Um terminador -ΔV é fácil de descrever e difícil de implementar bem. O sinal-alvo é um declínio de meros milivolts por célula, embutido no ruído de medição, na deriva da resistência de contato, na ondulação de corrente e nos transientes térmicos de um invólucro real; um limiar baixo demais dispara cedo pelo ruído e deixa as células subcarregadas, ao passo que um alto demais não detecta a carga cheia e cozinha o pack. Passando da eletroquímica do Artigo 5 à engenharia, este trabalho especifica como um carregador de produção transforma esse traço de milivolts numa decisão confiável: o orçamento do limiar, o algoritmo de rastreamento de pico, a janela de amostragem e confirmação, as condições sob as quais -ΔV é sequer válido, e como uma série em cadeia muda o problema.
As quedas de NiMH observadas abrangem cerca de 5 a 15 milivolts por célula, cerca de metade da magnitude NiCd, e encolhem em alta temperatura e baixa corrente. Um limiar deve situar-se acima do piso de ruído do divisor, do ADC e do caminho de contato, porém abaixo da menor queda genuína que o projeto deve capturar em sua janela válida. Os packs multicélula escalam o sinal: dez células em série exibem uma queda no nível do pack perto de 50–150 milivolts, o que facilita a resolução do ADC mas também soma a variação por célula.
Os profissionais comumente selecionam um disparo por célula da ordem de 3 a 10 milivolts conforme a taxa e a contagem de células, depois o validam ao longo do lote de células de produção e da faixa de temperatura em vez de confiar num único exemplo de folha de dados; o valor da TI Design Note de uma queda de 10 milivolts numa célula única é um ponto de partida, não uma constante universal.
A detecção exige lembrar a tensão mais alta alcançada desde que a detecção foi habilitada. O firmware mantém Vpico, atualiza-o sempre que a tensão filtrada presente o excede, e calcula delta = Vpico menos Vagora; um disparo é declarado quando delta supera o limiar. O registro deve ser atualizado a partir de um sinal antirrejeitado e ciente da corrente, de modo que uma breve redução de corrente – que abaixa a tensão pela queda ôhmica – não seja confundida com um autêntico declínio pós-pico e então travada como um falso pico baixo.
A pesquisa de carregadores solares e de entrada variável torna isso explícito: quando |dV/dt| dispara porque a corrente de entrada acaba de mudar, ou quando o envelope de corrente varia além de uma faixa definida, o registro de pico é mantido ou reiniciado, porque o máximo de tensão numa corrente não é comparável ao de outra. Os carregadores de consumo de entrada fixa enfrentam uma versão mais branda do mesmo problema na partida e durante quedas de carga.
O sinal evolui ao longo de dezenas de segundos a minutos, a amostragem rápida é, portanto, desnecessária; o que importa é a consistência. Um projeto prático amostra a cada poucos segundos – a tradição Design-Note usa intervalos de 30 segundos –, aplica filtragem leve apropriada ao ADC e exige que a condição de declínio se mantenha por várias amostras consecutivas (quatro naquela referência) antes de terminar. Esse antirrejeito rejeita o ruído de uma única amostra enquanto reage com folga dentro da janela de sobrecarga.
A confirmação troca deliberadamente algumas dezenas de segundos de leve sobrecarga por imunidade a disparos falsos, uma troca favorável porque uma falsa terminação prematura subcarrega cada ciclo subsequente, ao passo que uma confirmação corretamente delimitada só adiciona um pequeno excesso em escala de complemento que os apoios térmicos de qualquer forma supervisionam.
O delta-V negativo só tem sentido dentro de um envelope definido. A detecção só é habilitada após um tempo mínimo de carga ou após uma fração da capacidade ter sido entregue – evitando que a queda de aquecimento da partida dispare – e somente enquanto a corrente permanece na faixa de carga rápida, nominalmente acima de C/3, onde um pico genuíno se forma. Fora dessa janela, o firmware deve passar à terminação alternativa: temporizadores para carga lenta, dT/dt para condições quentes.
As guardas de entrada também verificam se tensão e temperatura estão dentro da faixa de carga rápida permitida pelo IC; os controladores da classe bq2002 inibem explicitamente a carga rápida quando a temperatura da bateria ou a tensão ficam fora dos limites configurados, aguardando ou voltando ao gotejamento até que a célula esteja num estado em que carga rápida e sua terminação sejam confiáveis.
Num pack em série a tensão medida do pack atinge o pico quando o agregado o faz, mas as células individuais alcançam a carga cheia em momentos diferentes conforme a incompatibilidade de capacidade e impedância; a primeira célula a sobrecarregar começa a recombinar e aquecer enquanto outras ainda aceitam carga, borrando e atrasando a queda no nível do pack. Quanto mais profunda a incompatibilidade, mais tardia e fraca o aparente -ΔV e mais abuso a célula mais fraca absorve antes de o pack terminar.
Isso acopla a terminação ao casamento de células e à topologia do pack. Células casadas e canais independentes (em carregadores de consumo) ou supervisão por célula (em packs) preservam um pico nítido; as cadeias não casadas exigem corrente conservadora e maior dependência da temperatura, porque o canal de tensão está estruturalmente degradado. A primeira figura sequencia o algoritmo de detecção; a segunda contrapõe o pico nítido de célula única ao borrado pico da cadeia.
O terminador completo flui por verificações de reinício, guardas de habilitação, aquisição filtrada, atualização de pico ciente da corrente, confirmação de limiar multimostra e uma passagem ao complemento ou manutenção – cada caminho delimitado pelos apoios de tensão máxima, temperatura máxima e temporizador de segurança. A validação varre a taxa de C/3 a 1C, a temperatura de fria a quente, a contagem de células e a dispersão de lote, e injeta deliberadamente ruído, degraus de corrente e partidas a quente para provar que não há nem disparos falsos nem terminações perdidas.
Para a produção, a Weijiang recomenda co-validar o terminador com células caracterizadas, para que o limiar e a habilitação reflitam a distribuição real de picos em vez de uma suposição genérica. Com o -ΔV projetado, o canal térmico complementar – frequentemente o decisivo – merece o mesmo rigor e é o tema do próximo artigo.
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