نئی توانائی کی ٹیکنالوجیز کی تیز رفتار ترقی کے دور میں ، لیتھیم بیٹریاں ، بطور بنیادی توانائی ذخیرہ کرنے والے اجزاء ، برقی گاڑیوں ، توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام اور صارفین کے الیکٹرانکس میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم ، لتیم بیٹریوں کی کیمیائی خصوصیات آپریشن کے دوران متعدد خطرات متعارف کرواتی ہیں ، جیسے زیادہ چارجنگ ، اوور ڈسچارجنگ ، اور تھرمل بھاگنے۔ مزید برآں ، بیٹری پیک کے اندر انفرادی خلیوں میں عدم مطابقت براہ راست مجموعی کارکردگی اور عمر کو متاثر کرسکتی ہے۔ ان چیلنجوں سے نمٹنے کے لئے ، بیٹری مینجمنٹ سسٹم (بی ایم ایس) لتیم بیٹریوں کے محفوظ اور موثر آپریشن کو یقینی بنانے کے لئے ایک اہم ٹکنالوجی کے طور پر ابھرا ہے۔ یہ مضمون لتیم بیٹریوں اور اس کے بنیادی افعال کے لئے بی ایم ایس کی ضرورت کو تلاش کرے گا ، جس کا آغاز لتیم بیٹریوں کی موروثی خصوصیات سے شروع ہوگا۔
I. ان کی خصوصیات کی بنیاد پر لتیم بیٹریوں کے لئے BMS کی ضرورت
لتیم بیٹریوں کی کیمیائی خصوصیات کو موروثی خطرات کو کم کرنے کے لئے بی ایم کی تعیناتی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اوور چارجنگ منفی الیکٹروڈ کی سطح پر لتیم ڈینڈرائٹس کی بارش کا باعث بن سکتی ہے ، ممکنہ طور پر جداکار کو پنکچر بناتی ہے اور مختصر سرکٹس یا یہاں تک کہ دھماکوں کا سبب بن سکتی ہے۔ اس کے برعکس ، زیادہ سے زیادہ ڈسچارجنگ منفی الیکٹروڈ پر تانبے کے ورق کو تحلیل کرسکتی ہے ، جس کے نتیجے میں ناقابل واپسی صلاحیت میں کمی واقع ہوسکتی ہے۔ مزید یہ کہ لتیم بیٹریاں درجہ حرارت کے لئے انتہائی حساس ہیں۔ اعلی درجہ حرارت الیکٹرویلیٹ سڑن کو تیز کرتا ہے ، جبکہ کم درجہ حرارت لتیم آئن ہجرت کی شرح کو کم کرتا ہے ، جس سے چارج اور خارج ہونے والی کارکردگی کو متاثر ہوتا ہے۔ مزید برآں ، بیٹری پیک کے اندر انفرادی خلیوں کے مابین صلاحیت اور اندرونی مزاحمت جیسے پیرامیٹرز میں تغیرات وقت کے ساتھ ساتھ بڑھ سکتے ہیں ، جس سے "لکڑی کا بیرل اثر" پیدا ہوتا ہے جہاں مجموعی طور پر کارکردگی سب سے کمزور سیل کے ذریعہ محدود ہوتی ہے۔
بی ایم ایس بیٹری کی حیثیت کی مستقل نگرانی کرکے اور چارجنگ اور خارج ہونے والی حکمت عملیوں کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کرکے ان خطرات کو مؤثر طریقے سے روکتا ہے۔ مثال کے طور پر ، الیکٹرک گاڑیوں میں ، بی ایم ایس اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ بیٹری پیک 25 ڈگری سے 40 ڈگری کے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کی حد میں چلتا ہے اور متوازن انتظام کی تکنیک کے ذریعہ 10 ایم وی کے اندر انفرادی خلیوں میں وولٹیج کے فرق کو برقرار رکھتا ہے ، اس طرح بیٹری پیک کی عمر 30 فیصد سے زیادہ ہے۔ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ بی ایم ایس سے لیس لتیم بیٹری پیک 2000 سے زیادہ چارج ڈسچارج سائیکل حاصل کرسکتے ہیں ، جبکہ بی ایم ایس کے بغیر وہ لوگ 1000 سے بھی کم چکروں سے کم رہ سکتے ہیں۔
ii. بی ایم ایس کے بنیادی افعال
(1) بیٹری ریاست کی نگرانی اور تشخیص
بی ایم ایس انفرادی خلیوں سے وولٹیج ، موجودہ اور درجہ حرارت کے اعداد و شمار کو مستقل طور پر جمع کرنے کے لئے اعلی صحت سے متعلق سینسر کو ملازمت دیتا ہے اور بیٹری کے انچارج (ایس او سی) اور صحت کی حالت (ایس او ایچ) کی حالت کا اندازہ لگانے کے لئے الگورتھم کا استعمال کرتا ہے۔ مثال کے طور پر ، الیکٹرک گاڑیوں میں ، بی ایم ایس کو لازمی طور پر ملی سیکنڈ کے اندر سیکڑوں انفرادی خلیوں کو اسکین کرنا چاہئے اور کالمان فلٹر جیسے الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے SO 3 ٪ کے اندر ایس او سی تخمینہ کی غلطیوں کو برقرار رکھنا چاہئے۔ مزید برآں ، بی ایم ایس داخلی مزاحمت میں تبدیلیوں کی نگرانی کرتا ہے ، جب صحت کی انتباہات کو متحرک کرتے ہیں جب ابتدائی قیمت کے 30 فیصد سے زیادہ تک مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔
(2) کنٹرول اور حفاظت کے تحفظ کو چارج کرنا اور خارج کرنا
بی ایم ایس ریلے اور موسفٹ سوئچز کو کنٹرول کرکے بیٹریوں کے چارجنگ اور خارج ہونے والے عمل کو باقاعدہ کرتا ہے۔ چارجنگ کے دوران ، سسٹم متحرک طور پر بیٹری کے درجہ حرارت کی بنیاد پر چارجنگ کرنٹ کو ایڈجسٹ کرتا ہے ، جیسے 25 ڈگری پر 1C چارج ریٹ استعمال کرنا اور اسے 40 ڈگری پر 0. 5C تک کم کرنا۔ جب انفرادی خلیوں میں 4.2V سے زیادہ وولٹیجز کا پتہ لگائیں یا 2.5V سے نیچے گریں تو ، بی ایم ایس فوری طور پر زیادہ چارجنگ اور زیادہ سے زیادہ ڈسچارجنگ کو روکنے کے لئے سرکٹ کو کاٹ دیتا ہے۔ مزید برآں ، اس نظام میں شارٹ سرکٹ کی حفاظت کی خصوصیات ہے ، جو تھرمل بھاگنے والے واقعات کو روکنے کے لئے 10 مائیکرو سیکنڈ کے اندر ناقص سرکٹس کو منقطع کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔
(3) تھرمل مینجمنٹ اور سیل توازن
تھرمل مینجمنٹ بی ایم ایس کا بنیادی کام ہے۔ یہ نظام مائع کولنگ پلیٹوں ، ایئر کولنگ شائقین ، یا حرارتی فلموں جیسے آلات کے ذریعہ زیادہ سے زیادہ حد میں بیٹری پیک کا درجہ حرارت برقرار رکھتا ہے۔ مثال کے طور پر ، ٹیسلا ماڈل 3 میں بی ایم ایس بیٹری پیک کے اندر درجہ حرارت کے فرق کو ± 2 ڈگری پر قابو کرنے کے لئے سرپینٹائن مائع کولنگ ٹیوب ڈیزائن کو ملازمت دیتا ہے۔ سیل توازن ، یا تو فعال یا غیر فعال تکنیکوں کے ذریعے حاصل کیا گیا ، انفرادی خلیوں میں عدم مطابقت کو دور کرتا ہے۔ فعال توازن ڈی سی ڈی سی کنورٹرز کو اعلی صلاحیت والے خلیوں سے کم صلاحیت والے افراد میں توانائی کی منتقلی کے لئے استعمال کرتا ہے ، 90 فیصد سے زیادہ توازن کی اہلیت کو حاصل کرتا ہے ، جبکہ غیر فعال توازن مزاحموں کے ذریعہ اضافی توانائی کو ختم کرتا ہے ، جو لاگت سے متعلق حساس ایپلی کیشنز کے لئے موزوں ہے۔
(4) مواصلات اور ڈیٹا کا تعامل
بی ایم ایس گاڑیوں کے کنٹرولرز ، چارجنگ اسٹیشنوں اور دیگر آلات جیسے انٹرفیس جیسے کین بس اور 485 روپے کے ذریعہ بات چیت کرتا ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں میں ، بی ایم ایس ہر 100 ملی سیکنڈ میں گاڑیوں کے کنٹرول کے نظام کو ایس او سی ، ایس او ایچ اور درجہ حرارت کی تقسیم سمیت بیٹری کی حیثیت کی اطلاع دیتا ہے۔ یہ نظام تشخیصی پروٹوکول کی بھی حمایت کرتا ہے ، جب تین سطح کے الارموں کو متحرک کرتا ہے اور جب موصلیت کے خلاف مزاحمت 100ω\/V سے نیچے آتی ہے تو گاڑیوں کی بجلی کی پیداوار کو محدود کرتی ہے۔ ایڈوانسڈ بی ایم ایس سسٹم ریموٹ مانیٹرنگ کی صلاحیتوں کی پیش کش کرتے ہیں ، پیش گوئی کی بحالی کے لئے 4G\/5G نیٹ ورکس کے ذریعے کلاؤڈ پلیٹ فارم پر ڈیٹا اپ لوڈ کرتے ہیں۔
iii. بی ایم ایس کے تکنیکی چیلنجز اور ترقیاتی رجحانات
اہم پیشرفت کے باوجود ، بی ایم ایس ٹیکنالوجی کو اب بھی متعدد چیلنجوں کا سامنا ہے۔ سب سے پہلے ، اعلی صحت سے متعلق نگرانی کے حصول کے لئے متوازن سینسر کی درستگی اور لاگت کی ضرورت ہوتی ہے ، جیسے 0. 1MV اور درجہ حرارت پر قابو پانے کی درستگی کو ± {0. 5 ڈگری کی درستگی حاصل کرنا۔ دوم ، پیچیدہ الگورتھم کی اصل وقت کی کارکردگی کو مزید بہتری کی ضرورت ہے ، خاص طور پر اعلی درجے کے چارجنگ اور خارج ہونے والے منظرناموں کے دوران ، جہاں ایس او سی تخمینہ الگورتھم کو 10 ملی سیکنڈ کے اندر تکرار کرنا چاہئے۔ مزید یہ کہ مختلف لتیم بیٹری اقسام کی مختلف کیمیائی خصوصیات (جیسے ، این ایم سی ، ایل ایف پی) بی ایم سے زیادہ موافقت کا مطالبہ کرتی ہیں۔
آگے دیکھتے ہوئے ، بی ایم ایس اعلی صحت سے متعلق ، ذہانت اور انضمام کی طرف تیار ہوگا۔ ایک طرف ، اے آئی الگورتھم کا انضمام غلطی کی پیش گوئی کی درستگی کو 95 فیصد سے زیادہ میں بڑھا دے گا ، مثال کے طور پر ، ایل ایس ٹی ایم کے اعصابی نیٹ ورکس کا استعمال کرنے والی بیٹری کو مفید زندگی سے باقی رہنے کی پیش گوئی کرنے کے لئے۔ دوسری طرف ، بی ایم ایس کو بیٹری پیک کے ساتھ گہری مربوط کیا جائے گا ، جس سے "اسمارٹ بیٹری" حل تشکیل دیئے جائیں گے جس سے مقدار میں توانائی کی کثافت میں 20 ٪ اضافہ ہوسکتا ہے۔ مزید برآں ، وائرلیس بی ایم ایس ٹکنالوجی کا ظہور وائرنگ کے استعمال کو کم کرے گا ، نظام کے وزن اور لاگت کو کم کرے گا ، اور برقی گاڑیوں میں ہلکے وزن کے ڈیزائن کی حمایت کرے گا۔
نتیجہ
لتیم بیٹریوں کے "دماغ" کی حیثیت سے ، بی ایم ایس ریئل ٹائم مانیٹرنگ ، عین مطابق کنٹرول ، اور ذہین انتظام کے ذریعہ حفاظت ، مستقل مزاجی اور عمر سے متعلق بنیادی امور کی نشاندہی کرتا ہے۔ نئی توانائی کی صنعت کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ ، بی ایم ایس کی تکنیکی سطح بیٹری سسٹم کی کارکردگی کی چھت کو براہ راست متاثر کرے گی۔ مستقبل میں ، بی ایم ایس کی ذہین اپ گریڈنگ اور آئی او ٹی اور بگ ڈیٹا ٹیکنالوجیز کے ساتھ اس کے انضمام سے لتیم بیٹریوں کے وسیع پیمانے پر استعمال کے ل more زیادہ قابل اعتماد تکنیکی مدد ملے گی ، جس سے نئے توانائی کے انقلاب کو اعلی سطح پر آگے بڑھایا جائے گا۔