMembranesRelatedThereto)”的美国专利申请公布2011/0003229中；或Schrooten等在其题为“具有不对称架构的燃料电池和燃料电池部件及其方法(FuelCellsandFuelCellComponentsHavingAsymmetricArchitectureandMethodsThereof)”的PCT专利申请公布WO2011/079377中；或McLean在其题为“集成的燃料电池和散热器组件(IntegratedFuelCellandHeatSinkAssembly)”的美国专利7,205,057中；或McLean等在其题为“用于管理便携式电子装置中的热的装置(DevicesforManagingHeatinPortableElectronicDevices)”的美国专利8,361,668中；或McLean在其题为“由适合的燃料电池供电的装置(DevicesPoweredbyConformableFuelCells)”的美国专利7,474,075中；或McLean等在其题为“具有外部支撑的柔性燃料电池结构(FlexibleFuelCellStructureshavingExternalSupport)”的美国专利申请公布2006/0127734中；或由Schrooten等在其题为“包括不连续区域的电化学电池组件(ElectrochemicalCellAssembliesincludingaRegionofDiscontinuity)”的美国专利8,129,065中；或Schrooten等在其于2012年6月28日提交的公布为US2014/0004436并且题为“用于控制燃料电池中的温度的系统(SystemforControllingTemperatureinaFuelCell)”的美国申请序号13/535,733中，所有这些专利申请都以全文引用方式并入本文中。参考以下专利申请：题为“具有并排布置的电池的电化学电池系统(Electrochemicalcellsystemwithside-by-sidearrangementofcells)”的美国专利5,989,741；公布为WO2007/020242并且题为“聚合物复合离子/电子电导膜生产方法和包括所述膜的平面燃料电池芯(PolymerCompositeIonic/ElectronicConductanceMembraneMethodsfortheProductionThereofandaPlanarFuelCellCorecomprisingsaidMembrane)”的国际专利申请号PCT/EP2006/065255；题为“包括由集电器串联连接的多个个别电池的燃料电池(FuelCellcomprisingapluralityofIndividualCellsConnectedinseriesbyCurrentCollectors)”的美国专利申请公布2009/0123803；题为“具有与固体电解质集成在一起的集电器的燃料电池以及用于制造此燃料电池的方法(FuelCellwithCurrentCollectorsIntegratedwiththeSolidElectrolyteandProcessforManufacturingsuchaFuelCell)”的美国专利申请公布2009/0169945；以及题为“包括具有局部离子传导的膜的燃料电池及其制造方法(FuelCellcomprisingaMembranehavingLocalizedIonicConductionandMethodforManufacturingSame)”的美国专利申请公布2013/0059225。
本申请描述一种用于作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流(输入或输出)的供电系统和方法。DC-DC转换器的输入电流可来自一个或多个燃料电池，其可用于对电子装置供应电力。所测量温度可以是系统内的任一温度，并且在一个实例中，温度可以是一个或多个燃料电池的温度。当所测量温度增加时，到DC-DC转换器的燃料电池电流可减少以减少来自一个或多个燃料电池的热产生，从而作为热产生减小的结果而减少所测量温度。在一些情况下，如果所测量温度变得过高，则可减少燃料电池电流，而不管电子装置的电力需求如何。在所述情况下，可牺牲电子装置的电力需求以便通过减少燃料电池电流来限制所测量温度。
本文中所描述的供电系统和方法可用于以下文献中所描述的燃料电池系统中或组合其使用：Iaconis在其于2013年3月15日提交的并且题为“用于燃料电池系统的流体界面模块(FluidicInterfaceModuleforaFuelCellSystem)”的美国申请序号13/836,789中；或由Iaconis等在其于2013年3月15日提交的并且题为“用于操作燃料电池系统的方法(MethodsforOperatingaFuelCellSystem)”的美国申请序号13/837,410中；或与本申请在同一日提交并且题为“用于燃料电池系统的流体界面模块(FluidicInterfaceModuleforaFuelCellSystem)”(代理人案号BIC-177.P132.PCT)的国际专利申请号PCT/__/___号；或由与本申请在同一日提交并且题为“用于操作燃料电池系统的方法(MethodsforOperatingaFuelCellSystem)”(代理人案号BIC-178.P133.PCT)的国际专利申请号PCT/__/__，所有这些专利申请都以全文引用方式并入本文中。
图1示出用于向电子装置12供应电力的供电系统10，电子装置12可以是任一类型的电子装置，其包括(但不限于)便携式电子装置，诸如，移动电话、数字相机、电子游戏控制台、数字音乐播放器和个人数字助理。供电系统10可包括燃料供应源14、一个或多个燃料电池16和DC-DC转换器18。
虽然供电系统10在图1中示出为与电子装置12分离，但供电系统10可容纳在电子装置12内。或者，供电系统10可位于电子装置12外部；这可包括其中供电系统10可用作电子装置12的外部充电器的情形。
燃料供应源14可被配置成视需要以特定压力向一个或多个燃料电池16输送燃料。在一个实例中，从燃料供应源14提供给一个或多个燃料电池16的燃料可以是氢。燃料供应源14可以是气体或流体；其可为基本上纯的或其可以是含微量其它气体的重整产品。燃料供应源14可含水蒸汽。如果燃料供应源14是液体，则其可包括甲醇、乙醇、甲酸或者NaBH4或其它载氢材料的溶液。
燃料电池16(如图1和本文中的其它图中所示)可包括组合使用的一个或多个燃料电池16。在一个实例中，一个或多个燃料电池16可包括平面燃料电池阵列。在其它实例中，一个或多个燃料电池16可以是堆叠阵列、螺旋缠绕阵列或任何其它架构/几何形状。
一个或多个燃料电池16可被配置成产生可提供给电子装置12的电力P1。来自一个或多个燃料电池16的电力P1是由一个或多个燃料电池16产生的电流Cl和电压V1的乘积(欧姆定律)。DC-DC转换器18可具有耦接到一个或多个燃料电池16的输入端和耦接到电子装置12的输出端。DC-DC转换器18可以电流Cl和电压V1形式从一个或多个燃料电池16接收电力P1。DC-DC转换器18可连同输出电流C2一起将所产生的较低、较高或类似输出电压V2输送到电子装置12，以使得DC-DC转换器可将电力P2输送到电子装置12。DC-DC转换器18可以基本上固定电压输送输出电压V2。基于来自DC-DC转换器18的电力损失，从DC-DC转换器18输送的电力P2可小于从一个或多个燃料电池16输送到DC-DC转换器18的电力P1。
在其中燃料供应源14并入氢产生系统的实例中，氢可通过合适的压力调节构件提供给一个或多个燃料电池16。由一个或多个燃料电池16产生并且从其引出的电流(电流Cl)可取决于电子装置12的电力需求。如果无电流由DC-DC转换器18从一个或多个燃料电池16引出，则燃料供应源14可增加到最大压力，此时，从燃料供应源14的进一步氢产生或释放可停止。当电流从一个或多个燃料电池16引出时，一个或多个燃料电池16消耗氢，此转而可减小一个或多个燃料电池16中氢的压力，这可从而导致产生或供应更多氢以恢复氢压。当一个或多个燃料电池16上的负荷减小并且引出较少电流时，氢消耗减小，因此氢压增加，此可调节或停止来自燃料供应源14的氢产生的速率。在其它实例中，可使用其它已知的手段提供或产生燃料供应源14，所述手段具有用于基于对一个或多个燃料电池116的瞬时电力需求调节燃料到一个或多个燃料电池116的流量的类似内部过程
如上所述，DC-DC转换器18接收从一个或多个燃料电池16产生的变化输入电流Cl。在电子装置12的操作期间，电子装置12可基于装置的电力需求从DC-DC转换器18引出电流。作为回应，DC-DC转换器18可从一个或多个燃料电池16引出电流。如果电子装置12正引出低量电力，则可从一个或多个燃料电池16引出低量电流。相反，如果电子装置12正引出高量电力，则DC-DC转换器18可通过从一个或多个燃料电池16引出高量电流来作出回应以匹配来自电子装置12的需求。
如果来自电子装置12的电力需求继续增加，则DC-DC转换器18继续从一个或多个燃料电池16引出越来越多的电力。当来自一个或多个燃料电池的电流Cl增加时，一个或多个燃料电池16产生更多热。在其中一个或多个燃料电池16可容纳在电子装置12内的实例中，一个或多个燃料电池16可视为电子装置12中的重要热产生器。此外，一个或多个燃料电池16是未经调节的电源，并且DC-DC转换器18从一个或多个燃料电池16引出引出尽可能多的电力。然而，一个或多个燃料电池16具有最大电力输出，并且电压V1在电流Cl增加时可快速下降。当达到或超过一个或多个燃料电池16的最大电力输出时，电压输出可崩溃。当引出越来越多电流时，一个或多个燃料电池16就产生越来越多热，并且一个或多个燃料电池16的温度继续增加，这可对一个或多个燃料电池16的性能和/或寿命具有负面影响。如下文所述，可为重要的是部分基于优化或改善性能和/或防止一个或多个燃料电池16过热或变干来监测并且调节一个或多个燃料电池16的温度。
在一个或多个燃料电池16或电子装置12的操作期间，可监测并且调整或控制至少一个温度。可出于各种原因调节此类温度，包括(例如)安全性或效率。例如，可控制一个或多个燃料电池16的至少一个温度。已发现出乎意料地，燃料电池可具有最佳操作温度(在最佳操作温度下，一个或多个燃料电池16可产生较高量的电力)并且低于或高于此最佳温度的偏差可出于不同原因而减少由电池产生的电力。一个或多个燃料电池16的内部操作温度是(尤其)由燃料电池反应产生的热和其中一个或多个燃料电池16正操作的环境温度的函数。可控制燃料电池温度以允许一个或多个燃料电池16产生最大量的电力。对燃料电池温度的控制可防止一个或多个燃料电池16变干超出可接受的程度，一个或多个燃料电池16变干超出可接受的程度可负面影响一个或多个燃料电池16的性能。可控制燃料电池温度以便控制氢产生。因此，控制一个或多个燃料电池16的至少一个温度可为有益的。
类似地，可出于多种原因控制电子装置12的至少一个温度。例如，可测量并且控制电子装置12的总体系统温度。总体系统温度可对应于电子装置12的外表面温度，其可基于消费者舒适度和安全性标准加以调节。
用于控制一个或多个燃料电池16或电子装置12的温度的手段可包括提供加热或冷却。可使用散热装置(例如散热器或风扇)来将热从一个或多个燃料电池16和/或电子装置12排出以减少一个或多个燃料电池16和/或电子装置12的温度。然而，已出乎意料地发现，一些散热装置(诸如大型散热器)可抑制燃料电池系统的性能。另外，在一些情况下，考虑到(例如)总体空间和重量限制，散热装置和复杂温度控制系统可具有挑战性。
本申请描述一种用于减少由一个或多个燃料电池16产生的热以便限制一个或多个燃料电池16或电子装置12的给定温度的系统和方法。替代或除使用将热从系统排出以减少给定温度的温度减少构件以外，本文中所描述的系统和方法限制DC-DC转换器18的电流(输入电流或输出电流)以便在给定温度太高时减少热产生。可作为给定温度的函数限制DC-DC转换器电流。如下文参考图2-5所进一步描述，限制DC-DC转换器18电流可从而限制从一个或多个燃料电池16引出的电流，此可用于限制一个或多个燃料电池16的热产生并且减少一个或多个燃料电池16的温度。除燃料电池温度以外或作为燃料电池温度的替代方案，可使用作为温度的函数限制DC-DC转换器电流的方法和系统来限制图1的系统10或电子装置12内的任何温度。系统和方法可通过以下来实施并且并入以下：最少部件和电路系统，并且不占据一个或多个燃料电池16或电子装置12内的大量空间。可独立于用于供应电力的燃料电池架构实施所述系统和方法。
图2示出用于对电子装置112供应电力的供电系统100的实例。虽然供电系统100在图2中示出为与电子装置分离，但在一个实例中，供电系统100可容纳在电子装置112内；这也适用于图2A-4A的系统100’、200、300和300’。在一些实例中，供电系统100可完全定位在电子装置112内；这也适用于图2A-4A的系统100’、200、300和300’。在一个实例中，供电系统100可位于电子装置112外部；这也适用于图2A-4A的系统100’、200、300和300’。在一个实例中，供电系统100可以是用于对电子装置112供应电力的外部充电器。
供电系统100可包括燃料供应源114、一个或多个燃料电池116、DC-DC转换器118和可连接到DC-DC转换器118的温度传感器120，如下文进一步描述。燃料供应源114和一个或多个燃料电池116可类似于上文参考图1所述的燃料供应源14和一个或多个燃料电池16。一个或多个燃料电池116可包括任一类型的已知燃料电池架构。
温度传感器120可被配置成测量供电系统100或电子装置112内的温度T。虽然温度传感器120在图2中示出为位于供电系统100内，但温度传感器120的物理位置可定位在其它区域中。例如，温度传感器120可定位在电子装置112中。下文将对此进行进一步描述。
1类似地描述，一个或多个燃料电池116可产生可输入到DC-DC转换器118中的电流Cl和电压V1。供电系统100可被配置成使得DC-DC转换器118可包含电流限值CL。电流限值CL可作为所测量温度的函数加以调节。如本文中所使用，“调节电流限值CL”意味着可在一定时间周期内动态调整或改变电流限值CL。如本文中所使用，电流限值CL可以是DC-DC转换器118的输入电流限值或DC-DC转换器118的输出电流限值。可调节电流限值CL以减少一个或多个燃料电池16的热产生，以便限制所测量温度T。电流限值CL可与温度T成反比。当所测量温度T增加时，电流限值CL可减小。当所测量温度T减小时，电流限值CL可增加。
DC-DC转换器118可具有限流功能，并且电流限值CL在供电系统100的操作期间可动态波动或改变。DC-DC转换器118的电流限值CL基于特定DC-DC转换器的规格和设计可具有最大值。因此，电流限值CL可变化，但不超过所述最大值。可基于改变的电流限值CL调整到DC-DC转换器118的输入电流Cl，以使得输入电力P1并不超过由输出电压V2和电流限值CL的乘积设置的输出电力。由于调节到DC-DC转换器118的输入电力P1以使得输出电流C2并不超过电流限值CL，因此供电系统100可限制从一个或多个燃料电池116引出的电力P1。
在其中电流限值CL是输入电流限值的实例中，输入电流限值CL可限制从一个或多个燃料电池116到DC-DC转换器118的电流C1。在其中电流限值CL是输出电流限值的实例中，假设DC-DC转换器118具有基本上恒定输出电压V2，则输出电流限值CL可致使一个或多个燃料电池116以实质上恒定电力P1操作，因而燃料电池电压V1可变化，并且电流C1可变化。
具有限流功能的DC-DC转换器118可以是定制设计或现货DC-DC转换器，诸如LM3150“Simple控制器”或LM25117“宽输入范围同步降压控制器(WideInputRangeSynchronousBuckController)”，其各自可从TexasInstruments获得；MAX5061“0.6V到5.5V输出可并联平均电流模式DC-DC控制器(0.6Vto5.5VOutput,Parallelable,Average-Current-ModeDC-DCController)”，其可从MaximIntegrated获得；或LV5068V“非同步整流1ch降压转换调节器控制IC(Non-SynchronousRectification1chStep-DownSwitchingRegulatorControlIC)”，其可从ONSemiconductor获得。限制到DC-DC转换器118的电流的实现方案可取决于DC-DC转换器118的具体设计。DC-DC转换器118可接收DC-DC转换器118可用于使电流限值CL改变的输入参数。在一个实例中，输入参数可以是电阻，并且电流限值CL可响应于电阻而变化。在其它实例中，用于使电流限值CL改变的输入参数可包括(但不限于)电容或电压。参考题为“DC/DC转换器的电压调节(VoltageRegulationofaDC/DCConverter)”的美国专利申请公布号US2012/0306278。
从DC-DC转换器118引出的电流(输出电流C2)可基于电子装置112的电力需求。因此，到DC-DC转换器118的输入电流C1也可基于电子装置112的电力需求。如果电子装置112从DC-DC转换器118引出的电力量导致电流小于电流限值CL，则供电系统100可继续在无任何改变的情况下操作。电流限值CL可以是所测量温度T的函数。只要输入电流C1低于电流限值CL(当电流限值CL是输入电流限值时)，所测量温度T就可处于其中温度并不影响供电系统100的操作的水平下。换句话说，所测量温度T足够低，以使得其尚未致使输入电流C1达到输入电流限值CL。类似地，当电流限值CL是输出电流限值时，供电系统100可在无任何改变的情况下操作，只要输出电流C2低于电流限值CL。这可描述为低电力模式，其中供电系统100在对从一个或多个燃料电池116产生的电流C1或电力P1无约束的情况下操作。此低电力模式可基于操作条件或来自电子装置112的需求，并且因此可能不是由系统100的使用者选择的操作模式。例如，周围环境的温度可足够低以消散由一个或多个燃料电池116产生的热，使得输入电流C1或输出电流C2低于电流限值CL。作为另一实例，电子装置112的电力需求可足够低，以使得一个或多个燃料电池116产生的热导致输入电流C1或输出电流C2低于电流限值CL。
与此相反，当输入电流C1接近输入电流限值CL或输出电流C2接近输出电流限值CL(取决于其是输入电流限值还是输出电流限值)时，供电系统100可移到限流模式。因所测量温度T而接近或达到电流限值CL。因此，限流模式不是由用户选择；系统100基于所测量温度T而在限流模式下操作。如上所述，电流限值CL可与温度T成反比。在限流模式下，如果电流限值CL是输入电流限值，则供电系统100可减少输入电流C1以减少从一个或多个燃料电池116引出的电流，从而减少由一个或多个燃料电池116产生的热。热产生的减少可减小所测量温度T。如果电流限值CL是输出电流限值，则在限流模式下，输入电流C1和输入电压V1可变化以减少输出电流C2，此可导致电力P1的减小。电力P1的减少可类似地减少由一个或多个燃料电池116产生的热，此可减小所测量温度T。随着时间的流逝，电流限值CL可在所测量温度T减小时增加。
减少来自一个或多个燃料电池116的输出电流C1或电力P1可直接减少由一个或多个燃料电池116产生的热。由于一个或多个燃料电池116可以是重要的热产生源，因此此减少可用于减少在燃料电池116上或附近的区域中测量的温度。如果一个或多个燃料电池116容纳在电子装置112内，则来自一个或多个燃料电池116的热的减少通常可减少电子装置112中任何位置的温度。
在一个实例中，当来自一个或多个燃料电池116的输出电流C1减小时，来自一个或多个燃料电池116的电力P1可减小。在一些情况下，来自一个或多个燃料电池116的电力P1的减小可甚至在电子装置112的电力需求高时发生。因此，限制温度T可优选于满足电子装置112的电力需求。在其它实例中，当来自一个或多个燃料电池116的输出电流C1减小时，来自一个或多个燃料电池116的电力P1可保持不变或增加，这部分取决于输出电压V1。
如上所述，供电系统100可包括其中所测量温度T维持电流限值CL高于输入电流C1或输出电流C2的低电力模式，这取决于电流限值CL是输入电流限值还是输出电流限值。在一个实例中，低电力模式可包括在可小于基于(例如)效率而论的优选操作温度或范围的温度下操作一个或多个燃料电池116。供电系统100的一个或多个燃料电池116可在较低温度下操作，并且并不具有最小操作温度。
温度传感器120可实质上定位在供电系统100上或内的任何位置。因此，供电系统100的温度可以是系统100或系统100的任一部件内的任何温度；这可包括一个或多个燃料电池116，包括一个或多个燃料电池116的温度或一个或多个燃料电池116周围的区域或部件中的温度。在其中供电系统100定位在电子装置112内的实例中，温度传感器120可实质上定位在电子装置112上或内的任何位置。因此，电子装置112的温度可以是电子装置112或装置112的任一部件内的任何温度。在一个实例中，温度传感器120可被设计成测量其中任一热敏部件的温度。实例包括(但不限于)一个或多个燃料电池116的温度(诸如一个或多个燃料电池116中的至少一个的阳极或阴极温度)、燃料供应源114的温度、电子装置112内部的温度或电子装置112外部的温度。供电系统100可被配置成计算或估计供电系统100或电子装置112中的一个或多个其它温度，即使温度传感器120处于不同物理位置中。例如，温度传感器120可定位在电子装置112的内部部分上，并且因此所测量温度T可对应于电子装置的内部部分。然而，基于电子装置112的热性质，可使用所测量温度T来确定电子装置的外表面上的温度，这对于用户舒适度或安全性来说可为重要的。
如上所述，温度传感器120可被配置成使得所测量温度T是一个或多个燃料电池116的温度。如上所述，监测并且限制一个或多个燃料电池116的温度可为有益的。如果温度T太高，则电流限值CL可减小以便减少从一个或多个燃料电池116引出的电流。如上所述，来自这些燃料电池的输出电流C1或输出电力P1的减少导致由一个或多个燃料电池116产生的热的减少，从而减少温度T。在所述情况下，一个或多个燃料电池116上负荷的减少可直接减少温度T。可调节电流限值CL以防止一个或多个燃料电池116在大于最大燃料电池操作温度的温度下操作。在一个实例中，在电流限值CL响应于增加的温度而减小的时间点和温度T减小到低于最大燃料电池操作温度的时间点之间可存在时间滞后。可使用电流限值CL来最小化温度T低于最大燃料电池操作温度的时间。电流限值CL和温度T之间的相关性可被配置来将此滞后考虑在内。
116的温度以外或作为测量一个或多个燃料电池116的温度的替代方案，温度传感器120可被配置成测量供电系统100的不同区域中或电子装置112中的温度T。在一个实例中，如果供电系统100定位在电子装置112内部，则可调节电流限值CL以防止电子装置112在大于最大电子装置温度的温度下操作。可使用前一段落中所提及的相同控制方案-例如电流限值CL可响应于所测量温度T而减小，这减小来自燃料电池的电流C1或电力P1，并且减少由燃料电池产生的热。在所述情况下，可仍使用燃料电池116来减少供电系统100和电子装置112中的总体热产生，并且间接减少温度，如在系统100或电子装置112的某一其它区域中所测量。除一个或多个燃料电池116以外，电子装置112可包括其它热源。如上所述，一个或多个燃料电池116可以是电子装置112内的重要热源。虽然多于一个热源可存在并且造成增加的温度T，但供电系统100可被配置成控制一个或多个燃料电池116上的负荷以便限制温度T。
在一个实例中，供电系统100可实质上不包括或包括最少散热器或风扇以供将热从系统100排出。相反，当所测量温度变高时，供电系统100可使用电流限值CL来限制或减少由一个或多个燃料电池116产生的热，从而减少电力系统100或电子装置112的温度。缺少传统类型的排热装置可(例如)有助于实现供电系统100或电子装置112的更小并且更简单设计。在一个实例中，结合如本文中所述的控制电流限值CL，供电系统100或电子装置112可包括散热器或风扇，或其它类型的排热构件。
可以任一合适的方式实现电流限值CL作为所测量温度T的函数的调节。调节范围可(例如)为从温度传感器与DC-DC转换器之间的直接连接(不需要控制系统)到包括可编程逻辑的数字控制系统。
供电系统100(如在图2中所示)可被配置成使得温度传感器120可直接耦接到DC-DC转换器118。在一个实例中，温度传感器120可以是热敏电阻，并且温度的给定改变可由电阻的正或负改变表示。响应于温度的改变，热敏电阻可具有显著电阻改变。在一个实例中，可使用负温度系数(NTC)热敏电阻。可部分基于待测量的温度和电阻的范围以及所需精度来选择特定NTC热敏电阻。
在使用热敏电阻的实例中，温度T可与由热敏电阻测量的电阻R1相关联。如果DC-DC转换器118的电流限值CL由电阻调节，则热敏电阻可通过将所测量电阻R1提供到DC-DC转换器118来直接修改电流限值CL，如果热敏电阻的电阻范围与DC-DC转换器118的限流功能的电阻范围一致。在一个实例中，热敏电阻可替代DC-DC转换器118的限流电阻器，并且热敏电阻可基于温度反馈向DC-DC转换器118提供限流功能。
图2A示出供电系统100’的实例，其可类似于图2的供电系统100。在供电系统100中，DC-DC转换器118可直接连接到电子装置112，而在图2A的供电系统100’中，DC-DC转换器118’可连接到电力管理系统113’。电子装置112’可连接到电力管理系统113’。因此，DC-DC转换器118’可经由电力管理系统113’连接到电子装置112’。
功率管理电力管理系统113’可从一个或多个燃料电池116’要求电力，并且可将电力P3输送到电子装置112’。因此，电力管理系统113’可控制电力P3到电子装置112’的输送。电力P3可大于或小于来自DC-DC转换器118’的电力P2，这部分取决于电力管理系统113’是否具有其它电源以及电子装置112’的电力需求。
虽然在图2A中未示出，但电力管理系统113’可包括一个或多个混合电池组。混合电池组可用于将来自一个或多个燃料电池116’的电力补充到电子装置112’。例如，一个或多个混合电池组可提供超出可由一个或多个燃料电池116’立即提供给电子装置112’的电力的电力，或在对一个或多个燃料电池116’的燃料供应中断时提供电力。一个或多个燃料电池116’可将电力提供给这一个或多个混合电池组(例如)以补充这些混合电池组。
功率电力管理系统113’可用于向多于一个电子装置提供电力。因此，图2A的电子装置112’可包括一个或多个电子装置。电力可同时提供给多个装置，或电力管理系统113’可包括一个或多个监测系统以确定多个电子装置中的哪一个电子装置在给定时间点需要电力。图2A并不包括电力管理系统113’的部件。在本文中包括电力管理系统113’以示出供电系统100’和本文中所描述的其它供电系统可包括DC-DC转换器与电子装置的直接连接，或者供电系统在DC-DC转换器与一个或多个电子装置之间可包括电力管理系统。
图3示出用于对电子装置200供应电力的供电系统200的实例。供电系统200可类似于上文参考图2所述的供电系统100，但替代温度传感器120直接耦接到DC-DC转换器118，供电系统200可包括用于调节电流限值CL的控制器224。在一个实例中，控制器224可包括模拟电路。类似于在系统100中，仍可由温度传感器220测量给定温度T。温度传感器220可包括任一类型的温度感测装置。温度传感器220可包括(但不限于)任一类型的电阻温度检测器、热敏电阻、半导体结或热电偶。
在一个实例中，如在图3中所示，温度T可由温度传感器220以电阻R1形式进行测量，电阻R1可以是到控制器224的输入。如果DC-DC转换器218被配置成使用电阻调节电流限值CL，则控制器224可采用电阻R1并且向DC-DC转换器218提供可与电阻R1成比例的反馈电阻R2。因此，变化的电流限值CL可基于由温度传感器220测量的电阻R1。
在一个实例中，虽然在图3中示出电阻R1，但温度传感器220可测量表示温度的任何参数，例如像电压。所测量参数可替代图3中所示的电阻R1输入到控制器224。类似地，DC-DC转换器218可被配置成使用除电阻以外的参数调整电流限值CL，在此情况下，DC-DC转换器218的输入信号可以是除图3中所示电阻R2以外的其它东西。控制器224可被配置成从温度传感器220接收表示温度T的参数并且将其转换为DC-DC转换器218可用于调整电流限值CL的参数。
虽然不包括在图3中，但电力管理系统(如上文参考图2A所述)可与图3的供电系统200组合使用。
图4示出用于对电子装置312供应电力的供电系统300的实例。供电系统300的控制器330可以是如下文参考图5进一步描述的数字系统。温度传感器320可以是用于测量温度T的任一类型的温度感测元件，温度T可提供给或输入到控制器330。控制器330可基于温度T确定DC-DC转换器318的输入信号S1，如下文进一步描述。输入信号S1可与DC-DC转换器318的电流限值CL相关。
图4A示出供电系统300’的实例，其可类似于图4的供电系统300。供电系统300’可包括DC-DC转换器318’和控制器330’，其共同可以是控制系统315’的一部分，其中DC-DC转换器318’的功能的至少一部分可在该数字控制系统内实施。在图4的系统300中，DC-DC转换器318可包括专用并且分立的DC-DC转换器电路或芯片。在系统300’中，DC-DC转换器318’的功能的至少一部分可含在控制器330’内，因此消除DC-DC转换器芯片在系统300’中的使用。DC-DC转换器318’可使用(例如)数字控制器330’中的脉冲宽度调制程序实施为软件功能模块。应认识到，一个或多个模拟部件(诸如电感器和电容器)可组合控制器330’用于DC-DC转换器318’的操作。
在图4A中包括电力管理系统313’以示出电力管理系统可与除图2A的供电系统100’以外的其它供电系统一起使用。电力管理系统313’可类似于上文参考图2A所述的电力管理系统113’操作。在一个实例中，具有控制系统315’的系统300’可不包括电力管理系统313’，并且DC-DC转换器318’可直接连接到电子装置312’。
图5是图4的数字控制系统330的实例。除图4和图5中所示的控制器330以外或作为图4和图5中所示的控制器330的替代方案，可使用其它类型的数字控制系统或配置。数字控制系统330可包括模拟到数字转换装置332、可编程逻辑装置334和信号调节电路336。取决于DC-DC转换器318的架构，信号调节电路336可存在或可不存在于控制系统330中。数字控制系统330的全部或一部分可以是电子装置312的一部分，或如在图4中所示，数字控制系统330可以是供电系统300的部件。
模拟到数字转换装置332可被配置成将模拟温度测量结果(例如来自温度传感器320的所测量温度T)转换为以数字方式表示的温度T’，温度T’可输入到可编程逻辑装置334。可编程逻辑装置334可为(例如)算法状态机(ASM)、微控制器或任何其它已知逻辑装置。可编程逻辑装置334可被配置成计算DC-DC转换器318的电流限值CL。电流限值CL可由逻辑装置334使用(例如)使温度与电流相关的算法或使用表查找函数确定，以确定对应于特定温度的电流限值。
所计算电流限值CL可提供给信号调节电路336，以使得信号调节电路336可将电流限值CL转变成可由DC-DC转换器318使用的合适输入信号S1。在一个实例中，信号S1可以是电阻。在一个实例中，信号调节电路336可包括数字到模拟转换，以使得电流限值Cl可作为模拟信号提供给DC-DC转换器318。在一个实例中，DC-DC转换器318可被配置成从逻辑装置334接收电流限值CL，并且可从控制器330排除信号调节电路336。
可使用除本文中所描述的那些设计以外或作为本文中所描述的那些设计的替代方案的其它设计来作为温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值。该供电系统的特定实现方案可取决于许多因素，包括(例如)温度控制的所期望精度水平、电子装置的设计复杂度水平以及空间和成本约束。
针对本文中所描述的供电系统，可使用多于一个温度传感器以便测量供电系统和/或便携式电子装置的多于一个温度。在所述情况下，可基于多于一个温度确定DC-DC转换器的电流限值CL。在一个实例中，供电系统的控制器可被配置成接收多个所测量温度并且相应地调整电流限值CL。
以上描述旨在为说明性的，而非限制性的。诸如，所属领域的技术人员在审阅以上描述时可使用其他实施方案。例如，一个所述实施方案的元件可结合其它所述实施方案的元件使用。同样，在以上详细说明中，各种特征可聚集在一起以精简本公开内容。这不应解释为未要求保护的公开特征意欲对任一权利要求所必需。而是，发明主题可不在于特定公开实施方案的所有特征。因此，以上权利要求并入到详细说明中，其中每一权利要求本身作为独立实施方案。本发明的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求具有权利的等效形式的全部范围来确定。
详细说明包括对附图的参考，这些附图形成详细说明的一部分。这些图式以图解方式示出其中可实施本发明的具体实施方案。这些实施方案在本文中也称为“实例”。这些实例可包括除所示或所述那些元件以外的元件。然而，本发明人还考虑其中仅提供所示或所述的那些元件的实例。此外，本发明人还考虑使用关于特定实例(或其一个或多个方面)或关于本文中所示或所述的其他实例(或其一个或多个方面)所示或所述的那些元件的任一组合或排列的实例(或其一个或多个方面)。
本申请提供以下示例性实施方案，其编号不应理解为指定重要性等级：
实施方案1提供一种用于对便携式电子装置供应电力的系统，所述系统包括：温度传感器，其被配置成测量所述便携式电子装置和所述系统中的至少一个的温度；一个或多个燃料电池，其被配置成产生电力；以及DC-DC转换器，其包括连接到所述一个或多个燃料电池的输入端和连接到便携式电子装置的输出端，所述DC-DC转换器被配置成在输入电流和输入电压下从一个或多个燃料电池接收电力，并且在基本上固定电压下将输出电力提供给电子装置，其中DC-DC转换器包括作为所测量温度的函数而变化的电流限值。
实施方案2提供根据实施方案1所述的系统，其中电流限值作为所测量温度的反函数而变化。
实施方案3提供根据实施方案1或2所述的系统，其中由一个或多个燃料电池产生的电流的量与DC-DC转换器的电流限值的减小成比例地减小，而不管便携式电子装置需求的电力的量如何。
实施方案4提供根据实施方案1至3中任一项所述的系统，其中基本上所有由便携式电子装置接收的电力均由一个或多个燃料电池供应。
实施方案5提供根据实施方案1至4中任一项所述的系统，其还包括低电力模式，其中由一个或多个燃料电池产生的电力作为便携式电子装置的低电力需求的函数而减少。
实施方案6提供根据实施方案5所述的系统，其中该低电力模式包括一个或多个燃料电池的不受约束的最小操作温度。
实施方案7提供根据实施方案1至6中任一项所述的系统，其中温度传感器定位在便携式电子装置的内部壳体上。
实施方案8提供根据实施方案7所述的系统，其中所述系统基于内部壳体的所测量温度确定便携式电子装置的外表面温度。
实施方案9提供根据实施方案1至8中的任一项所述的系统，其中温度传感器定位在一个或多个燃料电池上或附近。
实施方案10提供根据实施方案9所述的系统，其中测量一个或多个燃料电池中的至少一个的阳极温度。
实施方案11提供根据实施方案9所述的系统，其中测量一个或多个燃料电池中的至少一个的阴极温度。
实施方案12提供根据实施方案1至11中任一项所述的系统，其中温度传感器定位在一个或多个燃料电池的燃料源上或附近。
实施方案13提供根据实施方案1至12中任一项所述的系统，其中温度传感器选自由热敏电阻、半导体结、电阻温度检测器和热电偶组成的组。
实施方案14提供根据实施方案1至13中任一项所述的系统，其中电流限值是输入电流限值。
实施方案15提供根据实施方案1至13中任一项所述的系统，其中电流限值是输出电流限值。
实施方案16提供根据实施方案1至15中任一项所述的系统，其还包括定位在DC-DC转换器和便携式电子装置之间的电力管理系统，所述电力管理系统被配置成将来自一个或多个燃料电池的电力输送到便携式电子装置。
实施方案17提供根据实施方案1至16中任一项所述的系统，其中DC-DC转换器的功能的一部分由数字控制系统执行。
实施方案18提供根据实施方案1至17中任一项所述的系统，其还包括被配置成监测所测量温度并且作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值的控制器。
实施方案19提供根据实施方案1至18中任一项所述的系统，其中一个或多个燃料电池和DC-DC转换器定位在便携式电子装置内部。
实施方案20提供根据实施方案1至19中任一项所述的系统，其中一个或多个燃料电池包括平面燃料电池阵列。
实施方案21提供一种控制用于便携式电子装置的燃料电池供电系统的方法，该方法包括：将来自一个或多个燃料电池的电流供应给DC-DC转换器；以及作为供电系统和便携式电子装置中的至少一个的所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值。
实施方案22提供根据实施方案21所述的方法，其中作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值包括独立于便携式电子装置的电力需求限制来自一个或多个燃料电池的输出电流。
实施方案23提供根据实施方案21或22所述的方法，其中DC-DC转换器的电流限值作为所测量温度的反函数而变化。
实施方案24提供根据实施方案21至23中任一项所述的方法，其中作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值包括将热敏电阻耦接到DC-DC转换器。
实施方案25提供根据实施方案21至24中任一项所述的方法，其中作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值包括使用控制器来监测所测量温度并且确定DC-DC转换器的电流限值。
实施方案26提供根据实施方案21至25中任一项所述的方法，其中作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值包括防止或最小化一个或多个燃料电池在大于最大燃料电池操作温度的温度下操作。
实施方案27提供根据实施方案21至26中任一项所述的方法，其中作为所测量温度的函数调节DC-DC转换器的电流限值包括防止便携式电子装置在大于最大电子装置温度的温度下操作。
实施方案28提供根据实施方案21至27中任一项所述的方法，其中DC-DC转换器的电流限值是输入电流限值。
实施方案29提供根据实施方案21至27中任一项所述的方法，其中DC-DC转换器的电流限值是输出电流限值。
实施方案30提供根据实施方案21至29中任一项所述的方法，其中DC-DC转换器的功能的一部分由数字控制系统执行。
实施方案31提供根据实施方案21至30中任一项所述的方法，其中电力管理系统定位在DC-DC转换器与便携式电子装置之间，电力管理系统被配置成将来自一个或多个燃料电池的电力输送给便携式电子装置。
实施方案32提供一种控制用于便携式电子装置的供电系统的方法，该方法包括：提供包括一个或多个燃料电池和DC-DC转换器的供电系统；从一个或多个燃料电池产生电力；将一个或多个燃料电池连接到DC-DC转换器，以使得来自一个或多个燃料电池的电力在变化电压和变化电流下提供给DC-DC转换器；将来自DC-DC转换器的输出电力在基本上固定电压下提供给便携式电子装置；测量便携式电子装置和供电系统中的至少一个的温度；以及作为所测量温度的函数调整DC-DC转换器的电流限值，从而作为DC-DC转换器的所调整电流限值的函数调整来自一个或多个燃料电池的输出电流。
实施方案33提供根据实施方案32所述的方法，其中从一个或多个燃料电池产生电力包括响应于便携式电子装置的减少的电力需求而在低电力模式下操作一个或多个燃料电池。
实施方案34提供根据实施方案32或33中任一项所述的方法，其中低电力模式包括一个或多个燃料电池的不受约束的最小操作温度。
实施方案35提供根据实施方案32至34中任一项所述的方法，其中作为所测量温度的函数调整DC-DC转换器的电流限值包括当所测量温度增加时减小电流限值。
实施方案36提供根据实施方案32至35中任一项所述的方法，其中将来自DC-DC转换器的输出电力提供给便携式电子装置包括将输出电力提供给控制电力到便携式电子装置的输送的电力管理系统。
实施方案37提供根据实施方案32至36中任一项所述的方法，其中DC-DC转换器的功能的一部分由数字控制系统执行。
实施方案38提供根据实施方案32至37中任一项所述的方法，其中测量便携式电子装置和供电系统中的至少一个的温度包括测量位于便携式电子装置或供电系统中的至少一个中或上的热敏部件的电阻。
实施方案39提供根据实施方案32至38中任一项所述的方法，其中测量便携式电子装置和供电系统中的至少一个的温度包括测量便携式电子装置内部的温度以防止便携式电子装置在高于最大电子装置温度的温度下操作。
实施方案40提供根据实施方案39所述的方法，其还包括基于便携式电子装置内部的所测量温度计算便携式电子装置的外表面的温度。
实施方案41提供根据实施方案32至40中任一项所述的方法，其中测量便携式电子装置和供电系统中的至少一个的温度包括测量一个或多个燃料电池上或附近的温度以防止一个或多个燃料电池在高于最大燃料电池操作温度的温度下操作。
实施方案42提供根据实施方案32至41中任一项所述的方法，
其中一个或多个燃料电池包括平面燃料电池阵列。
实施方案43提供根据实施方案32至42中的任一项所述的方法，其中该一个或多个燃料电池和该DC-DC转换器定位在该便携式电子装置内部。
实施方案44提供根据实施方案32至43中的任一项所述的方法，其中该DC-DC转换器的该电流限值是输入电流限值。
实施方案45提供根据实施方案32至43中的任一项所述的方法，其中该DC-DC转换器的该电流限值是输出电流限值。
实施方案46提供一种根据实施方案1至45中的任一项或任一组合所述的方法或系统，其可各自视情况被配置成使得所述所有步骤或元件可供使用或选择。

Claims (27)

1.一种用于对便携式电子装置供应电力的系统，所述系统包括：
温度传感器，其被配置成测量所述便携式电子装置和所述系统中的至少一个的温度；
一个或多个燃料电池，其被配置成产生电力；以及
DC-DC转换器，其包括连接到所述一个或多个燃料电池的输入端和连接到所述便携式电子装置的输出端，所述DC-DC转换器被配置成在输入电流和输入电压下从所述一个或多个燃料电池接收所述电力，并且在基本上固定电压下将输出电力提供给所述电子装置，其中所述DC-DC转换器包括作为所述所测量温度的函数而变化的电流限值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流限值作为所述所测量温度的反函数而变化。
3.根据权利要求1所述的系统，其中由所述一个或多个燃料电池产生的电流的量与所述DC-DC转换器的所述电流限值的减小成比例地减小，而不管所述便携式电子装置需求的电力的量如何。
4.根据权利要求1所述的系统，其中基本上所有由所述便携式电子装置接收的所述电力均由所述一个或多个燃料电池供应。
5.根据权利要求1所述的系统，其还包括低电力模式，其中由所述一个或多个燃料电池产生的所述电力作为所述便携式电子装置的低电力需求的函数而减少。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述DC-DC转换器的功能的一部分由数字控制系统执行。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述温度传感器定位在所述便携式电子装置的内部壳体上，并且所述系统基于所述内部壳体的所述所测量温度确定所述便携式电子装置的外表面的温度。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述温度传感器定位在所述一个或多个燃料电池上或附近。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述温度传感器选自由热敏电阻、半导体结、电阻温度检测器和热电偶组成的组。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流限值是输入电流限值。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流限值是输出电流限值。
12.根据权利要求1所述的系统，其还包括定位在所述DC-DC转换器和所述便携式电子装置之间的电力管理系统，所述电力管理系统被配置成将来自所述一个或多个燃料电池的电力输送给所述便携式电子装置。
13.一种控制用于便携式电子装置的燃料电池供电系统的方法，所述方法包括：
将来自一个或多个燃料电池的电流供应到DC-DC转换器；以及
作为所述供电系统和所述便携式电子装置中的至少一个的所测量温度的函数调节所述DC-DC转换器的电流限值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中作为所述所测量温度的函数调节所述DC-DC转换器的所述电流限值包括独立于所述便携式电子装置的电力需求限制来自所述一个或多个燃料电池的输出电流。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述DC-DC转换器的所述电流限值作为所述所测量温度的反函数而变化。
16.根据权利要求13所述的方法，其中作为所述所测量温度的函数调节所述DC-DC转换器的电流限值包括将热敏电阻耦接到所述DC-DC转换器。
17.根据权利要求13所述的方法，其中作为所述所测量温度的函数调节所述DC-DC转换器的电流限值包括使用控制器来监测所述所测量温度并且确定所述DC-DC转换器的所述电流限值。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述电流限值是所述DC-DC转换器的输入电流限值。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述电流限值是所述DC-DC转换器的输出电流限值。
20.一种控制用于便携式电子装置的供电系统的方法，所述方法包括：
提供包括一个或多个燃料电池和DC-DC转换器的供电系统；
从所述一个或多个燃料电池产生电力；
将所述一个或多个燃料电池连接到所述DC-DC转换器，以使得来自所述一个或多个燃料电池的所述电力在变化电压和变化电流下提供给所述DC-DC转换器；
将来自所述DC-DC转换器的输出电力在基本上固定电压下提供给所述便携式电子装置；
测量所述便携式电子装置和所述供电系统中的至少一个的温度；以及
作为所述所测量温度的函数调整所述DC-DC转换器的电流限值，从而作为所述DC-DC转换器的所述所调整电流限值的函数调整来自所述一个或多个燃料电池的输出电流。
21.根据权利要求20所述的方法，其中作为所述所测量温度的函数调整所述DC-DC转换器的所述电流限值包括当所述所测量温度增加时减小所述电流限值。
22.根据权利要求20所述的方法，其中将来自所述DC-DC转换器的所述输出电力提供给所述便携式电子装置包括将所述输出电力提供给控制电力到所述便携式电子装置的输送的电力管理系统。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述DC-DC转换器的功能的一部分由数字控制系统执行。
24.根据权利要求20所述的方法，其中测量所述便携式电子装置和所述供电系统中的至少一个的所述温度包括测量位于所述便携式电子装置或所述供电系统中的至少一个中或上的热敏部件的电阻。
25.根据权利要求20所述的方法，其中测量所述便携式电子装置和所述供电系统中的至少一个的所述温度包括测量所述便携式电子装置内部的温度以防止所述便携式电子装置在高于最大电子装置温度的温度下操作。
26.根据权利要求25所述的方法，其还包括基于所述便携式电子装置内部的所述所测量温度计算所述便携式电子装置的外表面的温度。
27.根据权利要求20所述的方法，其中测量所述便携式电子装置和所述供电系统中的至少一个的所述温度包括测量所述一个或多个燃料电池上或附近的温度以防止所述一个或多个燃料电池在高于最大燃料电池操作温度的温度下操作。
CN201480026462.9A 2013-03-15 2014-03-14 燃料电池dc-dc转换器 Pending CN105308816A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/844,482 2013-03-15
US13/844,482 US20140272645A1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Fuel cell dc-dc converter
PCT/CA2014/050263 WO2014139016A1 (en) 2013-03-15 2014-03-14 Fuel cell dc-dc converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105308816A true CN105308816A (zh) 2016-02-03

Family

ID=51528489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480026462.9A Pending CN105308816A (zh) 2013-03-15 2014-03-14 燃料电池dc-dc转换器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140272645A1 (zh)
EP (1) EP2973923A4 (zh)
JP (1) JP2016515374A (zh)
CN (1) CN105308816A (zh)
WO (1) WO2014139016A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3178144B1 (en) * 2014-08-06 2018-12-19 Gentex Corporation Power supply for vehicle based trainable transceiver
JP6183416B2 (ja) * 2015-06-26 2017-08-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN106229531B (zh) * 2016-09-29 2019-01-29 清华大学 燃料电池车辆容错控制方法及装置
DE202019102314U1 (de) * 2019-04-25 2020-07-29 Aradex Ag Vorrichtung mit wenigstens einer Brennstoffzelle
US20220216792A1 (en) * 2021-01-05 2022-07-07 Solaredge Technologies Ltd. Method and Apparatus for Bypass and Shutdown of a Power Device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5334463A (en) * 1991-11-29 1994-08-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Hybrid fuel battery system and the operation method thereof
US20050206342A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Zeev Aleyraz Integrated fuel cell controller for devices
US20060051634A1 (en) * 2004-09-09 2006-03-09 Genesis Fueltech, Inc. Power controller for fuel cell
US20060083955A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Akihiko Kanouda Mobile type information terminal and self diagnosis method and operation method thereof
US20080124596A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Feedback-based control of a PEM fuel cell for high temperature protection
TW201126360A (en) * 2010-01-21 2011-08-01 Univ Nat Kaohsiung Applied Sci Simulation system for fuel cells and simulation control method therefor

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5989741A (en) 1997-06-10 1999-11-23 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electrochemical cell system with side-by-side arrangement of cells
US20030070850A1 (en) * 2001-02-16 2003-04-17 Cellex Power Products, Inc. Hybrid power supply apparatus for battery replacement applications
US7205057B2 (en) 2003-06-19 2007-04-17 Angstrom Power Inc. Integrated fuel cell and heat sink assembly
US7474075B2 (en) 2004-07-21 2009-01-06 Angstrom Power Incorporated Devices powered by conformable fuel cells
US8410747B2 (en) 2004-07-21 2013-04-02 Societe Bic Flexible fuel cell structures having external support
JP4149463B2 (ja) * 2005-06-09 2008-09-10 本田技研工業株式会社 燃料電池車両の制御装置および燃料電池車両の制御方法
FR2889888B1 (fr) 2005-08-16 2014-05-09 Commissariat Energie Atomique Membrane polymere composite a conduction ionique/electronique, ses procedes de fabrication et coeur de pile a combustible planaire la comprenant
FR2894720B1 (fr) 2005-12-09 2010-12-10 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible avec collecteurs de courant integres a l'electrolyte solide et procede de fabrication d'une telle pile a combustible.
FR2923654B1 (fr) 2007-11-13 2010-02-12 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible comportant une pluralite de cellules elementaires connectees en serie par les collecteurs de courant.
JP5620637B2 (ja) 2007-12-21 2014-11-05 ソシエテ ビックＳｏｃｉｅｔｅ Ｂｉｃ 不連続な領域を有する化学電池部材
CA2714991C (en) 2008-02-29 2015-11-24 Angstrom Power Incorporated Electrochemical cell and membranes related thereto
US8361668B2 (en) 2008-05-27 2013-01-29 Societe Bic Devices for managing heat in portable electronic devices
JP5113634B2 (ja) * 2008-06-06 2013-01-09 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR101985025B1 (ko) 2009-12-28 2019-05-31 인텔리전트 에너지 리미티드 비대칭 구조를 갖는 연료전지 및 연료전지요소와 이의 방법
FR2958798B1 (fr) 2010-04-07 2015-04-03 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible comportant une membrane a conduction ionique localisee et procede de fabrication.
US8846261B2 (en) 2012-06-28 2014-09-30 Societe Bic System for controlling temperature in a fuel cell
US9023545B2 (en) 2013-03-15 2015-05-05 Societe Bic Method for operating a fuel cell system
US9577273B2 (en) 2013-03-15 2017-02-21 Intelligent Energy Limited Fluidic interface module for a fuel cell system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5334463A (en) * 1991-11-29 1994-08-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Hybrid fuel battery system and the operation method thereof
US20050206342A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Zeev Aleyraz Integrated fuel cell controller for devices
US20060051634A1 (en) * 2004-09-09 2006-03-09 Genesis Fueltech, Inc. Power controller for fuel cell
US20060083955A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Akihiko Kanouda Mobile type information terminal and self diagnosis method and operation method thereof
US20080124596A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Feedback-based control of a PEM fuel cell for high temperature protection
TW201126360A (en) * 2010-01-21 2011-08-01 Univ Nat Kaohsiung Applied Sci Simulation system for fuel cells and simulation control method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
EP2973923A1 (en) 2016-01-20
WO2014139016A1 (en) 2014-09-18
JP2016515374A (ja) 2016-05-26
EP2973923A4 (en) 2016-11-30
US20140272645A1 (en) 2014-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105308816A (zh) 燃料电池dc-dc转换器
TWI389421B (zh) 電子系統及其對電子系統進行電源管理之方法
US8680838B2 (en) System and method for system-level power point control of a photovoltaic device
CA2636972C (en) A fuel cell system coolant control strategy
US8231774B2 (en) Thermal management of a high temperature fuel cell electrolyzer
CN104113186B (zh) 具有温度和电流共享的开关模式电源
US20200329531A1 (en) Heating apparatus comprising a battery and a power inverter for introducing energy from the battery to the electric supply device
US20150288187A1 (en) Energy management system for controlling energy to a load powered by a thermoelectric module
JP2012216423A (ja) 温度ムラを考慮した熱入出量制御システム
KR20150053226A (ko) 배터리 열 관리를 위한 가상 셀
Ou et al. Development of new energy management strategy for a household fuel cell/battery hybrid system
Li et al. A new perspective on battery cell balancing: Thermal balancing and relative temperature control
US20160065057A1 (en) Fuel cell dc-dc converter
CN108140910B (zh) 用于储能装置的热通量组件
CN115986270A (zh) 基于热力图算法的电池系统温控方法和装置、电池系统
JP2013226012A (ja) 蓄電池システム
CN110165245B (zh) 基于半导体材料和相变材料的燃料电池热管理方法及系统
CN206022573U (zh) 一种汽车动力电池箱的温度控制装置
WO2009035778A1 (en) High temperature fuel cell system with an electrical heater
CN114747053A (zh) 用于在多堆栈燃料电池系统中提供热量控制的系统和方法
US20070284431A1 (en) Power Supply Unit with Smart Control on Cooling Device
US20220360102A1 (en) Charging apparatus and charging method
CN115135096A (zh) 用于冷却电子机架的功率优化的热管理系统和方法
TWI423558B (zh) The output power control method of the fuel cell is designed by the auxiliary device and the auxiliary battery system
US20130334329A1 (en) Method for Heating an Interior of a Motor Vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160203