El equilibrado es la contraparte activa del emparejamiento de celdas: reduce la divergencia de estado de carga que crea la discordancia en serie (Artículo 29) para que las celdas se acerquen juntas a la carga completa y el cargador pueda terminar sin sacrificar a las rezagadas ni maltratar a las líderes. El equilibrado NiMH difiere del equilibrado de litio de un modo crucial: la corriente de sobrecarga la consume la recombinación interna en lugar de almacenarse, lo que otorga a la química una limitada tendencia autoigualadora que el diseñador puede aprovechar pero no debe confiar en exceso. Este trabajo compara el equilibrado pasivo y activo y un tercer enfoque específico del NiMH – la conformación de carga – y explica cómo dimensionar y temporizar el equilibrado para que trabaje con la química de recombinación y no contra ella.
En los packs de litio el equilibrado es esencial porque cualquier sobrecarga es insegura; en NiMH, el negativo sobredimensionado y el bucle de recombinación toleran una sobrecarga acotada, y la celda líder, una vez llena, «absorbe» eficazmente la corriente continuada en forma de calor mientras las rezagadas la alcanzan – un tosco mecanismo pasivo de autoequilibrado. Por eso los packs NiMH sencillos pueden cargarse en serie sin ningún equilibrador: la sobrecarga controlada de las líderes es precisamente la forma en que se llenan las rezagadas.
El coste es exactamente el desgaste por sobrecarga de los Artículos 21 a 23, localizado en las celdas líderes; el equilibrado diseñado persigue llenar a las rezagadas minimizando esa sobrecarga forzada de las líderes, intercambiando hardware añadido por mayor vida del pack y una terminación más limpia.
El equilibrado pasivo conmuta una resistencia a través de las celdas más altas para desviar parte de la corriente (o para descargarlas durante los reposos), manteniendo a las líderes cerca del lleno mientras la corriente continúa hacia las rezagadas; es simple y barato pero disipa energía en calor – incómodo en un pack que ya gestiona el calor de carga – y es lento, porque las corrientes de derivación prácticas son pequeñas frente a la corriente de carga, así que funciona mejor a las corrientes bajas de la banda final o durante los reposos que frente a una carga masiva a 1C.
Para el NiMH, el equilibrado pasivo es más eficaz como igualador de fin de carga y de reposo: al reducirse la corriente cerca del lleno, modestas corrientes de derivación se vuelven comparables a la corriente de carga y pueden sostener realmente a las líderes mientras las rezagadas terminan, alineándose de forma natural con un perfil multietapa.
Los equilibradores activos trasladan energía de las celdas más altas a las más bajas (topologías de condensador, inductor o transformador) con menos calor residual, igualando más rápido y a corrientes efectivas más altas; convienen a packs de tracción y movilidad grandes y de alto valor, donde la vida del pack y la eficiencia energética justifican el coste. Durante la carga toman continuamente el exceso de las líderes y lo entregan a las rezagadas, manteniendo la cadena ajustada para que todas las celdas alcancen el pico juntas y el -delta-V del pack recupere su claridad (Artículo 29).
Su control debe conciliarse con la OCV plana del NiMH (Artículo 16): como la tensión apenas revela el SOC a mitad de carga, las decisiones de equilibrado activo conviene basarlas en el comportamiento de fin de carga, conteos de culombios o la temporización relativa de picos, y no en diferencias de tensión a mitad de carga, que sobre todo reflejan discordancia de resistencia y temperatura.
Un tercer enfoque específico del NiMH iguala a través del propio perfil de carga: la carga por pulsos con reposos permite a las celdas líderes relajarse y autodescargarse parcialmente por recombinación mientras las rezagadas siguen absorbiendo en los pulsos siguientes (Artículo 13); los pulsos negativos Reflex descargan brevemente toda la cadena, cediendo las líderes relativamente más (Artículo 14); y terminar pronto la carga masiva para luego finalizar a corriente baja da tiempo a la autoigualación por recombinación para acercar las celdas con el mínimo estrés. Estos métodos reducen la divergencia sin hardware de potencia por celda.
La conformación de carga no puede corregir una gran discordancia y conviene combinarla con un emparejamiento de entrada ajustado; sin embargo es esencialmente gratuita y es la razón por la que un perfil multietapa/pulsos bien diseñado gestiona el gas y equilibra parcialmente.
La corriente de equilibrado necesaria se deriva de la divergencia esperada por ciclo: calcule la dispersión en amperios-hora acumulada entre las oportunidades de igualación y dimensione la corriente de derivación/transferencia y la ventana de igualación para despejarla, concentrando la acción al final de la carga y durante el reposo, donde el NiMH iguala con mayor eficiencia. El control debe emplear la lógica de celda más caliente y primera llena de los Artículos 28 a 29, evitar equilibrar una celda defectuosa y registrar la divergencia residual como métrica de salud.
La primera figura compara cómo los enfoques pasivo, activo y de conformación acercan SOC divergentes; la segunda secuencia una estrategia combinada de emparejamiento ajustado, carga conformada e igualación activa de banda final.
Especifique la clase de emparejamiento, la topología y corriente de equilibrado, la base de SOC para las decisiones (comportamiento de fin de carga en lugar de la OCV plana a mitad de carga), y la interacción con la terminación y el control térmico; valide en cadenas deliberadamente envejecidas y discordantes para demostrar que las líderes se mantienen dentro de los límites de sobrecarga y temperatura mientras las rezagadas alcanzan el lleno. Weijiang suministra conjuntos emparejados y los datos de comportamiento de celda necesarios para dimensionar el equilibrado, dando soporte tanto a packs de consumo autoigualadores sencillos como a packs de movilidad equilibrados activamente. La siguiente entrega de la serie deja la celda y el pack para examinar cómo difiere la carga en los grandes mundos de aplicación.
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