Содержательное обсуждение скорости заряда, КПД и срока службы требует общих правил измерения, и для герметичных никель-металлгидридных элементов эти правила устанавливает IEC 61951-2, стандарт для портативных герметичных аккумуляторных элементов и батарей. Он определяет, как элемент заряжается и разряжается для оценки ёмкости, как циклируется выносливость, как измеряется сохранение заряда (саморазряд) после хранения и как определяется внутреннее сопротивление – всё при строго заданных условиях тока, температуры и времени. Эта заключительная группа открывается разбором связанных с зарядом методов испытаний IEC 61951-2, объясняя, почему каждое условие зафиксировано именно так, как результаты стандарта соотносятся с поведением заряда в применении из предыдущих работ, и как лаборатория воспроизводит их без тонких ошибок, делающих результаты испытаний батарей несопоставимыми.
IEC 61951-2 стандартизирует методы испытаний герметичных NiMH-элементов и батарей, используемых в портативных применениях, чтобы оценки разных производителей были сопоставимы; его приём – зафиксировать каждую переменную, способную изменить результат – ток и длительность заряда, ток разряда и конечное напряжение, температуру окружающей среды, периоды покоя и число кондиционирующих циклов – оставив испытуемый элемент единственной переменной. «Стандартный заряд» – это поэтому заданный протокол, а не рекомендация, как изделия должны заряжаться в эксплуатации.
Различать стандартный испытательный заряд и прикладной заряд существенно: стандарт сознательно использует консервативные, воспроизводимые токи (обычно медленный, ограниченный по времени заряд) для оценки собственных свойств элемента, тогда как быстрые многокритериальные профили, анализируемые в этой серии, – прикладные методы, оцениваемые относительно – но не тождественные – стандартному протоколу.
Номинальная ёмкость устанавливается после заданных циклов подготовки/кондиционирования зарядом по стандартному режиму при контролируемой температуре, покоя в течение заданного периода, затем разряда стандартным током до заданного конечного напряжения и интегрирования отданного заряда; элемент соответствует оценке, если отданная ёмкость достигает заявленного значения в пределах допуска на требуемых циклах. Поскольку разрядная ёмкость зависит от полноты заряда, стандартизованный медленный полный заряд гарантирует, что каждый элемент начинает разряд из сопоставимого, полностью заряженного состояния.
В прикладном смысле это эталон, относительно которого судят о потерях приёма заряда (работа 2) и недозаряде из-за терминации: быстрый заряд, отдающий 96 процентов номинальной по IEC ёмкости, количественно оставляет 4 процента на столе – сравнение возможно лишь потому, что стандарт задаёт базу в 100 процентов.
Испытания выносливости многократно заряжают и разряжают по заданным режимам, проверяя ёмкость на контрольных точках и задавая порог ёмкости конца срока службы (обычно 80 процентов номинальной); условия циклирования стандарта дают воспроизводимую квазиускоренную базу, тогда как производители и заказчики добавляют специфичные для применения протоколы заряда (матрица скорость/глубина/температура из работы 24) для прогноза реального срока службы. Различие важно: выносливость по IEC демонстрирует долговечность при общем протоколе, но сама по себе не предсказывает ресурс при быстром заряде 1C в горячем корпусе, что требует испытания, согласованного с протоколом.
Сообщение о циклическом ресурсе всегда требует указания режима заряда – циклы-до-80 при стандартном заряде не переносятся на быстрый заряд – момент, который философия фиксированных условий стандарта делает явным.
Сохранение заряда измеряет саморазряд: заряженный по стандарту элемент покоится при заданной температуре в течение фиксированного периода хранения, затем разряжается для измерения сохранённой ёмкости относительно её значения до хранения; это число стоит за моделированием саморазряда (работа 16) и решениями по графику обслуживания (работа 34), и оно объясняет, почему сорта с низким саморазрядом испытываются так же, но показывают заметно более высокое сохранение. Внутреннее сопротивление измеряется либо методом AC (1 кГц), либо методом DC со ступенями тока при заданном состоянии заряда, давая значения сопротивления, используемые для импульсного и теплового проектирования (работа 17).
Значения AC- и DC-сопротивления отвечают на разные вопросы – AC при 1 кГц приближается к омической составляющей, тогда как DC-импульс включает поляризацию – поэтому их нельзя смешивать при задании пределов зарядного тока, частый источник ошибок проектирования.
Надёжные результаты требуют калиброванных электронных каналов с четырёхпроводным измерением, термостатированной среды при заданной стандартом температуре, точного хронометража заряда и покоя и внимания к кондиционирующим циклам, стабилизирующим новый элемент (поведение формирования из работы 25). Частые ошибки включают заряд при нестандартной температуре, пропуск кондиционирования, учёт сопротивления держателя в измерении и сравнение ёмкости при разных токах разряда. Первый рисунок выстраивает стандартное испытание ёмкости; второй сопоставляет каждый метод IEC с параметром зарядного проектирования, который он уточняет.
Отношение к стандарту как к контракту измерения – тот же протокол, те же условия, те же конечные точки – позволяет согласовать значения из даташитов, сравнения поставщиков и прикладную валидацию.
Weijiang испытывает элементы по методам IEC 61951-2 и предоставляет данные ёмкости, выносливости, сохранения и сопротивления на этой общей основе, наряду со специфичной для применения характеризацией зарядного диапазона; поэтому заказчики могут честно сравнивать сорта и связывать стандартные оценки с собственной валидацией быстрого заряда. Следующая работа ведёт в лабораторию, чтобы показать, как КПД заряда и точный момент «полного» измеряются экспериментально сверх базы стандарта.
Weijiang Power проектирует и производит никель-металлгидридные элементы, согласованные пакеты и готовые к заряду конфигурации для потребительских, промышленных, медицинских заказчиков и заказчиков в сфере мобильности, и поддерживает партнёров рекомендациями по протоколу заряда, файлами характеристик IEC 61951-2, доказательствами безопасности IEC 62133-1 и совместной валидацией зарядных устройств. Сообщите формат элемента, скорость заряда, тепловой диапазон и целевую наработку по циклам, и наши инженеры зададут комбинацию элемента и заряда, защищающую и время работы, и срок службы. Ознакомьтесь с ассортиментом на странице продуктов.
