การยอมรับการชาร์จคือเศษส่วนของกระแสที่ป้อนเข้าซึ่งถูกเก็บเป็นพลังงานเคมีที่เป็นประโยชน์จริง แทนที่จะถูกเปลี่ยนไปสู่การสร้างก๊าซและความร้อน ประสิทธิภาพคูลอมบ์คืออัตราส่วนของประจุที่ได้คืนเมื่อคายประจุต่อประจุที่ป้อนเข้า ในเซลล์ NiMH ไม่มีปริมาณใดคงที่ ทั้งสองอย่างสูงตลอดช่วงกลางการชาร์จและถล่มลงในแถบสุดท้าย ซึ่งการคายออกของออกซิเจนและการรวมตัวใหม่ครอบงำ ความเข้าใจความไม่เป็นเชิงเส้นนี้ – และการพึ่งพาอุณหภูมิและกระแส – เป็นรากฐานของทุกโปรไฟล์การชาร์จที่มีประสิทธิภาพ ตั้งแต่เครื่องชาร์จผู้บริโภคสองชั่วโมงไปจนถึงไฮบริดเบรกแบบจ่ายพลังงานกลับคืน บทความนี้วัดปริมาณเส้นโค้งการยอมรับ อธิบายต้นกำเนิดทางกายภาพ และแสดงว่าตารางกระแสคงที่หลายขั้นที่ออกแบบมาดีจะทำตามมัน แทนที่จะต่อสู้กับมัน
ประสิทธิภาพคูลอมบ์ หรือประจุ η_Q คือแอมแปร์-ชั่วโมงการคายประจุที่ส่งมอบ หารด้วยแอมแปร์-ชั่วโมงการชาร์จที่มาก่อนหน้า ประสิทธิภาพพลังงาน η_E ยังถ่วงน้ำหนักด้วยแรงดันเพิ่มเติม และต่ำกว่าเสมอเนื่องจากการสูญเสียโอห์มิกและศักย์เกิน การยอมรับการชาร์จในขณะใดขณะหนึ่งเข้าใจได้ดีที่สุดว่าเป็นความชันเฉพาะที่ d(ประจุที่เก็บ)/d(ประจุนำเข้า) คือสัดส่วนของกระแสที่เข้ามาซึ่งยังคงไปสู่ปฏิกิริยา Ni(OH)2/NiOOH และการสร้างไฮไดรด์ แทนที่จะไปสู่การสร้างออกซิเจนและเคมีปรสิต
ตลอดบริเวณมวลหลัก บางทีตั้งแต่ 20 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ของสถานะการชาร์จ เซลล์ NiMH ที่แข็งแรงยอมรับกระแสด้วยประสิทธิภาพที่ในสภาวะเอื้ออำนวยอาจเกิน 95 เปอร์เซ็นต์ งานลากจูงแบบติดตั้งเครื่องมือวัดรายงานการชาร์จซ้ำอย่างมีประสิทธิภาพถึงประมาณ 93 เปอร์เซ็นต์สถานะการชาร์จที่ C/2 เมื่อความดันภายในถูกควบคุมอย่างเหมาะสม เหนือแถบนั้นการยอมรับส่วนเพิ่มลดลงเร็ว นั่นคือเหตุผลที่ 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์สุดท้ายของการชาร์จเร็วช้าและร้อนอย่างไม่ได้สัดส่วน
การลดลงเป็นไปตามกลไก เมื่ออิเล็กโทรดบวกใช้ Ni(OH)2 ที่ออกซิไดซ์ได้หมด สัดส่วนกระแสที่เพิ่มขึ้นถูกบังคับเข้าสู่ปฏิกิริยาคายออกซิเจน เมื่อขั้วลบไฮไดรด์เข้าใกล้ความจุไฮโดรเจนที่ใช้งานได้ ความดันแผ่นราบสมดุลของมันสูงขึ้นและจลนพลศาสตร์การดูดซับช้าลง ผลกระทบทั้งสองป้อนเข้าสู่วังวนการรวมตัวใหม่ที่อธิบายไว้ในบทความที่ 1 ซึ่งผลพลอยได้คือความร้อน และความร้อนนั้นเร่งการสร้างออกซิเจนเพิ่มขึ้นอีกในป้อนกลับเชิงความร้อนเชิงบวก ดังนั้นการดันกระแสสูงคงที่ผ่านบริเวณนี้จึงซื้อประจุที่เก็บได้เพียงเล็กน้อยด้วยราคาของการเพิ่มอุณหภูมิอย่างมาก
ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติคือรูปร่างประสิทธิภาพเทียบ SOC ที่เป็นลักษณะเฉพาะ แผ่นราบเกือบคงที่ตลอดกลางการชาร์จ หัวเข่ารอบจุดเริ่มคายออกซิเจนที่ SOC สูง และการลดลงชันตลอดแถบสุดท้าย ซึ่งเซลล์ส่วนใหญ่ทำให้ตัวเองร้อน เครื่องชาร์จที่ไม่สามารถระบุหัวเข่าได้ถูกบังคับให้หยุดเร็ว ทิ้งความจุไว้ไม่ได้ใช้ หรือชาร์จเกินอย่างสิ้นเปลือง เสียสละอายุรอบการใช้งาน
ความอุ่นในตอนแรกปรับปรุงการยอมรับโดยเร่งการแพร่โปรตอน การลำเลียงก๊าซและจลนพลศาสตร์การรวมตัวใหม่ เซลล์เย็นยอมรับกระแสสูงได้ไม่ดี ทำจุดสูงสุดที่แรงดันสูงกว่าและเสี่ยงต่อความดันภายในเพราะการรวมตัวใหม่เฉื่อย แต่ความอุ่นเดียวกันที่ช่วยเซลล์เย็นกลับทำร้ายเซลล์ที่อุ่นแล้ว ที่อุณหภูมิสูงศักย์คายออกซิเจนลดลง ความร้อนจากการรวมตัวใหม่ขับออกได้ยากขึ้น และสัญญาณ -ΔV หดตัวลง – Analog Devices ระบุว่าสำหรับ NiMH -ΔV แทบไม่มีอยู่ที่อุณหภูมิสูง นำสัญญาณหยุดหลักของเครื่องชาร์จออกไปพอดีในช่วงที่การชาร์จเกินสร้างความเสียหายมากที่สุด
ดังนั้นโปรไฟล์ที่ดีจึงปรับกระแสตามอุณหภูมิเซลล์ ลดระดับหรืออุ่นล่วงหน้าที่ปลายเย็น และลดอย่างจริงจังที่ปลายร้อน รักษาเซลล์ให้อยู่ในหน้าต่าง – โดยกว้าง ๆ แล้วใกล้อุณหภูมิห้อง – ซึ่งการยอมรับสูงและการยุติยังคงสังเกตได้
การยอมรับการชาร์จยังขึ้นอยู่กับอัตราด้วย ที่กระแสต่ำเซลล์มีเวลาแจกแจงโปรตอนและรวมตัวออกซิเจนใด ๆ อย่างราบรื่น ให้ประสิทธิภาพสูงแต่เวลาชาร์จนาน ที่กระแสสูงการไล่ระดับความเข้มข้นชันขึ้น ออกซิเจนถูกสร้างเร็วขึ้นในรูปของสถานะการชาร์จ และความร้อนเฉพาะที่เพิ่มขึ้น การชาร์จเร็ว 1C ไปถึงช่วงการรวมตัวใหม่เร็วกว่าการชาร์จ C/2 ของเซลล์เดียวกัน ดังนั้นจึงต้องการการยุติที่เร็วและไวขึ้น และสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่า
นี่คือเหตุผลที่แผ่นข้อมูลแยกการชาร์จช้าที่แนะนำ (โดยทั่วไป 0.1C ถึง 0.2C ซึ่งตัวจับเวลาง่าย ๆ ปลอดภัยกว่า) ออกจากการชาร์จเร็วที่ยอมให้ทำได้ (0.5C ถึง 1C ซึ่งต้องการ -ΔV, dT/dt และตัวรองรับหลายชั้น) เซลล์ไม่ได้มีเส้นโค้งประสิทธิภาพเส้นเดียว มันมีกลุ่มเส้นโค้งที่จัดทำดัชนีตามกระแสและอุณหภูมิ
การชาร์จกระแสคงที่หลายขั้น – และรูปแบบ MSCCC อัจฉริยะ รวมถึงการออกแบบนิวโร-ฟัซซีที่ควบคุมด้วย ANFIS ซึ่งรายงานในวรรณกรรม – แบ่งการชาร์จเป็นขั้นกระแสที่ลดหลั่นลงซึ่งติดตามเส้นโค้งการยอมรับที่ลดลง กระแสมวลหลักสูงในขณะที่การยอมรับสูง จากนั้นกระแสที่เล็กลงเรื่อย ๆ เมื่อผ่านหัวเข่า จบด้วยการชาร์จเติมสั้น ๆ แต่ละขั้นรักษาสัดส่วนการชาร์จเกินทันทีให้อยู่ในขอบเขต ทำให้วิถีอุณหภูมิราบขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานโดยรวมเทียบกับกระแสสูงเดี่ยว
รูปภาพเคลื่อนไหวแรกเปรียบเทียบประสิทธิภาพกลางการชาร์จที่เกือบราบกับการลดลงตอนท้ายการชาร์จ รูปที่สองซ้อนข้อมูลที่คอนโทรลเลอร์ต้องการในแต่ละขั้น เกณฑ์ขั้นสามารถตั้งค่าตามแรงดัน สถานะการชาร์จ อัตราการเพิ่มอุณหภูมิหรือแบบจำลอง และศิลปะคือการเลือกจุดเปลี่ยนผ่านที่จับคู่กับพฤติกรรมจุดเริ่มคายออกซิเจนของเซลล์เฉพาะ แทนที่จะเป็นเส้นโค้งทั่วไป
สำหรับผู้ผลิตเซลล์ สิ่งที่ส่งมอบคือพื้นผิวการยอมรับที่ทำแผนที่แล้ว – ประสิทธิภาพและความดันเป็นฟังก์ชันของสถานะการชาร์จ กระแสและอุณหภูมิ – วัดบนล็อตการผลิตที่เป็นตัวแทน บวกกับกรอบกระแสแนะนำที่อยู่ต่ำกว่าอัตราที่จำกัดโดยการรวมตัวใหม่ในแถบบน สำหรับผู้ผลิตเครื่องชาร์จ มันคือโปรไฟล์ที่ใช้กรอบนั้นอย่างระมัดระวัง ใช้แถบสุดท้ายที่ชันสำหรับการชาร์จเติมที่ควบคุมได้ แทนที่จะดันด้วยกระแสสูงอย่างต่อเนื่อง
การตรวจสอบควรชาร์จเซลล์ที่ติดตั้งเครื่องมือวัดตลอดช่วงกระแสและอุณหภูมิ โดยอินทิเกรตประจุเข้าและออกเพื่อคำนวณ η_Q โดยตรง และบันทึกความดันหรืออุณหภูมิเป็นตัวแทนการยอมรับที่มีในการผลิต การออกแบบตามเส้นโค้งการยอมรับแยกเครื่องชาร์จที่เติมเซลล์ได้เร็วและเย็น กับเครื่องที่ได้เวลาตามกำหนดเดียวกันด้วยการ «ปรุง» 20 เปอร์เซ็นต์สุดท้าย – ความแตกต่างที่จับคู่โดยตรงกับหลักฐานอายุรอบการใช้งานที่พัฒนาต่อไปในชุดบทความนี้
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ แพ็กจับคู่และการกำหนดค่าพร้อมชาร์จสำหรับลูกค้าภาคผู้บริโภค อุตสาหกรรม การแพทย์และการเคลื่อนที่ และสนับสนุนพาร์ทเนอร์ด้วยคำแนะนำโปรโตคอลการชาร์จ ไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-1 และการตรวจสอบร่วมกับเครื่องชาร์จ แจ้งรูปแบบเซลล์ อัตราการชาร์จ ขอบเขตความร้อนและเป้าหมายจำนวนรอบ แล้ววิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์และการชาร์จที่ปกป้องทั้งเวลาการทำงานและอายุการใช้งาน ดูขอบเขตผลิตภัณฑ์ได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
