ความต้านทานภายในเป็นคุณสมบัติทางไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวที่ทั้งวัดได้บนเซลล์ที่มีชีวิตและให้ข้อมูลเชิงลึก: มันกำหนดงบประมาณความร้อนจูล การตกของแรงดันไฟฟ้าที่ปิดบังสถานะการชาร์จ กระแสที่เซลล์สามารถรับได้ และ – เมื่อมันเพิ่มขึ้นตามอายุ – สถานะสุขภาพของเซลล์ บทความนี้เริ่มจากความต้านทานกระแสตรงอย่างง่ายที่เครื่องชาร์จวัดได้ในมิลลิวินาที ไปสู่ภาพความละเอียดเชิงความถี่ของสเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าเคมี โดยตีความลายเซ็น Nyquist ของ NiMH ผ่านวงจรสมมูล Randles และแสดงว่าองค์ประกอบอิมพีแดนซ์แต่ละส่วนเชื่อมโยงกับกระบวนการทางกายภาพและการตัดสินใจควบคุมการชาร์จอย่างไร บทความนี้เชื่อมกลุ่มไฟฟ้าเคมีและกลุ่มการประมาณค่าโดยเปลี่ยนการตอบสนองอิมพีแดนซ์ของเซลล์ให้เป็นตัวแปรควบคุมที่ใช้งานได้
การวัดที่ง่ายที่สุดป้อนขั้นบันไดกระแสแล้วหารการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าทันทีด้วยกระแส จับความต้านทานโอห์มิกของอิเล็กโทรไลต์ แผ่นกั้น อิเล็กโทรดและรอยเชื่อม; การถือพัลส์สักครู่แล้วเฝ้าดูวิวัฒนาการแรงดันที่ช้ากว่าจะเพิ่มความต้านทานโพลาไรเซชันที่สัมพันธ์กับจลนศาสตร์การถ่ายเทประจุและความเข้มข้น แนวปฏิบัติของรถยนต์ไฮบริด ยกตัวอย่างเช่น ใช้พัลส์กระแสตรง 100 มิลลิวินาทีภายในหน้าต่าง SOC 30 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์เพื่อระบุลักษณะองค์ประกอบโอห์มิกภายใต้เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับการชาร์จแบบรีเจนเนอเรทีฟ
ความต้านทานกระแสตรงขึ้นอยู่กับ SOC อุณหภูมิและกระแส: มันเพิ่มขึ้นที่ระดับสุดโต่งของ SOC และเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในความเย็น ดังนั้นเครื่องชาร์จที่จำกัดกระแสจากความต้านทานต้องเปรียบเทียบสิ่งที่เหมือนกัน – แถบ SOC เดียวกัน อุณหภูมิเดียวกัน – มิฉะนั้นจะเข้าใจผิดว่าเซลล์เย็นเป็นเซลล์ใกล้ตาย
สเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าเคมีกวาดการกระตุ้นไฟฟ้ากระแสสลับขนาดเล็กตามความถี่แล้วพล็อตผลเป็นแผนภาพ Nyquist เซลล์ NiMH เป็นไปตามโครงสร้างแบบ Randles: จุดตัดความถี่สูงบนแกนจริงให้ความต้านทานโอห์มิก; ครึ่งวงกลมความถี่ปานกลางที่ถูกกดแบนแสดงถึงความต้านทานการถ่ายเทประจุขนานกับความจุไฟฟ้าชั้นคู่; และหาง Warburg ความถี่ต่ำที่เกือบ 45 องศาสะท้อนการแพร่ของโปรตอนสถานะของแข็งและสปีชีส์ ลักษณะแต่ละอย่างเป็นหน้าต่างสู่กระบวนการภายในที่ต่างกัน
การแยกองค์ประกอบช่วยให้นักวิจัยแยกแผ่นกั้นที่แห้งแล้ว (จุดตัดโอห์มิกเพิ่มขึ้น) ออกจากจลนศาสตร์อิเล็กโทรดที่เสื่อมโทรม (ครึ่งวงกลมโตขึ้น) และการแพร่ที่ช้าลง (หาง Warburg ยาวขึ้น) – การวินิจฉัยที่ตัวเลขกระแสตรงแบบรวมค่าเดียวทำไม่ได้ และเป็นพื้นฐานสำหรับการอนุมานสถานะสุขภาพที่มีความหมายทางกายภาพ
ขณะเซลล์ชาร์จ ความต้านทานการถ่ายเทประจุและพารามิเตอร์การแพร่พัฒนาไปตามองค์ประกอบเฟสของอิเล็กโทรด และเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเมื่อเซลล์เข้าสู่ช่วงการปลดปล่อยออกซิเจน – ให้เครื่องหมายระดับวิจัยสำหรับหัวเข่าปลายการชาร์จที่ขนานไปกับลายเซ็นแรงดันไฟฟ้าและความร้อน ตลอดอายุการใช้งาน งานวิจัยการเสื่อมโทรมของ NiMH ระบุอย่างสม่ำเสมอว่าการเติบโตของความต้านทานกระตุ้น/ถ่ายเทประจุและองค์ประกอบโอห์มิกเป็นลายเซ็นอิมพีแดนซ์หลักของการชราภาพ ขับเคลื่อนโดยการออกซิไดซ์พื้นผิว การกัดกร่อนของอัลลอยและการกระจายอิเล็กโทรไลต์ใหม่อย่างค่อยเป็นค่อยไป
การติดตามลักษณะเหล่านี้ตามรอบจึงแยกผลกระทบสถานะย้อนกลับได้ (SOC ปัจจุบัน อุณหภูมิ) ออกจากแนวโน้มย้อนกลับไม่ได้ (สุขภาพ): ความต้านทานที่กลับมาหลังอุ่นขึ้นคือสถานะ; ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นทุกรอบภายใต้เงื่อนไขที่จับคู่กันคือการชราภาพ – ความแตกต่างที่เป็นหัวใจของกลุ่มการเสื่อมโทรมในภายหลังของซีรีส์
EIS เต็มรูปแบบต้องใช้เครื่องมือในห้องปฏิบัติการ แต่ข้อมูลเชิงลึกสามารถบีบอัดเป็นความถี่ไม่กี่ค่าหรือพัลส์บรอดแบนด์เดียวที่เหมาะกับคอนโทรลเลอร์ฝังตัว: องค์ประกอบความถี่สูงหรือทันทีสำหรับความต้านทานโอห์มิก หน้าต่างเวลาสั้นสำหรับการถ่ายเทประจุ และการผ่อนคลายที่นานกว่าเป็นทางเลือกสำหรับการแพร่ ผู้สังเกตสามารถฟิตแบบจำลอง Randles แบบลดรูปกับข้อมูลพัลส์-ผ่อนคลายดังกล่าวแบบออนไลน์ อัปเดตพารามิเตอร์ความต้านทานที่ช่วยปรับปรุงการประมาณ SOC (บทความที่ 16) และการคาดการณ์ความร้อน (บทความที่ 4) พร้อมกัน
นี่คือวิธีที่อิมพีแดนซ์ป้อนการควบคุมการชาร์จ: ความต้านทานที่อัปเดตแล้วคาดการณ์ความร้อนจูลที่กระแสตัวเลือก ช่วยให้คอนโทรลเลอร์ลดกระแสโดยอัตโนมัติสำหรับเซลล์ชราหรือเย็นที่อิมพีแดนซ์สูง แทนที่จะใช้ขีดจำกัดตายตัวที่ไม่ว่าจะทำร้ายเซลล์อ่อนแอหรืออนุรักษ์นิยมเกินไปสำหรับเซลล์ที่แข็งแรง
อิมพีแดนซ์ที่เชื่อถือได้ต้องการการตอบสนองเชิงเส้นและเสถียร: การกระตุ้นต้องเล็กพอที่จะไม่เลื่อน SOC หรือกระตุ้นจลนศาสตร์ไม่เชิงเส้น เซลล์ต้องอยู่ที่ SOC และอุณหภูมิที่กำหนด และสายไฟต้องใช้การตรวจจับสี่สาย (เคลวิน) เพื่อกำจัดความต้านทานหน้าสัมผัส – สำคัญอย่างยิ่งในที่ใส่เซลล์สำหรับผู้บริโภค ซึ่งการเลื่อนของหน้าสัมผัสสปริงจะแอบอ้างเป็นการชราของเซลล์ การตรวจสอบสาเหตุและเสถียรภาพ (ความสอดคล้อง Kramers-Kronig ในงานห้องปฏิบัติการ) ยืนยันสเปกตรัม; การฟิตพัลส์แบบฝังตัวอาศัยความซ้ำซ้อนข้ามหลายพัลส์แทน
รูปแรกสร้างวงจร Randles และจับคู่ลักษณะ Nyquist; รูปที่สองแสดงว่าความต้านทานโอห์มิกและความต้านทานถ่ายเทประจุเพิ่มขึ้นตามอายุภายใต้เงื่อนไขที่จับคู่กันอย่างไร พื้นฐานที่วัดได้สำหรับการลดกระแสชาร์จที่ตระหนักถึงสุขภาพ
กำหนดเมตริกความต้านทานและเงื่อนไขการทดสอบที่แน่นอน (ระยะเวลาพัลส์ แถบ SOC อุณหภูมิ) เพื่อให้ค่าที่อ่านเปรียบเทียบได้; ตั้งการลดกระแสจากแผนที่ความต้านทาน-อุณหภูมิที่ผ่านการตรวจสอบ; ใช้แนวโน้มความต้านทานเป็นอินพุตสุขภาพและการเปลี่ยนแปลงกะทันหันเป็นตัวตรวจจับความผิดพลาด; และสงวน EIS เต็มรูปแบบไว้สำหรับการระบุลักษณะเซลล์ที่คาลิเบรตแบบจำลองออนไลน์แบบลดรูป Weijiang จัดหาการระบุลักษณะความต้านทานกระแสตรงและ EIS ตัวแทนในทุก SOC และอุณหภูมิสำหรับเกรดต่าง ๆ ให้พารามิเตอร์เบื้องหลังโปรไฟล์ที่ตระหนักถึงความต้านทานแก่คู่ค้า
ความต้านทานเป็นสะพานเชื่อมระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่สังเกตได้กับสถานะภายใน; บทความถัดไปรวมมันเข้ากับแบบจำลองความร้อนเพื่อสร้างการประมาณค่าไฟฟ้า-ความร้อนแบบคู่ที่การชาร์จเร็วอย่างแม่นยำต้องการ
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ ชุดแพ็กที่จับคู่กันและรูปแบบพร้อมชาร์จสำหรับลูกค้าด้านผู้บริโภค อุตสาหกรรม การแพทย์และการขนส่ง และสนับสนุนคู่ค้าด้วยคำแนะนำโปรโตคอลการชาร์จ ไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-1 และการตรวจสอบความถูกต้องร่วมกับเครื่องชาร์จ แจ้งรูปแบบเซลล์ อัตราการชาร์จ ขอบเขตความร้อนและเป้าหมายรอบการใช้งานให้เราทราบ แล้ววิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์และการชาร์จที่ปกป้องทั้งเวลาทำงานและอายุการใช้งาน ดูรายการสินค้าได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
