เมื่อเข้าใจโปรไฟล์โหลดของโหนดเซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อมแล้ว การออกแบบชุดแบตเตอรี่กลายเป็นการสร้างสมดุลระหว่างปริมาณสามอย่างที่ดึงไปคนละทิศทาง: พลังงานที่ต้องกักเก็บเพื่ออยู่รอดผ่านช่วงไม่มีการเก็บเกี่ยวที่ยาวที่สุดที่คาดไว้ กำลังชั่วขณะที่วิทยุต้องการเพื่อส่งสัญญาณ และกระแสอ่อนและไม่ต่อเนื่องที่อุปกรณ์เก็บเกี่ยวขนาดเล็กสามารถจ่ายได้จริง ชุดที่ปรับให้เหมาะสมเฉพาะพลังงานอาจทรุดตัวใต้พัลส์การส่ง; ชุดที่ปรับเฉพาะพัลส์อาจมีขนาดใหญ่เกินไปและถูกชาร์จไม่เต็มโดยแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ที่อ่อน; วงจรชาร์จที่สมมติว่ามีอะแดปเตอร์กำลังสูงจะไม่มีวันเติมชุดให้เต็มจากร่องรอยโซลาร์เซลล์ในอาคารหรือในฤดูหนาว บทความที่สองนี้ทำงานผ่านความสมดุลนั้นสำหรับนิกเกิล–เมทัลไฮไดรด์ ครอบคลุมรูปแบบเซลล์และการจัดเรียงอนุกรม การกำหนดขนาดความจุเทียบกับเป้าหมายความเป็นอิสระในความมืดที่กำหนดไว้ แท็งก์ตัวเก็บประจุที่รับภาระการส่งสัญญาณวิทยุเป็นช่วง การจัดการชาร์จที่จูนให้เข้ากับแหล่งอ่อนและไม่ต่อเนื่อง บทบาทของเคมีคายประจุเองต่ำ และการตัดสินใจด้านความหนาวและเลย์เอาต์ที่แยกโหนดที่ทนทานออกจากโหนดที่ทำงานได้บนโต๊ะทดลองเท่านั้น
ความต้องการความจุถูกกำหนดโดยช่วงเวลาที่ยาวที่สุดที่อุปกรณ์เก็บเกี่ยวไม่ได้จ่ายอะไรเลยโดยพื้นฐาน – วันเมฆติดต่อกันสำหรับโหนดโซลาร์เซลล์ การถูกปกคลุมด้วยคราบหรือถูกฝังกลบสำหรับอุปกรณ์เก็บเกี่ยวอื่น – คูณด้วยโหลดเฉลี่ยตามวัฏจักรและระยะเผื่อความปลอดภัย ในกรณีที่การออกแบบทุ่นและสถานีที่ตีพิมพ์มักระบุความเป็นอิสระเจ็ดวันหรือมากกว่าโดยไม่ต้องชาร์จซ้ำ วินัยเดียวกันประยุกต์ในระดับที่เล็กกว่า: กำหนดหน้าต่างความเป็นอิสระเป็นชั่วโมง คูณด้วยกระแสเฉลี่ยและแรงดันระบบเพื่อให้ได้วัตต์–ชั่วโมง หารด้วยความลึกการคายประจุที่ใช้งานได้ และเพิ่มระยะเผื่อสำหรับการสูญเสียความจุที่อุณหภูมิต่ำและการชราภาพ
NiMH ทนต่อการทำวัฏจักรลึกได้ดีกว่าเคมีชาร์จซ้ำหลายชนิด แต่มีอายุยาวที่สุดเมื่อไม่ถูกทำให้แบนซ้ำแล้วซ้ำอีก; ดังนั้นการออกแบบควรเล็งความลึกการคายประจุเฉลี่ยที่ตื้นตลอดหน้าต่างความเป็นอิสระ แทนที่จะกำหนดขนาดจนถึงจุดตัดขาดสัมบูรณ์ เนื่องจากเซลล์มีพิกัด 1.2 โวลต์ จำนวนเซลล์อนุกรมจึงถูกเลือกเพื่อผ่านอินพุตขั้นต่ำของเรกูเลเตอร์และวิทยุผ่านแรงดันปลายการคายประจุ; เซลล์ AA หรือ AAA หนึ่งก้อนเหมาะกับระบบต่ำกว่า 1.8 โวลต์ และชุดสองหรือสามเซลล์จ่ายให้รางจ่าย 2.4 โวลต์หรือ 3.6 โวลต์ผ่านสเตจ buck-boost เมื่อวิทยุต้องการ 3 โวลต์ขึ้นไป
แม้แต่เซลล์ NiMH อิมพีแดนซ์ต่ำก็ได้ประโยชน์จากแท็งก์สะสมในตัวเมื่อพัลส์การส่งสั้นและแหลมคม ตัวเก็บประจุ – ซูเปอร์คาปาซิเตอร์สำหรับช่วงส่งที่ใหญ่กว่า หรือแบงก์เซรามิกหลายชั้นสำหรับโหนดขนาดกะทัดรัด – ถูกรักษาไว้ที่แรงดันชุดระหว่างการส่ง และคายประจุเข้าสู่วิทยุในช่วงส่ง 50 ถึง 150 มิลลิแอมป์ การกำหนดขนาดทำตาม Q เท่ากับ C คูณเดลต้า–V: ตัวเก็บประจุต้องกักประจุให้เพียงพอโดยแรงดันตกในระดับที่ยอมรับได้เพื่อจ่ายพลังงานพัลส์ หลังจากนั้นเซลล์ NiMH จะชาร์จกลับอย่างช้าๆ ตลอดช่วงหลับที่ยาวนาน
การแบ่งงานนี้เองที่ทำให้ความจุ NiMH ขนาดเล็กเป็นไปได้ เซลล์ไม่ต้องจ่ายกระแสการส่งทั้งหมดโดยตรง อัตราการคายประจุประสิทธิผลจึงยังคงใกล้ค่าเฉลี่ยต่ำ ประสิทธิภาพดีขึ้น และความร้อนกับแรงดันตกถูกลดให้น้อยที่สุด สิ่งที่แลกมาคือเวลาชาร์จกลับและกระแสรั่ว: แท็งก์ต้องถูกเติมกลับภายในช่วงที่สั้นที่สุดระหว่างช่วงส่ง และกระแสรั่วของมันกลายเป็นส่วนหนึ่งของงบประมาณการหลับ การเปรียบเทียบแบบเคลื่อนไหวระหว่างการออกแบบเซลล์อย่างเดียวกับเซลล์บวกแท็งก์แสดงให้เห็นว่าแบบหลังรักษาแรงดันให้แบนกว่าอย่างเห็นได้ชัดตลอดช่วงส่ง ด้วยความจุเซลล์พิกัดที่เท่ากัน
แผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กบนโหนดสิ่งแวดล้อมไม่เหมือนอะแดปเตอร์สายเมนเลย: เอาต์พุตเปลี่ยนไปตามเมฆ มุมและคราบสกปรก ทรุดเป็นศูนย์ทุกคืน และโดยเฉลี่ยทั้งวันอาจจ่ายได้เพียงไม่กี่มิลลิวัตต์ ดังนั้นสเตจจัดการชาร์จต้องดึงพลังงานแบบจุดกำลังสูงสุดโดยใช้กำลังต่ำมาก เริ่มชาร์จที่เกณฑ์อินพุตต่ำ ป้องกันกระแสย้อนกลับในเวลากลางคืน และไม่กำหนดโปรไฟล์ชาร์จที่เซลล์ NiMH ไม่สามารถรับได้จากร่องรอยที่อ่อนเพียงนั้น
NiMH ในที่นี้มีความอดทนในทางที่เป็นประโยชน์: การชาร์จกระแสคงที่แบบควบคุมด้วยการสิ้นสุดแบบชดเชยอุณหภูมิ หรือเพดานชาร์จหยดแบบอนุรักษ์นิยม เข้ากันได้ดีกับการเติมที่ตื้นและไม่ต่อเนื่อง และเคมีนี้ทนต่อการชาร์จเกินปานกลางที่เรกูเลเตอร์เก็บเกี่ยวแบบง่ายอาจป้อนได้ ดีกว่าที่เซลล์ลิเธียม–ไอออนจะทนแบบที่ไม่มีการควบคุมมากนัก อย่างไรก็ตาม ผู้ออกแบบยังคงระบุหน้าต่างอุณหภูมิชาร์จ ขีดจำกัดกระแสที่จับคู่กับความจุเซลล์ และการสิ้นสุด -delta-V หรือ dT/dt สำหรับการชาร์จเร็วที่มีนัยสำคัญ พร้อมตัวสำรองด้วยตัวจับเวลาและอุณหภูมิ ผลลัพธ์คือชุดที่ดูดซับสิ่งที่อุปกรณ์เก็บเกี่ยวนำเสนอ โดยไม่ต้องการวินัยชาร์จที่แม่นยำแบบลิเธียม–ไอออน
การคายประจุเองเป็นการสูญเสียลำดับแรกในอุปกรณ์ที่อาจอยู่ได้หลายวันระหว่างการชาร์จที่มีนัยสำคัญ และนั่นคือเหตุผลที่ NiMH ความจุสูงทั่วไปทำให้ผิดหวังในบทบาทสแตนด์บายพลังงานแสงอาทิตย์ในอดีต สูตรคายประจุเองต่ำ – เทคโนโลยีเดียวกับที่เอกสารข้อมูลประเมินว่ากักเก็บประจุได้ประมาณร้อยละ 75 หลังสิบสองเดือน – เปลี่ยนการคำนวณนั้นโดยรักษาพลังงานที่เก็บเกี่ยวได้ตลอดช่วงมืดที่ยาวนาน ความจุพิกัดต่อเซลล์ที่ต่ำกว่าเล็กน้อยมักเป็นการแลกที่คุ้มค่าสำหรับการสูญเสียตามปฏิทินที่น้อยกว่ามากในโหนดที่มีดิวตีไซเคิลต่ำ
แบบจำลองสมดุลพลังงานต้องรวมการคายประจุเองเป็นโหลดขนาน ไม่ใช่เชิงอรรถ: ในสัปดาห์ฤดูหนาวที่แย่ที่สุด ชุดสูญเสียทั้งพลังงานโหลดและเทอมการรั่วตามปฏิทิน และอุปกรณ์เก็บเกี่ยวต้องครอบคลุมทั้งสองอย่าง การเลือกเกรด LSD การรักษาชุดให้อยู่ที่สถานะชาร์จปานกลางเมื่อทำได้ และหลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงต่อเนื่อง ช่วยลดเทอมปรสิตนี้และทำให้การคาดการณ์ความเป็นอิสระตรงกับพฤติกรรมในสนาม
โหนดสิ่งแวดล้อมอยู่กลางแจ้ง และความจุกับแรงดัน NiMH ลดลงเมื่อความต้านทานภายในเพิ่มขึ้นในความหนาว; ผลกระทบปานกลางใกล้จุดเยือกแข็ง แต่จะมีนัยสำคัญเมื่อต่ำกว่าประมาณลบสิบถึงลบยี่สิบองศาเซลเซียส แนวทางการออกแบบรวมถึงการกำหนดความจุเพิ่มสำหรับเดือนที่หนาวที่สุด การวางชุดไว้ในตู้ที่มีการบัฟเฟอร์ความร้อนแทนที่จะเปิดโล่งบนเสา การใช้แท็งก์ตัวเก็บประจุเพื่อรับพัลส์ความหนาวเมื่ออิมพีแดนซ์เซลล์สูงสุด และ – ในกรณีที่ตำแหน่งเข้าใกล้ขีดจำกัดเชิงปฏิบัติของ NiMH – การเพิ่มมวลความร้อนหรือเลือกเคมีที่มีช่วงอุณหภูมิกว้างกว่าสำหรับสถานีที่โหดที่สุด
เลย์เอาต์เชิงกลไกสำคัญไม่แพ้การออกแบบทางไฟฟ้า: เซลล์ต้องการการยึดเพื่อต้านการสั่นสะเทือนและการขยายตัวทางความร้อน แท็บเชื่อมหรือตัวยึดที่พิสูจน์แล้วแทนหน้าสัมผัสสปริงในตำแหน่งที่สั่นสูง เซ็นเซอร์อุณหภูมิใกล้เซลล์สำหรับการสิ้นสุดการชาร์จ และการแยกจากวงจรวิทยุที่สร้างความร้อน การเคลือบป้องกันและตู้ผนึกที่พิกัดเหมาะกับตำแหน่งจะกันความชื้นควบแน่นและเกลือให้ห่างจากชุด ซึ่งเชื่อมการออกแบบชุดโดยตรงกับโปรแกรมป้องกันการซึมผ่านที่กล่าวถึงในบทความการรับรอง
การนำองค์ประกอบมารวมกันเป็นไปตามลำดับที่ทำซ้ำได้: กำหนดหน้าต่างความเป็นอิสระและโหลดเฉลี่ย; เลือกจำนวนเซลล์อนุกรมจากแรงดันรางจ่าย; หาความจุจากพลังงาน ความลึกการคายประจุและการลดพิกัดความหนาว; เพิ่มและกำหนดขนาดแท็งก์พัลส์จากพลังงานการส่งและแรงดันตกที่ยอมรับ; จับคู่เครื่องชาร์จเก็บเกี่ยวกับแหล่งจริงที่อ่อนที่สุด; เลือกเซลล์ LSD; และจัดเลย์เอาต์ชุดเพื่อความแข็งแกร่งด้านความร้อนและกลไก แต่ละขั้นให้ตัวเลขตรวจสอบได้ด้วยการวัด แทนที่จะเป็นข้อแนะนำทั่วไป
จากนั้นการตรวจสอบจะเล่นการออกแบบซ้ำเทียบกับดิวตีไซเคิลจริงบนโต๊ะ: หน่วยซอร์ส–มีเชอร์หรือโหลดตั้งโปรแกรมได้จะเล่นรูปคลื่นหลับ–สุ่มตัวอย่าง–ส่งสัญญาณซ้ำ เครื่องจำลองแสงอาทิตย์หรือแหล่งตั้งโปรแกรมได้จะเล่นวันฤดูหนาวที่ดีและแย่ซ้ำ และการออกแบบถูกตัดสินจากว่ารางจ่ายยังคงอยู่เหนือจุดตัดตลอดทุกช่วงส่งหรือไม่ และสถานะชาร์จปิดสมดุลทุกสัปดาห์ที่แย่ที่สุดแบบไม่ติดลบหรือไม่ การออกแบบที่ผ่านการเล่นซ้ำนั้น – และการรับรองอย่างเป็นทางการในบทความสุดท้าย – คือแบบที่อยู่รอดได้หลายปีบนเสา ทุ่น หรือสถานีเฝ้าติดตามระยะไกล
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล–เมทัลไฮไดรด์แบบผนึกและชุดอุตสาหกรรมที่จับคู่ไว้สำหรับอุปกรณ์ระยะไกล นอกตารางสายส่งและเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย และสนับสนุนพันธมิตร OEM ด้วยไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-2 การหาลักษณะโหลดพัลส์ การทดสอบช่วงอุณหภูมิกว้างและการตรวจสอบความถูกต้องร่วมเครื่องชาร์จ/ชุด แจ้งให้เราทราบถึงดิวตีไซเคิล กระแสพีค ช่วงอุณหภูมิ เป้าหมายความเป็นอิสระและมาตรฐานที่ผลิตภัณฑ์ของคุณต้องเป็นไปตาม และวิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์และแพ็กที่ปกป้องเวลาทำงาน ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน ตรวจสอบผลิตภัณฑ์ได้บนหน้าผลิตภัณฑ์
