Расчет на полное отрицательное дельта-V обращение предполагает достаточно большой для измерения спад – допущение, которое не выполняется для теплых ячеек, мягких токов и высокоемких конструкций, чье напряжение просто выполаживается. Надежные NiMH-зарядные устройства поэтому добавляют два более мягких детектора: нулевое дельта-V, которое завершает заряд, когда напряжение перестает расти и удерживает плато в течение заданного времени, и детектирование точки перегиба, которое останавливается при смене кривизны непосредственно перед пиком, ограничивая нагрев от перезаряда. Ниже всех лежит малопривлекательный, но незаменимый таймер безопасности максимального времени – единственное завершение, которое отсутствующий сигнал не может обмануть. Эта работа специфицирует все три и определяет их место в контроллере заряда с эшелонированной обороной.
Документация STMicroelectronics по NiMH-зарядным устройствам описывает вариант нулевого дельта-напряжения именно для этой ситуации: у NiMH спад после пика очень мал, порядка 5–10 милливольт, и может не пересечь обычный порог -ΔV; вместо этого детектор объявляет полный заряд, когда фильтрованное напряжение не выросло более чем на малую полосу в течение заданного времени выдержки – плато вместо обращения.
Детектирование плато по сути является тестом «время в полосе»: контроллер спрашивает, удерживалось ли dV/dt в пределах плюс-минус малого окна достаточно долго, чтобы кривая действительно выположилась, отличая конечную полку заряда от более медленного подъема в середине заряда по длительности выдержки и включая детектор только поздно в ходе заряда.
AN417 от ST представляет метод точки перегиба как особенно подходящий для NiMH, поскольку он не дожидается никакого спада напряжения: он обнаруживает смену кривизны кривой напряжения (вторая производная), предшествующую пику, и завершает заряд до того, как ячейка войдет в сильно экзотермическое плато рекомбинации. Более ранняя остановка в обмен на малую фазу дозаряда измеримо снижает нагрев и продлевает срок службы.
Метод обменивает алгоритмическую сложность на здоровье ячейки. Оценка зашумленной второй производной требует более тяжелой фильтрации и осторожного включения, и он может остановиться чуть раньше 100 процентов, поэтому микросхемы, использующие его, сочетают его с кратким дозарядом при пониженном токе для завершения заряда – та же опциональная фаза, которую bq2002 предлагает после завершения быстрого заряда.
Три числа определяют нулевое дельта-V: полоса напряжения, задающая «плоско» (достаточно узкая, чтобы различить полку, достаточно широкая, чтобы терпеть пульсации и квантование АЦП), требуемое время выдержки в этой полосе (достаточно долгое, чтобы отвергнуть кратковременную паузу в подъеме), и точка включения по времени или отданному заряду (достаточно поздняя, чтобы наклон середины заряда уже был мал). Вместе они превращают гладкую кривую в детерминированную остановку.
Поскольку плато мелкое, детектор обычно объединяется по ИЛИ с dT/dt и абсолютными пределами, а не используется в одиночку; наиболее ценен он в теплых условиях, когда спад не появляется, но кривая еще видимо образует полку, давая прошивке остановку в области напряжения, не зависящую только от термистора.
Любой основанный на сигнале метод предполагает, что сигнал существует. Термистор может оторваться, канал напряжения может быть откалиброван неверно, а -ΔV при малом токе может просто никогда не сформироваться; без независимого предела зарядное устройство продолжало бы бесконечно. Таймер максимального времени заряда дает этот предел: запущенный вместе с быстрым зарядом, он принудительно завершает заряд или переключает режим при консервативном кратном номинального времени заряда для номинальных емкости и тока, независимо от любого другого входа.
Зарядные микросхемы перечисляют максимальное время среди стандартных завершителей быстрого заряда наряду с -ΔV, максимальным напряжением и максимальной температурой именно потому, что это страховочная сеть, делающая остальные безопасными в использовании. Таймер рассчитывается из емкости, деленной на ток, деленного на предполагаемый КПД, с запасом для глубоко разряженной ячейки, но не настолько, чтобы допустить длительный перезаряд.
При ночном заряде 0,1C нет -ΔV и почти нет тепловой сигнатуры, поэтому таймер является основным и уместным завершителем: заряд 0,1C рассчитывается примерно на 14–16 часов с учетом КПД и затем останавливается. Рекомендации Panasonic по заряду рассматривают длительный поддерживающий заряд по таймеру как наименее предпочтительный метод и жестко ограничивают любой ток обслуживания – тема следующей работы, – отличая разовый таймер медленного заряда от неограниченного долива.
На первом рисунке детектирование плато и перегиба сопоставлено с обычной остановкой -ΔV, а на втором слои завершения уложены от самого раннего перегиба через плато, -ΔV, dT/dt до жесткого таймера, иллюстрируя эшелонированную оборону: контроллер останавливается на первом заслуживающем доверия слое, а таймер гарантирует, что какой-то слой всегда сработает.
Спецификация должна для каждого рабочего условия указывать, какой завершитель ожидается первым и какой гарантирует остановку: перегиб или -ΔV при холодном быстром заряде, плато или dT/dt в тепле, таймер при медленном заряде или отказе, и абсолютные напряжение/температуру как немедленные аварийные пределы. Проверка внедряет неисправности – оторванный термистор, подавленный спад, остановленное охлаждение – и подтверждает, что таймер и абсолютные пределы ловят каждый случай, измеряя результирующий перезаряд для ограничения наихудшего нагрева.
Именно наслоение детекторов позволяет зарядному устройству быть достаточно агрессивным, чтобы завершить за два часа, и достаточно консервативным, чтобы никогда не полагаться на сигнал в несколько милливольт, которого может не быть. Остающийся стационарный вопрос после завершения быстрого заряда — как и в каком объеме поддерживать полную ячейку доливом, что рассматривает работа о заряде обслуживания.
Weijiang Power разрабатывает и производит никель-металлгидридные ячейки, подобранные пакеты и готовые к заряду конфигурации для потребительских, промышленных, медицинских и транспортных заказчиков, и поддерживает партнеров 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.
