సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ పద్ధతులు మరియు వాటిని ఎలా ఉపయోగించాలి

నామమాత్రపు లిథియం సెల్ సుమారు 4.2V కి మాత్రమే రేట్ చేయబడుతుంది, అయితే దాని అనువర్తనాలు EV, పోర్టబుల్ ఎలక్ట్రానిక్స్, ల్యాప్‌టాప్‌లు, పవర్ బ్యాంకులు మొదలైన వాటిలో మనకు నామమాత్రపు వోల్టేజ్ కంటే చాలా ఎక్కువ వోల్టేజ్ అవసరం. డిజైనర్లు సిరీస్‌లో ఒకటి కంటే ఎక్కువ కణాలను మిళితం చేసి అధిక వోల్టేజ్ విలువల బ్యాటరీ ప్యాక్‌ను రూపొందించడానికి ఇదే కారణం. మా మునుపటి ఎలక్ట్రిక్ వెహికల్ బ్యాటరీ కథనం నుండి మనకు తెలిసినట్లుగా, బ్యాటరీలను సిరీస్‌లో కలిపినప్పుడు వోల్టేజ్ విలువ పెరుగుతుంది. ఉదాహరణకు, 4.2V యొక్క నాలుగు లిథియం కణాలు సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడినప్పుడు, బ్యాటరీ ప్యాక్ యొక్క ప్రభావవంతమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ 16.8V అవుతుంది.

కానీ మీరు అనేక కణాలను సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయడం చాలా గుర్రాలను రథానికి ఎక్కడం లాంటిదని మీరు can హించవచ్చు. అన్ని గుర్రాలు ఒకే వేగంతో పరిగెత్తితేనే రథం గరిష్ట సామర్థ్యంతో నడపబడుతుంది. నాలుగు గుర్రాలలో, ఒక గుర్రం నెమ్మదిగా నడుస్తుంటే, మిగతా మూడు కూడా వేగాన్ని తగ్గించవలసి ఉంటుంది, తద్వారా సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు ఒక గుర్రం వేగంగా పరిగెత్తితే అది చివరికి ఇతర మూడు గుర్రాల భారాన్ని లాగడం ద్వారా తనను తాను దెబ్బతీస్తుంది. అదేవిధంగా, నాలుగు కణాలు సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడినప్పుడు, నాలుగు కణాల వోల్టేజ్ విలువలు గరిష్ట సామర్థ్యంతో బ్యాటరీ ప్యాక్‌ను పొందటానికి సమానంగా ఉండాలి. అన్ని సెల్ వోల్టేజ్లను సమానంగా ఉండే పద్ధతిని సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ అంటారు. ఈ వ్యాసంలో సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ గురించి మరింత తెలుసుకుంటాము మరియు హార్డ్‌వేర్ మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ స్థాయిలో వాటిని ఎలా ఉపయోగించాలో కూడా క్లుప్తంగా తెలుసుకుంటాము.

మనకు సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ ఎందుకు అవసరం?

సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ అనేది బ్యాటరీ ప్యాక్‌ను రూపొందించడానికి సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడిన ప్రతి వ్యక్తి సెల్ యొక్క వోల్టేజ్ స్థాయిలు బ్యాటరీ ప్యాక్ యొక్క గరిష్ట సామర్థ్యాన్ని సాధించడానికి సమానంగా నిర్వహించబడతాయి. బ్యాటరీ ప్యాక్‌ను రూపొందించడానికి వేర్వేరు కణాలను కలిపినప్పుడు అవి ఒకే రసాయన శాస్త్రం మరియు వోల్టేజ్ విలువ కలిగి ఉన్నాయని ఎల్లప్పుడూ నిర్ధారించుకోవాలి. ప్యాక్ వ్యవస్థాపించబడి, వ్యక్తిగత కణాల వోల్టేజ్ విలువలను ఛార్జ్ చేయడానికి మరియు విడుదల చేయడానికి ఒకసారి కొన్ని కారణాల వల్ల మారుతూ ఉంటుంది, వీటిని మేము తరువాత చర్చిస్తాము. వోల్టేజ్ స్థాయిలలో ఈ వైవిధ్యం సెల్ అసమతుల్యతకు కారణమవుతుంది, ఇది క్రింది సమస్యలలో ఒకదానికి దారితీస్తుంది

థర్మల్ రన్అవే

జరిగే చెత్త విషయం థర్మల్ రన్అవే. మనకు తెలిసినట్లుగా, లిథియం కణాలు అధిక ఛార్జింగ్ మరియు అధిక ఉత్సర్గకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. నాలుగు కణాల ప్యాక్‌లో ఒక సెల్ 3.5 వి అయితే, మరొకటి 3.2 వి అయితే ఛార్జ్ అన్ని కణాలను సిరీస్‌లో ఉన్నందున ఛార్జ్ చేస్తుంది మరియు ఇతర బ్యాటరీలు ఇప్పటికీ ఉన్నందున ఇది 3.5 వి సెల్‌ను సిఫార్సు చేసిన వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువ ఛార్జ్ చేస్తుంది. ఛార్జింగ్ అవసరం.

సెల్ క్షీణత

లిథియం కణం దాని సిఫార్సు చేసిన విలువ కంటే కొంచెం ఎక్కువ ఛార్జ్ అయినప్పుడు సెల్ యొక్క సామర్థ్యం మరియు జీవిత చక్రం తగ్గుతుంది. ఉదాహరణకు, 4.2V నుండి 4.25V వరకు ఛార్జింగ్ వోల్టేజ్‌లో స్వల్ప పెరుగుదల బ్యాటరీని 30% వేగంగా తగ్గిస్తుంది. కాబట్టి సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ ఖచ్చితమైనది కాకపోతే స్వల్పంగా ఛార్జింగ్ చేయడం కూడా బ్యాటరీ జీవిత సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది.

ప్యాక్ యొక్క అసంపూర్ణ ఛార్జింగ్

ప్యాక్‌లోని బ్యాటరీలు పాత కొద్దీ కొన్ని కణాలు దాని పొరుగు కణాల కంటే బలహీనంగా ఉండవచ్చు. ఈ వారం కణాలు భారీ సమస్యగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి సాధారణ ఆరోగ్యకరమైన కణం కంటే వేగంగా ఛార్జ్ అవుతాయి మరియు విడుదల చేస్తాయి. సిరీస్ కణాలతో బ్యాటరీ ప్యాక్ ఛార్జింగ్ చేస్తున్నప్పుడు, ఒక సెల్ గరిష్ట వోల్టేజ్‌కు చేరుకున్నప్పటికీ ఛార్జింగ్ ప్రక్రియను ఆపాలి. ఈ విధంగా బ్యాటరీ ప్యాక్‌లోని రెండు కణాలు వారానికి వస్తే అవి వేగంగా ఛార్జర్ అవుతాయి మరియు మిగిలిన కణాలు క్రింద చూపిన విధంగా గరిష్టంగా ఛార్జ్ చేయబడవు.

ప్యాక్ శక్తి యొక్క అసంపూర్ణ ఉపయోగం

అదేవిధంగా బ్యాటరీ ప్యాక్ డిశ్చార్జ్ అవుతున్నప్పుడు, బలహీనమైన కణాలు ఆరోగ్యకరమైన సెల్ కంటే వేగంగా విడుదలవుతాయి మరియు అవి ఇతర కణాల కంటే వేగంగా కనీస వోల్టేజ్‌కు చేరుతాయి. మేము మా BMS వ్యాసంలో నేర్చుకున్నట్లుగా, ఒక సెల్ కనీస వోల్టేజ్‌కు చేరుకున్నప్పటికీ ప్యాక్ లోడ్ నుండి డిస్‌కనెక్ట్ చేయబడుతుంది. ఇది క్రింద చూపిన విధంగా ప్యాక్ శక్తి యొక్క ఉపయోగించని సామర్థ్యానికి దారితీస్తుంది.

పైన పేర్కొన్న అన్ని ప్రతికూలతలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, బ్యాటరీ ప్యాక్‌ను దాని గరిష్ట సామర్థ్యానికి ఉపయోగించుకోవడానికి సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ తప్పనిసరి అని మేము నిర్ధారించగలము. ప్రారంభ వ్యయం చాలా తక్కువగా ఉండాలి మరియు బ్యాటరీ పున ment స్థాపన ఆ అనువర్తనాలలో సెల్ బ్యాలెన్సింగ్‌ను నివారించగల కొన్ని అనువర్తనాలు ఇప్పటికీ ఉన్నాయి. కానీ ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలతో సహా ఎక్కువ అనువర్తనాల్లో, బ్యాటరీ ప్యాక్ నుండి గరిష్ట రసాన్ని పొందడానికి సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ తప్పనిసరి.

బ్యాటరీ ప్యాక్‌లలో సెల్ అసమతుల్యతకు కారణమేమిటి?

అన్ని కణాలను బ్యాటరీ ప్యాక్‌లో సమతుల్యంగా ఉంచడం ఎందుకు ముఖ్యమో ఇప్పుడు మనకు తెలుసు. కానీ సమస్యను సరిగ్గా పరిష్కరించడానికి కణాలు మొదటి చేతిలో ఎందుకు సమతుల్యత పొందలేదో తెలుసుకోవాలి. కణాలను సిరీస్‌లో ఉంచడం ద్వారా బ్యాటరీ ప్యాక్ ఏర్పడినప్పుడు ముందే చెప్పినట్లుగా, అన్ని కణాలు ఒకే వోల్టేజ్ స్థాయిలో ఉండేలా చూసుకోవాలి. కాబట్టి తాజా బ్యాటరీ ప్యాక్‌లో ఎల్లప్పుడూ సమతుల్య కణాలు ఉంటాయి. ప్యాక్ ఉపయోగంలోకి వచ్చినప్పుడు, కింది కారణాల వల్ల కణాలు అసమతుల్యమవుతాయి.

SOC అసమతుల్యత

సెల్ యొక్క SOC ను కొలవడం సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది; అందువల్ల బ్యాటరీలోని వ్యక్తిగత కణాల SOC ను కొలవడం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. ఆదర్శవంతమైన సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ టెక్నిక్ ఒకే వోల్టేజ్ (OCV) స్థాయిలకు బదులుగా ఒకే SOC యొక్క కణాలతో సరిపోలాలి. ప్యాక్ తయారుచేసేటప్పుడు వోల్టేజ్ నిబంధనలపై మాత్రమే కణాలు సరిపోలడం సాధ్యం కానందున, SOC లోని వైవిధ్యం నిర్ణీత సమయంలో OCV లో మార్పుకు దారితీయవచ్చు.

అంతర్గత నిరోధక వైవిధ్యం

ఒకే అంతర్గత నిరోధకత (IR) యొక్క కణాలను కనుగొనడం చాలా కష్టం మరియు బ్యాటరీ యుగం వలె సెల్ యొక్క IR కూడా మారుతుంది మరియు బ్యాటరీ ప్యాక్‌లో అన్ని కణాలు ఒకే IR కలిగి ఉండవు. మనకు తెలిసినట్లుగా, సెల్ యొక్క అంతర్గత ఇంపెడెన్స్‌కు IR దోహదం చేస్తుంది, ఇది ఒక కణం అయినప్పటికీ ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. సెల్ ద్వారా కరెంట్ వైవిధ్యంగా ఉంటుంది మరియు దాని వోల్టేజ్ కూడా వైవిధ్యంగా ఉంటుంది.

ఉష్ణోగ్రత

సెల్ యొక్క ఛార్జింగ్ మరియు ఉత్సర్గ సామర్థ్యం కూడా దాని చుట్టూ ఉన్న ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. EV లు లేదా సౌర శ్రేణుల వంటి భారీ బ్యాటరీ ప్యాక్‌లో కణాలు వ్యర్థ ప్రాంతాలలో పంపిణీ చేయబడతాయి మరియు ప్యాక్‌లోనే ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ఉండవచ్చు, దీనివల్ల ఒక కణం అసమతుల్యతకు కారణమయ్యే మిగిలిన కణాల కంటే వేగంగా ఛార్జ్ అవుతుంది లేదా విడుదల అవుతుంది.

ఆపరేషన్ సమయంలో సెల్ అసమతుల్యత రాకుండా నిరోధించలేమని పై కారణాల నుండి స్పష్టమవుతుంది. కాబట్టి, ఏకైక పరిష్కారం కణాలు అసమతుల్యత పొందిన తర్వాత మళ్లీ సమతుల్యతను పొందేలా చేసే బాహ్య వ్యవస్థను ఉపయోగించడం. ఈ వ్యవస్థను బ్యాటరీ బ్యాలెన్సింగ్ సిస్టమ్ అంటారు. బ్యాటరీ సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ కోసం అనేక రకాల హార్డ్వేర్ మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి. రకాలు మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించే పద్ధతులను చర్చిద్దాం.

బ్యాటరీ సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ రకాలు

సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ పద్ధతులను క్రింద జాబితా చేయబడిన నాలుగు వర్గాలలో విస్తృతంగా వర్గీకరించవచ్చు. మేము ప్రతి వర్గం గురించి చర్చిస్తాము.

నిష్క్రియాత్మక సెల్ బ్యాలెన్సింగ్
యాక్టివ్ సెల్ బ్యాలెన్సింగ్
లాస్‌లెస్ సెల్ బ్యాలెన్సింగ్
రెడాక్స్ షటిల్

1. నిష్క్రియాత్మక సెల్ బ్యాలెన్సింగ్

నిష్క్రియాత్మక సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ పద్ధతి అందరికీ సరళమైన పద్ధతి. ఖర్చు మరియు పరిమాణం ప్రధాన అడ్డంకులు ఉన్న ప్రదేశాలలో దీనిని ఉపయోగించవచ్చు. నిష్క్రియాత్మక సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ యొక్క రెండు రకాలు క్రిందివి.

ఛార్జింగ్ షంటింగ్

ఈ పద్ధతిలో అదనపు వోల్టేజ్‌ను విడుదల చేయడానికి మరియు ఇతర కణాలతో సమానం చేయడానికి రెసిస్టర్ వంటి డమ్మీ లోడ్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ నిరోధకాలను బైపాస్ రెసిస్టర్లు లేదా రక్తస్రావం నిరోధకాలు అంటారు. ప్యాక్‌లోని సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయబడిన ప్రతి సెల్ క్రింద చూపిన విధంగా స్విచ్ ద్వారా అనుసంధానించబడిన దాని స్వంత బైపాస్ రెసిస్టర్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

పైన ఉన్న నమూనా సర్క్యూట్ నాలుగు కణాలను చూపిస్తుంది, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి MOSFET వంటి స్విచ్ ద్వారా రెండు బైపాస్ రెసిస్టర్‌లకు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. కంట్రోలర్లు నాలుగు కణాల వోల్టేజ్‌ను కొలుస్తాయి మరియు ఇతర కణాల కంటే వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉన్న సెల్ కోసం మోస్‌ఫెట్‌ను ఆన్ చేస్తుంది. మోస్ఫెట్ ఆన్ చేయబడినప్పుడు నిర్దిష్ట సెల్ రెసిస్టర్ల ద్వారా విడుదలవుతుంది. రెసిస్టర్‌ల విలువ మనకు తెలుసు కాబట్టి, సెల్ ద్వారా ఎంత ఛార్జ్ వెదజల్లుతుందో మనం can హించవచ్చు. సెల్‌కు సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన కెపాసిటర్ మారేటప్పుడు వోల్టేజ్ స్పైక్‌లను ఫిల్టర్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

ఈ పద్ధతి చాలా సమర్థవంతంగా లేదు ఎందుకంటే రెసిస్టర్‌లలో వేడి వలె విద్యుత్ శక్తి వెదజల్లుతుంది మరియు సర్క్యూట్ కూడా నష్టాలను మారుస్తుంది. మరొక లోపం ఏమిటంటే, మొత్తం ఉత్సర్గ ప్రవాహం మోస్ఫెట్ ద్వారా ఎక్కువగా కంట్రోలర్ ఐసిలో నిర్మించబడుతుంది మరియు అందువల్ల ఉత్సర్గ ప్రవాహం తక్కువ విలువలకు పరిమితం కావాలి, ఇది ఉత్సర్గ సమయాన్ని పెంచుతుంది. లోపాన్ని అధిగమించడానికి ఒక మార్గం క్రింద చూపిన విధంగా ఉత్సర్గ ప్రవాహాన్ని పెంచడానికి బాహ్య స్విచ్‌ను ఉపయోగించడం

అంతర్గత P- ఛానల్ MOSFET నియంత్రిక ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది, దీని వలన సెల్ 1 (R- మరియు R2) రెసిస్టర్‌ల ద్వారా కణాన్ని విడుదల చేస్తుంది (I- బయాస్). రెండవ N- ఛానల్ MOSFET ను ప్రేరేపించడానికి ఉత్సర్గ ప్రవాహం (I- బయాస్) ప్రవాహం కారణంగా దాని అంతటా సంభవించే వోల్టేజ్ డ్రాప్ సరిపోయే విధంగా R2 యొక్క విలువ ఎంపిక చేయబడింది. ఈ వోల్టేజ్‌ను గేట్ సోర్స్ వోల్టేజ్ (Vgs) అంటారు మరియు MOSFET ను పక్షపాతం చేయడానికి అవసరమైన కరెంట్‌ను బయాసింగ్ కరెంట్ (I- బయాస్) అంటారు.

N- ఛానల్ MOSFET ను ఆన్ చేసిన తర్వాత కరెంట్ ఇప్పుడు బ్యాలెన్సింగ్ రెసిస్టర్ R- బాల్ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది. ఈ రెసిస్టర్ యొక్క విలువ తక్కువగా ఉంటుంది, అయినప్పటికీ ఎక్కువ విద్యుత్తును దాటడానికి వీలు కల్పిస్తుంది మరియు తద్వారా బ్యాటరీని వేగంగా విడుదల చేస్తుంది. ఈ కరెంట్‌ను డ్రెయిన్ కరెంట్ (ఐ-డ్రెయిన్) అంటారు. ఈ సర్క్యూట్లో మొత్తం ఉత్సర్గ ప్రవాహం కాలువ ప్రవాహం మరియు బయాస్ కరెంట్ మొత్తం. P- ఛానల్ MOSFET ను కంట్రోలర్ ఆపివేసినప్పుడు బయాసింగ్ కరెంట్ సున్నా అవుతుంది మరియు వోల్టేజ్ Vgs కూడా సున్నా అవుతుంది. ఇది బ్యాటరీని మళ్లీ ఆదర్శంగా మార్చడానికి N- ఛానల్ MOSFET ని ఆపివేస్తుంది.

నిష్క్రియాత్మక సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ IC లు

నిష్క్రియాత్మక బ్యాలెన్సింగ్ టెక్నిక్ సమర్థవంతంగా లేనప్పటికీ, ఈ సరళత మరియు తక్కువ ఖర్చు కారణంగా ఇది ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది. హార్డ్‌వేర్ రూపకల్పనకు బదులుగా మీరు వరుసగా లీనియర్ మరియు టెక్సాస్ సాధనాల వంటి ప్రఖ్యాత తయారీదారుల నుండి ఎల్‌టిసి 6804 మరియు బిక్యూ 77 పిఎల్ 900 వంటి ఐసిలను కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ఈ ఐసిలను బహుళ కణాలను పర్యవేక్షించడానికి క్యాస్కేడ్ చేయవచ్చు మరియు అభివృద్ధి సమయం మరియు వ్యయాన్ని ఆదా చేస్తుంది.

ఛార్జ్ పరిమితి

ఛార్జ్ పరిమితి పద్ధతి అన్నింటికన్నా అసమర్థమైన పద్ధతి. ఇక్కడ సామర్థ్యాన్ని వదులుకునేటప్పుడు బ్యాటరీ యొక్క భద్రత మరియు జీవిత సమయం మాత్రమే పరిగణించబడుతుంది. ఈ పద్ధతిలో వ్యక్తిగత సెల్ వోల్టేజీలు నిరంతరం పర్యవేక్షించబడతాయి.

ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో, ఒక సెల్ పూర్తి ఛార్జ్ వోల్టేజ్‌కు చేరుకున్నప్పటికీ, ఛార్జింగ్ ఇతర కణాలను సగం మార్గంలో వదిలివేయడం ఆపివేయబడుతుంది. అదేవిధంగా ఒక సెల్ కనీస కట్-ఆఫ్ వోల్టేజ్‌కు చేరుకున్నప్పటికీ, బ్యాటరీ ప్యాక్ మళ్లీ ఛార్జ్ అయ్యే వరకు లోడ్ నుండి డిస్‌కనెక్ట్ చేయబడుతుంది.

ఈ పద్ధతి అసమర్థంగా ఉన్నప్పటికీ ఇది ఖర్చు మరియు పరిమాణ అవసరాలను తగ్గిస్తుంది. అందువల్ల బ్యాటరీలను తరచుగా ఛార్జ్ చేసే అనువర్తనంలో ఇది ఉపయోగించబడుతుంది.

2. యాక్టివ్ సెల్ బ్యాలెన్సింగ్

నిష్క్రియాత్మక సెల్ బ్యాలెన్సింగ్‌లో అదనపు ఛార్జ్ ఉపయోగించబడలేదు, అందువల్ల ఇది అసమర్థంగా పరిగణించబడుతుంది. అయితే వాటిని సరిచేయు క్రియాశీల బ్యాలెన్సింగ్ అదనపు చార్జ్ రూపం ఒక సెల్ తక్కువ ఛార్జ్ మరో కణానికి బదిలీ అవుతుంది. కెపాసిటర్లు మరియు ఇండక్టర్ల వంటి ఛార్జ్ నిల్వ అంశాలను ఉపయోగించడం ద్వారా ఇది సాధించబడుతుంది. యాక్టివ్ సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ చేయడానికి చాలా పద్ధతులు ఉన్నాయి, సాధారణంగా ఉపయోగించే వాటిని చర్చించటానికి అనుమతిస్తుంది.

ఛార్జ్ షటిల్స్ (ఫ్లయింగ్ కెపాసిటర్లు)

ఈ పద్ధతి అధిక వోల్టేజ్ సెల్ నుండి తక్కువ వోల్టేజ్ సెల్కు ఛార్జ్ను బదిలీ చేయడానికి కెపాసిటర్లను ఉపయోగిస్తుంది. కెపాసిటర్ SPDT స్విచ్‌ల ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, ప్రారంభంలో స్విచ్ కెపాసిటర్‌ను అధిక వోల్టేజ్ సెల్‌కు కలుపుతుంది మరియు కెపాసిటర్ ఛార్జ్ అయిన తర్వాత స్విచ్ దానిని తక్కువ వోల్టేజ్ సెల్‌కు కలుపుతుంది, అక్కడ కెపాసిటర్ నుండి ఛార్జ్ కణంలోకి ప్రవహిస్తుంది. కణాల మధ్య ఛార్జ్ షట్లింగ్ అవుతున్నందున ఈ పద్ధతిని ఛార్జ్ షటిల్స్ అంటారు. ఈ క్రింది బొమ్మ మీకు బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది.

ఛార్జర్‌లను మోస్తున్న తక్కువ వోల్టేజ్ మరియు హై వోల్టేజ్ కణాల మధ్య ఫ్లై ఉన్నందున ఈ కెపాసిటర్లను ఫ్లయింగ్ కెపాసిటర్లు అంటారు. ఈ పద్ధతిలో ఉన్న లోపం ఏమిటంటే ఛార్జ్ ప్రక్కనే ఉన్న కణాల మధ్య మాత్రమే బదిలీ చేయబడుతుంది. కెపాసిటర్‌ను ఛార్జ్ చేసి, ఛార్జీలను బదిలీ చేయడానికి డిశ్చార్జ్ చేయవలసి ఉన్నందున ఎక్కువ సమయం పడుతుంది. కెపాసిటర్ యొక్క ఛార్జింగ్ మరియు ఉత్సర్గ సమయంలో శక్తిలో నష్టం ఉంటుంది మరియు మారే నష్టాలను కూడా లెక్కించాల్సి ఉంటుంది కాబట్టి ఇది చాలా తక్కువ సామర్థ్యం కలిగి ఉంటుంది. దిగువ చిత్రం బ్యాటరీ ప్యాక్‌లో ఎగిరే కెపాసిటర్ ఎలా కనెక్ట్ అవుతుందో చూపిస్తుంది

ప్రేరక కన్వర్టర్ (బక్ బూస్ట్ పద్ధతి)

యాక్టివ్ సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ యొక్క మరొక పద్ధతి ప్రేరకాలను ఉపయోగించడం మరియు సర్క్యూట్లను మార్చడం. ఈ పద్ధతిలో స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్లో బక్ బూస్ట్ కన్వర్టర్ ఉంటుంది . అధిక వోల్టేజ్ సెల్ నుండి ఛార్జ్ ఇండక్టర్లో పంప్ చేయబడుతుంది మరియు తరువాత బక్ బూస్ట్ కన్వర్టర్ ఉపయోగించి తక్కువ వోల్టేజ్ సెల్ లోకి విడుదల చేయబడుతుంది. దిగువ బొమ్మ కేవలం రెండు కణాలు మరియు సింగిల్ బక్ బూస్ట్ కన్వర్టర్‌తో ఇండక్టివ్ కన్వర్టర్‌ను సూచిస్తుంది.

పై సర్క్యూట్ ఛార్జ్‌లో MOSFETS sw1 మరియు sw2 లను క్రింది పద్ధతిలో మార్చడం ద్వారా సెల్ 1 నుండి సెల్ 2 కి బదిలీ చేయవచ్చు. మొదట స్విచ్ SW1 మూసివేయబడింది, ఇది సెల్ 1 నుండి ఛార్జ్ ప్రస్తుత I- ఛార్జ్‌తో ఇండక్టర్‌లోకి ప్రవహిస్తుంది. ఇండక్టర్ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయిన తర్వాత స్విచ్ SW1 తెరవబడుతుంది మరియు స్విచ్ sw2 మూసివేయబడుతుంది.

ఇప్పుడు, పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన ఇండక్టర్ దాని ధ్రువణతను రివర్స్ చేస్తుంది మరియు ఉత్సర్గ ప్రారంభమవుతుంది. ఈసారి చార్జ్ ఇండక్టర్ ప్రస్తుత I- ఉత్సర్గతో సెల్ 2 లోకి ప్రవహిస్తుంది. ఇండక్టర్ పూర్తిగా డిశ్చార్జ్ అయిన తర్వాత స్విచ్ sw2 తెరవబడుతుంది మరియు ప్రక్రియను పునరావృతం చేయడానికి స్విచ్ sw1 మూసివేయబడుతుంది. దిగువ తరంగ రూపాలు మీకు స్పష్టమైన చిత్రాన్ని పొందడానికి సహాయపడతాయి.

T0 సమయంలో స్విచ్ sw1 మూసివేయబడింది (ఆన్ చేయబడింది) ఇది ప్రస్తుత I ఛార్జ్ పెంచడానికి దారితీస్తుంది మరియు ఇండక్టర్ (VL) అంతటా వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది. అప్పుడు ఇండక్టరు t1 సమయంలో పూర్తిగా ఛార్జ్ అయిన తర్వాత స్విచ్ sw1 తెరవబడుతుంది (ఆపివేయబడింది) ఇది మునుపటి దశలో పేరుకుపోయిన ఛార్జ్‌ను విడుదల చేయడానికి ఇండక్టర్‌ను చేస్తుంది. ఒక ప్రేరక ఉత్సర్గ చేసినప్పుడు అది దాని ధ్రువణతను మారుస్తుంది కాబట్టి వోల్టేజ్ VL ప్రతికూలంగా చూపబడుతుంది. ఉత్సర్గ కరెంట్ (I ఉత్సర్గ) విడుదల చేసేటప్పుడు దాని గరిష్ట విలువ నుండి తగ్గుతుంది. ఛార్జ్ చేయడానికి ఈ కరెంట్ సెల్ 2 లోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఒక చిన్న విరామం సమయం t2 నుండి t3 వరకు అనుమతించబడుతుంది మరియు తరువాత t3 వద్ద మొత్తం చక్రం మళ్లీ పునరావృతమవుతుంది.

ఈ పద్ధతి ఒక పెద్ద ప్రతికూలతతో బాధపడుతోంది, ఛార్జ్ అధిక సెల్ నుండి దిగువ సెల్కు మాత్రమే బదిలీ చేయబడుతుంది. స్విచింగ్ మరియు డయోడ్ వోల్టేజ్ డ్రాప్‌లో నష్టాన్ని కూడా పరిగణించాలి. కానీ ఇది కెపాసిటర్ పద్ధతి కంటే వేగంగా మరియు సమర్థవంతంగా ఉంటుంది.

ప్రేరక కన్వర్టర్ (ఫ్లై బ్యాక్ బేస్డ్)

మేము చర్చించినప్పుడు బక్ బూస్ట్ కన్వర్టర్ పద్ధతి ఛార్జీలను మాత్రమే అధిక సెల్‌ను తక్కువ సెల్‌కు ఏర్పరుస్తుంది. ఫ్లై బ్యాక్ కన్వర్టర్ మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ సమస్యను నివారించవచ్చు. ఫ్లైబ్యాక్ రకం కన్వర్టర్‌లో వైండింగ్ యొక్క ప్రాధమిక వైపు బ్యాటరీ ప్యాక్‌తో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది మరియు సెకండరీ సైడ్ క్రింద చూపిన విధంగా బ్యాటరీ ప్యాక్ యొక్క ప్రతి సెల్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది

మనకు తెలిసినట్లుగా బ్యాటరీ DC తో పనిచేస్తుంది మరియు వోల్టేజ్ మారే వరకు ట్రాన్స్ఫార్మర్ ప్రభావం చూపదు. కాబట్టి ఛార్జింగ్ ప్రక్రియను ప్రారంభించడానికి ప్రాథమిక కాయిల్ సైడ్‌లోని స్విచ్ స్విచ్ అవుతుంది. ఇది DC ని పల్సెడ్ DC గా మారుస్తుంది మరియు ట్రాన్స్ఫార్మర్ ప్రైమరీ సైడ్ యాక్టివేట్ అవుతుంది.

ఇప్పుడు ద్వితీయ వైపు ప్రతి కణానికి దాని స్వంత స్విచ్ మరియు ద్వితీయ కాయిల్ ఉంటుంది. తక్కువ వోల్టేజ్ సెల్ యొక్క మోస్ఫెట్ను మార్చడం ద్వారా మేము ట్రాన్స్ఫార్మర్ కోసం సెకండరీగా పనిచేయడానికి నిర్దిష్ట కాయిల్ను తయారు చేయవచ్చు. ఈ విధంగా చార్జ్ ప్రాధమిక కాయిల్‌ను సెకండరీ కాయిల్‌కు బదిలీ చేస్తుంది. ఇది మొత్తం బ్యాటరీ ప్యాక్ వోల్టేజ్ బలహీనమైన కణంలోకి విడుదలయ్యేలా చేస్తుంది.

ఈ పద్ధతి యొక్క అతిపెద్ద ప్రయోజనం ఏమిటంటే , ప్యాక్‌లోని ఏదైనా బలహీనమైన కణాన్ని ప్యాక్ వోల్టేజ్ నుండి సులభంగా ఛార్జ్ చేయవచ్చు మరియు ప్రత్యేకమైన సెల్ డిశ్చార్జెస్ కాదు. ట్రాన్స్ఫార్మర్ను కలిగి ఉన్నందున, ఇది పెద్ద స్థలాన్ని ఆక్రమిస్తుంది మరియు సర్క్యూట్ యొక్క సంక్లిష్టత ఎక్కువగా ఉంటుంది.

3. లాస్‌లెస్ బ్యాలెన్సింగ్

లాస్‌లెస్ బ్యాలెన్సింగ్ అనేది ఇటీవల అభివృద్ధి చేసిన పద్ధతి, ఇది హార్డ్‌వేర్ భాగాలను తగ్గించడం ద్వారా మరియు మరింత సాఫ్ట్‌వేర్ నియంత్రణను అందించడం ద్వారా నష్టాలను తగ్గిస్తుంది. ఇది సిస్టమ్‌ను సరళంగా మరియు రూపకల్పనకు మరింత సులభం చేస్తుంది. ఈ పద్ధతి మ్యాట్రిక్స్ స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జ్ చేసేటప్పుడు ప్యాక్ నుండి సెల్‌ను జోడించడానికి లేదా తొలగించే సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది. ఎనిమిది కణాల కోసం ఒక సాధారణ మాతృక మార్పిడి సర్క్యూట్ క్రింద చూపబడింది.

ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో అధిక వోల్టేజ్ ఉన్న సెల్ స్విచ్ ఏర్పాట్లను ఉపయోగించి ప్యాక్ నుండి తొలగించబడుతుంది. పై చిత్రంలో సెల్ 5 స్విచ్లను ఉపయోగించి ప్యాక్ నుండి తొలగించబడుతుంది. ఎరుపు గీత సర్కిల్‌లను ఓపెన్ స్విచ్‌లుగా మరియు బ్లూ లైన్ సర్కిల్‌ను క్లోజ్డ్ స్విచ్‌లుగా పరిగణించండి. అందువల్ల బలహీనమైన కణాల మిగిలిన సమయం ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో పెరుగుతుంది, తద్వారా ఛార్జింగ్ సమయంలో వాటిని సమతుల్యం చేస్తుంది. కానీ ఛార్జింగ్ వోల్టేజ్ తదనుగుణంగా సర్దుబాటు చేయాలి. ఉత్సర్గ సమయంలో కూడా అదే పద్ధతిని అనుసరించవచ్చు.

4. రెడాక్స్ షటిల్

చివరి పద్ధతి హార్డ్‌వేర్ డిజైనర్లకు కాదు, కెమికల్ ఇంజనీర్లకు. లీడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీలో మనకు సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ సమస్య లేదు ఎందుకంటే లీడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీ ఓవర్ఛార్జ్ అయినప్పుడు అది గ్యాసింగ్‌కు కారణమవుతుంది, ఇది ఎక్కువ ఛార్జ్ అవ్వకుండా నిరోధిస్తుంది. లిథియం సెల్ యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కెమిస్ట్రీని మార్చడం ద్వారా లిథియం కణాలపై అదే ప్రభావాన్ని సాధించడానికి ప్రయత్నించడం రెడాక్స్ షటిల్ వెనుక ఉన్న ఆలోచన. ఈ సవరించిన ఎలక్ట్రోలైట్ సెల్ అధికంగా ఛార్జ్ అవ్వకుండా నిరోధించాలి.

సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ అల్గోరిథంలు

సమర్థవంతమైన సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ టెక్నిక్ హార్డ్‌వేర్‌ను సరైన అల్గారిథమ్‌తో మిళితం చేయాలి. సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ కోసం చాలా అల్గోరిథంలు ఉన్నాయి మరియు ఇది హార్డ్వేర్ డిజైన్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. కానీ రకాలను రెండు వేర్వేరు విభాగాలకు ఉడకబెట్టవచ్చు.

ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ (OCV) ను కొలవడం

ఇది సులభమైన మరియు సాధారణంగా అనుసరించే పద్ధతి. ఇక్కడ ప్రతి సెల్ కోసం ఓపెన్ సెల్ వోల్టేజ్‌లు కొలుస్తారు మరియు సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ సర్క్యూట్ సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడిన అన్ని కణాల వోల్టేజ్ విలువలను సమానం చేయడానికి పనిచేస్తుంది. OCV (ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్) ను కొలవడం చాలా సులభం మరియు అందువల్ల ఈ అల్గోరిథం యొక్క సంక్లిష్టత తక్కువగా ఉంటుంది.

కొలత స్థానం ఛార్జ్ (SOC)

ఈ పద్ధతిలో కణాల SOC సమతుల్యమవుతుంది. సెల్ యొక్క SOC ను కొలవడం ఒక క్లిష్టమైన పని అని మనకు ఇప్పటికే తెలుసు కాబట్టి, SOC విలువను లెక్కించడానికి కొంత కాలానికి సెల్ యొక్క వోల్టేజ్ మరియు ప్రస్తుత విలువను లెక్కించాలి. ఈ అల్గోరిథం సంక్లిష్టమైనది మరియు ఏరోస్పేస్ మరియు అంతరిక్ష పరిశ్రమల మాదిరిగా అధిక సామర్థ్యం మరియు భద్రత అవసరమయ్యే ప్రదేశాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

ఇది ఇక్కడ వ్యాసాన్ని ముగించింది. హార్డ్వేర్ మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ స్థాయిలో సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ ఎలా అమలు చేయబడుతుందనే దాని గురించి మీకు ఇప్పుడు క్లుప్త ఆలోచన వచ్చిందని ఆశిస్తున్నాము. మీకు ఏవైనా ఆలోచనలు లేదా పద్ధతులు ఉంటే వాటిని వ్యాఖ్య విభాగంలో భాగస్వామ్యం చేయండి లేదా సాంకేతిక సహాయం పొందడానికి ఫోరమ్‌లను ఉపయోగించండి.