Las herramientas eléctricas inalámbricas fueron durante décadas una aplicación insignia del NiMH y aún usan packs de níquel donde la robustez, la tolerancia al abuso y el coste importan. Plantean un problema de carga distintivo: los packs se descargan a corriente muy alta bajo carga, los usuarios esperan un pack descargado de vuelta en servicio en menos de una hora, y los densos packs «en barra» que caben en el mango de una herramienta están térmicamente limitados – exactamente las condiciones donde la disciplina de carga rápida se pone a prueba con mayor severidad. Este artículo examina la carga de packs de herramientas NiMH de alta tasa, el perfil de carga rápida en menos de una hora y su techo térmico/de presión, la comunicación cargador-a-pack, y las consideraciones de ingeniería de la transición NiMH-a-litio en packs de herramientas, donde las diferencias de régimen de carga (Artículo 15) son decisivas.
Un motor de herramienta consume corrientes grandes y pulsadas; el diseño de celda que las entrega – electrodos finos, gran superficie, buena conductividad – es también relativamente adecuado para aceptar alta corriente de carga, ya que las mismas propiedades de transporte gobiernan ambos sentidos. Los grados NiMH de alta tasa tienen, en consecuencia, corrientes de carga rápida admisibles más altas que las celdas optimizadas en energía, aunque los techos de recombinación de oxígeno y térmicos de los Artículos 3 y 4 siguen ligando: la capacidad de descarga no elimina las restricciones de gas y calor al final de la carga.
La descarga intensa también deja los packs calientes al insertarlos; cargar un pack recién salido de una carga pesada parte de una temperatura elevada donde el -delta-V es débil y el riesgo de corrosión alto (Artículo 27), por lo que el cargador debe medir la temperatura del pack y esperar o reducir la corriente en lugar de cargar rápido un pack caliente.
Un llenado de una hora o mejor implica una corriente cercana a 1C o superior, que solo es factible para celdas de alta tasa con el conjunto completo de terminación, un control térmico enérgico y un perfil multietapa que usa alta corriente en la banda de carga a granel benigna y desciende tras la rodilla del oxígeno (Artículo 2). Los cargadores de herramientas combinan habitualmente -delta-V con una fuerte detección dT/dt y cortes absolutos ajustados, porque el pack denso y la carcasa plástica ofrecen refrigeración limitada y el aumento de temperatura al final de la carga es pronunciado.
La afirmación de velocidad del cargador debe evaluarse frente a la temperatura de celda alcanzada y la vida en ciclos resultante (Artículo 24): un cargador de «15 minutos» imprime una penalización de vida medible frente a una carga de una hora, y el diseño del producto debería hacer ese compromiso explícito en lugar de presentar la velocidad máxima como gratuita.
Los packs de herramientas son cadenas densas en carcasas estrechas, con las celdas interiores mal acopladas al ambiente (Artículo 28); tras tanto una descarga dura como una carga rápida portan un calor sustancial. Los cargadores robustos colocan un sensor de temperatura que contacta con el pack, detectan un pack insertado caliente y retrasan la carga rápida, reducen la corriente según la temperatura del pack, y algunos diseños usan los propios sensores térmicos del pack a través de los contactos herramienta/cargador; el flujo de aire o los soportes conductores mejoran la vía térmica. Sin esto, el cargador más rápido es el que «cuece» las celdas centrales en cada ciclo.
El desequilibrio de serie (Artículo 29) se amplifica con el ciclado de alta tasa y el calor, por lo que celdas de alta tasa emparejadas y, en packs premium, sensores de temperatura por celda protegen contra la sobrecarga de la celda líder que la alta corriente hace más severa.
Los sistemas de herramientas avanzados añaden un contacto de datos o una identificación 1-Wire/EEPROM para que el pack indique al cargador su química, capacidad, número de celdas y temperatura; esto evita que un perfil de cargador NiMH se aplique a un pack de litio y viceversa – crítico cuando las líneas de productos abarcan varias químicas – y permite corriente específica por capacidad y recuento de ciclos. Incluso sin ID digital, la codificación mecánica y los contactos de temperatura codifican información esencial; los diseños universales de «un cargador para cada pack» están intrínsecamente comprometidos.
La máquina de estados del cargador combina espera por pack caliente, identificación, carga rápida reducida, terminación multicriterio y enfriamiento antes de la liberación, de modo que un pack solo se declara «listo» cuando está tanto cargado como suficientemente frío para entregar toda la potencia de ráfaga.
La mayoría de los nuevos diseños de herramientas han pasado a iones de litio por densidad de energía y peso; la implicación para el sistema de carga es la inversión de régimen del Artículo 15 – el litio necesita un control preciso de tensión CC-CV donde el NiMH necesita control de corriente con terminación –, por lo que una plataforma que abarque ambos necesita vías de potencia y control específicas por química, seleccionadas mediante una identificación fiable. El NiMH sigue siendo competitivo donde se valoran la robustez extrema, el almacenamiento simple, la tolerancia a la carga parcial y la menor sensibilidad a los impactos, especialmente en herramientas de nivel de entrada y de entornos duros.
La primera figura perfila una carga de pack de herramienta incluida la espera por inserción caliente y corriente escalonada; la segunda compara las restricciones de diseño de carga del NiMH de alta tasa por fase, aclarando dónde debe concentrarse el esfuerzo de carga rápida.
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