CN115441018A - 用于管理和实现健康状态以控制燃料电池的寿命的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于确定、应用和/或管理燃料电池的健康状态以控制交通工具和/或动力总成中的燃料电池的寿命的方法和系统。
Description
相关申请的交叉引用
该非临时申请要求在35 U.S.C § 119(e)和任何其他适用法律或法规下于2021年6月2日提交的序列号为63/196,044的美国临时专利申请的权益和优先权,该美国临时专利申请的全部公开内容特此明确通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于确定、应用和/或管理燃料电池的健康状态以控制交通工具和/或动力总成中的燃料电池的寿命的方法和系统。
背景技术
燃料电池以它们高效使用燃料以开发直流电(DC)而著称。某些燃料电池(诸如,固体氧化物燃料电池(SOFC))在提供电的大规模动力系统中操作,以满足工业和市政需要。其他常见类型的燃料电池包括磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC),全部一般以它们的电解质命名。这些类型的燃料电池中的许多对于给较小便携式应用(诸如小汽车、卡车、工业装备和/或其他类型的交通工具或动力总成)供电而言是有用的。
燃料电池或燃料电池模块通过跨离子导电层对燃料和氧化剂进行电化学组合来产生电。典型地,在燃料电池的组件中电串联地积聚燃料电池,以在有用的电压或电流处产生功率。因此,使用互连结构以串联或并联地连接或耦合邻近燃料电池,以形成燃料电池堆或燃料电池系统。
通过正常操作,燃料电池和燃料电池模块(诸如在交通工具和/动力总成中使用的那些)随时间不断老化、降解和/或恶化。老化、降解和/或恶化常常使燃料电池减少或阻止燃料电池在燃料电池的生存期或寿命内提供最优功率和/或高效地操作。用于确定或预测燃料电池健康(例如,燃料电池的健康状态)的当前方法和系统是在制造商或实验室设置中安排的,和/或基于有限信息,包括但不限于与燃料电池自身有关的内部参数。估计或预测燃料电池的健康状态和/或寿命的这些当前方法或系统造成了复杂问题,特别是关于当那些测量被应用于现实世界应用时(诸如,在交通工具和/或动力总成的使用时或期间)的不可靠性和不准确性。
出于这些和其他原因,本公开涉及用于确定、应用和/或管理健康状态和/或控制交通工具和/或动力总成中的燃料电池的寿命的方法和系统。具体地,本方法和系统使得能够通过动态地操作任何燃料电池(诸如,实时地和/或在动力总成、动力系统、交通工具或驱动水平处)来估计、预测、利用、管理和控制该燃料电池的健康状态和寿命,使得在现实世界状况中查明和收集任何输入和/或测量数据。在这样做时,本方法和系统提供了如在应用中且贯穿其生存期而集成的燃料电池的健康状态和寿命预测的确定的提高的置信度、可靠性和准确度,其被一个或多个控制器进一步利用以实现燃料电池及其操作性能的提高的实用性、提高的效率和增加的寿命。
发明内容
本发明实施例被包括以满足这些和其他需要。本公开涉及一种控制燃料电池的寿命的方法。本方法的一个实施例包括:接收去往处理器中的一个或多个输入;以及由所述处理器生成寿命管理和控制策略。所述控制燃料电池的寿命的方法还包括:由所述处理器将所述寿命管理和控制策略传送到功率源控制器。另外,所述方法包括:由所述功率源控制器控制一个或多个功率源的功率输出,其中所述一个或多个功率源是从燃料电池、电池及其组合中选择的。
在一个实施例中,所述方法包括:使一个或多个功率源坐落于交通工具或动力总成上、将一个或多个功率源配置成位于交通工具或动力总成上、或者将一个或多个功率源附着到交通工具或动力总成。在本方法的一个实施例中,所述交通工具或动力总成是汽车、卡车、飞行器、船、火车、火车头、公共汽车或采矿装备。在本方法的进一步实施例中,所述燃料电池是固体氧化物燃料电池或质子交换膜燃料电池。
本方法的一个实施例包括生成所述寿命管理和控制策略,其包括估计所述一个或多个功率源的目前健康状态。在一个实施例中,生成所述寿命管理和控制策略包括:进行在线-离线过程。在进一步实施例中,进行在线-离线过程包括:估计所述一个或多个功率源的健康状态。
在本方法的一个实施例中,估计所述一个或多个功率源的健康状态包括生成趋势线。在本方法的另一实施例中,所述趋势线反映所述一个或多个功率源的所估计的寿命。在本方法的进一步实施例中,所述寿命管理和控制策略包括所述一个或多个输入、所述一个或多个功率源的健康状态和所估计的寿命。最后,本发明的一个实施例,由所述控制器控制所述一个或多个功率源的功率输出包括:将指令递送到所述一个或多个功率源。
本公开还涉及一种用于控制燃料电池的寿命的系统。所述系统的一个实施例包括:1)处理器;2)一个或多个实时输入;3)功率源控制器;以及4)一个或多个功率源。在所述系统的实施例中,所述一个或多个功率源坐落于交通工具或动力总成上、被配置成位于交通工具或动力总成上、或者附着到交通工具或动力总成。
在另一实施例中,所述处理器接收所述一个或多个输入,使用所述一个或多个输入以生成寿命管理和控制策略,并将所述寿命管理和控制策略传送到所述功率源控制器。在进一步实施例中,所述功率源控制器基于所述寿命管理和控制策略来控制针对所述一个或多个功率源的功率输出。
在本系统的一个实施例中,所述一个或多个功率源中的每一个包括用于控制该功率源的分离的个体控制器。在另一实施例中,针对所述一个或多个功率源中的每一个的个体控制器分离地与所述功率源控制器协作,以控制针对所述一个或多个功率源的功率输出。在本系统的进一步实施例中,针对所述一个或多个功率源的功率输出是通过自动化控制来驱动的。在本系统的另一实施例中,所述一个或多个功率源的功率输出的自动化控制基于所述寿命管理和控制策略。
在本系统的一个实施例中,所述交通工具或动力总成是汽车、卡车、飞行器、船、火车、火车头、公共汽车或采矿装备。最后,在本系统的一个实施例中,所述燃料电池是固体氧化物燃料电池或质子交换膜燃料电池。
附图说明
当参考附图来阅读以下具体实施方式时,本发明的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解,其中,遍及附图,相似字符表示相似部分,其中:
图1是包括用于确定健康状态且增加燃料电池的寿命的寿命管理和控制策略的方法或系统的一个实施例的框图。
图2是示出了在将不同功率水平处的运行时间(以小时为单位)进行比较时由寿命管理和控制策略确定的燃料电池的寿命估计趋势线相对于平均燃料电池堆电压的曲线图数据的示意图。
图3是用于生成寿命管理和控制策略以增加燃料电池的寿命的方法的一个实施例的框图。
图4是用于增加燃料电池的寿命的寿命管理和控制系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
本公开涉及一种方法和一种系统(例如,控制系统),其包括确定、应用、管理和/或控制交通工具和/或动力总成中的燃料电池的健康状态(SOH)和寿命。更具体地,本公开提供了一种方法和系统,用于通过应用寿命管理和控制策略来预测、估计、管理和/或利用燃料电池的健康状态(SOH)和寿命估计,以保持、维持和/或扩展交通工具和/或动力总成上的燃料电池的SOH和/或寿命。本公开的方法和系统还包括:基于操作、性能和其他输入数据(“输入”)以及健康状态(SOH)和寿命来生成寿命管理和控制策略,其负责管理和控制具有一个或多个功率源的交通工具和/或动力总成中的分配或分割。
在一个实施例中,本公开的交通工具和/或动力总成可以是船、海上交通工具或船、火车、火车头、公共汽车、电车或采矿装备。例如,本公开的交通工具或动力总成可以是汽车(例如,小汽车)、卡车、船(例如,海上船)、火车、火车头、公共汽车或采矿装备。在一个实施例中,交通工具和/或动力总成可以是在轨道上使用、在水路上使用、在高速公路上使用、在高速公路外使用、在高海拔地区中使用或在地下使用的装备或设备。
在一个实施例中,交通工具和/或动力总成可以包括或附着到在空中使用的船。例如,交通工具和/或动力总成可以是或附着到飞机、直升机、或者其他飞行器或航空器(例如,无人机或热气球)。在另一实施例中,本系统或方法的交通工具和/或动力总成不包括飞机、直升机、或者任何飞行器、航空器、或者在空中使用的其他类型的船。
本方法或系统的交通工具和/或动力总成可以由伴随有任何类型的功率源/宿(例如高电压电池、超电容器等)中的一个或多个的任何类型的燃料电池中的一个或多个供电。本方法或系统的交通工具和/或动力总成的说明性功率源可以包括但不限于燃料电池或电池。重要的是,本方法和系统可以适用于功率源的任何品牌或设计,诸如任何燃料电池、燃料电池堆或电池,而不论燃料电池或交通工具和/或动力总成的制造商或设计者如何。
特别地,本方法和系统可以适用于物理地位于交通工具和/或动力总成(诸如,新的或新建造的交通工具和/或动力总成)上(例如,安装于其上)、被配置成附着到该交通工具和/或动力总成、或者与该交通工具和/或动力总成接触的任何新燃料电池和/或新电池。该方法和系统可以适用于用于识别、利用和/或实现输入、内部参数和/或确定或定义功率源的健康状态和/或寿命的信息的任何燃料电池和/或电池。
进一步地,本方法和系统可以适用于任何类型的燃料电池、燃料电池堆或燃料电池系统。例如,在一个实施例中,可以与本方法和系统一起使用质子交换膜燃料电池(PEMFC)。在另一实施例中,固态氧化物燃料电池(SOFC)可以被本方法和系统利用。另外,本方法和系统可以适用于燃料电池系统或功率生成系统,其包括系统中的一个或多个、数个和/或多个燃料电池、燃料电池堆和/或燃料电池模块。
本方法或系统的功率源的另一实施例包括电池。特别地,本方法或系统的功率源也必须是“功率宿”,这意味着功率源可以消耗功率以及生成输出功率。相应地,本方法和系统的功率源不包括引擎,诸如内燃机、柴油机或氢动力引擎等。
交通工具和/或动力总成的示例性功率源可以是混合功率源。本公开的混合功率源可以包括至少两种不同类型的功率源(例如燃料电池和电池/超级电容器等)。交通工具和/或动力总成的混合功率源的一个实施例可以包括至少燃料电池或燃料电池堆。交通工具和/或动力总成的混合功率源的另一实施例可以至少包括电池。交通工具和/或动力总成的混合功率源的另一示例性实施例可以至少包括燃料电池或燃料电池堆和电池。独立地和/或结合本方法和系统(例如,控制系统)使用混合功率源(诸如,燃料电池或燃料电池堆/电池混合功率源)可能导致寿命管理和控制策略的生成和应用,该寿命管理和控制策略提供交通工具和/或动力总成的一个或多个功率源或功率生成部件(例如,燃料电池和电池)的管理和控制。
本公开涉及用于生成寿命管理和控制策略(“寿命管理和控制策略”)的方法和控制系统,该寿命管理和控制策略可以被应用于和/或实现到交通工具和/或动力总成(参见图1)的一个或多个混合功率源(例如,燃料电池和/或电池)。在示例性实施例中,本方法和控制系统涉及将寿命管理和控制策略以及过程应用于或实现到物理地位于交通工具和/或动力总成上(例如,安装于其上)、坐落于交通工具和/或动力总成上、被配置成附着到交通工具和/或动力总成、或者与交通工具和/或动力总成接触的功率源(例如,燃料电池和/或电池)。
在这种实施例中,可以在交通工具和/或动力总成水平处执行用于估计或预测功率源的健康状态、龄期和/或寿命的燃料电池和/或电池的操作测试,使得通过其他手段进行的间接测试不是必需的。交通工具和/或动力总成水平处的功率源的操作测试使得针对功率源水平的或直接在功率源上的直接测试的任何需要也不是必需的。由此,本方法和系统的利用和实现是有利的,这是因为它们可以是与功率源的品牌或类型无关地且与交通工具和/或动力总成速率或转矩要求无关地执行的。
在图1中图解地图示了用于生成寿命管理和控制策略的本寿命管理和控制系统100的一个实施例。本公开的寿命管理和控制系统或过程100包括第一步骤:确定触发或发起寿命管理过程的条件110。典型地,寿命概率过程是基于可来自一个或多个功率源320的一个或多个输入115或者来自交通工具和/或动力总成330的输入115来发起的(参见图1和3)。
这些输入115/404可以包括但不限于电池功率极限、电池或燃料电池的充电状态(SOC)、冷却剂流量、环境温度、无故障操作或故障状况、平均或当前功率水平、电压、电流等(参见图1和4)。输入115/404还可以包括展望未来数据和信息,诸如天气、路况和/或海况以及与功率源有关的具体龄期、寿命或者健康状态参数或度量。在其他实施例中,寿命管理和控制策略的生成可以包括:基于作为输入115/404而提供的数据和/或信息来确定交通工具和/或动力总成的功率需要或者该一个或多个功率源的功率输出。
在一些实施例中,寿命管理和控制策略可以是基于输入115/404距离以及交通工具和/或动力总成必须在其下行进的条件来生成和实现的。在一些实施例中,寿命管理和控制策略可以是基于交通工具和/或动力总成在它在路线上行进时的输入115/404(诸如当前速率、速度、电流、电压、故障等)来生成和实现的。在一些实施例中,寿命管理和控制策略可以是基于启动、关闭、发起交通工具和/或动力总成上的一个或多个功率源、对其充电或补充燃料所需的输入115时间来生成和实现的。在其他实施例中,寿命管理和控制策略可以是基于这些、其他或系统外部输入115/404因素中的一个或多个来生成和实现的。
输入数据或输入115/404用于生成包括功率源的健康状态和/或寿命的寿命管理和控制策略。寿命管理和控制策略的生成可以利用输入115/404以估计或预测功率源的健康状态。例如,在一些实施例中,功率源的健康状态是基于与功率源的“生命开始”参数相比的实时操作参数、度量和数据来估计或预测的。更具体地,可以实时地访问或测量并进一步利用内部定性或定量参数(诸如,功率源(例如,燃料电池)的度量、信号、传感器、数据、算法、输出和/或输入),以确定所估计的和/或目前的健康状态(SOH)。
如本领域中已知的那样,典型地,功率源(诸如,燃料电池或电池)的“健康状态”是用于传达功率源的状况的优点的归一化表达式。可以将用于确定SOH的功率源的状况与理想的、未使用的或正常的“耗损(wear and tear)”操作状况进行比较,如制造商规范中典型地指示的那样。例如,功率源的健康状态常常是作为百分比而传达的,其中100% SOH反映功率源正在完美状况附近或完美状况中(例如,诸如在崭新时)工作,且因而应当具有如制造商规范中指示的寿命。
然而,随着时间以及随着使用(特别地,导致对功率源的损坏的有害使用),SOH百分比将减小到不可使用的状况,诸如在约50%至约0% SOH处或以下。如在差SOH中反映的这种有害使用使功率源的寿命迅速减少,该寿命是功率源从可使用转变成不可使用所耗费的时间量(例如,运行时间小时)。相应地,实时和/或在交通工具或动力总成水平处对功率源的健康状态的评估、估计和/或预测是用于更好地识别和控制功率源的寿命的关键工具。
例如,由制造商设计成具有12年寿命的燃料电池应当在6年使用时具有为50%的SOH。如果该燃料电池指示(例如,实时地)6年使用时为30%的SOH,那么该燃料电池的寿命不会是附加6年。因此,实时归一化的SOH直接与燃料电池的寿命相关,且可以用于指示或估计燃料电池的寿命。重要的是,本方法和系统使交通工具或动力总成中的燃料电池的SOH的使用能够以数学方式被操控,以便管理、控制和/或扩展燃料电池寿命到其制造商期望的寿命。
具体地,可以将燃料电池在具体电流和功率水平处的实时操作状况与该燃料电池的生命的开始处的相同状况进行比较,以确定、估计和/或预测燃料电池的相对寿命。功率源的相对寿命的确定还可以基于具体电流和功率水平处的燃料的实施操作状况与历史趋势相比的比较。在这点上,寿命管理和控制策略进一步包括和考虑功率源的所估计的寿命。
针对寿命管理和控制策略的所估计的寿命的生成可以包括进行、执行或运行在线和/或离线操作功率评估过程(参见图1)。典型地,在该操作过程期间,第一功率源(例如,燃料电池)被起动为在线。然后,给燃料电池上电,以在第一功率电平处操作,以便从燃料电池汲取具体电压或电流(例如,“15 kW”)120。在该在线和/或离线过程或校准过程(110-175)期间,允许燃料电池在第一功率电平处运行在稳态处达一时间段,后跟下一个功率电平(例如,约15 kW至约20 kW)等等,直到达到最大功率电平130。
尽管任何时间段都可以用于在稳态130处运行功率源的操作过程,但典型时间段在从约2分钟至约20分钟(包括其中包括的每个时间段)的范围内变化。在另一实施例中,时间段可以在从约5分钟至约10分钟(包括其中包括的每个时间段)的范围内变化。允许燃料电池或功率源在稳态处运行的示例性时间段一般在约5分钟处、在约5分钟左右或者不大于约5分钟130。
参考图1,在操作过程(110-200)期间生成输出数据。基于在燃料电池的稳态操作期间查明的输出数据,通过使用移动平均过滤器或者用于计算、估计或确定平均燃料电池堆电压的任何可替换方法140来进一步生成寿命管理和控制策略。注意、记录和/或存储燃料电池上电到期望操作功率水平所需的平均燃料电池堆电压或电流150。如果没有其他功率水平会被评估170,则由在线和/或离线过程生成的信息将被存储和传送到其他部件或系统,作为输出数据或“输出”。
典型地,用于在不同功率水平的序列处操作功率源的该在线和/或离线过程(110-170)可以在针对该功率源的操作运行时间的全过程内重复若干次。作为示例,在线和/或离线过程可以在燃料电池的操作的每500小时(或每1000小时等)处重复。该过程还可以是通过服务工具或其他方法在规则的维护间隔期间手动触发的,如前面上文描述的那样。该过程还可以是在具有所述功率源的新交通工具和/或动力总成的线测试的结尾处触发的。可以在与前面在120处描述的时间段和功率水平相同的时间段和功率水平处,但在功率源的完整运行时间或生命的过程内的不同时间间隔处,后续且重复地操作第一功率源,以生成输出数据或“输出”。
例如,可以在与前面在130处描述的时间段相同或不同的时间段内后续重复用于操作功率源的该在线-离线过程(110-175)。重要的是,可以在与在120中利用的功率水平不同的功率水平处重复用于操作功率源的该在线-离线过程(110-175)。例如,第一功率源可以被上电以在第二功率电平处操作,以汲取具体电压或电流(例如,“xyz kW”)。用于在第二功率水平处操作功率源的该在线-离线过程可以在针对功率源的操作运行时间的全过程内重复若干次,以在第二功率水平处生成“输出”。进一步地,可以在最大功率水平(“MaxPower”)处执行且在操作运行时间的全过程内后续重复如图1中所示的用于操作功率源的该相同在线-离线过程(110-175),以直到最大功率水平以及在最大功率水平处生成“输出”。
在典型示例中,运行在线-离线过程(110-175)的该过程可以在不同功率水平处重复多次。例如,在线-离线过程(110-175)可以开始于15 kW处或左右,然后在20 kW处或左右运行,然后在25 kW处或左右运行,然后在30 kW处或左右运行,然后在35 kW处或左右运行等。在该说明性示例中,在线-离线过程(110-175)可以继续以具体增量(例如,5 kW增量)重复到150 kW处或左右和/或直到已经达到最大燃料功率。当所有功率水平完成160时,可以生成最终输出数据和/或“输出”,以便继续进行在步骤180-200中描述的最终过程。
由在线-离线过程生成的输出数据可以用于自动和/或手动创建趋势线,该趋势线指示、估计和/或预测功率源的健康状态、龄期和/或寿命。理想地,在线-离线过程重复多次,该多次在从约4次至约20次的范围内变化,包括该范围内包括的重复在线-离线周期的任何具体数目。在说明性实施例中,在线-离线过程以约8次、约8次左右或不多于约8次在各种不同功率水平处重复(参见图2)。特别地,当混合功率源的第一功率源是燃料电池或燃料电池堆时,在线-离线操作过程可以无限期地重复,只要状况是有利的并且这样做被第二功率源(诸如,电池)支持即可。
在利用不同功率源针对不同数据结构且针对不同功率水平而进行在线-离线过程(110-170)的多个轮次的结尾处,每个过程的输出变为附加输入115/404。那些输入115/404可以被并入到处理器所包括的算法中,以生成和/或估计功率源的健康状态。在一个实施例中,输入115/404可以被自动录入或由用户、操作者或控制器手动录入到包括数学公式或算法的处理器中。这些数学算法处理和/或操控包括在线-离线过程的输出的定性或定量输入115/404,以生成功率源的所估计的目前健康状态(SOH)。该SOH可以被处理器中的算法进一步利用和以数学方式操控,以生成寿命管理和控制策略。
在一个实施例中,健康状态是通过生成或创建趋势线来自动和/或以算法方式反映的。例如,用于在多个功率水平(例如,“abc kW”、“xyz kW”或“MaxPower”)处在操作运行时间的全过程内的多个时间点和/或时间段处操作功率源的在线-离线过程(110-175)可以生成趋势线180。在一个实施例中,如图1和2中所示,趋势线可以由在曲线图上绘制的平均燃料电池堆电压或电流输出数据240连同在时间段中实现的总运行时间一起表示150。在附加实施例中,趋势线可以用于估计或预测功率源(例如,燃料电池)的健康状态、龄期和/或寿命190。
如图2中所见,用于在多个功率水平(例如,“abc kW”、“xyz kW”或“MaxPower”)处操作功率源的该在线-离线过程在针对功率源的操作运行时间的全过程内重复时可以用于生成趋势线280,以估计或预测与稳态230相比功率源(例如,燃料电池)的健康状态和寿命290。然后使用功率源在具体功率水平190/220、190/260、190/290处的所估计的健康状态,以在功能上对功率源的实时的或所估计的目前健康状态进行归一化200,使得功率源的寿命可以被估计、保持、维持和/或扩展。
更具体地,在操作过程(110-200)期间在每个功率水平处生成的输出数据在图2中被示为数据点。在500小时左右内的时间段处或者至少每500小时左右,运行离线-在线过程(110-175)以生成数据点。那些数据点用于在图1的过程步骤180期间以算法方式生成一个或多个趋势线,其中趋势线与燃料电池的健康状态相关,且用于在操作过程(110-200)的步骤190期间预测或估计燃料电池的寿命。
还可以自动、以电子方式和/或以算法方式确定趋势线的斜率、堆电压和运行时间。如图2中所示,在对健康状态信息进行归一化且确定燃料电池的寿命的操作过程(110-200)的步骤200期间,典型地通过从趋势线上的一个数据点到0计算该数据点的高度(h)除以趋势线的长度(l)来确定趋势线的斜率(K)。趋势线的高度(h)表示燃料电池堆电压240,并且趋势线的长度(l)表示以小时为单位的燃料电池的运行时间,使得斜率被确定如下。
K = 高度/长度 = 伏特/小时
由于任何燃料电池按照制造商设计的运行时间小时是已知的,因此还可以实时地或在功率源的生命的结尾处确定堆电压,其中C是常量。相反,生命的结尾处的运行时间小时还可以被确定如下。
生命的结尾处的堆电压 = K × 运行时间小时 + C
生命的结尾处的运行时间小时 = (目前堆电压 – C) / K
一旦功率源的生命的结尾或剩余的所估计的寿命处的运行时间小时已经被确定,该值就可以用于确定、估计或归一化燃料电池的健康状态。经归一化或所估计的健康状态可以是通过将目前、当前或实时的运行时间小时除以生命的结尾处的运行时间小时来确定的。更具体地,经归一化的健康状态可以以算法方式被计算如下,并且其使用是有利的,这是因为不必须知道燃料电池的实际或绝对健康状态要将功率源的寿命估计为什么。
1 – (今天使用的运行时间小时 / 生命的结尾处的运行时间小时) × 100%
如图1的步骤200中所示,该经归一化的健康状态信息可以被包括一个或多个控制算法的处理器434和/或控制器402/430进一步用作输入115/404。参考图4,经归一化的健康状态可以被直接传送和/或使用,以生成被传送414/416/434到功率源控制器430的寿命管理和控制策略。例如,功率源控制控制器430或处理器434中的算法可以基于被传送到一个或多个燃料电池或功率源的所估计或经归一化的健康状态、寿命估计和/或附加输入115/404来生成寿命管理和控制策略,使得其龄期或寿命可以被保持、维持和/或扩展(参见图4)。
用于采用寿命管理和控制策略以便估计或预测燃料电池或功率源的实时的或所估计的目前健康状态的附加方法可以包括但不限于:使用趋势线输出、剩余龄期、剩余功率、在每个功率水平处对剩余生命(以小时为单位)求平均、在每个功率水平处确定剩余的最少生命(以小时为单位)、以及在每个功率水平处利用0-100%尺度上的归一化值、或者其组合。特别地,可以使用交通工具和/或动力总成控制(例如,不是功率源控制)来实现用于查明相对的或实时的或所估计的目前健康状态的这些方法或过程中的每一个,以在多个功率源之间分割功率。作为示例,如果混合电池系统的燃料电池在某个功率水平处的剩余生命(以小时为单位)与燃料电池在其他功率水平处操作时的生命相比是低的,则交通工具和/或动力总成控制器可以在该具体功率水平以下操作燃料电池,以便帮助改进交通工具和/或动力总成系统的生命并扩展燃料电池的生命。
另外,如常常在原位极化曲线中描绘的那样,本文描述的用于估计和/或预测燃料电池生命的操作过程(图1的110-200)可以由多个条件触发。在一个实施例中,本文描述的在线-离线过程可以被发起或触发,诸如交通工具操作的燃料电池的每500小时、自动地或手动地、和/或当平均功率下降或已经持续在指定阈值以下时。
在一个实施例中,本文描述的操作过程可以是(诸如由服务、工程、经销或车队维护控制器)在规则的维护检验或预防性维护期间使用物理或电子服务工具来触发或发起的。简单地说,本文描述的操作过程可以由交通工具和/或动力总成手动激活,诸如通过在交通工具仪表盘或控制台上按压具体按钮。进一步地,本文描述的操作过程可以通过下述操作来实现的:使用展望未来电子地平线数据或者其他环境、物流和/或地理信息,以识别路上的执行过程的机会。
重要的是,本文描述的操作过程不必须在单个设置中进行,而是可以代之以间歇性地或同时执行。例如,控制器可以在若干小时或若干天内使针对具体功率水平的数据捕获交错。另外,操作过程还可以被交错到下述程度:控制器在稳态操作窗口中的时间段内在某个功率水平处操作燃料电池以捕获数据,然后回复到正常操作。随后,控制器可以以在下一可用机会处在下一功率水平处运行操作过程为目标。
参考图3,本方法和系统的寿命管理和控制策略300可以由功率源控制器340和功率源处理器310在功率源(例如,燃料电池和/或电池)320上应用或实现。功率源控制器340或操作者可以位于下述各项处或由下述各项采用:交通工具和/或动力总成330或者燃料电池模块或系统320的制造商、设计者、工厂、服务中心、分销商和/或经销商。功率源控制器340或操作者还可以位于燃料电池附近(例如,附着到燃料电池的相同室或邻近处、与该相同室或邻近处相连接、或者在该相同室或邻近处内)或远离于燃料电池(例如,在燃料电池的相同室或一般邻近处外),使得功率源控制器340可以从一定距离或远程地控制燃料电池330。
在一个实施例中,功率源控制器340或操作者是人类。在另一实施例中,功率源控制器340或操作者是机器人或计算机。在又一实施例中,功率源控制器340可以在一个或多个功率源或燃料电池上包括本方法和系统的寿命管理和控制策略的人类干预和自动化应用和/或实现两者。在进一步实施例中,功率源控制器340根本不包括人类干预或者包括基本上有限的人类干预。取而代之,功率源控制器340可以自动和/或以电子方式在一个或多个功率源320或燃料电池上应用和/或实现本方法和系统的寿命管理和控制策略。
例如,在一些情况下,本寿命管理和控制策略300的所公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合实现。寿命管理和控制策略300的所公开的实施例还可以被实现为由瞬变或非瞬变机器可读(例如,计算机可读)储存介质携带或在其上存储的指令,该储存介质可以由一个或多个处理器读取和执行。所公开的实施例可以最初被编码为初步指令集(例如,在机器可读储存介质上编码),该初步指令集可以要求由源计算设备(例如,要发送指令的设备)(诸如,一个或多个处理器)进行的初步处理操作,以准备用于在目的地计算设备(例如,接收和执行指令的设备)上执行的指令。例如,处理器可以包括控制算法,用于确定可在交通工具和/或动力总成系统的控制器域网(CAN)或LIN系统上广播指令和/或信息的当前或实时健康状态。
在一个实施例中,可以执行寿命管理和控制策略的初步处理。寿命管理和控制策略的初步处理可以包括:将指令与设备上存在的数据进行组合;将指令转译成不同的格式;执行压缩、解压缩、加密和/或解密;将包括指令的不同区段的数个文件进行组合;将指令与设备(诸如,库或操作系统)上存在的其他代码或信息进行整合;或者类似操作。
初步处理可以由源计算设备、目的地计算设备或中间计算设备执行。机器可读储存介质可以体现为用于以机器(例如,易失性或非易失性存储器、介质盘或其他介质设备)可读的形式存储或传输信息的任何储存设备、机构或其他物理结构。
参考图3和4,本方法和控制系统400进一步包括系统控制器或计算设备402,以便于传送来自一个或多个功率源控制器340/430(例如,燃料电池控制器和电池控制器)的数据和/或其他网络通信作为输入404。控制系统400可以包括计算设备402,计算设备402在网络416上与控制系统400的其他部件通信,该其他部件包括但不限于功率源控制器340/430、交通工具和/或动力总成330/440中的一个或多个功率源320/420、以及确定和/或实行功能和性能的交通工具和/或动力总成330/440的其他部件422。
系统控制器或计算设备402以及功率源控制器340/430可以体现为能够执行本文描述的功能的任何类型的计算或计算机设备,包括但不限于服务器(例如独立、机架安装、叶片等)、网络器具(例如,物理或虚拟)、高性能计算设备、web器具、分布式计算系统、计算机、基于处理器的系统、多处理器系统、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、笔记本计算机和移动计算设备。
在一个实施例中,系统控制器402和功率源控制器340/430被包括在相同设备中。在另一实施例中,系统控制器402和功率源控制器340/430被包括在相同设备中。在另一实施例中,系统控制器402和功率源控制器340/430是独立且直接地连接到一个或多个功率源320/420(参见图4)且与其通信的分离且不同控制器。在另一实施例中,仅功率源控制器340/430直接连接到一个或多个功率源320/420且与其通信。在进一步实施例中,一个或多个功率源320/420中的每一个具有直接连接到一个或多个功率源320/420且与其通信的功率源控制器340/430。
图4的说明性计算设备402和/或功率源控制器430可以包括输入/输出(I/O)子系统406、存储器408/432、处理器410/434、数据储存设备412、通信子系统414/436和显示器418中的一个或多个,它们可以彼此连接、彼此通信和/或被配置成通过有线、无线和/或功率线连接和关联协议(例如以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4GLTE、5G等)彼此连接和/或通信。
计算设备402和/或功率源控制器430还可以包括附加和/或可替换部件,诸如常见于计算机中的那些(例如,各种输入/输出设备)。在其他实施例中,说明性计算设备402和/或功率源控制器430部件中的一个或多个可以被并入另一部件中或者以其他方式形成另一部件的部分。例如,存储器408/432或其部分可以被并入处理器410/434中。
处理器410/434可以体现为能够执行本文描述的功能的任何类型的计算处理工具或装备。例如,处理器410/434可以体现为单核或多核处理器、数字信号处理器、微控制器、或者其他处理器或处理/控制电路。存储器408/432可以体现为能够执行本文描述的功能的任何类型的易失性或非易失性存储器或数据储存器。
在操作中,存储器408/432可以存储在计算设备402/430(诸如,操作系统、应用、程序、库和驱动器)的操作期间使用的各种数据和软件。存储器408/432可以直接且通信地或经由I/O子系统406耦合到处理器410/434,I/O子系统406可以体现为便于与计算设备402/430的处理器410/434、存储器408/432和其他部件422的输入/输出操作的电路和/或部件。
例如,I/O子系统406可以体现为或以其他方式包括存储器控制器集线器、输入/输出控制集线器、传感器集线器、主机控制器、固件设备、通信链路(即点对点链路、总线链路、电线、线缆、光导、印刷电路板迹线等)、和/或便于输入/输出操作的其他部件和子系统。
在一个实施例中,存储器408/432可以直接耦合到处理器410/434,例如经由集成存储器控制器集线器。另外,在一些实施例中,I/O子系统406可以形成片上系统(SoC)的部分,且连同计算设备402/430的处理器410/434、存储器408/432和/或其他部件而并入单个集成电路芯片(未示出)上。
数据储存设备412可以体现为被配置用于短期或长期储存数据的一个或多个任何类型的设备,诸如例如存储器设备和电路、存储器卡、硬盘驱动器、固态驱动器或其他数据储存设备。计算设备402还包括通信子系统414/436,通信子系统414/436可以体现为能够实现计算设备402/430与其他远程设备之间在计算机网络416上的通信的任何通信电路、设备或其合集。
通信子系统414/436的部件可以被配置成使用任何一个或多个通信技术(例如,有线、无线、基于云的和/或功率线通信)和关联协议(例如以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE、5G等),以在系统部件与设备之间实行这种通信。交通工具和/或动力总成的功率源控制器430、功率源420、附加设备或部件422、系统计算设备402和附加特征或部件440可以彼此连接、通信、和/或被配置成使用一个或多个通信技术(例如,有线、无线、基于云的和/或功率线通信)和关联协议(例如以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE、5G等)在网络416上彼此连接或通信。
计算设备402和功率控制器430还可以包括任何数目的附加输入/输出设备、接口设备、硬件加速器和/或其他外围设备。交通工具和/或动力总成440的控制系统100的计算设备402和功率控制器430可以被配置到用于通过交通工具和/或动力总成管理数据并协调通信的分离子系统中。
计算设备402或功率控制器430(未示出)的显示器418可以体现为能够显示数字和/或电子信息的任何类型的显示器,诸如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、等离子体显示器、阴极射线管(CRT)或其他类型的显示设备。在一些实施例中,显示器418可以耦合到或以其他方式包括触摸屏或其他输入设备。
在一个实施例中,寿命管理和控制策略由处理器410/434基于若干输入404来管理,且由功率源控制器430应用或实现,以影响一个或多个功率源420的功能并最终影响交通工具和/或动力总成440的功能。输入404由操作者提供或者是公共或私有可用信息。在一个实施例中,寿命管理和控制策略由处理器410/434基于若干输入404来管理,且由功率源控制器430实时或自动地应用或实现,以影响一个或多个功率源420和交通工具和/或动力总成440的功能。在一个实施例中,功率源控制器430及其相应部件432/434/436与系统处理器410处于相同系统控制器或计算设备402中。在其他实施例中,功率源控制器430可以包括存储器432、处理器434和通信系统436,如前面所描述。
寿命管理和控制策略的生成还取决于交通工具和/或动力总成440中的功率源420以及与处理器434可在通信网络416上从交通工具和/或动力总成440中存在的每个功率源420访问的性能、健康状态、龄期和寿命有关的信息。功率源控制器430能够控制一个或多个功率源420(例如,燃料电池或燃料电池堆、引擎和/或电池)以及交通工具和/或动力总成440中包括的其他装备和/或部分的操作功能和/或性能,以最终控制、保持、管理或维持功率源420的龄期和寿命和/或交通工具和/或动力总成440的性能和操作功能。
功率源控制器430可以控制交通工具和/或动力总成的的各种方面440的操作功能和/或性能。例如,功率源控制器430可以被配置成连接到功率源420中的其他部件422和/或与功率源420中的其他部件422通信,其他部件422诸如是燃料电池或电池系统,其可以包括但不限于阀、管道、线、电线、调制解调器、导管、歧管、促动器、传感器、储存箱(例如,水、氢气、空气和/或燃料储存箱)、空气供给、电机、发电机和传动系。从功率源控制器430到这些其他功率源部件422的通信可以更改、减少、增加、否定或增强一个或多个功率源420的功能或性能。
在一个实施例中,寿命管理和控制策略由交通工具和/或动力总成440上存在的功率源控制器430应用或实现。在其他实施例中,寿命管理和控制策略由交通工具和/或动力总成440上不存在的功率源控制器430应用或实现。在其他实施例中,寿命管理和控制策略由在交通工具和/或动力总成440上远程、自动、以编程方式、系统地或以本地方式控制和/或激活(诸如,由用户或操作者)的功率源控制器430应用或实现。在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略以及由功率源控制器430应用或实现寿命管理和控制策略可以实时地发生。
在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略包括:识别从交通工具和/或动力总成440中的所有可用功率源420中选择的主功率源,以生成针对交通工具和/或动力总成440的功率。主功率源420可以是单个功率源或者多于一个功率源的组合(例如,混合功率源)。
在一个实施例中,交通工具和/或动力总成中的功率源420可以包括燃料电池或燃料电池堆和电池。在进一步实施例中,功率源420可以实质上由燃料电池或燃料电池堆和电池构成。
在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略包括:基于某些输入404/415来识别交通工具和/或动力总成440的功率需要,如前面所描述。由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:接收可使得能够确定在其内需要功率的持续时间和将从什么功率源获取所需功率的输入404/115。在一个实施例中,在其内需要功率的持续时间可以是交通工具和/或动力总成440正在行进的持续时间。在其他实施例中,在其内需要功率的持续时间可以是不同的。
在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:确定操纵交通工具和/或动力总成440到达期望位置所需的功率。在其他实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:确定从一个或多个功率源420给交通工具和/或动力总成440供电以便到达目的地和返回到原始位置所需的功率。
在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:使用电池作为主功率源420。由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:得到输入404/115,输入404/115可以使得能够确定何时对电池充电或者利用电池作为功率源420相比于使用燃料电池作为功率源420,以便维持、保持和/或扩展功率源(例如,燃料电池)420中的一个或多个的寿命。在其他实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:得到输入404/115,输入404/115可以使得能够确定对电池充多少电,以确保燃料电池的健康状态、龄期或寿命被保持、扩展和/或维持。
在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括用于确定交通工具和/或动力总成440中的功率源420或者由处理器434/410生成寿命管理和控制策略所需的输入404/115中的任一个是否被篡改或更改的方法。在一些实施例中,交通工具到基础设施(V2I)的通信或由操作者进行的手动动作可以被实现,以证实寿命管理和控制策略并确定是否检测到篡改。例如,如果电池或燃料电池利用或充电策略已经被软件或硬件篡改所更改或损害,则功率源420的适当寿命管理策略的这种篡改和校正或补偿的证实可以被自动执行(例如,由处理器和控制器)或由操作者手动执行。
在一个实施例中,可以执行由处理器434/410生成的寿命管理和控制策略的证实,以保护功率源420并防止对它们的任何损坏。在一些实施例中,可以保护功率源420(诸如,燃料电池、燃料电池堆或电池)免于过热、过度使用、不适当利用、耗损、不适当充电和/或不适当起动或关闭。在其他实施例中,可以执行证实,以获取用于生成寿命管理和控制策略的所有输入404/115。在一些实施例中,证实可以被自动执行(例如,由处理器和控制器)或由操作者手动执行。
在一个实施例中,由处理器434/410生成的寿命管理和控制策略可以由操作者基于功率源420的操作状况、输入404/115的检查、任何篡改的检查、交通工具和/或动力总成440正在操作的位置、地区或状况、或者交通工具和/或动力总成行进和/或从任何目的地返回所需的时间来调整。调整指代由操作者对系统和/或方法输入、控制和/或性能的操控。典型地,当具体、详细和/或更新的信息比在操控或调整发生时经由本系统或方法的输入404/115可得的信息对操作者来说更加可得时,使调整有依据并利用该调整。在一些实施例中,操作者可以使用调整以帮助功率源420的健康状态、龄期和/或寿命的保持或扩展。
在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:得到与燃料电池或电池充电状态(SOC)相关联的附加输入404/115。如果交通工具和/或动力总成440中的功率源420是引擎和电池,则交通工具和/或动力总成440可能对电池SOC敏感。在其他实施例中,如果电池被燃料电池或燃料电池堆供电,则交通工具和/或动力总成可能对电池SOC较不敏感,这是因为燃料电池或燃料电池堆可能能够给电池供电。
在一个实施例中,由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:接合交通工具和/或动力总成440上存在的燃料电池或燃料电池堆的仅子集。在其他实施例中,交通工具和/或动力总成由引擎、燃料电池或燃料电池堆和电池供电。由处理器434/410生成寿命管理和控制策略可以包括:利用不同功率源420。由处理器434/410生成且由控制器430/402实现以传送到功率源420中的一个或多个的寿命管理和控制策略可能导致交通工具和/或动力总成使用一个或多个功率源420作为主功率源。
例如,由处理器434/410生成且由控制器430/402实现以传送到功率源420中的一个或多个的寿命管理和控制策略100可能导致功率源中的切换。更具体地,当交通工具和/或动力总成440从控制器接收到功率源420的切换是必要的和/或被推荐以保持、维持和/或扩展功率源420中的一个或全部的生命的指令时,交通工具和/或动力总成可以将功率源420从使用燃料电池或燃料电池堆作为主功率源420切换到使用电池作为主功率源420。
由处理器434/410生成且由控制器430/402实现以传送到功率源420中的一个或多个的寿命管理和控制策略100可能导致:针对旅途或路线的一个部分使用燃料电池或燃料电池堆作为主功率源,并且在旅途或路线的另一部分中使用电池作为主功率源。一个或多个寿命管理和控制策略可以由处理器434/410生成且由处理器430/402实现,以独立地传送到每个具体功率源420,诸如每个主功率源420。
例如,第一寿命管理和控制策略100可以由处理器434/410生成且由控制器430/402实现,以选择性地控制交通工具和/或动力总成440的第一主功率源(例如,燃料电池或燃料电池堆)420。类似地,第二寿命管理和控制策略可以由处理器434/410生成且由控制器430/402实现,以选择性地控制交通工具和/或动力总成440的第二主功率源(例如,电池)420。附加寿命管理和控制策略可以由处理器434/410生成且由控制器430/402实现,以选择性地控制位于交通工具和/或动力总成440内的附加主功率源420。
相应地,本交通工具和/或动力总成440可以包括下述方法和系统:其利用可由处理器434/410生成且由控制器430/402实现以独立地传送到第一主功率源420的第一寿命管理和控制策略,以及可由处理器434/410生成且由控制器430/402实现以独立地传送到第二主功率源420的第二寿命管理和控制策略。
该方法进一步包括:利用第一寿命管理和控制策略选择性地控制第一主功率源420,并利用第二寿命管理和控制策略选择性地控制第二主功率源420。在一些实施例中,该一个或多个寿命管理和控制策略可以实现多于一个燃料电池堆的选择性利用。除了选择性地利用第一主功率源420和/或第二主功率源420外,本 方法和系统的一个或多个功率源(诸如,第一主功率源420和/或第二主功率源420)的选择性利用可以包括利用主功率源420的仅部分相比于全部主功率源420。在一个实施例中,交通工具和/或动力总成440可以包括主功率源420,主功率源420包括一个或多个数个功率源420。例如,交通工具或动力总成可以具有包括数个重复功率源(诸如,数个燃料电池堆、数个电池或其组合)的主功率源。
在说明性实施例中,本交通工具和/或动力总成440的主功率源420可以是燃料电池堆。燃料电池堆可以包括一个或多个、数个和/或多个燃料电池。如本领域中已知的那样,该多个燃料电池可以被配置成串联连接和/或堆叠,以便使燃料电池堆生成操作交通工具和/或动力总成440所需的功率。
在主功率源(诸如,第一燃料电池堆)的选择性利用期间,本方法或系统的寿命管理和控制策略可以由处理器434/410生成且由控制器430/402实现,以操作燃料电池堆的仅部分,以便减少和/或防止燃料电池堆的老化和/或恶化。优选地,燃料电池堆是以策略性方式操作的,以便基于如本文描述的燃料电池堆的当前或实时健康状态的确定来维持、保持和/或扩展其生命或龄期。
在说明性实施例中,包括数个燃料电池的燃料电池堆的选择性利用可以包括:限制、减少和/或调节操作的燃料电池的数目。例如,包括12个燃料电池的燃料电池堆可以操作燃料电池堆的仅部分,诸如,提供在可接受水平处操作交通工具和/或动力总成所必需的功率的任何子集或数目的燃料电池(例如,仅10个燃料电池、6个燃料电池或4个燃料电池)。
在附加实施例中,包括数个燃料电池的燃料电池堆的选择性利用可以包括:限制、减少和/或调节由操作的总燃料电池堆的任何比例的燃料电池提供的功率容量。例如,包括以100%容量操作的任何数目的燃料电池的燃料电池堆可以被选择性地利用,以便以在从0%至约100%(包括其中包括的任何具体操作容量百分比)的范围内变化的任何容量进行操作。
从例如交通工具和/或动力总成440上的一个或多个传感器(例如,氢气传感器)到处理器434/410的输入404/115可以确定一个或多个功率源420的健康状态是次优的。由处理器434/410建立的指令然后可以被传送到控制器430/402和进一步的附加交通工具部件(例如排气管、箱等)422,以实现或利用不同的功率源420以将功率的部分或全部提供给交通工具和/或动力总成420。
可替换地,控制器可以指示功率源420改变、降低和/或关闭次优功率源420的操作水平 ,和/或起动或提高由分离或不同的功率源420提供的功率。更具体地,在一个实施例中,由控制器430/402应用或实现寿命管理和控制策略可以包括:更改、减少、增加、否定、约束或增强在交通工具和/或动力总成420(尤其是未被识别为主功率源420或被识别为不是主功率源420的那些功率源420)中使用的功率源120的功能。在其他实施例中,由控制器430/402应用或实现寿命管理和控制策略可以包括:控制、改变、约束和/或管理一个或多个功率源420的功能或功率输出。
在一个实施例中,由控制器430/402准备好、应用和/或实现寿命管理和控制策略包括:准备、计及和/或管理交通工具和/或动力总成440中的一个或多个功率源420的起动序列或关闭序列所需的时间。在一些实施例中,由控制器430准备好实现本寿命管理和控制策略包括:准备、计及和/或管理燃料电池、燃料电池堆和/或电池的起动序列或关闭序列所需的时间。
在具体实施例中,在包括燃料电池或燃料电池堆和电池作为主功率源420的交通工具和/或动力总成中准备好实现本寿命管理和控制策略包括:并入允许燃料电池或燃料电池堆的起动和/或关闭序列的时间以及用于电池的充分充电(例如,由燃料电池或燃料电池堆)的时间。将这种定时并入到本寿命管理和控制策略中不仅确保交通工具和/或动力总成440的成功和顺应行进,而且确保任一功率源(例如,燃料电池或燃料电池堆和电池)420引发最小损坏到没有损坏。允许每个主功率源成功上坡或下坡的不充分定时将导致对一个或全部两个主功率源的损坏,且因而增加老化并减少功率源420的健康状态和寿命。
例如,典型燃料电池堆可能需要约30秒至约30分钟来起动或关闭。在一些实施例中,氢燃料电池堆(诸如,包括被称为聚合物交换膜燃料电池(PEMFC)的一个或多个质子交换膜燃料电池)可以具有可变起动时间。在一个实施例中,非冷冻状况中的氢燃料电池堆的起动时间可以在从约30秒至约5分钟的范围内变化,包括其中包括的任何具体时间,诸如从约30秒至约2分钟。在另一实施例中,冷冻状况中的氢燃料电池堆的起动时间可以在从约30秒至约15分钟的范围内变化,包括其中包括的任何具体时间,诸如从约30秒至约10分钟。
在一些实施例中,氢燃料电池堆(诸如,包括一个或多个PEMFC的氢燃料电池堆)可以具有可变关闭时间。在一个实施例中,非冷冻状况中的氢燃料电池堆的关闭时间可以在从约30秒至约5分钟的范围内变化,包括其中包括的任何具体时间,诸如从约1分钟至约2分钟。在另一实施例中,冷冻状况中的氢燃料电池堆的起动时间可以在从约30秒至约15分钟的范围内变化,包括其中包括的任何具体时间,诸如从约30秒至约10分钟。
在一个实施例中,处理器434/410、控制器430/402和功率源420是反馈回路的一部分。在一个装置实施例中,处理器434/410基于来自功率源420的输入404连同来自任何其他源的附加输入404来生成寿命管理和控制策略,并且控制器430/402通过更改、减少、增加、否定或增强其他部件422的功能来实现所生成的策略,其他部件422的功能可以与一个或多个功率源420的功能和性能相联系。
通过在交通工具和/或动力总成440基础设施的一个或多个功率源420上进行操作性能测试来实现包括寿命管理和控制策略100/200/300的本方法和/或寿命管理和控制系统400可以估计和/或预测一个或多个功率源的当前或实时健康状态、龄期和/或寿命。该信息可以由控制系统进一步实现到功率源420中,以实行动力生成部件(例如,燃料电池和/或电池)的所估计的目前健康状态的实用性、促进、保持和/或维持,以便满足或超过那些功率源的功率需要、操作性能和/或寿命,并最终改进交通工具和/或动力总成440的总体性能和功能。
以下编号的实施例是非限制性地想到的:
1. 一种控制燃料电池的寿命的方法,所述方法包括:i)接收去往处理器中的一个或多个输入;ii)由所述处理器生成寿命管理和控制策略;iii)由所述处理器将所述寿命管理和控制策略传送到功率源控制器;iv)由所述功率源控制器控制一个或多个功率源的功率输出,其中所述一个或多个功率源是从燃料电池、电池及其组合中选择的。
2. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述方法使所述燃料电池的健康状态的使用能够被以数学方式操控,以便管理、控制和/或扩展所述燃料电池的寿命到其制造商期望的寿命。
3. 条款2、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述健康状态是基于与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的“生命开始”参数相比的实时操作参数、度量、信号、传感器、数据、算法、输出、输入和/或数据来估计或预测的。
4. 条款2、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述健康状态是通过生成或创建趋势线来自动和/或以算法方式反映的。
5. 条款4、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述趋势线由在曲线图上绘制的平均燃料电池堆电压或电流输出数据连同在时间段中实现的总运行时间一起表示。
6. 条款4、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述趋势线用于估计或预测所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态、龄期和/或寿命。
7. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述方法包括系统控制器或计算设备,以便于传送来自所述一个或多个功率源控制器的数据和/或其他网络通信作为输入。
8. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器或计算设备在网络上与所述控制系统的其他部件、所述功率源控制器、所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源、和/或所述交通工具和/或动力总成的确定和/或实行功能和性能的其他部件通信。
9. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器或计算设备是独立服务器、机架安装服务器、叶片服务器或另一服务器、物理网络器具、虚拟网络器具、高性能计算设备、web器具、分布式计算系统、计算机、基于处理器的系统、多处理器系统、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、或者能够执行本文描述的功能的任何类型的计算或计算机设备。
10. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器和所述功率源控制器被包括在相同设备中,或者是独立且直接连接到所述一个或多个功率源且与所述一个或多个功率源通信的分离且不同的控制器。
11. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器或计算设备包括下述各项中的一个或多个:输入/输出子系统、存储器、处理器、数据储存设备、通信子系统和显示器,上述各项可以彼此连接、彼此通信、和/或被配置成通过有线、无线和/或功率线连接和关联协议或者通过以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE或5G彼此连接和/或通信。
12. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述存储器被并入所述处理器中。
13. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述处理器是单核或多核处理器、数字信号处理器、微控制器、或者其他处理器或处理/控制电路、或者能够执行本文描述的功能的任何类型的计算处理工具或装备。
14. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述存储器是能够执行本文描述的功能的任何类型的易失性或非易失性存储器或数据储存器。
15. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述存储器存储操作系统、应用、程序、库、驱动器、或者在所述系统控制器的操作期间使用的各种数据和软件。
16. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述存储器直接且通信地和/或经由集成存储器控制器集线器和/或经由所述输入/输出子系统而耦合到所述处理器。
17. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述输入/输出子系统是或以其他方式包括存储器控制器集线器、输入/输出控制集线器、传感器集线器、主机控制器、固件设备、通信链路、点对点链路、总线链路、电线、线缆、光导、印刷电路板迹线、和/或便于输入/输出操作的其他电路和/或部件和子系统。
18. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述输入/输出子系统形成片上系统的部分。
19. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述输入/输出子系统、所述处理器、所述存储器、和/或所述系统控制器的其他部件被并入单个集成电路芯片上。
20. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述数据储存设备是存储器设备和电路、存储器卡、硬盘驱动器、固态驱动器、或者被配置用于短期或长期储存数据的一个或多个任何类型的设备。
21. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述通信子系统是能够实现所述系统控制器与其他远程设备之间在所述计算机网络上的通信的任何通信电路、设备或合集。
22. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述通信子系统被配置成使用任何一个或多个通信技术,有线、无线、基于云的和/或功率线通信、以及以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE、5G或其他关联协议。
23. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述显示器是液晶显示器、发光二极管、等离子体显示器、阴极射线管、或者能够显示数字和/或电子信息的任何类型的显示设备。
24. 条款11、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述显示器耦合到或以其他方式包括触摸屏或其他输入设备。
25. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器或计算设备包括任何数目的附加输入/输出设备、接口设备、硬件加速器、其他外围设备、和/或常见于计算机或各种输入/输出设备中的附加和/或可替换部件。
26. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器和所述功率源控制器被配置到用于通过所述交通工具和/或动力总成管理数据和协调通信的分离子系统中。
27. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器的部件中的一个或多个被并入另一部件中或以其他方式形成另一部件的部分。
28. 条款7、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述系统控制器、所述功率源控制器、所述一个或多个功率源、附加设备或部件、和/或所述交通工具和/或动力总成的附加特征或部件彼此连接、通信、和/或被配置成使用一个或多个通信技术在网络上连接或通信,所述一个或多个通信技术是有线、无线、基于云的和/或功率线通信、以及以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE、5G或其他关联协议。
29. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述方法包括:利用第一寿命管理和控制策略选择性地控制第一主功率源,并利用第二寿命管理和控制策略选择性地控制第二主功率源。
30. 条款29、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个寿命管理和控制策略实现一个或多个功率源的选择性利用。
31. 条款30、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源的选择性利用包括:利用所述主功率源的仅部分相比于全部主功率源。
32. 条款30、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源的选择性利用包括:限制、减少和/或调节由操作的总燃料电池堆的任何比例的燃料电池提供的功率容量。
33. 条款30、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源的选择性利用包括:以在从约0%至约100%的范围内变化的任何容量或其中包括的任何具体操作容量百分比操作所述一个或多个功率源。
34. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述方法包括:在所述一个或多个功率源上进行操作性能测试。
35. 条款34、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中在所述一个或多个功率源上进行操作性能测试估计和/或预测所述一个或多个功率源的当前或实时健康状态、龄期和/或寿命。
36. 条款35、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中从进行操作性能测试收集的信息被实现到所述一个或多个功率源中,以实行所述一个或多个功率源的所估计的目前健康状态的实用性、促进、保持和/或维持。
37. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述燃料电池是固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、磷酸燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池。
38. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述燃料电池处于交通工具和/或动力总成中。
39. 条款38、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述交通工具和/或动力总成是船、海上交通工具或船、火车、火车头、公共汽车、电车、采矿装备、汽车、在轨道上使用、在水路上使用、在高速公路上使用、在高速公路外使用、在高海拔地区中使用或在地下使用的装备或设备、或者飞机、直升机、无人机、热气球、或者其他飞行器或航空器。
40. 条款38、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述交通工具和/或动力总成由伴随有一个或多个高电压电池、超电容器或任何类型的功率源或宿的一个或多个燃料电池供电。
41. 条款38、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述交通工具和/或动力总成由引擎、所述燃料电池或燃料电池堆和所述电池供电。
42. 条款38、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,所述交通工具和/或动力总成可以包括主功率源,所述主功率源包括数个重复功率源、数个燃料电池堆、数个电池或其组合。
43. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述燃料电池包括系统中的一个或多个、数个和/或多个燃料电池、燃料电池堆和/或燃料电池模块。
44. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个输入来自所述燃料电池或者所述一个或多个功率源和/或所述交通工具和/或动力总成。
45. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个输入包括电池功率极限、所述电池或所述燃料电池的充电状态、冷却剂流量、环境温度、无故障操作或故障状况、平均或当前功率水平、电压、电流、展望未来数据和信息、天气、路况和/或海况、或者与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源有关的具体龄期、寿命或者健康状态参数或度量。
46. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个输入用于生成所述寿命管理和控制策略。
47. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个输入是从所述交通工具和/或动力总成上的一个或多个传感器或氢气传感器收集的。
48. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个输入是从所述交通工具和/或动力总成上的一个或多个传感器或氢气传感器收集的,以确定所述一个或多个功率源的健康状态是次优的。
49. 条款48、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中当所述一个或多个功率源的健康状态是次优的时,由所述处理器建立的指令被传送到所述控制器以及排气管、箱或附加交通工具部件,以实现或利用不同的功率源、或者改变、降低和/或关闭次优功率源的操作水平、和/或起动或提高由分离或不同的功率源提供的功率。
50. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述处理器是系统控制器、功率源控制器处理器或这两者。
51. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述处理器接收所述一个或多个输入,使用所述一个或多个输入以生成所述寿命管理和控制策略,并将所述寿命管理和控制策略传送到所述功率源控制器。
52. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述处理器、所述控制器和所述一个或多个功率源是反馈回路的一部分。
53. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略包括所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所述一个或多个输入、所估计的目前健康状态和所估计的寿命。
54. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略包括和考虑所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所估计的寿命。
55. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略是通过下述操作来采用的:使用趋势线输出、剩余龄期、剩余功率、在每个功率水平处对剩余生命(以小时为单位)求平均、在每个功率水平处确定剩余的最少生命(以小时为单位)、以及在每个功率水平处利用0-100%尺度上的归一化值、或者其组合。
56. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略是使用交通工具和/或动力总成控制来实现的。
57. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略是由所述功率源控制器和功率源处理器在燃料源、所述电池和/或所述一个或多个功率源上应用或实现的。
58. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略是以硬件、固件、软件或任何组合或者作为由瞬变或非瞬变机器可读储存介质和/或瞬变或非瞬变计算机可读储存介质携带或存储于其上的指令而应用或实现的。
59. 条款58、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述瞬变或非瞬变机器可读储存介质和/或所述瞬变或非瞬变计算机可读储存介质由一个或多个处理器读取和执行。
60. 条款58、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述瞬变或非瞬变机器可读储存介质和/或所述瞬变或非瞬变计算机可读储存介质是用于以机器、计算机、易失性或非易失性存储器、介质盘或其他介质设备可读的形式存储或传输信息的任何储存设备、机构或其他物理结构。
61. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略被编码为初步指令集和/或是在要求由源计算设备进行的初步处理操作的机器可读或计算机可读储存介质上编码的。
62. 条款61、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述源计算设备是一个或多个处理器。
63. 条款62、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个处理器包括控制算法,用于确定在交通工具和/或动力总成系统的控制器域网或LIN系统上广播指令和/或信息的当前或实时健康状态。
64. 条款61、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述源计算设备准备用于在目的地计算设备上执行的指令。
65. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略由所述处理器基于若干输入来生成,且由所述功率源控制器应用或实现,以影响所述一个或多个功率源和所述交通工具和/或动力总成的功能。
66. 条款65、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述输入由操作者提供或者是公共或私有可用信息。
67. 条款65、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中由所述功率源控制器进行的实现是实时地或自动地进行的。
68. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略由操作者基于所述一个或多个功率源的操作状况、所述输入的检查、任何篡改的检查、所述交通工具和/或动力总成正在操作的位置、地区或状况、和/或所述交通工具和/或动力总成行进和/或从任何目的地返回所需的时间来调整。
69. 条款68、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略的调整是由操作者对系统和/或方法输入、控制和/或性能的操控。
70. 条款68、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中当具体、详细和/或更新的信息对操作者来说可得时,使所述寿命管理和控制策略的调整有依据并利用所述调整。
71. 条款68、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略的调整用于帮助所述一个或多个功率源的健康状态、龄期和/或寿命的保持或扩展。
72. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略导致所述交通工具和/或动力总成使用一个或多个功率源作为主功率源。
73. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略导致功率源中的切换。
74. 条款73、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中功率源中的切换可以是:当所述交通工具和/或动力总成从所述控制器接收到功率源的切换是必要的和/或被推荐以保持、维持和/或扩展所述功率源中的一个或全部的生命的指令时,从使用所述燃料电池或所述燃料电池堆作为所述主功率源到使用所述电池作为所述主功率源。
75. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略导致针对旅途或路线的一个部分使用所述燃料电池或所述燃料电池堆作为所述主功率源,并且在所述旅途或所述路线的另一部分中使用所述电池作为所述主功率源。
76. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略包括一个或多个寿命管理和控制策略。
77. 条款76、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个寿命管理和控制策略独立地传送到所述一个或多个功率源中的每一个或每个主功率源。
78. 条款76、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成和实现第一寿命管理和控制策略,以选择性地控制第一主功率源或所述燃料电池或燃料电池堆,和/或生成和实现第二寿命管理和控制策略,以选择性地控制第二主功率源或所述电池。
79. 条款78、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成和实现附加寿命管理和控制策略,以选择性地控制附加主功率源。
80. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述寿命管理和控制策略更改、减少、增加、否定或增强所述一个或多个功率源的功能,或者所述一个或多个功率源未被识别为所述主功率源或被识别为不是所述主功率源。
81. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中准备好、应用和/或实现所述寿命管理和控制策略包括:准备、计及和/或管理所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源、所述燃料电池、燃料电池堆和/或所述电池的起动序列、关闭序列和/或充分充电所需的时间。
82. 条款81、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述起动序列或关闭序列需要约30秒至约30分钟、在非冷冻状况中从约30秒至约5分钟、在非冷冻状况中从约30秒至约2分钟、在非冷冻状况中从约1分钟至约2分钟、在冷冻状况中从约30秒至约15分钟、在冷冻状况中从约30秒至约10分钟、上述范围内的任何具体时间或可变时间或范围。
83. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器基于所述寿命管理和控制策略来控制针对所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出。
84. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器或处理器具有下述算法:其基于被传送到所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所估计或经归一化的健康状态、寿命估计和/或附加输入来生成所述寿命管理和控制策略,使得其龄期或寿命可以被保持、维持和/或扩展。
85. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器或操作者位于下述各项处或由下述各项采用:所述交通工具和/或动力总成和/或燃料电池模块或系统的制造商、设计者、工厂、服务中心、分销商和/或经销商;和/或所述功率源控制器或操作者位于所述燃料电池附近、附着到所述燃料电池、与所述燃料电池相连接、处于相同室内、处于所述燃料电池的邻近处内,和/或远离于所述燃料电池和/或位于所述燃料电池的相同室或一般邻近处外。
86. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器存在于所述交通工具和/或动力总成上、不存在于所述交通工具和/或动力总成上、在所述交通工具和/或动力总成上远程、自动、以编程方式、以系统方式或本地控制和/或激活、或者由用户或操作者在所述交通工具和/或动力总成上远程、自动、以编程方式、以系统方式或本地控制和/或激活。
87. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器可以从一定距离或远程地控制所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源。
88. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器或操作者是人类、机器人、计算机、包括所述寿命管理和控制策略的人类干预和自动化应用和/或实现两者、根本不包括人类干预或包括基本上有限的人类干预、和/或自动和/或以电子方式在所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源上应用和/或实现所述寿命管理和控制策略。
89. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器是独立服务器、机架安装服务器、叶片服务器或另一服务器、物理网络器具、虚拟网络器具、高性能计算设备、web器具、分布式计算系统、计算机、基于处理器的系统、多处理器系统、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、或者能够执行本文描述的功能的任何类型的计算或计算机设备。
90. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中仅所述功率源控制器直接连接到所述一个或多个功率源且与所述一个或多个功率源通信。
91. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器及其相应部件与所述系统处理器处于相同系统控制器或计算设备中。
92. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器包括下述各项中的一个或多个:输入/输出(I/O)子系统、存储器、处理器、数据储存设备、通信子系统和/或显示器,上述各项可以彼此连接、彼此通信、和/或被配置成通过有线、无线和/或功率线连接和关联协议或者通过以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE或5G彼此连接和/或通信。
93. 条款92、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述输入/输出子系统、所述处理器、所述存储器、和/或所述功率源控制器的其他部件被并入单个集成电路芯片上。
94. 条款92、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述通信子系统是能够实现所述功率源控制器与其他远程设备之间在所述计算机网络上的通信的任何通信电路、设备或合集。
95. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器或计算设备包括任何数目的附加输入/输出设备、接口设备、硬件加速器、其他外围设备、和/或常见于计算机或各种输入/输出设备中的附加和/或可替换部件。
96. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器能够控制所述一个或多个功率源以及被包括在所述交通工具和/或动力总成中的其他装备和/或部分的操作功能和/或性能,以最终控制、保持、管理或维持所述功率源的龄期和寿命和/或所述交通工具和/或动力总成的性能和操作功能。
97. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器被配置成连接到所述一个或多个功率源中的其他部件或者燃料电池或电池系统,和/或与所述一个或多个功率源中的其他部件或者燃料电池或电池系统通信,所述燃料电池或电池系统可以包括阀、管道、线、电线、调制解调器、导管、歧管、促动器、传感器、水储存箱、氢气储存箱、空气储存箱、燃料储存箱、空气供给、电机、发电机和/或传动系。
98. 条款97、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中从所述功率源控制器到所述一个或多个功率源的部件的通信更改、减少、增加、否定或增强所述一个或多个功率源的功能或性能。
99. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述功率源控制器的部件中的一个或多个被并入另一部件中或以其他方式形成另一部件的部分。
100. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中针对所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出是通过自动化控制来驱动的。
101. 条款100、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出的自动化控制基于所述寿命管理和控制策略。
102. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源坐落于所述交通工具和/或动力总成上、被配置成位于所述交通工具和/或动力总成上、或者附着到所述交通工具和/或动力总成。
103. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的每一个包括用于控制该功率源的分离个体控制器。
104. 条款104、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中针对所述一个或多个功率源中的每一个的个体控制器分离地与所述功率源控制器协作,以控制针对所述一个或多个功率源的功率输出。
105. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的每一个是功率宿,或者可以消耗功率以及生成和输出功率。
106. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的每一个是混合功率源。
107. 条款106、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述混合功率源包括至少两种不同类型的功率源、至少所述燃料电池或燃料电池堆、至少所述电池、和/或至少所述燃料电池或所述燃料电池堆和所述电池。
108. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的每一个具有直接连接到所述一个或多个功率源且与所述一个或多个功率源通信的功率源控制器。
109. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述电池。
110. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中接收去往所述处理器中的一个或多个输入包括:执行所述寿命管理和控制策略的初步处理。
111. 条款110、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中执行所述寿命管理和控制策略的初步处理包括:将所述指令与设备上存在的数据进行组合;将所述指令转译成不同的格式;执行压缩、解压缩、加密和/或解密;将包括所述指令的不同区段的数个文件进行组合;将所述指令与设备上存在的其他代码或信息进行整合。
112. 条款111、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述设备是库或操作系统或类似操作。
113. 条款110、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中执行所述寿命管理和控制策略的初步处理由所述源计算设备、所述目的地计算设备或中间计算设备执行。
114. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略取决于所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源以及与所述功率源控制器的处理器可在所述通信网络上从所述交通工具和/或动力总成中存在的每个功率源访问的性能、健康状态、龄期和寿命有关的信息。
115. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:估计所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的目前健康状态。
116. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:识别从所有可用的一个或多个功率源中选择的主功率源。
117. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述主功率源是单个功率源、多于一个功率源的组合、混合功率源或所述电池。
118. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:基于某些输入来识别交通工具和/或动力总成的功率需要。
119. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:接收使得能够确定在其内需要功率的持续时间和将从什么功率源获取所需功率的输入。
120. 条款119、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中在其内需要功率的持续时间可以是所述交通工具和/或动力总成正在行进的持续时间或者另一持续时间。
121. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:确定来自所述一个或多个功率源的操纵所述交通工具和/或动力总成到达期望位置和/或返回到原始位置所需的功率。
122. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:得到输入,所述输入使得能够确定何时对所述电池充电或者利用所述电池作为所述功率源相比于使用所述燃料电池作为所述功率源,以便维持、保持和/或扩展所述功率源中的一个或多个的寿命。
123. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:得到输入,所述输入可以使得能够确定对所述电池充多少电,以确保所述燃料电池的健康状态、龄期或寿命被保持、扩展和/或维持。
124. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括用于确定所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源或者生成所述寿命管理和控制策略所需的输入中的任一个是否已被篡改或更改的方法。
125. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:得到与燃料电池或电池充电状态相关联的附加输入。
126. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:接合所述交通工具和/或动力总成上存在的所述一个或多个功率源、所述燃料电池或所述燃料电池堆的仅子集。
127. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:证实所述寿命管理和控制策略。
128. 条款127、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中证实所述寿命管理和控制策略包括:实现交通工具到基础设施的通信、自动动作、由所述处理器和/或所述控制器进行的自动动作、或者由操作者进行的手动动作。
129. 条款127、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中证实所述寿命管理和控制策略被执行以保护所述一个或多个功率源并防止对它们的任何损坏。
130. 条款129、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源被保护以免于过热、过度使用、不适当利用、耗损、不适当充电和/或不适当起动或关闭。
131. 条款127、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中证实所述寿命管理和控制策略被执行以检查用于生成所述寿命管理和控制策略的所有输入。
132. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:进行、执行或运行在线和/或离线操作功率评估过程。
133. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的稳态操作期间生成输出数据和/或“输出”。
134. 条款133、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述输出数据和/或“输出”用于自动和/或手动创建趋势线,所述趋势线指示、估计和/或预测所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态、龄期和/或寿命。
135. 条款133、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述输出数据和/或“输出”变为附加输入。
136. 条款135、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述附加输入被并入、被自动录入、或者由用户、操作者和控制器手动录入到包括数学公式或算法的处理器中。
137. 条款136、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述数学公式或算法处理和/或操控定量或定性输入,以生成所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所估计的目前健康状态。
138. 条款137、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所估计的目前健康状态被所述处理器中的算法利用且以数学方式操控,以生成所述寿命管理和控制策略。
139. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程包括:将所述一个或多个功率源中的第一个起动为在线;将所述一个或多个功率源中的所述第一个上电为在第一功率水平处操作,以从所述一个或多个功率源中的所述第一个汲取具体电压或电流;和/或允许所述一个或多个功率源中的所述第一个在所述第一功率水平处在稳态处运行达一定时间段,接着在第二功率水平和附加功率水平处,直到达到最大功率水平。
140. 条款139、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述时间段在从约2分钟至约20分钟的范围内、在从约5分钟至约10分钟的范围内变化、在那些范围内包括的每个时间段、或者在约5分钟处、左右或不大于约5分钟。
141. 条款139、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个是所述燃料电池。
142. 条款139、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个是随后且重复地在相同时间段和功率水平处但在所述功率源的全部运行时间或生命的过程内的不同时间间隔处操作的,以生成输出数据和/或“输出”。
143. 条款139、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个被上电为在第二功率水平处操作,以汲取具体电压或电流,和/或在针对所述功率源的操作运行时间的全过程内重复若干次,以在所述第二功率水平处生成“输出”。
144. 条款139、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个被上电为在最大功率水平处执行,和/或随后在操作运行时间的全过程内重复,以直到所述最大功率水平以及在所述最大功率水平处生成输出数据和/或“输出”。
145. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在不同功率水平处以约八次和/或数次、八次和/或数次左右或者不多于约八次和/或数次重复。
146. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是当所述一个或多个功率源中的所述第一个是燃料电池或燃料电池堆时无限期地重复的,只要状况是有利的并且这样做被所述一个或多个功率源中的第二个和/或电池支持即可。
147. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是以在从约4次至20次的范围内变化、包括该范围内包括的任何具体数目的次数重复的。
148. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程开始于15 kW处或左右,然后以具体增量或5 kW增量重复到150 kW处或左右、其中的任何具体功率和/或直到已经达到最大燃料功率。
149. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在重复数次之后生成输出数据和/或“输出”。
150. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程生成信息。
151. 条款150、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述信息被存储且传送到其他部件或系统作为输出数据或“输出”。
152. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在针对所述一个或多个功率源中的每一个的操作运行时间的全过程内重复若干次,在所述一个或多个功率源中的每一个的操作的每500小时处重复,在所述燃料电池的操作的每500小时处重复,在所述一个或多个功率源中的每一个的操作的每1000小时处重复,或者在所述燃料电池的操作的每1000小时处重复。
153. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是在规则的维护间隔、维护检验和/或预防性维护期间通过物理或电子服务工具或其他方法来手动或自动触发的(诸如由服务、工程、经销或车队维护控制器)、由交通工具和/或动力总成的操作者通过在交通工具仪表盘或控制台上按压具体按钮或者其他方法来手动激活的、在具有所述一个或多个功率源的新交通工具和/或动力总成的线测试的结尾处发起或触发的、当平均功率下降到或已持续处于指定阈值以下时发起或触发的、和/或通过使用展望未来电子地平线数据或者其他环境、物流和/或地理信息以识别路上的执行过程的机会来实现的。
154. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是间歇性地或同时执行的,和/或被交错到下述程度:控制器在稳态操作窗口中的时间段内在某个功率水平处操作所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源以捕获数据并回复到正常操作。
155. 条款154、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述控制器在若干小时或若干天内使针对具体功率水平的数据捕获交错。
156. 条款154、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述控制器以在下一可用机会处在下一功率水平处运行所述在线和/或离线操作评估过程为目标。
157. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程用于生成趋势线,以估计或预测与稳态相比所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态和寿命。
158. 条款157、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源在具体功率水平处的所估计的健康状态用于功能性地对所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的实时的或所估计的目前健康状态进行归一化,使得所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的寿命可以被估计、保持、维持和/或扩展。
159. 条款157、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所估计或经归一化的健康状态信息被包括一个或多个控制算法的处理器和/或控制器用作输入,和/或被传送和/或使用以生成被传送到所述功率源控制器的寿命管理和控制策略。
160. 条款132、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程被运行以生成多于一个数据点。
161. 条款160、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述多于一个数据点用于以算法方式生成一个或多个趋势线。
162. 条款161、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个趋势线与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态相关,且用于预测或估计所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的寿命。
163. 条款161、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个趋势线中的每一个均具有斜率。
164. 条款163、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述一个或多个趋势线中的每一个的斜率是通过下述操作来确定的:从相同数据点到0计算所述趋势线上的一个数据点的高度除以所述趋势线的长度。
165. 条款164、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述趋势线的高度表示所述燃料电池或所述燃料电池堆的电压。
166. 条款164、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述趋势线的长度表示以小时为单位的所述燃料电池的运行时间。
167. 条款163、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述斜率是以伏特/小时为单位测量的。
168. 条款163、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述斜率用于计算所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源在其生命的结尾处的电压。
169. 条款168、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生命的结尾处的电压是通过下述操作来计算的:将所述斜率与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的制造商的运行时间小时相乘,并加上常量。
170. 条款163、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述斜率用于计算所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源在其生命的结尾处的运行时间小时。
171. 条款170、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生命的结尾处的运行时间小时是通过下述操作来计算的:从所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的目前电压减去常量,并将该总数除以所述斜率。
172. 条款170、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生命的结尾处的运行时间小时用于确定、估计或归一化所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态。
173. 条款172、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中经归一化或所估计的健康状态是通过下述操作来确定的:将目前、当前或实时的运行时间小时除以生命的结尾处的运行时间小时;和/或取该数,从1减去它,并将它乘以100%。
174. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:基于作为所述一个或多个输入而提供的数据和/或信息、基于在其下所述交通工具和/或动力总成必须行进的距离和条件、基于所述交通工具和/或动力总成在它在路线上行进时的当前速率、速度、电流、电压和/或故障、基于启动、关闭、发起所述交通工具和/或动力总成上的所述一个或多个功率源、对其充电和/或补充燃料所需的时间、或者基于上述和/或其他系统外部输入因素中的一个或多个,来确定所述交通工具和/或动力总成的功率需要或者所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出。
175. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:使用移动平均过滤器或任何可替换方法,以基于在所述燃料电池的稳态操作期间查明的输出数据来计算、估计或确定平均燃料电池堆电压或电流。
176. 条款175、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中所述燃料电池上电到期望操作功率水平所需的平均燃料电池堆电压或电流被注意、记录和/或存储。
177. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括利用不同功率源。
178. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中由所述控制器控制所述一个或多个功率源的功率输出包括:将指令递送到所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源。
179. 条款1、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的方法,其中由所述控制器控制所述一个或多个功率源的功率输出包括:扩展所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的寿命。
180. 一种用于控制燃料电池的寿命的系统,所述系统包括处理器、一个或多个实时输入、功率源控制器和一个或多个功率源,其中所述一个或多个功率源坐落于交通工具或动力总成上、被配置成位于交通工具或动力总成上、或者附着到交通工具或动力总成,其中所述处理器接收所述一个或多个输入,使用所述一个或多个输入以生成寿命管理和控制策略,并将所述寿命管理和控制策略传送到所述功率源控制器,其中所述功率源控制器基于所述寿命管理和控制策略来控制针对所述一个或多个功率源的功率输出。
181. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统使所述燃料电池的健康状态的使用能够被以数学方式操控,以便管理、控制和/或扩展所述燃料电池的寿命到其制造商期望的寿命。
182. 条款181、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述健康状态是基于与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的“生命开始”参数相比的实时操作参数、度量、信号、传感器、数据、算法、输出、输入和/或数据来估计或预测的。
183. 条款181、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述健康状态是通过生成或创建趋势线来自动和/或以算法方式反映的。
184. 条款183、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述趋势线由在曲线图上绘制的平均燃料电池堆电压或电流输出数据连同在时间段中实现的总运行时间一起表示。
185. 条款183、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述趋势线用于估计或预测所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态、龄期和/或寿命。
186. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统是控制系统。
187. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统包括系统控制器或计算设备,以便于传送来自所述一个或多个功率源控制器的数据和/或其他网络通信作为输入。
188. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器或计算设备在网络上与所述控制系统的其他部件、所述功率源控制器、所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源、和/或所述交通工具和/或动力总成的确定和/或实行功能和性能的其他部件通信。
189. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器或计算设备是独立服务器、机架安装服务器、叶片服务器或另一服务器、物理网络器具、虚拟网络器具、高性能计算设备、web器具、分布式计算系统、计算机、基于处理器的系统、多处理器系统、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、或者能够执行本文描述的功能的任何类型的计算或计算机设备。
190. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器和所述功率源控制器被包括在相同设备中,或者是独立且直接连接到所述一个或多个功率源且与所述一个或多个功率源通信的分离且不同的控制器。
191. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器或计算设备包括下述各项中的一个或多个:输入/输出子系统、存储器、处理器、数据储存设备、通信子系统和显示器,上述各项可以彼此连接、彼此通信、和/或被配置成通过有线、无线和/或功率线连接和关联协议或者通过以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE或5G彼此连接和/或通信。
192. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述存储器被并入所述处理器中。
193. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器是单核或多核处理器、数字信号处理器、微控制器、或者其他处理器或处理/控制电路、或者能够执行本文描述的功能的任何类型的计算处理工具或装备。
194. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述存储器是能够执行本文描述的功能的任何类型的易失性或非易失性存储器或数据储存器。
195. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述存储器存储操作系统、应用、程序、库、驱动器、或者在所述系统控制器的操作期间使用的各种数据和软件。
196. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述存储器直接且通信地和/或经由集成存储器控制器集线器和/或经由所述输入/输出子系统而耦合到所述处理器。
197. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述输入/输出子系统是或以其他方式包括存储器控制器集线器、输入/输出控制集线器、传感器集线器、主机控制器、固件设备、通信链路、点对点链路、总线链路、电线、线缆、光导、印刷电路板迹线、和/或便于输入/输出操作的其他电路和/或部件和子系统。
198. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述输入/输出子系统形成片上系统的部分。
199. 其中所述输入/输出子系统、所述处理器、所述存储器、和/或所述系统控制器的其他部件被并入单个集成电路芯片上。
200. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述数据储存设备是存储器设备和电路、存储器卡、硬盘驱动器、固态驱动器、或者被配置用于短期或长期储存数据的一个或多个任何类型的设备。
201. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述通信子系统是能够实现所述系统控制器与其他远程设备之间在所述计算机网络上的通信的任何通信电路、设备或合集。
202. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述通信子系统被配置成使用任何一个或多个通信技术,有线、无线、基于云的和/或功率线通信、以及以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE、5G或其他关联协议。
203. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述显示器是液晶显示器、发光二极管、等离子体显示器、阴极射线管、或者能够显示数字和/或电子信息的任何类型的显示设备。
204. 条款191、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述显示器耦合到或以其他方式包括触摸屏或其他输入设备。
205. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器或计算设备包括任何数目的附加输入/输出设备、接口设备、硬件加速器、其他外围设备、和/或常见于计算机或各种输入/输出设备中的附加和/或可替换部件。
206. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器和所述功率源控制器被配置到用于通过所述交通工具和/或动力总成管理数据和协调通信的分离子系统中。
207. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器的部件中的一个或多个被并入另一部件中或以其他方式形成另一部件的部分。
208. 条款187、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统控制器、所述功率源控制器、所述一个或多个功率源、附加设备或部件、和/或所述交通工具和/或动力总成的附加特征或部件彼此连接、通信、和/或被配置成使用一个或多个通信技术在网络上连接或通信,所述一个或多个通信技术是有线、无线、基于云的和/或功率线通信、以及以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE、5G或其他关联协议。
209. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统被配置成:利用第一寿命管理和控制策略选择性地控制第一主功率源,并利用第二寿命管理和控制策略选择性地控制第二主功率源。
210. 条款209、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个寿命管理和控制策略实现一个或多个功率源的选择性利用。
211. 条款210、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源的选择性利用包括:利用所述主功率源的仅部分相比于全部主功率源。
212. 条款210、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源的选择性利用包括:限制、减少和/或调节由操作的总燃料电池堆的任何比例的燃料电池提供的功率容量。
213. 条款210、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源的选择性利用包括:以在从约0%至约100%的范围内变化的任何容量或其中包括的任何具体操作容量百分比操作所述一个或多个功率源。
214. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述系统被配置成:在所述一个或多个功率源上进行操作性能测试。
215. 条款214、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中在所述一个或多个功率源上进行操作性能测试估计和/或预测所述一个或多个功率源的当前或实时健康状态、龄期和/或寿命。
216. 条款215、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中从进行操作性能测试收集的信息被实现到所述一个或多个功率源中,以实行所述一个或多个功率源的所估计的目前健康状态的实用性、促进、保持和/或维持。
217. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述燃料电池是固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、磷酸燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池。
218. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述燃料电池处于交通工具和/或动力总成中。
219. 条款218、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述交通工具和/或动力总成是船、海上交通工具或船、火车、火车头、公共汽车、电车、采矿装备、汽车、在轨道上使用、在水路上使用、在高速公路上使用、在高速公路外使用、在高海拔地区中使用或在地下使用的装备或设备、或者飞机、直升机、无人机、热气球、或者其他飞行器或航空器。
220. 条款218、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述交通工具和/或动力总成由伴随有一个或多个高电压电池、超电容器或任何类型的功率源或宿的一个或多个燃料电池供电。
221. 条款218、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述交通工具和/或动力总成由引擎、所述燃料电池或燃料电池堆和所述电池供电。
222. 条款218、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,所述交通工具和/或动力总成可以包括主功率源,所述主功率源包括数个重复功率源、数个燃料电池堆、数个电池或其组合。
223. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述燃料电池包括系统中的一个或多个、数个和/或多个燃料电池、燃料电池堆和/或燃料电池模块。
224. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器是系统控制器处理器、功率源控制器处理器或这两者。
225. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器接收所述一个或多个输入,使用所述一个或多个输入以生成所述寿命管理和控制策略,并将所述寿命管理和控制策略传送到所述功率源控制器。
226. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器、所述控制器和所述一个或多个功率源是反馈回路的一部分。
227. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在接收到所述一个或多个输入之后被配置成执行所述寿命管理和控制策略的初步处理。
228. 条款227、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中执行所述寿命管理和控制策略的初步处理包括:将所述指令与设备上存在的数据进行组合;将所述指令转译成不同的格式;执行压缩、解压缩、加密和/或解密;将包括所述指令的不同区段的数个文件进行组合;将所述指令与设备上存在的其他代码或信息进行整合。
229. 条款228、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述设备是库或操作系统或类似操作。
230. 条款227、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中执行所述寿命管理和控制策略的初步处理由所述源计算设备、所述目的地计算设备或中间计算设备执行。
231. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:依赖于所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源以及与所述功率源控制器的处理器可在所述通信网络上从所述交通工具和/或动力总成中存在的每个功率源访问的性能、健康状态、龄期和寿命有关的信息。
232. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:估计所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的目前健康状态。
233. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:识别从所有可用的一个或多个功率源中选择的主功率源。
234. 条款233、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述主功率源是单个功率源、多于一个功率源的组合、混合功率源或所述电池。
235. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:基于某些输入来识别交通工具和/或动力总成的功率需要。
236. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:接收使得能够确定在其内需要功率的持续时间和将从什么功率源获取所需功率的输入。
237. 条款236、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中在其内需要功率的持续时间可以是所述交通工具和/或动力总成正在行进的持续时间或者另一持续时间。
238. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:确定来自所述一个或多个功率源的操纵所述交通工具和/或动力总成到达期望位置和/或返回到原始位置所需的功率。
239. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:得到输入,所述输入使得能够确定何时对所述电池充电或者利用所述电池作为所述功率源相比于使用所述燃料电池作为所述功率源,以便维持、保持和/或扩展所述功率源中的一个或多个的寿命。
240. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:得到输入,所述输入可以使得能够确定对所述电池充多少电,以确保所述燃料电池的健康状态、龄期或寿命被保持、扩展和/或维持。
241. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:确定所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源或者生成所述寿命管理和控制策略所需的输入中的任一个是否已被篡改或更改。
242. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:得到与燃料电池或电池充电状态相关联的附加输入。
243. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:接合所述交通工具和/或动力总成上存在的所述一个或多个功率源、所述燃料电池或所述燃料电池堆的仅子集。
244. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:证实所述寿命管理和控制策略。
245. 条款244、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中证实所述寿命管理和控制策略包括:实现交通工具到基础设施的通信、自动动作、由所述处理器和/或所述控制器进行的自动动作、或者由操作者进行的手动动作。
246. 条款244、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中证实所述寿命管理和控制策略被执行以保护所述一个或多个功率源并防止对它们的任何损坏。
247. 条款246、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源被保护以免于过热、过度使用、不适当利用、耗损、不适当充电和/或不适当起动或关闭。
248. 条款244、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中证实所述寿命管理和控制策略被执行以检查用于生成所述寿命管理和控制策略的所有输入。
249. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:进行、执行或运行在线和/或离线操作功率评估过程。
250. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的稳态操作期间生成输出数据和/或“输出”。
251. 条款250、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述输出数据和/或“输出”用于自动和/或手动创建趋势线,所述趋势线指示、估计和/或预测所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态、龄期和/或寿命。
252. 条款250、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述输出数据和/或“输出”变为附加输入。
253. 条款252、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述附加输入被并入、被自动录入、或者由用户、操作者和控制器手动录入到包括数学公式或算法的处理器中。
254. 条款253、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述数学公式或算法处理和/或操控定量或定性输入,以生成所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所估计的目前健康状态。
255. 条款254、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所估计的目前健康状态被所述处理器中的算法利用且以数学方式操控,以生成所述寿命管理和控制策略。
256. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程包括:将所述一个或多个功率源中的第一个起动为在线;将所述一个或多个功率源中的所述第一个上电为在第一功率水平处操作,以从所述一个或多个功率源中的所述第一个汲取具体电压或电流;和/或允许所述一个或多个功率源中的所述第一个在所述第一功率水平处在稳态处运行达一定时间段,接着在第二功率水平和附加功率水平处,直到达到最大功率水平。
257. 条款256、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述时间段在从约2分钟至约20分钟的范围内、在从约5分钟至约10分钟的范围内变化、在那些范围内包括的每个时间段、或者在约5分钟处、左右或不大于约5分钟。
258. 条款256、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个是所述燃料电池。
259. 条款256、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个是随后且重复地在相同时间段和功率水平处但在所述功率源的全部运行时间或生命的过程内的不同时间间隔处操作的,以生成输出数据和/或“输出”。
260. 条款256、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个被上电为在第二功率水平处操作,以汲取具体电压或电流,和/或在针对所述功率源的操作运行时间的全过程内重复若干次,以在所述第二功率水平处生成“输出”。
261. 条款256、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的所述第一个被上电为在最大功率水平处执行,和/或随后在操作运行时间的全过程内重复,以直到所述最大功率水平以及在所述最大功率水平处生成输出数据和/或“输出”。
262. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在不同功率水平处以约八次和/或数次、八次和/或数次左右或者不多于约八次和/或数次重复。
263. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是当所述一个或多个功率源中的所述第一个是燃料电池或燃料电池堆时无限期地重复的,只要状况是有利的并且这样做被所述一个或多个功率源中的第二个和/或电池支持即可。
264. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是以在从约4次至20次的范围内变化、包括该范围内包括的任何具体数目的次数重复的。
265. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程开始于15 kW处或左右,然后以具体增量或5 kW增量重复到150 kW处或左右、其中的任何具体功率和/或直到已经达到最大燃料功率。
266. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在重复数次之后生成输出数据和/或“输出”。
267. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程生成信息。
268. 条款267、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述信息被存储且被传送到其他部件或系统作为输出数据或“输出”。
269. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程在针对所述一个或多个功率源中的每一个的操作运行时间的全过程内重复若干次,在所述一个或多个功率源中的每一个的操作的每500小时处重复,在所述燃料电池的操作的每500小时处重复,在所述一个或多个功率源中的每一个的操作的每1000小时处重复,或者在所述燃料电池的操作的每1000小时处重复。
270. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是在规则的维护间隔、维护检验和/或预防性维护期间通过物理或电子服务工具或其他方法来手动或自动触发的(诸如由服务、工程、经销或车队维护控制器)、由交通工具和/或动力总成的操作者通过在交通工具仪表盘或控制台上按压具体按钮或者其他方法来手动激活的、在具有所述一个或多个功率源的新交通工具和/或动力总成的线测试的结尾处发起或触发的、当平均功率下降到或已持续处于指定阈值以下时发起或触发的、和/或通过使用展望未来电子地平线数据或者其他环境、物流和/或地理信息以识别路上的执行过程的机会来实现的。
271. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程是间歇性地或同时执行的,和/或被交错到下述程度:控制器在稳态操作窗口中的时间段内在某个功率水平处操作所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源以捕获数据并回复到正常操作。
272. 条款271、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述控制器在若干小时或若干天内使针对具体功率水平的数据捕获交错。
273. 条款271、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述控制器以在下一可用机会处在下一功率水平处运行所述在线和/或离线操作评估过程为目标。
274. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程用于生成趋势线,以估计或预测与稳态相比所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态和寿命。
275. 条款274、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源在具体功率水平处的所估计的健康状态用于功能性地对所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的实时的或所估计的目前健康状态进行归一化,使得所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的寿命可以被估计、保持、维持和/或扩展。
276. 条款274、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所估计或经归一化的健康状态信息被包括一个或多个控制算法的处理器和/或控制器用作输入,和/或被传送和/或使用以生成被传送到所述功率源控制器的寿命管理和控制策略。
277. 条款249、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述在线和/或离线操作功率评估过程被运行以生成多于一个数据点。
278. 条款277、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述多于一个数据点用于以算法方式生成一个或多个趋势线。
279. 条款278、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个趋势线与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态相关,且用于预测或估计所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的寿命。
280. 条款278、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个趋势线中的每一个均具有斜率。
281. 条款280、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个趋势线中的每一个的斜率是通过下述操作来确定的:从相同数据点到0计算所述趋势线上的一个数据点的高度除以所述趋势线的长度。
282. 条款281、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述趋势线的高度表示所述燃料电池或所述燃料电池堆的电压。
283. 条款281、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述趋势线的长度表示以小时为单位的所述燃料电池的运行时间。
284. 条款280、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述斜率是以伏特/小时为单位测量的。
285. 条款280、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述斜率用于计算所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源在其生命的结尾处的电压。
286. 条款285、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中生命的结尾处的电压是通过下述操作来计算的:将所述斜率与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的制造商的运行时间小时相乘,并加上常量。
287. 条款280、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述斜率用于计算所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源在其生命的结尾处的运行时间小时。
288. 条款287、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中生命的结尾处的运行时间小时是通过下述操作来计算的:从所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的目前电压减去常量,并将该总数除以所述斜率。
289. 条款287、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中生命的结尾处的运行时间小时用于确定、估计或归一化所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的健康状态。
290. 条款289、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中经归一化或所估计的健康状态是通过下述操作来确定的:将目前、当前或实时的运行时间小时除以生命的结尾处的运行时间小时;和/或取该数,从1减去它,并将它乘以100%。
291. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:基于作为所述一个或多个输入而提供的数据和/或信息、基于在其下所述交通工具和/或动力总成必须行进的距离和条件、基于所述交通工具和/或动力总成在它在路线上行进时的当前速率、速度、电流、电压和/或故障、基于启动、关闭、发起所述交通工具和/或动力总成上的所述一个或多个功率源、对其充电和/或补充燃料所需的时间、或者基于上述和/或其他系统外部输入因素中的一个或多个,来确定所述交通工具和/或动力总成的功率需要或者所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出。
292. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成:使用移动平均过滤器或任何可替换方法,以基于在所述燃料电池的稳态操作期间查明的输出数据来计算、估计或确定平均燃料电池堆电压或电流。
293. 条款292、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述燃料电池上电到期望操作功率水平所需的平均燃料电池堆电压或电流被注意、记录和/或存储。
294. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述处理器在生成所述寿命管理和控制策略时被配置成利用不同功率源。
295. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个输入来自所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源和/或所述交通工具和/或动力总成。
296. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个输入包括电池功率极限、所述电池或所述燃料电池的充电状态、冷却剂流量、环境温度、无故障操作或故障状况、平均或当前功率水平、电压、电流、展望未来数据和信息、天气、路况和/或海况、或者与所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源有关的具体龄期、寿命或者健康状态参数或度量。
297. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个输入用于生成所述寿命管理和控制策略。
298. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个输入是从所述交通工具和/或动力总成上的一个或多个传感器或氢气传感器收集的。
299. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个输入是从所述交通工具和/或动力总成上的一个或多个传感器或氢气传感器收集的,以确定所述一个或多个功率源的健康状态是次优的。
300. 条款299、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中当所述一个或多个功率源的健康状态是次优的时,由所述处理器建立的指令被传送到所述控制器以及排气管、箱或附加交通工具部件,以实现或利用不同的功率源、或者改变、降低和/或关闭次优功率源的操作水平、和/或起动或提高由分离或不同的功率源提供的功率。
301. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器基于所述寿命管理和控制策略来控制针对所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出。
302. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器或处理器具有下述算法:其基于被传送到所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所估计或经归一化的健康状态、寿命估计和/或附加输入来生成所述寿命管理和控制策略,使得其龄期或寿命可以被保持、维持和/或扩展。
303. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器或操作者位于下述各项处或由下述各项采用:所述交通工具和/或动力总成和/或燃料电池模块或系统的制造商、设计者、工厂、服务中心、分销商和/或经销商;和/或所述功率源控制器或操作者位于所述燃料电池附近、附着到所述燃料电池、与所述燃料电池相连接、处于相同室内、处于所述燃料电池的邻近处内,和/或远离于所述燃料电池和/或位于所述燃料电池的相同室或一般邻近处外。
304. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器存在于所述交通工具和/或动力总成上、不存在于所述交通工具和/或动力总成上、在所述交通工具和/或动力总成上远程、自动、以编程方式、以系统方式或本地控制和/或激活、或者由用户或操作者在所述交通工具和/或动力总成上远程、自动、以编程方式、以系统方式或本地控制和/或激活。
305. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器可以从一定距离或远程地控制所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源。
306. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器或操作者是人类、机器人、计算机、包括所述寿命管理和控制策略的人类干预和自动化应用和/或实现两者、根本不包括人类干预或包括基本上有限的人类干预、和/或自动和/或以电子方式在所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源上应用和/或实现所述寿命管理和控制策略。
307. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器是独立服务器、机架安装服务器、叶片服务器或另一服务器、物理网络器具、虚拟网络器具、高性能计算设备、web器具、分布式计算系统、计算机、基于处理器的系统、多处理器系统、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、或者能够执行本文描述的功能的任何类型的计算或计算机设备。
308. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中仅所述功率源控制器直接连接到所述一个或多个功率源且与所述一个或多个功率源通信。
309. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器及其相应部件与所述系统处理器处于相同系统控制器或计算设备中。
310. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器包括下述各项中的一个或多个:输入/输出(I/O)子系统、存储器、处理器、数据储存设备、通信子系统和/或显示器,上述各项可以彼此连接、彼此通信、和/或被配置成通过有线、无线和/或功率线连接和关联协议或者通过以太网、InfiniBand®、Bluetooth®、Wi-Fi®、WiMAX、3G、4G LTE或5G彼此连接和/或通信。
311. 条款310、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述输入/输出子系统、所述处理器、所述存储器、和/或所述功率源控制器的其他部件被并入单个集成电路芯片上。
312. 条款310、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述通信子系统是能够实现所述功率源控制器与其他远程设备之间在所述计算机网络上的通信的任何通信电路、设备或合集。
313. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器或计算设备包括任何数目的附加输入/输出设备、接口设备、硬件加速器、其他外围设备、和/或常见于计算机或各种输入/输出设备中的附加和/或可替换部件。
314. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器能够控制所述一个或多个功率源以及被包括在所述交通工具和/或动力总成中的其他装备和/或部分的操作功能和/或性能,以最终控制、保持、管理或维持所述功率源的龄期和寿命和/或所述交通工具和/或动力总成的性能和操作功能。
315. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器被配置成连接到所述一个或多个功率源中的其他部件或者燃料电池或电池系统,和/或与所述一个或多个功率源中的其他部件或者燃料电池或电池系统通信,所述燃料电池或电池系统可以包括阀、管道、线、电线、调制解调器、导管、歧管、促动器、传感器、水储存箱、氢气储存箱、空气储存箱、燃料储存箱、空气供给、电机、发电机和/或传动系。
316. 条款315、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中从所述功率源控制器到所述一个或多个功率源的部件的通信更改、减少、增加、否定或增强所述一个或多个功率源的功能或性能。
317. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器的部件中的一个或多个被并入另一部件中或以其他方式形成另一部件的部分。
318. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器在控制所述一个或多个功率源的功率输出时被配置成:将指令递送到所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源。
319. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述功率源控制器在控制所述一个或多个功率源的功率输出时被配置成:扩展所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的寿命。
320. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源是从燃料电池、电池及其组合中选择的,其中所述交通工具和/或动力总成。
321. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源坐落于所述交通工具和/或动力总成上、被配置成位于所述交通工具和/或动力总成上、或者附着到所述交通工具和/或动力总成。
322. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的每一个包括用于控制该功率源的分离个体控制器。
323. 条款322、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中针对所述一个或多个功率源中的每一个的个体控制器分离地与所述功率源控制器协作,以控制针对所述一个或多个功率源的功率输出。
324. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的每一个是功率宿,或者可以消耗功率以及生成和输出功率。
325. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的每一个是混合功率源。
326. 条款325、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述混合功率源包括至少两种不同类型的功率源、至少所述燃料电池或燃料电池堆、至少所述电池、和/或至少所述燃料电池或所述燃料电池堆和所述电池。
327. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个功率源中的每一个具有直接连接到所述一个或多个功率源且与所述一个或多个功率源通信的功率源控制器。
328. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略包括所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所述一个或多个输入、所估计的目前健康状态和所估计的寿命。
329. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略包括和考虑所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的所估计的寿命。
330. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略是通过下述操作来采用的:使用趋势线输出、剩余龄期、剩余功率、在每个功率水平处对剩余生命(以小时为单位)求平均、在每个功率水平处确定剩余的最少生命(以小时为单位)、以及在每个功率水平处利用0-100%尺度上的归一化值、或者其组合。
331. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略是使用交通工具和/或动力总成控制来实现的。
332. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略是由所述功率源控制器和功率源处理器在燃料源、所述电池和/或所述一个或多个功率源上应用或实现的。
333. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略是以硬件、固件、软件或任何组合或者作为由瞬变或非瞬变机器可读储存介质和/或瞬变或非瞬变计算机可读储存介质携带或存储于其上的指令而应用或实现的。
334. 条款333、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述瞬变或非瞬变机器可读储存介质和/或所述瞬变或非瞬变计算机可读储存介质由一个或多个处理器读取和执行。
335. 条款333、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述瞬变或非瞬变机器可读储存介质和/或所述瞬变或非瞬变计算机可读储存介质是用于以机器、计算机、易失性或非易失性存储器、介质盘或其他介质设备可读的形式存储或传输信息的任何储存设备、机构或其他物理结构。
336. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略被编码为初步指令集和/或是在要求由源计算设备进行的初步处理操作的机器可读或计算机可读储存介质上编码的。
337. 条款336、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述源计算设备是一个或多个处理器。
338. 条款337、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个处理器包括控制算法,用于确定在交通工具和/或动力总成系统的控制器域网或LIN系统上广播指令和/或信息的当前或实时健康状态。
339. 条款336、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述源计算设备准备用于在目的地计算设备上执行的指令。
340. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略由所述处理器基于若干输入来生成,且由所述功率源控制器应用或实现,以影响所述一个或多个功率源和所述交通工具和/或动力总成的功能。
341. 条款340、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述输入由操作者提供或者是公共或私有可用信息。
342. 条款340、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中由所述功率源控制器进行的实现是实时地或自动地进行的。
343. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略由操作者基于所述一个或多个功率源的操作状况、所述输入的检查、任何篡改的检查、所述交通工具和/或动力总成正在操作的位置、地区或状况、和/或所述交通工具和/或动力总成行进和/或从任何目的地返回所需的时间来调整。
344. 条款343、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略的调整是由操作者对系统和/或方法输入、控制和/或性能的操控。
345. 条款343、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中当具体、详细和/或更新的信息对操作者来说可得时,使所述寿命管理和控制策略的调整有依据并利用所述调整。
346. 条款343、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略的调整用于帮助所述一个或多个功率源的健康状态、龄期和/或寿命的保持或扩展。
347. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略导致所述交通工具和/或动力总成使用一个或多个功率源作为主功率源。
348. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略导致功率源中的切换。
349. 条款348、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中功率源中的切换可以是:当所述交通工具和/或动力总成从所述控制器接收到功率源的切换是必要的和/或被推荐以保持、维持和/或扩展所述功率源中的一个或全部的生命的指令时,从使用所述燃料电池或所述燃料电池堆作为所述主功率源到使用所述电池作为所述主功率源。
350. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略导致针对旅途或路线的一个部分使用所述燃料电池或所述燃料电池堆作为所述主功率源,并且在所述旅途或所述路线的另一部分中使用所述电池作为所述主功率源。
351. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略包括一个或多个寿命管理和控制策略。
352. 条款351、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述一个或多个寿命管理和控制策略独立地传送到所述一个或多个功率源中的每一个或每个主功率源。
353. 条款351、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中生成和实现第一寿命管理和控制策略,以选择性地控制第一主功率源或所述燃料电池或燃料电池堆,和/或生成和实现第二寿命管理和控制策略,以选择性地控制第二主功率源或所述电池。
354. 条款353、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中生成和实现附加寿命管理和控制策略,以选择性地控制附加主功率源。
355. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述寿命管理和控制策略更改、减少、增加、否定或增强所述一个或多个功率源的功能,或者所述一个或多个功率源未被识别为所述主功率源或被识别为不是所述主功率源。
356. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中准备好、应用和/或实现所述寿命管理和控制策略包括:准备、计及和/或管理所述交通工具和/或动力总成中的所述一个或多个功率源、所述燃料电池、燃料电池堆和/或所述电池的起动序列、关闭序列和/或充分充电所需的时间。
357. 条款356、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述起动序列或关闭序列需要约30秒至约30分钟、在非冷冻状况中从约30秒至约5分钟、在非冷冻状况中从约30秒至约2分钟、在非冷冻状况中从约1分钟至约2分钟、在冷冻状况中从约30秒至约15分钟、在冷冻状况中从约30秒至约10分钟、上述范围内的任何具体时间或可变时间或范围。
358. 条款180、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中针对所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出是通过自动化控制来驱动的。
359. 条款358、任何其他合适条款或合适条款的任何组合的系统,其中所述燃料电池和/或所述一个或多个功率源的功率输出的自动化控制基于所述寿命管理和控制策略。
上面的实施例是足够详细地描述的,以使本领域技术人员能够实施要求保护的内容,并且应当理解,可以利用其他实施例,并且在不脱离权利要求书的精神和范围的情况下可以作出逻辑、机械和电气改变。因此,具体实施方式不应在限制的意义上采取。
如本文所使用,以单数记载且以词语“一”或“一个”开始的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤,除非这种排除被明确声明。此外,对目前描述的主题的“一个实施例”的引用不意在被解释为排除存在也并入有所记载的特征的附加实施例。单位、测量结果和/或值的指定数值范围包括下述内容、实质上由下述内容构成或者由下述各项构成:包括那些范围和/或端点或者处于那些范围和/或端点内的所有数值、单位、测量结果和/或范围,不论在本公开中是否明确指定那些数值、单位、测量结果和/或范围。
除非以其他方式限定,本文使用的技术和科学术语具有与本公开所属领域技术人员普遍理解的含义相同的含义。如本文使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等等不标示任何次序或重要性,而是用于将一个元件与另一元件进行区分。术语“或”和“和/或”意在是包含性的,且意指所列出的项目中的任一个、全部或任何组合。另外,术语“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合,且可以包括电连接或耦合,不论是直接还是间接。直接连接和/或耦合可以包括这种连接和/或耦合,其中在两个端点、部件或项目之间不存在间歇性连接或部件。间接连接和/或耦合可以包括:其中,在相应端点、部件或项目之间存在一个或多个间歇性或居间连接和/或耦合。
此外,除非相反地明确声明,“包括”、“包含”或“具有”带有特定性质的一个或多个元件的实施例可以包括不具有该性质的附加的这种元件。术语“包括”指代包含性的成分、合成物、配方或方法,且不排除附加元件、部件和/或方法步骤。术语“包括”还指代包含性的本公开的成分、合成物、配方或方法实施例,且不排除附加元件、部件或方法步骤。短语“由……构成”指代排除存在任何附加元件、部件或方法步骤的合成物、成分、配方或方法。
术语“由……构成”还指代排除存在任何附加元件、部件或方法步骤的本公开的合成物、成分、配方或方法。短语“实质上由……构成”或“本质上由……构成”指代下述成分、合成物、配方或方法:其包含不实质上影响成分、合成物、配方或方法的特性的附加元件、部件或方法步骤。短语“实质上由……构成”还指代本公开的下述成分、合成物、配方或方法:其包含不实质上影响成分、合成物、配方或方法步骤的特性的附加元件、部件或方法步骤。
如本文遍及说明书和权利要求书使用的近似语言可以被应用以修饰可在不导致与其相关的基本功能中的改变的情况下获准变化的任何定量表示。相应地,被诸如“约”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不应限于所指定的精确值。在一些实例中,近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。这里以及遍及说明书和权利要求书,可以将范围限制进行组合和/或互换。这种范围被识别且包括其中包含的所有子范围,除非上下文或语言以其他方式指示。
如本文所使用,术语“可以”和“可以是”指示下述各项:情形集合内的发生的事的可能性;指定性质、特性或功能的占有;和/或通过表达与所修饰的动词相关联的能力、技能或可能性中的一个或多个来修饰另一动词。相应地,“可以”和“可以是”的使用指示下述内容:在考虑到在一些情形中所修饰的术语有时可能是不适当、不能够或不适合的同时,所修饰的术语明显适于、能够用于或适合于所指示的容量、功能或用途。
应当理解,上面的描述意在是说明性而非限制性的。例如,上面描述的实施例(和/或其方面)可以被个体地、一起或彼此组合地使用。另外,可以在作出许多修改以将特定情形或材料适配于本文阐述的主题的教导,而不脱离其范围。尽管本文描述的材料的尺寸和类型意在限定所公开的主题的参数,但它们决不是限制性的,而是示例性实施例。对本领域技术人员来说,在回顾了上面的描述时,许多其他实施例将是明显的。因此,本文描述的主题的范围应当是参考所附权利要求连同这样的权利要求享有的等同物的全部范围来确定的。
该所撰写的描述使用示例以公开包括最佳模式的本文阐述的主题的若干实施例,且还使本领域技术人员能够实施所公开的主题的实施例,包括作出和使用设备或系统以及执行方法。本文描述的主题的可专利范围由权利要求书限定,且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。这种其他示例意在处于权利要求书的范围内,如果它们具有与权利要求书的字面语言不通的结构元件的话,或者如果它们包括具有与权利要求书的字面语言的非实质区别的等同结构元件。
尽管本文仅图示和描述了本发明的某些特征,但本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此,应当理解,所附权利要求意在覆盖如落在本发明的真正精神内的所有这种修改和改变。
Claims (15)
1.一种控制燃料电池的寿命的方法,所述方法包括:
接收去往处理器中的一个或多个输入;
由所述处理器生成寿命管理和控制策略;
由所述处理器将所述寿命管理和控制策略传送到功率源控制器;
由所述功率源控制器控制一个或多个功率源的功率输出,
其中所述一个或多个功率源是从燃料电池、电池及其组合中选择的。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个功率源坐落于交通工具或动力总成上、被配置成位于交通工具或动力总成上、或者附着到交通工具或动力总成。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述燃料电池是固体氧化物燃料电池或质子交换膜燃料电池。
4.如权利要求1所述的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:估计所述一个或多个功率源的目前健康状态。
5.如权利要求1所述的方法,其中生成所述寿命管理和控制策略包括:进行在线-离线过程。
6.如权利要求1所述的方法,其中由所述控制器控制所述一个或多个功率源的功率输出包括:将指令递送到所述一个或多个功率源。
7.如权利要求1所述的方法,其中由所述控制器控制所述一个或多个功率源的功率输出包括:扩展所述一个或多个功率源的寿命。
8.一种用于控制燃料电池的寿命的系统,所述系统包括:
处理器,
一个或多个实时输入,
功率源控制器,和
一个或多个功率源,其中所述一个或多个功率源坐落于交通工具或动力总成上、被配置成位于交通工具或动力总成上、或者附着到交通工具或动力总成,
其中所述处理器接收所述一个或多个输入,使用所述一个或多个输入以生成寿命管理和控制策略,并将所述寿命管理和控制策略传送到所述功率源控制器,
其中所述功率源控制器基于所述寿命管理和控制策略来控制针对所述一个或多个功率源的功率输出。
9.如权利要求8所述的系统,其中所述一个或多个功率源中的每一个包括用于控制该功率源的分离个体控制器。
10.如权利要求9所述的系统,其中针对所述一个或多个功率源中的每一个的个体控制器分离地与所述功率源控制器协作,以控制针对所述一个或多个功率源的功率输出。
11.如权利要求8所述的系统,其中针对所述一个或多个功率源的功率输出是通过自动化控制来驱动的。
12.如权利要求11所述的系统,其中所述一个或多个功率源的功率输出的自动化控制基于所述寿命管理和控制策略。
13.如权利要求8所述的系统,其中所述寿命管理和控制策略包括所述一个或多个功率源的所述一个或多个输入、所估计的目前健康状态和所估计的寿命。
14.如权利要求8所述的系统,其中所述交通工具或动力总成是汽车、卡车、航空器、船、火车、火车头、公共汽车或采矿装备。
15.如权利要求8所述的系统,其中所述燃料电池是固体氧化物燃料电池或质子交换膜燃料电池。
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PB01 | Publication | ||
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