Gli utensili elettrici senza filo sono stati per decenni un'applicazione di punta del NiMH e usano ancora pack al nichel dove robustezza, tolleranza agli abusi e costo contano. Pongono un problema di carica distintivo: i pack si scaricano a corrente molto elevata sotto carico, gli utenti si aspettano un pack scarico di nuovo in servizio entro un'ora, e i densi pack «a bastone» che entrano nel manico di un utensile sono termicamente limitati – esattamente le condizioni in cui la disciplina di carica rapida è messa alla prova più duramente. Questo articolo esamina la carica dei pack utensile NiMH ad alta potenza, il profilo di carica rapida in meno di un'ora e il suo tetto termico/di pressione, la comunicazione caricatore-verso-pack, e le considerazioni ingegneristiche della transizione NiMH-a-litio nei pack utensile, dove le differenze di regime di carica (Articolo 15) sono decisive.
Un motore di utensile assorbe correnti grandi e pulsate; il progetto di cella che le eroga – elettrodi sottili, ampia superficie, buona conducibilità – è anche relativamente adatto ad accettare alta corrente di carica, poiché le stesse proprietà di trasporto governano entrambe le direzioni. I gradi NiMH ad alta potenza hanno di conseguenza correnti di carica rapida ammissibili più alte delle celle ottimizzate per l'energia, sebbene i tetti di ricombinazione dell'ossigeno e termici degli Articoli 3 e 4 leghino ancora: la capacità di scarica non rimuove i vincoli di gas e calore a fine carica.
La scarica intensa lascia anche i pack caldi all'inserimento; caricare un pack appena uscito da un carico pesante parte da una temperatura elevata dove il -delta-V è debole e il rischio di corrosione alto (Articolo 27), quindi il caricatore deve misurare la temperatura del pack e attendere o ridurre la corrente piuttosto che caricare rapidamente un pack caldo.
Un riempimento in un'ora o meglio implica una corrente vicina a 1C o superiore, fattibile per celle ad alta potenza solo con la suite completa di terminazione, un controllo termico aggressivo e un profilo multistadio che usa alta corrente nella fascia di carica di massa benigna e scende oltre il ginocchio dell'ossigeno (Articolo 2). I caricatori per utensili combinano comunemente -delta-V con una forte rilevazione dT/dt e tagli assoluti stretti, perché il pack denso e la carcassa plastica offrono raffreddamento limitato e l'aumento di temperatura a fine carica è ripido.
L'affermazione di velocità del caricatore andrebbe valutata rispetto alla temperatura di cella raggiunta e alla vita in cicli risultante (Articolo 24): un caricatore «da 15 minuti» impone una penalità di vita misurabile rispetto a una carica di un'ora, e il progetto del prodotto dovrebbe rendere esplicito quel compromesso invece di presentare la velocità di punta come gratuita.
I pack utensile sono stringhe dense in alloggiamenti stretti, con le celle interne mal accoppiate all'ambiente (Articolo 28); dopo sia una scarica dura sia una carica rapida portano calore sostanziale. I caricatori robusti collocano un sensore di temperatura che tocca il pack, rilevano un pack inserito caldo e ritardano la carica rapida, riducono la corrente in base alla temperatura del pack, e alcuni progetti usano i sensori termici propri del pack attraverso i contatti utensile/caricatore; il flusso d'aria o i supporti conduttivi migliorano il percorso termico. Senza ciò, il caricatore più veloce è quello che «cuoce» le celle centrali a ogni ciclo.
Il disallineamento di serie (Articolo 29) è amplificato dal ciclaggio ad alta potenza e dal calore, quindi celle ad alta potenza abbinate e, sui pack premium, sensori di temperatura per cella proteggono dal sovraccarico della cella in testa che l'alta corrente rende più severo.
I sistemi di utensili avanzati aggiungono un contatto dati o un'identificazione 1-Wire/EEPROM così il pack dice al caricatore la sua chimica, capacità, numero di celle e temperatura; ciò impedisce che un profilo di caricatore NiMH sia applicato a un pack al litio e viceversa – critico quando le linee prodotto coprono più chimiche – e consente corrente specifica per capacità e conteggio dei cicli. Anche senza ID digitale, la codifica meccanica e i contatti di temperatura codificano informazioni essenziali; i progetti universali «un caricatore per ogni pack» sono intrinsecamente compromessi.
La macchina a stati del caricatore combina attesa pack caldo, identificazione, carica rapida ridotta, terminazione multicriterio e raffreddamento prima del rilascio, così un pack è dichiarato «pronto» solo quando è sia caricato sia abbastanza fresco da erogare la piena potenza di scoppio.
La maggior parte dei nuovi progetti di utensili si è spostata agli ioni di litio per densità di energia e peso; l'implicazione per il sistema di carica è l'inversione di regime dell'Articolo 15 – il litio richiede un controllo preciso di tensione CC-CV dove il NiMH richiede controllo di corrente con terminazione –, quindi una piattaforma che copre entrambi necessita di percorsi di potenza e controllo specifici per chimica, selezionati da un'identificazione affidabile. Il NiMH resta competitivo dove si apprezzano robustezza estrema, stoccaggio semplice, tolleranza alla carica parziale e minore sensibilità agli urti, in particolare negli utensili entry-level e per ambienti gravosi.
La prima figura profila una carica di pack utensile inclusa attesa a caldo e corrente a stadi; la seconda confronta i vincoli di progetto di carica del NiMH ad alta potenza per fase, chiarendo dove lo sforzo di carica rapida debba concentrarsi.
Weijiang fornisce celle e pack NiMH ad alta potenza e abbinati con corrente di carica rapida documentata, comportamento all'inserimento a caldo e inviluppi termici per applicazioni di utensili e potenza di scoppio, supportando sia piattaforme di caricatori solo nichel sia multi-chimica. Completata la panoramica delle applicazioni, la serie entra nel caricatore per esaminare l'elettronica di potenza che trasforma questi profili in corrente controllata con precisione.
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