सक्रिय संतुलन बनाम निष्क्रिय संतुलन

लिथियम बैटरी पैक ऐसे इंजन की तरह होते हैं जिनका रखरखाव नहीं होता;बीएमएसबिना संतुलन कार्य के, यह केवल एक डेटा संग्राहक है और इसे प्रबंधन प्रणाली नहीं माना जा सकता। सक्रिय और निष्क्रिय संतुलन, दोनों का उद्देश्य बैटरी पैक के भीतर विसंगतियों को दूर करना है, लेकिन उनके कार्यान्वयन सिद्धांत मौलिक रूप से भिन्न हैं।

स्पष्टता के लिए, यह लेख एल्गोरिदम के माध्यम से BMS द्वारा शुरू किए गए संतुलन को सक्रिय संतुलन के रूप में परिभाषित करता है, जबकि ऊर्जा क्षय के लिए प्रतिरोधकों का उपयोग करने वाले संतुलन को निष्क्रिय संतुलन कहा जाता है। सक्रिय संतुलन में ऊर्जा स्थानांतरण शामिल होता है, जबकि निष्क्रिय संतुलन में ऊर्जा क्षय शामिल होता है।

स्मार्ट बीएमएस

बुनियादी बैटरी पैक डिज़ाइन सिद्धांत

  • जब पहला सेल पूरी तरह चार्ज हो जाए तो चार्जिंग बंद कर देनी चाहिए।
  • जब पहला सेल समाप्त हो जाए तो डिस्चार्जिंग समाप्त हो जानी चाहिए।
  • कमजोर कोशिकाएं मजबूत कोशिकाओं की तुलना में तेजी से बूढ़ी होती हैं।
  • -सबसे कम चार्ज वाला सेल अंततः बैटरी पैक को सीमित कर देगा'इसकी उपयोग योग्य क्षमता (सबसे कमजोर कड़ी)
  • बैटरी पैक के भीतर सिस्टम तापमान प्रवणता, उच्च औसत तापमान पर संचालित सेलों को कमजोर बना देती है।
  • संतुलन के बिना, सबसे कमज़ोर और सबसे मज़बूत सेलों के बीच वोल्टेज का अंतर हर चार्ज और डिस्चार्ज चक्र के साथ बढ़ता जाता है। अंततः, एक सेल अधिकतम वोल्टेज के करीब पहुँच जाएगा जबकि दूसरा न्यूनतम वोल्टेज के करीब पहुँच जाएगा, जिससे पैक की चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता प्रभावित होगी।

समय के साथ कोशिकाओं के बेमेल होने तथा स्थापना के समय से बदलती तापमान स्थितियों के कारण, कोशिकाओं का संतुलन आवश्यक है।

 लिथियम-आयन बैटरियों में मुख्यतः दो प्रकार के बेमेल होते हैं: चार्जिंग बेमेल और क्षमता बेमेल। चार्जिंग बेमेल तब होता है जब समान क्षमता वाले सेलों का चार्ज धीरे-धीरे अलग-अलग होता है। क्षमता बेमेल तब होता है जब अलग-अलग प्रारंभिक क्षमता वाले सेलों का एक साथ उपयोग किया जाता है। हालाँकि, यदि सेलों का उत्पादन लगभग एक ही समय में समान निर्माण प्रक्रियाओं के साथ किया जाता है, तो वे आम तौर पर अच्छी तरह से मेल खाते हैं, लेकिन अज्ञात स्रोतों या महत्वपूर्ण निर्माण अंतर वाले सेलों के कारण भी बेमेल हो सकता है।

 

 

लाइफपो4

सक्रिय संतुलन बनाम निष्क्रिय संतुलन

1. उद्देश्य

बैटरी पैक में कई श्रृंखलाबद्ध सेल होते हैं, जिनके एक समान होने की संभावना कम होती है। संतुलन सुनिश्चित करता है कि सेल वोल्टेज विचलन अपेक्षित सीमा के भीतर रहे, जिससे समग्र उपयोगिता और नियंत्रणीयता बनी रहे, जिससे क्षति को रोका जा सके और बैटरी का जीवनकाल बढ़ाया जा सके।

2. डिज़ाइन तुलना

  •    निष्क्रिय संतुलन: आमतौर पर प्रतिरोधकों का उपयोग करके उच्च वोल्टेज वाले सेलों को डिस्चार्ज किया जाता है, जिससे अतिरिक्त ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। यह विधि अन्य सेलों के लिए चार्जिंग समय बढ़ा देती है, लेकिन इसकी दक्षता कम होती है।
  •    सक्रिय संतुलन: एक जटिल तकनीक जो चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों के दौरान कोशिकाओं के भीतर चार्ज को पुनर्वितरित करती है, चार्जिंग समय को कम करती है और डिस्चार्ज अवधि को बढ़ाती है। यह आमतौर पर डिस्चार्ज के दौरान नीचे संतुलन रणनीतियों और चार्जिंग के दौरान ऊपर संतुलन रणनीतियों का उपयोग करती है।
  •   फायदे और नुकसान की तुलना:  निष्क्रिय संतुलन सरल और सस्ता है, लेकिन कम कुशल है, क्योंकि यह ऊर्जा को ऊष्मा के रूप में बर्बाद करता है और इसका संतुलन प्रभाव धीमा होता है। सक्रिय संतुलन अधिक कुशल है, क्योंकि यह कोशिकाओं के बीच ऊर्जा का स्थानांतरण करता है, जिससे समग्र उपयोग दक्षता में सुधार होता है और संतुलन अधिक तेज़ी से प्राप्त होता है। हालाँकि, इसमें जटिल संरचनाएँ और उच्च लागत शामिल है, और इन प्रणालियों को समर्पित आईसी में एकीकृत करना चुनौतीपूर्ण है।
सक्रिय बैलेंस बीएमएस

निष्कर्ष 

बीएमएस की अवधारणा शुरू में विदेशों में विकसित की गई थी, जहाँ शुरुआती आईसी डिज़ाइन वोल्टेज और तापमान का पता लगाने पर केंद्रित थे। संतुलन की अवधारणा बाद में शुरू की गई, जिसमें शुरू में आईसी में एकीकृत प्रतिरोधक डिस्चार्ज विधियों का उपयोग किया गया। यह दृष्टिकोण अब व्यापक रूप से प्रचलित है, टीआई, मैक्सिम और लीनियर जैसी कंपनियाँ ऐसी चिप्स का उत्पादन कर रही हैं, जिनमें से कुछ चिप्स में स्विच ड्राइवर भी एकीकृत करती हैं।

निष्क्रिय संतुलन के सिद्धांतों और आरेखों से, यदि बैटरी पैक की तुलना बैरल से की जाए, तो सेल डंडों जैसे होते हैं। अधिक ऊर्जा वाले सेल लंबे तख्ते होते हैं, और कम ऊर्जा वाले छोटे तख्ते होते हैं। निष्क्रिय संतुलन केवल लंबे तख्तों को "छोटा" करता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा की बर्बादी और अकुशलता होती है। इस विधि की सीमाएँ हैं, जिनमें महत्वपूर्ण ऊष्मा अपव्यय और बड़ी क्षमता वाले पैक में धीमा संतुलन प्रभाव शामिल है।

इसके विपरीत, सक्रिय संतुलन "छोटे तख्तों को भरता है", उच्च-ऊर्जा कोशिकाओं से ऊर्जा को निम्न-ऊर्जा कोशिकाओं में स्थानांतरित करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च दक्षता और शीघ्र संतुलन प्राप्ति होती है। हालाँकि, यह जटिलता और लागत संबंधी समस्याओं को जन्म देता है, साथ ही स्विच मैट्रिसेस को डिज़ाइन करने और ड्राइव को नियंत्रित करने में चुनौतियाँ भी पैदा करता है।

व्यापार-नापसंद को देखते हुए, निष्क्रिय संतुलन अच्छी संगति वाली कोशिकाओं के लिए उपयुक्त हो सकता है, जबकि सक्रिय संतुलन अधिक विसंगतियों वाली कोशिकाओं के लिए बेहतर है।

 


पोस्ट करने का समय: 27 अगस्त 2024

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