用于多功能燃料电池的飞机能量管理系统的制作方法_4

文档序号:9291880阅读:来源:国知局
这些资源中的任何资源的需 求,或者可以减少第一燃料电池集群702的运行以便降低这些资源的产生,以便满足对于 这些资源中的任何资源的限制。例如,可以运行第一燃料电池集群702以便满足对用于热 饮配出器的水712的需求,或者可以终止第一燃料电池集群702以便阻止水箱710的溢出。
[0045] 在一些方面中,燃料电池集群可以联营(pool)来自多个燃料电池系统的资源。例 如,来自第二燃料电池集群724的第一燃料电池系统740和第二燃料电池系统742两者的 水738可以被引导到水箱736(其可以与水箱710相同或者不同)。热量负载734可以利用 来自燃料电池系统740和742两者的热量732。组合的0DA 730可以被分配到燃料箱726 和/或惰性隔间728。来自第一燃料电池系统740的电力744和来自第二燃料电池系统742 的电力746可以被提供到集群负载748。
[0046] 在一些方面中,当主要运行燃料电池集群以便获得除电力之外的资源时,可能产 生过剩的电力。如图7所示,过剩的电力可以用于水电解。例如,可以运行燃料电池系统802 以用于产生热量以便满足来自热负载804的需求。由燃料电池系统802产生的电力可以用 于满足来自电力负载806的需求。如果产生的电力超过了电力负载806的需求,则电力管 理设备808可以将过剩电力中的一些或者所有转移到水电解设备812。水电解设备812可 以将由电力管理设备808提供的过剩电力与水810的源一起用于将水810分裂成氧816和 氢818,它们可以被存储在气体存储814中以用于燃料电池系统802中的后续使用。这种布 置可以减少飞机上要运载的氢818的数量。
[0047] 在一些方面中,催化燃烧器可以用作对使用来自燃料电池系统的热量满足热量负 载的需求的补充或者代替。图8示出了具有催化燃烧器906、908、910的热网络900。催化 燃烧器906、908、910可以在燃烧反应中将氢902和氧904化合以便产生热量。在一些方 面中,催化燃烧器可以产生比通过在燃料电池系统中消耗相等量的氢所产生的更大量的热 量。催化燃烧器可以被包括在燃料电池集群中或者独立提供。催化燃烧器可以位于靠近热 量负载的位置,以便减少在传输到负载期间损耗的热量的量。热管理设备916可以被包括 在热网络900中。热管理设备916可以与热量负载922、924以及926通信(诸如经由无线 或者有线布置)。热管理设备916可以确定热量负载922、924以及926的热量需求。热管 理设备916可以与催化燃烧器906、908以及910耦合,以便将来自相应催化燃烧器906、908 以及910的热量912、914以及918分配到热量负载922、924以及926。在一些方面中,热管 理设备916可以控制催化燃烧器906、908以及910的运行以便调整产生的热量的量。热量 还可以被分配到吸收式冷却器920。吸收式冷却器920可以利用热量向需求冷而非热量的 冷负载928和930提供冷却。
[0048] 在一些方面中,热管理设备916还与一个或者多个燃料电池集群耦合。热管理设 备916可以基于除了热量负载之外的负载的需求水平来做出确定是使用催化燃烧器还是 燃料电池系统生成热量。例如,如果燃料电池产生的电力已经被转移用于电解,则热管理设 备916可以启动催化燃烧器而不是另一燃料电池以便满足热量负载对附加热量的需求。
[0049] 在实施例中,本文所描述的实体中的任何实体可以部分地或者全部地由执行所公 开的任何或者所有功能和操作的计算机来体现。图9是根据某些示例性实施例的计算机装 置1000的图。之前描述的图中的各种参与项和元件(包括资源管理设备)可以使用任何合 适数目的计算机装置1000和/或计算机装置1000中的任何合适数目的子系统或者部件, 以便于本文所描述的功能。资源管理设备的具体示例包括图3中的负载管理设备406、410、 414、422、426以及430 ;图3中的集群负载管理设备416、432以及434 ;图4中的燃料电池集 群管理设备518、536以及540 ;图5中的燃料电池集群负载管理设备612、616或者628 ;图 8中的热管理设备916 ;或者其组合。计算机装置1000中的子系统或者部件的一些示例在 之前描述的图中示出。本文所公开的子系统或者部件可以经由系统总线1010或者其它合 适的连接(包括无线连接)互连。除了上面所描述的子系统,还示出了附加子系统,诸如打 印机1020、键盘1030、固定磁盘1040 (或者包括计算机可读介质的其它存储器)、其親合到 显示适配器1060的监控器1050等。外围设备和输入/输出(I/O)设备(未示出)可以通 过任何数目的本领域已知手段(诸如串行端口 1070)连接到计算机装置1000。例如,串行 端口 1070或者外部接口 1080可以用于将计算机装置1000连接到诸如因特网之类的广域 网、鼠标输入设备或者扫描仪。经由系统总线1010的互连允许中央处理器1090与每个子 系统通信并且控制来自系统存储器1095或者固定磁盘1040的指令的执行、以及子系统之 间的信息交换。系统存储器1095和/或固定磁盘1040可以体现非瞬态计算机可读介质。
[0050] 本申请中所描述的软件部件或者功能可以经由编程逻辑控制器("PLC")来实现, 其可以使用任何合适的PLC编程语言。在其它实施例中,本申请中所描述的软件部件或者 功能可以被实现为要由使用任何合适的计算机语言(诸如,例如使用例如常规或者面向对 象技术的Java、C++或者Perl)的一个或者多个处理器执行的软件代码。软件代码可以被 存储为计算机可读介质(诸如随机存取存储器("RAM")、只读存储器("R0M")、诸如硬盘 驱动器或者软盘之类的磁介质、诸如CD-ROM之类的光学介质、或者DNA介质)上的一系列 指令或者命令。任何这种计算机可读介质还可以驻留于单个计算装置上或内,并且可以存 在于系统或者网络内的不同计算装置上或内。
[0051] 本发明的方面可以以硬件(电路、专用逻辑等)、软件(诸如在通用计算系统或者 专用机上运行)、固件(嵌入式软件)或者其任何组合中的控制逻辑的形式来实现。控制逻 辑可以在信息存储介质中被存储为多个指令,该多个指令适于引导一个信息处理设备或者 多于一个信息处理设备执行本发明的实施例中所公开的操作集。基于本文所提供的公开内 容和教导,本领域普通技术人员将领会用于实现本发明的其它方式和/或方法。
[0052] 根据某些实施例,本文所描述的一个或者多个系统的操作在图10所示的简化流 程图中图示。图10示出了根据某些实施例的用于管理飞机上资源的方法1100。在操作 1110处,该方法可以包括提供包括至少一个燃料电池系统的燃料电池集群,并且提供包括 被配置为利用来自所述燃料电池集群的至少一种产物的至少一个负载的负载集群。在操作 1120处,该方法可以包括将负载集群的需求水平与燃料电池集群的供应水平进行比较,其 中需求水平和供应水平对应于燃料电池集群的产物中的至少一种产物的集。在操作1130 处,该方法可以包括至少部分地基于需求水平与供应水平的比较,来调整或者保持燃料电 池集群的至少一个燃料电池系统的运行水平。
[0053] 其它变化在本发明的精神内。因此,虽然本发明容许各种修改和备选构造,但是其 某些图示出的实施例在附图中示出并且已经在上面详细描述。然而,应该理解的是,并不旨 在将本发明限制于特定形式或者所公开的形式,而是相反地,旨在涵盖落在如所附权利要 求中限定的本发明的精神和范围内的所有修改、备选构造以及等效物。
[0054] 在描述本发明的上下文中(尤其在所附权利要求的上下文中)使用术语"一(a) " 和"一个(an)"和"该(the)"以及相似指示物要被解释为涵盖单数和复数两者,除非在本文 中另外指示或者明显与上下文矛盾。术语"包括"、"具有"、"包含"以及"含有"要被解释为 开放性术语(即意指"包括但是不限于"),除非另外说明。术语"连接"要被解释为部分地 或者全部包含在内、附接至、或者接合在一起,即使有某物介入中间。本文中对值的范围的 列举仅旨在用作单独引用落在范围内的每个分立值的速记方法,除非在本文中另外指示, 并且每个分立值被并入到说明书中如同其在本文中被单独记载。本文所描述的所有方法可 以以任何合适的顺序执行,除非在本文中另外指示或者以其它方式明显与上下文矛盾。本 文中所提供的任何和所有示例或者示例性语言(例如"诸如")的使用,仅旨在更好地说明 本发明的实施例并且不对本发明的范围造成限制,除非另外声明。说明书中的语言均不应 被解释为指示对实践本发明至关重要的任何未要求保护的元件。
[0055] 在本文中描述了本发明的优选实施例,包括发明人已知的用于实施本发明的最好 模式。那些优选实施例的变体对于本领域普通技术人员来说在阅读了前述描述后可以变得 显而易见。发明人预期技术人员合适地采用这种变体,并且发明人希望本发明被以不同于 本文具体描述的方式实践。因此,本发明包括在如适用法律所允许的所附权利要求中记载 的主题的所有修改和等效。此外,在其所有可能的变体中的上述元件的任何组合被本发明 所包含,除非本文中另外指示或者以其它方式明显与上下文矛盾。
【主权项】
1. 一种飞机资源管理系统,包括: (A) 燃料电池集群,包括至少一个燃料电池系统,所述至少一个燃料电池系统被配置 为: (i) 接收包括氢的氢输入, (ii) 接收包括具有初始氧含量的流体的氧输入, (iii) 转换所述氢输入和所述氧输入以便产出产物,所述产物包括: (a) 包括水的水产物, (b) 包括热能的热产物, (c) 包括具有低于所述初始氧含量的第二氧含量的所述流体的贫氧产物,以及 (d) 包括电力的电产物; (B) 负载集群,包括被配置为利用来自所述燃料电池集群的至少一种产物的至少一个 负载; (C) 一个或者多个资源管理设备,集体被配置为至少: 将所述负载集群的需求水平与所述燃料电池集群的供应水平进行比较,其中所述需求 水平和所述供应水平对应于所述燃料电池集群的所述产物中的至少一种产物的集;并且 至少部分地基于所述需求水平与所述供应水平的所述比较,
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