ANALOG DEVICES ADI ॲनालॉग डायलॉग स्मार्ट मोबाईल रोबोट्स
तपशील
- मॉडेल: एडीआय बॅटरी मॅनेजमेंट सोल्यूशन्स
- खंड: 58
- नाही: 3
- तारीख: सप्टेंबर २०२१
अनलॉकिंग कार्यक्षमता: ADI बॅटरी मॅनेजमेंट सोल्यूशन्स अधिक सुरक्षित, स्मार्ट मोबाइल रोबोट्स कसे सक्षम करतात
राफेल मारेंगो, सिस्टम ॲप्लिकेशन्स इंजिनियर
गोषवारा
स्वयंचलित गोदामे आणि उत्पादन सुविधांच्या वेगाने विकसित होत असलेल्या लँडस्केपमध्ये, प्रक्रियेच्या प्रत्येक घटकावर सूक्ष्म नियंत्रण पॅरा-माउंट आहे. अगदी थोडासा डाउनटाइम देखील महत्त्वपूर्ण परिणामांना कारणीभूत ठरू शकतो. स्वायत्त मोबाइल रोबोट्स आणि स्वयंचलित मार्गदर्शित वाहने या इकोसिस्टममध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात, ज्यासाठी अचूक देखरेख आणि अयशस्वी-सुरक्षित प्रणालीची अंमलबजावणी आवश्यक आहे. आणखी एक महत्त्वाचा विषय म्हणजे बॅटरीचे कार्यक्षम निरीक्षण, जे त्यांचे कार्यप्रदर्शन ऑप्टिमाइझ करू शकते आणि त्यांचे संपूर्ण आयुष्य वाढवू शकते, ज्यामुळे अनावश्यक कचरा कमी होतो आणि मौल्यवान संसाधने जतन केली जातात. हा लेख बॅटरीची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या काही महत्त्वाच्या मेट्रिक्सचे थोडक्यात वर्णन देईल आणि या ऍप्लिकेशन्ससाठी बॅटरी मॅन-एजमेंट सिस्टम निवडताना मुख्य विचारांवर मार्गदर्शन करेल.
परिचय
आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे एक स्वायत्त मोबाइल रोबोट (AMR) डिझाइन करण्यासाठी योग्य बॅटरी पॅक आणि त्याच्यासोबत असलेली बॅटरी मॅनेजमेंट सिस्टम (BMS) निवडणे हा एक महत्त्वाचा निर्णय आहे. कारखाने आणि गोदामांसारख्या घट्ट एकात्मिक सेटिंग्जमध्ये, जिथे ऑपरेशनचा प्रत्येक सेकंद महत्त्वाचा असतो, याची खात्री करणे सर्व घटकांचे सुरक्षित आणि विश्वासार्ह कार्य करणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे.
BMS सोल्यूशन्स बॅटरीच्या चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगवर अचूक मोजमाप देऊ शकतात, जे वापरण्यायोग्य क्षमता वाढवते. याव्यतिरिक्त, पूर्व-सूचना मोजमाप चार्ज स्थिती (SoC) आणि डिस्चार्ज ऑफ डिस्चार्ज (DoD) ची अचूक गणना करण्यास अनुमती देतात, जे मोबाइल रोबोट्सच्या चतुर कार्यप्रवाहांना अनुमती देण्यासाठी आवश्यक पॅरामीटर्स आहेत. अशा सिस्टमच्या सुरक्षेच्या बाबी तितक्याच महत्त्वाच्या आहेत आणि या ॲप्लिकेशनसाठी सिस्टम निवडताना ओव्हर-चार्ज संरक्षण आणि ओव्हरकरंट डिटेक्शन या दोन्ही प्रदान करणाऱ्या BMS तंत्रज्ञानाचा विचार करणे महत्त्वाचे ठरते.
बॅटरी व्यवस्थापन प्रणाली काय आहेत?
BMS ही एक इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली आहे जी बॅटरी पॅक आणि/किंवा त्याच्या वैयक्तिक पेशींच्या विविध पॅरामीटर्सचे बारकाईने निरीक्षण करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते. सुरक्षित आणि विश्वासार्ह ऑपरेशन सुनिश्चित करताना बॅटरीची जास्तीत जास्त वापरण्यायोग्य क्षमता साध्य करण्यासाठी हे महत्त्वपूर्ण आहे. एक कार्यक्षम प्रणाली केवळ बॅटरीची वापरण्यायोग्य क्षमता सुरक्षित पद्धतीने ऑप्टिमाइझ करू शकत नाही तर अभियंत्यांना सेल व्हॉल्यूम सारखे मौल्यवान मापदंड देखील प्रदान करू शकते.tage, SoC, DoD, आरोग्याची स्थिती (SoH), तापमान आणि विद्युतप्रवाह, या सर्वांचा उपयोग सिस्टीममधून सर्वोत्तम कामगिरी मिळविण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
SoC, DoD आणि SoH काय आहेत आणि ते ऑटोमेटेड गाईडेड व्हेइकल्स (AGVs) आणि AMRs साठी का महत्त्वाचे आहेत?
SoC, DoD आणि SoH हे BMS मध्ये वापरलेले काही सामान्य पॅरामीटर्स आहेत की प्रणाली निरोगी आहे की नाही हे निर्धारित करण्यासाठी, लवकर दोष शोधणे, पेशी वृद्धत्व आणि ऑपरेशनचा उर्वरित वेळ.
- SoC चार्ज स्थितीचा अर्थ आहे आणि बॅटरीच्या एकूण क्षमतेच्या संबंधात चार्ज करण्याच्या पातळीद्वारे परिभाषित केले जाऊ शकते. SoC सहसा टक्केवारी म्हणून व्यक्त केला जातोtage जेथे 0% = रिकामे आणि 100% = भरलेले.
- SoH किंवा आरोग्याची स्थिती बॅटरीच्या कमाल क्षमतेने (Cmax) परिभाषित केली जाऊ शकते जी त्याच्या रेट केलेल्या क्षमतेच्या (Cmax) तुलनेत सोडली जाऊ शकते.
- DoD किंवा डिस्चार्जची खोली ही SoC चे विरुद्ध मेट्रिक आहे आणि टक्केवारीद्वारे परिभाषित केली जातेtagडिस्चार्ज केलेली (क्रिलीज) बॅटरीचा e तिच्या रेट केलेल्या क्षमतेच्या (क्रेटेड) सापेक्ष.
ते एएमआर सोल्यूशनसाठी कसे संबंधित आहेत?
बॅटरीची एसओसी बॅटरी आर्किटेक्चरनुसार बदलते, तरीही, बॅटरीची स्थिती मोजण्यासाठी अचूक यंत्रणा असणे आवश्यक आहे. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या बॅटरीचे दोन मुख्य प्रकार म्हणजे ली-आयन आणि लीड ऍसिड बॅटरी. विविध उपश्रेणींसह प्रत्येकाचे त्याचे फायदे आणि तोटे आहेत. सर्वसाधारणपणे, ली-आयन बॅटरी रोबोट्ससाठी एक चांगली निवड मानली जाते कारण ते देतात:
- अधिक ऊर्जा घनता, जी लीड ऍसिड बॅटरीच्या ऊर्जा घनतेच्या 8 ते 10 पट क्रमाने असू शकते.
- ली-आयन बॅटरी समान क्षमतेच्या लीड ॲसिड बॅटरीपेक्षा हलक्या असतात.
- X लीड ॲसिड बॅटरी चार्ज करण्यासाठी Li-Ion बॅटरी चार्ज करण्यापेक्षा जास्त वेळ लागतो.
- X Li-Ion बॅटरी एक विस्तारित जीवनचक्र ऑफर करते, ज्यामुळे चार्ज सायकलची लक्षणीय संख्या जास्त असते.
मात्र, या ॲडtages उच्च किंमतीसह येतात आणि काही आव्हाने निर्माण करतात ज्यांना त्यांचे कार्यप्रदर्शन फायदे पूर्णपणे लक्षात येण्यासाठी संबोधित करणे आवश्यक आहे.
वास्तविक जीवनातील अनुप्रयोगामध्ये हे अधिक चांगल्या प्रकारे स्पष्ट करण्यासाठी, आकृती 2 मधील कथानकाचे विश्लेषण करणे शक्य आहे, जे लीड ऍसिड बॅटरी आणि ली-आयन बॅटरीच्या डीओडीची तुलना करते. हे लक्षात घेतले जाऊ शकते की पॅक व्हॉल्यूमtage 0% DoD ते 80% DoD पर्यंत जाताना Li-Ion बॅटरीसाठी कमीत कमी बदलते. Li-Ion bat-teries साठी 80% DoD ही साधारणतः खालची मर्यादा असते आणि त्याखालील कोणतीही गोष्ट धोकादायक पातळी मानली जाऊ शकते.
तथापि, कारण पॅक व्हॉल्यूमtage Li-Ion बॅटरीवर फक्त वापरण्यायोग्य श्रेणीसाठी कमीत कमी बदलते, अगदी किरकोळ मापन त्रुटीमुळे कार्यक्षमतेत लक्षणीय घट होऊ शकते.
खंडtagई वि. वेगवेगळ्या रसायनांच्या बॅटरीसाठी डिस्चार्जची खोली
वास्तविक जीवनातील परिस्थितीमध्ये हे स्पष्ट करण्यासाठी:
कल्पना करा की खालील AMR 24 V प्रणाली आहे आणि 27.2 V LiFePo4 बॅटरी पॅक वापरते जिथे प्रत्येक सेलची क्षमता 3.4 V असते जेव्हा पूर्ण चार्ज होते. आकृती 3 पहा.
एक सामान्य प्रोfile अशा बॅटरीसाठी SoC साठी टेबल 1 मध्ये पाहिले जाऊ शकते.
तक्ता 1. उदाample LiFePo4 बॅटरी सेल आणि पॅक व्हॉल्यूमसाठी डेटाtage
LiFePo4 बॅटरीसाठी, वापरण्यायोग्य श्रेणी बदलू शकते, परंतु किमान SoC 10% आणि कमाल 90% आहे हे लक्षात घेणे हा एक चांगला नियम आहे.
किमान पातळीपेक्षा कमी असलेल्या कोणत्याही गोष्टीमुळे बॅटरीवर अंतर्गत शॉर्ट सर्किट होऊ शकते आणि 90% पेक्षा जास्त चार्ज केल्याने या बॅटरीचे आयुष्य कमी होते.
तक्ता 1 विचारात घेऊन, लक्षात घ्या की व्हॉलtage श्रेणी प्रति सेल 350 mV आहे, आणि 27.2 सेल असलेल्या 8 V पॅकसाठी, ते 3.2 V आहे. हे लक्षात घेऊन आपण खालील गृहीतके काढू शकतो:
जर वापरण्यायोग्य सेल व्हॉल्यूमtagLiFePo4 बॅटरीसाठी e श्रेणी 350 mV आहे, नंतर प्रत्येक 1 mV सेल मापन त्रुटी श्रेणी 0.28% ने कमी करते.
जर बॅटरी पॅकची किंमत $4000 असेल, तर त्रुटीची किंमत आहे:
$4000 × 0.28% = $11.20/mV त्रुटी, याचा अर्थ बॅटरी पॅक श्रेणीसाठी कमी वापरले जातील.
0.28% श्रेणी नगण्य दिसू शकते, जेव्हा एकाधिक एएमआर प्रणालीपर्यंत मोजले जाते, तेव्हा ही टक्केवारीtage ला शेकडो किंवा हजारांनी गुणाकार केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे तो एक महत्त्वपूर्ण घटक बनतो. नैसर्गिक बॅटरीचे ऱ्हास विचारात घेतल्यास हा घटक आणखी सुसंगत बनतो.
बॅटरीच्या आरोग्यामध्ये नैसर्गिक ऱ्हास देखील महत्त्वाची भूमिका बजावते कारण कालांतराने, बॅटरीची कमाल SoC कमी होत जाईल (आकृती 4), त्यामुळे पेशींची अचूक मापन-निश्चिती ही कार्यक्षमता चांगल्या पातळीवर ठेवण्याचा सर्वोत्तम मार्ग आहे, नैसर्गिक ऱ्हासानंतरही.
आकृती 4. नैसर्गिक ऱ्हासामुळे जास्तीत जास्त वापरण्यायोग्य श्रेणीतील घट.
सर्व पॅरामीटर्सचे निरीक्षण करणे आणि बॅटरीचा वापर तंतोतंत नियंत्रित करणे हा जीवनचक्र वाढवण्याचा आणि ॲडव्हान घेण्याचा सर्वोत्तम मार्ग आहे.tagई चार्जच्या प्रत्येक युनिटचा.
ADI चे BMS सोल्यूशन्स उत्पादकता कशी वाढवू शकतात आणि समस्यांचे निराकरण कसे करू शकतात?
- तर, ADI चे BMS मोबाइल रोबोटिक्स ऍप्लिकेशन्समध्ये उच्च कार्यप्रदर्शन वाढवण्यासाठी आणि साध्य करण्यासाठी कोणते तंत्रज्ञान देऊ शकतात?
- बॅटरी व्यवस्थापनाची अचूकता पेशींचे अचूक मोजमाप करून बॅटरीची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढवते, ज्यामुळे विविध बॅटरी रसायनांमध्ये SoC चे अधिक अचूक नियंत्रण आणि अनुमान काढता येते. प्रत्येक सेलचे वैयक्तिकरित्या मापन केल्याने बॅटरीच्या आरोग्याचे सुरक्षित निरीक्षण सुनिश्चित होते. हे अचूक निरीक्षण संतुलित चार्जिंग सुलभ करते, पेशींना जास्त चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगपासून प्रतिबंधित करते. याव्यतिरिक्त, समकालिक वर्तमान आणि व्हॉल्यूमtage मोजमाप अधिग्रहित डेटाची अचूकता वाढवते. अत्यंत जलद ओव्हरकरंट डिटेक्शनमुळे त्वरीत अपयश शोधणे आणि आपत्कालीन थांबणे, सुरक्षितता आणि विश्वासार्हता सुनिश्चित करणे शक्य होते.
ADBMS6948 मोबाइल रोबोट्ससाठी आवश्यक असलेले सर्व प्रमुख तपशील प्रदान करते, परंतु मोबाइल रोबोटसाठी BMS डिझाइन विचारांसह काही गंभीर वैशिष्ट्ये आहेत:
- लहान एकूण मोजमाप त्रुटी (TME), आयुष्यभर, (–40°C ते +125°C)
- सेल व्हॉल्यूमचे एकाचवेळी आणि सतत मोजमापtages
- अंगभूत isoSPI™ इंटरफेस
- बाह्य संरक्षणाशिवाय हॉट-प्लग सहनशील
- निष्क्रिय पेशी संतुलन
- की-ऑफ स्थितीत सेल आणि तापमान निरीक्षणासाठी लो पॉवर सेल मॉनिटरिंग (LPCM).
- कमी स्लीप मोड पुरवठा करंट
कचरा कमी करणे आणि पर्यावरणास मदत करणे
- इंटरनॅशनल एनर्जी एजन्सीच्या 2023 च्या बॅटऱ्यांवरील अहवालानुसार, “बॅटरी स्वच्छ ऊर्जा संक्रमणाचा एक आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक आहे.” 1 या संसाधनांचे योग्यरित्या व्यवस्थापन करण्याचे महत्त्व ओळखणे महत्त्वाचे आहे. बॅटरी बनवणारी सामग्री पर्यावरणातून काढणे कठीण आहे, त्यांच्या इष्टतम वापराची आवश्यकता अधोरेखित करते. चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग पॅरामीटर्स कार्यक्षमतेने व्यवस्थापित करून, आम्ही बॅटरीचे आयुर्मान वाढवू शकतो, ज्यामुळे त्यांना बदलण्याची गरज न पडता दीर्घ कालावधीसाठी वापरता येते.
- ADI च्या BMS वैशिष्ट्याद्वारे प्रदान केलेल्या ओव्हरकरंट संरक्षणासह कमी जोखीम घटक अतिशय सुरक्षित ऑपरेशनसाठी परवानगी देतो आणि लोड म्हणून कनेक्ट केलेली बॅटरी आणि सिस्टम दोन्हीचे नुकसान होण्याचा धोका कमी करतो.
काही माजीampली-आयन बॅटरीमधील ऱ्हास घटक आकृती 5 मध्ये पाहिले जाऊ शकतात आणि हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की ते कॉम-बस्टन आणि स्फोट यासारख्या धोकादायक परिस्थितीस कारणीभूत ठरू शकतात, जे त्वरीत आपत्तीजनक होऊ शकतात.2
बॅटरीच्या ऱ्हासाला प्रभावित करणारे सर्व पॅरामीटर्स मोजले जाऊ शकतात, त्यावर उपचार केले जाऊ शकतात आणि त्यावर कारवाई केली जाऊ शकते, ज्यामुळे सिस्टमला आवश्यक आयुष्यभर काम करण्यासाठी सर्वात अनुकूल परिस्थिती प्रदान केली जाते. बॅटरीचे आयुष्य वाढवणे हा कचरा कमी करण्यासाठी एक महत्त्वाचा घटक आहे कारण आता बॅटरी अधिक काळ वापरल्या जाऊ शकतात इष्टतम मॅन-एजमेंटमुळे, बॅटरी सेलची अनावश्यक विल्हेवाट प्रभावीपणे कमी करते.
निष्कर्ष
सारांश, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की BMS प्रत्येक पॅरामीटरला तंतोतंत नियंत्रित करण्याची परवानगी देऊन सिस्टमची एकूण कामगिरी वाढवू शकत नाही तर खर्च आणि कचरा देखील कमी करू शकतो. विकसित होत असलेल्या उत्पादन वातावरणात जे अधिकाधिक स्वयंचलित होत आहे आणि अतिरिक्त टक्केवारी शोधत आहेtagत्याच्या मोबाइल रोबोट्सच्या कार्यक्षमतेसाठी, तंतोतंत नियंत्रण आणि मालमत्ता व्यवस्थापित करणे आवश्यक आहे.
औद्योगिक मोबाइल रोबोट्ससाठी ADI ऑफरिंगबद्दल अधिक जाणून घेण्यासाठी, कृपया आमचे तपासा रोबोटिक्स सोल्यूशन्स पृष्ठ.
संदर्भ
- बॅटरी आणि सुरक्षित ऊर्जा संक्रमणे.” इंटरनॅशनल एनर्जी एजन्सी, 2023.
- Xiaoqiang Zhang, Yue Han, आणि Weiping Zhang. "ए रेview लिथियम-आयन बॅटरीच्या आयुर्मानावर परिणाम करणारे घटक.” इलेक्ट्रिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक साहित्यावरील व्यवहार, खंड 22, जुलै 2021.
लेखक बद्दल
Limerick मध्ये आधारित, Rafael Marengo हा Analog Devices मधील कनेक्टेड मोशन आणि रोबोटिक्स बिझनेस युनिटमधील सिस्टम ॲप्लिकेशन्स इंजिनियर आहे, जो BMS, मोशन कंट्रोल आणि इतरांच्या श्रेणीतील विविध तंत्रज्ञानांना समर्थन देतो. प्रिसिजन कन्व्हर्टर्स टेक्नॉलॉजी ग्रुपसाठी डिझाईन मूल्यमापन अभियंता म्हणून ते 2019 मध्ये ADI मध्ये सामील झाले. राफेलने ब्राझीलमधील फेडरल युनिव्हर्सिटी ऑफ लव्हरासमधून नियंत्रण आणि ऑटोमेशन अभियांत्रिकीमध्ये पदवी प्राप्त केली आहे. ADI मध्ये सामील होण्यापूर्वी, त्यांनी agritech मार्केटवर लक्ष केंद्रित केलेल्या मशीन व्हिजन स्टार्टअपसाठी R&D व्यवस्थापक म्हणून काम केले जेथे जागतिक स्तरावर अनेक उत्पादने बाजारात आणण्यासाठी ते जबाबदार होते.
प्रादेशिक मुख्यालय, विक्री आणि वितरकांसाठी किंवा ग्राहक सेवा आणि तांत्रिक समर्थनाशी संपर्क साधण्यासाठी, भेट द्या analog.com/contact.
आमच्या ADI तंत्रज्ञान तज्ञांना कठीण प्रश्न विचारा, FAQ ब्राउझ करा किंवा EngineerZone ऑनलाइन सपोर्ट समुदायात संभाषणात सामील व्हा. भेट द्या ez.analog.com.
©2024 Analog Devices, Inc. सर्व हक्क राखीव. ट्रेडमार्क आणि नोंदणीकृत ट्रेडमार्क ही त्यांच्या संबंधित मालकांची मालमत्ता आहे.
भेट द्या ANALOG.COM
वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न
- प्रश्न: AMR साठी ली-आयन बॅटरियांना लीड ऍसिड बॅटरियांपेक्षा प्राधान्य का दिले जाते?
- A: ली-आयन बॅटऱ्या लीड ऍसिड बॅटऱ्यांच्या तुलनेत जास्त ऊर्जा घनता, हलके वजन, जलद चार्जिंग वेळा आणि विस्तारित जीवनचक्र ऑफर करतात, ज्यामुळे ते AMR साठी एक चांगला पर्याय बनतात.
- प्रश्न: बॅटरी व्यवस्थापन प्रणालींमध्ये SoC, DoD आणि SoH चे महत्त्व काय आहे?
- A: SoC बॅटरीची चार्ज पातळी दर्शवते, DoD टक्के दर्शवतेtage ची बॅटरी डिस्चार्ज होते आणि SoH बॅटरीचे आरोग्य प्रतिबिंबित करते. कार्यक्षम बॅटरी व्यवस्थापन आणि इष्टतम कार्यप्रदर्शन सुनिश्चित करण्यासाठी या पॅरामीटर्सचे निरीक्षण करणे महत्वाचे आहे.
कागदपत्रे / संसाधने
 |
ANALOG DEVICES ADI ॲनालॉग डायलॉग स्मार्ट मोबाईल रोबोट्स [pdf] मालकाचे मॅन्युअल एडीआय ॲनालॉग डायलॉग स्मार्ट मोबाइल रोबोट्स, एडीआय ॲनालॉग डायलॉग, स्मार्ट मोबाइल रोबोट्स, मोबाइल रोबोट्स |
