ผู้ที่ออกแบบข้ามระบบเคมีจะพบกับความประหลาดที่เห็นได้ชัด: เซลล์ลิเธียมไอออนถูกชาร์จด้วยกระแสคงที่ จากนั้นแรงดันคงที่พร้อมกระแสที่ค่อยๆ ลดลง ซึ่งคงแรงดันสูงสุดที่แม่นยำไว้ ในขณะที่เครื่องชาร์จ NiMH ควบคุมกระแสและเฝ้าดูยอดแรงดันและการตกแทน ความแตกต่างนี้ไม่ใช่ข้อกำหนดธรรมเนียม – มันตามมาจากวิธีที่แต่ละระบบเคมีล้มเหลวที่สถานะการชาร์จสูง บทความนี้เปรียบเทียบโหมดกระแสคงที่ แรงดันคงที่และ CC-CV แบบรวม อธิบายว่าเหตุใดตัวหนีบแรงดันจึงไม่สามารถ «เติมให้เต็ม» เซลล์ NiMH ได้อย่างที่ทำกับเซลล์ลิเธียม ชี้แจงว่าเพดาน 1,5 โวลต์ต่อเซลล์ที่มักถูกกล่าวถึงนั้นแท้จริงแล้วคืออะไร และสรุปผลเชิงการออกแบบสำหรับเครื่องชาร์จหลายเคมีและวิศวกรที่ถ่ายเทนิสัยลิเธียมไปสู่ระบบนิกเกิล
กระแสคงที่ (CC) คงกระแสคงที่ไว้ในขณะที่แรงดันค้นหาระดับของมันเอง; แรงดันคงที่ (CV) คงแรงดันคงที่ไว้ในขณะที่กระแสลดลงเมื่อเซลล์เข้าใกล้มัน; CC-CV ใช้ CC จนถึงเกณฑ์แรงดัน จากนั้น CV ในขณะที่กระแสค่อยๆ ลดลงสู่ค่าการสิ้นสุด ลิเธียมไอออนใช้ CC-CV เพราะข้อจำกัดที่ผูกมัดของมันคือแรงดันอินเทอร์คาเลชันสูงสุด ซึ่งเกินไปกว่านั้นจะเกิดการชุบโลหะและความเสียหายแคโทด: การคงแรงดันนั้นไว้ทำให้สามารถเพิ่มความจุสุดท้ายได้ที่กระแสที่ปลอดภัยและลดลงเรื่อยๆ
การเลือกโหมดถูกกำหนดโดยสิ่งที่จำกัดการชาร์จที่สถานะการชาร์จสูง – ศักย์แรงดันที่แข็งในลิเธียม เทียบกับการคายก๊าซและการรวมตัวใหม่ใน NiMH ซึ่งตัวหนีบแรงดันไม่สามารถควบคุมได้
เซลล์ NiMH เมื่อสิ้นสุดการชาร์จไม่มีแรงดัน «เต็ม» ที่เสถียรให้หนีบ: แรงดันขึ้นอยู่กับกระแส อุณหภูมิ ความต้านทานภายในและอายุ ถึงยอดแล้วจึงลดลงเมื่อความร้อนจากการรวมตัวใหม่เข้าครอบงำ (บทความที่ 5) การคงแรงดันคงที่ไว้จะให้กระแสที่ไม่สามารถควบคุมได้และขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ – สูงเข้าสู่เซลล์เย็นที่มีความต้านทานต่ำและจางหายไปในเซลล์อุ่น – และจะไม่รับประกันการชาร์จเต็มหรือจำกัดการชาร์จเกิน เพราะกระบวนการที่สร้างความเสียหาย คือการรวมตัวใหม่ของออกซิเจน ดำเนินไปที่กระแสใดๆ ก็ตามที่ตัวหนีบยอมให้
ที่แย่ลงไปกว่านั้น เมื่อเซลล์อุ่นขึ้นและแรงดันของมันลดลงเมื่อชาร์จเต็ม แหล่ง CV จะเพิ่มกระแสเพื่อคงแรงดันไว้ – ผลป้อนกลับเชิงบวกที่ขับเคลื่อนการรวมตัวใหม่มากขึ้น ความร้อนมากขึ้นและแรงดันที่ยิ่งต่ำลง ตรงข้ามกับการลดกระแสที่ปลอดภัย ดังนั้น NiMH จึงต้องการกระแสเป็นตัวแปรที่ถูกควบคุมและเกณฑ์ที่ได้จากสถานะเป็นสัญญาณหยุด
เอกสารเครื่องชาร์จผู้บริโภคบางครั้งบรรยายการชาร์จหลักจนถึงประมาณ 1,45 โวลต์ต่อเซลล์และค่าสูงสุดใกล้ 1,5 โวลต์; สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่จุดตั้งค่า CV แต่เป็นขอบเขตแรงดันป้องกันและเครื่องหมายการเปลี่ยนขั้นภายใต้กระแสที่เป็นอยู่ ค่านั้นเคลื่อนที่ตามอัตราและอุณหภูมิ – เซลล์เย็นที่ 1C เกินแรงดันของเซลล์อุ่นที่ C/2 ได้อย่างถูกต้อง – ดังนั้นมันจึงถูกใช้เป็นเพดานความผิดปกติ (เซลล์ที่อยู่เหนือมันที่กระแสปานกลางน่าสงสัย) และเป็นสัญญาณเปลี่ยนหลายขั้น ไม่เคยเป็นแรงดันที่กระแสถูกลดลงจนเสร็จสิ้น
การถือ 1,5 โวลต์เป็นเป้าหมาย CV แบบลิเธียมเป็นข้อผิดพลาดข้ามเคมีแบบคลาสสิกที่ชาร์จไม่เต็มเซลล์อุ่นและชาร์จเกินเซลล์เย็น; สิ่งที่เทียบเท่ากับ «ความสมบูรณ์» ของ NiMH อย่างถูกต้องคือการประจวบกันของเกณฑ์การสิ้นสุด ไม่ใช่แรงดัน
เนื่องจากกระแสคือปริมาณที่ถูกควบคุม สเตจกำลัง NiMH ถูกออกแบบเป็นแหล่งจ่ายกระแสที่ถูกควบคุม – บัคที่มีการควบคุมโหมดกระแส เรกกูเลเตอร์เชิงเส้นจำกัดกระแสหรือสวิตช์ควบคุม PWM พร้อมตัวตรวจจับกระแส – ซึ่งเครื่องสถานะสั่งจุดตั้งค่าผ่านระดับชาร์จเร็ว ชาร์จเติมและชาร์จค้าง แรงดันถูกวัดแต่ใช้สำหรับการรับรอง การตรวจจับความผิดปกติและการอนุมานการสิ้นสุด โดยไม่ปิดวงจรแรงดัน
นี่คือเหตุผลที่ IC ชาร์จ NiMH (ตระกูล bq2002 และรุ่นเทียบเท่า) เปิดเผยขาควบคุมกระแสและขาจับเวลาแทนที่จะเป็นวงจรเรกกูเลชันแรงดันแม่นยำ: ปัญหาการควบคุมของมันคือการเรียงลำดับกระแสและการตรวจจับการสิ้นสุด ซึ่งแตกต่างโดยพื้นฐานจากงานแรงดันแม่นยำของ IC ชาร์จลิเธียม
เครื่องชาร์จที่รองรับทั้งลิเธียมและ NiMH ต้องเปลี่ยนโทโพโลยีการควบคุมตามโหมด: วงจร CC-CV ที่เรกกูเลตแรงดันพร้อมความแม่นยำแรงดันเซลล์ที่แน่นหนาสำหรับลิเธียม และวงจรเรกกูเลตกระแสที่มีการสิ้นสุดแบบ -ΔV/dT/dt/ตัวจับเวลาสำหรับ NiMH โดยโหมดถูกเลือกโดยผู้ใช้หรือการตรวจจับเคมีที่เชื่อถือได้ – ไม่เคยอนุมานจากแรงดันอย่างเดียว เพราะสาย NiMH ที่ชาร์จบางส่วนอาจอยู่ที่แรงดันคล้ายลิเธียม ความสับสนข้ามเคมีเป็นปัญหาความปลอดภัยที่แท้จริง เพราะแต่ละโหมดไม่ปลอดภัยต่ออีกเคมีหนึ่ง
รูปแรกเปรียบเทียบวิถีกระแสและแรงดันของ CC-CV ลิเธียมกับ CC-บวก-การสิ้นสุดของ NiMH; รูปที่สองจัดทำแผนที่ว่าตัวแปรใดถูกควบคุมและตัวใดส่งสัญญาณความสมบูรณ์ในแต่ละโหมด ทำให้การกลับด้านชัดเจน
สำหรับ NiMH ให้ระบุสเตจควบคุมกระแส กำหนดระดับกระแสตามโหมด ใช้แรงดันเพื่อการรับรอง ความผิดปกติหรือการสิ้นสุดเท่านั้น และอย่าทำการลดกระแสแบบคงแรงดัน; สำหรับผลิตภัณฑ์หลายเคมี ให้แยกวงจรควบคุมทั้งสองและทำให้การเลือกเคมีไม่คลุมเครือและปลอดภัยเมื่อเกิดความล้มเหลว ตรวจสอบโปรไฟล์ NiMH ข้ามอุณหภูมิเพื่อแสดงว่าความสมบูรณ์มาถึงได้ด้วยเกณฑ์การสิ้นสุดมากกว่าแรงดัน และยืนยันว่าไม่มีเส้นทางควบคุมใดสามารถเพิ่มกระแสเข้าสู่เซลล์เต็มที่กำลังอุ่นขึ้นได้
Weijiang จัดหาพื้นผิวการชาร์จกระแส–แรงดัน–อุณหภูมิให้เซลล์ของตน เพื่อให้โปรไฟล์ควบคุมกระแสและขอบเขตแรงดันป้องกันสะท้อนพฤติกรรมที่วัดได้ เมื่อเทคนิคและโหมดชาร์จเร็วถูกสถาปนาแล้ว ซีรีส์จะหันไปต่อที่ปัญหาการรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นภายในเซลล์ระหว่างการชาร์จ – การประมาณค่าสถานะการชาร์จและสถานะสุขภาพ
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ แพ็กที่จับคู่แล้วและรูปแบบพร้อมชาร์จสำหรับลูกค้าภาคผู้บริโภค อุตสาหกรรม การแพทย์และการขนส่ง และสนับสนุนพันธมิตรด้วยคำแนะนำโปรโตคอลการชาร์จ ไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-1 และการตรวจสอบร่วมกับเครื่องชาร์จ แจ้งรูปแบบเซลล์ อัตราการชาร์จ ขอบเขตความร้อนและเป้าหมายรอบวัฏจักรให้เราทราบ แล้ววิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์และการชาร์จที่ปกป้องทั้งเวลาใช้งานและอายุการใช้งาน ดูขอบเขตผลิตภัณฑ์ได้บนหน้าผลิตภัณฑ์
