Там, где -ΔV становится ненадёжным – тёплые ячейки, малые токи, рассогласованные цепочки, – температура становится главным свидетелем полного заряда, поскольку тепло рекомбинации нарастает именно тогда, когда вольтовый сигнал сжимается. Серийные зарядные устройства NiMH поэтому наслаивают три различных тепловых решения: тест скорости роста температуры dT/dt, ловящий всплеск рекомбинации; тест подъёма над стартом дельта-T, ловящий ячейку, завершающую необычно горячей относительно точки старта; и потолок абсолютной температуры, защищающий от любой неисправности, которую могут пропустить инкрементальные тесты. Эта работа специфицирует каждый критерий, датчик и тракт сигнала за ними, и логику резервирования, делающую тепловое завершение одновременно чувствительным и устойчивым к ложным срабатываниям.
Рекомендации Panasonic и Duracell сходятся на максимально допустимой скорости роста температуры около 1 градуса C в минуту во время быстрого заряда; ниже неё ячейка греется в основном от омических потерь, выше рекомбинация стала доминирующим стоком тока и полный заряд достигнут или превзойдён. Зарядные микросхемы реализуют dT/dt, дифференцируя фильтрованные показания термистора по скользящему окну и сравнивая их с заданным наклоном.
Дифференцирование усиливает шум, поэтому наклон рассчитывается по окну, достаточно длинному, чтобы сгладить шум АЦП и теплового контакта – та же философия множественных выборок, что и -ΔV, – но достаточно короткому, чтобы среагировать в пределах полосы перезаряда. Истинное ускорение конца заряда сохраняется и крутеет, тогда как транзиент от манипуляции или потока воздуха спадает, и антидребезг разделяет их.
Абсолютная температура ячейки зависит от среды, варьирующейся от холодного гаража до тёплого отсека оборудования; подъём над собственной температурой старта заряда более универсален. Завершение дельта-T срабатывает, когда T_сейчас минус T_старт превышает заданный допуск (обычно порядка 10–20 градусов C в зависимости от тока и размера pack), ловя заряд, ведущий ячейку аномально горячей независимо от абсолютной шкалы.
Дельта-T требует достоверной выборки стартовой температуры, взятой после того, как ячейка отдохнула в зарядном устройстве и прежде чем ток её нагрел, и должна быть отключена или расширена, если ячейка уже была тёплой после предыдущего разряда; иначе обычный заряд её вызовет. Вместе dT/dt и дельта-T покрывают две тепловые сигнатуры перезаряда – внезапное ускорение и большое суммарное отклонение.
Абсолютный отключатель даёт последний, свободный от допущений рубеж: приводимые Duracell указания помещают его около 60 градусов C, многие конструкции выбирают 50–55 градусов C ради дополнительного запаса по сроку службы. Он не зависит от истории наклона или стартовой привязки, поэтому ловит неисправности дрейфа датчика, заблокированную вентиляцию, закороченную ячейку или горячую среду, которые относительные тесты могли неверно оценить.
Быстрый заряд запрещён и на холодном конце: ниже примерно 0 градусов C рекомбинация вялая и заряд рискует давлением и повреждениями типа осаждения металла, поэтому контроллеры удерживают быстрый заряд, пока NTC не сообщит допустимое окно – обусловленный температурой запуск быстрого заряда семейства bq2002 реализует именно эту холодную/горячую оболочку.
Тепловой терминатор не лучше своего теплового контакта. Термистор NTC должен быть механически связан с телом ячейки или pack – прижат к стенке ячейки или встроен в pack, – а не припаян к печатной плате, где он считывает тепло компонентов; в многоячеечных pack он должен располагаться среди центральных, наименее охлаждаемых ячеек, работающих наиболее горячо. Резистивный делитель запитывает NTC, и микросхема сравнивает полученное Vtemp с порогами «горячо», «холодно» и скорости изменения, как описано в прикладной литературе NTC быстрого заряда.
Обработка сигнала должна отклонять самонагрев термистора (ограничить ток возбуждения), сетевой и импульсный шум, и ослабленные разъёмы, которые читаются как неисправность «обрыв» (холодно); достоверная конструкция трактует обрыв или короткое замыкание термистора как запрещающую заряд неисправность, а не как разрешение продолжать.
Два канала отказывают в почти взаимодополняющих условиях. -ΔV слабеет при высокой температуре и малом токе; dT/dt слабеет только при плохом тепловом контакте или токе, слишком малом для нагрева ячейки, и усиливается именно тогда, когда тёплая ячейка стирает вольтовый спад. Их сочетание с пределами максимального напряжения и максимального времени даёт завершение, одновременно покрывающее холодное и тёплое, согласованное и рассогласованное, быстрое и замедляющее.
На первом рисунке тепловые критерии уложены как стек решений, а второй сравнивает тайминг вольтового пика и теплового перегиба, показывая, что хорошо настроенное зарядное устройство останавливается на более раннем достоверном сигнале, а не ждёт конкретного – OR-логика, которую на аппаратном уровне реализуют серийные микросхемы управления зарядом.
Полная тепловая спецификация перечисляет допустимое температурное окно быстрого заряда, порог dT/dt и окно дифференцирования, допуск дельта-T и правило стартовой выборки, абсолютный потолок, место и связь датчика, и поведение при неисправности для оборванного или закороченного датчика. Валидация использует инструментированные ячейки в тепловой камере по средам, токам и старению, записывая истинное состояние заряда при каждом срабатывании, чтобы доказать, что завершение приходится на полный заряд без продолжительного перезаряда.
Weijiang поставляет специфичные для ячейки тепловые сигнатуры – наклон массового заряда, перегиб конца заряда и ток, достигающий 1 градуса C в минуту, – чтобы партнёры задавали тепловые пороги по измеренным данным. За инкрементальными тепловыми тестами лежит намеренно простой резерв, рассматриваемый далее: детектор плато нулевого дельта-V и таймер безопасности, которые должны присутствовать всегда.
Weijiang Power разрабатывает и производит никель-металлгидридные ячейки, подобранные пакеты и готовые к заряду конфигурации для потребительских, промышленных, медицинских и транспортных заказчиков, и поддерживает партнёров рекомендациями по протоколам заряда, файлами характеристик IEC 61951-2, свидетельствами безопасности IEC 62133-1 и совместной валидацией зарядных устройств. Сообщите нам формат ячейки, ток заряда, тепловые условия и целевой ресурс циклов, и наши инженеры зададут сочетание ячейки и заряда, защищающее и время работы, и срок службы. Смотрите ассортимент на странице продукции.
