Poleganie na pełnym ujemnym odwróceniu delta-V zakłada spadek wystarczająco duży do zmierzenia – założenie, które zawodzi dla ciepłych ogniw, łagodnych prądów i wysokopojemnych konstrukcji, których napięcie jedynie się spłaszcza. Solidne ładowarki NiMH dodają więc dwa łagodniejsze detektory: zerowe delta-V, które kończy, gdy napięcie przestaje rosnąć i utrzymuje plateau przez skonfigurowany czas, oraz detekcję punktu przegięcia, która zatrzymuje się przy zmianie krzywizny tuż przed pikiem, ograniczając nagrzewanie z przeładowania. Poniżej wszystkich leży mało efektowny, lecz nieodzowny timer bezpieczeństwa maksymalnego czasu – jedyna terminacja, której nie może zwieść nieobecny sygnał. Niniejsza praca specyfikuje wszystkie trzy i określa ich miejsce w sterowniku ładowania z obroną w głąb.
Dokumentacja STMicroelectronics dotycząca ładowarek NiMH opisuje wariant zerowego delta-napięcia właśnie dla tej sytuacji: w NiMH spadek po pikie jest bardzo mały, rzędu 5–10 miliwoltów, i może nie przekroczyć konwencjonalnego progu -ΔV; zamiast tego detektor zgłasza pełne ładowanie, gdy filtrowane napięcie nie wzrosło o więcej niż wąskie pasmo przez zadany czas przetrzymania – plateau zamiast odwrócenia.
Detekcja plateau jest z natury testem czasu w paśmie: sterownik pyta, czy dV/dt utrzymywało się w granicach plus-minus małego okna wystarczająco długo, by krzywa rzeczywiście się wypoziomowała, odróżniając końcową półkę ładowania od wolniejszego wzrostu w połowie ładowania na podstawie czasu przetrzymania i uzbrajając detektor dopiero późno w ładowaniu.
AN417 ST przedstawia metodę punktu przegięcia jako szczególnie dopasowaną do NiMH, ponieważ nie czeka na żaden spadek napięcia: wykrywa zmianę krzywizny krzywej napięcia (druga pochodna), która poprzedza pik, i kończy, zanim ogniwo wejdzie w silnie egzotermiczne plateau rekombinacji. Wcześniejsze zatrzymanie w zamian za krótką fazę doładowania wymiernie zmniejsza nagrzewanie i przedłuża żywotność.
Metoda wymienia złożoność algorytmiczną na zdrowie ogniwa. Szacowanie zaszumionej drugiej pochodnej wymaga cięższego filtrowania i ostrożnego uzbrajania, i może zatrzymać się nieco przed 100 procentami; dlatego układy scalone z niej korzystające łączą ją z krótkim doładowaniem przy obniżonym prądzie, aby dopełnić ładowanie – ta sama opcjonalna faza, którą bq2002 oferuje po terminacji szybkiego ładowania.
Trzy liczby definiują zerowe delta-V: pasmo napięcia definiujące „płaskie” (wystarczająco wąskie, by rozróżnić półkę, wystarczająco szerokie, by tolerować tętnienia i kwantyzację ADC), wymagany czas przetrzymania w tym paśmie (wystarczająco długi, by odrzucić chwilową pauzę we wzroście), i punkt uzbrojenia według czasu lub dostarczonego ładunku (wystarczająco późny, by nachylenie połowy ładowania było już małe). Razem przekształcają gładką krzywą w deterministyczne zatrzymanie.
Ponieważ plateau jest płytkie, detektor zwykle łączy się operatorem OR z dT/dt i bezwzględnymi granicami, zamiast używać go samodzielnie; najbardziej wartościowy jest w ciepłych warunkach, gdzie nie pojawia się żaden spadek, lecz krzywa nadal widocznie tworzy półkę, dając oprogramowaniu układowemu zatrzymanie w domenie napięcia, niezależne wyłącznie od termistora.
Każda metoda oparta na sygnale zakłada, że sygnał istnieje. Termistor może odpaść, kanał napięcia może być źle skalibrowany, a -ΔV przy niskim prądzie może po prostu nigdy nie powstać; bez niezależnego ograniczenia ładowarka kontynuowałaby bez końca. Timer maksymalnego czasu ładowania zapewnia to ograniczenie: uruchomiony wraz z szybkim ładowaniem wymusza terminację lub przełączenie przy konserwatywnej wielokrotności nominalnego czasu ładowania dla znamionowych pojemności i prądu, niezależnie od każdego innego wejścia.
Układy ładowania wymieniają czas maksymalny wśród standardowych terminatorów szybkiego ładowania obok -ΔV, napięcia maksymalnego i temperatury maksymalnej właśnie dlatego, że jest to siatka bezpieczeństwa, która czyni pozostałe bezpiecznymi w użyciu. Timer wymiaruje się z pojemności podzielonej przez prąd, podzielonego przez zakładaną sprawność, z marginesem dla głęboko rozładowanego ogniwa, lecz nie na tyle, by pozwolić na przedłużone przeładowanie.
Przy nocnym ładowaniu 0,1C nie ma -ΔV i jest niewiele sygnatury termicznej, więc timer jest głównym i właściwym terminatorem: ładowanie 0,1C wymiaruje się na około 14–16 godzin, aby uwzględnić sprawność, a następnie zatrzymuje. Zalecenia Panasonic dotyczące ładowania traktują długie podtrzymanie oparte na timerze jako metodę najmniej preferowaną i ściśle ograniczają każdy prąd konserwacyjny – temat następnej pracy – odróżniając jednorazowy timer wolnego ładowania od nieograniczonego dopełniania.
Pierwsza figura porządkuje detekcję plateau i przegięcia wobec konwencjonalnego zatrzymania -ΔV, a druga układa warstwy terminacji od najwcześniejszego przegięcia przez plateau, -ΔV, dT/dt aż do twardego timera, ilustrując obronę w głąb: sterownik zatrzymuje się na pierwszej wiarygodnej warstwie, a timer gwarantuje, że jakaś warstwa zawsze zadziała.
Specyfikacja powinna dla każdego warunku pracy podawać, który terminator ma działać pierwszy i który gwarantuje zatrzymanie: przegięcie lub -ΔV przy chłodnym szybkim ładowaniu, plateau lub dT/dt gdy ciepło, timer przy wolnym ładowaniu lub awarii, oraz bezwzględne napięcie/temperaturę jako natychmiastowe granice awaryjne. Weryfikacja wstrzykuje usterki – odpadły termistor, stłumiony spadek, zatrzymane chłodzenie – i potwierdza, że timer i bezwzględne granice wyłapują każdy przypadek, mierząc wynikowe przeładowanie w celu ograniczenia najgorszego nagrzewania.
To właśnie warstwowanie detektorów pozwala ładowarce być jednocześnie wystarczająco agresywną, by skończyć w dwie godziny, i wystarczająco konserwatywną, by nigdy nie polegać na sygnale kilku miliwoltów, którego może nie być. Pozostałe pytanie o stanie ustalonym, po zakończeniu szybkiego ładowania, brzmi: jak – i ile – utrzymywać pełne ogniwo przez dopełnianie, co omawia praca o ładowaniu konserwacyjnym.
Weijiang Power projektuje i wytwarza ogniwa niklowo-wodorkowe, dopasowane pakiety i konfiguracje gotowe do ładowania dla klientów konsumenckich, przemysłowych, medycznych i mobilności, i wspiera partnerów wskazówkami dotyczącymi protokołów ładowania, plikami osiągów IEC 61951-2, dowodami bezpieczeństwa IEC 62133-1 oraz wspólną walidacją ładowarek. Podajcie nam format ogniwa, stopień ładowania, obudowę termiczną i cel cyklowy, a nasi inżynierowie określą kombinację ogniwa i ładowania chroniącą zarówno czas pracy, jak i żywotność. Zobaczcie asortyment na stronie produktów.
