ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম কি?

সংজ্ঞা

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (বিএমএস) হল একটি ব্যাটারি প্যাকের তত্ত্বাবধানে নিবেদিত প্রযুক্তি, যা ব্যাটারি কোষগুলির একটি সমাবেশ, বৈদ্যুতিকভাবে একটি সারি x কলাম ম্যাট্রিক্স কনফিগারেশনে সংগঠিত হয় যাতে নির্দিষ্ট সময়ের জন্য ভোল্টেজ এবং কারেন্টের লক্ষ্যমাত্রা সরবরাহ করা যায়। প্রত্যাশিত লোড পরিস্থিতি।একটি BMS যে তদারকি প্রদান করে তা সাধারণত অন্তর্ভুক্ত করে:

• ব্যাটারি নিরীক্ষণ
• ব্যাটারি সুরক্ষা প্রদান
• ব্যাটারির কর্মক্ষম অবস্থা অনুমান করা হচ্ছে
• ক্রমাগত ব্যাটারি কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করা
• বহিরাগত ডিভাইসে কর্মক্ষম অবস্থা রিপোর্ট করা

এখানে, "ব্যাটারি" শব্দটি পুরো প্যাককে বোঝায়;যাইহোক, পর্যবেক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ ফাংশনগুলি বিশেষভাবে পৃথক কোষে প্রয়োগ করা হয়, বা সামগ্রিক ব্যাটারি প্যাক সমাবেশে মডিউল নামে পরিচিত কোষগুলির গ্রুপ।লিথিয়াম-আয়ন রিচার্জেবল সেলগুলিতে সর্বোচ্চ শক্তির ঘনত্ব রয়েছে এবং ল্যাপটপ থেকে বৈদ্যুতিক যানবাহন পর্যন্ত অনেক ভোক্তা পণ্যের জন্য ব্যাটারি প্যাকের জন্য আদর্শ পছন্দ।যদিও তারা দুর্দান্তভাবে পারফর্ম করে, ব্যাটারির কার্যক্ষমতার সাথে আপস করা থেকে সম্পূর্ণ বিপজ্জনক পরিণতি পর্যন্ত ফলাফল সহ একটি সাধারণভাবে আঁটসাঁট নিরাপদ অপারেটিং এরিয়া (SOA) এর বাইরে পরিচালিত হলে তারা বরং ক্ষমাশীল হতে পারে।বিএমএস-এর অবশ্যই একটি চ্যালেঞ্জিং কাজের বিবরণ রয়েছে এবং এর সামগ্রিক জটিলতা এবং তদারকির আউটরিচ বৈদ্যুতিক, ডিজিটাল, নিয়ন্ত্রণ, তাপীয় এবং হাইড্রোলিকের মতো অনেকগুলি বিষয়কে বিস্তৃত করতে পারে।

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম কিভাবে কাজ করে?

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের মানদণ্ডের একটি নির্দিষ্ট বা অনন্য সেট নেই যা অবশ্যই গ্রহণ করা উচিত।প্রযুক্তি ডিজাইনের সুযোগ এবং বাস্তবায়িত বৈশিষ্ট্যগুলি সাধারণত এর সাথে সম্পর্কযুক্ত:

• ব্যাটারি প্যাকের খরচ, জটিলতা এবং আকার
• ব্যাটারির প্রয়োগ এবং যেকোনো নিরাপত্তা, জীবনকাল এবং ওয়ারেন্টি সংক্রান্ত উদ্বেগ
• বিভিন্ন সরকারী প্রবিধান থেকে শংসাপত্রের প্রয়োজনীয়তা যেখানে অপর্যাপ্ত কার্যকরী নিরাপত্তা ব্যবস্থা না থাকলে খরচ এবং জরিমানা সবচেয়ে বেশি হয়

ব্যাটারি প্যাক সুরক্ষা ব্যবস্থাপনা এবং ক্ষমতা ব্যবস্থাপনা দুটি অপরিহার্য বৈশিষ্ট্য সহ অনেক BMS ডিজাইন বৈশিষ্ট্য রয়েছে।আমরা এখানে আলোচনা করব কিভাবে এই দুটি বৈশিষ্ট্য কাজ করে।ব্যাটারি প্যাক সুরক্ষা ব্যবস্থাপনার দুটি মূল ক্ষেত্র রয়েছে: বৈদ্যুতিক সুরক্ষা, যা বোঝায় ব্যাটারিটিকে এর SOA এর বাইরে ব্যবহারের মাধ্যমে ক্ষতিগ্রস্থ হতে না দেওয়া, এবং তাপ সুরক্ষা, যার মধ্যে প্যাসিভ এবং/অথবা সক্রিয় তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ অন্তর্ভুক্ত থাকে যাতে প্যাকটিকে তার SOA-তে বজায় রাখা বা আনতে হয়।

বৈদ্যুতিক ব্যবস্থাপনা সুরক্ষা: বর্তমান

ব্যাটারি প্যাক কারেন্ট এবং সেল বা মডিউল ভোল্টেজগুলি পর্যবেক্ষণ করা হল বৈদ্যুতিক সুরক্ষার রাস্তা।যেকোনো ব্যাটারি সেলের বৈদ্যুতিক SOA কারেন্ট এবং ভোল্টেজ দ্বারা আবদ্ধ।চিত্র 1 একটি সাধারণ লিথিয়াম-আয়ন সেল SOA চিত্রিত করে, এবং একটি ভাল-ডিজাইন করা BMS প্রস্তুতকারকের সেল রেটিং এর বাইরে অপারেশন প্রতিরোধ করে প্যাকটিকে রক্ষা করবে।অনেক ক্ষেত্রে, ব্যাটারির আরও আয়ুষ্কাল বাড়ানোর স্বার্থে SOA নিরাপদ অঞ্চলের মধ্যে বসবাস করার জন্য আরও ডিরেটিং প্রয়োগ করা হতে পারে।

লিথিয়াম-আয়ন কোষের ডিসচার্জিংয়ের চেয়ে চার্জিংয়ের জন্য আলাদা বর্তমান সীমা রয়েছে এবং উভয় মোডই স্বল্প সময়ের জন্য হলেও উচ্চ শিখর স্রোত পরিচালনা করতে পারে।ব্যাটারি সেল নির্মাতারা সাধারণত সর্বোচ্চ ক্রমাগত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং বর্তমান সীমা নির্দিষ্ট করে, সাথে সর্বোচ্চ চার্জিং এবং ডিসচার্জিং বর্তমান সীমা।বর্তমান সুরক্ষা প্রদানকারী একটি BMS অবশ্যই সর্বোচ্চ একটানা কারেন্ট প্রয়োগ করবে।যাইহোক, এটি লোড অবস্থার একটি আকস্মিক পরিবর্তনের জন্য অ্যাকাউন্টের আগে হতে পারে;উদাহরণস্বরূপ, একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির আকস্মিক ত্বরণ।একটি বিএমএস কারেন্টকে একীভূত করে এবং ডেল্টা সময়ের পরে, হয় উপলব্ধ কারেন্ট কমানোর বা প্যাক কারেন্টকে সম্পূর্ণভাবে ব্যাহত করার সিদ্ধান্ত নিয়ে পিক কারেন্ট পর্যবেক্ষণকে অন্তর্ভুক্ত করতে পারে।এটি বিএমএসকে চরম বর্তমান শিখরগুলির প্রতি প্রায় তাত্ক্ষণিক সংবেদনশীলতা ধারণ করতে দেয়, যেমন একটি শর্ট-সার্কিট অবস্থা যা কোনও বাসিন্দার দৃষ্টি আকর্ষণ করেনি, তবে উচ্চ শিখরের চাহিদাগুলিকেও ক্ষমা করে, যতক্ষণ না তারা খুব বেশি না হয়। দীর্ঘ

বৈদ্যুতিক ব্যবস্থাপনা সুরক্ষা: ভোল্টেজ

চিত্র 2 দেখায় যে একটি লিথিয়াম-আয়ন কোষ অবশ্যই একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ পরিসরের মধ্যে কাজ করবে।এই SOA সীমানা চূড়ান্তভাবে নির্বাচিত লিথিয়াম-আয়ন কোষের অন্তর্নিহিত রসায়ন এবং যে কোনো নির্দিষ্ট সময়ে কোষের তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হবে।অধিকন্তু, যেহেতু যেকোন ব্যাটারি প্যাক বর্তমান সাইক্লিং, লোডের চাহিদার কারণে ডিসচার্জ এবং বিভিন্ন শক্তির উৎস থেকে চার্জ করার অভিজ্ঞতা লাভ করে, তাই এই SOA ভোল্টেজ সীমাগুলি সাধারণত ব্যাটারির জীবনকাল অপ্টিমাইজ করার জন্য আরও সীমাবদ্ধ থাকে।বিএমএসকে অবশ্যই জানতে হবে এই সীমাগুলি কী এবং এই থ্রেশহোল্ডগুলির নৈকট্যের উপর ভিত্তি করে সিদ্ধান্ত নেবে৷উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ ভোল্টেজের সীমার কাছে যাওয়ার সময়, একটি বিএমএস চার্জিং কারেন্ট ক্রমান্বয়ে হ্রাস করার অনুরোধ করতে পারে, বা সীমা পৌঁছে গেলে চার্জিং কারেন্ট সম্পূর্ণভাবে বন্ধ করার অনুরোধ করতে পারে।যাইহোক, শাটডাউন থ্রেশহোল্ড সম্পর্কে নিয়ন্ত্রণ বকবক প্রতিরোধ করার জন্য এই সীমাটি সাধারণত অতিরিক্ত অন্তর্নিহিত ভোল্টেজ হিস্টেরেসিস বিবেচনার সাথে থাকে।অন্যদিকে, কম ভোল্টেজের সীমার কাছে যাওয়ার সময়, একটি BMS অনুরোধ করবে যে মূল সক্রিয় আপত্তিকর লোডগুলি তাদের বর্তমান চাহিদাগুলি কমিয়ে দেবে।একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির ক্ষেত্রে, এটি ট্র্যাকশন মোটরের জন্য উপলব্ধ টর্ক হ্রাস করে করা যেতে পারে।অবশ্যই, স্থায়ী ক্ষতি রোধ করার জন্য ব্যাটারি প্যাক রক্ষা করার সময় BMS-কে অবশ্যই ড্রাইভারের নিরাপত্তার বিষয়টিকে সর্বোচ্চ অগ্রাধিকার দিতে হবে।

তাপ ব্যবস্থাপনা সুরক্ষা: তাপমাত্রা

অভিহিত মূল্যে, এটি প্রদর্শিত হতে পারে যে লিথিয়াম-আয়ন কোষগুলির একটি বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিচালন পরিসর রয়েছে, তবে কম তাপমাত্রায় সামগ্রিক ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস পায় কারণ রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার উল্লেখযোগ্যভাবে ধীর হয়ে যায়।কম তাপমাত্রায় সক্ষমতার ক্ষেত্রে, তারা সীসা-অ্যাসিড বা NiMh ব্যাটারির চেয়ে অনেক ভালো কাজ করে;যাইহোক, তাপমাত্রা ব্যবস্থাপনা বিচক্ষণভাবে অপরিহার্য কারণ 0 °C (32 °F) এর নিচে চার্জ করা শারীরিকভাবে সমস্যাযুক্ত।সাব-ফ্রিজিং চার্জিংয়ের সময় অ্যানোডে ধাতব লিথিয়ামের প্রলেপ দেওয়ার ঘটনা ঘটতে পারে।এটি স্থায়ী ক্ষতি এবং এর ফলে কেবল ক্ষমতাই হ্রাস পায় না, তবে কম্পন বা অন্যান্য চাপের পরিস্থিতির শিকার হলে কোষগুলি ব্যর্থতার জন্য আরও ঝুঁকিপূর্ণ।একটি বিএমএস গরম এবং শীতল করার মাধ্যমে ব্যাটারি প্যাকের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

উপলব্ধিকৃত তাপ ব্যবস্থাপনা সম্পূর্ণরূপে ব্যাটারি প্যাকের আকার এবং ব্যয় এবং কার্যক্ষমতার উদ্দেশ্য, BMS-এর নকশার মানদণ্ড এবং পণ্য ইউনিটের উপর নির্ভরশীল, যার মধ্যে লক্ষ্যযুক্ত ভৌগলিক অঞ্চলের বিবেচনা অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে (যেমন আলাস্কা বনাম হাওয়াই)।হিটারের ধরন নির্বিশেষে, এটি সাধারণত একটি বাহ্যিক এসি পাওয়ার উত্স থেকে শক্তি আঁকতে বেশি কার্যকরী, বা প্রয়োজনে হিটারটি পরিচালনা করার উদ্দেশ্যে একটি বিকল্প আবাসিক ব্যাটারি।যাইহোক, যদি বৈদ্যুতিক হিটারে একটি পরিমিত কারেন্ট ড্র থাকে, তবে প্রাথমিক ব্যাটারি প্যাক থেকে শক্তি নিজেই গরম করার জন্য সিফোন করা যেতে পারে।যদি একটি তাপীয় জলবাহী সিস্টেম প্রয়োগ করা হয়, তাহলে কুল্যান্টকে গরম করার জন্য একটি বৈদ্যুতিক হিটার ব্যবহার করা হয় যা পাম্প করা হয় এবং প্যাক সমাবেশ জুড়ে বিতরণ করা হয়।

বিএমএস ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের নিঃসন্দেহে তাদের ডিজাইন ট্রেডের কৌশল রয়েছে প্যাকে তাপ শক্তি ট্রিক করার জন্য।উদাহরণস্বরূপ, ক্ষমতা ব্যবস্থাপনার জন্য নিবেদিত বিএমএসের ভিতরে বিভিন্ন পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স চালু করা যেতে পারে।সরাসরি গরম করার মতো দক্ষ না হলেও, এটি নির্বিশেষে লিভারেজ করা যেতে পারে।লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি প্যাকের কর্মক্ষমতা ক্ষতি কমানোর জন্য শীতলকরণ বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।উদাহরণস্বরূপ, সম্ভবত একটি প্রদত্ত ব্যাটারি 20 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সর্বোত্তমভাবে কাজ করে;যদি প্যাকের তাপমাত্রা 30 ডিগ্রি সেলসিয়াসে বৃদ্ধি পায়, তবে এর কার্যকারিতা দক্ষতা 20% পর্যন্ত হ্রাস পেতে পারে।যদি প্যাকটি ক্রমাগত চার্জ করা হয় এবং 45°C (113°F) এ রিচার্জ করা হয়, তাহলে কর্মক্ষমতা লোপ 50% পর্যন্ত বেড়ে যেতে পারে।যদি ক্রমাগত অতিরিক্ত তাপ উৎপাদনের সংস্পর্শে আসে, বিশেষ করে দ্রুত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং চক্রের সময় ব্যাটারি লাইফ অকাল বার্ধক্য এবং অবনতির শিকার হতে পারে।কুলিং সাধারণত দুটি পদ্ধতি দ্বারা অর্জন করা হয়, প্যাসিভ বা সক্রিয়, এবং উভয় কৌশল নিযুক্ত করা যেতে পারে।প্যাসিভ কুলিং ব্যাটারি ঠান্ডা করার জন্য বায়ু প্রবাহের গতিবিধির উপর নির্ভর করে।একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির ক্ষেত্রে, এটি বোঝায় যে এটি কেবল রাস্তার নিচে চলে যাচ্ছে।যাইহোক, এটি প্রদর্শিত হওয়ার চেয়ে আরও পরিশীলিত হতে পারে, কারণ বায়ুর গতির সেন্সরগুলি বায়ু প্রবাহকে সর্বাধিক করার জন্য কৌশলগতভাবে স্বয়ংক্রিয়ভাবে ডিফ্লেক্টিভ এয়ার ড্যামগুলিকে একত্রিত করা যেতে পারে।একটি সক্রিয় তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত ফ্যানের প্রয়োগ কম গতিতে বা গাড়ি থামলে সাহায্য করতে পারে, তবে এই সমস্ত কিছুই করতে পারে কেবলমাত্র আশেপাশের পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার সাথে প্যাকটিকে সমান করা।একটি জ্বলন্ত গরম দিনের ঘটনা, এটি প্রাথমিক প্যাক তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে পারে।তাপীয় হাইড্রোলিক সক্রিয় কুলিং একটি পরিপূরক সিস্টেম হিসাবে ডিজাইন করা যেতে পারে, এবং সাধারণত একটি নির্দিষ্ট মিশ্রণ অনুপাত সহ ইথিলিন-গ্লাইকোল কুল্যান্ট ব্যবহার করে, পাইপ/হোস, ডিস্ট্রিবিউশন ম্যানিফোল্ড, একটি ক্রস-ফ্লো হিট এক্সচেঞ্জার (রেডিয়েটার) মাধ্যমে বৈদ্যুতিক মোটর চালিত পাম্পের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। , এবং ব্যাটারি প্যাক সমাবেশ বিরুদ্ধে কুলিং প্লেট বাসিন্দা.একটি BMS প্যাক জুড়ে তাপমাত্রা নিরীক্ষণ করে, এবং সর্বোত্তম ব্যাটারি কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য একটি সংকীর্ণ তাপমাত্রা সীমার মধ্যে সামগ্রিক ব্যাটারির তাপমাত্রা বজায় রাখতে বিভিন্ন ভালভ খুলে এবং বন্ধ করে।

ধারণক্ষমতা ব্যবস্থাপনা

একটি ব্যাটারি প্যাকের ক্ষমতা সর্বাধিক করা যুক্তিযুক্তভাবে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ব্যাটারি কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি যা একটি BMS প্রদান করে।এই রক্ষণাবেক্ষণ সঞ্চালিত না হলে, একটি ব্যাটারি প্যাক অবশেষে নিজেকে অকেজো হতে পারে।সমস্যার মূল হল যে একটি ব্যাটারি প্যাক "স্ট্যাক" (কোষের সিরিজ অ্যারে) পুরোপুরি সমান নয় এবং অভ্যন্তরীণভাবে ফুটো বা স্ব-স্রাবের হার কিছুটা আলাদা।ফুটো একটি প্রস্তুতকারকের ত্রুটি নয় বরং একটি ব্যাটারি রসায়ন বৈশিষ্ট্য, যদিও এটি পরিসংখ্যানগতভাবে মিনিটের উত্পাদন প্রক্রিয়ার বৈচিত্র থেকে প্রভাবিত হতে পারে।প্রাথমিকভাবে একটি ব্যাটারি প্যাকে ভালোভাবে মিলে যাওয়া সেল থাকতে পারে, কিন্তু সময়ের সাথে সাথে সেল থেকে সেলের মিল আরও কমে যায়, শুধুমাত্র স্ব-স্রাবের কারণে নয়, চার্জ/ডিসচার্জ সাইক্লিং, উন্নত তাপমাত্রা এবং সাধারণ ক্যালেন্ডার বার্ধক্যের কারণেও এটি প্রভাবিত হয়।এটি বোঝার সাথে সাথে, আগের আলোচনাটি স্মরণ করুন যে লিথিয়াম-আয়ন কোষগুলি দুর্দান্তভাবে কাজ করে, তবে একটি শক্ত SOA এর বাইরে পরিচালিত হলে এটি ক্ষমাযোগ্য হতে পারে।আমরা প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক সুরক্ষা সম্পর্কে আগে শিখেছি কারণ লিথিয়াম-আয়ন কোষগুলি অতিরিক্ত চার্জিংয়ের সাথে ভালভাবে কাজ করে না।একবার সম্পূর্ণ চার্জ হয়ে গেলে, তারা আর কোন কারেন্ট গ্রহণ করতে পারে না, এবং এতে ঠেলে যেকোন অতিরিক্ত শক্তি তাপে স্থানান্তরিত হয়, ভোল্টেজ সম্ভাব্যভাবে দ্রুত বাড়তে পারে, সম্ভবত বিপজ্জনক স্তরে।এটি কোষের জন্য একটি স্বাস্থ্যকর পরিস্থিতি নয় এবং এটি চলতে থাকলে স্থায়ী ক্ষতি এবং অনিরাপদ অপারেটিং অবস্থার কারণ হতে পারে।

ব্যাটারি প্যাক সিরিজ সেল অ্যারে সামগ্রিক প্যাক ভোল্টেজ নির্ধারণ করে, এবং যে কোনো স্ট্যাক চার্জ করার চেষ্টা করার সময় সন্নিহিত কোষগুলির মধ্যে অমিল একটি দ্বিধা তৈরি করে।চিত্র 3 দেখায় কেন এটি এমন।যদি একটি সম্পূর্ণরূপে ভারসাম্যপূর্ণ কোষ থাকে, তবে সবকিছু ঠিক আছে কারণ প্রতিটি সমান ফ্যাশনে চার্জ হবে এবং চার্জিং কারেন্ট কেটে যেতে পারে যখন উপরের 4.0 ভোল্টেজ কাট-অফ থ্রেশহোল্ডে পৌঁছে যায়।যাইহোক, ভারসাম্যহীন পরিস্থিতিতে, উপরের কোষটি তার চার্জের সীমাতে তাড়াতাড়ি পৌঁছে যাবে এবং অন্যান্য অন্তর্নিহিত কোষগুলিকে সম্পূর্ণ ক্ষমতায় চার্জ করার আগে পায়ের জন্য চার্জিং কারেন্ট বন্ধ করতে হবে।

BMS হল যা ধাপে ধাপে এবং দিন বাঁচায়, বা এই ক্ষেত্রে ব্যাটারি প্যাক।এটি কীভাবে কাজ করে তা দেখানোর জন্য, একটি মূল সংজ্ঞা ব্যাখ্যা করা দরকার।একটি নির্দিষ্ট সময়ে একটি সেল বা মডিউলের স্টেট-অফ-চার্জ (এসওসি) সম্পূর্ণরূপে চার্জ করার সময় মোট চার্জের তুলনায় উপলব্ধ চার্জের সমানুপাতিক।এইভাবে, একটি ব্যাটারি যা 50% SOC তে থাকে তা বোঝায় যে এটি 50% চার্জ করা হয়েছে, যা মেধার একটি ফুয়েল গেজ ফিগারের মতো।বিএমএস ক্যাপাসিটি ম্যানেজমেন্ট হল প্যাক অ্যাসেম্বলিতে প্রতিটি স্ট্যাকের মধ্যে SOC-এর বৈচিত্র্যের ভারসাম্য বজায় রাখা।যেহেতু SOC একটি সরাসরি পরিমাপযোগ্য পরিমাণ নয়, এটি বিভিন্ন কৌশল দ্বারা অনুমান করা যেতে পারে, এবং ব্যালেন্সিং স্কিমটি সাধারণত দুটি প্রধান বিভাগে পড়ে, প্যাসিভ এবং সক্রিয়।থিমের অনেক বৈচিত্র রয়েছে এবং প্রতিটি প্রকারের সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে।প্রদত্ত ব্যাটারি প্যাক এবং এর প্রয়োগের জন্য কোনটি সর্বোত্তম তা নির্ধারণ করা BMS ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারের উপর নির্ভর করে।প্যাসিভ ভারসাম্য বাস্তবায়ন করা সবচেয়ে সহজ, সেইসাথে সাধারণ ভারসাম্যের ধারণা ব্যাখ্যা করা।প্যাসিভ পদ্ধতি স্ট্যাকের প্রতিটি সেলকে দুর্বলতম কোষের মতো একই চার্জড ক্ষমতা থাকতে দেয়।তুলনামূলকভাবে কম কারেন্ট ব্যবহার করে, এটি চার্জিং চক্রের সময় উচ্চ SOC কোষ থেকে অল্প পরিমাণে শক্তি শাটল করে যাতে সমস্ত কোষ তাদের সর্বোচ্চ SOC-তে চার্জ হয়।চিত্র 4 ব্যাখ্যা করে কিভাবে এটি BMS দ্বারা সম্পন্ন হয়।এটি প্রতিটি কোষ নিরীক্ষণ করে এবং প্রতিটি কোষের সমান্তরালে একটি ট্রানজিস্টর সুইচ এবং একটি উপযুক্ত আকারের ডিসচার্জ প্রতিরোধক ব্যবহার করে।বিএমএস যখন অনুভব করে যে একটি প্রদত্ত কোষ তার চার্জ সীমার কাছাকাছি চলে এসেছে, তখন এটি তার চারপাশে অতিরিক্ত কারেন্টকে উপরের-নিচের পদ্ধতিতে নীচের পরবর্তী কোষে নিয়ে যাবে।

ব্যালেন্সিং প্রসেস এন্ডপয়েন্টগুলি, আগে এবং পরে, চিত্র 5 এ দেখানো হয়েছে। সংক্ষেপে, একটি BMS একটি ব্যাটারি স্ট্যাকের ভারসাম্য রাখে একটি স্ট্যাকের একটি সেল বা মডিউলকে প্যাক কারেন্টের চেয়ে আলাদা চার্জিং কারেন্ট দেখতে নিম্নলিখিত উপায়গুলির মধ্যে একটিতে:

• সর্বাধিক চার্জযুক্ত কোষগুলি থেকে চার্জ অপসারণ, যা অতিরিক্ত চার্জিং কারেন্টের জন্য হেডরুম দেয় যাতে অতিরিক্ত চার্জিং প্রতিরোধ করা যায় এবং কম চার্জযুক্ত কোষগুলিকে আরও চার্জিং কারেন্ট গ্রহণ করতে দেয়
• সর্বাধিক চার্জযুক্ত কোষগুলির চারপাশে কিছু বা প্রায় সমস্ত চার্জিং কারেন্টের পুনর্নির্দেশ, যার ফলে কম চার্জযুক্ত কোষগুলি দীর্ঘ সময়ের জন্য চার্জিং কারেন্ট গ্রহণ করতে দেয়

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের ধরন

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমগুলি সাধারণ থেকে জটিল পর্যন্ত বিস্তৃত এবং "ব্যাটারির যত্ন নেওয়ার" তাদের প্রধান নির্দেশনা অর্জন করতে বিভিন্ন প্রযুক্তির বিস্তৃত পরিসরকে আলিঙ্গন করতে পারে।যাইহোক, এই সিস্টেমগুলিকে তাদের টপোলজির উপর ভিত্তি করে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে, যা ব্যাটারি প্যাক জুড়ে কোষ বা মডিউলগুলির উপর কীভাবে ইনস্টল করা হয় এবং কাজ করে তার সাথে সম্পর্কিত।

কেন্দ্রীভূত বিএমএস আর্কিটেকচার

ব্যাটারি প্যাক সমাবেশে একটি কেন্দ্রীয় BMS আছে।সমস্ত ব্যাটারি প্যাকেজ সরাসরি কেন্দ্রীয় BMS এর সাথে সংযুক্ত।একটি কেন্দ্রীভূত BMS এর গঠন চিত্র 6 এ দেখানো হয়েছে। কেন্দ্রীভূত BMS এর কিছু সুবিধা রয়েছে।এটি আরও কমপ্যাক্ট, এবং শুধুমাত্র একটি বিএমএস থাকায় এটি সবচেয়ে লাভজনক হতে থাকে।যাইহোক, একটি কেন্দ্রীভূত BMS এর অসুবিধা আছে।যেহেতু সমস্ত ব্যাটারি সরাসরি BMS-এর সাথে সংযুক্ত, তাই সমস্ত ব্যাটারি প্যাকেজের সাথে সংযোগ করার জন্য BMS-এর প্রচুর পোর্টের প্রয়োজন।এটি বৃহৎ ব্যাটারি প্যাকে প্রচুর তার, ক্যাবলিং, সংযোগকারী ইত্যাদিতে অনুবাদ করে, যা সমস্যা সমাধান এবং রক্ষণাবেক্ষণ উভয়কেই জটিল করে তোলে।

মডুলার বিএমএস টপোলজি

একটি কেন্দ্রীভূত বাস্তবায়নের মতোই, BMS-কে বেশ কয়েকটি সদৃশ মডিউলে বিভক্ত করা হয়েছে, প্রতিটিতে তারের একটি উৎসর্গীকৃত বান্ডিল এবং একটি ব্যাটারি স্ট্যাকের সংলগ্ন নির্ধারিত অংশের সাথে সংযোগ রয়েছে।চিত্র 7 দেখুন। কিছু ক্ষেত্রে, এই BMS সাবমডিউলগুলি একটি প্রাথমিক BMS মডিউল তদারকির অধীনে থাকতে পারে যার কাজ হল সাবমডিউলগুলির অবস্থা পর্যবেক্ষণ করা এবং পেরিফেরাল সরঞ্জামগুলির সাথে যোগাযোগ করা।সদৃশ মডুলারিটির জন্য ধন্যবাদ, সমস্যা সমাধান এবং রক্ষণাবেক্ষণ সহজ, এবং বড় ব্যাটারি প্যাকগুলিতে এক্সটেনশন করা সহজ।নেতিবাচক দিক হল সামগ্রিক খরচ সামান্য বেশি, এবং অ্যাপ্লিকেশনের উপর নির্ভর করে নকল অব্যবহৃত কার্যকারিতা থাকতে পারে।

প্রাথমিক/অধীনস্থ বিএমএস

ধারণাগতভাবে মডুলার টপোলজির অনুরূপ, তবে, এই ক্ষেত্রে, স্লেভগুলি শুধুমাত্র পরিমাপের তথ্য রিলে করার জন্য আরও সীমাবদ্ধ, এবং মাস্টার গণনা এবং নিয়ন্ত্রণের পাশাপাশি বাহ্যিক যোগাযোগের জন্য নিবেদিত।সুতরাং, মডুলার প্রকারের মতো, খরচ কম হতে পারে কারণ স্লেভের কার্যকারিতা সহজ হতে থাকে, সম্ভবত কম ওভারহেড এবং কম অব্যবহৃত বৈশিষ্ট্য সহ।

বিএমএস আর্কিটেকচার বিতরণ করা হয়েছে

অন্যান্য টপোলজির থেকে যথেষ্ট আলাদা, যেখানে ইলেকট্রনিক হার্ডওয়্যার এবং সফ্টওয়্যারগুলি মডিউলগুলিতে আবদ্ধ থাকে যা সংযুক্ত তারের বান্ডিলের মাধ্যমে কোষে ইন্টারফেস করে।একটি বিতরণ করা বিএমএস সমস্ত ইলেকট্রনিক হার্ডওয়্যারকে একটি কন্ট্রোল বোর্ডে অন্তর্ভুক্ত করে যা সরাসরি সেল বা মডিউলে রাখা হয় যা পর্যবেক্ষণ করা হচ্ছে।এটি সংলগ্ন BMS মডিউলগুলির মধ্যে কয়েকটি সেন্সর তার এবং যোগাযোগের তারগুলিতে তারের বেশিরভাগ অংশকে হ্রাস করে।ফলস্বরূপ, প্রতিটি বিএমএস আরও স্বয়ংসম্পূর্ণ, এবং প্রয়োজন অনুসারে গণনা এবং যোগাযোগ পরিচালনা করে।যাইহোক, এই আপাত সরলতা সত্ত্বেও, এই সমন্বিত ফর্মটি সমস্যা সমাধান এবং রক্ষণাবেক্ষণকে সম্ভাব্য সমস্যাযুক্ত করে তোলে, কারণ এটি একটি শিল্ড মডিউল সমাবেশের গভীরে থাকে।সামগ্রিক ব্যাটারি প্যাক কাঠামোতে আরও বিএমএস থাকায় খরচও বেশি হতে থাকে।

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের গুরুত্ব

কার্যকরী নিরাপত্তা একটি BMS-এ সর্বোচ্চ গুরুত্ব বহন করে।চার্জিং এবং ডিসচার্জিং অপারেশনের সময় এটি গুরুত্বপূর্ণ, তত্ত্বাবধায়ক নিয়ন্ত্রণের অধীনে যেকোন সেল বা মডিউলের ভোল্টেজ, কারেন্ট এবং তাপমাত্রাকে সংজ্ঞায়িত SOA সীমা অতিক্রম করা থেকে আটকাতে।যদি দীর্ঘ সময়ের জন্য সীমা অতিক্রম করা হয়, তবে শুধুমাত্র একটি সম্ভাব্য ব্যয়বহুল ব্যাটারি প্যাক আপস করা হয় না, তবে বিপজ্জনক তাপীয় পলাতক অবস্থার সৃষ্টি হতে পারে।অধিকন্তু, লিথিয়াম-আয়ন কোষগুলির সুরক্ষা এবং কার্যকরী সুরক্ষার জন্য নিম্ন ভোল্টেজ থ্রেশহোল্ড সীমাগুলিও কঠোরভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়।যদি লি-আয়ন ব্যাটারি এই কম-ভোল্টেজ অবস্থায় থাকে, তামা ডেনড্রাইটগুলি শেষ পর্যন্ত অ্যানোডে বৃদ্ধি পেতে পারে, যার ফলে স্ব-নিঃসরণের হার বেড়ে যেতে পারে এবং সম্ভাব্য নিরাপত্তা উদ্বেগ বাড়াতে পারে।লিথিয়াম-আয়ন চালিত সিস্টেমগুলির উচ্চ শক্তির ঘনত্ব এমন একটি মূল্যে আসে যা ব্যাটারি পরিচালনার ত্রুটির জন্য সামান্য জায়গা ছেড়ে দেয়।BMSs, এবং লিথিয়াম-আয়ন উন্নতির জন্য ধন্যবাদ, এটি বর্তমানে উপলব্ধ সবচেয়ে সফল এবং নিরাপদ ব্যাটারি রসায়নগুলির মধ্যে একটি।

ব্যাটারি প্যাকের পারফরম্যান্স হল একটি BMS-এর পরবর্তী সর্বোচ্চ গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য এবং এতে বৈদ্যুতিক এবং তাপ ব্যবস্থাপনা জড়িত।সামগ্রিক ব্যাটারির ক্ষমতা বৈদ্যুতিকভাবে অপ্টিমাইজ করার জন্য, প্যাকের সমস্ত কোষগুলিকে ভারসাম্যপূর্ণ করতে হবে, যা বোঝায় যে সমগ্র সমাবেশ জুড়ে সংলগ্ন কোষগুলির SOC প্রায় সমতুল্য৷এটি ব্যতিক্রমীভাবে গুরুত্বপূর্ণ কারণ কেবলমাত্র সর্বোত্তম ব্যাটারির ক্ষমতা উপলব্ধি করা যায় না, তবে এটি সাধারণ অবক্ষয় রোধ করতে এবং দুর্বল কোষগুলিকে অতিরিক্ত চার্জ করা থেকে সম্ভাব্য হটস্পটগুলিকে হ্রাস করতে সহায়তা করে।লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কম ভোল্টেজ সীমার নিচে ডিসচার্জ এড়ানো উচিত, কারণ এর ফলে মেমরির প্রভাব এবং উল্লেখযোগ্য ক্ষমতা হ্রাস হতে পারে।বৈদ্যুতিক রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলি তাপমাত্রার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল, এবং ব্যাটারিগুলিও এর ব্যতিক্রম নয়।পরিবেশের তাপমাত্রা কমে গেলে, ক্ষমতা এবং উপলব্ধ ব্যাটারি শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বন্ধ হয়ে যায়।ফলস্বরূপ, একটি বিএমএস একটি বাহ্যিক ইন-লাইন হিটার নিযুক্ত করতে পারে যা একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি প্যাকের লিকুইড কুলিং সিস্টেম বা টার্ন-অন রেসিডেন্ট হিটার প্লেটগুলিতে থাকে যা একটি হেলিকপ্টার বা অন্য কোনও প্যাকের মডিউলের নীচে ইনস্টল করা থাকে৷ বিমানঅতিরিক্তভাবে, যেহেতু হিমায়িত লিথিয়াম-আয়ন কোষের চার্জিং ব্যাটারি লাইফ পারফরম্যান্সের জন্য ক্ষতিকর, তাই প্রথমে ব্যাটারির তাপমাত্রা পর্যাপ্তভাবে বাড়ানো গুরুত্বপূর্ণ।বেশিরভাগ লিথিয়াম-আয়ন কোষ 5°C এর কম হলে দ্রুত চার্জ করা যায় না এবং 0°C এর নিচে হলে চার্জ করা উচিত নয়।সাধারণ অপারেশনাল ব্যবহারের সময় সর্বোত্তম পারফরম্যান্সের জন্য, বিএমএস তাপ ব্যবস্থাপনা প্রায়শই নিশ্চিত করে যে একটি ব্যাটারি অপারেশনের একটি সংকীর্ণ গোল্ডিলক্স অঞ্চলের মধ্যে কাজ করে (যেমন 30 - 35 ডিগ্রি সেলসিয়াস)।এটি কর্মক্ষমতা রক্ষা করে, দীর্ঘ জীবনকে উৎসাহিত করে এবং একটি স্বাস্থ্যকর, নির্ভরযোগ্য ব্যাটারি প্যাক তৈরি করে।

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের সুবিধা

একটি সম্পূর্ণ ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম, যাকে প্রায়ই BESS হিসাবে উল্লেখ করা হয়, প্রয়োগের উপর নির্ভর করে কৌশলগতভাবে একত্রে প্যাক করা দশ, শত বা এমনকি হাজার হাজার লিথিয়াম-আয়ন কোষ দ্বারা গঠিত হতে পারে।এই সিস্টেমগুলির 100V-এর কম ভোল্টেজ রেটিং থাকতে পারে, কিন্তু 800V-এর মতো উচ্চ হতে পারে, প্যাক সাপ্লাই স্রোত 300A বা তার বেশি হতে পারে৷একটি উচ্চ ভোল্টেজ প্যাকের যেকোনো অব্যবস্থাপনা একটি জীবন-হুমকি, বিপর্যয়কর বিপর্যয়কে ট্রিগার করতে পারে।ফলস্বরূপ, নিরাপদ অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য বিএমএসগুলি একেবারেই গুরুত্বপূর্ণ।BMS-এর সুবিধাগুলি নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে।

• কার্যকরী নিরাপত্তা.হাত নিচে, বড় ফরম্যাট লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি প্যাকের জন্য, এটি বিশেষভাবে বিচক্ষণ এবং অপরিহার্য।কিন্তু এমনকি ল্যাপটপগুলিতে ব্যবহৃত ছোট ফর্ম্যাটগুলি আগুন ধরতে এবং প্রচুর ক্ষতি করে বলে জানা গেছে।লিথিয়াম-আয়ন চালিত সিস্টেমগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে এমন পণ্যগুলির ব্যবহারকারীদের ব্যক্তিগত নিরাপত্তা ব্যাটারি পরিচালনার ত্রুটির জন্য সামান্য জায়গা ছেড়ে দেয়।
• জীবনকাল এবং নির্ভরযোগ্যতা।ব্যাটারি প্যাক সুরক্ষা ব্যবস্থাপনা, বৈদ্যুতিক এবং তাপীয়, নিশ্চিত করে যে সমস্ত কোষগুলি ঘোষিত SOA প্রয়োজনীয়তার মধ্যে ব্যবহৃত হয়।এই সূক্ষ্ম তত্ত্বাবধান নিশ্চিত করে যে কোষগুলি আক্রমণাত্মক ব্যবহার এবং দ্রুত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং সাইকেল চালানোর বিরুদ্ধে যত্ন নেওয়া হয় এবং অনিবার্যভাবে একটি স্থিতিশীল সিস্টেমে পরিণত হয় যা সম্ভাব্য বহু বছরের নির্ভরযোগ্য পরিষেবা প্রদান করবে।
• কর্মক্ষমতা এবং পরিসীমা।বিএমএস ব্যাটারি প্যাক ক্যাপাসিটি ম্যানেজমেন্ট, যেখানে প্যাক অ্যাসেম্বলি জুড়ে সংলগ্ন সেলগুলির এসওসি সমান করার জন্য সেল-টু-সেল ব্যালেন্সিং নিযুক্ত করা হয়, সর্বোত্তম ব্যাটারি ক্ষমতা উপলব্ধি করতে দেয়।স্ব-স্রাব, চার্জ/ডিসচার্জ সাইক্লিং, তাপমাত্রার প্রভাব এবং সাধারণ বার্ধক্যের বিভিন্নতার জন্য এই BMS বৈশিষ্ট্যটি না থাকলে, একটি ব্যাটারি প্যাক অবশেষে নিজেকে অকেজো করে দিতে পারে।
• ডায়াগনস্টিকস, ডেটা কালেকশন এবং এক্সটার্নাল কমিউনিকেশন।তত্ত্বাবধানের কাজগুলির মধ্যে রয়েছে সমস্ত ব্যাটারি কোষের ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ, যেখানে ডেটা লগিং নিজেই ডায়গনিস্টিকসের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে প্রায়শই সমাবেশের সমস্ত কোষের SOC অনুমান করার জন্য গণনার জন্য কাজ করা হয়।এই তথ্যটি অ্যালগরিদমের ভারসাম্য রক্ষার জন্য ব্যবহার করা হয়, তবে সম্মিলিতভাবে বাহ্যিক ডিভাইস এবং ডিসপ্লেতে রিলে করা যেতে পারে যাতে আবাসিক শক্তি পাওয়া যায়, বর্তমান ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে প্রত্যাশিত পরিসর বা পরিসর/জীবনকাল অনুমান করা যায় এবং ব্যাটারি প্যাকের স্বাস্থ্যের অবস্থা প্রদান করা যায়।
• খরচ এবং ওয়ারেন্টি হ্রাস.একটি BESS-এ BMS-এর প্রবর্তন খরচ যোগ করে, এবং ব্যাটারি প্যাকগুলি ব্যয়বহুল এবং সম্ভাব্য বিপজ্জনক।সিস্টেম যত বেশি জটিল, নিরাপত্তার প্রয়োজনীয়তা তত বেশি, ফলে আরও BMS তদারকি উপস্থিতির প্রয়োজন হয়।কিন্তু কার্যকরী নিরাপত্তা, জীবনকাল এবং নির্ভরযোগ্যতা, কর্মক্ষমতা এবং পরিসীমা, ডায়াগনস্টিকস, ইত্যাদি সম্পর্কিত একটি BMS এর সুরক্ষা এবং প্রতিরোধমূলক রক্ষণাবেক্ষণ গ্যারান্টি দেয় যে এটি ওয়ারেন্টি সম্পর্কিত খরচ সহ সামগ্রিক খরচ কমিয়ে দেবে।

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম এবং সিনোপসি

সিমুলেশন হল BMS ডিজাইনের জন্য একটি মূল্যবান সহযোগী, বিশেষ করে যখন হার্ডওয়্যার ডেভেলপমেন্ট, প্রোটোটাইপিং এবং টেস্টিং এর মধ্যে ডিজাইন চ্যালেঞ্জগুলি অন্বেষণ এবং মোকাবেলার জন্য প্রয়োগ করা হয়।খেলার মধ্যে একটি সঠিক লিথিয়াম-আয়ন সেল মডেলের সাথে, BMS আর্কিটেকচারের সিমুলেশন মডেলটি ভার্চুয়াল প্রোটোটাইপ হিসাবে স্বীকৃত এক্সিকিউটেবল স্পেসিফিকেশন।উপরন্তু, সিমুলেশন বিভিন্ন ব্যাটারি এবং পরিবেশগত অপারেশন পরিস্থিতির বিরুদ্ধে BMS ওভারসাইট ফাংশনগুলির বৈকল্পিকগুলির ব্যথাহীন তদন্তের অনুমতি দেয়।বাস্তবায়নের সমস্যাগুলি খুব তাড়াতাড়ি আবিষ্কৃত এবং তদন্ত করা যেতে পারে, যা বাস্তব হার্ডওয়্যার প্রোটোটাইপে বাস্তবায়নের আগে কার্যকারিতা এবং কার্যকরী নিরাপত্তা উন্নতিগুলি যাচাই করার অনুমতি দেয়।এটি বিকাশের সময় হ্রাস করে এবং প্রথম হার্ডওয়্যার প্রোটোটাইপটি শক্তিশালী হবে তা নিশ্চিত করতে সহায়তা করে।উপরন্তু, শারীরিকভাবে বাস্তবসম্মত এমবেডেড সিস্টেম অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যায়াম করার সময় BMS এবং ব্যাটারি প্যাকের সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতি সহ অনেক প্রমাণীকরণ পরীক্ষা করা যেতে পারে।

Synopsys SaberRDবিএমএস এবং ব্যাটারি প্যাক ডিজাইন এবং বিকাশে আগ্রহী ইঞ্জিনিয়ারদের ক্ষমতায়নের জন্য ব্যাপক বৈদ্যুতিক, ডিজিটাল, নিয়ন্ত্রণ এবং তাপীয় হাইড্রোলিক মডেল লাইব্রেরি অফার করে।অনেক ইলেকট্রনিক ডিভাইস এবং বিভিন্ন ধরনের ব্যাটারি রসায়নের জন্য মৌলিক ডেটাশিট স্পেস এবং পরিমাপ কার্ভ থেকে দ্রুত মডেল তৈরি করার জন্য টুল উপলব্ধ।সামগ্রিক BMS নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে পরিসংখ্যানগত, স্ট্রেস এবং ফল্ট বিশ্লেষণগুলি অপারেটিং অঞ্চলের স্পেকট্রাম জুড়ে অনুমতি যাচাইকরণ, সীমানা এলাকা সহ।অধিকন্তু, ব্যবহারকারীদের একটি প্রকল্প জাম্পস্টার্ট করতে এবং সিমুলেশন থেকে প্রয়োজনীয় উত্তরগুলি দ্রুত পৌঁছানোর জন্য অনেক ডিজাইনের উদাহরণ দেওয়া হয়।