TWI373873B - System and method for distributing fuel to multiple fuel cells - Google Patents

Description

1373873 九、發明說明： 【韻^月所屬之技術領域】 本發明一般係關於個人區域網路的領域。明確地說，本 發明係關於在個人區域網路中分配燃料至多個燃料電池的 方法與系統。 【先前技術】 一個人區域網路（PAN)包含眾多裝置，如：電腦；電話； ^ 個人數位助理（PDA);頭戴式裝置或耳機；成像器或相機； 穿戴身上的感測器’如用來量測運動（如步伐、呼吸或心跳 功能）的感測器，或是其它和健康（如血壓、血液化學成份、… 等）有關的感測器；鍵盤；滑鼠；印表機…等0該些裝置中 - 每一者均能夠分開運作，所以，可能會需要一分離的能量 • 源。一使用者會維護該些能量源。通常，該些裝置係攜帶 式裝置’且該使用者必須攜帶該些裝置到各地方去。因此， 6玄使用者同樣必須攜帶每個裝置的分離能量源。 • 理想上，每個裝置會被設計成具有足供一段使用時間的 能量儲存容量，且所有裝置的能量儲存容量皆相同。雖然 正吊使用情兄所需要的燃料量係可預測的，不過，在異常 . 使用凊況下某些裝置所需要的能量卻會多於正常的使用情 況無法避免的情況係，必須要對其中一個裝置進行能量 補充1_其匕的裝置則具有大量可用的能i，這對使用者 來說相當地不方便且非常困擾。 、k去數年中，使用燃料電池作為能量源已經越來越普

及。燃料電池的工作β採#從儿風A 原理係將化學能量轉換成電能量。此 110477.doc 1373873 原理亦被稱為能量的電化學轉換。燃料電池所需要的燃料 .形式可能係氣體（如氫氣與氧氣），或是液體（如甲醇或是專 .屬的醇類）。 每個燃料電池均含有_燃料盒，用以攜載燃料，該燃料 必須從一分離的燃料儲存盒中來進行裝填，相當地不方 便’因為當該等裝置的燃料用完之後，使用者便必須以手 動的方式將該等裝置附著至該分離的燃料盒。為克服此問 • 題，習知的解決方式包含使用具有一共用燃料電池之電池 供電式的PAN裝置。依據此種解決方式，一共用的燃料電 池會提供一電子連接線，用來對該等裝置中的每個該等電 池進行充電。因為，該燃料電池係透過充電該等電池來提 供旎量，所以於該燃料電池中會先發生一電化學轉換，接 . 著會於該電池中發生另一次電化學轉換。不過，連續兩次 電化學轉換會導致能量損失。從—電池之中將能量反向傳 輸到一燃料電’池之中效率同樣不彰，再者，還必須用到特 # 殊的設備，其費用可能非常昂貴，方能達到於個人區域網 路裝置之間重新分配能量的目的β 據此，需要一種方便且更有效的方法於一個人區域網路 . 中之δ玄專裝置之間來供應或重新分配能量，其僅需要進行 一次能量的電化學轉換。 【發明内容】 本發明係關於分配燃料至複數個燃料電池的系統及方 法。對一具體實施例來說，係從一中央集線器（hub)或一共 同連接點處來分配燃料。對另一具體實施例來說，則係利 110477.doc 1373873 用點對點模型來分配燃料。於點對點模型中，係從該等複 數個燃料電池中其中一者處將燃料分配至該等複數個燃料 電池中另一者處。 對—具體實施例來說，該等燃料電池會提供能量給複數 個通信裝置。另外，該等通信裝置會構成一個人區域網路 (PAN)。— PAN係一具有極短範圍（舉例來說，1〇公尺）的無 線通信網路。PAN係用來連接複數個通信裝置，如電話、 •=人數位助理（PDA)、頭戴式裝置、成像器、感測器、鍵盤、 滑鼠、印表機…等，用以搭配電腦。該等通信裝置可分離 且能夠獨立地運作。另外，該等通信裝置亦可能係有線裝 置或無線裝置。 . 對一具體實施例來說，該PAN能夠分配燃料至該等通信 • 冑置的燃料電池，其中該等通信裝置係被連接至至少一連 接點。該連接點的其中一種範例係電腦，下文中稱為主裝 置。 、 # 本發明的其中—項觀點係從該主裝置供應能量給該pAN 中的各個通信裝置。能量供應的方式係藉由從該主裝置的 燃料電池重新分配燃料至該等通信裝置的燃料電池。本發 明的另一項觀點作你甘& _· /T、從”中一個通信裝置的燃料電池重新分 配燃料至一ΜΝ中另-個通信裝置的燃料電池。 本I月的X -項觀點係讓該等燃料電池僅採用單—次 化學轉換。因為能晋# 月匕里知稭由燃料的重新分配來直接 所以，每個燃料電池俥楛命# ^ ^ 切 电也便僅需要一次電化學轉換。 【貫施方式】 110477.doc 1373873 參考圖1，圖中所示的係一pAN 1〇〇之複數個示範組件的 方塊圖。該PAN 100包含一連接點（下文中稱為主裝置 102) ’以及通信裝置104、1〇6、log。該等通信裝置1〇4 ' I 06、1 08能夠彼此通信且能夠與主裝置i〇2進行通信。通信 裝置104、106、108與該主裝置102可分離且能夠獨立運作。 請注意’圖中所示的3通信裝置僅供示範說明之用。pan 1 〇〇 亦可能包含一或多個通信裝置，其並未脫離本發明的範疇 與精神。 該等通信裝置104、106、108會從燃料電池11〇、112、114 中取得能量。對一具體實施例來說，燃料電池丨1〇、丨12、 114係駐存在通彳g裝置104、106、1〇8内部。該等燃料電池 II 0、11 2 ' 11 4會被連接至一共用燃料盒丨丨6。該共用燃料 盒116會|^供燃料給燃料電池11〇、Η]、114並且提供燃料 給主裝置102。對一具體實施例來說，該共用燃料盒116係 一位在該主裝置102内的燃料電池。 僅在該等通信裝置104、106、108附著至該主裝置1〇2時， 該共用燃料盒116才會提供燃料給燃料電池11 〇、112、114。 一裝置辨識器118會辨識被附著至該主裝置1〇2的通信裝置 104、106、108。依據該辨識結果’一分散式管理系統12〇 便會控制燃料從該共用燃料盒1〗6之中流至該等燃料電池 110、112、114。該分散式管理系統12〇會利用控制閥 (CV)122、124、126來控制燃料的流動。該等控制閥122、 1 24、126的範例包含氣動閥、電磁閥、以及閘閥。 該等控制閥122、124、126可能係被動式控制閥或主動式 110477.doc 1373873 控制閥。被勤式控制閥會根據預定的組態來控制燃料的流 動。舉例來說’該等控制閥122、124、126可被配置成讓燃 料以單向的方式來流動。所以，燃料僅會從該共用燃料盒 Π6流至該等燃料電池11〇、丨丨2 ' ，也就是，不會有燃

料從該等燃枓電池丨1〇、112、U4流出。對另一具體實施例 來說，該等控制閥122、124、126會被配置成用以填充每個 忒等燃料電池11〇、112、114，只要該共用燃料盒ιΐ6有足 夠的燃料可用即可。對另一具體實施例來說，該等控制閥 122、124、126會被配置成用以均等化每個該等燃料電池 11〇、112、114之中的燃料量。對另一具體實施例來說，該 等控制閥122、m !26會被配置成用以均等化每個該等燃 料電池110、112、114之中相對於該燃料盒尺寸的燃料量。 對另-具时施例來說，假錢料為氣體形式的話，那麼 該等控制閥122、124、126便會均等化每個該等燃料電池 110、112、114之中的燃料壓力。對另一具體實施例來說， 該等控制閥122、124、126會被配置成用以均等化每個該等 裝置110、I!2、II4之預期使用的運作時間。 該等主動式控制閥係由使用者主動^ ^ ^ ^ ^ 切徑制，用以控制燃料 的k動。此意謂著可於燃料分配的過程中來配置該等主 式控制閥。對-具體實施例來說，使用者會利用:散式管 理系統120來主動控制該等控制閥122、。 吕 參考圖2,圖中所示的係該分散式管理系統12〇。該 式管理系統120包含一控制器2〇2，用 刀 用求主動控制燃料 控制閥122。對各個具體實施例來說 '' ?制益202會控制燃 1 J0477.doc 1373873 料流經每個控制閥122、124、126。對一具體實施例來說， 使用者會控制該控制器202。對另一具體實施例來說，該控 制器202的運作方式係藉由於打開與閉合該，控制閥122、 124、126時來調整該燃料盒中的壓力。該控制器2〇2包含一 使用者介面204，其會顯示該等通信裝置1〇4、ι〇6、1〇8的 狀態。該控制器202可讓使用者打開與閉合該等控制閥 122、124、126，從而控制該主裝置102與和其相連的該等 通信裝置104、106、108之間的燃料流動。對各個具體實施 例來說，該分散式管理系統12〇、該控制器2〇2、以及該使 用者介面204可被設計成軟體模組、硬體模組、或是兩者的 組合之形式。 參考圖3，圖中所示的係根據本發明的示範使用者介面 2〇4 °該使用者介面2〇4會顯示該等通信裝置1〇4、ι〇6、ι〇8 的狀態。該等通信裝置104、106、108的狀態（status)包含該 等通信裝置104、106、108的狀況（state)與位置（p0Siti0n)。 该等通信裝置1〇4、1〇6、1〇8的狀況會表示它們是否處於活 動狀態中。使用者可依據該等通信裝置104、106、108的狀 況來控制燃料的流動。該等通信裝置1 04、1 06、1 08的位置 會表不它們是否附接至該主裝置102。該等通信裝置1 〇4、 1 06、108可以無線的方式或經由線路來附接。僅當該等通 ^裝置104、1〇6、1〇8被附接至該主裝置】〇2時，燃料才會 被提供給該等通信裝置1 04、1 06、1 08。舉例來說，參考圖 1 ’该等通信裝置1 〇4、1 〇6係被附接至主裝置1 02。通信裝 置1 則係與主裝置ι〇2分離。接著，裝置辨識器n8便會辨 110477.doc 1373873 識出通信裝置104、106。之後，該分散式管理系統便會讓 燃料從該共用燃料盒116流至燃料電地11 〇、112。 另外，燃料的流動還會與主裝置102中的燃料量以及該等 通信裝置104、106、108中每一者的燃料量相關。依據該些 參數，使用者便可主動控制燃料流過該等控制閥122、124、 126。舉例來說，倘若通信裝置1 〇8未附接至該主裝置1 的話，那麼使用者便可控制該控制閥126，俾使不會有任何 φ 燃料流入通信裝置108的燃料電池114之中。另外，使用者 還可相依於母個s玄等通信裝置1〇4、106、1〇8中的燃料量來 將該等控制閥122、124、126配置成雙向或單向控制閥。雙 向控制閥可讓燃料於兩個方向中流動，也就是，燃料可流 ' 入與流出該等燃料電池110、112、114。單向控制閥則讓燃 • 料僅可於單一方向中流動，也就是，僅可流入該等燃料電 池 11 0、112、114。 參考圖4，圖中所示的係以點對點（peer_t〇_peer)的方式將 • 燃料分配至燃料電池110、112的示範具體實施例。燃料從 燃料電池1 12/1 1 〇流至燃料電池〗1〇/112係由該分散式管理 系統120利用一控制閥4〇2來控制。舉例來說，倘若燃料電 池11〇中的燃料量大於一臨界值且燃料電池ιΐ2中的燃料量 低於該臨界值的話，那麼控制閥4〇2便會受控使得燃料從燃 料電池110被提供至燃料電池112。該臨界值可能係一預定 的數值或一使用者定義的數值。對一具體實施例來說，燃 料會被不斷地提供直到燃料電池110中的燃料量降至該臨 界值以下或燃料電池112中的燃料量提昇至該臨界值以上 110477.doc 12 1373873 為止。 • 參考圖5’圖中所示的係根據本發明將燃料分配至複數個 燃料電池的示範方法的流程圖500。該過程始於步驟5〇2處 後，於步驟504處則會辨識被附著至主裝置1〇2的該等通信 裝置104、1〇6、1〇8。舉例來說’於圖1中通信裝置1〇心 106被附著至主裝置丨02。之後於步驟5〇6處便會檢查主裝置 102以及該等經辨識的通信裝置（也就是，該等通信裝置 φ 與1〇6)中的燃料量。倘若主裝置中的燃料量不大於該臨 界值或者該等經辨識的通信裝置1〇4與1〇6中的燃料量不小 於該臨界值的話，那麼便會於步驟516處結束該過程。 倘若主裝置102中的燃料量大於該臨界值且通信裝置 • 與106中的燃料量小於該臨界值的話’那麼便會執行步驟 508。於步騾508處，燃料會被提供至該等經辨識的通信裝 置（也就是，通信裝置104與1〇6)的燃料電池。之後’於步驟 wo處，會檢查該等通信裝置104與106以確保它們仍然被附 • 著至該主裝置102。倘若該等通信裝置104、106未被附著至 主裝置102的話，便會於步驟512處停止燃料流至該等經辨 識的通信裝置104、1〇6的燃料電池。之後，便會於步驟516 處結束該過程。 參考步驟510’倘若通信裝置1〇4、1〇6仍被附著至主裝置 102的話，便會執行步驟514。於步驟514處，會檢查通信裝 置104、106以及主裝置〗〇2中的燃料量。倘若主裝置1〇2中~ 的燃料量不小於該臨界值且通信裝置1〇4、1〇6中的燃料量 不大於該臨界值的話，那麼便會重複執行步驟5〇8與步驟 110477.doc 510 °丄j/3873 倘若主裝置102 t的燃料f小於該臨界值或者通信裝置 04 106中的燃料i大於該臨界值的話那麼便會於步驟 5 12處停止燃料流至該等經辨識的通信裝置刚與⑽的燃 料電池之中。之後，便會於步驟516處結束該過程。 上述本發明具備各種優點。提供單一燃料盒便可將煥料 分配至㈣中該等通信裝置的燃料電池。當任-通信裝置

揭接至該MN中的主裝置上之後，其便可自動補充能量。 能量會藉由重新分配燃料來供應給該等多個裝置。燃料的 流動可由使用者主動控制。單次的電化學轉換則會降低能 量損失。 雖既已說明及描述本發明之較佳具體實施例，然須瞭解 本發明不限於此。熟習此項技術者應明白具有許多修改， 變變動、替代及等效物，而不脫離由所时請專利範 圍定義的本發明之精神及範嘴。

【圖式簡單說明】 圖1為根據本發明之一個人區域網路（PAN)之複數個示範 組件的方塊圖。 圖2為根據本發明之一分散式管理系統之複數個示範組 件的方塊圖。 ’ 圖3為根據本發明的一示範使用者介面的概略示意圖。 圖4為根據本發明點對點（peer-to-peer)式燃料分配之示 範具體實施例的方塊圖。 ^ 圖5為根據本發明用以將燃料分配至複數個燃料電池的 H0477.doc 14 1373873 一示範方法的流程圖。 【主要元件符號說明】

100 個人區域網路 102 主裝置 104 通信裝置 106 通信裝置 108 通信裝置 110 燃料電池 112 燃料電池 114 燃料電池 116 共用燃料盒 118 裝置辨識器 120 分散式管理系統 122 控制閥 124 控制閥 126 控制閥 202 控制器 204 使用者介面 402 控制閥 110477.doc -15·

Claims (1)

1. 巾乙/讯哥T i冑茶 中文申請專利範圍替換本(101年6月） — J__\ 申請專利範圍： 種個人區域網路（PAN)，其包括 複數個通信裝置’其係配置成用以運作在PAN内，該等 複數個通信裝置能夠彼此通信，該等複數個通信裝置包 含複數個燃料電池’該等複數個通信裝置能夠附接至至 少一連接點且與其分離，其中，該PAN能夠於該等複數個 通乜裝置附接至該至少一連接點時於該等複數個通信裝 置之間分配燃料；及 多個控制閥，其係配置成用以控制燃料的流動及均等 化該等複數個燃料電池之每一個中的燃料。 2. 如凊求項1之個人區域網路’其進一步包括一裝置辨識 器，其係配置成用以辨識被附接至該至少一連接點的該 等複數個通信裝置》 3. 如請求項1之個人區域網路，其進一步包括一分散式管理 系統，其係配置成用以於和被附接至該至少一連接點的 每個該等複數個通信裝置相關聯的該等複數個燃料電池 之間來分配燃料。 4. 如6青求項1之個人區域網路，其中該等控制閥被配置成用 以讓燃料以單向的方式來流動。 5. 如請求項3之個人區域網路，其中該分散式管理系統包括 一控制器，其係配置成用以主動控制該等控制閥。 6. 如請求項5之個人區域網路，其中該控制器包括一使用者 介面’用以顯示每個該等複數個通信裝置的狀態。 7. 如請求項6之個人區域網路，其中該狀態包括每個該等複 110477-10106] 5.doc 1373873 數個通信裝置的狀況與位置以及該等複數個燃料電池中 的燃料分配情形。 110477-1010615.doc