Pengecasan ialah tempat kebanyakan kerosakan NiMH berlaku

Bateri NiMH sangat bertolak ansur pada nyahcas dan sangat sensitif pada cas. Cas berlebihan menghasilkan oksigen dan haba di dalam sel, menaikkan tekanan dan mempercepat setiap mekanisme penuaan. Seni pengecasan NiMH yang baik ialah penamatan — mengetahui dengan tepat bila berhenti. Artikel ini menerangkan kaedah pengesanan di sebalik cas pantas yang selamat dan cara pengawal moden menjadikannya boleh dipercayai.

Kimia pengecasan NiMH

NiMH dicas dengan menukar tenaga elektrik kepada hidrogen tersimpan. Apabila sel menghampiri penuh, kitaran penggabungan semula oksigen bermula: oksigen yang dihasilkan pada elektrod positif bergabung semula pada elektrod negatif, menghasilkan haba dan penurunan ciri pada lengkung voltan cas — isyarat yang digunakan pengecas pintar. Mengecas melepasi titik ini tidak menyimpan lebih tenaga; ia hanya menghasilkan haba dan gas.

Kaedah penamatan cas

Delta-V negatif (−ΔV)

Apabila penuh, voltan sel mencapai kemuncak kemudian turun sedikit — delta-V negatif. Pengecas memantau voltan dan menamatkan apabila mengesan penurunan ini. −ΔV ialah kaedah standard untuk cas pantas (0,5C–1C). Boleh dipercayai pada kadar dan suhu sederhana, tetapi penurunan mungkin kecil atau terherot pada suhu sangat rendah atau kadar sangat tinggi, jadi biasanya digandingkan dengan isyarat lain.

Delta suhu (ΔT) dan dT/dt

Oleh kerana haba ialah cap jari cas berlebihan, pengecas mengukur kenaikan suhu sel. Kenaikan mendadak (dT/dt, darjah seminit) ialah isyarat penamatan yang boleh dipercayai, terutamanya untuk sel besar atau dalam sejuk di mana −ΔV tidak boleh dipercayai. Siling suhu selamat (selalunya sekitar 45–50°C) memberikan hentian tegar.

Potongan masa dan voltan

Kebanyakan pengecas pantas juga mengenakan masa cas maksimum dan voltan maksimum sebagai jaring keselamatan, supaya walaupun pengesanan gagal sel tidak boleh dicaskan berlebihan tanpa had. Penamatan berlapis — berhenti pada isyarat pertama yang tercetus — ialah amalan terbaik industri.

Pengecasan titisan dan penambah

Selepas cas pantas, arus titisan kecil (biasanya C/20 atau kurang) mengekalkan sel hampir penuh. Bagi sel nyahcas diri rendah, sesetengah pengecas melangkau titisan berterusan sepenuhnya dan menjalankan denyut penambah berkala untuk mengelakkan haba dan penuaan yang disebabkan titisan berterusan.

Arus cas pantas dan apa yang mengehadkannya

Arus cas dihadkan oleh keupayaan sel untuk menggabungkan semula oksigen tanpa haba dan tekanan berlebihan. Cas pantas praktikal untuk NiMH pengguna ialah 0,5C–1C; dengan penyejukan paksa dan sel dioptimumkan, sesetengah pek lebih tinggi. Di luar arus, pemboleh ubah utama:

• Suhu — mengecas di bawah sekitar 0°C mengurangkan penerimaan cas dan berisiko kerosakan; kebanyakan protokol memerlukan cas di atas takat beku.

• Riak dan hingar arus — arus terus bersih dengan penapisan sewajarnya tidak mengelirukan pengesan −ΔV.

• Keseimbangan sel dalam pek — pek bersiri memerlukan sel dipadankan dan, idealnya, pemantauan setiap sel/kumpulan supaya satu sel lemah tidak dicaskan berlebihan sementara yang lain ketinggalan.

Pengawal cas moden

IC pengurusan cas generasi baharu menyepadukan −ΔV, ΔT, dT/dt, tamat masa dan pengunduran terma dalam satu cip, dengan profil boleh atur cara disimpan untuk setiap pek. Ciri yang kini biasa pada pengecas baik termasuk:

• Pengesanan jenama bateri (termistor atau pin data) untuk menggunakan profil yang betul.

• Penambah selepas titisan untuk memulihkan beberapa peratus terakhir tanpa cas berlebihan berterusan.

• Mod penyimpanan/penyegaran untuk memulihkan sel nyahcas dalam atau disimpan lama.

• Pengelogan data cas untuk analisis perkhidmatan dan waranti.

Peraturan praktikal untuk pereka

• Sentiasa gandingkan −ΔV dengan sandaran berasaskan suhu (ΔT atau dT/dt).

• Tetapkan had masa tegar — jangan bergantung pada pengesanan sahaja.

• Jangan cas pantas sel sejuk; tambah pintu suhu.

• Dalam pek, padankan sel mengikut kapasiti dan rintangan dalaman, dan pertimbangkan pemantauan voltan setiap sel.

• Untuk sel LSD, utamakan penambah denyut atau berkala berbanding titisan berterusan bagi melindungi hayat kalendar.

Profil cas dalam amalan

Pengecas dunia sebenar tidak menggunakan satu arus tetap; mereka menjalankan profil. Urutan pengecas NiMH baik yang tipikal ialah:

• Pengesanan/pracas — menyemak voltan dan suhu sel; sel nyahcas dalam menerima pracas lembut (C/10 atau kurang) sehingga tahap selamat untuk cas pantas.

• Cas pantas — arus tetap pada kadar cas pantas terkadar sel (selalunya 0,5C–1C), dipantau untuk −ΔV, ΔT, dT/dt, siling voltan dan tamat masa.

• Penamatan — menghentikan cas pantas pada pengesanan pertama yang tercetus.

• Titisan/penambah — arus penyelenggaraan kecil atau denyut berkala mengekalkan sel hampir penuh tanpa cas berlebihan berterusan.

Mereka bentuk pengecas bermaksud memilih ambang ini dengan teliti. Pencetus −ΔV yang terlalu sensitif menamatkan awal dan meninggalkan sel kurang cas; yang terlalu longgar membenarkan cas berlebihan berbahaya sebelum berhenti. Itulah sebabnya menggandingkan kaedah dan mengesahkan pada sel sebenar penting.

Cas pantas vs hayat bateri: pertukaran

Pengecasan lebih pantas mudah tetapi mengorbankan hayat. Mengecas pada 1C menghasilkan lebih banyak haba dan tekanan berbanding 0,5C, dan penggunaan cas pantas yang berterusan boleh memendekkan hayat kitaran berbanding pengecasan lembut. Pilihan yang betul bergantung pada aplikasi:

• Kemudahan pengguna — cas pantas 1C boleh diterima apabila pengguna menghargai pusingan pantas.

• Peranti industri jangka hayat panjang — pengecasan lebih perlahan (0,2C–0,5C) dengan penyejukan udara paksa mengekalkan hayat kitaran.

• Sistem siap sedia — hanya titisan atau penambah berkala; sel ini berada hampir penuh selama bertahun-tahun, jadi meminimumkan cas berlebihan adalah segalanya.

Banyak aduan «NiMH cepat mati» berpunca daripada pengecas yang tergesa-gesa atau mencaskan sel secara berlebihan. Pengecasan yang ditamatkan dengan baik pada kadar munasabah membolehkan sel berkualiti memberikan hayat kitaran terkadar penuh.

Kesimpulan

Pengecasan NiMH ialah masalah yang telah diselesaikan apabila dilakukan dengan betul. Dengan IC pengesanan moden, penamatan berdisiplin dan pengurusan terma, NiMH boleh dicas pantas dengan selamat dan bertahan beratus-ratus atau beribu-ribu kitaran. Kegagalan yang diingati hampir selalu datang daripada pengecas yang melangkau penamatan, bukan daripada kimia itu sendiri.

Weijiang Power mendokumenkan profil cas yang disyorkan untuk setiap sel dan pek yang kami bekalkan, dan boleh merekabentuk litar cas secara bersama dengan pasukan anda bagi menjamin pengecasan yang selamat, pantas dan tahan lama.