बिल्कुल। बीएमएस की मूल अवधारणा से आगे बढ़ते हुए, "स्मार्ट सक्रिय बैलेंसर" भाग को समझने के लिए तकनीकी विवरण में गोता लगाने की आवश्यकता है। असली इंजीनियरिंग यहीं होती है.
आइए तकनीकी ज्ञान को प्रमुख क्षेत्रों में विभाजित करें: मूल सिद्धांत, टोपोलॉजी और सर्किटरी, नियंत्रण प्रणाली, और संचार और इंटेलिजेंस।
1. मूल सिद्धांत: सक्रिय संतुलन में "सक्रिय"।
मूल लक्ष्य ऊर्जा को उच्च-आवेशित कोशिकाओं से निम्न-आवेशित कोशिकाओं में स्थानांतरित करना है।
• निष्क्रिय संतुलन (बेसलाइन): उच्चतम कोशिकाओं से अतिरिक्त ऊर्जा को एक अवरोधक के माध्यम से गर्मी के रूप में बर्बाद करता है (आमतौर पर सीवी चार्जिंग चरण के दौरान)। यह सरल और सस्ता है लेकिन अप्रभावी है, खासकर बड़े पैक या उच्च असंतुलन के लिए।
• सक्रिय संतुलन (उन्नत विधि): कोशिकाओं के बीच ऊर्जा स्थानांतरित करता है। यह कहीं अधिक कुशल है और चार्ज, डिस्चार्ज और यहां तक कि आराम के दौरान भी काम कर सकता है।
सक्रिय बैलेंसर्स के लिए मुख्य मेट्रिक्स:
• संतुलन धारा: यह सबसे महत्वपूर्ण विशिष्टता है। निष्क्रिय 0.1-0.2A हो सकता है, जबकि सक्रिय बैलेंसर 1A से 20A+ तक हो सकता है।
• दक्षता: कम सेल को दी गई ऊर्जा बनाम उच्च सेल से ली गई ऊर्जा का अनुपात। अच्छे सक्रिय बैलेंसर >90% कुशल होते हैं।
• शांत धारा: वह धारा जो बैलेंसर निष्क्रिय होने पर स्वयं खींचता है। एक स्मार्ट बीएमएस में बहुत कम शांत धारा होनी चाहिए ताकि भंडारण के दौरान पैक खत्म न हो।
एनरकी केवल सक्रिय संतुलन पर ध्यान केंद्रित करता है, हमारे पास कई प्रकार के सक्रिय बैलेंसर हैं, कृपया नीचे देखें:
2. टोपोलॉजी और सर्किटरी: ऊर्जा कैसे स्थानांतरित होती है
यह तकनीकी ज्ञान का हृदय है। विभिन्न सर्किट डिज़ाइन ऊर्जा को स्थानांतरित करने के लिए विभिन्न घटकों का उपयोग करते हैं।
सामान्य सक्रिय संतुलन टोपोलॉजी:
ए) कैपेसिटिव (स्विच्ड कैपेसिटर / चार्ज शटलिंग)
• सिद्धांत: आसन्न कोशिकाओं के बीच चार्ज को "शटल" करने के लिए फ्लाइंग कैपेसिटर (या उनकी एक श्रृंखला) का उपयोग करता है।
• प्रक्रिया: एक संधारित्र को एक उच्च-वोल्टेज सेल से जोड़ा जाता है और चार्ज किया जाता है। फिर इसे काट दिया जाता है और एक लो-वोल्टेज सेल से जोड़ दिया जाता है, जिससे इसमें डिस्चार्ज हो जाता है। यह तेजी से दोहराया जाता है.
• पेशेवर: सरल, अपेक्षाकृत कम लागत, कोई चुंबकीय घटक नहीं।
• विपक्ष: सेल वोल्टेज बराबर होने पर संतुलन धारा कम हो जाती है। निकटवर्ती कोशिकाओं के लिए सर्वोत्तम; एक लंबी डोरी पर संतुलन बनाना धीमा है।
• मुख्य घटक: MOSFETs (स्विच के रूप में), कैपेसिटर।
बी) आगमनात्मक (डीसी-डीसी कनवर्टर आधारित)
उच्च-प्रदर्शन प्रणालियों के लिए यह सबसे आम और शक्तिशाली तरीका है। दो मुख्य कार्यान्वयन हैं:
• i) प्रति सेल जोड़ी एकल ट्रांसफार्मर (द्विदिशात्मक फ्लाईबैक कनवर्टर)
हे सिद्धांत: प्रत्येक कोशिका (या आसन्न कोशिकाओं की जोड़ी) में एक छोटा ट्रांसफार्मर होता है। ऊर्जा को उच्च सेल से ट्रांसफार्मर के चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहित किया जाता है और फिर निम्न सेल में छोड़ दिया जाता है।
हे पेशेवर: पैक में मौजूद किसी भी सेल को सिर्फ पड़ोसी ही नहीं बल्कि किसी भी अन्य सेल के साथ संतुलित कर सकते हैं। बहुत तेज़ और लचीला.
हे विपक्ष: एकाधिक ट्रांसफार्मर और नियंत्रण सर्किट के कारण अधिक जटिल और महंगा।
हे मुख्य घटक: ट्रांसफार्मर, एमओएसएफईटी, डायोड, नियंत्रण आईसी।
• ii) मल्टी-वाइंडिंग ट्रांसफार्मर (सिंगल कोर)
हे सिद्धांत: पूरे पैक के लिए एक प्राथमिक वाइंडिंग और प्रत्येक सेल के लिए एक द्वितीयक वाइंडिंग वाला एक ट्रांसफार्मर।
हे पेशेवर: सभी कोशिकाओं को एक साथ संतुलित कर सकते हैं। उच्च सेल गिनती के लिए बहुत ही सुंदर और संभावित रूप से लागत प्रभावी।
हे विपक्ष: जटिल ट्रांसफार्मर डिजाइन और विनिर्माण। एकल ट्रांसफार्मर की विफलता संपूर्ण संतुलन प्रणाली को अक्षम कर देती है।
हे मुख्य घटक: कस्टम मल्टी-वाइंडिंग ट्रांसफार्मर, MOSFETs।
ग) ऊर्जा भंडारण बस के साथ डीसी-डीसी कनवर्टर
• सिद्धांत: उच्चतम सेल से ऊर्जा लेने और इसे एक सामान्य "बस" (जो संपूर्ण पैक या एक समर्पित भंडारण संधारित्र हो सकता है) पर डंप करने के लिए एक द्वि-दिशात्मक डीसी-डीसी कनवर्टर का उपयोग करता है। फिर एक अन्य कनवर्टर इस बस से निम्नतम सेल को खिलाने के लिए ऊर्जा लेता है।
• पेशेवर: अत्यधिक लचीला, किसी भी कोशिका के बीच बड़ी मात्रा में ऊर्जा स्थानांतरित कर सकता है।
• विपक्ष: उच्चतम जटिलता और लागत।
3. नियंत्रण प्रणाली और एल्गोरिदम: "स्मार्ट" भाग
एक "गूंगा" बैलेंसर बस चालू हो जाता है। एक स्मार्ट बैलेंसर यह तय करता है कि कब, कैसे और कितनी देर तक संतुलन बनाना है।
• संतुलन ट्रिगर:
हे वोल्टेज विभेदक: सबसे सामान्य विधि। जब उच्चतम और निम्नतम सेल के बीच वोल्टेज का अंतर एक निर्धारित सीमा (उदाहरण के लिए, 10mV) से अधिक हो जाए तो संतुलन बनाना शुरू करें।
हे चार्ज की स्थिति (एसओसी) विभेदक: अधिक उन्नत और सटीक। प्रत्येक कोशिका की वास्तविक ऊर्जा सामग्री का अनुमान लगाने और SoC के आधार पर संतुलन बनाने के लिए कलमैन फ़िल्टर या कूलम्ब काउंटिंग का उपयोग करता है। यह बेहतर है क्योंकि लोड के तहत वोल्टेज एक भ्रामक संकेतक हो सकता है।
• संतुलन रणनीति:
हे टॉप-बैलेंसिंग: उच्चतम सेल से ऊर्जा को अन्य के स्तर तक प्रवाहित करता है।
हे बॉटम-बैलेंसिंग: निम्नतम सेल को अन्य के स्तर तक ऊर्जा जोड़ता है। (सक्रिय संतुलन के साथ कम आम)।
हे औसत-संतुलन: सभी कोशिकाओं को पैक के औसत वोल्टेज/एसओसी पर लाने के लिए ऊर्जा को स्थानांतरित करता है।
• पीआईडी कंट्रोल लूप्स: बैलेंसिंग करंट को सिर्फ चालू/बंद नहीं किया जाता है। एक स्मार्ट सिस्टम संतुलन शक्ति को सुचारू रूप से नियंत्रित करने, ओवरशूट और दोलन को रोकने के लिए एक आनुपातिक-इंटीग्रल-व्युत्पन्न (पीआईडी) नियंत्रक का उपयोग करता है।
4. संचार एवं सिस्टम एकीकरण
एक स्मार्ट बीएमएस निर्वात में काम नहीं करता है।
• माइक्रोकंट्रोलर (एमसीयू): मस्तिष्क। यह संतुलन एल्गोरिदम चलाता है, सेल मापदंडों की निगरानी करता है और संचार का प्रबंधन करता है।
हे एडीसी (एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर): सटीक वोल्टेज माप के लिए एमसीयू के एडीसी की गुणवत्ता महत्वपूर्ण है, जो अच्छे संतुलन की नींव है।
• संचार प्रोटोकॉल:
हे कैन बस (नियंत्रक क्षेत्र नेटवर्क): औद्योगिक मानक। ईवीएस, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में उपयोग किया जाता है। मजबूत, शोर-प्रतिरोधी, और कई उपकरणों को संचार करने की अनुमति देता है।
हे यूएआरटी/आरएस485: DIY और छोटे सिस्टम के लिए सामान्य (अक्सर "स्मार्ट बीएमएस" ऐप्स ब्लूटूथ पर उपयोग करते हैं)।
हे SMBus/I2C: आंतरिक चिप्स या स्मार्ट चार्जर के बीच संचार के लिए उपयोग किया जाता है।
• डेटा लॉगिंग: एक स्मार्ट बीएमएस डेटा (न्यूनतम/अधिकतम सेल वोल्टेज, तापमान, संतुलन समय, त्रुटि कोड) लॉग करेगा जो निदान और पूर्वानुमानित रखरखाव के लिए अमूल्य है।
स्मार्ट एक्टिव बैलेंसर का विश्लेषण करने के लिए मुख्य तकनीकी विशिष्टताएँ:
बीएमएस का मूल्यांकन करते समय, इन विशिष्टताओं को देखें:
1. टोपोलॉजी: कैपेसिटिव? आगमनात्मक? (उच्च-वर्तमान आवश्यकताओं के लिए आगमनात्मक आम तौर पर बेहतर होता है)।
2. अधिकतम सतत संतुलन धारा: उदाहरण के लिए, "5ए"। ये आपको इसकी ताकत बताता है.
3. संतुलन दक्षता: उदाहरण के लिए, ">92%"।
4. संतुलन विधि: यह कब संतुलित होता है? (चार्ज/डिस्चार्ज/स्टेटिक, और वोल्टेज/एसओसी पर आधारित)।
5. वोल्टेज मापन सटीकता: उदाहरण के लिए, "±2mV"। सटीक संतुलन के लिए महत्वपूर्ण.
6. संचार इंटरफ़ेस: CAN, UART, ब्लूटूथ?
7. शांत धारा: उदाहरण के लिए, "<200µA"।
व्यावहारिक विचार:
• ऊष्मा अपव्यय: 5-10A धारा प्रवाहित करने से ऊष्मा उत्पन्न होती है। बीएमएस में उचित थर्मल डिज़ाइन (हीटसिंक, पीसीबी कॉपर डालना) होना चाहिए।
• ईएमआई/ईएमसी: सक्रिय बैलेंसर्स की उच्च-आवृत्ति स्विचिंग विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप उत्पन्न कर सकती है। अच्छे डिज़ाइन में नियामक मानकों को पूरा करने के लिए परिरक्षण और फ़िल्टरिंग शामिल है।
• दोष सहनशीलता: यदि स्विचिंग MOSFET विफल हो जाए तो क्या होगा? अच्छे डिज़ाइन में सेल के भयावह शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए सुरक्षा शामिल होती है।
संक्षेप में, "स्मार्ट एक्टिव बैलेंसर" एक परिष्कृत पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रणाली है। यह बैटरी पैक के प्रदर्शन, सुरक्षा और जीवनकाल को अधिकतम करने के लिए उच्च-आवृत्ति डीसी-डीसी कनवर्टर डिज़ाइन, सटीक एनालॉग माप, उन्नत नियंत्रण एल्गोरिदम और मजबूत संचार प्रोटोकॉल को जोड़ती है। गहराई में जाने के लिए, मैं डीसी-डीसी कनवर्टर टोपोलॉजी (विशेष रूप से फ्लाईबैक और बक-बूस्ट) और एम्बेडेड नियंत्रण प्रणालियों का अध्ययन करने की सलाह देता हूं।
एनरकी ने ड्रोन में लिथियम बैटरी के लिए बुद्धिमान सक्रिय संतुलन तकनीक विकसित की है, जिसमें फिट कैपेसिटर सक्रिय संतुलन बोर्ड, एक पेटेंट तकनीक भी शामिल है। इस तकनीक का उपयोग चिकित्सा उपकरणों, घरेलू ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक में ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की सुरक्षा और प्रबंधन और दूरसंचार बुनियादी ढांचे के उपकरणों में बैटरी पैक के लिए समानांतर एंटी-बैकफ़्लो सुरक्षा के लिए भी किया जाता है।
आपका संदेश 20-3,000 अक्षरों के बीच होना चाहिए!
