سیل بیلنسنگ کس طرح LifePo4 بیٹری پیک کی زندگی کو بڑھاتا ہے！

جب آلات کو دیرپا، اعلیٰ کارکردگی کی ضرورت ہوتی ہے۔LifePo4 بیٹری پیک، انہیں ہر سیل کو متوازن کرنے کی ضرورت ہے۔ LifePo4 بیٹری پیک کو بیٹری بیلنسنگ کی ضرورت کیوں ہے؟ LifePo4 بیٹریاں بہت سی خصوصیات کے تابع ہیں جیسے اوور وولٹیج، انڈر وولٹیج، اوور چارج اور ڈسچارج کرنٹ، تھرمل رن وے اور بیٹری وولٹیج کا عدم توازن۔ سب سے اہم عوامل میں سے ایک سیل کا عدم توازن ہے، جو وقت کے ساتھ پیک میں موجود ہر سیل کے وولٹیج کو تبدیل کرتا ہے، جس سے بیٹری کی صلاحیت میں تیزی سے کمی واقع ہوتی ہے۔ جب LifePo4 بیٹری پیک کو سیریز میں ایک سے زیادہ سیلز استعمال کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، تو سیل وولٹیجز کو مستقل طور پر متوازن رکھنے کے لیے برقی خصوصیات کو ڈیزائن کرنا ضروری ہے۔ یہ نہ صرف بیٹری پیک کی کارکردگی کے لیے ہے بلکہ لائف سائیکل کو بہتر بنانے کے لیے بھی ہے۔ نظریے کی ضرورت یہ ہے کہ بیٹری کا توازن بیٹری بننے سے پہلے اور بعد میں ہوتا ہے اور بیٹری کی بہترین کارکردگی کو برقرار رکھنے کے لیے بیٹری کے پورے لائف سائیکل میں ہونا چاہیے! بیٹری بیلنسنگ کا استعمال ہمیں ایپلی کیشنز کے لیے زیادہ صلاحیت کے ساتھ بیٹریاں ڈیزائن کرنے کی اجازت دیتا ہے کیونکہ توازن بیٹری کو چارج کی اعلی حالت (SOC) حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ آپ بہت سے LifePo4 سیل یونٹس کو سیریز میں جوڑنے کا تصور کر سکتے ہیں گویا آپ بہت سے سلیج کتوں کے ساتھ سلیج کھینچ رہے ہیں۔ سلیج کو صرف زیادہ سے زیادہ کارکردگی کے ساتھ کھینچا جا سکتا ہے اگر تمام سلیج کتے ایک ہی رفتار سے چل رہے ہوں۔ چار سلیج کتوں کے ساتھ، اگر ایک سلیج کتا آہستہ چلتا ہے، تو باقی تین سلیج کتوں کو بھی اپنی رفتار کم کرنی ہوگی، اس طرح کارکردگی میں کمی آئے گی، اور اگر ایک سلیج کتا تیز دوڑتا ہے، تو وہ باقی تین سلیج کتوں کا بوجھ کھینچ لے گا۔ خود کو نقصان پہنچانا. لہذا، جب ایک سے زیادہ LifePo4 سیلز سیریز میں جڑے ہوتے ہیں، تو زیادہ موثر LifePo4 بیٹری پیک حاصل کرنے کے لیے تمام سیلز کی وولٹیج کی قدریں برابر ہونی چاہئیں۔ برائے نام LifePo4 بیٹری صرف 3.2V پر درجہ بندی کی گئی ہے، لیکن اندرگھریلو توانائی ذخیرہ کرنے کا نظام، پورٹیبل پاور سپلائیز، صنعتی، ٹیلی کام، الیکٹرک وہیکل اور مائیکرو گرڈ ایپلی کیشنز، ہمیں برائے نام وولٹیج سے بہت زیادہ کی ضرورت ہے۔ حالیہ برسوں میں، ریچارج ایبل LifePo4 بیٹریوں نے اپنے ہلکے وزن، زیادہ توانائی کی کثافت، طویل زندگی، اعلیٰ صلاحیت، تیز چارجنگ، کم خود خارج ہونے کی سطح اور ماحولیاتی دوستی کی وجہ سے پاور بیٹریوں اور توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام میں اہم کردار ادا کیا ہے۔ سیل بیلنسنگ یقینی بناتا ہے کہ ہر LifePo4 سیل کی وولٹیج اور صلاحیت ایک ہی سطح پر ہے، بصورت دیگر، LiFePo4 بیٹری پیک کی رینج اور لائف ٹائم بہت کم ہو جائے گا، اور بیٹری کی کارکردگی خراب ہو جائے گی! لہذا، LifePo4 سیل بیلنس بیٹری کے معیار کا تعین کرنے کے لیے سب سے اہم عوامل میں سے ایک ہے۔ آپریشن کے دوران، وولٹیج کا تھوڑا سا فرق پیدا ہو جائے گا، لیکن ہم سیل بیلنسنگ کے ذریعے اسے قابل قبول حد میں رکھ سکتے ہیں۔ توازن کے دوران، زیادہ صلاحیت والے خلیات مکمل چارج/خارج کے چکر سے گزرتے ہیں۔ سیل بیلنسنگ کے بغیر، سست ترین صلاحیت والا سیل ایک کمزور نقطہ ہے۔ سیل بیلنسنگ BMS کے بنیادی افعال میں سے ایک ہے، اس کے ساتھ درجہ حرارت کی نگرانی، چارجنگ اور دیگر افعال جو پیک لائف کو زیادہ سے زیادہ کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ بیٹری کے توازن کی دیگر وجوہات: LifePo4 بیٹری pcak توانائی کا نامکمل استعمال بیٹری سے زیادہ کرنٹ جذب کرنا بیٹری کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے یا بیٹری کو ختم کرنا وقت سے پہلے بیٹری کی خرابی کا سب سے زیادہ امکان ہے۔ جب LifePo4 بیٹری پیک ڈسچارج ہو رہا ہوتا ہے، کمزور خلیے صحت مند خلیوں کے مقابلے میں تیزی سے خارج ہوں گے، اور وہ دوسرے خلیوں کے مقابلے میں کم سے کم وولٹیج تک تیزی سے پہنچ جائیں گے۔ جب سیل کم از کم وولٹیج تک پہنچ جاتا ہے، تو پوری بیٹری پیک بھی بوجھ سے منقطع ہو جاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں بیٹری پیک توانائی کی غیر استعمال شدہ صلاحیت ہوتی ہے۔ خلیے کا انحطاط جب لائف پو 4 سیل کو اس کی تجویز کردہ قیمت سے تھوڑا زیادہ چارج کیا جاتا ہے اور سیل کی زندگی کا عمل بھی کم ہو جاتا ہے۔ مثال کے طور پر 3.2V سے 3.25V تک چارجنگ وولٹیج میں معمولی اضافہ بیٹری کو 30% تیزی سے توڑ دے گا۔ لہذا اگر سیل بیلنسنگ درست نہیں ہے تو معمولی اوور چارجنگ بھی بیٹری کی زندگی کا وقت کم کردے گی۔ سیل پیک کی نامکمل چارجنگ LifePo4 بیٹریاں 0.5 اور 1.0 کی شرح کے درمیان مسلسل کرنٹ پر بل کی جاتی ہیں۔ LifePo4 بیٹری کی وولٹیج بڑھ جاتی ہے جب چارجنگ سر پر آجاتی ہے جب اس کے نتیجے میں مکمل طور پر بل کیا جاتا ہے اور اس کے نتیجے میں گر جاتا ہے۔ 85 Ah، 86 Ah، اور 87 Ah بالترتیب اور 100 فیصد SoC والے تین خلیوں کے بارے میں سوچیں، اور تمام خلیات اس کے بعد جاری ہوتے ہیں اور ان کا SoC بھی کم ہو جاتا ہے۔ آپ تیزی سے یہ جان سکتے ہیں کہ سیل 1 سب سے پہلے توانائی کے ختم ہونے والا ہے کیونکہ اس کی صلاحیت سب سے کم ہے۔ جب سیل پیک پر پاور ڈالی جاتی ہے اور ساتھ ہی وہی موجودہ سیل کے ذریعے بہہ جاتا ہے، ایک بار پھر، سیل 1 چارجنگ کے دوران واپس لٹک جاتا ہے اور اسے مکمل طور پر چارج ہونے پر غور کیا جا سکتا ہے کیونکہ مختلف دیگر دو سیلز مکمل طور پر چارج ہو چکے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ سیل 1 میں سیل کی خود حرارتی ہونے کی وجہ سے کولومیٹرک ایفیکٹیونس (سی ای) کم ہوتی ہے جس کے نتیجے میں سیل کی عدم مساوات ہوتی ہے۔ تھرمل بھاگنا سب سے خوفناک نقطہ جو ہو سکتا ہے وہ ہے تھرمل بھاگنا۔ جیسا کہ ہم سمجھتے ہیں۔لتیم خلیاتاوور چارجنگ کے ساتھ ساتھ زیادہ ڈسچارج کے لیے بھی بہت حساس ہیں۔ 4 سیلوں کے ایک پیکٹ میں اگر ایک سیل 3.5 V ہے جبکہ دیگر مختلف 3.2 V ہیں چارج یقینی طور پر تمام خلیوں کو ایک ساتھ بل کرے گا کیونکہ وہ سیریز میں ہیں اور یہ 3.5 V سیل کو تجویز کردہ وولٹیج سے زیادہ کا بل دے گا کیونکہ مختلف دیگر بیٹریوں کو ابھی بھی چارج کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ تھرمل بھاگنے کا باعث بنتا ہے جب اندرونی حرارت پیدا کرنے کی قیمت اس شرح سے بڑھ جاتی ہے جس پر گرم جاری کیا جا سکتا ہے۔ اس کی وجہ سے LifePo4 بیٹری پیک تھرمل طور پر بے قابو ہو جاتا ہے۔ بیٹری پیک میں سیل غیر متوازن ہونے کے محرکات کیا ہیں؟ اب ہم سمجھتے ہیں کہ بیٹری پیک میں تمام خلیات کو متوازن رکھنا کیوں ضروری ہے۔ پھر بھی مسئلہ کو مناسب طریقے سے حل کرنے کے لیے ہمیں یہ جاننا چاہیے کہ خلیات پہلے ہاتھ سے غیر متوازن کیوں ہوتے ہیں۔ جیسا کہ پہلے بتایا گیا ہے کہ جب سیلز کو سیریز میں رکھ کر بیٹری پیک بنایا جاتا ہے تو اس بات کو یقینی بنایا جاتا ہے کہ تمام سیل ایک ہی وولٹیج کی سطح پر رہیں۔ لہذا ایک تازہ بیٹری پیک میں ہمیشہ متوازن خلیات ہوں گے۔ پھر بھی جیسے ہی پیک کو استعمال میں لایا جاتا ہے خلیات عوامل کی تعمیل کی وجہ سے توازن سے باہر ہو جاتے ہیں۔ SOC تضاد سیل کے ایس او سی کی پیمائش کرنا پیچیدہ ہے۔ اس لیے بیٹری میں مخصوص خلیوں کے SOC کا اندازہ لگانا بہت پیچیدہ ہے۔ ایک بہترین سیل ہم آہنگی کا طریقہ عین اسی وولٹیج (OCV) ڈگری کے بجائے ایک ہی SOC کے خلیوں سے مماثل ہونا چاہئے۔ لیکن چونکہ یہ تقریباً ممکن نہیں ہے کہ پیک بناتے وقت سیلز صرف وولٹیج کی شرائط پر مماثل ہوں، اس لیے SOC میں مختلف قسم کے نتیجے میں OCV میں مناسب وقت میں ترمیم ہو سکتی ہے۔ اندرونی مزاحمت کا مختلف قسم ایک ہی اندرونی مزاحمت (IR) کے خلیات کو تلاش کرنا انتہائی مشکل ہے اور جیسے جیسے بیٹری کی عمر ہوتی ہے، سیل کے IR میں بھی تبدیلی آتی ہے اور اسی وجہ سے بیٹری پیک میں تمام خلیات کا IR ایک جیسا نہیں ہوتا ہے۔ جیسا کہ ہم سمجھتے ہیں کہ IR سیل کی اندرونی غیر حساسیت میں اضافہ کرتا ہے جو سیل کے ذریعے موجودہ سلسلہ بندی کا تعین کرتا ہے۔ کیونکہ IR سیل کے ذریعے کرنٹ میں مختلف ہوتا ہے اور اس کا وولٹیج بھی مختلف ہوتا ہے۔ درجہ حرارت کی سطح سیل کی بلنگ اور ریلیز کرنے کی صلاحیت بھی اس کے ارد گرد کے درجہ حرارت پر منحصر ہے۔ ایک اہم بیٹری پیک میں جیسے کہ EVs یا سولر اریوں میں، خلیات کو ضائع شدہ جگہ پر تقسیم کیا جاتا ہے اور اس پیک کے درمیان درجہ حرارت کا فرق ہو سکتا ہے جو ایک خلیے کو چارج کرنے یا خارج کرنے کے لیے بقیہ خلیات کے مقابلے میں تیزی سے خارج کر دیتا ہے جو عدم مساوات کا باعث بنتا ہے۔ مندرجہ بالا عوامل سے، یہ واضح ہے کہ ہم پورے طریقہ کار کے دوران خلیات کو عدم توازن سے نہیں روک سکتے۔ لہٰذا، واحد علاج یہ ہے کہ ایک بیرونی نظام کا استعمال کیا جائے جس کے لیے خلیات غیر متوازن ہونے کے بعد ایک بار پھر متوازن ہوجائیں۔ اس سسٹم کو بیٹری بیلنسنگ سسٹم کہا جاتا ہے۔ LiFePo4 بیٹری پیک بیلنس کیسے حاصل کیا جائے؟ بیٹری مینجمنٹ سسٹم (BMS) عام طور پر LiFePo4 بیٹری پیک خود سے بیٹری میں توازن حاصل نہیں کر سکتا، اسے حاصل کیا جا سکتا ہے۔بیٹری مینجمنٹ سسٹم(BMS)۔ بیٹری مینوفیکچرر اس BMS بورڈ پر بیٹری بیلنسنگ فنکشن اور دیگر حفاظتی افعال جیسے چارج اوور وولٹیج پروٹیکشن، SOC انڈیکیٹر، اوور ٹمپریچر الارم/پروٹیکشن وغیرہ کو مربوط کرے گا۔ بیلنسنگ فنکشن کے ساتھ لی آئن بیٹری چارجر اسے "بیلنس بیٹری چارجر" کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، چارجر مختلف سٹرنگ شمار (مثلاً 1~6S) کے ساتھ مختلف بیٹریوں کو سپورٹ کرنے کے لیے بیلنس فنکشن کو مربوط کرتا ہے۔ یہاں تک کہ اگر آپ کی بیٹری میں BMS بورڈ نہیں ہے، تو آپ توازن حاصل کرنے کے لیے اس بیٹری چارجر سے اپنی Li-ion بیٹری چارج کر سکتے ہیں۔ توازن بورڈ جب آپ ایک متوازن بیٹری چارجر استعمال کرتے ہیں، تو آپ کو بیلنسنگ بورڈ سے ایک مخصوص ساکٹ منتخب کرکے چارجر اور اپنی بیٹری کو بیلنسنگ بورڈ سے جوڑنا چاہیے۔ پروٹیکشن سرکٹ ماڈیول (PCM) PCM بورڈ ایک الیکٹرانک بورڈ ہے جو LiFePo4 بیٹری پیک سے منسلک ہے اور اس کا بنیادی کام بیٹری اور صارف کو خرابی سے بچانا ہے۔ محفوظ استعمال کو یقینی بنانے کے لیے، LiFePo4 بیٹری کو انتہائی سخت وولٹیج پیرامیٹرز کے تحت کام کرنا چاہیے۔ بیٹری بنانے والے اور کیمسٹری پر منحصر ہے، یہ وولٹیج پیرامیٹر خارج ہونے والی بیٹریوں کے لیے 3.2 V فی سیل اور ریچارج ایبل بیٹریوں کے لیے 3.65 V فی سیل کے درمیان مختلف ہوتا ہے۔ PCM بورڈ ان وولٹیج پیرامیٹرز کی نگرانی کرتا ہے اور بیٹری کو لوڈ یا چارجر سے منقطع کر دیتا ہے اگر وہ حد سے زیادہ ہو جائیں۔ ایک ہی LiFePo4 بیٹری یا متوازی طور پر منسلک متعدد LiFePo4 بیٹریوں کی صورت میں، یہ آسانی سے پورا ہو جاتا ہے کیونکہ PCM بورڈ انفرادی وولٹیج کی نگرانی کرتا ہے۔ تاہم، جب ایک سے زیادہ بیٹریاں سیریز میں منسلک ہوتی ہیں، تو PCM بورڈ کو ہر بیٹری کے وولٹیج کی نگرانی کرنی چاہیے۔ بیٹری بیلنسنگ کی اقسام LiFePo4 بیٹری پیک کے لیے مختلف بیٹری بیلنسنگ الگورتھم تیار کیے گئے ہیں۔ اسے بیٹری وولٹیج اور SOC کی بنیاد پر غیر فعال اور فعال بیٹری توازن کے طریقوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ غیر فعال بیٹری بیلنسنگ غیر فعال بیٹری بیلنسنگ تکنیک مزاحمتی عناصر کے ذریعے اضافی چارج کو مکمل طور پر توانائی بخش LiFePo4 بیٹری سے الگ کرتی ہے اور تمام خلیات کو سب سے کم LiFePo4 بیٹری چارج کے برابر چارج دیتی ہے۔ یہ تکنیک زیادہ قابل اعتماد ہے اور کم اجزاء استعمال کرتی ہے، اس طرح سسٹم کی مجموعی لاگت کم ہوتی ہے۔ تاہم، ٹیکنالوجی نظام کی کارکردگی کو کم کر دیتی ہے کیونکہ توانائی گرمی کی صورت میں ختم ہو جاتی ہے جس سے توانائی کا نقصان ہوتا ہے۔ لہذا، یہ ٹیکنالوجی کم پاور ایپلی کیشنز کے لئے موزوں ہے. فعال بیٹری بیلنسنگ ایکٹو چارج بیلنسنگ LiFePo4 بیٹریوں سے وابستہ چیلنجوں کا حل ہے۔ فعال سیل بیلنسنگ تکنیک اعلی توانائی کی LiFePo4 بیٹری سے چارج خارج کرتی ہے اور اسے کم توانائی والی LiFePo4 بیٹری میں منتقل کرتی ہے۔ غیر فعال سیل بیلنسنگ ٹیکنالوجی کے مقابلے میں، یہ تکنیک LiFePo4 بیٹری ماڈیول میں توانائی بچاتی ہے، اس طرح سسٹم کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے، اور LiFePo4 بیٹری پیک سیلز کے درمیان توازن قائم کرنے کے لیے کم وقت درکار ہوتا ہے، جس سے زیادہ چارجنگ کرنٹ کی اجازت ہوتی ہے۔ یہاں تک کہ جب LiFePo4 بیٹری پیک آرام پر ہے، یہاں تک کہ بالکل مماثل LiFePo4 بیٹریاں مختلف شرحوں پر چارج کھو دیتی ہیں کیونکہ خود خارج ہونے کی شرح درجہ حرارت کے میلان کے لحاظ سے مختلف ہوتی ہے: بیٹری کے درجہ حرارت میں 10 ° C اضافہ پہلے سے ہی خود خارج ہونے کی شرح کو دوگنا کر دیتا ہے۔ . تاہم، فعال چارج توازن خلیات کو توازن میں بحال کر سکتا ہے، چاہے وہ آرام میں ہوں۔ تاہم، اس تکنیک میں پیچیدہ سرکٹری ہے، جس سے نظام کی مجموعی لاگت بڑھ جاتی ہے۔ لہذا، فعال سیل توازن ہائی پاور ایپلی کیشنز کے لئے موزوں ہے. توانائی کے ذخیرہ کرنے والے اجزاء کے مطابق مختلف ایکٹو بیلنسنگ سرکٹ ٹوپولاجیز کی درجہ بندی کی گئی ہے، جیسے کیپسیٹرز، انڈکٹرز/ٹرانسفارمرز، اور الیکٹرانک کنورٹرز۔ مجموعی طور پر، فعال بیٹری مینجمنٹ سسٹم LiFePo4 بیٹری پیک کی مجموعی لاگت کو کم کرتا ہے کیونکہ اسے LiFePo4 بیٹریوں کے درمیان پھیلاؤ اور غیر مساوی عمر بڑھنے کی تلافی کے لیے خلیات کے بڑے سائز کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ فعال بیٹری کا انتظام اس وقت اہم ہو جاتا ہے جب پرانے سیلز کو نئے سیلز سے تبدیل کر دیا جاتا ہے اور LiFePo4 بیٹری پیک کے اندر اہم تغیر پایا جاتا ہے۔ چونکہ فعال بیٹری مینجمنٹ سسٹم LiFePo4 بیٹری پیک میں بڑے پیرامیٹر تغیرات والے سیلز کو انسٹال کرنا ممکن بناتے ہیں، اس لیے پیداواری پیداوار میں اضافہ ہوتا ہے جبکہ وارنٹی اور دیکھ بھال کے اخراجات کم ہوتے ہیں۔ لہذا، فعال بیٹری مینجمنٹ سسٹم بیٹری پیک کی کارکردگی، بھروسے اور حفاظت کو فائدہ پہنچاتے ہیں، جبکہ اخراجات کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ خلاصہ کریں۔ سیل وولٹیج کے بڑھنے کے اثرات کو کم کرنے کے لیے، عدم توازن کو مناسب طریقے سے اعتدال پسند ہونا چاہیے۔ کسی بھی توازن کے حل کا مقصد LiFePo4 بیٹری پیک کو اپنی مطلوبہ کارکردگی کی سطح پر کام کرنے اور اس کی دستیاب صلاحیت کو بڑھانے کی اجازت دینا ہے۔ بیٹری کا توازن نہ صرف کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے اہم ہے۔بیٹری کی زندگی سائیکلیہ LiFePo4battery پیک میں حفاظتی عنصر بھی شامل کرتا ہے۔ بیٹری کی حفاظت کو بہتر بنانے اور بیٹری کی زندگی کو بڑھانے کے لیے ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز میں سے ایک۔ چونکہ نئی بیٹری بیلنسنگ ٹیکنالوجی انفرادی LiFePo4 سیلز کے لیے درکار توازن کی مقدار کو ٹریک کرتی ہے، یہ LiFePo4 بیٹری پیک کی زندگی کو بڑھاتی ہے اور بیٹری کی مجموعی حفاظت کو بڑھاتی ہے۔