Apabila profil beban nod sensor persekitaran difahami, reka bentuk pek menjadi tindakan mengimbangi tiga kuantiti yang menarik ke arah berbeza: tenaga yang mesti disimpan untuk bertahan melalui tempoh tanpa penuaian paling lama dijangka, kuasa seketika yang diperlukan radio untuk menghantar, dan arus lemah serta terputus-putus yang realistik dapat disediakan oleh penuai kecil. Pek yang dioptimumkan untuk tenaga sahaja mungkin merudum di bawah nadi penghantaran; pek yang dioptimumkan untuk nadi sahaja mungkin terlebih saiz dan kurang dicas oleh sumber solar yang lemah; litar pengecasan yang menganggap adaptor kuat tidak akan mengisi semula pek daripada jejak fotovoltaik dalaman atau musim sejuk. Kertas kedua ini mengimbangi keseimbangan itu untuk nikel-logam hidrida, meliputi format sel dan konfigurasi bersiri, penentuan saiz kapasiti terhadap sasaran autonomi kegelapan yang ditetapkan, takungan kapasitor yang membawa ledakan radio, pengurusan cas yang ditala kepada sumber lemah dan terputus-putus, peranan kimia rendah nyahcas diri, dan keputusan cuaca sejuk serta susun atur yang memisahkan nod teguh daripada yang hanya berfungsi di meja ujian.
Keperluan kapasiti ditetapkan oleh selang paling lama di mana penuai pada dasarnya tidak memberikan apa-apa – hari mendung berturut-turut untuk nod fotovoltaik, kekotoran atau tertimbus untuk penuai lain – didarab dengan beban purata kitaran dan margin keselamatan. Di mana reka bentuk boje dan stesen yang diterbitkan lazimnya menyatakan tujuh hari atau lebih autonomi tanpa cas semula, disiplin yang sama terpakai pada skala lebih kecil: takrifkan tetingkap autonomi dalam jam, darab dengan arus purata dan voltan sistem untuk mendapatkan watt-jam, bahagi dengan kedalaman nyahcas boleh guna, dan tambah margin untuk kehilangan kapasiti suhu rendah dan penuaan.
NiMH bertolak ansur dengan kitaran dalam lebih baik daripada banyak kimia boleh cas semula tetapi paling panjang hayat apabila tidak berulang kali diratakan; jadi reka bentuk harus menyasarkan kedalaman nyahcas purata yang cetek sepanjang tetingkap autonomi, berbanding menentukan saiz sehingga pemotongan mutlak. Oleh kerana sel adalah 1,2 volt nominal, bilangan bersiri dipilih untuk melepasi input minimum pengawal atur dan radio merentasi voltan akhir nyahcas; satu AA atau AAA sesuai untuk sistem bawah 1,8 V dan pek dua atau tiga sel membekalkan rel 2,4 V atau 3,6 V melalui peringkat buck-boost apabila radio memerlukan 3 volt atau lebih.
Malah sel NiMH berimpedans rendah mendapat manfaat daripada takungan tempatan apabila nadi penghantaran pendek dan tajam. Sebuah kapasitor – superkapasitor untuk ledakan lebih besar atau bank seramik berbilang lapisan untuk nod padat – dikekalkan pada voltan pek antara penghantaran dan dinyahcas ke dalam radio semasa ledakan 50 hingga 150 mA. Penentuan saiz mengikut Q sama dengan C kali delta-V: kapasitor mesti menyimpan cukup cas pada kemerosotan voltan yang boleh diterima untuk membekalkan tenaga nadi, selepas itu sel NiMH mengecasnya semula secara perlahan sepanjang selang tidur yang panjang.
Pembahagian kerja inilah yang menjadikan kapasiti NiMH kecil berdaya maju. Sel tidak perlu membekalkan keseluruhan arus penghantaran secara terus, jadi kadar nyahcas berkesannya kekal hampir kepada purata rendah, kecekapan bertambah baik dan haba serta kemerosotan voltan diminimumkan. Pertukarannya ialah masa cas semula dan kebocoran: takungan mesti diisi semula dalam selang paling pendek antara ledakan, dan arus bocornya menjadi sebahagian bajet tidur. Perbandingan animasi reka bentuk sel-sahaja dan sel-takungan menunjukkan yang kedua mengekalkan voltan jauh lebih rata melalui ledakan bagi kapasiti sel nominal yang sama.
Panel fotovoltaik kecil pada nod persekitaran tidak langsung seperti adaptor sesalur: keluarannya berubah dengan litupan awan, sudut dan kekotoran, runtuh ke sifar setiap malam dan mungkin hanya membekalkan miliwatt secara purata sehari. Maka peringkat pengurusan cas mesti mengendalikan pengekstrakan tenaga seperti titik kuasa maksimum pada kuasa sangat rendah, mula mengecas pada ambang input rendah, menghalang arus songsang pada waktu malam dan tidak pernah mengenakan profil cas yang tidak dapat diterima sel NiMH daripada jejak selemah itu.
NiMH di sini bertolak ansur dengan cara berguna: cas arus malar terkawal dengan penamatan pampasan suhu atau siling titisan konservatif sangat padan dengan tambahan cetek dan terputus-putus, dan kimia bertolak ansur dengan cas berlebihan sederhana yang mungkin dikenakan pengawal penuai ringkas, jauh lebih baik daripada sel litium-ion bertolak ansur dengan yang tidak terkawal. Pereka masih menyatakan tetingkap suhu cas, had arus yang dipadankan dengan kapasiti sel dan penamatan -delta-V atau dT/dt untuk sebarang cas pantas yang besar, dengan sandaran pemasa dan suhu. Hasilnya ialah pek yang menyerap apa sahaja yang ditawarkan penuai tanpa memerlukan disiplin cas tepat yang dituntut litium-ion.
Nyahcas diri ialah kehilangan tertib pertama dalam peranti yang mungkin duduk berhari-hari antara cas semula bermakna, dan inilah sebab NiMH biasa berkapasiti tinggi secara sejarah mengecewakan dalam peranan siap sedia solar. Formulasi rendah nyahcas diri – teknologi sama yang helaian data nilai mengekalkan sekitar 75 peratus cas selepas dua belas bulan – mengubah pengiraan itu dengan menahan tenaga yang dituai sepanjang selang malap yang panjang. Kapasiti nominalnya yang sedikit lebih rendah setiap sel lazimnya pertukaran berbaloi untuk kehilangan kalendar yang jauh lebih kecil dalam nod kitar tugas rendah.
Model imbangan tenaga mesti memasukkan nyahcas diri sebagai beban selari, bukan nota kaki: dalam minggu musim sejuk terburuk pek kehilangan kedua-dua tenaga beban dan sebutan kebocoran kalendar, dan penuai mesti menampung kedua-duanya. Memilih gred LSD, mengekalkan pek pada keadaan cas sederhana jika boleh dan mengelak suhu tinggi berterusan mengurangkan sebutan parasit ini dan menjadikan ramalan autonomi sepadan dengan tingkah laku lapangan.
Nod persekitaran tinggal di luar, dan kapasiti dan voltan NiMH jatuh apabila rintangan dalam meningkat dalam sejuk; kesannya sederhana berhampiran takat beku tetapi menjadi ketara di bawah kira-kira minus sepuluh hingga minus dua puluh darjah Celsius. Tindak balas reka bentuk termasuk menentukan saiz kapasiti tambahan untuk bulan paling sejuk, meletakkan pek dalam kepungan berpenimbal terma dan bukannya terdedah pada tiang, menggunakan takungan kapasitor untuk menampung nadi sejuk apabila impedans sel paling tinggi, dan – di mana tapak menghampiri had praktikal NiMH – sama ada menambah jisim terma atau memilih kimia julat suhu lebih lebar untuk stesen paling ekstrem.
Susun atur mekanikal sama penting dengan reka bentuk elektrik: sel memerlukan penahanan terhadap getaran dan pengembangan terma, tab dikimpal atau pemegang terbukti berbanding sentuhan spring di tapak bergetaran tinggi, sensor suhu dekat sel untuk penamatan cas, dan pemisahan daripada litar radio yang menjana haba. Salutan konformal dan kepungan tertutup yang dinilai untuk tapak mengekalkan kondensasi dan garam jauh daripada pek, yang menghubungkan reka bentuk pek terus dengan program perlindungan kemasukan yang dibincangkan dalam kertas kelayakan.
Menyatukan elemen mengikut urutan boleh ulang: tetapkan tetingkap autonomi dan beban purata; pilih bilangan bersiri daripada voltan rel; pilih kapasiti daripada tenaga, kedalaman nyahcas dan penurunan sejuk; tambah dan tentukan saiz takungan nadi daripada tenaga penghantaran dan kemerosotan dibenarkan; padankan pengecas penuai dengan sumber realistik paling lemah; pilih sel LSD; dan susun pek untuk keteguhan terma dan mekanikal. Setiap langkah menghasilkan nombor yang boleh diperiksa terhadap pengukuran, bukan cadangan generik.
Validasi kemudian memainkan semula reka bentuk terhadap kitar tugas sebenar di meja: unit sumber-ukur atau beban boleh atur cara memainkan semula bentuk gelombang tidur-sampel-hantar, simulator solar atau sumber boleh atur cara memainkan semula hari musim sejuk baik dan buruk, dan reka bentuk dinilai sama ada rel kekal di atas pemotongan melalui setiap ledakan dan keadaan cas menutup setiap imbangan minggu terburuk secara tidak negatif. Reka bentuk yang lulus main semula itu – dan kelayakan formal dalam kertas akhir – ialah yang bertahan bertahun-tahun di tiang, boje atau stesen pemantauan jauh.
Weijiang Power mereka bentuk dan mengeluarkan sel nikel-logam hidrida tertutup dan pek industri yang dipadankan untuk peranti jauh, luar grid dan berkaitan keselamatan, dan menyokong rakan kongsi OEM dengan fail prestasi IEC 61951-2, bukti keselamatan IEC 62133-2, pencirian beban nadi, ujian julat suhu lebar dan pengesahan bersama pengecas/pek. Beritahu kami kitar tugas, arus puncak, julat suhu, sasaran autonomi dan piawai yang produk anda mesti penuhi, dan jurutera kami akan menentukan kombinasi sel-dan-pek yang melindungi masa larian, kebolehpercayaan dan hayat perkhidmatan. Semak julat pada halaman produk.
