NMC پاؤچ سیل وولٹیج کی وضاحت کی گئی: برائے نام وولٹیج، کٹ آف وولٹیج اور BMS سیٹنگز

NMC پاؤچ سیلز زیادہ توانائی کی کثافت کو ہلکے وزن والے، خلائی موثر فارمیٹ کے ساتھ جوڑتے ہیں، جو انہیں الیکٹرک گاڑیوں، ڈرونز، روبوٹس، صنعتی آلات، میرین سسٹمز اور حسب ضرورت بیٹری پیک کے لیے موزوں بناتے ہیں۔

تاہم، NMC کیتھوڈ کیمسٹری کو بیان کرتا ہے، جبکہ 'پاؤچ' سیل کی شکل کو بیان کرتا ہے۔ کوئی بھی اصطلاح اکیلے وولٹیج کی صحیح حدود کا تعین نہیں کرتی ہے۔ برائے نام وولٹیج، زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج، ڈسچارج کٹ آف وولٹیج، موجودہ حدود اور درجہ حرارت کی حدوں کی ہمیشہ منتخب سیل کے لیے منظور شدہ ڈیٹا شیٹ سے تصدیق ہونی چاہیے۔

بہت سے روایتی NMC/گریفائٹ سیلز کے لیے، برائے نام وولٹیج تقریباً 3.6V سے 3.7V ہے، چارج وولٹیج کا ہدف عام طور پر 4.20V ہوتا ہے، اور اخراج کے اختتام کا مخصوص وولٹیج اکثر 2.5V اور 3.0V کے درمیان ہوتا ہے۔ یہ عام اقدار ہیں — ہر NMC پاؤچ سیل کے لیے آفاقی ترتیبات نہیں۔

کلیدی ٹیک ویز

• ایک عام NMC پاؤچ سیل میں تقریباً 3.6V سے 3.7V کا معمولی وولٹیج ہوتا ہے۔

• بہت سے معیاری NMC/گریفائٹ سیلز 4.20V CC/CV چارجنگ پروفائل استعمال کرتے ہیں، لیکن قطعی حد سیل ڈیٹا شیٹ سے آنی چاہیے۔

• مخصوص ڈسچارج کٹ آف سیل ڈیزائن اور ٹیسٹ کی شرائط پر منحصر ہے، عام طور پر 2.5V اور 3.0V کے درمیان آتا ہے۔

• BMS تحفظ کی حدیں ہنگامی تحفظ کی حدیں ہیں، عام آپریٹنگ اہداف نہیں۔

• اندرونی اور کنکشن مزاحمت کی وجہ سے بوجھ کے نیچے سیل وولٹیج اوپن سرکٹ وولٹیج سے کم ہے۔

• آپریشن کے دوران چارج کے درست تخمینے کے لیے صرف وولٹیج ہی کافی نہیں ہے۔

• اوپری چارجنگ وولٹیج کو کم کرنے یا آپریٹنگ SOC ونڈو کو تنگ کرنے سے سروس کی زندگی بہتر ہو سکتی ہے، لیکن نتیجہ سیل اور ایپلیکیشن کے لیے مخصوص ہے۔

عام NMC پاؤچ سیل وولٹیج پیرامیٹرز

مندرجہ ذیل اقدار ابتدائی نظام کی منصوبہ بندی کے لیے مفید ہیں، لیکن انہیں مینوفیکچرر کی ڈیٹا شیٹ کو تبدیل نہیں کرنا چاہیے۔

پیرامیٹر	عام حوالہ رینج	انجینئرنگ استعمال
برائے نام وولٹیج	3.6V–3.7V	پیک وولٹیج اور توانائی کے ابتدائی حسابات
چارج وولٹیج کا ہدف	عام طور پر 4.20V	چارجر CC/CV سیٹنگ
خارج ہونے والی وولٹیج کا اختتام	عام طور پر 2.5V–3.0V	صلاحیت ٹیسٹ اور کم آپریٹنگ حد
ہائی سیل وارننگ	درخواست کے لیے مخصوص	چارج کرنٹ میں کمی یا صارف کی وارننگ
سیل اوور وولٹیج تحفظ	ڈیٹا شیٹ- اور رواداری پر مبنی	ایمرجنسی چارج منقطع
کم سیل وارننگ	درخواست کے لیے مخصوص	پاور ڈیریٹنگ یا کم بیٹری وارننگ
سیل انڈر وولٹیج تحفظ	ڈیٹا شیٹ- اور لوڈ پر مبنی	ایمرجنسی ڈسچارج منقطع

کچھ NMC خلیات ان مخصوص اقدار سے باہر وولٹیج کی حد استعمال کرتے ہیں۔ ہائی وولٹیج سیل ڈیزائنز، پاور سیلز اور انرجی سیلز کی مختلف ضروریات ہو سکتی ہیں یہاں تک کہ جب وہ ایک ہی برائے نام صلاحیت کا اشتراک کریں۔

برائے نام وولٹیج کا کیا مطلب ہے؟

برائے نام وولٹیج ایک نمائندہ اوسط آپریٹنگ وولٹیج ہے جو سیل کی شناخت، پیک کیلکولیشن اور توانائی کے تخمینہ کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ وہ وولٹیج نہیں ہے جسے سیل پورے ڈسچارج سائیکل کے دوران برقرار رکھتا ہے۔

ایک مکمل چارج شدہ روایتی NMC سیل 4.20V کے قریب شروع ہو سکتا ہے اور پھر توانائی کے ہٹانے کے بعد آہستہ آہستہ کم ہو سکتا ہے۔ ماپا وولٹیج اس سے متاثر ہوتا ہے:

• چارج کی حالت

• چارج یا ڈسچارج کرنٹ

• سیل کا درجہ حرارت

• سیل مزاحمت

• سیل کی عمر اور صحت کی حالت

• چارج یا ڈسچارج کے بعد آرام کا وقت

توانائی کے ابتدائی حساب کے لیے:

سیل انرجی (Wh) ≈ برائے نام وولٹیج (V) × صلاحیت (Ah)

مثال کے طور پر، ایک 76Ah سیل جس کی درجہ بندی 3.7V ہے، اس کی تخمینہ برائے نام توانائی ہے:

3.7V × 76Ah = 281.2Wh

یہ برائے نام حساب ہے۔ اصل قابل استعمال توانائی کا انحصار مکمل وولٹیج کے منحنی خطوط، کرنٹ، درجہ حرارت اور نظام کے اوپری اور نچلے وولٹیج کی حدوں پر ہوتا ہے۔

پیک وولٹیج کا حساب لگانا

سیریز میں جڑے سیل وولٹیج میں اضافہ کرتے ہیں۔ متوازی طور پر جڑے ہوئے خلیے صلاحیت اور موجودہ صلاحیت میں اضافہ کرتے ہیں۔

اگر سیل ڈیٹا شیٹ بتاتی ہے:

• برائے نام وولٹیج: 3.7V

• چارج وولٹیج کی حد: 4.20V

• اخراج کا اختتام وولٹیج: 2.75V

ایک 14S پیک میں یہ ہوگا:

• برائے نام پیک وولٹیج: 14 × 3.7V = 51.8V

• زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج: 14 × 4.20V = 58.8V

• ڈیٹا شیٹ پر مبنی اینڈ آف ڈسچارج وولٹیج: 14 × 2.75V = 38.5V

حتمی آلات کو مکمل پیک وولٹیج کی حد میں درست طریقے سے کام کرنا چاہیے — نہ صرف اشتہار کردہ برائے نام وولٹیج پر۔

موٹر کنٹرولرز، انورٹرز، DC/DC کنورٹرز، کانٹیکٹر، فیوز، کیپسیٹرز اور پری چارج سرکٹس سب کو زیادہ سے زیادہ پیک وولٹیج کے خلاف چیک کیا جانا چاہیے۔ نچلی آپریٹنگ حد کو چوٹی کی موجودہ مانگ کے دوران وولٹیج کی کمی کا بھی حساب دینا چاہئے۔

زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج اور CC/CV چارجنگ

بہت سے روایتی NMC پاؤچ سیلز 4.20V مستقل کرنٹ/مستقل وولٹیج چارجنگ پروفائل استعمال کرتے ہیں۔

مسلسل موجودہ مرحلے کے دوران، سیل وولٹیج بڑھنے کے دوران چارجر اجازت شدہ چارجنگ کرنٹ فراہم کرتا ہے۔ جب پیک چارجر کے وولٹیج کے ہدف تک پہنچ جاتا ہے، چارجنگ مستقل وولٹیج کے مرحلے میں داخل ہوتی ہے۔

مستقل وولٹیج کے مرحلے کے دوران، چارجر ٹارگٹ وولٹیج رکھتا ہے جبکہ چارج کرنٹ آہستہ آہستہ کم ہوتا جاتا ہے۔ جب کرنٹ سیل مینوفیکچرر کی طرف سے بتائی گئی قدر تک پہنچ جائے یا جب کوئی اور منظور شدہ برطرفی کی شرط پوری ہو جائے تو چارجنگ ختم ہو جانا چاہیے۔

درست چارجنگ پروفائل کی وضاحت ہونی چاہیے:

• زیادہ سے زیادہ چارج کرنٹ

• زیادہ سے زیادہ سیل اور پیک وولٹیج

• مستقل وولٹیج کا ہدف

• چارج ختم کرنے کا کرنٹ

• زیادہ سے زیادہ چارج کرنے کا وقت

• اجازت شدہ چارجنگ درجہ حرارت کی حد

• ریچارج یا بحالی کے حالات

BMS کو عام چارج کنٹرولر کے طور پر استعمال نہیں کیا جانا چاہیے۔ چارجر کو وولٹیج اور کرنٹ کو صحیح طریقے سے ریگولیٹ کرنا چاہیے، جب کہ چارجر یا سسٹم کنٹرول میں ناکام ہونے کی صورت میں BMS خود مختار تحفظ فراہم کرتا ہے۔

کیا 4.20V ہر NMC سیل کے لیے ایک مطلق حد ہے؟

نہیں

4.20V چارج کا ہدف بہت سے NMC/گریفائٹ سیلز کے لیے عام ہے، لیکن یہ عالمگیر نہیں ہے۔ مختلف الیکٹروڈ فارمولیشنز اور سیل ڈیزائن مختلف زیادہ سے زیادہ چارجنگ وولٹیج استعمال کر سکتے ہیں۔

BMS اوور وولٹیج کی حد کو منظور شدہ سیل تفصیلات سے منتخب کیا جانا چاہیے اور اس کے ساتھ مربوط ہونا چاہیے:

• چارجر وولٹیج رواداری

• BMS وولٹیج کی پیمائش کی درستگی

• وائرنگ اور سینسنگ کی خرابی۔

• پتہ لگانے میں تاخیر

• سیل عدم توازن

• درجہ حرارت

• مطلوبہ حفاظتی مارجن

ایک یونیورسل ویلیو شائع کرنا — جیسے کہ ہر NMC BMS کو 4.25V پر سیٹ کرنا — کی سفارش نہیں کی جاتی ہے۔ ایک قدر جو ایک سیل کے لیے قابل قبول ہے دوسرے کی اجازت شدہ وولٹیج سے زیادہ ہو سکتی ہے۔

ڈسچارج کٹ آف وولٹیج

اخراج کا اختتام وولٹیج کم وولٹیج ہے جو مینوفیکچرر کی طرف سے استعمال کیا جاتا ہے جب ٹیسٹ کی مقررہ شرائط کے تحت درجہ بندی کی گنجائش کی پیمائش کرتے ہیں۔

NMC خلیات کے لیے، یہ قدر عام طور پر تقریباً 2.5V اور 3.0V کے درمیان ہوتی ہے، لیکن صحیح تعداد سیل ڈیزائن کے ساتھ مختلف ہو سکتی ہے۔ یہ خود بخود عام روزانہ آپریٹنگ ہدف نہیں بننا چاہیے۔

کم از کم ڈیٹا شیٹ کے قریب کام کرنا قدرے زیادہ پیمائش کی صلاحیت فراہم کر سکتا ہے، لیکن اس کے نتیجے میں یہ بھی ہو سکتا ہے:

• لوڈ کے تحت زیادہ وولٹیج کی کمی

• سرد درجہ حرارت پر پہلے کم وولٹیج بند

• خارج ہونے والے مادہ کے اختتام کے قریب کم طاقت

• سیل کے عدم توازن کی حساسیت میں اضافہ

• سیریز کے کمزور ترین سیل کو اوور ڈسچارج کرنے کا زیادہ خطرہ

• سروس کی زندگی میں ممکنہ کمی

مسلسل یا شدید اوور ڈسچارج الیکٹروڈز اور ٹھوس الیکٹرولائٹ انٹرفیس کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ ایک سیریز سے منسلک پیک میں، ایک کمزور سیل کے ختم ہونے کے بعد مسلسل کرنٹ اس سیل کو الٹنے کی طرف لے جا سکتا ہے۔ شدید اوور ڈسچارج حالات میں، کاپر کرنٹ-کلیکٹر کی تحلیل اور اندرونی شارٹ سرکٹ میکانزم ہو سکتا ہے۔

اس لیے BMS کو بوجھ کو منقطع کر دینا چاہیے اس سے پہلے کہ کوئی سیل اس کی اجازت شدہ نچلی حد سے باہر رہے۔

وولٹیج سیگ انڈر لوڈ

بوجھ کے تحت ماپا جانے والا سیل وولٹیج سیل کے آرام دہ اوپن سرکٹ وولٹیج سے کم ہے۔ اس فرق کو عام طور پر وولٹیج سیگ کہا جاتا ہے۔

ایک آسان تخمینہ ہے:

وولٹیج ساگ ≈ کرنٹ × مزاحمت

اگر ایک سیل کی ڈی سی مزاحمت 2mΩ ہے اور کرنٹ 100A ہے:

ΔV = 100A × 0.002Ω = 0.20V

تاہم، حقیقی پیک مزاحمت میں بھی شامل ہیں:

• سیل ٹیبز

• بس بارس

• ویلڈڈ یا بولڈ جوڑ

• فیوز اور رابطہ کار

• کیبلز اور کنیکٹر

• متوازی گروپ کی موجودہ تقسیم

درجہ حرارت، چارج کی حالت اور عمر بڑھنے کے ساتھ مزاحمت بھی تبدیل ہوتی ہے۔ اس لیے ایک ٹھنڈا یا بوڑھا سیل کمرے کے درجہ حرارت پر ٹیسٹ کیے گئے نئے سیل سے زیادہ وولٹیج کی کمی کا تجربہ کر سکتا ہے۔

BMS کو ایک مختصر عارضی ساگ اور حقیقی طور پر ختم ہونے والے سیل کے درمیان فرق کرنا چاہیے۔ یہی وجہ ہے کہ انڈر وولٹیج تحفظ میں عام طور پر تصدیق شدہ پتہ لگانے میں تاخیر اور بازیابی کی ہسٹریسس شامل ہوتی ہے۔

کوئی آفاقی محفوظ تاخیر نہیں ہے۔ اصل سیل، لوڈ پروفائل، کم از کم آپریٹنگ درجہ حرارت اور بدترین کیس پیک مزاحمت کا استعمال کرتے ہوئے اس کی تصدیق ہونی چاہیے۔

اوپن سرکٹ وولٹیج اور چارج کی حالت

اوپن سرکٹ وولٹیج سیل وولٹیج ہے جو چارج یا ڈسچارج کرنٹ کے رکنے اور سیل کو آرام کرنے کے لیے کافی وقت ملنے کے بعد ماپا جاتا ہے۔

چارج کرنے کے فوراً بعد، وولٹیج اپنی مکمل طور پر آرام دہ قدر سے زیادہ رہ سکتا ہے۔ بھاری خارج ہونے کے بعد، لوڈ ہٹانے کے بعد وولٹیج اوپر کی طرف بحال ہو سکتا ہے۔ مطلوبہ آرام کا وقت سیل، درجہ حرارت اور تخمینہ کے طریقہ کار کے لیے درکار درستگی پر منحصر ہے۔

اس لیے مخصوص سیل کے لیے ایک OCV–SoC ٹیبل تیار یا فراہم کیا جانا چاہیے۔ ایک عام جدول ہر NMC فارمولیشن کی درست نمائندگی نہیں کر سکتا۔

آپریشن کے دوران، ایک مضبوط BMS عام طور پر یکجا کرتا ہے:

• کولمب گنتی

• سیل وولٹیج کی پیمائش

• درجہ حرارت کا معاوضہ

• مناسب آرام کے ادوار کے دوران OCV کی اصلاح

• صلاحیت اور صحت کا تخمینہ

• مزاحمت یا ماڈل پر مبنی اصلاح

کولمب گنتی مفید ہے، لیکن موجودہ سینسر آفسیٹ اور صلاحیت کے تخمینہ کی غلطیاں وقت کے ساتھ ساتھ جمع ہوتی رہتی ہیں۔ SoC بہاؤ کو روکنے کے لیے وقتاً فوقتاً اصلاح کی ضرورت ہے۔

تجویز کردہ BMS کنفیگریشن کا طریقہ

مندرجہ ذیل جدول ترتیب کی منطق کو بیان کرتا ہے۔ یہ جان بوجھ کر عالمگیر وولٹیج کی اقدار فراہم نہیں کرتا ہے۔

BMS پیرامیٹر	تجویز کردہ بنیاد
ہائی سیل وارننگ	چارجر یا کنٹرولر کو کرنٹ کم کرنے کی اجازت دینے کے لیے پروٹیکشن ٹرپ پوائنٹ کے نیچے سیٹ کریں۔
سیل اوور وولٹیج تحفظ	سیل کی اجازت شدہ زیادہ سے زیادہ وولٹیج اور تمام پیمائش اور چارجر کی رواداری کے ساتھ ہم آہنگی پیدا کریں
اوور وولٹیج کی رہائی	مناسب ہسٹریسیس کے ساتھ ٹرپ تھریشولڈ کے نیچے سیٹ کریں۔
کم سیل وارننگ	رابطہ منقطع ہونے سے پہلے مفید وارننگ یا پاور ڈیریٹنگ فراہم کرنے کے لیے کافی اونچی سیٹ کریں۔
سیل انڈر وولٹیج تحفظ	اس کی منظور شدہ نچلی حد کی مسلسل خلاف ورزی سے پہلے سیل کی حفاظت کریں۔
انڈر وولٹیج میں تاخیر	عارضی وولٹیج کی کمی اور ایپلیکیشن کی چوٹی لوڈ کی مدت کے خلاف توثیق کریں۔
انڈر وولٹیج کی رہائی	محفوظ وصولی اور ریچارج رویے کی وضاحت کریں۔
اسٹارٹ وولٹیج کو متوازن کرنا	سیل کے اوپری-ایس او سی وولٹیج کے رویے اور چارج کرنے کی حکمت عملی سے منتخب کریں۔
توازن تفریق	پیمائش کی درستگی، سیل میچنگ اور مطلوبہ پیک کی کارکردگی کی بنیاد
چارج درجہ حرارت کی حد	سیل ڈیٹا شیٹ اور تصدیق شدہ چارج کرنٹ ڈیریٹنگ میپ پر عمل کریں۔
خارج ہونے والے درجہ حرارت کی حد	سیل ڈیٹا شیٹ اور سسٹم تھرمل ڈیزائن پر عمل کریں۔

پروٹیکشن کنفیگریشن میں فالٹ لاگنگ، ریکوری کنڈیشنز، چارجر کمیونیکیشن، کنٹیکٹر رویے اور آیا غلطی کو خودکار یا دستی ری سیٹ کی ضرورت ہے اس کی بھی وضاحت کرنی چاہیے۔

سیل بیلنسنگ

سیریز سے منسلک بیٹری پیک میں، سب سے کم قابل استعمال صلاحیت والا سیل یا متوازی گروپ پورے پیک کی توانائی کو محدود کرتا ہے۔

غیر فعال توازن ریزسٹرس کے ذریعے زیادہ وولٹیج کے خلیوں سے تھوڑی مقدار میں توانائی کو ہٹاتا ہے۔ فعال توازن خلیوں یا گروہوں کے درمیان توانائی کی منتقلی کرتا ہے اور زیادہ عدم توازن والے بڑے پیک یا سسٹمز میں مفید ہو سکتا ہے۔

بیلنس موجودہ انتخاب کا تعلق سیل کی صلاحیت سے ہونا چاہیے۔

مثال کے طور پر، 76Ah سیل میں 1% صلاحیت کا فرق برابر ہے:

76Ah × 1% = 0.76Ah

100mA غیر فعال توازن کے ساتھ، مثالی توازن کا وقت یہ ہوگا:

0.76Ah ÷ 0.10A = 7.6 گھنٹے

اصل وقت زیادہ ہو گا کیونکہ توازن صرف چارج سائیکل کے کچھ حصے کے دوران کام کر سکتا ہے اور درجہ حرارت، ڈیوٹی سائیکل یا BMS پیمائش کے شیڈولنگ سے محدود ہو سکتا ہے۔

SOC رینج کے اوپری حصے کے قریب توازن رکھنا NMC کے لیے اکثر مفید ہوتا ہے کیونکہ وولٹیج کے فرق کی تشریح کرنا آسان ہو جاتا ہے۔ تاہم، سیل کے OCV منحنی خطوط اور پیک کی چارجنگ حکمت عملی کا جائزہ لیے بغیر ایک عالمگیر '4.0V سے اوپر توازن شروع کریں' اصول کا اطلاق نہیں کیا جانا چاہیے۔

اسمبلی سے پہلے اچھی سیل میچنگ اہم رہتی ہے۔ ایک چھوٹا بیلنسنگ سرکٹ اعلیٰ صلاحیت والے پاؤچ سیل پیک میں بڑی صلاحیت یا مزاحمتی مماثلت کو تیزی سے درست نہیں کر سکتا۔

درجہ حرارت کی حفاظت

NMC چارج اور ڈسچارج کی حد درجہ حرارت پر پوری طرح سے منحصر ہے۔

روایتی گریفائٹ اینوڈ لیتھیم آئن سیل کو کم درجہ حرارت پر چارج کرنے سے لتیم چڑھانے کا خطرہ بڑھ سکتا ہے، خاص طور پر ہائی چارج کرنٹ پر۔ بہت سے خلیے 0 ° C سے کم چارج ہونے کی اجازت نہیں دیتے ہیں، جبکہ کچھ مخصوص کم درجہ حرارت کی حد میں صرف کم کرنٹ کی اجازت دیتے ہیں۔

BMS کو سیل مینوفیکچرر کے ذریعہ فراہم کردہ درجہ حرارت کی درست حد اور موجودہ ڈیریٹنگ نقشہ کو نافذ کرنا چاہئے۔

درجہ حرارت سینسر کی جگہ کا تعین ماڈیول ڈیزائن کی عکاسی کرتا ہے۔ نمائندہ سیل کی سطحوں، ٹیبز، بس بارز یا معروف تھرمل ہاٹ سپاٹ پر سینسر کی ضرورت ہو سکتی ہے۔ بہترین مقام اس بات پر منحصر ہے کہ آیا بنیادی تشویش سیل کور درجہ حرارت، ٹیب ہیٹنگ، کنکشن مزاحمت یا کولنگ سسٹم کی کارکردگی ہے۔

تھرمل ڈیزائن کی توثیق کی جانی چاہئے:

• زیادہ سے زیادہ مسلسل چارج

• زیادہ سے زیادہ مسلسل خارج ہونے والے مادہ

• چوٹی موجودہ آپریشن

• کم درجہ حرارت کی چارجنگ

• اعلی درجہ حرارت کا آپریشن

• کولنگ سسٹم کی خرابی۔

• سیل ٹو سیل درجہ حرارت کی تبدیلی

NMC پاؤچ سیل لائف کو بڑھانا

بہت زیادہ SOC پر وقت کم کرنا اور غیر ضروری گہرے خارج ہونے سے بچنا اکثر NMC بیٹری کی زندگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ اوپری چارج وولٹیج کو کم کرنے سے انحطاط بھی کم ہو سکتا ہے، لیکن منتخب سیل کے لیے صلاحیت اور لائف سائیکل ٹریڈ آف کو ناپا جانا چاہیے۔

یہ وعدہ کرنا درست نہیں ہے کہ ایک مخصوص وولٹیج پر چارج کرنے سے سائیکل کی زندگی ہمیشہ دوگنی یا تین گنا ہو جائے گی۔

بیٹری کی عمر بھی اس سے متاثر ہوتی ہے:

• سیل کا درجہ حرارت

• چارج اور ڈسچارج کی شرح

• خارج ہونے والی گہرائی

• اوسط SOC

• اسٹوریج ایس او سی

• زیادہ سے زیادہ وولٹیج پر گزارا ہوا وقت

• مکینیکل دباؤ

• سیل ملاپ

• کولنگ یکسانیت

ان ایپلی کیشنز کے لیے جنہیں ہر سائیکل پر زیادہ سے زیادہ توانائی کی ضرورت نہیں ہوتی، انجینئرنگ ٹیم ایک تنگ SOC ونڈو کا جائزہ لے سکتی ہے۔ حتمی ترتیب سائیکل ٹیسٹنگ اور کسٹمر کی وارنٹی اور رن ٹائم اہداف پر مبنی ہونی چاہیے۔

پاؤچ سیل مکینیکل تحفظات

پاؤچ سیلز کو صحیح برقی ترتیبات سے زیادہ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان کا پرتدار انکلوژر ایک سخت بیلناکار یا پرزمیٹک دھاتی کیس کی طرح ساختی مدد فراہم نہیں کرتا ہے۔

ایک مکمل ماڈیول ڈیزائن پر غور کرنا چاہئے:

• مینوفیکچرر کی طرف سے مخصوص کمپریشن یا تحمل

• زندگی بھر سیل کی توسیع

• ٹیبز اور کناروں کے ارد گرد موصلیت

• پنکچر اور رگڑنے کے خلاف تحفظ

• بس بار کی لچک اور ٹیب کا تناؤ

• کولنگ رابطہ اور درجہ حرارت کی یکسانیت

• مینوفیکچرنگ tolerances کے لئے الاؤنس

• غیر معمولی سوجن کا پتہ لگانا

سوجن عمر بڑھنے، زیادہ درجہ حرارت، زیادہ چارج یا دیگر غیر معمولی حالات سے منسلک ہو سکتی ہے۔ کمپریشن کا استعمال برقی یا کیمیائی طور پر تباہ شدہ سیل کو چھپانے کے لیے نہیں کیا جانا چاہیے۔

مثال: فاراسیس P76D سیل کے ساتھ ایک پیک کو ترتیب دینا

اگر کوئی پروجیکٹ فاراسیس P76D یا کسی دوسرے بڑے فارمیٹ 76Ah NMC پاؤچ سیل کا استعمال کرتا ہے، تو انجینئرنگ کا عمل موجودہ مینوفیکچرر کی طرف سے منظور شدہ ڈیٹا شیٹ کے ساتھ شروع ہونا چاہیے تاکہ سیل پر نظر ثانی اور پروڈکشن بیچ ہو۔

کم از کم تصدیق کریں:

• برائے نام وولٹیج اور صلاحیت

• زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج

• تجویز کردہ اور مطلق خارج ہونے والی حد

• معیاری اور زیادہ سے زیادہ چارج کرنٹ

• مسلسل اور نبض خارج ہونے والا کرنٹ

• ڈی سی اندرونی مزاحمت

• درجہ حرارت کی حد

• سیل کے طول و عرض اور سوجن الاؤنس

• کمپریشن کی ضروریات

• سائیکل زندگی کے ٹیسٹ کے حالات

اگر منظور شدہ تصریح میں 3.7V برائے نام وولٹیج، 4.20V زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج اور 2.75V اینڈ آف ڈسچارج وولٹیج درج ہیں، تو ان اقدار کو پیک کیلکولیشن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد بی ایم ایس تھریشولڈز کو مناسب مارجن کے ساتھ تیار کیا جانا چاہیے اور پیک لیول ٹیسٹنگ کے ذریعے تصدیق کی جانی چاہیے۔

عام NMC ترتیبات کو اس توثیق کے بغیر کبھی بھی براہ راست پروڈکشن فرم ویئر میں کاپی نہیں کیا جانا چاہئے۔

بیٹری پیک کمیشننگ چیک لسٹ

NMC پاؤچ سیل بیٹری پیک جاری کرنے سے پہلے، درج ذیل کی تصدیق کریں:

1. موجودہ سیل ڈیٹا شیٹ اور تفصیلات پر نظر ثانی کی تصدیق کریں۔

2. عین مطابق سیریز کی گنتی سے برائے نام، زیادہ سے زیادہ اور کم از کم پیک وولٹیج کا حساب لگائیں۔

3. انورٹر، موٹر کنٹرولر، چارجر اور DC/DC کنورٹر کے ساتھ مطابقت کی تصدیق کریں۔

4. پروگرام چارجر وولٹیج، موجودہ اور ختم کرنے کے حالات.

5. BMS انتباہات، تحفظ کی حد، تاخیر، ہسٹریسیس اور بحالی کی منطق کو ترتیب دیں۔

6. تحفظ کے تجزیے میں BMS اور چارجر کی پیمائش کی رواداری شامل کریں۔

7. زیادہ سے زیادہ کرنٹ، کم SOC اور کم از کم آپریٹنگ درجہ حرارت پر وولٹیج کی کمی کی توثیق کریں۔

8. درجہ حرارت سینسر کی جگہ اور تھرمل کٹ آف کی تصدیق کریں۔

9. تصدیق کریں کہ بیلنس کرنٹ سیل کی گنجائش اور متوقع مماثلت کے لیے موزوں ہے۔

10. درجہ حرارت اور عمر بڑھنے کے حالات میں SoC تخمینہ کیلیبریٹ کریں۔

11. اوپن وائر، اوور کرنٹ، شارٹ سرکٹ، اوور وولٹیج اور انڈر وولٹیج پروٹیکشن کی جانچ کریں۔

12. مکینیکل تحمل، موصلیت، ٹیب سپورٹ اور کولنگ کی توثیق کریں۔

13. سیل ٹریس ایبلٹی اور پیک لیول ٹیسٹ ڈیٹا ریکارڈ کریں۔

اکثر پوچھے گئے سوالات

NMC پاؤچ سیل کا برائے نام وولٹیج کیا ہے؟

زیادہ تر روایتی NMC پاؤچ سیلز کی درجہ بندی تقریباً 3.6V یا 3.7V برائے نام ہے۔ عین مطابق قیمت کارخانہ دار کے ٹیسٹ کے طریقہ کار اور سیل ڈیزائن پر منحصر ہے۔

NMC سیل کا مکمل چارج شدہ وولٹیج کیا ہے؟

بہت سے معیاری NMC/ گریفائٹ سیلز 4.20V کو چارج کرنے کے ہدف کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ کچھ سیل ڈیزائن مختلف قدر استعمال کرتے ہیں، اس لیے منظور شدہ ڈیٹا شیٹ کو چیک کرنا ضروری ہے۔

صحیح NMC ڈسچارج کٹ آف وولٹیج کیا ہے؟

سیل پر منحصر ہے، اخراج کے اختتام کا مخصوص وولٹیج عام طور پر تقریباً 2.5V اور 3.0V کے درمیان ہوتا ہے۔ بجلی کی دستیابی، سرد درجہ حرارت کی کارکردگی یا سروس لائف کو بہتر بنانے کے لیے نارمل سسٹم کٹ آف کو زیادہ سیٹ کیا جا سکتا ہے۔

کیا ہر NMC BMS 4.25V اوور وولٹیج سیٹنگ استعمال کر سکتا ہے؟

نہیں، اوور وولٹیج کی حد کو منتخب سیل کی اجازت شدہ زیادہ سے زیادہ وولٹیج، چارجر کی برداشت، BMS درستگی اور تحفظ کے ردعمل کے وقت کے ساتھ ہم آہنگ ہونا چاہیے۔

ایکسلریشن یا کسی اور چوٹی کے بوجھ کے دوران سیل وولٹیج کیوں گرتا ہے؟

سیل اور پیک مزاحمت کے ذریعے بہنے والا کرنٹ ایک فوری وولٹیج ڈراپ پیدا کرتا ہے۔ سرد درجہ حرارت، کم ایس او سی، عمر بڑھنے اور کنکشن کی مزاحمت اس گھٹن کو بڑھا سکتی ہے۔

کیا وولٹیج اکیلے چارج ریڈنگ کی درست حالت فراہم کر سکتا ہے؟

فعال آپریشن کے دوران نہیں۔ درست ایس او سی تخمینہ عام طور پر کولمب گنتی، وولٹیج، درجہ حرارت، سیل ماڈلز اور متواتر OCV اصلاح کو یکجا کرتا ہے۔

کیا BMS چارجر کی جگہ لے لیتا ہے؟

نہیں، چارجر کو صحیح CC/CV پروفائل اور چارج ختم کرنا ضروری ہے۔ BMS خلیات کی نگرانی کرتا ہے اور غیر معمولی حالات کے خلاف آزادانہ تحفظ فراہم کرتا ہے۔

نتیجہ

NMC پاؤچ سیل وولٹیج کا نظم و نسق منتخب سیل کی منظور شدہ ڈیٹا شیٹ سے شروع ہونا چاہیے—نہ کہ انٹرنیٹ اقدار کا ایک عالمگیر سیٹ۔

قدریں جیسے کہ 3.6V سے 3.7V برائے نام وولٹیج، 4.20V چارجنگ وولٹیج اور 2.5V سے 3.0V اینڈ آف ڈسچارج وولٹیج مفید حوالہ جات ہیں، لیکن یہ ہر NMC پاؤچ سیل کے لیے خود بخود درست سیٹنگز کی وضاحت نہیں کرتے ہیں۔

ایک قابل اعتماد بیٹری پیک سیل کی خصوصیات، چارجر کنٹرول، BMS تحفظ، درجہ حرارت کا انتظام، وولٹیج-سگ ٹیسٹنگ، سیل بیلنسنگ اور پاؤچ سیل میکینیکل سپورٹ کو مربوط کرتا ہے۔

Misen NMC پاؤچ سیل فراہم کرتا ہے اور سیل سلیکشن، تفصیلات کا جائزہ، BMS میچنگ اور کسٹم بیٹری ماڈیول ڈیولپمنٹ کو سپورٹ کرتا ہے۔ سیل سلیکشن کا عمل شروع کرنے کے لیے ہمیں اپنا مطلوبہ پیک وولٹیج، صلاحیت، مسلسل اور چوٹی کرنٹ، آپریٹنگ درجہ حرارت اور دستیاب تنصیب کے طول و عرض بھیجیں۔

کی اعلی توانائی کی کثافت اور فارم فیکٹر لچک NMC پاؤچ سیل اسے برقی گاڑیوں اور ہائی ڈرین ایپلی کیشنز کے لیے ایک بہترین انتخاب بناتا ہے۔ یہ فوائد وولٹیج کے انتظام میں غیر سمجھوتہ درستگی کا مطالبہ کرتے ہیں۔ وولٹیج کی تصریحات کی غلط تشریح دکان کے فرش اور میدان میں سنگین نتائج کا باعث بنتی ہے۔ بھاری بوجھ کے تحت وولٹیج کی کمی کو نظر انداز کرنا غلط سسٹم کے شٹ ڈاؤن کو متحرک کرتا ہے۔ ریسٹنگ وولٹیج کی غلط فہمی صلاحیت کی غلط ریڈنگ کا سبب بنتی ہے۔ کٹ آف تھریش ہولڈز کو غلط کنفیگر کرنا سیل کی تیز رفتار انحطاط، مکینیکل سوجن، یا تباہ کن تھرمل بھاگنے کا باعث بنتا ہے۔

سیل سلیکشن سے سیف پیک اسمبلی میں منتقلی کے لیے، انجینئرنگ ٹیموں کو بیٹری مینجمنٹ سسٹم (BMS) کے عین مطابق پیرامیٹرز کے ساتھ برائے نام، چوٹی اور کٹ آف وولٹیج کو سیدھ میں لانا چاہیے۔ یہ گائیڈ قابل اعتماد تعیناتی کے لیے ضروری وولٹیج کی حد، متحرک رویے، اور BMS کنفیگریشنز کو توڑتا ہے۔ آپ یہ سیکھیں گے کہ تحفظ کی درست حدیں کیسے طے کی جائیں، متحرک بوجھ کے طرز عمل کی درست تشریح کی جائے، اور چارجنگ پروفائلز کو ترتیب دیا جائے جو طویل مدتی اعتبار کے ساتھ زیادہ سے زیادہ صلاحیت کو متوازن رکھتے ہوں۔

کلیدی ٹیک ویز

• سخت وولٹیج کی حدود: معیاری NMC کیمسٹری ایک سخت 2.5V (مطلق کم از کم) سے 4.2V (مطلق زیادہ سے زیادہ) ونڈو کے اندر محفوظ طریقے سے کام کرتی ہے۔ ان حدود سے تجاوز کرنا ناقابل واپسی کیمیائی انحطاط کا سبب بنتا ہے۔

• ڈائنامک لوڈ کنڈریشنز: وائیڈ اوپن تھروٹل (WOT) یا ہائی کرنٹ ڈرا کے دوران وولٹیج کی کمی کو BMS انڈر وولٹیج پروٹیکشن میں فیکٹر کیا جانا چاہیے تاکہ سیل سیفٹی کو برقرار رکھتے ہوئے ٹرپنگ کو روکا جا سکے۔

• ریسٹنگ بمقابلہ ایکٹیو وولٹیج: ٹرمینل وولٹیج چارجنگ (سرفیس چارج) کے فوراً بعد مصنوعی طور پر زیادہ پڑھے گا اور حقیقی اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV) کی عکاسی کرنے کے لیے سیٹلنگ کی مدت درکار ہے۔

• BMS غیر گفت و شنید ہے: ایک مناسب طریقے سے تشکیل شدہ BMS جس میں مستقل موجودہ/مستقل وولٹیج (CC/CV) پروفائلز کا استعمال کیا جاتا ہے اور درست اوور وولٹیج/انڈر وولٹیج پروٹیکشن (OVP/UVP) لائف سائیکل آپٹیمائزیشن اور حفاظتی تعمیل کے لیے لازمی ہے۔

• سائیکل لائف میں ٹریڈ آف: زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج کو 4.2V زیادہ سے زیادہ کی بجائے 4.05V–4.1V تک محدود کرنے سے NMC پاؤچ سیل کی سائیکل لائف میں تیزی سے اضافہ ہو سکتا ہے، طویل مدتی اعتبار کے لیے معمولی ٹاپ اینڈ صلاحیت کی قربانی دینا۔

بنیادی لائن: NMC پاؤچ سیل وولٹیج پیرامیٹرز کو سمجھنا

برائے نام وولٹیج (3.6V – 3.7V) اور پیک کنفیگریشن میتھ

برائے نام وولٹیج معیاری ڈسچارج سائیکل کے دوران اوسط آپریٹنگ وولٹیج کی نمائندگی کرتا ہے۔ معیاری NMC (Nickel Manganese Cobalt) کیمسٹری کے لیے، یہ قدر عام طور پر 3.6V اور 3.7V کے درمیان ہوتی ہے۔ ہم اس اعداد و شمار کا تعین ایک مکمل چارج شدہ سیل کو اعتدال پسند شرح پر، عام طور پر 0.2C سے 0.5C، اور پورے خارج ہونے والے وکر پر درمیانی وولٹیج کا حساب لگا کر کرتے ہیں۔ یہ میٹرک بینچ پر توانائی کے تمام حسابات کے لیے بنیادی بنیاد کے طور پر کام کرتا ہے۔

آپ واٹ گھنٹے (Wh) میں کل پیک توانائی کا حساب لگانے کے لیے برائے نام وولٹیج استعمال کرتے ہیں۔ برائے نام وولٹیج کو سیل کی Ampere-hour (Ah) صلاحیت سے ضرب کرنے سے کل توانائی حاصل ہوتی ہے۔ بیٹری پیک بناتے وقت، آپ سیلز کو سیریز (S) اور متوازی (P) میں جوڑ کر اس برائے نام وولٹیج کو پیمانہ کرتے ہیں۔ ریاضی حتمی نظام کے فن تعمیر اور اجزاء کے انتخاب کا حکم دیتا ہے۔

آئیے دیکھتے ہیں کہ یہ پیک کی سطح تک کیسے پہنچتا ہے۔ ایک 14S (سیریز میں 14 سیلز) کنفیگریشن تقریباً 50.4V (14 x 3.6V) کا برائے نام وولٹیج حاصل کرتی ہے۔ مکمل طور پر چارج شدہ، یہ پیک 58.8V (14 x 4.2V) تک پہنچتا ہے۔ ایک 16S کنفیگریشن برائے نام وولٹیج کو 57.6V پر دھکیلتی ہے، زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج 67.2V کے ساتھ۔ آپ کو اس پورے وولٹیج سویپ کو سنبھالنے کے لیے موٹر کنٹرولرز، انورٹرز، اور پری چارج سرکٹس کو ڈیزائن کرنا چاہیے، نہ کہ صرف برائے نام درجہ بندی۔ اگر آپ صرف 50.4V برائے نام کی بنیاد پر اپنے کانٹیکٹرز کا سائز کرتے ہیں، تو آپ کو 58.8V پر پیک مکمل چارج ہونے پر رابطوں کو بند کرنے کا خطرہ ہے۔

زیادہ سے زیادہ چارج وولٹیج (4.2V)، رواداری کی حدیں، اور آرام کرنے والی وولٹیج

معیاری NMC سیل کے لیے مطلق زیادہ سے زیادہ ٹرمینل وولٹیج 4.20V ہے۔ مینوفیکچرنگ رواداری عام طور پر ± 0.05V فی سیل کے سخت تغیر کی اجازت دیتی ہے۔ وولٹیج کو اس سخت حد سے آگے بڑھانا سیل فن تعمیر کے اندر فوری اور ناقابل واپسی کیمیائی خرابی کو متحرک کرتا ہے۔ آپ صرف چارجر کے ڈسپلے پر بھروسہ نہیں کر سکتے۔ ابتدائی پیک بیلنسنگ مرحلے کے دوران آپ کو سیل ٹیبز پر کیلیبریٹڈ ملٹی میٹر کا استعمال کرتے ہوئے ٹرمینل وولٹیج کی تصدیق کرنی ہوگی۔

سطح کا چارج ایک عارضی آرام دہ وولٹیج کا رجحان پیدا کرتا ہے۔ چارج سائیکل مکمل کرنے کے فوراً بعد، ٹرمینل وولٹیج مصنوعی طور پر زیادہ پڑھتا ہے۔ داخلی کیمسٹری میں توازن تک پہنچنے کے لیے ایک طے شدہ مدت، اکثر کئی گھنٹوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس آرام کے مرحلے کے بعد ہی ایک ملٹی میٹر حقیقی اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV) کی عکاسی کرے گا۔ فوری پوسٹ چارج وولٹیج کی بنیاد پر اپنے BMS کیلیبریٹ کرنا غلط اسٹیٹ آف چارج (SoC) تخمینہ اور قبل از وقت توازن کے محرکات کا باعث بنتا ہے۔

اوور چارجنگ سے عمل درآمد کے شدید خطرات ہوتے ہیں۔ 4.2V سے زیادہ اینوڈ پر لتیم چڑھانا کا سبب بنتا ہے۔ الیکٹرولائٹ آکسائڈائز کرنا شروع کر دیتا ہے، گیس پیدا کرتا ہے. چونکہ پاؤچ سیلز میں ایک سخت بیلناکار کیسنگ کی کمی ہوتی ہے، اس لیے گیس کی یہ نسل براہ راست میکانی سوجن کی طرف لے جاتی ہے۔ سوجے ہوئے خلیے ملحقہ خلیات پر دباؤ ڈالتے ہیں، پورے ماڈیول کی ساختی سالمیت سے سمجھوتہ کرتے ہیں اور ممکنہ طور پر ایلومینیم لیمینیٹ پاؤچ کو پھاڑ دیتے ہیں۔

انجینئرز کو زیادہ سے زیادہ چارج کی حد کے حوالے سے ایک الگ تشخیصی جہت کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ مکمل 4.2V پر چارج کرنے سے شرح شدہ صلاحیت کا 100% نکالا جاتا ہے لیکن اندرونی کیمسٹری پر زور ہوتا ہے۔ چارج کو 4.0V یا 4.1V تک محدود کرنے سے تقریباً 80% سے 90% صلاحیت حاصل ہو جاتی ہے۔ رینج میں یہ معمولی کمی مکینیکل تناؤ کو کافی حد تک کم کرتی ہے اور پیک کی مجموعی سائیکل کی زندگی کو بڑھا دیتی ہے۔ اسٹیشنری سٹوریج ایپلی کیشنز کے لیے، یہ تجارت تقریباً ہمیشہ ہی قابل قدر ہوتی ہے۔

ڈسچارج کٹ آف وولٹیج (2.5V - 2.8V)

ڈسچارج کٹ آف وولٹیج آپریشن کی مطلق کم حد کو نشان زد کرتا ہے۔ اس دہلیز پر، سیل کو مکمل طور پر ختم سمجھا جاتا ہے، جو 0% سٹیٹ آف چارج تک پہنچ جاتا ہے۔ NMC کیمسٹری کے لیے، مینوفیکچررز عام طور پر اس حد کو 2.5V اور 2.8V کے درمیان بوجھ کے تحت بیان کرتے ہیں۔ اس نقطہ سے نیچے توانائی نکالنا نہ ہونے کے برابر اضافی رن ٹائم فراہم کرتا ہے لیکن بڑے پیمانے پر کیمیائی خطرات کو متعارف کرواتا ہے۔

خارج ہونے والے منحنی خطوط میں 3.2V کے ارد گرد ایک الگ 'گھٹنے' ہے۔ اس نقطہ کے نیچے، وولٹیج ایک چٹان سے گرتا ہے۔ 3.0V اور 2.5V کے درمیان عملی طور پر کوئی قابل استعمال توانائی باقی نہیں ہے۔ خلیے کو اس گہرے خارج ہونے والے علاقے میں دھکیلنا خطرناک اور نقصان دہ ہے۔

2.5V سے نیچے گہری خارج ہونے سے تانبے کی تحلیل شروع ہوتی ہے۔ انوڈ پر تانبے کا کرنٹ کلیکٹر ٹوٹ کر الیکٹرولائٹ میں گھلنا شروع ہو جاتا ہے۔ جب آپ بعد میں سیل کو ری چارج کرتے ہیں، تو یہ تحلیل شدہ تانبے کے آئن باہر نکل جاتے ہیں۔ وہ دھاتی ڈینڈرائٹس بناتے ہیں جو الگ کرنے والے کو چھیدتے ہیں۔

یہ اندرونی شارٹ سرکٹس بناتا ہے۔ گہرے خارج ہونے والے مادہ سے خراب ہونے والا خلیہ اچانک ناکام ہونے سے پہلے کئی چکروں تک عام طور پر کام کرتا دکھائی دے سکتا ہے۔ مستقل صلاحیت کے نقصان کی ضمانت ہے۔ اس کو روکنے کے لیے، سسٹم ڈیزائنرز کو ہارڈ ویئر اور سافٹ ویئر دونوں سطحوں پر سخت کم وولٹیج کٹ آف کو نافذ کرنا چاہیے، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ BMS جسمانی طور پر بوجھ کو اس اہم حد تک پہنچنے سے پہلے منقطع کر دے۔

NMC پاؤچ سیلز میں متحرک وولٹیج کا برتاؤ

وولٹیج سیگ انڈر لوڈ (WOT اور ہائی ڈرین منظرنامے)

اندرونی مزاحمت (IR) ہائی کرنٹ خارج ہونے والے واقعات کے دوران وولٹیج سیگ کے طور پر جانا جاتا ایک رجحان کا سبب بنتا ہے۔ جب الیکٹرک وہیکل آپریٹر وائیڈ اوپن تھروٹل (WOT) کا مطالبہ کرتا ہے، تو موٹر بیٹری پیک سے بڑے پیمانے پر ایمپریج کھینچتی ہے۔ اوہم کے قانون کے مطابق، سیل کی اندرونی مزاحمت کے خلاف اس اعلی کرنٹ کے ضرب کے نتیجے میں ٹرمینلز پر فوری وولٹیج گر ​​جاتا ہے۔

ایک مضبوط نظام کو ڈیزائن کرنے کے لیے آپ کو قابل قبول ساگ کی مقدار کا تعین کرنا چاہیے۔ آئیے ایک عملی حساب دیکھتے ہیں۔ اگر ایک سیل میں 2 ملی اوہم (0.002 اوہم) اندرونی مزاحمت ہے اور آپ 100 ایم پی ایس کھینچتے ہیں، تو وولٹیج سیگ V = I * R = 100 * 0.002 = 0.2V ہے۔ WOT ایونٹ کے دوران، 0.2V سے 0.4V فی سیل کی عارضی کمی مکمل طور پر عام ہے۔ درست شدت کا بہت زیادہ انحصار مخصوص C-ریٹ کی مانگ اور سیل کے DC اندرونی مزاحمت (DCIR) پر ہوتا ہے۔ موٹے ٹیبز اور بہتر کیمسٹری والے اعلی کارکردگی والے خلیات کم جھکاؤ کا مظاہرہ کرتے ہیں۔

یہ BMS پروگرامنگ کے لیے ایک پیچیدہ مسئلہ پیدا کرتا ہے۔ سسٹم کو حقیقی طور پر ختم ہونے والے سیل اور بھاری بوجھ کے تحت عارضی وولٹیج کی کمی کے درمیان فرق کرنا چاہیے۔ اگر BMS سخت، فوری وولٹیج کٹ آف پر انحصار کرتا ہے، تو 30% SoC پر WOT ایونٹ ٹرمینل وولٹیج کو 2.8V سے نیچے گھسیٹ سکتا ہے۔ یہ ڈرائیونگ کے دوران قبل از وقت اور خطرناک سسٹم بند ہونے کا باعث بنتا ہے۔ اس متحرک رویے کو منظم کرنے کے لیے آپ کو وقت کی تاخیر سے تحفظ کی حد کو لاگو کرنا چاہیے۔

اسٹیٹ آف چارج (SoC) بمقابلہ اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV) وکر

NMC کیمسٹری ایک الگ، غیر لکیری خارج ہونے والے منحنی خطوط کی نمائش کرتی ہے۔ یہ چوڑا، ڈھلوان وکر LiFePO4 بیٹریوں کے انتہائی فلیٹ ڈسچارج پروفائل کے ساتھ تیزی سے متضاد ہے۔ NMC وکر کی ڈھلوان نوعیت صرف وولٹیج کی بنیاد پر بقیہ صلاحیت کا اندازہ لگانا کچھ آسان بناتی ہے، لیکن صرف سخت آرام کے حالات میں۔

وکر میں تقریباً 3.9V اور 3.4V کے درمیان ایک لمبا سطح مرتفع خطہ ہے۔ اس کھڑکی کے اندر، سیل کے خارج ہونے کے ساتھ ہی وولٹیج آہستہ آہستہ اور مستقل طور پر گرتا ہے۔ اوپری سرے پر (4.2V سے 3.9V) اور نیچے والے سرے پر (3.4V سے 2.8V)، وولٹیج کا ڈراپ آف تیز اور تیز ہے۔ یہ غیر لکیری رویہ اصل وقت کی صلاحیت سے باخبر رہنے کو پیچیدہ بناتا ہے۔

تقریباً اسٹیٹ آف چارج (SoC)	ریسٹنگ اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV)	ڈسچارج کریو فیز
100%	4.20V	کھڑی ڈراپ
80%	3.95V	سطح مرتفع میں داخل ہونا
50%	3.70V	درمیانی سطح مرتفع (برائے نام)
20%	3.45V	سطح مرتفع سے باہر نکلنا
0%	2.80V - 3.00V	اسٹیپ ڈراپ (کٹ آف)

SoC تخمینہ کے لیے مکمل طور پر وولٹیج پر انحصار فعال NMC خلیات کے لیے ناکافی ہے۔ چونکہ وولٹیج بوجھ کے نیچے گھٹ جاتا ہے اور آرام کے دوران ریباؤنڈ ہوجاتا ہے، ایک سادہ وولٹیج تلاش کرنے والی میز آپریشن کے دوران جنگلی اتار چڑھاو کو ظاہر کرے گی۔ آپ کو BMS میں کولمب گنتی کا استعمال کرنا چاہیے۔ Coulomb کی گنتی پیک کے اندر اور باہر بہنے والے درست کرنٹ کی پیمائش کرتی ہے، اس ڈیٹا کو وقت کے ساتھ ضم کرکے انتہائی درست، مستحکم SoC فیصد فراہم کرتا ہے۔

اعلی کارکردگی کے اختیارات کا جائزہ لینا: فاراسیس P76D پاؤچ سیل کی تفصیلات

صلاحیت اور وولٹیج کی درجہ بندی

کا تجزیہ کرنا فاراسیس P76D پاؤچ سیل کی وضاحتیں اعلیٰ صلاحیت والی NMC ٹیکنالوجی کے لیے ایک واضح بینچ مارک فراہم کرتی ہیں۔ یہ مخصوص سیل کافی 76Ah صلاحیت فراہم کرتا ہے، جو اسے توانائی کے گھنے ماڈیول ڈیزائن کے لیے مثالی بناتا ہے۔ وولٹیج کے پیرامیٹرز اعلی درجے کے NMC کیمسٹری کے معیارات کے مطابق ہیں۔

برائے نام وولٹیج 3.7V پر بیٹھتا ہے، جو ڈسچارج کے دوران ایک مضبوط سطح مرتفع کے علاقے کی نشاندہی کرتا ہے۔ تجویز کردہ چارج کی حد 4.2V پر سختی سے کیپ کی گئی ہے، جبکہ معیاری ڈسچارج کٹ آف 2.75V پر سیٹ ہے۔ یہ درجہ بندی غیر معمولی توانائی کی کثافت کے میٹرکس حاصل کرتی ہے، جس سے انجینئرز زیادہ سے زیادہ کلو واٹ گھنٹے کو محدود جسمانی قدموں کے نشانات میں پیک کر سکتے ہیں۔ ان خلیوں پر وسیع ٹیبز خاص طور پر مقامی حرارتی نظام کو کم سے کم کرتے ہوئے اعلی مسلسل خارج ہونے والے کرنٹ کو سنبھالنے کے لیے بنائے گئے ہیں۔

درخواست کی مناسبیت اور اسکیل ایبلٹی

فاراسیس P76D کی تھرمل خصوصیات اور خارج ہونے کی صلاحیتیں EV ڈرائیو ٹرینوں میں کامیابی کے معیار اور توانائی کے ذخیرہ کرنے والے ایپلی کیشنز کے ساتھ بالکل ہم آہنگ ہیں۔ فی سیل اعلیٰ صلاحیت ایک پیک میں درکار متوازی رابطوں کی تعداد کو کم کر دیتی ہے۔ یہ بس بار کے فن تعمیر کو آسان بناتا ہے، مطلوبہ لیزر ویلڈز کی تعداد کو کم کرتا ہے، اور ناکامی کے ممکنہ نکات کو ختم کرتا ہے۔

تاہم، بڑے فارمیٹ پاؤچ سیلز کا استعمال مخصوص میکانکی رکاوٹوں کو متعارف کراتا ہے۔ عام چارج اور ڈسچارج سائیکل کے دوران پاؤچ سیل قدرتی طور پر پھیلتے اور سکڑتے ہیں۔ آپ کو ماڈیول ہاؤسنگ کے اندر انجنیئرڈ کمپریشن پلیٹس اور فوم پیڈ کو لاگو کرنا چاہیے۔ مناسب مکینیکل کمپریشن اس معمول کی توسیع کو منظم کرتا ہے، اندرونی تہوں کے ڈیلامینیشن کو روکتا ہے، اور الیکٹروڈ اور الگ کرنے والے کے درمیان بہترین رابطہ برقرار رکھتا ہے۔ مناسب کمپریشن کے بغیر، سیل کی عمر کے ساتھ اندرونی مزاحمت بتدریج چڑھتی جائے گی۔

NMC پاؤچ سیلز کے لیے BMS کنفیگریشن

اوور وولٹیج پروٹیکشن (OVP) اور انڈر وولٹیج پروٹیکشن (UVP) سیٹنگز

عین مطابق BMS سیٹ پوائنٹس کی وضاحت کرنا NMC کیمسٹری کے لیے ایک اہم حل ہے۔ آپ ڈیفالٹ فیکٹری سیٹنگز پر بھروسہ نہیں کر سکتے۔ آپ کو مخصوص سیل ڈیٹا شیٹ کے مطابق دہلیز کو تیار کرنا ہوگا۔ مناسب ترتیب ایک ٹائرڈ اپروچ کا استعمال کرتی ہے، الرٹ لیولز اور ہارڈ ڈس کنیکٹ لیولز دونوں کو استعمال کرتی ہے۔

1. OVP الرٹ تھریشولڈ: ~4.15V پر سیٹ کریں۔ BMS ایک انتباہ کو متحرک کرتا ہے اور CAN بس کے ذریعے چارجر سے بیلنسنگ شروع کر سکتا ہے یا چارج کرنٹ میں کمی کی درخواست کر سکتا ہے۔

2. OVP منقطع حد: 4.25V پر سختی سے سیٹ کریں۔ BMS تباہ کن اوور چارجنگ کو روکنے کے لیے چارج کرنٹ کو جسمانی طور پر منقطع کرتے ہوئے، کانٹیکٹر کو کھولتا ہے۔

3. UVP الرٹ تھریشولڈ: ~3.0V پر سیٹ کریں۔ سسٹم صارف کو کم صلاحیت سے خبردار کرتا ہے اور کرنٹ ڈرا کو محدود کرنے کے لیے موٹر ٹارک کو محدود کر سکتا ہے۔

4. UVP منقطع حد: 2.7V اور 2.8V کے درمیان سیٹ کریں۔ BMS تانبے کی تحلیل کو روکنے کے لیے خارج ہونے والے راستے کو مکمل طور پر بند کر دیتا ہے۔

آپ کو ان UVP سیٹنگز کے لیے تاخیر کے ٹائمرز کو ترتیب دینا چاہیے۔ 2 سے 5 سیکنڈ کی عام تاخیر WOT واقعات کے دوران عارضی وولٹیج کی کمی کو پریشان کن رابطہ منقطع ہونے سے روکتی ہے۔ اگر سخت سرعت کے دوران صرف 500 ملی سیکنڈ کے لیے وولٹیج 2.7V سے نیچے گر جائے تو ٹائمر بند ہونے سے روکتا ہے۔ اگر وولٹیج پورے 3 سیکنڈ تک 2.7V سے نیچے رہتا ہے، تو BMS حقیقی طور پر ختم ہونے والے سیل کو پہچانتا ہے اور رابطہ کار کو کھول دیتا ہے۔

سیل بیلنسنگ کی حکمت عملی

سیل بیلنسنگ اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ ایک سیریز سٹرنگ کے اندر موجود تمام خلیات بیک وقت اپنے زیادہ سے زیادہ چارج تک پہنچ جائیں۔ توازن کے بغیر، سب سے کم صلاحیت والا سیل پورے پیک کی قابل استعمال توانائی کا حکم دیتا ہے۔ آپ کو پیک سائز اور اطلاق کی بنیاد پر فعال اور غیر فعال توازن کی حکمت عملیوں کے درمیان انتخاب کرنا چاہیے۔

غیر فعال توازن سب سے زیادہ چارج شدہ خلیوں سے زیادہ وولٹیج کو بائی پاس ریزسٹرس کے ذریعے روٹ کر کے، توانائی کو حرارت کے طور پر ضائع کر دیتا ہے۔ اچھی طرح سے مماثل، اعلی معیار کے NMC پاؤچ سیلز کے لیے، غیر فعال توازن عام طور پر کافی ہوتا ہے۔ توازن کرنٹ عام طور پر چھوٹا ہوتا ہے، 50mA سے 200mA تک۔ اس بات کو ذہن میں رکھیں کہ 50mA بلیڈ ریزسٹر کو 76Ah سیل کو متوازن کرنے میں دن لگیں گے، یہی وجہ ہے کہ حتمی پیک اسمبلی سے پہلے بینچ پر ابتدائی ٹاپ بیلنس بہت ضروری ہے۔

BMS کو غیر فعال توازن صرف چارج سائیکل کے بالکل اوپر کے قریب شروع کرنا چاہیے، عام طور پر فی سیل 4.0V سے اوپر۔ خارج ہونے والے منحنی خطوط کے فلیٹ حصے (تقریبا 3.6V) کے دوران خلیات کو متوازن کرنے کی کوشش انتہائی خطرناک ہے۔ چونکہ سطح مرتفع کے علاقے میں وولٹیج کا فرق کم سے کم ہے، اس لیے BMS اندرونی مزاحمت میں معمولی تغیرات کو صلاحیت کے عدم توازن کے طور پر غلط تشریح کر سکتا ہے، جس کے نتیجے میں غلط اور غیر پیداواری توازن کی کارروائیاں ہوتی ہیں۔

درجہ حرارت کا معاوضہ اور حرارتی حدود

وولٹیج کی حدیں جامد نہیں ہیں؛ انہیں محیطی اور اندرونی خلیے کے درجہ حرارت کی بنیاد پر متحرک طور پر ایڈجسٹ کیا جانا چاہیے۔ ایک مضبوط BMS ریئل ٹائم تھرمل ڈیٹا کی نگرانی کے لیے سیل ٹیبز اور پاؤچ باڈیز کے خلاف براہ راست رکھے گئے متعدد تھرمسٹرز کا استعمال کرتا ہے۔ بس باروں پر تھرمسٹر لگانا ہائی کرنٹ ہیٹنگ کا پتہ لگانے کے لیے تیز ترین رسپانس ٹائم فراہم کرتا ہے۔

انجماد (0°C) پر یا اس سے نیچے NMC سیلز کو چارج کرنا ایک شدید نفاذ کا خطرہ پیش کرتا ہے۔ کم درجہ حرارت پر، گریفائٹ انوڈ میں لتیم آئنوں کا تعامل تیزی سے کم ہو جاتا ہے۔ اگر آپ منجمد درجہ حرارت پر معیاری چارج کرنٹ لگاتے ہیں، تو لیتھیم آئن اینوڈ میں کافی تیزی سے گھس نہیں سکتے۔ وہ سطح پر جمع ہوتے ہیں، جس سے مستقل لتیم چڑھانا ہوتا ہے۔

اسے روکنے کے لیے، BMS کو سخت تھرمل حدود کو نافذ کرنا چاہیے۔ 5°C سے نیچے، BMS کو قابل اجازت چارج کرنٹ کو سختی سے کم کرنا چاہیے۔ 0 ° C پر یا اس سے کم، BMS کو چارج کرنٹ کو مکمل طور پر غیر فعال کرنا چاہیے جب کہ اب بھی کم شرح خارج ہونے کی اجازت ہے۔ اعلی درجہ حرارت کے کٹ آف بھی اتنے ہی اہم ہیں۔ چارج اور خارج ہونے والے مادہ کو غیر فعال کر دینا چاہیے اگر سیل کا درجہ حرارت 60 ° C سے زیادہ ہو تاکہ تھرمل بھاگنے سے بچ سکے۔ زیادہ سے زیادہ 20°C سے 35°C ونڈو کے اندر پیک کو برقرار رکھنے کے لیے فعال مائع کولنگ سسٹم کو BMS کے ساتھ مربوط کیا جانا چاہیے۔

چارجنگ پروفائلز اور لائف سائیکل آپٹیمائزیشن

مستقل کرنٹ/مستقل وولٹیج (CC/CV) سائیکل

اعلی درجے کے NMC پیک کے لیے ایک سخت مستقل کرنٹ/مستقل وولٹیج (CC/CV) چارجنگ پروفائل کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ دو مراحل کا عمل زیادہ سے زیادہ وولٹیج کی حد سے تجاوز کیے بغیر محفوظ، مکمل چارجنگ کو یقینی بناتا ہے۔ اس عین ترتیب پر عمل کرنے کے لیے آپ کو اپنے چارجنگ ہارڈویئر کو پروگرام کرنا چاہیے۔

بلک اسٹیج (CC) کے دوران، چارجر بیٹری پیک کو مستقل، زیادہ سے زیادہ قابل اجازت کرنٹ فراہم کرتا ہے۔ وولٹیج مسلسل بڑھتا ہے کیونکہ پیک توانائی جذب کرتا ہے۔ یہ مرحلہ اس وقت تک جاری رہتا ہے جب تک کہ پیک میں سب سے زیادہ سیل ہدف جذب وولٹیج تک نہیں پہنچ جاتا، عام طور پر 4.2V۔ CC فیز کل چارج کا تقریباً 80% تا 90% فراہم کرتا ہے۔ زیادہ اندرونی مزاحمت والے خلیے اس وولٹیج کی حد کو پہلے پہنچیں گے، چارجر کو وقت سے پہلے اگلے مرحلے میں منتقل کر دیں گے۔

ایک بار جب ٹارگٹ وولٹیج لگ ​​جاتا ہے، چارجر جذب اسٹیج (CV) میں منتقل ہوجاتا ہے۔ چارجر وولٹیج کو 4.2V پر بالکل مستقل رکھتا ہے۔ جیسے ہی خلیہ مکمل سنترپتی تک پہنچ جاتا ہے، اس کی اندرونی مزاحمت پیچھے ہٹ جاتی ہے، جس کی وجہ سے قبول شدہ کرنٹ قدرتی طور پر کم ہوجاتا ہے۔ اس موجودہ ٹیپر کی بنیاد پر چارج کو ختم کرنا اہم ہے۔ چارج سائیکل مکمل طور پر ختم ہو جانا چاہیے جب کرنٹ پہلے سے طے شدہ حد تک گر جائے، عام طور پر 0.05C۔ سیل کو غیر معینہ مدت تک 4.2V پر رکھنا مائیکرو اوور چارجنگ اور تیزی سے انحطاط کا سبب بنتا ہے۔

مجموعی قدر کو متاثر کرنے والے عوامل: صلاحیت بمقابلہ لمبی عمر

ٹارگٹ چارج وولٹیج سیٹ کرنے کے لیے آپ کے مخصوص ایپلیکیشن اہداف کی بنیاد پر فیصلہ سازی کا فریم ورک درکار ہوتا ہے۔ آپ کو مطلق زیادہ سے زیادہ رینج اور کل لائف ٹائم انرجی تھرو پٹ کے درمیان ٹریڈ آف کا جائزہ لینا چاہیے۔

ٹارگٹ چارج وولٹیج	قابل استعمال صلاحیت فی سائیکل	تخمینہ شدہ سائیکل لائف	پرائمری استعمال کیس
4.20V	100%	500 - 800 سائیکل	پرفارمنس ای وی، ڈرون
4.10V	~90%	1,200 - 1,500 سائیکل	مسافر ای وی، میرین
4.05V	~80%	2,000+ سائیکل	گرڈ اسٹوریج، سولر بینک

NMC پیک کو 4.2V پر چارج کرنا زیادہ سے زیادہ فوری رینج فراہم کرتا ہے لیکن کیتھوڈ کی ساخت پر زور دیتا ہے، جس کے نتیجے میں عمر کم ہوتی ہے۔ ٹارگٹ وولٹیج کو 4.05V تک کم کرنے سے اوپر کی 20% صلاحیت کی قربانی ہو جاتی ہے۔ تاہم، کیمیائی تناؤ میں یہ کمی پیک کی کل سائیکل زندگی کو آسانی سے دوگنا یا تین گنا کر سکتی ہے۔ اسٹیشنری سٹوریج یا ایپلی کیشنز کے لیے جہاں روزانہ زیادہ سے زیادہ رینج اہم نہیں ہے، چارج وولٹیج کو کم کرنے سے زندگی بھر کی توانائی کے ذریعے بہت زیادہ اعلیٰ حاصل ہوتی ہے۔

نتیجہ

NMC کیمسٹری کی محفوظ اور موثر تعیناتی 2.5V–4.2V آپریشنل ونڈو کی سختی سے پابندی پر منحصر ہے۔ حقیقی نظام کی وشوسنییتا کے لیے ایک متحرک BMS کنفیگریشن کی ضرورت ہوتی ہے جو فعال طور پر وولٹیج کی کمی، درجہ حرارت کے اتار چڑھاؤ، اور سائیکل کی زندگی کے مخصوص اہداف کے لیے حساب کتاب کرتی ہے۔ ہارڈ ویئر کے انتخاب اور سافٹ ویئر کے پیرامیٹرز کو کامل مطابقت پذیری میں کام کرنا چاہیے۔

اپنے بیٹری سسٹم کے ڈیزائن کو محفوظ بنانے کے لیے درج ذیل قابل عمل اقدامات کریں:

1. اپنے مخصوص ماڈیولز کے لیے درست DC اندرونی مزاحمت اور زیادہ سے زیادہ مسلسل C-ریٹ کی حدیں نکالنے کے لیے اپنے سیل مینوفیکچرر کی ڈیٹا شیٹس کا جائزہ لیں۔

2. زیادہ سے زیادہ صلاحیت کے لیے 4.2V یا لمبی عمر کے لیے 4.05V کے درمیان فیصلہ کرتے ہوئے، ایک مضبوط ہدف چارج وولٹیج قائم کرنے کے لیے اپنی درخواست کی سائیکل زندگی کے تقاضوں کی وضاحت کریں۔

3. اپنے BMS کو انڈر وولٹیج پروٹیکشن تھریشولڈ پر 3 سیکنڈ کی تاخیر کے ساتھ پروگرام کریں تاکہ ہائی کرنٹ ایکسلریشن ایونٹس کے دوران پریشانی کو روکا جا سکے۔

4. اپنے CC/CV چارجنگ پروفائل کو نقلی بوجھ کے حالات کے تحت پروٹو ٹائپ کریں تاکہ یہ تصدیق ہو سکے کہ چارج کا خاتمہ 0.05C کرنٹ ٹیپر پر بالکل ٹھیک ہوتا ہے۔

5. سیل سلیکشن اور سسٹم آرکیٹیکچر کے حوالے سے خصوصی انجینئرنگ سپورٹ کے لیے، ہم سے رابطہ کریں ۔ اپنے BMS پیرامیٹرز کو اعلی درجے کے ہارڈ ویئر کے ساتھ سیدھ میں لانے کے لیے

اکثر پوچھے گئے سوالات

سوال: این ایم سی پاؤچ سیل کے لیے مطلق زیادہ سے زیادہ وولٹیج کیا ہے؟

A: مطلق زیادہ سے زیادہ ٹرمینل وولٹیج 4.20V فی سیل ہے۔ اس حد سے تجاوز کرنے سے ناقابل واپسی کیمیائی نقصان ہوتا ہے، جس میں لیتھیم پلیٹنگ، الیکٹرولائٹ آکسیڈیشن، گیس جنریشن، اور تیلی کی مکینیکل سوجن شامل ہیں۔

س: نقصان پہنچانے سے پہلے آپ NMC بیٹری کو کتنی کم بحفاظت ڈسچارج کر سکتے ہیں؟

A: محفوظ نچلی حد عام طور پر بوجھ کے تحت 2.5V سے 2.8V ہے۔ 2.5V سے نیچے خارج ہونے سے اینوڈ پر موجود تانبے کا کرنٹ کلیکٹر تحلیل ہو جاتا ہے، جس سے اندرونی شارٹ سرکٹس اور مستقل صلاحیت کا نقصان ہوتا ہے۔

سوال: وائڈ اوپن تھروٹل (WOT) کے دوران فی سیل کتنی زیادہ سے زیادہ وولٹیج سیگ قابل قبول ہے؟

A: WOT جیسے بھاری بوجھ والے واقعے کے دوران، فی سیل میں 0.2V سے 0.4V کی عارضی وولٹیج کی کمی معمول کی بات ہے۔ عین مطابق ڈراپ سیل کی اندرونی مزاحمت اور مخصوص کرنٹ ڈرا پر منحصر ہے۔ BMS میں تاخیر کو اس کمی کو شٹ ڈاؤن کو متحرک کرنے سے روکنا چاہیے۔

س: چارجنگ کے فوراً بعد سیل کا ٹرمینل وولٹیج کیوں زیادہ پڑھتا ہے؟

A: یہ سطحی چارج کی وجہ سے ہے۔ چارجنگ کرنٹ بند ہونے کے بعد سیل کے اندر کیمیائی رد عمل کو توازن تک پہنچنے کے لیے وقت درکار ہوتا ہے۔ وولٹیج قدرتی طور پر کئی گھنٹوں میں اپنے حقیقی اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV) پر آ جائے گا۔

س: چارج وولٹیج کو محدود کرنے سے بیٹری سائیکل کی زندگی کیسے بہتر ہوتی ہے؟

A: 4.2V پر چارج کرنے سے کیتھوڈ کی ساخت پر زیادہ سے زیادہ دباؤ پڑتا ہے۔ چوٹی چارج کو 4.05V یا 4.1V تک محدود کرکے، آپ اس کیمیائی اور مکینیکل تناؤ کو کم کرتے ہیں۔ یہ استعمال کے قابل صلاحیت کی تھوڑی مقدار کی قربانی دیتا ہے لیکن بیٹری کے چارج سائیکلوں کی کل تعداد کو دوگنا کر سکتا ہے۔