Le batterie di backup trascorrono quasi tutta la vita in attesa, e il compito del caricatore è garantire che siano piene nell'istante in cui viene a mancare la rete – eppure il metodo ovvio, immettere continuamente corrente di carica di mantenimento nel pack, è uno dei regimi più dannosi per il NiMH, perché una cella mantenuta al 100 per cento sotto corrente vive in ricombinazione permanente. Questo articolo distingue i concetti di mantenimento, trickle e standby, spiega perché il mantenimento continuo entra in conflitto con la chimica NiMH, e sviluppa le strategie di carica di prontezza intermittenti – manutenzione a impulsi, rabbocchi programmati e monitoraggio dell'autoscarica – che tengono i pack medici, UPS e di emergenza istantaneamente disponibili spendendo la minor vita possibile in sovraccarico. Colma il divario tra la teoria di manutenzione dell'Articolo 9 e i requisiti di affidabilità dei sistemi di standby di sicurezza vitale.
Un pack di backup deve trovarsi alla massima carica disponibile in un istante di guasto sconosciuto, forse dopo mesi o anni collegato al caricatore, e deve erogare il suo picco nominale immediatamente; a differenza di una batteria di consumo non può attendere di essere caricato al momento del bisogno. Il caricatore deve quindi compensare l'autoscarica in modo continuo per una lunga vita di standby evitando il sovraccarico che accorcerebbe quella vita – una tensione tra prontezza e conservazione propria del servizio di standby.
Pompe mediche di infusione/siringa, apparecchiature di monitoraggio ed emergenza, moduli UPS, sistemi antincendio e di sicurezza aggiungono requisiti di documentazione e affidabilità: la strategia di carica deve essere prevedibile, segnalare i guasti ed essere certificabile, non solo efficace in media.
La carica di mantenimento – tenere una tensione costante con la corrente che ne deriva, come usato per il piombo-acido – e il trickle continuo forzano entrambi una cella NiMH piena ad assorbire corrente tramite ricombinazione dell'ossigeno a tempo indeterminato; secondo l'Articolo 9 ciò è ossidazione, corrosione e calore continui, e le indicazioni in stile Panasonic limitano anche il trickle C/20 a circa 20 ore, il che è trascurabile a fronte di una vita di standby pluriennale. Un pack NiMH mantenuto per mesi perderà capacità e si seccherà proprio quando ci si aspetta che sia più affidabile – il peggior risultato possibile per il servizio di backup.
Il NiMH inoltre non ha una tensione di piena carica stabile contro cui mantenere (Articolo 15): tenere una tensione fissa fornisce una corrente non controllata dipendente dalla temperatura, quindi il concetto di mantenimento piombo-acido è sia chimicamente sia elettricamente inapplicabile.
La strategia corretta inverte il ciclo di servizio: lasciare il pack a circuito aperto a o vicino il pieno, lasciarlo autoscaricare solo leggermente (specialmente con i gradi a bassa autoscarica), e applicare un rabbocco breve e controllato a calendario o quando una stima SOC monitorata scende sotto una soglia – trascorrere minuti in carica delicata invece che anni in sovraccarico. La manutenzione a impulsi (Articolo 9) è la versione a tempo continuo della stessa idea; il rabbocco programmato è la sua versione basata su calendario, ed entrambi limitano il sovraccarico cumulativo a una minuscola frazione del tempo di standby.
Con il moderno NiMH LSD che si autoscarica solo di pochi per cento al mese a temperatura ambiente, un rabbocco ogni poche settimane ripristina la piena prontezza con stress minimo, e il caricatore può inoltre attivare un rabbocco dopo ogni evento reale di scarica o dopo l'esposizione ad alta temperatura, che accelera l'autoscarica.
Tra i rabbocchi un controllore integra l'autoscarica da un modello dipendente dalla temperatura (Articolo 16) per stimare la prontezza senza misurazione, ed esercizi periodici programmati carica-scarica verificano sia la capacità reale sia riassestano la depressione di tensione (Articolo 22); l'andamento in tendenza della capacità recuperata durante gli esercizi dà preallarme di fine di vita in un sistema di sicurezza, dove una batteria guasta deve essere segnalata molto prima di servirsene. Registrare i risultati degli esercizi supporta il percorso di certificazione medica/UPS.
La temperatura è centrale: i pack di standby in vani apparecchiatura caldi si autoscaricano e invecchiano più in fretta, quindi la frequenza dei rabbocchi deve seguire la temperatura misurata e il pack va fisicamente posizionato lontano da fonti di calore – carica di prontezza e posizionamento termico sono un unico problema di progettazione.
Quando parte un rabbocco dovrebbe usare una carica delicata e ben terminata – corrente moderata, terminazione multicriterio completa, nessuna carica rapida aggressiva in un pack già vicino al pieno – perché il pack di solito è sotto solo di pochi per cento e un'alta corrente entrerebbe quasi subito nel regime di ricombinazione. Una piccola corrente fino alla prima terminazione valida, poi ritorno al circuito aperto, ottiene la prontezza con usura trascurabile. La prima figura contrappone il peso di sovraccarico del mantenimento continuo ai rabbocchi intermittenti; la seconda sequenza un ciclo di prontezza di standby incluso l'esercizio periodico.
Progettare la macchina a stati per distinguere «in carica», «pronto a riposo», «in esercizio» e «guasto» rende il comportamento di standby verificabile e i modi di guasto (guasto del sensore, disallineamento cella, calo di capacità) visibili al sistema ospite.
I gradi NiMH a bassa autoscarica e alta affidabilità con autoscarica documentata in funzione della temperatura e lunga vita di calendario sono la scelta naturale, e Weijiang li fornisce con indicazioni di carica di standby e dati di esercizio di capacità per integratori medici e di backup. L'articolo finale sulle applicazioni tratta il regime di corrente opposto – i pack ad alta potenza che alimentano gli utensili elettrici senza filo.
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