Encerrar a carga rápida não é o fim do carregamento. Uma célula NiMH parada no pico -ΔV está perto da carga plena mas raramente perfeitamente cheia; começa então a se autodescarregar no instante em que a corrente é removida. Os carregadores adicionam, portanto, um complemento de corrente reduzida para completar a carga e um regime de manutenção para mantê-la ali – e é nessa cauda aparentemente suave que muitas baterias são silenciosamente arruinadas, porque até uma pequena corrente contínua numa célula cheia é sobrecarga contínua. Este artigo distingue complemento, gotejamento e manutenção, quantifica as correntes e durações que a célula pode tolerar, e explica por que a manutenção por pulsos supera um gotejamento constante para uma longa vida útil.
A terminação rápida em -ΔV ou no ponto de inflexão interrompe-se deliberadamente um pouco cedo para evitar a parte mais quente da região de recombinação, e a 1C ou C/2 a célula pode ainda estar alguns por cento aquém da capacidade plena. Os circuitos da família bq2002 oferecem um complemento opcional justamente para químicas que «tendem a terminar antes de atingir a capacidade plena»: após o fim da carga rápida, o carregamento prossegue a uma taxa reduzida por um período selecionado para adicionar os últimos por cento sem sobrecarga sustentada de alta corrente.
A corrente e a duração do complemento são limitadas para que a sobrecarga total permaneça pequena: é uma fase finita, terminada por temporizador, não uma redução aberta, e sua finalidade é equalizar a carga entre as células e preencher os últimos poucos por cento em vez de manter a célula cheia indefinidamente.
Uma corrente de gotejamento constante numa célula já cheia é inteiramente consumida pelo ciclo de recombinação de oxigênio e convertida em calor; sustentada, mantém o eletrodo negativo em oxidação permanente, acelera a secagem do eletrólito e a corrosão, e degrada a atividade catalítica da liga de hidreto, fazendo a pressão interna subir ao longo da vida. O manual de carga da Panasonic é explícito que o gotejamento extensivo causa deterioração e é o método menos preferido; se usado deve ser limitado a cerca de 0,033C a 0,05C por não mais que cerca de 20 horas.
Esses números codificam a capacidade de recombinação de uma célula pequena: as correntes perto de C/20 situam-se na borda do que pode ser recombinado sem dano cumulativo, e mesmo assim apenas por um intervalo delimitado, após o qual o carregamento deve parar em vez de prosseguir como estratégia «cheia para sempre».
A manutenção por pulsos substitui uma corrente contínua por pulsos curtos de carga separados por longos repousos, dimensionados para que a corrente média meramente compense a autodescarga da célula em vez de forçar a recombinação contínua. A classe de circuitos bq2002 oferece taxas de gotejamento por pulsos selecionáveis exatamente por essa razão; um carregador pode manter uma célula perto da carga plena dando aos eletrodos e ao equilíbrio de gases tempo de recuperação entre os pulsos, reduzindo drasticamente a sobrecarga média no tempo e o aquecimento.
Projetar a manutenção por pulsos significa estimar a corrente de autodescarga na temperatura de manutenção – maior no calor, menor no frio – e ajustar o ciclo de trabalho para que os amperes-hora líquidos a compensem, com a célula passando a maior parte do tempo em circuito aberto. É muito mais gentil que uma corrente constante do mesmo valor de pico porque a recombinação é intermitente em vez de sustentada.
Manter uma célula a 100 % para uso imediato é um objetivo legítimo para um dispositivo sempre pronto, mas é o estado de longo prazo mais estressante; para as células que serão armazenadas, a melhor prática é carregá-las, usá-las ou armazená-las num estado parcial (comumente citado em torno de 30 a 40 %) e permitir o resfriamento após a carga ou a descarga antes do próximo evento. O projeto de um carregador deve, portanto, distinguir «manter no carregador para uso iminente» de «preparar para armazenamento», que não precisa de corrente de manutenção alguma.
As células de baixa autodescarga enfraquecem o argumento para uma manutenção agressiva: uma moderna célula NiMH LSD perde apenas cerca de um por cento ao mês (Paper az02 na série consumo), de modo que a corrente média necessária para manter a carga é ínfima, e sobrecarregar para compensar uma autodescarga já mínima é autodestrutivo.
Alguns analisadores descarregam e recarregam periodicamente as células para neutralizar a depressão de tensão (o chamado efeito memória) e recondicionar as células envelhecidas; as orientações sugerem uma rodagem ou renovação ocasional a cada vários ciclos em vez de a cada ciclo, porque toda descarga profunda desnecessária é, em si, desgaste. A lógica de manutenção não deve confundir a compensação de autodescarga – pulsos pequenos e frequentes – com o recondicionamento, que é uma descarga/carga completa deliberada e pouco frequente.
A primeira figura compara as formas de onda de corrente do complemento, do gotejamento contínuo e da manutenção por pulsos; a segunda empilha o ônus médio da sobrecarga de cada estratégia, tornando visível por que um gotejamento constante acumula danos que a manutenção por pulsos evita em grande parte.
Uma especificação completa estabelece a corrente do complemento e seu limite de temporizador, o modo de manutenção (pulsos preferido), a amplitude do pulso e o ciclo de trabalho em função da temperatura, a proibição de corrente contínua além do limite de classe C/20 / 20 horas, e uma recomendação de armazenamento separada. A validação mantém as células sob cada regime por períodos acelerados e compara a retenção de capacidade, a resistência interna e o comportamento da pressão interna para provar que a estratégia de manutenção compensa a autodescarga em vez de impulsionar a recombinação.
A Weijiang caracteriza a autodescarga e a corrente de manutenção limitada pela recombinação para cada grau, para que os parceiros possam dimensionar o ciclo de trabalho a partir de dados. Com a sequência completa, da carga rápida à manutenção, especificada, o artigo final de terminação mostra como esses critérios são integrados numa única máquina de estados de gerenciamento de carga e em sua implementação em silício.
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