ব্যাটারি স্টেট অফ চার্জ (SOC) অনুমান
সাধারণ ব্যাটারি মডেল
পাওয়ার ব্যাটারির ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া প্রক্রিয়া জটিল, অসংখ্য এবং অনিশ্চিত কারণ দ্বারা প্রভাবিত। এই প্রক্রিয়ার গাণিতিক মডেলিং হল একটি বহুবিভাগীয় এবং বহু-ক্ষেত্রের সমস্যা, এবং এটি একাডেমিয়া এবং শিল্প উভয়ের জন্যই সর্বদা একটি মূল ফোকাস এবং চ্যালেঞ্জ। পাওয়ার ব্যাটারির ইনপুট উত্তেজনা (লোড কারেন্ট) এবং আউটপুট পর্যবেক্ষণ (ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রা) হল পাওয়ার ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের জন্য সীমিত পরিমাপযোগ্য পরামিতি। পাওয়ার ব্যাটারির বাহ্যিক বৈশিষ্ট্য আরও সঠিকভাবে বর্ণনা করার জন্য, নির্ভরযোগ্য পাওয়ার ব্যাটারি স্টেট এস্টিমেশন অ্যালগরিদম ডিজাইন করা এবং নতুন এনার্জি গাড়ির জন্য সর্বোত্তম এনার্জি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম তৈরি করার জন্য সঠিক মডেলিং অপরিহার্য। সাধারণ পাওয়ার ব্যাটারি মডেলগুলি প্রধানত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মডেল, সমতুল্য সার্কিট মডেল এবং মেশিন লার্নিং মডেলগুলিতে বিভক্ত।
(1) ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মডেল
1990-এর দশকের মাঝামাঝি, এম. ডয়েল, টিএফ ফুলার, এবং ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের জে. নিউম্যান, বার্কলে, ছিদ্রযুক্ত ইলেক্ট্রোড এবং ঘনীভূত সমাধানের তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে একটি ছদ্ম-টু-মাত্রিক (P2D) মডেল প্রতিষ্ঠা করেন, যা পাওয়া মডেলের বিকাশের জন্য আমার বৈদ্যুতিক পদ্ধতির বিকাশ ঘটায়। এই মডেলটি পাওয়ার ব্যাটারির ভিতরে লিথিয়াম আয়নগুলির প্রসারণ এবং স্থানান্তর, সক্রিয় কণার পৃষ্ঠে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া, ওহমের সূত্র এবং চার্জ সংরক্ষণ, অন্যান্য ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ঘটনার মধ্যে সঠিকভাবে বর্ণনা করতে আংশিক ডিফারেনশিয়াল সমীকরণ এবং বীজগণিতীয় সমীকরণের একটি সিরিজ ব্যবহার করে। আজ অবধি, বেশিরভাগ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মডেল এই মডেল থেকে উদ্ভূত এবং বিকশিত হয়েছে। একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মডেল হল একটি প্রথম-নীতির মডেল যা কেবলমাত্র একটি পাওয়ার ব্যাটারির বাহ্যিক বৈশিষ্ট্যই নয় বরং অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্যের বন্টন এবং পরিবর্তনগুলিও সঠিকভাবে অনুকরণ করতে পারে (যেমন ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটে লিথিয়াম আয়নের ঘনত্ব, এবং প্রতিক্রিয়া অতিরিক্ত সম্ভাবনা, যা পরিমাপ করা কঠিন)। অন্যান্য পাওয়ার ব্যাটারি মডেলের সাথে তুলনা করে, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মডেলগুলি পাওয়ার ব্যাটারির ভিতরে মাইক্রোস্কোপিক প্রতিক্রিয়াগুলিকে আরও গভীরতায় বর্ণনা করতে পারে এবং আরও স্পষ্ট শারীরিক অর্থ থাকতে পারে।
P2D মডেলগুলি বহুমুখী এবং পরিমাপযোগ্য, বিভিন্ন উপাদান সিস্টেমের সাথে ব্যাটারি প্রকারের জন্য প্রযোজ্য, এবং আরও জটিল মাল্টি-ক্ষেত্র কাপলিং মডেলগুলিতে বিকাশ ও প্রসারিত করা যেতে পারে। অতএব, P2D মডেলগুলি ব্যাটারি মডেলিংয়ে একটি অপরিবর্তনীয় ভূমিকা পালন করে। যাইহোক, তারা জটিল আংশিক ডিফারেনশিয়াল সমীকরণ এবং অসংখ্য ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পরামিতি ধারণ করে, ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (বিএমএস) এর গণনাগত ক্ষমতার উপর উচ্চ চাহিদা রাখে। বর্তমানে, P2D মডেলগুলি সমাধান করার জন্য প্রাথমিকভাবে সংখ্যাসূচক পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়, যেমন সসীম পার্থক্য পদ্ধতি, সসীম উপাদান পদ্ধতি এবং সসীম আয়তন পদ্ধতি।
(2) সমতুল্য সার্কিট মডেল
সমতুল্য সার্কিট মডেলটি পাওয়ার ব্যাটারির বাহ্যিক বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করার জন্য একটি সার্কিট নেটওয়ার্ক গঠনের জন্য রোধক, ক্যাপাসিটর এবং ধ্রুবক ভোল্টেজ উত্সের মতো ঐতিহ্যগত সার্কিট উপাদান ব্যবহার করে। এই মডেলটি পাওয়ার ব্যাটারির থার্মোডাইনামিক ভারসাম্য ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স এবং পাওয়ার ব্যাটারির গতিশীল বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করার জন্য একটি RC নেটওয়ার্কের প্রতিনিধিত্ব করার জন্য একটি ভোল্টেজ উত্স ব্যবহার করে। সমতুল্য সার্কিট মডেলের পাওয়ার ব্যাটারির বিভিন্ন অপারেটিং অবস্থার জন্য ভাল প্রযোজ্যতা রয়েছে এবং মডেলের রাষ্ট্রীয় সমীকরণগুলি তৈরি করা যেতে পারে, বিশ্লেষণ এবং প্রয়োগের সুবিধার্থে। নতুন শক্তির গাড়ির মডেলিং এবং সিমুলেশন গবেষণা এবং মডেল-ভিত্তিক BMS-এ সমতুল্য সার্কিট মডেল ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। চিত্র 7-27 n RC নেটওয়ার্ক কাঠামোর সমন্বয়ে গঠিত একটি পাওয়ার ব্যাটারির একটি সাধারণ সমতুল্য সার্কিট মডেল দেখায়, যাকে n-RC মডেল বলা হয়। এই মডেলটি তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত:
1) ভোল্টেজের উৎস: পাওয়ার ব্যাটারির খোলা-সার্কিট ভোল্টেজকে $U_{oc}$ দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
2) ওহমিক অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ: পাওয়ার ব্যাটারি ইলেক্ট্রোড সামগ্রী, ইলেক্ট্রোলাইট, বিচ্ছিন্নতা প্রতিরোধক এবং বিভিন্ন উপাদানের যোগাযোগ প্রতিরোধকে $R_o$ দ্বারা উপস্থাপন করা হয়।
3) RC নেটওয়ার্ক: মেরুকরণ বৈশিষ্ট্য এবং প্রসারণ প্রভাব সহ পাওয়ার ব্যাটারির গতিশীল বৈশিষ্ট্যগুলিকে মেরুকরণ প্রতিরোধের $R_p$ এবং পোলারাইজেশন ক্যাপাসিট্যান্স $C_p$ দ্বারা বর্ণনা করা হয়, যেখানে $i=0, ..., n_s$।
চিত্র 7-27-এ, আপ পাওয়ার ব্যাটারির পোলারাইজেশন ভোল্টেজের প্রতিনিধিত্ব করে।
Kirchhoff এর ভোল্টেজ আইন এবং বর্তমান আইন, এবং ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ পরিবর্তন এবং বর্তমানের মধ্যে সম্পর্কের উপর ভিত্তি করে, সার্কিট মডেলের অবস্থা{0}}স্থানীয় সমীকরণকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
সাধারণত ব্যবহৃত পাওয়ার ব্যাটারি সমতুল্য সার্কিট মডেল যেমন রিন্ট মডেল, থেভেনিন মডেল এবং ডুয়াল পোলারাইজেশন (ডিপি) মডেল হল n-আরসি সমতুল্য সার্কিট মডেলের বিশেষ ক্ষেত্রে যখন যথাক্রমে n=0, n=1 এবং n=2, এবং পাওয়ার ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট এবং অ্যালগরিস্ট স্টেট এ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে।
(3) মেশিন লার্নিং মডেল
মেশিন লার্নিং মডেলগুলির জন্য ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ গঠন এবং নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া সম্পর্কে জ্ঞানের প্রয়োজন হয় না; তাদের শুধুমাত্র ব্যাটারির ঐতিহাসিক অপারেটিং ডেটা (কারেন্ট, ভোল্টেজ, তাপমাত্রা, ইত্যাদি) পেতে হবে। মূলত, তারা ডেটা চালিত পদ্ধতির মাধ্যমে ভেরিয়েবলের মধ্যে ননলাইনার ম্যাপিং ফাংশন স্থাপন করে। এই ধরনের মডেলের প্রধান সুবিধা হল বিভিন্ন ধরনের ব্যাটারির ক্ষেত্রে এর প্রযোজ্যতা, এর ভাল বহুমুখিতা এবং ব্যাটারির আচরণের অরৈখিক বৈশিষ্ট্যগুলি সম্পূর্ণরূপে অনুকরণ করার ক্ষমতা।
পাওয়ার ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট এবং কন্ট্রোলের ক্ষেত্রে, ব্যবহৃত মেশিন লার্নিং পদ্ধতিগুলির মধ্যে প্রধানত ফাজি লজিক, নিউরাল নেটওয়ার্ক, সমর্থন ভেক্টর মেশিন এবং তাদের সম্মিলিত অ্যালগরিদম অন্তর্ভুক্ত। মার্চ 2016-এ, Go বিশ্ব চ্যাম্পিয়ন লি সেডল-এর বিরুদ্ধে আলফাগো-এর জয় গভীর শিক্ষায় নতুন জীবনীশক্তির ইনজেক্ট করে, গবেষণা এবং প্রয়োগের একটি নতুন তরঙ্গকে ট্রিগার করে, যা ব্যাটারি পরিচালনার ক্ষেত্রেও প্রয়োগ করা হয়েছে। প্রশিক্ষণের জন্য পর্যাপ্ত ব্যাটারি ডেটা সহ, এই ধরনের মডেল ভাল ভবিষ্যদ্বাণীমূলক কর্মক্ষমতা অর্জন করতে পারে। যাইহোক, এই মডেলটির শারীরিক অর্থের অভাব রয়েছে, এটি ব্যাখ্যাতীত, এবং এটির কার্যকারিতা প্রশিক্ষণের ডেটার পরিমাণ এবং গুণমান দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়, ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমে প্রয়োগ করার সময় এটির নির্ভরযোগ্যতা এবং দৃঢ়তার গ্যারান্টি দেওয়া কঠিন করে তোলে।
