لتیم بیٹری کے چارج کی حالت (SOC) کا اندازہ لگانا تکنیکی طور پر مشکل ہے، خاص طور پر ایسی ایپلی کیشنز میں جہاں بیٹری پوری طرح سے چارج یا پوری طرح سے خارج نہیں ہوتی ہے۔ایسی ایپلی کیشنز ہائبرڈ الیکٹرک گاڑیاں (HEVs) ہیں۔چیلنج لیتھیم بیٹریوں کی انتہائی فلیٹ وولٹیج ڈسچارج خصوصیات سے پیدا ہوتا ہے۔وولٹیج مشکل سے 70% SOC سے 20% SOC میں تبدیل ہوتا ہے۔درحقیقت، درجہ حرارت کی تبدیلیوں کی وجہ سے وولٹیج کی تبدیلی خارج ہونے کی وجہ سے وولٹیج کی تبدیلی کی طرح ہے، لہذا اگر SOC کو وولٹیج سے اخذ کرنا ہے، تو سیل کے درجہ حرارت کو معاوضہ دینا ضروری ہے۔
ایک اور چیلنج یہ ہے کہ بیٹری کی صلاحیت کا تعین سب سے کم صلاحیت والے سیل کی صلاحیت سے کیا جاتا ہے، اس لیے SOC کو سیل کے ٹرمینل وولٹیج کی بنیاد پر نہیں بلکہ کمزور سیل کے ٹرمینل وولٹیج کی بنیاد پر پرکھنا چاہیے۔یہ سب کچھ تھوڑا مشکل لگتا ہے۔تو کیوں نہ ہم سیل میں بہنے والے کرنٹ کی کل مقدار کو ہی رکھیں اور اسے باہر بہنے والے کرنٹ کے ساتھ متوازن رکھیں؟اسے coulometric گنتی کے نام سے جانا جاتا ہے اور یہ کافی آسان لگتا ہے، لیکن اس طریقہ کار میں بہت سی مشکلات ہیں۔
بیٹریاںکامل بیٹریاں نہیں ہیں۔وہ کبھی واپس نہیں کرتے جو آپ نے ان میں ڈالا ہے۔چارجنگ کے دوران رساو کرنٹ ہوتا ہے، جو درجہ حرارت، چارج کی شرح، چارج کی حالت اور عمر بڑھنے کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔
بیٹری کی صلاحیت بھی خارج ہونے کی شرح کے ساتھ غیر لکیری طور پر مختلف ہوتی ہے۔جتنی تیزی سے خارج ہوتا ہے، صلاحیت اتنی ہی کم ہوتی ہے۔0.5C ڈسچارج سے 5C ڈسچارج تک، کمی زیادہ سے زیادہ 15% ہو سکتی ہے۔
بیٹریاں اعلی درجہ حرارت پر نمایاں طور پر زیادہ رساو کرنٹ رکھتی ہیں۔بیٹری کے اندرونی خلیے بیرونی خلیات سے زیادہ گرم ہوسکتے ہیں، اس لیے بیٹری کے ذریعے سیل کا رساو غیر مساوی ہوگا۔
صلاحیت بھی درجہ حرارت کا ایک کام ہے۔کچھ لتیم کیمیکل دوسروں سے زیادہ متاثر ہوتے ہیں۔
اس عدم مساوات کی تلافی کے لیے، بیٹری کے اندر سیل بیلنسنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔یہ اضافی رساو کرنٹ بیٹری کے باہر قابل پیمائش نہیں ہے۔
بیٹری کی صلاحیت سیل کی زندگی اور وقت کے ساتھ ساتھ مسلسل کم ہوتی جاتی ہے۔
موجودہ پیمائش میں کوئی بھی چھوٹا آفسیٹ مربوط ہو جائے گا اور وقت کے ساتھ ساتھ ایک بڑی تعداد میں تبدیل ہو سکتا ہے، جو SOC کی درستگی کو سنجیدگی سے متاثر کرے گا۔
مندرجہ بالا سبھی کے نتیجے میں وقت کے ساتھ درستگی میں اضافہ ہوگا جب تک کہ باقاعدہ انشانکن نہ کیا جائے، لیکن یہ صرف اس وقت ممکن ہے جب بیٹری تقریباً ڈسچارج ہو جائے یا تقریباً بھر جائے۔HEV ایپلی کیشنز میں بیٹری کو تقریباً 50% چارج پر رکھنا بہتر ہے، لہذا میٹرنگ کی درستگی کو قابل اعتماد طریقے سے درست کرنے کا ایک ممکنہ طریقہ وقتاً فوقتاً بیٹری کو مکمل طور پر چارج کرنا ہے۔خالص الیکٹرک گاڑیوں کو باقاعدگی سے پوری یا تقریباً پوری چارج کیا جاتا ہے، اس لیے کولومیٹرک شماروں پر مبنی میٹرنگ بہت درست ہوسکتی ہے، خاص طور پر اگر بیٹری کے دیگر مسائل کی تلافی کی جائے۔
coulometric گنتی میں اچھی درستگی کی کلید ایک وسیع متحرک رینج میں اچھی کرنٹ کا پتہ لگانا ہے۔
کرنٹ کی پیمائش کا روایتی طریقہ ہمارے لیے ایک شنٹ ہے، لیکن یہ طریقے اس وقت گر جاتے ہیں جب زیادہ (250A+) کرنٹ شامل ہوتے ہیں۔بجلی کی کھپت کی وجہ سے، شنٹ کو کم مزاحمت کی ضرورت ہے۔کم مزاحمتی شنٹ کم (50mA) کرنٹ کی پیمائش کے لیے موزوں نہیں ہیں۔یہ فوری طور پر سب سے اہم سوال اٹھاتا ہے: کم از کم اور زیادہ سے زیادہ کرنٹ کیا ہیں جن کی پیمائش کی جائے؟اسے ڈائنامک رینج کہتے ہیں۔
100Ahr کی بیٹری کی گنجائش فرض کرتے ہوئے، قابل قبول انضمام کی خرابی کا تخمینہ۔
ایک 4 Amp کی خرابی ایک دن میں 100% غلطیاں پیدا کرے گی یا 0.4A کی خرابی ایک دن میں 10% غلطیاں پیدا کرے گی۔
4/7A کی خرابی ایک ہفتے کے اندر 100% غلطیاں پیدا کرے گی یا 60mA کی غلطی ایک ہفتے کے اندر 10% غلطیاں پیدا کرے گی۔
4/28A کی خرابی ایک مہینے میں 100% خرابی پیدا کرے گی یا 15mA کی خرابی ایک مہینے میں 10% خرابی پیدا کرے گی، جو شاید بہترین پیمائش ہے جس کی چارجنگ یا مکمل خارج ہونے کے قریب کی وجہ سے ری کیلیبریشن کے بغیر توقع کی جا سکتی ہے۔
اب اس شنٹ کو دیکھتے ہیں جو کرنٹ کی پیمائش کرتا ہے۔250A کے لیے، ایک 1m اوہم شنٹ اونچی طرف ہو گا اور 62.5W پیدا کرے گا۔تاہم، 15mA پر یہ صرف 15 مائیکرو وولٹ پیدا کرے گا، جو پس منظر کے شور میں ضائع ہو جائے گا۔متحرک رینج 250A/15mA = 17,000:1 ہے۔اگر 14 بٹ A/D کنورٹر شور، آفسیٹ اور بڑھے ہوئے سگنل کو واقعی "دیکھ" سکتا ہے، تو 14 بٹ A/D کنورٹر کی ضرورت ہے۔آفسیٹ کی ایک اہم وجہ تھرموکوپل کے ذریعہ تیار کردہ وولٹیج اور گراؤنڈ لوپ آفسیٹ ہے۔
بنیادی طور پر، کوئی سینسر نہیں ہے جو اس متحرک رینج میں کرنٹ کی پیمائش کر سکے۔کرشن اور چارجنگ مثالوں سے اعلی کرنٹ کی پیمائش کرنے کے لیے ہائی کرنٹ سینسرز کی ضرورت ہوتی ہے، جب کہ کم کرنٹ سینسر کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ کرنٹ کی پیمائش کی جا سکے، مثال کے طور پر، لوازمات اور کسی بھی صفر موجودہ حالت سے۔چونکہ کم کرنٹ کا سینسر بھی زیادہ کرنٹ کو "دیکھتا" ہے، اس لیے اسے ان سے نقصان یا خراب نہیں کیا جا سکتا، سوائے سنترپتی کے۔یہ فوری طور پر شنٹ کرنٹ کا حساب لگاتا ہے۔
ایک حل
سینسر کا ایک بہت موزوں خاندان اوپن لوپ ہال ایفیکٹ کرنٹ سینسر ہیں۔ان آلات کو تیز دھاروں سے نقصان نہیں پہنچے گا اور Raztec نے ایک سینسر رینج تیار کی ہے جو دراصل ایک کنڈکٹر کے ذریعے milliamp رینج میں کرنٹ کی پیمائش کر سکتی ہے۔100mV/AT کا ٹرانسفر فنکشن عملی ہے، لہذا 15mA کرنٹ قابل استعمال 1.5mV پیدا کرے گا۔بہترین دستیاب بنیادی مواد کا استعمال کرتے ہوئے، سنگل ملی ایمپ رینج میں بہت کم ریماننس بھی حاصل کیا جا سکتا ہے۔100mV/AT پر، سنترپتی 25 Amps سے اوپر ہوگی۔کورس کے کم پروگرامنگ حاصل اعلی کرنٹ کی اجازت دیتا ہے۔
ہائی کرنٹ کو روایتی ہائی کرنٹ سینسر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جاتا ہے۔ایک سینسر سے دوسرے میں سوئچ کرنے کے لیے سادہ منطق کی ضرورت ہوتی ہے۔
Raztec کی کور لیس سینسرز کی نئی رینج اعلی موجودہ سینسر کے لیے بہترین انتخاب ہے۔یہ آلات بہترین لکیری، استحکام اور صفر ہسٹریسس پیش کرتے ہیں۔وہ میکانی کنفیگریشنز اور موجودہ رینجز کی ایک وسیع رینج میں آسانی سے موافقت پذیر ہیں۔ان آلات کو شاندار کارکردگی کے ساتھ مقناطیسی فیلڈ سینسرز کی نئی نسل کے استعمال سے عملی بنایا گیا ہے۔
سینسر کی دونوں قسمیں سگنل ٹو شور کے تناسب کو منظم کرنے کے لیے فائدہ مند رہتی ہیں جس میں کرنٹ کی بہت زیادہ متحرک حد کی ضرورت ہوتی ہے۔
تاہم، انتہائی درستگی بے کار ہوگی کیونکہ بیٹری بذات خود ایک درست کولمب کاؤنٹر نہیں ہے۔چارج اور ڈسچارج کے درمیان 5% کی خرابی بیٹریوں کے لیے عام ہے جہاں مزید تضادات موجود ہیں۔اس بات کو ذہن میں رکھتے ہوئے، بیٹری کے بنیادی ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے نسبتاً آسان تکنیک استعمال کی جا سکتی ہے۔ماڈل میں نو لوڈ ٹرمینل وولٹیج بمقابلہ صلاحیت، چارج وولٹیج بمقابلہ صلاحیت، ڈسچارج اور چارج ریزسٹنس شامل ہو سکتے ہیں جن میں صلاحیت اور چارج/ڈسچارج سائیکل کے ساتھ ترمیم کی جا سکتی ہے۔کمی اور ریکوری وولٹیج ٹائم کنسٹنٹ کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے مناسب پیمائش شدہ وولٹیج ٹائم کنسٹنٹ قائم کرنے کی ضرورت ہے۔
اچھے معیار کی لیتھیم بیٹریوں کا ایک اہم فائدہ یہ ہے کہ وہ اعلیٰ خارج ہونے والے مادہ کی شرح پر بہت کم صلاحیت کھو دیتی ہیں۔یہ حقیقت حساب کو آسان بناتی ہے۔ان میں رساو کا کرنٹ بھی بہت کم ہے۔سسٹم کا رساو زیادہ ہو سکتا ہے۔
یہ تکنیک کوولمب گنتی کی ضرورت کے بغیر، مناسب پیرامیٹرز قائم کرنے کے بعد اصل بقیہ صلاحیت کے چند فیصد پوائنٹس کے اندر چارج کا اندازہ لگانے کے قابل بناتی ہے۔بیٹری کولمب کاؤنٹر بن جاتی ہے۔
موجودہ سینسر کے اندر خرابی کے ذرائع
جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، کولومیٹرک کاؤنٹ کے لیے آفسیٹ کی خرابی بہت اہم ہے اور موجودہ حالات کے تحت سینسر آفسیٹ کو صفر پر کیلیبریٹ کرنے کے لیے SOC مانیٹر کے اندر انتظام کیا جانا چاہیے۔یہ عام طور پر صرف فیکٹری کی تنصیب کے دوران ممکن ہے۔تاہم، ایسے نظام موجود ہو سکتے ہیں جو صفر کرنٹ کا تعین کرتے ہیں اور اس وجہ سے آفسیٹ کی خودکار ری کیلیبریشن کی اجازت دیتے ہیں۔یہ ایک مثالی صورت حال ہے کیونکہ بڑھے کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔
بدقسمتی سے، تمام سینسر ٹیکنالوجیز تھرمل آفسیٹ ڈرفٹ پیدا کرتی ہیں، اور موجودہ سینسر بھی اس سے مستثنیٰ نہیں ہیں۔اب ہم دیکھ سکتے ہیں کہ یہ ایک اہم معیار ہے۔Raztec میں معیاری اجزاء اور محتاط ڈیزائن کا استعمال کرتے ہوئے، ہم نے <0.25mA/K کی حد کے ساتھ تھرمل طور پر مستحکم کرنٹ سینسرز کی ایک رینج تیار کی ہے۔20K درجہ حرارت کی تبدیلی کے لیے، یہ 5mA کی زیادہ سے زیادہ خرابی پیدا کر سکتا ہے۔
مقناطیسی سرکٹ کو شامل کرنے والے موجودہ سینسرز میں غلطی کا ایک اور عام ذریعہ باقی مقناطیسیت کی وجہ سے ہسٹریسیس کی خرابی ہے۔یہ اکثر 400mA تک ہوتا ہے، جو اس طرح کے سینسر کو بیٹری کی نگرانی کے لیے غیر موزوں بنا دیتا ہے۔بہترین مقناطیسی مواد کا انتخاب کر کے، Raztec نے اس معیار کو 20mA تک کم کر دیا ہے اور وقت کے ساتھ ساتھ یہ خامی درحقیقت کم ہو گئی ہے۔اگر کم غلطی کی ضرورت ہو تو، ڈی میگنیٹائزیشن ممکن ہے، لیکن کافی پیچیدگی کا اضافہ کرتا ہے۔
ایک چھوٹی خرابی درجہ حرارت کے ساتھ ٹرانسفر فنکشن کیلیبریشن کا بڑھنا ہے، لیکن بڑے پیمانے پر سینسر کے لیے یہ اثر درجہ حرارت کے ساتھ سیل کی کارکردگی کے بڑھنے سے بہت چھوٹا ہے۔
SOC تخمینہ لگانے کا بہترین طریقہ تکنیکوں کا مجموعہ استعمال کرنا ہے جیسے کہ مستحکم نو لوڈ وولٹیجز، IXR کے ذریعے معاوضہ شدہ سیل وولٹیج، کولومیٹرک شمار اور پیرامیٹرز کے درجہ حرارت کا معاوضہ۔مثال کے طور پر، بغیر لوڈ یا کم لوڈ بیٹری وولٹیجز کے لیے SOC کا تخمینہ لگا کر طویل مدتی انضمام کی غلطیوں کو نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: اگست 09-2022