Thiết kế pin đồng hồ khí là một bài toán tối ưu có ràng buộc: tối đa hóa năng lượng nền trong một thập kỷ, đảm bảo xung van quan trọng về an toàn vào cuối tuổi thọ và khi lạnh, và luôn nằm trong trần năng lượng an toàn bản chất. Bài viết này trình bày phương pháp – lựa chọn hóa học, ngân sách dòng điện trung bình, tính toán xung van riêng biệt, đường dẫn nguồn lai và thiết kế bảo vệ ATEX – chỉ ra nơi pin nickel-kim loại hydride kín là đối tác xung có chủ đích của một tế bào năng lượng lithium sơ cấp.
Bảng điểm động chấm điểm Li-SOCl2, Li-MnO2, bể chứa xung NiMH, siêu tụ điện và Li-ion sạc lại được về năng lượng nền, dòng xung van, ổn định điện áp khi lạnh, tính đơn giản của an toàn bản chất, khả năng chịu chu trình các sự kiện hàng ngày và chi phí. Các lithium sơ cấp thắng về năng lượng; siêu tụ điện tạo xung nhưng chứa ít năng lượng và cồng kềnh cho một vòng quay van; lithium sạc lại được tạo xung và lưu trữ nhưng mang các câu hỏi về BMS và nhiệt vào vỏ ATEX; bể chứa NiMH kết hợp dòng xung mạnh, năng lượng hữu ích, sạc nhỏ giọt đơn giản và cấu hình nước, lành tính về nhiệt.
Do đó, kiến trúc vững chắc là một tế bào năng lượng lithium sơ cấp cộng với bể chứa xung NiMH giới hạn dòng (hoặc, đối với các đỉnh rất nhỏ, siêu tụ điện), với sự phân chia công việc rõ ràng và được lập hồ sơ cho tài liệu ATEX.
Giống như đồng hồ nước, tuổi thọ dài hạn là tổng dòng điện trung bình: dòng ngủ trong toàn bộ thời kỳ cộng các lần đánh thức đo lường cộng năng lượng gắn và phát sóng vô tuyến cho mỗi báo cáo nhân với số báo cáo mỗi ngày, tất cả được quy đổi thành dòng điện tương đương bằng microampere và tăng lên do tự xả và biên cuối tuổi thọ. Phần đầu tiên của thác năng lượng cho thấy ngủ vẫn chiếm ưu thế trong ngân sách thập kỷ nhưng vô tuyến tăng nhanh theo tần suất tải lên.
Tách ngân sách này khỏi thiết kế xung là điều thiết yếu: tế bào sơ cấp được định cỡ theo năng lượng, và cố gắng định cỡ nó theo cả đỉnh van sẽ dẫn đến kho năng lượng quá khổ và khó bảo vệ về an toàn bản chất hơn.
Việc ngắt an toàn đặt ra yêu cầu về bể chứa. Nhân dòng chạy động cơ (và dòng kẹt ngắn của nó) với thời gian hành trình đầy đủ, thêm năng lượng để mở lại, và yêu cầu bể chứa có thể cung cấp điều này ở điện áp hoạt động tối thiểu tại −25 °C và cuối tuổi thọ – vì van phải đóng chính xác khi một pin già cỗi gặp một đêm đông lạnh. Thêm biên cho một lần thử lại nếu van gặp lực cản.
Hình ảnh động thứ hai kết hợp ngân sách nền và năng lượng van thành hai đầu ra: dung lượng tế bào sơ cấp cho thập kỷ và năng lượng bể chứa cho xung được đảm bảo. Bể chứa NiMH bao phủ van một cách thoải mái trong thể tích nhỏ vì cao nguyên phẳng và điện trở thấp của nó giữ điện áp động cơ trong suốt hành trình.
Đường dẫn lai giới hạn dòng sạc bể chứa từ tế bào sơ cấp, cấp cho vô tuyến và van từ bể chứa trở kháng thấp, và đặt bảo vệ xác định – cầu chì nối tiếp hoặc PTC, điện trở giới hạn, kiểm soát dòng dự phòng – để dưới bất kỳ lỗi đơn lẻ nào năng lượng giải phóng vào khí quyển nổ vẫn nằm dưới đường cong đánh lửa cho phép đối với nhóm khí và cấp nhiệt độ của đồng hồ. Mỗi thành phần bảo vệ và chế độ hỏng hóc của nó thuộc tài liệu ATEX.
Điện trở trong có thể dự đoán của NiMH và việc không có chất điện phân hữu cơ dễ cháy đơn giản hóa phân tích hỏng hóc so với bể chứa lithium sạc lại được, và bộ pin có thể được hàn và đúc để chống lại cuộc sống kín, ngưng tụ, dải nhiệt độ rộng của đồng hồ.
Khả năng của pin tại −25 °C và sau một thập kỷ mới là thông số kỹ thuật thực sự. Điện áp lithium sơ cấp sụt giảm và thụ động hóa khi lạnh; bể chứa NiMH, dù cũng giảm khi lạnh, duy trì đường dẫn xung trở kháng thấp hơn khi được giữ ở trạng thái sạc, và nó không thụ động hóa. Định cỡ bể chứa sao cho xung van trong trường hợp xấu nhất được cung cấp với biên ở nhiệt độ thấp nhất và trạng thái già cỗi nhất, và để phần mềm cơ kiểm tra sự sẵn sàng của bể chứa giữa các thao tác van, đưa ra cảnh báo dịch vụ nếu không còn thực hiện được việc đóng đảm bảo.
Logic «bằng chứng đóng» này – sạc bể chứa, kiểm tra trạng thái của nó, đảm bảo hành động – là lập luận an toàn mà nhà vận hành mạng khí được quyền xem.
Ghi lại các giả định về báo cáo và van, bảng tính ngân sách dòng, tính toán xung van với biên lạnh và cuối tuổi thọ, bảo vệ an toàn bản chất và phân tích hỏng hóc, và phân chia vai trò hóa học. Khi đồng hồ được hàn kín hoàn toàn không có quyền truy cập dịch vụ trong một thập kỷ, hãy giữ lithium sơ cấp làm kho năng lượng và NiMH làm lớp xung được bảo vệ; trong mô-đun chỉ số có thể bảo trì hoặc thay thế, NiMH có thể gánh phần lớn hơn và được sạc lại trong quá trình bảo trì.
Bài C xác nhận thiết kế dựa trên phép đo EN 1359 và OIML R137, MID, các tiêu chuẩn ATEX và bằng chứng tế bào IEC/LHQ.
Weijiang Power sản xuất tế bào nickel-kim loại hydride kín và mô-đun hỗ trợ xung cho đồng hồ khí thông minh và cơ cấu chấp hành ngắt an toàn. Gửi cho chúng tôi cấu hình vô tuyến, dòng động cơ van và thời gian hành trình, hạng mục ATEX và cấp nhiệt độ của bạn, và các kỹ sư của chúng tôi sẽ thiết kế bể chứa xung NiMH hàn, an toàn bản chất hoặc mô-đun dịch vụ khớp với tế bào lithium sơ cấp. Xem các định dạng trên trang sản phẩm.
