專利名稱：管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的裝置、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合電力，尤其涉及對(duì)混合電力的產(chǎn)生、儲(chǔ)存和分配進(jìn)行管理。
背景技術(shù)：
隨著化石燃料消耗的增加，污染越來(lái)越嚴(yán)重了，而且在世界范圍內(nèi)化石燃料的供 應(yīng)在減少，替代能源正變得日益重要。非燃料基能源，例如那些可再生能源，通常是高效的、 易于利用的，并且對(duì)環(huán)境友好。然而，使用者對(duì)最廣泛的非燃料基能源，例如太陽(yáng)能和風(fēng)能， 卻很難進(jìn)行控制。當(dāng)人們希望得到更多動(dòng)力/能源時(shí)，卻不能增加日照強(qiáng)度或風(fēng)速來(lái)獲得 它。反之亦然，如果人們只使用比產(chǎn)生的動(dòng)力/能源更少的動(dòng)力/能源，卻不能輕易地儲(chǔ)存 多余的日照或風(fēng)力，便于以后使用。燃料基能源，例如通過(guò)氫氣或化石燃料提供的能源，則可以在動(dòng)力/能源的需要 一提出就馬上生產(chǎn)出來(lái)。然而，增加動(dòng)力/能源的要求不能總是被立刻滿足，因?yàn)樵谌剂匣?能源的產(chǎn)生中，能量轉(zhuǎn)換滯后是其本身所固有的屬性。例如，在氫燃料電池中增加氫氣的流 量不能立刻使得氫燃料電池的電源輸出功率增大。氫氣的增加也需要從氫燃料源中轉(zhuǎn)變出 氫氣，這也會(huì)帶來(lái)另一方面的滯后。其他的燃料基能源通常也具有類似的滯后。因此，需要有一種改進(jìn)的管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的裝置、系統(tǒng)和方法，來(lái)克服 現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題和不足。該裝置、系統(tǒng)和方法能夠提供高效的、即時(shí)的動(dòng)力/能源，并且能 夠儲(chǔ)存多余的動(dòng)力/能源。尤其是，該裝置、系統(tǒng)和方法能夠管理能量轉(zhuǎn)換滯后的情形，并 且高效地平衡傳輸?shù)诫娯?fù)載上的動(dòng)力/能源。

發(fā)明內(nèi)容
從上述描述可知，顯然存在著需要，來(lái)提供一種管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的裝 置、系統(tǒng)和方法。有利地，這樣的裝置、系統(tǒng)和方法可以高效地管理能量轉(zhuǎn)換滯后的情形，并 且平衡傳輸?shù)诫娯?fù)載上的電能。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)階段的技術(shù)狀況，并且特別針對(duì)那些還沒(méi)能通過(guò)現(xiàn)有的混合電力的產(chǎn)生和管理系統(tǒng)被完全解決的技術(shù)問(wèn)題和需求，進(jìn)行了研究。因此，本發(fā)明提供了一種管理 混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的裝置、系統(tǒng)和方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中上述多個(gè)或全部的不足之 處。管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的裝置具有多個(gè)模塊，這些模塊配置成執(zhí)行管理混合 電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的各個(gè)步驟。在下述的具體實(shí)施例中，這些模塊包括監(jiān)控模塊、判斷模 塊、調(diào)節(jié)模塊、能源儲(chǔ)存模塊、優(yōu)化模塊、用戶超越模塊和預(yù)測(cè)模塊。在一具體實(shí)施例中，監(jiān)控模塊接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)。在進(jìn)一步的實(shí) 施例中，這些信號(hào)包含電能存儲(chǔ)設(shè)備的能級(jí)信息、一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平/能 級(jí)信息和電負(fù)載的功率電平信息。在又一具體實(shí)施例中，這些信號(hào)可包含氫氣或其他燃料 的壓力或狀態(tài)的信息。在一具體實(shí)施例中，判斷模塊比較各信號(hào)，以判定來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的 動(dòng)力/能源是否滿足電負(fù)載要求。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，判斷模塊判定電能存儲(chǔ)設(shè)備的能 級(jí)是否滿足預(yù)定的閾電平。在一具體實(shí)施例中，預(yù)定的閾電平是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換 器中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換滯后而規(guī)定的。在又一具體實(shí)施例中，調(diào)節(jié)模塊根據(jù)判斷模塊所做的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器 的電能不滿足電負(fù)載閾值的判定，來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能。在又一具體 實(shí)施例中，根據(jù)判斷模塊所做的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能不滿足電負(fù)載的判定， 以及電能存儲(chǔ)設(shè)備不滿足預(yù)定的閾電平的判定，調(diào)節(jié)模塊增加來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器 的電能。在一具體實(shí)施例中，根據(jù)判斷模塊所做的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能滿足 電負(fù)載的判定，能源儲(chǔ)存模塊儲(chǔ)存來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的多余的電能，作為備用的 能源形式。在又一具體實(shí)施例中，能源儲(chǔ)存模塊使得一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè) 能源轉(zhuǎn)換器將次要燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料，而主要燃料包括了備用能源形式。在一具體實(shí)施 例中，備用能源形式選自由氫氣、熱能、化學(xué)能和勢(shì)能組成的群。在又一具體實(shí)施例中，根據(jù) 基本上完全備用的儲(chǔ)能裝置，能源儲(chǔ)存模塊對(duì)電能儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。在一具體實(shí)施例中，根據(jù)電源的優(yōu)先次序，優(yōu)化模塊平衡傳輸給電負(fù)載的電能的 供應(yīng)。在一具體實(shí)施例中，在電源的優(yōu)先次序中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器的優(yōu)先級(jí)比電能存儲(chǔ) 設(shè)備的優(yōu)先級(jí)要高，而電能存儲(chǔ)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)又比燃料基能源轉(zhuǎn)換器的優(yōu)先級(jí)更高。在又 一具體實(shí)施例中，電源的優(yōu)先次序根據(jù)能量轉(zhuǎn)換成本、能量轉(zhuǎn)換效率和能量轉(zhuǎn)換滯后性中 的一個(gè)或多個(gè)因素來(lái)考慮。在又一具體實(shí)施例中，根據(jù)用戶輸入，用戶超越模塊超越電源的 優(yōu)先級(jí)。在一具體實(shí)施例中，根據(jù)電負(fù)載的歷史功率消耗，預(yù)測(cè)模塊對(duì)即將出現(xiàn)的電負(fù)載 的功率消耗預(yù)測(cè)。在又一具體實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)測(cè)，判斷模塊更進(jìn)一步地被配置成調(diào)節(jié)來(lái)自 一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能。本發(fā)明還提供了用于管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包含一個(gè)或多個(gè) 能源轉(zhuǎn)換器、電能存儲(chǔ)設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)傳感器、控制器和電力接口。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)都會(huì)將能源轉(zhuǎn)換為電能。 在一具體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備儲(chǔ)存并供應(yīng)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電力。在進(jìn) 一步的具體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備包括一蓄能容器，其配置成基本上滿足電負(fù)載的至少
6十二小時(shí)的功率消耗，并且一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器配置成輸出的電力量滿足電負(fù)載的平均 功率消耗，但小于電負(fù)載的峰值功率消耗。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的 至少一個(gè)包括一可折疊的結(jié)構(gòu)。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至 少一個(gè)是非燃料基能源轉(zhuǎn)換器，這一能源轉(zhuǎn)換器選自光伏電池、風(fēng)輪機(jī)、水輪機(jī)、地?zé)嵴羝?輪機(jī)、太陽(yáng)能聚光器和余熱發(fā)電機(jī)組成的群。在又一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)是非燃料基能源轉(zhuǎn)換 器，這一能源轉(zhuǎn)換器選自燃料電池、微型汽輪機(jī)、氫重整裝置設(shè)備、氫電解系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)發(fā) 電機(jī)組成的群。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)配置成將次要燃 料轉(zhuǎn)換為主要燃料。在又一具體實(shí)施例中，次要燃料選自水和碳?xì)浠衔飿?gòu)成的組合，且主 要燃料包括氫氣。在一具體實(shí)施例中，次要燃料包括化學(xué)氫化物，且主要燃料包括氫氣。在 進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，化學(xué)氫化物包括固體無(wú)水化學(xué)氫化物反應(yīng)物和活化劑。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器測(cè)量電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平、一 個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平、以及與一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器和電能存儲(chǔ)設(shè)備相連接的 電負(fù)載的功率電平。在又一具體實(shí)施例中，傳感器還接收一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的能源狀 態(tài)和發(fā)電電勢(shì)。在一具體實(shí)施例中，發(fā)電電勢(shì)包括一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的氫氣的測(cè) 量氣壓。在一具體實(shí)施例中，電力接口配置成與一個(gè)或多個(gè)傳感器、與電能存儲(chǔ)設(shè)備和控 制器電連接。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，電力接口包括一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化端口，每一標(biāo)準(zhǔn)化 端口都配置成傳輸來(lái)自與一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)相應(yīng)的可插接連接器的連通信 號(hào)和電力。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)化端口將相應(yīng)的可插接連接器與電力接口可拆 卸地連接起來(lái)。在一具體實(shí)施例中，控制器判定一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平是否滿足電負(fù) 載。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，控制器確定電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平是否滿足預(yù)定的閾電平。在 又一具體實(shí)施例中，根據(jù)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平不滿足電負(fù)載的判定，以 及電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平不滿足預(yù)定的閾電平的判定，控制器增加一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換 器的功率電平。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，控制器進(jìn)一步被配置成接收定制的能源轉(zhuǎn)換器 類型定義，并相應(yīng)于定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義來(lái)控制能源轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行對(duì)電能的產(chǎn)生和應(yīng)用進(jìn)行管理的 操作。在一具體實(shí)施例中，該操作基本上包括前面描述的對(duì)混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用進(jìn)行管 理的裝置的操作步驟。在一具體實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)的操 作，該信號(hào)包括電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平信息，一個(gè)或多個(gè)氫基能源轉(zhuǎn)換器的功率電平信 息，氫氣存儲(chǔ)設(shè)備的壓力級(jí)信息，以及電負(fù)載的功率電平信息。在又一具體實(shí)施例中，計(jì)算 機(jī)程序產(chǎn)品包括確定來(lái)自一個(gè)或多個(gè)氫基能源轉(zhuǎn)換器的電力是否滿足電負(fù)載的操作。在進(jìn) 一步的實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括判定電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平是否滿足預(yù)定的閾電 平的操作。在一具體實(shí)施例中，根據(jù)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能不滿足電負(fù)載的判 定，以及電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平不滿足預(yù)定的閾電平的判定，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括增加 氫氣產(chǎn)生設(shè)備的氫氣產(chǎn)量的操作。在一具體實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括根據(jù)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)氫基能源轉(zhuǎn)換器的電能滿足電負(fù)載的判定，以及電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平滿足預(yù)定 的閾電平的判定，儲(chǔ)存來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的過(guò)剩電能，作為備用能源形式的操作， 還包括根據(jù)完全備用的儲(chǔ)能裝置對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備充電的操作。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，計(jì)算 機(jī)程序產(chǎn)品包括根據(jù)電能存儲(chǔ)設(shè)備不滿足預(yù)定的閾電平的判定，對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備充電的操作。本說(shuō)明書中提及的特征、優(yōu)點(diǎn)或類似的措辭并不表示本發(fā)明中要實(shí)現(xiàn)的所有的特 征和優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該體現(xiàn)在本發(fā)明任一單個(gè)具體實(shí)施例中。恰當(dāng)?shù)?，涉及這些特征和優(yōu)點(diǎn)的措辭 應(yīng)該理解成指結(jié)合具體實(shí)施例描述的具體的特征、優(yōu)點(diǎn)或特性，被包含在本發(fā)明的至少一 個(gè)具體實(shí)施例中。因此，整個(gè)說(shuō)明書中，這些特征、優(yōu)點(diǎn)和類似的措辭的描述可能，但不是必 然的，指的是同一具體實(shí)施例。此外，本發(fā)明所描述的特征、優(yōu)點(diǎn)和特性可能在一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例中以任何 適當(dāng)?shù)男问浇M合在一起。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的某一具體實(shí)施例中可能 不具有一個(gè)或多個(gè)特定的特征或優(yōu)點(diǎn)。在某些情形下，一些附加特征和優(yōu)點(diǎn)可能在某些具 體實(shí)施例體現(xiàn)出來(lái)，但不會(huì)體現(xiàn)在本發(fā)明的全部具體實(shí)施例中。參見(jiàn)下文的描述和后附的權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更加清 晰，或者從本發(fā)明下文闡述的實(shí)施例中也能領(lǐng)悟到。


為了使得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更易于理解，前文簡(jiǎn)要描述的發(fā)明會(huì)結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行 更具體的描述，這些具體實(shí)施例在附圖中有圖示。應(yīng)該理解，這些附圖只是本發(fā)明的典型的 具體實(shí)施例，因此不能被認(rèn)為是對(duì)其范圍的限定，本發(fā)明將結(jié)合附圖中更多的特征和細(xì)節(jié) 來(lái)描述和解釋，其中圖1是本發(fā)明提供的管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的系統(tǒng)的一具體實(shí)施例的示意 方框圖；圖2是本發(fā)明的控制器的具體實(shí)施例的示意方框圖；圖3是本發(fā)明提供的管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的方法的一具體實(shí)施例的流程 圖表；以及圖4是本發(fā)明提供的管理混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的方法的又一具體實(shí)施例的流 程圖表；
具體實(shí)施例方式為了突出強(qiáng)調(diào)多個(gè)功能單元的獨(dú)立運(yùn)行性能，說(shuō)明書中描述的這些功能單元被標(biāo) 記為模塊。例如，模塊可能作為硬件電路運(yùn)行，其包括定制VLSI電路或門陣列，成品半導(dǎo) 體，例如邏輯芯片、晶體管或其他的分立元件。模塊也可能在可編程硬件設(shè)備中運(yùn)行，這些 設(shè)備例如字段可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯器件等等。模塊也可能通過(guò)各種型式的處理器在軟件中運(yùn)行?？蓤?zhí)行程序代碼的識(shí)別模塊可 包含，例如一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)指令的物理或邏輯單元，其可以表現(xiàn)為對(duì)象、程序或功能。不 過(guò)，識(shí)別模塊的執(zhí)行不必在物理上位于一起，而是可以包括儲(chǔ)存在不同位置處的不同指令， 當(dāng)它們邏輯上連接起來(lái)時(shí)，構(gòu)成了該模塊，并達(dá)到模塊的設(shè)定目的。
需要時(shí)，可執(zhí)行程序代碼的模塊可以是單一指令，也可以是多個(gè)指令，甚至可以分 布在幾個(gè)不同的代碼段中、在不同的程序中、以及多種電腦可讀介質(zhì)中。同樣地，此處模塊 內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠被識(shí)別并被說(shuō)明，還可以任何適宜的形式體現(xiàn)出來(lái)，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的任何 適當(dāng)?shù)念愋椭斜唤M織起來(lái)。運(yùn)行數(shù)據(jù)可以作為單個(gè)數(shù)據(jù)集收集起來(lái)，也可以在包括不同的 存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)的不同位置處分布，還可以至少一部分僅僅作為系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)上的電子信號(hào)而 存在。在軟件中的模塊或部分模塊運(yùn)行的地方，軟件部分貯存在一種或多種電腦可讀介質(zhì) 中。整個(gè)說(shuō)明書所提及的“一具體實(shí)施例”、“具體實(shí)施例”或類似的措辭指的是與具體 實(shí)施例結(jié)合在一起描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性，被包含在本發(fā)明的至少一個(gè)具體實(shí)施 例中。這樣，整個(gè)說(shuō)明書中，語(yǔ)句“在一具體實(shí)施例中”、“在具體實(shí)施例中”和類似的措辭可 能，但不是必然的，都是指同一具體實(shí)施例。查看電腦可讀介質(zhì)可以采取任何一種能夠存儲(chǔ)機(jī)器可讀指令的形式，這些指令存 儲(chǔ)在數(shù)字處理設(shè)備上。電腦可讀介質(zhì)可以體現(xiàn)為高密度磁盤、數(shù)字化視頻光盤、磁帶、伯努 利驅(qū)動(dòng)、磁盤、穿孔卡、閃存、集成電路、射頻識(shí)別(RFID)或其他的數(shù)字處理設(shè)備存儲(chǔ)器件。此外，本發(fā)明所描述的特征、結(jié)構(gòu)和特性可能在一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例中以任何 適當(dāng)?shù)男问浇M合在一起。在下面的描述中，提供了眾多的細(xì)節(jié)，例如程序的實(shí)例、軟件模塊、 用戶選擇、網(wǎng)絡(luò)交易、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、硬件模塊、硬件電路、硬件芯片等等，以有助 于徹底理解本發(fā)明的具體實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明即使沒(méi)有一個(gè)或 多個(gè)上述細(xì)節(jié)，通過(guò)其他的方法、組件、材料等等，也能實(shí)施。在某些情形中，眾所周知的結(jié) 構(gòu)、材料或操作未做詳細(xì)顯示或描述，以免模糊了本發(fā)明的主要方面。圖1描繪了一個(gè)旨在平衡混合電力的產(chǎn)生及應(yīng)用的系統(tǒng)100的具體實(shí)施例。在一 具體實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、一個(gè)或多個(gè)燃料基能源 轉(zhuǎn)換器104、一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130和一電力控制系統(tǒng)106。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102將一種或多種非燃料基 能源轉(zhuǎn)換為電力。非燃料基能源可以包括太陽(yáng)能108、風(fēng)能112、地?zé)崮?、波能、水能及其?自然的、免費(fèi)的非燃料基能源。非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102可以包括光伏電池110、風(fēng)輪機(jī) 114、水輪機(jī)(未圖示)、地?zé)嵴羝啓C(jī)(未圖示)、太陽(yáng)聚光器/集電器(未圖示)、余熱發(fā) 電機(jī)(未圖示)等等。在一具體實(shí)施例中，系統(tǒng)100配置成可移動(dòng)的，并且一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn) 換器102為物理模塊，這樣，一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102中的每一個(gè)都既可以從 系統(tǒng)100中拆離，又可以再加入到系統(tǒng)中。一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)都 可以包括機(jī)械式連接器，其配置成將非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102可拆卸地連接到系統(tǒng)100上 (例如通過(guò)如下所述的能源接口)。例如，光伏電池110可以包括連接臂等等，其將光伏電 池110可拆卸地安裝在系統(tǒng)100上。連接臂可以人工地或自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣，光伏電池 110可基本上獨(dú)立于系統(tǒng)100的位置，調(diào)節(jié)至位于最佳發(fā)電效率的位置。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器116，例如方向傳感器、日光傳感器、風(fēng)力傳 感器等等，向電力控制系統(tǒng)106發(fā)送信號(hào)，允許電力控制系統(tǒng)106讓一個(gè)或多個(gè)非燃料基能 源轉(zhuǎn)換器102中的一個(gè)或多個(gè)到位，或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的一部分到位，例如太陽(yáng)能 集電器。機(jī)械式連接器可以包括一標(biāo)準(zhǔn)化通信和電力輸送接口，如下所述，與動(dòng)力/能源接口 158連接。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102中的一個(gè)或 多個(gè)配置成可移動(dòng)的，還可以包括一折疊結(jié)構(gòu)。具有折疊結(jié)構(gòu)的非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102 的實(shí)例包括光伏電池110，其具有兩個(gè)或多個(gè)折疊在一起的面板，或包括風(fēng)輪機(jī)114，其具 有折疊的渦輪臂等等。在一具體實(shí)施例中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102包括一個(gè)或多個(gè)傳感器116。在一具 體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器116可包括監(jiān)控非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102產(chǎn)生的電壓和/ 或電流的電氣傳感器。在一具體實(shí)施例中，電壓或電流之一具有一實(shí)質(zhì)上已知的常數(shù)值，而 一個(gè)或多個(gè)傳感器116測(cè)量另一個(gè)未知的數(shù)值。測(cè)定值可能是電壓，也可能是電流。有了 已知的常數(shù)值和測(cè)定值，控制器154使用已知值和來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器116的測(cè)定值，可 以計(jì)算非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的電輸出功率。在又一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器 116可包括一個(gè)或多個(gè)能源傳感器，例如日光傳感器、風(fēng)速傳感器、水流速度傳感器、溫度傳 感器等等，它們用來(lái)測(cè)量非燃料基能源的能源狀態(tài)。一個(gè)或多個(gè)傳感器116可與電力控制 系統(tǒng)106連接，一個(gè)或多個(gè)傳感器116將通信信號(hào)發(fā)送到電力控制系統(tǒng)106，這些信號(hào)包括 非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的功率電平信息，例如溫度、速度、電壓、電流等等。在一具體實(shí)施例中，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104將一種或多種燃料基能源118、122轉(zhuǎn) 換為電力。燃料基能源118、122可以包括碳?xì)浠衔?，例如汽油、柴油、煤油、丙烷、天然氣?煤等等；鈾或其他的核能；氫氣或氫氣源，例如氫化物、碳?xì)浠衔锖退?；生物質(zhì)燃料；及其 他燃料基能源。燃料基能源轉(zhuǎn)換器104可包括一個(gè)或多個(gè)燃料電池系統(tǒng)120，例如質(zhì)子交換 膜(PEM)燃料電池或固體氧化物(S0FC)燃料電池，微型汽輪機(jī)系統(tǒng)124、氫重整裝置設(shè)備 (未圖示)、氫電解系統(tǒng)(未圖示)、碳?xì)浠衔锘驓錃饣l(fā)電機(jī)(未圖示)，例如內(nèi)燃機(jī)發(fā) 電機(jī)，等等。燃料基能源轉(zhuǎn)換器104能夠在產(chǎn)生電能之前進(jìn)行多重轉(zhuǎn)換。例如，燃料基能源 轉(zhuǎn)換器104能從燃料基能源118、122，例如化學(xué)氫化物、碳?xì)浠衔?、水等等中生成燃料。?一具體實(shí)施例中，生成的燃料源可以是氫氣，且燃料基能源轉(zhuǎn)換器104能夠進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換， 將氫氣轉(zhuǎn)換為電能。在一具體實(shí)施例中，系統(tǒng)100配置成可移動(dòng)的，并且一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn) 換器104為物理模塊，這樣，一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器104中的每一個(gè)都既可以從系 統(tǒng)100中拆離，又可以再加入到系統(tǒng)中。一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104中的每一個(gè)可 包括一機(jī)械式連接器，其配置成將燃料基能源轉(zhuǎn)換器104可拆卸地連接到系統(tǒng)100上。機(jī) 械式連接器可以包括標(biāo)準(zhǔn)化通信和動(dòng)力輸送接口，如下所述，與動(dòng)力/能源接口 158連接。 在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104中的一個(gè)或多個(gè)配置成可移 動(dòng)的。燃料基能源118、122可向燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124直接提供主要燃料，或者燃 料基能源118、122可向轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)128提供一種或多種次要燃料，用于通過(guò)燃料基能源轉(zhuǎn) 換器120、124轉(zhuǎn)換為主要燃料。例如，燃料基能源118可包括增壓氫氣儲(chǔ)罐，用來(lái)直接向燃 料電池系統(tǒng)120供應(yīng)氫氣流或者主要燃料?？蛇x地，燃料基能源118可包括化學(xué)氫化物、 水、天然氣、生物柴油或其它的次要燃料，而轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)128可包括轉(zhuǎn)換器，例如重整設(shè)備、 電解系統(tǒng)等等，將次要燃料源轉(zhuǎn)換為氫氣，這樣，燃料電池系統(tǒng)120或者其它的燃料基能源 轉(zhuǎn)換器124(例如內(nèi)燃機(jī))可以用來(lái)產(chǎn)生電能。在一個(gè)或多個(gè)燃料基能源118、122包括次要燃料的具體實(shí)施例中，燃料基能源118、122還包括備用儲(chǔ)能裝置119。備用儲(chǔ)能裝置119可以存儲(chǔ)多余的主要燃料或勢(shì)能，便 于以后轉(zhuǎn)換為電能。勢(shì)能存儲(chǔ)的實(shí)例包括儲(chǔ)熱、儲(chǔ)汽、提升諸如水之類的物體、卷繞彈簧或 其他的勢(shì)能存儲(chǔ)，都可以應(yīng)要求由燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102 轉(zhuǎn)換成電能。備用儲(chǔ)能裝置119通過(guò)允許將非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn) 換器104生產(chǎn)的過(guò)剩電能儲(chǔ)存為主要燃料和/或勢(shì)能，避免了被浪費(fèi)，從而提高了系統(tǒng)100 的效率。在一具體實(shí)施例中，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128。每 一轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128可以接收來(lái)自電力控制系統(tǒng)106的控制信號(hào)。轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128可以 包括空氣泵、水泵、冷卻風(fēng)扇、電磁閥、電子開(kāi)關(guān)等等，其影響著燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124 將次要燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料的轉(zhuǎn)化率，或燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124產(chǎn)生電能的比率。例 如，轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128包括將空氣泵送入燃料電池系統(tǒng)120燃燒來(lái)產(chǎn)生電能的變速空氣泵， 將水泵送入氫化物中來(lái)促成燃料電池系統(tǒng)120產(chǎn)生氫氣的水泵，安裝在燃料源118、122上 的閥門，等等。在一具體實(shí)施例中，根據(jù)所使用的燃料基能源118、122，每一燃料基能源轉(zhuǎn)換器 104包括一內(nèi)在的轉(zhuǎn)換滯后。燃料基能源轉(zhuǎn)換器104配置成通過(guò)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128將次要 燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料，并將主要燃料轉(zhuǎn)換為電能，由此所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換滯后會(huì)比燃料基能源 轉(zhuǎn)換器104配置成直接使用主要燃料所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換滯后更大。轉(zhuǎn)換滯后包括電力控制系統(tǒng)106向燃料基能源轉(zhuǎn)換器104發(fā)送控制信號(hào)時(shí)起，直 到燃料基能源轉(zhuǎn)換器104輸出電能返回控制信號(hào)為止的這一段時(shí)間。控制信號(hào)可以是啟動(dòng) 信號(hào)、關(guān)閉信號(hào)、電能增減信號(hào)或其它的控制信號(hào)。轉(zhuǎn)換滯后可以包括發(fā)電時(shí)間、燃料基能 源轉(zhuǎn)換器120、124將主要燃料轉(zhuǎn)換為電能花費(fèi)的持續(xù)時(shí)間，或者轉(zhuǎn)換滯后可以既包括發(fā)電 時(shí)間，又包括能源轉(zhuǎn)換時(shí)間，燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124與一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128聯(lián) 合將次要燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料、又將主要燃料轉(zhuǎn)換為電能花費(fèi)的持續(xù)時(shí)間。在一具體實(shí)施例中，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104包括氫氣燃料源118和氫燃料電池系 統(tǒng)120。如上述實(shí)例所述，氫氣源118可以存儲(chǔ)氫氣，或者氫氣源118可以包括一個(gè)或多個(gè) 氫氣的來(lái)源，例如氫化物、水、碳?xì)浠衔?，等等。在一具體實(shí)施例中，氫燃料電池系統(tǒng)120 包括一個(gè)或多個(gè)重整設(shè)備(即轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128)，其將天然氣或其他的碳?xì)浠衔飶臍錃?源118轉(zhuǎn)換為氫氣。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，氫氣轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128采用電解方法來(lái)分 解含氫化合物，例如來(lái)自氫氣源118的水，以釋放氫氣供燃料電池系統(tǒng)120使用。在一等效 的具體實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)120直接從氫氣源118中使用氫氣，以產(chǎn)生電能。在又一具體實(shí)施例中，氫氣轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128使用來(lái)自氫氣源118中的水和化學(xué) 氫化物來(lái)產(chǎn)生氫氣。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，氫氣轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128將液體，例如水，引 入到液體可滲透的小袋中，小袋具有一個(gè)或多個(gè)孔洞，包含固體反應(yīng)物，例如，固體無(wú)水化 學(xué)氫化物。在又一具體實(shí)施例中，固體反應(yīng)物還可以包括固體無(wú)水活化劑，以促進(jìn)水和反應(yīng) 物之間的反應(yīng)。在一具體實(shí)施例中，化學(xué)氫化物被認(rèn)為當(dāng)它與水或其他的氧化劑發(fā)生反應(yīng) 時(shí)，還原了產(chǎn)生氫氣的含氫化合物。申請(qǐng)日為2007年7月26日的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/829,019公開(kāi)了一個(gè)從化 學(xué)氫化物中產(chǎn)生氫氣的系統(tǒng)的具體實(shí)施例，包括小袋、化學(xué)氫化物和活化劑，文獻(xiàn)的內(nèi)容在 此全部被結(jié)合作為參考?；瘜W(xué)氫化物包括有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物。非限制性的，化學(xué)氫
11化物的實(shí)例包括硼氫化鈉、硼氫化鋰、氫化鋁鋰、氫化鋰、氫化鈉和氫化鈣。在一具體實(shí)施例中，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104包括微型汽輪機(jī)燃料源122和微型汽 輪機(jī)系統(tǒng)124。在一具體實(shí)施例中，微型汽輪機(jī)系統(tǒng)124是氫氣微型汽輪機(jī)，且微型汽輪機(jī) 燃料源122基本上類似于氫氣源118。在又一具體實(shí)施例中，微型汽輪機(jī)系統(tǒng)124是天然氣 微型汽輪機(jī)或其它的碳?xì)浠衔镂⑿推啓C(jī)，且微型汽輪機(jī)燃料源122是天然氣或其他的 碳?xì)淙剂显?。微型汽輪機(jī)系統(tǒng)124也可配置成發(fā)電機(jī)組，利用微型汽輪機(jī)系統(tǒng)124產(chǎn)生的 余熱生產(chǎn)電能。如上所述，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104包括轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128，例如氫重整裝置 設(shè)備(未圖示)、氫氣電解設(shè)備(未圖示)、碳?xì)浠衔锇l(fā)電機(jī)(未圖示)或其他的燃料基 能源轉(zhuǎn)換器104。在一具體實(shí)施例中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102向燃料基能源104供應(yīng)電能。燃料 基能源轉(zhuǎn)換器120、124和轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128使用來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的電能，將 次要燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料，例如通過(guò)電解將液態(tài)水轉(zhuǎn)換為氫氣。在又一具體實(shí)施例中，非燃 料基能源轉(zhuǎn)換器102和燃料基能源轉(zhuǎn)換器104兩者都向電力控制系統(tǒng)106供應(yīng)電能，為系 統(tǒng)100提供動(dòng)力并傳輸給電負(fù)載166。在一具體實(shí)施例中，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104包括一個(gè)或多個(gè)能源傳感器126和一 個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器傳感器127。一個(gè)或多個(gè)能源傳感器126可包括壓力傳感器、重力傳 感器、容量傳感器、計(jì)數(shù)器、流量傳感器、高度傳感器、浮力計(jì)或其他的傳感器，它們用來(lái)測(cè) 量燃料基能源118、122的能源狀態(tài)。在一具體實(shí)施例中，能源傳感器126監(jiān)控燃料基能源 118,122的燃料充滿或不足的狀態(tài)。所使用的能源傳感器126的類型取決于燃料基能源 118,122的類型。例如，如果燃料基能源118、122是壓縮氫氣，那么能源傳感器126可為氫 氣壓力傳感器。在具體實(shí)施例中，燃料基能源118、122供應(yīng)次要燃料源，例如化學(xué)氫化物、碳?xì)浠?合物或水，能源傳感器126可位于轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128的后部。同樣地，所使用的能源傳感器 126的類型取決于轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128的類型。例如，當(dāng)燃料基能源118、122為水，轉(zhuǎn)換器子 系統(tǒng)128為將水轉(zhuǎn)換為產(chǎn)出氫氣的電解系統(tǒng)時(shí)，能源傳感器126則可為氫氣流速傳感器、氫 氣壓力傳感器或兩者的組合。一個(gè)或多個(gè)傳感器127可以包括監(jiān)控由燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124產(chǎn)生的一個(gè)或 多個(gè)電壓和/或電流的電氣傳感器。一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器傳感器127包括一個(gè)或多個(gè)溫 度傳感器、壓力傳感器或其他的運(yùn)行數(shù)據(jù)或安全傳感器。能源傳感器126和能源轉(zhuǎn)換器傳 感器127可與電力控制系統(tǒng)106連接，能源傳感器126和能源轉(zhuǎn)換器傳感器127將通信信 號(hào)發(fā)送到電力控制系統(tǒng)106，這些信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的功率電平 信息，例如溫度、速度、電壓、電流、壓力等等。在一具體實(shí)施例中，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器傳感器127和一個(gè)或多個(gè)能源傳 感器126的讀數(shù)，系統(tǒng)100保持所產(chǎn)生燃料的壓力、體積、流速、溫度等等位于基本恒定的 水平。為了保持傳感器讀數(shù)位于基本恒定的水平，系統(tǒng)100平衡能量的消耗，例如，由燃料 基能源118、122供應(yīng)燃料的燃料電池系統(tǒng)120中氫燃料的消耗，通過(guò)增加燃料基能源118、 122釋放的燃料，通過(guò)增加次要燃料經(jīng)由轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128轉(zhuǎn)換為主要燃料的轉(zhuǎn)換量，或當(dāng) 與系統(tǒng)100相連的電負(fù)載166的電力需求基本上被滿足時(shí)，通過(guò)增加來(lái)自電能存儲(chǔ)設(shè)備130 的電力釋放，來(lái)保持傳感器讀數(shù)水平基本上恒定。類似的，根據(jù)電負(fù)載166的要求，系統(tǒng)100
12可保持傳感器讀數(shù)位于動(dòng)態(tài)水平。系統(tǒng)100提供兩種平衡。第一種平衡為電能的平衡，電能由一個(gè)或多個(gè)非燃料基 能源轉(zhuǎn)換器102供應(yīng)，由一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104供應(yīng)，和由一個(gè)或多個(gè)電能存 儲(chǔ)設(shè)備130供應(yīng)，電能傳輸給與系統(tǒng)100相連的電負(fù)載166。根據(jù)監(jiān)控到的電負(fù)載166的 變化，通過(guò)在非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備 130兩兩之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，和/或通過(guò)操縱燃料基能源轉(zhuǎn)換器104產(chǎn)生的電能的數(shù)量，可以平 衡電能的供應(yīng)。第二種平衡在燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和一個(gè)或多 個(gè)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128之間進(jìn)行。控制器104利用來(lái)自能源傳感器126和能源轉(zhuǎn)換器傳感器 127的數(shù)據(jù)，來(lái)確定如何最佳地應(yīng)用可用能量，而不用區(qū)分能源的類型。能源的類型可以是 太陽(yáng)能、機(jī)械能(例如風(fēng)能、波能等等)和化學(xué)能，例如像氫氣之類的主要化學(xué)能源，像化學(xué) 氫化物、電解水、光解作用、熱分解作用等等的次要化學(xué)能源，以及待轉(zhuǎn)化的碳?xì)浠衔?。控制?04處理來(lái)自能源傳感器126和能源轉(zhuǎn)換器傳感器127的數(shù)據(jù)，然后確定 是否開(kāi)啟某些開(kāi)關(guān)或閥門，或啟動(dòng)某些泵和/或子系統(tǒng)，以便酌情利用這些可用的非燃料 基能源、主要燃料源、次要燃料源及其他第三級(jí)燃料源。例如，假設(shè)系統(tǒng)100具有非燃料基 能源轉(zhuǎn)換器102，例如光伏電池110、燃料電池系統(tǒng)120、微型汽輪機(jī)系統(tǒng)124和一個(gè)或多個(gè) 電能存儲(chǔ)設(shè)備130，如電池?？刂破?04對(duì)來(lái)自能源傳感器126、能源轉(zhuǎn)換器傳感器127和 電負(fù)載166的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。在該實(shí)例中，控制器104確定負(fù)載166的需求很低，光伏電池 110的電力輸出很高，但電池130是充滿電的。于是，為了充分利用可用能量，控制器104會(huì) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128，以通過(guò)電解從水中產(chǎn)生氫氣，并(通過(guò)開(kāi)啟泵等等)將產(chǎn)生的氫氣 存儲(chǔ)在可容置氫氣的備用儲(chǔ)能裝置119中。通過(guò)這種方式，非燃料基能源、主要燃料源、次 要燃料源及其他第三級(jí)燃料源被盡可能高效地利用。類似地，在某情形中，負(fù)載166增加或持續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，控制器104檢測(cè)到能 源傳感器126中的變化，表明如果沒(méi)有其他的非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源 轉(zhuǎn)換器104聯(lián)網(wǎng)來(lái)增加當(dāng)前的電力供應(yīng)，那么當(dāng)前的電力供應(yīng)不能持續(xù)。控制器104可利 用能源傳感器126的閾值，這樣，在轉(zhuǎn)換滯后帶來(lái)的沖擊負(fù)面影響電力供應(yīng)的平穩(wěn)之前，轉(zhuǎn) 換器104、102和潛在地轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128形成聯(lián)網(wǎng)。對(duì)負(fù)載166的短期峰值需求可通過(guò)利 用電能存儲(chǔ)設(shè)備130來(lái)克服。在一具體實(shí)施例中系統(tǒng)100包括電力控制系統(tǒng)106。通常，電力控制系統(tǒng)106監(jiān)控 來(lái)自傳感器116、126、127的通信信號(hào)，在一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104產(chǎn)生的電能和 電能存儲(chǔ)設(shè)備130存儲(chǔ)的電能之間，平衡傳輸給電負(fù)載166的電能，這樣，電能的供應(yīng)滿足 電負(fù)載166，然后控制一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128，這樣，來(lái)自傳感器116、126、127的通信 信號(hào)滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的閾值。系統(tǒng)100利用燃料基能源轉(zhuǎn)換器104、非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和電能存儲(chǔ)設(shè)備 130平衡電負(fù)載166。在一具體實(shí)施例中，通過(guò)控制供應(yīng)給化學(xué)氫化物的水，使得使用來(lái)自 化學(xué)氫化物的氫氣的燃料電池系統(tǒng)120產(chǎn)生出負(fù)載166正好需要的電力數(shù)量，來(lái)完成這一 過(guò)程。如果化學(xué)氫化物轉(zhuǎn)換器128和燃料電池系統(tǒng)120具有轉(zhuǎn)換滯后，或不能輸送電負(fù) 載166要求的電量，那么控制器154進(jìn)行補(bǔ)償，以改進(jìn)系統(tǒng)100的動(dòng)態(tài)(瞬態(tài))反應(yīng)，提供即時(shí)的反應(yīng)應(yīng)對(duì)來(lái)自負(fù)載166、非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的變 化。有時(shí)，如果來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的電力不足，控 制器154從諸如電池之類的電能存儲(chǔ)設(shè)備130中提取能量，電能存儲(chǔ)設(shè)備130像水庫(kù)一樣 存入來(lái)自燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的過(guò)剩的能源并補(bǔ)償電力短缺。此外，系統(tǒng)100可通過(guò)將 水供應(yīng)到化學(xué)氫化物等等中，增加燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的輸出電能，來(lái)充滿像電池這樣 的電能存儲(chǔ)設(shè)備130，以便總是可獲得某一數(shù)量的電力。在一具體實(shí)施例中，電力控制系統(tǒng)106包括一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130。在一具 體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備130是可充電的，并當(dāng)部分電能未被負(fù)載166使用時(shí)，或者負(fù)載 166已經(jīng)斷開(kāi)后，利用過(guò)剩的電能和停工期間的燃料，通過(guò)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或 燃料基能源轉(zhuǎn)換器104進(jìn)行充電。在系統(tǒng)100的啟動(dòng)循環(huán)期間和在燃料基能源轉(zhuǎn)換器104 的轉(zhuǎn)換滯后期間，電能存儲(chǔ)設(shè)備130提供瞬時(shí)功率給負(fù)載166。這就意味著，連接到系統(tǒng)100 的負(fù)載166具有瞬時(shí)功率，而且不用再必須在得到電能之前等待燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的 轉(zhuǎn)換滯后。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130與烯料基能源轉(zhuǎn)換器104并行 連接在一起，并用來(lái)削平燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的負(fù)載166，這樣，根據(jù)負(fù)載166，燃料基能 源轉(zhuǎn)換器104可以在它們最有效的功率電平上運(yùn)行，而不會(huì)頻繁改變它們的輸出功率。電 能存儲(chǔ)設(shè)備130能夠在負(fù)載166的電功率曲線出現(xiàn)峰值期間，和在啟動(dòng)后的轉(zhuǎn)換滯后期間 或者電力需求變化期間，補(bǔ)充燃料基能源轉(zhuǎn)換器104產(chǎn)生的電力，電能存儲(chǔ)設(shè)備130可選自 由電池、電容器、大型電容器、超級(jí)電容器及其他能夠存儲(chǔ)電能的設(shè)備中組成的群，其中電 池包括例如密封的鉛酸電池、鋰離子(Li-ion)電池、鎳金屬氫化物(NiMH)電池、或者各種 可充電電池。在一具體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備130選用的能源容量大于補(bǔ)充燃料基能源 轉(zhuǎn)換器104所必需的容量，以避免電能存儲(chǔ)設(shè)備130的深度循環(huán)，從而延長(zhǎng)電能存儲(chǔ)設(shè)備 130的使用期限。在又一具體實(shí)施例中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102也與燃料基能源轉(zhuǎn)換器 104和一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130電連接，而不是向燃料基能源118、122提供電能。在一具體實(shí)施例中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和電能存儲(chǔ) 設(shè)備130都與動(dòng)力/能源接口 158電連接。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換 器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和電能存儲(chǔ)設(shè)備130也可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)可插接的連接器與 動(dòng)力/能源接口 158可拆卸地連接。在一具體實(shí)施例中，動(dòng)力/能源接口 158包括一個(gè)或 多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160、一個(gè)或多個(gè)電氣存儲(chǔ)器端口 162和動(dòng)力輸出端口 164。在一具體實(shí)施 例中，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160和/或電氣存儲(chǔ)器端口 162具有標(biāo)準(zhǔn)化通信和動(dòng)力輸送 接口。此外，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或電能存儲(chǔ)設(shè)備130都 配置成執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化通信和動(dòng)力輸送接口。在一具體實(shí)施例中，如上所述，相對(duì)于一個(gè)或多個(gè) 非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104，標(biāo)準(zhǔn)化通信和動(dòng)力輸送接 口與機(jī)械式連接器成一整體，并且將相應(yīng)的可插接連接器可拆卸地連接到動(dòng)力接口上。標(biāo)準(zhǔn)化通信和電力輸送端口和用于不同類型的非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基 能源轉(zhuǎn)換器104和/或電能存儲(chǔ)設(shè)備130中的可插接的連接器接口給系統(tǒng)100提供了模塊 化的、可定制的結(jié)構(gòu)，并且允許其他類型的轉(zhuǎn)換器和/或能量?jī)?chǔ)存設(shè)備添加到系統(tǒng)100中或 從中去除。模塊化的、可定制的結(jié)構(gòu)也允許系統(tǒng)100按比例擴(kuò)展，從小型的可移動(dòng)系統(tǒng)到大 型的家用或商用系統(tǒng)，并允許終端用戶連接組件，而不會(huì)危害系統(tǒng)100。
在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160的通信接口和/或電存儲(chǔ)器端口 162允許電力控制系統(tǒng)106接收來(lái)自傳感器116、126、127、131的信號(hào)，和/或接收轉(zhuǎn)換器類 型信息。轉(zhuǎn)換器類型信息識(shí)別能源轉(zhuǎn)換器和/或與一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160和/或電存 儲(chǔ)器端口 162相連的能量?jī)?chǔ)存設(shè)備的具體類型。轉(zhuǎn)換器類型信息的實(shí)例包括轉(zhuǎn)換器類型標(biāo) 識(shí)符、能源轉(zhuǎn)換器類型定義標(biāo)識(shí)符、能源轉(zhuǎn)換器類型定義，等等。能源轉(zhuǎn)換器類型定義將結(jié) 合控制器154在下文做更詳細(xì)的描述。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160和/或電存儲(chǔ)器端口 162的動(dòng)力 輸送接口允許電能傳輸?shù)絼?dòng)力/能源接口 158，并通過(guò)功率輸出端口 164輸送至電力控制系 統(tǒng)106的其余元件。在一具體實(shí)施例中，動(dòng)力/能源接口 158包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)或其他 的電氣接通/轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如，晶體管、二極管、繼電器、轉(zhuǎn)換器，等等，轉(zhuǎn)換器為如下面所述 的對(duì)直流(DC)-直流變換器132，它們通過(guò)控制器154進(jìn)行控制，進(jìn)入平衡、接通、轉(zhuǎn)換等等 狀態(tài)，來(lái)管理來(lái)源于非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或電能存儲(chǔ)設(shè)備 130的電能。在一具體實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn) 換器104產(chǎn)生交流電(AC)電能，而一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160配置為接收交流電電能。例 如，渦輪基能源轉(zhuǎn)換器，如風(fēng)輪機(jī)114，在產(chǎn)生交流電電能方面更有效率。在又一具體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備130包括以并行結(jié)構(gòu)直接連接到燃料基能源 轉(zhuǎn)換器104的電容器，和位于直流_直流變換器132或者其他的電氣設(shè)備之后的以并聯(lián)形 式間接地連接到燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的電池組或其他的儲(chǔ)能設(shè)備130。在一具體實(shí)施例 中，電力控制系統(tǒng)106連接電能和控制信號(hào)，與系統(tǒng)100的傳感器、閥門及其他組件連通。在 一具體實(shí)施例中，電力控制系統(tǒng)106包括一個(gè)或多個(gè)電壓和電流傳感器131、直流-直流變 換器132、斷路器134、接地故障斷路器(GFCI)裝置136、電子開(kāi)關(guān)138、直流電插座140、交 流電換流器142、交流電插座144、斷路器開(kāi)關(guān)146、接地故障斷路器開(kāi)關(guān)148、顯示器150、鍵 區(qū)152、控制器154和計(jì)算機(jī)通信接口 156。在一具體實(shí)施例中，電壓和電流傳感器131配置成測(cè)量電能存儲(chǔ)設(shè)備130的兩電 極的電壓和電流中的至少一個(gè)。電力控制系統(tǒng)106利用電能存儲(chǔ)設(shè)備130的兩電極處的電 壓和/或電流，來(lái)確定電能存儲(chǔ)設(shè)備130的電量水平/功率電平。根據(jù)電壓和電流傳感器 131的測(cè)量值，電力控制系統(tǒng)106確定是否對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備130充電，是否在電能存儲(chǔ)設(shè)備 130提取能量以補(bǔ)充或代理燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102。電力 控制系統(tǒng)106也可將電能存儲(chǔ)設(shè)備130的動(dòng)力狀況提供給用戶。在一具體實(shí)施例中，直流-直流變換器132配置成將燃料基能源轉(zhuǎn)換器104電路 和/或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102直流產(chǎn)生部件的可變電壓轉(zhuǎn)換成基本上恒定的電壓。在一 具體實(shí)施例中，來(lái)自燃料基能源轉(zhuǎn)換器104電路和/或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的交流電 產(chǎn)生部件的電力并聯(lián)通過(guò)直流-直流變換器132。在一具體實(shí)施例中，基本上恒定電壓為一 標(biāo)準(zhǔn)電壓，例如，5伏特、9伏特、12伏特、14伏特、24伏特等等。在一具體實(shí)施例中，直流-直 流變換器132為一開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，例如，拉式(buck)、推式(boost)、拉-推式(buck-boost)、 反轉(zhuǎn)式(inverting)、前進(jìn)式、回掃式(flyback)、推挽式(push-pull)、半橋、全橋、Cuk式 (Cuk)或SEPIC式直流-直流變換器。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，直流-直流變換器132包 括調(diào)壓器。通常，開(kāi)關(guān)式直流-直流變換器的使用產(chǎn)生的功率損耗比調(diào)壓式直流-直流變換 器的更少。直流-直流變換器132提供電能給系統(tǒng)100的電氣部件，以及給與系統(tǒng)100相連的電負(fù)載166。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，直流-直流變換器132與動(dòng)力/能源接口 158 成一整體。在一具體實(shí)施例中，響應(yīng)于電力過(guò)載或電路短路，斷路器134切斷電路。如果電負(fù) 載166要求的電流比系統(tǒng)100可以提供的電流更多，電路中就會(huì)發(fā)生過(guò)載。在一具體實(shí)施 例中，斷路器134的額定值取決于系統(tǒng)100的發(fā)電能力。在一具體實(shí)施例中，斷路器134為 一標(biāo)準(zhǔn)額定的斷路器，額定為電力控制系統(tǒng)106的電流電平。在一具體實(shí)施例中，斷路器開(kāi) 關(guān)146配置成在斷路器134斷開(kāi)電路之后重新設(shè)定斷路器134。在一具體實(shí)施例中，響應(yīng)于電路的漏電，接地故障斷路器裝置136斷開(kāi)電路。接地 故障斷路器裝置136可以比斷路器134更快地?cái)嚅_(kāi)電路。接地故障斷路器裝置136配置成 檢測(cè)進(jìn)入電路的電流的數(shù)值與退出電路的電流的數(shù)值間的差值，指示是否有漏電或通向地 面的獨(dú)立的通路。在一具體實(shí)施例中，接地故障斷路器裝置136能檢測(cè)出像4或5毫安這么 小的電流失配，也可以對(duì)電流失配盡快地再動(dòng)作，三十分之一秒即可。在一具體實(shí)施例中， 接地故障斷路器開(kāi)關(guān)148配置成在接地故障斷路器裝置136斷開(kāi)電路后，為接地故障斷路 器裝置136重置。在一具體實(shí)施例中，電子開(kāi)關(guān)138斷開(kāi)來(lái)自電能的負(fù)載166，而不斷開(kāi)電路的其余 部分。在一具體實(shí)施例中，在用戶啟動(dòng)系統(tǒng)的電力下行階段后，電子開(kāi)關(guān)138斷開(kāi)負(fù)載166。 在停機(jī)狀態(tài)，系統(tǒng)100可啟動(dòng)電子開(kāi)關(guān)138，并斷開(kāi)負(fù)載166，繼續(xù)產(chǎn)生電力，給電能存儲(chǔ)設(shè) 備130充電，并使用燃料基能源118、122產(chǎn)生的過(guò)剩燃料。在一具體實(shí)施例中，直流電源插座140為給直流裝置輸出電力提供了一個(gè)或多個(gè) 插座或插頭接口。在一具體實(shí)施例中，直流電功率具有標(biāo)準(zhǔn)化的直流電壓。在一具體實(shí)施 例中，標(biāo)準(zhǔn)化的直流電壓大約9-15伏特。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，直流電源插座140為 一"點(diǎn)煙器"式的插頭，類似于許多汽車中的直流電源插座。在一具體實(shí)施例中，交流電換流器142從直流-直流變換器136將直流電源轉(zhuǎn)換 為交流電源。在一具體實(shí)施例中，交流電換流器142將直流電源轉(zhuǎn)換為具有標(biāo)準(zhǔn)交流電壓 的交流電源。標(biāo)準(zhǔn)的交流電壓可根據(jù)地區(qū)或系統(tǒng)100的使用情況進(jìn)行選擇。在一具體實(shí)施 例中，標(biāo)準(zhǔn)的交流電壓大約110到120伏特。在又一具體實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)的交流電壓大約 220到240伏特。在一具體實(shí)施例中，交流電換流器142將直流電源轉(zhuǎn)換為具有標(biāo)準(zhǔn)頻率的 交流電源，例如50赫茲或60赫茲。標(biāo)準(zhǔn)頻率也可以根據(jù)地區(qū)或擬使用的情況進(jìn)行選擇，例 如16. 7赫茲或400赫茲。在一具體實(shí)施例中，交流電插座144提供一個(gè)或多個(gè)插座或插頭接口，提供來(lái)自 交流電換流器142的交流電源到交流電裝置。在一具體實(shí)施例中，交流電插座144根據(jù)地 理區(qū)域，被配置為標(biāo)準(zhǔn)的交流電插座。交流電插座144也可以包括多種交流電插座，或設(shè)置 于整個(gè)房間或建筑物的交流電插座系統(tǒng)，在一具體實(shí)施例中，顯示器150配置成向用戶傳送信息。顯示器150可以是液晶顯 示器0XD)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)顯示器、陰極射線管(CRT) 顯示器或其它能夠發(fā)信號(hào)給用戶的顯示裝置。在一具體實(shí)施例中，顯示器150配置成向用 戶傳送出錯(cuò)信息。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，顯示器150配置成向用戶傳送電能存儲(chǔ)設(shè)備 130的所存儲(chǔ)能源的數(shù)值。在又一具體實(shí)施例中，顯示器150配置成向用戶傳送燃料基能源 118、122的使用狀況。
在一具體實(shí)施例中，鍵區(qū)152配置成接收用戶的輸入。在一具體實(shí)施例中，用戶為 技術(shù)人員，并且鍵區(qū)152配置成便于技術(shù)人員進(jìn)行診斷或調(diào)試系統(tǒng)錯(cuò)誤。輸入可以配置成 向系統(tǒng)100發(fā)信號(hào)開(kāi)始一啟動(dòng)或關(guān)機(jī)階段，導(dǎo)航信息、選項(xiàng)、或顯示在顯示器150上的菜單， 發(fā)送用戶選定的菜單項(xiàng)的信號(hào)，或向系統(tǒng)100傳送出錯(cuò)信息、調(diào)試信息或其他的信息。鍵區(qū) 152包括一個(gè)或多個(gè)鍵、數(shù)字小鍵盤、按鈕、鼠標(biāo)等等。在一具體實(shí)施例中，控制器154配置成控制一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)100的組件?？刂破?154將結(jié)合圖2和圖3進(jìn)行更詳細(xì)的描述。通常，控制器106監(jiān)控來(lái)自傳感器116、126、127、 131的通信信號(hào)，在一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104產(chǎn)生的電能和一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ) 設(shè)備130存儲(chǔ)的電能之間，平衡傳輸給電負(fù)載166的電能，這樣，電能的供應(yīng)基本上滿足電 負(fù)載166，然后控制一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128，這樣，來(lái)自傳感器116、126、127、131的一 個(gè)或多個(gè)通信信號(hào)滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的閾值?？刂破?54可以是集成電路，例如微型處 理器、專用集成電路(ASIC)、字段可編程門陣列(FPGA)、嵌入式控制器等等和相關(guān)的控制 電路。控制器154與非燃料基能源轉(zhuǎn)換器傳感器116、燃料基能源傳感器126、燃料基能源 轉(zhuǎn)換器傳感器127、轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128、電力傳感器131、顯示器150、鍵區(qū)152、動(dòng)力/能源接 口 158和/或系統(tǒng)100的其他的組件均連通。在一具體實(shí)施例中，控制器154使用控制總線對(duì)系統(tǒng)100的各個(gè)組件進(jìn)行連通?？?制總線可以是一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線，或其它傳播介質(zhì)，以串聯(lián)或并聯(lián)方式提供控制命令和數(shù)據(jù)。 控制器154可以利用數(shù)字的或模擬的通信系統(tǒng)與總線連通。控制器154監(jiān)控并使系統(tǒng)效率 和系統(tǒng)安全最優(yōu)化，如下文結(jié)合圖2和圖3所述。在一具體實(shí)施例中，控制器154存儲(chǔ)記錄 里的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)狀況信息、性能數(shù)據(jù)或統(tǒng)計(jì)數(shù)值，用戶利用顯示器152或計(jì)算機(jī)通信 接口 156可以對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)。在一具體實(shí)施例中，控制器154及其他電路的位置可以防止 系統(tǒng)100內(nèi)的水引起的短路和起火。在一具體實(shí)施例中，例如，控制器154及其他電路的位 置接近系統(tǒng)100的頂部。在一具體實(shí)施例中，控制器154進(jìn)一步配置成接收定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義。 在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，控制器154利用來(lái)自定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義的信息控制與 定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義相應(yīng)的能源轉(zhuǎn)換器。與定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義相應(yīng)的能源 轉(zhuǎn)換器類似于非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、一個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104，也可以是不同的或新 的能源轉(zhuǎn)換器類型。在一具體實(shí)施例中，定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義限定了一種用于控制器154的能 源轉(zhuǎn)換器，這樣，系統(tǒng)100就是可定制的、可改進(jìn)的且可升級(jí)的。例如，系統(tǒng)100包括一個(gè)或 多個(gè)默認(rèn)的能源轉(zhuǎn)換器類型定義，這樣，當(dāng)它們與一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160相連時(shí)，電力 控制系統(tǒng)106可以控制一組默認(rèn)的能源轉(zhuǎn)換器類型的各部件。制造商、用戶、技術(shù)人員、安 裝人員等等限定一個(gè)或多個(gè)定制的能源轉(zhuǎn)換器類型，當(dāng)它們與一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器端口 160 相連時(shí)，使電力控制系統(tǒng)106控制其他的能源轉(zhuǎn)換器類型。在一具體實(shí)施例中，能源轉(zhuǎn)換器類型定義包括優(yōu)先級(jí)信息、通信信號(hào)/傳感器信 息、轉(zhuǎn)換器默認(rèn)設(shè)置值或信息、電流、電壓、功率電平、能級(jí)或其他的信息，使得控制器154 與能源轉(zhuǎn)換器或與能源轉(zhuǎn)換器類型定義相當(dāng)?shù)哪芰績(jī)?chǔ)存裝置進(jìn)行連通并對(duì)其進(jìn)行控制。在 一具體實(shí)施例中，控制器154配置成確定一種能源轉(zhuǎn)換器，其根據(jù)來(lái)自能源轉(zhuǎn)換器和能源 轉(zhuǎn)換器類型定義的信號(hào)，插入轉(zhuǎn)換器端口 160的一個(gè)端口中。在一具體實(shí)施例中，控制器
17154可以接收通過(guò)上述的系統(tǒng)總線過(guò)來(lái)的來(lái)自計(jì)算機(jī)通信接口 156、或來(lái)自其它模塊、系統(tǒng) 或裝置、或經(jīng)由其他通信接口而來(lái)的定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義。在一具體實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)通信接口 156配置成控制器154與電腦或其他的電子 設(shè)備的接口。計(jì)算機(jī)通信接口 156包括一個(gè)或多個(gè)端口、終端、適配器、插座或插頭，例如串 行端口、以太網(wǎng)端口、通用串行總線(USB)端口或其他的通信端口。在一具體實(shí)施例中，電 腦可以使用計(jì)算機(jī)通信接口 156來(lái)獲取系統(tǒng)日志、性能數(shù)據(jù)、系統(tǒng)狀況，修改系統(tǒng)設(shè)置值， 或編制控制器154的程序。圖2描述了控制器200的一個(gè)具體實(shí)施例。在一具體實(shí)施例中，控制器基本上類 似于圖1的控制器154?？刂破?00包括監(jiān)控模塊202、判斷模塊204和調(diào)節(jié)模塊206。在一具體實(shí)施例中，監(jiān)控模塊202接收來(lái)自能源傳感器126、能源轉(zhuǎn)換器傳感器 116、127和/或電力傳感器131的通信信號(hào)。如上所述，通信信號(hào)包括來(lái)自傳感器116、126、 127、131的讀數(shù)，例如壓力、溫度、電壓、電流、速度等等，這些讀數(shù)包括非燃料基能源轉(zhuǎn)換器 102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104、電能存儲(chǔ)設(shè)備130和/或與系統(tǒng)100相連的電負(fù)載166的功率 電平信息。在又一具體實(shí)施例中，通信信號(hào)進(jìn)一步包括能源的填充狀態(tài)、能源轉(zhuǎn)換器的次要 燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料的狀態(tài)、能源轉(zhuǎn)換器的發(fā)電狀態(tài)、儲(chǔ)能裝置的電力狀態(tài)，等等。在又一具體實(shí)施例中，通信信號(hào)包括安全信息，例如燃料泄漏的檢測(cè)、電力過(guò)電流 數(shù)據(jù)或電力低電流數(shù)據(jù)等等。在一具體實(shí)施例中，每一傳感器116、126、127、131都與多種 微處理器相連。微處理器通過(guò)控制總線，例如，串行外圍接口(SPI)總線，與監(jiān)控模塊202 相連通。在一具體實(shí)施例中，判斷模塊204比較各通信信號(hào)，以確定來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn) 換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的電能是否滿足電負(fù)載166。在進(jìn)一步的實(shí)施例中， 判斷模塊204進(jìn)一步確定電能存儲(chǔ)設(shè)備130的功率電平是否滿足預(yù)定的閾電平。判斷模塊 204可以在由一個(gè)或多個(gè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104產(chǎn)生 的電能和/或電能存儲(chǔ)設(shè)備130存儲(chǔ)的電能之間，平衡傳輸給電負(fù)載166的電能的供應(yīng)。判 斷模塊204還可平衡來(lái)自其他供應(yīng)源的電能，例如市政電力。判斷模塊204根據(jù)監(jiān)控模塊 202接收的通信信號(hào)，電負(fù)載166的電能需求，和/或能源轉(zhuǎn)換器102、104和/或電能存儲(chǔ) 設(shè)備130的優(yōu)先請(qǐng)求來(lái)平衡電能的供應(yīng)。在一具體實(shí)施例中，判斷模塊204管理非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換 器104和一個(gè)或多個(gè)備用儲(chǔ)能裝置119之間的動(dòng)力/能源的生產(chǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí) 到，備用儲(chǔ)能裝置119包括化學(xué)制品裝置，例如，電池、氫氣供應(yīng)器、化學(xué)氫化物、可燃液體 燃料、儲(chǔ)熱器、蒸汽、彈簧或發(fā)條，提升水槽，等等。在一具體實(shí)施例中，判斷模塊204使用來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源傳感器126的數(shù)據(jù)，作 為決定因素，來(lái)控制是否改變一個(gè)或多個(gè)燃料基轉(zhuǎn)換器120、124，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng) 128的運(yùn)行速度，或是向一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置103中儲(chǔ)存或是從中提取動(dòng)力/能源。舉例來(lái)說(shuō)，假定系統(tǒng)100的實(shí)例包括燃料基能源轉(zhuǎn)換器102，例如燃料電池系統(tǒng) 120。系統(tǒng)100的實(shí)例包括轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128，例如通過(guò)增加可控制的水量將化學(xué)氫化物轉(zhuǎn) 換為氫氣的系統(tǒng)。系統(tǒng)100的實(shí)例包括一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130，例如鋰離子電池?？?制器104對(duì)來(lái)自能源傳感器126、能源轉(zhuǎn)換器傳感器127和電負(fù)載166的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。在 這一實(shí)例中 判斷模塊204，根據(jù)來(lái)自氫氣壓力傳感器的輸入信息，可以確定轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128所生產(chǎn)的氫氣比當(dāng)前要得到來(lái)自燃料電池系統(tǒng)120的電力輸出所需要的更多，和/或比 滿足電負(fù)載166所需要的更多。這可以通過(guò)氫氣壓力超過(guò)某一閾值而顯示出來(lái)。所設(shè)定的 閾值可設(shè)定成表明系統(tǒng)的不同部件的某些轉(zhuǎn)換滯后。在又一具體實(shí)施例中，判斷模塊204 可根據(jù)來(lái)自能源轉(zhuǎn)換器傳感器116、127的電流和/或電壓或其他的功率電平/能源量級(jí)信 息，做出這樣的判定。于是，為了利用增加的氫氣，判斷模塊204可增加燃料電池系統(tǒng)120的電力生產(chǎn)定 額。而且，判斷模塊204可將燃料電池系統(tǒng)120生產(chǎn)的電力轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè) 備130上。此外，如果電能存儲(chǔ)設(shè)備130已經(jīng)被充滿了，判斷模塊204可將轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng) 128生產(chǎn)的氫氣轉(zhuǎn)移到氫氣存儲(chǔ)裝置119(即，氫氣儲(chǔ)罐)中，例如，通過(guò)打開(kāi)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器 128和氫氣儲(chǔ)罐119之間的閥門，和/或啟動(dòng)泵來(lái)將過(guò)剩的氫氣送入氫氣儲(chǔ)罐119中。此 外，判斷模塊204可減少泵送入化學(xué)氫化物轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128中的水量，以減少所產(chǎn)生的氫 氣的量，或?qū)⑷剂想姵叵到y(tǒng)120產(chǎn)生的過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)移到氫氣或其他的燃料或勢(shì)能的生產(chǎn) 中，用于存儲(chǔ)在備用儲(chǔ)能裝置119中。通過(guò)這種方式，非燃料基能源、主要燃料源、次要燃料源及其他第三級(jí)燃料源、轉(zhuǎn) 換器子系統(tǒng)128和電能存儲(chǔ)設(shè)備130被盡可能高效地利用。根據(jù)本說(shuō)明書，結(jié)合上述的系 統(tǒng)示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到，所有需要更多電力來(lái)滿足負(fù)載166的情形，都可以應(yīng) 用判斷模塊204的運(yùn)行模式。類似地，根據(jù)本說(shuō)明書，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到，如何去 應(yīng)用這樣的概念，即響應(yīng)于互相聯(lián)合的一個(gè)或多個(gè)能源傳感器126和一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換 器傳感器127，來(lái)調(diào)節(jié)非燃料基能源、主要燃料源、次要燃料源、及其他第三級(jí)燃料源、轉(zhuǎn)換 器子系統(tǒng)128、和電能存儲(chǔ)設(shè)備130的投入產(chǎn)出。在一具體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備130具有能夠基本上滿足電負(fù)載166至少十二 小時(shí)內(nèi)的功率消耗的存儲(chǔ)容量。有了這一存儲(chǔ)容量，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料 基能源轉(zhuǎn)換器104可配置成輸出電能的數(shù)量滿足電負(fù)載166的平均功率消耗，但是小于滿 足電負(fù)載166的峰值功率消耗所需要的數(shù)量。這就提高了系統(tǒng)100的整體效率，降低了系 統(tǒng)100的總體支出。判斷模塊204可主動(dòng)或被動(dòng)平衡電能的供應(yīng)。例如，每一燃料基能源轉(zhuǎn)換器104 和電能存儲(chǔ)設(shè)備130都可以并行結(jié)構(gòu)進(jìn)行電連接，這樣，判斷模塊204通過(guò)控制電能產(chǎn)生的 多少在兩者之間被動(dòng)平衡傳輸給電負(fù)載166的電能。判斷模塊204在高負(fù)載時(shí)和轉(zhuǎn)換滯后 期間消耗電能存儲(chǔ)設(shè)備130，而在低負(fù)載時(shí)對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備130充電，由此平衡電能。在一 具體實(shí)施例中，判斷模塊204通過(guò)操作動(dòng)力/能源接口 158的開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換器等等主動(dòng)平衡電 能的供應(yīng)。判斷模塊204可通過(guò)控制轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128來(lái)控制燃料基能源轉(zhuǎn)換器104所提供 的電能。例如，有了化學(xué)氫化物轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128，判斷模塊204可調(diào)節(jié)加入到化學(xué)氫化物 中的水的額度。根據(jù)電負(fù)載166的要求、系統(tǒng)100的自身消耗和電能存儲(chǔ)設(shè)備130的充電 幅度/功率電平的狀態(tài)，判斷模塊204確定和控制從燃料基能源轉(zhuǎn)換器104中釋放出多少 電力，以便負(fù)載166的(長(zhǎng)期的)電力需求和系統(tǒng)自身的消耗得到滿足，并且可以保持電能 存儲(chǔ)設(shè)備130的充電幅度為合乎需要的閾值。在又一具體實(shí)施例，根據(jù)來(lái)自能源傳感器126、能源轉(zhuǎn)換器傳感器116、127和電力 傳感器131的通信信號(hào)，判斷模塊204利用轉(zhuǎn)換裝置平衡傳輸?shù)诫娯?fù)載166的電能。判斷
19模塊204通過(guò)發(fā)送控制信號(hào)給電連接到一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器、非燃料基能源轉(zhuǎn)換 器和/或儲(chǔ)能裝置的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)，來(lái)平衡電能。在一具體實(shí)施例中，如上所述，開(kāi)關(guān)設(shè) 置于動(dòng)力/能源接口 158的內(nèi)部。在一具體實(shí)施例中，控制信號(hào)為脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，而 開(kāi)關(guān)為脈寬調(diào)制控制的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFETs)。在又一具體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備130與直流-直流變換器132的輸出直接相 連接，以便負(fù)載166的短期的大功率的需求可以得到即時(shí)滿足，而且系統(tǒng)100可以給負(fù)載 166提供比一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104能夠提供的最大運(yùn)行容量高得多的功率輸 出。直流-直流變換器132從非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn)換器104中以 可控制的額度提取電力，這樣，發(fā)電得到最優(yōu)化，并且不會(huì)斷開(kāi)。在又一具體實(shí)施例中，判斷模塊204還包括可根據(jù)能源轉(zhuǎn)換器102、104和/或電 能存儲(chǔ)設(shè)備130的優(yōu)先次序，平衡電能的優(yōu)化模塊208。優(yōu)化可以是經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化、能量轉(zhuǎn) 換成本的優(yōu)化、能量轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)化、環(huán)境的優(yōu)化、能量轉(zhuǎn)換滯后的優(yōu)化、剩余燃料的優(yōu)化、 安全優(yōu)化、前述優(yōu)化的組合，等等。根據(jù)用戶輸入或根據(jù)來(lái)自傳感器116、126、127、131的讀 數(shù)，優(yōu)化可以是靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的。優(yōu)化可建立在一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)的或統(tǒng)計(jì)的曲線上。響應(yīng)于 較高優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)換器或裝置輸出電力的下降，較高優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)換器或裝置的轉(zhuǎn)換滯后，負(fù)載166 的電力需求增加，等等，優(yōu)化模塊208可通過(guò)增加來(lái)自較低優(yōu)先級(jí)的轉(zhuǎn)換器或裝置的電力， 來(lái)平衡電能。在一具體實(shí)施例中，當(dāng)電負(fù)載166超過(guò)系統(tǒng)100能夠產(chǎn)生的電力時(shí)，優(yōu)化模塊 208斷開(kāi)電負(fù)載166與系統(tǒng)100的連接。在一具體實(shí)施例中，在電源的優(yōu)化過(guò)程中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的優(yōu)先級(jí)比 電能存儲(chǔ)設(shè)備130的優(yōu)先級(jí)要高，而電能存儲(chǔ)設(shè)備130的優(yōu)先級(jí)又比燃料基能源轉(zhuǎn)換器104 的優(yōu)先級(jí)更高。例如，電源的優(yōu)化包括非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102具有高優(yōu)先級(jí)、電能存儲(chǔ)設(shè) 備130具有中優(yōu)先級(jí)和燃料基能源轉(zhuǎn)換器104具有低優(yōu)先級(jí)。在這一優(yōu)化方案中，優(yōu)化模 塊208首先從非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102輸送電力給負(fù)載166，這樣，不可控制的電力源不會(huì) 被浪費(fèi)。如果非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102輸送的電力不能滿足電負(fù)載166的需求，優(yōu)化模塊 208就從電能存儲(chǔ)設(shè)備130中輸送電力到電負(fù)載166中。如果電負(fù)載166具有比非燃料基 能源轉(zhuǎn)換器102和儲(chǔ)能裝置130所能提供的更高的消耗，優(yōu)化模塊208就從燃料基能源轉(zhuǎn) 換器104輸送電力給電負(fù)載166，或者給電能存儲(chǔ)設(shè)備130進(jìn)行再充電，這樣它們就滿足電 負(fù)載166。在一具體實(shí)施例中，判斷模塊204包括一用戶超越模塊210。在一具體實(shí)施例中， 用戶超越模塊210根據(jù)用戶的輸入，超越優(yōu)化模塊208的電力源的優(yōu)先級(jí)。用戶的輸入來(lái) 自鍵區(qū)152、計(jì)算機(jī)通信接口 156，或通過(guò)能源接口端口 160、162直接來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn) 換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或電能存儲(chǔ)設(shè)備130，或來(lái)自其它的來(lái)源。在一具體實(shí)施例中，判斷模塊204包括能源儲(chǔ)存模塊212。在一具體實(shí)施例中，能 源儲(chǔ)存模塊212存儲(chǔ)來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的過(guò)剩電 力，作為備用能源形式。如上所述，備用能源形式可被儲(chǔ)存在備用儲(chǔ)能裝置119中。響應(yīng)于 判斷模塊204所做的判定，即，來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102和/或燃料基能源轉(zhuǎn)換器104 的電力滿足電負(fù)載166，而且電能存儲(chǔ)設(shè)備130的功率電平滿足預(yù)定的閾電平，能源儲(chǔ)存模 塊212將過(guò)剩的電力存儲(chǔ)為備用能源形式。能源儲(chǔ)存模塊212可使得一個(gè)或多個(gè)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104將過(guò)剩的電力轉(zhuǎn)換為另一種能源形式，例如，燃料、熱能、化學(xué)能或勢(shì)能。例如，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104利用過(guò)剩 的電力通過(guò)電解將水轉(zhuǎn)換為氫氣，將氫氣存儲(chǔ)在備用儲(chǔ)能裝置119中。在又一實(shí)施例中，燃 料基能源轉(zhuǎn)換器104利用過(guò)剩的電力來(lái)加熱水，利用隨后的熱水和/或蒸汽通過(guò)微型汽輪 機(jī)產(chǎn)生電力，余熱再生，與集熱器/集電器連接，促進(jìn)氫氣的還原反應(yīng)，以及其它方面。在另 一個(gè)例子中，燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器104利用過(guò)剩的電力來(lái)卷 繞或壓縮彈簧、來(lái)泵送液體/提升物體到高處，或者執(zhí)行其他的可以今后轉(zhuǎn)變成電力的存 儲(chǔ)勢(shì)能的方式。在一具體實(shí)施例中，判斷模塊204包括一預(yù)測(cè)模塊214。在一具體實(shí)施例中，根據(jù) 電負(fù)載166的從前的或歷史的功率消耗，預(yù)測(cè)模塊214對(duì)即將出現(xiàn)的電負(fù)載166的功率消 耗做出預(yù)測(cè)。例如，功率使用圖形可以被跟蹤，并用來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)載將超過(guò)選定的能級(jí)的時(shí)間周 期。在一具體實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)模塊214可調(diào)節(jié)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104產(chǎn)生的電力 和/或燃料。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，預(yù)測(cè)模塊214配置成根據(jù)從前的或歷史的輸出功 率能級(jí)，類似地預(yù)測(cè)非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的輸出功率能級(jí)。例如，風(fēng)力轉(zhuǎn)換器104在一 天的不同時(shí)間或一年的在不同時(shí)期可產(chǎn)生更多動(dòng)力。預(yù)測(cè)模塊214因此會(huì)檢測(cè)電負(fù)載166 和/或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102中的圖形。圖形的實(shí)例包括在每日的某時(shí)間開(kāi)動(dòng)一儀器或 裝置，記錄光伏電池110在日落時(shí)電力能級(jí)的下降和在日出時(shí)電力能級(jí)的相應(yīng)上升，或記 錄其他有規(guī)律的圖形。在一具體實(shí)施例中，調(diào)節(jié)模塊206通過(guò)一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)控制能源轉(zhuǎn)換器104， 這樣來(lái)自傳感器116、126、127、131的監(jiān)控模塊202接收到的通信信號(hào)滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定 的閾值。響應(yīng)于判斷模塊204所做的判定，S卩，來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電力不滿足電 負(fù)載166設(shè)定的電負(fù)載閾值，和/或電能存儲(chǔ)設(shè)備130的功率電平不滿足預(yù)定的閾電平，調(diào) 節(jié)模塊206利用控制信號(hào)調(diào)節(jié)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104輸出的電力。根據(jù)電力輸出與當(dāng)前的電負(fù)載166或者預(yù)計(jì)的電負(fù)載比較，調(diào)節(jié)模塊206向上或 向下調(diào)節(jié)(增加或減少)電力輸出。為了增加電力輸出，調(diào)節(jié)模塊206向燃料基能源轉(zhuǎn)換 器104發(fā)出信號(hào)，在更高的輸出功率下運(yùn)行，以便每分鐘產(chǎn)生更多電力?！案叩妮敵龉β省?的含義根據(jù)燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的類型會(huì)發(fā)生變動(dòng)，例如，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)而言，增加輸出功 率可以通過(guò)增加引擎的每分鐘轉(zhuǎn)速(RPMS)來(lái)完成，對(duì)于油箱能源轉(zhuǎn)換器104引擎而言，增 加輸出功率可以通過(guò)增加傳輸至油箱的氫氣的流速來(lái)完成。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，首先， 某些燃料基能源轉(zhuǎn)換器104具有或不具有增加或降低電力輸出功率的能力，其次，增加或 降低電力輸出功率的因素會(huì)在各燃料基能源轉(zhuǎn)換器104之間發(fā)生變動(dòng)。針對(duì)描述的這一情 形，調(diào)節(jié)模塊206配置成考慮這些變化，并發(fā)送信號(hào)給燃料基能源轉(zhuǎn)換器104，由此調(diào)節(jié)電 力輸出功率。類似地，為了降低電力輸出功率，調(diào)節(jié)模塊206可發(fā)送信號(hào)給燃料基能源轉(zhuǎn)換器 104，在較低速度或流量下運(yùn)行，或者甚至讓某些燃料基能源轉(zhuǎn)換器104下線(即，完全停 機(jī))，以便每分鐘產(chǎn)生更少的電力。電負(fù)載閾值限定了觸發(fā)調(diào)節(jié)模塊206對(duì)電力輸出功率做 出增加或減少這樣的調(diào)整的一個(gè)電力輸出功率。電負(fù)載閾值可以包括與電負(fù)載166的數(shù)值 相等的一個(gè)數(shù)值，或者小于電負(fù)載166的數(shù)值。可選擇地，或另外地，電負(fù)載閾值可以包括 電負(fù)載166的數(shù)值的一個(gè)比值。在一具體實(shí)施例中，調(diào)節(jié)模塊206發(fā)送控制信號(hào)給轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128。控制信號(hào)可以是給金屬氧化物半導(dǎo)體(M0S)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的脈寬調(diào)制信號(hào)或其他給轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128 的控制信號(hào)。在一具體實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128可以響應(yīng)于來(lái)自調(diào)節(jié)模塊206的控制 信號(hào)，通過(guò)燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124增加或減少主要燃料的生產(chǎn)。在又一具體實(shí)施例中， 轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128可以響應(yīng)于來(lái)自調(diào)節(jié)模塊206的控制信號(hào)，通過(guò)燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、 124增加或減少發(fā)電量。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128可以響應(yīng)于來(lái)自調(diào)節(jié) 模塊206的控制信號(hào)，可以增加來(lái)自燃料基能源118、122的主要燃料或次要燃料的輸出量。在一具體實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128可對(duì)泵的轉(zhuǎn)速變化、冷卻系統(tǒng)的調(diào)整、閥門 的打開(kāi)或關(guān)閉、或者其它的轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128的調(diào)整作出響應(yīng)。例如，調(diào)節(jié)模塊206發(fā)送控 制信號(hào)給轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128，其配置成響應(yīng)于來(lái)自能源轉(zhuǎn)換器傳感器127、監(jiān)控模塊202中 的一個(gè)的氫氣壓力讀數(shù)等于或低于一預(yù)定的“低壓”閾值，而增加泵送入化學(xué)氫化物中的水 量、增加傳輸給電解系統(tǒng)的電力，或者增加氫氣罐流出的氫氣流，閾值可以是目標(biāo)燃料來(lái)源燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124的壓強(qiáng)，燃料基能源轉(zhuǎn)換器 120、124的安全轉(zhuǎn)換溫度，燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124的目標(biāo)電力輸出功率，電能存儲(chǔ)設(shè)備 130的目標(biāo)能量?jī)?chǔ)存數(shù)量，等等。在一具體實(shí)施例中，閾值反映了轉(zhuǎn)換器優(yōu)先級(jí)閾值可以是 靜態(tài)的，或者根據(jù)電力負(fù)載166、電能存儲(chǔ)設(shè)備130的充電狀態(tài)，等等，可以是動(dòng)態(tài)的，在一 具體實(shí)施例中，閾值包括具有電力需求的轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128的數(shù)學(xué)的或者統(tǒng)計(jì)的曲線，其 通過(guò)坐標(biāo)示出轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128的狀態(tài)、速度、定額等等，或者傳感器116、126、127、131的 閾值。在一具體實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)設(shè)備130的閾值可建立在燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的 動(dòng)力轉(zhuǎn)換滯后的基礎(chǔ)上。例如，如果燃料基能源轉(zhuǎn)換器104具有十分鐘的能量轉(zhuǎn)換滯后，電 能存儲(chǔ)設(shè)備130的閾值可被如下計(jì)算或確定，使得當(dāng)閾值到達(dá)時(shí)，電能存儲(chǔ)設(shè)備130還具有 充足的電力，滿足電負(fù)載166至少一分鐘或數(shù)分鐘。例如，如果已知在燃料基能源轉(zhuǎn)換器 104開(kāi)始給它們充電之前，電能存儲(chǔ)設(shè)備130的功率電平可能下降到50%或更低，閾值可以 設(shè)置在60%。后附的示意性流程圖通常作為邏輯流程圖進(jìn)行闡述。因而，描述的次序和標(biāo)記的 步驟表現(xiàn)為本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)施例。與所述的方法的一個(gè)或多個(gè)步驟、或部分步驟 在功能、邏輯、或效果方面相當(dāng)?shù)钠渌襟E和方法也能構(gòu)思出來(lái)。另外，所采用的格式與符 號(hào)用于解釋方法的合乎邏輯的步驟，并應(yīng)理解為并非對(duì)方法的保護(hù)范圍的限制。雖然流 程圖中采用了各種箭頭類型和線條類型，它們應(yīng)該理解為不是對(duì)相應(yīng)方法的保護(hù)范圍的限 制。甚至，可以用一些箭頭或其他的連接符號(hào)只指示方法的邏輯流程。例如，一個(gè)箭頭可能 指示在所述方法列舉的步驟之間的未明確的持續(xù)時(shí)間的等待期或監(jiān)控期。另外，一具體的 方法的次序可以是，也可不是嚴(yán)格地對(duì)應(yīng)所示的相應(yīng)步驟的次序。圖3圖示了用于管理電力的生產(chǎn)和利用的方法300。在一具體實(shí)施例中，系統(tǒng)100 執(zhí)行302 —啟動(dòng)循環(huán)。響應(yīng)于用戶輸入，例如，按鈕按壓、開(kāi)關(guān)翻轉(zhuǎn)、另一用戶輸入，或響應(yīng) 于計(jì)時(shí)器或其他的狀態(tài)改變，系統(tǒng)100啟動(dòng)302。執(zhí)行302啟動(dòng)循環(huán)可包括執(zhí)行一個(gè)或多 個(gè)自我檢測(cè)，包括檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130的充電狀態(tài)，一個(gè)或多個(gè)燃料基能源 118、122的填充狀態(tài)，能源傳感器126、能源轉(zhuǎn)換器傳感器116、127和電力傳感器131的讀 數(shù)，等等。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，執(zhí)行302啟動(dòng)循環(huán)可包括執(zhí)行多個(gè)可能的啟動(dòng)循環(huán)中的 一個(gè)，例如一正常啟動(dòng)循環(huán)、一快速啟動(dòng)循環(huán)，等等。在啟動(dòng)循環(huán)的執(zhí)行302期間，判斷模塊204可平衡傳輸給負(fù)載166的電力，這樣，在一個(gè)或多個(gè)燃料基能量變換器104的轉(zhuǎn)換滯后 期間，電力能滿足負(fù)載166的電力需求量。在一具體實(shí)施例中，監(jiān)控模塊202接收304來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器116、126、127、 131的通信信號(hào)。判斷模塊204確定306通信信號(hào)是否滿足一個(gè)或多個(gè)閾值。判斷模塊204 也可計(jì)算動(dòng)態(tài)的閾值。如果判斷模塊204判定306 —個(gè)或多個(gè)通信信號(hào)不滿足閾值，判斷模塊204可以 在非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或電能存儲(chǔ)設(shè)備130兩兩之間，平 衡314傳輸給負(fù)載166的電力。平衡314可以一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器優(yōu)化、轉(zhuǎn)換滯后、電力狀 態(tài)等等為基礎(chǔ)。平衡314包括增加或減少由非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器 104、電能存儲(chǔ)設(shè)備130和/或其他電力來(lái)源傳輸給負(fù)載166的電力的份額。在一具體實(shí)施 例中，判斷模塊204可在整個(gè)方法300中，平衡314傳輸給負(fù)載166的電力。如果判斷模塊204判定306 —個(gè)或多個(gè)通信信號(hào)不滿足閾值，調(diào)節(jié)模塊206就發(fā) 送312 —個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)給一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)128。一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)可配置 成在閾值范圍內(nèi)生成不滿足閾值的通信信號(hào)，例如增加燃料基能源118、122輸出的燃料、 增加燃料基能源轉(zhuǎn)換器120、124由次要燃料轉(zhuǎn)換的主要燃料、降低溫度、增加燃料基能源 轉(zhuǎn)換器120、124生產(chǎn)的電力，等等。如果判斷模塊204判定306通信信號(hào)滿足閾值，控制器200就判定308系統(tǒng)100 是否已經(jīng)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。響應(yīng)于定時(shí)器、系統(tǒng)錯(cuò)誤條件、安全風(fēng)險(xiǎn)或其它系統(tǒng)的狀態(tài)變化， 控制器200可根據(jù)用戶輸入，例如按鈕按壓、開(kāi)關(guān)翻轉(zhuǎn)、其它的用戶輸入來(lái)判定308系統(tǒng)100 是否停機(jī)。如果控制器200判定308系統(tǒng)100要停機(jī)，系統(tǒng)100就執(zhí)行310停機(jī)循環(huán)。執(zhí)行 310停機(jī)循環(huán)可包括一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)凈化、冷卻循環(huán)、自我測(cè)試等等。在一具體實(shí)施例中，執(zhí) 行310停機(jī)循環(huán)包括對(duì)一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130充電。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，執(zhí)行 310停機(jī)循環(huán)可包括執(zhí)行多個(gè)可能的停機(jī)循環(huán)中的一個(gè)，例如一正常停機(jī)循環(huán)、一快速停機(jī) 循環(huán)，等等。判斷模塊204可在停機(jī)循環(huán)的執(zhí)行310期間平衡電力，這樣電力就不會(huì)傳輸給 負(fù)載166，但是會(huì)傳輸給一個(gè)或多個(gè)電能存儲(chǔ)設(shè)備130。這樣可給電能存儲(chǔ)設(shè)備130充電， 并利用來(lái)自燃料基能源118、122的過(guò)剩燃料，而不會(huì)浪費(fèi)燃料。圖4圖示了用于管理電力的生產(chǎn)和利用的方法400。在一具體實(shí)施例中方法400 基本上類似于前述的圖3中的方法300。在一具體實(shí)施例中，如上所述，系統(tǒng)100執(zhí)行402 一啟動(dòng)循環(huán)。在一具體實(shí)施例中，監(jiān)控模塊202接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器116、126、127、 131的通信信號(hào)404。通信信號(hào)包括非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102、燃料基能源轉(zhuǎn)換器104、電能 存儲(chǔ)設(shè)備130和/或電負(fù)載166的功率電平或功率電平信息。判斷模塊204判定406來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的電力是否滿足電負(fù)載166。 如果判斷模塊204判定406來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的電力不滿足電負(fù)載166，判斷 模塊就判定408電能存儲(chǔ)設(shè)備130的電力能級(jí)是否低于預(yù)定的閾電平。如果電能存儲(chǔ)設(shè)備 130的功率電平低于預(yù)定的閾電平，調(diào)節(jié)模塊206增加410來(lái)自燃料基能源轉(zhuǎn)換器104的 電力，并對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備130充電418，方法400繼續(xù)進(jìn)行停機(jī)判定步驟422。如果判斷模 塊204判定408電能存儲(chǔ)設(shè)備130的功率電平不低于預(yù)定的閾電平，則方法400繼續(xù)進(jìn)行 停機(jī)判定步驟422。如果判斷模塊204判定406來(lái)自非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102的電力滿足電負(fù)載166，那么能源儲(chǔ)存模塊212就接著判定電能存儲(chǔ)設(shè)備130的功率電平是否高于預(yù)定的設(shè)置點(diǎn)。 設(shè)置點(diǎn)包括電能存儲(chǔ)設(shè)備130的最佳或目標(biāo)功率電平/充電能級(jí)。設(shè)置點(diǎn)的實(shí)例包括80%、 90%,95%,或其他功率電平。如果能源存儲(chǔ)模塊212判定412電能存儲(chǔ)設(shè)備130不大于預(yù)定的設(shè)置點(diǎn)，調(diào)節(jié)模 塊206利用非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102產(chǎn)生的過(guò)剩電力對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備130充電418，接著方 法400繼續(xù)進(jìn)行停機(jī)判定步驟422。如果能源儲(chǔ)存模塊212判定412電能存儲(chǔ)設(shè)備130的功率電平/充電能級(jí)大于設(shè) 置點(diǎn)，能源儲(chǔ)存模塊212判定414備用儲(chǔ)能裝置119是否處于飽和。如果能源儲(chǔ)存模塊212 判定414備用儲(chǔ)能裝置119是飽和的，那么能源儲(chǔ)存模塊212判定416電能存儲(chǔ)設(shè)備130 是否處于飽和，如果它們不是飽和的，調(diào)節(jié)模塊206可對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備130充電。如果能源儲(chǔ)存模塊212判定414備用儲(chǔ)能裝置119是不飽和的，那么調(diào)節(jié)模塊206 就驅(qū)使燃料基能源轉(zhuǎn)換器104和/或非燃料基能源轉(zhuǎn)換器102利用過(guò)剩的電力，生產(chǎn)備用 能源形式，例如燃料和/或勢(shì)能，并儲(chǔ)存到備用儲(chǔ)能裝置119中?？刂破?00判定422系統(tǒng) 100是否已經(jīng)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。如果控制器200判定422系統(tǒng)100要停機(jī)，系統(tǒng)100就執(zhí)行 424停機(jī)循環(huán)。本發(fā)明可在不脫離其精神實(shí)質(zhì)或基本特征的基礎(chǔ)上以其他具體的形式展示出來(lái)。 所述的具體實(shí)施例應(yīng)該從整體上被認(rèn)為只是作為說(shuō)明性的而非限制性的實(shí)例。因此，本發(fā) 明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要求來(lái)主張，而不是前面的描述。在權(quán)利要求的等同的意義和 范圍內(nèi)的全部變化都將被包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種管理電力的生產(chǎn)及利用的裝置，該裝置包括監(jiān)控模塊，配置成接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)，該信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平信息，和電負(fù)載的功率電平信息；判斷模塊，配置成比較各信號(hào)，以判定來(lái)自一個(gè)或多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的電能是否滿足電負(fù)載；以及調(diào)節(jié)模塊，配置成響應(yīng)于判斷模塊所做的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能不滿足電負(fù)載閾值的判定，來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括能源儲(chǔ)存模塊，配置成響應(yīng)于判斷模塊所做的來(lái) 自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能滿足電負(fù)載的判定，存儲(chǔ)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的過(guò) 剩的電能，作為備用的能源形式。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，能源儲(chǔ)存模塊還配置成，使得一個(gè)或多個(gè)能 源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)能源轉(zhuǎn)換器將次要燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料，而主要燃料包括了備用能 源形式。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，備用能源形式選自由氫氣、熱能、化學(xué)能和 勢(shì)能組成的群。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，能源儲(chǔ)存模塊還配置成響應(yīng)于基本上完全 備用的儲(chǔ)能裝置，對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備充電。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括優(yōu)化模塊，配置成根據(jù)動(dòng)力源/能源的優(yōu)先次序， 平衡傳輸給電負(fù)載的電力供應(yīng)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器包括燃料基能源轉(zhuǎn) 換器和非燃料基能源轉(zhuǎn)換器，且在電源的優(yōu)先次序中，非燃料基能源轉(zhuǎn)換器的優(yōu)先級(jí)比電 能存儲(chǔ)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)要高，而電能存儲(chǔ)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)又比燃料基能源轉(zhuǎn)換器的優(yōu)先級(jí)更 尚ο
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，電源的優(yōu)先次序根據(jù)能量轉(zhuǎn)換成本、能量轉(zhuǎn) 換效率和能量轉(zhuǎn)換滯后中的一個(gè)或多個(gè)因素進(jìn)行選擇，用戶超越模塊配置成根據(jù)用戶輸入 超越電源的優(yōu)先次序。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括預(yù)測(cè)模塊，配置成根據(jù)歷史的電負(fù)載的功率消耗， 預(yù)測(cè)將來(lái)的電負(fù)載的功率消耗，而且其中的判斷模塊還配置成根據(jù)預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)來(lái)自一個(gè)或多 個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電能。
10.一種管理電力的生產(chǎn)及利用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器，均配置成將能源轉(zhuǎn)換為電力；電能存儲(chǔ)設(shè)備，配置成存儲(chǔ)并供應(yīng)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的電力/電能；一個(gè)或多個(gè)傳感器，測(cè)量電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平/能級(jí)，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的 功率電平/能級(jí)，以及與一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器和電能存儲(chǔ)設(shè)備相連接的電負(fù)載的功率電 平；控制器，配置成判定一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平是否滿足電負(fù)載，以及電能存 儲(chǔ)設(shè)備的功率電平是否滿足預(yù)定的閾電平，并響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平不 滿足電負(fù)載，以及電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平?jīng)]能滿足預(yù)定的閾電平的判定，增加一個(gè)或多 個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的功率電平；以及電力接口，配置成與一個(gè)或多個(gè)傳感器、與電能存儲(chǔ)設(shè)備和控制器電連接。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，信號(hào)還包括一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的能 源狀態(tài)和產(chǎn)生電力/電能的勢(shì)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)電電勢(shì)包括由一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器 產(chǎn)生的氫氣的測(cè)量氣壓。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)是 非燃料基能源轉(zhuǎn)換器，該非燃料基能源轉(zhuǎn)換器選自光伏電池、風(fēng)輪機(jī)、水輪機(jī)、地?zé)嵴羝?機(jī)、太陽(yáng)聚光器和余熱發(fā)電機(jī)組成的群。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)是 燃料基能源轉(zhuǎn)換器，該燃料基能源轉(zhuǎn)換器選自燃料電池、微型汽輪機(jī)系統(tǒng)、氫重整裝置、氫 電解系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組成的群。
15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，電力接口包括一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化端口，每 一標(biāo)準(zhǔn)化端口配置成傳輸來(lái)自相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)的可插接的連接器 的通信信號(hào)和電能，并可拆卸地將相應(yīng)的可插接的連接器連接至電力接口。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制器還配置成接收定制的能源轉(zhuǎn)換器 類型定義，并相應(yīng)于定制的能源轉(zhuǎn)換器類型定義來(lái)控制能源轉(zhuǎn)換器。
17.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)包 括可折疊的結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)配 置成將次要燃料轉(zhuǎn)換為主要燃料。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，次要燃料選自由水和碳?xì)浠衔锝M成的 群，并且主要燃料包括氫。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，次要燃料包括化學(xué)氫化物，且主要燃料包 括氫。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，化學(xué)氫化物包括固態(tài)無(wú)水化學(xué)氫化物反 應(yīng)物和活化劑。
22.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，電能存儲(chǔ)設(shè)備包括一蓄能容器，其配置成 基本上滿足至少十二小時(shí)的電負(fù)載的功率消耗，并且進(jìn)一步地，一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器配 置成輸出的電力量滿足電負(fù)載的平均功率消耗，但小于電負(fù)載的峰值功率消耗。
23.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有計(jì)算機(jī)可用的 程序代碼，該程序代碼可被運(yùn)行來(lái)執(zhí)行管理電力/電能的產(chǎn)生及利用的操作，計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品的該操作包括接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)，信號(hào)包括電能存儲(chǔ)設(shè)備的電平/能級(jí)信息、一個(gè) 或多個(gè)氫基能源轉(zhuǎn)換器的功率電平/能級(jí)信息、氫氣存儲(chǔ)裝置的壓力級(jí)信息和電負(fù)載的功 率電平/能級(jí)信息；判定來(lái)自一個(gè)或多個(gè)氫基能源轉(zhuǎn)換器的電力/電能是否滿足電負(fù)載；判定電能存儲(chǔ)設(shè)備的能級(jí)是否滿足預(yù)定的閾電平；根據(jù)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)氫基能源轉(zhuǎn)換器的電力/電能不滿足電負(fù)載的判定，以及電能存 儲(chǔ)設(shè)備的能級(jí)不滿足預(yù)定的閾電平的判定，增加氫氣產(chǎn)生裝置的氫氣產(chǎn)生量。
24.如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括響應(yīng)于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)氫基能源轉(zhuǎn) 換器的電力滿足電負(fù)載的判定，以及電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平/能級(jí)滿足預(yù)定的閾電平的 判定，存儲(chǔ)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器的多余的電力/電能，作為備用能源形式，還包括響 應(yīng)于完全備用的儲(chǔ)能裝置，對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備充電。
25.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括響應(yīng)于電能存儲(chǔ)設(shè)備不滿足預(yù)定的 閾電平的判定，對(duì)電能存儲(chǔ)設(shè)備充電。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種管理混合電力的產(chǎn)生及利用的裝置、系統(tǒng)及其方法。監(jiān)控模塊202接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器116的信號(hào)。這些信號(hào)包含電能存儲(chǔ)設(shè)備的功率電平信息、一個(gè)或多個(gè)能源轉(zhuǎn)換器102/104的功率電平信息和電負(fù)載的功率電平信息。判斷模塊204比較各信號(hào)以判定來(lái)自能源轉(zhuǎn)換器102/104的電力是否滿足電負(fù)載。調(diào)節(jié)模塊206響應(yīng)于判斷模塊204所做的來(lái)自能源轉(zhuǎn)換器102/104的電力不滿足電負(fù)載閾值的判定，來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)自能源轉(zhuǎn)換器102/104的電力。
文檔編號(hào)H01M8/18GK101855769SQ200880108666
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者克里斯·布萊頓, 尤金·尤, 廣德·王, 肯·皮爾森 申請(qǐng)人:特魯麗特公司