लिथियम बैटरी पैक उन इंजनों की तरह होते हैं जिन्हें रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती;बीएमएससंतुलन फ़ंक्शन 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 दूर करना है, लेकिन उनके कार्यान्वयन सिद्धांत मौलिक रूप से भिन्न हैं।
स्पष्टता के लिए, इस लेख में एल्गोरिदम के माध्यम से बीएमएस द्वारा शुरू की गई संतुलन प्रक्रिया को सक्रिय संतुलन कहा गया है, जबकि प्रतिरोधकों का उपयोग करके ऊर्जा क्षय करने वाली संतुलन प्रक्रिया को निष्क्रिय संतुलन कहा गया है। सक्रिय संतुलन में ऊर्जा का स्थानांतरण होता है, जबकि निष्क्रिय संतुलन में ऊर्जा का क्षय होता है।
बैटरी पैक डिजाइन के बुनियादी सिद्धांत
- जब पहली सेल पूरी तरह से चार्ज हो जाए तो चार्जिंग बंद हो जानी चाहिए।
- जब पहली कोशिका पूरी तरह से समाप्त हो जाए तो डिस्चार्ज की प्रक्रिया बंद हो जानी चाहिए।
- कमजोर कोशिकाएं मजबूत कोशिकाओं की तुलना में तेजी से बूढ़ी हो जाती हैं।
- सबसे कम चार्ज वाली सेल अंततः बैटरी पैक की क्षमता को सीमित कर देगी।'इसकी प्रयोग करने योग्य क्षमता (सबसे कमजोर कड़ी)।
- बैटरी पैक के भीतर सिस्टम का तापमान अंतर उच्च औसत तापमान पर काम करने वाली कोशिकाओं को कमजोर बना देता है।
- संतुलन बनाए बिना, सबसे कमजोर और सबसे मजबूत सेल के बीच वोल्टेज का अंतर प्रत्येक चार्ज और डिस्चार्ज चक्र के साथ बढ़ता जाता है। अंततः, एक सेल अधिकतम वोल्टेज के करीब पहुंच जाएगा जबकि दूसरा न्यूनतम वोल्टेज के करीब होगा, जिससे पैक की चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता बाधित होगी।
समय के साथ कोशिकाओं के बेमेल होने और स्थापना के बाद से तापमान की बदलती परिस्थितियों के कारण, सेल संतुलन आवश्यक है।
लिथियम-आयन बैटरियों में मुख्य रूप से दो प्रकार की विसंगतियाँ पाई जाती हैं: आवेश विसंगति और क्षमता विसंगति। आवेश विसंगति तब होती है जब समान क्षमता वाली सेल धीरे-धीरे आवेश में भिन्न हो जाती हैं। क्षमता विसंगति तब होती है जब अलग-अलग प्रारंभिक क्षमता वाली सेल एक साथ उपयोग की जाती हैं। यद्यपि यदि सेल लगभग एक ही समय में समान निर्माण प्रक्रियाओं से उत्पादित की जाती हैं, तो वे आम तौर पर अच्छी तरह से मेल खाती हैं, लेकिन अज्ञात स्रोतों या महत्वपूर्ण निर्माण अंतर वाली सेल के मामले में विसंगतियाँ उत्पन्न हो सकती हैं।
सक्रिय संतुलन बनाम निष्क्रिय संतुलन
1. उद्देश्य
बैटरी पैक में कई सेल एक दूसरे से जुड़े होते हैं, जो शायद ही कभी एक जैसे होते हैं। बैलेंसिंग यह सुनिश्चित करती है कि सेल वोल्टेज में होने वाले विचलन अपेक्षित सीमा के भीतर रहें, जिससे समग्र उपयोगिता और नियंत्रण क्षमता बनी रहती है, इस प्रकार क्षति को रोका जा सकता है और बैटरी का जीवनकाल बढ़ाया जा सकता है।
2. डिज़ाइन तुलना
- पैसिव बैलेंसिंग: इसमें 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 बढ़ाती है लेकिन इसकी दक्षता कम होती है।
- सक्रिय संतुलन: यह एक जटिल तकनीक है जो चार्जिंग और डिस्चार्ज चक्रों के दौरान सेल के भीतर आवेश का पुनर्वितरण करती है, जिससे चार्जिंग का समय कम हो जाता है और डिस्चार्ज की अवधि बढ़ जाती है। इसमें आमतौर पर डिस्चार्ज के दौरान नीचे से संतुलन बनाने की रणनीति और चार्जिंग के दौरान ऊपर से संतुलन बनाने की रणनीति का उपयोग किया जाता है।
- फायदे और नुकसान की तुलना: निष्क्रिय संतुलन सरल और सस्ता है लेकिन कम कुशल है, क्योंकि यह ऊर्जा को गर्मी के रूप में बर्बाद करता है और इसके संतुलन प्रभाव धीमे होते हैं। सक्रिय संतुलन अधिक कुशल है, क्योंकि यह सेलों के बीच ऊर्जा का स्थानांतरण करता है, जिससे समग्र उपयोग दक्षता में सुधार होता है और संतुलन अधिक तेज़ी से प्राप्त होता है। हालांकि, इसमें जटिल संरचनाएं और उच्च लागत शामिल होती हैं, साथ ही इन प्रणालियों को समर्पित आईसी में एकीकृत करने में चुनौतियां भी आती हैं।
निष्कर्ष
बीएमएस की अवधारणा प्रारंभ में विदेशों में विकसित हुई, जिसमें शुरुआती आईसी डिज़ाइन वोल्टेज और तापमान का पता लगाने पर केंद्रित थे। बाद में संतुलन की अवधारणा को पेश किया गया, जिसमें प्रारंभ में आईसी में एकीकृत प्रतिरोधक निर्वहन विधियों का उपयोग किया गया। यह दृष्टिकोण अब व्यापक रूप से प्रचलित है, और टीआई, मैक्सिम और लीनियर जैसी कंपनियां ऐसे चिप्स का उत्पादन कर रही हैं, जिनमें से कुछ चिप्स में स्विच ड्राइवर को एकीकृत कर रही हैं।
पैसिव बैलेंसिंग के सिद्धांतों और आरेखों के अनुसार, यदि बैटरी पैक की तुलना एक बैरल से की जाए, तो सेल उसके तख्तों की तरह होते हैं। अधिक ऊर्जा वाले सेल लंबे तख्ते होते हैं, और कम ऊर्जा वाले छोटे तख्ते। पैसिव बैलेंसिंग केवल लंबे तख्तों को "छोटा" करती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा की बर्बादी और अक्षमताएँ होती हैं। इस विधि की कुछ सीमाएँ हैं, जिनमें अधिक ऊष्मा का अपव्यय और बड़ी क्षमता वाले पैकों में धीमी बैलेंसिंग प्रक्रिया शामिल है।
इसके विपरीत, सक्रिय संतुलन "कमियों को पूरा करता है", उच्च ऊर्जा वाले सेलों से कम ऊर्जा वाले सेलों में ऊर्जा स्थानांतरित करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च दक्षता और संतुलन की शीघ्र प्राप्ति होती है। हालांकि, यह जटिलता और लागत संबंधी समस्याएं पैदा करता है, साथ ही स्विच मैट्रिक्स और नियंत्रण ड्राइव को डिजाइन करने में चुनौतियां भी उत्पन्न करता है।
इन लाभों और हानियों को देखते हुए, निष्क्रिय संतुलन उन कोशिकाओं के लिए उपयुक्त हो सकता है जिनमें अच्छी स्थिरता होती है, जबकि सक्रिय संतुलन उन कोशिकाओं के लिए बेहतर होता है जिनमें अधिक विसंगतियां होती हैं।
पोस्ट करने का समय: 27 अगस्त 2024
