Una cella ricaricabile è durevole quanto il suo caricabatterie, ma il caricabatterie è la parte che i consumatori acquistano più spesso solo in base al prezzo. L'idruro di nichel-metallo non può essere caricato come avviene con una semplice cella al piombo o al litio, mantenendo una tensione fissa finché la corrente non diminuisce: una cella NiMH completamente carica continua ad accettare energia e trasforma l'eccesso in calore e gas. Per decidere il momento preciso in cui interrompere la ricarica rapida è quindi necessario leggere i segnali sottili di tensione e temperatura e supportare ogni segnale con un timer indipendente. Questo articolo spiega lo stack di terminazioni all'interno di un caricabatterie consumer di qualità - delta-V negativo, plateau delta-V zero, velocità di aumento della temperatura, temperatura assoluta e tempo massimo - e mostra perché questa ingegneria nascosta è ciò che protegge le dichiarazioni di ciclo di vita delle celle che carica.
Durante la carica rapida a corrente costante, la tensione di una cella NiMH aumenta gradualmente, raggiunge un picco vicino alla carica completa e quindi, cosa particolarmente utile, diminuisce leggermente mentre la cella è ancora in funzione. Quel piccolo calo post-picco è un delta-V negativo (-dV), la classica indicazione che la ricombinazione dell’ossigeno sull’elettrodo positivo ha iniziato a dissipare l’energia di carica sotto forma di calore anziché immagazzinarla chimicamente. A differenza del litio, non c'è uno stadio a tensione costante su cui appoggiarsi, e a differenza del NiCd, la caduta di tensione del NiMH è piccola - pochi millivolt per cella - e può scomparire con correnti di carica basse, motivo per cui un caricabatterie non può fare affidamento su un'unica soglia e perché un caricabatterie "stupido" a voltaggio fisso cuoce lentamente le celle dei consumatori.
Un microcontrollore intelligente campiona la tensione di ciascun canale ogni pochi secondi e cerca una caduta riproducibile di pochi millivolt per cella dopo un picco: i riferimenti di progettazione e la letteratura sui circuiti integrati del caricatore utilizzano comunemente soglie da una cifra bassa a circa quindici millivolt per cella a seconda della corrente e del conteggio delle celle. A correnti più lente in cui -dV diventa troppo superficiale per un rilevamento affidabile, il controller utilizza invece zero delta-V (0dV): il plateau di tensione in cui la pendenza rimane essenzialmente piatta per una finestra impostata. La scheda tecnica del caricabatterie rapido di Energizer illustra l'approccio del settore con l'interruzione delta-V su un intervallo dichiarato di millivolt per canale combinato con temperatura e timer. Il rilevatore deve essere armato solo dopo che la cella ha raggiunto una tensione minima e una frazione di carica, altrimenti un calo transitorio anticipato della carica potrebbe innescare un falso arresto.
Poiché la fine della carica delle batterie NiMH è fondamentalmente un evento termico, un caricabatterie robusto monitora la temperatura come un canale parallelo e spesso primario. Il rilevatore di velocità di aumento, dT/dt, termina quando la temperatura aumenta più velocemente di un valore di riferimento (le note di progettazione del caricabatterie citano valori dell'ordine di circa un grado Celsius al minuto) rilevando la carica completa anche quando la tensione è ambigua. Un limite di temperatura assoluto è il soffitto rigido, comunemente tra i 40 ei 50 gradi Celsius a seconda del modello, che interrompe la carica se una cella o l'alloggiamento si surriscalda per qualsiasi motivo. Un sensore di temperatura per vano, anziché un sensore condiviso, è ciò che consente a un caricabatterie multi-vano di trattare le celle AA e AAA in modo indipendente.
Ogni metodo di rilevamento può fallire (un sensore si disconnette, una cella è insolitamente usurata, la temperatura ambiente è estrema), quindi un caricabatterie certificato per la sicurezza prevede dispositivi antiritorno indipendenti: un timer di carica massima dimensionato per la corrente e la massima capacità supportata, un limite massimo di tensione per cella intorno a 1,55-1,6 V e un controllo delle celle difettose che rifiuta le celle in cortocircuito o profondamente invertite. Al termine della carica rapida, la carica di mantenimento deve essere delicata: una piccola corrente di mantenimento pulsata o molto bassa piuttosto che una corrente elevata continua, perché la resistenza alla carica permanente secondo IEC 61951-2 è di per sé un test definito e il sovraccarico prolungato è il modo più veloce per distruggere il vantaggio di ritenzione di una cella LSD. Il profilo di carica animato di seguito traccia insieme la tensione e la temperatura per mostrare come i segnali convergono nel punto terminale.
I caricabatterie economici collegano le celle in coppie di serie, costringendo l'utente a caricarne due o quattro contemporaneamente e lasciando che sia la cella più debole a dettare - e soffrire - l'intero canale. Un caricabatterie consumer di qualità utilizza canali indipendenti in modo che un solo AAA possa essere caricato insieme a tre AA, ciascuno con la propria decisione termica -dV/0dV e il proprio timer. Gli alloggiamenti indipendenti consentono inoltre modalità di aggiornamento o di scarica-ricondizionamento che riducono il ciclo superficiale della memoria a cui anche le batterie NiMH sono leggermente inclini, e consentono l'indicazione dello stato per alloggiamento. Per un rivenditore che vende celle e caricabatterie in bundle, l'architettura a canali indipendenti è il singolo elemento di differenziazione della qualità più visibile sullo scaffale e quello più correlato al ciclo di vita realizzato.
Il punto commerciale è che l'ingegneria di terminazione è invisibile finché non si guasta, e la sua modalità di guasto è la lamentela del cliente secondo cui "le batterie ricaricabili non durano". Un caricabatterie che si ferma con precisione, rimane freddo, gestisce da una a quattro celle miste e mantiene anziché sovraccaricare, consente alle celle collegate di raggiungere effettivamente le centinaia o migliaia di cicli dichiarati dal produttore delle celle. Il documento B trasforma questa scienza in un metodo di progettazione e specifica del caricabatterie; Il documento C riguarda la convalida EN 60335-2-29. Per un produttore di batterie NiMH, co-ingegnerizzare la cella e il caricabatterie, e venderli insieme, è il modo in cui la storia del ciclo di vita e della conservazione diventa un'esperienza del cliente piuttosto che una speranza nella scheda tecnica.
Potenza Weijiangco-progetta celle LSD NiMH AA/AAA con programmi di caricabatterie intelligenti abbinati che utilizzano terminazioni -dV/0dV e dT/dt con alloggiamento indipendente, carica di mantenimento delicata e timer per cella. Condividi il tempo di ricarica target, il numero di alloggiamenti e l'obiettivo di costo e allineeremo la cella e il caricabatterie in modo che il ciclo di vita nominale venga realizzato in casa.
