Sesiapa yang mereka bentuk merentas kimia akan menemui satu keanehan yang ketara: sel litium-ion dicas dengan tirus arus malar kemudian voltan malar yang mengekalkan voltan maksimum yang tepat, manakala pengecas NiMH mengawal arus dan sebaliknya memerhati puncak voltan dan kejatuhan. Perbezaan ini bukan konvensyen – ia berpunca daripada cara setiap kimia gagal pada keadaan cas tinggi. Kertas ini membandingkan rejim arus malar, voltan malar dan CC-CV gabungan, menerangkan mengapa pengapit voltan tidak dapat “melengkapkan” sel NiMH seperti yang dilakukannya pada sel litium, menjelaskan apa yang sebenarnya diwakili oleh siling 1,5 V setiap sel yang sering disebut, dan merumuskan implikasi reka bentuk untuk pengecas pelbagai kimia serta jurutera yang memindahkan tabiat litium ke sistem nikel.
Arus malar (CC) mengekalkan arus tetap sementara voltan mencari parasnya sendiri; voltan malar (CV) mengekalkan voltan tetap sementara arus menyusut apabila sel menghampirinya; CC-CV menggunakan CC sehingga ambang voltan, kemudian CV sementara arus menirus ke nilai penamatan. Litium-ion menggunakan CC-CV kerana kekangan mengikatnya ialah voltan interkalasi atas yang melampauinya berlaku penyaduran dan kerosakan katod: mengekalkan voltan itu membolehkan kapasiti terakhir ditambah pada arus selamat yang semakin berkurangan.
Pilihan rejim ditentukan oleh apa yang mengehadkan pengecasan pada keadaan cas tinggi – potensi voltan keras dalam litium, berbanding evolusi gas dan penggabungan semula dalam NiMH, yang tidak dikawal oleh pengapit voltan.
Sel NiMH pada akhir cas tidak mempunyai voltan “penuh” yang stabil untuk dikapit: voltan bergantung pada arus, suhu, rintangan dalaman dan usia, memuncak kemudian menurun apabila pemanasan penggabungan semula mengambil alih (Kertas 5). Mengekalkan voltan tetap akan menghasilkan arus tidak terkawal dan bergantung pada suhu – tinggi ke sel sejuk berintangan rendah dan hilang ke sel hangat – dan tidak akan menjamin cas penuh mahupun mengehadkan cas berlebihan, kerana proses yang merosakkan, penggabungan semula oksigen, berlangsung pada apa jua arus yang dibenarkan oleh pengapit.
Lebih buruk lagi, apabila sel menjadi hangat dan voltannya jatuh pada cas penuh, sumber CV akan meningkatkan arus untuk mengekalkan voltan – maklum balas positif yang mendorong lebih banyak penggabungan semula, lebih banyak haba dan voltan yang lebih rendah lagi, bertentangan dengan tirus yang selamat. NiMH akibatnya memerlukan arus sebagai pemboleh ubah terkawal dan kriteria terbitan keadaan sebagai isyarat berhenti.
Bahan bacaan pengecas pengguna kadangkala menggambarkan pengecasan pukal sehingga kira-kira 1,45 V setiap sel dan maksimum hampir 1,5 V; ini bukan titik tetapan CV tetapi sempadan voltan pelindung dan penanda peralihan peringkat di bawah arus semasa. Nombor itu bergerak mengikut kadar dan suhu – sel sejuk 1C secara sah melebihi voltan sel hangat C/2 – jadi ia digunakan sebagai siling kerosakan (sel di atasnya pada arus sederhana adalah mencurigakan) dan sebagai isyarat peralihan pelbagai peringkat, tidak sekali-kali sebagai voltan di mana arus ditiruskan sehingga siap.
Menganggap 1,5 V sebagai sasaran CV gaya litium ialah kesilapan merentas kimia klasik yang mengecas terkurang sel hangat dan mengecas berlebihan sel sejuk; analog NiMH yang betul bagi “siap” ialah gabungan kriteria penamatan, bukan voltan.
Oleh kerana arus ialah kuantiti terkawal, peringkat kuasa NiMH direka bentuk sebagai sumber arus terkawal – penurun dengan kawalan mod arus, pengawal atur linear terhad arus atau suis dikawal PWM dengan penderia arus – yang titik tetapnya dititahkan oleh mesin keadaan melalui paras cas pantas, cas tambahan dan cas gelek. Voltan diukur tetapi digunakan untuk kelayakan, pengesanan kerosakan dan inferens penamatan, tanpa menutup sebarang gelung voltan.
Inilah sebabnya IC cas NiMH (keluarga bq2002 dan rakan setaranya) mendedahkan pin kawalan arus dan pemasaan dan bukannya gelung pengawalaturan voltan tepat: masalah kawalan mereka ialah penjujukan arus dan pengesanan penamatan, yang pada asasnya berbeza daripada tugas voltan tepat IC cas litium.
Pengecas yang menyokong kedua-dua litium dan NiMH mesti menukar topologi kawalan mengikut mod: gelung CC-CV terkawal voltan dengan ketepatan voltan sel yang ketat untuk litium, dan gelung terkawal arus dengan penamatan -ΔV/dT/dt/pemasa untuk NiMH, dengan mod dipilih oleh pengguna atau pengesanan kimia yang boleh dipercayai – tidak sekali-kali disimpulkan daripada voltan sahaja, kerana rentetan NiMH separa dicas boleh berada hampir dengan voltan seperti litium. Kekeliruan merentas kimia ialah isu keselamatan yang sebenar kerana setiap rejim tidak selamat untuk kimia yang satu lagi.
Rajah pertama membezakan trajektori arus dan voltan CC-CV litium dengan CC-tambah-penamatan NiMH; yang kedua memetakan pemboleh ubah mana yang dikawal dan yang mana menandakan siap dalam setiap rejim, menjadikan penyongsangan itu jelas.
Untuk NiMH, tentukan peringkat terkawal arus, takrifkan paras arus mengikut rejim, gunakan voltan hanya untuk kelayakan, kerosakan atau penamatan, dan jangan sekali-kali melaksanakan tirus penahanan voltan; untuk produk pelbagai kimia, asingkan kedua-dua gelung kawalan dan jadikan pemilihan kimia tidak berbelah bagi dan selamat gagal. Sahkan profil NiMH merentas suhu untuk menunjukkan siap dicapai melalui kriteria penamatan dan bukan voltan, dan pastikan tiada laluan kawalan dapat meningkatkan arus ke sel penuh yang semakin hangat.
Weijiang membekalkan permukaan cas arus–voltan–suhu untuk selnya supaya profil terkawal arus dan sempadan voltan pelindungnya mencerminkan tingkah laku yang diukur. Dengan teknik dan rejim cas pantas telah mantap, siri ini seterusnya beralih kepada masalah mengetahui apa yang berlaku di dalam sel semasa cas – anggaran keadaan cas dan keadaan kesihatan.
Weijiang Power mereka bentuk dan mengeluarkan sel nikel-logam hidrida, pad yang dipadankan dan konfigurasi sedia dicas untuk pelanggan pengguna, industri, perubatan dan mobiliti, serta menyokong rakan kongsi dengan panduan protokol cas, fail prestasi IEC 61951-2, bukti keselamatan IEC 62133-1 dan pengesahan bersama pengecas. Beritahu kami format sel, kadar cas, had terma dan sasaran kitaran, dan jurutera kami akan menentukan kombinasi sel dan cas yang melindungi kedua-dua masa jalanan dan hayat perkhidmatan. Semak rangkaian di halaman produk.
