செல் சமநிலை நுட்பங்கள் மற்றும் அவற்றை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது

ஒரு பெயரளவு லித்தியம் செல் சுமார் 4.2V க்கு மட்டுமே மதிப்பிடப்படுகிறது, ஆனால் அதன் பயன்பாடுகளான EV, போர்ட்டபிள் எலக்ட்ரானிக்ஸ், மடிக்கணினிகள், பவர் பேங்க்ஸ் போன்றவற்றில் அதன் பெயரளவு மின்னழுத்தத்தை விட அதிக மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது. வடிவமைப்பாளர்கள் தொடரில் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட கலங்களை ஒன்றிணைத்து அதிக மின்னழுத்த மதிப்புகளைக் கொண்ட பேட்டரி தொகுப்பை உருவாக்குவதற்கான காரணம் இதுதான். எங்கள் முந்தைய எலக்ட்ரிக் வாகன பேட்டரி கட்டுரையிலிருந்து நாம் அறிந்தபடி, பேட்டரிகள் வரிசையில் இணைக்கப்படும்போது மின்னழுத்த மதிப்பு சேர்க்கப்படும். எடுத்துக்காட்டாக, 4.2V இன் நான்கு லித்தியம் செல்கள் தொடரில் இணைக்கப்படும்போது, இதன் விளைவாக வரும் பேட்டரி பேக்கின் பயனுள்ள வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் 16.8V ஆக இருக்கும்.

ஆனால் பல கலங்களை தொடரில் இணைப்பது பல குதிரைகளை ஒரு தேருக்கு ஏற்றுவது போன்றது என்று நீங்கள் கற்பனை செய்யலாம். அனைத்து குதிரைகளும் ஒரே வேகத்தில் ஓடினால் மட்டுமே தேர் அதிகபட்ச செயல்திறனுடன் இயக்கப்படும். நான்கு குதிரைகளில், ஒரு குதிரை மெதுவாக ஓடினால், மற்ற மூன்று குதிரைகளும் வேகத்தைக் குறைக்க வேண்டும், இதனால் செயல்திறனைக் குறைக்கும், மேலும் ஒரு குதிரை வேகமாக ஓடினால், மற்ற மூன்று குதிரைகளின் சுமைகளை இழுப்பதன் மூலம் அது தன்னைத் தானே காயப்படுத்தும். இதேபோல், நான்கு கலங்கள் தொடரில் இணைக்கப்படும்போது, நான்கு கலங்களின் மின்னழுத்த மதிப்புகள் அதிகபட்ச செயல்திறனுடன் பேட்டரி பேக்கைப் பெற சமமாக இருக்க வேண்டும். அனைத்து செல் மின்னழுத்தங்களையும் சமமாக பராமரிக்கும் முறை செல் சமநிலை என அழைக்கப்படுகிறது. இந்த கட்டுரையில் நாம் செல் சமநிலை பற்றி மேலும் அறிந்து கொள்வோம், மேலும் அவற்றை வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் மட்டத்தில் எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பது பற்றியும் சுருக்கமாக அறிந்து கொள்வோம்.

நமக்கு ஏன் செல் சமநிலை தேவை?

செல் சமநிலை என்பது ஒரு நுட்பமாகும், இதில் பேட்டரி பேக்கை உருவாக்க தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ள ஒவ்வொரு கலத்தின் மின்னழுத்த அளவுகளும் பேட்டரி பேக்கின் அதிகபட்ச செயல்திறனை அடைய சமமாக பராமரிக்கப்படுகிறது. பேட்டரி பேக்கை உருவாக்க வெவ்வேறு செல்கள் ஒன்றிணைக்கப்படும் போது அவை ஒரே வேதியியல் மற்றும் மின்னழுத்த மதிப்பைக் கொண்டவை என்பதை எப்போதும் உறுதிசெய்கிறது. ஆனால் பேக் நிறுவப்பட்டதும், தனிப்பட்ட கலங்களின் மின்னழுத்த மதிப்புகளை சார்ஜ் செய்வதற்கும் வெளியேற்றுவதற்கும் உட்படுத்தப்பட்ட சில காரணங்களால் மாறுபடும், பின்னர் நாம் விவாதிப்போம். மின்னழுத்த அளவுகளில் இந்த மாறுபாடு செல் சமநிலையை ஏற்படுத்துகிறது, இது பின்வரும் சிக்கல்களில் ஒன்றிற்கு வழிவகுக்கும்

வெப்ப ரன்வே

நடக்கக்கூடிய மிக மோசமான விஷயம் வெப்ப ரன்வே ஆகும். எங்களுக்குத் தெரிந்தபடி, லித்தியம் செல்கள் அதிக கட்டணம் வசூலிப்பதற்கும் வெளியேற்றப்படுவதற்கும் மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை. நான்கு கலங்களின் தொகுப்பில், ஒரு கலமானது 3.5 வி ஆகவும், மற்றொன்று 3.2 வி ஆகவும் இருந்தால், அவை அனைத்து கலங்களையும் தொடர்ச்சியாக சார்ஜ் செய்யும், மேலும் அவை 3.5 வி கலத்தை பரிந்துரைக்கப்பட்ட மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாக சார்ஜ் செய்யும் கட்டணம் வசூலிக்க வேண்டும்.

செல் சிதைவு

ஒரு லித்தியம் கலத்தை அதன் பரிந்துரைக்கப்பட்ட மதிப்பிற்கு சற்று அதிகமாக சார்ஜ் செய்யும்போது, கலத்தின் செயல்திறன் மற்றும் வாழ்க்கைச் சுழற்சி குறைகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, மின்னழுத்தத்தை 4.2V முதல் 4.25V வரை சார்ஜ் செய்வதில் சிறிது அதிகரிப்பு பேட்டரியை வேகமாக 30% குறைக்கும். எனவே செல் சமநிலை துல்லியமாக இல்லாவிட்டால், சற்று அதிக கட்டணம் வசூலிப்பது கூட பேட்டரி ஆயுட்காலம் குறைக்கும்.

பேக்கின் முழுமையற்ற கட்டணம்

ஒரு தொகுப்பில் உள்ள பேட்டரிகள் பழையதாகும்போது சில செல்கள் அதன் அண்டை செல்களை விட பலவீனமாக இருக்கலாம். இந்த வார செல்கள் ஒரு பெரிய ஆரோக்கியமான கலத்தை விட வேகமாக சார்ஜ் செய்து வெளியேற்றும் என்பதால் அவை பெரும் சிக்கலாக இருக்கும். தொடர் கலங்களுடன் பேட்டரி பேக்கை சார்ஜ் செய்யும் போது, ஒரு செல் அதிகபட்ச மின்னழுத்தத்தை அடைந்தாலும் சார்ஜிங் செயல்முறை நிறுத்தப்பட வேண்டும். இந்த வழியில் ஒரு பேட்டரி தொகுப்பில் உள்ள இரண்டு கலங்கள் வாரத்தைப் பெற்றால் அவை வேகமாக சார்ஜர் ஆகிவிடும், இதனால் மீதமுள்ள கலங்கள் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி அதிகபட்சமாக வசூலிக்கப்படாது.

பேக் ஆற்றலின் முழுமையற்ற பயன்பாடு

இதேபோல், பேட்டரி பேக் வெளியேற்றப்படும்போது, பலவீனமான செல்கள் ஆரோக்கியமான கலத்தை விட வேகமாக வெளியேறும், மேலும் அவை மற்ற கலங்களை விட குறைந்தபட்ச மின்னழுத்தத்தை வேகமாக எட்டும். எங்கள் பி.எம்.எஸ் கட்டுரையில் நாம் கற்றுக்கொண்டது போல, ஒரு செல் குறைந்தபட்ச மின்னழுத்தத்தை அடைந்தாலும் பேக் சுமைகளிலிருந்து துண்டிக்கப்படும். இது கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி பேக் ஆற்றலின் பயன்படுத்தப்படாத திறனுக்கு வழிவகுக்கிறது.

மேலே உள்ள சாத்தியமான அனைத்து குறைபாடுகளையும் கருத்தில் கொண்டு, பேட்டரி பேக்கை அதன் அதிகபட்ச செயல்திறனுக்கு பயன்படுத்த செல் சமநிலை கட்டாயமாக இருக்கும் என்று நாம் முடிவு செய்யலாம். ஆரம்ப செலவு மிகவும் குறைவாக இருக்க வேண்டிய சில பயன்பாடுகள் இன்னும் உள்ளன மற்றும் அந்த பயன்பாடுகளில் பேட்டரி மாற்றுவது ஒரு சிக்கலாக இல்லை செல் சமநிலை தவிர்க்கப்படலாம். ஆனால் மின்சார வாகனங்கள் உள்ளிட்ட பெரும்பாலான பயன்பாடுகளில், பேட்டரி பேக்கிலிருந்து அதிகபட்ச சாற்றைப் பெற செல் சமநிலை கட்டாயமாகும்.

பேட்டரி பொதிகளில் செல் சமநிலையின்மைக்கு என்ன காரணம்?

பேட்டரி தொகுப்பில் அனைத்து கலங்களையும் சமநிலையில் வைத்திருப்பது ஏன் முக்கியம் என்பதை இப்போது அறிவோம். ஆனால் சிக்கலைச் சரியாகச் சரிசெய்ய, செல்கள் ஏன் முதல் கையில் சமநிலையற்றவை என்பதை நாம் அறிந்து கொள்ள வேண்டும். செல்களை வரிசையில் வைப்பதன் மூலம் ஒரு பேட்டரி பேக் உருவாகும்போது முன்பு கூறியது போல, அனைத்து கலங்களும் ஒரே மின்னழுத்த மட்டத்தில் இருப்பதை உறுதிசெய்கிறது. எனவே புதிய பேட்டரி பேக்கில் எப்போதும் சீரான செல்கள் இருக்கும். ஆனால் பேக் பயன்பாட்டுக்கு வரும்போது பின்வரும் காரணங்களால் செல்கள் சமநிலையற்றவை.

SOC ஏற்றத்தாழ்வு

ஒரு கலத்தின் SOC ஐ அளவிடுவது சிக்கலானது; எனவே ஒரு பேட்டரியில் தனிப்பட்ட கலங்களின் SOC ஐ அளவிடுவது மிகவும் சிக்கலானது. ஒரு சிறந்த செல் சமநிலை நுட்பம் ஒரே மின்னழுத்த (OCV) நிலைகளுக்கு பதிலாக அதே SOC இன் கலங்களுடன் பொருந்த வேண்டும். ஆனால் இது நடைமுறையில் சாத்தியமில்லாததால், ஒரு பேக் தயாரிக்கும் போது மின்னழுத்த சொற்களில் மட்டுமே செல்கள் பொருந்தாது, SOC இன் மாறுபாடு சரியான நேரத்தில் OCV இல் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும்.

உள் எதிர்ப்பு மாறுபாடு

ஒரே உள் எதிர்ப்பின் (ஐஆர்) செல்களைக் கண்டுபிடிப்பது மிகவும் கடினம், மேலும் பேட்டரி வயது ஆக செல்லின் ஐஆரும் மாறும், இதனால் பேட்டரி பேக்கில் எல்லா கலங்களுக்கும் ஒரே ஐஆர் இருக்காது. நாம் அறிந்தபடி, கலத்தின் உள் மின்மறுப்புக்கு ஐஆர் பங்களிக்கிறது, இது ஒரு கலமாக இருந்தாலும் தற்போதைய பாய்ச்சலை தீர்மானிக்கிறது. ஐஆர் செல் வழியாக மின்னோட்டம் மாறுபடுவதால், அதன் மின்னழுத்தமும் மாறுபடும்.

வெப்ப நிலை

கலத்தின் சார்ஜிங் மற்றும் வெளியேற்றும் திறன் அதைச் சுற்றியுள்ள வெப்பநிலையையும் பொறுத்தது. ஈ.வி.க்கள் அல்லது சூரிய அணிகளைப் போன்ற ஒரு பெரிய பேட்டரி பேக்கில், செல்கள் ஒரு கழிவுப் பகுதிகளில் விநியோகிக்கப்படுகின்றன, மேலும் பேக்கிற்குள் வெப்பநிலை வேறுபாடு இருக்கக்கூடும், இதனால் ஒரு கலமானது சார்ஜ் செய்யப்படும் அல்லது மீதமுள்ள செல்களை விட வேகமாக வெளியேறும்.

செயல்பாட்டின் போது செல் சமநிலையற்றதாக இருப்பதை மேலே தடுக்க முடியாது என்பது மேலே உள்ள காரணங்களிலிருந்து தெளிவாகிறது. எனவே, ஒரே தீர்வு, வெளிப்புற அமைப்பைப் பயன்படுத்துவதால், அவை சமநிலையற்ற பிறகு செல்களை மீண்டும் சீரானதாக மாற்றும். இந்த அமைப்பு பேட்டரி சமநிலை அமைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. பேட்டரி செல் சமநிலைக்கு பயன்படுத்தப்படும் பல்வேறு வகையான வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் நுட்பங்கள் உள்ளன. வகைகள் மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் நுட்பங்களைப் பற்றி விவாதிக்கலாம்.

பேட்டரி செல் சமநிலை வகைகள்

செல் சமநிலை நுட்பங்களை கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ள நான்கு வகைகளாக பரவலாக வகைப்படுத்தலாம். ஒவ்வொரு வகையையும் பற்றி விவாதிப்போம்.

செயலற்ற செல் சமநிலை
செயலில் செல் சமநிலை
இழப்பற்ற செல் சமநிலை
ரெடாக்ஸ் ஷட்டில்

1. செயலற்ற செல் சமநிலை

செயலற்ற செல் சமநிலை முறை என்பது அனைவருக்கும் எளிமையான முறையாகும். செலவு மற்றும் அளவு முக்கிய தடைகள் உள்ள இடங்களில் இதைப் பயன்படுத்தலாம். செயலற்ற செல் சமநிலையின் இரண்டு வகைகள் பின்வருமாறு.

கட்டணம் வசூலித்தல்

இந்த முறையில், ஒரு மின்தடை போன்ற போலி சுமை அதிகப்படியான மின்னழுத்தத்தை வெளியேற்றவும் மற்ற கலங்களுடன் சமப்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த மின்தடைகள் பைபாஸ் மின்தடையங்கள் அல்லது இரத்தப்போக்கு மின்தடையங்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன. ஒரு தொகுப்பில் தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ள ஒவ்வொரு கலமும் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு சுவிட்ச் மூலம் இணைக்கப்பட்ட அதன் சொந்த பைபாஸ் மின்தடையத்தைக் கொண்டிருக்கும்.

மேலே உள்ள மாதிரி சுற்று நான்கு கலங்களைக் காட்டுகிறது, அவை ஒவ்வொன்றும் MOSFET போன்ற சுவிட்ச் மூலம் இரண்டு பைபாஸ் மின்தடையங்களுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. கட்டுப்பாட்டாளர்கள் நான்கு கலங்களின் மின்னழுத்தத்தை அளவிடுகிறார்கள் மற்றும் மற்ற கலங்களை விட மின்னழுத்தம் அதிகமாக இருக்கும் கலத்திற்கான மோஸ்ஃபெட்டை இயக்குகிறார்கள். மோஸ்ஃபெட் இயக்கப்படும் போது அந்த குறிப்பிட்ட கலத்தை மின்தடையங்கள் வழியாக வெளியேற்றத் தொடங்குகிறது. மின்தடையங்களின் மதிப்பு நமக்குத் தெரிந்திருப்பதால், கலத்தால் எவ்வளவு கட்டணம் சிதறடிக்கப்படுகிறது என்பதைக் கணிக்க முடியும். கலத்துடன் இணையாக இணைக்கப்பட்ட மின்தேக்கி மாறும்போது மின்னழுத்த கூர்முனைகளை வடிகட்ட பயன்படுகிறது.

இந்த முறை மிகவும் திறமையானதல்ல, ஏனென்றால் மின்தடையங்களில் வெப்பமாக மின் ஆற்றல் சிதறடிக்கப்படுகிறது மற்றும் சுற்று இழப்புகளையும் மாற்றுகிறது. மற்றொரு குறைபாடு என்னவென்றால், முழு வெளியேற்ற மின்னோட்டமும் மாஸ்ஃபெட் வழியாக பாய்கிறது, இது பெரும்பாலும் கட்டுப்பாட்டு ஐ.சி.யில் கட்டமைக்கப்படுகிறது, எனவே வெளியேற்ற மின்னோட்டம் குறைந்த மதிப்புகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும், இது வெளியேற்ற நேரத்தை அதிகரிக்கும். குறைபாட்டைக் கடக்க ஒரு வழி, கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி வெளியேற்ற மின்னோட்டத்தை அதிகரிக்க வெளிப்புற சுவிட்சைப் பயன்படுத்துவது

உள் பி-சேனல் MOSFET ஆனது கட்டுப்படுத்தியால் தூண்டப்படும், இது மின்தடையங்கள் R1 மற்றும் R2 மூலம் கலத்தை வெளியேற்ற (I- சார்பு) ஏற்படுத்துகிறது. R2 இன் மதிப்பு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் வீழ்ச்சி (I- சார்பு) காரணமாக நிகழும் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி இரண்டாவது N- சேனல் MOSFET ஐத் தூண்டுவதற்கு போதுமானது. இந்த மின்னழுத்தம் கேட் சோர்ஸ் மின்னழுத்தம் (Vgs) என்றும், MOSFET ஐ சார்புப்படுத்த தேவையான மின்னோட்டத்தை சார்பு மின்னோட்டம் (I- சார்பு) என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

N- சேனல் MOSFET ஆனது மின்னோட்டத்தை இயக்கியவுடன் இப்போது சமநிலை மின்தடை R-Bal வழியாக பாய்கிறது. இந்த மின்தடையின் மதிப்பு குறைவாக இருக்கக்கூடும், ஆனால் அதிக மின்னோட்டத்தை கடந்து செல்ல அனுமதிக்கிறது, இதனால் பேட்டரியை வேகமாக வெளியேற்றும். இந்த மின்னோட்டத்தை வடிகால் மின்னோட்டம் (I- வடிகால்) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த சுற்றில் மொத்த வெளியேற்ற மின்னோட்டம் வடிகால் மின்னோட்டம் மற்றும் சார்பு மின்னோட்டத்தின் கூட்டுத்தொகையாகும். பி-சேனல் MOSFET ஐ கட்டுப்படுத்தியால் அணைக்கும்போது சார்பு மின்னோட்டம் பூஜ்ஜியமாகும், இதனால் மின்னழுத்த Vgs பூஜ்ஜியத்தையும் பெறுகிறது. இது N- சேனல் MOSFET ஐ முடக்கி, பேட்டரியை மீண்டும் சிறந்ததாக மாற்றும்.

செயலற்ற செல் சமநிலைப்படுத்தும் ஐ.சி.

செயலற்ற சமநிலை நுட்பம் திறமையாக இல்லாவிட்டாலும், இந்த எளிமை மற்றும் குறைந்த செலவு காரணமாக இது பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வன்பொருளை வடிவமைப்பதற்கு பதிலாக, முறையே லீனியர் மற்றும் டெக்சாஸ் கருவிகளைப் போன்ற புகழ்பெற்ற உற்பத்தியாளர்களிடமிருந்து எல்.டி.சி 6804 மற்றும் பி.க்யூ 77 பி.எல் 900 போன்ற ஐ.சி. இந்த ஐ.சி.க்களை பல கலங்களை கண்காணிக்க அடுக்கி வைக்கலாம் மற்றும் வளர்ச்சி நேரம் மற்றும் செலவை மிச்சப்படுத்துகிறது.

கட்டணம் வரம்பு

கட்டணம் கட்டுப்படுத்தும் முறை அனைத்திலும் மிகவும் திறனற்ற முறையாகும். செயல்திறனைக் கைவிடும்போது பேட்டரியின் பாதுகாப்பு மற்றும் ஆயுட்காலம் மட்டுமே இங்கு கருதப்படுகிறது. இந்த முறையில் தனிப்பட்ட செல் மின்னழுத்தங்கள் தொடர்ந்து கண்காணிக்கப்படுகின்றன.

சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது, ஒரு செல் முழு சார்ஜ் மின்னழுத்தத்தை அடைந்தாலும், சார்ஜிங் மற்ற கலங்களை பாதி வழியில் விட்டுவிடுவது நிறுத்தப்படும். இதேபோல் ஒரு கலமானது குறைந்தபட்ச கட்-ஆஃப் மின்னழுத்தத்தை அடைந்தாலும் கூட வெளியேற்றும் போது பேட்டரி பேக் மீண்டும் சார்ஜ் செய்யப்படும் வரை சுமைகளிலிருந்து துண்டிக்கப்படும்.

இந்த முறை திறமையற்றது என்றாலும் இது செலவு மற்றும் அளவு தேவைகளை குறைக்கிறது. எனவே பேட்டரிகள் பெரும்பாலும் சார்ஜ் செய்யக்கூடிய பயன்பாட்டில் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.

2. செயலில் செல் சமநிலை

செயலற்ற செல் சமநிலையில் அதிகப்படியான கட்டணம் பயன்படுத்தப்படவில்லை, எனவே இது திறமையற்றதாகக் கருதப்படுகிறது. அதேசமயம் , அதிகப்படியான கட்டணம் வடிவத்தை செயலில் சமநிலைப்படுத்துவதில், ஒரு கலமானது குறைந்த கட்டணத்தின் மற்றொரு கலத்திற்கு மாற்றப்படும். மின்தேக்கிகள் மற்றும் தூண்டிகள் போன்ற கட்டண சேமிப்பு கூறுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இது அடையப்படுகிறது. செயலில் உள்ள செல் சமநிலையைச் செய்வதற்கு பல முறைகள் உள்ளன, பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும்வற்றைப் பற்றி விவாதிக்க உதவுகிறது.

சார்ஜ் ஷட்டில்ஸ் (பறக்கும் மின்தேக்கிகள்)

இந்த முறை உயர் மின்னழுத்த கலத்திலிருந்து குறைந்த மின்னழுத்த கலத்திற்கு கட்டணத்தை மாற்ற மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. மின்தேக்கி SPDT சுவிட்சுகள் மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளது ஆரம்பத்தில் சுவிட்ச் மின்தேக்கியை உயர் மின்னழுத்த கலத்துடன் இணைக்கிறது மற்றும் மின்தேக்கி சார்ஜ் செய்யப்பட்டவுடன் சுவிட்ச் அதை குறைந்த மின்னழுத்த கலத்துடன் இணைக்கிறது, அங்கு மின்தேக்கியிலிருந்து கட்டணம் கலத்திற்கு பாய்கிறது. கலங்களுக்கு இடையில் கட்டணம் செலுத்தப்படுவதால், இந்த முறை சார்ஜ் ஷட்டில்ஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது. கீழே உள்ள படம் உங்களுக்கு நன்றாக புரிந்துகொள்ள உதவும்.

சார்ஜர்களைக் கொண்டு செல்லும் குறைந்த மின்னழுத்தத்திற்கும் உயர் மின்னழுத்த கலங்களுக்கும் இடையில் பறப்பதால் இந்த மின்தேக்கிகள் பறக்கும் மின்தேக்கிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த முறையின் குறைபாடு என்னவென்றால், அருகிலுள்ள கலங்களுக்கு இடையில் மட்டுமே கட்டணம் மாற்ற முடியும். மின்தேக்கியை சார்ஜ் செய்ய வேண்டும், பின்னர் கட்டணங்களை மாற்றுவதற்கு வெளியேற்றப்படுவதால் அதிக நேரம் எடுக்கும். மின்தேக்கியின் சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றத்தின் போது ஆற்றல் இழப்பு ஏற்படும் என்பதால் இது மிகவும் குறைவான செயல்திறன் கொண்டது மற்றும் மாறுதல் இழப்புகளையும் கணக்கிட வேண்டும். பேட்டரி பேக்கில் பறக்கும் மின்தேக்கி எவ்வாறு இணைக்கப்படும் என்பதை கீழே உள்ள படம் காட்டுகிறது

தூண்டல் மாற்றி (பக் பூஸ்ட் முறை)

செயலில் உள்ள செல் சமநிலையின் மற்றொரு முறை தூண்டிகள் மற்றும் சுவிட்ச் சுற்றுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஆகும். இந்த முறையில் மாறுதல் சுற்று ஒரு பக் பூஸ்ட் மாற்றி கொண்டுள்ளது . உயர் மின்னழுத்த கலத்திலிருந்து கட்டணம் தூண்டியில் செலுத்தப்பட்டு பின்னர் பக் பூஸ்ட் மாற்றி பயன்படுத்தி குறைந்த மின்னழுத்த கலத்தில் வெளியேற்றப்படுகிறது. கீழேயுள்ள எண்ணிக்கை இரண்டு செல்கள் மற்றும் ஒற்றை பக் பூஸ்ட் மாற்றி கொண்ட ஒரு தூண்டல் மாற்றி குறிக்கிறது.

மேலேயுள்ள சர்க்யூட் கட்டணத்தை MOSFETS sw1 மற்றும் sw2 ஐ பின்வரும் முறையில் மாற்றுவதன் மூலம் செல் 1 இலிருந்து செல் 2 க்கு மாற்றலாம். முதலில் சுவிட்ச் SW1 மூடப்பட்டது, இது செல் 1 இலிருந்து கட்டணம் தற்போதைய I- கட்டணத்துடன் தூண்டிக்குள் பாயும். தூண்டல் முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டவுடன் சுவிட்ச் SW1 திறக்கப்பட்டு சுவிட்ச் sw2 மூடப்படும்.

இப்போது, முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்படும் தூண்டல் அதன் துருவமுனைப்பை மாற்றியமைத்து வெளியேற்றத் தொடங்கும். இந்த முறை கட்டணம் தற்போதைய I- வெளியேற்றத்துடன் செல் 2 இல் தூண்டல் பாய்கிறது. தூண்டல் முழுமையாக வெளியேற்றப்பட்டவுடன் சுவிட்ச் sw2 திறக்கப்பட்டு, செயல்முறையை மீண்டும் செய்ய சுவிட்ச் sw1 மூடப்படும். கீழேயுள்ள அலைவடிவங்கள் தெளிவான படத்தைப் பெற உங்களுக்கு உதவும்.

T0 நேரத்தில் சுவிட்ச் sw1 மூடப்பட்டுள்ளது (இயக்கப்பட்டது) இது தற்போதைய I சார்ஜ் அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது மற்றும் தூண்டல் (VL) முழுவதும் மின்னழுத்தம் அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது. தூண்டல் நேரத்தில் முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டவுடன் t1 சுவிட்ச் sw1 திறக்கப்பட்டு (அணைக்கப்பட்டது) இது முந்தைய கட்டத்தில் திரட்டப்பட்ட கட்டணத்தை வெளியேற்ற தூண்டியை செய்கிறது. ஒரு தூண்டல் வெளியேற்றும் போது அது அதன் துருவமுனைப்பை மாற்றுகிறது, எனவே மின்னழுத்த வி.எல் எதிர்மறையாகக் காட்டப்படுகிறது. வெளியேற்ற மின்னோட்டத்தை வெளியேற்றும் போது (நான் வெளியேற்றுவது) அதன் அதிகபட்ச மதிப்பிலிருந்து குறைகிறது. இந்த மின்னோட்டம் செல் 2 ஐ சார்ஜ் செய்ய நுழைகிறது. ஒரு சிறிய இடைவெளி நேரம் t2 முதல் t3 வரை அனுமதிக்கப்படுகிறது, பின்னர் t3 இல் முழு சுழற்சியும் மீண்டும் நிகழ்கிறது.

இந்த முறை ஒரு பெரிய குறைபாட்டால் பாதிக்கப்படுகிறது, இது கட்டணம் அதிக கலத்திலிருந்து குறைந்த கலத்திற்கு மட்டுமே மாற்றப்படும். மாறுதல் மற்றும் டையோடு மின்னழுத்த வீழ்ச்சியின் இழப்பையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். ஆனால் இது மின்தேக்கி முறையை விட வேகமாகவும் திறமையாகவும் இருக்கிறது.

தூண்டல் மாற்றி (பின்னால் பறக்க)

நாங்கள் விவாதித்தபடி பக் பூஸ்ட் மாற்றி முறை மட்டுமே உயர் கலத்தை கீழ் கலத்திற்கு மாற்றும் கட்டணங்கள் மட்டுமே. ஃப்ளை பேக் மாற்றி மற்றும் மின்மாற்றி பயன்படுத்துவதன் மூலம் இந்த சிக்கலைத் தவிர்க்கலாம். ஒரு ஃப்ளைபேக் வகை மாற்றி முறுக்கு முதன்மை பக்கமானது பேட்டரி பேக்குடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் இரண்டாம் பக்கமானது பேட்டரி பேக்கின் ஒவ்வொரு தனித்தனி கலத்துடனும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது

பேட்டரி டி.சி உடன் இயங்குகிறது என்பது எங்களுக்குத் தெரியும், மின்னழுத்தம் மாறும் வரை மின்மாற்றி எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது. எனவே சார்ஜிங் செயல்முறையைத் தொடங்க முதன்மை சுருள் பக்க எஸ்பி சுவிட்ச் சுவிட்ச் செய்யப்படுகிறது. இது டி.சி.யை துடிப்புள்ள டி.சி ஆக மாற்றுகிறது மற்றும் மின்மாற்றி முதன்மை பக்கம் செயல்படுத்தப்படுகிறது.

இப்போது இரண்டாம் பக்கத்தில் ஒவ்வொரு கலத்திற்கும் அதன் சொந்த சுவிட்ச் மற்றும் இரண்டாம் நிலை சுருள் உள்ளது. குறைந்த மின்னழுத்த கலத்தின் மோஸ்ஃபெட்டை மாற்றுவதன் மூலம், அந்த குறிப்பிட்ட சுருளை மின்மாற்றிக்கு இரண்டாம் நிலை செயல்படச் செய்யலாம். இந்த வழியில் கட்டணம் முதன்மை சுருளை இரண்டாம் சுருளுக்கு மாற்றும். இது ஒட்டுமொத்த பேட்டரி பேக் மின்னழுத்தம் பலவீனமான கலத்தில் வெளியேற்றப்படுவதற்கு காரணமாகிறது.

இந்த முறையின் மிகப்பெரிய நன்மை என்னவென்றால் , பேக்கில் உள்ள எந்த பலவீனமான கலத்தையும் பேக் மின்னழுத்தத்திலிருந்து எளிதாக சார்ஜ் செய்ய முடியும் மற்றும் குறிப்பிட்ட செல் வெளியேற்றங்கள் அல்ல. ஆனால் ஒரு மின்மாற்றி சம்பந்தப்பட்டிருப்பதால், அது ஒரு பெரிய இடத்தை ஆக்கிரமித்து, சுற்றுகளின் சிக்கலானது அதிகமாக உள்ளது.

3. இழப்பற்ற சமநிலை

லாஸ்லெஸ் சமநிலை என்பது சமீபத்தில் உருவாக்கப்பட்ட முறையாகும், இது வன்பொருள் கூறுகளைக் குறைப்பதன் மூலமும் அதிக மென்பொருள் கட்டுப்பாட்டை வழங்குவதன் மூலமும் இழப்புகளைக் குறைக்கிறது. இது கணினியை எளிமையாகவும் வடிவமைப்பதை எளிதாக்குகிறது. இந்த முறை ஒரு மேட்ரிக்ஸ் ஸ்விட்சிங் சர்க்யூட்டைப் பயன்படுத்துகிறது, இது சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது ஒரு பேக்கிலிருந்து ஒரு கலத்தை சேர்க்க அல்லது அகற்றுவதற்கான திறனை வழங்குகிறது. எட்டு கலங்களுக்கான எளிய மேட்ரிக்ஸ் மாறுதல் சுற்று கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது, உயர் மின்னழுத்தமுள்ள செல் சுவிட்ச் ஏற்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி பேக்கிலிருந்து அகற்றப்படும். மேலே உள்ள படத்தில் சுவிட்சுகள் பயன்படுத்தி செல் 5 பேக்கிலிருந்து அகற்றப்படுகிறது. சிவப்பு வரி வட்டங்களை திறந்த சுவிட்சுகள் மற்றும் நீல கோடு வட்டம் மூடிய சுவிட்சுகள் என்று கருதுங்கள். இதனால் பலவீனமான கலங்களின் ஓய்வு நேரம் சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது அதிகரிக்கப்படுகிறது, இதனால் சார்ஜ் செய்யும் போது அவற்றை சமப்படுத்தலாம். ஆனால் சார்ஜிங் மின்னழுத்தத்தை அதற்கேற்ப சரிசெய்ய வேண்டும். வெளியேற்றும் போது அதே நுட்பத்தைப் பின்பற்றலாம்.

4. ரெடாக்ஸ் ஷட்டில்

இறுதி முறை வன்பொருள் வடிவமைப்பாளர்களுக்கு அல்ல, ரசாயன பொறியியலாளர்களுக்கானது. லீட் அமில பேட்டரியில், செல் சமநிலையின் சிக்கல் எங்களுக்கு இல்லை, ஏனெனில் ஒரு ஈய அமில பேட்டரி அதிக கட்டணம் வசூலிக்கப்படும்போது அது வாயுவை ஏற்படுத்துகிறது, இது அதிக கட்டணம் வசூலிப்பதைத் தடுக்கிறது. லித்தியம் கலத்தின் எலக்ட்ரோலைட்டின் வேதியியலை மாற்றுவதன் மூலம் லித்தியம் கலங்களில் அதே விளைவை அடைய முயற்சிப்பதே ரெடாக்ஸ் விண்கலத்தின் பின்னால் உள்ள யோசனை. இந்த மாற்றியமைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரோலைட் செல் அதிக கட்டணம் வசூலிப்பதைத் தடுக்க வேண்டும்.

செல் சமநிலைப்படுத்தும் வழிமுறைகள்

ஒரு பயனுள்ள செல் சமநிலை நுட்பம் வன்பொருளை சரியான வழிமுறையுடன் இணைக்க வேண்டும். செல் சமநிலைக்கு பல வழிமுறைகள் உள்ளன, இது வன்பொருள் வடிவமைப்பைப் பொறுத்தது. ஆனால் வகைகளை இரண்டு வெவ்வேறு பிரிவுகளாக வேகவைக்கலாம்.

திறந்த சுற்று மின்னழுத்தத்தை (OCV) அளவிடுதல்

இது எளிதான மற்றும் பொதுவாக பின்பற்றப்படும் முறை. இங்கே ஒவ்வொரு கலத்திற்கும் திறந்த செல் மின்னழுத்தங்கள் அளவிடப்படுகின்றன மற்றும் தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ள அனைத்து கலங்களின் மின்னழுத்த மதிப்புகளை சமப்படுத்த செல் சமநிலை சுற்று செயல்படுகிறது. OCV (ஓபன் சர்க்யூட் மின்னழுத்தம்) ஐ அளவிடுவது எளிது, எனவே இந்த வழிமுறையின் சிக்கலானது குறைவாக உள்ளது.

கட்டண அளவை அளவிடுதல் (SOC)

இந்த முறையில் கலங்களின் SOC சீரானது. ஒரு கலத்தின் SOC ஐ அளவிடுவது ஒரு சிக்கலான பணியாகும் என்பதை நாம் ஏற்கனவே அறிந்திருப்பதால், SOC இன் மதிப்பைக் கணக்கிட ஒரு குறிப்பிட்ட காலப்பகுதியில் கலத்தின் மின்னழுத்தம் மற்றும் தற்போதைய மதிப்பைக் கணக்கிட வேண்டும். இந்த வழிமுறை சிக்கலானது மற்றும் விண்வெளி மற்றும் விண்வெளித் தொழில்களைப் போல அதிக செயல்திறன் மற்றும் பாதுகாப்பு தேவைப்படும் இடங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இது இங்குள்ள கட்டுரையை முடிக்கிறது. வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் மட்டத்தில் இது எவ்வாறு செயல்படுத்தப்படுகிறது என்பது பற்றிய ஒரு சுருக்கமான யோசனை இப்போது கிடைத்துள்ளது என்று நம்புகிறேன். உங்களிடம் ஏதேனும் யோசனைகள் அல்லது நுட்பங்கள் இருந்தால் அவற்றை கருத்துப் பிரிவில் பகிரவும் அல்லது தொழில்நுட்ப உதவியைப் பெற மன்றங்களைப் பயன்படுத்தவும்.