बैटरी पैक के लिए बैटरी बैलेंसिंग क्यों महत्वपूर्ण है?

ऑटोमोटिव पावर बैटरी सिस्टम को विशिष्ट वोल्टेज और पावर आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए श्रृंखला में जुड़े कई व्यक्तिगत कोशिकाओं से बनाया जाता है। व्यावहारिक उपयोग में, व्यक्तिगत कोशिकाओं के बीच भिन्नता के कारण, पूरी बैटरी पैक की क्षमता सबसे कमजोर कोशिका की क्षमता से सीमित होती है। श्रृंखला-कनेक्टेड पैक में, हालांकि प्रत्येक कोशिका से प्रवाहित होने वाली धारा समान होती है, क्षमता में अंतर डिस्चार्ज की विभिन्न गहराई की ओर ले जाता है; उच्च-क्षमता वाली कोशिकाएं कम चार्ज और कम डिस्चार्ज होने लगती हैं, जबकि कम-क्षमता वाली कोशिकाएं अधिक चार्ज और अधिक डिस्चार्ज होने की संभावना रखती हैं। नतीजतन, उच्च-क्षमता वाली कोशिकाएं धीरे-धीरे खराब होती हैं और लंबे समय तक चलती हैं, जबकि कम-क्षमता वाली कोशिकाएं तेजी से खराब होती हैं और उनका जीवनकाल छोटा होता है। यह अंतर समय के साथ बढ़ता जाता है, अंततः कम-क्षमता वाली कोशिकाओं की विफलता के कारण पूरी बैटरी पैक की समय से पहले विफलता हो जाती है।

ACEYबैटरी पैक टेस्टरबैटरी पैक की क्षमता, चक्र जीवन और चार्ज-डिस्चार्ज प्रदर्शन को माप सकता है।

संतुलन का मूल लक्ष्य "शिखर को काटना और घाटियों को भरना" है। इसमें चार्जिंग, डिस्चार्जिंग या निष्क्रिय अवधि के दौरान चार्ज और डिस्चार्ज धाराओं को विनियमित करने के लिए बाहरी सर्किट्री का उपयोग करना शामिल है ताकि संचालन के दौरान कोशिकाओं में लगातार वोल्टेज सुनिश्चित किया जा सके, जिससे वाहन की ड्राइविंग रेंज और बैटरी पैक की सेवा जीवन का विस्तार हो सके।

बैटरी पैक के प्रदर्शन में व्यक्तिगत कोशिकाओं के बीच प्रदर्शन भिन्नता के कारण गिरावट की घटना को आमतौर पर "सेल मिसमैच" या "असंतुलन" कहा जाता है। अधिकांश मामलों में, यह असंतुलन कोशिकाओं के अंतर्निहित रासायनिक गुणों में परिवर्तन के बजाय निर्माण प्रक्रियाओं और परीक्षण विधियों में खामियों से उत्पन्न होता है। यहां तक ​​कि उत्पादन के बाद कोशिकाओं को छांटने और मिलान करने पर भी, असंतुलन अभी भी हो सकता है - उदाहरण के लिए, अलग-अलग स्व-डिस्चार्ज दरें निष्क्रिय अवधि के दौरान क्षमता असंतुलन का कारण बन सकती हैं, जबकि विभिन्न आंतरिक प्रतिरोध चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान विशिष्ट कोशिकाओं के अधिक चार्ज होने का कारण बन सकते हैं।
व्यक्तिगत कोशिकाओं के लिए संतुलन नियंत्रण प्राप्त करने के लिए, बैलेंसर बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) का एक मुख्य घटक के रूप में कार्य करता है; बैलेंसर के बिना, प्रबंधन प्रणाली - माप डेटा तक पहुंच होने पर भी - सुधारात्मक कार्रवाई करने में असमर्थ होगी, जिससे "प्रबंधन" की अवधारणा निरर्थक हो जाएगी।

I. संतुलन नियंत्रण प्रबंधन का मूल मॉडल

इस अध्याय में चर्चा की गई संतुलन नियंत्रण मॉडल श्रृंखला विन्यास वाली बैटरी पैक पर लागू होता है, जिसमें पैक के भीतर कुल *n* कोशिकाओं का अनुमान लगाया जाता है। इस मॉडल द्वारा दर्शाए गए अनुसार, पैक के भीतर व्यक्तिगत कोशिकाओं की क्षमता और चार्ज की स्थिति (एसओसी) किसी भी समय भिन्न हो सकती है, जिससे पावर बैटरी पैक के लिए संतुलन नियंत्रण प्रबंधन की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए, पावर बैटरी कोशिकाओं के बीच असंगति अपरिहार्य है, मुख्य रूप से निम्नलिखित दो कारकों के कारण:

• बैटरी निर्माण प्रक्रिया से उत्पन्न असंगति।
• परिचालन वातावरण के कारण होने वाली असंगति।

II. संतुलन नियंत्रण प्रबंधन का वर्गीकरण

बैटरी संतुलन नियंत्रण विधियों की एक विस्तृत विविधता है, जिनमें से नई लगातार उभर रही हैं। इन विधियों को वर्गीकृत करना चुनौतीपूर्ण है क्योंकि विभिन्न वर्गीकरण मानदंड अलग-अलग परिणाम देते हैं। नीचे दी गई तालिका सामान्य वर्गीकरण मानदंड और उनके संबंधित प्रकारों का सारांश प्रस्तुत करती है।

III. संतुलन नियंत्रण प्रबंधन का महत्व

1. संतुलन नियंत्रण प्रबंधन बैटरी पैक की समग्र क्षमता बढ़ाने में मदद करता है।
चार कोशिकाओं (बी1, बी2, बी3, बी4) से बनी बैटरी पैक पर विचार करें। मान लें कि उनकी नाममात्र क्षमताएं समान हैं (C1=C2=C3=C4=Cmax); हालांकि, विभिन्न स्व-डिस्चार्ज दरों जैसे कारकों के कारण, चार्जिंग चक्र से पहले उनकी प्रारंभिक क्षमताएं भिन्न होती हैं - विशेष रूप से, मान लें कि बी2 की प्रारंभिक क्षमता सबसे अधिक है और बी3 सबसे कम है। चूंकि कोशिकाएं श्रृंखला में जुड़ी हुई हैं, पैक की शेष क्षमता समान रूप से घटती है; हालांकि, समय के साथ, एक असंतुलन विकसित होता है। संतुलन नियंत्रण समग्र प्रयोग करने योग्य क्षमता में वृद्धि की अनुमति देता है।

2. संतुलन नियंत्रण प्रबंधन पावर बैटरी कोशिकाओं के लिए चार्ज और डिस्चार्ज की गहराई को विनियमित करने में मदद करता है।
सबसे पहले, संतुलन प्रबंधन बैटरी सुरक्षा को बढ़ाता है। चार्ज संतुलन प्रबंधन के बिना, इस परिदृश्य पर विचार करें: चार कोशिकाओं में से, एक (बी2) पूर्ण चार्ज के करीब है (यानी, इसकी चार्ज की स्थिति, या एसओसी, 95% से अधिक है)। विद्युत वाहक बल और आंतरिक प्रतिरोध विशेषताओं के कारण, इसका ऑपरेटिंग वोल्टेज तेजी से बढ़ता है, जिससे यह अधिक चार्ज होने की संभावना रखता है।

दूसरे, संतुलन प्रबंधन बैटरी जीवन का विस्तार करता है। तीसरा, संतुलन प्रबंधन समान बैटरी एजिंग को सक्षम बनाता है, जिससे स्वास्थ्य की स्थिति (एसओएच) की स्थिरता में सुधार होता है। एसओएच में असंगति बैटरी प्रबंधन प्रणाली के लिए कठिनाइयां पैदा करती है; यह बैटरी के शेष चार्ज (या चार्ज की स्थिति, एसओसी) का अनुमान लगाने के पहले से ही चुनौतीपूर्ण कार्य को जटिल बनाता है और बैटरी पैक के लिए अनुकूलित चार्जिंग रणनीतियों के कार्यान्वयन में बाधा डालता है। पैक में एसओएच स्थिरता बढ़ाने के लिए, बैटरी एजिंग को प्रभावित करने वाले कारकों को प्रत्येक व्यक्तिगत कोशिका को यथासंभव समान रूप से प्रभावित करना चाहिए; कोशिकाओं में डिस्चार्ज की समान गहराई (डीओडी) सुनिश्चित करने के लिए संतुलन नियंत्रण लागू करना समान एजिंग प्राप्त करने का एक प्रभावी तरीका है। संतुलन नियंत्रण संचालन के दौरान लगातार डिस्चार्ज गहराई बनाए रखता है, जो न केवल बैटरी पैक के समग्र चक्र जीवन का विस्तार करता है - जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है - बल्कि समान गिरावट भी सुनिश्चित करता है, जिसके परिणामस्वरूप सभी कोशिकाओं में अपेक्षाकृत समान एसओएच मान होते हैं।

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