بیٹری کی صلاحیت کے عوامل اور پیمائش کے طریقے

مصنف: آئی فلو پاور - پورٹیبل پاور سٹیشن فراہم کنندہ

موبائل فون کے سامنے آنے کے بعد، ریچارج ایبل بیٹری اور اس سے متعلقہ پاور انڈیکیشن ہمارے انفارمیشن سوسائٹی کا ایک لازمی حصہ بن چکے ہیں۔ ہمارے لیے، وہ اتنے ہی اہم ہیں جتنا کہ آٹوموٹو فیول انڈیکیٹر جس نے پچھلے 100 سالوں میں ایک اہم استعمال کیا ہے۔ فرق صرف اتنا ہے کہ ڈرائیور ایندھن کی غلط ہدایات کو برداشت نہیں کر سکتا، جبکہ موبائل فون استعمال کرنے والے زیادہ درستگی حاصل کرنا چاہتے ہیں۔

ہائی ریزولوشن پاور انڈیکیٹر۔ 1997 لتیم آئن بیٹری کی بڑے پیمانے پر پیداوار شروع ہونے تک بہت سے تکنیکی مسائل حل ہو چکے ہیں۔ چونکہ سب سے زیادہ توانائی کی کثافت (حجم کی کثافت اور وزن کی کثافت) فراہم کی جا سکتی ہے، یہ موبائل فون سے لے کر الیکٹرک گاڑیوں تک مختلف سسٹمز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔

لیتھیم آئن بیٹریوں میں کچھ اہم خصوصیات ہیں جو طاقت کو متاثر کرتی ہیں، بیٹری پیک میں بیٹری کے زیادہ چارج، گہرائی سے خارج ہونے یا ریورس کنکشن کو روکنے کے لیے مختلف حفاظتی طریقہ کار کا ہونا ضروری ہے۔ چونکہ لیتھیم عنصر بہت فعال ہے، اس لیے ممکنہ دھماکے کا خطرہ ہے، اس لیے لتیم آئن بیٹری اعلی درجہ حرارت والے ماحول کے سامنے نہیں آتی۔ لتیم آئن بیٹری کا انوڈ کاربائیڈ پر مشتمل ہوتا ہے، اور کیتھوڈ دھاتی آکسائیڈ پر مشتمل ہوتا ہے، اور لتیم کو جالی کے بگاڑ کے سب سے چھوٹے طریقے میں شامل کیا جاتا ہے۔

اس عمل کو امپلانٹیشن کہا جاتا ہے۔ دھاتی لتیم کا پانی کے ساتھ شدید ردعمل ہوگا، اس لیے لتیم آئن بیٹری ایک غیر مائع نامیاتی لتیم نمک کو الیکٹرولائٹ کے طور پر استعمال کرتی ہے۔ لتیم آئن بیٹری کو چارج کرتے وقت، لتیم ایٹم کو الیکٹرولائٹ کے ذریعے الیکٹرولائٹ کے ذریعے انوڈ میں منتقل کیا جاتا ہے۔

بیٹری کی صلاحیت بیٹری سب سے اہم پیرامیٹر ہے (وولٹیج کے علاوہ) صلاحیت ہے، یونٹ mAh (MAH) ہے، اس کا مطلب بیٹری کی طرف سے فراہم کردہ بجلی کی زیادہ سے زیادہ مقدار ہے۔ کارخانہ دار کے معنی کی صلاحیت مخصوص خارج ہونے والے حالات کے تحت بیٹری کی قدر ہے، لیکن بیٹری برآمد ہونے کے بعد بیٹری بدل جائے گی۔ بیٹری کی صلاحیت کا تعلق بیٹری کے درجہ حرارت سے ہے (تصویر 4۔

1)، اور سب سے اوپر والا وکر مختلف درجہ حرارت پر مختلف درجہ حرارت پر مسلسل موجودہ مسلسل دباؤ کے عمل کو ظاہر کرتا ہے۔ جیسا کہ منحنی خطوط سے دیکھا جا سکتا ہے، بیٹری کو -20 ° C پر ڈیٹا چارج کرنے کے مقابلے میں زیادہ درجہ حرارت پر بیٹری کے ذریعے 20% چارج کیا جا سکتا ہے۔ شکل 1 کے نیچے دو منحنی خطوط اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ درجہ حرارت درجہ حرارت سے زیادہ متاثر ہوتا ہے، اور یہ منحنی دو مختلف ڈسچارج کرنٹ پر بقیہ بجلی کو خارج کرنے کے لیے ایک مکمل بیٹری دکھاتے ہیں، ان دونوں سے وکر کو دیکھا جا سکتا ہے کہ بیٹری کی بقایا صلاحیت کا تعلق خارج ہونے والے کرنٹ سے ہے۔

ایک دیئے گئے درجہ حرارت اور خارج ہونے والے مادہ کی شرح پر، لتیم آئن بیٹری کی صلاحیت جو حاصل کی جا سکتی ہے وہ سب سے اوپر والے وکر اور نچلے متعلقہ وکر کے درمیان فرق ہے۔ لہذا، جب کم درجہ حرارت یا بڑا کرنٹ خارج ہوتا ہے، لتیم آئن بیٹری کی صلاحیت بہت کم ہو جائے گی۔ کم درجہ حرارت یا بڑے کرنٹ ڈسچارج پر، باقی بیٹری بڑی ہوتی ہے، اور اسی درجہ حرارت پر چھوٹے کرنٹ پر خارج کی جا سکتی ہے۔

الیکٹرولائٹ میں ملی جلی نجاست کی وجہ سے، بیٹری کے اندر ایک غیر مطلوبہ کیمیائی عمل ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں بجلی ضائع ہوتی ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر عام بیٹری کی قسم کا عام خود خارج ہونے والا تناسب ٹیبل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ کیمیائی ردعمل کی رفتار درجہ حرارت سے متاثر ہوتی ہے، لہذا خود خارج ہونے والے مادہ کا تعلق درجہ حرارت سے ہے۔

بیٹریوں کی مختلف اقسام کے حوالے سے، خود خارج ہونے والے مادہ کو ایک متوازی مزاحمت کے ساتھ ماڈل بنایا جا سکتا ہے جو رساو کرنٹ استعمال کرتا ہے۔ بیٹری کی گنجائش چارج اور ڈسچارج کی نئی تعداد کے ساتھ کم ہوتی ہے، جس کی مقدار کام کی زندگی کے لیے مقرر کی جاتی ہے، یعنی ایک بیٹری اس سے پہلے کہ اس کی صلاحیت 80%، ڈسچارج کی ابتدائی صلاحیت کے 80% تک گر جائے۔ عام لتیم آئن بیٹریوں کی کام کی زندگی 300 ~ 500 چارج / ڈسچارج ہوتی ہے۔

لیتھیم آئن بیٹری کی زندگی بھی وقت سے متاثر ہوتی ہے، چاہے کچھ بھی ہو، فیکٹری کے بعد اس کی صلاحیت بتدریج کم ہونا شروع ہوجاتی ہے۔ 25 ° C پر، یہ اثر ایک مکمل طور پر بھری ہوئی بیٹری کو ہر سال 20% کھونے کا سبب بن سکتا ہے۔ 40 ° C پر 35% کا نقصان۔ پوری طرح سے چارج نہ ہونے والی بیٹری کے بارے میں، یہ عمر بڑھنے کا عمل سست ہے: 25 ° C، بقایا 40% بیٹری سالانہ تقریباً 4% بجلی کی مقدار سے ضائع ہو جاتی ہے۔

بیٹری کا ڈیٹا مینوئل کچھ شرائط کے تحت خارج ہونے والے کریکٹر کی وکر کی وضاحت کرتا ہے، جن میں سے ایک بیٹری وولٹیج کو متاثر کرتا ہے لوڈ کرنٹ ہے۔ تاہم، لوڈ کرنٹ کو ایک سادہ ماخذ مزاحمت کے ذریعے ماڈل نہیں بنایا جا سکتا، کیونکہ مزاحمت کا انحصار دوسرے پیرامیٹرز پر ہوتا ہے، جیسے بیٹری کی عمر بڑھنے اور بجلی کی سطح۔ اصل بیٹری کے مقابلے میں، ریچارج ایبل لتیم آئن بیٹری بہت فلیٹ ڈسچارج وکر کی نمائش کرتی ہے۔

سسٹم ڈویلپر اس خصوصیت کو ترجیح دیتے ہیں کیونکہ بیٹری کے ذریعہ فراہم کردہ وولٹیج کافی حد تک تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ تاہم، بیٹری کے خارج ہونے کے ساتھ، بیٹری وولٹیج تقریبا باقی طاقت کے ساتھ منسلک ہے. بیٹری کی دستیاب طاقت کا تعین کرنے کے لیے سادہ "شارٹ کٹ" کے برابر نہیں ہے، سب سے پہلے ایک سادہ پتہ لگانے کے طریقہ کی ضرورت ہوتی ہے، پتہ لگانے والا سرکٹ صرف بجلی کی کھپت کا پتہ لگاتا ہے، جس سے صارف بیٹری وولٹیج (مثالی) سے بجلی کی سطح کی سطح کا حساب لگا سکتا ہے۔

تاہم، چونکہ وولٹیج اور بجلی کے درمیان کوئی واضح تعلق نہیں ہے، اس لیے بیٹری وولٹیج کی فراہمی کا پتہ لگانے کے نتائج ناقابل اعتبار ہو سکتے ہیں۔ اس کے علاوہ، بیٹری وولٹیج کا انحصار درجہ حرارت اور متحرک ریلیز اثر پر بھی ہوتا ہے (جو اینڈ وولٹیج کو قدرے سست کر دیتا ہے) جب لوڈ کرنٹ کو کم کرتے ہیں۔ لہذا، سادہ وولٹیج کا پتہ لگانے کا طریقہ یہ یقینی بنانا مشکل ہے کہ بجلی کی نگرانی کی درستگی 25٪ سے زیادہ ہے۔

پاور کی رشتہ دار سطح کو اکثر چارجنگ سٹیٹ (SOC) کہا جاتا ہے، باقی پاور اور بیٹری کی صلاحیت کے تناسب سے مراد ہے۔ اس پیرامیٹر کا تعین آمدن کی نگرانی کرنا، چارج کی مقدار سے باہر بہاؤ - ایک نام نہاد "کولمبومیٹر" طریقہ ہے۔ اصل کولمبیم بیٹری کے باہر اور باہر بہنے والے کرنٹ کو جمع کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔

جب کرنٹ کو ہائی ریزولیوشن ADC سے ماپا جاتا ہے تو، ایک چھوٹی مزاحمت عام طور پر سیریز میں چھوٹی مزاحمت اور بیٹری اینوڈ کے ساتھ استعمال ہوتی ہے۔ چونکہ بیٹری SOC اور اوپر بیان کردہ کچھ پیرامیٹرز کے درمیان فنکشن کا تعلق ہے، بیٹری کی صلاحیت کا تعین متعلقہ تجربے سے کیا جانا چاہیے۔ مخصوص آپریٹنگ حالات (جیسے درجہ حرارت، چارج، کرنٹ وغیرہ) کی صلاحیت کا حساب لگانے کے لیے فی الحال کوئی تفصیلی تجزیہ ماڈل (کافی درستگی کے ساتھ) موجود نہیں ہے۔

). نظریاتی ماڈل صرف حالات کا تعین کرنے کے لیے موزوں ہے، متعلقہ چارجنگ لیولز حاصل کرنے کے لیے، یہ ماڈل مخصوص حالات اور مجموعی انشانکن کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ کافی زیادہ پاور میٹرنگ کی درستگی حاصل کرنے کے لیے، ماڈل کے پیرامیٹرز کو مسلسل کیلیبریٹ کیا جانا چاہیے - نام نہاد پاور "لرننگ" موڈ کا استعمال کرتے ہوئے، کولمبی کے ساتھ، یہ طریقہ پاور میٹرنگ کی درستگی کو کئی فیصد پوائنٹس تک بنا سکتا ہے۔

برقی پیمائش کا طریقہ مختلف اقسام، کنفیگریشن اور ایپلی کیشنز میں ریچارج ایبل بیٹریوں کے بارے میں، جدید مربوط سرکٹس ان کے SOC کا تعین کر سکتے ہیں۔ تھوڑی مقدار میں پاور سپلائی استعمال کرنے کے باوجود (60mA کھپت موڈ، سلیپ موڈ کی کھپت 1mA ہے)، یہ چپس اب بھی زیادہ درستگی حاصل کر سکتی ہیں۔ الیکٹرک کوانٹی میٹر چپ کو تین اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے (ٹیبل 2) کیونکہ لیتھیم آئن بیٹری زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لیے ترجیحی انتخاب ہے، جو لیتھیم آئن اور لیتھیم پولیمر بیٹری کے پاور میٹرنگ سرکٹ کی مثال دیتا ہے۔

کولمباؤ، جسے بیٹری مانیٹر بھی کہا جاتا ہے، پیمائش، گنتی، اور بیٹری کے پیرامیٹرز کے لیے تبدیلی، بشمول بجلی، درجہ حرارت، وولٹیج، چارجنگ نمبر وغیرہ۔ کولمبیا متغیرات کی پیمائش نہیں کر سکتا، کوئی ذہانت نہیں۔ اس قسم کی چپ میں موجود DS2762 اعلی درستگی والے 25MΩ سوئے ہوئے ریزسٹرز پر مشتمل ہے، یہ درجہ حرارت، بیٹری وولٹیج اور کرنٹ کو بھی مانیٹر کر سکتا ہے، 1-وائر بس کے ذریعے بات چیت کر سکتا ہے، جس سے بیٹری پیک یا بیٹری پیک میں موجود مائکروکنٹرولر یا میزبان سسٹم کو تمام ڈیٹا پڑھنے کی اجازت ملتی ہے۔

آپ ایک لچکدار کم لاگت کا نظام تشکیل دے سکتے ہیں، لیکن آپ کو پس منظر کی ایک اہم معلومات کو سمجھنا ہوگا اور IC وینڈرز کے ذریعہ فراہم کردہ کچھ ترقیاتی کام، سافٹ ویئر، ماڈلز، اور سپورٹ بنانا ہوگا، جو ترقیاتی لاگت کو کم کرسکتے ہیں۔ ایک اور طریقہ یہ ہے کہ بجلی کے میٹر کا استعمال quaguity کا حساب لگایا جائے، جو سیکھنے کے الگورتھم اور تمام ضروری پیمائشوں کے ساتھ بجلی کی پیمائش کو چلا سکتا ہے۔ سمارٹ بیٹریاں عام طور پر خودکار نگرانی کرنے کے لیے پاور میٹرز کا استعمال کرتی ہیں، مربوط پاور میٹر استعمال کرنے کے لیے کم ترقیاتی کام کا استعمال کرتے ہوئے، مصنوعات کی فہرست سازی کے وقت کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں۔

DS2780 ایک مکمل طور پر مربوط پاور میٹر ہے جو میزبان کو 1-وائر بس کے ذریعے SOC پڑھنے کی اجازت دیتا ہے، اور لیتھیم آئن بیٹری کے لیے ضروری حفاظتی تحفظ کا سرکٹ فراہم کرتا ہے۔ دوسرا آپشن قابل پروگرام پاور میٹر کا استعمال کرنا ہے، جس میں ایک مائیکرو کنٹرولر شامل ہے، جو کافی لچک فراہم کر سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، MAX1781، RISC کور کا اندرونی انضمام، E2PROM اور RAM۔

ڈویلپرز بیٹری ماڈلنگ، پاور میٹر پروگرامنگ اور ضروری پیمائش حاصل کر سکتے ہیں۔ سادہ، درست ایس او سی اشارے کو اندرونی ایل ای ڈی ڈرائیو کے ذریعے لاگو کیا جا سکتا ہے۔ نتیجہ متعدد باہم منسلک پیرامیٹرز سے متاثر ہو کر، ریچارج ایبل بیٹریوں کی بجلی کی پیمائش ایک پیچیدہ کام بن جاتا ہے۔

سادہ پیمائش درست نتائج فراہم نہیں کر سکتی، صرف کچھ غیر اہم ایپلی کیشنز پر لاگو ہوتی ہے۔ ریڈی میڈ الیکٹرک میٹر کا استعمال کرتے ہوئے، اعلی صحت سے متعلق، قابل اعتماد بجلی کی پیمائش حاصل کی جا سکتی ہے۔