Les outils électroportatifs sans fil ont été pendant des décennies une application phare du NiMH et utilisent encore des packs nickel là où la robustesse, la tolérance aux abus et le coût comptent. Ils posent un problème de charge particulier : les packs se déchargent à très haut courant sous charge, les utilisateurs attendent un pack déchargé de retour en service dans l'heure, et les packs « en bâton » denses qui tiennent dans un manche d'outil sont thermiquement limités – exactement les conditions où la discipline de charge rapide est la plus durement éprouvée. Cet article examine la charge des packs d'outils NiMH haut débit, le profil de charge rapide en moins d'une heure et son plafond thermique/de pression, la communication chargeur-vers-pack, et les considérations d'ingénierie de la transition NiMH-vers-lithium des packs d'outils, où les différences de régime de charge (Article 15) sont décisives.
Un moteur d'outil appelle des courants grands et pulsés ; la conception de cellule qui les fournit – électrodes minces, grande surface, bonne conductivité – est aussi relativement bien adaptée pour accepter un courant de charge élevé, puisque les mêmes propriétés de transport régissent les deux sens. Les grades NiMH haut débit ont par conséquent des courants de charge rapide admissibles plus élevés que les cellules optimisées en énergie, bien que les plafonds de recombinaison d'oxygène et thermiques des Articles 3 et 4 lient encore : la capacité de décharge ne supprime pas les contraintes de gaz et de chaleur en fin de charge.
Une décharge intense laisse aussi les packs chauds à l'insertion ; charger un pack tout juste sorti d'une charge lourde part d'une température élevée où le -delta-V est faible et le risque de corrosion élevé (Article 27), le chargeur doit donc mesurer la température du pack et attendre ou déclasser plutôt que de charger rapidement un pack chaud.
Un remplissage en une heure ou mieux implique un courant proche de 1C ou au-dessus, qui n'est faisable pour des cellules haut débit qu'avec la panoplie complète de terminaison, un contrôle thermique agressif et un profil multi-étages qui utilise le haut courant dans la bande de charge en vrac bénigne et descend après le genou de l'oxygène (Article 2). Les chargeurs d'outils combinent couramment le -delta-V avec une forte détection dT/dt et des coupures absolues serrées, car le pack dense et le boîtier plastique offrent un refroidissement limité et la hausse de température en fin de charge est raide.
L'allégation de vitesse du chargeur doit être évaluée au regard de la température de cellule atteinte et de la durée de vie en cycles qui en résulte (Article 24) : un chargeur « 15 minutes » impose une pénalité de vie mesurable par rapport à une charge d'une heure, et la conception du produit devrait rendre ce compromis explicite plutôt que de présenter la vitesse de pointe comme gratuite.
Les packs d'outils sont des chaînes denses dans des boîtiers étroits, les cellules intérieures étant mal couplées à l'ambiante (Article 28) ; après une décharge dure comme après une charge rapide elles portent une chaleur substantielle. Les chargeurs robustes placent un capteur de température qui touche le pack, détectent un pack inséré chaud et retardent la charge rapide, déclassent le courant à partir de la température du pack, et certaines conceptions utilisent les propres capteurs thermiques du pack via les contacts outil/chargeur ; le flux d'air ou les berceaux conducteurs améliorent le chemin thermique. Sans cela, le chargeur le plus rapide est celui qui « cuit » les cellules centrales à chaque cycle.
Le déséquilibre de série (Article 29) est amplifié par le cyclage haut débit et la chaleur, donc des cellules haut débit appairées et, sur les packs premium, une mesure de température par cellule protègent contre la surcharge de la cellule en tête que le haut courant rend plus sévère.
Les systèmes d'outils avancés ajoutent un contact de données ou une identification 1-Wire/EEPROM afin que le pack indique au chargeur sa chimie, sa capacité, son nombre de cellules et sa température ; cela empêche qu'un profil de chargeur NiMH soit appliqué à un pack lithium et inversement – critique quand les gammes couvrent plusieurs chimies – et permet un courant spécifique à la capacité et le comptage de cycles. Même sans ID numérique, le détrompage mécanique et les contacts de température encodent l'information essentielle ; les conceptions universelles « un chargeur pour chaque pack » sont par nature compromises.
La machine à états du chargeur combine attente pack chaud, identification, charge rapide déclassée, terminaison multi-critères et refroidissement avant libération, si bien qu'un pack n'est déclaré « prêt » que lorsqu'il est à la fois chargé et assez frais pour fournir la pleine puissance de pointe.
La plupart des nouvelles conceptions d'outils sont passées au lithium-ion pour la densité d'énergie et le poids ; l'implication pour le système de charge est l'inversion de régime de l'Article 15 – le lithium exige un contrôle précis de tension CC-CV là où le NiMH exige un contrôle de courant avec terminaison –, donc une plateforme couvrant les deux nécessite des chemins de puissance et de contrôle spécifiques à la chimie, choisis par une identification fiable. Le NiMH reste compétitif là où une robustesse extrême, un stockage simple, la tolérance à la charge partielle et une moindre sensibilité aux chocs sont valorisés, en particulier dans les outils d'entrée de gamme et de milieux difficiles.
La première figure profile une charge de pack d'outil avec attente à chaud et courant étagé ; la seconde compare les contraintes de conception de charge du NiMH haut débit par phase, clarifiant où l'effort de charge rapide doit se concentrer.
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