BR102015002424B1 - Sistema de célula de combustível, método para operar um sistema de clula de combustõvel, e, meio de armazenagem legível por computador - Google Patents

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Abstract

sistema de célula de combustível, método para operar um sistema de célula de combustível, e, meio de armazenagem legível por computador um sistema e método para operar um sistema de célula de combustível para controlar uma quantidade de degradação para o sistema de célula de combustível. o sistema de célula de combustível é operativo para comutar entre duas ou mais fontes de energia para fornecer energia para uma carga. a comutação é projetada para minimizar degradação de uma célula de combustível do sistema de célula de combustível.

Description

Fundamento
[001] O rendimento de baterias e células de combustível diminui tipicamente devido À degradação impressa sobre a bateria ou célula de combustível durante utilização. A degradação de uma célula de combustível ou de uma bateria pode ser provocada por diversas razões. Por exemplo, a degradação de uma bateria ou célula de combustível pode ser provocada por uma mudança de propriedade na bateria ou célula de combustível. Em outro exemplo a degradação de uma bateria ou célula de combustível pode ser provocada por uma perda de um material ativo. Em alguns casos o processo de degradação pode acelerar em temperaturas mais elevadas.
[002] Degradação pode fazer com que uma resistência interna ouimpedância da bateria ou célula de combustível aumente, reduzindo assim o rendimento da bateria ou célula de combustível. Em algumas aplicações degradação pode reduzir desempenho em energia. Em uma porção significativa das situações de descarga, uma retirada de corrente relativamente maior em períodos de tempo crescentes, muitas vezes resulta em níveis relativamente mais elevados de degradação, se tornando crescentemente não reversíveis quando a retirada de corrente aumenta ou o período de tempo de descarga é prolongado.
[003] É com relação a estas e outras considerações que a descriçãoaqui é apresentada.
Sumário
[004] Deveria ser apreciado que este Sumário é fornecido paraintroduzir uma seleção de conceitos em uma forma simplificada, os quais são adicionalmente descritos abaixo na descrição detalhada. Este Sumário não é projetado para ser utilizado para limitar o escopo do tema presente reivindicado.
[005] De acordo com modalidade aqui descrita, um sistema decélula de combustível é fornecido. O sistema de célula de combustível inclui uma primeira fonte de alimentação que compreende um conjunto de célula de combustível operativo para fornecer energia elétrica para uma carga, uma segunda fonte de alimentação operativa para fornecer energia elétrica para a carga e um controlador de célula de combustível acoplado de maneira comunicativa à primeira fonte de alimentação e à segunda fonte de alimentação, e operativo para reduzir um tipo de degradação do conjunto de célula de combustível alternando energia para a carga entre o conjunto de célula de combustível e a segunda fonte de alimentação.
[006] De acordo com outra modalidade descrita aqui, um métodopara operar um sistema de célula de combustível é fornecido. O método inclui receber um mapa de degradação de impedância de célula de combustível para um primeiro conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o mapa de degradação de impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para voltagem e corrente, ajustar um primeiro valor de impedância para o primeiro conjunto de célula de combustível, determinar uma variável de degradação, ajustar um critério de degradação de impedância que corresponde a um parâmetro operativo que provoca uma redução em uma voltagem de saída, corresponde a uma condição que provoca uma redução em uma voltagem de saída ou corresponde a uma medição de uma redução em voltagem de saída, ativar o primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para uma carga, medir a variável de degradação associada com o primeiro conjunto de célula de combustível, calcular um segundo valor de impedância com base na variável de degradação medida e determinar se o segundo valor da impedância está dentro do critério de degradação. Se o segundo valor de impedância está dentro do critério de degradação o método adicionalmente inclui manter o conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga. Se o segundo valor da impedância está fora do critério de degradação, o método adicionalmente inclui ativar uma segunda célula de combustível e um segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e desativar o primeiro conjunto de célula de combustível.
[007] De acordo com adicionalmente outra modalidade descritaaqui, um meio de armazenagem legível por computador com instruções executadas por computador é fornecido, o qual quando executado por um computador faz com que o computador receba um mapa de degradação de impedância de célula de combustível para um primeiro conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o mapa de degradação de impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para voltagem e corrente, ajuste um primeiro valor da impedância para o primeiro conjunto de célula de combustível, determine uma variável de degradação, ajuste um critério de degradação de impedância que corresponde a um parâmetro operacional que provoca uma redução em uma voltagem de saída, corresponde a uma condição que provoca uma redução em uma voltagem de saída ou corresponde a uma medição de uma redução em voltagem de saída, ative o primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para uma carga, meça a variável de degradação associada com o primeiro conjunto de célula de combustível, calcule o segundo valor de impedância com base na variável de degradação medida e determine se o segundo valor de impedância está dentro do critério de degradação. Se o segundo valor da impedância está dentro do critério de degradação o computador mantém o conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga. Se o segundo valor da impedância está fora do critério de degradação o computador ativa o segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e desativa o primeiro conjunto de célula de combustível.
[008] Os aspectos, funções e vantagens que foram discutidos podemser conseguidos de maneira independente em diversas modalidades da presente descrição, ou podem ser combinados em adicionalmente outras modalidades, outros detalhes das quais podem ser vistos com referência à descrição e desenhos a seguir.
Breve descrição dos desenhos
[009] As modalidades apresentadas aqui se tornarão maiscompletamente entendidas a partir da descrição detalhada e dos desenhos que acompanham, nos quais:
[0010] A figura 1 é um diagrama de circuito esquemático que ilustra um sistema de célula de combustível configurado para gerenciar degradação de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui;a figura 2 é um diagrama de temporização de distribuição de carga que ilustra um exemplo de curva característica de degradação de célula de combustível de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui;a figura 3 é um diagrama de circuito esquemático que ilustra a utilização de conversores para alternar entre conjuntos célula de combustível de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui;a figura 4 é um diagrama de circuito esquemático que ilustra um exemplo de sistema de célula de combustível que utiliza um controlador de descarga de célula de combustível operativo para medir, no mínimo, uma variável de degradação de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui;a figura 5 ilustra uma configuração de uma rotina para minimizar a degradação de conjunto de célula de combustível de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui;a figura 6 é um computador ilustrativo no qual um controlador de descarga de célula de combustível pode ser operado de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui;
[0011] A pluralidade de figuras apresentadas neste Pedido ilustra variações e diferentes aspectos dos conjuntos da presente descrição. Consequentemente, a descrição detalhada sobre cada ilustração irá descrever as diferenças identificadas na ilustração correspondente.
Descrição detalhada
[0012] A descrição detalhada que segue é direcionada a sistemas e métodos para gerenciamento de degradação de célula de combustível que utilizam um controlador de descarga de célula de combustível. O controlador de descarga de célula de combustível, em algumas configurações, alterna energia para uma carga entre dois ou três suprimentos de energia. Em alguns exemplos, suprimentos de energia que alternam podem reduzir ou minimizar a degradação para os dois ou mais suprimentos de energia. A presente descrição é suscetível de modalidade em diversas formas diferentes. Não há intenção em limitar os princípios da presente descrição às modalidades particulares descritas. Na descrição detalhada que segue referências são feitas aos desenhos que acompanham, que formam uma parte dela, e na qual estão mostradas à guisa de ilustração, modalidades específicas ou exemplos.
[0013] Aspectos desta descrição podem ser utilizados em conjunto com diversos tipos de baterias ou células de combustível. Um tipo de célula de combustível é a célula de combustível de óxido sólido. Uma célula de combustível de óxido sólido convencional pode ser construída utilizando genericamente quatro camadas: uma porosa, cerâmica anodo; uma densa, eletrólito cerâmico; uma fina, catodo poroso; e uma metálica, ou interconexão cerâmica. Devido às altas temperaturas muitas vezes necessárias para operar estes tipos de células de combustível, degradação pode ocorrer. Alguns exemplos de tipos de degradação relacionados a células de combustível de óxido sólido incluem, porém não estão limitados a, oxidação de interconexão, deslaminação entre o eletrodo e o eletrólito, destacamento da interface entre a interconexão e o eletrodo, e similares. Outros tipos de fontes de energia podem sofrer dos mesmos tipos de degradação ou outros tipos, dependendo da construção e utilização da fonte de alimentação.
[0014] Deveria ser entendido que a presente descrição não está limitada a qualquer tipo particular de fonte de alimentação, e pode incluir, porém não está limitada a, diversos tipos de baterias e células de combustível. Também deveria ser entendido que a presente descrição não está limitada a qualquer tipo particular de degradação. Fazendo referência agora aos desenhos, nos quais numerais iguais representam elementos iguais através de todas as diversas figuras, aspectos da presente descrição serão apresentados.
[0015] A figura 1 é um diagrama de circuito esquemático que ilustra o sistema de célula de combustível 100 configurado para gerenciar a degradação de acordo com, no mínimo, uma modalidade aqui descrita. O sistema de célula de combustível 100 inclui um conjunto de célula de combustível 102 e um conjunto de célula de combustível 104, que são operativos para quando assim configurados suprir energia elétrica para uma carga 106. O sistema de célula de combustível 100 também inclui um controlador de descarga de célula de combustível 108 em comunicação com um comutador S1 associado com o conjunto de célula de combustível 102 e um comutador S2 associado com o conjunto de célula de combustível 104. Deveria ser entendido que embora dois conjuntos célula de combustível estejam ilustrados na figura 1, mais do que dois conjuntos de célula de combustível podem ser utilizados e é considerado estar dentro do escopo do tema atualmente descrito. Os dois conjuntos de combustível estão ilustrados meramente para finalidades de ilustrar uma configuração do tema presentemente descrito.
[0016] Em algumas configurações o conjunto de célula de combustível 102 ou o conjunto de célula de combustível 104 podem ser construídos de diversos tipos ou categorias de células de combustível que incluem, porém não limitados a hidreto de metal, eletrogalvânica, ácido fólico direto, zinco-ar, microbiana, microbiana de escoamento ascendente, regenerativa, borohidreto direta, membrana de troca de prótons, ácido fosfórico, alta temperatura, óxido sólido, carbonato derretido, e similares.
[0017] Em algumas configurações o conjunto de célula de combustível 102 ou o conjunto de célula de combustível 104 podem ser construídos de uma ou mais células de combustível conectadas em uma configuração em série, em paralelo ou série/paralelo. Diversas células de combustível em um conjunto podem ser utilizadas quando as necessidades de energia são maiores do que o que uma única célula de combustível pode ser capaz de fornecer. Arranjar as células de combustível em diversas configurações pode aumentar a voltagem de saída, corrente, energia, e similares.
[0018] Em adicionalmente outras configurações, ou o conjunto de célula de combustível 102 ou o conjunto de célula de combustível 104 pode ser substituído por um tipo diferente de fonte de alimentação, tal como uma bateria ou célula de fluxo. Deveria ser apreciado que a presente descrição não está limitada em qualquer maneira a qualquer diferenciação particular entre uma célula de combustível e uma bateria, uma vez que ambas podem ser utilizadas de maneira intercambiável dentro do escopo da presente descrição. Além disto, deveria ser entendido que algumas células de combustível podem ser consideradas baterias em algumas configurações, e vice-versa.
[0019] Durante operação, o conjunto de célula de combustível 102 e o conjunto de célula de combustível 104 são ativados e colocados em serviço face a seus respectivos comutadores. Por exemplo, o conjunto de célula de combustível 102 é ativado quando o comutador S1 é fechado criando uma conexão elétrica entre o conjunto de célula de combustível 102 e a carga 106. Em uma maneira similar, o conjunto de célula de combustível 104 é ativado quando o comutador S2 é fechado criando uma conexão elétrica entre o conjunto de célula de combustível 104 e a carga 106. Em algumas configurações o comutador S1 e o comutador S2 podem ser fechados ao mesmo tempo facilitando distribuição cooperativa de energia a partir de ambos, do conjunto de célula de combustível 102 e do conjunto de célula de combustível 104.
[0020] Em alguns exemplos a distribuição de energia é em quantidades de tempo iguais, embora devesse ser entendido que diferentes células de combustível podem ser capazes de fornecer energia em quantidades diferentes. O tempo para comutar entre duas fontes de energia pode ser determinado por meio do valor da impedância em comparação com critérios de degradação. Em alguns casos, quando uma célula de energia está degradando, o tempo entre duas fontes de energia se torna cada vez mais curto devido a um papel da porção de degradação irreversível.
[0021] Durante operação do conjunto de célula de combustível 102 ou do conjunto de célula de combustível 104 degradação pode ocorrer. O tipo e grau de degradação podem depender de diversos fatores tal como o tipo de célula de combustível, velocidade de descarga e temperatura operacional da célula de combustível. A degradação pode aumentar a resistência interna da célula de combustível aumentando assim impedância, e reduzindo o rendimento. Diversos tipos de degradação podem ser categorizados em duas categorias genéricas: não recuperável e recuperável.
[0022] Em uma situação de degradação não recuperável pode ser muito difícil, ou impossível, inverter a degradação de maneira razoável. Um exemplo de degradação não reversível em uma bateria pode ser expansão de partícula de lítio provocada por descarga de corrente. Durante a descarga de uma bateria de íon de lítio sob certas condições, as pelotas de lítio podem inchar devido à troca de íons. O inchaço das pelotas muitas vezes fratura a interface pelota-substrato, reduzindo assim o rendimento da bateria.
[0023] Em uma situação de degradação recuperável o dano à célula de combustível pode ser parcialmente ou completamente recuperável, isto é, reversível. Fgxgtkc ugt gpVgpfkfq swg “fcpq” p«q fi nkokVcfq c fgfbtoc>õgu estruturais tal como quebra de substrato em uma célula de combustível, e pode incluir outros efeitos provocados por saída de corrente que reduz a saída de voltagem da célula de combustível. Por exemplo, em uma célula de combustível baseada em polímero, degradação pode ocorrer na matriz de polímero devido às reações químicas que geram os elétrons para escoamento de corrente. A degradação pode ser uma mudança nas propriedades químicas da matriz de polímero, que reduz sua reatividade química, possivelmente reduzindo saída de corrente.
[0024] Uma porção significativa de dano que pode ser considerada recuperável, pode resultar em degradação não recuperável se os parâmetros operacionais que estão provocando a degradação são deixados sem verificação, por exemplo, corrente de saída é mantida. Em algumas circunstâncias remover a célula de combustível do circuito, isto é, desativar a célula de combustível, pode permitir ao conjunto de célula de combustível recuperar da degradação provocada pela operação da célula de combustível. Dependendo do comprimento e tempo que a célula de combustível está desativada, a célula de combustível pode recuperar parcialmente ou completamente a degradação recuperável provocada pela operação da célula de combustível.
[0025] O controlador de descarga de célula de combustível 108 pode ser operativo para ativar e desativar o conjunto de célula de combustível 102 e o conjunto de célula de combustível 104. Se o conjunto de célula de combustível 102 e o conjunto de célula de combustível 104 estão operando em um modo alternado, enquanto o conjunto de célula de combustível 102 está ativado o conjunto de célula de combustível 104 está desativado, ilustrado pelo fluxograma corrente 110. O controlador de descarga de célula de combustível 108 pode fazer com que o comutador S1 feche, conectando eletricamente o conjunto de célula de combustível 102 à carga 106 e fornecendo energia para a carga. Em uma maneira diferente, o controlador de descarga de célula de combustível 108 pode fazer com que o comutador S2 abra, desativando o conjunto de célula de combustível 104.
[0026] Dependendo da configuração do controlador de célula de combustível 108, o controlador de célula de combustível 108 pode ativar e desativar o conjunto de célula de combustível 102 e o conjunto de célula de combustível 104 em uma tentativa para reduzir a degradação do conjunto de célula de combustível particular 102 ou 104. O controlador de descarga de célula de combustível 108 pode ser operativo para controlar os comutadores S1 e S2 para remover de serviço a célula de combustível particular.
[0027] Embora esteja mostrado na figura 1 que o controlador de descarga de célula de combustível 108 está em comunicação elétrica com os comutadores S1 e S2, deveria ser entendido que a presente descrição não está limitada a, nem requer tal configuração. Por exemplo, o controlador de descarga de célula de combustível 108 pode ser operativo para transmitir um sinal de controle para outro dispositivo (não mostrado) que pode ser operativo para receber o sinal de controle e abrir ou fechar o comutador apropriado. Além disto, deveria ser entendido que a presente descrição não está limitada a, nem requer comutadores físicos, uma vez que diversas configurações da presente descrição podem implementar comutadores lógicos e adicionalmente deveriam ser consideradas dentro do escopo da presente descrição.
[0028] O controlador de descarga de célula de combustível 108 pode ser configurado para abrir ou fechar os comutadores S1 e S2 com base em diversos fatores. Por exemplo, o controlador de descarga de célula de combustível 108 pode ser configurado para abrir ou fechar o comutador S1 ou o comutador S2 com base em condições operacionais, tal como o nível de saída de corrente da célula de combustível, ou uma diminuição ou aumento em voltagem da célula de combustível, uma temperatura da célula de combustível, um momento no qual a célula de combustível foi ativa, e similar.
[0029] O controlador de descarga de célula de combustível 108 pode ser também configurado para abrir ou fechar o comutador S1 e o comutador S2 com base em outros fatores tal como o tipo da célula de combustível, uma capacidade medida ou calculada da célula de combustível para suportar diversos tipos de degradação, a construção da célula de combustível, a idade da célula de combustível, e similares. O controlador de descarga de célula de combustível 108 pode ser configurado para utilizar um ou mais fatores que incluem, porém não limitados aos fatores listados acima.
[0030] A figura 2 é um diagrama de temporização de distribuição de carga que ilustra um exemplo de curva característica de degradação de célula de combustível 200 do conjunto de célula de combustível 102 para uma retirada de cottgpVg eqpuVcpVg fg “K” C ewtvc ectceVgtíuVkec fg fgitcfc>«q fg célula de combustível 200 tem uma curva de degradação não controlada 202 e uma curva de degradação gerenciada 204. A curva de degradação não controlada 202 é utilizada para mostrar os efeitos de degradação sem gerenciamento de degradação. A curva característica de degradação de célula fg eqodwuVívgn 422 Vgo eqoq gkzq [ “ociPkVwfg fg fgitcfc>«q” g gkzq Z g fg “vgorq”0
[0031] Como mostrado na figura 2, quando o tempo progride e t0 para t1, a curva de degradação não controlada 202 e a curva de degradação gerenciada 204 se superpõem. Porém, quando tempo move do momento t1 para o momento t3 as curvas divergem. A curva de degradação não controlada 202 mostra um aumento contínuo na quantidade de degradação, enquanto a curva de degradação gerenciada 204 mostra um padrão crescente e decrescente. A curva de degradação não controlada 202 é crescente porque isto representa uma célula de combustível constante ou continuamente ativada. Quando a célula de combustível continua a descarregar, a quantidade de degradação continua a aumentar.
[0032] A curva de degradação gerenciada 204 ilustra exemplo de comportamento de degradação quando uma célula de combustível é gerenciada ativando e desativado a célula de combustível. Na figura 2 o comportamento liga/desliga do conjunto de célula de combustível 102 está ilustrado como a carta de escoamento de corrente 206 e o comportamento liga/desliga do conjunto de célula de combustível 104 está ilustrado como a carta de escoamento de corrente 208. No tempo t0-t1, o conjunto de célula de combustível 102 está ativado resultando em uma degradação aumentada e ilustrada em ambas, na curva de degradação não controlada 202 e na curva de degradação gerenciada 204.
[0033] No momento t1, o conjunto de célula de combustível 102 está desativado. No momento t1 a curva de degradação não controlada 202 e a curva de degradação gerenciada 204 começam a divergir. Quando o conjunto de célula de combustível 102 está desativado a degradação recuperável começa a inverter fazendo com que o nível de degradação diminua. A curva de degradação não controlada 202 ilustra a degradação se o conjunto de célula de combustível 102 não estava desativado. O conjunto de célula de combustível 102 é gerenciado por meio da desativação e ativação a partir do momento t1 até o momento t7. Como pode ser observado na figura 2, a curva de degradação gerenciada 204 mostra o nível variável de degradação entre o nível A e o nível B. Dependendo da configuração, a degradação pode ser denominada como sendo gerenciada entre o nível A e o nível B.
[0034] A figura 3 é um diagrama de circuito esquemático que ilustra o sistema de célula de combustível 300 configurado para gerenciar degradação utilizando um ou mais conversores de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui. O sistema de célula de combustível 300 inclui um conjunto de célula de combustível 302 e um conjunto de célula de combustível 304, que são operativos para fornecer energia para uma carga 306. O sistema de célula de combustível 300 também inclui um controlador de descarga de célula de combustível 308 em comunicação com um conversor 310A associado com o conjunto de célula de combustível 302 e um conversor 310B associado com o conjunto de célula de combustível 304.
[0035] Durante operação do sistema de célula de combustível 300 o conjunto de célula de combustível 302 e o conjunto de célula de combustível 304 são ativados e desativados de maneira alternada por meio do controlador de descarga de célula de combustível 308 utilizando o conversor 310A e o conversor 310B, respectivamente. Os conversores 310A ou 310B podem ser tipos de conversores eletrônicos de energia CC para CC ou CC para CA que utilizam quaisquer topologias de conversor existentes. O conversor 310A e o conversor 310B podem ser configurados para receber uma entrada a partir do controlador de descarga de célula de combustível 308 para ativar ou desativar. Como aqui utilizado, um conversor tal como o conversor 310A ou 310B pode ser de qualquer configuração que seja cooperativa para converter corrente contínua que vem dos conjuntos célula de combustível 302 ou 304 para corrente alternada, tal para energizar a carga 306. Em outra configuração o conversor 310A ou 310B pode ser de qualquer configuração que seja operativa para converter corrente contínua que vem dos conjuntos célula de combustível 302 ou 304 para corrente contínua para energizar a carga 306.
[0036] Os conversores 310A, 310B podem ser operativos para serem desativados ou ativados pelo controlador de descarga de célula de combustível 308. Quando desativado, o conversor 310A ou 310B pode não ser energizado para converter corrente contínua a partir do conjunto de célula de combustível para a carga, operando de maneira efetiva como um comutador aberto. Quando ativado, o conversor 310A ou 310B pode ser energizado para converter corrente contínua a partir do conjunto de célula de combustível para a carga, efetivamente operando como um comutador fechado. A ativação e desativação pode ser vista no contexto de uma carta de escoamento de corrente 312. Deveria ser observado que a utilização de um conversor é meramente tomada como exemplo, uma vez que qualquer componente ou operação lógica pode ser utilizada para ativar e desativar o conjunto de célula de combustível 302 ou o conjunto de célula de combustível 304, atuando como um comutador.
[0037] A figura 4 é um diagrama de circuito esquemático que ilustra um exemplo de sistema de célula de combustível 400 que utiliza um controlador de descarga de célula de combustível, operativo para medir no mínimo uma variável de degradação de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui. Como aqui utilizado, uma variável de degradação pode incluir qualquer parâmetro operacional que provoca uma redução na voltagem de saída de um ou mais conjuntos de combustível e indicativo de uma condição que provoca a redução, ou é uma medição da própria redução (por exemplo, voltagem). Por exemplo, e não à guisa de limitação, uma degradação variável pode ser saída de corrente, voltagem, temperatura e tempo. Pode ser benéfico medir variáveis de degradação para reduzir a degradação de célula de combustível.
[0038] O sistema de célula de combustível 400 inclui um conjunto de célula de combustível 402 e um conjunto de célula de combustível 404. O conjunto de célula de combustível 402 e o conjunto de célula de combustível 404 são operativos para fornecer energia para a carga 406. O sistema de célula de combustível 400 também inclui um controlador de descarga de célula de combustível 408. O controlador de descarga de célula de combustível 408 é operativo para ativar ou desativar o conjunto de célula de combustível 402 e o conjunto de célula de combustível 404 fazendo com que os comutadores S1 e S2 respectivamente abram ou fechem.
[0039] Como observado acima, um controlador de descarga de célula de combustível 408 pode receber diversas entradas para determinar quando ativar ou desativar um conjunto de célula de combustível particular. Alguns exemplos fornecidos acima são tempo e temperatura. Outros exemplos fornecidos acima são voltagem da célula de combustível e saída de corrente a partir da célula de combustível. Os exemplos de voltagem e corrente estão ilustrados na figura 4.
[0040] Na figura 4, o controlador de descarga de célula de combustível 408 é operativo para receber como entradas voltagem medida V1 que representa a voltagem do conjunto de célula de combustível 402, voltagem medida V2 que representa a voltagem do conjunto de célula de combustível 404, corrente medida I1 que representa a corrente saída do conjunto de célula de combustível 402, e corrente medida I2 que representa a corrente saída do conjunto de célula de combustível 404. As voltagens V1 e V2 e as correntes I1 e I2 podem representar diversos parâmetros operacionais que são utilizados pelo controlador de descarga de célula de combustível 408 para determinar quando ativar ou desativar o conjunto de célula de combustível 402 e o conjunto de célula de combustível 404.
[0041] O mapa de degradação 410 é um exemplo de um mapa de degradação que pode ser utilizado para determinar o valor de uma variável de degradação como uma entrada para o sistema de célula de combustível 400. Deveria ser entendido que um mapa de degradação 410 é fornecido apenas para finalidades descritivas. Mapas de degradação podem variar dependendo da configuração de um sistema particular a partir do qual os dados são tomados. Em alguns exemplos voltagem e corrente (algumas vezes medidas como velocidade de descarga) e temperatura podem ser medidas para localizar uma impedância correspondente. Em alguns exemplos a impedância pode não ser mapeada. O mapa de degradação 410 tem um eixo X de temperatura e um eixo Y de degradação. Deveria ser entendido que temperatura é meramente um exemplo de uma variável de degradação. Outras variáveis de degradação podem ser incluídas, sejam sozinhas ou em combinação com outras variáveis de degradação, e são consideradas estarem dentro do escopo da presente descrição.
[0042] Quando o conjunto de célula de combustível 402 ou o conjunto de célula de combustível 404 estão desconectados da carga 406, um aparelho de reabastecimento de célula de combustível 412 pode ser utilizado para reabastecer o conjunto de célula de combustível 402 ou o conjunto de célula de combustível 404. Como aqui utilizado, reabastecer significa fornecer um ou mais componentes para o conjunto de célula de combustível 402 ou o conjunto de célula de combustível 404, para permitir ao conjunto de célula de combustível 402 ou ao conjunto de célula de combustível 404 fornecer energia.
[0043] No presente exemplo, a temperatura é uma temperatura interna de uma célula de combustível no conjunto de célula de combustível 402 ou 404 e a degradação é uma impedância interna de uma célula de combustível no conjunto de célula de combustível 402 ou 404. Quando a temperatura aumenta a impedância interna (degradação) aumenta. Neste contexto a temperatura é indicativa de uma condição em uma célula de combustível que pode provocar a degradação de uma célula de combustível. O mapa de degradação 410 pode ser construído utilizando diversos métodos.
[0044] Em um exemplo de utilização do mapa de degradação 410 o sistema de célula de combustível 400 pode ser configurado para preparar para comutar do conjunto de célula de combustível ativa para o conjunto de célula de combustível inativa na temperatura T1, e realizar a comutação na temperatura T2. O sistema de célula de combustível 400 pode também ser configurado para desativar o conjunto de célula de combustível ativa na temperatura T3 a despeito de se ou não um conjunto de célula de combustível inativo tenha sido ativado.
[0045] Uma ou mais das temperaturas T1, T2 e T3 pode representar diversas condições que são preferíveis serem atuadas pelo sistema de célula de combustível 400 em diversas configurações. Por exemplo, a temperatura T2 pode representar um critério de degradação D0 acima do qual pode haver um risco particularmente elevado de resultar em dano permanente para a célula de combustível. Mantendo a temperatura abaixo de T2 o critério de degradação D0 pode não ser alcançado, aumentando assim a probabilidade de que qualquer dano à célula de combustível possa ser reversível. Assim, o critério de degradação D0 pode indicar uma impedância aceitável de uma ou mais das células de combustível, a impedância indicativa de uma quantidade de dano impresso à célula de combustível provocado pela descarga da célula de combustível. A utilização do mapa de degradação 410 está explicada em mais detalhe na figura 5, abaixo.
[0046] A figura 5 ilustra uma configuração de uma rotina 500 para minimizar degradação de conjunto de célula de combustível de acordo com no mínimo uma modalidade aqui descrita. A menos que indicado de outra maneira, mais ou menos operações podem ser realizadas do que mostrado nas figuras e descrito aqui. Adicionalmente, a menos que indicado de outra maneira, estas operações também podem ser realizadas em uma ordem diferente do que aquelas descritas aqui.
[0047] A rotina 500 da figura 5 ilustra um método intercalado. Em um método intercalado um controlador de descarga de célula de combustível é configurado para ativar um conjunto de célula de combustível enquanto mantendo outros conjuntos célula de combustível em seu estado desativado. No estado desativado os conjuntos célula de combustível estão em um período de recuperação configurado para permitir aos conjuntos célula de combustível recuperar no mínimo uma porção da degradação provocada por descarga de corrente. Uma vez que o controlador de descarga de célula de combustível determina que o conjunto de célula de combustível em utilização está pronto para a desativação, o controlador de descarga de célula de combustível ativa o próximo conjunto de célula de combustível e desativa o conjunto de célula de combustível em utilização.
[0048] A rotina 500 começa na operação 502 onde um mapa de degradação de impedância de célula de combustível é carregado para o controlador de descarga de célula de combustível. Em algumas configurações um mapa de degradação da impedância de célula de combustível pode ser uma função que tem uma ou mais variáveis. O mapa de degradação de impedância de célula de combustível pode ser utilizado por um controlador de descarga de célula de combustível para calcular se ativar ou desativar um conjunto de célula de combustível.
[0049] A rotina 500 continua para a operação 504, na qual um primeiro valor de impedância é ajustado. O primeiro valor de impedância pode ser um valor de linha de base ao qual o controlador de descarga de célula de combustível compara valores de impedância calculados ou medidos. A comparação pode ser utilizada pelo controlador de célula de combustível para determinar se o controlador de célula de combustível atualmente ativo deveria ser desativado.
[0050] A rotina 500 continua para a operação 506 onde um critério de degradação de impedância é ajustado. O critério de degradação de impedância pode ser um limiar ou variância a partir do valor de impedância inicial. O controlador de descarga de célula de combustível pode utilizar o critério de degradação de impedância como um ponto de ajuste para medir uma mudança em valor de impedância ou como um ponto de ajuste para medir um valor absoluto de impedância.
[0051] A rotina 500 continua para a operação 508 onde o primeiro conjunto de célula de combustível é ativado. Como descrito acima, o controlador de descarga de célula de combustível pode fechar um comutador colocando o conjunto de célula de combustível em comunicação elétrica com uma carga, fornecendo energia para a carga.
[0052] A rotina 500 continua para a operação 510 onde uma variável de degradação da célula de combustível ativa é medida. Em algumas circunstâncias onde é indesejável ou impossível medir a impedância do conjunto de célula de combustível enquanto o conjunto de célula de combustível está ativo, o controlador de descarga de célula de combustível pode receber diversas entradas como variáveis. As variáveis podem ser utilizadas pelo controlador de célula de combustível para calcular, utilizando o mapa de degradação de impedância da célula de combustível a impedância de uma célula de combustível ativa. Algumas variáveis podem incluir, porém não estão limitadas a, tempo, corrente, e voltagem. A variável é utilizada na rotina e 512 para calcular um segundo valor de impedância.
[0053] A rotina 510 continua para a operação 514 onde uma determinação é feita quanto a se ou não o segundo valor da impedância está fora do critério de degradação. Em um exemplo, o segundo valor da impedância pode estar em um valor que está fora de uma faixa de tolerância permissível para valores de impedância. Em outro exemplo o segundo valor da impedância pode estar dentro de uma faixa de tolerância permissível para valores de impedância absolutos, porém podem estar fora de uma faixa de tolerância previsível para uma velocidade de mudança de valores de impedância. Estes e outros exemplos são considerados estarem dentro do escopo da presente descrição.
[0054] Se o segundo valor da impedância está dentro do critério de degradação, a rotina 500 continua para a operação 516 onde o conjunto de célula de combustível ativo corrente, é mantido. A rotina 500 pode continuar para a operação 510 onde a variável degradação é medida e uma determinação similar é realizada daí em diante.
[0055] Se o segundo valor da impedância está fora do critério de degradação, a rotina 500 continua para a operação 518 onde o próximo conjunto de célula de combustível é ativado e o conjunto de célula de combustível corrente é desativado. Quando o próximo conjunto de célula de combustível é ativado para fornecer energia, o mesmo processo de monitoramento de impedância é aplicado para o conjunto de célula de combustível ativado. O conjunto de célula de combustível será desativado se o valor da impedância está fora do critério de degradação e o primeiro outro conjunto de célula de combustível será ativado para fornecer energia para a carga. Deveria ser entendido que a presente descrição não está limitada em qualquer maneira particular na qual o próximo conjunto de célula de combustível é trazido para o estado ativo. Por exemplo, em algumas configurações o conjunto de célula de combustível corrente pode ser desativado antes de ativar o próximo conjunto de célula de combustível. Em outro exemplo, um terceiro conjunto de célula de combustível pode ser ativado, o conjunto de célula de combustível corrente desativado, o próximo conjunto de célula de combustível ativado e o terceiro conjunto de célula de combustível desativado. Estes e outros exemplos são considerados estarem dentro do escopo da presente descrição.
[0056] A rotina 500 pode continuar para a operação 510 onde a variável degradação é medida e uma determinação similar é realizada daí em diante. Em algumas configurações o próximo conjunto de célula de combustível pode ter um mapa de degradação diferente, primeiro valor de impedância, e similar. Nestas configurações a rotina 500 pode continuar para a operação 502 a partir da operação 518 e continuar como descrito acima para o conjunto de célula de combustível precedente.
[0057] A figura 6 é um computador ilustrativo 600 no qual um controlador de descarga de célula de combustível pode ser operado de acordo com no mínimo uma modalidade descrita aqui. O computador 600 ilustrado na figutc 8 kpenwk woc qw ocku wpkfcfgu fg rtqeguucogpVq egpVtcn ("ERUu”) 602, uma memória de sistema 604 que inclui uma memória de acesso tcpf»okeq *#TCO”+ 828 g woc ogo„tkc uqogpVg fg ngkVwtc *“RQO”+ 82:. g um barramento de sistema 610 que acopla a memória 604 à CPU 602. Um sistema básico de entrada/saída que contém as rotinas que ajudam a transferir informação entre elementos dentro do computador 600, tal como durante partida, pode ser armazenado na ROM 608.
[0058] As CPUs 602 podem ser processadores programáveis padrão que realizam operações aritméticas e lógicas para a operação do computador 600 tal como a rotina 500 descrita acima. As CPUs 602 podem realizar as operações transicionando a partir de um estado físico discreto para o próximo através da manipulação de elementos de comutação que diferenciam entre e mudam estes estados. Elementos de comutação podem genericamente incluir circuitos eletrônicos que mantém um de dois estados binários tais como flipflops, e circuitos eletrônicos que fornecem um estado de saída com base na combinação lógica dos estados de um ou mais outros elementos de comutação tal como porteiras lógicas. Estes elementos de comutação básicos podem ser combinados para criar circuitos lógicos mais complexos que incluem registradores, adicionadores, subtratores, unidades lógicas aritméticas, unidades de ponto flutuante, e similares.
[0059] O computador 600 pode também incluir um dispositivo de armazenagem de massa 612. O dispositivo de armazenagem de massa pode ser um disco ótico, um dispositivo de armazenagem magnético, ou um dispositivo de armazenagem de estado sólido. O dispositivo de armazenagem de massa 612 pode ser operativo para armazenar uma ou mais instruções para controlar o controlador de descarga de célula de combustível. Em outra configuração a memória de acesso randômico 606, a memória de leitura somente 608, e o dispositivo de armazenagem de massas 612, podem ser operativos para ter armazenadas nele, seja isolada ou em diversas combinações, instruções para controlar um controlador de descarga de célula de combustível.
[0060] O computador 600 pode armazenar programas e dados sobre o dispositivo de armazenagem de massa 612 transferindo o estado físico do dispositivo de armazenagem de massa 612 para refletir a informação que está sendo armazenada. A transformação específica de estado físico pode depender de diversos fatores em diferentes implementações desta descrição. Exemplos de tais fatores podem incluir, porém não estão limitados a, tecnologia utilizada para implementar o dispositivo de armazenagem de massa 612 se o dispositivo de armazenagem de massas 612 é caracterizado como armazenagem primária ou secundária, e similar.
[0061] Por exemplo, o computador 600 pode armazenar informação para o dispositivo de armazenagem de massa 612 emitido instruções através de um controlador de armazenagem para alterar as características magnéticas de uma localização particular dentro de um dispositivo acionamento de disco magnético, as características reflexivas o refrativas de uma localização particular em um dispositivo de armazenagem ótica, ou as características elétricas de um capacitor particular, transistor ou outro componente discreto em um dispositivo de armazenagem de estado sólido. Outras transformações de meios físicos são possíveis sem se afastar do escopo e espírito da presente descrição, com os exemplos que precedem fornecidos apenas para facilitar esta descrição. O computador 600 pode adicionalmente ler a informação a partir do dispositivo de armazenagem de massa 612 detectada nos estados físicos ou características de uma ou mais localizações particulares dentro do dispositivo de armazenagem de massa 612.
[0062] A memória de acesso randômico 606, a memória de leitura somente 608, ou o dispositivo de armazenagem de massa 612, podem ser operativas como meios de armazenagem de leitura por computador. Diversos aspectos da presente descrição podem ser armazenados em outros tipos de meios de armazenagem legíveis por computador tais como, porém não limitados a, RAM, ROM, EPROM, EEPROM, memória flash, ou outra tecnologia de memória de estado sólido, CD-ROM, discos versáteis digitais *“FXF”+, JF-DVD, BLU-RAY, ou outra armazenagem ótica, cassetes magnéticos, fita magnética, armazenagem em disco magnético ou outros dispositivos de armazenagem magnética, ou qualquer outro meio que pode ser utilizado para armazenar a informação desejada e que pode ser acessado pelo computador 600. Deveria ser entendido que quando as reivindicações são interpretadas à luz da presente descrição, um meio de armazenagem de leitura por computador não inclui energia na forma de ondas ou sinais.
[0063] O computador 600 também pode incluir um controlador de entrada/saída 616 para receber e processar entrada a partir de um número de outros dispositivos que inclui um teclado ou mouse, ou caneta eletrônica. De maneira similar, o controlador de entrada/saída 616 pode fornecer uma saída para uma tela mostradora, uma impressora, ou outro tipo de dispositivo de saída.
[0064] Uma ou mais modalidades podem incluir um meio de armazenagem legível por computador fabricado de modo que quando lido por um dispositivo de computação configurado de maneira adequada, instruções podem ser fornecidas para controlar um conjunto de descarga de célula de combustível, para gerenciar degradação de célula de combustível.
[0065] Além disto, a descrição compreende modalidades de acordo com as seguintes cláusulas:
[0066] Cláusula 1. Um sistema célula de combustível que compreende: uma primeira fonte de alimentação que compreende um conjunto de célula de combustível operativo para fornecer energia elétrica para uma carga; uma segunda fonte de alimentação operativa para fornecer energia elétrica para a carga; e um controlador de descarga de célula de combustível acoplado de maneira comunicativa à primeira fonte de alimentação e à segunda fonte de alimentação e operativo para reduzir um tipo de degradação do conjunto de célula de combustível alternando energia para a carga entre o conjunto de célula de combustível e a segunda fonte de alimentação.
[0067] Cláusula 2: Sistema célula de combustível da cláusula 1, no qual a segunda fonte de alimentação compreende um segundo conjunto de célula de combustível.
[0068] Cláusula 3: Sistema célula de combustível da cláusula 1, no qual o conjunto de célula de combustível compreende uma célula de combustível.
[0069] Cláusula 4: Sistema célula de combustível da cláusula 1, no qual o conjunto de célula de combustível compreende uma pluralidade de células de combustível.
[0070] Cláusula 5: Sistema célula de combustível da cláusula 4, no qual o controlador de descarga de célula de combustível é adicionalmente operativo para alternar energia para a carga a partir do conjunto de célula de combustível alternando uma descarga de energia a partir de uma ou mais da pluralidade de células de combustível.
[0071] Cláusula 6: Sistema célula de combustível da cláusula 1, no qual o controlador de descarga de célula de combustível é operativo para reduzir um tipo de degradação do conjunto de célula de combustível alternando energia para a carga entre o conjunto de célula de combustível e a segunda fonte de alimentação, para fazer com que o conjunto de célula de combustível e a segunda fonte de alimentação meçam uma temperatura do conjunto de célula de combustível uma velocidade de descarga do conjunto de célula de combustível ou um tempo de descarga do conjunto de célula de combustível.
[0072] Clausula 7: Sistema célula de combustível da cláusula 6, no qual o controlador de descarga de célula de combustível é adicionalmente operativo para minimizar um tipo de degradação com base na temperatura, uma velocidade de descarga, um tempo de descarga ou qualquer combinação delas.
[0073] Cláusula 8: Sistema célula de combustível da cláusula 1, no qual o controlador de descarga de célula de combustível é operativo para reduzir um tipo de degradação do conjunto de célula de combustível alternando energia para a carga entre o conjunto de célula de combustível e a segunda fonte de alimentação, para fazer com que o conjunto de célula de combustível e a segunda fonte de alimentação distribuam energia para a carga em quantidades de tempo iguais.
[0074] Cláusula 9: Sistema célula de combustível da cláusula 1, no qual o controlador de descarga de célula de combustível é adicionalmente operativo para controlar um primeiro conversor em uma saída do conjunto de célula de combustível e um segundo conversor em uma saída da segunda fonte de alimentação, no qual o controlador de descarga da célula de combustível alternativamente ativa e desativa o primeiro conversor e o segundo conversor.
[0075] Cláusula 10. Sistema célula de combustível da cláusula 1, adicionalmente compreendendo um aparelho de reabastecimento para reabastecer o conjunto de célula de combustível ou a segunda fonte de alimentação quando desconectados da carga.
[0076] Cláusula 11. Método para operar um sistema célula de combustível, o método compreendendo: receber um mapa de degradação de impedância de célula de combustível para um primeiro conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o mapa de degradação da impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para a voltagem e corrente; ajustar um primeiro valor da impedância para o primeiro conjunto de célula de combustível; determinar uma variável degradação; ajustar um critério de degradação de impedância que corresponde a um parâmetro operacional que provoca uma redução em uma voltagem de saída, corresponde a uma condição que provoca uma redução em uma voltagem de saída ou corresponde a uma medição de uma redução em voltagem de saída; ativar o primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para uma carga; medir a variável degradação associada com o primeiro conjunto de célula de combustível; calcular um segundo valor de impedância com base na variável degradação medida; determinar se o segundo valor de impedância está dentro do critério de degradação; se o segundo valor de impedância está dentro do critério de degradação manter o conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga; e se o segundo valor da impedância está fora do critério de degradação ativar um segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e desativar o primeiro conjunto de célula de combustível.
[0077] Cláusula 12: Método da cláusula 11, no qual se o segundo valor da impedância está fora do critério de degradação o método adicionalmente compreender carregar o primeiro conjunto de célula de combustível desativado.
[0078] Cláusula 13: Método da cláusula 11, adicionalmente compreendendo receber um segundo mapa de degradação da impedância de célula de combustível para o segundo conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o segundo mapa de degradação da impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para voltagem e corrente; ajustar um primeiro valor de impedância para o segundo conjunto de célula de combustível; determinar uma segunda variável degradação; ajustar o segundo critério de degradação de impedância; medir a segunda variável degradação associada com o segundo conjunto de célula de combustível; calcular um segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível com base na segunda variável degradação medida; determinar se o segundo valor da impedância do segundo conjunto de célula de combustível está dentro do segundo critério de degradação; se um segundo valor da impedância do segundo conjunto de célula de combustível está dentro do segundo critério de degradação, manter o segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e se o segundo valor da impedância do segundo conjunto de célula de combustível está fora do segundo critério de degradação, ativar o primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e desativar o segundo conjunto de célula de combustível.
[0079] Cláusula 14: Método da cláusula 13, no qual se o segundo valor da impedância do segundo conjunto de célula de combustível está fora do segundo critério de degradação, o método adicionalmente compreende carregar o segundo conjunto de célula de combustível desativado.
[0080] Cláusula 15. Método da cláusula 11, no qual a variável degradação compreende uma voltagem, corrente, tempo, ou temperatura.
[0081] Cláusula 16: Método da cláusula 11, no qual o critério de degradação de impedância compreende uma magnitude de diferença entre a impedância aceitável ajustada para voltagem e corrente e o segundo valor de impedância é calculado com base na variável degradação medida.
[0082] Cláusula 17: Método da cláusula 11, adicionalmente compreendendo estabelecer um ponto de ajuste de comutação de variável degradação no qual se a variável degradação medida está acima do ponto de ajuste de comutação de variável degradação, ativar o segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e desativar o primeiro conjunto de célula de combustível.
[0083] Cláusula 18: Método da cláusula 17, no qual o ponto de ajuste de comutação da variável degradação compreende uma temperatura permissível máxima, uma corrente de descarga permissível máxima, um tempo permissível máximo, ou uma voltagem permissível máxima.
[0084] Cláusula 19: Meio de armazenagem legível por computador que tem instruções executáveis por computador armazenadas nele, que quando executadas por um computador fazem com que o computador receba um mapa de degradação da impedância de célula de combustível para um primeiro conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o mapa de degradação da impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para voltagem e corrente; ajustar um primeiro valor impedância para o primeiro conjunto de célula de combustível; determinar uma variável degradação; ajustar um critério de degradação de impedância que corresponde a um parâmetro operacional que provoca uma redução em uma voltagem de saída, corresponde a uma condição que provoca uma redução em uma voltagem de saída, ou corresponde a uma medição de uma redução em voltagem de saída; ativar o primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para uma carga; medir a variável degradação associada com o primeiro conjunto de célula de combustível; calcular um segundo valor impedância com base na variável degradação medida; determinar se o segundo valor impedância está dentro do critério de degradação; se o segundo valor da impedância está dentro do critério de degradação manter o conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga; e se o segundo valor da impedância está fora do critério de degradação ativar um segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para carga e desativar o primeiro conjunto de célula de combustível.
[0085] Cláusula 20. Meio de armazenagem legível por computador da cláusula 19, adicionalmente compreendendo instruções executáveis por computador que quando executadas pelo computador fazem com que o computador: receba um segundo mapa de degradação da impedância de célula de combustível para o segundo conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o segundo mapa de degradação da impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para voltagem e corrente; estabelecer um primeiro valor da impedância para o segundo conjunto de célula de combustível; determinar uma segunda variável degradação; e estabelecer um segundo critério de degradação de impedância; medir segunda variável degradação associada com o segundo conjunto de célula de combustível; calcular um segundo valor da impedância do segundo conjunto de célula de combustível com base na segunda variável degradação medida; determinar se o segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível está dentro do segundo critério de degradação; se o segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível está dentro do segundo critério de degradação manter o segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga, e se o segundo valor da impedância do segundo conjunto de célula de combustível está fora do segundo critério de degradação, ativar o primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e desativar o segundo conjunto de célula de combustível.
[0086] O tema descrito acima é fornecido à guisa de ilustração apenas, e não deveria ser construído como limitante. Diversas modificações e mudanças podem ser feitas ao tema descrito aqui, sem seguir os exemplos de modalidades e aplicações ilustradas e descritas, e sem se afastar do verdadeiro espírito e escopo da presente descrição, que é estabelecida nas reivindicações a seguir.

Claims (18)

1. Sistema de célula de combustível, caracterizado pelo fato de que compreende:uma primeira fonte de alimentação que compreende um conjunto de célula de combustível operativo para fornecer energia elétrica para uma carga;uma segunda fonte de alimentação operativa para fornecer energia elétrica para a carga; eum controlador de descarga de célula de combustível acoplado de maneira comunicativa à primeira fonte de alimentação e à segunda fonte de alimentação e programado para receber uma entrada de degradação da primeira fonte de alimentação ou da segunda fonte de alimentação e para gerar um sinal de controle que faz com que a primeira fonte de alimentação e a segunda fonte de alimentação alternem entre fornecer energia para a carga com base na entrada de degradação para reduzir uma degradação da primeira fonte de alimentação.
2. Sistema de célula de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda fonte de alimentação compreende um segundo conjunto de célula de combustível.
3. Sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto de célula de combustível compreende uma célula de combustível.
4. Sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o conjunto de célula de combustível compreende uma pluralidade de células de combustível.
5. Sistema de célula de combustível de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o controlador de descarga de célula de combustível é adicionalmente operativo para fazer com que a pluralidade de células de combustível no conjunto de célula de combustível alternem entre fornecer energia para a carga.
6. Sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a entrada de degradação recebida é pelo menos uma de uma temperatura do conjunto de célula de combustível, uma taxa de descarga do conjunto de célula de combustível, e um tempo de descarga do conjunto de célula de combustível.
7. Sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 6, caracterizado pelo fato de que a energia é fornecida para a carga em quantidades de tempo iguais de cada um da primeira fonte de alimentação e segunda fonte de alimentação.
8. Sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o controlador de descarga de célula de combustível é adicionalmente operativo para controlar um primeiro conversor em uma saída do conjunto de célula de combustível e um segundo conversor em uma saída da segunda fonte de alimentação, em que o controlador de descarga de célula de combustível alternativamente ativa e desativa o primeiro conversor e o segundo conversor.
9. Sistema de célula de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um aparelho de reabastecimento conectado de maneira operativa ao conjunto de célula de combustível ou à segunda fonte de alimentação e configurado operacionalmente para reabastecer o conjunto de célula de combustível ou a segunda fonte de alimentação quando desconectado da carga.
10. Método para operar um sistema de célula de combustível, o método caracterizado pelo fato de que compreende:receber um mapa de degradação de impedância de célula de combustível para um primeiro conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o mapa de degradação de impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para tensão e corrente, a impedância aceitável do mapa de degradação de impedância de célula de combustível indicativa de uma quantidade de dano impresso na célula de combustível provocado pela descarga da célula de combustível;ajustar um primeiro valor de impedância para o primeiro conjunto de célula de combustível;determinar uma variável degradação;ajustar um critério de degradação de impedância para o primeiro conjunto de célula de combustível, que corresponde a um parâmetro operacional que provoca uma redução em uma tensão de saída, corresponde a uma condição que provoca uma redução em uma tensão de saída ou corresponde a uma medição de uma redução em tensão de saída;ativar o primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para uma carga;medir uma variável de degradação associada com o primeiro conjunto de célula de combustível;calcular um segundo valor de impedância com base na variável de degradação medida;determinar se o segundo valor de impedância está dentro do critério de degradação;se o segundo valor de impedância está dentro do critério de degradação, manter o conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga; ese o segundo valor de impedância está fora do critério de degradação, ativar um segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga, edesativar o primeiro conjunto de célula de combustível.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que se o segundo valor de impedância está fora do critério de degradação, o método adicionalmente compreende carregar o primeiro conjunto de célula de combustível desativado.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda:receber um segundo mapa de degradação de impedância de célula de combustível para um segundo conjunto de célula de combustível que tem uma impedância interna, o segundo mapa de degradação de impedância de célula de combustível compreendendo uma impedância aceitável ajustada para tensão e corrente, a impedância aceitável do segundo mapa de degradação de impedância de célula de combustível indicativa de uma quantidade de dano impresso na segunda célula de combustível provocado pela descarga da segunda célula de combustível;ajustar um primeiro valor de impedância para o segundo conjunto de célula de combustível;ajustar um segundo critério de degradação de impedância;medir uma segunda variável de degradação associada com o segundo conjunto de célula de combustível;calcular um segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível com base na segunda variável de degradação medida;determinar se o segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível está dentro do segundo critério de degradação;se o segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível está dentro do segundo critério de degradação, manter o segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga;ese o segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível está fora do segundo critério de degradação, ativar um primeiro conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga, edesativar o segundo conjunto de célula de combustível.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que se o segundo valor de impedância do segundo conjunto de célula de combustível está fora do segundo critério de degradação, o método compreende ainda carregar o segundo conjunto de célula de combustível desativado.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que a variável de degradação compreende uma tensão, corrente, tempo, ou temperatura.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10, 11, 12 ou 14, caracterizado pelo fato de que o critério de degradação de impedância compreende uma magnitude de diferença entre a impedância aceitável do mapa de degradação de impedância de célula de combustível ajustada para tensão e corrente e o segundo valor calculado de impedância com base na variável de degradação medida.
16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10, 11, 12, 14 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender ainda ajustar um ponto de ajuste de comutação de variável de degradação, em que se a variável de degradação medida está acima do ponto de ajuste de comutação de variável de degradação, ativar o segundo conjunto de célula de combustível para fornecer energia para a carga e desativar o primeiro conjunto de célula de combustível.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o ponto de ajuste de comutação de variável de degradação compreende uma temperatura máxima permitida, uma corrente de descarga máxima permitida, um tempo máximo permitido ou uma tensão máxima permitida.
18. Meio de armazenagem legível por computador, caracterizado pelo fato de que compreende instruções executáveis por computador armazenadas nele, as quais quando executadas por um computador fazem com que o computador execute o método como definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 16.
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