Dove -ΔV diventa inaffidabile – celle calde, correnti basse, serie scompensate – la temperatura diventa il principale testimone della carica piena, perché il calore di ricombinazione cresce proprio quando il segnale di tensione si riduce. I caricatori NiMH di produzione sovrappongono quindi tre decisioni termiche distinte: una prova di velocità di salita della temperatura dT/dt che coglie l'impulso di ricombinazione; una prova di innalzamento rispetto alla partenza delta-T che rileva una cella che finisce insolitamente calda rispetto al punto in cui è partita; e un soffitto di temperatura assoluta che protegge da ogni guasto che le prove incrementali potrebbero mancare. Questo articolo specifica ogni criterio, il sensore e la catena di segnale dietro di essi, e la logica di ridondanza che rende la terminazione termica insieme sensibile e resistente ai falsi scatti.
Le indicazioni di Panasonic e Duracell convergono su una velocità massima ammissibile di salita della temperatura prossima a 1 grado C al minuto durante la carica rapida; al di sotto, la cella si scalda soprattutto per perdite resistive, al di sopra la ricombinazione è diventata il pozzo di corrente dominante e la carica piena è stata raggiunta o superata. I circuiti di carica implementano dT/dt differenziando le letture filtrate della termistor su una finestra scorrevole e confrontandole con una pendenza programmata.
La differenziazione amplifica il rumore, la pendenza è quindi calcolata su una finestra abbastanza lunga da smussare il rumore dell'ADC e del contatto termico – la stessa filosofia multicampione di -ΔV – ma abbastanza corta da reagire entro la fascia di sovraccarico. Una vera accelerazione di fine carica persiste e si accentua, mentre un transitorio di manipolazione o di flusso d'aria si attenua, e l'anti-rimbalzo separa i due.
La temperatura assoluta di una cella dipende dall'ambiente, che varia da un garage freddo a un vano apparecchiature caldo; l'innalzamento sopra la propria temperatura di inizio carica è più portabile. La terminazione delta-T scatta quando T_ora meno T_inizio supera un margine configurato (comunemente dell'ordine di 10–20 gradi C a seconda del tasso e della dimensione del pack), cogliendo una carica che porta la cella anomalarmente calda a prescindere dalla scala assoluta.
Delta-T richiede un campione valido di temperatura di partenza, preso dopo che la cella ha riposato nel caricatore e prima che la corrente la scaldi, e va disattivato o allargato se la cella era già calda da una scarica precedente; altrimenti una carica ordinaria lo fa scattare. Insieme, dT/dt e delta-T coprono le due firme termiche del sovraccarico – un'improvvisa accelerazione e una grande escursione cumulativa.
Un distacco assoluto fornisce l'ultimo sostegno senza ipotesi: le indicazioni citate da Duracell lo pongono intorno ai 60 gradi C, molti progetti scelgono 50–55 gradi C per un margine di vita aggiuntivo. Non dipende dalla storia della pendenza o da un riferimento di partenza, coglie quindi i guasti di deriva del sensore, ventilazione bloccata, una cella in cortocircuito o un ambiente caldo che le prove relative potrebbero giudicare male.
La carica rapida è anche inibita all'estremità fredda: al di sotto di circa 0 gradi C la ricombinazione è lenta e caricare rischia pressione e danni da deposizione metallica, i controllori trattengono quindi la carica rapida finché l'NTC non riporta una finestra ammissibile – l'avvio della carica rapida condizionato dalla temperatura della famiglia bq2002 implementa esattamente questo inviluppo freddo/caldo.
Un terminatore termico vale quanto il suo contatto termico. La termistor NTC va accoppiata meccanicamente al corpo della cella o del pack – agganciata alla parete di una cella o inglobata nel pack – invece che saldata al circuito stampato, dove legge il calore dei componenti; nei pack multicella va posta tra le celle centrali meno raffreddate che funzionano più calde. Un partitore resistivo alimenta l'NTC, e il circuito confronta la Vtemp risultante con le soglie di caldo, freddo e velocità di variazione, come descritto nella letteratura applicativa NTC per carica rapida.
Il condizionamento del segnale deve respingere l'auto-riscaldamento della termistor (limitare la corrente di eccitazione), il rumore di rete e di commutazione, e i connettori lenti che si leggono come un guasto «freddo» a circuito aperto; un progetto credibile tratta una termistor aperta o in cortocircuito come un guasto che inibisce la carica, non come un permesso di continuare.
I due canali vengono meno in condizioni quasi complementari. -ΔV si indebolisce ad alta temperatura e bassa corrente; dT/dt si indebolisce solo se il contatto termico è scarso o la corrente troppo piccola per scaldare la cella, e si rafforza proprio quando una cella calda cancella il calo di tensione. Combinarli con i limiti di tensione massima e di tempo massimo produce una terminazione che copre contemporaneamente il fresco e il caldo, il compensato e lo scompensato, il rapido e il rallentante.
La prima figura impila i criteri termici come pila decisionale, e la seconda confronta la temporizzazione del picco di tensione e dell'inflessione termica, mostrando come un caricatore ben tarato si fermi al segnale affidabile più precoce invece di attendere un segnale specifico – la logica OR cablata in fermo dai circuiti integrati di gestione della carica di produzione.
Una specifica termica completa elenca la finestra di temperatura valida per la carica rapida, la soglia dT/dt e la sua finestra di differenziazione, il margine delta-T e la regola del campione di partenza, il soffitto assoluto, la posizione e l'accoppiamento del sensore, e il comportamento di guasto per una sonda aperta o in cortocircuito. La convalida usa celle strumentate in una camera termica al variare di ambiente, tasso e invecchiamento, registrando il vero stato di carica a ogni scatto per provare che la terminazione cada a carica piena senza sovraccarico protratto.
Weijiang fornisce firme termiche specifiche della cella – pendenza di carica di massa, inflessione di fine carica e la corrente che raggiunge 1 grado C al minuto – affinché i partner fissino le soglie termiche a partire da dati misurati. Al di là delle prove termiche incrementali si trova un ripiego deliberatamente semplice esaminato dopo: il rilevatore di plateau a delta-V zero e il timer di sicurezza che devono essere sempre presenti.
Weijiang Power progetta e produce celle nichel-idruro metallico, pack abbinati e configurazioni pronte per la carica per clienti di consumo, industriali, medici e di mobilità, e supporta i partner con indicazioni sui protocolli di carica, file di prestazioni IEC 61951-2, evidenze di sicurezza IEC 62133-1 e co-validazione dei caricatori. Comunicateci il formato della cella, il tasso di carica, l'inviluppo termico e l'obiettivo di cicli, e i nostri ingegneri definiranno una combinazione cella-carica che protegge sia l'autonomia sia la vita utile. Consultate la gamma sulla pagina prodotti.
