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

June 21, 2022

बैटरी उत्पाद प्रबंधक एंटोन बेक द्वारा योगदान दिया गया कमेंट्री,एपेक

जब लिथियम बैटरी पैक को 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 से बैटरी को उच्च अवस्था (एसओसी) प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।बहुत सी कंपनियां अपने डिजाइन की शुरुआत में सेल बैलेंसिंग का उपयोग नहीं करने का विकल्प चुनती हैं, लागत कम करती हैं लेकिन सेल बैलेंसिंग हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर में निवेश के बिना, डिजाइन 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 लिथियम आयन सेल वोल्टेज 4.2 वी से कुछ सौ मिलीवोल्ट से अधिक होने पर थर्मल भगोड़ा स्थिति हो सकती है।

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सेल बैलेंसिंग का उपयोग करके बैटरी पैक

एपेक में हमारे द्वारा डिजाइन और निर्माण किए जाने वाले प्रत्येक पैक 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 कभी भी 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 की धीमी लेकिन लगातार गिरावट।

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

अधिकांश विशिष्ट बैटरी चार्जर यह जांच कर पूर्ण चार्ज का पता लगाते हैं कि क्या सेल की पूरी स्ट्रिंग का वोल्टेज वोल्टेज विनियमन बिंदु तक पहुंच गया है।व्यक्तिगत सेल वोल्टेज तब तक भिन्न हो सकते हैं जब तक वे ओवरवॉल्टेज सुरक्षा के लिए सीमा से अधिक न हों।हालांकि, कमजोर सेल (कम क्षमता/उच्च आंतरिक प्रतिबाधा वाले) पूर्ण चार्ज समाप्ति पर शेष श्रृंखला कोशिकाओं की तुलना में उच्च वोल्टेज प्रदर्शित करते हैं।इन कोशिकाओं को फिर निरंतर अधिभार चक्रों द्वारा और कमजोर किया 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 हो जाता है, तो इससे गिरावट दर 30 प्रतिशत तक बढ़ जाएगी।

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

सेल संतुलन तकनीक
सेल संतुलन का मूल 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 आम तौर पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:

  1. निष्क्रिय
  2. सक्रिय

निष्क्रिय सेल संतुलन
निष्क्रिय सेल संतुलन विधि कुछ सरल और सीधे आगे है।एक अपव्यय बाईपास मार्ग के माध्यम से कोशिकाओं का निर्वहन करें।यह बाईपास या तो एकीकृत या एकीकृत सर्किट (आईसी) के बाहरी हो सकता है।कम लागत वाली प्रणाली के अनुप्रयोग में ऐसा दृष्टिकोण अनुकूल है।तथ्य यह है कि उच्च ऊर्जा सेल से अतिरिक्त ऊर्जा का 100% नष्ट हो जाता है क्योंकि गर्मी बैटरी चलाने के समय पर स्पष्ट प्रभाव के कारण निष्क्रिय विधि को निर्वहन के दौरान उपयोग करने के लिए कम बेहतर बनाती है।

सक्रिय सेल संतुलन
सक्रिय सेल संतुलन, जो बैटरी कोशिकाओं के बीच चार्ज ट्रांसफर करने के लिए कैपेसिटिव या इंडक्टिव चार्ज शट्लिंग का उपयोग करता है, काफी अधिक कुशल है क्योंकि ऊर्जा को ब्लीड होने के बजाय जहां इसकी आवश्यकता होती है, 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, यह बैटरी में सुरक्षा का एक तत्व जोड़ता है।बैटरी सुरक्षा बढ़ाने और बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए उभरती प्रौद्योगिकियों में से एक उन्नत सेल संतुलन है।चूंकि नई सेल बैलेंसिंग प्रौद्योगिकियां अलग-अलग 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।

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