混合电源使用时间测量
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本文说明混合电池的原理，以及为何适用于可携式应用装置。
由于便携式应用装置要求更长的运作时间，因而促使了燃料电池的出现，作为此类终端设备领域的新型电源。不过便携式应用若要达到仅以燃料电池作为电源，仍有许多挑战需要克服；其中一种解决方案就是使用混合电源。
整合燃料电池与电池、超级电容或其他电力储存装置，成为一种复合电源，可以解决数项动态电源与热能问题；但这种方法本身却产生了电源管理的问题。
混合电源
在以下讨论中，混合系统的定义，是指燃料电池与电池的组合，包括各种燃料电池与电池类型，或是替代装置如超电容或超级电容，各个完整的解决方案需要针对个别情况修正，符合所选用的燃料电池与电池独特需求。
混合系统的重要组件包括燃料电池、燃料盒、电池、系统负载、直流电输入电源、电源控制器(见图1)。燃料电池与电池结合后，称为混合电源(HPS)。
以上系统在不同的使用阶段，可供应三种电力来源以及两种负载。如果系统未连接至直流电源，燃料电池及／或电池可以供电至系统负载。同样地，未连接直流电源时，燃料电池也可以对电池充电，以提高电源断电前的效能，或提升动态电源响应。连接至直流电源时，可以为电池充电，同时供电至系统负载。在上述的复杂系统中，必须精确控制电源路径管理，确保一定能够执行系统负载，满足用户的需求。其中最关键的时间点，就是在特定情况下，剩余的可用电力已无法供电至系统负载，因此启动了限制使用的操作方式，或甚至执行控制的关机。
要实现这种精确控制，电源控制器必须能够侦测许多因素，使最大可用电力与总可用电力发挥最大效益，定义如下：
最大可用电力可定义为在特定短暂时间中，由混合电源能够得到的电力，例如进行DVD的开机或关机以及储存至磁盘等操作。最大可用电力的时间长短，依据终端设备的负载特性而定；至于总可用电力的定义，则是不论放电率为何，混合电源所能提供的总电力。
监控系统
目前市面上相当普遍的标准电池电量计，可以用来监控电池状况，像是针对2、3、或4个锂电池串联时使用的bq20z75，或是针对单一串联锂电池解决方案的bq27210。这些电量计可提供电压、电流、温度以及充电状态等数据，这些是电源控制器需要的基本数据。
电池监控解决方案透过数据总线接口如12C、SMBus或HDQ，连接电源控制器，让电源控制器获得非常精确的数据，确认电池充电状态(SOC)，并确保充电与放电过程中电池使用的安全性。
监控燃料电池与燃料盒的问题比较麻烦。存在于燃料盒中的燃料种类与数量，以及燃料电池目前效能与平均效能，都需要列入考虑，计算出燃料电池的可用电力。
在许多情况下，系统只能使用某种特定的燃料盒，因此燃料类型可储存于电源控制器中。在其他解决方案中，比较有效的作法，可能是把燃料数据储存于燃料盒，并经由类似的接口总线提供至电源控制器，作为电池监控系统。
在燃料盒具有储存数据能力的解决方案中，理想作法是让电源控制器与可能的补给系统，将测得的剩余燃料水平回写至燃料盒；不过这只适用于燃料盒可移除并重新装入的系统。
除了燃料盒的剩余燃料，还需要监控其他燃料电池相关参数，包括温度、燃料输入率、电压输出以及电流输出，以计算燃料电池目前的效能。温度可用于判定燃料电池是否在理想状态下运作。
此外也应测量直流电源与系统负载功率，获得完整的数据数据。上述数据加上监控系统提供的数据，就可以计算出总可用电力与最大可用电力。根据以上四种因素，可计算出终端设备的剩余使用时间。
至于断电关机的阶段，燃料电池的电源输出响应能力以及电池尺寸也会产生问题；这部份需要其他更多的专业知识。
预测混合电源使用时间
电池与燃料电池的监控系统，可将总电力与最大电力提供至主机系统，让主机系统决定所需要的各种用户数据。在此处的范例架构中，我们提出的电源控制器具备多项优点，主要优势是可以管理数据与子系统，让混合电源在使用上与其他所有标准电池电源相同。
此电源控制器取得监控数据并管理电池的使用，在混合电源的预期使用寿命期间，使电力发挥到极致，在以下二方面特别可以发挥效益：
●即使未连接直流电源，燃料电池也可对电池充电，确保最大可用电力处于最佳水平。
●管理充电状态(SOC,state－of－charge)电池，使混合电源能够提供最大的可用电力。
目前大部分的便携式应用装置中，管理充电状态这种作法，可说是与电池的使用概念背道而驰。通常电池是唯一的无线电源，负责提供主机系统的所有电力，因此需要尽可能稳固储存电力，达到最长使用时间的理想目标。此外电池的充电时间也很重要，而且是越快越好!
在充电时间、最大充电状态，以及电池寿命之间作出适当取舍是可能的；但在目前的消费者应用装置中并不常见。上述状况并不适用于混合电源，因此可以使用电源控制器，在电池与燃料电池的最佳状态之间取得较佳平衡。理想上混合电源的电池，可在混合电源的使用寿命期间持续使用，不需更换。为了达成这个目标，电源控制器可以启用电池充电管理选项，像是以较低的电压充电、以较慢的速率充电，以及充电电压／速率的温度补偿。电源控制器也可以调节电池充电电流，在连接直流电源时，确保系统负载获得足够电力。
最近推出的智能型电池数据组(SBDS)附件，将燃料电池数据加进了支持电池的现有数据组，让主机能够存取数据，控制燃料电池与电池的使用。使用电源控制器可以因应混合电源的复杂性，并且让智能型电池数据组中增加的燃料电池数据，帮助主机系统更有效使用混合电源。
燃料电池与电池的总可用电力相加，可以提供主机系统基本程度的功能，显示可使用时间、剩余时间警示(RTA)或剩余容量／电力警示(RCA)。
以下是预测使用时间的计算方式：
AtRateTimeToEmpty(ARTTE)＝总可用电力／AtRate
这个算式可让主机系统依据用户欲进行的动作，例如播放DVD或是执行系统诊断，决定剩余的使用时间。主机系统必须具有在不同模式与程序中使用电力的信息，才能根据上面的算式计算。
控制关机与混合电源最大使用时间
预测使用时间，就像是在用水晶球占卜，因为将来的状况难以预测。不过提供的数据可用于在电源不足时，让控制系统进行关机，这项功能的精确度越高，系统的使用时间就越长。
风河强力支持Intel集成处理器的嵌入式应用
风河系统公司(Wind River)日前宣布，以其市场领先的VxWorks实时操作系统和商业级Linux解决方案Wind River Linux全面支持Intel不久前推出的Intel EP80579集成处理器产品线。Intel EP80579是基于Intel架构的SoC系列产品的第一炮，有能力为包括工业自动化、无线和企业网络、网络安全、存储以及IP电话等应用在内十分广泛的市场提供极佳的每瓦特性能(Performance－per－Watt)。
面对当今日趋复杂的设备市场，Intel EP80579集成处理器产品线把实现多种功能所需电子电路浓缩在一个单一芯片之中，可以构造完整的电子系统，并且只需消耗极少的能量，占用极小的空间，却可以提供极高的性能，在各方面都远胜于传统的SoC单芯片或多芯片系统。EP80579同时兼容最新版本的实时操作系统VxWorks 6.6和Wind RiverLinux 2.0，并可通过快速部署来提高可用性，从而降低了设备总成本，也显著加快了产品上市速度。
风河公司资深副总裁兼VxWorks产品部门总经理ScotMorrison表示，“风河公司一贯坚持不懈地支持最新的架构与技术，帮助OEM厂商全力以赴锐意创新，在降低开发成本的同时加速产品上市。将稳定可靠的VxWorks与Intel公司最新的处理器相结合，这是充分利用SoC产生实际效益的关键。各行各业的设备制造商将有能力为其产品注入丰富的功能，同时又可以大幅缩小产品体积、降低产品能耗。”
Intel公司嵌入式高性能产品部总经理Rose Schooler介绍说，“随着EP80579集成处理器的发布，Intel公司可以为广泛的市场和应用领域提供极佳的性能／功耗比的产品。这些新的产品将会帮助风河公司的客户缩短产品上市时间，在更小的空间和更低的能耗条件下增加丰富的网络安全功能。”
Intel EP80579集成处理器产品线可以与风河公司以下产品相兼容：
●Wind River General Purpose Platform
●Wind River Platform for Automotive Devices
●Wind River Platform for Consumer Devices
●Wind River Platform fOr Industrial Devices
●Wind River Platform fOr Network Equipment
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