Basear-se em uma reversão negativa delta-V completa pressupõe uma queda grande o bastante para ser medida – uma premissa que falha para células aquecidas, correntes suaves e projetos de alta capacidade cuja tensão meramente se achata. Os carregadores NiMH robustos adicionam, portanto, dois detectores mais suaves: o delta-V zero, que termina quando a tensão para de subir e mantém um platô por um tempo configurado, e a detecção do ponto de inflexão, que para na mudança de curvatura logo antes do pico, limitando o aquecimento por sobrecarga. Por baixo de todos está o pouco glamouroso, mas indispensável temporizador de segurança de tempo máximo, a única terminação que um sinal ausente não pode enganar. Este artigo especifica os três e define seu lugar em um controlador de carga em defesa em profundidade.
A documentação do carregador NiMH da STMicroelectronics descreve uma variante de tensão delta zero precisamente para esta situação: no NiMH a queda após o pico é muito pequena, da ordem de 5 a 10 milivolts, e pode não cruzar um limiar -ΔV convencional; em vez disso, o detector declara carga cheia quando a tensão filtrada não aumentou mais do que uma pequena faixa ao longo de um tempo de permanência definido – um platô em vez de uma reversão.
A detecção de platô é inerentemente um teste de tempo na faixa: o controlador pergunta se dV/dt permaneceu dentro de mais-menos uma pequena janela por tempo suficiente para que a curva tenha realmente nivelado, distinguindo a prateleira de fim de carga da subida mais lenta em meio de carga pela duração da permanência e armando-a apenas tarde na carga.
A AN417 da ST enquadra o método do ponto de inflexão como especialmente adaptado ao NiMH porque não aguarda qualquer queda de tensão: detecta a mudança de curvatura da curva de tensão (a segunda derivada) que precede o pico, terminando antes de a célula entrar no platô de recombinação fortemente exotérmico. Parar antes em troca de uma pequena fase de complemento reduz o aquecimento de forma mensurável e prolonga a vida útil.
O método troca complexidade algorítmica por saúde da célula. Estimar uma segunda derivada em meio ao ruído exige uma filtragem mais pesada e um armamento cuidadoso, e pode parar ligeiramente antes dos 100 por cento; razão pela qual os circuitos que a usam a associam a um breve complemento de corrente reduzida para completar a carga – a mesma fase opcional que o bq2002 oferece após uma terminação de carga rápida.
Três números definem o delta-V zero: a faixa de tensão que define «plana» (apertada o bastante para distinguir a prateleira, frouxa o bastante para tolerar a ondulação e a quantização do ADC), o tempo de permanência exigido dentro dessa faixa (longo o bastante para rejeitar uma pausa momentânea na subida), e o ponto de armamento em tempo ou carga entregue (tarde o bastante para que a inclinação de meio de carga já seja pequena). Juntos convertem uma curva suave em uma parada determinística.
Como o platô é raso, o detector costuma ser combinado por OR com dT/dt e os limites absolutos em vez de usado sozinho; é mais valioso em condições quentes, onde não aparece queda alguma mas a curva ainda forma visivelmente uma prateleira, dando ao firmware uma parada no domínio da tensão que não depende unicamente do termistor.
Todo método baseado em sinal pressupõe que exista um sinal. Um termistor pode soltar-se, um canal de tensão pode estar mal calibrado, e -ΔV pode simplesmente nunca se formar em baixa corrente; sem um limite independente, o carregador continuaria indefinidamente. O temporizador de tempo máximo de carga fornece esse limite: iniciado com a carga rápida, força a terminação ou comutação em um múltiplo conservador do tempo nominal de carga para a capacidade e corrente nominais, independentemente de qualquer outra entrada.
Os circuitos de carga listam o tempo máximo entre os terminadores padrão de carga rápida ao lado de -ΔV, tensão máxima e temperatura máxima precisamente porque é a rede de proteção que torna os outros seguros de usar. O temporizador é dimensionado a partir da capacidade dividida pela corrente dividida por uma eficiência presumida, com margem para uma célula profundamente descarregada mas não o bastante para permitir uma sobrecarga prolongada.
Na carga noturna de 0,1C não há -ΔV e há pouca assinatura térmica, portanto o temporizador é o terminador principal e apropriado: uma carga de 0,1C é dimensionada para cerca de 14 a 16 horas de modo a considerar a eficiência e então parada. As orientações de carga da Panasonic tratam o longo gotejamento baseado em temporizador como o método menos preferido e limitam rigidamente qualquer corrente de manutenção – tema do próximo artigo – distinguindo um temporizador de carga lenta única de um complemento indefinido.
A primeira figura ordena a detecção de platô e de inflexão diante de uma parada -ΔV convencional, e a segunda empilha as camadas de terminação, da inflexão mais precoce passando por platô, -ΔV, dT/dt até o temporizador rígido, ilustrando a defesa em profundidade: o controlador para na primeira camada confiável e o temporizador garante que alguma camada sempre dispara.
A especificação deve indicar, para cada condição de operação, qual terminador deve agir primeiro e qual garante uma parada: inflexão ou -ΔV na carga rápida fresca, platô ou dT/dt quando quente, o temporizador na carga lenta ou em caso de falha, e tensão/temperatura absolutas como limites de falha imediatos. A validação injeta falhas – termistor solto, queda suprimida, resfriamento parado – e confirma que o temporizador e os limites absolutos capturam cada caso, medindo a sobrecarga resultante para limitar o aquecimento do pior caso.
A estratificação de detectores dessa forma é o que permite que um carregador seja ao mesmo tempo agressivo o bastante para terminar em duas horas e conservador o bastante para nunca confiar num sinal de milivolts que pode não existir. A restante questão de regime permanente, após o fim da carga rápida, é como – e quanto – manter uma célula cheia complementada, que o artigo sobre carga de manutenção aborda.
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