將燃料電池與蓄電池、超級電容或其他電能儲存裝置集成在一起構成混合電源,能夠解決很多動態供電與發熱的問題。但是,這種方案本身也具有電源管理方面的問題。
混合電源
在本文所討論的電源架構中,我們稱燃料電池與蓄電池的組合結構為混合(電源)系統。這種架構廣泛應用于多種燃料電池和蓄電池,并取代了諸如超電容或超級電容之類的儲電裝置。但是,每種混合電源實現方案都是經過專門設計的,以滿足所選擇的燃料電池和蓄電池的獨特需求。
混合電源系統主要的組件包括燃料電池、燃料盒、蓄電池、系統負荷、直流輸入電源和電源控制器(見圖1)。燃料電池與蓄電池的結合稱為混合電源(HPS)。
上述系統在使用的不同階段,能夠用做三種能源和兩種負載。當該系統沒有插接直流電源時,燃料電池和/或蓄電池的組合結構能夠為系統負載供電。另外,當直流電源不存在時,燃料電池還能夠對蓄電池進行充電,以盡可能地增強電源斷電末期(end-of-power-shutdown)的性能,或者實現更好的系統動態電源響應特性。當直流電源可用時,它既對蓄電池進行充電也對系統負載進行供電。
對于這種復雜的結構,我們必須對系統的電源通路管理進行精確控制,以確保系統負載的運行總是能夠滿足終端用戶的使用要求。關鍵的控制時機是當可用的電量降低到一定的水平時,這時電源無法再為系統負載供電,導致了受限的使用配置,甚至執行了受控的關機操作。
為了實現這種精確的控制,電源控制器必須能夠檢測多種因素以產生有效電量和總有效電量峰值等關鍵數據。這些關鍵數據的定義如下:有效電量峰值定義為混合電源在一定的短期時間內能夠提供的電量,例如DVD機啟動或關機時光盤操作所需的電量。峰值周期取決于終端設備的負載分布特征。總有效電量定義為混合電源能夠提供的總電量,它與放電比率無關。