يشكّل الجهد والمقاومة الداخلية وتوليد الحرارة ودرجة الحرارة حلقة مغلقة في خلية NiMH قيد الشحن: يولّد التيار والمقاومة حرارة، وتغيّر الحرارة المقاومة وجهود الأقطاب، وتغيّر هذه التغييرات الجهد وقبول الشحن، ويغيّر القبول المتغيّر مقدار ما يتحول من التيار إلى حرارة. إن النموذج الذي يعالج الكهرباء والحرارة بشكل منفصل يفوّت التغذية الراجعة الأكثر أهمية في الشحن السريع. تبني هذه المقالة نموذجًا كهروحراريًا مقترنًا – دارة مكافئة معتمدة على درجة الحرارة للجهد، وشبكة حرارية مجمّعة لدرجة الحرارة، والاقتران ثنائي الاتجاه بينهما – وتبيّن كيف يتنبأ بمسارات الشحن، ويحدد أبعاد التبريد والتيار، ويقيس هامش الأمان تجاه الحدود الحرارية قبل إساءة معاملة نموذج أولي واحد.
النموذج الفرعي الكهربائي هو دارة مكافئة: مقاومة أومية وكتلة استقطاب RC واحدة أو اثنتان على التوالي مع جهد توازن معتمد على حالة الشحن ودرجة الحرارة. تُخزَّن المعاملات المحددة من اختبارات النبض على شبكة من حالة الشحن ودرجة الحرارة – طرق المقالة 17 – كأسطح استعلام، بحيث يعيد النموذج إنتاج كيف تُظهر الخلية الباردة مقاومة أكبر وذروة جهد أعلى، والخلية الدافئة العكس. والأهم أن المعاملات تحمل الاعتماد على درجة الحرارة، وهي نقطة اقتران النصف الكهربائي بالنصف الحراري.
حتى نموذج RC واحد يلتقط معظم الجهد الديناميكي؛ وتحسّن RC ثانية السلوك على مقياس الانتشار، ذي الصلة بالنبضات الطويلة وبتقدير متى يبدأ تطور الأكسجين عند تيار مُعطى.
يطبّق النموذج الفرعي الحراري توازن الطاقة من المقالة 4: توليد الحرارة هو مجموع حرارة I-تربيع-R والاستقطاب (تُحسب الآن من مقاومات وتيارات نموذج الدارة المكافئة)، والحدّ الإنتروبي القابل للانعكاس المُجدول مقابل حالة الشحن، وحرارة إعادة التركيب التي تُفعَّل بعد ركبة بدء الأكسجين. تعمل سعة مجمّعة ومقاومة حرارية تجاه المحيط (أو شبكة متعددة العقد لحزمة) على نشر درجة الحرارة؛ وتأتي المعاملات من كتلة الخلية والحرارة النوعية ومنحنى تبريد مُقاس.
إن تمثيل حرارة إعادة التركيب كحدّ يتحكم فيه حالة الشحن هو خيار النمذجة المحوري لـ NiMH، لأنه يعيد إنتاج الانعطاف الحراري لنهاية الشحن الذي لا يستطيع نموذج مقاومي بحت تقديمه – الانعطاف نفسه الذي يراقبه مُنهي dT/dt.
يسير الاقتران في الاتجاهين: تغذّي خسائر المقاومة وإعادة التركيب للنموذج الكهربائي النموذج الحراري كمصادر، بينما تُعاد تغذية درجة حرارة النموذج الحراري إلى أسطح معاملات نموذج الدارة المكافئة وإلى نموذج قبول/كفاءة الشحن. إن حلّ الاثنين معًا عند كل خطوة زمنية يعيد إنتاج ظواهر مرصودة تفوتها النماذج المفصولة – ذروة الجهد المنكمشة للخلية الدافئة، ودرجة حرارة نهاية الشحن المتسارعة، والتغذية الراجعة الموجبة التي تجعل خلية محاصرة حراريًا تتباعد.
يكشف أيضًا هامش الاستقرار: لا يكون ملف الشحن آمنًا حراريًا إلا إذا وقع توازن النظام المقترن عند التيار المقترح تحت حدّ درجة الحرارة المطلق بهامش؛ وإذا كان توليد الحرارة يرتفع مع درجة الحرارة أسرع مما يمكن للتبريد إزالته، يتنبأ النموذج بالتباعد قبل المخاطرة بالعتاد.
يعكس متحكّم تنبؤي النموذج: بالنظر إلى زمن شحن مستهدف ودرجة حرارة خلية قصوى، يبحث عن أكبر مسار تيار تبقى درجة حرارته المحاكاة ووكيل الضغط وجهده داخل الحدود – ما ينتج ملفًا متعدد المراحل قائمًا على النموذج من النوع الذي تدعو إليه أبحاث الشحن الأمثل (طُوّر في مجموعة الحدود). مقارنةً بجدول تخفيض ثابت، يُشحن التخطيط القائم على النموذج أسرع عندما تكون الخلية باردة وقوية، ويتراجع بدقة عندما يتنبأ النموذج المقترن بالانعطاف الحراري.
يدعم النموذج نفسه تصميم الحزم: تكشف الشبكات الحرارية متعددة العقد الخلية الداخلية الأكثر سخونة وتدفق الهواء أو التوصيل اللازمين لإبقائها داخل الحدود، مغذّيةً مباشرة مقالات إدارة الحرارة في مجموعة الحزم.
يسير التحديد عبر اختبارات نبض وحرارة مضبوطة عبر فضاء حالة الشحن–درجة الحرارة–التيار، بملاءمة معاملات نموذج الدارة المكافئة والسعة الحرارية والمقاومة الحرارية، ثم التحقق مقابل شحنات كاملة مستقلة في شروط محتجَزة – يجب أن يتنبأ النموذج بشحن 0.7C لم يُرَ من معاملات حُددت بمعدلات أخرى. تكمّل مراجعات النمذجة الحرارية بتعلّم الآلة النموذج الفيزيائي بشكل متزايد بتصحيح متبقٍّ قائم على البيانات، لكن النواة الفيزيائية هي ما يتيح للنموذج الاستقراء الآمن وراء بيانات تدريبه.
تُرسم الشكل الأول بنية النموذج المقترن ثنائي الاتجاه؛ ويقارن الثاني مسارات الجهد/درجة الحرارة المقاسة والمتنبأ بها، وهي أدلة التحقق المطلوبة قبل السماح للنموذج بتحديد التيار.
إن النموذج الكهروحراري المفيد يوفّر أسطح المعاملات، وبوابة بدء الأكسجين/حرارة إعادة التركيب، ودرجة حرارة أسوأ حالة المتنبأ بها لكل ملف مرشّح، وحدود ثقة تعكس عدم يقين المعاملات. حدوده صادقة: يتنبأ بسلوك الخلية المتوسط بدل النقاط الساخنة الموضعية، ويُمثَّل الضغط بشكل غير مباشر ما لم تُضَف نموذج فرعي لتوازن الغاز (المقالة 3). ضمن هذه الحدود، يحوّل تصميم الشحن السريع من المحاولة والخطأ إلى هندسة تقودها المحاكاة.
تدعم Weijiang الشركاء القائمين على النماذج ببيانات النبض والحرارة والقبول اللازمة لتحديد المعاملات. تسأل المقالة التالية عن قدر التفصيل الفيزيائي الذي يحتاجه نموذج الشحن فعلًا، مقارنةً بين نهجي الدارة المكافئة والنمذجة الكهروكيميائية.
Weijiang Power تصمّم وتصنّع خلايا هيدريد معدن النيكل، حزمًا مطابقة وتكوينات جاهزة للشحن لعملاء الاستهلاك والصناعة والطب والتنقل، وتدعم الشركاء بإرشادات بروتوكول الشحن، وملفات الأداء IEC 61951-2، وأدلة السلامة IEC 62133-1 والتحقق المشترك من الشواحن. زوّدنا بشكل الخلية ومعدل الشحن والنطاق الحراري وهدف الدورات، وسيحدد مهندسونا تركيبة خلية وشحن تحمي كلًا من زمن التشغيل والعمر الافتراضي. راجع المجموعة على صفحة المنتجات.
