લિથિયમ બેટરી સેલ બેલેન્સર સમજાવ્યું ચાર્જર 18650 અને BMS

મલ્ટિ-સેલ લિથિયમ બેટરી પેક બનાવનાર અથવા જાળવણી કરનાર કોઈપણ વ્યક્તિ માટે સેલ બેલેન્સરને સમજવું અને તેનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે. અહીં કેટલીક વ્યવહારુ એપ્લિકેશનો છે:

• પાવર ટૂલ બેટરીઓનું આયુષ્ય વધારવું: જૂના ડ્રિલ અથવા કરવતના બેટરી પેકને ફરીથી બનાવવા અને સંતુલિત કરવા જેથી તેમને નવું જીવન મળે.
• ડ્રોન અને RC શોખની બેટરીઓ જાળવવી: ડ્રોન, RC કાર અને વિમાનોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા LiPo પેક સંતુલિત છે તેની ખાતરી કરવી જેથી મહત્તમ કામગીરી અને ઉડાન સમય મળે.
• કસ્ટમ પાવર બેંક બનાવવી: 18650 કોષોમાંથી ઉચ્ચ-ક્ષમતાવાળા પોર્ટેબલ પાવર સપ્લાય બનાવવા, ખાતરી કરવી કે બધા કોષો સમાન રીતે ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ થાય.
• DIY સૌર ઊર્જા સંગ્રહ બનાવવો: નાના ઓફ-ગ્રિડ સૌર સેટઅપ માટે સલામત અને કાર્યક્ષમ બેટરી બેંક બનાવવી.
• ઇલેક્ટ્રિક સાયકલ અને સ્કૂટર અપગ્રેડ કરવા: વ્યક્તિગત ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં બેટરી પેક બદલવા અથવા જાળવવા જેથી સલામતી અને દીર્ધાયુષ્ય સુનિશ્ચિત થાય.

હાર્ડવેર ઝાંખી

આ ટ્યુટોરિયલ સાથે અનુસરવા અને તમારું પોતાનું સેલ બેલેન્સિંગ સેટઅપ બનાવવા માટે, તમારે નીચેના ઘટકોની જરૂર પડશે. આમાંના ઘણા eBay, AliExpress અથવા Amazon પર મળી શકે છે.

• સેલ બેલેન્સર મોડ્યુલો: આ નાના PCB છે, ઘણીવાર લાલ અથવા વાદળી રંગમાં, જેમાં બેલેન્સિંગ સર્કિટ હોય છે. તેઓ 1S, 2S, 3S અને 8S સુધીના બેટરી પેક માટે વિવિધ રૂપરેખાંકનોમાં આવે છે. ટ્યુટોરિયલ ખાસ કરીને HY2213 ચિપ (BB3A તરીકે પણ ઓળખાય છે) નો ઉપયોગ કરે છે.
• લિથિયમ બેટરી કોષો: ટ્યુટોરિયલ 18650 કોષોનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ સિદ્ધાંતો અન્ય લિથિયમ-આયન અને લિથિયમ-પોલિમર કોષોને લાગુ પડે છે.
• બેટરી ટેસ્ટર: એક સરળ ઉપકરણ જે બેટરીના બેલેન્સ કનેક્ટરમાં પ્લગ કરી શકાય છે જેથી દરેક વ્યક્તિગત કોષનો વોલ્ટેજ દર્શાવે. તમારા બેટરી પેકની સ્થિતિ તપાસવા માટે આ અમૂલ્ય છે.
• DC પાવર સપ્લાય: પ્રદર્શનમાં બેટરી કોષનું અનુકરણ કરવા અને બેલેન્સર ક્યારે સક્રિય થાય છે તે બરાબર બતાવવા માટે વોલ્ટેજને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરવા માટે વપરાય છે.
• મલ્ટિમીટર: બેલેન્સરની કામગીરી ચકાસવા માટે વોલ્ટેજ અને વર્તમાન માપવા માટે આવશ્યક છે.
• JST-XH કનેક્ટર્સ: લિથિયમ બેટરી પેક પર બેલેન્સ લીડ્સ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા પ્રમાણભૂત કનેક્ટર્સ.

વાયરિંગ માર્ગદર્શિકા

તમારા બેટરી પેક સાથે સેલ બેલેન્સર જોડવું એ એક સીધી પ્રક્રિયા છે, પરંતુ તેને યોગ્ય ક્રમ પર કાળજીપૂર્વક ધ્યાન આપવાની જરૂર છે. બેલેન્સર શ્રેણી સ્ટ્રિંગમાં દરેક કોષના વોલ્ટેજનું નિરીક્ષણ કરે છે. શોર્ટ સર્કિટ અથવા કોષોને નુકસાન ટાળવા માટે વાયરને યોગ્ય ક્રમમાં જોડવા તે નિર્ણાયક છે.

શ્રેણી બેટરી પેક માટે, કોષો છેડે-છેડે જોડાયેલા હોય છે: એક કોષનો ધન ટર્મિનલ આગલાના ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડાય છે. બેલેન્સરના વાયર પછી આ શ્રેણી સ્ટ્રિંગમાં દરેક જંકશન બિંદુ સાથે જોડાયેલા હોય છે. ટ્યુટોરિયલ આ 3S (ત્રણ-કોષ) પેક માટે દર્શાવે છે. પ્રથમ વાયર (B0) પેકના મુખ્ય ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડાય છે, બીજો વાયર (B1) કોષ 1 અને કોષ 2 વચ્ચેના જંકશન સાથે જોડાય છે, ત્રીજો વાયર (B2) કોષ 2 અને કોષ 3 વચ્ચેના જંકશન સાથે જોડાય છે, અને અંતિમ વાયર (B3) પેકના મુખ્ય ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાય છે. આ જ તર્ક કોઈપણ સંખ્યામાં કોષોને લાગુ પડે છે, 2S થી 8S પેક સુધી.

આ વાયરિંગ યોજનાના દ્રશ્ય રજૂઆત માટે, કૃપા કરીને નીચેના આકૃતિનો સંદર્ભ લો.

સેલ બેલેન્સર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

સેલ બેલેન્સરનું મુખ્ય કાર્ય વ્યક્તિગત કોષો માટે સ્માર્ટ, ચલ લોડ તરીકે કાર્ય કરવાનું છે. બેલેન્સર દરેક કોષના વોલ્ટેજને સતત માપે છે. જ્યારે કોષનો વોલ્ટેજ ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ કરતાં વધી જાય છે (સામાન્ય રીતે પ્રમાણભૂત લિથિયમ-આયન કોષો માટે 4.2V), તે કોષ માટેનું બેલેન્સર આંતરિક સ્વિચ (MOSFET) સક્રિય કરે છે જે કોષના ટર્મિનલ્સ પર ઉચ્ચ-શક્તિવાળા રેઝિસ્ટરને જોડે છે. આ રેઝિસ્ટર લોડ તરીકે કાર્ય કરે છે, કોષમાંથી નાનો, નિયંત્રિત વર્તમાન ખેંચે છે અને વધારાની ઊર્જાને ગરમી તરીકે વિસર્જન કરે છે. "નિષ્ક્રિય સંતુલન" તરીકે ઓળખાતી આ પ્રક્રિયા, ધીમે ધીમે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કોષોને નીચા-વોલ્ટેજ કોષોના સ્તરે લાવે છે, ખાતરી કરે છે કે આખો પેક સંતુલિત છે.

HY2213 ચિપ આ કાર્ય માટે લોકપ્રિય પસંદગી છે. તેમાં ખૂબ જ ચોક્કસ વોલ્ટેજ શોધ સર્કિટ છે જે માત્ર માઇક્રોએમ્પિયર વર્તમાન વાપરે છે, તેથી તે નિષ્ક્રિય હોય ત્યારે બેટરી ડ્રેઇન કરતું નથી. ચિપનો થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ તેના આંતરિક સર્કિટ દ્વારા સેટ કરવામાં આવે છે, અને વિવિધ બેટરી રસાયણશાસ્ત્ર માટે વિવિધ સંસ્કરણો ઉપલબ્ધ છે. ઉદાહરણ તરીકે, BB3A સંસ્કરણ 4.2V કોષો માટે રચાયેલ છે, જ્યારે BB3B સંસ્કરણ 4.35V કોષો માટે હોઈ શકે છે. સંતુલન વર્તમાન ઉપયોગમાં લેવાયેલા રેઝિસ્ટરના મૂલ્ય દ્વારા નક્કી થાય છે. નીચું પ્રતિકાર મૂલ્ય (દા.ત., 62 ઓહ્મ) ઉચ્ચ સંતુલન વર્તમાનમાં પરિણમશે (દા.ત., ~67mA), જ્યારે ઉચ્ચ પ્રતિકાર (દા.ત., 100 ઓહ્મ) નીચા વર્તમાનમાં પરિણમશે. આ તમને તમારી જરૂરિયાતો સાથે મેળ ખાતું બેલેન્સર પસંદ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

કોડ સમજૂતી

આ પ્રોજેક્ટ સંપૂર્ણપણે હાર્ડવેર-આધારિત છે અને તેને કોઈ પ્રોગ્રામિંગની જરૂર નથી. સેલ બેલેન્સર મોડ્યુલો સ્વ-સમાયેલ એનાલોગ સર્કિટ છે જે કોઈપણ કોડ વિના કાર્ય કરે છે.

લાઇવ પ્રોજેક્ટ પ્રદર્શન

ટ્યુટોરિયલ બેલેન્સિંગ પ્રક્રિયાનું સ્પષ્ટ અને વ્યવહારુ પ્રદર્શન પૂરું પાડે છે. એક જ બેટરી સેલનું અનુકરણ કરવા માટે DC પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ કરીને, પ્રસ્તુતકર્તા મલ્ટિમીટર વડે કરંટ મોનિટર કરતી વખતે ધીમે ધીમે વોલ્ટેજ વધારે છે. 4.2V થ્રેશોલ્ડથી નીચેના વોલ્ટેજ પર, કરંટ શૂન્ય પર રહે છે, જે દર્શાવે છે કે બેલેન્સર નિષ્ક્રિય છે. જેવું વોલ્ટેજ 4.2V નિશાન (25mV સહિષ્ણુતાની અંદર) પાર કરે છે, બેલેન્સર સક્રિય થાય છે, અને કરંટ લગભગ 66mA સુધી વધી જાય છે. આ પુષ્ટિ કરે છે કે MOSFET ચાલુ થઈ ગયું છે અને હવે તે 62-ઓહ્મ રેઝિસ્ટર દ્વારા કરંટ ડ્રેઇન કરી રહ્યું છે. જ્યારે વોલ્ટેજ ફરીથી થ્રેશોલ્ડથી નીચે ઘટાડવામાં આવે છે, ત્યારે બેલેન્સર બંધ થઈ જાય છે, અને કરંટ ફરી શૂન્ય પર આવી જાય છે.

વિડિયો બેટરી ટેસ્ટરનો ઉપયોગ કરીને બેટરી પેકની સ્થિતિ કેવી રીતે તપાસવી તે પણ દર્શાવે છે. આ ઉપકરણ બેલેન્સ કનેક્ટરમાં પ્લગ થાય છે અને દરેક સેલનું વોલ્ટેજ દર્શાવે છે, જેનાથી સરળતાથી જોઈ શકાય છે કે પેક બેલેન્સ્ડ છે કે એક અથવા વધુ સેલ સ્પેક્સની બહાર છે. પ્રસ્તુતકર્તા એક નવો, સંપૂર્ણ બેલેન્સ્ડ 3S બેટરી પેક પણ બતાવે છે, જ્યાં બધા સેલ લગભગ સમાન વોલ્ટેજ વાંચે છે.

મહત્વપૂર્ણ વિચારણાઓ

સેલ બેલેન્સર્સ સાથે કામ કરતી વખતે ધ્યાનમાં રાખવા જેવા થોડા નિર્ણાયક મુદ્દાઓ છે:

• બેલેન્સિંગ એ અંતિમ પગલું છે: આ બેલેન્સર્સ ફક્ત ત્યારે જ કામ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે જ્યારે બેટરી લગભગ સંપૂર્ણ ચાર્જ પર હોય. જો સેલનું વોલ્ટેજ 4.2V થ્રેશોલ્ડથી નીચે હોય, તો બેલેન્સર કંઈ કરશે નહીં. આ જ કારણ છે કે મોટાભાગના બેટરી ચાર્જર્સ ચાર્જિંગ ચક્રના અંતે બેલેન્સિંગ તબક્કો સામેલ કરે છે.
• બેલેન્સિંગ દરમિયાન ચાર્જર કનેક્ટ કરશો નહીં: જ્યારે બેલેન્સર સક્રિય રીતે સેલ ડ્રેઇન કરી રહ્યું હોય, ત્યારે તમારે બેટરી સાથે ચાર્જર અથવા પાવર સ્ત્રોત કનેક્ટ કરેલું ન હોવું જોઈએ. આ જ કારણ છે કે સમર્પિત ચાર્જર્સ બેલેન્સિંગ તબક્કો શરૂ થાય તે પહેલાં તેમનો ચાર્જિંગ કરંટ બંધ કરી દે છે. બેલેન્સિંગ દરમિયાન ચાર્જર કનેક્ટ કરવાથી નુકસાન થઈ શકે છે.
• તમારા પેકને યોગ્ય રીતે તૈયાર કરો: બેટરી પેક બનાવતી વખતે, વોલ્ટેજ ઉમેરવા માટે સેલને શ્રેણીમાં (પોઝિટિવથી નેગેટિવ) કનેક્ટ કરવું આવશ્યક છે. બેલેન્સર વાયર પછી દરેક શ્રેણી કનેક્શન બિંદુ સાથે કનેક્ટ થાય છે. અહીં ભૂલ શોર્ટ સર્કિટ તરફ દોરી શકે છે.

પ્રકરણો

• [00:00] સેલ બેલેન્સર ટ્યુટોરિયલનો પરિચય
• [00:53] બેટરી બેલેન્સિંગ શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે
• [02:07] બેલેન્સર સર્કિટ કેવી રીતે કામ કરે છે
• [03:29] HY2213 ચિપ અને તેની વિશિષ્ટતાઓ
• [03:45] બેલેન્સર સ્કીમેટિકની તપાસ
• [05:47] મુખ્ય ઘટકો: MOSFET અને રેઝિસ્ટર
• [06:24] બિલ્ટ-ઇન બેલેન્સર્સ સાથેના બેટરી ચાર્જર્સ
• [07:41] સેલ વોલ્ટેજ તપાસવા માટે બેટરી ટેસ્ટરનો ઉપયોગ
• [09:19] બેલેન્સર માટે બેટરી પેક તૈયાર કરવું
• [11:27] બેલેન્સિંગ પ્રક્રિયાનું લાઇવ પ્રદર્શન
• [15:41] નિષ્કર્ષ અને અંતિમ વિચારો