Un terminador -ΔV es fácil de describir y difícil de implementar bien. La señal objetivo es un declive de apenas unos milivoltios por celda, inmerso en el ruido de medición, la deriva de la resistencia de contacto, el rizado de corriente y los transitorios térmicos de una caja real; un umbral demasiado bajo dispara temprano por el ruido y deja las celdas infra-cargadas, mientras que uno demasiado alto no detecta la carga completa y hace cocinar el pack. Pasando de la electroquímica del Artículo 5 a la ingeniería, este trabajo especifica cómo un cargador de producción convierte ese rasgo de milivoltios en una decisión fiable: el presupuesto del umbral, el algoritmo de seguimiento de pico, la ventana de muestreo y confirmación, las condiciones bajo las cuales -ΔV es válido en absoluto, y cómo una cadena en serie cambia el problema.
Las caídas de NiMH observadas abarcan aproximadamente de 5 a 15 milivoltios por celda, cerca de la mitad de la magnitud NiCd, y se encogen a alta temperatura y baja corriente. Un umbral debe situarse por encima del suelo de ruido del divisor, el ADC y la vía de contacto, pero por debajo de la caída genuina más pequeña que el diseño debe capturar en su ventana válida. Los packs multicelda escalan la señal: diez celdas en serie muestran una caída a nivel de pack cercana a 50–150 milivoltios, lo que alivia la resolución del ADC pero también suma la variación por celda.
Los profesionales suelen seleccionar un disparo por celda del orden de 3 a 10 milivoltios según el régimen y el número de celdas, y luego lo validan a lo largo del lote de celdas de producción y el rango de temperatura en vez de fiarse de un único ejemplo de hoja de datos; la cifra de la TI Design Note de una caída de 10 milivoltios en una sola celda es un punto de partida, no una constante universal.
La detección exige recordar la tensión más alta alcanzada desde que se habilitó la detección. El firmware mantiene Vpico, lo actualiza siempre que la tensión filtrada presente lo supera, y calcula delta = Vpico menos Vahora; se declara un disparo cuando delta supera el umbral. El registro debe actualizarse desde una señal anti-rebotada y consciente de la corriente, de modo que una breve reducción de corriente – que baja la tensión por la caída óhmica – no se confunda con un auténtico declive pospico y luego se fije como un falso pico bajo.
La investigación de cargadores solares y de entrada variable lo hace explícito: cuando |dV/dt| se dispara porque la corriente de entrada acaba de cambiar, o cuando la envoltura de corriente varía más allá de una banda fijada, el registro de pico se mantiene o se reinicia, porque el máximo de tensión a una corriente no es comparable al de otra. Los cargadores de consumo de entrada fija enfrentan una versión más leve del mismo problema en el arranque y durante las caídas de carga.
La señal evoluciona a lo largo de decenas de segundos a minutos, por lo que el muestreo rápido es innecesario; lo que importa es la consistencia. Un diseño práctico muestrea cada pocos segundos – la tradición Design-Note usa intervalos de 30 segundos –, aplica un filtrado ligero apropiado al ADC y exige que la condición de declive se mantenga a lo largo de varias muestras consecutivas (cuatro en esa referencia) antes de terminar. Este anti-rebote rechaza el ruido de una sola muestra mientras reacciona con holgura dentro de la ventana de sobrecarga.
La confirmación intercambia deliberadamente unas pocas decenas de segundos de leve sobrecarga por inmunidad frente a disparos falsos, un intercambio favorable porque una falsa terminación temprana infra-carga cada ciclo subsiguiente, mientras que una confirmación correctamente acotada solo añade un pequeño exceso de escala de completado que los topes térmicos de todos modos supervisan.
El delta-V negativo solo tiene sentido dentro de una envoltura definida. La detección se habilita únicamente tras un tiempo mínimo de carga o de haberse entregado una fracción de la capacidad – evitando que la caída de calentamiento del arranque dispare – y solo mientras la corriente se mantenga en el rango de carga rápida, nominalmente por encima de C/3, donde se forma un pico genuino. Fuera de esa ventana, el firmware debe pasar a terminación alternativa: temporizadores para la carga lenta, dT/dt para condiciones cálidas.
Las guardas de entrada también comprueban que tensión y temperatura estén dentro del rango de carga rápida permitido por el IC; los controladores de clase bq2002 inhiben explícitamente la carga rápida cuando la temperatura de la batería o la tensión quedan fuera de los límites configurados, esperando o volviendo al goteo hasta que la celda esté en un estado donde la carga rápida y su terminación sean confiables.
En un pack en serie la tensión medida del pack alcanza el pico cuando lo hace el agregado, pero las celdas individuales llegan a la carga completa en distintos momentos según la desigualdad de capacidad e impedancia; la primera celda en sobrecargar empieza a recombinar y calentarse mientras otras aún aceptan carga, difuminando y retrasando la caída a nivel de pack. Cuanto más profunda la desigualdad, más tardío y débil el aparente -ΔV y más maltrato absorbe la celda más débil antes de que el pack termine.
Esto acopla la terminación al emparejamiento de celdas y a la topología del pack. Las celdas emparejadas y los canales independientes (en cargadores de consumo) o la supervisión por celda (en packs) preservan un pico nítido; las cadenas desigualadas requieren corriente conservadora y una mayor confianza en la temperatura, porque el canal de tensión está estructuralmente degradado. La primera figura secuencia el algoritmo de detección; la segunda contrasta el pico nítido de una sola celda con el pico difuminado de la cadena.
El terminador completo fluye a través de comprobaciones de reinicio, guardas de habilitación, adquisición filtrada, actualización de pico consciente de la corriente, confirmación de umbral multimuestra y una entrega al completado o mantenimiento – cada vía acotada por los topes de tensión máxima, temperatura máxima y temporizador de seguridad. La validación barre el régimen de C/3 a 1C, la temperatura de fresca a cálida, el número de celdas y la dispersión de lote, e inyecta deliberadamente ruido, escalones de corriente y arranques en caliente para probar que no hay ni disparos falsos ni terminaciones perdidas.
Para producción, Weijiang recomienda co-validar el terminador frente a celdas caracterizadas, de modo que el umbral y la habilitación reflejen la distribución real de picos en lugar de una suposición genérica. Con el -ΔV ya diseñado, el canal térmico complementario – a menudo el decisivo – merece el mismo rigor y es el tema del próximo artículo.
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