لیتھیم چارج اور ڈسچارج کا نظریہ اور بجلی کے حساب کتاب کے طریقہ کار کا ڈیزائن
2. بیٹری میٹر کا تعارف
2.1 بجلی کے میٹر کا فنکشن تعارف
بیٹری مینجمنٹ کو پاور مینجمنٹ کا حصہ سمجھا جا سکتا ہے۔بیٹری کے انتظام میں، بجلی کا میٹر بیٹری کی صلاحیت کا تخمینہ لگانے کا ذمہ دار ہے۔اس کا بنیادی کام وولٹیج، چارج/ڈسچارج کرنٹ اور بیٹری کے درجہ حرارت کی نگرانی کرنا اور بیٹری کی چارج کی حالت (SOC) اور مکمل چارج کرنے کی صلاحیت (FCC) کا اندازہ لگانا ہے۔بیٹری کی چارج کی حالت کا اندازہ لگانے کے لیے دو عام طریقے ہیں: اوپن سرکٹ وولٹیج طریقہ (OCV) اور کولومیٹرک طریقہ۔دوسرا طریقہ RICHTEK کی طرف سے ڈیزائن کردہ ڈائنامک وولٹیج الگورتھم ہے۔
2.2 اوپن سرکٹ وولٹیج کا طریقہ
اوپن سرکٹ وولٹیج کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے بجلی کے میٹر کا احساس کرنا آسان ہے، جو اوپن سرکٹ وولٹیج کے چارج کی متعلقہ حالت کی جانچ کر کے حاصل کیا جا سکتا ہے۔جب بیٹری 30 منٹ سے زیادہ آرام کر رہی ہو تو اوپن سرکٹ وولٹیج کو بیٹری ٹرمینل وولٹیج سمجھا جاتا ہے۔
بیٹری وولٹیج کا وکر مختلف بوجھ، درجہ حرارت اور بیٹری کی عمر بڑھنے کے ساتھ مختلف ہوگا۔لہذا، ایک مقررہ اوپن سرکٹ وولٹ میٹر چارج کی حالت کی پوری طرح نمائندگی نہیں کر سکتا۔چارج کی حالت کا اندازہ صرف میز کو دیکھ کر نہیں لگایا جا سکتا۔دوسرے لفظوں میں، اگر چارج کی حالت کا اندازہ صرف میز کو دیکھ کر لگایا جائے تو غلطی بڑی ہوگی۔
نیچے دی گئی تصویر سے پتہ چلتا ہے کہ اسی بیٹری وولٹیج کی چارج کی حالت (SOC) چارجنگ اور ڈسچارج کے تحت اوپن سرکٹ وولٹیج کے طریقہ کار سے بہت مختلف ہے۔
تصویر 5. چارجنگ اور ڈسچارج کے حالات میں بیٹری وولٹیج
ذیل کے اعداد و شمار سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ خارج ہونے والے مادہ کے دوران مختلف بوجھ کے تحت چارج کی حالت بہت مختلف ہوتی ہے۔اس لیے بنیادی طور پر، اوپن سرکٹ وولٹیج کا طریقہ صرف ان سسٹمز کے لیے موزوں ہے جن کے لیے چارج کی حالت کی کم درستگی کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ لیڈ ایسڈ بیٹریاں یا بلاتعطل بجلی کی فراہمی استعمال کرنے والی کاریں۔
تصویر 6. خارج ہونے والے وقت کے دوران مختلف بوجھ کے تحت بیٹری وولٹیج
2.3 کولومیٹرک طریقہ
کولومیٹری کا آپریٹنگ اصول بیٹری کے چارجنگ / ڈسچارجنگ پاتھ پر ایک پتہ لگانے والے ریزسٹر کو جوڑنا ہے۔ADC پتہ لگانے کی مزاحمت پر وولٹیج کی پیمائش کرتا ہے اور اسے چارج یا خارج ہونے والی بیٹری کی موجودہ قیمت میں تبدیل کرتا ہے۔ریئل ٹائم کاؤنٹر (RTC) موجودہ قدر کو وقت کے ساتھ ضم کر سکتا ہے تاکہ معلوم ہو سکے کہ کتنے کولمب بہہ رہے ہیں۔
شکل 7. کولمب پیمائش کے طریقہ کار کا بنیادی کام کرنے کا طریقہ
Coulometric طریقہ چارجنگ یا ڈسچارج کے دوران چارج کی اصل وقتی حالت کا درست اندازہ لگا سکتا ہے۔چارج کولمب کاؤنٹر اور ڈسچارج کولمب کاؤنٹر کے ساتھ، یہ بقایا برقی صلاحیت (RM) اور مکمل چارج کی صلاحیت (FCC) کا حساب لگا سکتا ہے۔ایک ہی وقت میں، باقی چارج کی صلاحیت (RM) اور مکمل چارج کی صلاحیت (FCC) کو بھی چارج کی حالت (SOC=RM/FCC) کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔اس کے علاوہ، یہ بقیہ وقت کا اندازہ بھی لگا سکتا ہے، جیسے کہ پاور ایکزیشن (TTE) اور پاور فلنیس (TTF)۔
شکل 8. کولمب طریقہ کا حساب کتاب کا فارمولا
کولمب میٹرولوجی کی درستگی کے انحراف کا سبب بننے والے دو اہم عوامل ہیں۔پہلا موجودہ سینسنگ اور ADC پیمائش میں آفسیٹ غلطی کا جمع ہے۔اگرچہ موجودہ ٹیکنالوجی کے ساتھ پیمائش کی غلطی نسبتاً کم ہے، لیکن اگر اسے ختم کرنے کا کوئی اچھا طریقہ نہیں ہے، تو وقت کے ساتھ ساتھ خرابی بڑھتی جائے گی۔مندرجہ ذیل اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ عملی استعمال میں، اگر وقت کی مدت میں کوئی اصلاح نہیں ہوتی ہے، تو جمع شدہ غلطی لامحدود ہے.
شکل 9. کولمب طریقہ کی مجموعی غلطی
جمع شدہ خرابی کو ختم کرنے کے لیے، عام بیٹری کے آپریشن میں تین ممکنہ ٹائم پوائنٹس ہیں: چارج کا اختتام (EOC)، خارج ہونے کا اختتام (EOD) اور آرام (آرام کریں)۔بیٹری پوری طرح سے چارج ہو چکی ہے اور چارجنگ کی آخری حالت پر پہنچنے پر چارج کی حالت (SOC) 100% ہونی چاہیے۔ڈسچارج اینڈ کنڈیشن کا مطلب ہے کہ بیٹری مکمل طور پر ڈسچارج ہو چکی ہے اور چارج کی حالت (SOC) 0% ہونی چاہیے۔یہ ایک مطلق وولٹیج کی قدر ہو سکتی ہے یا بوجھ کے ساتھ تبدیلی ہو سکتی ہے۔آرام کی حالت میں پہنچنے پر، بیٹری نہ تو چارج ہوتی ہے اور نہ ہی ڈسچارج ہوتی ہے، اور یہ کافی دیر تک اسی حالت میں رہتی ہے۔اگر صارف کولومیٹرک طریقہ کی خرابی کو درست کرنے کے لیے بیٹری کی باقی حالت کو استعمال کرنا چاہتا ہے، تو اسے اس وقت اوپن سرکٹ وولٹ میٹر کا استعمال کرنا چاہیے۔مندرجہ بالا اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ اوپر کی شرائط کے تحت چارج کی غلطی کو درست کیا جا سکتا ہے.
شکل 10. کولومیٹرک طریقہ کی مجموعی غلطی کو ختم کرنے کی شرائط
کولمب میٹرنگ کے طریقہ کار کی درستگی کے انحراف کا سبب بننے والا دوسرا اہم عنصر مکمل چارج کرنے کی صلاحیت (FCC) کی خرابی ہے، جو کہ بیٹری کی ڈیزائن کی صلاحیت اور بیٹری کی حقیقی مکمل چارج کرنے کی صلاحیت کے درمیان فرق ہے۔مکمل چارج کرنے کی صلاحیت (FCC) درجہ حرارت، عمر بڑھنے، بوجھ اور دیگر عوامل سے متاثر ہوگی۔لہذا، مکمل طور پر چارج شدہ صلاحیت کا دوبارہ سیکھنے اور معاوضہ کا طریقہ کولومیٹرک طریقہ کے لئے بہت اہم ہے۔نیچے دی گئی تصویر SOC کی خرابی کے رجحان کو ظاہر کرتی ہے جب مکمل چارج کی گنجائش کو زیادہ اور کم اندازہ لگایا جاتا ہے۔
شکل 11۔ خرابی کا رجحان جب مکمل چارج کرنے کی صلاحیت کو زیادہ اور کم اندازہ لگایا جاتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: فروری 15-2023