توانائي جو انتظام ڇا آهي؟

بيٽري پيڪ ۾ انفرادي سيلز جي وچ ۾ ظرفيت ۽ توانائي جي فرق کي توازن ڪرڻ ۽ بيٽري پيڪ جي توانائي جي استعمال جي شرح کي بهتر بڻائڻ لاءِ، چارجنگ ۽ ڊسچارج جي عمل دوران هڪ برابري سرڪٽ جي ضرورت هوندي آهي. ان بنياد تي ته سرڪٽ ڪيئن توانائي استعمال ڪري ٿو برابري جي عمل دوران، ان کي ٻن مکيه ڀاڱن ۾ ورهائي سگھجي ٿو: توانائيءَ جي ضايع ٿيڻ جو قسم ۽ توانائي جي غير-خرابي جو قسم. انرجي ڊسپيپشن جو قسم اضافي توانائي کي گرميءَ جي صورت ۾ ورهائي ٿو، جڏهن ته انرجي نان-انرجي جي خارج ٿيڻ واري قسم اضافي توانائي کي ٻين بيٽرين ۾ منتقل ڪري ٿو يا بدلائي ٿو.

انرجي ڊسپيپشن-قسم برابري جا سرڪٽ انفرادي بيٽري سيلز ۾ متوازي رزسٽرز ذريعي چارجنگ ڪرنٽ کي شنٽ ڪندي برابري حاصل ڪندا آهن، جيئن تصوير 8 ۾ ڏيکاريل آهي-12. هي سرڪٽ جي جوڙجڪ سادي آهي، ۽ برابري وارو عمل عام طور تي چارج دوران مڪمل ڪيو ويندو آهي. بهرحال، اهو گهٽ-ظرفيت واري انفرادي سيلن جي طاقت کي پورو نٿو ڪري سگهي، جنهن جي نتيجي ۾ توانائي ضايع ٿئي ٿي ۽ حرارتي انتظام واري نظام تي لوڊ وڌائي ٿي. توانائي جي ضايع ٿيڻ واري قسم جي برقي آلات عام طور تي ٻن ڀاڱن ۾ ورهايل آهن:

توانائي جو خاتمو-قسم برقي آلات عام طور تي ٻن ڀاڱن ۾ ورهائجن ٿا: پهريون، هڪ مستقل شنٽ ريزسٽر برابر ڪرڻ وارو چارجنگ سرڪٽ، جتي هڪ شنٽ رزسٽر هميشه هر بيٽري سيل سان متوازي طور ڳنڍيل هوندو آهي. اهو طريقو اعلي اعتبار ۽ هڪ وڏي شنٽ ريزسٽر قدر جي خاصيت آهي، انفرادي سيل وولٽيج ۾ فرق کي گهٽائڻ جي ڪري هڪ مقرر ٿيل شنٽ ذريعي خود - ڊسچارج. ان جو نقصان اهو آهي ته شنٽ رزسٽر مسلسل چارجنگ ۽ ڊسچارجنگ دوران بجلي استعمال ڪندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ توانائيءَ جو اهم نقصان ٿيندو آهي؛ اهو عام طور تي ايپليڪيشنن لاءِ موزون آهي جتي توانائي کي فوري طور تي ڀري سگهجي ٿو.

ٻيو، هڪ سوئچ-ڪنٽرول ٿيل شنٽ رزسٽر برابري چارجنگ سرڪٽ، جتي شنٽ ريزسٽر کي سوئچ ذريعي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي. چارج ڪرڻ دوران، جڏهن انفرادي بيٽري وولٽيج ڪٽ آف وولٽيج تائين پهچي ٿي، برابري وارو اوزار اوور چارجنگ کي روڪي ٿو ۽ اضافي توانائي کي گرمي ۾ تبديل ڪري ٿو. هي برابري وارو سرڪٽ چارج ڪرڻ دوران هلندي آهي ۽ چارجنگ دوران اعلي وولٽيجز سان انفرادي سيلز کي ڪرنٽ ڪري سگهي ٿو. ان جو نقصان اهو آهي ته محدود برابري واري وقت جي ڪري، شنٽ دوران پيدا ٿيندڙ گرمي جي وڏي مقدار کي حرارتي انتظام جي نظام ذريعي بروقت انداز ۾ ختم ڪرڻ جي ضرورت آهي، جيڪا خاص طور تي وڏي گنجائش سان بيٽري پيڪ ۾ قابل ذڪر آهي.

Figure 8-12 Resistive Shunt Equalization Principle Diagram (ICE: Individual Cell Equalizer)

مثال طور، هڪ 10Ah بيٽري پيڪ ۾، 100mV جي وولٹیج فرق جي نتيجي ۾ 500mAh کان مٿي جي گنجائش فرق ٿي سگھي ٿو. جيڪڏهن برابري جو وقت 2 ڪلاڪ آهي، شنٽ ڪرنٽ 250mA آهي، شنٽ مزاحمت تقريباً 14Ω آهي، ۽ پيدا ٿيل گرمي اٽڪل 2Wh آهي.

غير-توانائي جي ضايع ڪرڻ واري سرڪٽس توانائي جي ضايع ڪرڻ واري سرڪٽ جي ڀيٽ ۾ تمام گھٽ توانائي استعمال ڪن ٿا، پر انهن جي سرڪٽ جي جوڙجڪ نسبتا پيچيده آهي. انهن کي ٻن قسمن ۾ ورهائي سگهجي ٿو: توانائي جي بدلي برابري ۽ توانائي جي منتقلي برابري.

انرجي ڪنورشن بيلنس سوئچنگ سگنلز استعمال ڪري ٿو يا ته انفرادي سيلز جي توانائي کي مجموعي بيٽري پيڪ مان ڀرڻ يا انفرادي سيلز جي توانائي کي مجموعي بيٽري پيڪ ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ. انفرادي سيل انرجي کان مجموعي توانائي ۾ تبديلي عام طور تي بيٽري پيڪ چارج ڪرڻ واري عمل دوران ٿيندي آهي، جيئن تصوير 8-13 ۾ ڏيکاريل آهي. هي سرڪٽ هر فرد جي سيل جي وولٹیج کي ڳولي ٿو. جڏهن هڪ فرد سيل جو وولٽيج هڪ خاص قدر تائين پهچي ٿو، بيلنسنگ ماڊل ڪم ڪرڻ شروع ڪري ٿو. اهو چارجنگ وولٹیج کي گھٽائڻ لاءِ انفرادي سيل ۾ چارجنگ ڪرنٽ کي ڦيرائي ٿو، ۽ موڙيندڙ ڪرنٽ کي ماڊل ذريعي تبديل ڪيو ويندو آهي ۽ واپس چارجنگ بس ڏانهن فيڊ ڪيو ويندو آهي، توازن حاصل ڪندي. ڪجھ توانائي جي تبادلي جي توازن جا طريقا پڻ استعمال ڪري سگھن ٿا فري ويلنگ انڊڪٽرز انفرادي سيلز کان بيٽري پيڪ تائين توانائي جي تبديلي کي مڪمل ڪرڻ لاء.

پوري بيٽري پيڪ جي توانائي کي انفرادي سيلز ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ سرڪٽ تصوير 8-14 ۾ ڏيکاريل آهي. اهو طريقو پڻ سڏيو ويندو آهي ضمني توازن. چارج ڪرڻ جي عمل دوران، مکيه چارج ماڊل پهريون ڀيرو بيٽري پيڪ کي چارج ڪري ٿو، جڏهن ته وولٹیج ڳولڻ وارو سرڪٽ هر فرد سيل جي نگراني ڪندو آهي. جڏهن ڪنهن به سيل جي وولٽيج تمام گهڻي هوندي آهي، مکيه چارجنگ سرڪٽ بند ٿي ويندو آهي، ۽ پوءِ اضافي بيلنسنگ چارجنگ ماڊل بيٽري پيڪ کي چارج ڪرڻ شروع ڪندو آهي. اصلاحي ڊيزائن جي ذريعي، بيلنسنگ ماڊل ۾ چارجنگ وولٽيج هر فرد سيل تي هڪ آزاد DC/DC ڪنورٽر ۽ هڪ coaxial coil transformer ذريعي لاڳو ڪيو ويندو آهي، هڪجهڙي ثانوي وائنڊنگ شامل ڪندي. اهو يقيني بڻائي ٿو ته اعلي وولٽيج سان سيلز گهٽ توانائي حاصل ڪن ٿا معاون چارج سرڪٽ مان، جڏهن ته گهٽ وولٽيج سان سيلز وڌيڪ توانائي حاصل ڪن ٿا، اهڙيء طرح توازن حاصل ڪري ٿي. هن طريقي سان مسئلو اهو آهي ته ثانوي واء جي تسلسل کي ڪنٽرول ڪرڻ ڏکيو آهي. جيتوڻيڪ هڪجهڙائي واري موڙ سان، ٽرانسفارمر جي لڪيج انڊڪٽانس ۽ ثانوي وائنڊنگز جي وچ ۾ باهمي انڊڪٽنس تي غور ڪندي، انفرادي سيلن کي ساڳيو چارجنگ وولٽيج حاصل نه ٿي سگھي. ان کان علاوه، coaxial coil پڻ ڪجهه توانائي جي ضايع ٿيڻ جو تجربو ڪري ٿو، ۽ اهو توازن وارو طريقو صرف چارج جي عدم توازن کي خطاب ڪري ٿو، خارج ٿيڻ واري حالت ۾ عدم توازن کي منهن ڏيڻ ۾ ناڪام ٿي.

Figure 8-13 Individual Cell Voltage to Total Voltage Conversion Method

Figure8-14SupplementaryBalanceSchematicDiagram

توانائي جي منتقلي جو توازن توانائي جي ذخيري جي عناصرن کي استعمال ڪري ٿو جهڙوڪ انڊڪٽرز يا ڪيپيسٽرز چارج کي منتقل ڪرڻ لاءِ اعلي-ظرفيت واري انفرادي سيلز کي بيٽري پيڪ اندر گھٽ-ظرفيت واري سيلز تائين، جيئن تصوير 8 ۾ ڏيکاريل آهي-15. هي سرڪٽ ويجهن سيلن جي وچ ۾ توانائي کي منتقل ڪري ٿو ڪئپسيٽر کي مٽائي، چارج کي تيز-وولٽيج کان گهٽ-وولٽيج سيلز ڏانهن منتقل ڪري توازن حاصل ڪرڻ لاءِ. متبادل طور تي، ڀرسان سيلز جي وچ ۾ باهمي توانائي جي منتقلي حاصل ڪري سگهجي ٿي inductive توانائي اسٽوريج استعمال ڪندي. ھن سرڪٽ ۾ توانائيءَ جو تمام گھٽ نقصان آھي، پر بيلنسنگ دوران گھڻن منتقلين جي ضرورت آھي، جنھن جي نتيجي ۾ ھڪ ڊگھو توازن وقت ۽ ان کي ملٽي-سيل بيٽري پيڪن لاءِ نا مناسب بڻائي ٿو. هڪ بهتر ڪيپيسٽر-سوئچنگ بيلنسنگ جو طريقو توانائي جي منتقلي لاءِ اعليٰ-وولٽيج ۽ سڀ کان گهٽ-وولٽيج انفرادي سيلز کي چونڊڻ سان توازن جي رفتار کي وڌائي سگھي ٿو. بهرحال، توانائي جو تعين ڪرڻ ۽ توانائي جي منتقلي جي توازن ۾ سوئچنگ سرڪٽ جي عمل کي نسبتا ڏکيو آهي.

Figure 8-15 Switched Capacitor Balancing Schematic Diagram

مٿين بيلنسنگ طريقن کان علاوه، ٽريڪل چارجنگ پڻ استعمال ڪري سگھجي ٿي بيٽري جي بيلنس حاصل ڪرڻ لاءِ چارجنگ ايپليڪيشنن دوران. اهو آسان طريقو آهي ۽ ڪنهن به ٻاهرين معاون سرڪٽي جي ضرورت ناهي. ان ۾ مسلسل چارج ڪرڻ شامل آهي سيريز-ننڍي ڪرنٽ سان ڳنڍيل بيٽري پيڪ کي. ڇاڪاڻ ته موجوده چارج تمام ننڍڙو آهي، اوور چارجنگ مڪمل طور تي چارج ٿيل بيٽري تي ٿورو اثر رکي ٿو. جيئن ته مڪمل طور تي چارج ٿيل بيٽري وڌيڪ برقي توانائي کي ڪيميائي توانائي ۾ تبديل نٿو ڪري سگهي، اضافي توانائي گرمي ۾ تبديل ٿي ويندي. بيٽريون جيڪي مڪمل طور تي چارج ٿيل نه آهن، جيتوڻيڪ، برقي توانائي حاصل ڪرڻ جاري رکي سگھن ٿيون جيستائين اهي مڪمل چارج تي پهچي وڃن. اهڙيء طرح، هڪ نسبتا ڊگهي عرصي کان پوء، سڀ بيٽرين مڪمل چارج تي پهچي ويندا، اهڙيء طرح ظرفيت جي برابري حاصل ڪرڻ. بهرحال، اهو طريقو تمام ڊگهو برابري جي چارج جي وقت جي ضرورت آهي ۽ برابري حاصل ڪرڻ لاء ڪافي مقدار ۾ توانائي استعمال ڪري ٿو. ان کان علاوه، هي طريقو خارج ٿيڻ جي برابري کي منظم ڪرڻ ۾ غير موثر آهي.

موجوده بيٽري بيلنسنگ حل بنيادي طور تي بيٽري جي گنجائش جو تعين ڪن ٿا بيٽري پيڪ جي وولٽيج-هڪ وولٽيج-بنياد بيلنسنگ طريقي جي بنياد تي. بيٽري پيڪ بيلنس حاصل ڪرڻ لاءِ، وولٹیج جي چڪاس ۾ اعليٰ درستگي ۽ سڌائي تمام ضروري آهي. وولٹیج جو پتو لڳائڻ واري سرڪٽ ۾ ليڪيج ڪرنٽ سڌو سنئون بيٽري پيڪ جي مستقل مزاجي تي اثر انداز ٿئي ٿو. تنهن ڪري، هڪ سادي ۽ موثر وولٹیج ڳولڻ وارو سرڪٽ ڊزائين ڪرڻ هڪ اهم چئلينج آهي سرڪٽ کي توازن ڪرڻ لاء. ان کان علاوه، وولٹیج بيٽري جي گنجائش جو واحد ماپ نه آهي. ڪنيڪشن جي طريقي ۾ اندروني مزاحمت ۽ رابطي جي مزاحمت پڻ وولٹیج جي مختلف تبديلين جو سبب بڻجن ٿيون. تنهن ڪري، توازن لاءِ صرف وولٽيج تي ڀروسو ڪرڻ سان وڌيڪ-توازن ۽ توانائي ضايع ٿي سگهي ٿي. انتهائي حالتن ۾، اهو شايد بيٽري پيڪ ۾ عدم توازن جو سبب بڻجي سگهي ٿو، جيتوڻيڪ ابتدائي ظرفيت جي توازن جي باوجود.

انرجي ڊسپيشن سرڪٽس ساخت ۾ سادو هوندا آهن، پر بيلنسنگ ريزسٽرز موجوده شنٽنگ دوران توانائي استعمال ڪندا آهن ۽ گرمي پيدا ڪندا آهن، جنهن ڪري حرارتي انتظام جا مسئلا پيدا ٿيندا آهن. ڇاڪاڻ ته اهي بنيادي طور تي انفرادي سيلز ۾ توانائي جي ضايع ٿيڻ ذريعي تمام گهڻي يا گهٽ ٽرمينل وولٽيز کي محدود ڪن ٿا، اهي صرف جامد توازن لاء مناسب آهن. انهن جي اعلي-پد حرارت جي واڌ سسٽم جي اعتبار کي گھٽائي ٿي، انهن کي متحرڪ توازن لاء غير مناسب بڻائي ٿو. هي طريقو صرف ننڍي يا گهٽ- ظرف جي بيٽري پيڪن لاءِ مناسب آهي.

توانائي جي منتقلي جا سرڪٽ بيٽري جي ظرفيت جي معاوضي جو هڪ طريقو آهن، جتي هڪ اعلي-ظرفيت واري بيٽري گهٽ-ظرفيت واري بيٽري کي معاوضي ڏيڻ لاءِ ڪجهه توانائي ڏئي ٿي. جڏهن ته ممڪن آهي، اهو طريقو پيچيده، وڏو، ۽ قيمتي آهي اصل سرڪٽ ۾ انفرادي سيلز جي وولٹیج مانيٽرنگ جي ضرورت جي ڪري. ان کان علاوه، توانائي جي منتقلي هڪ توانائي اسٽوريج وچولي ذريعي حاصل ڪئي وئي آهي، جيڪا توانائي جي استعمال ۽ ڪنٽرول مسئلن کي متعارف ڪرايو آهي. هي توازن وارو طريقو عام طور تي وچولي کان وڏي بيٽري پيڪ ۾ استعمال ٿيندو آهي.

انرجي ڪنورشن سرڪٽس، ٻئي طرف، توانائي جي تبديلي کي حاصل ڪرڻ لاءِ سوئچنگ پاور سپلائي استعمال ڪن ٿا. توانائي جي منتقلي سرڪٽ جي مقابلي ۾، اهي خاص طور تي گهٽ پيچيده ۽ گهٽ قيمتي آهن. بهرحال، coaxial coils لاءِ، تارن جي مختلف ڊگھائي ۽ شڪليون جيڪي وائنڊنگز کي هر سيل سان ڳنڍينديون آهن، ان جي نتيجي ۾ مختلف ٽرانسفارميشن ريشوز پيدا ٿيندا آهن، جنهن جي نتيجي ۾ هر سيل جي غير متوازن توازن ۽ توازن ۾ غلطيون ٿينديون آهن. اضافي طور تي، coaxial coil خود برقياتي مقناطيسي لڪيج ۽ ٻين مسئلن جي ڪري توانائي استعمال ڪري ٿو.

Energy Management