Mô hình tồn tại để phục vụ một quyết định, và mô hình đúng cho vi điều khiển bộ sạc không phải là mô hình đúng cho nghiên cứu cell. Mô hình hóa sạc NiMH trải dài theo một thang độ trung thực, từ các đường cong điện áp thực nghiệm, qua các mạng mạch tương đương, đến các mô hình điện hóa rút gọn và các mô phỏng đầy đủ dựa trên vật lý của các điện cực xốp; mỗi bậc mua lại hiểu biết hoặc độ chính xác với cái giá là gánh nặng tính toán và hiệu chuẩn. Bài viết này leo lên thang, nêu rõ mỗi mô hình có thể và không thể dự báo điều gì về việc sạc, và đưa ra một khung lựa chọn khớp độ trung thực của mô hình với quyết định mà nó phải hỗ trợ – kết thúc, hoạch định dòng điện, thiết kế bộ quan sát hay phát triển cell – để nỗ lực kỹ thuật được dành ở nơi nó thay đổi kết quả.
Các mô hình đơn giản nhất lập bảng điện áp, hiệu suất và nhiệt độ theo SOC và dòng điện từ dữ liệu kiểm tra, với ít cấu trúc bên trong; logic kết thúc của các Bài 6 đến 10 về bản chất là một mô hình thực nghiệm. Chúng rẻ, bền và đủ cho một cell cố định và cấu hình cố định, nhưng không thể ngoại suy sang các dòng điện hoặc nhiệt độ chưa kiểm tra, không thể tách biệt các nguyên nhân, và phải xây dựng lại khi cell thay đổi. Chúng vẫn là lựa chọn đúng cho các bộ sạc một cell chú trọng chi phí với cấu hình đã đóng băng.
Chế độ hỏng hóc của chúng là ngoại suy thầm lặng: một bảng thực nghiệm được dùng ngoài lưới đã đặc trưng sẽ dự báo hành vi hợp lý nhưng sai, đúng ở dải cuối sạc nhanh nơi biên độ an toàn là quan trọng.
Các mạch tương đương Thévenin và Randles – điện trở ohmic cộng các khối RC và một phần tử Warburg/khuếch tán – bổ sung cấu trúc động với một số ít tham số diễn giải được về vật lý, nhận dạng từ các kiểm tra xung (Bài 17). Chúng tái tạo điện áp đầu cực và nhiệt theo thời gian thực, gắn tự nhiên vào các bộ quan sát SOC và điện trở bằng bộ lọc Kalman, và chạy trên các vi điều khiển khiêm tốn; đây là độ trung thực chủ lực cho điều khiển sạc và đo mức nhiên liệu.
Giới hạn của chúng là các tham số gộp nhiều quá trình bên trong lại với nhau: một hằng số thời gian RC không tiết lộ nồng độ proton, sinh khí hay phân bố dòng điện cục bộ, nên ECM có thể dự báo điện áp sẽ đạt đỉnh nhưng không thể thiết kế lại điện cực quyết định lý do.
Các mô hình điện hóa bậc rút gọn giữ lại các trạng thái bên trong được chọn – phép đo hợp thức điện cực, nồng độ trung bình, cân bằng khí/oxy và áp suất – trong khi chi tiết không gian được tổng hợp hoặc giải với vài nút. Chúng có thể dự báo SOC bắt đầu sinh oxy, áp suất bên trong và mức chấp nhận sạc mà một ECM chỉ khớp đường cong, với chi phí tính toán vừa phải, khiến chúng phù hợp cho tối ưu hóa sạc nhanh dựa trên mô hình và cho điều khiển cảm biến áp suất của loại cell kéo được nghiên cứu trong tài liệu.
Chúng đòi hỏi nhiều hiệu chuẩn hơn – cân bằng dung lượng điện cực, các tham số động học và khuếch tán, hệ số tái tổ hợp – và hưởng lợi từ dữ liệu thiết kế cell mà người mua có thể không sở hữu đầy đủ, đó là lý do chúng thường được xây dựng chung bởi nhà sản xuất cell và khách hàng tiên tiến.
Các mô hình điện cực xốp đầy đủ (kiểu P2D) và đa vật lý giải các bảo toàn loài, điện tích và năng lượng xuyên qua độ dày điện cực với các cấu hình không gian về nồng độ, quá thế, tiến hóa khí và nhiệt độ; các thư viện mạch tương đương và điện hóa NiMH hạng COMSOL và các mô hình kéo đã công bố nằm ở đây. Chúng tiết lộ mật độ dòng cục bộ, các đường dẫn khí và tác động của độ dày cùng công thức lên trần sạc nhanh – các công cụ thiết kế cell và giải thích vì sao một hạng cư xử theo cách nó làm.
Cái giá của chúng là tham số hóa nặng và tính toán ngoại tuyến; chúng không phải mô hình bộ điều khiển mà là mô hình thiết kế, với đầu ra – một bản đồ bắt đầu sinh oxy, các tham số của mô hình rút gọn – được chưng cất xuống các bậc thấp hơn chạy trong firmware sản phẩm.
Quy tắc lựa chọn đi theo quyết định: kết thúc cấu hình cố định cần độ trung thực thực nghiệm/ECM; các bộ quan sát SOC và sức khỏe trực tuyến cần một ECM cộng một bộ quan sát; hoạch định dòng điện dựa trên mô hình và sạc nhanh cảm biến áp suất cần một mô hình điện hóa rút gọn; thiết kế điện cực và màng ngăn, và truy nguyên gốc rễ của một vấn đề áp suất hoặc lão hóa, cần vật lý đầy đủ. Mô hình hóa quá mức một bộ sạc đơn giản lãng phí hiệu chuẩn; mô hình hóa thiếu mức một bộ điều khiển sạc nhanh che giấu chính các cơ chế đặt ra giới hạn an toàn của nó.
Hình đầu tiên sắp xếp thang độ trung thực so với chi phí tính toán và phạm vi dự báo; hình thứ hai ánh xạ các quyết định sạc cụ thể đến bậc mô hình tối thiểu đủ dùng, đầu ra thực tiễn của sự so sánh.
Quy trình hiệu quả dùng mỗi bậc để nuôi bậc tiếp theo: mô phỏng vật lý và đặc trưng trên băng ghép tạo ra các mô hình rút gọn, các mô hình rút gọn tạo ra các ECM đã hiệu chuẩn và các bao dòng điện, và các ECM chạy trong bộ điều khiển xuất xưởng với biên độ bảo thủ nối ngược về các kết quả độ trung thực cao hơn. Weijiang có thể cung cấp dữ liệu đặc trưng và, đối với các chương trình sạc nhanh, đồng phát triển các tham số mô hình rút gọn cho phép bộ điều khiển của khách hàng khai thác trần sạc nhanh thực sự của một cell thay vì một bảng chung chung.
Các mô hình trở nên đặc biệt mạnh mẽ khi được nuôi bằng dữ liệu thay vì các tham số cố định; bài viết ước lượng cuối cùng xem xét các phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu và học máy cho kết thúc sạc và SOC, và nơi chúng thực sự vượt qua các bộ quan sát cổ điển.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất các cell nickel-metal hydride, các bộ pack phối ghép và các cấu hình sẵn sàng sạc cho khách hàng tiêu dùng, công nghiệp, y tế và di động, đồng thời hỗ trợ đối tác với hướng dẫn giao thức sạc, hồ sơ hiệu năng IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-1 và đồng kiểm định bộ sạc. Cho chúng tôi biết định dạng cell, tốc độ sạc, phạm vi nhiệt và mục tiêu vòng đời, các kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp cell và sạc bảo vệ cả thời gian chạy lẫn tuổi thọ. Xem phạm vi sản phẩm trên trang sản phẩm.
