Помимо базовых оценок стандарта, понимание профиля заряда требует специально поставленных экспериментов, которые точно отслеживают, куда уходит входной ток и когда заканчивается полезное накопление. Эта статья — руководство по лабораторным методам исследований заряда NiMH: измерение кулоновского и энергетического КПД путём точной интеграции тока, оснащение датчиками внутреннего давления и температуры для прямого наблюдения рекомбинации кислорода, определение истинной точки полного заряда по сходящимся признакам напряжения, тепла и давления, а также избегание приборных ошибок – размещение датчика, дрейф интеграции тока, тепловое запаздывание, – ведущих к неверным выводам о зарядном устройстве или элементе. Она превращает качественные механизмы группы электрохимии в воспроизводимые процедуры измерения.
Кулоновский КПД измеряется интегрированием тока за заряд и последующий разряд с помощью калиброванного батарейного циклера: eta_Q = разрядные А·ч / зарядные А·ч; энергетический КПД дополнительно интегрирует мощность напряжение-ток, eta_E = разрядные Вт·ч / зарядные Вт·ч. Точность опирается на калибровку датчика тока, синхронизированную и достаточно быструю относительно импульсных профилей дискретизацию, а также начало/конец обеих фаз при совпадающих состояниях заряда; дрейф интегрирования при длительных низкоточных зарядах должен ограничиваться калибровкой нулевого смещения.
Чтобы построить карту КПД в зависимости от состояния заряда (статья 2), заряд сегментируют – разряжают до известных долей, перезаряжают сегмент за сегментом и сравнивают вход сегмента с дополнительно извлекаемым зарядом, – что выявляет изгиб, где ток начинает уходить на рекомбинацию, а не на накопление.
Прямое наблюдение требует приспособления с датчиком давления на герметичном элементе или специально изготовленного испытательного сосуда, как в исследованиях тяговых элементов, ограничивающих давление около 6,8 атм; регистрируемое вместе с током и напряжением давление выявляет состояние заряда начала выделения кислорода, ограниченное рекомбинацией стационарное состояние и ток, при котором давление идёт вразнос – величины, которые иначе можно лишь вывести. Отбор проб газа или дифференциальные измерения могут отличить кислород от позднего выделения водорода, подтверждая поведение с отрицательным резервом (статья 1/3).
Приспособления для давления немного изменяют механические и тепловые условия, поэтому результаты проверяют на неизменённых элементах; там, где оснащённые датчиками элементы непрактичны, рост температуры и пик напряжения служат косвенными индикаторами рекомбинации, однажды откалиброванными по прямым измерениям давления на репрезентативных образцах.
Температура элемента измеряется термопарами, закреплёнными на корпусе (несколько позиций выявляют градиенты, статья 28), а окружающая среда жёстко контролируется; dT/dt вычисляется с той же фильтрацией, которую использовало бы зарядное устройство, чтобы лабораторные выводы напрямую переносились на пороги завершения. Для количественной работы по тепловому балансу (статья 4) изотермический калориметр или хорошо охарактеризованная тепловая камера измеряет суммарное тепловыделение, позволяя разделить джоулеву, энтропийную и рекомбинационную составляющие, сравнивая заряд при разных токах и состояниях заряда.
Тепловое запаздывание между внутренней частью и поверхностью означает, что поверхностное dT/dt занижает и задерживает истинный внутренний сигнал; оценка внутренней температуры по калиброванной тепловой модели исправляет это при изучении точного момента конца заряда.
Ни один отдельный сигнал не определяет полный заряд; строгое определение требует схождения: пик напряжения/-delta-V (действителен только в своём окне тока/температуры, статья 5/6), перегиб dT/dt (статья 7), изгиб давления, где генерация превышает рекомбинацию, и выполаживание приращённой ёмкости. Лабораторный эталонный момент полного заряда принимается там, где они совпадают, а кандидатные алгоритмы завершения оцениваются по состоянию заряда и перезаряду, которые они дают относительно этого эталона – метод, стоящий за утверждениями, что завершение по перегибу происходит раньше и холоднее, чем ожидание полного провала.
Этот мультисигнальный эталон — также способ калибровки порогов завершения для производства: оснастите достаточное число элементов по току и температуре, найдите эталонный полный заряд и выберите порог, решение которого попадает ближе всего при приемлемом худшем перезаряде.
Повторяющиеся ошибки включают: сравнение профилей при неодинаковом отданном заряде (внешне «более мягкий» профиль, который просто меньше заряжает); не сообщаемые температура окружающей среды и элемента; сопротивление держателя/контакта в кривых напряжения, имитирующее внутреннее сопротивление; слишком медленную дискретизацию для импульсных профилей или слишком шумную для -delta-V; а также результаты на свежих элементах, обобщённые на состаренные без циклирования. Хорошая практика использует подобранные контрольные группы, рандомизированный порядок испытаний во избежание эффектов истории, воспроизведение на элементах/партиях и полное сообщение тока, температуры, конечных точек и определений.
Первый рисунок показывает оснащённый датчиками заряд с совмещёнными кривыми напряжения, температуры и давления; второй выстраивает последовательность процедуры сегментации КПД — экспериментальный костяк исследований заряда.
Weijiang проводит именно эти оснащённые датчиками заряды, чтобы предоставить клиентам сигнатуры КПД-против-SOC, начала кислорода, давления и тепловые для каждого класса; построение профилей продукта на такой измеренной эталонной истине — то, что отделяет основанный на доказательствах дизайн заряда от фольклора даташитов. Следующая статья рассматривает, как протоколы заряда проходят ресурсные стресс-испытания через эксперименты ускоренного старения.
Weijiang Power проектирует и производит никель-металлгидридные элементы, подобранные пакеты и готовые к заряду конфигурации для потребительских, промышленных, медицинских заказчиков и заказчиков из сферы мобильности, а также поддерживает партнёров рекомендациями по протоколу заряда, файлами характеристик IEC 61951-2, доказательствами безопасности IEC 62133-1 и совместной валидацией зарядных устройств. Сообщите формат элемента, ток заряда, тепловой диапазон и целевой ресурс по циклам, и наши инженеры зададут комбинацию элемента и заряда, защищающую и время работы, и срок службы. Ознакомьтесь с ассортиментом на странице продуктов.
