ব্যাটারির ধারণক্ষমতার কারণ এবং পরিমাপ পদ্ধতি

লেখক: আইফ্লোপাওয়ার - পোর্টেবল পাওয়ার স্টেশন সরবরাহকারী

মোবাইল ফোন আসার পর, রিচার্জেবল ব্যাটারি এবং এর সাথে সম্পর্কিত পাওয়ার ইঙ্গিত আমাদের তথ্য সমাজের একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ হয়ে উঠেছে। আমাদের জন্য, এগুলি মোটরগাড়ির জ্বালানি সূচকের মতোই গুরুত্বপূর্ণ, যা গত ১০০ বছরে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। একমাত্র পার্থক্য হল চালক ভুল জ্বালানি নির্দেশ সহ্য করতে পারেন না, অন্যদিকে মোবাইল ফোন ব্যবহারকারীরা উচ্চ নির্ভুলতা পেতে চান।

উচ্চ রেজোলিউশনের পাওয়ার ইন্ডিকেটর। অনেক প্রযুক্তিগত সমস্যা সমাধানের পর ১৯৯৭ সালে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ব্যাপক উৎপাদন শুরু হয়। যেহেতু সর্বোচ্চ শক্তি ঘনত্ব (আয়তন ঘনত্ব এবং ওজন ঘনত্ব) সরবরাহ করা যেতে পারে, তাই মোবাইল ফোন থেকে বৈদ্যুতিক যানবাহন পর্যন্ত বিভিন্ন সিস্টেমে এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কিছু মূল বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা শক্তিকে প্রভাবিত করে, ব্যাটারি প্যাকে ব্যাটারির অতিরিক্ত চার্জ, গভীরতা স্রাব বা বিপরীত সংযোগ রোধ করার জন্য বিভিন্ন সুরক্ষা ব্যবস্থা থাকতে হবে। যেহেতু লিথিয়াম উপাদানটি খুবই সক্রিয়, তাই বিস্ফোরণের ঝুঁকি রয়েছে, তাই লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশের সংস্পর্শে আসে না। লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির অ্যানোড কার্বাইড দিয়ে তৈরি, এবং ক্যাথোড ধাতব অক্সাইড দিয়ে তৈরি, এবং জালির ক্ষয়ক্ষতির ক্ষুদ্রতম পদ্ধতিতে লিথিয়াম যোগ করা হয়।

এই প্রক্রিয়াটিকে ইমপ্লান্টেশন বলা হয়। ধাতব লিথিয়ামের পানির সাথে তীব্র বিক্রিয়া হবে, তাই লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ইলেক্ট্রোলাইট হিসেবে তরলবিহীন জৈব লিথিয়াম লবণ ব্যবহার করে। লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি চার্জ করার সময়, লিথিয়াম পরমাণুটি ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা অ্যানোডে প্রেরণ করা হয়।

ব্যাটারির ক্ষমতা ব্যাটারি হল সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার (ভোল্টেজ ব্যতীত) হল ক্ষমতা, ইউনিট হল mAh (MAH), এর অর্থ হল ব্যাটারি দ্বারা সরবরাহিত সর্বোচ্চ পরিমাণ শক্তি। নির্মাতার অর্থের ধারণক্ষমতা হল নির্দিষ্ট স্রাব অবস্থার অধীনে ব্যাটারির মান, তবে ব্যাটারি রপ্তানির পরে ব্যাটারি পরিবর্তিত হবে। ব্যাটারির ক্ষমতা ব্যাটারির তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত (চিত্র)।

1), এবং উপরের বক্ররেখাটি বিভিন্ন তাপমাত্রায় বিভিন্ন তাপমাত্রায় ধ্রুবক বর্তমান ধ্রুবক চাপের প্রক্রিয়া দেখায়। বক্ররেখা থেকে দেখা যাচ্ছে, -২০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে চার্জিং ডেটার তুলনায় উচ্চ তাপমাত্রায় ব্যাটারি দ্বারা ২০% চার্জ করা যেতে পারে। চিত্র ১-এর নিচের দুটি বক্ররেখা ইঙ্গিত দেয় যে তাপমাত্রা তাপমাত্রার দ্বারা বেশি প্রভাবিত হয়, এবং এই বক্ররেখা দুটি ভিন্ন ডিসচার্জ কারেন্টে অবশিষ্ট বিদ্যুৎ নির্গমনের জন্য একটি সম্পূর্ণ ব্যাটারি দেখায়, এই দুটি বক্ররেখা থেকে দেখা যায় যে ব্যাটারির অবশিষ্ট ক্ষমতা ডিসচার্জ কারেন্টের সাথে সম্পর্কিত।

একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং স্রাব হারে, লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির যে ক্ষমতা পাওয়া যেতে পারে তা হল উপরের বক্ররেখা এবং নিম্ন সংশ্লিষ্ট বক্ররেখার মধ্যে পার্থক্য। অতএব, যখন কম তাপমাত্রা বা বড় কারেন্ট নিঃসরণ হয়, তখন লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতা অনেক কমে যায়। কম তাপমাত্রায় বা বেশি কারেন্ট ডিসচার্জে, অবশিষ্ট ব্যাটারি বড় থাকে এবং একই তাপমাত্রায় কম কারেন্টে ডিসচার্জ করা যেতে পারে।

ইলেক্ট্রোলাইটে মিশ্রিত অমেধ্যের কারণে, ব্যাটারির ভিতরে একটি অবাঞ্ছিত রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে, যার ফলে বিদ্যুৎ ক্ষয় হয়। ঘরের তাপমাত্রায় সাধারণ ব্যাটারির স্ব-স্রাব অনুপাত সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে। রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয়, তাই স্ব-স্রাব তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত।

বিভিন্ন ধরণের ব্যাটারির ক্ষেত্রে, স্ব-স্রাবকে একটি সমান্তরাল প্রতিরোধের সাথে মডেল করা যেতে পারে যা লিকেজ কারেন্ট গ্রহণ করে। নতুন চার্জ এবং ডিসচার্জের সংখ্যার সাথে ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস পায়, যা কার্যক্ষমতার সাথে পরিমাপ করা হয়, অর্থাৎ, একটি ব্যাটারির ক্ষমতা প্রাথমিক 80% ডিসচার্জ ক্ষমতার 80% এ নেমে আসার আগে। সাধারণ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কার্যক্ষম জীবনকাল 300 ~ 500 চার্জ/ডিসচার্জ।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির আয়ুও সময়ের দ্বারা প্রভাবিত হয়, যাই হোক না কেন, কারখানার পরে এর ক্ষমতা ধীরে ধীরে হ্রাস পেতে শুরু করে। ২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াসে, এই প্রভাবের ফলে সম্পূর্ণ ভরা ব্যাটারি বছরে ২০% হারে বিদ্যুৎ হারাতে পারে; ৪০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ৩৫% হারে বিদ্যুৎ হারাতে পারে। যে ব্যাটারি সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা হয় না, তার ক্ষেত্রে এই বার্ধক্য প্রক্রিয়া ধীর হয়: ২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায়, অবশিষ্ট ৪০% ব্যাটারি বার্ষিক প্রায় ৪% বিদ্যুতের পরিমাণ নষ্ট হয়ে যায়।

ব্যাটারির ডেটা ম্যানুয়াল নির্দিষ্ট কিছু অবস্থার অধীনে ডিসচার্জ ক্যারেক্টার কার্ভ নির্দিষ্ট করে, যার মধ্যে একটি হল লোড কারেন্ট যা ব্যাটারির ভোল্টেজকে প্রভাবিত করে। তবে, লোড কারেন্টকে একটি সাধারণ উৎস প্রতিরোধের মাধ্যমে মডেল করা যায় না, কারণ প্রতিরোধ অন্যান্য পরামিতিগুলির উপর নির্ভর করে, যেমন ব্যাটারির বার্ধক্য এবং বিদ্যুতের স্তর। মূল ব্যাটারির তুলনায়, রিচার্জেবল লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিটি খুব সমতল স্রাব বক্ররেখা প্রদর্শন করে।

সিস্টেম ডেভেলপাররা এই বৈশিষ্ট্যটি পছন্দ করেন কারণ ব্যাটারি দ্বারা সরবরাহিত ভোল্টেজ উল্লেখযোগ্যভাবে অপরিবর্তিত থাকে। তবে, ব্যাটারি ডিসচার্জ হওয়ার সাথে সাথে, ব্যাটারির ভোল্টেজ প্রায় অবশিষ্ট পাওয়ারের সাথে সম্পর্কিত হয়ে যায়। ব্যাটারির উপলব্ধ শক্তি নির্ধারণের জন্য সিম্পল "শর্টকাট" এর সমান নয়, প্রথমে একটি সহজ সনাক্তকরণ পদ্ধতি প্রয়োজন, সনাক্তকরণ সার্কিট শুধুমাত্র ট্রেস পাওয়ার খরচ গ্রহণ করে, ব্যবহারকারীকে ব্যাটারি ভোল্টেজ (আদর্শ) থেকে বিদ্যুৎ স্তরের স্তর গণনা করতে দেয়।

তবে, যেহেতু ভোল্টেজ এবং বিদ্যুতের মধ্যে কোনও স্পষ্ট সম্পর্ক নেই, তাই ব্যাটারি ভোল্টেজের সরবরাহ সনাক্তকরণের ফলাফল অবিশ্বাস্য হতে পারে। এছাড়াও, ব্যাটারির ভোল্টেজ তাপমাত্রা এবং গতিশীল রিলিজ প্রভাবের উপরও নির্ভর করে (যা লোড কারেন্ট কমানোর সময় শেষ ভোল্টেজকে কিছুটা ধীর করে তোলে)। অতএব, সহজ ভোল্টেজ সনাক্তকরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে পাওয়ার মনিটরিং নির্ভুলতা 25% এর বেশি তা নিশ্চিত করা কঠিন।

পাওয়ারের আপেক্ষিক স্তরকে প্রায়শই চার্জিং স্টেট (SOC) বলা হয়, যা অবশিষ্ট পাওয়ার এবং ব্যাটারির ক্ষমতার অনুপাতকে বোঝায়। এই প্যারামিটারের নির্ণয় হল চার্জের পরিমাণ থেকে প্রবাহ, প্রবাহ নিরীক্ষণ করা - একটি তথাকথিত "কুলম্বোমিটার" পদ্ধতি। ব্যাটারি থেকে প্রবাহিত এবং বাইরে প্রবাহিত কারেন্ট জমা করে প্রকৃত কুলম্বিয়াম অর্জন করা হয়।

যখন উচ্চ রেজোলিউশনের ADC দিয়ে কারেন্ট পরিমাপ করা হয়, তখন সাধারণত একটি ছোট রোধ এবং একটি ব্যাটারি অ্যানোড সহ সিরিজে একটি ছোট রোধ ব্যবহার করা হয়। যেহেতু ব্যাটারি SOC এবং উপরে উল্লিখিত কিছু পরামিতিগুলির মধ্যে কার্যকারিতা সম্পর্ক, তাই ব্যাটারির ক্ষমতা প্রাসঙ্গিক অভিজ্ঞতার ভিত্তিতে নির্ধারণ করতে হবে। নির্দিষ্ট অপারেটিং অবস্থার (যেমন তাপমাত্রা, চার্জ, কারেন্ট ইত্যাদি) ক্ষমতা গণনা করার জন্য বর্তমানে কোনও বিশদ বিশ্লেষণ মডেল (যথেষ্ট নির্ভুলতা সহ) নেই।

). তাত্ত্বিক মডেলটি কেবল শর্ত নির্ধারণের জন্য উপযুক্ত, আপেক্ষিক চার্জিং স্তর পেতে, এই মডেলগুলি নির্দিষ্ট শর্ত এবং সামগ্রিক ক্রমাঙ্কনের জন্য ব্যবহৃত হয়। পর্যাপ্ত উচ্চ পাওয়ার মিটারিং নির্ভুলতা অর্জনের জন্য, মডেল প্যারামিটারগুলিকে ক্রমাগত ক্যালিব্রেট করতে হবে - তথাকথিত পাওয়ার "লার্নিং" মোড ব্যবহার করে, কুলম্বির সাথে, এই পদ্ধতিটি পাওয়ার মিটারিং নির্ভুলতাকে কয়েক শতাংশ পয়েন্টে নিয়ে যেতে পারে।

বৈদ্যুতিক পরিমাপ পদ্ধতি বিভিন্ন ধরণের, কনফিগারেশন এবং অ্যাপ্লিকেশনের রিচার্জেবল ব্যাটারি সম্পর্কে, আধুনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলি তাদের SOC নির্ধারণ করতে পারে। অল্প পরিমাণে বিদ্যুৎ সরবরাহ গ্রহণ করা সত্ত্বেও (60mA খরচ মোড, স্লিপ মোড খরচ 1mA), এই চিপগুলি এখনও উচ্চতর নির্ভুলতা অর্জন করতে পারে। বৈদ্যুতিক কোয়ান্টিমিটার চিপকে তিন প্রকারে ভাগ করা হয়েছে (সারণী 2) কারণ বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি পছন্দের পছন্দ, যা লিথিয়াম আয়ন এবং লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারির পাওয়ার মিটারিং সার্কিটের উদাহরণ।

কুলম্বু, যা ব্যাটারি মনিটর নামেও পরিচিত, পরিমাপ, গণনা এবং ব্যাটারি প্যারামিটারের জন্য রূপান্তর, যার মধ্যে বিদ্যুৎ, তাপমাত্রা, ভোল্টেজ, চার্জিং নম্বর ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত। কুলম্বিয়া ভেরিয়েবল পরিমাপ করতে পারে না, বুদ্ধিমত্তাও পারে না। এই ধরণের চিপের DS2762-তে উচ্চ-নির্ভুলতা 25MΩ স্ফীত প্রতিরোধক রয়েছে, যা তাপমাত্রা, ব্যাটারি ভোল্টেজ এবং কারেন্টও পর্যবেক্ষণ করতে পারে, 1-ওয়্যার বাসের মাধ্যমে যোগাযোগ করে, ব্যাটারি প্যাক বা ব্যাটারি প্যাক বা হোস্ট সিস্টেমের মাইক্রোকন্ট্রোলারকে সমস্ত ডেটা পড়তে দেয়।

আপনি একটি নমনীয় কম খরচের সিস্টেম তৈরি করতে পারেন, তবে আপনাকে একটি উল্লেখযোগ্য পটভূমি জ্ঞান বুঝতে হবে এবং নিশ্চিত করতে হবে যে উন্নয়ন কাজ, সফ্টওয়্যার, মডেল এবং আইসি বিক্রেতাদের দ্বারা সরবরাহিত সহায়তা উন্নয়ন খরচ কমাতে পারে। আরেকটি পদ্ধতি হল বিদ্যুৎ মিটার ব্যবহার করে কোয়াগুইটি গণনা করা, যা শেখার অ্যালগরিদম এবং সমস্ত প্রয়োজনীয় পরিমাপের সাহায্যে বিদ্যুৎ পরিমাপ চালাতে পারে। স্মার্ট ব্যাটারি সাধারণত স্বয়ংক্রিয় পর্যবেক্ষণের জন্য পাওয়ার মিটার ব্যবহার করে, সমন্বিত পাওয়ার মিটার ব্যবহারের জন্য কম উন্নয়নমূলক কাজ প্রয়োজন, যা পণ্য তালিকাভুক্তির সময় কমাতে সাহায্য করে।

DS2780 একটি সম্পূর্ণরূপে সমন্বিত পাওয়ার মিটার যা হোস্টকে 1-ওয়্যার বাসের মাধ্যমে SOC পড়তে দেয় এবং লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির জন্য প্রয়োজনীয় সুরক্ষা সুরক্ষা সার্কিট সরবরাহ করে। আরেকটি বিকল্প হল একটি প্রোগ্রামেবল পাওয়ার মিটার ব্যবহার করা, যার মধ্যে একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার রয়েছে, যা যথেষ্ট নমনীয়তা সরবরাহ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, MAX1781, RISC কোর, E2PROM এবং RAM এর অভ্যন্তরীণ ইন্টিগ্রেশন।

ডেভেলপাররা ব্যাটারি মডেলিং, পাওয়ার মিটার প্রোগ্রামিং এবং প্রয়োজনীয় পরিমাপ অর্জন করতে পারে। অভ্যন্তরীণ LED ড্রাইভ দ্বারা সহজ, নির্ভুল SOC ইঙ্গিত প্রয়োগ করা যেতে পারে। উপসংহার একাধিক আন্তঃসম্পর্কিত পরামিতি দ্বারা প্রভাবিত হয়ে, রিচার্জেবল ব্যাটারির বিদ্যুতের পরিমাণ পরিমাপ করা একটি জটিল কাজ হয়ে ওঠে।

সহজ পরিমাপ সঠিক ফলাফল প্রদান করতে পারে না, শুধুমাত্র কিছু অগুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। তৈরি বৈদ্যুতিক মিটার ব্যবহার করে, উচ্চ-নির্ভুলতা, নির্ভরযোগ্য বিদ্যুৎ মিটারিং অর্জন করা যেতে পারে।