बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम (बीएमएस) क्या है??
का पूरा नामबीएमएसबैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) एक ऐसा उपकरण है जो ऊर्जा भंडारण बैटरी की स्थिति की निगरानी में सहयोग करता है। इसका मुख्य कार्य प्रत्येक बैटरी इकाई का बुद्धिमानी से प्रबंधन और रखरखाव करना, बैटरी को ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्चार्जिंग से बचाना, बैटरी की सेवा अवधि बढ़ाना और बैटरी की स्थिति की निगरानी करना है। सामान्यतः, बीएमएस को एक सर्किट बोर्ड या हार्डवेयर बॉक्स के रूप में दर्शाया जाता है।
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली के प्रमुख उप-प्रणालियों में से एक बीएमएस है। यह प्रणाली में प्रत्येक बैटरी की परिचालन स्थिति की निगरानी के लिए जिम्मेदार है।बैटरी ऊर्जा भंडारणऊर्जा भंडारण इकाई के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए बीएमएस एक इकाई है। बीएमएस ऊर्जा भंडारण बैटरी के स्थिति मापदंडों (जिसमें एकल बैटरी का वोल्टेज, बैटरी पोल का तापमान, बैटरी सर्किट का करंट, बैटरी पैक का टर्मिनल वोल्टेज, बैटरी सिस्टम का इन्सुलेशन प्रतिरोध आदि शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं) की वास्तविक समय में निगरानी और संग्रह कर सकता है, और सिस्टम के विश्लेषण और गणना के अनुसार आवश्यक कार्रवाई कर सकता है। इससे सिस्टम की स्थिति के अधिक मूल्यांकन मापदंड प्राप्त होते हैं, और प्रभावी नियंत्रण सुनिश्चित होता है।ऊर्जा भंडारण बैटरीविशिष्ट सुरक्षा नियंत्रण रणनीति के अनुसार सिस्टम को कार्यान्वित किया जाता है, ताकि संपूर्ण बैटरी ऊर्जा भंडारण इकाई का सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित हो सके। साथ ही, बीएमएस अपने स्वयं के संचार इंटरफ़ेस, एनालॉग/डिजिटल इनपुट और इनपुट इंटरफ़ेस के माध्यम से अन्य बाहरी उपकरणों (पीसीएस, ईएमएस, अग्नि सुरक्षा प्रणाली आदि) के साथ सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकता है और संपूर्ण ऊर्जा भंडारण विद्युत स्टेशन में विभिन्न उप-प्रणालियों का समन्वित नियंत्रण स्थापित कर विद्युत स्टेशन की सुरक्षा और विश्वसनीयता तथा कुशल ग्रिड-कनेक्शन संचालन सुनिश्चित कर सकता है।
इसका कार्य क्या है?बीएमएस?
बीएमएस के कई कार्य हैं, और सबसे महत्वपूर्ण कार्य, जिनके बारे में हम सबसे अधिक चिंतित हैं, तीन पहलुओं से अधिक कुछ नहीं हैं: स्थिति प्रबंधन, संतुलन प्रबंधन और सुरक्षा प्रबंधन।
राज्य प्रबंधन कार्यबैटरी प्रबंधन प्रणाली
हम बैटरी की स्थिति, वोल्टेज, ऊर्जा, क्षमता और चार्ज एवं डिस्चार्ज करंट के बारे में जानना चाहते हैं, और बीएमएस की स्थिति प्रबंधन सुविधा हमें इसका उत्तर देगी। बीएमएस का मूल कार्य वोल्टेज, करंट और तापमान जैसे बुनियादी मापदंडों और स्थितियों सहित बैटरी के मापदंडों को मापना और उनका अनुमान लगाना है, साथ ही एसओसी और एसओएच जैसे बैटरी स्थिति डेटा की गणना करना भी है।
कोशिका माप
बुनियादी सूचना मापन: बैटरी प्रबंधन प्रणाली का सबसे बुनियादी कार्य बैटरी सेल के वोल्टेज, करंट और तापमान को मापना है, जो सभी बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के शीर्ष-स्तरीय गणना और नियंत्रण तर्क का आधार है।
इन्सुलेशन प्रतिरोध का पता लगाना: बैटरी प्रबंधन प्रणाली में, संपूर्ण बैटरी प्रणाली और उच्च-वोल्टेज प्रणाली के इन्सुलेशन का पता लगाना आवश्यक है।
एसओसी गणना
SOC का मतलब है स्टेट ऑफ चार्ज, यानी बैटरी की शेष क्षमता। सरल शब्दों में कहें तो, यह बैटरी में बची हुई शक्ति की मात्रा है।
बीएमएस में एसओसी सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है, क्योंकि बाकी सब कुछ एसओसी पर आधारित होता है, इसलिए इसकी सटीकता अत्यंत महत्वपूर्ण है। यदि एसओसी सटीक नहीं है, तो कितनी भी सुरक्षा सुविधाएं हों, बीएमएस सामान्य रूप से काम नहीं कर पाएगा, क्योंकि बैटरी बार-बार सुरक्षित रहेगी और बैटरी का जीवनकाल नहीं बढ़ाया जा सकेगा।
वर्तमान में प्रचलित एसओसी अनुमान विधियों में ओपन सर्किट वोल्टेज विधि, करंट इंटीग्रेशन विधि, कलमन फिल्टर विधि और न्यूरल नेटवर्क विधि शामिल हैं। इनमें से पहली दो विधियाँ अधिक सामान्यतः उपयोग की जाती हैं।
बैलेंस प्रबंधन कार्यबैटरी प्रबंधन प्रणाली
प्रत्येक बैटरी की अपनी एक अलग "विशेषता" होती है। संतुलन की बात करें तो, हमें बैटरी से ही शुरुआत करनी होगी। एक ही निर्माता द्वारा एक ही बैच में उत्पादित बैटरियों का भी अपना जीवन चक्र और अपनी अलग "विशेषता" होती है - प्रत्येक बैटरी की क्षमता बिल्कुल समान नहीं हो सकती। इस असंगति के दो प्रकार के कारण हैं:
कोशिका उत्पादन में असंगति और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं में असंगति
उत्पादन असंगति
उत्पादन में होने वाली अनियमितता सर्वविदित है। उदाहरण के लिए, उत्पादन प्रक्रिया में, विभाजक, कैथोड और एनोड सामग्री में असंगति होने से बैटरी की समग्र क्षमता में भी असंगति उत्पन्न होती है।
विद्युतरासायनिक असंगति का अर्थ है कि बैटरी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की प्रक्रिया में, भले ही दोनों बैटरियों का उत्पादन और प्रसंस्करण बिल्कुल समान हो, विद्युतरासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान तापीय वातावरण कभी भी एक समान नहीं हो सकता है।
हम जानते हैं कि बैटरी को ओवर-चार्ज और ओवर-डिस्चार्ज करने से उसे बहुत नुकसान हो सकता है। इसलिए, जब बैटरी B पूरी तरह से चार्ज हो जाए, या डिस्चार्ज करते समय बैटरी B का SOC बहुत कम हो जाए, तो बैटरी B की सुरक्षा के लिए चार्जिंग और डिस्चार्जिंग को रोकना आवश्यक है, ताकि बैटरी A और बैटरी C की पूरी क्षमता का उपयोग न हो सके। इसके परिणामस्वरूप:
सबसे पहले, बैटरी पैक की वास्तविक उपयोग योग्य क्षमता कम हो जाती है: बैटरी A और C जितनी क्षमता का उपयोग कर सकती थीं, अब B को चलाने के लिए कोई बल नहीं लगाया जा सकता, ठीक वैसे ही जैसे दो लोग और तीन पैर लंबे और छोटे को एक साथ बांध देते हैं, और लंबे व्यक्ति के कदम धीमे हो जाते हैं। वह बड़े कदम नहीं उठा सकता।
दूसरे, बैटरी पैक का जीवनकाल कम हो जाता है: चलने की गति कम होने से कदमों की संख्या बढ़ जाती है और पैर जल्दी थक जाते हैं; क्षमता कम हो जाती है, चार्ज और डिस्चार्ज करने की संख्या बढ़ जाती है और बैटरी का क्षरण भी अधिक होता है। उदाहरण के लिए, एक बैटरी सेल 100% चार्ज और डिस्चार्ज की स्थिति में 4000 चक्रों तक चल सकता है, लेकिन वास्तविक उपयोग में यह 100% तक नहीं पहुंच पाता और चक्रों की संख्या 4000 तक नहीं पहुंच पाती।
बीएमएस के लिए दो मुख्य बैलेंसिंग मोड हैं: पैसिव बैलेंसिंग और एक्टिव बैलेंसिंग।
पैसिव इक्वलाइजेशन के लिए करंट अपेक्षाकृत कम होता है, जैसे कि DALY BMS द्वारा प्रदान किया गया पैसिव इक्वलाइजेशन, जिसमें केवल 30mA का संतुलित करंट और बैटरी वोल्टेज इक्वलाइजेशन का लंबा समय होता है।
सक्रिय संतुलन धारा अपेक्षाकृत बड़ी होती है, जैसे किसक्रिय संतुलनकर्ताDALY BMS द्वारा विकसित, जो 1A की संतुलन धारा तक पहुँचता है और इसमें बैटरी वोल्टेज संतुलन का समय कम होता है।
सुरक्षा कार्यबैटरी प्रबंधन प्रणाली
बीएमएस मॉनिटर विद्युत प्रणाली के हार्डवेयर से मेल खाता है। बैटरी की विभिन्न प्रदर्शन स्थितियों के अनुसार, इसे विभिन्न दोष स्तरों (मामूली दोष, गंभीर दोष, घातक दोष) में विभाजित किया जाता है, और प्रत्येक दोष स्तर के तहत अलग-अलग उपचारात्मक उपाय किए जाते हैं: चेतावनी, बिजली सीमा या सीधे उच्च वोल्टेज को काट देना। दोषों में डेटा अधिग्रहण और विश्वसनीयता संबंधी दोष, विद्युत दोष (सेंसर और एक्चुएटर), संचार दोष और बैटरी स्थिति संबंधी दोष शामिल हैं।
एक सामान्य उदाहरण यह है कि जब बैटरी ज़्यादा गरम हो जाती है, तो बीएमएस एकत्रित बैटरी तापमान के आधार पर यह निर्धारित करता है कि बैटरी ज़्यादा गरम हो गई है, और फिर बैटरी को नियंत्रित करने वाले सर्किट को डिस्कनेक्ट कर देता है ताकि ओवरहीटिंग से सुरक्षा प्रदान की जा सके और ईएमएस और अन्य प्रबंधन प्रणालियों को अलार्म भेजा जा सके।
DALY BMS क्यों चुनें?
डेली बीएमएस, चीन में बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) के सबसे बड़े निर्माताओं में से एक है, जिसमें 800 से अधिक कर्मचारी, 20,000 वर्ग मीटर का उत्पादन कार्यशाला और 100 से अधिक अनुसंधान एवं विकास इंजीनियर कार्यरत हैं। डेली के उत्पाद 150 से अधिक देशों और क्षेत्रों में निर्यात किए जाते हैं।
पेशेवर सुरक्षा संरक्षण कार्य
स्मार्ट बोर्ड और हार्डवेयर बोर्ड में 6 प्रमुख सुरक्षा कार्य शामिल हैं:
ओवरचार्ज सुरक्षा: जब बैटरी सेल वोल्टेज या बैटरी पैक वोल्टेज ओवरचार्ज वोल्टेज के पहले स्तर पर पहुंच जाता है, तो एक चेतावनी संदेश जारी किया जाएगा, और जब वोल्टेज ओवरचार्ज वोल्टेज के दूसरे स्तर पर पहुंच जाता है, तो DALY BMS स्वचालित रूप से बिजली आपूर्ति को डिस्कनेक्ट कर देगा।
ओवर-डिस्चार्ज सुरक्षा: जब बैटरी सेल या बैटरी पैक का वोल्टेज ओवर-डिस्चार्ज वोल्टेज के पहले स्तर पर पहुँच जाता है, तो एक चेतावनी संदेश जारी किया जाएगा। वोल्टेज के ओवर-डिस्चार्ज वोल्टेज के दूसरे स्तर पर पहुँचने पर, DALY BMS स्वचालित रूप से बिजली आपूर्ति बंद कर देगा।
ओवरकरंट सुरक्षा: जब बैटरी डिस्चार्ज करंट या चार्जिंग करंट ओवरकरंट के पहले स्तर पर पहुंच जाता है, तो एक चेतावनी संदेश जारी किया जाएगा, और जब करंट ओवरकरंट के दूसरे स्तर पर पहुंच जाता है, तो DALY BMS स्वचालित रूप से बिजली आपूर्ति को डिस्कनेक्ट कर देगा।
तापमान सुरक्षा: लिथियम बैटरियां उच्च और निम्न तापमान की स्थितियों में सामान्य रूप से काम नहीं कर सकतीं। जब बैटरी का तापमान पहले स्तर से अधिक या कम हो जाता है, तो एक चेतावनी संदेश जारी किया जाएगा, और जब यह दूसरे स्तर पर पहुंच जाता है, तो DALY BMS स्वचालित रूप से बिजली आपूर्ति बंद कर देगा।
शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा: सर्किट में शॉर्ट-सर्किट होने पर, करंट अचानक बढ़ जाता है और DALY BMS स्वचालित रूप से बिजली आपूर्ति काट देता है।
पेशेवर संतुलन प्रबंधन कार्य
संतुलित प्रबंधन: यदि बैटरी सेल वोल्टेज का अंतर बहुत अधिक हो जाता है, तो यह बैटरी के सामान्य उपयोग को प्रभावित करेगा। उदाहरण के लिए, बैटरी को ओवरचार्ज से बचाने के लिए पहले से ही सुरक्षा प्रदान की जाती है, लेकिन बैटरी पूरी तरह से चार्ज नहीं होती, या बैटरी को ओवर-डिस्चार्ज से बचाने के लिए पहले से ही सुरक्षा प्रदान की जाती है, लेकिन बैटरी पूरी तरह से डिस्चार्ज नहीं हो पाती। DALY BMS में स्वयं का पैसिव इक्वलाइजेशन फ़ंक्शन है, और इसने एक एक्टिव इक्वलाइजेशन मॉड्यूल भी विकसित किया है। अधिकतम इक्वलाइजेशन करंट 1A तक पहुँचता है, जो बैटरी की सेवा अवधि को बढ़ा सकता है और बैटरी के सामान्य उपयोग को सुनिश्चित कर सकता है।
पेशेवर राज्य प्रबंधन कार्य और संचार कार्य
स्टेटस मैनेजमेंट फ़ंक्शन शक्तिशाली है, और प्रत्येक उत्पाद कारखाने से निकलने से पहले सख्त गुणवत्ता परीक्षण से गुजरता है, जिसमें इन्सुलेशन परीक्षण, करंट सटीकता परीक्षण, पर्यावरणीय अनुकूलता परीक्षण आदि शामिल हैं। बीएमएस बैटरी सेल वोल्टेज, बैटरी पैक कुल वोल्टेज, बैटरी तापमान, चार्जिंग करंट और डिस्चार्जिंग करंट की वास्तविक समय में निगरानी करता है। उच्च परिशुद्धता एसओसी फ़ंक्शन प्रदान करता है, मुख्यधारा की एम्पीयर-घंटे एकीकरण विधि को अपनाता है, त्रुटि केवल 8% है।
लिथियम बैटरी को नियंत्रित करने के लिए होस्ट कंप्यूटर या टच डिस्प्ले स्क्रीन, ब्लूटूथ और लाइट बोर्ड से कनेक्ट करने हेतु UART/RS485/CAN की तीन संचार विधियों का उपयोग किया जाता है। यह चाइना टावर, ग्रोवेट, डेई ई, एमयू एसटी, गुडवे, सोफ़ार, एसआरएनई, एसएमए आदि जैसे प्रमुख इनवर्टर संचार प्रोटोकॉल का समर्थन करता है।
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पोस्ट करने का समय: 14 मई 2023
