Sạc là sự đánh đổi giữa tốc độ và tuổi thọ, và lý thuyết điều khiển tối ưu biến sự đánh đổi mơ hồ đó thành bài toán giải được: với một mô hình điện hóa hoặc rút gọn của cell, tìm quỹ đạo dòng đạt đầy sạc trong thời gian tối thiểu, chịu các ràng buộc rõ ràng về nhiệt độ, áp suất trong, tiềm năng điện cực và suy giảm tích lũy. Bài này đặt sạc NiMH thành tối ưu hóa có ràng buộc, giải thích vì sao tối ưu toán học được xấp xỉ chặt bởi lịch trình dòng không đổi đa giai đoạn giảm dần, cho thấy ràng buộc bắt đầu oxy và nhiệt định hình lịch trình đó thế nào, và khảo sát cách các bộ điều khiển dự đoán mô hình và thông minh (dòng MSCCC/ANFIS) thực thi nó trong thực tế – đỉnh lý thuyết mà các bài thiết kế hồ sơ đã hướng tới.
Về mặt hình thức, chọn dòng I(t) trong suốt sạc để tối thiểu một chi phí – thời gian sạc, suy giảm hoặc hỗn hợp có trọng số – chịu mô hình động của cell và ràng buộc cứng: trạng thái sạc đạt mục tiêu, nhiệt độ dưới giới hạn tuyệt đối, áp suất trong dưới ngưỡng dự trữ van, tiềm năng dương dưới mức sinh oxy mạnh, và dòng trong giới hạn giai đoạn công suất và tốc độ cell. Suy giảm được biểu diễn bằng mô hình (hoặc mô hình thay thế) về oxy hóa/ăn mòn và tổn thương nhiệt được phát triển trong nhóm lão hóa.
Chính ràng buộc, không phải mục tiêu, chi phối đáp án: trong NiMH tối ưu gần như luôn cưỡi trên ràng buộc nhiệt hoặc oxy/áp suất đang gắn ở dải cuối, nên một sạc tối thiểu thuần về thời gian và sạc tối đa hóa tuổi thọ hội tụ về các quỹ đạo hình dạng tương tự một khi an toàn được thi hành.
Một quỹ đạo tối ưu biến thiên hoàn toàn rất khó cho bộ sạc giá rẻ bám theo, nhưng các lời giải điều khiển tối ưu cho sạc pin được xấp xỉ tốt bằng thang dòng không đổi giảm dần – cao ở bulk, nơi chấp nhận cao và ràng buộc lỏng, với các bước giảm khi mỗi ràng buộc (nhiệt độ, bắt đầu oxy) trở nên tích cực. Sạc dòng không đổi đa giai đoạn (MSCCC) này nắm phần lớn lợi ích tối ưu bằng các lệnh giai đoạn công suất đơn giản và cửa sổ dòng ổn định sạch để cảm biến kết thúc (bài 6).
Dòng các giai đoạn và điểm chuyển tiếp là các đầu ra tối ưu: chúng có thể suy ra offline từ mô hình cell và lập bảng, hoặc điều chỉnh online bằng bộ điều khiển thông minh, và chúng thay thế cả dòng cao đơn nhất (nhanh nhưng gây hại) lẫn dòng thấp đơn nhất (nhẹ nhưng chậm) bằng quỹ đạo nhanh ở nơi an toàn và nhẹ ở nơi quan trọng.
Sạc thông minh NiMH/NiCd được báo cáo ghép khối trước boost/PFC với đầu ra MSCCC mà dòng các giai đoạn do một hệ suy luận thần kinh-mờ thích ứng chọn từ đáp ứng điện áp-nhiệt độ đang diễn biến, được kiểm chứng trong MATLAB so với các hồ sơ thông thường. Cách tiếp cận thần kinh-mờ hấp dẫn vì nó mã hóa trực giác điều khiển tối ưu thành các quy tắc («tăng dòng khi ràng buộc còn lỏng, bước xuống khi chúng đến gần») đồng thời học các bề mặt chuyển tiếp chính xác từ dữ liệu – một hiện thực khả thi của tối ưu dựa mô hình trên phần cứng khiêm tốn.
Điều khiển dự đoán mô hình mở rộng điều này bằng cách giải lại mô hình điện hóa rút gọn mỗi khoảng điều khiển trên một chân trời ngắn, dùng nhiệt độ hiện tại và SOC ước lượng làm điều kiện ban đầu; đó là dạng có nguyên tắc nhất của sạc thích ứng ở bài 41, đánh đổi bằng độ trung thực mô hình và tính toán.
Ba ràng buộc gắn lần lượt. Suốt sạc bulk chỉ giới hạn tốc độ cell và giai đoạn công suất là quan trọng, và dòng là tối đa. Qua đầu gối oxy (bài 1/2), cân bằng sinh/tái hợp oxy và áp suất trong (bài 3) buộc dòng giảm để việc sinh không vượt tái hợp. Ở dải cuối ràng buộc nhiệt – I-bình phương-R cộng nhiệt tái hợp so với làm mát (bài 4) – gắn, và một đợt top-off ngắn dòng thấp hoàn tất sạc. Một hồ sơ tối ưu đúng do đó dễ nhận là thang giảm dần với bước cuối nhỏ, khớp với thực tiễn tốt nhất được phát triển thực nghiệm của cả loạt.
Nhiệt độ dịch cả thang: lạnh hạ các dòng sớm (động học chậm, bài 26), nóng hạ các dòng cuối (oxy sớm hơn, -delta-V yếu, bài 27), nên tối ưu là một họ được lập chỉ số theo môi trường và trạng thái cell, không phải một đường cong phổ quát.
So với sạc hằng 1C, thang tối ưu đạt thời gian tương đương với nhiệt độ đỉnh, áp suất và thời gian ở tái hợp thấp hơn đáng kể – còn so với sạc hằng 0,5C nó đạt đầy sạc nhanh hơn ở áp suất tổng hợp tương tự, vì nó khai thác vùng bulk chấp nhận cao mà hồ sơ chậm lãng phí. Lợi ích lớn nhất cho các pack bị giới hạn nhiệt (điện cực dày, vỏ kín dày) nơi dòng phẳng buộc phải bảo thủ khắp nơi để an toàn ở cuối.
Hình đầu chồng các quỹ đạo dòng hằng và thang tối ưu lên bao ràng buộc đang gắn; hình thứ hai phân rã tối ưu thành mục tiêu, mô hình động và ràng buộc – công thức tái sử dụng cho mọi dự án tối ưu sạc NiMH.
Việc áp dụng thực tế bắt đầu từ mô hình rút gọn và các tham số đã nhận dạng (bài 18, 19), suy ra lịch MSCCC offline dải nhiệt độ, tùy chọn đóng vòng thích ứng hoặc MPC online, và luôn giữ các giới hạn cứng độc lập. Weijiang cung cấp đặc tính chấp nhận, áp suất và nhiệt cần để xây và kiểm chứng mô hình ràng buộc, để một hồ sơ «tối ưu» thực sự tối ưu so với hành vi cell đo được, không phải tham số giả định. Bài sau kiểm tra các tiến bộ bên trong chính cell – vật liệu và điện giải mở rộng bao sạc nhanh.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất cell nickel-metal hydride, các pack ghép đôi và cấu hình sẵn sàng sạc cho khách hàng tiêu dùng, công nghiệp, y tế và di động, và hỗ trợ đối tác với hướng dẫn giao thức sạc, hồ sơ hiệu suất IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-1 và kiểm chứng chung bộ sạc. Hãy chia sẻ định dạng cell, tốc độ sạc, bao nhiệt và mục tiêu chu kỳ, kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp cell-và-sạc bảo vệ cả thời gian chạy lẫn tuổi thọ. Xem dòng sản phẩm tại trang products.
