श्रृंखला बनाम समानांतर लीपो बैटरी पैक: वोल्टेज, क्षमता और सुरक्षा आवश्यकताएँ

श्रृंखला और समानांतर कनेक्शन बैटरी निर्माताओं को डिवाइस की वोल्टेज, क्षमता, रनटाइम और बिजली आवश्यकताओं के आसपास एक पैक बनाने की अनुमति देते हैं।

बुनियादी नियम सरल प्रतीत होते हैं: श्रृंखला कनेक्शन वोल्टेज बढ़ाते हैं, जबकि समानांतर कनेक्शन क्षमता बढ़ाते हैं। व्यवहार में, हालांकि, कॉन्फ़िगरेशन का चयन चार्जिंग वोल्टेज, वर्तमान क्षमता, सेल संतुलन, वायरिंग, सुरक्षा सर्किटरी, भौतिक लेआउट और विफलता व्यवहार को भी प्रभावित करता है।

2S1P लाइपो बैटरी पैक और 1S2P लाइपो बैटरी पैक में समान संख्या में सेल हो सकते हैं और कुल ऊर्जा लगभग समान हो सकती है, लेकिन वे विनिमेय नहीं हैं। एक उच्च वोल्टेज की आपूर्ति करता है, जबकि दूसरा एकल-सेल वोल्टेज को बरकरार रखता है और अधिक एम्पीयर-घंटे की क्षमता प्रदान करता है।

यह मार्गदर्शिका बताती है कि श्रृंखला, समानांतर और श्रृंखला-समानांतर लीपो बैटरी पैक कैसे काम करते हैं, उनकी मुख्य विद्युत विशिष्टताओं की गणना कैसे करें, और पैक संरचना चुनने से पहले किन सुरक्षा आवश्यकताओं पर विचार किया जाना चाहिए।

चाबी छीनना

• श्रृंखला में जुड़े सेल पैक वोल्टेज बढ़ाते हैं लेकिन उनकी एम्पीयर-घंटे की क्षमता नहीं जोड़ते हैं।

• समानांतर में जुड़े सेल एक सेल के वोल्टेज को बनाए रखते हुए क्षमता बढ़ाते हैं।

• एक श्रृंखला-समानांतर विन्यास वोल्टेज और क्षमता दोनों को बढ़ाता है।

• अक्षर S श्रृंखला से जुड़े सेल समूहों की संख्या को इंगित करता है।

• अक्षर P प्रत्येक समूह के भीतर समानांतर में जुड़े कोशिकाओं की संख्या को इंगित करता है।

• 2S2P पैक में चार कोशिकाएँ दो श्रृंखला समूहों के रूप में व्यवस्थित होती हैं और प्रत्येक समानांतर समूह में दो कोशिकाएँ होती हैं।

• जब पैक में अलग-अलग वोल्टेज होते हैं तो वाट-घंटे एमएएच की तुलना में बेहतर ऊर्जा तुलना प्रदान करते हैं।

• श्रृंखला से जुड़े समूहों को व्यक्तिगत वोल्टेज निगरानी की आवश्यकता होती है और संतुलन की आवश्यकता हो सकती है।

• समानांतर समूह में कोशिकाओं का बारीकी से मिलान किया जाना चाहिए और स्थायी कनेक्शन से पहले एक उपयुक्त वोल्टेज पर लाया जाना चाहिए।

• एक सुरक्षा बोर्ड को सेल रसायन शास्त्र, श्रृंखला गणना, चार्जिंग वोल्टेज, निरंतर वर्तमान, चरम वर्तमान और आवश्यक कार्यों से मेल खाना चाहिए।

• समानांतर कोशिकाओं को जोड़ने से प्रत्येक ऑपरेटिंग स्थिति के तहत सुरक्षित पैक करंट स्वचालित रूप से दोगुना नहीं हो जाता है।

• विभिन्न वोल्टेज, क्षमता, आयु या चार्ज की स्थिति वाले पैक को बिना इंजीनियर डिज़ाइन के संयोजित नहीं किया जाना चाहिए।

• बैटरी कॉन्फ़िगरेशन, चार्जर, बीएमएस, कनेक्टर, वायरिंग और डिवाइस पावर सिस्टम का एक साथ मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

1S, 2S, 2P और 2S2P का क्या मतलब है?

बैटरी पैक कॉन्फ़िगरेशन को सामान्यतः अक्षरों का उपयोग करके वर्णित किया जाता है S और P .

• S का मतलब सीरीज है.

• P का मतलब समानांतर है.

• प्रत्येक अक्षर से पहले की संख्या इंगित करती है कि कितने सेल या सेल समूह उस कनेक्शन का उपयोग करते हैं।

सामान्य उदाहरणों में शामिल हैं:

कुल कोशिका गिनती की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

कुल कोशिकाएँ = श्रृंखला गणना × समानांतर गणना

उदाहरण के लिए:

3S2P = 3 × 2 = 6 सेल

अधिकांश बैटरी विशिष्टताओं में, केवल '2S' के रूप में लिखे गए कॉन्फ़िगरेशन का मतलब 2S1P समझा जाता है, जब तक कि समानांतर गणना अलग से न बताई गई हो। हालाँकि, एक ओईएम परियोजना के लिए, अस्पष्टता से बचने के लिए दोनों मूल्यों को प्रलेखित किया जाना चाहिए।

श्रृंखला बनाम समानांतर लीपो बैटरी पैक एक नज़र में

निम्नलिखित तुलना समान रसायन विज्ञान, नाममात्र वोल्टेज, क्षमता और डिस्चार्ज क्षमता वाली समान कोशिकाओं को मानती है।

ये गारंटीकृत तैयार-पैक रेटिंग के बजाय कॉन्फ़िगरेशन सिद्धांत हैं। वास्तविक प्रदर्शन सेल विनिर्देश, इंटरकनेक्ट, सुरक्षा बोर्ड, कनेक्टर, केबल आकार, तापमान और उत्पाद डिज़ाइन द्वारा सीमित हो सकता है।

सीरीज लीपो बैटरी पैक कैसे काम करता है

कोशिकाएँ एक कोशिका के धनात्मक टर्मिनल को अगली कोशिका के ऋणात्मक टर्मिनल से जोड़कर श्रृंखला में जुड़ी होती हैं। शेष दो बाहरी टर्मिनल पैक आउटपुट बनाते हैं।

श्रृंखला पथ में प्रत्येक कोशिका या समानांतर समूह से समान धारा प्रवाहित होती है।

सीरीज कनेक्शन वोल्टेज को कैसे प्रभावित करता है

नाममात्र पैक वोल्टेज श्रृंखला से जुड़े कोशिकाओं के नाममात्र वोल्टेज का योग है:

पैक नाममात्र वोल्टेज = सेल नाममात्र वोल्टेज × श्रृंखला गणना

मानक 3.7 वी कोशिकाओं के लिए:

पूर्ण-चार्ज वोल्टेज की गणना इस प्रकार की जाती है:

अधिकतम पैक वोल्टेज = सेल चार्ज सीमा × श्रृंखला गणना

4.2 V मान उस चार्ज सीमा के लिए डिज़ाइन किए गए पारंपरिक लिथियम-आयन पॉलिमर सेल पर लागू होता है। एक उच्च-वोल्टेज रसायन विज्ञान के लिए प्रति सेल 4.35 V, 4.4 V, या किसी अन्य निर्दिष्ट सीमा की आवश्यकता हो सकती है।

चारों ओर डिज़ाइन किया गया उत्पाद इसलिए हाई-वोल्टेज LiPo बैटरियों को एक संगत चार्जर और सुरक्षा प्रणाली की आवश्यकता होती है। केवल नाममात्र वोल्टेज से उच्च प्रति-सेल चार्ज सीमा की कल्पना कभी नहीं की जानी चाहिए।

श्रृंखला कनेक्शन क्षमता को कैसे प्रभावित करता है

श्रृंखला में समान 1000 एमएएच कोशिकाओं को जोड़ने से उनकी एमएएच रेटिंग नहीं जुड़ती है।

उदाहरण के लिए:

• एक 3.7 वी 1000 एमएएच सेल: 3.7 वी, 1000 एमएएच

• श्रृंखला में दो सेल: 7.4 वी, 1000 एमएएच

• श्रृंखला में तीन सेल: 11.1 वी, 1000 एमएएच

पैक में अधिक ऊर्जा होती है क्योंकि इसका वोल्टेज बढ़ गया है, भले ही Ah मान अपरिवर्तित रहता है।

सीरीज कनेक्शन करंट को कैसे प्रभावित करता है

2S1P पैक में, दोनों कोशिकाओं से समान धारा प्रवाहित होती है। यदि सेल को किसी दिए गए निरंतर करंट के लिए रेट किया गया है, तो श्रृंखला में एक और समान सेल जोड़ने से स्वचालित रूप से वह करंट रेटिंग दोगुनी नहीं हो जाती है।

तैयार पैक करंट इनमें से सबसे कम लागू मूल्य तक सीमित है:

• सेल निरंतर डिस्चार्ज करंट

• सेल शिखर-वर्तमान क्षमता

• पीसीएम या बीएमएस वर्तमान रेटिंग

• MOSFET और करंट-सेंस डिज़ाइन

• निकल पट्टी, टैब, बसबार, या पीसीबी क्षमता

• तार का आकार

• कनेक्टर रेटिंग

• फ़्यूज़ या करंट-सीमित घटक

• तापीय स्थितियाँ

एक उच्च पैक वोल्टेज किसी डिवाइस को कम करंट पर समान शक्ति प्राप्त करने की अनुमति दे सकता है, लेकिन यह लोड और पावर-रूपांतरण वास्तुकला पर निर्भर करता है।

सीरीज पैक्स को सेल-ग्रुप मॉनिटरिंग की आवश्यकता क्यों है?

श्रृंखला से जुड़ी कोशिकाएँ अपने पूरे सेवा जीवन में पूरी तरह से समान नहीं रहती हैं। क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध, स्व-निर्वहन, तापमान और उम्र बढ़ने में छोटे अंतर के कारण उनके चार्ज की स्थिति अलग हो सकती है।

चार्जिंग के दौरान, एक श्रृंखला समूह दूसरों से पहले अपनी ऊपरी वोल्टेज सीमा तक पहुँच सकता है। डिस्चार्ज के दौरान सबसे कमजोर समूह सबसे पहले अपनी निचली सीमा तक पहुंच सकता है।

इसलिए सुरक्षा और निगरानी प्रणाली को केवल कुल पैक वोल्टेज पर निर्भर रहने के बजाय व्यक्तिगत श्रृंखला-समूह वोल्टेज पर प्रतिक्रिया देनी चाहिए।

उदाहरण के लिए, 8.0 V की कुल पैक रीडिंग यह साबित नहीं करती है कि 2S पैक संतुलित है। इसमें निम्न शामिल हो सकते हैं:

• 4.0 वी और 4.0 वी

• 4.15 वी और 3.85 वी

• 4.25 वी और 3.75 वी

अंतिम उदाहरण में समान कुल वोल्टेज है लेकिन पहले से ही एक समूह को इसकी अनुमत सीमा से परे रखा जा सकता है।

समानांतर लीपो बैटरी पैक कैसे काम करता है

समानांतर कनेक्शन में, सकारात्मक टर्मिनल एक साथ जुड़े होते हैं और नकारात्मक टर्मिनल एक साथ जुड़े होते हैं।

इसलिए समूह की सभी कोशिकाएँ समान टर्मिनल वोल्टेज साझा करती हैं।

समानांतर कनेक्शन वोल्टेज को कैसे प्रभावित करता है

वोल्टेज एक सेल के वोल्टेज के बराबर रहता है:

पैक वोल्टेज = सेल वोल्टेज

समानांतर में जुड़े दो मानक 3.7 वी कोशिकाओं के लिए:

• नाममात्र वोल्टेज: 3.7 वी

• विशिष्ट पूर्ण-चार्ज वोल्टेज: 4.2 V

• कॉन्फ़िगरेशन: 1S2P

अधिक समानांतर सेल जोड़ने से 7.4 V या 11.1 V उत्पन्न नहीं होता है। यह एकल वोल्टेज समूह बनाना जारी रखता है।

समानांतर कनेक्शन क्षमता को कैसे प्रभावित करता है

बारीकी से मेल खाने वाली समानांतर कोशिकाओं की क्षमताएँ जोड़ी जाती हैं:

पैक क्षमता = सेल क्षमता × समानांतर गणना

समान 1000 एमएएच कोशिकाओं के लिए:

यह समानांतर निर्माण को तब उपयोगी बनाता है जब एप्लिकेशन को लंबे समय तक परिचालन समय की आवश्यकता होती है लेकिन एकल-सेल वोल्टेज प्लेटफ़ॉर्म को बनाए रखना चाहिए।

समानांतर कनेक्शन वर्तमान क्षमता को कैसे प्रभावित करता है

सिद्धांत रूप में, संतुलित वर्तमान पथों के माध्यम से जुड़ी समान कोशिकाएं भार साझा कर सकती हैं। इसलिए समानांतर में दो उपयुक्त सेल एक सेल से अधिक करंट प्रदान कर सकते हैं।

हालाँकि, सुरक्षित पैक करंट की गणना आगे के मूल्यांकन के बिना सेल रेटिंग को गुणा करके नहीं की जानी चाहिए।

वर्तमान साझाकरण इससे प्रभावित हो सकता है:

• सेल आंतरिक प्रतिरोध

• क्षमता भिन्नता

• तापमान में अंतर

• टैब और इंटरकनेक्ट प्रतिरोध

• पैक के भीतर सेल की स्थिति

• केबल-रूटिंग समरूपता

• राज्य-प्रभारी मतभेद

• बुढ़ापा

• कनेक्टर प्रतिरोध

• सुरक्षा-बोर्ड की सीमाएँ

यदि एक सेल का प्रतिरोध कम है या धारा पथ छोटा है तो वह भार का बड़ा हिस्सा ले जा सकता है। तब पैक स्थानीयकृत हीटिंग विकसित कर सकता है, तब भी जब कुल करंट एक साधारण सैद्धांतिक सीमा के भीतर प्रतीत होता है।

डिस्चार्ज दर का अर्थ और क्षमता से इसका संबंध आगे बताया गया है लिथियम पॉलीमर बैटरी की C रेटिंग का क्या मतलब है?.

क्या समानांतर कोशिकाओं को संतुलन की आवश्यकता है?

सीधे जुड़े हुए समानांतर सेल समान टर्मिनल वोल्टेज साझा करते हैं, इसलिए एक बीएमएस आम तौर पर पूरे समानांतर समूह को एक वोल्टेज नोड के रूप में मानता है।

इसका मतलब यह नहीं है कि सेल मिलान अनावश्यक है। समान टर्मिनल वोल्टेज समान क्षमता, प्रतिरोध, तापमान या वर्तमान योगदान की गारंटी नहीं देता है।

एक समानांतर समूह के लिए चयनित कक्षों में सामान्यतः संगतता होनी चाहिए:

• रसायन विज्ञान

• चार्ज-वोल्टेज सीमा

• क्षमता

• आंतरिक प्रतिरोध

• निर्वहन विशेषताएँ

• उत्पादन इतिहास

• आयु और चक्र की स्थिति

• भौतिक डिज़ाइन

• विधानसभा में प्रभारी की स्थिति

एक क्षतिग्रस्त या काफी ख़राब कोशिका शेष कोशिकाओं पर अतिरिक्त भार डाल सकती है और पूरे समूह की विश्वसनीयता को कम कर सकती है।

समानांतर कनेक्शन से पहले वोल्टेज की जाँच क्यों की जानी चाहिए?

विभिन्न वोल्टेज वाले सेलों को केवल एक साथ नहीं जोड़ा जाना चाहिए।

एक बार कनेक्ट होने के बाद, उच्च-वोल्टेज सेल तेजी से निम्न-वोल्टेज सेल में डिस्चार्ज हो सकता है। परिणामी इक्वलाइज़ेशन करंट मुख्य रूप से सेल और कनेक्शन प्रतिरोध द्वारा सीमित हो सकता है और सामान्य चार्जिंग करंट से बहुत अधिक हो सकता है।

इस कारण से, योग्य, बारीकी से मेल खाने वाली कोशिकाओं का उपयोग करके नियंत्रित विनिर्माण प्रक्रिया के माध्यम से समानांतर समूहों को इकट्ठा किया जाना चाहिए। अंतिम उपयोगकर्ताओं को एक पुराने पैक में एक नया सेल नहीं जोड़ना चाहिए या किसी मान्य डिज़ाइन और उपयुक्त उपकरण के बिना दो ढीले पाउच सेल को समानांतर में नहीं जोड़ना चाहिए।

एक श्रृंखला-समानांतर लीपो पैक कैसे काम करता है

एक श्रृंखला-समानांतर पैक दोनों कनेक्शन विधियों को जोड़ता है।

चार समान 3.7 V, 1000 एमएएच कोशिकाओं से बने 2S2P डिज़ाइन पर विचार करें:

1. पहले 3.7 V, 2000 mAh समूह बनाने के लिए दो सेल समानांतर में जुड़े हुए हैं।

2. दो और सेल दूसरा 3.7 V, 2000 mAh समूह बनाते हैं।

3. दो समानांतर समूह श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।

परिणामी सैद्धांतिक विशिष्टता है:

• नाममात्र वोल्टेज: 7.4 वी

• क्षमता: 2000 एमएएच

• ऊर्जा: 14.8 क

• कॉन्फ़िगरेशन: 2S2P

• कुल कोशिकाएँ: 4

सूत्र हैं:

पैक वोल्टेज = सेल नाममात्र वोल्टेज × एस

पैक क्षमता = सेल क्षमता × पी

कुल कोशिका गणना = S × P

नाममात्र ऊर्जा = पैक वोल्टेज × आह में पैक क्षमता

इस डिज़ाइन में, बीएमएस दो श्रृंखला-समूह वोल्टेज की निगरानी करता है। प्रत्येक मॉनिटर किए गए समूह में दो समानांतर कोशिकाएँ होती हैं।

इसलिए 2S2P पैक की निगरानी 4S पैक के रूप में नहीं की जाती है। श्रृंखला गणना के बजाय व्यक्तिगत कोशिकाओं की कुल संख्या के अनुसार सुरक्षा बोर्ड का चयन करना गलत होगा।

वोल्टेज, क्षमता और वाट-घंटे की तुलना करना

श्रृंखला और समानांतर निर्माण के बीच का अंतर तब स्पष्ट हो जाता है जब समान 3.7 वी, 1000 एमएएच कोशिकाओं का उपयोग करके पैक की तुलना की जाती है।

2S1P और 1S2P दोनों उदाहरणों में दो सेल हैं और लगभग 7.4 Wh संग्रहित हैं। उनकी वोल्टेज और क्षमता रेटिंग भिन्न हैं, लेकिन उनकी सैद्धांतिक नाममात्र ऊर्जा समान है।

उन्हें अभी भी एक दूसरे के लिए प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता क्योंकि डिवाइस एक अलग इनपुट वोल्टेज देखता है।

अकेले एमएएच अलग-अलग बैटरी पैक की तुलना क्यों नहीं कर सकता?

एक 3.7 V 2000 mAh पैक और एक 7.4 V 1000 mAh पैक दोनों में लगभग 7.4 Wh होता है:

3.7 वी × 2.0 आह = 7.4 क

7.4 वी × 1.0 आह = 7.4 क

केवल एमएएच देखने पर पहला पैक दोगुनी क्षमता वाला प्रतीत होगा। ऊर्जा की दृष्टि से वे समान हैं।

इसलिए विभिन्न वोल्टेज वाले पैकों की तुलना करते समय वाट-घंटे अधिक उपयोगी होते हैं।

हालाँकि, समान Wh समान डिवाइस रनटाइम की गारंटी नहीं देता है। वास्तविक परिचालन समय इस पर भी निर्भर करता है:

• वोल्टेज-रूपांतरण दक्षता

• विभिन्न इनपुट वोल्टेज पर डिवाइस करंट

• बैटरी आंतरिक प्रतिरोध

• कटऑफ वोल्टेज

• निर्वहन दर

• तापमान

• कोशिका उम्र बढ़ना

• सुरक्षा-बोर्ड वोल्टेज ड्रॉप

• वास्तविक भार के तहत प्रयोग करने योग्य क्षमता

रनटाइम को अंततः केवल एमएएच से पूर्वानुमानित करने के बजाय तैयार डिवाइस में सत्यापित किया जाना चाहिए।

क्या उच्च श्रृंखला गणना अधिक शक्ति प्रदान करती है?

वोल्टेज बढ़ाने से अधिक बिजली उपलब्ध हो सकती है, लेकिन केवल तभी जब सेल, सुरक्षा प्रणाली, वायरिंग और डिवाइस आवश्यक करंट की आपूर्ति और स्वीकार कर सकें।

विद्युत शक्ति की गणना इस प्रकार की जाती है:

पावर = वोल्टेज × करंट

2 ए प्रदान करने वाला 7.4 वी पैक लगभग 14.8 डब्ल्यू प्रदान करता है। रूपांतरण हानियों का हिसाब लगाने से पहले, समान इनपुट पावर प्रदान करने के लिए 3.7 वी पैक को लगभग 4 ए वितरित करने की आवश्यकता होगी।

यह एक कारण है कि एक डिजाइनर मोटर, हीटर, पंप, रोबोटिक्स, या अन्य बिजली की मांग वाले उत्पादों के लिए उच्च-वोल्टेज पैक चुन सकता है। समान शक्ति के लिए कम धारा कंडक्टर हानि को कम कर सकती है, लेकिन उच्च श्रृंखला गणना चार्जर वोल्टेज, बीएमएस जटिलता, घटक वोल्टेज आवश्यकताओं और इन्सुलेशन विचारों को भी बढ़ाती है।

चयन डिवाइस की इनपुट-वोल्टेज रेंज और लोड प्रोफाइल से शुरू होना चाहिए न कि इस धारणा से कि अधिक श्रृंखला सेल स्वचालित रूप से बेहतर होते हैं।

1एस पैक के लिए सुरक्षा आवश्यकताएँ

एकल-श्रृंखला पैक में केवल एक वोल्टेज समूह होता है, इसलिए इसे श्रृंखला कोशिकाओं के बीच संतुलन की आवश्यकता नहीं होती है।

इसके पीसीएम को अभी भी प्रदान करने की आवश्यकता हो सकती है:

• अधिभार संरक्षण

• ओवर-डिस्चार्ज सुरक्षा

• अति-वर्तमान सुरक्षा

• शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा

• चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रण

• तापमान की निगरानी

• एनटीसी आउटपुट

• बैटरी की पहचान

• ईंधन गेजिंग या संचार

चार्जर को सेल रसायन शास्त्र और अधिकतम चार्ज वोल्टेज से मेल खाना चाहिए। एक पीसीएम असामान्य स्थितियों को बाधित करता है, लेकिन यह उचित रूप से नियंत्रित चार्जर का प्रतिस्थापन नहीं है।

1S2P या 1S3P डिज़ाइन में, सुरक्षा सर्किट समानांतर समूह को एक बड़ी क्षमता वाले वोल्टेज नोड के रूप में देखता है। इसकी वर्तमान रेटिंग पूर्ण पैक लोड पर आधारित होनी चाहिए, न कि एक सेल की क्षमता पर।

मल्टी-सीरीज़ पैक के लिए सुरक्षा आवश्यकताएँ

2S, 3S, या उच्च-श्रृंखला डिज़ाइन के लिए उस सटीक श्रृंखला गणना के लिए उपयुक्त सुरक्षा सर्किटरी की आवश्यकता होती है।

एक मल्टी-सेल बीएमएस या पीसीएम को निम्नलिखित कार्य करने की आवश्यकता हो सकती है:

• व्यक्तिगत श्रृंखला-समूह वोल्टेज निगरानी

• वर्तमान निगरानी पैक करें

• चार्ज ओवर-करंट सुरक्षा

• डिस्चार्ज ओवर-करंट सुरक्षा

• शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा

• ओवरचार्ज कटऑफ

• ओवर-डिस्चार्ज कटऑफ

• कोशिका-समूह संतुलन

• तापमान की निगरानी

• एमओएसएफईटी नियंत्रण

• राज्य-प्रभारी अनुमान

• त्रुटि रिकॉर्डिंग

• होस्ट डिवाइस के साथ संचार

घटकों की वोल्टेज रेटिंग को उचित डिज़ाइन मार्जिन सहित अधिकतम पैक वोल्टेज को भी समायोजित करना चाहिए।

कुल पैक वोल्टेज पर्याप्त क्यों नहीं है?

केवल कुल वोल्टेज की निगरानी करने से किसी ऐसे व्यक्तिगत समूह की विश्वसनीय रूप से पहचान नहीं की जा सकती है जो ओवरचार्ज या ओवर-डिस्चार्ज है।

इस कारण से, 3S सुरक्षा सर्किट को आम तौर पर इसकी पहुंच की आवश्यकता होती है:

• नकारात्मक पैक करें

• श्रृंखला समूह 1 के बाद कनेक्शन

• श्रृंखला समूह 2 के बाद कनेक्शन

• श्रृंखला समूह 3 के बाद सकारात्मक पैक करें

इसलिए एक पारंपरिक मॉनिटरिंग हार्नेस में श्रृंखला गणना की तुलना में एक अधिक वोल्टेज कनेक्शन होता है:

वोल्टेज-सेंस कनेक्शन = एस + 1

एक एकीकृत बीएमएस वाला पैक इन कनेक्शनों को बाहरी रूप से उजागर नहीं कर सकता है, लेकिन व्यक्तिगत श्रृंखला-समूह निगरानी के लिए उन्हें आंतरिक रूप से अभी भी आवश्यक है।

सेल संतुलन क्या करता है

संतुलन श्रृंखला से जुड़े समूहों के बीच अंतर को सीमित करने में मदद करता है।

एक निष्क्रिय संतुलन प्रणाली आमतौर पर उच्च-वोल्टेज समूह से थोड़ी मात्रा में ऊर्जा निकालती है ताकि निचले समूह चार्ज करना जारी रख सकें। अधिक उन्नत सक्रिय संतुलन प्रणालियाँ समूहों के बीच ऊर्जा का पुनर्वितरण कर सकती हैं।

संतुलन पूरी तरह सही नहीं हो सकता:

• एक क्षतिग्रस्त कोशिका

• गंभीर क्षमता हानि

• उच्च स्व-निर्वहन

• ख़राब विद्युत कनेक्शन

• प्रमुख आंतरिक-प्रतिरोध अंतर

• गलत मिलान वाली कोशिकाएँ

• एक अनुपयुक्त पैक लेआउट

एक पैक जो बार-बार एक बड़ा असंतुलन विकसित करता है, अंतर्निहित समस्या को छिपाने के लिए संतुलन सर्किट पर निर्भर रहने के बजाय उसका निरीक्षण किया जाना चाहिए।

समानांतर समूहों के लिए सुरक्षा आवश्यकताएँ

समानांतर निर्माण डिज़ाइन प्राथमिकताओं का एक अलग सेट बनाता है।

सेल मिलान

कोशिकाओं को संगत उत्पादन और प्रदर्शन समूहों से चुना जाना चाहिए। विभिन्न क्षमताओं, रसायन विज्ञान, वोल्टेज सीमा, उम्र या आंतरिक प्रतिरोध की कोशिकाओं को मिलाने से असमान वर्तमान साझाकरण हो सकता है।

कोशिका भिन्नता के व्यावहारिक प्रभावों पर अधिक विस्तार से चर्चा की गई है लिथियम-आयन बैटरी पैक असंगत क्यों हो जाते हैं?.

वर्तमान-पथ डिज़ाइन

इंटरकनेक्ट प्रतिरोध को कम और उचित रूप से संतुलित रखा जाना चाहिए। लेआउट को एक सेल या टैब को करंट का अनुपातहीन हिस्सा ले जाने के लिए मजबूर करने से बचना चाहिए।

डिज़ाइन कारकों में शामिल हैं:

• टैब ज्यामिति

• निकल-पट्टी या बसबार आयाम

• पीसीबी तांबे की मोटाई

• कनेक्शन की स्थिति

• लीड प्लेसमेंट

• वेल्ड गुणवत्ता

• सेल रिक्ति

• गर्मी लंपटता

• कनेक्टर स्थान

दोष निवारण

स्थायी रूप से जुड़े समानांतर समूह में, स्वस्थ कोशिकाएं किसी विफल सेल या विफल शाखा में करंट की आपूर्ति कर सकती हैं।

पैक आकार और जोखिम मूल्यांकन के आधार पर, डिज़ाइन की आवश्यकता हो सकती है:

• फ़्यूज़िबल इंटरकनेक्ट

• शाखा-वर्तमान सीमा

• तापीय पृथक्करण

• तापमान सेंसर

• ज्वाला-प्रतिरोधी सामग्री

• यांत्रिक बाधाएँ

• पैक-स्तरीय फ़्यूज़िंग

• नियंत्रित वेंटिंग स्पेस

• अतिरिक्त दोष-पहचान कार्य

आवश्यक दृष्टिकोण पैक ऊर्जा, सेल प्रकार, अनुप्रयोग, संलग्नक, अनुपालन आवश्यकताओं और संभावित विफलता स्थितियों पर निर्भर करता है।

संरक्षण-बोर्ड वर्तमान रेटिंग

बीएमएस को कुल अपेक्षित पैक करंट का समर्थन करना चाहिए, जिसमें शामिल हैं:

• सामान्य परिचालन धारा

• अधिकतम सतत धारा

• स्टार्टअप उछाल

• मोटर स्टॉल करंट

• हीटर का आक्रमण

• संचार-ट्रांसमीटर शिखर

• चार्जिंग करंट

• दोष-पहचान सीमाएँ

बोर्ड के विज्ञापित करंट को MOSFET हानियों, तापमान वृद्धि, शीतलन की स्थिति, कंडक्टर आकार और कटऑफ टाइमिंग की जांच किए बिना प्रयोग करने योग्य डिवाइस करंट के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।

श्रृंखला और समानांतर पैक के लिए चार्जर आवश्यकताएँ

चार्जर को पैक केमिस्ट्री, श्रृंखला गणना, चार्ज-वोल्टेज सीमा और अनुमत चार्जिंग करंट से मेल खाना चाहिए।

पारंपरिक 4.2 वी कोशिकाओं के लिए:

2S पैक को 1S चार्जर से चार्ज नहीं किया जाना चाहिए। इसी तरह, मानक 4.2 वी कोशिकाओं के लिए अभिप्रेत चार्जर एक अलग चार्ज सीमा के साथ उच्च-वोल्टेज रसायन शास्त्र के लिए अनुपयुक्त हो सकता है।

समानांतर क्षमता चार्जिंग-वर्तमान गणना को प्रभावित करती है। यदि दो समान कोशिकाओं को समानांतर में रखा जाता है, तो एक उपयुक्त पैक एक सेल से अधिक कुल धारा स्वीकार कर सकता है, लेकिन सही मान इस पर निर्भर करता है:

• सेल चार्ज-दर सीमा

• पैक क्षमता

• तापमान

• समानांतर वर्तमान साझाकरण

• सुरक्षा-बोर्ड रेटिंग

• कनेक्टर और तार रेटिंग

• चार्जिंग समय लक्ष्य

• चक्र-जीवन आवश्यकताएँ

एक चार्जर और बीएमएस अलग-अलग कार्य करते हैं। चार्जर चार्जिंग प्रोफ़ाइल को नियंत्रित करता है, जबकि सुरक्षा प्रणाली परिभाषित असामान्य स्थितियों पर प्रतिक्रिया करती है। एक का उपयोग दूसरे के विकल्प के रूप में नहीं किया जाना चाहिए।

सेल मिलान आवश्यकताएँ

एक विश्वसनीय मल्टी-सेल पैक उपयुक्त सेल चयन से शुरू होता है।

एक ही असेंबली में उपयोग की जाने वाली कोशिकाओं का मिलान करने की आवश्यकता हो सकती है:

• सेल मॉडल

• रसायन विज्ञान

• नाममात्र क्षमता

• मापी गई क्षमता

• ओपन-सर्किट वोल्टेज

• आंतरिक प्रतिरोध

• मोटाई और आयाम

• स्व निर्वहन

• उत्पादन बैच

• आयु

• चक्र इतिहास

श्रृंखला और समानांतर दोनों संरचनाओं में मिलान महत्वपूर्ण है।

एक श्रृंखला स्ट्रिंग में, सबसे कम क्षमता या उच्चतम प्रतिरोध समूह पहले अपनी वोल्टेज सीमा तक पहुंच सकता है और प्रयोग करने योग्य पैक क्षमता को प्रतिबंधित कर सकता है।

एक समानांतर समूह में, प्रतिरोध और कनेक्शन अंतर प्रभावित करते हैं कि धारा कैसे साझा की जाती है। एक कोशिका दूसरों की तुलना में अधिक मेहनत कर सकती है और तेजी से बूढ़ी हो सकती है।

बैटरी निर्माताओं को केवल इसलिए कोशिकाओं को संयोजित करने के बजाय उत्पाद के लिए उपयुक्त सेल-स्क्रीनिंग मानदंड स्थापित करना चाहिए क्योंकि उनके पास समान मुद्रित विनिर्देश हैं।

क्या तैयार लीपो पैक को श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है?

दो तैयार पैकों को श्रृंखला में तब तक नहीं जोड़ा जाना चाहिए जब तक कि पूरी प्रणाली को उस व्यवस्था के लिए डिज़ाइन और मान्य नहीं किया गया हो।

संभावित समस्याओं में शामिल हैं:

• आवेश की विभिन्न अवस्थाएँ

• अलग-अलग क्षमताएं या उम्र

• असंगत सुरक्षा सर्किट

• ग़लत ग्राउंडिंग

• चार्जर असंगति

• संतुलन-निगरानी अंतराल

• कनेक्टर-वोल्टेज सीमाएं

• अप्रत्याशित बीएमएस कटऑफ व्यवहार

• एक पैक को दूसरे द्वारा रिवर्स-चार्ज किया जा रहा है

• असुरक्षित सेवा या प्रतिस्थापन प्रक्रियाएँ

कुछ संरक्षित पैक लो-साइड स्विचिंग या संचार इंटरफेस का उपयोग करते हैं जो बाहरी श्रृंखला कनेक्शन को अनुपयुक्त बनाते हैं। एक बैटरी जो एक स्टैंडअलोन उत्पाद के रूप में सुरक्षित है वह किसी अन्य पैक के साथ संयुक्त होने पर स्वचालित रूप से सुरक्षित नहीं होती है।

यदि एप्लिकेशन को उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है, तो उत्पादन के बाद स्वतंत्र रूप से संरक्षित बैटरियों को जोड़ने की तुलना में उद्देश्य-डिज़ाइन की गई मल्टी-सीरीज़ असेंबली का उपयोग करना आमतौर पर अधिक विश्वसनीय होता है।

क्या तैयार लीपो पैक को समानांतर में जोड़ा जा सकता है?

रेडीमेड पैक्स को केवल इसलिए समानांतर में नहीं जोड़ा जाना चाहिए क्योंकि उनके लेबल समान नाममात्र वोल्टेज दिखाते हैं।

समानांतर संचालन से पहले, डिज़ाइन को संबोधित करना होगा:

• पैक-वोल्टेज अंतर

• राज्य-प्रभारी अंतर

• क्षमता और उम्र

• आंतरिक प्रतिरोध

• बीएमएस इंटरेक्शन

• उलटी बिजली

• चार्जिंग-वर्तमान वितरण

• कनेक्टर अनुक्रम

• ऊर्जावान रहते हुए पैक हटाना

• शाखा सुरक्षा

• त्रुटि का पृथक्करण

यदि एक पैक में उच्च वोल्टेज है, तो जैसे ही कनेक्टर संपर्क बनाते हैं, एक बड़ा इक्वलाइज़ेशन करंट प्रवाहित हो सकता है।

समानांतर बैटरी मॉड्यूल को सुरक्षित रूप से इंजीनियर किया जा सकता है, लेकिन उन्हें एक परिभाषित कनेक्शन विधि, संगत सुरक्षा वास्तुकला, जहां आवश्यक हो, नियंत्रित प्री-चार्ज और मान्य गलती व्यवहार की आवश्यकता होती है।

कॉन्फ़िगरेशन बैटरी के आकार और लेआउट को कैसे प्रभावित करता है

सेल जोड़ने से ऊर्जा बढ़ती है लेकिन यांत्रिक डिज़ाइन भी बदल जाता है।

श्रृंखला और समानांतर असेंबली प्रभावित कर सकती हैं:

• कुल घनत्व

• चौड़ाई और लंबाई

• वज़न

• ग्रैविटी केंद्र

• केबल-रूटिंग स्थान

• मुड़ी हुई बहिः प्रकोष्ठिका

• गर्मी लंपटता

• सेल विस्तार भत्ता

• ड्रॉप सुरक्षा

• कंपन प्रतिरोध

• सेवा पहुंच

• संलग्नक सभा

अगल-बगल रखी गई दो थैली कोशिकाएं एक चौड़ा, पतला पैक बना सकती हैं। उन्हें ढेर करने से अधिक मोटाई के साथ एक छोटा पदचिह्न बन सकता है।

एक श्रृंखला-समानांतर संरचना की भी आवश्यकता हो सकती है:

• अतिरिक्त इन्सुलेशन

• अधिक वेल्ड बिंदु

• एक बड़ा बीएमएस

• वोल्टेज-सेंस वायरिंग

• तापमान सेंसर

• एक मजबूत समर्थन फ्रेम

• अधिक जटिल पैक रैपिंग

• टैब और सुरक्षा घटकों के आसपास बढ़ी हुई दूरी

इसलिए विद्युत विन्यास को संलग्नक को अंतिम रूप देने के बजाय उपलब्ध बैटरी डिब्बे के साथ चुना जाना चाहिए।

श्रृंखला बनाम समानांतर: आपको कौन सा कॉन्फ़िगरेशन चुनना चाहिए?

डिवाइस के लिए आवश्यक वोल्टेज के अनुसार श्रृंखला गणना चुनें।

आवश्यक ऊर्जा, रनटाइम, वर्तमान क्षमता, स्थान और वजन के अनुसार समानांतर गणना चुनें।

एक श्रृंखला-केंद्रित डिज़ाइन तब उपयुक्त हो सकता है जब:

• डिवाइस को उच्च इनपुट वोल्टेज की आवश्यकता होती है

• एक मोटर या हीटर उच्च वोल्टेज पर अधिक कुशलता से काम करता है

• सिस्टम 1S पैक की सीमा से ऊपर एक वोल्टेज रेल का उपयोग करता है

• किसी दिए गए शक्ति स्तर के लिए कम धारा को प्राथमिकता दी जाती है

• डिवाइस में पहले से ही एक संगत मल्टी-सेल चार्जर शामिल है

• उत्पाद बहु-श्रृंखला बीएमएस को समायोजित कर सकता है

एक समानांतर-केंद्रित डिज़ाइन उपयुक्त हो सकता है जब:

• उत्पाद को 3.7 V नाममात्र प्लेटफ़ॉर्म बनाए रखना चाहिए

• लंबे रनटाइम की आवश्यकता है

• एक एकल कोशिका पर्याप्त क्षमता प्रदान नहीं कर सकती

• सेल की मान्य परिचालन स्थितियों में अधिक आउटपुट करंट की आवश्यकता होती है

• बाड़ा कई कोशिकाओं को समायोजित कर सकता है

• चार्जर और सुरक्षा प्रणाली परिणामी क्षमता और करंट का समर्थन करती है

एक श्रृंखला-समानांतर डिज़ाइन तब उपयुक्त हो सकता है जब:

• डिवाइस को उच्च वोल्टेज और लंबे समय तक चलने वाले समय दोनों की आवश्यकता होती है

• एक एकल श्रृंखला स्ट्रिंग आवश्यक धारा प्रदान नहीं कर सकती

• ऊर्जा की आवश्यकता व्यावहारिक एकल स्ट्रिंग की क्षमता से अधिक है

• स्थान को कई सेल स्थितियों में वितरित किया जाना चाहिए

• एप्लिकेशन अतिरिक्त बीएमएस और असेंबली जटिलता को उचित ठहराता है

ज़र्न का कस्टम ली-पॉलीमर बैटरी समाधान डिवाइस वोल्टेज, क्षमता, आकार, करंट, कनेक्टर और सुरक्षा आवश्यकताओं के आधार पर एकल-सेल, बहु-श्रृंखला, समानांतर और श्रृंखला-समानांतर संरचनाओं का समर्थन करते हैं।

एक व्यावहारिक बैटरी कॉन्फ़िगरेशन चयन प्रक्रिया

1. डिवाइस वोल्टेज रेंज की पुष्टि करें

पहचान करना:

• न्यूनतम ऑपरेटिंग वोल्टेज

• सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज

• अधिकतम सुरक्षित इनपुट वोल्टेज

• स्टार्टअप-वोल्टेज आवश्यकता

• शटडाउन वोल्टेज

• वोल्टेज-नियामक इनपुट रेंज

• मोटर, हीटर, या एक्चुएटर वोल्टेज

• चार्जर इनपुट और आउटपुट वोल्टेज

अधिकतम पूर्णतः चार्ज पैक वोल्टेज प्रत्येक कनेक्टेड घटक की सुरक्षित सीमा के भीतर रहना चाहिए।

2. लोड प्रोफाइल को परिभाषित करें

अभिलेख:

• स्टैंडबाय करंट

• विशिष्ट परिचालन धारा

• अधिकतम सतत धारा

• चरम धारा

• चरम अवधि

• स्टार्टअप या स्टॉल करंट

• दैनिक परिचालन समय

• प्रति चार्ज आवश्यक रनटाइम

अकेले औसत करंट से यह पता नहीं चल सकता है कि सेल, बीएमएस और कनेक्टर छोटी हाई-करंट घटनाओं का समर्थन कर सकते हैं या नहीं।

3. आवश्यक ऊर्जा की गणना करें

पहले अनुमान की गणना निम्न का उपयोग करके की जा सकती है:

Wh में आवश्यक ऊर्जा = W में औसत शक्ति × घंटों में परिचालन समय

एक व्यावहारिक डिज़ाइन में निम्नलिखित बातों का भी ध्यान रखा जाना चाहिए:

• वोल्टेज-रूपांतरण हानियाँ

• बैटरी का पुराना होना

• कम तापमान क्षमता का नुकसान

• उच्च-लोड वोल्टेज शिथिलता

• आरक्षित क्षमता

• बीएमएस खपत

• डिवाइस स्टैंडबाय खपत

• अनुमत निर्वहन गहराई

4. श्रृंखला गणना का चयन करें

डिवाइस वोल्टेज को पूरा करने के लिए आवश्यक श्रृंखला समूहों की संख्या चुनें।

अकेले नाममात्र वोल्टेज का उपयोग न करें। जाँच करना:

• अधिकतम चार्ज वोल्टेज

• विशिष्ट ऑपरेटिंग रेंज

• बीएमएस कटऑफ वोल्टेज

• डिवाइस अंडरवोल्टेज सीमा

• चार्जर वोल्टेज

• घटक वोल्टेज रेटिंग

5. समानांतर गणना का चयन करें

निर्धारित करें कि एक श्रृंखला स्ट्रिंग कितनी क्षमता और करंट प्रदान कर सकती है। समानांतर सेल केवल तभी जोड़ें जब ऊर्जा, रनटाइम, करंट या पैकेजिंग के लिए आवश्यक हो।

अधिक समानांतर सेल वजन, आयतन, लागत, वेल्ड बिंदु और दोष ऊर्जा भी जोड़ते हैं।

6. सुरक्षा प्रणाली डिज़ाइन करें

परिभाषित करना:

• रसायन विज्ञान

• शृंखला गिनती

• पैक क्षमता

• चार्ज-वर्तमान सीमा

• निरंतर डिस्चार्ज करंट

• चरम धारा और अवधि

• अधिभार सीमा

• अति-निर्वहन सीमा

• अति-वर्तमान सीमा

• शॉर्ट-सर्किट प्रतिक्रिया

• तापमान सीमा

• संतुलन की रणनीति

• संचार आवश्यकताएँ

7. चार्जर और कनेक्टर की पुष्टि करें

चार्जर को पूरे पैक से मेल खाना चाहिए, जबकि मुख्य कनेक्टर और तारों को वास्तविक करंट का समर्थन करना चाहिए।

नमूने तैयार करने से पहले कनेक्टर श्रृंखला, ध्रुवीयता, पिनआउट, वायर गेज, केबल की लंबाई और बैलेंस कनेक्शन का दस्तावेजीकरण किया जाना चाहिए।

8. नमूने बनाएं और परीक्षण करें

सत्यापन वास्तविक डिवाइस के अंदर पूरा किया जाना चाहिए।

प्रासंगिक परीक्षणों में शामिल हो सकते हैं:

• चार्जिंग अनुकूलता

• फुल-चार्ज वोल्टेज

• व्यक्तिगत श्रृंखला-समूह वोल्टेज

• कोशिका संतुलन

• क्रम

• अधिकतम-लोड वोल्टेज ड्रॉप

• चरम-वर्तमान प्रतिक्रिया

• तापमान वृद्धि

• बीएमएस कटऑफ व्यवहार

• शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा

• कनेक्टर हीटिंग

• केबल रूटिंग

• संलग्नक फिट

• ड्रॉप और कंपन प्रदर्शन

• बार-बार साइकिल चलाना

• भंडारण और स्व-निर्वहन

ली-पॉलीमर बैटरी गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली सेल परीक्षण, असेंबली निरीक्षण, विद्युत सत्यापन और तैयार-पैक नियंत्रण के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान करती है।

कार्यशील कॉन्फ़िगरेशन उदाहरण

उदाहरण 1: कॉम्पैक्ट ट्रैकिंग डिवाइस

मान लीजिए कि एक ट्रैकर एकल-सेल वोल्टेज प्लेटफ़ॉर्म से संचालित होता है और उसे एक 1000 एमएएच सेल से अधिक रनटाइम की आवश्यकता होती है।

एक संभावित विन्यास है:

• सेल: 3.7 वी, 1000 एमएएच

• संरचना: 1S2P

• पैक वोल्टेज: 3.7 V नाममात्र

• पैक क्षमता: 2000 एमएएच

• नाममात्र ऊर्जा: 7.4 क

डिज़ाइन एकल-सेल चार्जिंग वोल्टेज को बरकरार रखता है लेकिन संयुक्त वर्तमान और क्षमता के लिए उपयुक्त सुरक्षा सर्किट और कनेक्टर की आवश्यकता होती है।

उदाहरण 2: 7.4 वी की आवश्यकता वाला पोर्टेबल उपकरण

मान लीजिए कि एक हैंडहेल्ड उत्पाद को लगभग 7.4 V और 2000 mAh की आवश्यकता है।

3.7 वी, 2000 एमएएच सेल का उपयोग करना:

• संरचना: 2S1P

• पैक वोल्टेज: 7.4 वी नाममात्र

• पैक क्षमता: 2000 एमएएच

• नाममात्र ऊर्जा: 14.8 क

• विशिष्ट पूर्ण-चार्ज वोल्टेज: 8.4 वी

पैक के लिए 2S सुरक्षा प्रणाली और 8.4 V लिथियम-आयन चार्जिंग प्रोफ़ाइल की आवश्यकता होती है।

उदाहरण 3: उच्च वोल्टेज और क्षमता की आवश्यकता वाले रोबोट

मान लीजिए कि एक रोबोट को 11.1 V नाममात्र और 4000 एमएएच की आवश्यकता है। 2000 एमएएच सेल का उपयोग करना:

• संरचना: 3S2P

• कुल कोशिकाएँ: 6

• पैक वोल्टेज: 11.1 वी नाममात्र

• पैक क्षमता: 4000 एमएएच

• नाममात्र ऊर्जा: 44.4 क

• विशिष्ट पूर्ण-चार्ज वोल्टेज: 12.6 वी

बीएमएस को रोबोट के सामान्य करंट, स्टार्टअप सर्ज और संभावित मोटर-स्टॉल करंट का समर्थन करते हुए तीन श्रृंखला समूहों की निगरानी करनी चाहिए।

सामान्य श्रृंखला और समानांतर बैटरी डिज़ाइन गलतियाँ

कस्टम बैटरी पैक प्रदान करने हेतु जानकारी

निम्नलिखित जानकारी उपलब्ध होने पर एक निर्माता श्रृंखला और समानांतर कॉन्फ़िगरेशन का अधिक सटीक मूल्यांकन कर सकता है।

डिवाइस आवश्यकताएँ

• उत्पाद का प्रकार

• आवश्यक इनपुट-वोल्टेज रेंज

• अधिकतम सुरक्षित इनपुट वोल्टेज

• विशिष्ट परिचालन धारा

• अधिकतम सतत धारा

• चरम धारा और अवधि

• आवश्यक रनटाइम

• चार्जिंग विधि

• परिचालन तापमान

• उपलब्ध बैटरी स्थान

• लक्ष्य पैक वजन

बैटरी आवश्यकताएँ

• पसंदीदा रसायन शास्त्र

• नाममात्र पैक वोल्टेज

• आवश्यक क्षमता

• ऊर्जा की आवश्यकता

• अपेक्षित श्रृंखला और समानांतर विन्यास

• चक्र-जीवन लक्ष्य

• चार्ज का समय

• आवश्यक निर्वहन दर

• कम- या उच्च-तापमान की आवश्यकताएँ

• उच्च-वोल्टेज-सेल आवश्यकता

सुरक्षा आवश्यकताएँ

• पीसीएम या बीएमएस

• ओवरचार्ज और ओवर-डिस्चार्ज सुरक्षा

• ओवर-करंट और शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा

• तापमान सेंसरों की संख्या और स्थान

• कोशिका संतुलन

• ईंधन गेज

• राज्य प्रभारी प्रदर्शन

• SMBus, CAN, या कोई अन्य संचार प्रोटोकॉल

• प्रमाणीकरण या बैटरी पहचान

• फ़्यूज़ या शाखा-संरक्षण आवश्यकता

यांत्रिक और कनेक्शन आवश्यकताएँ

• अधिकतम मोटाई, चौड़ाई और लंबाई

• कोशिका व्यवस्था

• घेरना या लपेटना

• कनेक्टर निर्माता और भाग संख्या

• ध्रुवीयता और पिनआउट

• तार गेज

• केबल लंबाई

• संतुलन का नेतृत्व

• एनटीसी या संचार तार

• माउंटिंग और तनाव से राहत

• कंपन और ड्रॉप आवश्यकताएँ

लिथियम बैटरी पैक को केवल वोल्टेज और एमएएच मान के बजाय एक संपूर्ण सिस्टम के रूप में निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

निष्कर्ष

लीपो बैटरी पैक में श्रृंखला और समानांतर कनेक्शन अलग-अलग उद्देश्यों को पूरा करते हैं।

एक श्रृंखला कनेक्शन एक श्रृंखला पथ की आह क्षमता को बनाए रखते हुए पैक वोल्टेज बढ़ाता है। एक समानांतर कनेक्शन क्षमता जोड़ते हुए और संभावित रूप से वर्तमान क्षमता को बढ़ाते हुए एक सेल के वोल्टेज को बनाए रखता है। एक श्रृंखला-समानांतर संरचना दोनों प्रभावों को जोड़ती है।

ये विद्युत नियम केवल आरंभिक बिंदु हैं। तैयार पैक में अधिकतम चार्ज वोल्टेज, वाट-घंटे, डिवाइस लोड, सेल मिलान, वर्तमान साझाकरण, संतुलन, बीएमएस वर्तमान, तापमान, वायरिंग, कनेक्टर्स, चार्जर संगतता और यांत्रिक सुरक्षा का भी ध्यान रखना चाहिए।

बहु-श्रृंखला पैक के लिए, सुरक्षा प्रणाली को व्यक्तिगत श्रृंखला-समूह वोल्टेज की निगरानी करनी चाहिए और सटीक श्रृंखला गणना से मेल खाना चाहिए। समानांतर डिज़ाइन के लिए, बारीकी से मेल खाने वाली कोशिकाएँ और नियंत्रित वर्तमान पथ आवश्यक हैं। किसी भी मामले में, उत्पादन से पहले पैक-स्तर और डिवाइस-स्तरीय परीक्षण के माध्यम से सैद्धांतिक मूल्यों की पुष्टि की जानी चाहिए।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

क्या LiPo बैटरियों को श्रृंखला में जोड़ने से क्षमता बढ़ती है?

यह कुल संग्रहीत ऊर्जा और पैक वोल्टेज को बढ़ाता है, लेकिन Ah या mAh रेटिंग एक श्रृंखला पथ की क्षमता के बराबर रहती है। श्रृंखला में दो 3.7 V, 1000 mAh सेल एक 7.4 V, 1000 mAh पैक बनाते हैं।

क्या LiPo बैटरियों को समानांतर में जोड़ने से वोल्टेज बढ़ता है?

नहीं, समानांतर कोशिकाएं एक सेल के वोल्टेज को बनाए रखती हैं जबकि उनकी क्षमताएं जोड़ी जाती हैं। दो 3.7 V, 1000 mAh सेल समानांतर में एक 3.7 V, 2000 mAh पैक बनाते हैं।

2S2P और 4S1P के बीच क्या अंतर है?

2S2P पैक में दो श्रृंखला समूह होते हैं और प्रत्येक समूह में दो समानांतर कोशिकाएँ होती हैं। 4S1P पैक में श्रृंखला में चार सेल होते हैं, इसलिए जब समान सेल का उपयोग किया जाता है तो यह नाममात्र वोल्टेज का दोगुना लेकिन Ah क्षमता का आधा प्रदान करता है।

क्या 2S2P पैक के लिए 2S या 4S BMS की आवश्यकता है?

इसके लिए सामान्यतः 2S BMS की आवश्यकता होती है क्योंकि सुरक्षा प्रणाली दो श्रृंखला-वोल्टेज समूहों की निगरानी करती है। बीएमएस को दो समानांतर समूहों की कुल क्षमता, चार्ज करंट, डिस्चार्ज करंट और संतुलन आवश्यकताओं का भी समर्थन करना चाहिए।

क्या विभिन्न क्षमता वाली LiPo कोशिकाओं को समानांतर में जोड़ा जा सकता है?

उन्हें आम तौर पर OEM पैक में तब तक संयोजित नहीं किया जाना चाहिए जब तक कि संपूर्ण डिज़ाइन का विशेष रूप से मूल्यांकन न किया गया हो। क्षमता, प्रतिरोध, उम्र या स्थिति में अंतर असमान वर्तमान साझाकरण और त्वरित गिरावट उत्पन्न कर सकता है।

क्या दो संरक्षित लीपो बैटरी पैक को समानांतर में जोड़ा जा सकता है?

केवल तभी जब बैटरी सिस्टम को समानांतर मॉड्यूल ऑपरेशन के लिए इंजीनियर किया गया हो। पैक-वोल्टेज अंतर, रिवर्स करंट, बीएमएस इंटरैक्शन, कनेक्शन अनुक्रम और शाखा सुरक्षा सभी पर ध्यान दिया जाना चाहिए।

क्या समानांतर सेल जोड़ने से डिस्चार्ज करंट दोगुना हो जाता है?

जब समान कोशिकाओं और संतुलित वर्तमान पथों का उपयोग किया जाता है तो यह उपलब्ध वर्तमान में वृद्धि कर सकता है, लेकिन सुरक्षित समाप्त-पैक वर्तमान अभी भी बीएमएस, टैब, इंटरकनेक्ट, वायरिंग, कनेक्टर, तापमान और वर्तमान-साझाकरण व्यवहार द्वारा सीमित है।

कौन सा कॉन्फ़िगरेशन लंबा रनटाइम प्रदान करता है: श्रृंखला या समानांतर?

रनटाइम को केवल S या P गणना से निर्धारित नहीं किया जा सकता है। कुल वाट-घंटे की तुलना करें और संपूर्ण डिवाइस का परीक्षण करें क्योंकि इनपुट वोल्टेज, रूपांतरण दक्षता, लोड व्यवहार, कटऑफ वोल्टेज, तापमान और डिस्चार्ज दर भी प्रयोग करने योग्य रनटाइम को प्रभावित करते हैं।