බලශක්ති කළමනාකරණය යනු කුමක්ද?

බැටරි ඇසුරුමක තනි සෛල අතර ධාරිතාව සහ ශක්ති වෙනස්කම් සමතුලිත කිරීමට සහ බැටරි ඇසුරුමේ බලශක්ති උපයෝගිතා අනුපාතය වැඩි දියුණු කිරීමට, ආරෝපණය කිරීමේ සහ විසර්ජන ක්‍රියාවලියේදී සමානකරණ පරිපථයක් අවශ්‍ය වේ. සමීකරණ ක්‍රියාවලියේදී පරිපථය බලශක්තිය පරිභෝජනය කරන ආකාරය මත පදනම්ව, එය ප්‍රධාන කාණ්ඩ දෙකකට බෙදිය හැකිය: බලශක්ති විසර්ජන වර්ගය සහ ශක්තිය-විසර්ජන නොවන වර්ගය. බලශක්ති විසර්ජන වර්ගය අතිරික්ත ශක්තිය තාපය ලෙස විසුරුවා හරින අතර, ශක්තිය-විසර්ජන නොවන වර්ගය මාරු කිරීම හෝ අතිරික්ත ශක්තිය වෙනත් බැටරි වෙත පරිවර්තනය කරයි.

රූප සටහන 8-12 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, බලශක්ති විසර්ජන-වර්ගයේ සමානකරණ පරිපථ, තනි බැටරි සෛලවල සමාන්තර ප්‍රතිරෝධක හරහා ආරෝපණ ධාරාව වසා දැමීමෙන් සමීකරණය ලබා ගනී. මෙම පරිපථ ව්යුහය සරල වන අතර, සාමාන්යයෙන් ආරෝපණය කිරීමේදී සමීකරණ ක්රියාවලිය සම්පූර්ණ වේ. කෙසේ වෙතත්, එයට අඩු-ධාරිතාවක් ඇති තනි සෛලවල බලය නැවත පිරවිය නොහැක, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස බලශක්ති නාස්තිය සහ තාප කළමනාකරණ පද්ධතිය මත බර වැඩි වේ. බලශක්ති විසර්ජන ආකාරයේ විදුලි උපකරණ සාමාන්යයෙන් කාණ්ඩ දෙකකට අයත් වේ:

බලශක්ති විසර්ජන-වර්ගයේ විදුලි උපකරණ සාමාන්‍යයෙන් කාණ්ඩ දෙකකට වැටේ: පළමුව, නියත shunt resistor equalization charging circuit, shunt resistor සෑම විටම එක් එක් බැටරි සෛලයට සමාන්තරව සම්බන්ධ වේ. මෙම ක්‍රමය ඉහළ විශ්වසනීයත්වයකින් සහ විශාල shunt ප්‍රතිරෝධක අගයකින් සංලක්ෂිත වේ, ස්ථාවර shunt එකක් හරහා ස්වයං-විසර්ජනය වීම හේතුවෙන් තනි සෛල වෝල්ටීයතාවයේ වෙනස්කම් අඩු කරයි. එහි අවාසිය නම්, ආරෝපණය සහ විසර්ජනය යන දෙකේදීම ෂන්ට් ප්‍රතිරෝධකය නිරන්තරයෙන් බලය පරිභෝජනය කරන අතර එමඟින් සැලකිය යුතු බලශක්ති අලාභයක් සිදු වේ; එය සාමාන්‍යයෙන් යෝග්‍ය වන්නේ ඉක්මනින් ශක්තිය නැවත පිරවිය හැකි යෙදුම් සඳහාය.

දෙවනුව, ස්විචය-පාලිත shunt resistor equalization charging circuit, shunt resistor එක ස්විචයක් මගින් පාලනය වේ. ආරෝපණය කිරීමේදී, තනි බැටරි වෝල්ටීයතාවය කැපුම් වෝල්ටීයතාවයට ළඟා වූ විට, සමීකරණ උපාංගය අධික ලෙස ආරෝපණය වීම වළක්වන අතර අතිරික්ත ශක්තිය තාපය බවට පරිවර්තනය කරයි. මෙම සමීකරණ පරිපථය ආරෝපණය කිරීමේදී ක්‍රියාත්මක වන අතර ආරෝපණය කිරීමේදී වැඩි වෝල්ටීයතාවයක් ඇති තනි සෛල වෙත ධාරාව විසන්ධි කළ හැක. එහි අවාසිය නම්, සීමිත සමීකරණ කාලය නිසා, විශාල ධාරිතාවක් සහිත බැටරි ඇසුරුම්වල විශේෂයෙන් සැලකිය යුතු තාප කළමනාකරණ පද්ධතිය හරහා shunt තුළ ජනනය වන විශාල තාප ප්රමාණය කාලෝචිත ලෙස විසුරුවා හැරීම අවශ්ය වේ.

Figure 8-12 Resistive Shunt Equalization Principle Diagram (ICE: Individual Cell Equalizer)

උදාහරණයක් ලෙස, 10Ah බැටරි පැකේජයක, 100mV වෝල්ටීයතා වෙනසක් 500mAh ට වඩා වැඩි ධාරිතා වෙනසක් ඇති කළ හැකිය. සමීකරණ කාලය පැය 2ක් නම්, shunt ධාරාව 250mA වේ, shunt ප්‍රතිරෝධය ආසන්න වශයෙන් 14Ω වන අතර ජනනය වන තාපය 2Wh පමණ වේ.

බලශක්ති විසර්ජන පරිපථවලට වඩා-නොවන බලශක්ති පරිභෝජන පරිපථ ඉතා අඩු ශක්තියක් පරිභෝජනය කරයි, නමුත් ඒවායේ පරිපථ ව්‍යුහය සාපේක්ෂව සංකීර්ණ වේ. ඒවා වර්ග දෙකකට බෙදිය හැකිය: බලශක්ති පරිවර්තන සමීකරණය සහ බලශක්ති හුවමාරු සමීකරණය.

බලශක්ති පරිවර්තන තුලනය සමස්ත බැටරි ඇසුරුමෙන් එක් එක් සෛලවල ශක්තිය නැවත පිරවීමට හෝ තනි සෛලවල ශක්තිය නැවත සමස්ත බැටරි ඇසුරුමට පරිවර්තනය කිරීමට මාරුවීමේ සංඥා භාවිතා කරයි. රූප සටහන 8-13 හි පෙන්වා ඇති පරිදි බැටරි පැක් ආරෝපණ ක්‍රියාවලියේදී සාමාන්‍යයෙන් තනි සෛල ශක්තියේ සිට සමස්ත ශක්තියට පරිවර්තනය වේ. මෙම පරිපථය එක් එක් සෛලයේ වෝල්ටීයතාවය හඳුනා ගනී; තනි සෛලයක වෝල්ටීයතාව නිශ්චිත අගයකට ළඟා වූ විට, සමතුලිත මොඩියුලය වැඩ කිරීමට පටන් ගනී. එය ආරෝපණ වෝල්ටීයතාවය අඩු කිරීම සඳහා තනි සෛලය තුළ ආරෝපණ ධාරාව වෙනතකට යොමු කරන අතර, හරවන ලද ධාරාව මොඩියුලය මගින් පරිවර්තනය කර නැවත ආරෝපණ බසයට ලබා දී සමතුලිතතාවය සාක්ෂාත් කර ගනී. සමහර ශක්ති පරිවර්තන තුලනය කිරීමේ ක්‍රමවලට තනි සෛලවල සිට බැටරි පැකට්ටුවට ශක්ති පරිවර්තනය සම්පූර්ණ කිරීම සඳහා freewheeling inductors භාවිතා කළ හැක.

සම්පූර්ණ බැටරි පැකේජයේ ශක්තිය තනි සෛල බවට පරිවර්තනය කිරීමේ පරිපථය රූප සටහන 8-14 හි දැක්වේ. මෙම ක්රමය පරිපූරක තුලනය ලෙසද හැඳින්වේ. ආරෝපණ ක්‍රියාවලියේදී, ප්‍රධාන ආරෝපණ මොඩියුලය මුලින්ම බැටරි පැකේජය ආරෝපණය කරන අතර වෝල්ටීයතා හඳුනාගැනීමේ පරිපථය එක් එක් සෛලය නිරීක්ෂණය කරයි. ඕනෑම තනි සෛලයක වෝල්ටීයතාව ඉතා ඉහළ වූ විට, ප්‍රධාන ආරෝපණ පරිපථය ක්‍රියා විරහිත වන අතර, පසුව පරිපූරක සමතුලිත ආරෝපණ මොඩියුලය බැටරි පැකේජය ආරෝපණය කිරීම ආරම්භ කරයි. ප්‍රශස්ත නිර්මාණය හරහා, සමතුලිත මොඩියුලයේ ආරෝපණ වෝල්ටීයතාවය ස්වාධීන DC/DC පරිවර්තකයක් සහ කොක්සියල් දඟර ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් හරහා එක් එක් සෛලයට සමාන ද්විතියික වංගු කිරීමක් එකතු කරයි. මෙමගින් වැඩි වෝල්ටීයතාවයක් ඇති සෛල සහායක ආරෝපණ පරිපථයෙන් අඩු ශක්තියක් ලබා ගන්නා අතර අඩු වෝල්ටීයතාවයක් ඇති සෛල වැඩි ශක්තියක් ලබා ගන්නා අතර එමඟින් සමතුලිතතාවය සාක්ෂාත් කර ගනී. මෙම ක්රමයේ ගැටළුව වන්නේ ද්විතියික වංගු කිරීමේ අනුකූලතාව පාලනය කිරීම අපහසු වීමයි. සමාන හැරීම් සමඟ වුවද, ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් කාන්දු ප්‍රේරණය සහ ද්විතියික වංගු අතර අන්‍යෝන්‍ය ප්‍රේරණය සලකා බැලීමේදී, තනි සෛලවලට එකම ආරෝපණ වෝල්ටීයතාවයක් නොලැබිය හැකිය. තවද, coaxial coil ද යම් ශක්ති විසර්ජනයක් අත්දකින අතර, මෙම තුලනය කිරීමේ ක්‍රමය ආරෝපණ අසමතුලිතතාවයන් පමණක් ආමන්ත්‍රණය කරයි, විසර්ජන තත්වයේ අසමතුලිතතා විසඳීමට අපොහොසත් වේ.

Figure 8-13 Individual Cell Voltage to Total Voltage Conversion Method

Figure8-14SupplementaryBalanceSchematicDiagram

රූප සටහන 8-15 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ඉහළ-ධාරිතාවයකින් යුත් තනි සෛලවල සිට අඩු{1}}ධාරිතා සෛල බැටරි ඇසුරුමක් තුළට ආරෝපණය කිරීමට ප්‍රේරක හෝ ධාරිත්‍රක වැනි බලශක්ති ගබඩා මූලද්‍රව්‍ය බලශක්ති හුවමාරු තුලනය භාවිතා කරයි. මෙම පරිපථය ධාරිත්‍රක මාරු කිරීම මගින් යාබද සෛල අතර ශක්තිය මාරු කරයි, සමතුලිතතාවය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා අධි-වෝල්ටීයතාවේ සිට අඩු{7}}වෝල්ටීයතා සෛල වෙත ආරෝපණය ගෙන යයි. විකල්පයක් ලෙස, ප්‍රේරක බලශක්ති ගබඩාව භාවිතයෙන් යාබද සෛල අතර ද්විපාර්ශ්වික ශක්ති හුවමාරුව ලබා ගත හැක. මෙම පරිපථයට ඉතා අඩු බලශක්ති අලාභයක් ඇත, නමුත් සමතුලිත කිරීමේදී බහු මාරුවීම් අවශ්‍ය වේ, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස දිගු සමතුලිත කාලයක් ඇති වන අතර එය බහු-සෛල බැටරි ඇසුරුම් සඳහා නුසුදුසු වේ. වැඩිදියුණු කරන ලද ධාරිත්‍රක{10}}ස්විචින් තුලන ක්‍රමයකට බලශක්ති හුවමාරුව සඳහා ඉහළම-වෝල්ටීයතා සහ අඩුම වෝල්ටීයතා තනි තනි සෛල තේරීමෙන් තුලන වේගය වැඩි කළ හැක. කෙසේ වෙතත්, බලශක්ති නිශ්චය කිරීම සහ බලශක්ති හුවමාරු තුලනය තුළ මාරු කිරීමේ පරිපථය ක්රියාත්මක කිරීම සාපේක්ෂව දුෂ්කර ය.

Figure 8-15 Switched Capacitor Balancing Schematic Diagram

ඉහත සමතුලිත ක්‍රම වලට අමතරව, ආරෝපණ යෙදුම් වලදී බැටරි තුලනය ලබා ගැනීම සඳහා ට්‍රික්ල් ආරෝපණය ද භාවිතා කළ හැක. මෙය සරලම ක්රමය වන අතර බාහිර සහායක පරිපථයක් අවශ්ය නොවේ. එයට සම්බන්ධිත බැටරි ඇසුරුම කුඩා ධාරාවකින් අඛණ්ඩව ආරෝපණය කිරීම ඇතුළත් වේ. ආරෝපණ ධාරාව ඉතා කුඩා බැවින්, සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය වූ බැටරියකට අධික ලෙස ආරෝපණය කිරීම අඩු බලපෑමක් ඇති කරයි. සම්පුර්ණයෙන්ම ආරෝපිත බැටරියකට වැඩි විද්‍යුත් ශක්තියක් රසායනික ශක්තියක් බවට පරිවර්තනය කළ නොහැකි බැවින් අතිරික්ත ශක්තිය තාපය බවට පරිවර්තනය වේ. කෙසේ වෙතත්, සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය නොකළ බැටරි, සම්පූර්ණ ආරෝපණය වන තෙක් විදුලි ශක්තිය ලබා ගත හැකිය. මේ ආකාරයෙන්, සාපේක්ෂ දිගු කාලයකට පසු, සියලුම බැටරි සම්පූර්ණ ආරෝපණයට ළඟා වනු ඇත, එමගින් ධාරිතාව සමාන කිරීම සාක්ෂාත් කර ගනී. කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රමයට ඉතා දිගු සමීකරණ ආරෝපණ කාලයක් අවශ්‍ය වන අතර සමානාත්මතාවය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා සැලකිය යුතු ශක්තියක් වැය වේ. තවද, විසර්ජන සමීකරණය කළමනාකරණය කිරීමේදී මෙම ක්‍රමය අකාර්යක්ෂමයි.

පවතින බැටරි තුලනය කිරීමේ විසඳුම් මූලික වශයෙන් බැටරි පැකේජයේ වෝල්ටීයතාවය මත පදනම්ව බැටරි ධාරිතාව තීරණය කරයි-වෝල්ටීයතා{1}}පාදක සමතුලිත ක්‍රමය. බැටරි පැක් තුලනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, වෝල්ටීයතා හඳුනාගැනීමේ ඉහළ නිරවද්‍යතාවය සහ නිරවද්‍යතාවය ඉතා වැදගත් වේ. වෝල්ටීයතා හඳුනාගැනීමේ පරිපථයේ කාන්දු වන ධාරාව බැටරි ඇසුරුමේ අනුකූලතාවයට සෘජුවම බලපායි. එබැවින් සරල හා කාර්යක්ෂම වෝල්ටීයතා හඳුනාගැනීමේ පරිපථයක් සැලසුම් කිරීම සමතුලිත පරිපථ සඳහා ප්‍රධාන අභියෝගයකි. තවද, වෝල්ටීයතාව බැටරි ධාරිතාවයේ එකම මිනුම නොවේ. සම්බන්ධතා ක්රමයේ අභ්යන්තර ප්රතිරෝධය සහ සම්බන්ධතා ප්රතිරෝධය ද වෝල්ටීයතා වෙනස්කම් ඇති කරයි. එබැවින්, සමතුලිත කිරීම සඳහා වෝල්ටීයතාව මත පමණක් රඳා පැවතීම අධික ලෙස සමතුලිත වීමට සහ අපතේ යන ශක්තියට හේතු විය හැක. ආන්තික අවස්ථාවන්හිදී, ආරම්භක ධාරිතා තුලනය තිබියදීත්, බැටරි ඇසුරුමේ අසමතුලිතතාවයන් පවා ඇති විය හැක.

බලශක්ති විසර්ජන පරිපථ ව්‍යුහයෙන් සරල ය, නමුත් සමතුලිත ප්‍රතිරෝධක ධාරාව වසා දැමීමේදී ශක්තිය පරිභෝජනය කරන අතර තාපය ජනනය කරයි, තාප කළමනාකරණ ගැටළු ඇති කරයි. ඒවා අවශ්‍යයෙන්ම බලශක්ති විසර්ජනය හරහා තනි සෛලවල අධික හෝ අඩු පර්යන්ත වෝල්ටීයතා සීමා කරන බැවින්, ඒවා ස්ථිතික තුලනය සඳහා පමණක් සුදුසු වේ. ඒවායේ ඉහළ-උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම පද්ධතියේ විශ්වසනීයත්වය අඩු කරයි, ඒවා ගතික සමතුලිතතාවයට නුසුදුසු කරයි. මෙම ක්‍රමය සුදුසු වන්නේ කුඩා හෝ අඩු ධාරිතාවයකින් යුත් බැටරි ඇසුරුම් සඳහා පමණි.

බලශක්ති හුවමාරු පරිපථ යනු බැටරි ධාරිතා වන්දි ගෙවීමේ ක්‍රමයකි, එහිදී වැඩි-ධාරිතා බැටරියක් අඩු ධාරිතාවක් සහිත බැටරියකට වන්දි ගෙවීමට යම් ශක්තියක් දායක වේ. ශක්‍ය වුවත්, මෙම ක්‍රමය සංකීර්ණ, විශාල හා මිල අධික වන්නේ සත්‍ය පරිපථයේ තනි සෛලවල වෝල්ටීයතාව නිරීක්ෂණය කිරීමේ අවශ්‍යතාවය නිසාය. තවද, බලශක්ති හුවමාරුව බලශක්ති ගබඩා මාධ්‍යයක් හරහා සාක්ෂාත් කරගනු ලබන අතර එය බලශක්ති පරිභෝජනය සහ පාලන ගැටළු හඳුන්වා දෙයි. මෙම තුලනය කිරීමේ ක්‍රමය සාමාන්‍යයෙන් මධ්‍යම සිට විශාල බැටරි ඇසුරුම්වල භාවිතා වේ.

බලශක්ති පරිවර්තන පරිපථ, අනෙක් අතට, බලශක්ති පරිවර්තනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා මාරු කිරීමේ බල සැපයුමක් භාවිතා කරයි. බලශක්ති හුවමාරු පරිපථ සමඟ සසඳන විට, ඒවා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු සංකීර්ණ සහ අඩු මිලක් ඇත. කෙසේ වෙතත්, කොක්සියල් දඟර සඳහා, එක් එක් සෛලයට වංගු සම්බන්ධ කරන වයර්වල විවිධ දිග සහ හැඩයන් විවිධ පරිවර්තන අනුපාතවල ප්‍රතිඵලයක් වන අතර, එක් එක් සෛලයේ නොගැලපෙන තුලනයට තුඩු දෙන අතර සමතුලිත දෝෂ ඇති කරයි. අතිරේකව, විද්‍යුත් චුම්භක කාන්දුවීම් සහ වෙනත් ගැටළු හේතුවෙන් කොක්සියල් දඟරයම ශක්තිය පරිභෝජනය කරයි.

Energy Management