Một dòng cao không đổi không cho cell NiMH thời gian để lấy lại hơi thở: gradient nồng độ trở nên dốc hơn, oxy tích tụ và nhiệt độ tăng không ngừng. Sạc xung và gián đoạn cố tình ngắt dòng bằng các khoảng nghỉ hoặc khoảng dòng giảm, trong đó proton phân bố lại, oxy tái tổ hợp và áp suất cùng nhiệt độ giãn ra – thực chất là mua lại dư địa sạc nhanh. Bài viết này phân tích các cơ chế vật lý nhờ đó xung có tác dụng, khảo sát các lựa chọn chu kỳ nhiệm vụ và tần số được báo cáo trong thực tế bộ sạc và nghiên cứu, phân biệt lợi ích thực sự với truyền thuyết, và trình bày cách thiết kế một cấu hình gián đoạn có dòng trung bình, dòng đỉnh và tỷ lệ nghỉ phù hợp với các hằng số thời gian giãn của một cell cụ thể.
Khi dòng sạc bị ngắt, ba quá trình giãn bắt đầu. Gradient nồng độ bên trong điện cực dương dày được làm phẳng bằng khuếch tán trạng thái rắn, giảm phân cực vốn đã làm cho oxy bắt đầu sớm; oxy tạo ra trong xung tiếp tục khuếch tán sang điện cực âm và tái tổ hợp mà không có oxy mới được tạo ra, do đó áp suất trong giảm; và nhiệt tản đi mà không có đầu vào Joule mới, làm giảm nhiệt độ đỉnh. Mỗi quá trình có hằng số thời gian riêng, từ vài giây cho giãn nhiệt và điện đến lâu hơn cho khuếch tán khí và rắn.
Do đó, xung tiếp theo bắt đầu từ trạng thái áp suất thấp hơn, phân cực thấp hơn so với mức mà dòng liên tục có cùng giá trị trung bình duy trì, đây là cơ sở cơ chế cho khả năng sạc xung duy trì dòng đỉnh cao hơn mà không vượt trần áp suất hoặc nhiệt.
Một cấu hình xung được xác định bởi dòng đỉnh Ipk, dòng nghỉ (bằng không hoặc một giá trị nhỏ), chu kỳ và chu kỳ nhiệm vụ; dòng trung bình Iavg = chu kỳ nhiệm vụ nhân Ipk. Một bộ sạc có thể cung cấp một mức trung bình nhất định – và do đó một thời gian sạc nhất định – với Ipk cao hơn và chu kỳ nhiệm vụ thấp hơn, mua được các cửa sổ giãn, nhưng đẩy Ipk quá cao lại đưa vào gradient dốc và điện áp tức thời lớn trong từng xung. Điểm tối ưu thiết kế cân bằng giữa biên độ đỉnh với độ dài nghỉ để cell giãn một cách có ý nghĩa mà xung không trở nên khắc nghiệt.
Nghiên cứu về các cấu hình nhiều giai đoạn và xung (bao gồm bộ sạc NiMH năng lượng mặt trời PWM và các sơ đồ điều khiển MSCCC/ANFIS) nhất quán coi dòng trung bình và hình dạng xung là các biến thiết kế riêng biệt, một bậc tự do bổ sung mà sạc dòng không đổi không có.
Tần số xung phải được ghép với sự giãn mà nó định khai thác. Chuyển mạch nhanh hơn nhiều so với hằng số thời gian khuếch tán và khí (dải kilohertz) không để lại thời gian cho giãn vật lý và về điện hoạt động như DC có thêm gợn sóng; chuyển mạch chậm hơn nhiều so với cần thiết chỉ kéo dài thời gian sạc. Các cấu hình gián đoạn có lợi hoạt động trên thang thời gian từ giây đến hàng chục giây, nơi tái tổ hợp khí và giãn nhiệt thực sự tiến triển giữa các xung.
Những tuyên bố rằng xung tần số rất cao đạt khử sunfat hóa ấn tượng hoặc phục hồi dung lượng trong các hệ niken nước cần được xem xét thận trọng; các lợi ích có thể bảo vệ và được bằng chứng hậu thuẫn là giãn gradient, quản lý áp suất và lấy trung bình nhiệt ở thang giây, chứ không phải 'tần số kỳ diệu' cộng hưởng.
Sự gián đoạn có giá trị nhất ở nơi sạc liên tục chịu áp lực lớn nhất – dải cuối SOC cao. Việc thay thế lực đẩy 1C không đổi trên 70 phần trăm bằng các xung cho phép oxy tích tụ tái tổ hợp trong các khoảng nghỉ, làm phẳng đà tăng áp suất và nhiệt độ và đẩy trạng thái sạc đạt được cao hơn trước khi kết thúc. Công việc kéo cho thấy sạc hiệu quả đến 93 phần trăm dưới kiểm soát áp suất được hiện thực tự nhiên như một dòng lùi lại bất cứ khi nào áp suất hoặc đại diện nhiệt của nó tăng – một cấu hình gián đoạn, điều khiển bằng phản hồi.
Bảo trì bằng xung sau sạc (Bài 9) là giới hạn chu kỳ nhiệm vụ thấp của cùng nguyên lý: các xung ngắn cách nhau bởi các khoảng nghỉ dài khớp với tự phóng điện mà không tái tổ hợp kéo dài, minh họa một cơ chế trải dài từ sạc nhanh đến bảo trì.
Phần lớn tài liệu sạc xung định lượng bắt nguồn từ các công trình lithium-ion về ngăn chặn lắng đọng lithium; những lợi ích số đó không chuyển trực tiếp sang NiMH nước, có quá trình giới hạn là sinh và tái tổ hợp oxy chứ không phải lắng đọng. Những tuyên bố NiMH đáng tin dựa trên các so sánh áp suất, nhiệt độ và tuổi thọ chu kỳ được đo với đối chứng dòng không đổi ở cùng dòng trung bình và cùng dung lượng giao – phép thử công bằng duy nhất, vì một cấu hình xung chỉ giao ít điện hơn sẽ tỏ ra 'êm ái hơn' vì những lý do tầm thường.
Hình đầu tiên đối chiếu áp suất dưới dòng liên tục và xung ở cùng mức sạc trung bình; hình thứ hai phân rã các quá trình giãn trong một khoảng nghỉ, tạo cơ sở trực quan để chọn độ dài nghỉ từ các hằng số thời gian đo được thay vì phỏng đoán.
Bắt đầu từ dòng trung bình yêu cầu và trần giới hạn tái tổ hợp đo được của cell; chọn Ipk cao hơn một chút so với giới hạn liên tục, đặt độ dài nghỉ từ các đường cong giãn áp suất và giãn nhiệt được đo đạc, và chỉnh chu kỳ nhiệm vụ để đạt Iavg; sau đó kiểm chứng bằng cách chạy chu kỳ với đối chứng dòng không đổi ở cùng thông lượng điện, so sánh đỉnh áp suất, nhiệt độ, SOC kết thúc và duy trì dung lượng. Các tiêu chí kết thúc từ nhóm trước áp dụng không đổi, được đánh giá trong các xung trên cơ sở dòng ổn định.
Weijiang có thể cung cấp các hằng số thời gian giãn áp suất và nhiệt cho các cell ứng viên, giúp đối tác định cỡ các khoảng nghỉ xung theo động học thực. Một cấu hình họ hàng gần có thêm phần tử dòng âm – sạc Reflex – đáng được xem xét riêng và là chủ đề của bài tiếp theo.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất các cell nickel-metal hydride, các pack ghép nối và các cấu hình sẵn sàng sạc cho khách hàng tiêu dùng, công nghiệp, y tế và di động, và 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. Chia sẻ định dạng cell, tốc độ sạc, giới hạn nhiệt và mục tiêu chu kỳ, 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 lại dải sản phẩm trên trang sản phẩm.
