সক্রিয় চার্জ ব্যালেন্স পদ্ধতি বিশ্লেষণ

মিউনিখ-ভিত্তিক Infineon Technologies-এর অটোমোটিভ সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগ সম্প্রতি বৈদ্যুতিক যানবাহন তৈরির জন্য একটি অ্যাসাইনমেন্ট পেয়েছে। একটি বৈদ্যুতিক যানবাহন একটি চালনাযোগ্য যান, যা হাইব্রিড বৈদ্যুতিক গাড়ির বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা প্রদর্শনের জন্য অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ। গাড়িটি একটি বড় লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাক দ্বারা চালিত হবে, এবং বিকাশকারীরা বোঝেন যে একটি সুষম ব্যাটারি প্রয়োজন৷ এই ক্ষেত্রে, আপনাকে প্রচলিত সাধারণ চার্জ ব্যালেন্সিং পদ্ধতির পরিবর্তে ব্যাটারির মধ্যে স্বয়ংক্রিয় শক্তি স্থানান্তর বেছে নিতে হবে। তারা যে স্ব-চার্জ ব্যালেন্সিং সিস্টেম তৈরি করেছে তা বাধ্যতামূলক পরিকল্পনার মতো একই খরচে উচ্চতর ফাংশন প্রদান করতে পারে।

ব্যাটারি গঠন

Ni-Cd এবং Ni-MH ব্যাটারি বহু বছর ধরে ব্যাটারির বাজারে আধিপত্য বিস্তার করেছে। যদিও 18650 লিথিয়াম ব্যাটারি এমন একটি পণ্য যা সম্প্রতি বাজারে প্রবেশ করেছে, কার্যক্ষমতার উল্লেখযোগ্য উন্নতির কারণে এর বাজার শেয়ার দ্রুত বাড়ছে। লিথিয়াম ব্যাটারির স্টোরেজ ক্ষমতা চিত্তাকর্ষক, কিন্তু তবুও, একটি একক ব্যাটারির ক্ষমতা হাইব্রিড ইঞ্জিনের চাহিদা মেটাতে ভোল্টেজ বা কারেন্টের জন্য অপর্যাপ্ত। ব্যাটারি পাওয়ার সাপ্লাই কারেন্ট বাড়ানোর জন্য একাধিক ব্যাটারি সমান্তরালভাবে সংযুক্ত করা যেতে পারে এবং ব্যাটারি পাওয়ার সাপ্লাই ভোল্টেজ বাড়ানোর জন্য একাধিক ব্যাটারি সিরিজে সংযুক্ত করা যেতে পারে।

ব্যাটারি অ্যাসেম্বলাররা প্রায়শই তাদের ব্যাটারি পণ্যগুলিকে বর্ণনা করার জন্য সংক্ষিপ্ত শব্দ ব্যবহার করে, যেমন 3P50S, যার মানে একটি ব্যাটারি প্যাক যা 3টি সমান্তরাল ব্যাটারি এবং সিরিজে 50টি ব্যাটারির সমন্বয়ে গঠিত।

একাধিক সিরিজের ব্যাটারি সেল সহ ব্যাটারি পরিচালনার জন্য মডুলার কাঠামো আদর্শ। উদাহরণস্বরূপ, 3P12S ব্যাটারি অ্যারেতে, প্রতি 12টি ব্যাটারি কোষ একটি ব্লক তৈরি করতে সিরিজে সংযুক্ত থাকে। এই ব্যাটারিগুলি একটি মাইক্রোকন্ট্রোলারকে কেন্দ্র করে একটি ইলেকট্রনিক সার্কিট দ্বারা নিয়ন্ত্রিত এবং ভারসাম্যপূর্ণ হতে পারে।

ব্যাটারি মডিউলের আউটপুট ভোল্টেজ সিরিজে সংযুক্ত ব্যাটারির সংখ্যা এবং প্রতিটি ব্যাটারির ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে। একটি লিথিয়াম ব্যাটারির ভোল্টেজ সাধারণত 3.3V এবং 3.6V এর মধ্যে থাকে, তাই ব্যাটারি মডিউলের ভোল্টেজ প্রায় 30V এবং 45V এর মধ্যে হয়।

হাইব্রিড পাওয়ার একটি 450 ভোল্ট ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই দ্বারা চালিত হয়। চার্জের অবস্থার সাথে ব্যাটারি ভোল্টেজের পরিবর্তনের জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য, ব্যাটারি প্যাক এবং ইঞ্জিনের মধ্যে একটি DC-DC রূপান্তরকারী সংযোগ করা উপযুক্ত। কনভার্টারটি ব্যাটারি প্যাকের বর্তমান আউটপুটকেও সীমিত করে।

DC-DC রূপান্তরকারী সর্বোত্তম অবস্থায় কাজ করে তা নিশ্চিত করার জন্য, ব্যাটারির ভোল্টেজ অবশ্যই 150V ~ 300V এর মধ্যে হতে হবে। অতএব, সিরিজে 5 থেকে 8টি ব্যাটারি মডিউল প্রয়োজন।

ভারসাম্যের প্রয়োজন

যখন ভোল্টেজ অনুমোদিত সীমা অতিক্রম করে, তখন লিথিয়াম ব্যাটারি সহজেই ক্ষতিগ্রস্ত হয় (চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে)। যখন ভোল্টেজ উপরের এবং নীচের সীমা অতিক্রম করে (ন্যানো-ফসফেট লিথিয়াম ব্যাটারির জন্য 2V, উপরের সীমার জন্য 3.6V), ব্যাটারি অপূরণীয়ভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে। ফলস্বরূপ, অন্তত ব্যাটারির স্ব-স্রাব ত্বরান্বিত হয়। ব্যাটারির আউটপুট ভোল্টেজ বিস্তৃত চার্জ (SOC) পরিসরে স্থিতিশীল, এবং নিরাপদ পরিসরের মধ্যে ভোল্টেজের স্ট্যান্ডার্ড অতিক্রম করার ঝুঁকি প্রায় নেই। কিন্তু নিরাপদ পরিসরের উভয় প্রান্তে, চার্জিং বক্ররেখা তুলনামূলকভাবে খাড়া। অতএব, একটি প্রতিরোধমূলক পরিমাপ হিসাবে, এটি ঘনিষ্ঠভাবে ভোল্টেজ নিরীক্ষণ করা প্রয়োজন।

যদি ভোল্টেজ একটি গুরুত্বপূর্ণ মান পৌঁছে যায়, ডিসচার্জিং বা চার্জিং প্রক্রিয়া অবিলম্বে বন্ধ করতে হবে। একটি শক্তিশালী ব্যালেন্স সার্কিটের সাহায্যে, প্রাসঙ্গিক ব্যাটারির ভোল্টেজকে নিরাপদ স্কেলে ফিরিয়ে আনা যায়। কিন্তু এটি করার জন্য, সার্কিটটি অবশ্যই কোষগুলির মধ্যে শক্তি স্থানান্তর করতে সক্ষম হবে যখন একটি কোষের ভোল্টেজ অন্য কোষের ভোল্টেজ থেকে আলাদা হতে শুরু করে।

চার্জ ব্যালেন্স পদ্ধতি

1. ঐতিহ্যগত বাধ্যতামূলক: একটি সাধারণ ব্যাটারি হ্যান্ডলিং সিস্টেমে, প্রতিটি ব্যাটারি একটি সুইচের মাধ্যমে একটি লোড প্রতিরোধকের সাথে সংযুক্ত থাকে। এই বাধ্যতামূলক সার্কিট পৃথকভাবে নির্বাচিত ব্যাটারি ডিসচার্জ করতে পারে। যাইহোক, এই পদ্ধতিটি শুধুমাত্র শক্তিশালী ব্যাটারির ভোল্টেজ বৃদ্ধি দমন করতে রিচার্জ করা যেতে পারে। বিদ্যুতের খরচ সীমিত করার জন্য, সার্কিট সাধারণত 100 mA-এর একটি ছোট স্রোতে স্রাব করতে দেয়, যার ফলে চার্জ ব্যালেন্স হয় যা কয়েক ঘন্টা সময় নেয়।

2. স্বয়ংক্রিয় ভারসাম্য পদ্ধতি: পদার্থের সাথে সম্পর্কিত অনেকগুলি স্বয়ংক্রিয় ভারসাম্য পদ্ধতি রয়েছে, যার সবকটিতে শক্তি বহন করার জন্য একটি শক্তি সঞ্চয়ের উপাদান প্রয়োজন। যদি একটি ক্যাপাসিটর একটি স্টোরেজ উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তবে এটিকে যেকোনো ব্যাটারির সাথে সংযুক্ত করতে সুইচের একটি বড় অ্যারের প্রয়োজন। একটি আরও কার্যকর পদ্ধতি হল একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে শক্তি সঞ্চয় করা। সার্কিটের মূল উপাদান হল ট্রান্সফরমার। প্রোটোটাইপটি Infineon ডেভেলপমেন্ট টিম Vogt Electronic Components Co., Ltd-এর সহযোগিতায় তৈরি করেছে। এর কাজগুলি নিম্নরূপ:

A. ব্যাটারির মধ্যে শক্তি স্থানান্তর করুন

একাধিক কক্ষের ভোল্টেজকে এডিসি ইনপুটের বেস ভোল্টেজের সাথে সংযুক্ত করুন

সার্কিট একটি বিপরীত স্ক্যান ট্রান্সফরমার নীতি ব্যবহার করে। এই ট্রান্সফরমার চৌম্বক ক্ষেত্রে শক্তি সঞ্চয় করতে পারে।