급속 충전을 종료하는 것이 충전의 끝은 아니다. -ΔV 정점에서 멈춘 NiMH 셀은 만충에 가깝지만 완벽하게 만충인 경우는 드물며, 전류가 제거되는 순간 자가방전을 시작한다. 따라서 충전기는 충전을 완료하기 위해 전류를 낮춘 보충 충전을, 그리고 그 상태를 유지하기 위해 유지보수 체계를 추가하는데, 겉보기에 부드러운 이 마무리 단계에서 많은 배터리가 조용히 망가진다. 만충 셀에 흐르는 작은 연속 전류조차 연속 과충전이기 때문이다. 본 고는 보충 충전, 세류 충전, 유지보수를 구분하고 셀이 견딜 수 있는 전류와 시간을 정량화하며, 긴 사용 수명을 위해 펄스 유지보수가 일정한 세류 충전보다 나은 이유를 설명한다.
-ΔV 또는 변곡점에서의 급속 종료는 재결합 구간의 가장 뜨거운 부분을 피하기 위해 일부러 약간 일찍 멈추며, 1C 또는 C/2에서 셀은 여전히 만충 용량에 비해 몇 퍼센트 부족할 수 있다. bq2002 계열 IC는 «만충 용량에 도달하기 전에 종료되는 경향이 있는» 화학계를 위해 정확히 선택 가능한 보충 충전을 제공한다. 급속 충전이 끝난 후, 지속적인 고전류 과충전 없이 마지막 퍼센트를 채우기 위해 선택된 기간 동안 낮은 속도로 충전이 계속된다.
총 과충전이 작게 유지되도록 보충 충전 전류와 시간은 제한된다. 이는 끝이 정해져 있고 타이머로 종료되는 단계이지 무한한 테이퍼가 아니며, 그 목적은 셀을 무기한 만충으로 유지하는 것이 아니라 셀 간 전하를 균등하게 하고 마지막 몇 퍼센트를 채우는 것이다.
이미 만충인 셀에 흐르는 일정한 세류 전류는 전부 산소 재결합 회로에서 소비되어 열로 바뀐다. 지속되면 음극을 영구적인 산화 상태에 머물게 하고 전해액 고갈과 부식을 가속하며 수소 저장 합금의 촉매 활성을 저하시켜 사용 수명에 걸쳐 내압이 상승한다. Panasonic 충전 매뉴얼은 과도한 세류 충전이 열화를 일으키고 가장 덜 선호되는 방식이라고 명확히 밝히며, 사용하더라도 약 0,033C~0,05C로 약 20시간 이하로 제한해야 한다.
이 수치들은 작은 셀의 재결합 용량을 나타낸다. C/20 부근의 전류는 누적 손상 없이 재결합될 수 있는 한계에 있으며, 그 경우에도 제한된 시간 동안만 가능하고, 그 이후에는 «영원히 만충» 전략으로 계속하기보다 충전이 멈춰야 한다.
펄스 유지보수는 연속 전류를 긴 휴지로 구분된 짧은 충전 펄스로 대체하며, 평균 전류가 연속 재결합을 강제하기보다 셀의 자가방전을 상쇄하도록 크기를 정한다. bq2002 류 IC는 바로 이 이유로 선택 가능한 펄스 세류 속도를 제공한다. 충전기는 펄스 사이에 전극과 기체 평형에 회복 시간을 주면서 셀을 만충에 가깝게 유지할 수 있어, 시간 평균 과충전과 발열을 크게 줄인다.
펄스 유지보수를 설계한다는 것은 유지 온도에서 자가방전 전류를 추정하고(따뜻하면 높고 서늘하면 낮음) 순 암페어시가 이를 균형 맞추도록 듀티 사이클을 설정하는 것으로, 셀은 대부분의 시간을 개방 회로에서 보낸다. 재결합이 지속적이 아니라 간헐적이므로 동일한 피크값의 일정 전류보다 훨씬 부드럽다.
즉시 사용하기 위해 셀을 100퍼센트로 유지하는 것은 항상 준비된 기기의 정당한 목표이지만 가장 스트레스가 큰 장기 상태다. 보관할 셀의 경우 부분 충전 상태(흔히 약 30~40퍼센트로 인용됨)로 충전, 사용 또는 보관하고 다음 이벤트 전에 충전 또는 방전 후 냉각시키는 것이 모범 사례이다. 따라서 충전기 설계는 «바로 사용하려고 충전기에 유지»하는 것과 유지보수 전류가 전혀 필요 없는 «보관 준비»를 구분해야 한다.
저자기방전 셀은 적극적 유지보수의 근거를 약화시킨다. 현대 LSD NiMH 셀은 한 달에 약 1퍼센트만 손실되므로(소비자 시리즈의 Paper az02), 전하를 유지하는 데 필요한 평균 전류는 매우 작고, 이미 최소화된 자가방전을 보상하기 위해 과충전하는 것은 역효과를 낸다.
일부 분석기는 전압 강하(이른바 메모리 효과)에 대응하고 노화된 셀을 재조정하기 위해 주기적으로 셀을 방전하고 재충전한다. 가이드는 불필요한 심방전마다 그 자체가 마모이므로 매 사이클이 아니라 여러 사이클마다 가끔 길들이기나 리프레시를 할 것을 제안한다. 유지보수 로직은 작고 빈번한 펄스인 자가방전 보상을 의도적이고 드문 완전 방전/충전인 재조정과 혼동해서는 안 된다.
첫 번째 그림은 보충 충전, 연속 세류 충전, 펄스 유지보수의 전류 파형을 대비하고, 두 번째 그림은 각 전략의 평균 과충전 부담을 쌓아 보여주어, 일정한 세류 충전이 펄스 유지보수가 대부분 피하는 손상을 축적하는 이유를 보여준다.
완전한 사양은 보충 충전 전류와 타이머 한도, 유지보수 모드(펄스 선호), 온도 함수로서의 펄스 진폭과 듀티, C/20급/20시간 한도를 넘는 연속 전류 금지, 그리고 별도의 보관 권장 사항을 명시한다. 검증은 각 체계에서 셀을 가속 기간 유지하고 용량 유지율, 내부 저항, 내압 거동을 비교하여 유지보수 전략이 재결합을 유도하는 것이 아니라 자가방전을 보상하고 있음을 입증한다.
Weijiang은 각 등급에 대해 자가방전과 재결합 제한 유지보수 전류를 특성화하여 파트너가 데이터에서 펄스 듀티를 정할 수 있게 한다. 급속 충전부터 유지보수까지 전체 시퀀스가 규정되면, 마지막 종료 논문은 이 기준들이 단일 충전 관리 상태 머신과 그 실리콘 구현에 어떻게 통합되는지 보여준다.
Weijiang Power는 소비자, 산업, 의료 및 모빌리티 고객을 위해 니켈-수소 셀, 매칭 팩과 충전 준비 구성을 설계·제조하며, 충전 프로토콜 지침, IEC 61951-2 성능 파일, IEC 62133-1 안전 근거, 충전기 공동 검증으로 파트너를 지원한다. 셀 형식, 충전율, 열적 범위, 사이클 목표를 알려주시면 당사 엔지니어가 사용 시간과 수명을 모두 보호하는 셀-충전 조합을 규정할 것이다. 제품 페이지에서 제품군을 확인하시기 바란다.
