فعال چارج بیلنس طریقہ تجزیہ

میونخ میں قائم Infineon Technologies کے آٹوموٹیو سسٹم انجینئرنگ ڈیپارٹمنٹ کو حال ہی میں الیکٹرک گاڑیاں تیار کرنے کے لیے ایک اسائنمنٹ موصول ہوئی ہے۔ الیکٹرک گاڑی ایک چلنے کے قابل گاڑی ہے، جو ہائبرڈ الیکٹرک گاڑیوں کی برقی کارکردگی کو ظاہر کرنے کے لیے بہت اہمیت رکھتی ہے۔ کار کو ایک بڑے لتیم بیٹری پیک سے تقویت ملے گی، اور ڈویلپر سمجھتے ہیں کہ ایک متوازن بیٹری ضروری ہے۔ اس صورت میں، آپ کو روایتی سادہ چارج بیلنسنگ طریقہ کی بجائے بیٹریوں کے درمیان خودکار توانائی کی منتقلی کا انتخاب کرنا ہوگا۔ سیلف چارج بیلنسنگ سسٹم جو انہوں نے تیار کیا ہے وہ لازمی پلان کے برابر قیمت پر اعلیٰ افعال فراہم کر سکتا ہے۔

بیٹری کا ڈھانچہ

Ni-Cd اور Ni-MH بیٹریاں کئی سالوں سے بیٹری مارکیٹ پر حاوی ہیں۔ اگرچہ 18650 لیتھیم بیٹری ایک ایسی مصنوعات ہے جو حال ہی میں مارکیٹ میں آئی ہے، لیکن کارکردگی میں خاطر خواہ بہتری کی وجہ سے اس کا مارکیٹ شیئر تیزی سے بڑھ رہا ہے۔ لیتھیم بیٹریوں کی ذخیرہ کرنے کی صلاحیت متاثر کن ہے، لیکن اس کے باوجود، ایک ہی بیٹری کی صلاحیت وولٹیج یا کرنٹ کے لیے ہائبرڈ انجن کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے ناکافی ہے۔ بیٹری پاور سپلائی کرنٹ کو بڑھانے کے لیے متعدد بیٹریوں کو متوازی طور پر منسلک کیا جا سکتا ہے، اور بیٹری پاور سپلائی وولٹیج کو بڑھانے کے لیے ایک سے زیادہ بیٹریوں کو سیریز میں جوڑا جا سکتا ہے۔

بیٹری اسمبلرز اکثر اپنی بیٹری کی مصنوعات کی وضاحت کے لیے مخففات استعمال کرتے ہیں، جیسے کہ 3P50S، جس کا مطلب ہے ایک بیٹری پیک جو 3 متوازی بیٹریوں اور سیریز میں 50 بیٹریوں پر مشتمل ہے۔

ماڈیولر ڈھانچہ بیٹریوں کو سنبھالنے کے لیے مثالی ہے، بشمول بیٹری سیلز کی متعدد سیریز۔ مثال کے طور پر، 3P12S بیٹری کی صف میں، ہر 12 بیٹری سیل ایک بلاک بنانے کے لیے سیریز میں جڑے ہوتے ہیں۔ ان بیٹریوں کو مائیکرو کنٹرولر پر مرکوز الیکٹرانک سرکٹ کے ذریعے کنٹرول اور متوازن کیا جا سکتا ہے۔

بیٹری ماڈیول کا آؤٹ پٹ وولٹیج سیریز میں جڑی ہوئی بیٹریوں کی تعداد اور ہر بیٹری کے وولٹیج پر منحصر ہے۔ لیتھیم بیٹری کا وولٹیج عام طور پر 3.3V اور 3.6V کے درمیان ہوتا ہے، اس لیے بیٹری ماڈیول کا وولٹیج تقریباً 30V اور 45V کے درمیان ہوتا ہے۔

ہائبرڈ پاور 450 وولٹ ڈی سی پاور سپلائی سے چلتی ہے۔ چارج کی حالت کے ساتھ بیٹری وولٹیج میں تبدیلی کی تلافی کرنے کے لیے، بیٹری پیک اور انجن کے درمیان DC-DC کنورٹر کو جوڑنا مناسب ہے۔ کنورٹر بیٹری پیک کے موجودہ آؤٹ پٹ کو بھی محدود کرتا ہے۔

یہ یقینی بنانے کے لیے کہ DC-DC کنورٹر بہترین حالت میں کام کرتا ہے، بیٹری وولٹیج 150V ~ 300V کے درمیان ہونی چاہیے۔ لہذا، سیریز میں 5 سے 8 بیٹری ماڈیولز کی ضرورت ہے۔

توازن کی ضرورت

جب وولٹیج قابل اجازت حد سے بڑھ جاتا ہے، تو لیتھیم بیٹری آسانی سے خراب ہو جاتی ہے (جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے)۔ جب وولٹیج اوپری اور نچلی حد سے بڑھ جائے (نینو فاسفیٹ لیتھیم بیٹریوں کے لیے 2V، بالائی حد کے لیے 3.6V)، بیٹری کو ناقابل تلافی نقصان پہنچ سکتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، کم از کم بیٹری کے خود خارج ہونے والے مادہ کو تیز کیا جاتا ہے. بیٹری کا آؤٹ پٹ وولٹیج چارج کی وسیع حالت (SOC) رینج میں مستحکم ہے، اور محفوظ رینج میں معیاری سے زیادہ وولٹیج کا تقریباً کوئی خطرہ نہیں ہے۔ لیکن محفوظ رینج کے دونوں سروں پر، چارجنگ وکر نسبتاً کھڑی ہے۔ لہذا، حفاظتی اقدام کے طور پر، یہ ضروری ہے کہ وولٹیج کی قریب سے نگرانی کی جائے۔

اگر وولٹیج ایک اہم قدر تک پہنچ جاتا ہے، تو ڈسچارج یا چارج کرنے کے عمل کو فوری طور پر روک دیا جانا چاہیے۔ ایک مضبوط بیلنس سرکٹ کی مدد سے، متعلقہ بیٹری کے وولٹیج کو محفوظ پیمانے پر واپس کیا جا سکتا ہے۔ لیکن ایسا کرنے کے لیے، جب کسی ایک خلیے کا وولٹیج دوسرے خلیے کے وولٹیج سے مختلف ہونے لگے تو سرکٹ کو خلیات کے درمیان توانائی کی منتقلی کے قابل ہونا چاہیے۔

چارج بیلنس کا طریقہ

1. روایتی لازمی: ایک عام بیٹری ہینڈلنگ سسٹم میں، ہر بیٹری ایک سوئچ کے ذریعے لوڈ ریزسٹر سے منسلک ہوتی ہے۔ یہ جبری سرکٹ انفرادی طور پر منتخب بیٹریوں کو خارج کر سکتا ہے۔ تاہم، یہ طریقہ صرف مضبوط ترین بیٹری کے وولٹیج میں اضافے کو دبانے کے لیے ری چارج کیا جا سکتا ہے۔ بجلی کی کھپت کو محدود کرنے کے لیے، سرکٹ عام طور پر صرف 100 mA کے چھوٹے کرنٹ پر خارج ہونے کی اجازت دیتا ہے، جس کے نتیجے میں چارج بیلنس ہوتا ہے جس میں کئی گھنٹے لگتے ہیں۔

2. خودکار توازن کا طریقہ: مواد سے متعلق بہت سے خودکار توازن کے طریقے ہیں، جن میں سے سبھی کو توانائی لے جانے کے لیے توانائی ذخیرہ کرنے والے عنصر کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگر کیپسیٹر کو اسٹوریج عنصر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو اسے کسی بھی بیٹری سے جوڑنے کے لیے سوئچز کی ایک بڑی صف کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک زیادہ مؤثر طریقہ مقناطیسی میدان میں توانائی کو ذخیرہ کرنا ہے۔ سرکٹ میں اہم جزو ٹرانسفارمر ہے۔ پروٹو ٹائپ کو Infineon ڈیولپمنٹ ٹیم نے Vogt Electronic Components Co., Ltd کے تعاون سے تیار کیا ہے۔ اس کے افعال درج ذیل ہیں:

A. بیٹریوں کے درمیان توانائی منتقل کریں۔

اے ڈی سی ان پٹ کے بیس وولٹیج سے متعدد خلیوں کے وولٹیج کو جوڑیں۔

سرکٹ ریورس اسکین ٹرانسفارمر کا اصول استعمال کرتا ہے۔ یہ ٹرانسفارمر مقناطیسی میدان میں توانائی ذخیرہ کرسکتا ہے۔