专利名称：为便携式计算设备供电的燃料电池系统的制作方法
技术领域：
公开的实施例一般涉及利用燃料电池提供电カ的系统。更具体地说，公开的实施例涉及用于向便携式计算设备提供电カ的燃料电池系统。
背景技术：
国家对化石燃料的持续依赖迫使政府与中东的不稳定政府維持复杂的政府和军事关系，还使海岸线和公民容易受到离岸钻探的相关危害的影响。这些问题已导致消费者日益意识到和期望推广和使用可再生能源。例如，目前使用电子产品环境评估工具(EPEAT)来产生帮助消费者评估电子产品的环境友好性的数据。此外，通过为电子产品提供可再生能源，能够提高该电子产品的EPEAT分数。由于消费者的这种意识的增強，电子产品制造商已变得非常关心为其产品开发可再生能源，他们研究了许多有前途的可再生能源，比如氢燃料电池。氢燃料电池具有许多优点。这种燃料电池及相关的燃料可能能够获得高的体积和重量能量密度，这有可能使便携式电子设备能够持续工作数天或数周，而不补给燃料。不过，极其富有挑战的是设计与便携式电子设备一起使用的十分便携并且经济有效的氢燃料电池系统。
发明内容
公开的实施例涉及用于便携式计算设备的便携并且经济有效的燃料电池系统的设计。所述燃料电池系统包括把燃料转换成电カ的燃料电池堆。它还包括燃料电池堆的燃料源，和控制燃料电池系统的运行的控制器。燃料电池系统还包括与便携式计算设备的接ロ，其中所述接ロ包括向便携式计算设备提供电カ的电カ链路，和提供便携式计算设备与燃料电池系统的控制器之间的双向通信的双向通信链路。在一些实施例中，燃料源是可拆卸地附加到燃料电池系统的燃料盒。在一些实施例中，燃料源包含硼氢化钠和水。在一些实施例中，燃料电池系统包括配置成产生ー个或多个气流的ー个或多个风扇，所述气流向燃料电池系统供氧；和为燃料电池系统提供冷却。在一些实施例中，燃料电池系统包括内部可再充电电池。在一些实施例中，燃料电池系统包括第一直流-直流(DC/DC)转换器，所述第一DC/DC转换器把燃料电池堆的电压转换成内部可再充电电池的电池电压。在一些实施例中，燃料电池系统包括第二 DC-DC转换器，所述第二 DC-DC转换器把电池电压转换成用于向计算设备供电的计算设备电压。 在一些实施例中，双向通信链路把燃料电池状态信息从燃料电池系统传送到便携式计算设备；和把燃料电池控制信息从便携式计算设备传送到燃料电池系统。在一些实施例中，燃料电池状态信息指定以下中的ー个或多个可从燃料电池系统获得多少电カ；燃料电池系统内的内部可再充电电池的充电状态；燃料电池堆的温度；燃料电池堆的入口处的压力；燃料电池堆的出口处的压力；燃料电池堆中的各个电池的电池电压；燃料源中的燃料余量；和燃料电池系统的认证信息。在一些实施例中，燃料电池控制信息指定以下中的ー个或多个向燃料电池系统要求指定量的电カ的请求；燃料源中的反应物比率；要从燃料电池堆吸取的燃料电池堆电流；燃料电池堆系统内的风扇的速度；和对燃料电池系统进行诊断的命令。在一些实施例中，在ー个或多个反馈控制回路中使用燃料电池状态信息和燃料电池控制信息，以主动控制燃料电池系统的ー个或多个运行參数。在一些实施例中，双向通信链路还把计算设备状态信息从便携式计算设备传送到燃料电池系统；和把计算设备控制信息从燃料电池系统传送到便携式计算设备。在一些实施例中，计算设备状态信息指定以下中的ー个或多个便携式计算设备的电カ需求；和便携式计算设备内的可再充电电池的充电状态。 在一些实施例中，计算设备控制信息指定便携式计算设备的电カ状态，其中便携式计算设备利用所述电カ状态，控制便携式计算设备内的各个组件的电カ使用。
图IA图解说明按照公开的实施例的燃料电池系统。图IB图解说明按照公开的实施例，燃料电池系统如何可被连接到便携式计算设备。图2A图解说明按照公开的实施例的燃料电池系统的内部结构的细节。图2B图解说明按照公开的实施例的利用两个DC/DC转换器的燃料电池系统。图3是图解说明按照公开的实施例，便携式计算设备如何控制燃料电池系统的流程图。
具体实施例方式提供下面的说明是为了使本领域的技术人员能够实现和利用公开的实施例，所述说明是在特定应用及其要求的上下文下提供的。对本领域的技术人员来说，对公开的实施例的各种修改是显而易见的，这里阐释的一般原理可适用于其它实施例和应用，而不脱离公开的实施例的精神和范围。从而，公开的实施例并不局限于所示的实施例，相反应被赋予与这里公开的原理和特征一致的最宽广范围。本详细说明中描述的数据结构和代码一般保存在非临时性计算机可读存储介质上，所述非临时性计算机可读存储介质可以是能够保存供计算机系统使用的代码和/或数据的任何装置或介质。所述非临时性计算机可读存储介质包括但不限于易失性存储器，非易失性存储器，诸如磁盘驱动器、磁带、CD (光盘)、DVD (数字通用光盘或数字视频光盘)之类的磁性和光学存储装置，或者现在已知或以后开发的能够保存代码和/或数据的任何介质。在具体实施方式
部分中说明的方法和处理可被体现成代码和/或数据，所述代码和/或数据可被保存在如上所述的非临时性计算机可读存储介质中。当计算机系统读取和执行保存在非临时性计算机可读存储介质上的代码和/或数据时，计算机系统执行体现成数据结构和代码并保存在非临时性计算机可读存储介质内的方法和处理。此外，下面说明的方法和处理可以包括在硬件模块内。例如，硬件模块可包括但不限于专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)，和现在已知或以后开发的其它可编程逻辑器件。当硬件模块被激活时，硬件模块执行包括在硬件模块内的方法和处理。燃料电池系统图IA提供按照公开的实施例的便携式燃料电池系统100的外视图。便携式燃料电池系统100包括燃料电池外壳101，它包含带有下面參考图IB更详细说明的燃料电池堆的电カ模块。燃料电池外壳101被配置成容纳可拆卸的燃料电池盒104，燃料电池盒104包含适当的燃料，比如硼氢化钠(NaBH4)15此外，燃料电池外壳101可通过特殊的接ロ 110，向便携式电子设备提供电力。图IB图解说明按照公开的实施例的燃料电池系统100的ー些内部结构。更具体地，燃料电池系统100包括燃料电池堆102，燃料电池堆102通过把源燃料，比如氢或烃转换成电流和废产物，来产生电力。燃料电池堆102包括ー堆燃料电池，其中每个燃料电池包 含阳极、阴极、及阳极和阴极之间的电解液。燃料电池内的两个化学反应可以生成电力。首先，在阳极的催化剂氧化燃料，从而产生带正电的离子和带负电的电子。电解液可允许源于氧化处理的离子通过，从而到达阴扱，同时阻止电子的通过。从而在阴极与离子和带负电的原子(例如，氧)重新结合，形成诸如ニ氧化碳和/或水之类的废产物之前，电子可被用于驱动连接到燃料电池的负载。燃料电池堆102内的燃料电池可包括把源燃料转换成电流和废产物的电化学电池。例如，燃料电池可以是利用氢作为燃料的质子交換膜(PEM)燃料电池。氢可在每个PEM燃料电池的阳极，被催化分裂成质子和电子。质子可通过电绝缘的膜电极组件(MEA)，到达PEM燃料电池的阴极，而电子可穿过负载到达阴扱。质子和电子随后在阴极与氧原子反应，从而形成作为废产物的水分子。另ー方面，燃料电池可对应于固体氧化物燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，直接甲醇燃料电池，碱性燃料电池，和/或其它类型的燃料电池。由于各个燃料电池可产生太低，以至于不能驱动便携式电子设备中的某些组件(例如，处理器、外设、背光、显示器、通用串行总线(USB)端ロ等)的电压(例如，对PEM燃料电池来说，O. 5-0. 7伏)，因此燃料电池可被电连接成串联结构。例如，ー组25个PEM燃料电池可在燃料电池堆102内被串联连接，以把燃料电池堆102的电压增大到约为12. 5-17. 5伏。该增大的电压随后可用于驱动工作电压等于或小于燃料电池堆102的电压的组件。来自燃料电池堆102的电カ流入电路106，电路106实现控制功能，并且进行直流(DC)-DC转换操作，之后电カ通过接ロ 110，向便携式电子设备120供电。电カ还可被导引到内部可再充电电池108，内部可再充电电池108被配置成保存燃料电池堆102产生的过剩电力。注意，内部电池108还可用于在燃料电池堆102准备产生电カ时的过渡期内，向便携式电子设备供电。另外注意代替使用可再充电电池108，可以使用其它储能方法，比如超级电容器或者锂离子电容器。在所有这些方法中，系统只是把电カ保存在便利的位置，以便更容易地满足便携式电子设备120的后续瞬时电カ需求。图IB还图解说明燃料电池系统100通过特殊接ロ 110，可如何被连接到便携式电子设备120。所述特殊接ロ 110包括(I)向便携式计算设备提供电カ112的电カ链路，和
(2)提供便携式计算设备和燃料电池系统的控制器之间的双向通信114的双向通信链路。所述双向通信链路使便携式电子设备能够控制便携式燃料电池系统100的操作的各个方面，如下更详细所述。
注意接ロ 110可提供用于电カ和通信的物理链路。不过，在备选实施例中，接ロ110可提供用于电カ链路的単一物理连接，和无线双向数据链路。在其它实施例中，电カ链路也可以是无线的。便携式电子设备120可对应于膝上型计算机、移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器、数字照相机、和/或其它类型的小型电子设备。例如，便携式电子设备120可包括均由电源122供电的处理器126、存储器124和显示器128。电源122包括有选择地从内部可再充电电池127，或者从诸如燃料电池系统100之类的外部电源提供电カ的控制器 125。在备选结构中，便携式燃料电池系统100可以“菊花链”方式连接，以致它连接到另ー个燃料电池系统，所述另ー个燃料电池系统可以再连接到或者可不再连接到另ー个计算机系统或计算设备。此外，便携式燃料电池系统100也可起独立设备的作用，其中便携式 燃料电池系统100运行，以对内部电池108充电。燃料电池系统的内部结构图2A图解说明按照公开的实施例的燃料电池系统100的ー些内部结构的细节。图解所示的燃料电池系统100包括插入电カ模块200中的燃料盒104。电カ模块200通过MagSafe 连接器，向便携式计算设备提供电力，所述MagSafe 连接器被耦接到接ロ电缆110的端部(回想接ロ电缆110包括电カ链路，以及双向通信链路)。注意接ロ电缆110上的连接器并不局限于MagSafe 连接器，通常可包括任何类型的提供电カ和双向通信的连接器，比如USB连接器或30针iPod 连接器。另外注意，电カ模块200位于燃料电池外壳，比如图IA中图解所示的燃料电池外壳101内。燃料盒104由取决于燃料的性质的许多组件构成。例如，如果利用水解反应制氢，那么燃料盒包含除了包括含氢物质之外，还包括与含氢物质化学反应，从而放出氢气的另ー种(或多种)物质的组件。为了支持水解反应，燃料盒还可包括(I)使物质能够结合，从而制氢的进料或泵送机构；(2)便于使物质的比例正确，从而实现最佳制氢的计量机构；
(3)散热机构(比如风扇)，如果制氢反应是强放热反应的话；(4)为维持反应物的必需纯度和/或物理一致性所需要的任何过滤器；和(5)容纳可能由制氢反应产生的任何废产物的机构。可以和水解反应一起使用的例证燃料可包括硼氢化钠、硅酸钠、氢化锂、氢化镁、硼氢化锂和氢化锂铝。此外，如果利用热解技术制氢，那么除了含氢物质之外，燃料盒还可包括加热器，所述加热器把含氢物质加热到足够高的温度，以释放氢。它还可包含使加热器绝热的结构，和容纳可能产生的任何废产物的结构。可以和热解技术一起使用的例证燃料可包括氢化锂、胺硼烷络合物(例如，氨硼烷)、烃(例如，甲醇)、氢化锂铝、硼氢化镁、和硼氢化镁-胺络合物。燃料还可以采取纯氢的形式(例如，压缩氢气或者液态氢)，这种情况下，燃料盒可包含诸如计量装置(例如，阀)和压カ计之类的组件。理想地，燃料具有寿命周期较低的碳足迹，无毒，并且产生可以被反复重新充氢并且无毒的废产物。更具体地，燃料盒104由许多组件构成，包括燃料和相关组件228。操作中，燃料和相关组件228产生氢气，氢气通过过滤器236，之后流入电カ模块200中的H2入口 240。燃料盒104内的操作通常由EEPROM 234控制，EEPROM 234通过I2C总线258，与电カ模块200中的主控制板212通信。燃料盒104内的温度传感器226确定燃料盒104的温度，并把温度值Tc_IDeE传送给EEPROM 234。另外，电カ模块200内的燃料盒风扇202使冷却气流270穿过燃料盒104。燃料盒104还包括压カ释放装置(PRD)，比如阀，如果过多的氢累积在燃料盒104内，那么压カ释放装置排出氢气(PRD H2输出238)。氢气在燃料电池系统100内的流动用虚线例示。燃料盒104产生的氢气通过主控制板212中的压カ传感器218，之后流入燃料电池堆102。燃料电池堆102还包括温度传感器216,温度传感器216把排气温度Texhaust提供给主控制板212。过剩的氢气(连同氮气和水)通过H2出口 241离开燃料电池堆，流经主控制板212中的压カ传感器220，之后流入被动放气阀222。被动放气阀222通过放气输出246，排出过剩的氢气、氮气和水。燃料电池堆102从氢气产生电力。更具体地,源于燃料电池堆102内的各个电池的电压输出V1, ···，Vn流入主控制板212,主控制板212把源于这些电压输出的电カ通过V2s, Vs和GND(接地)连接，导引到内部电池108 ;或者通过PWR2s和GND连接，导引到MagSafe 板224。内部电池108能够保存从燃料电池堆102接收的电力，而MagSafe 板224能够通 过接ロ 110和MagSafe 连接器225，把电カ引导到便携式计算设备。主控制板212通过电池管理单元(BMU) 206，控制内部电池108，电池管理单元(BMU) 206监控内部电池108的温度V主控制板212还独立控制两个以上的风扇，包括燃料盒风扇202和燃料电池堆风扇204。更具体地，主控制板212通过向燃料盒风扇202提供电カ和脉宽调制(PWM)信号250，来控制燃料盒风扇202。在该过程中，控制板212从燃料盒风扇202接收指示燃料盒风扇202的速度的转速计信号TACH 252。如上所述，在运行期间，燃料盒风扇202使冷却空气通过燃料盒104。类似地，主控制板212通过向燃料电池堆风扇204提供电カ和脉宽调制(PWM)信号254，来控制燃料电池堆风扇204。控制板212还从燃料电池堆风扇204接收指示燃料电池堆风扇204的速度的转速计信号TACH 256。在运行期间，燃料电池堆风扇204使冷却空气通过主控制板212和燃料电池堆102。主控制板212还通过I2C链路260，耦接到电池指示灯(BIL)板214。为了确定内部电池108的充电状态，用户按下相关的BIL按钮213。响应该按钮按下，BIL板214与主控制板212内的BMU 206通信，以确定内部电池108的充电状态，随后在BIL LED 211上输出图案，其中所述图案指示确定的充电状态。DC/DC转换处理图2B图解说明按照公开的实施例，燃料电池系统如何能够利用两个DC/DC转换器。运行中，主控制板212从燃料电池堆102接收电力，并利用第一 DC/DC转换器280，把电カ转换成适合于对内部电池108充电的电池电压。之后，第二 DC/DC转换器282把电池电压转换成适合于向便携式电子设备供电的电压，该电压被送入MagSafe 板224, MagSafe 板224通过接ロ 110，把电カ提供给便携式计算设备。系统运行当燃料电池系统100被附接到主机，比如便携式电子设备120时，开始系统的正常工作。如果燃料电池系统100中的内部电池的充电状态处于标称状态(介于高充电状态阈值和低充电状态阈值之间)，那么开始向主机的输电。控制系统随后进入初始化状态，然后开始向燃料盒请求燃料。
燃料盒通过开始其燃料产生处理，作为响应。在该处理期间，可从纯氢源(比如从包含压缩氢气的容器)直接提供氢气，或者可借助热解、水解、电解、重整等，产生氢气。当产生并把氢气输送到电カ模块时，燃料电池堆中的电池经历达到其开路电压(OCV)的电压升高。在电压越过阈值之后，控制器开始汲取少量的电流。当所述电流未过度导致电池电压从OCV降低时，系统转变成“运行”状态。在运行状态下，氢进入燃料电池，并被转换成电流和热。反应用氧由燃料电池堆风扇从环境空气供给，通过控制风扇，交换热量，从而使燃料电池堆保持恒温。来自燃料电池堆的电流被转换成内部电池的电压，并被保存。通过控制DC/DC输入电流，并酌情使内部电池充电/放电，压カ控制回路把燃料电池堆出口压カ保持在设定点。内部电池充电器的输出经历另ー个DC/DC转换，随后向主计算机供电。就其中利用放热反应制氢的燃料盒来说，控制器利用燃料盒风扇，把燃料盒温度保持在其设定点。 在正常的燃料电池堆运行期间，必须定期从阳极侧清除氮气和水。当平均电池电压降低到阈值之下时，系统转变成放气状态。在“放气”状态期间，燃料电池堆的负载被消除，导致阳极压カ升高。当阳极压力超过被动放气阀的开启压カ时，放气阀打开。在放气终止时，燃料电池堆被加载，使燃料电池堆的压カ恢复到标称工作压力。当压カ降低到阀的关闭压カ之下时，被动放气阀关闭。如下參考图3中的流程图更详细所述，通过燃料电池系统100和便携式电子设备120之间的通信，可以控制燃料电池系统100的许多上述操作。从便携式电子设备控制燃料电池系统图3是图解说明按照公开的实施例，便携式计算设备可如何控制燃料电池系统的流程图。图3的左栏列出由燃料电池系统100执行的动作，而右栏列出由便携式电子设备120执行的动作。操作中，燃料电池系统100把燃料电池状态信息发送给便携式电子设备120，其中燃料电池状态信息是通过接ロ发送的，所述接ロ包括向便携式计算设备提供电カ的电カ链路；和提供便携式计算设备与燃料电池系统之间的双向通信的双向通信链路(步骤302)。例如，燃料电池状态信息可以指定以下信息中的ー个或多个可从燃料电池系统获得多少电カ；燃料电池系统内的内部可再充电电池的充电状态；燃料电池堆的温度；燃料电池堆的入口处的压力；燃料电池堆的出口处的压力；燃料电池堆中的各个电池的电池电压；燃料源中的燃料余量；燃料电池系统的认证信息；和便于识别单个燃料电池单元和/或单个燃料盒的标识信息。之后，便携式电子设备120接收燃料电池状态信息(步骤304)，作为响应，根据接收的燃料电池状态信息，生成燃料电池控制信息(步骤306)。例如，燃料电池控制信息可以指定以下中的ー个或多个向燃料电池系统要求指定量的电カ的请求；燃料源中的反应物比率；要从燃料电池堆吸取的燃料电池堆电流；燃料电池堆系统内的风扇的速度；和进行关于燃料电池系统的诊断的命令。燃料电池控制信息还可指定电カ需求预测。例如，燃料电池控制信息可指定便携式计算设备120预期在10分钟内，需要60W的电力。在另ー个例子中，当便携式电子设备120内的电池充电时，燃料电池控制信息可指定对燃料电池系统100的电カ的需求可能随着时间而减小。提供这样的电カ需求预测使燃料电池系统100能够与如果不能获得这种预测的情况不同地优化其性能。便携式电子设备120随后通过双向通信链路，把燃料电池控制信息传给燃料电池系统100 (步骤308)。最后，燃料电池系统100接收燃料电池控制信息(步骤310)，并利用接收的燃料电池控制信息控制燃料电池系统(步骤312)。上面说明的控制燃料电池系统的处理可涉及利用ー个或多个反馈控制回路，来主动控制燃料电池系统的ー个或多个运行參 数。 只是出于举例说明的目的，给出了实施例的上述说明。上述说明并不是详尽的，也不意图把本说明局限于公开的形式。因而，对本领域的技术人员来说，许多修改和变化将是显而易见的。另外，上面的公开也不意图限制本说明。本说明的范围由附加的权利要求限定。
权利要求
1.一种用于便携式计算设备的燃料电池系统，包括 把燃料转换成电カ的燃料电池堆； 燃料电池堆的燃料源； 控制燃料电池系统的运行的控制器；和 与便携式计算设备的接ロ，其中所述接ロ包括 向便携式计算设备提供电カ的电カ链路，和 提供便携式计算设备与燃料电池系统的控制器之间的双向通信的双向通信链路。
2.按照权利要求I所述的燃料电池系统，其中所述燃料源是可拆卸地附加到燃料电池系统的燃料盒。
3.按照权利要求I所述的燃料电池系统，其中所述燃料源包含下述至少之一 硼氢化钠和水； 硅酸钠和水； 氢化锂和水； 氢化镁和水； 硼氢化锂和水； 氢化锂招和水； 氢化招; 胺硼烷络合物； 烃； 氢化锂招； 硼氢化镁； 硼氢化镁-胺络合物； 压缩氢气；和 液态氢。
4.按照权利要求I所述的燃料电池系统，还包括配置成产生气流的燃料电池系统内的风扇，所述气流 向燃料电池系统供氧；和 为燃料电池系统提供冷却。
5.按照权利要求I所述的燃料电池系统，还包括配置成使燃料电池系统的负载平均的燃料电池系统内的内部可再充电电池。
6.按照权利要求5所述的燃料电池系统，还包括第一直流(DC)-DC转换器，所述第一DC-DC转换器把燃料电池堆的电压转换成内部可再充电电池的电池电压。
7.按照权利要求6所述的燃料电池系统，还包括第二DC-DC转换器，所述第二 DC-DC转换器把电池电压转换成用于向计算设备供电的计算设备电压。
8.按照权利要求I所述的燃料电池系统，其中双向通信链路 把燃料电池状态信息从燃料电池系统传送到便携式计算设备；和 把燃料电池控制信息从便携式计算设备传送到燃料电池系统。
9.按照权利要求8所述的燃料电池系统，其中所述燃料电池状态信息指定以下中的一个或多个可从燃料电池系统获得多少电カ； 燃料电池系统内的内部可再充电电池的充电状态； 燃料电池堆的温度； 燃料电池堆的入口处的压力； 燃料电池堆的出口处的压力； 燃料电池堆中的各个电池的电池电压； 燃料源中的燃料余量；和 燃料电池系统的认证信息。
10.按照权利要求8所述的燃料电池系统，其中燃料电池控制信息指定以下中的ー个或多个 向燃料电池系统要求指定量的电カ的请求； 燃料源中的反应物比率； 要从燃料电池堆吸取的燃料电池堆电流； 燃料电池堆系统内的风扇的速度；和 对燃料电池系统进行诊断的命令。
11.按照权利要求8所述的燃料电池系统，其中在ー个或多个反馈控制回路中使用燃料电池状态信息和燃料电池控制信息，以主动控制所述燃料电池系统的ー个或多个运行參数。
12.按照权利要求I所述的燃料电池系统，其中所述双向通信链路还 把计算设备状态信息从便携式计算设备传送到燃料电池系统；和 把计算设备控制信息从燃料电池系统传送到便携式计算设备。
13.按照权利要求12所述的燃料电池系统，其中所述计算设备状态信息指定以下中的ー个或多个 便携式计算设备的电カ需求；和 便携式计算设备内的可再充电电池的充电状态。
14.按照权利要求12所述的燃料电池系统，其中所述计算设备控制信息指定 所述便携式计算设备的电カ状态，其中所述便携式计算设备利用所述电カ状态，控制便携式计算设备内的各个组件的电カ使用。
15.一种控制用于便携式计算设备的燃料电池系统的方法，包括 通过接ロ，从所述便携式计算设备控制所述燃料电池系统，所述接ロ包括， 向所述便携式计算设备提供电カ的电カ链路，和 提供所述便携式计算设备与所述燃料电池系统之间的双向通信的双向通信链路。
16.按照权利要求15所述的方法，其中控制所述燃料电池系统包括 通过所述双向通信链路，从燃料电池系统接收燃料电池状态信息； 根据接收的燃料电池状态信息，生成燃料电池控制信息；和 通过双向通信链路，把所述燃料电池控制信息传送给所述燃料电池系统。
17.按照权利要求16所述的方法，其中所述燃料电池状态信息指定以下中的一个或多个 可从燃料电池系统获得多少电カ；燃料电池系统内的内部可再充电电池的充电状态； 燃料电池系统内的燃料电池堆的温度； 燃料电池堆的入口处的压力； 燃料电池堆的出口处的压力； 燃料电池堆中的各个电池的电池电压； 燃料电池系统的燃料源中的燃料余量；和 燃料电池系统的认证信息。
18.按照权利要求16所述的方法，其中所述燃料电池控制信息指定以下中的一个或多个 向燃料电池系统要求指定量的电カ的请求； 燃料电池系统的燃料源中的反应物比率； 要从燃料电池系统内的燃料电池堆吸取的燃料电池堆电流； 燃料电池堆系统内的风扇的速度；和 对燃料电池系统进行诊断的命令。
19.按照权利要求16所述的方法，其中控制所述燃料电池系统包括在一个或多个反馈控制回路中使用燃料电池状态信息和燃料电池控制信息，以主动控制所述燃料电池系统的ー个或多个运行參数。
20.按照权利要求15所述的方法，还包括把计算设备状态信息从便携式计算设备发送到燃料电池系统。
21.按照权利要求20所述的方法，其中所述计算设备状态信息指定以下中的一个或多个 便携式计算设备的电カ需求；和 便携式计算设备内的可再充电电池的充电状态。
22.按照权利要求15所述的方法，还包括在所述便携式计算设备，从燃料电池系统接收计算设备控制信息。
23.按照权利要求22所述的方法，其中所述计算设备控制信息指定 所述便携式计算设备的电カ状态，其中所述便携式计算设备利用所述电カ状态，控制便携式计算设备内的各个组件的电カ使用。
24.一种控制向便携式计算设备供电的燃料电池系统的方法，包括 把燃料电池状态信息从所述燃料电池系统发送给所述便携式计算设备，其中所述燃料电池状态信息通过接ロ被发送给所述便携式计算设备，所述接ロ包括， 向所述便携式计算设备提供电カ的电カ链路，和 提供所述便携式计算设备与所述燃料电池系统之间的双向通信的双向通信链路； 通过所述接ロ中的双向通信链路，从便携式计算设备接收燃料电池控制信息；和 利用接收的燃料电池控制信息，控制所述燃料电池系统。
25.按照权利要求24所述的方法，其中所述燃料电池状态信息指定以下中的一个或多个 可从燃料电池系统获得多少电カ； 燃料电池系统内的内部可再充电电池的充电状态；燃料电池系统内的燃料电池堆的温度； 燃料电池堆的入口处的压力； 燃料电池堆的出口处的压力； 燃料电池堆中的各个电池的电池电压； 燃料电池系统的燃料源中的燃料余量；和 燃料电池系统的认证信息。
26.按照权利要求25所述的方法，其中所述燃料电池控制信息指定以下中的一个或多个 向燃料电池系统要求指定量的电カ的请求； 燃料电池系统的燃料源中的反应物比率； 要从燃料电池系统内的燃料电池堆吸取的燃料电池堆电流； 燃料电池堆系统内的风扇的速度；和 对燃料电池系统进行诊断的命令。
27.—种控制燃料电池系统的便携式计算设备，包括 处理器； 存储器；和 与燃料电池系统的接ロ，其中所述接ロ包括， 从所述燃料电池系统向所述便携式计算设备提供电カ的电カ链路，和 提供所述便携式计算设备与所述燃料电池系统之间的双向通信的双向通信链路； 其中所述便携式计算设备被配置成通过所述双向通信链路，控制燃料电池系统。
28.按照权利要求27所述的便携式计算设备，其中在控制燃料电池系统的时候，所述便携式计算设备被配置成 通过所述双向通信链路，从所述燃料电池系统接收燃料电池状态信息；和 根据接收的燃料电池状态信息，生成燃料电池控制信息； 通过所述双向通信链路，把燃料电池控制信息传送给所述燃料电池系统。
29.按照权利要求28所述的便携式计算设备，其中所述燃料电池状态信息指定以下中的ー个或多个 可从燃料电池系统获得多少电カ； 燃料电池系统内的内部可再充电电池的充电状态； 燃料电池系统内的燃料电池堆的温度； 燃料电池堆的入口处的压力； 燃料电池堆的出口处的压力； 燃料电池堆中的各个电池的电池电压； 燃料电池系统的燃料源中的燃料余量；和 燃料电池系统的认证信息。
30.按照权利要求28所述的方法，其中所述燃料电池控制信息指定以下中的一个或多个 向燃料电池系统要求指定量的电カ的请求； 燃料电池系统的燃料源中的反应物比率；要从燃料电池系统内的燃料电池堆吸取的燃料电池堆电流； 燃料电池堆系统内的风扇的速度；和 对燃料电池系统进行诊断的命令。
31.按照权利要求28所述的便携式计算设备，其中在控制所述燃料电池系统的时候，所述便携式计算设备被配置成在ー个或多个反馈控制回路中使用燃料电池状态信息和燃料电池控制信息，以主动控制所述燃料电池系统的ー个或多个运行參数。
32.按照权利要求27所述的便携式计算设备，其中所述便携式计算设备还被配置成把计算设备状态信息发送到燃料电池系统。
33.按照权利要求32所述的便携式计算设备，其中所述计算设备状态信息指定以下中的ー个或多个 便携式计算设备的电カ需求；和 便携式计算设备内的可再充电电池的充电状态。
34.按照权利要求27所述的便携式计算设备，其中所述便携式计算设备还被配置成从燃料电池系统接收计算设备控制信息。
35.按照权利要求34所述的便携式计算设备，其中所述计算设备控制信息指定 便携式计算设备的电カ状态，其中所述便携式计算设备利用所述电カ状态，控制便携式计算设备内的各个组件的电カ使用。
全文摘要
本发明涉及为便携式计算设备供电的燃料电池系统。公开的实施例涉及用于便携式计算设备的便携并且经济有效的燃料电池系统的设计。所述燃料电池系统包括把燃料转换成电力的燃料电池堆。它还包括燃料电池堆的燃料源，和控制燃料电池系统的运行的控制器。燃料电池系统还包括与便携式计算设备的接口，其中所述接口包括向便携式计算设备提供电力的电力链路，和提供便携式计算设备与燃料电池系统的控制器之间的双向通信的双向通信链路。
文档编号H01M8/00GK102870261SQ201180019231
公开日2013年1月9日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年6月16日
发明者B·L·斯帕丽, V·M·伊耶尔, J·L·李, G·L·泰斯, M·D·希尔曼, D·I·西蒙 申请人:苹果公司