ব্যাটারি মিটার পরিচিতি

ব্যাটারি মিটার পরিচিতি

1.1 বিদ্যুৎ মিটারের কার্যাবলীর ভূমিকা

ব্যাটারি ব্যবস্থাপনাকে শক্তি ব্যবস্থাপনার অংশ হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে। ব্যাটারি ব্যবস্থাপনায়, বিদ্যুৎ মিটার ব্যাটারির ক্ষমতা অনুমানের জন্য দায়ী। এর মৌলিক কাজ হল ভোল্টেজ, চার্জিং/ডিসচার্জিং কারেন্ট, এবং ব্যাটারির তাপমাত্রা নিরীক্ষণ করা এবং ব্যাটারির চার্জ অবস্থা (SOC) এবং সম্পূর্ণ চার্জ ক্ষমতা (FCC) অনুমান করা। একটি ব্যাটারির চার্জের অবস্থা অনুমান করার জন্য দুটি সাধারণ পদ্ধতি রয়েছে: ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতি (OCV) এবং কুলম্বিক পরিমাপ পদ্ধতি। আরেকটি পদ্ধতি হল RICHTEK দ্বারা ডিজাইন করা ডায়নামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদম।

1.2 ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতি

একটি বিদ্যুৎ মিটারের জন্য একটি ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতি ব্যবহার করার বাস্তবায়ন পদ্ধতি তুলনামূলকভাবে সহজ, এবং ওপেন সার্কিট ভোল্টেজের চার্জের সংশ্লিষ্ট অবস্থা পরীক্ষা করে প্রাপ্ত করা যেতে পারে। ওপেন সার্কিট ভোল্টেজের জন্য অনুমিত শর্ত হল ব্যাটারি টার্মিনাল ভোল্টেজ যখন ব্যাটারি প্রায় 30 মিনিটের জন্য বিশ্রাম নেয়।

ব্যাটারির ভোল্টেজ কার্ভ ব্যাটারির লোড, তাপমাত্রা এবং বার্ধক্যের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। অতএব, একটি নির্দিষ্ট খোলা সার্কিট ভোল্টমিটার চার্জের অবস্থাকে সম্পূর্ণরূপে উপস্থাপন করতে পারে না; শুধুমাত্র টেবিল দেখে চার্জের অবস্থা অনুমান করা সম্ভব নয়। অন্য কথায়, যদি শুধুমাত্র একটি টেবিল দেখে চার্জের অবস্থা অনুমান করা হয় তবে ত্রুটিটি তাৎপর্যপূর্ণ হবে।

নিম্নলিখিত চিত্রটি দেখায় যে একই ব্যাটারি ভোল্টেজের অধীনে, ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতির মাধ্যমে প্রাপ্ত চার্জের অবস্থায় একটি উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে।

        চিত্র 5. চার্জিং এবং ডিসচার্জিং অবস্থার অধীনে ব্যাটারি ভোল্টেজ

নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে, স্রাবের সময় বিভিন্ন লোডের অধীনে চার্জের অবস্থাতেও একটি উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। তাই মূলত, ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতিটি শুধুমাত্র চার্জের অবস্থার জন্য কম নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা সহ সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত, যেমন সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারি বা নিরবচ্ছিন্ন বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবহার করে গাড়ি।

            চিত্র 2. স্রাবের সময় বিভিন্ন লোডের অধীনে ব্যাটারি ভোল্টেজ

1.3 কুলম্বিক মেট্রোলজি

কুলম্ব মেট্রোলজির অপারেটিং নীতি হল ব্যাটারির চার্জিং/ডিসচার্জিং পাথে একটি সনাক্তকরণ প্রতিরোধককে সংযুক্ত করা। ADC সনাক্তকরণ প্রতিরোধকের উপর ভোল্টেজ পরিমাপ করে এবং এটিকে চার্জ করা বা ডিসচার্জ করা ব্যাটারির বর্তমান মানে রূপান্তর করে। রিয়েল টাইম কাউন্টার (RTC) কতগুলি কুলম্ব প্রবাহিত হচ্ছে তা নির্ধারণ করতে সময়ের সাথে বর্তমান মানের একীকরণ প্রদান করে।

               চিত্র 3. কুলম্ব পরিমাপ পদ্ধতির বেসিক ওয়ার্কিং মোড

কুলম্বিক মেট্রোলজি চার্জিং বা ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ার সময় চার্জের রিয়েল-টাইম অবস্থা সঠিকভাবে গণনা করতে পারে। একটি চার্জিং কুলম্ব কাউন্টার এবং একটি ডিসচার্জিং কুলম্ব কাউন্টার ব্যবহার করে, এটি অবশিষ্ট বৈদ্যুতিক ক্ষমতা (RM) এবং সম্পূর্ণ চার্জিং ক্ষমতা (FCC) গণনা করতে পারে। একই সময়ে, অবশিষ্ট চার্জ ক্ষমতা (RM) এবং সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা ক্ষমতা (FCC) এছাড়াও চার্জের অবস্থা গণনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন (SOC=RM/FCC)। উপরন্তু, এটি শক্তি হ্রাস (TTE) এবং পাওয়ার রিচার্জ (TTF) এর মতো অবশিষ্ট সময়ও অনুমান করতে পারে।

                    চিত্র 4. কুলম্ব মেট্রোলজির জন্য গণনার সূত্র

কুলম্ব মেট্রোলজির নির্ভুলতা বিচ্যুতির কারণ দুটি প্রধান কারণ রয়েছে। প্রথমটি হল কারেন্ট সেন্সিং এবং এডিসি পরিমাপে অফসেট ত্রুটির সঞ্চয়। যদিও পরিমাপ ত্রুটি বর্তমান প্রযুক্তির সাথে তুলনামূলকভাবে ছোট, এটি দূর করার জন্য একটি ভাল পদ্ধতি ছাড়াই, এই ত্রুটি সময়ের সাথে বৃদ্ধি পাবে। নিচের চিত্রটি দেখায় যে ব্যবহারিক প্রয়োগে, সময়ের মধ্যে কোন সংশোধন না হলে, জমা ত্রুটি সীমাহীন।

              চিত্র 5. কুলম্ব পরিমাপ পদ্ধতির সঞ্চিত ত্রুটি

ক্রমবর্ধমান ত্রুটিগুলি দূর করার জন্য, তিনটি সম্ভাব্য সময় পয়েন্ট রয়েছে যা সাধারণ ব্যাটারি অপারেশনের সময় ব্যবহার করা যেতে পারে: চার্জের শেষ (EOC), নিষ্কাশনের শেষ (EOD), এবং বিশ্রাম (বিশ্রাম)। চার্জিং শেষ হওয়ার শর্ত পূরণ হলে, এটি নির্দেশ করে যে ব্যাটারি সম্পূর্ণভাবে চার্জ করা হয়েছে এবং চার্জের অবস্থা (SOC) 100% হওয়া উচিত। ডিসচার্জের শেষ অবস্থা নির্দেশ করে যে ব্যাটারি সম্পূর্ণভাবে ডিসচার্জ হয়ে গেছে এবং চার্জের অবস্থা (SOC) 0% হওয়া উচিত; এটি একটি পরম ভোল্টেজ মান হতে পারে বা এটি লোডের সাথে পরিবর্তিত হতে পারে। বিশ্রামের অবস্থায় পৌঁছানোর সময়, ব্যাটারি চার্জ হয় না বা ডিসচার্জ হয় না এবং এটি দীর্ঘ সময়ের জন্য এই অবস্থায় থাকে। ব্যবহারকারী যদি কুলোমেট্রিক পদ্ধতির ত্রুটি সংশোধন করতে ব্যাটারি বিশ্রামের অবস্থা ব্যবহার করতে চান, তাহলে এই সময়ে একটি ওপেন সার্কিট ভোল্টমিটার ব্যবহার করতে হবে। নীচের চিত্রটি দেখায় যে চার্জের ত্রুটিটি উপরের রাজ্যগুলিতে সংশোধন করা যেতে পারে।

            চিত্র 6. কুলম্বিক মেট্রোলজিতে জমে থাকা ত্রুটিগুলি দূর করার শর্ত

কুলম্ব মেট্রোলজির নির্ভুলতা বিচ্যুতির দ্বিতীয় প্রধান কারণ হল ফুল চার্জ ক্যাপাসিটি (FCC) ত্রুটি, যা ব্যাটারির ডিজাইন করা ক্ষমতা এবং ব্যাটারির সত্যিকারের সম্পূর্ণ চার্জ ক্ষমতার মধ্যে পার্থক্য। সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা ক্ষমতা (FCC) তাপমাত্রা, বার্ধক্য এবং লোডের মতো কারণগুলির দ্বারা প্রভাবিত হয়। অতএব, কুলম্বিক মেট্রোলজির জন্য সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা ক্ষমতার জন্য পুনরায় শিক্ষা এবং ক্ষতিপূরণ পদ্ধতিগুলি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। নিম্নোক্ত চিত্রটি চার্জ ত্রুটির অবস্থার প্রবণতা প্রপঞ্চ দেখায় যখন সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা ক্ষমতাকে অতিমাত্রায় এবং অবমূল্যায়ন করা হয়।

             চিত্র 7: ত্রুটির প্রবণতা যখন সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা ক্ষমতাকে অতিরিক্ত মূল্যায়ন করা হয় এবং অবমূল্যায়ন করা হয়

1.4 ডাইনামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদম বিদ্যুৎ মিটার

ডায়নামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদম শুধুমাত্র ব্যাটারি ভোল্টেজের উপর ভিত্তি করে একটি লিথিয়াম ব্যাটারির চার্জের অবস্থা গণনা করতে পারে। এই পদ্ধতিটি ব্যাটারির ভোল্টেজ এবং ব্যাটারির খোলা সার্কিট ভোল্টেজের মধ্যে পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে চার্জের অবস্থার বৃদ্ধি বা হ্রাস অনুমান করে। গতিশীল ভোল্টেজ তথ্য কার্যকরভাবে লিথিয়াম ব্যাটারির আচরণকে অনুকরণ করতে পারে এবং চার্জের অবস্থা (SOC) (%) নির্ধারণ করতে পারে, কিন্তু এই পদ্ধতিটি ব্যাটারির ক্ষমতার মান (mAh) অনুমান করতে পারে না।

এর গণনা পদ্ধতিটি ব্যাটারি ভোল্টেজ এবং ওপেন সার্কিট ভোল্টেজের মধ্যে গতিশীল পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে এবং চার্জের অবস্থার প্রতিটি বৃদ্ধি বা হ্রাস গণনা করার জন্য পুনরাবৃত্তিমূলক অ্যালগরিদম ব্যবহার করে চার্জের অবস্থা অনুমান করে। কুলম্ব পদ্ধতির বিদ্যুৎ মিটারের সমাধানের তুলনায়, গতিশীল ভোল্টেজ অ্যালগরিদম বিদ্যুতের মিটারে সময় এবং বর্তমানের সাথে ত্রুটি জমা হয় না। কুলম্বিক মিটারিং মিটারে প্রায়শই বর্তমান সেন্সিং ত্রুটি এবং ব্যাটারি স্ব-স্রাবের কারণে চার্জের অবস্থার ভুল অনুমান থাকে। এমনকি যদি বর্তমান সেন্সিং ত্রুটি খুব ছোট হয়, কুলম্ব কাউন্টারে ত্রুটিগুলি জমা হতে থাকবে, যা সম্পূর্ণ চার্জিং বা ডিসচার্জ করার পরেই নির্মূল করা যেতে পারে।

ডায়নামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদম শুধুমাত্র ভোল্টেজ তথ্যের উপর ভিত্তি করে একটি ব্যাটারির চার্জের অবস্থা অনুমান করতে ব্যবহৃত হয়; কারণ এটি ব্যাটারির বর্তমান তথ্যের উপর ভিত্তি করে অনুমান করা হয় না, এতে কোনও ত্রুটি জমে না। চার্জের অবস্থার নির্ভুলতা উন্নত করতে, ডায়নামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদমকে সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা এবং সম্পূর্ণরূপে ডিসচার্জ অবস্থায় প্রকৃত ব্যাটারি ভোল্টেজ বক্ররেখার উপর ভিত্তি করে একটি অপ্টিমাইজড অ্যালগরিদমের পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করতে একটি প্রকৃত ডিভাইস ব্যবহার করতে হবে।

     চিত্র 8. বিদ্যুৎ মিটার এবং লাভ অপ্টিমাইজেশনের জন্য গতিশীল ভোল্টেজ অ্যালগরিদমের কর্মক্ষমতা

চার্জের অবস্থার পরিপ্রেক্ষিতে বিভিন্ন স্রাব হারের অবস্থার অধীনে ডায়নামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদমের কর্মক্ষমতা নিম্নরূপ। চিত্রে দেখানো হয়েছে, এর চার্জ নির্ভুলতার অবস্থা ভাল। C/2, C/4, C/7, এবং C/10 এর ডিসচার্জ অবস্থা নির্বিশেষে, এই পদ্ধতির চার্জ ত্রুটির সামগ্রিক অবস্থা 3% এর কম।

      চিত্র 9. বিভিন্ন ডিসচার্জ রেট শর্তের অধীনে গতিশীল ভোল্টেজ অ্যালগরিদমের চার্জের অবস্থা

নিম্নোক্ত চিত্রটি স্বল্প চার্জিং এবং স্বল্প ডিসচার্জিং অবস্থার অধীনে ব্যাটারির চার্জের অবস্থা দেখায়। চার্জের অবস্থার ত্রুটি এখনও খুব ছোট, এবং সর্বাধিক ত্রুটি মাত্র 3%।

       চিত্র 10. স্বল্প চার্জ এবং ব্যাটারির স্বল্প ডিসচার্জের ক্ষেত্রে ডায়নামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদমের চার্জের অবস্থার কর্মক্ষমতা

কুলম্ব মিটারিং পদ্ধতির তুলনায়, যা সাধারণত কারেন্ট সেন্সিং ত্রুটি এবং ব্যাটারি স্ব-স্রাবের কারণে চার্জের ভুল অবস্থার মধ্যে থাকে, গতিশীল ভোল্টেজ অ্যালগরিদম সময় এবং বর্তমানের সাথে ত্রুটিগুলি জমা করে না, যা একটি বড় সুবিধা। চার্জিং/ডিসচার্জিং স্রোত সম্পর্কে তথ্যের অভাবের কারণে, ডায়নামিক ভোল্টেজ অ্যালগরিদমের স্বল্পমেয়াদী নির্ভুলতা এবং ধীর প্রতিক্রিয়ার সময় নেই। উপরন্তু, এটি সম্পূর্ণ চার্জিং ক্ষমতা অনুমান করতে পারে না। যাইহোক, এটি দীর্ঘমেয়াদী নির্ভুলতার পরিপ্রেক্ষিতে ভাল পারফর্ম করে, কারণ ব্যাটারি ভোল্টেজ শেষ পর্যন্ত সরাসরি চার্জের অবস্থা প্রতিফলিত করে।