একটি ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (BMS) কি?

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (বিএমএস) একটি প্রযুক্তি যা বিশেষভাবে ব্যাটারি প্যাকগুলির তত্ত্বাবধানের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যা ব্যাটারি কোষগুলির উপাদান যা বৈদ্যুতিকভাবে একটি সারি কলাম ম্যাট্রিক্স কনফিগারেশনে সংগঠিত হয় যাতে নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে প্রত্যাশিত লোড অবস্থার জন্য ভোল্টেজ এবং কারেন্টের লক্ষ্য পরিসীমা প্রদান করা হয়। .

BMS দ্বারা প্রদত্ত তত্ত্বাবধানে সাধারণত অন্তর্ভুক্ত থাকে:

• মনিটরিং ব্যাটারি

• ব্যাটারি সুরক্ষা প্রদান করুন

• ব্যাটারির কাজের অবস্থা অনুমান করুন

• ক্রমাগত ব্যাটারি কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করা

• বহিরাগত ডিভাইসে কর্মক্ষম অবস্থা রিপোর্ট করুন

এখানে, শব্দটি 'ব্যাটারি' মানে পুরো ব্যাটারি প্যাক; যাইহোক, পর্যবেক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ ফাংশনগুলি বিশেষভাবে পৃথক ব্যাটারি বা ব্যাটারি প্যাকগুলিতে প্রয়োগ করা হয় যা সম্পূর্ণ ব্যাটারি প্যাক সমাবেশের মধ্যে মডিউল হিসাবে উল্লেখ করা হয়। লিথিয়াম আয়ন রিচার্জেবল ব্যাটারির সর্বোচ্চ শক্তির ঘনত্ব রয়েছে এবং ল্যাপটপ থেকে বৈদ্যুতিক যানবাহন পর্যন্ত অনেক ভোক্তা ব্যাটারি প্যাকের জন্য আদর্শ পছন্দ। যদিও তারা ভাল পারফরম্যান্স করে, তবে সাধারণত টাইট সিকিউর অপারেটিং এরিয়া (SOA) এর বাইরে পরিচালিত হলে তারা বেশ নির্মম হতে পারে, যার ফলাফল ব্যাটারির কার্যকারিতা ক্ষতিকর থেকে সম্পূর্ণ বিপজ্জনক পরিণতি পর্যন্ত হতে পারে। BMS-এর কাজের বিবরণ নিঃসন্দেহে চ্যালেঞ্জিং, কারণ এর সামগ্রিক জটিলতা এবং তত্ত্বাবধানের সুযোগ একাধিক বিষয় যেমন বৈদ্যুতিক, ডিজিটাল, কন্ট্রোল, তাপীয় এবং হাইড্রোলিককে জড়িত করতে পারে।

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম কিভাবে কাজ করে?

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের জন্য কোন নির্দিষ্ট বা অনন্য মানদণ্ড গ্রহণ করা আবশ্যক। প্রযুক্তিগত নকশার সুযোগ এবং বাস্তবায়নের বৈশিষ্ট্যগুলি সাধারণত নিম্নলিখিতগুলির সাথে সম্পর্কিত:

• ব্যাটারি প্যাকের দাম, জটিলতা এবং আকার

• ব্যাটারির প্রয়োগ এবং যেকোনো নিরাপত্তা, জীবনকাল এবং ওয়ারেন্টি সমস্যা

• বিভিন্ন সরকারী প্রবিধানের সার্টিফিকেশন প্রয়োজনীয়তা, কার্যকরী নিরাপত্তা ব্যবস্থা না থাকলে খরচ এবং জরিমানা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ

BMS এর অনেক ডিজাইন ফাংশন রয়েছে এবং ব্যাটারি প্যাক সুরক্ষা ব্যবস্থাপনা এবং ক্ষমতা ব্যবস্থাপনা দুটি মৌলিক ফাংশন। আমরা এখানে আলোচনা করব কিভাবে এই দুটি ফাংশন কাজ করে। ব্যাটারি প্যাক সুরক্ষা ব্যবস্থাপনার দুটি প্রধান ক্ষেত্র রয়েছে: বৈদ্যুতিক সুরক্ষা, যার অর্থ ব্যাটারিগুলি SOA এর বাইরে ব্যবহার করার সময় ক্ষতিগ্রস্থ হওয়ার অনুমতি নেই; তাপ সুরক্ষা, যা SOA-তে ব্যাটারি প্যাক বজায় রাখতে বা আনতে প্যাসিভ এবং/অথবা সক্রিয় তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ জড়িত।

বৈদ্যুতিক ব্যবস্থাপনা সুরক্ষা: বর্তমান

ব্যাটারি প্যাকের বর্তমান এবং ব্যাটারি বা মডিউলের ভোল্টেজ পর্যবেক্ষণ করা বৈদ্যুতিক সুরক্ষা অর্জনের একটি উপায়। যেকোনো ব্যাটারি সেলের বৈদ্যুতিক SOA কারেন্ট এবং ভোল্টেজ দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে। চিত্র 1 একটি সাধারণ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি SOA দেখায়, যেখানে একটি ভাল-ডিজাইন করা BMS ব্যাটারি প্যাকটিকে প্রস্তুতকারকের ব্যাটারি রেটিংয়ের বাইরে কাজ করতে বাধা দিয়ে রক্ষা করবে। অনেক ক্ষেত্রে, ব্যাটারির আয়ু বাড়ানোর জন্য SOA সুরক্ষা অঞ্চলের মধ্যে আরও ডিরেটিং প্রয়োগ করা যেতে পারে।

লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির চার্জিং কারেন্ট সীমা এবং ডিসচার্জিং কারেন্ট সীমা আলাদা, এবং উভয় মোডই উচ্চতর পিক কারেন্ট পরিচালনা করতে পারে, যদিও সময় কম। ব্যাটারি নির্মাতারা সাধারণত সর্বোচ্চ ক্রমাগত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং বর্তমান সীমা, সেইসাথে সর্বোচ্চ চার্জিং এবং ডিসচার্জিং ভোল্টেজ সীমা নির্দিষ্ট করে। বিএমএস যা বর্তমান সুরক্ষা প্রদান করে তা অবশ্যই সর্বোচ্চ একটানা কারেন্ট প্রয়োগ করবে। যাইহোক, এর আগে লোড অবস্থার আকস্মিক পরিবর্তনগুলি বিবেচনায় নেওয়া যেতে পারে; উদাহরণস্বরূপ, বৈদ্যুতিক গাড়ির আকস্মিক ত্বরণ। বিএমএস কারেন্টকে একত্রিত করে এবং উপলব্ধ কারেন্ট কমানোর বা Δ সময়ের পরে গ্রুপ কারেন্টকে সম্পূর্ণভাবে ব্যাহত করার সিদ্ধান্ত নেওয়ার মাধ্যমে সর্বোচ্চ বর্তমান পর্যবেক্ষণকে একত্রিত করতে পারে। এটি বিএমএসকে চরম বর্তমান শিখরগুলিতে প্রায় তাত্ক্ষণিক সংবেদনশীলতা ধারণ করতে দেয়, যেমন শর্ট সার্কিট পরিস্থিতি যা কোনও বাসিন্দার দৃষ্টি আকর্ষণ করে না, তবে উচ্চ শিখরের চাহিদাগুলিও সহ্য করতে পারে যতক্ষণ না তারা খুব বেশি সময় ধরে না থাকে।

বৈদ্যুতিক ব্যবস্থাপনা সুরক্ষা: ভোল্টেজ

চিত্র 2 দেখায় যে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি অবশ্যই একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ পরিসরের মধ্যে কাজ করবে। এই SOA সীমানা চূড়ান্তভাবে নির্বাচিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির অন্তর্নিহিত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং যে কোনো সময়ে ব্যাটারির তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হবে। উপরন্তু, বর্তমান সাইকেল চালানো, লোডের চাহিদার কারণে ডিসচার্জ এবং যে কোনো ব্যাটারি প্যাকের মধ্য দিয়ে বিভিন্ন শক্তির উৎস থেকে চার্জ করার কারণে, এই SOA ভোল্টেজ সীমাবদ্ধতাগুলি প্রায়শই ব্যাটারি লাইফ অপ্টিমাইজ করার জন্য আরও সীমাবদ্ধ থাকে। বিএমএসকে অবশ্যই এই সীমাবদ্ধতাগুলি জানতে হবে এবং এই থ্রেশহোল্ডগুলির নৈকট্যের উপর ভিত্তি করে সিদ্ধান্ত নিতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ ভোল্টেজের সীমার কাছে যাওয়ার সময়, বিএমএস চার্জিং কারেন্ট ধীরে ধীরে হ্রাস করার অনুরোধ করতে পারে, বা সীমা পৌঁছে গেলে, এটি চার্জিং কারেন্ট সম্পূর্ণ বন্ধ করার অনুরোধ করতে পারে। যাইহোক, এই সীমাবদ্ধতা প্রায়শই অতিরিক্ত অন্তর্নিহিত ভোল্টেজ হিস্টেরেসিস বিবেচনার সাথে থাকে যাতে টার্ন অফ থ্রেশহোল্ড সম্পর্কিত নিয়ন্ত্রণের দোলন রোধ করা যায়। অন্যদিকে, কম ভোল্টেজের সীমার কাছে যাওয়ার সময়, BMS তাদের বর্তমান চাহিদা কমাতে সমালোচনামূলক সক্রিয় নন-কমপ্লায়েন্ট লোডের অনুরোধ করবে। বৈদ্যুতিক যানবাহনের ক্ষেত্রে, ট্র্যাকশন মোটরের জন্য উপলব্ধ মঞ্জুরিযোগ্য টর্ক হ্রাস করে এটি অর্জন করা যেতে পারে। অবশ্যই, BMS-কে অবশ্যই ড্রাইভারের নিরাপত্তাকে অগ্রাধিকার দিতে হবে এবং ব্যাটারি প্যাকটিকে স্থায়ী ক্ষতি থেকে রক্ষা করতে হবে।

তাপ ব্যবস্থাপনা সুরক্ষা: তাপমাত্রা

পৃষ্ঠে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির একটি বিস্তৃত অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা রয়েছে, তবে উল্লেখযোগ্যভাবে ধীর রাসায়নিক বিক্রিয়ার হারের কারণে, কম তাপমাত্রায় ব্যাটারির সামগ্রিক ক্ষমতা হ্রাস পায়। কম তাপমাত্রায় ক্ষমতার দিক থেকে, তাদের কার্যক্ষমতা প্রকৃতপক্ষে সীসা-অ্যাসিড বা NiMh ব্যাটারির চেয়ে অনেক ভালো; যাইহোক, তাপমাত্রা ব্যবস্থাপনা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ 0 ডিগ্রি সেলসিয়াস (৩২ ডিগ্রি ফারেনহাইট) এর নিচে চার্জ করা শারীরিকভাবে সমস্যাযুক্ত। সাব-ফ্রিজিং চার্জিংয়ের সময়, অ্যানোডে ধাতব লিথিয়ামের ইলেক্ট্রোপ্লেটিং ঘটনা ঘটতে পারে। এটি একটি স্থায়ী ক্ষতি যা শুধুমাত্র ক্ষমতা হ্রাসের দিকে পরিচালিত করে না, তবে কম্পন বা অন্যান্য চাপের অবস্থার শিকার হলে ব্যাটারি ব্যর্থ হওয়ার সম্ভাবনাও বাড়িয়ে দেয়। বিএমএস গরম এবং শীতল করার মাধ্যমে ব্যাটারি প্যাকের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

তাপ ব্যবস্থাপনার বাস্তবায়ন সম্পূর্ণরূপে ব্যাটারি প্যাকের আকার এবং ব্যয়, কর্মক্ষমতা লক্ষ্য, BMS ডিজাইন মান এবং পণ্য ইউনিটের উপর নির্ভর করে, যার মধ্যে লক্ষ্য ভৌগলিক এলাকার বিবেচনা অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। হিটারের ধরন নির্বিশেষে, এটি সাধারণত একটি বাহ্যিক AC পাওয়ার উত্স থেকে বা প্রয়োজনের সময় হিটারটি চালানোর জন্য ব্যবহৃত বিকল্প আবাসিক ব্যাটারি থেকে শক্তি আহরণ করা আরও দক্ষ। যাইহোক, যদি বৈদ্যুতিক হিটারের মাঝারি কারেন্ট খরচ হয়, তাহলে মূল ব্যাটারি প্যাক থেকে শক্তি নিজেই গরম করার জন্য সিফোন করা যেতে পারে। যদি একটি গরম জলবাহী সিস্টেম ব্যবহার করা হয়, একটি বৈদ্যুতিক হিটার পাম্প করা কুল্যান্টকে গরম করার জন্য এবং সমগ্র উপাদান জুড়ে বিতরণ করা হয়।

নিঃসন্দেহে, বিএমএস ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের ডিজাইন শিল্পে ব্যাটারি প্যাকে তাপ শক্তি ড্রপ করার কিছু দক্ষতা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, বিএমএসের মধ্যে ক্ষমতা পরিচালনার জন্য নিবেদিত বিভিন্ন পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলি চালু করা যেতে পারে। যদিও সরাসরি গরম করার মতো কার্যকরী নয়, তবুও এটি যাই হোক না কেন ব্যবহার করা যেতে পারে। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি প্যাকগুলির কার্যক্ষমতা হ্রাস করার জন্য শীতলকরণ বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, সম্ভবত একটি প্রদত্ত ব্যাটারি 20 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সর্বোত্তম কাজ করে; যদি প্যাকেজিং তাপমাত্রা 30 ডিগ্রি সেলসিয়াসে বাড়ানো হয়, তবে এর কার্যকারিতা দক্ষতা 20% হ্রাস পেতে পারে। যদি ব্যাটারি প্যাকটি ক্রমাগত চার্জ করা হয় এবং 45 ডিগ্রি সেলসিয়াস (113 ডিগ্রি ফারেনহাইট) তাপমাত্রায় রিচার্জ করা হয়, তাহলে কার্যক্ষমতা 50% পর্যন্ত বেশি হতে পারে। যদি ক্রমাগত অতিরিক্ত উত্তপ্ত পরিবেশের সংস্পর্শে আসে, বিশেষ করে দ্রুত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং চক্রের সময়, ব্যাটারির আয়ুও বার্ধক্য হতে পারে এবং সময়ের আগেই অবনতি হতে পারে। কুলিং সাধারণত দুটি পদ্ধতির মাধ্যমে অর্জন করা হয়, প্যাসিভ বা সক্রিয়, এবং উভয় কৌশল ব্যবহার করা যেতে পারে। প্যাসিভ কুলিং ব্যাটারি ঠান্ডা করার জন্য বায়ুপ্রবাহের গতিবিধির উপর নির্ভর করে। বৈদ্যুতিক যানবাহনের ক্ষেত্রে, এর মানে তারা শুধুমাত্র রাস্তায় গাড়ি চালাচ্ছে। যাইহোক, এটি দেখতে আরও জটিল হতে পারে, কারণ বায়ু প্রবাহকে সর্বাধিক করার জন্য কৌশলগতভাবে স্বয়ংক্রিয়ভাবে বিচ্যুতি বায়ু বাঁধকে সামঞ্জস্য করতে বায়ু বেগ সেন্সরকে একত্রিত করা যেতে পারে। সক্রিয় তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রিত পাখার বাস্তবায়ন কম গতিতে বা গাড়ি থামানোর সময় সহায়ক হতে পারে, কিন্তু এই সবই শুধুমাত্র ব্যাটারি প্যাকটিকে আশেপাশের পরিবেশের মতো একই তাপমাত্রায় রাখার জন্য। আবহাওয়া গরম হলে, এটি প্যাকেজিংয়ের প্রাথমিক তাপমাত্রা বাড়াতে পারে। গরম জলবাহী সক্রিয় কুলিং একটি পরিপূরক সিস্টেম হিসাবে ডিজাইন করা যেতে পারে, সাধারণত একটি নির্দিষ্ট মিশ্রণ অনুপাত সহ ইথিলিন গ্লাইকোল কুল্যান্ট ব্যবহার করে, পাইপ/হোস, বিতরণ ম্যানিফোল্ড, ক্রস ফ্লো হিট এক্সচেঞ্জার (রেডিয়েটার) এবং বৈদ্যুতিক ব্যবহার করে ব্যাটারি প্যাক উপাদানগুলির বিরুদ্ধে কুলিং প্লেটগুলির মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। পাম্প বিএমএস সম্পূর্ণ ব্যাটারি প্যাকের তাপমাত্রা নিরীক্ষণ করে এবং সর্বোত্তম ব্যাটারি কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করতে একটি সংকীর্ণ তাপমাত্রা সীমার মধ্যে সমগ্র ব্যাটারির তাপমাত্রা বজায় রাখতে বিভিন্ন ভালভ খোলে এবং বন্ধ করে।

ক্ষমতা ব্যবস্থাপনা

ব্যাটারি প্যাকের ক্ষমতা সর্বাধিক করা BMS দ্বারা প্রদত্ত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ব্যাটারি কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। এই রক্ষণাবেক্ষণ না করা হলে, ব্যাটারি প্যাক শেষ পর্যন্ত অকেজো হয়ে যেতে পারে। সমস্যার মূল এই যে ব্যাটারি প্যাকগুলির "স্ট্যাকিং" (ব্যাটারি সিরিজ অ্যারে) সম্পূর্ণ সমান নয় এবং মূলত সামান্য ভিন্ন ফুটো বা স্ব-স্রাবের হার রয়েছে৷ লিকেজ নির্মাতার ত্রুটি নয়, বরং ব্যাটারির রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, যদিও এটি পরিসংখ্যানগতভাবে ক্ষুদ্র উত্পাদন প্রক্রিয়া পরিবর্তনের দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে। প্রাথমিকভাবে, ব্যাটারি প্যাকগুলিতে ভালভাবে মিলে যাওয়া ব্যাটারি থাকতে পারে, কিন্তু সময়ের সাথে সাথে, ব্যাটারির মধ্যে মিল আরও কমে যায়, শুধুমাত্র স্ব-স্রাবের কারণেই নয় বরং চার্জ/ডিসচার্জ চক্র, তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং সাধারণ ক্যালেন্ডার বার্ধক্য দ্বারা প্রভাবিত হয়। এটি মাথায় রেখে, পূর্ববর্তী আলোচনার কথা স্মরণ করে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি ভাল কার্য সম্পাদন করে, তবে কঠোর SOA এর বাইরে পরিচালিত হলে এটি বেশ নির্মম হতে পারে। আমরা পূর্বে প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক সুরক্ষা সম্পর্কে শিখেছি, কারণ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি অতিরিক্ত চার্জিংকে ভালভাবে পরিচালনা করতে পারে না। একবার সম্পূর্ণরূপে চার্জ হয়ে গেলে, তারা আরও কারেন্ট গ্রহণ করতে পারে না, যে কোনও অতিরিক্ত শক্তি তাপে রূপান্তরিত হবে এবং ভোল্টেজ দ্রুত বৃদ্ধি পেতে পারে, সম্ভাব্য বিপজ্জনক স্তরে পৌঁছাতে পারে। এটি কোষের জন্য একটি স্বাস্থ্যকর অবস্থা নয়, এবং যদি এটি অব্যাহত থাকে তবে এটি স্থায়ী ক্ষতি এবং অনিরাপদ অপারেটিং অবস্থার কারণ হতে পারে।

ব্যাটারি অ্যারেগুলির সিরিজ সংযোগ সমগ্র ব্যাটারি প্যাকের ভোল্টেজ নির্ধারণ করে এবং যেকোন ব্যাটারি প্যাক চার্জ করার চেষ্টা করার সময় সংলগ্ন ব্যাটারির মধ্যে অমিলের কারণে অসুবিধা হতে পারে। চিত্র 3 দেখায় কেন এটি ঘটছে। যদি একজন ব্যক্তির ব্যাটারির সম্পূর্ণ ভারসাম্যপূর্ণ সেট থাকে, তাহলে সবকিছু ঠিক আছে কারণ প্রতিটি ব্যাটারি সমানভাবে চার্জ হবে এবং 40 ভোল্টেজের উপরের থ্রেশহোল্ডে পৌঁছে গেলে চার্জিং কারেন্ট কেটে যেতে পারে। যাইহোক, একটি ভারসাম্যহীন পরিস্থিতিতে, শীর্ষ ব্যাটারি নির্ধারিত সময়ের আগেই তার চার্জিং সীমায় পৌঁছে যাবে এবং অন্যান্য নীচের ব্যাটারিগুলি সম্পূর্ণ ক্ষমতায় চার্জ হওয়ার আগে শাখার চার্জিং কারেন্ট বন্ধ করতে হবে।

এর কাজের নীতি প্রদর্শন করার জন্য, একটি মূল সংজ্ঞা ব্যাখ্যা করা প্রয়োজন। একটি নির্দিষ্ট সময়ে একটি ব্যাটারি বা মডিউলের চার্জের অবস্থা (SOC) সম্পূর্ণরূপে চার্জ করার সময় মোট শক্তির তুলনায় উপলব্ধ শক্তির সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। অতএব, 50% SOC-তে একটি ব্যাটারি মানে এটি 50% চার্জ করা হয়েছে, একটি পাওয়ার মিটারের গুণমানের ফ্যাক্টরের মতো। বিএমএস ক্যাপাসিটি ম্যানেজমেন্ট হল ব্যাটারি প্যাকের প্রতিটি স্ট্যাকের SOC পরিবর্তনের ভারসাম্য বজায় রাখা। যেহেতু SOC একটি সরাসরি পরিমাপযোগ্য পরিমাণ নয়, এটি বিভিন্ন কৌশলের মাধ্যমে অনুমান করা যেতে পারে, এবং ভারসাম্য স্কিম নিজেই সাধারণত দুটি বিভাগে বিভক্ত: প্যাসিভ এবং সক্রিয়। থিমের অনেক বৈচিত্র রয়েছে, প্রতিটির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে। প্রদত্ত ব্যাটারি প্যাক এবং এর প্রয়োগের জন্য কোনটি সবচেয়ে উপযুক্ত তা BMS ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ার সিদ্ধান্ত নেয়। প্যাসিভ ভারসাম্য অর্জন করা সবচেয়ে সহজ এবং ভারসাম্যের সাধারণ ধারণাটি ব্যাখ্যা করতে পারে। প্যাসিভ পদ্ধতিগুলি ব্যাটারি প্যাকের প্রতিটি ব্যাটারিকে দুর্বলতম ব্যাটারির সমান চার্জ করার ক্ষমতা দেয়৷ এটি চার্জিং চক্রের সময় উচ্চ SOC ব্যাটারি থেকে অল্প পরিমাণ শক্তি স্থানান্তর করতে অপেক্ষাকৃত কম কারেন্ট ব্যবহার করে, যাতে সমস্ত ব্যাটারি তাদের সর্বোচ্চ SOC-তে চার্জ করা যায়। চিত্র 4 ব্যাখ্যা করে কিভাবে BMS এটি অর্জন করে। এটি প্রতিটি ব্যাটারি নিরীক্ষণ করে এবং প্রতিটি ব্যাটারির সমান্তরালে ট্রানজিস্টর সুইচ এবং যথাযথ আকারের ডিসচার্জ প্রতিরোধক ব্যবহার করে। যখন BMS সনাক্ত করে যে একটি প্রদত্ত ব্যাটারি তার চার্জিং সীমার কাছাকাছি চলে এসেছে, তখন এটি তার চারপাশে অতিরিক্ত কারেন্টকে টপ-ডাউন পদ্ধতিতে নীচের পরবর্তী ব্যাটারির দিকে পরিচালিত করবে।

ভারসাম্য প্রক্রিয়ার আগে এবং পরে চিত্র 5-এ দেখানো হয়েছে। সংক্ষেপে, BMS ব্যাটারি প্যাকের ব্যাটারি বা মডিউলগুলিকে চার্জিং কারেন্ট দেখতে দেয় যা ব্যাটারি প্যাক কারেন্ট থেকে আলাদা যা ব্যাটারি প্যাকের ভারসাম্য বজায় রাখতে নিম্নলিখিতগুলির মধ্যে একটির মাধ্যমে পদ্ধতি:

সর্বাধিক চার্জযুক্ত ব্যাটারি থেকে চার্জ অপসারণ করা অতিরিক্ত চার্জিং কারেন্টের জন্য হেডরুম সরবরাহ করে যাতে অতিরিক্ত চার্জ হওয়া রোধ করা যায় এবং কম চার্জযুক্ত ব্যাটারিগুলিকে আরও চার্জিং কারেন্ট গ্রহণ করার অনুমতি দেয়

সর্বাধিক চার্জযুক্ত ব্যাটারির চারপাশে কিছু বা প্রায় সমস্ত চার্জিং কারেন্টকে রিপজিশন করা, কম চার্জযুক্ত ব্যাটারিগুলিকে দীর্ঘ সময়ের জন্য চার্জিং কারেন্ট গ্রহণ করার অনুমতি দেয়

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের প্রকার

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম "ব্যাটারির যত্ন নেওয়া" এর প্রধান নির্দেশাবলী অর্জন করতে সহজ থেকে জটিল পর্যন্ত বিভিন্ন প্রযুক্তি গ্রহণ করতে পারে। যাইহোক, এই সিস্টেমগুলি তাদের টপোলজির উপর ভিত্তি করে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে, যা সম্পূর্ণ ব্যাটারি প্যাকের ব্যাটারি বা মডিউলগুলিতে তাদের ইনস্টলেশন এবং অপারেশনের সাথে সম্পর্কিত।

কেন্দ্রীভূত বিএমএস আর্কিটেকচার

ব্যাটারি প্যাক সমাবেশে একটি কেন্দ্রীয় বিএমএস রয়েছে। সমস্ত ব্যাটারি প্যাক সরাসরি কেন্দ্রীয় BMS এর সাথে সংযুক্ত। কেন্দ্রীভূত BMS-এর গঠন চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। কেন্দ্রীভূত BMS-এর কিছু সুবিধা রয়েছে। এটি আরও কমপ্যাক্ট এবং প্রায়শই সবচেয়ে লাভজনক কারণ শুধুমাত্র একটি BMS আছে। যাইহোক, কেন্দ্রীভূত বিএমএসেরও ত্রুটি রয়েছে। সমস্ত ব্যাটারি সরাসরি BMS-এর সাথে সংযুক্ত থাকার কারণে, BMS-এর সমস্ত ব্যাটারি প্যাকগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য অনেকগুলি পোর্টের প্রয়োজন হয়৷ এর মানে হল যে বড় ব্যাটারি প্যাকগুলিতে প্রচুর পরিমাণে তার, তার, সংযোগকারী ইত্যাদি রয়েছে, যা সমস্যা সমাধান এবং রক্ষণাবেক্ষণকে জটিল করে তোলে।

মডুলার বিএমএস টপোলজি

সেন্ট্রালাইজড ইমপ্লিমেন্টেশনের মতোই, BMS কে কয়েকটি পুনরাবৃত্ত মডিউলে বিভক্ত করা হয়েছে, প্রতিটিতে একটি ডেডিকেটেড তারের বান্ডিল রয়েছে এবং ব্যাটারি প্যাকের সংলগ্ন মনোনীত অংশগুলির সাথে সংযুক্ত রয়েছে। চিত্র 7 দেখুন। কিছু ক্ষেত্রে, এই BMS সাবমডিউলগুলি প্রধান BMS মডিউলের তত্ত্বাবধানে থাকতে পারে, যার কাজ হল সাবমডিউলগুলির অবস্থা পর্যবেক্ষণ করা এবং পেরিফেরাল ডিভাইসগুলির সাথে যোগাযোগ করা। বারবার মডুলারাইজেশনের কারণে, সমস্যা সমাধান এবং রক্ষণাবেক্ষণ সহজ, এবং এটি বড় ব্যাটারি প্যাকগুলিতে প্রসারিত করাও সহজ। অসুবিধা হল সামগ্রিক খরচ সামান্য বেশি, এবং অ্যাপ্লিকেশনের উপর নির্ভর করে সদৃশ অব্যবহৃত বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে।

প্রাথমিক/মাধ্যমিক বিএমএস

যাইহোক, ধারণাগতভাবে মডুলার টপোলজির মতো, এই ক্ষেত্রে, স্লেভ ডিভাইসগুলি শুধুমাত্র পরিমাপের তথ্য রিলে করার মধ্যেই সীমাবদ্ধ, যখন মাস্টার ডিভাইসগুলি গণনা এবং নিয়ন্ত্রণের পাশাপাশি বাহ্যিক যোগাযোগের জন্য নিবেদিত। অতএব, যদিও মডুলার ধরনের অনুরূপ, খরচ কম হতে পারে কারণ ডিভাইসের কার্যকারিতা প্রায়শই সহজ, ওভারহেড কম হতে পারে, এবং কম অব্যবহৃত বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে।

বিএমএস আর্কিটেকচার বিতরণ করা হয়েছে

অন্যান্য টপোলজির বিপরীতে, অন্যান্য টপোলজিতে, ইলেকট্রনিক হার্ডওয়্যার এবং সফ্টওয়্যারগুলি মডিউলগুলিতে আবদ্ধ থাকে, যা তারের জোতাগুলির মাধ্যমে ব্যাটারির সাথে সংযুক্ত থাকে। ডিস্ট্রিবিউটেড বিএমএস সমস্ত ইলেকট্রনিক হার্ডওয়্যারকে সরাসরি পর্যবেক্ষণ করা ব্যাটারি বা মডিউলে রাখা একটি কন্ট্রোল বোর্ডে একীভূত করে। এটি সংলগ্ন BMS মডিউলগুলির মধ্যে কয়েকটি সেন্সর তারের এবং যোগাযোগের তারের বিস্তৃত তারের কমিয়ে দেয়। অতএব, প্রতিটি বিএমএস আরও স্বাধীন এবং প্রয়োজন অনুসারে গণনা এবং যোগাযোগ পরিচালনা করে। যাইহোক, এই সুস্পষ্ট সরলতা সত্ত্বেও, এই সমন্বিত ফর্মটি সমস্যা সমাধান এবং রক্ষণাবেক্ষণকে একটি সম্ভাব্য সমস্যা করে তোলে কারণ এটি শিল্ডেড মডিউল উপাদানগুলির গভীরে অবস্থিত। পুরো ব্যাটারি প্যাক স্ট্রাকচারে বেশি BMS থাকায় খরচ প্রায়ই বেশি হয়।

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের গুরুত্ব

BMS-এ, কার্যকরী নিরাপত্তা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ। চার্জিং এবং ডিসচার্জিং অপারেশনের সময় তত্ত্বাবধান ও নিয়ন্ত্রণের অধীনে যেকোন ব্যাটারি বা মডিউলের ভোল্টেজ, কারেন্ট এবং তাপমাত্রাকে নির্দিষ্ট SOA সীমা অতিক্রম করা প্রতিরোধ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যদি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য সীমা অতিক্রম করা হয়, তবে শুধুমাত্র সম্ভাব্য ব্যয়বহুল ব্যাটারি প্যাকগুলিই প্রভাবিত হবে না, তবে বিপজ্জনক তাপীয় পলাতক পরিস্থিতিও হতে পারে। উপরন্তু, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি রক্ষা করতে এবং কার্যকরী নিরাপত্তা নিশ্চিত করার জন্য, নিম্ন ভোল্টেজ থ্রেশহোল্ড সীমার কঠোর পর্যবেক্ষণও প্রয়োজন। যদি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলিকে এই কম ভোল্টেজ অবস্থায় রাখা হয়, তামা ডেনড্রাইটগুলি অবশেষে অ্যানোডে বৃদ্ধি পেতে পারে, যা স্ব-স্রাবের হার বৃদ্ধি এবং সম্ভাব্য নিরাপত্তা সমস্যাগুলির দিকে পরিচালিত করতে পারে। লিথিয়াম-আয়ন পাওয়ার সিস্টেমে উচ্চ শক্তির ঘনত্বের খরচ হল যে ব্যাটারি পরিচালনার ত্রুটির জন্য প্রায় কোনও জায়গা নেই। BMS এবং লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির উন্নতির জন্য ধন্যবাদ, এটি বর্তমানে উপলব্ধ সবচেয়ে সফল এবং নিরাপদ ব্যাটারি রাসায়নিকগুলির মধ্যে একটি।

ব্যাটারি প্যাকের পারফরম্যান্স হল BMS-এর দ্বিতীয় গুরুত্বপূর্ণ ফাংশন, যা বৈদ্যুতিক এবং তাপ ব্যবস্থাপনা জড়িত। সামগ্রিক ব্যাটারির ক্ষমতা বৈদ্যুতিকভাবে অপ্টিমাইজ করার জন্য, ব্যাটারি প্যাকের সমস্ত ব্যাটারিগুলিকে ভারসাম্যপূর্ণ করতে হবে, যার অর্থ হল সমগ্র উপাদানের সংলগ্ন ব্যাটারির SOC মোটামুটি সমান। এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি শুধুমাত্র সর্বোত্তম ব্যাটারির ক্ষমতা অর্জন করে না, বরং ব্যাপক অবক্ষয় রোধ করতে এবং দুর্বল ব্যাটারিগুলিকে অতিরিক্ত চার্জ করার জন্য সম্ভাব্য হটস্পট কমাতে সাহায্য করে। লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি কম ভোল্টেজ সীমার নিচে ডিসচার্জ করা এড়িয়ে চলা উচিত, কারণ এটি মেমরির প্রভাব এবং উল্লেখযোগ্য ক্ষমতা হ্রাস হতে পারে। বৈদ্যুতিক রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলি তাপমাত্রার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল, এবং ব্যাটারিগুলিও এর ব্যতিক্রম নয়। যখন পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা কমে যায়, তখন ক্ষমতা এবং উপলব্ধ ব্যাটারি শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে। অতএব, বিএমএস তরল কুলিং সিস্টেমে অবস্থিত বহিরাগত অনলাইন হিটারগুলিকে সংযুক্ত করতে পারে যেমন বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি প্যাক, অথবা হেলিকপ্টার বা অন্যান্য বিমানে ব্যাটারি প্যাকের মডিউলগুলির অধীনে ইনস্টল করা আবাসিক হিটিং প্লেটগুলি চালু করতে পারে৷ উপরন্তু, যেহেতু কম-তাপমাত্রার লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি চার্জ করা ব্যাটারির আয়ুষ্কাল কার্যক্ষমতার জন্য অনুকূল নয়, তাই প্রথমে ব্যাটারির তাপমাত্রা সম্পূর্ণভাবে বৃদ্ধি করা গুরুত্বপূর্ণ। বেশিরভাগ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি 5 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের নিচে দ্রুত চার্জ করা যায় না এবং 0 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে চার্জ করা উচিত নয়। সাধারণ অপারেশনাল ব্যবহারের সময় সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য, বিএমএস তাপ ব্যবস্থাপনা সাধারণত নিশ্চিত করে যে ব্যাটারি এর মধ্যে কাজ করে একটি সংকীর্ণ গোল্ডিলক্স অপারেটিং এলাকা (যেমন 30-35 ডিগ্রি সে.)। এটি কর্মক্ষমতা রক্ষা করতে পারে, আয়ু বাড়াতে পারে এবং স্বাস্থ্যকর এবং নির্ভরযোগ্য ব্যাটারি প্যাক তৈরি করতে পারে।

ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের সুবিধা

একটি সম্পূর্ণ ব্যাটারি শক্তি স্টোরেজ সিস্টেম, যা সাধারণত BESS নামে পরিচিত, প্রয়োগের উপর নির্ভর করে কয়েক ডজন, শত বা এমনকি হাজার হাজার লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি থেকে কৌশলগতভাবে একত্রিত করা যেতে পারে। এই সিস্টেমগুলির রেট করা ভোল্টেজ 100V-এর কম হতে পারে, কিন্তু 800V পর্যন্ত পৌঁছতে পারে, একটি ব্যাটারি প্যাক পাওয়ার সাপ্লাই বর্তমান পরিসীমা 300A বা তার বেশি। উচ্চ-ভোল্টেজ ব্যাটারি প্যাকগুলির কোনও দুর্বল ব্যবস্থাপনা বিপর্যয়কর বিপর্যয়ের দিকে নিয়ে যেতে পারে যা জীবনকে বিপন্ন করে। অতএব, নিরাপদ অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য BMS অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। বিএমএস এর সুবিধাগুলি নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে।

কার্যকরী নিরাপত্তা.এটা বলার অপেক্ষা রাখে না যে বড় আকারের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি প্যাকগুলির জন্য, এটি বিশেষভাবে সতর্ক এবং প্রয়োজনীয়। কিন্তু সুপরিচিত, এমনকি ল্যাপটপে ব্যবহৃত ছোট ফর্ম্যাটগুলি আগুন ধরতে পারে এবং উল্লেখযোগ্য ক্ষতি করতে পারে। লিথিয়াম-আয়ন পাওয়ার সিস্টেম ধারণকারী পণ্য ব্যবহারকারীদের ব্যক্তিগত নিরাপত্তা ব্যাটারি ব্যবস্থাপনা ত্রুটির জন্য সামান্য জায়গা ছেড়ে দেয়।

জীবনকাল এবং নির্ভরযোগ্যতা।ব্যাটারি প্যাক সুরক্ষা ব্যবস্থাপনা, বৈদ্যুতিক এবং তাপীয়, নিশ্চিত করে যে সমস্ত ব্যাটারি ঘোষিত SOA প্রয়োজনীয়তার মধ্যে ব্যবহার করা হয়। এই সূক্ষ্ম তত্ত্বাবধান ব্যাটারির নিরাপদ ব্যবহার এবং দ্রুত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং চক্র নিশ্চিত করে এবং অনিবার্যভাবে একটি স্থিতিশীল সিস্টেম তৈরি করে যা বছরের পর বছর নির্ভরযোগ্য পরিষেবা প্রদান করতে পারে।

কর্মক্ষমতা এবং সুযোগ।BMS ব্যাটারি প্যাক ক্যাপাসিটি ম্যানেজমেন্ট, যা ব্যাটারি প্যাক উপাদানে সংলগ্ন ব্যাটারির SOC ভারসাম্য রাখতে ইন্টার ব্যাটারি ব্যালেন্সিং ব্যবহার করে, সর্বোত্তম ব্যাটারি ক্ষমতার জন্য অনুমতি দেয়। স্ব-স্রাব, চার্জ/ডিসচার্জ চক্র, তাপমাত্রার প্রভাব এবং সাধারণ বার্ধক্যের পরিবর্তনগুলি বিবেচনা করার জন্য এই BMS ফাংশনটি ছাড়া, ব্যাটারি প্যাক শেষ পর্যন্ত অকেজো হয়ে যেতে পারে।

রোগ নির্ণয়, তথ্য সংগ্রহ এবং বাহ্যিক যোগাযোগ।তত্ত্বাবধানের কাজটি সমস্ত ব্যাটারি কোষের অবিচ্ছিন্ন পর্যবেক্ষণ অন্তর্ভুক্ত করে, যেখানে ডেটা রেকর্ডিং নিজেই রোগ নির্ণয়ের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে সাধারণত উপাদানের সমস্ত ব্যাটারির SOC পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য গণনামূলক কাজের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই তথ্যটি অ্যালগরিদমের ভারসাম্যের জন্য ব্যবহার করা হয়, তবে উপলব্ধ আবাসিক শক্তি নির্দেশ করতে, বর্তমান ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে প্রত্যাশিত পরিসর বা পরিসর/জীবনকাল অনুমান করতে এবং ব্যাটারি প্যাকের স্বাস্থ্যের অবস্থা প্রদান করতে বাহ্যিক ডিভাইস এবং প্রদর্শনের সাথে ভাগ করা যেতে পারে।

খরচ এবং ওয়ারেন্টি কমান.BESS-এ BMS-এর প্রবর্তন খরচ বাড়ায়, এবং ব্যাটারি প্যাক ব্যয়বহুল এবং সম্ভাব্য বিপজ্জনক। সিস্টেম যত জটিল, নিরাপত্তার প্রয়োজনীয়তা তত বেশি, তাই আরও BMS তত্ত্বাবধানের প্রয়োজন। যাইহোক, কার্যকরী নিরাপত্তা, জীবনকাল এবং নির্ভরযোগ্যতা, কর্মক্ষমতা এবং সুযোগ, রোগ নির্ণয় ইত্যাদির পরিপ্রেক্ষিতে BMS এর সুরক্ষা এবং প্রতিরোধমূলক রক্ষণাবেক্ষণ নিশ্চিত করে যে এটি ওয়ারেন্টি সংক্রান্ত খরচ সহ সামগ্রিক খরচ কমিয়ে দেবে।

উপসংহার

সিমুলেশন হল BMS ডিজাইনের একটি মূল্যবান সহযোগী, বিশেষ করে যখন হার্ডওয়্যার ডেভেলপমেন্ট, প্রোটোটাইপিং এবং টেস্টিং এর ক্ষেত্রে ডিজাইন চ্যালেঞ্জগুলি অন্বেষণ এবং সমাধান করতে প্রয়োগ করা হয়। একটি সঠিক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি মডেলের সাথে, BMS আর্কিটেকচারের সিমুলেশন মডেল ভার্চুয়াল প্রোটোটাইপের জন্য একটি এক্সিকিউটেবল স্পেসিফিকেশন হিসাবে স্বীকৃত। উপরন্তু, সিমুলেশন বিভিন্ন ব্যাটারি এবং পরিবেশগত অপারেটিং পরিস্থিতির জন্য BMS মনিটরিং ফাংশনগুলির রূপগুলির ব্যথাহীন তদন্তের অনুমতি দেয়। প্রকৃত হার্ডওয়্যার প্রোটোটাইপগুলিতে বাস্তবায়নের আগে কার্যকারিতা এবং কার্যকরী নিরাপত্তা উন্নতির বৈধতা প্রদানের জন্য বাস্তবায়নের সমস্যাগুলি প্রাথমিকভাবে চিহ্নিত এবং তদন্ত করা যেতে পারে। এটি বিকাশের সময় হ্রাস করে এবং প্রথম হার্ডওয়্যার প্রোটোটাইপটি শক্তিশালী কিনা তা নিশ্চিত করতে সহায়তা করে। উপরন্তু, এমবেডেড সিস্টেম অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পরিচালিত হলে, সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতি সহ BMS এবং ব্যাটারি প্যাকগুলিতে অনেক প্রমাণীকরণ পরীক্ষা করা যেতে পারে।