Điện trở trong là đặc tính điện duy nhất vừa đo được trên cell đang hoạt động vừa chứa đựng nhiều thông tin: nó quyết định ngân sách nhiệt Joule, mức sụt áp che giấu trạng thái sạc, dòng điện mà cell có thể tiếp nhận, và – khi nó tăng lên theo tuổi thọ – trạng thái sức khỏe của cell. Bài viết này đi từ điện trở DC đơn giản mà bộ sạc có thể đo trong mili giây đến bức tranh phân giải theo tần số của quang phổ trở kháng điện hóa, diễn giải dấu hiệu Nyquist của NiMH qua mạch tương đương Randles và chỉ ra cách từng thành phần trở kháng ánh xạ tới một quá trình vật lý và một quyết định điều khiển sạc. Bài viết bắc cầu giữa nhóm điện hóa và nhóm ước lượng bằng cách biến đáp ứng trở kháng của cell thành biến điều khiển khả dụng.
Phép đo đơn giản nhất đặt một bậc dòng điện và lấy thay đổi điện áp tức thời chia cho dòng điện, ghi lại điện trở ohmic của chất điện phân, màng ngăn, điện cực và các mối hàn; giữ xung trong thời gian ngắn và quan sát diễn biến điện áp chậm hơn sẽ bổ sung điện trở phân cực gắn với động học chuyển điện tích và nồng độ. Thực tiễn ở xe hybrid, ví dụ, dùng các xung DC 100 mili giây trong cửa sổ SOC từ 30 đến 70 phần trăm để đặc tả thành phần ohmic trong các điều kiện liên quan đến sạc tái sinh.
Điện trở DC phụ thuộc vào SOC, nhiệt độ và dòng điện: nó tăng ở các mức cực trị của SOC và tăng mạnh khi lạnh, vì vậy bộ sạc giới hạn dòng theo điện trở phải so sánh cùng điều kiện – cùng dải SOC, cùng nhiệt độ – nếu không sẽ nhầm một cell lạnh thành cell sắp hỏng.
Quang phổ trở kháng điện hóa quét một kích thích AC nhỏ trên dải tần và vẽ kết quả dưới dạng giản đồ Nyquist. Một cell NiMH tuân theo cấu trúc kiểu Randles: giao điểm tần số cao trên trục thực cho điện trở ohmic; một bán nguyệt tần số trung bị ép dẹt biểu thị điện trở chuyển điện tích mắc song song với điện dung lớp kép; và đuôi Warburg tần số thấp gần 45 độ phản ánh khuếch tán proton trạng thái rắn và các loài. Mỗi đặc trưng là một cửa sổ nhìn vào một quá trình bên trong khác nhau.
Tách các thành phần cho phép nhà nghiên cứu phân biệt màng ngăn bị khô (giao điểm ohmic tăng) với động học điện cực suy giảm (bán nguyệt lớn lên) và khuếch tán chậm lại (đuôi Warburg dài ra) – những chẩn đoán mà một con số DC gộp duy nhất không thể đưa ra, và là cơ sở cho suy luận trạng thái sức khỏe có ý nghĩa vật lý.
Khi cell được sạc, điện trở chuyển điện tích và các tham số khuếch tán biến thiên theo thành phần pha của điện cực, và chúng thay đổi đột ngột khi cell bước vào chế độ thoát oxy – cung cấp một dấu hiệu cấp nghiên cứu cho điểm gối cuối sạc, song song với các dấu hiệu điện áp và nhiệt. Suốt vòng đời, các nghiên cứu suy giảm NiMH nhất quán xác định sự tăng trưởng của điện trở hoạt hóa/chuyển điện tích và thành phần ohmic là những dấu hiệu trở kháng chủ đạo của lão hóa, do oxy hóa bề mặt, ăn mòn hợp kim và tái phân bố chất điện phân dần dần.
Theo dõi các đặc trưng này qua các chu trình do đó tách các hiệu ứng trạng thái thuận nghịch (SOC hiện tại, nhiệt độ) khỏi xu thế bất thuận nghịch (sức khỏe): điện trở trở lại sau khi ấm lên là trạng thái; điện trở tăng dần theo từng chu trình ở các điều kiện đối sánh là lão hóa – một phân biệt trọng tâm với nhóm suy giảm ở phần sau của loạt bài.
EIS đầy đủ đòi hỏi thiết bị phòng thí nghiệm, nhưng những hiểu biết của nó có thể nén lại thành một vài tần số hoặc một xung băng thông rộng duy nhất phù hợp với bộ điều khiển nhúng: thành phần tần số cao hoặc tức thời cho điện trở ohmic, cửa sổ thời gian ngắn cho chuyển điện tích, và tùy chọn một giai đoạn hồi phục dài hơn cho khuếch tán. Một bộ quan sát có thể khớp mô hình Randles rút gọn với dữ liệu xung-hồi phục như vậy trực tuyến, cập nhật các tham số điện trở đồng thời cải thiện ước lượng SOC (Bài 16) và dự báo nhiệt (Bài 4).
Đây là cách trở kháng nuôi dưỡng điều khiển sạc: điện trở được cập nhật dự báo nhiệt Joule tại một dòng điện ứng viên, cho phép bộ điều khiển tự động giảm dòng đối với cell già hoặc lạnh có trở kháng cao thay vì dùng một giới hạn cố định hoặc ngược đãi các cell yếu hoặc quá thận trọng với các cell khỏe.
Trở kháng đáng tin cậy cần đáp ứng tuyến tính, ổn định: kích thích phải đủ nhỏ để không dịch chuyển SOC hay kích hoạt động học phi tuyến, cell phải ở một mức SOC và nhiệt độ xác định, và dây dẫn phải dùng đo bốn dây (Kelvin) để loại trừ điện trở tiếp xúc – tối quan trọng trong các giá đỡ tiêu dùng nơi độ trôi tiếp xúc lò xo nếu không sẽ giả dạng thành lão hóa cell. Các kiểm tra nhân quả và ổn định (tính nhất quán Kramers-Kronig trong công việc phòng thí nghiệm) xác nhận quang phổ; các phép khớp xung nhúng thay vào đó dựa vào dư thừa qua nhiều xung.
Hình đầu tiên xây dựng mạch Randles và ánh xạ các đặc trưng Nyquist của nó; hình thứ hai cho thấy điện trở ohmic và điện trở chuyển điện tích tăng theo tuổi thọ ở các điều kiện đối sánh, cơ sở đo được cho giảm dòng sạc nhận biết sức khỏe.
Xác định thước đo điện trở và các điều kiện kiểm tra chính xác (thời lượng xung, dải SOC, nhiệt độ) để số đọc có thể so sánh; đặt mức giảm dòng từ một bản đồ điện trở-nhiệt độ đã được kiểm chứng; dùng xu thế điện trở làm đầu vào sức khỏe và thay đổi đột ngột của nó làm bộ phát hiện lỗi; và dành EIS đầy đủ cho đặc tả cell để hiệu chuẩn mô hình trực tuyến rút gọn. Weijiang cung cấp đặc tả điện trở DC và EIS đại diện trên dải SOC và nhiệt độ cho các dòng sản phẩm của mình, mang đến cho đối tác các tham số đằng sau một cấu hình nhận biết điện trở.
Điện trở là cầu nối giữa điện áp quan sát được và trạng thái trong; bài tiếp theo kết hợp nó với mô hình nhiệt để xây dựng ước lượng điện-nhiệt ghép nối mà sạc nhanh chính xác đòi hỏi.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất cell nickel-metal hydride, bộ pack ghép nối 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 bằng hướng dẫn giao thức sạc, hồ sơ hiệu năng IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-1 và đồng kiểm chứng bộ sạc. Cho chúng tôi biết định dạng cell, tốc độ sạc, giới hạn nhiệt và mục tiêu chu trình, và các kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp cell-và-sạc bảo vệ cả thời gian chạy lẫn tuổi thọ. Xem qua dải sản phẩm trên trang sản phẩm.
