इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग किए जाने वाले बैटरी एक्टिव बैलेंसर का केस स्टडी

हाल के वर्षों में, पर्यावरण जागरूकता और नीति समर्थन में वृद्धि के साथ, नई ऊर्जा वाहन बाजार तेजी से विकसित हुआ है।कई नई ऊर्जा वाहनों में से, इलेक्ट्रिक वाहन अपनी शून्य उत्सर्जन और कम शोर विशेषताओं के कारण विकास की मुख्यधारा बन गए हैं।

इलेक्ट्रिक वाहनों के मुख्य घटकों में से एक के रूप में, बैटरी पैक का प्रदर्शन सीधे इलेक्ट्रिक वाहनों की क्रूज़िंग रेंज और सुरक्षा जैसे महत्वपूर्ण संकेतकों को प्रभावित करता है।इसलिए, बैटरी पैक संतुलन तकनीक भी इलेक्ट्रिक वाहन अनुसंधान में हॉट स्पॉट में से एक बन गई है।

बैटरी पैक संतुलन तकनीक का मुख्य उद्देश्य बैटरी पैक में अलग-अलग कोशिकाओं के बीच चार्ज, वोल्टेज और अन्य मापदंडों को संतुलित करना है, ताकि पूरे बैटरी पैक के जीवन को कम करने या यहां तक ​​कि बैटरी पैक में बहुत अधिक या बैटरी होने से बचा जा सके। एक सेल में बहुत कम शक्ति.सुरक्षा घटना.

पारंपरिक बैटरी पैक संतुलन तकनीक में मुख्य रूप से दो विधियाँ शामिल हैं: निष्क्रिय संतुलन और सक्रिय संतुलन।

निष्क्रिय संतुलन बैटरी को डिस्चार्ज या चार्ज करने के लिए एक बैलेंसिंग सर्किट का उपयोग करके संतुलन प्राप्त करता है, लेकिन इसकी संतुलन दक्षता कम है और यह ओवरचार्ज और ओवर-डिस्चार्ज जैसी समस्याओं से बच नहीं सकती है।सक्रिय संतुलन बैटरी के लक्षित नियंत्रण के माध्यम से संतुलन प्राप्त करता है, लेकिन इसका कार्यान्वयन कठिन है और नियंत्रण रणनीति जटिल है।

उपरोक्त समस्याओं को हल करने के लिए, एनरकी ने गतिशील वोल्टेज संतुलन रणनीति के आधार पर एक बैटरी पैक संतुलन समाधान प्रस्तावित किया।यह समाधान बैटरी पैक के भीतर वोल्टेज अंतर के कारणों का विश्लेषण करता है और एक नियंत्रण एल्गोरिदम डिज़ाइन करता है जो ऑपरेशन के दौरान बैटरी पैक संतुलन रणनीति को अनुकूल रूप से समायोजित कर सकता है।

यह एल्गोरिदम ओवरशूट और ओवर-डिस्चार्ज जैसी समस्याओं से बचते हुए, बैटरी पैक के अंदर प्रत्येक सेल के वोल्टेज और पावर की वास्तविक समय की निगरानी के आधार पर गतिशील वोल्टेज संतुलन रणनीति के अनुसार बैटरी पैक के संतुलन का एहसास कर सकता है।अंत में, योजना की प्रभावशीलता को प्रयोगों के माध्यम से सत्यापित किया गया।

बैटरी पैक संतुलन प्रौद्योगिकी की अनुसंधान स्थिति
बैटरी पैक संतुलन तकनीक पर अनुसंधान 1980 के दशक में शुरू हुआ।नई ऊर्जा वाहनों के उदय के साथ, इस पर अधिक से अधिक ध्यान दिया गया है।

बैटरी पैक संतुलन तकनीक का उद्देश्य बैटरी पैक में अलग-अलग कोशिकाओं के बीच चार्ज संतुलन बनाए रखना और असमान चार्जिंग के कारण बैटरी की क्षमता में गिरावट और कम जीवन से बचना है।वर्तमान में, बैटरी पैक संतुलन तकनीक पर शोध ने कई परिणाम प्राप्त किए हैं, जिनमें मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं।

1. पारंपरिक संतुलन तकनीक

पारंपरिक बैटरी पैक संतुलन तकनीक संतुलन के लिए मुख्य रूप से प्रतिरोधक, रिले और थाइरिस्टर जैसे घटकों का उपयोग करती है।सिद्धांत यह है कि बैटरी पैक के समान वोल्टेज प्राप्त करने के लिए प्रतिरोधों, रिले और अन्य घटकों के माध्यम से बैटरी पैक में उच्च वोल्टेज वाली एकल कोशिकाओं को डिस्चार्ज किया जाए।कम एकल कोशिका संतुलन उद्देश्य।

पारंपरिक संतुलन तकनीक में सादगी, विश्वसनीयता और कम लागत के फायदे हैं, लेकिन इसमें कम संतुलन दक्षता और बड़ी ऊर्जा बर्बादी जैसी कमियां हैं।

2. बुद्धिमान संतुलन प्रौद्योगिकी

इंटेलिजेंट बैलेंसिंग तकनीक हाल के वर्षों में बैटरी पैक बैलेंसिंग तकनीक पर शोध का केंद्र बिंदु है।यह बैटरी पैक में प्रत्येक सेल को सटीक रूप से नियंत्रित और प्रबंधित करने के लिए उन्नत इलेक्ट्रॉनिक तकनीक और एल्गोरिदम का उपयोग करता है।इंटेलिजेंट बैलेंसिंग तकनीक को मुख्य रूप से दो तरीकों में विभाजित किया गया है: निष्क्रिय संतुलन और सक्रिय संतुलन।

निष्क्रिय संतुलन मुख्य रूप से बैटरी पैक की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान मापदंडों को समायोजित करके बैटरी पैक को संतुलित करने के उद्देश्य को प्राप्त करता है।

सक्रिय संतुलन वास्तविक समय में प्रत्येक एकल सेल की स्थिति की निगरानी और नियंत्रण करने के लिए बैटरी पैक में नियंत्रण सर्किट और सेंसर जैसे घटकों को जोड़ता है, जिससे बैटरी पैक को संतुलित करने का उद्देश्य प्राप्त होता है।इंटेलिजेंट बैलेंसिंग तकनीक में उच्च संतुलन दक्षता, उच्च ऊर्जा उपयोग और अच्छी सुरक्षा के फायदे हैं।

3. ऊर्जा प्रबंधन प्रौद्योगिकी

ऊर्जा प्रबंधन तकनीक बैटरी पैक संतुलन तकनीक के आधार पर बैटरी पैक के इष्टतम प्रबंधन और शेड्यूलिंग को संदर्भित करती है और बैटरी पैक प्रदर्शन विशेषताओं, वाहन संचालन की स्थिति और ऊर्जा मांग जैसे कारकों पर व्यापक रूप से विचार करती है।

ऊर्जा प्रबंधन तकनीक में ऊर्जा भविष्यवाणी, बैटरी क्षमता अनुमान, बैटरी स्वास्थ्य स्थिति निदान आदि शामिल हैं। बैटरी पैक के सटीक प्रबंधन और नियंत्रण के माध्यम से, बैटरी पैक का जीवन बढ़ाया जा सकता है, ऊर्जा उपयोग और सुरक्षा में सुधार किया जा सकता है।

नए इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक संतुलन प्रणाली का डिज़ाइन और अनुकूलन
नए इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक बैलेंसिंग सिस्टम के डिजाइन और अनुकूलन का उद्देश्य इलेक्ट्रिक वाहनों की सुरक्षा सुनिश्चित करते हुए बैटरी पैक बैलेंसिंग की दक्षता और ऊर्जा उपयोग में सुधार करना है।नए इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक बैलेंसिंग सिस्टम के डिजाइन और अनुकूलन में मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं।

1. संतुलन सर्किट का डिज़ाइन

बैटरी पैक बैलेंसिंग सर्किट इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक बैलेंसिंग सिस्टम का मुख्य घटक है।इसके डिज़ाइन की कुंजी दक्षता, ऊर्जा उपयोग और सुरक्षा को संतुलित करना है।बैटरी पैक बैलेंसिंग सर्किट के डिज़ाइन में बैटरी पैक की विशेषताओं और कामकाजी परिस्थितियों पर व्यापक रूप से विचार करने और उचित संतुलन समाधान और संतुलन रणनीतियों को अपनाने की आवश्यकता है।डिज़ाइन प्रक्रिया के दौरान निम्नलिखित पहलुओं पर विचार करने की आवश्यकता है:

संतुलन रणनीति का चयन: पारंपरिक संतुलन तकनीक और बुद्धिमान संतुलन तकनीक दोनों के अपने फायदे और नुकसान हैं, और विशिष्ट स्थिति के अनुसार उचित संतुलन रणनीति का चयन किया जाना चाहिए।

संतुलन सर्किट की संरचना: संतुलन सर्किट के संरचनात्मक डिजाइन को बैटरी पैक की उच्च संतुलन दक्षता, उच्च ऊर्जा उपयोग, सुरक्षा और विश्वसनीयता की आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता है।आमतौर पर उपयोग की जाने वाली बैलेंसिंग सर्किट संरचनाओं में रेसिस्टर वोल्टेज डिवाइडिंग बैलेंसिंग, स्विच बैलेंसिंग, एसी बैलेंसिंग आदि शामिल हैं।

संतुलन सर्किट का नियंत्रण: संतुलन सर्किट के नियंत्रण के लिए बैटरी पैक में प्रत्येक एकल सेल के वोल्टेज और तापमान जैसे मापदंडों की वास्तविक समय की निगरानी और सेट संतुलन रणनीति के अनुसार नियंत्रण और समायोजन की आवश्यकता होती है।

2. ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली का डिज़ाइन

ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी पैक संतुलन प्रणाली का एक अन्य महत्वपूर्ण घटक है।इसे बैटरी पैक के ऊर्जा उपयोग को अनुकूलित करने, बैटरी पैक के जीवन को बढ़ाने और इलेक्ट्रिक वाहनों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली के डिज़ाइन के लिए निम्नलिखित पहलुओं पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता है:

ऊर्जा प्रबंधन रणनीतियों का चयन: ऊर्जा प्रबंधन रणनीतियों में चार्जिंग रणनीतियाँ, डिस्चार्जिंग रणनीतियाँ और लोड नियंत्रण रणनीतियाँ शामिल हैं।विभिन्न ऊर्जा प्रबंधन रणनीतियों का बैटरी पैक के जीवन और ऊर्जा उपयोग पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है।

ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली का नियंत्रण: ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली के नियंत्रण के लिए बैटरी पैक में प्रत्येक एकल सेल की स्थिति और ऊर्जा परिवर्तनों की वास्तविक समय की निगरानी और निर्धारित ऊर्जा प्रबंधन रणनीति के अनुसार नियंत्रण और समायोजन की आवश्यकता होती है।

ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली का अनुकूलन: बैटरी पैक के सावधानीपूर्वक प्रबंधन और शेड्यूलिंग के माध्यम से, बैटरी पैक के ऊर्जा उपयोग और जीवन को अनुकूलित किया जा सकता है, और इलेक्ट्रिक वाहनों के प्रदर्शन और सुरक्षा में सुधार किया जा सकता है।

3. बैटरी पैक सुरक्षा सुरक्षा प्रणाली का डिज़ाइन

बैटरी पैक सुरक्षा सुरक्षा प्रणाली इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक संतुलन प्रणाली का एक अन्य महत्वपूर्ण घटक है, जिसे इलेक्ट्रिक वाहनों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।बैटरी पैक सुरक्षा सुरक्षा प्रणाली में मुख्य रूप से ओवरचार्ज सुरक्षा, ओवर-डिस्चार्ज सुरक्षा, शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा, अधिक तापमान सुरक्षा और अन्य कार्य शामिल हैं।बैटरी पैक की वास्तविक समय की निगरानी और सुरक्षा के माध्यम से, बैटरी पैक में खतरनाक दुर्घटनाओं से बचा जा सकता है।

बैटरी पैक संतुलन प्रणाली डिज़ाइन पर सैद्धांतिक शोध
1. बैटरी पैक के भीतर वोल्टेज अंतर के कारणों का विश्लेषण

बैटरी पैक का आंतरिक वोल्टेज अंतर मुख्य रूप से व्यक्तिगत कोशिकाओं के बीच आंतरिक प्रतिरोध, विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया दर और अन्य कारकों में अंतर के कारण होता है।

वास्तविक संचालन में, अलग-अलग सेवा जीवन और विभिन्न कोशिकाओं के चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों की संख्या के कारण, कोशिकाओं का आंतरिक प्रतिरोध अलग-अलग होता है, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी पैक के आंतरिक वोल्टेज में अंतर होता है।इसके अलावा, बैटरी के स्व-निर्वहन घटना के कारण, लंबे समय तक प्लेसमेंट से बैटरी की शक्ति कम हो जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी पैक के भीतर वोल्टेज अंतर हो जाएगा।

2. गतिशील वोल्टेज संतुलन रणनीति

गतिशील वोल्टेज संतुलन रणनीति एक नियंत्रण रणनीति है जो ऑपरेशन के दौरान बैटरी पैक संतुलन रणनीति को अनुकूल रूप से समायोजित कर सकती है।यह रणनीति बैटरी पैक के संतुलन को प्राप्त करने और ओवरशूट और ओवर-डिस्चार्ज जैसी समस्याओं से बचने के लिए बैटरी पैक के अंदर प्रत्येक सेल के वोल्टेज और शक्ति के अनुसार संतुलन सर्किट की कार्यशील स्थिति को गतिशील रूप से समायोजित करती है।

विशिष्ट कार्यान्वयन के संदर्भ में, हम बैटरी पैक संतुलन प्रणाली को दो भागों में विभाजित करते हैं: संतुलन नियंत्रक और संतुलन सर्किट।बैलेंसिंग नियंत्रक वास्तविक समय में बैटरी पैक के अंदर प्रत्येक सेल के वोल्टेज और पावर की निगरानी करता है, गतिशील वोल्टेज संतुलन रणनीति के आधार पर बैलेंसिंग सर्किट की कार्यशील स्थिति की गणना करता है, और फिर संतुलन प्राप्त करने के लिए बैलेंसिंग सर्किट की स्विचिंग स्थिति को नियंत्रित करता है। बैटरी का संकुल।

3. नियंत्रण एल्गोरिथ्म

गतिशील वोल्टेज संतुलन रणनीति का मूल नियंत्रण एल्गोरिदम है।हमने पीआईडी ​​नियंत्रण एल्गोरिदम के आधार पर एक बैटरी पैक संतुलन नियंत्रक डिज़ाइन किया है।जब बैटरी पैक के भीतर वोल्टेज अंतर छोटा होता है, तो यह नियंत्रक बैटरी पैक के भीतर प्रत्येक सेल के वोल्टेज और पावर को संतुलित कर सकता है, जिससे ओवरशूट, ओवर-डिस्चार्ज और अन्य समस्याओं को होने से रोका जा सकता है।

नियंत्रक के इनपुट मापदंडों में बैटरी पैक के अंदर प्रत्येक सेल का वोल्टेज और पावर शामिल है।इन मापदंडों की वास्तविक समय की निगरानी और विश्लेषण के माध्यम से, संतुलन सर्किट की कार्यशील स्थिति की गणना की जा सकती है, जिससे बैटरी पैक का संतुलन प्राप्त हो सकता है।

विशिष्ट कार्यान्वयन के संदर्भ में, हमने पीआईडी ​​नियंत्रण एल्गोरिदम को अपनाया और नियंत्रण सटीकता और नियंत्रण प्रभाव सुनिश्चित करने के लिए फीडबैक तंत्र और फ़ज़ी नियंत्रण जोड़ा।उनमें से, फीडबैक तंत्र समकारी नियंत्रक की आउटपुट स्थिति के अनुसार नियंत्रण एल्गोरिदम के मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित कर सकता है, जिससे अधिक सटीक समकारी नियंत्रण प्राप्त हो सकता है।

इसके अलावा, हमने विभिन्न प्रकार के बैटरी पैक के लिए अलग-अलग नियंत्रण एल्गोरिदम डिज़ाइन किए हैं।उदाहरण के लिए, लिथियम बैटरी पैक के लिए नियंत्रण एल्गोरिदम को बैटरी पैक के अंदर रासायनिक प्रतिक्रिया दर, साथ ही लिथियम बैटरी की चार्ज और डिस्चार्ज विशेषताओं जैसे कारकों पर विचार करने की आवश्यकता होती है, ताकि संबंधित संतुलन रणनीतियों और नियंत्रण एल्गोरिदम तैयार किया जा सके।

प्रायोगिक सत्यापन
प्रस्तावित बैटरी पैक संतुलन प्रणाली की प्रभावशीलता को सत्यापित करने के लिए, हमने प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित की।सबसे पहले, हमने विभिन्न प्रकार के बैटरी पैक का परीक्षण किया, जिनमें लेड-एसिड, निकेल-मेटल हाइड्राइड और लिथियम शामिल हैं।

प्रयोगात्मक डेटा के आँकड़ों और विश्लेषण के माध्यम से, हमने पाया कि प्रस्तावित गतिशील वोल्टेज संतुलन रणनीति और नियंत्रण एल्गोरिदम प्रभावी ढंग से बैटरी पैक के संतुलन को प्राप्त कर सकते हैं और ओवरशूट, ओवर-डिस्चार्ज और अन्य समस्याओं से बच सकते हैं।

दूसरा, हमने लंबे समय तक चलने वाले प्रयोग किए।प्रयोग में, हमने बैटरी पैक को विभिन्न वातावरणों में रखा, विभिन्न उपयोग परिदृश्यों का अनुकरण किया और फिर बैटरी पैक के प्रदर्शन की निगरानी की।

आंकड़ों और प्रयोगात्मक डेटा के विश्लेषण के माध्यम से, हमने पाया कि प्रस्तावित बैटरी पैक संतुलन प्रणाली में उच्च विश्वसनीयता और स्थिरता है और यह विभिन्न परिदृश्यों में उपयोग की जरूरतों को पूरा कर सकती है।

अंत में, हमने व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रयोग भी किए।हमने प्रस्तावित बैटरी पैक बैलेंसिंग सिस्टम को एक नए इलेक्ट्रिक वाहन पर लागू किया और एक सड़क परीक्षण ड्राइव आयोजित की।परीक्षण ड्राइव डेटा के विश्लेषण के माध्यम से, हमने पाया कि क्रूज़िंग रेंज, त्वरण प्रदर्शन और अन्य पहलुओं सहित इलेक्ट्रिक वाहनों के प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है।

इलेक्ट्रिक वाहनों के तेजी से विकास के साथ, बैटरी पैक बैलेंसिंग सिस्टम के अनुसंधान और अनुकूलन पर अधिक ध्यान दिया गया है।इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी पैक संतुलन प्रणाली पर शोध पर ध्यान केंद्रित करते हुए, हमने बैटरी पैक संतुलन तकनीक, ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली और बैटरी पैक सुरक्षा सुरक्षा प्रणाली पर गहन चर्चा की।

बैटरी पैक संतुलन प्रौद्योगिकी की विकास स्थिति और मौजूदा समस्याओं का विश्लेषण करके, बुद्धिमान संतुलन प्रौद्योगिकी के लिए एक अनुकूलन योजना प्रस्तावित है, और सर्किट संरचना और नियंत्रण को संतुलित करने की डिजाइन विधि पर चर्चा की गई है।

सामान्य तौर पर, इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक संतुलन प्रणाली इलेक्ट्रिक वाहन प्रौद्योगिकी के विकास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, और इसका अनुकूलन और सुधार इलेक्ट्रिक वाहनों के प्रदर्शन और सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।