การออกแบบแบตเตอรี่สำรองสำหรับสถานีตรวจวัดสภาพอากาศหรือภัยพิบัติทางธรณี ประการแรกคือปัญหาฤดูหนาว และประการที่สองคือปัญหาฤดูร้อน: ระบบใดๆ ก็ทำให้ทำงานได้ในเดือนกรกฎาคม แต่ระบบเดียวกันนั้นต้องคงอุปกรณ์และวิทยุไว้ตลอดช่วงวันสั้นๆ ของเดือนธันวาคม แผงที่ปกคลุมด้วยหิมะ ภาระการทำความร้อน และเซลล์ที่เย็นจัด บทความที่สองนี้แปลงโปรไฟล์โหลดของภูมิอากาศหนาวเย็นให้เป็นการออกแบบแพ็กนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ที่เป็นรูปธรรม โดยกล่าวถึงดุลยภาพพลังงานของเดือนที่เลวร้ายที่สุด การกำหนดขนาดแบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์ตามโหลดฮีตเตอร์และการขาดแคลนช่วงพายุที่ยาวที่สุด แทนที่จะใช้ค่าเฉลี่ยรายปี การเลือกคอนฟิกูเรชันแบบอนุกรมสำหรับรางอุปกรณ์ การหุ้มฉนวนและการวางตำแหน่งเชิงความร้อนของแพ็กเพื่อรักษาให้อยู่ในช่วงทำงานได้ การใช้ประโยชน์จากความสามารถของ NiMH ในการรับประจุบางส่วนใต้จุดเยือกแข็ง ซึ่งลิเธียมไอออนทำไม่ได้ การกำหนดขนาดอ่างเก็บประจุสำหรับพัลส์วิทยุและการสตาร์ตฮีตเตอร์ และการลดความจุตามอุณหภูมิอย่างตรงไปตรงมา ผลลัพธ์คือวิธีการออกแบบที่ทุกตัวเลขตรวจสอบได้ด้วยการทดสอบจำลองฤดูหนาว แทนที่จะใช้ค่าเฉลี่ยรายปีที่มองโลกในแง่ดี
การคำนวณชี้ขาดใช้เดือนที่เลวร้ายที่สุด ไม่ใช่ปีเฉลี่ย จงแจกแจงโหลดการตรวจวัด การบันทึก การสื่อสาร และ – อย่างชี้ขาด – การทำความร้อน พร้อมดิวตีไซเคิลฤดูหนาว คำนวณความต้องการวัตต์-ชั่วโมงรายวันในวันที่หนาวที่สุดและสั้นที่สุด เปรียบเทียบกับพลังงานโซลาร์เซลล์ที่เก็บได้จริง โดยหักการสูญเสียจากหิมะและมุมดวงอาทิตย์ต่ำ และกำหนดขนาดแบตเตอรี่ให้รองรับการขาดแคลนสะสมของชุดพายุที่ยาวที่สุดที่คาดไว้ แบตเตอรี่ที่กำหนดขนาดตามค่าแสงแดดรายปีจะล้มเหลวในเดือนที่เลวร้ายที่สุดตามที่คาดได้
ภาระฮีตเตอร์ถูกจำลองอย่างชัดเจนจากจุดตั้งเทอร์โมสแตตและชั่วโมงการเกิดน้ำแข็งที่คาดไว้ แทนที่จะถือเป็นเปอร์เซ็นต์คงที่ เพราะมันครอบงำความต้องการฤดูหนาว จากนั้นจึงเลือกความจุ NiMH ให้แม้หลังลดความจุเพราะความเย็นและจำกัดความลึกการคายประจุเป้าหมายแล้ว แบตเตอรี่ยังรองรับการขาดแคลนพายุที่เลวร้ายที่สุดนั้นโดยมีเผื่อเหลือ การสร้างโมเดลเป็นวัตต์-ชั่วโมงและตรวจเทียบกับประวัติอุตุนิยมวิทยาในพื้นที่ช่วยป้องกันความล้มเหลวสองแบบที่พบบ่อย – การตั้งสมมติฐานโซลาร์ที่มองโลกในแง่ดีเกินไปและการลืมโหลดฮีตเตอร์
รางอุปกรณ์และดาตาล็อกเกอร์แตกต่างกัน และจำนวนเซลล์อนุกรมถูกเลือกให้เรกูเลเตอร์ยังคงเรกูเลตตลอดช่วงแรงดันปลายคายประจุของ NiMH ใกล้หนึ่งโวลต์ต่อเซลล์ รางอุปกรณ์นอมินัล 3,6 โวลต์หรือ 5 โวลต์โดยทั่วไปป้อนจากแบตเตอรี่สามถึงห้าเซลล์ผ่านคอนเวอร์เตอร์ buck-boost ที่กินกระแสสแตนด์บายต่ำ รางฮีตเตอร์แรงดันสูงกว่าอาจใช้เซลล์มากกว่าหรือไดรเวอร์แยก สาขาขนานเพิ่มความจุฤดูหนาวและให้การเสื่อมสภาพแบบค่อยเป็นค่อยไปเมื่อเซลล์ชราภาพ
เนื่องจากความแม่นยำการตรวจวัดในสถานีระดับ WMO ขึ้นอยู่กับแหล่งจ่ายที่สะอาด การออกแบบเพาเวอร์จึงแยกโหลดฮีตเตอร์และวิทยุที่มีสัญญาณรบกวนออกจากรางเซนเซอร์แอนะล็อกที่ละเอียดอ่อนด้วยการกรอง และเมื่อจำเป็นด้วยเรกูเลชันแยก อิมพีแดนซ์ต่ำของแบตเตอรี่ NiMH ช่วยได้: มันจ่ายกระแสอินรัชของฮีตเตอร์และพัลส์วิทยุโดยไม่ดึงรางเซนเซอร์ตก และการดีคัปปลิงในพื้นที่บวกกับอ่างพัลส์ช่วยรักษาการวัดความละเอียดสูงให้ปราศจากสัญญาณรบกวนที่เกิดจากแหล่งจ่าย ซึ่งหากไม่ทำอาจปรากฏเป็นการผันผวนของเซนเซอร์ปลอม
การจัดการอุณหภูมิช่วยซื้อความจุเชิงประสิทธิภาพมาโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย การวางแบตเตอรี่ NiMH ในช่องที่บัฟเฟอร์ความร้อนและหุ้มฉนวน – ใช้มวลความร้อนของตู้ ฉนวน และบางครั้งความร้อนเล็กน้อยที่เกิดจากการชาร์จและคายประจุ – รักษาเซลล์ให้อุ่นกว่าสภาพแวดล้อมและลดอิมพีแดนซ์เชิงประสิทธิภาพตลอดคืนที่หนาวที่สุด การออกแบบหลีกเลี่ยงทั้งความหนาวจัดและจุดร้อนจากแสงอาทิตย์ในฤดูร้อนซึ่งจะเร่งอายุตามปฏิทิน โดยมุ่งสู่ช่วงปานกลางที่ NiMH ทำงานและมีอายุได้ดีที่สุด
การทำความร้อนเชิงรุกสำหรับช่องแบตเตอรี่ใช้อย่างประหยัด เพราะมันแย่งงบประมาณพลังงานเดียวกับที่มันปกป้อง นิยมใช้มวลความร้อนเชิงพาสซีฟและฉนวน โดยมีฮีตเตอร์เทอร์โมสแตตขนาดเล็กเฉพาะพื้นที่ที่มิฉะนั้นจะต่ำกว่าเกณฑ์ทำงานได้ของแพ็ก การทำความร้อนเซนเซอร์และแอนนิโมมิเตอร์ ซึ่งจำเป็นต่อการปฏิบัติงาน ถูกแยกทางไฟฟ้าและควบคุมเป็นช่วง กลยุทธ์ความร้อนและการกำหนดขนาดไฟฟ้าถูกออกแบบร่วมกัน เพราะแพ็กที่อุ่นกว่าก็คือแพ็กที่ใหญ่กว่าในทางปฏิบัติ
โอกาสการออกแบบที่โดดเด่นของ NiMH คือการชาร์จในสภาพเย็น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องปฏิเสธการชาร์จใต้ศูนย์องศาเพื่อป้องกันการเกิดลิเธียมชุบ หมายความว่ามันไม่สามารถเก็บพลังงานจากเช้าฤดูหนาวที่สดใสและหนาวเย็นได้ แบตเตอรี่ NiMH ภายในขีดจำกัดกระแสชาร์จเย็นที่ผู้ผลิตกำหนด สามารถรับพลังงานนั้นได้ คอนโทรลเลอร์ชาร์จถูกตั้งค่าด้วยโปรไฟล์อนุรักษ์นิยมและชดเชยตามอุณหภูมิ ซึ่งเพิ่มมาร์จิ้นความปลอดภัยของกระแสชาร์จเมื่ออุณหภูมิลดลง ใช้ -delta-V หรือการสิ้นสุดด้วยความร้อนสำหรับการชาร์จใหญ่ และไม่เกินอินพุตเย็นที่กำหนดของเซลล์
สิ่งนี้แปลงทุกช่วงที่แดดออกในฤดูหนาวให้เป็นสถานะประจุที่ฟื้นคืน และมีค่าอย่างยิ่งสำหรับสถานีภัยพิบัติทางธรณีที่ต้องเติมประจุระหว่างพายุ คอนโทรลเลอร์บันทึกเหตุการณ์ชาร์จเทียบกับอุณหภูมิ เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานยืนยันได้ว่าแบตเตอรี่กำลังถูกเติมจริงในสภาพเย็น แทนที่จะเสื่อมลงอย่างเงียบๆ เมื่อรวมกับเซลล์ self-discharge ต่ำ ผลลัพธ์คือแบตเตอรี่ที่ดุลยภาพพลังงานฤดูหนาวปิดลงได้ในจุดที่กฎไม่ชาร์จใต้เยือกแข็งของระบบลิเธียมจะปล่อยให้มันติดค้าง
การส่งสัญญาณวิทยุ การส่งผ่านดาวเทียม และการสตาร์ตคอนแทคเตอร์ฮีตเตอร์ครอบคลุมโดยอ่างเก็บประจุในพื้นที่ ซึ่งกำหนดขนาดจากพลังงานพัลส์และแรงดันตกที่ยอมรับได้ เพื่อให้สาขา NiMH จ่ายพลังงานเฉลี่ยในขณะที่ตัวเก็บประจุจ่ายกระแสทันที – การจัดวางที่สำคัญที่สุดเมื่อความเย็นเพิ่มอิมพีแดนซ์เซลล์ อ่างถูกกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำ เพราะ ESR ของตัวเก็บประจุก็เพิ่มขึ้นในความเย็นเช่นกัน
ความจุถูกลดตามเส้นโค้งความเย็นที่วัดอย่างชัดเจน แทนที่จะใช้ตัวเลขบนแผ่นป้ายเพียงค่าเดียว: การออกแบบได้สัดส่วนของความจุอุณหภูมิห้องที่มีอยู่ที่อุณหภูมิทำงานต่ำสุดของพื้นที่ แล้วกำหนดขนาดตามนั้น โดยเผื่อเหลือเพื่อไม่ให้สถานีทำงานที่ขอบมีดของการตัดไฟ การลดความจุอย่างตรงไปตรงมานี้ บันทึกจากข้อมูลเซลล์ คือความแตกต่างระหว่างสถานีที่ความเป็นอิสระฤดูหนาวตรงกับการคาดการณ์ กับสถานีที่ช่องว่างข้อมูลปรากฏเฉพาะหลังน้ำค้างแข็งครั้งแรก
การออกแบบตรวจสอบได้ด้วยการจำลองฤดูหนาวบนโต๊ะทดสอบ: ตู้อบความร้อนวิ่งวัฏจักรแพ็กตลอดช่วงอุณหภูมิพื้นที่ โหลดอิเล็กทรอนิกส์จำลองกระแสตรวจวัด ฮีตเตอร์และวิทยุ และแหล่งจ่ายโปรแกรมได้จำลองแสงอาทิตย์ฤดูหนาวที่อ่อนและไม่ต่อเนื่อง รวมถึงหน้าต่างชาร์จใต้จุดเยือกแข็ง เกณฑ์ผ่านชัดเจน – รางเซนเซอร์ยังคงสะอาดตลอดทุกพัลส์ แบตเตอรี่รอดจากการขาดแคลนพายุที่เลวร้ายที่สุดเหนือจุดตัด และฟื้นคืนเต็มที่เมื่อแสงแดดกลับมา
การทดสอบชราภาพวัฏจักรที่ยาวกว่า โดยวิ่งวิถีรายวันตื้นๆ เป็นระยะเทียบเท่าฤดูปฏิบัติงาน ยืนยันว่าความจุและอิมพีแดนซ์ยังคงอยู่ในขอบเขต และเซลล์ที่จับคู่ยังคงบาลานซ์ การออกแบบที่ผ่านทั้งการจำลองและการทดสอบชราภาพ – จากนั้นผ่านการรับรองอย่างเป็นทางการในบทความสุดท้าย – คือแบบที่ให้การตรวจวัดระดับ WMO อย่างต่อเนื่องและสัญญาณเตือนภัยพิบัติทางธรณีที่น่าเชื่อถือตลอดฤดูหนาวซ้ำแล้วซ้ำเล่า โดยไม่ต้องบำรุงรักษาที่ไม่ยั่งยืน
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์แบบปิดผนึกและแพ็กอุตสาหกรรมที่จับคู่แล้ว สำหรับอุปกรณ์ระยะไกล นอกกริดและเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย และสนับสนุนพาร์ตเนอร์ OEM ด้วยไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-2 การคาแรคเตอร์ไรซ์โหลดพัลส์ การทดสอบช่วงอุณหภูมิกว้าง และการตรวจสอบร่วมชาร์จเจอร์/แพ็ก โปรดแจ้งดิวตีไซเคิล กระแสพีก ขอบเขตอุณหภูมิ เป้าหมายความเป็นอิสระ และมาตรฐานที่ผลิตภัณฑ์ของคุณต้องเป็นไป วิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์-และ-แพ็กที่ปกป้องชั่วโมงทำงาน ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน ตรวจดูผลิตภัณฑ์ได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
