دنیا میں کوئی بالکل محفوظ بیٹری نہیں ہے، صرف ایسے خطرات ہیں جن کی مکمل شناخت اور روک تھام نہیں کی جاتی ہے۔ لوگوں پر مبنی مصنوعات کی حفاظت کی ترقی کے تصور کا بھرپور استعمال کریں۔ اگرچہ احتیاطی تدابیر ناکافی ہیں، لیکن حفاظتی خطرات کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔

مثال کے طور پر 2013 میں سیئٹل ہائی وے پر پیش آنے والے ماڈل حادثے کو لے لیں۔ بیٹری پیک میں ہر بیٹری ماڈیول کے درمیان نسبتاً آزاد جگہ ہوتی ہے، جسے فائر پروف ڈھانچے سے الگ کیا جاتا ہے۔ جب بیٹری پروٹیکشن کور کے نچلے حصے میں کار کو کسی سخت چیز سے چھیدا جاتا ہے (اثر قوت 25 t تک پہنچ جاتی ہے اور گلنے والے نیچے والے پینل کی موٹائی تقریبا 6.35 ملی میٹر اور سوراخ کا قطر 76.2 ملی میٹر ہوتا ہے)، بیٹری ماڈیول تھرمل طور پر قابو سے باہر اور آگ لگ گئی۔ ایک ہی وقت میں، اس کا تین سطحی انتظامی نظام ڈرائیور کو جلد از جلد گاڑی چھوڑنے اور بالآخر ڈرائیور کو چوٹ سے بچانے کے لیے حفاظتی طریقہ کار کو بروقت فعال کر سکتا ہے۔ ٹیسلا کی الیکٹرک گاڑیوں میں استعمال ہونے والے حفاظتی ڈیزائن کی تفصیلات واضح نہیں ہیں۔ لہذا، ہم نے موجودہ تکنیکی معلومات کے ساتھ مل کر Tesla کی الیکٹرک وہیکل الیکٹرک انرجی سٹوریج سسٹم کے متعلقہ پیٹنٹ کی جانچ کی ہے، اور ایک ابتدائی تفہیم کی ہے، امید ہے کہ دوسرے غلط ہیں۔ ہم امید کرتے ہیں کہ ہم اس کی غلطیوں سے سبق سیکھیں گے اور غلطیوں کے اعادہ کو روک سکیں گے۔ ایک ہی وقت میں، ہم کاپی کیٹس کے جذبے کو مکمل کھیل دے سکتے ہیں اور جذب اور جدت حاصل کر سکتے ہیں۔

TeslaRoadster بیٹری پیک

یہ اسپورٹس کار 2008 میں ٹیسلا کی پہلی بڑے پیمانے پر تیار کی جانے والی خالص الیکٹرک اسپورٹس کار ہے، جس کی عالمی سطح پر محدود پیداوار 2500 ہے۔ اس ماڈل کے ذریعے لے جانے والا بیٹری پیک سامان کے ڈبے میں سیٹ کے پیچھے واقع ہے (جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے)۔ پورے بیٹری پیک کا وزن تقریباً 450kg ہے، اس کا حجم تقریباً 300L، دستیاب توانائی 53kWh، اور کل وولٹیج 366V ہے۔

TeslaRoadster سیریز کا بیٹری پیک 11 ماڈیولز پر مشتمل ہے (جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے)۔ ماڈیول کے اندر، 69 انفرادی خلیے متوازی طور پر ایک اینٹ (یا “سیل اینٹ”) بنانے کے لیے جڑے ہوئے ہیں، جس کے بعد نو اینٹوں کو سیریز میں جوڑ کر ایک ماڈیول A بیٹری پیک بنایا گیا ہے جس میں کل 6831 انفرادی خلیات ہیں۔ ماڈیول ایک بدلنے والا یونٹ ہے۔ اگر بیٹریوں میں سے ایک ٹوٹ گئی ہے، تو اسے تبدیل کرنا ضروری ہے۔

بیٹری پر مشتمل ماڈیول کو تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، آزاد ماڈیول واحد بیٹری کو ماڈیول کے مطابق الگ کر سکتا ہے۔ اس وقت، اس کا واحد سیل جاپان کی سانیو 18650 کی پیداوار کے لیے ایک اہم انتخاب ہے۔

چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے ماہر تعلیم چن لیکان کے الفاظ میں، الیکٹرک وہیکل انرجی سٹوریج سسٹم کے سنگل سیل کی صلاحیت کے انتخاب پر بحث الیکٹرک گاڑیوں کی ترقی کے راستے پر بحث ہے۔ فی الحال، بیٹری مینجمنٹ ٹیکنالوجی کی حدود اور دیگر عوامل کی وجہ سے، میرے ملک کے الیکٹرک وہیکل انرجی سٹوریج سسٹمز زیادہ تر بڑی صلاحیت والی پرزمیٹک بیٹریاں استعمال کرتے ہیں۔ تاہم، Tesla کی طرح، چند الیکٹرک وہیکل انرجی سٹوریج کے نظام ہیں جو چھوٹی صلاحیت والی واحد بیٹریوں سے جمع کیے گئے ہیں، بشمول Hangzhou ٹیکنالوجی۔ ہاربن یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے پروفیسر لی گیچن نے ایک نئی اصطلاح “اندرونی حفاظت” پیش کی، جسے بیٹری انڈسٹری کے کچھ ماہرین نے تسلیم کیا ہے۔ دو شرائط پوری ہوتی ہیں: ایک سب سے کم صلاحیت والی بیٹری، توانائی کی حد کافی نہیں ہے سنگین نتائج پیدا کرنے کے لیے، اگر یہ اکیلے یا اسٹوریج میں استعمال ہونے پر جل جائے یا پھٹ جائے؛ دوسرا، بیٹری ماڈیول میں، اگر سب سے کم صلاحیت والی بیٹری جلتی ہے یا پھٹ جاتی ہے، تو دوسری سیل چینز کو جلانے یا پھٹنے کا سبب نہیں بنے گی۔ لیتھیم بیٹریوں کی حفاظت کی موجودہ سطح کو مدنظر رکھتے ہوئے، Hangzhou ٹیکنالوجی چھوٹی صلاحیت والی سلنڈرکل لتیم بیٹریاں بھی استعمال کرتی ہے، اور بیٹری پیک کو جمع کرنے کے لیے ماڈیولر متوازی اور سیریز کے طریقے استعمال کرتی ہے (براہ کرم CN101369649 دیکھیں)۔ بیٹری کنکشن ڈیوائس اور اسمبلی ڈایاگرام کو شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔

بیٹری پیک کے سر پر ایک پھیلاؤ بھی ہوتا ہے (تصویر 8 میں علاقہ P5، تصویر 4 کے دائیں جانب پھیلاؤ کے مساوی)۔ اسٹیکنگ اور ڈسچارجنگ آپریشنز کے لیے بیٹری کے دو ماڈیولز انسٹال کریں۔ بیٹری پیک میں کل 5,920 سنگل سیل ہیں۔

بیٹری پیک میں 8 علاقے (بشمول پروٹریشنز) ایک دوسرے سے مکمل طور پر الگ تھلگ ہیں۔ سب سے پہلے، آئسولیشن پلیٹ بیٹری پیک کی مجموعی ساختی طاقت کو بڑھاتی ہے، جس سے بیٹری پیک کی پوری ساخت مضبوط ہوتی ہے۔ دوسرا، جب ایک علاقے میں بیٹری آگ پکڑتی ہے، تو دوسرے علاقوں میں بیٹریوں کو آگ لگنے سے روکنے کے لیے اسے مؤثر طریقے سے روکا جا سکتا ہے۔ گسکیٹ کے اندر کا حصہ زیادہ پگھلنے والے مقام اور کم تھرمل چالکتا (جیسے گلاس فائبر) یا پانی سے بھرا جا سکتا ہے۔

بیٹری ماڈیول (جیسا کہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے) کو 7 علاقوں میں تقسیم کیا گیا ہے (شکل 1 میں m7-M6 علاقے) s کی شکل والے جداکار کے اندر سے۔ ایس کی شکل والی آئسولیشن پلیٹ بیٹری کے ماڈیولز کے لیے کولنگ چینل فراہم کرتی ہے اور بیٹری پیک کے تھرمل مینجمنٹ سسٹم سے منسلک ہے۔

روڈسٹر بیٹری پیک کے مقابلے میں، اگرچہ ماڈل بیٹری پیک کی ظاہری شکل میں تبدیلیاں ہیں، تاہم تھرمل رن وے کے پھیلاؤ کو روکنے کے لیے آزاد پارٹیشنز کا ساختی ڈیزائن جاری ہے۔

روڈسٹر بیٹری پیک سے مختلف، ایک بیٹری کار میں فلیٹ ہوتی ہے، اور ماڈل ماڈل بیٹری پیک کی انفرادی بیٹریاں عمودی طور پر ترتیب دی جاتی ہیں۔ چونکہ سنگل بیٹری کو تصادم کے دوران نچوڑنے والی قوت کا نشانہ بنایا جاتا ہے، اس لیے محوری قوت ریڈیل فورس کے مقابلے کور وائنڈنگ کے ساتھ تھرمل تناؤ کا زیادہ شکار ہوتی ہے۔ چونکہ اندرونی شارٹ سرکٹ کنٹرول سے باہر ہے، نظریاتی طور پر، اسپورٹس کار بیٹری پیک دوسری سمتوں کے مقابلے میں سائیڈ ٹکرانے کا زیادہ امکان رکھتا ہے۔ تناؤ اور تھرمل بھاگنے کا خطرہ ہوتا ہے۔ جب ماڈل بیٹری پیک کو نچوڑا جاتا ہے اور نیچے سے ٹکرایا جاتا ہے، تو تھرمل رن وے ہونے کا زیادہ امکان ہوتا ہے۔

تین سطحی بیٹری مینجمنٹ سسٹم

زیادہ جدید بیٹری ٹکنالوجی کا تعاقب کرنے والے زیادہ تر مینوفیکچررز کے برعکس، Tesla نے اپنے تین سطحی بیٹری مینجمنٹ سسٹم کے ساتھ ایک بڑی مربع بیٹری کے بجائے زیادہ پختہ 18650 لیتھیم بیٹری کا انتخاب کیا۔ درجہ بندی کے انتظام کے ڈیزائن کے ساتھ، ایک ہی وقت میں ہزاروں بیٹریوں کا انتظام کیا جا سکتا ہے۔ بیٹری مینجمنٹ سسٹم کا فریم ورک شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔ مثال کے طور پر ٹیسلا کے اوڈسٹر تھری لیول بیٹری مینجمنٹ سسٹم کو دیکھیں:

1) ماڈیول کی سطح پر، ماڈیول میں ہر اینٹ میں واحد بیٹری کے وولٹیج (سب سے چھوٹی مینجمنٹ یونٹ کے طور پر)، ہر اینٹ کا درجہ حرارت، اور آؤٹ پٹ وولٹیج کی نگرانی کے لیے ایک بیٹری مانیٹر (بیٹری مانیٹر بورڈ، بی ایم بی) قائم کریں۔ پورے ماڈیول.

2) بیٹری پیک کی آپریٹنگ حالت بشمول کرنٹ، وولٹیج، درجہ حرارت، نمی، پوزیشن، دھواں وغیرہ کی نگرانی کے لیے بیٹری پیک کی سطح پر BatterySystemMonitor (BSM) سیٹ اپ کریں۔

3) گاڑی کی سطح پر، BSM کی نگرانی کے لیے ایک VSM قائم کریں۔

اس کے علاوہ، اوور کرنٹ پروٹیکشن، اوور وولٹیج پروٹیکشن، اور انسولیشن ریزسٹنس مانیٹرنگ جیسی ٹیکنالوجیز بالترتیب US20130179012، US20120105015، اور US20130049971A1 میں موجود ہیں۔