উন্নত ব্যাটারি মনিটরিং, সেল ব্যালেন্সিং এবং ইনপুট/আউটপুট আইসোলেশন প্রযুক্তি ব্যবহার করে একটি শক্তিশালী বিএমএস কোর ডিজাইন করুন

পুনরায় চার্জযোগ্য ব্যাটারিগুলি ব্যাটারি শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা (বিএসইএস) এর মৌলিক উপাদান। আজকাল, আরও বেশি সংখ্যক বিভিন্ন রাসায়নিক সিস্টেমগুলি কয়েক ডজন ব্যাটারি প্যাকের মধ্যে একত্রিত করা হয়,শত শত, এমনকি হাজার হাজার সেল, উচ্চতর ভোল্টেজে আরও দক্ষ অপারেশন অর্জন করে।এই নকশা কাঠামো সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা অর্জন অনেক চ্যালেঞ্জ সম্মুখীন হয়, দক্ষতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং নিরাপত্তা।

উদাহরণস্বরূপ, অ্যাপ্লিকেশন প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে এমন ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (আইসি) ডিজাইন বা নির্বাচন করার জন্য ব্যাটারি রসায়ন, চার্জিং, মনিটরিং, লোড ভারসাম্য, বিচ্ছিন্নতা,নিরাপত্তা, এবং যোগাযোগ প্রযুক্তি কার্যকর বাস্তবায়ন নিশ্চিত করার জন্য।

এই উদ্দেশ্যে, সরবরাহকারীরা অনেক প্রয়োজনীয় ফাংশনকে ডেডিকেটেড আইসিতে একীভূত করেছে যা মূলত প্রসেসর থেকে স্বাধীন।এই ধরনের আইসির অনেক মডেল শুধুমাত্র একাধিক লিথিয়াম ভিত্তিক ব্যাটারি রাসায়নিক সিস্টেম সমর্থন করে না, তবে নন-লিথিয়াম ব্যাটারি সেলগুলির সাথেও সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই ধরণের আইসি ব্যাটারি সেল থেকে ডেটা সংগ্রহ করে এবং অনুকূল রিয়েল-টাইম ব্যাটারি পরিচালনার সিদ্ধান্ত এবং পদক্ষেপ নেয়।এই ধরনের আইসিগুলি ব্যাটারি সেলের অবস্থা এবং অপারেশনাল অবস্থা সম্পর্কিত সিস্টেম প্রসেসরকে তথ্য সরবরাহ করে.

এই প্রবন্ধে সংক্ষেপে মাল্টি সেল গ্রুপের অনন্য প্রযুক্তিগত প্রয়োজনীয়তাগুলি পরিচয় করিয়ে দেওয়া হবে।অ্যানালগ ডিভাইসের উন্নত বিশেষায়িত অপ্টিমাইজড আইসিগুলি চালু করুন এবং উপরের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য এই আইসিগুলি কীভাবে ব্যবহার করবেন তা বিশদভাবে ব্যাখ্যা করুন.

একাধিক ব্যাটারি সেল আরও চ্যালেঞ্জ নিয়ে আসবে
একটি ব্যাটারি প্যাকের মৌলিক সার্কিট ডায়াগ্রাম সহজ মনে হতে পারে,কিন্তু এটা আসলে একাধিক ব্যাটারি সেল অন্তর্ভুক্ত যা সিরিজ সংযোগ মাধ্যমে উচ্চতর ভোল্টেজ এবং সমান্তরাল সংযোগ মাধ্যমে বৃহত্তর বর্তমান পেতেএর মানে হল যে এই ধরনের কনফিগারেশনগুলি কেবলমাত্র একক সেল / কয়েকটি সেল ব্যাটারি প্যাকের একটি সহজ সম্প্রসারণ, যা প্রায় কোনও অতিরিক্ত পরিচালনার প্রয়োজন হয় না।এই মাল্টি সেল ব্যাটারি প্যাক বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম যা 18V বা 48V প্রয়োজন জন্য উপযুক্ত, বৈদ্যুতিক যানবাহন (EVs) যা 400V বা 800V প্রয়োজন, এবং BESS সিস্টেম যা সাধারণত 1500V প্রয়োজন।

এই বড় ব্যাটারি প্যাকগুলির প্রকৃত অবস্থা হল যে তাদের বিস্তারিত এবং জটিলতা তাদের সার্কিট ডায়াগ্রামগুলিতে প্রদর্শিত হয় তা অতিক্রম করে।এই চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করার অসুবিধা ক্রমবর্ধমান.

প্রথমত, ব্যাটারি সেলটি তার টার্মিনাল ভোল্টেজ, চার্জ ডিসচার্জ কার্ভ, চার্জ স্টেট (এসওসি), তাপমাত্রা এবং ফল্ট প্রিসার্জার বৈশিষ্ট্যগুলি ট্র্যাক করার জন্য পর্যবেক্ষণ করা প্রয়োজন।বিভিন্ন ব্যাটারি সেলকে অভিন্নভাবে পরিচালনা করা এবং তাদের পার্থক্যগুলি রেকর্ড করা এবং বিবেচনা করা প্রয়োজন.

যদি একটি সার্বজনীন নিয়মের অভাব থাকে, তবে এটি ব্যাটারি সেল পরিচালনার জটিলতা আরও বাড়িয়ে তুলবে।বেটারি সেলগুলির রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে গৃহীত ব্যবস্থাপনা কৌশলটির উপযুক্ততাবিভিন্ন প্রধান রাসায়নিক সিস্টেমের জন্য গৃহীত ব্যবস্থাপনা কৌশলগুলি ভিন্ন (যেমন লিথিয়াম-আয়ন (লিথিয়াম-আয়ন) এবং সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারি),এবং একই সাধারণ রাসায়নিক ব্যবস্থার মধ্যে (যেমন বিভিন্ন লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি ফর্মুলেশন), ব্যবহার করা ব্যবস্থাপনা কৌশলগুলিও ভিন্ন। অতএব, উন্নত বিএমএস ব্যবস্থাপনা কৌশলগুলি পরিচালিত ব্যাটারি সেলগুলির রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য কাস্টমাইজ করা উচিত।

উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ ক্ষমতা সম্পন্ন ব্যাটারি প্যাকগুলিতে থাকা প্রচুর সংখ্যক ব্যাটারি সেলগুলির কারণে, যা অনেকগুলি সুরক্ষা মান পূরণ করতে হবে,স্থানীয় ব্যাটারি সেল পর্যবেক্ষণ এবং পরিচালনা বর্তমানে সবচেয়ে কার্যকর ইঞ্জিনিয়ারিং সমাধানযদিও সিস্টেম সাধারণত একটি প্রধান প্রসেসর দিয়ে সজ্জিত করা হয়,এটি সাধারণত স্থানীয় সেল পর্যবেক্ষণ এবং ব্যাটারি প্যাকের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য উন্নত নিয়ন্ত্রক নির্দেশাবলী জারি করতে পারে. The monitoring and management of a single battery cell is accomplished by an autonomous electronic system that provides real-time functionality and primarily operates without the need for system level processor intervention.

প্যাসিভ এবং অ্যাক্টিভ ব্যাটারি ব্যালেন্সিং
একাধিক কোষ গোষ্ঠীর অখণ্ডতা বজায় রাখতে কোষের ভারসাম্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ, যাতে কিছু কোষ অতিরিক্ত চাপের কারণে ক্ষতিগ্রস্ত না হয়।এবং কম ব্যবহারের কারণে অন্যান্য ব্যাটারি নিষ্ক্রিয় হতে এড়ানো. সেল ব্যালেন্সিং সেল এবং ব্যাটারি প্যাক ক্ষতি প্রতিরোধ করতে পারেন, যার ফলে কর্মক্ষমতা সর্বাধিকীকরণ। সেল ব্যালেন্সিং নিশ্চিত করে যে ব্যাটারি প্যাকের সমস্ত কোষ একযোগে তাদের সর্বোচ্চ ক্ষমতা পৌঁছায়,অতিরিক্ত চার্জিং প্রতিরোধ করা, এসওসি ভারসাম্যহীনতা, ওভারচার্জিং, এবং অকাল বয়স, শেষ পর্যন্ত ব্যাটারির আয়ু বাড়িয়ে দেয়।

কোষ সমীকরণের জন্য দুটি পদ্ধতি রয়েছেঃ সক্রিয় এবং প্যাসিভ ভারসাম্য। সক্রিয় সমীকরণ প্যাসিভ সমীকরণের চেয়ে আরও সঠিক এবং দ্রুত, তবে এটি বাস্তবায়ন করা আরও জটিল।সক্রিয় ভারসাম্য ব্যাটারি প্যাকের প্রতিটি সেলের মধ্যে চার্জ পুনরায় বিতরণ করতে সক্রিয় সার্কিট প্রযুক্তি ব্যবহার করে, যা নিশ্চিত করে যে সমস্ত সেলের SoC ধারাবাহিক থাকে।এই সার্কিট প্রতিটি ব্যাটারি সেল ভোল্টেজ নিরীক্ষণ এবং মনিটরিং ফলাফল উপর ভিত্তি করে অনুযায়ী চার্জ এবং নিষ্কাশন স্রোত সামঞ্জস্য.

এর বিপরীতে, প্যাসিভ ব্যালেন্সিং ওহমের আইন এবং ব্যালেন্সিং রেজিস্টারগুলির উপর নির্ভর করে একই SoC অবস্থায় সেল সামঞ্জস্য করতে।প্যাসিভ ব্যালেন্সিং উচ্চ ব্যাটারি সেলগুলিতে অতিরিক্ত শক্তি (বর্জ্য) ছড়িয়ে দিতে পারে.

মাল্টি সেল মনিটরিং থেকে শুরু

যদিও বাজারে ইতোমধ্যে অনেকগুলি ESS সমাধান রয়েছে, তবে BMS এর দুটি মূল ফ্রন্ট-এন্ড ফাংশন এখনও ব্যাটারি সেলগুলির পর্যবেক্ষণ এবং ভারসাম্য বজায় রাখে।ADES1830CCSZ আইসি চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে, একটি 16 চ্যানেল, মাল্টি সেল, মাল্টি রাসায়নিক সিস্টেম ব্যাটারি মনিটর হিসাবে, শুধুমাত্র উপরে ফাংশন অর্জন করে না,কিন্তু এছাড়াও বিভিন্ন মূল বৈশিষ্ট্য একত্রিত করে যা সামগ্রিক সিস্টেম নকশা এবং অপারেশন সহজতর করতে সাহায্য করে.

একাধিক কোষ এবং রাসায়নিক সিস্টেমের সাথে অ্যানালগ ডিভাইসের ADES1830CCSZ সেল মনিটর (বিস্তারিত করতে ক্লিক করুন)
চিত্র 1: একাধিক সেল এবং একাধিক রাসায়নিক সিস্টেমের সাথে ADES1830CCSZ সেল মনিটর একটি বিস্তৃত BMS এর মৌলিক বিল্ডিং ব্লক হিসাবে ব্যবহৃত হয়। (চিত্র উৎসঃ এনালগ ডিভাইস)

এই মাল্টি সেল গ্রুপ মনিটরটি পুরো তাপমাত্রা পরিসীমা জুড়ে মোট পরিমাপ ত্রুটি (টিএমই) 2 এমভি এর চেয়ে কম 16 টি সিরিজ সংযুক্ত সেল পর্যন্ত পরিমাপ করতে পারে;যখন একই স্পেসিফিকেশন সহ অন্যান্য ADES1831CCSZ এর TME সামান্য বেশি-২ ভি থেকে ৫.৫ ভি পর্যন্ত পরিমাপ ইনপুট ব্যাপ্তি ADES1830 এবং ADES1831 কে বেশিরভাগ ব্যাটারি রাসায়নিক উপকরণগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

একটি বড় সংখ্যক সেল ধারণকারী ব্যাটারি প্যাক পর্যবেক্ষণ করার সময় ধারাবাহিকতা বজায় রাখার জন্য,সমস্ত সেলকে অনন্যভাবে সিঙ্ক্রোনাইজডভাবে ডুয়াল ইন্টিগ্রেটেড অ্যানালগ-ডিজিটাল কনভার্টার (এডিসি) এর মাধ্যমে পরিমাপ করা যেতে পারেএই অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টারগুলি (এডিসি) প্রতি সেকেন্ডে (এমএসপিএস) ৪.০৯৬ মেগা স্যাম্পলিং হারের উচ্চ স্যাম্পলিং হারে অবিচ্ছিন্নভাবে কাজ করে।এইভাবে বহিরাগত অ্যানালগ ফিল্টার ব্যবহার হ্রাস এবং aliasing মুক্ত পরিমাপ ফলাফল অর্জনপ্রয়োজনে, ডাউনস্ট্রিম প্রোগ্রামেবল ইনফিনিটি ইমপলস রেসপন্স (আইআইআর) ফিল্টারগুলির মাধ্যমে অতিরিক্ত গোলমাল হ্রাস করা যেতে পারে।ADES1830 এবং ADES1831 এরও প্যাসিভ ব্যালেন্সিং ফাংশন রয়েছে - স্বাধীন ইমপ্লাস প্রস্থ মডুলেশন (পিডব্লিউএম) এর মাধ্যমে কাজ চক্র নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে অর্জন করা, এবং সেল প্রতি 300 mA পর্যন্ত একটি নিষ্কাশন বর্তমান সমর্থন।

যদিও একটি একক ADES1830 বা ADES1831 ডিভাইস শুধুমাত্র সিরিজে 16 টি সেল সমর্থন করে, একাধিক ডিভাইসকে একই সাথে একটি দীর্ঘ স্ট্রিং উচ্চ ভোল্টেজ ব্যাটারি প্যাকের সেলগুলি পর্যবেক্ষণ করতে ক্যাসকেড করা যেতে পারে।আইসি চিপগুলির মধ্যে আন্তঃসংযোগ অর্জনের জন্য, প্রতিটি ডিভাইস একটি বিচ্ছিন্ন সিরিয়াল পোর্ট ইন্টারফেস (isoSPI) দিয়ে সজ্জিত,যা ব্যবহারকারীর দ্বারা নির্বাচিত ক্যাপাসিটার বা ট্রান্সফরমার দ্বারা দূরবর্তী উচ্চ গতির যোগাযোগ অর্জনের জন্য বৈদ্যুতিকভাবে বিচ্ছিন্ন যা রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি হস্তক্ষেপ প্রতিরোধ করতে পারে.

এই পদ্ধতির মাধ্যমে একটি একক প্রধান প্রসেসর সংযোগ ডেটা পড়তে পারে এবং পুরো ব্যাটারি স্ট্রিং পর্যবেক্ষণ করতে পারে। এই সিরিয়াল পোর্ট লিঙ্ক দ্বি-মুখী যোগাযোগ সক্ষম করে,যোগাযোগের পথের ব্যর্থতার ক্ষেত্রেও তথ্যের অখণ্ডতা নিশ্চিত করা.

এই মাল্টি সেল ডিটেক্টরগুলির প্রয়োগযোগ্যতা অপ্টিমাইজ করার জন্য, এনালগ ডিভাইসেস EV-ADES1830CCSZ মূল্যায়ন বোর্ড চালু করেছে (চিত্র 2, বাম) । বাস্তবতার নিকটবর্তী হওয়ার জন্য,ব্যাটারি প্যাকের দীর্ঘ স্ট্রিং সেল পর্যবেক্ষণের জন্য একাধিক মূল্যায়ন বোর্ডগুলি আইএসওএসপিআই ইন্টারফেসের মাধ্যমে সংযুক্ত করা যেতে পারে (চিত্র 2 এর ডানদিকে).