Równoważenie jest aktywnym odpowiednikiem doboru ogniw: zmniejsza rozbieżność stanu naładowania, którą stwarza szeregowe niedopasowanie (Praca 29), dzięki czemu ogniwa zbliżają się wspólnie do pełnego naładowania i ładowarka może zakończyć bez poświęcania opóźnionych ani dręczenia prowadzących. Równoważenie NiMH różni się od równoważenia litu w sposób zasadniczy – prąd przeładowania jest zużywany przez wewnętrzną rekombinację, a nie magazynowany, co daje chemii ograniczoną samowyrównawczą skłonność, którą projektant może wykorzystać, ale nie powinien jej nadmiernie ufać. Niniejsza praca porównuje pasywne i aktywne równoważenie oraz trzecie, specyficzne dla NiMH podejście – kształtowanie profilu ładowania – i wyjaśnia, jak dobrać i zsynchronizować balanser, aby pracował z chemią rekombinacji, a nie przeciw niej.
W pakietach litowych równoważenie jest niezbędne, ponieważ każde przeładowanie jest niebezpieczne; w NiMH przewymiarowana elektroda ujemna i pętla rekombinacji tolerują ograniczone przeładowanie, a ogniwo prowadzące, gdy jest pełne, skutecznie „pochłania” dalszy prąd w postaci ciepła, podczas gdy opóźnione nadganiają – surowy, pasywny mechanizm samorównoważenia. Dlatego proste pakiety NiMH mogą ładować się szeregowo bez żadnego balansera: kontrolowane przeładowanie prowadzących to właśnie sposób, w jaki opóźnione są dopełniane.
Kosztem są dokładnie zużycie od przeładowania z Prac 21–23, zlokalizowane w ogniwach prowadzących; zaprojektowane równoważenie ma na celu dopełnienie opóźnionych przy jednoczesnym zminimalizowaniu tego wymuszonego przeładowania prowadzących, wymieniając dodany sprzęt na dłuższy żywot pakietu i czystsze zakończenie.
Pasywne równoważenie przełącza rezystor równolegle do najbardziej naładowanych ogniw, aby odsunąć część prądu (lub rozładować je podczas spoczynku), utrzymując prowadzących blisko pełnego, podczas gdy prąd płynie dalej do opóźnionych; jest proste i tanie, ale rozprasza energię w postaci ciepła – kłopotliwe w pakiecie, który już obsługuje ciepło ładowania – i jest powolne, ponieważ praktyczne prądy bocznikowania są małe w stosunku do prądu ładowania, więc najlepiej działa przy niskich prądach pasma końcowego lub na spoczynku, a nie wobec masowego ładowania 1C.
W przypadku NiMH pasywne równoważenie jest najskuteczniejsze jako wyrównywacz na końcu ładowania i spoczynku: w miarę obniżania prądu blisko pełnego, skromne prądy bocznikowania stają się porównywalne z prądem ładowania i mogą rzeczywiście przytrzymać prowadzących, podczas gdy opóźnione kończą, naturalnie dopasowując się do wielostopniowego profilu.
Aktywne balansery przenoszą energię z ogniw wyższych do niższych (topologie kondensatorowe, cewkowe lub transformatorowe) z mniejszą ilością ciepła odpadowego, wyrównując szybciej i przy wyższych prądach efektywnych; pasują do dużych, wartościowych pakietów trakcyjnych i mobilności, gdzie żywot pakietu i sprawność energetyczna uzasadniają koszt. Podczas ładowania nieprzerwanie odbierają nadmiar od prowadzących i dostarczają go opóźnionym, utrzymując ciąg napięty, tak aby wszystkie ogniwa osiągały szczyt razem, a -delta-V pakietu odzyskiwało wyrazistość (Praca 29).
Ich sterowanie trzeba pogodzić z płaskim OCV NiMH (Praca 16): ponieważ napięcie ledwie zdradza SOC w połowie ładowania, decyzje aktywnego równoważenia najlepiej opierać na zachowaniu końca ładowania, liczeniu kulombów lub względnym czasie szczytów, a nie na różnicach napięcia w połowie ładowania, które głównie odzwierciedlają niedopasowanie rezystancji i temperatury.
Trzecie, specyficzne dla NiMH podejście wyrównuje za pomocą samego profilu ładowania: ładowanie impulsowe ze spoczynkami pozwala ogniwom prowadzącym rozluźnić się i częściowo samorozładować przez rekombinację, podczas gdy opóźnione wciąż pobierają na kolejnych impulsach (Praca 13); ujemne impulsy Reflex krótko rozładowują cały ciąg, przy czym prowadzące oddają stosunkowo więcej (Praca 14); a wczesne zakończenie ładowania masowego z późniejszym dopełnieniem przy niskim prądzie daje opartej na rekombinacji samowyrównawce czas na zbliżenie ogniw przy minimalnym obciążeniu. Metody te zmniejszają rozbieżność bez sprzętu mocy na ogniwo.
Kształtowanie ładowania nie naprawi dużego niedopasowania i najlepiej łączyć je ze ścisłym doborem wejściowym; jest jednak zasadniczo bezpłatne i dlatego dobrze zaprojektowany wielostopniowy/impulsowy profil zarówno zarządza gazem, jak i częściowo równoważy.
Wymagany prąd równoważenia wynika z oczekiwanej rozbieżności na cykl: oszacuj rozrzut amperogodzin nagromadzony między okazjami do wyrównywania i dobierz prąd bocznikowania/przeniesienia oraz okno wyrównywania, aby go usunąć, koncentrując działanie na szczycie ładowania i podczas spoczynku, gdzie NiMH wyrównuje najsprawniej. Sterowanie powinno wykorzystywać logikę najgorętszego ogniwa i pierwszej pełnej z Prac 28–29, unikać równoważenia uszkodzonego ogniwa i rejestrować pozostałą rozbieżność jako wskaźnik zdrowia.
Pierwsza rycina porównuje, jak pasywne, aktywne i kształtujące podejścia zbliżają rozbieżne SOC; druga sekwencjonuje połączoną strategię ścisłego doboru, ukształtowanego ładowania i aktywnego wyrównywania pasma końcowego.
Określ klasę doboru, topologię i prąd równoważenia, podstawę SOC dla decyzji (zachowanie końca ładowania zamiast płaskiego OCV w połowie ładowania) oraz interakcję z zakończeniem i sterowaniem cieplnym; zwaliduj na celowo postarzonych, niedopasowanych ciągach, aby wykazać, że prowadzące pozostają w granicach przeładowania i temperatury, podczas gdy opóźnione osiągają pełny. Weijiang dostarcza dopasowane zestawy i dane o zachowaniu ogniw potrzebne do doboru równoważenia, obsługując zarówno proste samowyrównawcze pakiety konsumenckie, jak i aktywnie zrównoważone pakiety mobilności. Następna praca serii opuszcza ogniwo i pakiet, aby przyjrzeć się, jak ładowanie różni się w głównych światach zastosowań.
Weijiang Power projektuje i produkuje ogniwa niklowo-wodorkowe, dobierane pakiety i konfiguracje gotowe do ładowania dla klientów konsumenckich, przemysłowych, medycznych i z branży mobilności, a także wspiera partnerów wskazówkami dotyczącymi protokołów ładowania, plikami parametrów IEC 61951-2, dowodami bezpieczeństwa IEC 62133-1 i wspólną walidacją ładowarek. Podaj format ogniwa, prąd ładowania, zakres cieplny i docelową liczbę cykli, a nasi inżynierowie dobiorą kombinację ogniwa i ładowania chroniącą zarówno czas pracy, jak i trwałość. Zobacz gamę na stronie produktów.
