การชาร์จคือจุดที่ความเสียหาย NiMH ส่วนใหญ่เกิดขึ้น

แบตเตอรี่ NiMH อดทนอย่างน่าทึ่งต่อการคายประจุ แต่ไวอย่างน่าทึ่งต่อการชาร์จ การชาร์จเกินสร้างออกซิเจนและความร้อนภายในเซลล์ ดันความดันสูงขึ้นและเร่งกลไกชราทุกอย่าง ศิลปะของการชาร์จ NiMH ที่ดีคือการสิ้นสุด — รู้อย่างแม่นยำว่าเมื่อไรควรหยุด บทความนี้อธิบายวิธีตรวจจับเบื้องหลังการชาร์จเร็วอย่างปลอดภัย และวิธีที่คอนโทรลเลอร์ยุคใหม่ทำให้มันเชื่อถือได้

เคมีของการชาร์จ NiMH

NiMH ชาร์จโดยเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นไฮโดรเจนที่กักเก็บไว้ เมื่อเซลล์ใกล้เต็ม วัฏจักรรวมตัวออกซิเจนเริ่มต้น: ออกซิเจนที่เกิดที่ขั้วบวกจะรวมตัวที่ขั้วลบ สร้างความร้อนและการลดลงอย่างมีลักษณะของเส้นโค้งแรงดันชาร์จ — สัญญาณที่เครื่องชาร์จอัจฉริยะใช้ การชาร์จเลยจุดนี้ไม่ได้เก็บพลังงานเพิ่ม; เพียงสร้างความร้อนและก๊าซ

วิธีสิ้นสุดการชาร์จ

เดลต้า-วีลบ (−ΔV)

เมื่อเต็ม แรงดันเซลล์ถึงจุดสูงสุดแล้วลดลงเล็กน้อย — เดลต้า-วีลบ เครื่องชาร์จเฝ้าดูแรงดันและสิ้นสุดเมื่อตรวจพบการลดลงนี้ −ΔV เป็นวิธีมาตรฐานสำหรับการชาร์จเร็ว (0,5C–1C) เชื่อถือได้ที่อัตราและอุณหภูมิปานกลาง แต่การลดลงอาจเล็กหรือบิดเบี้ยวที่อุณหภูมิต่ำมากหรืออัตราสูงมาก จึงมักจับคู่กับสัญญาณอื่น

เดลต้าอุณหภูมิ (ΔT) และ dT/dt

เนื่องจากความร้อนคือลายนิ้วมือของการชาร์จเกิน เครื่องชาร์จวัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเซลล์ การเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน (dT/dt, องศาต่อนาที) เป็นสัญญาณสิ้นสุดที่เชื่อถือได้ โดยเฉพาะเซลล์ขนาดใหญ่หรือในความหนาวที่ −ΔV ไม่น่าเชื่อถือ เพดานอุณหภูมิปลอดภัย (มักราว 45–50°C) ให้การหยุดแบบแข็ง

การตัดตามเวลาและแรงดัน

เครื่องชาร์จเร็วส่วนใหญ่ยังกำหนดเวลาชาร์จสูงสุดและแรงดันสูงสุดเป็นตาข่ายรองรับ เพื่อแม้การตรวจจับล้มเหลว เซลล์ก็ไม่สามารถถูกชาร์จเกินอย่างไม่มีที่สิ้นสุด การสิ้นสุดแบบชั้น — หยุดที่สัญญาณแรกที่กระตุ้น — เป็นแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดของอุตสาหกรรม

การชาร์จหยดและเติม

หลังชาร์จเร็ว กระแสหยดเล็ก (มัก C/20 หรือน้อยกว่า) รักษาเซลล์ให้ใกล้เต็ม สำหรับเซลล์คายประจุเองต่ำ เครื่องชาร์จบางตัวข้ามการหยดต่อเนื่องไปเลย และใช้พัลส์เติมเป็นระยะเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนและชราที่การหยดคงที่ก่อให้เกิด

กระแสชาร์จเร็วและสิ่งที่จำกัดมัน

กระแสชาร์จถูกจำกัดด้วยความสามารถของเซลล์ในการรวมตัวออกซิเจนโดยไม่มีความร้อนและความดันมากเกินไป การชาร์จเร็วเชิงปฏิบัติของ NiMH ผู้บริโภคคือ 0,5C–1C; ด้วยการระบายความร้อนแบบบังคับและเซลล์ที่ปรับให้เหมาะ บางแพ็กดันได้สูงกว่า นอกเหนือจากกระแส ตัวแปรสำคัญคือ:

• อุณหภูมิ — การชาร์จต่ำกว่าราว 0°C ลดการยอมรับการชาร์จและเสี่ยงเสียหาย; โพรโทคอลส่วนใหญ่กำหนดให้ชาร์จเหนือจุดเยือกแข็ง

• คลื่นกระเพื่อมและสัญญาณรบกวนของกระแส — กระแสตรงสะอาดที่กรองอย่างเหมาะสมไม่ทำให้เครื่องตรวจ −ΔV สับสน

• ความสมดุลเซลล์ในแพ็ก — แพ็กอนุกรมต้องการเซลล์ที่จับคู่ และในอุดมคติคือการเฝ้าดูรายเซลล์/กลุ่ม เพื่อไม่ให้เซลล์อ่อนตัวหนึ่งถูกชาร์จเกินขณะที่ตัวอื่นตามไม่ทัน

คอนโทรลเลอร์ชาร์จยุคใหม่

IC จัดการการชาร์จรุ่นใหม่รวม −ΔV, ΔT, dT/dt, การหมดเวลา และการถอยกลับทางความร้อนไว้ในชิปเดียว พร้อมโปรไฟล์ตั้งโปรแกรมได้ที่บันทึกสำหรับแต่ละแพ็ก คุณสมบัติที่พบบ่อยในเครื่องชาร์จดีในปัจจุบันได้แก่:

• ตรวจจับยี่ห้อแบตเตอรี่ (เทอร์มิสเตอร์หรือพินข้อมูล) เพื่อใช้โปรไฟล์ที่ถูกต้อง

• เติมหลังหยด เพื่อกู้คืนเปอร์เซ็นต์สุดท้ายโดยไม่ชาร์จเกินต่อเนื่อง

• โหมดจัดเก็บ/รีเฟรช เพื่อกู้เซลล์ที่คายลึกหรือเก็บไว้นาน

• บันทึกข้อมูลการชาร์จ สำหรับวิเคราะห์บริการและการรับประกัน

กฎปฏิบัติสำหรับนักออกแบบ

• จับคู่ −ΔV กับตาข่ายรองรับตามอุณหภูมิเสมอ (ΔT หรือ dT/dt)

• ตั้งขีดจำกัดเวลาแบบแข็ง — อย่าพึ่งการตรวจจับอย่างเดียว

• อย่าชาร์จเร็วเซลล์เย็น; เพิ่มเกตอุณหภูมิ

• ในแพ็ก จับคู่เซลล์ตามความจุและความต้านทานภายใน และพิจารณาเฝ้าดูแรงดันรายเซลล์

• สำหรับเซลล์ LSD เลือกเติมแบบพัลส์หรือเป็นระยะมากกว่าหยดต่อเนื่อง เพื่อปกป้องอายุตามปฏิทิน

โปรไฟล์การชาร์จในทางปฏิบัติ

เครื่องชาร์จจริงไม่ได้ใช้กระแสคงที่เดียว; พวกมันรันโปรไฟล์ ลำดับเครื่องชาร์จ NiMH ที่ดีโดยทั่วไปคือ:

• ตรวจจับ/ชาร์จล่วงหน้า — ตรวจแรงดันและอุณหภูมิเซลล์; เซลล์คายลึกได้รับการชาร์จล่วงหน้าอย่างอ่อนโยน (C/10 หรือน้อยกว่า) จนถึงระดับปลอดภัยสำหรับชาร์จเร็ว

• ชาร์จเร็ว — กระแสคงที่ที่อัตราชาร์จเร็วพิกัดของเซลล์ (มัก 0,5C–1C) เฝ้าดู −ΔV, ΔT, dT/dt, เพดานแรงดัน และการหมดเวลา

• สิ้นสุด — หยุดชาร์จเร็วที่การตรวจจับแรกที่กระตุ้น

• หยด/เติม — กระแสบำรุงเล็กหรือพัลส์เป็นระยะรักษาเซลล์ให้ใกล้เต็มโดยไม่ชาร์จเกินต่อเนื่อง

การออกแบบเครื่องชาร์จหมายถึงการเลือกเกณฑ์เหล่านี้อย่างรอบคอบ ทริกเกอร์ −ΔV ที่ไวเกินไปจะสิ้นสุดเร็วและปล่อยให้เซลล์ชาร์จไม่เต็ม; ที่หลวมเกินไปยอมให้ชาร์จเกินอันตรายก่อนหยุด นี่คือเหตุผลที่การจับคู่วิธีและการตรวจสอบบนเซลล์จริงสำคัญ

ชาร์จเร็ว vs อายุแบตเตอรี่: การแลกเปลี่ยน

ชาร์จเร็วขึ้นสะดวกแต่แลกกับอายุ การชาร์จที่ 1C สร้างความร้อนและความเครียดมากกว่าที่ 0,5C และการใช้ชาร์จเร็วต่อเนื่องอาจลดอายุรอบเมื่อเทียบกับชาร์จอ่อนโยน ทางเลือกที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับการใช้งาน:

• ความสะดวกผู้บริโภค — ชาร์จเร็ว 1C ยอมรับได้เมื่อผู้ใช้ให้คุณค่าการหมุนเวียนเร็ว

• อุปกรณ์อุตสาหกรรมอายุยาว — ชาร์จช้ากว่า (0,2C–0,5C) พร้อมระบายอากาศแบบบังคับรักษาอายุรอบ

• ระบบสำรอง — เพียงหยดหรือเติมเป็นระยะ; เซลล์เหล่านี้อยู่ใกล้เต็มหลายปี การลดชาร์จเกินจึงเป็นทุกอย่าง

ข้อร้องเรียน «NiMH ตายเร็ว» จำนวนมากย้อนไปที่เครื่องชาร์จที่เร่งรีบหรือชาร์จเกินเซลล์ การชาร์จที่สิ้นสุดดีที่อัตราสมเหตุสมผลช่วยให้เซลล์คุณภาพมีอายุรอบพิกัดเต็มที่

สรุป

การชาร์จ NiMH เป็นปัญหาที่แก้ได้เมื่อทำถูก ด้วย IC ตรวจจับยุคใหม่ การสิ้นสุดอย่างมีวินัย และการจัดการความร้อน NiMH สามารถชาร์จเร็วอย่างปลอดภัยและทนได้หลายร้อยหรือหลายพันรอบ ความล้มเหลวที่คนจำได้เกือบจะมาจากเครื่องชาร์จที่ข้ามการสิ้นสุด ไม่ใช่จากเคมีเอง

Weijiang Power จัดทำเอกสารโปรไฟล์ชาร์จที่แนะนำสำหรับทุกเซลล์และแพ็กที่เราจัดส่ง และสามารถร่วมออกแบบวงจรชาร์จกับทีมของคุณเพื่อรับประกันการชาร์จที่ปลอดภัย เร็ว และอายุยาว