系統(tǒng)監(jiān)測

利用目前市場上供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)燃料計可以對蓄電池進行監(jiān)測，例如使用bq20z75監(jiān)測兩組、三組或四組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的鋰離子電池，或者使用bq27210監(jiān)測單組串聯(lián)的鋰電池。這些監(jiān)測方案能夠為電源控制器提供所需的電壓、電流、溫度、電荷狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)通過I2C、SMBus或HDQ之類的數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)與電源控制器連接。通過這種接口方式，電源控制器能夠獲得非常精確的電池電荷狀態(tài)（SOC），以確保在充放電的過程中都能夠安全使用電池。

對燃料電池和燃料盒的監(jiān)測更具挑戰(zhàn)性。燃料盒內(nèi)可用燃料的種類和數(shù)量，以及燃料電池的當(dāng)前與平均效率都是監(jiān)測燃料電池有效電量需要考慮的因素。

在很多情況下，燃料盒是系統(tǒng)特有的裝置，因此燃料的類型數(shù)據(jù)可以保存在電源控制器中。在其他一些電池監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)方案中，我們需要提供存儲在燃料盒內(nèi)燃料的數(shù)據(jù)，并通過類似的接口總線傳給電源控制器。

具有數(shù)據(jù)存儲功能的燃料盒實現(xiàn)方案中，最好的方法是通過電源控制器或者燃料加注系統(tǒng)將測量出的剩余燃料數(shù)據(jù)寫回到燃料盒中。但是這種方法可能只適用于燃料盒能夠取出并重新插入的電源系統(tǒng)。

除了燃料盒的燃料數(shù)據(jù)之外，對于燃料電池還需要監(jiān)測其他一些參數(shù)，包括溫度、燃料注入速率、輸出電壓和輸出電流。這些參數(shù)用于計算燃料電池的當(dāng)前效率。比如，通過溫度參數(shù)可以判斷出燃料電池當(dāng)前是否處于最佳工作狀態(tài)。

此外，我們還需要測量直流電源和系統(tǒng)的負載功率等數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)以及來自于監(jiān)測子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，我們就可以計算出總有效電量和峰值有效電量的值。終端設(shè)備的有效運行時間取決于這四個因素。

在分析電源斷電末期的特性時，燃料電池功率輸出的響應(yīng)能力和蓄電池的尺寸也會帶來新的問題。這需要進一步了解有關(guān)知識。

預(yù)測HPS運行時間

蓄電池和燃料電池監(jiān)測子系統(tǒng)能夠為主系統(tǒng)提供總電量和峰值電量的數(shù)據(jù)，使主系統(tǒng)能夠判斷各種所需的用戶數(shù)據(jù)。在這個實例結(jié)構(gòu)中，我們采用了一個電源控制器，它具有多種優(yōu)點。主要優(yōu)點之一就是能夠管理數(shù)據(jù)和子系統(tǒng)，使得混合電源在使用過程中就好像一個標(biāo)準(zhǔn)的蓄電池電源一樣。

電源控制器負責(zé)接收監(jiān)測數(shù)據(jù)并管理蓄電池的使用過程，在HPS的預(yù)期壽命期內(nèi)發(fā)揮最高的性能。這對于兩個方面特別有利。

通過燃料電池對蓄電池進行充電，即使在沒有直流電源的情況下，也能夠確保峰值有效電量處于最佳的平。管理電池的電荷狀態(tài)（SOC），從而盡可能地提高這一結(jié)構(gòu)的可用性。對SOC特性的管理與當(dāng)前大多數(shù)便攜式應(yīng)用中使用電池的方式是相背離的。一般而言，蓄電池是唯一的無線電源，所以它必須為主系統(tǒng)提供所有的電能。因此，蓄電池應(yīng)該安全地存儲盡可能多的電能，最終實現(xiàn)最長的系統(tǒng)運行時間。同樣，蓄電池的充電時間也是至關(guān)重要的，充電時間越短越好。我們可以在蓄電池的充電時間和壽命之間進行權(quán)衡，但是這在目前的消費產(chǎn)品中并不常見。對于HPS而言，這兩個使用動力不起作用，因此采用電源控制器可以在蓄電池與燃料電池兩者的最佳狀態(tài)之間實現(xiàn)更好的平衡。理想情況下，HPS中的蓄電池能夠在整個HPS壽命期限內(nèi)持續(xù)工作，不需要更換。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，電源控制器可以提供蓄電池充電管理功能，例如在較低的電壓下充電，采用較慢的速率充電，以及對充電電壓/速率進行溫度補償。電源控制器通過調(diào)節(jié)電池的充電電流，能夠確保當(dāng)連接系統(tǒng)負載時有足夠的直流電源供電。