Une pile rechargeable est aussi durable que son chargeur, mais le chargeur est la pièce que les consommateurs achètent le plus souvent uniquement en fonction du prix. L'hydrure nickel-métal ne peut pas être chargé comme le fait une simple pile au plomb ou au lithium, en maintenant une tension fixe jusqu'à ce que le courant tombe : une pile NiMH complètement chargée continue d'accepter de l'énergie et transforme l'excédent en chaleur et en gaz. Décider du moment précis pour arrêter la charge rapide nécessite donc de lire des signatures subtiles en tension et en température, et de sauvegarder chaque signature avec une minuterie indépendante. Cet article explique la pile de terminaisons à l'intérieur d'un chargeur grand public de qualité - delta-V négatif, plateau delta-V nul, taux d'augmentation de la température, température absolue et durée maximale - et montre pourquoi cette ingénierie cachée est ce qui protège les revendications de durée de vie des cellules qu'il charge.
Pendant une charge rapide à courant constant, la tension d'une cellule NiMH augmente progressivement, atteint un pic proche de la charge complète, puis - ce qui est particulièrement utile - diminue légèrement pendant que la cellule est encore en fonctionnement. Cette petite chute après le pic est un delta-V négatif (-dV), la signature classique selon laquelle la recombinaison de l'oxygène au niveau de l'électrode positive a commencé à dissiper l'énergie de charge sous forme de chaleur plutôt que de la stocker chimiquement. Contrairement au lithium, il n'y a pas d'étage de tension constante sur lequel s'appuyer, et contrairement au NiCd, la chute de tension NiMH est faible - quelques millivolts par cellule - et peut disparaître à de faibles courants de charge, c'est pourquoi un chargeur ne peut pas s'appuyer sur un seul seuil et pourquoi un chargeur « stupide » à tension fixe cuit lentement les cellules grand public.
Un microcontrôleur intelligent échantillonne la tension de chaque canal toutes les quelques secondes et recherche une chute reproductible de quelques millivolts par cellule après un pic - les références de conception et la littérature sur les circuits intégrés de chargeur utilisent généralement des seuils allant de l'ordre d'un chiffre à environ quinze millivolts par cellule en fonction du courant et du nombre de cellules. Pour les courants plus lents où -dV devient trop faible pour être détecté de manière fiable, le contrôleur utilise à la place un delta-V nul (0dV) : le plateau de tension où la pente reste essentiellement plate pendant une fenêtre définie. La fiche technique du chargeur rapide d'Energizer illustre l'approche de l'industrie avec une coupure delta-V sur une plage de millivolts indiquée par canal combinée à la température et à la minuterie. Le détecteur doit être armé uniquement une fois que la cellule a atteint une tension et une fraction de charge minimales, sinon une baisse transitoire de la charge pourrait déclencher un faux arrêt.
La fin de la charge NiMH étant fondamentalement un événement thermique, un chargeur robuste surveille la température comme un canal parallèle et souvent principal. Le détecteur de vitesse d'augmentation, dT/dt, s'arrête lorsque la température augmente plus rapidement qu'une valeur de référence (les notes de conception du chargeur citent des valeurs de l'ordre d'environ un degré Celsius par minute) et détecte une charge complète même lorsque la tension est ambiguë. Une coupure de température absolue est le plafond dur, généralement compris entre 40 et 50 degrés Celsius, selon la conception, arrêtant la charge si une cellule ou la baie chauffe pour une raison quelconque. Un capteur de température par baie, plutôt qu'un capteur partagé, permet à un chargeur multi-baies de traiter indépendamment les cellules AA et AAA.
Chaque méthode de détection peut échouer - un capteur se déconnecte, une cellule est inhabituellement usée, la température ambiante est extrême - donc un chargeur certifié en matière de sécurité met en place des dispositifs de sécurité indépendants : une minuterie de charge maximale dimensionnée en fonction du courant et de la plus grande capacité prise en charge, un plafond de tension maximum par cellule autour de 1,55 à 1,6 V et un contrôle de cellule défectueuse qui rejette les cellules en court-circuit ou profondément inversées. Une fois la charge rapide terminée, la charge de maintenance doit être douce : un petit courant d'entretien pulsé ou très faible plutôt qu'un courant continu élevé, car l'endurance de charge permanente selon la norme CEI 61951-2 est en soi un test défini et une surcharge soutenue est le moyen le plus rapide de détruire l'avantage de rétention d'une cellule LSD. Le profil de charge animé ci-dessous trace la tension et la température ensemble pour montrer comment les signaux convergent au point de terminaison.
Les chargeurs bon marché câblent les cellules par paires en série, obligeant l'utilisateur à en charger deux ou quatre à la fois et laissant la cellule la plus faible dicter - et souffrir - l'ensemble du canal. Un chargeur grand public de qualité utilise des canaux indépendants, de sorte qu'un seul AAA peut être chargé à côté de trois AA, chacun avec sa propre décision -dV/0dV et thermique et sa propre minuterie. Les baies indépendantes permettent également des modes de rafraîchissement ou de décharge-reconditionnement qui réduisent la mémoire à cycles superficiels à laquelle même le NiMH est légèrement sujet, et elles permettent une indication de l'état par baie. Pour un détaillant vendant des cellules et un chargeur sous forme de pack, l'architecture à canal indépendant est le différenciateur de qualité le plus visible en rayon et celui le plus corrélé au cycle de vie réalisé.
L'intérêt commercial est que l'ingénierie de terminaison est invisible jusqu'à ce qu'elle tombe en panne, et son mode de défaillance est la plainte du client selon laquelle « les batteries rechargeables ne durent pas ». Un chargeur qui s'arrête avec précision, reste froid, gère une à quatre cellules mixtes et maintient plutôt que de surcharger, permet aux cellules connectées d'atteindre les centaines, voire les milliers de cycles revendiqués par le fabricant de cellules. L'article B transforme cette science en une méthode de conception et de spécification de chargeurs ; Le papier C couvre la validation EN 60335-2-29. Pour un fabricant de batteries NiMH, la co-ingénierie de la cellule et du chargeur - et leur vente ensemble - est la façon dont le cycle de vie et la rétention deviennent une expérience client plutôt qu'un espoir de fiche technique.
Puissance Weijiangco-conçoit des cellules LSD NiMH AA/AAA avec des programmes de chargeur intelligents correspondants utilisant une terminaison dV/0dV et dT/dt à baie indépendante, une charge de maintenance douce et des minuteries par cellule. Partagez votre temps de charge cible, le nombre de baies et votre objectif de coût et nous alignerons la cellule et le chargeur afin que la durée de vie nominale soit atteinte dans la maison.
