Der Abgleich ist das aktive Gegenstück zur Zellenselektion: Er verringert die Ladungsdivergenz, die eine serielle Fehlpaarung erzeugt (Paper 29), sodass die Zellen gemeinsam die Vollladung erreichen und das Ladegerät beenden kann, ohne Nachzügler zu opfern oder die Führungszellen zu misshandeln. Der NiMH-Abgleich unterscheidet sich in einem entscheidenden Punkt vom Lithium-Abgleich – Überladestrom wird durch interne Rekombination verbraucht statt gespeichert, was der Chemie eine begrenzte selbstangleichende Tendenz verleiht, die ein Entwickler nutzen, aber nicht überbewerten darf. Diese Arbeit vergleicht den passiven und aktiven Abgleich sowie einen dritten, NiMH-spezifischen Ansatz – die Ladeprofilformung – und erläutert, wie der Abgleich zu dimensionieren und zu takten ist, damit er mit der Rekombinationschemie zusammenwirkt und nicht gegen sie.
In Lithium-Packs ist der Abgleich unverzichtbar, weil jede Überladung unsicher ist; beim NiMH tolerieren die überdimensionierte Negativplatte und die Rekombinationsschleife eine begrenzte Überladung, und die Führungszelle „absorbiert“ nach Erreichen der Füllung den weiteren Strom effektiv als Wärme, während die Nachzügler aufschließen – ein rudimentärer, passiver Selbstabgleichsmechanismus. Deshalb lassen sich einfache NiMH-Packs ganz ohne Balancer seriell laden: Die kontrollierte Überladung der Führungszellen ist genau der Weg, auf dem die Nachzügler gefüllt werden.
Der Preis ist genau der Überladeverschleiß der Papers 21 bis 23, lokalisiert in den Führungszellen; der ingenieurmäßige Abgleich zielt darauf ab, Nachzügler zu füllen und dabei diese erzwungene Überladung der Führungszellen zu minimieren – zusätzliche Hardware gegen längere Pack-Lebensdauer und einen saubereren Ladeabschluss getauscht.
Beim passiven Abgleich wird ein Widerstand zu den höchsten Zellen zugeschaltet, um einen Teil des Stroms abzuleiten (oder sie während der Ruhephasen zu entladen), sodass die Führungszellen nahe der Füllung gehalten werden, während der Strom weiter zu den Nachzüglern fließt; er ist einfach und kostengünstig, dissipiert Energie jedoch als Wärme – unangenehm in einem Pack, das ohnehin schon Ladewärme managt – und ist langsam, da praktische Ableitströme relativ zum Ladestrom klein sind. Am besten funktioniert er bei den niedrigen Strömen des Endbands oder während Ruhephasen und nicht gegen eine 1C-Schnellladung.
Beim NiMH ist der passive Abgleich als Angleich am Ladeende und in Ruhephasen am effektivsten: Wenn der Strom nahe der Füllung zurückgenommen wird, werden bescheidene Ableitströme mit dem Ladestrom vergleichbar und können die Führungszellen tatsächlich halten, während die Nachzügler fertigstellen – ein natürlicher Einklang mit einem mehrstufigen Profil.
Aktive Balancer transportieren Energie von höheren zu niedrigeren Zellen (Kondensator-, Induktivitäts- oder Transformator-Topologien) mit weniger Abwärme und gleichen schneller sowie bei höheren effektiven Strömen an; sie eignen sich für große, hochwertige Traktions- und Mobilitäts-Packs, bei denen Pack-Lebensdauer und Energieeffizienz die Kosten rechtfertigen. Während des Ladens entnehmen sie den Führungszellen fortlaufend Überschuss und liefern ihn an die Nachzügler, wobei die Kette straff gehalten wird, sodass alle Zellen gemeinsam ihren Peak erreichen und das -delta-V des Packs seine Klarheit zurückerhält (Paper 29).
Ihre Regelung muss mit der flachen OCV des NiMH in Einklang gebracht werden (Paper 16): Da die Spannung den SOC während der mittleren Ladung kaum preisgibt, beruhen Entscheidungen des aktiven Abgleichs am besten auf dem Verhalten am Ladeende, Coulomb-Zählern oder der relativen Peak-Zeit und nicht auf Spannungsdifferenzen in der mittleren Ladung, die stattdessen vor allem Widerstands- und Temperaturfehlpaarungen widerspiegeln.
Ein dritter, NiMH-spezifischer Ansatz gleicht über das Ladeprofil selbst an: Pulsladen mit Ruhephasen lässt Führungszellen relaxieren und sich durch Rekombination teilweise selbstentladen, während Nachzügler bei den folgenden Pulsen weiter aufnehmen (Paper 13); negative Reflex-Pulse entladen kurz die gesamte Kette, wobei die Führungszellen relativ mehr abgeben (Paper 14); und ein frühes Beenden der Schnelladung mit anschließendem Fertigladen bei niedrigem Strom gibt der rekombinationsbasierten Selbstangleichung Zeit, die Zellen mit minimalem Stress zusammenzuziehen. Diese Methoden verringern die Divergenz ohne leistungselektronische Hardware pro Zelle.
Die Ladeprofilformung kann große Fehlpaarungen nicht korrigieren und wird am besten mit einer engen Eingangsselektion kombiniert; sie ist jedoch im Kern kostenlos und der Grund, warum ein gut gestaltetes mehrstufiges/Puls-Profil sowohl Gas managt als auch teilweise angleicht.
Der erforderliche Abgleichstrom ergibt sich aus der erwarteten Divergenz pro Zyklus: Schätzen Sie die Amperestunden-Streuung, die sich zwischen den Angleichgelegenheiten ansammelt, und dimensionieren Sie Ableit-/Transferstrom und Angleichfenster so, dass diese abgebaut wird; konzentrieren Sie die Aktion auf das Ladeende und die Ruhephasen, wo der NiMH am effizientesten angleicht. Die Regelung sollte der Heißeste-Zelle- und Erste-volle-Logik der Papers 28 bis 29 folgen, den Abgleich einer defekten Zelle vermeiden und die Restdivergenz als Gesundheitskennwert protokollieren.
Die erste Abbildung vergleicht, wie passive, aktive und profilformende Ansätze divergierende SOC zusammenziehen; die zweite sequenziert eine kombinierte Strategie aus enger Selektion, geformter Ladung und aktivem Angleich im oberen Band.
Spezifizieren Sie die Selektionsklasse, Abgleichstopologie und -strom, die SOC-Grundlage für Entscheidungen (Verhalten am Ladeende statt flacher OCV in der mittleren Ladung) sowie das Zusammenspiel mit Abschaltung und Thermomanagement; validieren Sie an absichtlich gealterten, fehlgepaarten Ketten, um zu zeigen, dass die Führungszellen innerhalb der Überlade- und Temperaturgrenzen bleiben, während die Nachzügler die Füllung erreichen. Weijiang liefert gematchte Sätze und die zur Dimensionierung des Abgleichs nötigen Zellverhaltensdaten und unterstützt sowohl einfache selbstangleichende Verbraucher-Packs als auch aktiv abgeglichene Mobilitäts-Packs. Der nächste Teil der Serie verlässt Zelle und Pack, um zu untersuchen, wie sich das Laden in den großen Anwendungsbereichen unterscheidet.
Weijiang Power entwirft und fertigt NiMH-Zellen, abgeglichene Packs und ladebereite Konfigurationen für Verbraucher-, Industrie-, Medizin- und Mobilitätskunden und unterstützt Partner mit Beratung zu Ladeprotokollen, IEC-61951-2-Leistungsdateien, IEC-62133-1-Sicherheitsnachweisen und der Co-Validierung von Ladegeräten. Nennen Sie Zellformat, Ladestrom, thermischen Rahmen und Zyklenziel, dann legen unsere Ingenieure eine Zell-Lade-Kombination aus, die sowohl Laufzeit als auch Lebensdauer schützt. Die Palette finden Sie auf der Produktseite.
