बैटरी पैक में उचित सेल संतुलन क्यों आवश्यक है, एंटन बेक, बैटरी उत्पाद प्रबंधक, एपेक द्वारा योगदान की गई टिप्पणी

जब एक लिथियम बैटरी पैक श्रृंखला में कई कोशिकाओं का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया है, तो सेल वोल्टेज को लगातार संतुलित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सुविधाओं को डिज़ाइन करना बहुत महत्वपूर्ण है।यह न केवल बैटरी पैक के प्रदर्शन के लिए है, बल्कि इष्टतम जीवन चक्र के लिए भी है।

सेल बैलेंसिंग का उपयोग हमें किसी एप्लिकेशन के लिए बड़ी क्षमता वाली बैटरी डिजाइन करने में सक्षम बनाता है क्योंकि बैलेंसिंग बैटरी को चार्ज की उच्च स्थिति (एसओसी) प्राप्त करने की अनुमति देता है।बहुत सी कंपनियाँ अपने डिज़ाइन की शुरुआत में सेल बैलेंसिंग का उपयोग नहीं करने का विकल्प चुनती हैं, लागत को कम करती हैं लेकिन सेल बैलेंसिंग हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर में निवेश के बिना, डिज़ाइन एसओसी को 100 प्रतिशत तक पहुंचने की अनुमति नहीं देता है।

सेल असंतुलन क्या है?
यदि लिथियम कोशिकाओं को ज़्यादा गरम किया जाता है या अधिक चार्ज किया जाता है, तो वे त्वरित सेल क्षरण के लिए प्रवण होते हैं।वे आग पकड़ सकते हैं या विस्फोट भी कर सकते हैं क्योंकि एक लिथियम आयन सेल वोल्टेज 4.2 V से कुछ सौ मिलीवोल्ट से अधिक होने पर थर्मल भगोड़ा स्थिति हो सकती है।

 

प्रत्येक पैक जिसे हम Epec में डिज़ाइन और निर्मित करते हैं, में मानक सेल संतुलन के साथ जाने के लिए एक ओवरवॉल्टेज सुरक्षा सर्किट (कभी-कभी एक बैकअप भी) होता है जो इस तरह की घटना को होने से रोकेगा।मल्टी-सेल बैटरी पैक में, जो आमतौर पर लैपटॉप कंप्यूटर और चिकित्सा उपकरणों में उपयोग किया जाता है, सेल को श्रृंखला में रखने से सेल असंतुलन की संभावना खुल जाती है, बैटरी का धीमा लेकिन लगातार क्षरण होता है।

सेल बैलेंसिंग क्या है?
सेल संतुलन कोशिकाओं के बीच वोल्टेज और आवेश की स्थिति को बराबर करने की प्रक्रिया है जब वे पूर्ण आवेश पर होते हैं।कोई भी दो कोशिकाएँ एक जैसी नहीं होती हैं।चार्ज की स्थिति, स्व-निर्वहन दर, क्षमता, प्रतिबाधा और तापमान विशेषताओं में हमेशा मामूली अंतर होता है।यह तब भी सच है जब सेल एक ही मॉडल, एक ही निर्माता और एक ही प्रोडक्शन लॉट हों।निर्माता समान वोल्टेज द्वारा कोशिकाओं को जितना संभव हो उतना करीब मिलान करने के लिए सॉर्ट करेंगे, लेकिन व्यक्तिगत कोशिकाओं की प्रतिबाधा, क्षमता और स्व-निर्वहन दर में अभी भी मामूली बदलाव हैं जो अंततः समय के साथ वोल्टेज में विचलन का कारण बन सकते हैं।

अधिकांश विशिष्ट बैटरी चार्जर यह जाँच कर पूर्ण आवेश का पता लगाते हैं कि क्या कोशिकाओं की संपूर्ण स्ट्रिंग का वोल्टेज वोल्टेज विनियमन बिंदु तक पहुँच गया है।व्यक्तिगत सेल वोल्टेज तब तक भिन्न हो सकते हैं जब तक वे ओवरवॉल्टेज संरक्षण की सीमा से अधिक न हों।हालांकि, कमजोर कोशिकाएं (कम क्षमता/उच्च आंतरिक प्रतिबाधा वाली) पूर्ण चार्ज समाप्ति पर श्रृंखला की शेष कोशिकाओं की तुलना में उच्च वोल्टेज प्रदर्शित करती हैं।इन कोशिकाओं को लगातार अधिभार चक्रों से और कमजोर कर दिया जाता है।चार्ज पूरा होने पर कमजोर कोशिकाओं का उच्च वोल्टेज त्वरित क्षमता में गिरावट का कारण बनता है।यदि अधिकतम अनुशंसित चार्जिंग वोल्टेज 10 प्रतिशत से भी कम है, तो यह गिरावट दर में 30 प्रतिशत की वृद्धि का कारण बनेगा।

निर्वहन पक्ष पर, कमजोर कोशिकाओं में अन्य कोशिकाओं की तुलना में कम वोल्टेज होता है, या तो उच्च आंतरिक प्रतिरोध या कम क्षमता के परिणामस्वरूप निर्वहन की तेज दर के कारण होता है।इसका मतलब यह है कि यदि कोई भी कमजोर सेल वोल्टेज सुरक्षा सीमा के तहत सेल से टकराती है, जबकि पैक वोल्टेज अभी भी सिस्टम को पावर देने के लिए पर्याप्त है, तो बैटरी की पूरी क्षमता का कभी भी उपयोग नहीं किया जाएगा क्योंकि पैक प्रोटेक्टर ओवर डिस्चार्ज को रोकेगा (जो नुकसान पहुंचाएगा) सेल) पूरे पैक के डिस्चार्ज को रोककर जब एक सेल वोल्टेज वोल्टेज थ्रेसहोल्ड (आमतौर पर लगभग 2.7 वी) के तहत सेल से नीचे चला जाता है।

सेल संतुलन तकनीक
सेल संतुलन का मौलिक समाधान कोशिकाओं के बीच वोल्टेज और आवेश की स्थिति को बराबर करता है जब वे पूरी तरह से चार्ज अवस्था में होते हैं।सेल संतुलन को आमतौर पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:

1. निष्क्रिय
2. सक्रिय

निष्क्रिय सेल संतुलन
निष्क्रिय सेल संतुलन विधि कुछ सरल और सीधी है।एक क्षयकारी बाईपास मार्ग के माध्यम से कोशिकाओं का निर्वहन करें।यह बायपास एकीकृत सर्किट (आईसी) के लिए या तो एकीकृत या बाहरी हो सकता है।कम लागत वाले सिस्टम एप्लिकेशन में ऐसा दृष्टिकोण अनुकूल है।तथ्य यह है कि उच्च ऊर्जा सेल से 100% अतिरिक्त ऊर्जा नष्ट हो जाती है क्योंकि गर्मी निष्क्रिय विधि को डिस्चार्ज के दौरान उपयोग करने के लिए कम बेहतर बनाती है क्योंकि बैटरी चलने के समय पर स्पष्ट प्रभाव पड़ता है।

सक्रिय सेल संतुलन
सक्रिय सेल संतुलन, जो बैटरी कोशिकाओं के बीच चार्ज ट्रांसफर करने के लिए कैपेसिटिव या इंडक्टिव चार्ज शटरिंग का उपयोग करता है, काफी अधिक कुशल है क्योंकि ऊर्जा को ब्लीड होने के बजाय जहां जरूरत होती है वहां स्थानांतरित किया जाता है।बेशक इस बेहतर दक्षता के लिए व्यापार-बंद उच्च लागत पर अतिरिक्त घटकों की आवश्यकता है।

सारांश
सेल संतुलन न केवल बैटरी के प्रदर्शन और जीवन चक्र में सुधार के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि यह बैटरी में सुरक्षा का एक तत्व जोड़ता है।बैटरी सुरक्षा बढ़ाने और बैटरी लाइफ बढ़ाने के लिए उभरती प्रौद्योगिकियों में से एक उन्नत सेल संतुलन है।चूंकि नई सेल बैलेंसिंग प्रौद्योगिकियां व्यक्तिगत कोशिकाओं द्वारा आवश्यक संतुलन की मात्रा को ट्रैक करती हैं, इसलिए बैटरी पैक का उपयोग करने योग्य जीवन बढ़ जाता है, और समग्र बैटरी सुरक्षा बढ़ जाती है।