লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাকগুলো রক্ষণাবেক্ষণহীন ইঞ্জিনের মতো;বিএমএসব্যালান্সিং ফাংশন ছাড়া এটি কেবল একটি ডেটা সংগ্রাহক এবং একে ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম হিসেবে বিবেচনা করা যায় না। অ্যাক্টিভ এবং প্যাসিভ উভয় ব্যালান্সিংয়ের লক্ষ্য হলো একটি ব্যাটারি প্যাকের অভ্যন্তরীণ অসঙ্গতি দূর করা, কিন্তু এদের বাস্তবায়নের মূলনীতিগুলো মৌলিকভাবে ভিন্ন।
স্পষ্টতার জন্য, এই নিবন্ধে বিএমএস (BMS) দ্বারা অ্যালগরিদমের মাধ্যমে শুরু হওয়া ব্যালান্সিংকে অ্যাক্টিভ ব্যালান্সিং এবং রেজিস্টর ব্যবহার করে শক্তি ক্ষয়কারী ব্যালান্সিংকে প্যাসিভ ব্যালান্সিং হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে। অ্যাক্টিভ ব্যালান্সিং-এ শক্তি স্থানান্তর ঘটে, অপরদিকে প্যাসিভ ব্যালান্সিং-এ শক্তি ক্ষয় হয়।
ব্যাটারি প্যাক ডিজাইনের মৌলিক নীতিমালা
- প্রথম সেলটি সম্পূর্ণ চার্জ হয়ে গেলে চার্জিং অবশ্যই বন্ধ করতে হবে।
- প্রথম কোষটি নিঃশেষ হয়ে গেলে নিঃসরণ অবশ্যই বন্ধ করতে হবে।
- শক্তিশালী কোষের তুলনায় দুর্বল কোষ দ্রুত বুড়িয়ে যায়।
- সবচেয়ে দুর্বল চার্জযুক্ত সেলটি শেষ পর্যন্ত ব্যাটারি প্যাকটিকে সীমাবদ্ধ করবে।'এর ব্যবহারযোগ্য ক্ষমতা (দুর্বলতম দিক)।
- ব্যাটারি প্যাকের অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রার তারতম্য উচ্চ গড় তাপমাত্রায় পরিচালিত সেলগুলোকে দুর্বল করে তোলে।
- ভারসাম্য না থাকলে, প্রতিটি চার্জ ও ডিসচার্জ চক্রের সাথে দুর্বলতম এবং শক্তিশালীতম সেলগুলোর মধ্যে ভোল্টেজের পার্থক্য বাড়তে থাকে। এক পর্যায়ে, একটি সেল সর্বোচ্চ ভোল্টেজের কাছাকাছি চলে আসে এবং অন্যটি সর্বনিম্ন ভোল্টেজের কাছাকাছি পৌঁছায়, যা প্যাকটির চার্জ ও ডিসচার্জ ক্ষমতাকে বাধাগ্রস্ত করে।
সময়ের সাথে সাথে সেলগুলোর মধ্যে অসামঞ্জস্য এবং স্থাপনের সময়কার তাপমাত্রার ভিন্নতার কারণে সেল ব্যালান্সিং অপরিহার্য।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে প্রধানত দুই ধরনের অমিল দেখা যায়: চার্জিং অমিল এবং ক্যাপাসিটি অমিল। চার্জিং অমিল ঘটে যখন একই ক্যাপাসিটির সেলগুলোর চার্জ ধীরে ধীরে ভিন্ন হতে থাকে। ক্যাপাসিটি অমিল ঘটে যখন ভিন্ন প্রাথমিক ক্যাপাসিটির সেল একসাথে ব্যবহার করা হয়। যদিও সেলগুলো প্রায় একই সময়ে এবং একই ধরনের উৎপাদন প্রক্রিয়ায় তৈরি হলে সাধারণত ভালোভাবে মিলে যায়, তবুও অজানা উৎস থেকে আসা সেল বা উৎপাদনগত উল্লেখযোগ্য পার্থক্যের কারণে অমিল দেখা দিতে পারে।
সক্রিয় ভারসাম্য বনাম নিষ্ক্রিয় ভারসাম্য
১. উদ্দেশ্য
ব্যাটারি প্যাক অনেকগুলো সিরিজে সংযুক্ত সেল নিয়ে গঠিত, যেগুলো হুবহু একই রকম হওয়ার সম্ভাবনা কম। ব্যালান্সিং নিশ্চিত করে যে সেলের ভোল্টেজের তারতম্য প্রত্যাশিত সীমার মধ্যে থাকে, যা সামগ্রিক ব্যবহারযোগ্যতা ও নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা বজায় রাখে এবং এর ফলে ক্ষতি প্রতিরোধ করে ও ব্যাটারির আয়ু বাড়ায়।
২. নকশার তুলনা
- প্যাসিভ ব্যালান্সিং: এই পদ্ধতিতে সাধারণত রেজিস্টর ব্যবহার করে উচ্চ ভোল্টেজের সেলগুলোকে ডিসচার্জ করা হয়, যা অতিরিক্ত শক্তিকে তাপে রূপান্তরিত করে। এই পদ্ধতি অন্যান্য সেলের চার্জ হওয়ার সময় বাড়িয়ে দেয়, কিন্তু এর কার্যকারিতা কম।
- অ্যাক্টিভ ব্যালান্সিং: এটি একটি জটিল কৌশল যা চার্জ এবং ডিসচার্জ চক্রের সময় সেলের মধ্যে চার্জ পুনর্বন্টন করে, ফলে চার্জিং সময় কমে এবং ডিসচার্জের সময়কাল বাড়ে। এটি সাধারণত ডিসচার্জের সময় বটম ব্যালান্সিং কৌশল এবং চার্জিংয়ের সময় টপ ব্যালান্সিং কৌশল ব্যবহার করে।
- সুবিধা ও অসুবিধার তুলনা: প্যাসিভ ব্যালান্সিং সহজ ও সস্তা হলেও কম কার্যকর, কারণ এটি তাপ হিসেবে শক্তি অপচয় করে এবং এর ব্যালান্সিং প্রভাব ধীর। অ্যাক্টিভ ব্যালান্সিং আরও বেশি কার্যকর, যা সেলগুলোর মধ্যে শক্তি স্থানান্তর করে। এর ফলে সামগ্রিক ব্যবহারের দক্ষতা বাড়ে এবং আরও দ্রুত ভারসাম্য অর্জন করা যায়। তবে, এতে জটিল কাঠামো এবং উচ্চ খরচ জড়িত থাকে, এবং এই সিস্টেমগুলোকে বিশেষায়িত আইসি-তে একীভূত করার ক্ষেত্রেও চ্যালেঞ্জ রয়েছে।
উপসংহার
বিএমএস (BMS)-এর ধারণাটি প্রাথমিকভাবে বিদেশে বিকশিত হয়েছিল, এবং প্রথমদিকের আইসি (IC) ডিজাইনগুলো ভোল্টেজ ও তাপমাত্রা শনাক্তকরণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছিল। পরবর্তীতে ব্যালান্সিং-এর ধারণাটি চালু করা হয়, যা প্রাথমিকভাবে আইসি-র সাথে সমন্বিত রেজিস্ট্যান্স ডিসচার্জ পদ্ধতি ব্যবহার করে করা হতো। এই পদ্ধতিটি এখন ব্যাপকভাবে প্রচলিত, এবং টিআই (TI), ম্যাক্সিম (MAXIM), ও লিনিয়ার (LINEAR)-এর মতো কোম্পানিগুলো এই ধরনের চিপ তৈরি করছে, যার মধ্যে কিছু কোম্পানি চিপের মধ্যেই সুইচ ড্রাইভার সমন্বিত করে।
প্যাসিভ ব্যালান্সিং-এর নীতি ও ডায়াগ্রাম অনুযায়ী, একটি ব্যাটারি প্যাককে যদি একটি ব্যারেলের সাথে তুলনা করা হয়, তবে এর সেলগুলো হলো ব্যারেলের তক্তাগুলোর মতো। বেশি শক্তি সম্পন্ন সেলগুলো হলো লম্বা তক্তা, এবং কম শক্তি সম্পন্ন সেলগুলো হলো ছোট তক্তা। প্যাসিভ ব্যালান্সিং শুধুমাত্র লম্বা তক্তাগুলোকে "ছোট" করে, যার ফলে শক্তির অপচয় হয় এবং অদক্ষতা দেখা দেয়। এই পদ্ধতির কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে, যার মধ্যে অন্যতম হলো উচ্চ ধারণক্ষমতার প্যাকগুলোতে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে তাপের অপচয় এবং ব্যালান্সিং-এর ধীর প্রভাব।
এর বিপরীতে, অ্যাক্টিভ ব্যালান্সিং উচ্চ-শক্তি সম্পন্ন সেল থেকে নিম্ন-শক্তি সম্পন্ন সেলে শক্তি স্থানান্তর করে "খালি জায়গাগুলো পূরণ করে", যার ফলে উচ্চতর দক্ষতা এবং দ্রুততর ভারসাম্য অর্জন সম্ভব হয়। তবে, এটি জটিলতা এবং খরচের সমস্যা তৈরি করে, এবং সুইচ ম্যাট্রিক্স ডিজাইন ও ড্রাইভ নিয়ন্ত্রণে চ্যালেঞ্জ সৃষ্টি করে।
সুবিধা-অসুবিধা বিবেচনা করে, ভালো সামঞ্জস্যযুক্ত সেলগুলোর জন্য প্যাসিভ ব্যালান্সিং উপযুক্ত হতে পারে, অপরদিকে অধিক অসামঞ্জস্যযুক্ত সেলগুলোর জন্য অ্যাক্টিভ ব্যালান্সিং বেশি শ্রেয়।
পোস্ট করার সময়: ২৭-আগস্ট-২০২৪
