লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির জন্য ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমগুলি বিএমএস

সূত্র: বৈদ্যুতিন ডিজাইন ডটকম

ব্যাটারি-পরিচালনা-সিস্টেম আর্কিটেকচার

একটি ব্যাটারি-ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (বিএমএস) সাধারণত কাট অফ ফিল্ড-এফেক্ট ট্রান্সমিটার (এফইটি), জ্বালানী-গেজ মনিটর, সেল-ভোল্টেজ মনিটর, সেল-ভোল্টেজ ব্যালেন্স, রিয়েল-টাইম ক্লক, টেম্পারেচার মনিটর এবং একটি সহ বেশ কয়েকটি কার্যকরী ব্লক নিয়ে থাকে রাষ্ট্র মেশিন(আকার 1)। বিভিন্ন ধরণের বিএমএস আইসি পাওয়া যায়।

ফাংশনাল ব্লকগুলির গোষ্ঠীকরণ একটি সাধারণ অ্যানালগের প্রথম প্রান্ত থেকে বিস্তৃতভাবে পরিবর্তিত হয় যেমন আইআইএসএল 94208 এটি ব্যালেন্সিং এবং পর্যবেক্ষণ সরবরাহ করে এবং স্বায়ত্তশাসিতভাবে চালিত একটি স্ট্যান্ডএল ইন্টিগ্রেটেড সমাধানের জন্য একটি মাইক্রোকন্ট্রোলারের প্রয়োজন (যেমন, TheISL94203)। এখন আসুন প্রতিটি ব্লকের পিছনের উদ্দেশ্য এবং প্রযুক্তি এবং সেই সাথে প্রতিটি প্রযুক্তির উপকারিতা এবং বিপরীতে পরীক্ষা করা যাক।

কাটোফ এফইটিএস এবং এফইটি ড্রাইভার

একটি এফইটি-ড্রাইভার ফাংশনাল ব্লক ব্যাটারি প্যাকের সংযোগ এবং লোড এবং চার্জারের মধ্যে বিচ্ছিন্নতার জন্য দায়ী। এফইটি ড্রাইভারের আচরণটি ব্যাটারি-সেল ভোল্টেজ, বর্তমান পরিমাপ এবং রিয়েল-টাইম সনাক্তকরণ সার্কিটের পরিমাপের উপর পূর্বাভাস দেওয়া হয়। চিত্র 2 লোড এবং চার্জার এবং ব্যাটারি প্যাকের মধ্যে দুটি ভিন্ন ধরণের FET সংযোগের চিত্র তুলে ধরেছে।

চিত্র 2 এ ব্যাটারি প্যাকের সাথে সংযোগের সর্বাধিক সংখ্যক প্রয়োজন এবং ব্যাটারি প্যাক অপারেটিং মোডকে চার্জ, স্রাব বা ঘুমের জন্য সীমাবদ্ধ করে। বর্তমান প্রবাহের দিক এবং নির্দিষ্ট রিয়েল-টাইম পরীক্ষার আচরণ ডিভাইসের স্থিতি নির্ধারণ করে।

২. লোড এবং চার্জারের (এ) মধ্যে একক সংযোগের জন্য কাট অফ এফইটি স্কাইমেটিক্স এবং এক দ্বি-টার্মিনাল সংযোগ যা একসাথে চার্জিং এবং ডিসচার্জিং (বি) এর অনুমতি দেয়।

উদাহরণস্বরূপ, ISL94203 এর একটি চ্যানেল মনিটর রয়েছে (সিএইচএমএন) যা কাটার অফ এফইটিগুলির ডানদিকে ভোল্টেজ নিরীক্ষণ করে। যদি কোনও চার্জার সংযুক্ত থাকে এবং ব্যাটারি প্যাকটি এটি থেকে পৃথক করা হয় তবে ব্যাটারি প্যাকের দিকে স্রোতযুক্ত ইনজেকশনের ফলে চার্জারের সর্বাধিক সরবরাহের ভোল্টেজটিতে ভোল্টেজ বাড়বে। CHMON এ ভোল্টেজের স্তরটি কেটে যায়, যা বিএমএস ডিভাইসটিকে জানতে দেয় যে একটি চার্জার উপস্থিত রয়েছে। লোড সংযোগ নির্ধারণ করার জন্য, লোড উপস্থিত কিনা তা নির্ধারণ করার জন্য একটি স্রোতকে লোডের মধ্যে ইনজেকশনের ব্যবস্থা করা হয়। যদি ইনজেকশন দেওয়ার সময় পিনের ভোল্টেজ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি না পায় তবে ফলাফলটি নির্ধারণ করে যে কোনও লোড উপস্থিত। এরপরে এফইটি ড্রাইভারের ডিএফইটি চালু হয়। চিত্র 2 বি এর সংযোগ প্রকল্পটি চার্জ করার সময় ব্যাটারি প্যাকটি পরিচালনা করতে দেয়।

এফইটি ড্রাইভারগুলি ব্যাটারি প্যাকের উচ্চ বা নিম্ন পাশের সাথে সংযোগ করার জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে। হাই-সাইড সংযোগের জন্য এনএমওএস এফইটিগুলি সক্রিয় করতে চার্জ-পাম্প ড্রাইভারের প্রয়োজন। উচ্চ-পাশের ড্রাইভার ব্যবহার করার সময়, এটি সার্কিটরির বাকী অংশগুলির জন্য শক্ত স্থল রেফারেন্সের অনুমতি দেয়। লো-সাইড এফইটি ড্রাইভার সংযোগগুলি ব্যয় হ্রাস করার জন্য কিছু সংহত সমাধানগুলিতে পাওয়া যায়, কারণ তাদের চার্জ পাম্পের প্রয়োজন হয় না। তাদের উচ্চ-ভোল্টেজ ডিভাইসগুলিরও প্রয়োজন হয় না, যা একটি বৃহত্তর ডাই অঞ্চল গ্রহণ করে। নিচের দিকে কাটফট এফইটিএস ব্যবহার করে ব্যাটারি প্যাকের গ্রাউন্ড সংযোগটি ভাসমান, যা পরিমাপের মধ্যে ইঞ্জেকশনের শব্দকে আরও সংবেদনশীল করে তোলে। এটি কিছু আইসির কার্যকারিতা প্রভাবিত করে।

জ্বালানী-গেজ / বর্তমান পরিমাপ

জ্বালানী-গেজ কার্যকরী ব্লকটি ব্যাটারি প্যাকটি প্রবেশ করানো এবং প্রস্থান করার জন্য চার্জের উপর নজর রাখে। চার্জ বর্তমান এবং সময়ের পণ্য। জ্বালানী গেজ ডিজাইন করার সময় বেশ কয়েকটি বিভিন্ন কৌশল ব্যবহার করা যেতে পারে।

এম্বেড থাকা নিম্ন-রেজোলিউশন অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তরকারী (এডিসি) সহ একটি বর্তমান বোধের পরিবর্ধক এবং এমসিইউ হ'ল একটি বর্তমান-পরিমাপ পদ্ধতি। উচ্চ-সাধারণ-মোড পরিবেশে পরিচালনা করে বর্তমান বোধের পরিবর্ধক, উচ্চ-রেজোলিউশন পরিমাপ সক্ষম করে, সিগন্যালটিকে প্রশস্ত করে তোলে। যদিও এই নকশা কৌশল গতিশীল পরিসীমা ত্যাগ করে।

অন্যান্য কৌশলগুলি একটি উচ্চ-রেজোলিউশনের এডিসি বা ব্যয়বহুল জ্বালানী-গতি আইসি ব্যবহার করে। সময়ের বিপরীতে লোড আচরণের বর্তমান ব্যবহার বোঝা ভাল ধরণের জ্বালানী-গেজ নকশা নির্ধারণ করে।

সর্বাধিক সঠিক এবং ব্যয়বহুল সমাধান হ'ল কম অফসেট এবং উচ্চ সাধারণ-মোড রেটিং সহ 16-বিট বা উচ্চতর এডিসি ব্যবহার করে ইন্দ্রিয় প্রতিরোধকের জুড়ে ভোল্টেজ পরিমাপ করা। একটি উচ্চ-রেজোলিউশন এডিসি গতির ব্যয়ে একটি বৃহত গতিশীল পরিসীমা সরবরাহ করে। যদি ব্যাটারি কোনও ত্রুটিযুক্ত লোডের সাথে যেমন একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির সাথে সংযুক্ত থাকে তবে ধীর এডিসি উচ্চ মাত্রার এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি বর্তমান স্পাইকগুলি লোডে সরবরাহ করতে পারে না miss

ত্রুটিযুক্ত ভারের জন্য, সম্ভবত একটি বর্তমান বোধের পরিবর্ধক সামনের প্রান্ত সহ একটি ধারাবাহিক-আনুমানিক-নিবন্ধক (এসএআর) এডিসি আরও আকাঙ্ক্ষিত হতে পারে। কোনও অফসেট ত্রুটি ব্যাটারি চার্জের পরিমাণের সামগ্রিক ত্রুটিকে প্রভাবিত করে। সময়ের সাথে পরিমাপের ত্রুটিগুলি গুরুত্বপূর্ণ চার্জের স্থিতি ব্যাটারি-প্যাক ত্রুটিগুলির কারণ ঘটবে। চার্জ পরিমাপ করার সময় 16-বিট রেজোলিউশন সহ একটি পরিমাপ অফসেট 50 µV বা তার চেয়ে কম adequate

সেল ভোল্টেজ এবং সর্বোচ্চ ব্যাটারি লাইফটাইম

ব্যাটারি প্যাকের প্রতিটি কক্ষের সেল ভোল্টেজ পর্যবেক্ষণ করা এর সামগ্রিক স্বাস্থ্য নির্ধারণ করার জন্য প্রয়োজনীয়। সমস্ত কক্ষের একটি অপারেটিং ভোল্টেজ উইন্ডো রয়েছে যেখানে সঠিক অপারেশন এবং ব্যাটারির আয়ু নিশ্চিত করতে চার্জিং / ডিসচার্জ হওয়া উচিত। যদি কোনও অ্যাপ্লিকেশন কোনও লিথিয়াম রসায়ন সহ একটি ব্যাটারি ব্যবহার করে তবে অপারেটিং ভোল্টেজটি সাধারণত 2.5 থেকে 4.2 ভি এর মধ্যে থাকে Vol ভোল্টেজের পরিসীমা রসায়ন নির্ভর। ভোল্টেজের সীমার বাইরে ব্যাটারি অপারেটিং কোষের আজীবন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে এবং এটি অকেজো রেন্ডার করতে পারে।

ঘরগুলি ব্যাটারি প্যাক গঠনের জন্য সিরিজে এবং সমান্তরালে সংযুক্ত থাকে l একটি সমান্তরাল সংযোগ ব্যাটারি প্যাকের বর্তমান ড্রাইভ বৃদ্ধি করে, যখন একটি সিরিজ সংযোগ সামগ্রিক ভোল্টেজ বাড়িয়ে তোলে increases একটি কক্ষের কর্মক্ষমতা একটি বিতরণ আছে: সময় সমান শূন্য, ব্যাটারি-প্যাক সেল এর চার্জ এবং স্রাব হার একই হয়। চার্জ এবং স্রাবের মধ্যে প্রতিটি কক্ষের চক্র হিসাবে প্রতিটি কক্ষের চার্জ এবং স্রাবের হার পরিবর্তন হয়। এটি কোনও ব্যাটারি প্যাক জুড়ে ছড়িয়ে পড়া বিতরণে ফলাফল।

ব্যাটারি প্যাকটি চার্জ করা হয়েছে কিনা তা নির্ধারণের একটি সহজ উপায় হ'ল প্রতিটি ভোল্টেজকে একটি সেট ভোল্টেজ স্তরে পর্যবেক্ষণ করা। ভোল্টেজ সীমাতে পৌঁছানোর জন্য প্রথম সেল ভোল্টেজ ব্যাটারি-প্যাক চার্জের সীমাটি ট্রিপ করে। একটি দুর্বল-গড় সেল ব্যাটারি প্যাকের ফলে প্রথমে দুর্বলতম কক্ষটি সীমাতে পৌঁছায় এবং বাকী ঘরগুলি পুরোপুরি চার্জ করা থেকে বিরত রাখে।

বর্ণিত হিসাবে একটি চার্জিং স্কিম চার্জ প্রতি সময় ব্যাটারি-প্যাকটি সর্বাধিক করে না। চার্জিং স্কিমটি ব্যাটারি প্যাকের জীবনকাল হ্রাস করে কারণ এর জন্য আরও চার্জ এবং স্রাব চক্র প্রয়োজন। একটি দুর্বল সেল দ্রুত স্রাব করে। স্রাব চক্রের উপরও ঘটে; দুর্বল কোষটি প্রথমে স্রাবের সীমাটি ট্রিপ করে, বাকী ঘরগুলি চার্জ রেখে দেয়।

ব্যাটারি প্যাক চার্জ প্রতি ওএন টাইম উন্নত করার জন্য দুটি উপায় রয়েছে। প্রথমটি হ'ল চার্জ চক্রের সময় দুর্বলতম কক্ষে চার্জটি ধীর করা। এটি একটি বাইপাস এফইটি সংযুক্ত সেল দ্বারা বর্তমান সীমাবদ্ধ প্রতিরোধকের সাথে সংযুক্ত করে অর্জিত হয়(চিত্র 3 এ)। এটি স্রোত থেকে স্রোত গ্রহণ করে সর্বোচ্চ স্রোতের সাথে, যার ফলে ধীরে ধীরে সেল চার্জ হয়। ফলস্বরূপ, অন্যান্য ব্যাটারি প্যাক সেলগুলি ধরতে সক্ষম। চূড়ান্ত লক্ষ্য হ'ল ব্যাটারি প্যাকের চার্জের ক্ষমতা সর্বাধিক করা সমস্ত কক্ষ একসাথে সম্পূর্ণ চার্জের সীমাতে পৌঁছে reach

৩. বাইপাস সেল ব্যালেন্সিং এফইটি চার্জ চক্রের সময় (ক) সময় কোনও কক্ষের চার্জ রেট কমিয়ে দিতে সহায়তা করে। সক্রিয় ব্যালেন্সিং স্রাবচক্রের সময় শক্তিশালী সেল থেকে চার্জ চুরি করতে এবং দুর্বল কোষকে চার্জ দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয় (বি)।

দ্বিতীয় পদ্ধতিটি হ'ল চার্জ-স্থানচ্যুতি স্কিম প্রয়োগ করে স্রাবচক্রের ব্যাটারি প্যাকটি ভারসাম্যপূর্ণ করা। এটি আলফা সেল থেকে প্ররোচিত কাপলিং বা ক্যাপাসিটিভ স্টোরেজের মাধ্যমে চার্জ গ্রহণ করে এবং সঞ্চিত চার্জটিকে সবচেয়ে দুর্বল কক্ষে ইনজেকশনের মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছে। এটি স্রাব সীমাতে পৌঁছাতে দুর্বলতম কক্ষটি নেওয়ার সময়টি ধীর করে দেয়, অন্যথায় সক্রিয় ভারসাম্য হিসাবে পরিচিত(চিত্র 3 বি).

তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ

আজকের ব্যাটারি একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ বজায় রেখে প্রচুর স্রোত সরবরাহ করে। এটি একটি পলাতক অবস্থার দিকে নিয়ে যায় যা ব্যাটারিকে আগুন ধরিয়ে দেয়। ব্যাটারি তৈরিতে ব্যবহৃত রাসায়নিকগুলি অত্যন্ত উদ্বায়ী the ডান বস্তু দ্বারা চাপানো একটি ব্যাটারিও ব্যাটারিটিকে আগুনে ফেলতে পারে। তাপমাত্রা পরিমাপ কেবল সুরক্ষার জন্য ব্যবহার করা হয় না, তারা কোনও ব্যাটারি চার্জ করা বা স্রাব করা বাঞ্ছনীয় কিনা তাও তারা নির্ধারণ করতে পারে।

তাপমাত্রা সেন্সরগুলি শক্তি-স্টোরেজ-সিস্টেম (ESS) অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ছোট বা আরও বহনযোগ্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য কোষগুলির একটি গ্রুপিংয়ের জন্য প্রতিটি কক্ষ পর্যবেক্ষণ করে। অভ্যন্তরীণ এডিসি ভোল্টেজ রেফারেন্স দ্বারা চালিত থার্মিস্টরগুলি প্রতিটি সার্কিটের তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ করতে সাধারণত ব্যবহৃত হয়। তদতিরিক্ত, একটি অভ্যন্তরীণ ভোল্টেজ রেফারেন্স পরিবেশগত তাপমাত্রা পরিবর্তনের বিপরীতে তাপমাত্রা পঠনের অপ্রতুল্যতা হ্রাস করতে সহায়তা করে।

রাজ্য মেশিন বা অ্যালগরিদম

সেন্সিং সার্কিটরি থেকে তথ্য পরিচালনার জন্য বেশিরভাগ বিএমএস সিস্টেমের জন্য একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার (এমসিইউ) বা একটি ফিল্ড-প্রোগ্রামেবল গেট অ্যারে (এফপিজিএ) প্রয়োজন হয় এবং তারপরে প্রাপ্ত তথ্যের সাথে সিদ্ধান্ত গ্রহণ করুন। নির্দিষ্ট ডিভাইসে যেমন ISL94203 এ, ডিজিটালি এনকোড করা একটি অ্যালগরিদম একটি চিপের সাহায্যে স্ট্যান্ডেলোন সলিউশন সক্ষম করে। এমসিইউতে যখন সঙ্গম করা হয় তখন স্ট্যান্ডেলোন সলিউশনগুলিও মূল্যবান, কারণ স্ট্যান্ডেলোনার স্টেট মেশিনটি এমসিইউ ক্লকচক্র এবং মেমরির স্থান মুক্ত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

অন্যান্য বিএমএস বিল্ডিং ব্লক

অন্যান্য কার্যকরী বিএমএস ব্লকে ব্যাটারি প্রমাণীকরণ, রিয়েল-টাইম ক্লক (আরটিসি), মেমরি এবং ডেইজি চেইন অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। আরটিসি এবং মেমরিটি ব্ল্যাক-বাক্স অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় R আরটিসি সময় স্ট্যাম্প হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং ডেটা সঞ্চয় করার জন্য মেমরি ব্যবহৃত হয়। এটি কোনও বিপর্যয়কর ঘটনার আগে ব্যাটারি প্যাকের আচরণটি ব্যবহারকারীকে জানায়। ব্যাটারি প্রমাণীকরণ ব্লক বিএমএস ইলেকট্রনিক্সকে তৃতীয় পক্ষের ব্যাটারি প্যাকের সাথে সংযুক্ত হতে বাধা দেয়। ভোল্টেজ রেফারেন্স / নিয়ন্ত্রক বিএমএস সিস্টেমের চারপাশে পেরিফেরাল সার্কিটরি শক্তি প্রয়োগ করতে ব্যবহৃত হয়। অবশেষে, স্টাইলযুক্ত ডিভাইসের মধ্যে সংযোগ সহজ করার জন্য ডেইজি-চেইন সার্কিটরি ব্যবহার করা হয়। ডেইজি-চেইন ব্লকটি অপটিকাল কাপলার বা অন্যান্য স্তর-স্থানান্তরকারী সার্কিটের প্রয়োজনের পরিবর্তে।