충전 제어기는 밀리볼트와 1도의 몇 분의 일을 바탕으로 결정하므로, 그 측정은 감시하는 현상보다 정확해야 합니다. 열악한 전류 측정은 쿨롱 계수와 전류 모드 제어를 훼손하고; 잘못 배치되거나 조절이 미흡한 서미스터는 dT/dt를 잡음으로 바꾸며; 커넥터의 접촉 저항을 셀 거동으로 오인하면 거짓 종료를 일으킵니다. 본 논문은 모든 NiMH 충전기가 의존하는 두 개의 측정 체인 – 전류 측정과 NTC 온도 측정 – 을 설계하며, 부품 선택, 연결 토폴로지, 필터링, 고장 검출을 아우르고, 측정 무결성이 종료 신뢰성과 충전 정확도에 직접 전파되는 방식을 보여줍니다.
충전 전류는 가장 흔히 저값 직렬 분로 저항 양단의 전압으로 측정되며, 측정 분해능과 I-제곱-R 손실의 균형을 맞추도록 선택됩니다. 증폭된 신호가 증폭기 오프셋과 ADC 잡음을 넘을 만큼 크고, 전력을 낭비하거나 열을 더하지 않을 만큼 작습니다. 온도 계수가 낮은 정밀 합금 저항은 충전기가 따뜻해져도 판독을 안정적으로 유지하는데, 그렇지 않으면 자가발열 드리프트가 전류 변화로 보일 수 있기 때문입니다.
분로는 제어기가 전류를 명령하는 전력 경로(실제 배터리 전류를 위해 배터리 쪽)에 위치하며, 그 전압은 디지털화 전에 전류 감지 증폭기나 전용 차동 ADC 채널로 증폭됩니다. 결과 대역폭은 펄스/PWM 성분을 초과해야 펄스 및 다단 프로필이 충실하게 측정됩니다.
접촉 및 트레이스 저항은 측정에 절대 나타나면 안 됩니다. 감지 전압은 분로 패드에서 직접 별도의 켈빈 쌍으로 취하고, -delta-V를 위한 배터리 전압은 레귤레이터 출력이 아닌 셀 단자나 팩 커넥터에서 감지하여 홀더 접촉 저항을 배제합니다. 스프링 접점이 있는 소비자 홀더에서 켈빈 감지를 하지 않으면 접촉 드리프트가 증가하는 내부 저항이나 전압 피크로 위장합니다 – 논문 6에서 지적한 거짓 트립 메커니즘.
좋은 방식은 신호 및 전력 리턴에 성형 접지를 사용하고, 감지 트레이스를 스위칭 전력 루프(논문 36)에서 분리하며, 그렇지 않으면 저주파 충전 측정으로 혼입될 PWM 공통 모드 과도 현상을 방지합니다.
음의 온도 계수 서미스터는 셀 온도를 저항으로 변환하며, 보통 안정적인 기준에서 여기되는 분배기에 있습니다. 공칭 저항(흔히 25 °C에서 10 k)과 베타가 냉간에서 열간 충전 창에 걸쳐 ADC 범위에 맞고, 그 소산 상수는 여기 전류를 제한하거나 분배기를 듀티 사이클로 동작시켜 자가발열을 무시할 수 있게 유지해야 합니다. dT/dt 미분이 모든 오차를 증폭시키므로 베타 허용 오차가 좁은 정밀 등급 NTC가 보장됩니다.
분배기는 냉간, 열간, 개방/단락 조건이 구분 가능한 전압을 생성하도록 설계됩니다. 개방된 NTC는 견고한 설계가 냉간으로 오독하기보다 «급속 충전 금지»로 취급하는 극단값으로 읽히고, 단락된 NTC도 마찬가지로 고장을 냅니다 – 논문 12가 요구하는 센서 무결성 게이트.
서미스터는 셀에 열적으로 결합되어야 합니다 – 셀 캔에 클립으로 고정하거나, 팩의 가장 뜨거운 내부 셀에 접착하거나, 홀더 접점에 통합 – 그리고 충전기 자체의 스위처와 분로 저항 열로부터 열적으로 격리되어야 하며, 그렇지 않으면 충전기가 스스로를 측정합니다. 다중 셀 팩에서 센서는 기하학적으로 가장 뜨거운 셀(논문 28)을 커버하고, 구배가 큰 곳에서는 여러 NTC를 사용합니다; 기계적 스프링 힘과 열전도 결합이 판독이 에어 갭이 아닌 셀을 추적하게 합니다.
배치는 최악의 경우 충전 중 NTC 판독을 셀에 계장된 열전대와 비교하여 검증하고, 1 °C/분 dT/dt 결정이 정확하게 유지될 만큼 지연과 오프셋이 작음을 확인합니다.
두 체인 모두 기반 현상의 대역폭으로 필터링됩니다 – -delta-V를 위한 전압은 스위칭 리플을 거부하면서 밀리볼트 피크를 보존하도록 가볍게 필터링되고; 온도는 미분 전에 슬라이딩 창에서 필터링되어 기울기가 잡음이 아닌 재결합을 반영합니다. 샘플링은 PWM 에지에서 멀리 동기화되고, 제어기는 다중 샘플 확인을 요구합니다(논문 6/7). 캘리브레이션은 생산 시 증폭기 오프셋과 NTC 오프셋을 다듬어 부품 공차를 측정된 정확도로 전환합니다.
첫 번째 그림은 물리량에서 결정까지 전류 및 온도 측정 체인을 도식화하고; 두 번째는 배치 오차와 잡음이 그렇지 않으면 깨끗한 dT/dt 신호를 어떻게 훼손하는지 보여주어 조절 설계의 동기를 부여합니다.
검증은 알려진 전류와 온도를 주입하고, 개방/단락 센서 고장을 시험하며, PWM 리플과 접촉 저항 스텝의 거부를 확인하고, 온도에 걸쳐 기준 계측에 대해 -delta-V/dT/dt 결정을 검증합니다. Weijiang은 NTC 배치와 검증을 돕기 위해 셀 열 시정수와 표면 온도 거동을 제공합니다. 다음 논문은 측정 정확도에서 그 비용인 에너지로 전환합니다 – 충전기 효율, 대기 전력과 에너지 효율 규제.
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