Affidarsi a una completa inversione negativa delta-V presuppone un abbassamento abbastanza grande da misurare – un presupposto che viene meno per le celle calde, le correnti dolci e i progetti ad alta capacità la cui tensione semplicemente si appiattisce. I caricatori NiMH robusti aggiungono perciò due rilevatori più dolci: il delta-V zero, che termina quando la tensione smette di salire e mantiene un plateau per un tempo configurato, e il rilevamento del punto di flesso, che si ferma al cambiamento di curvatura poco prima del picco, limitando il riscaldamento da sovraccarico. Al di sotto di tutti sta il poco affascinante ma indispensabile timer di sicurezza a tempo massimo, l'unica terminazione che un segnale mancante non può ingannare. Questo articolo specifica tutti e tre e definisce il loro posto in un controllore di carica a difesa in profondità.
La documentazione del caricatore NiMH di STMicroelectronics descrive una variante a tensione delta zero proprio per questa situazione: con il NiMH il calo dopo il picco è molto lieve, dell'ordine di 5–10 millivolt, e può non oltrepassare una soglia -ΔV convenzionale; invece il rilevatore dichiara la carica piena quando la tensione filtrata non è aumentata più di una piccola banda per un dato tempo di permanenza – un plateau invece di un'inversione.
Il rilevamento del plateau è intrinsecamente una prova di tempo nella banda: il controllore chiede se dV/dt è rimasto entro più-meno una piccola finestra abbastanza a lungo perché la curva si sia davvero livellata, distinguendo il ripiano di fine carica dalla salita più lenta a metà carica tramite la durata di permanenza e attivandolo solo tardi nella carica.
L'AN417 di ST inquadra il metodo del punto di flesso come particolarmente adattato al NiMH perché non attende alcun calo di tensione: rileva il cambiamento di curvatura della curva di tensione (la derivata seconda) che precede il picco, terminando prima che la cella entri nel plateau di ricombinazione fortemente esotermico. Fermarsi prima in cambio di una piccola fase di completamento riduce il riscaldamento in modo misurabile e allunga la vita utile.
Il metodo scambia complessità algoritmica con la salute della cella. Stimare una derivata seconda nel rumore richiede un filtraggio più pesante e un'attivazione attenta, e può fermarsi lievemente prima del 100 per cento; motivo per cui i circuiti che la usano l'abbinano a un breve completamento a corrente ridotta per portare a termine la carica – la stessa fase opzionale che il bq2002 offre dopo una terminazione di carica rapida.
Tre numeri definiscono il delta-V zero: la banda di tensione che definisce «piatto» (abbastanza stretta da distinguere il ripiano, abbastanza larga da tollerare l'ondulazione e la quantizzazione dell'ADC), il tempo di permanenza richiesto entro quella banda (abbastanza lungo da respingere una pausa momentanea nella salita), e il punto di attivazione in tempo o carica erogata (abbastanza tardi perché la pendenza di metà carica sia già piccola). Insieme convertono una curva liscia in un arresto deterministico.
Poiché il plateau è poco marcato, il rilevatore è di solito combinato in OR con dT/dt e i limiti assoluti invece di essere usato da solo; è più prezioso in condizioni calde dove non compare alcun calo ma la curva segna ancora visibilmente un ripiano, offrendo al firmware un arresto nel dominio della tensione che non dipende unicamente dal termistore.
Ogni metodo basato su segnale presume che un segnale esista. Un termistore può staccarsi, un canale di tensione può essere mal calibrato, e -ΔV può semplicemente non formarsi mai a bassa corrente; senza un limite indipendente il caricatore continuerebbe indefinitamente. Il timer di tempo massimo di carica fornisce quel limite: avviato con la carica rapida, forza la terminazione o il passaggio a un multiplo prudente del tempo nominale di carica per capacità e corrente nominali, indipendentemente da ogni altro ingresso.
I circuiti di carica elencano il tempo massimo tra i terminatori standard di carica rapida accanto a -ΔV, tensione massima e temperatura massima proprio perché è il sostegno che rende sicuro affidarsi sugli altri. Il timer è dimensionato a partire dalla capacità divisa per la corrente divisa per un'efficienza presunta, con margine per una cella profondamente scarica ma non abbastanza da permettere un sovraccarico prolungato.
Nella carica notturna a 0,1C non c'è -ΔV e vi è scarsa firma termica, quindi il timer è il terminatore principale e appropriato: una carica a 0,1C è dimensionata a circa 14–16 ore per tenere conto dell'efficienza e poi fermata. Le indicazioni di carica Panasonic trattano il lungo gocciolamento basato su timer come il metodo meno preferito e limitano strettamente ogni corrente di manutenzione – oggetto del prossimo articolo – distinguendo un timer di carica lenta una tantum da un rabbocco indefinito.
La prima figura mette in sequenza il rilevamento di plateau e di flesso rispetto a un arresto -ΔV convenzionale, e la seconda impila gli strati di terminazione dal flesso più precoce attraverso plateau, -ΔV, dT/dt fino al timer rigido, illustrando la difesa in profondità: il controllore si ferma sul primo strato degno di fiducia e il timer garantisce che qualche strato scatti sempre.
La specifica deve indicare, per ogni condizione operativa, quale terminatore si prevede agisca per primo e quale garantisca un arresto: flesso o -ΔV nella carica rapida fresca, plateau o dT/dt quando è caldo, il timer nella carica lenta o in caso di guasto, e tensione/temperatura assolute come limiti di guasto immediati. La verifica inietta guasti – termistore staccato, calo soppresso, raffreddamento bloccato – e conferma che il timer e i limiti assoluti intercettano ciascun caso, misurando il sovraccarico risultante per delimitare il riscaldamento del caso peggiore.
Stratificare i rilevatori in questo modo è ciò che permette a un caricatore di essere sia abbastanza aggressivo da finire in due ore sia abbastanza prudente da non affidarsi mai a un segnale di pochi millivolt che potrebbe non esistere. La restante questione di stato stazionario, dopo la fine della carica rapida, è come – e quanto – mantenere una cella piena con rabbocchi, che l'articolo sulla carica di manutenzione affronta.
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