लिथियम-आयन बैटरी सुरक्षा: एक प्रभावी दीर्घकालिक रणनीति
आइए एक बात को स्पष्ट करके शुरू करें - लिथियम -आयन बैटरी सुरक्षित हो सकती है।
हर साल अरबों लिथियम-आयन कोशिकाओं का उत्पादन किया जाता है, और यह संख्या अगले दशक में बढ़ती रहेगी। इतनी बड़ी संख्या में कोशिकाओं के साथ, कोई भी अन्य इलेक्ट्रॉनिक-आधारित उपकरण विफल हो सकता है। इसलिए, चुनौती अनिवार्य रूप से इन अंडरपरफॉर्मिंग कोर को संबोधित करने के लिए जितनी जल्दी हो सके किसी घटना के होने से पहले।
ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए, सुरक्षा प्रबंधन के विभिन्न स्तरों को लागू किया जा सकता है। जबकि सेल और सिस्टम निर्माता इन अवधारणाओं में से कुछ के माध्यम से सेल और सिस्टम सुरक्षा की निगरानी करते हैं, ऑपरेटर यह भी सुनिश्चित कर सकते हैं कि विशेष बैटरी विश्लेषण के उपयोग के माध्यम से उनके सिस्टम सुरक्षित हैं।
तो लिथियम-आयन सेल निर्माता, सिस्टम डेवलपर्स और ऑपरेटर विफलताओं को कम करने और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए क्या कर सकते हैं? एक सुरक्षित और विश्वसनीय बैटरी प्रणाली को बनाए रखने के लिए तीन परतों की आवश्यकता होती है।
परत 1: उत्पादन गुणवत्ता नियंत्रण और उम्र बढ़ने का परीक्षण
परत 2: बैटरी प्रबंधन प्रणाली
परत 3: क्लाउड काम करना
ये तीन परतें एक रैली के समान हैं जहां हमें एक विश्वसनीय कार, एक ड्राइवर और एक सह-पायलट की आवश्यकता होती है।
परत 1: उत्पादन गुणवत्ता नियंत्रण और उम्र बढ़ने के परीक्षण
बैटरी को रैली कारों के रूप में सोचा जा सकता है। रैली के लिए, हमें एक विश्वसनीय, उच्च गुणवत्ता वाली कार की आवश्यकता है।
हालांकि, सेल निर्माता हर सेल के लिए 100% गुणवत्ता की गारंटी नहीं दे सकते हैं। इसलिए, गुणवत्ता परीक्षण लिथियम बैटरी विफलताओं को रोकने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
ऑफ-लाइन परीक्षण उत्पादन के बाद आयोजित किए जाते हैं यह देखने के लिए कि क्या कोशिकाएं दिए गए गुणवत्ता मानकों को पूरा करती हैं। हालांकि, ये परीक्षण आमतौर पर बहुत गहन नहीं होते हैं और वे स्पष्ट बुरे सेब को खोजने के लिए कई परीक्षणों के माध्यम से झारना कर सकते हैं। उत्पादन के तुरंत बाद, प्रारंभिक क्षमता या प्रतिबाधा माप जैसे विश्लेषण का उपयोग अक्सर दोषपूर्ण कोशिकाओं की पहचान करने में मदद करने के लिए किया जाता है।
प्रमाणन परीक्षण हर उत्पाद के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि उन्हें कानूनी दृष्टिकोण से आयोजित किया जाना चाहिए। इन परीक्षणों में, मानकीकृत परीक्षणों का प्रदर्शन किया जाना चाहिए और निर्माता को सुरक्षा से संबंधित व्यवहार का प्रदर्शन करना चाहिए।
बैटरी के उम्र बढ़ने के व्यवहार को समझने के लिए, कैलेंडर परीक्षण और साइक्लिंग परीक्षणों को निर्धारित प्रयोगशाला परीक्षणों में महीनों और वर्षों में किया जाता है। हालांकि, ये परीक्षण समय लेने वाले, महंगे, बैटरी के केवल कुछ हिस्सों को नियंत्रित करते हैं, और फ़ील्ड-तैनात प्रणालियों के लिए स्केलेबल नहीं हैं। हमारी सड़कों पर बैटरी, हमारे घरों में, या ग्रिड से जुड़ी हुई है कि विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों का अनुभव करें और प्रयोगशाला में परीक्षण किए गए लोगों की तुलना में प्रोफाइल लोड करें।
उत्पादन गुणवत्ता परीक्षण केवल समय में एक विशिष्ट बिंदु का मूल्यांकन करता है, यही वजह है कि सुरक्षा की एक अतिरिक्त परत की आवश्यकता होती है।
परत 2: बैटरी प्रबंधन प्रणाली
बैटरी प्रबंधन सिस्टम (BMS) को रैली ड्राइवरों के रूप में सोचा जा सकता है जो सड़क पर ध्यान केंद्रित करते हैं और लगातार अपनी कारों को ट्रैक पर सुरक्षित रखते हैं। हालांकि, उन्हें बड़ी तस्वीर देखने के लिए अधिक समय और संसाधनों की आवश्यकता होती है।
बीएमएस अपनी अपेक्षित सुरक्षित ऑपरेटिंग रेंज के भीतर बैटरी रखता है और प्रभावित पैक या मॉड्यूल पर एकल सेल विफलता के प्रभाव को कम करता है। वे ऐसा करते हैं:
सेल वोल्टेज, वर्तमान और तापमान को मापना
प्रभारी राज्य (SOC) की गणना और निगरानी
सुरक्षित संचालन के लिए एक ही वोल्टेज स्तर पर कोशिकाओं को संतुलित करना
यदि मान सीमांत के करीब हैं या सीमा की स्थिति से अधिक हैं, तो बीएमएस को ऑपरेशन को बदलकर या बैटरी सिस्टम को बंद करके सिस्टम को सुरक्षित स्थिति में लाना चाहिए। बीएमएस एक निष्क्रिय लेकिन आवश्यक सुरक्षा उपाय है।
दुर्भाग्य से, बीएमएस की कमियां हैं:
यह केवल वर्तमान स्थिति देखता है
केवल इसी बैटरी पैक में कोशिकाओं को देखा जा सकता है
सीमित कम्प्यूटेशनल शक्ति और सरल नियमों का पालन करता है
इन सीमाओं के कारण, बीएमएस सुरक्षा से संबंधित विसंगतियों का पता नहीं लगा सकता है जो मूल्यों की एक निर्दिष्ट सीमा के भीतर होती हैं, बैटरी की स्थिति की अधिक सटीक गणना करने के लिए गहराई से एनालिटिक्स चलाएं, या दीर्घकालिक रुझानों की भविष्यवाणी करें। जैसा कि पिछली घटनाओं ने दिखाया है, बीएमएस की सीमाएं लिथियम-आयन बैटरी विफलताओं को जन्म दे सकती हैं जो कंपनियों को जोखिम में डाल सकती हैं। यह सुरक्षा जोखिमों का आकलन करने की जटिलता को भी जोड़ता है, क्योंकि बीएमएस की गुणवत्ता को बैटरी की विनिर्माण गुणवत्ता के अलावा विचार करने की आवश्यकता है। सेंसर विफल हो सकते हैं, जिससे सुरक्षा-महत्वपूर्ण घटनाएं हो सकती हैं। सेंसर गुणवत्ता और कंप्यूटिंग शक्ति में सुधार किया जा सकता है, जिससे उच्च लागत हो सकती है। लेकिन सवाल यह है: यदि बीएमएस बैटरी की निगरानी करता है, तो बीएमएस की निगरानी कौन करता है?
परत 3: क्लाउड काम करना
क्लाउड-आधारित बैटरी एनालिटिक्स को रैली कार के सह-पायलट के रूप में सोचा जा सकता है, जो सही मार्ग और रणनीति सुनिश्चित करता है। बीएमएस तत्काल समस्या पर ध्यान केंद्रित करता है, जबकि क्लाउड बड़ी तस्वीर का ख्याल रखता है।
क्लाउड-आधारित एनालिटिक्स बीएमएस में सुरक्षा की एक अतिरिक्त परत जोड़ता है। बीएमएस डेटा क्लाउड में एकत्र किया जाता है, एक ऐतिहासिक डेटाबेस बनाता है जो वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों में संचालन और चार्ज करते समय बैटरी सिस्टम के व्यवहार के गहरे, अधिक उन्नत विश्लेषण के लिए अनुमति देता है। यह विश्लेषण बैटरी उम्र बढ़ने और सुरक्षा का निर्धारण करने और भविष्यवाणी करने के लिए शारीरिक रूप से आधारित बैटरी मॉडल और मशीन लर्निंग का उपयोग करता है। एक बीएमएस की तुलना में, क्लाउड एनालिटिक्स एक निवारक सुरक्षा उपाय है क्योंकि वे दीर्घकालिक स्वास्थ्य रुझानों का विश्लेषण करते हैं और विसंगतियों का पता लगाते हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि सुरक्षा-आलोचनात्मक उम्र बढ़ने वाले तंत्र तब भी हो सकते हैं जब बीएमएस अपने जीवनचक्र के दौरान बैटरी को अपने अपेक्षित मूल्य सीमा के भीतर रखता है।
