Se o carregamento a frio é limitado por uma recombinação lenta, o carregamento a quente é limitado por uma química que entra em fuga e por um sinal de parada que desaparece em silêncio. A alta temperatura, o potencial de evolução do oxigênio cai, de modo que uma célula gera gás de recombinação mais cedo, a cinética de corrosão acelera, e o pico de delta-V negativo que termina um carregamento rápido frio encolhe até ficar invisível – deixando um carregador descuidado sobrecarregar uma célula já quente. Este artigo analisa os três problemas acoplados do carregamento NiMH em alta temperatura, explica por que a corrente deve ser reduzida e a terminação reatribuída a canais térmicos, e especifica perfis robustos para carcaças quentes, eletrônica de compartimento do motor e implantações tropicais, onde só o ambiente pode empurrar uma célula perto de seu limite.
Os potenciais de eletrodo se deslocam com a temperatura, e o potencial de evolução do oxigênio do positivo diminui à medida que a célula aquece; a geração de oxigênio começa portanto a um estado de carga mais baixo e a uma tensão de terminal mais baixa que à temperatura ambiente. O joelho de aceitação de carga (Paper 2) se adianta, de modo que um perfil de corrente ajustado para 20 C passa mais da carga no regime de recombinação a 40 C, gerando calor precisamente quando o calor é mais difícil de rejeitar.
Isso desloca para baixo toda a envoltória segura: a corrente que se mantém abaixo da capacidade de recombinação a 20 C a excede em ambiente alto, e os pontos de redução multicascata devem se mover para SOC mais baixo e corrente mais baixa à medida que a temperatura sobe.
Corrosão e oxidação seguem uma cinética tipo Arrhenius, acelerando aproximadamente a cada subida de 10 C, de modo que a sobrecarga em alta temperatura gasta a vida de ciclos várias vezes mais rápido (Paper 24). Uma célula quente que também está sendo sobrecarregada fica no pior canto do espaço de protocole – alta temperatura, regime de recombinação, potencial oxidante – e o corte absoluto perto de 50 a 60 C atua como a guarda final.
A implicação de engenharia é que o carregamento em alta temperatura deve minimizar tanto o autoaquecimento quanto o tempo de sobrecarga: corrente mais baixa reduz o calor I-elevado-ao-quadrado-R, terminação mais precoce/térmica reduz a exposição à recombinação, e a resistência térmica da carcaça ao ambiente deve ser caracterizada para que a temperatura estacionária de pior caso seja prevista em vez de descoberta no campo.
Como o pico de tensão é criado pelo autoaquecimento da recombinação (Paper 5), uma célula que já começa quente tem pouco aquecimento adicional para transformar em uma inversão de tensão; as referências de carregadores observam que o delta-V do NiMH é quase inexistente em alta temperatura. Um controlador que dependa apenas da queda de tensão simplesmente nunca vai parar, carregando até que o temporizador ou a temperatura absoluta intervenha finalmente – ponto em que a célula absorveu uma substancial sobrecarga quente.
Os canais térmicos devem portanto assumir: dT/dt continua informativo porque a recombinação ainda produz uma subida acelerada, delta-T em relação ao início captura o aquecimento cumulativo, e o teto absoluto é a rede de segurança garantida; um perfil de carga quente rebaixa efetivamente -delta-V a confirmação secundária e promove a temperatura a terminação primária.
Um perfil ciente da temperatura aplica uma curva de redução de corrente versus temperatura – corrente rápida total só até uma temperatura moderada, reduções escalonadas acima, e inibição da carga rápida ao aproximar-se do corte alto – combinada com transições de estágio que também se adiantam à medida que a temperatura sobe. Modelos eletrotérmicos (Paper 18) geram essas curvas simulando a trajetória de temperatura de pior caso e escolhendo a maior corrente cujo pico fique abaixo do limite com margem, substituindo regras ad hoc por uma envoltória prevista.
Em packs, a célula mais quente governa: a corrente é reduzida a partir da temperatura máxima de célula, não da média, já que as células internas funcionam mais quentes que os sensores de superfície e a célula mais quente define os limites de recombinação e envelhecimento para toda a cadeia.
Às vezes a melhor decisão de corrente de carga é esperar: em um compartimento do motor ou gabinete externo vedado, carregar durante ou imediatamente após uma operação de alta temperatura soma ambiente e calor residual, enquanto programar a carga no período mais frio ou após a carga esfriar reduz drasticamente o estresse. Onde existirem fluxo de ar forçado ou caminhos de condução, ativá-los durante a carga e posicionar o NTC na célula mais quente fecham a malha de controle.
A primeira figura mostra a envoltória de redução e o deslocamento do joelho de oxigênio com a temperatura; a segunda sequencia a lógica de terminação ciente da temperatura que substitui dT/dt e limites absolutos pela queda de tensão ausente.
Defina a curva de redução, a temperatura em que a carga rápida é inibida, o conjunto de terminação térmica-primária, a governança da célula mais quente em packs e a política de espera/programação; valide no ambiente de pior caso dentro da carcaça real, registrando a temperatura de pico, a causa de terminação e a sobrecarga resultante para provar que nenhum caminho de carga depende de um -delta-V que o calor remove. Weijiang fornece envoltórios de carga de alta temperatura e dados de envelhecimento acelerado para que produtos tropicais e de compartimento do motor reduzam a partir de limites medidos. O próximo artigo trata o gerenciamento térmico em nível de pack do qual essas curvas dependem.
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