Confiar en una inversión negativa delta-V completa presupone una caída lo bastante grande para medirla – una suposición que falla para celdas cálidas, corrientes suaves y diseños de alta capacidad cuya tensión meramente se aplana. Los cargadores NiMH robustos añaden por tanto dos detectores más suaves: el delta-V cero, que termina cuando la tensión deja de subir y mantiene una meseta durante un tiempo configurado, y la detección del punto de inflexión, que se detiene en el cambio de curvatura justo antes del pico, limitando el calentamiento por sobrecarga. Debajo de todos está el poco glamuroso pero indispensable temporizador de seguridad de tiempo máximo, la única terminación que una señal ausente no puede engañar. Este artículo especifica los tres y define su lugar en un controlador de carga en defensa en profundidad.
La documentación del cargador NiMH de STMicroelectronics describe una variante de tensión delta cero precisamente para esta situación: con NiMH la caída pospico es muy leve, del orden de 5 a 10 milivoltios, y puede no cruzar un umbral -ΔV convencional; en su lugar el detector declara carga completa cuando la tensión filtrada no ha aumentado más que una pequeña banda durante un tiempo de permanencia establecido – una meseta en lugar de una inversión.
La detección de meseta es inherentemente una prueba de tiempo en la banda: el controlador pregunta si dV/dt se ha mantenido dentro de más-menos una pequeña ventana el tiempo suficiente para que la curva se haya nivelado realmente, distinguiendo el relleno de fin de carga de la subida más lenta a mitad de carga por la duración de permanencia y armándola solo tarde en la carga.
La AN417 de ST plantea el método del punto de inflexión como especialmente adaptado al NiMH porque no espera ninguna caída de tensión: detecta el cambio de curvatura de la curva de tensión (la segunda derivada) que precede al pico, terminando antes de que la celda entre en la meseta de recombinación fuertemente exotérmica. Parar antes a cambio de una pequeña fase de complemento reduce el calentamiento de forma medible y prolonga la vida útil.
El método intercambia complejidad algorítmica por salud de la celda. Estimar una segunda derivada con ruido exige un filtrado más pesado y un armado cuidadoso, y puede parar ligeramente antes del 100 por ciento, por lo que los circuitos que la usan la acompañan de un breve complemento a corriente reducida para completar la carga – la misma fase opcional que el bq2002 ofrece tras una terminación de carga rápida.
Tres cifras definen el delta-V cero: la banda de tensión que define «plana» (lo bastante estrecha para distinguir el relleno, lo bastante holgada para tolerar el rizado y la cuantificación del ADC), el tiempo de permanencia requerido dentro de esa banda (lo bastante largo para rechazar una pausa momentánea en la subida), y el punto de armado en tiempo o carga entregada (lo bastante tarde para que la pendiente de mitad de carga ya sea pequeña). Juntas convierten una curva suave en una parada determinista.
Como la meseta es poco profunda, el detector suele combinarse mediante OR con dT/dt y los límites absolutos en lugar de usarse solo; es más valioso en condiciones cálidas donde no aparece caída alguna pero la curva aún se aplana visiblemente, dando al firmware una parada en el dominio de la tensión que no depende únicamente del termistor.
Todo método basado en señales presume que existe una señal. Un termistor puede desprenderse, un canal de tensión puede estar mal calibrado, y -ΔV simplemente puede nunca formarse a baja corriente; sin un límite independiente el cargador continuaría indefinidamente. El temporizador de tiempo máximo de carga suministra ese límite: arrancado con la carga rápida, fuerza la terminación o conmutación a un múltiplo conservador del tiempo nominal de carga para la capacidad y corriente asignadas, independientemente de cualquier otra entrada.
Los circuitos de carga enumeran el tiempo máximo entre los terminadores estándar de carga rápida junto a -ΔV, tensión máxima y temperatura máxima precisamente porque es el respaldo que hace seguro confiar en los demás. El temporizador se dimensiona a partir de la capacidad dividida por la corriente dividida por una eficiencia supuesta, con margen para una celda profundamente descargada pero no lo bastante para permitir una sobrecarga prolongada.
En la carga nocturna a 0,1C no hay -ΔV y apenas hay firma térmica, por lo que el temporizador es el terminador principal y apropiado: una carga a 0,1C se dimensiona a unas 14 a 16 horas para considerar la eficiencia y luego se detiene. Las recomendaciones de carga Panasonic tratan el goteo largo basado en temporizador como el método menos preferido y limitan estrechamente cualquier corriente de mantenimiento – tema del próximo artículo – distinguiendo un temporizador de carga lenta única de una compensación indefinida.
La primera figura secuencia la detección de meseta y de inflexión frente a una parada -ΔV convencional, y la segunda apila las capas de terminación desde la inflexión más temprana pasando por meseta, -ΔV, dT/dt hasta el temporizador firme, ilustrando la defensa en profundidad: el controlador se detiene en la primera capa fiable y el temporizador garantiza que alguna capa siempre salta.
La especificación debe indicar, para cada condición de funcionamiento, qué terminador se espera que actúe primero y cuál garantiza una parada: inflexión o -ΔV en carga rápida fresca, meseta o dT/dt cuando está cálido, el temporizador en carga lenta o fallo, y tensión/temperatura absolutas como límites de fallo inmediatos. La verificación inyecta fallos – termistor desprendido, caída suprimida, refrigeración detenida – y confirma que el temporizador y los límites absolutos captan cada uno de estos casos, midiendo la sobrecarga resultante para limitar el calentamiento en el peor de los casos.
Esta superposición de detectores es lo que permite que un cargador sea a la vez lo bastante agresivo para terminar en dos horas y lo bastante conservador para no confiar nunca en una señal de milivoltios que puede no existir. La cuestión de estado estacionario restante, tras finalizar la carga rápida, es cómo – y cuánto – mantener una celda llena compensada, que aborda el artículo de carga de mantenimiento.
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