تُشحن خلية واحدة في صينية مفتوحة يحيط بها الهواء من كل جانب؛ أما الحزمة فتُشحن داخل حجم مقيّد حيث لا تستطيع الخلايا الداخلية التخلص من الحرارة بسهولة الخلايا السطحية، وحيث يمكن لخلية ساخنة واحدة أن تغيّر سلوك السلسلة بأكملها. لذا فإن الإدارة الحرارية على مستوى الحزمة شرط مسبق للشحن السريع لـ NiMH متعدد الخلايا، وليست إضافة لاحقة. تغطي هذه الورقة التصميم الحراري لحزمة NiMH أثناء الشحن – كيف تُولَّد الحرارة وتُوزَّع، وكيف يجب ترتيب مسارات التوصيل وتدفق الهواء، وأين يجب أن توضع مجسات الحرارة وكم يلزم منها، ولماذا يجب أن يُحكم تيار الشحن دائمًا بالخلية الأكثر سخونة لا المتوسطة – لإبقاء كل خلية داخل النطاق الذي تحدده أوراق الخلية المفردة.
داخل الحزمة تتباين مصادر الحرارة: الخلايا الداخلية لديها مقاومة حرارية أعلى للجو وتعمل أسخن من خلايا الحافة؛ والخلايا ذات المقاومة الداخلية الأعلى قليلًا تولّد مزيدًا من حرارة I-تربيع-R؛ وأول الخلايا بلوغًا للشحن الكامل تدخل في إعادة اتحاد ناشرة للحرارة بينما لا تزال خلايا أخرى تقبل الشحن، فتُركّز الحرارة في المواضع الأكثر تقدمًا بالفعل. لذا تنشأ تدرجات حرارية وتحتد عبر نطاق نهاية الشحن حتى بين خلايا مُطابقة اسميًا.
إن «درجة حرارة الحزمة» المجمّعة تحجب هذه التدرجات؛ يجب أن يفكّر التصميم في حقل الحرارة المكاني، الذي يمكن لشبكة كهروحرارية متعددة العقد (Paper 18) أن تتنبأ به من الهندسة والخسائر قبل صنع النموذج الأولي.
يجب ترتيب الخلايا بحيث يكون لكل منها مسار محدد للهروب من الحرارة: حوامل أو قوالب موصلة حراريًا تربط الخلايا بهيكل أو جدار خارجي، وأُطر حاملة معدنية تنشر الحرارة، وتجنّب رصّات داخلية معزولة بالكامل بلا مسار للخروج. الخلايا الأسطوانية ذات التلامس الوثيق توصّل الحرارة بين الجارات – مفيد للنشر، لكنه قادر على بث نقطة ساخنة – لذا فإن التباعد وموصلية الحوامل وضغط التلامس متغيرات تصميمية ذات أثر حقيقي على درجة الحرارة القصوى أثناء الشحن.
بالنسبة للحزم عالية المعدل، تحوّل مادة الواجهة الحرارية إلى صفيحة ناشرة أو جدار العلبة كامل المبيت إلى مشعاع؛ وتيار الشحن الذي يمكن إدامته يحدده في النهاية المقاومة الحرارية لهذه السلسلة تجاه الجو.
حيث يتوفر الحمل الحراري، يجب أن تتماشى قنوات التهوية مع اتجاه الطفو الطبيعي وتتجنب الجيوب الميتة؛ وتباعد الخلايا ليدور الهواء يتفوق على كتلة مكتظة للشحن السريع حتى مع عقاب حجمي متواضع. أما تدفق الهواء القسري أثناء الشحن فيسطّح التدرجات كثيرًا ويسمح بتيار أعلى، لكن على المتحكم معرفة حالة المروحة – فالمروحة المتوقفة أو المسدودة تغيّر المقاومة الحرارية، ويجب أن يخفض ملف الشحن قدرته إلى حالة انعدام تدفق الهواء بدل افتراض تبريد قد فشل.
كما أن تبديل المروحة يصنع شوائب dT/dt (Paper 7)، لذا يجب أن يستخدم الإنهاء الحراري قياسات مُرشّحة ويتجنب الخلط بين خطوة تبريد سببتها المروحة والحالة الآمنة.
يجب أن تقيس مجسات NTC الخلايا الأرجح سخونة – المواضع الهندسية الداخلية، الأقرب إلى مصدر حرارة خارجي، وحيث يُعرف الخلايا الأعلى مقاومة – وليس الخلايا الخارجية سهلة الوصول. لا يُقبل مجس واحد إلا للحزم الصغيرة شبه متساوية الحرارة؛ والحزم الأكبر تحتاج عدة مجسات، ويُحكم تيار الشحن والإنهاء بالقراءة القصوى: فالخلية الأسخن تضع حد إعادة الاتحاد والتقادم للسلسلة كلها، لأن التيار مشترك بين جميع الخلايا المتسلسلة.
الاقتران الميكانيكي الجيد (Paper 7) – مجس مُثبَّت أو ملصوق بعلبة خلية، لا بلوحة PCB – وفحص عطل المجس يُكملان تصميم الاستشعار؛ فالخلية الساخنة غير المقاسة هي السبب الكلاسيكي لحوادث فرط الشحن على مستوى الحزمة.
يجمع متحكم الحزمة بين الصورة الحرارية المكانية والصورة الكهربائية لكل خلية: خفض التيار بدءًا من الخلية الأسخن، وإنهاء السلسلة عندما تبلغ أول الخلايا معايير التوقف الصحيحة، واستخدام الموازنة (الأوراق التالية) لتقليل التشتت الذي يصنع الخلايا الساخنة. يُقابل الشكل الأول توزيعات الحرارة في حزمة غير مُدارة وأخرى مُدارة حراريًا؛ ويرتّب الثاني حلقة حوكمة الخلية الأسخن.
التنبؤ بالحقل بنموذج حراري، والتأكيد بشحنات نموذج أولي مزوّدة بمزدوجات حرارية عند أسوأ جو وتدفق هواء مسدود، والتحقق من عدم تجاوز أي خلية نطاق خلية مفردة، هو مكافئ الحزمة لتأهيل الخلية المفردة.
تدعم Weijiang متكاملي الحزم بإرشادات تباعد الخلايا والحرارة، وبيانات توليد حرارة الخلية المفردة لتعبئة نماذج الحزمة الحرارية، واختيار خلايا مُطابقة يقلل التشتت الأصلي الدافع للتدرجات. إن الحزمة السليمة حراريًا هي ما يتيح لتقنيات التسلسل متعدد الخلايا والموازنة في الورقتين التاليتين أن تعمل أصلًا، فالموازنة لا تستطيع إنقاذ خلية دفعتها الحرارة خارج نطاق شحنها الآمن.
Weijiang Power تصمّم وتصنّع خلايا نيكل-هيدريد المعدن وحزمًا مُطابقة وتكوينات جاهزة للشحن لعملاء الاستهلاك والصناعة والطب والتنقل، وتدعم الشركاء بإرشادات بروتوكول الشحن وملفات أداء IEC 61951-2 وأدلة سلامة IEC 62133-1 والتحقق المشترك من أجهزة الشحن. شاركنا تنسيق الخلية ومعدل الشحن والنطاق الحراري وهدف الدورات، وسيحدد مهندسونا تركيبة الخلية والشحن التي تحمي وقت التشغيل والعمر الافتراضي. اطّلع على المجموعة في صفحة المنتجات.
