बैटरी पैक सुरक्षा प्रणालियाँ: वे कैसे काम करती हैं?

लिथियम बैटरी बाइक और बिजली उपकरणों से लेकर ऊर्जा भंडारण प्रणालियों तक हर चीज को बिजली प्रदान करती है। फिर भी इन कोशिकाओं के अंदर का रसायन उन्हें संवेदनशील बनाता है। वोल्टेज को बहुत अधिक दबाएं, उन्हें बहुत कम करें, या करंट को बढ़ने दें, और आप स्थायी क्षति का जोखिम उठाते हैं या, सबसे खराब स्थिति में,बेलगाम उष्म वायु प्रवाह.

बैटरी पैक सुरक्षा प्रणालियाँकोशिकाओं और बाहरी दुनिया के बीच बैठें। वे वास्तविक समय में प्रमुख मापदंडों की निगरानी करते हैं और जब चीजें सुरक्षित सीमा से बाहर चली जाती हैं तो बिजली काट देते हैं। परजीईबी, हम इन प्रणालियों को हमारे द्वारा उत्पादित प्रत्येक पैक में बनाते हैं क्योंकि एक अच्छी सुरक्षा परत वह होती है जो कोशिकाओं के संग्रह को एक विश्वसनीय उत्पाद में बदल देती है जिस पर ग्राहक वर्षों तक भरोसा कर सकते हैं।

दो सामान्य दृष्टिकोण हैं: सरलसुरक्षा सर्किट मॉड्यूल (पीसीएम)और उतना ही अधिक सक्षमबैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस). जब आप कोई पैक चुन रहे हों या निर्दिष्ट कर रहे हों, तो यह समझने से मदद मिलती है कि प्रत्येक कैसे काम करता है।

बैटरी पैक सुरक्षा प्रणालियाँ क्या हैं?

बैटरी पैक सुरक्षा प्रणाली एक इलेक्ट्रॉनिक सेटअप है जो लगातार वोल्टेज, करंट और तापमान पर नज़र रखता है, फिर कार्रवाई करता हैपैक को उसके सुरक्षित परिचालन क्षेत्र (SOA) के अंदर रखने के लिए.

• पीसीएम (सुरक्षा सर्किट मॉड्यूल)मूल संस्करण है. यह अनिवार्य रूप से एक सुरक्षा बोर्ड है जो एक या दो सुरक्षा आईसी के आसपास बनाया गया हैMOSFETएस। इसका काम सीधा है: खतरनाक स्थितियों का पता लगाना और सर्किट को डिस्कनेक्ट करना। अधिकांश छोटे 1S से 4S पैक का उपयोग करते हैंपीसीएमक्योंकि यह कॉम्पैक्ट और कम लागत वाला है।
• बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली)आगे जाता है. इसे झुंड के दिमाग के रूप में सोचें। यह प्रत्येक कोशिका की व्यक्तिगत रूप से निगरानी करने, गणना करने के लिए कई सेंसर, एक माइक्रोकंट्रोलर और सॉफ्टवेयर का उपयोग करता हैप्रभारी राज्य (एसओसी)औरस्वास्थ्य की स्थिति (एसओएच), कोशिकाओं को संतुलित करता है, और अक्सर CAN, UART, या ब्लूटूथ के माध्यम से होस्ट डिवाइस के साथ संचार करता है।

यहां एक स्पष्ट पक्ष है कि वे व्यवहार में कैसे भिन्न हैं:

पीसीएम आपको बिना किसी अतिरिक्त जटिलता के आवश्यक सुरक्षा प्रदान करता है।बीएमएसजब आपका एप्लिकेशन इसकी मांग करता है तो यह लंबा जीवन, बेहतर प्रदर्शन और सिस्टम स्तर का एकीकरण प्रदान करता है।

बैटरी पैक सुरक्षा प्रणालियाँ कैसे काम करती हैं

चाहे आप पीसीएम या बीएमएस का उपयोग करें, मुख्य प्रक्रिया एक ही है: मॉनिटर → निर्णय → कार्य → पुनर्प्राप्ति।

सेंसर (या सरल पीसीएम में सुरक्षा आईसी) लगातार कोशिकाओं में वोल्टेज, अंदर या बाहर बहने वाली धारा और प्रमुख बिंदुओं पर तापमान को मापते हैं। नियंत्रण तर्क इन रीडिंग की तुलना पूर्व निर्धारित सीमा से करता है। जब कोई मान एक सीमा पार कर जाता है, तो सिस्टम सर्किट को तोड़ने के लिए MOSFET स्विच बंद कर देता है। एक बार स्थिति स्पष्ट हो जाने पर (उदाहरण के लिए, आप चार्ज करना शुरू कर देते हैं)।{{0}से अधिक डिस्चार्ज किया गया पैक), सिस्टम पुनः कनेक्ट हो जाता है।

एक सामान्य पीसीएम में 8205ए एमओएसएफईटी के साथ जोड़े गए डीडब्ल्यू01+ आईसी जैसी किसी चीज़ का उपयोग करते हुए:

• सामान्य संचालन (सेल वोल्टेज लगभग 2.5 वी - 4.3 वी): आईसी एमओएसएफईटी को चालू रखता है, इसलिए करंट स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होता है।
• जब डिस्चार्ज के दौरान वोल्टेज बहुत कम हो जाता है, तो आईसी डिस्चार्ज पथ को काट देता है।
• जब चार्ज के दौरान वोल्टेज बहुत अधिक बढ़ जाता है, तो यह चार्ज पथ को काट देता है।
• ओवरकरंट या शॉर्ट सर्किट का पता MOSFETs के छोटे ऑन-{0}}प्रतिरोध के माध्यम से लगाया जाता है -, उनमें अचानक वोल्टेज गिरने से अत्यधिक करंट का संकेत मिलता है और शटडाउन शुरू हो जाता है।

एक पूर्ण बीएमएस इसके ऊपर परतें जोड़ता है। यह कई सेंसरों से डेटा इकट्ठा करता है, अपने माइक्रोकंट्रोलर में एल्गोरिदम चलाता है, और हार्ड कटऑफ के बजाय चार्ज करंट को कम करने या कोशिकाओं को संतुलित रखने के लिए सक्रिय रूप से ऊर्जा को स्थानांतरित करने जैसे बेहतर निर्णय ले सकता है।

परिणाम दोनों मामलों में समान है: पैक सुरक्षित वोल्टेज, करंट और तापमान विंडो के भीतर रहता है ताकि कोशिकाओं के अंदर का रसायन जल्दी से ख़राब न हो या भाग न जाए।

मुख्य सुरक्षा कार्यों की व्याख्या

यहां वे मुख्य सुरक्षाएं दी गई हैं जिनका आपको सामना करना पड़ेगा और वे क्यों मायने रखती हैं।

अधिभार संरक्षण

यदि सेल वोल्टेज अपने सुरक्षित अधिकतम (आमतौर पर अधिकांश एनएमसी या एलसीओ कोशिकाओं के लिए लगभग 4.2 वी - 4.25 वी) से ऊपर चढ़ जाता है, तो सुरक्षा सर्किट चार्जिंग पथ को डिस्कनेक्ट कर देता है। लगातार ओवरचार्जिंग से इलेक्ट्रोलाइट टूट जाता है, गर्मी पैदा होती है और शुरू हो सकती हैबेलगाम उष्म वायु प्रवाह. अच्छे सिस्टम में रिकवरी थ्रेशोल्ड थोड़ा कम होता है ताकि वोल्टेज व्यवस्थित होने पर चार्जिंग फिर से शुरू हो सके।

ओवर{{0}डिस्चार्ज सुरक्षा

प्रति सेल लगभग 2.5 वी - 3.0 वी से कम डिस्चार्ज करने से एनोड पर तांबा घुल जाता है और स्थायी क्षमता का नुकसान होता है। सुरक्षा प्रणाली वोल्टेज के इतनी दूर गिरने से पहले डिस्चार्ज करंट को काट देती है। कई पैक चार्जर कनेक्ट होने के बाद स्वचालित रूप से रिकवरी की अनुमति देते हैं और वोल्टेज को वापस रेंज में लाते हैं।

ओवरकरंट और शॉर्ट सर्किट संरक्षण

उच्च धारा ऊष्मा उत्पन्न करती है और कोशिकाओं पर दबाव डालती है।पीसीएमऔर बीएमएस दोनों करंट की निगरानी करते हैं, अक्सर एमओएसएफईटी में वोल्टेज ड्रॉप का उपयोग करते हैं। शॉर्ट सर्किट ओवरकरंट का एक चरम संस्करण है - सिस्टम क्षति या आग को रोकने के लिए मिलीसेकंड में प्रतिक्रिया करता है।

तापमान और थर्मल प्रबंधन

तापमान महत्वपूर्ण है. अधिकांश लिथियम सेल 15 डिग्री और 35 डिग्री के बीच सबसे अच्छा प्रदर्शन करते हैं। उस सीमा से ऊपर, विशेष रूप से तेज़ चार्ज या भारी डिस्चार्ज के दौरान, गर्मी तेज़ी से बढ़ती है। बीएमएस इकाइयां कई बिंदुओं पर तापमान की निगरानी करती हैं और करंट को रोक सकती हैं या पूरी तरह से बंद कर सकती हैं। उच्च -पावर पैक में हम कोशिकाओं या सक्रिय शीतलन पथों के बीच थर्मल अवरोध जैसे निष्क्रिय उपाय भी जोड़ते हैं।

सेल संतुलन

श्रृंखला में कई कोशिकाओं वाले किसी भी पैक में, क्षमता में छोटे अंतर के कारण कुछ कोशिकाएं दूसरों की तुलना में जल्दी पूर्ण या खाली हो जाती हैं। संतुलन के बिना, आप प्रयोग करने योग्य क्षमता खो देते हैं और व्यक्तिगत कोशिकाओं पर दबाव डालने का जोखिम उठाते हैं। बुनियादीपीसीएमशायद ही कभी संतुलन बनाता है. एक उचित बीएमएस सक्रिय या निष्क्रिय रूप से ऊर्जा स्थानांतरित करता है ताकि सभी कोशिकाएं बारीकी से मेल खाती रहें, जो सीधे चक्र जीवन और सुरक्षा में सुधार करती है।

ये फ़ंक्शन एक साथ काम करते हैं. एक पैक जिसमें केवल वोल्टेज सुरक्षा होती है लेकिन तापमान पर ध्यान नहीं दिया जाता है वह अभी भी असुरक्षित है। GEB में हम सुरक्षा परत को अलग-अलग सुविधाओं के बजाय एक संपूर्ण सिस्टम के रूप में डिज़ाइन करते हैं।

पीसीएम बनाम बीएमएस: सही दृष्टिकोण चुनना

कई कम{{0}बिजली या लागत{{1}संवेदनशील परियोजनाओं के लिए, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया पीसीएम पर्याप्त है। यह चार मुख्य सुरक्षाओं (ओवरचार्ज, ओवर{4}}डिस्चार्ज, ओवरकरंट, शॉर्ट सर्किट) को विश्वसनीय रूप से संभालता है और पैक को छोटा और किफायती रखता है।

जब आपके एप्लिकेशन को निम्नलिखित में से किसी की आवश्यकता हो तो BMS पर जाएँ:

• लंबे चक्र के माध्यम से जीवनकोशिका संतुलन
• उपयोगकर्ता या सिस्टम के लिए सटीक एसओसी जानकारी
• चार्जर, इनवर्टर, या वाहन नियंत्रकों के साथ संचार
• अलग-अलग या कठोर तापमान वाले वातावरण में संचालन
• बड़े पैक के लिए उच्च सुरक्षा मार्जिन

हम इस विकल्प को हर सप्ताह ग्राहकों के साथ खेलते हुए देखते हैं। एक पोर्टेबल डिवाइस निर्माता आमतौर पर पीसीएम के साथ रहता है। एक ई-बाइक या सौर भंडारण परियोजना लगभग हमेशा बीएमएस में स्थानांतरित हो जाती है क्योंकि अतिरिक्त निगरानी और संतुलन वास्तविक विश्व प्रदर्शन और कम वारंटी मुद्दों में जल्दी से वापस आ जाता है।

आपके बैटरी पैक के लिए मजबूत सुरक्षा क्यों मायने रखती है

एक उचित रूप से संरक्षित पैक लंबे समय तक चलता है, अधिक लगातार काम करता है, और डाउनस्ट्रीम में बहुत कम सिरदर्द पैदा करता है। यह फ़ील्ड विफलताओं को कम करता है, प्रमाणीकरण को सरल बनाता है, और आपके अंतिम ग्राहकों को विश्वास दिलाता है कि उत्पाद उन्हें महत्वपूर्ण क्षण में निराश नहीं करेगा।

परजीईबी हम सुरक्षा को ऐड-ऑन के रूप में नहीं बल्कि पैक डिज़ाइन के मुख्य भाग के रूप में मानते हैं। चाहे हम कॉम्पैक्ट का उपयोग करेंपीसीएमएक कॉम्पैक्ट टूल बैटरी या पूर्ण {{0}विशेषताओं वाली बैटरी के लिएबीएमएससाथसंचार कर सकते हैंएक ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए, लक्ष्य एक ही रहता है: कोशिकाओं को यथासंभव कई चक्रों के लिए उनकी डिज़ाइन की गई सीमा के भीतर सुरक्षित रूप से संचालित करना।

अंतिम विचार

बैटरी पैक सुरक्षा प्रणालियाँ - चाहे साधारण पीसीएम हों या उन्नतबीएमएस- वे हैं जो कच्ची लिथियम कोशिकाओं को सुरक्षित, उपयोग योग्य उत्पादों में बदल देते हैं। वे वोल्टेज, करंट और तापमान की निगरानी करते हैं, फिर सीमा करीब आने पर तुरंत कार्रवाई करते हैं। इन तंत्रों को समझने से आपको अपने एप्लिकेशन के लिए सही समाधान निर्दिष्ट करने और बैटरी जीवन को छोटा करने या सुरक्षा जोखिम पैदा करने वाले सामान्य नुकसान से बचने में मदद मिलती है।

यदि आप कोई नया उत्पाद विकसित कर रहे हैं या मौजूदा में सुधार करना चाह रहे हैंबैटरी का संकुल, बेझिझक संपर्क करें। GEB में हम डिज़ाइन और निर्माण दोनों करते हैंपीसीएम-संरक्षितऔरबीएमएस-सुसज्जितविभिन्न शक्ति स्तरों, वातावरणों और प्रदर्शन आवश्यकताओं के अनुरूप लिथियम बैटरी पैक। हमें अपनी आवश्यकताएं बताएं और हम सबसे उपयुक्त सुरक्षा दृष्टिकोण की अनुशंसा कर सकते हैं।