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सक्रिय संतुलन बनाम निष्क्रिय संतुलन

लिथियम बैटरी पैक उन इंजनों की तरह हैं जिनमें रखरखाव की कमी होती है; एबीएमएससंतुलन कार्य के बिना यह केवल एक डेटा संग्राहक है और इसे प्रबंधन प्रणाली नहीं माना जा सकता है। सक्रिय और निष्क्रिय संतुलन दोनों का उद्देश्य बैटरी पैक के भीतर विसंगतियों को खत्म करना है, लेकिन उनके कार्यान्वयन सिद्धांत मौलिक रूप से भिन्न हैं।

स्पष्टता के लिए, यह लेख बीएमएस द्वारा एल्गोरिदम के माध्यम से शुरू किए गए संतुलन को सक्रिय संतुलन के रूप में परिभाषित करता है, जबकि ऊर्जा को नष्ट करने के लिए प्रतिरोधों का उपयोग करने वाले संतुलन को निष्क्रिय संतुलन कहा जाता है। सक्रिय संतुलन में ऊर्जा हस्तांतरण शामिल है, जबकि निष्क्रिय संतुलन में ऊर्जा अपव्यय शामिल है।

स्मार्ट बीएमएस

बुनियादी बैटरी पैक डिज़ाइन सिद्धांत

  • पहली सेल पूरी तरह चार्ज हो जाने पर चार्जिंग बंद कर देनी चाहिए।
  • पहली कोशिका समाप्त होने पर डिस्चार्जिंग समाप्त होनी चाहिए।
  • कमजोर कोशिकाएं मजबूत कोशिकाओं की तुलना में तेजी से बूढ़ी होती हैं।
  • -सबसे कमजोर चार्ज वाला सेल अंततः बैटरी पैक को सीमित कर देगा'प्रयोग करने योग्य क्षमता (सबसे कमजोर कड़ी)।
  • बैटरी पैक के भीतर सिस्टम तापमान प्रवणता उच्च औसत तापमान पर काम करने वाली कोशिकाओं को कमजोर बनाती है।
  • संतुलन के बिना, प्रत्येक चार्ज और डिस्चार्ज चक्र के साथ सबसे कमजोर और सबसे मजबूत कोशिकाओं के बीच वोल्टेज का अंतर बढ़ता है। अंततः, एक सेल अधिकतम वोल्टेज के करीब पहुंच जाएगा जबकि दूसरा न्यूनतम वोल्टेज के करीब पहुंच जाएगा, जिससे पैक की चार्ज और डिस्चार्ज क्षमताएं बाधित हो जाएंगी।

समय के साथ कोशिकाओं के बेमेल होने और स्थापना से लेकर बदलती तापमान स्थितियों के कारण, सेल संतुलन आवश्यक है।

 लिथियम-आयन बैटरियों को मुख्य रूप से दो प्रकार के बेमेल का सामना करना पड़ता है: चार्जिंग बेमेल और क्षमता बेमेल। चार्जिंग बेमेल तब होता है जब समान क्षमता की कोशिकाओं का चार्ज धीरे-धीरे भिन्न होता है। क्षमता बेमेल तब होता है जब विभिन्न प्रारंभिक क्षमताओं वाली कोशिकाओं का एक साथ उपयोग किया जाता है। यद्यपि कोशिकाएं आम तौर पर अच्छी तरह से मेल खाती हैं यदि वे समान विनिर्माण प्रक्रियाओं के साथ एक ही समय में उत्पादित की जाती हैं, अज्ञात स्रोतों या महत्वपूर्ण विनिर्माण अंतर वाली कोशिकाओं से बेमेल उत्पन्न हो सकता है।

 

 

lifepo4

सक्रिय संतुलन बनाम निष्क्रिय संतुलन

1. उद्देश्य

बैटरी पैक में कई श्रृंखला-जुड़े सेल होते हैं, जिनके समान होने की संभावना नहीं है। संतुलन सुनिश्चित करता है कि सेल वोल्टेज विचलन को अपेक्षित सीमा के भीतर रखा जाता है, समग्र प्रयोज्यता और नियंत्रणीयता बनाए रखी जाती है, जिससे क्षति को रोका जा सकता है और बैटरी जीवन बढ़ाया जा सकता है।

2. डिज़ाइन तुलना

  •    निष्क्रिय संतुलन: आमतौर पर प्रतिरोधों का उपयोग करके उच्च वोल्टेज कोशिकाओं को डिस्चार्ज करता है, अतिरिक्त ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करता है। यह विधि अन्य कोशिकाओं के लिए चार्जिंग समय बढ़ाती है लेकिन इसकी दक्षता कम होती है।
  •    सक्रिय संतुलन: एक जटिल तकनीक जो चार्ज और डिस्चार्ज चक्र के दौरान कोशिकाओं के भीतर चार्ज को पुनर्वितरित करती है, चार्जिंग समय को कम करती है और डिस्चार्ज अवधि को बढ़ाती है। यह आम तौर पर डिस्चार्ज के दौरान बॉटम बैलेंसिंग रणनीतियों और चार्जिंग के दौरान टॉप बैलेंसिंग रणनीतियों को नियोजित करता है।
  •   पक्ष-विपक्ष तुलना:  निष्क्रिय संतुलन सरल और सस्ता है लेकिन कम कुशल है, क्योंकि यह गर्मी के रूप में ऊर्जा बर्बाद करता है और इसका संतुलन प्रभाव धीमा होता है। सक्रिय संतुलन अधिक कुशल है, कोशिकाओं के बीच ऊर्जा स्थानांतरित करता है, जो समग्र उपयोग दक्षता में सुधार करता है और अधिक तेज़ी से संतुलन प्राप्त करता है। हालाँकि, इसमें जटिल संरचनाएँ और उच्च लागत शामिल हैं, इन प्रणालियों को समर्पित आईसी में एकीकृत करने में चुनौतियाँ हैं।
एक्टिव बैलेंस बीएमएस

निष्कर्ष 

बीएमएस की अवधारणा शुरू में विदेश में विकसित की गई थी, शुरुआती आईसी डिजाइन वोल्टेज और तापमान का पता लगाने पर केंद्रित थे। संतुलन की अवधारणा को बाद में पेश किया गया, शुरुआत में आईसी में एकीकृत प्रतिरोधक निर्वहन विधियों का उपयोग किया गया। यह दृष्टिकोण अब व्यापक है, TI, MAXIM और LINEAR जैसी कंपनियाँ ऐसे चिप्स का उत्पादन कर रही हैं, कुछ चिप्स में स्विच ड्राइवरों को एकीकृत कर रही हैं।

निष्क्रिय संतुलन सिद्धांतों और आरेखों से, यदि बैटरी पैक की तुलना बैरल से की जाती है, तो कोशिकाएं सीढ़ियों की तरह होती हैं। उच्च ऊर्जा वाली कोशिकाएं लंबी तख्तियां होती हैं, और कम ऊर्जा वाली कोशिकाएं छोटी तख्तियां होती हैं। निष्क्रिय संतुलन केवल लंबे तख्तों को "छोटा" करता है, जिसके परिणामस्वरूप बर्बाद ऊर्जा और अक्षमताएं होती हैं। इस विधि की सीमाएँ हैं, जिनमें महत्वपूर्ण ताप अपव्यय और बड़ी क्षमता वाले पैक में धीमी गति से संतुलन प्रभाव शामिल हैं।

इसके विपरीत, सक्रिय संतुलन, "छोटे तख्तों को भरता है", ऊर्जा को उच्च-ऊर्जा कोशिकाओं से निम्न-ऊर्जा वाले कोशिकाओं में स्थानांतरित करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च दक्षता और त्वरित संतुलन प्राप्ति होती है। हालाँकि, यह स्विच मैट्रिसेस को डिजाइन करने और ड्राइव को नियंत्रित करने में चुनौतियों के साथ जटिलता और लागत के मुद्दों का परिचय देता है।

ट्रेड-ऑफ को देखते हुए, निष्क्रिय संतुलन अच्छी स्थिरता वाली कोशिकाओं के लिए उपयुक्त हो सकता है, जबकि सक्रिय संतुलन अधिक विसंगतियों वाली कोशिकाओं के लिए बेहतर है।

 


पोस्ट करने का समय: अगस्त-27-2024

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