डेटा अधिग्रहण क्या है?

डेटा अधिग्रहण के तरीके

बैटरी सेल वोल्टेज अधिग्रहण मॉड्यूल पावर बैटरी प्रबंधन प्रणाली का एक महत्वपूर्ण घटक है। इसका प्रदर्शन और सटीकता बैटरी स्थिति की जानकारी के सिस्टम के निर्णय की सटीकता निर्धारित करती है, और बाद की नियंत्रण रणनीतियों के प्रभावी कार्यान्वयन को प्रभावित करती है। सेल वोल्टेज का पता लगाने के लिए आम तौर पर उपयोग की जाने वाली विधियों में रिले सरणी विधि, निरंतर वर्तमान स्रोत विधि, पृथक परिचालन एम्पलीफायर अधिग्रहण विधि, वोल्टेज/आवृत्ति रूपांतरण सर्किट अधिग्रहण विधि, और रैखिक ऑप्टोकॉप्लर एम्पलीफायर सर्किट अधिग्रहण विधि शामिल हैं।

चित्र 8-6 रिले सरणी विधि के आधार पर बैटरी वोल्टेज अधिग्रहण सर्किट का ब्लॉक आरेख दिखाता है। इसमें एक टर्मिनल वोल्टेज सेंसर, एक रिले ऐरे, एक ए-डी (एनालॉग-से-डिजिटल) कनवर्टर चिप, एक ऑप्टोकॉप्लर और एक मल्टीप्लेक्सर शामिल है। श्रृंखला में जुड़ी हुई n बैटरियों के टर्मिनल वोल्टेज को मापने के लिए, बैटरी पैक में प्रत्येक नोड से n{6}} तारों को जोड़ने की आवश्यकता होती है। एम-वीं बैटरी के टर्मिनल वोल्टेज को मापते समय, माइक्रोकंट्रोलर एक संबंधित नियंत्रण संकेत भेजता है, जो मल्टीप्लेक्सर, ऑप्टोकॉप्लर और रिले ड्राइव सर्किट के माध्यम से उपयुक्त रिले का चयन करता है, एम-वें और एम+1-वें तारों को ए-डी कनवर्टर चिप से जोड़ता है। आमतौर पर, स्विचिंग उपकरणों का प्रतिरोध अपेक्षाकृत छोटा होता है, और वोल्टेज डिवाइडर सर्किट के साथ संयोजन के बाद स्विचिंग उपकरणों के प्रतिरोध के कारण होने वाली त्रुटि लगभग नगण्य होती है। इसके अलावा, संपूर्ण सर्किट संरचना सरल है; केवल वोल्टेज विभक्त प्रतिरोधक, एडी कनवर्टर चिप और वोल्टेज संदर्भ सटीकता ही अंतिम परिणाम की सटीकता को प्रभावित करते हैं। प्रतिरोधों और चिप की त्रुटियाँ आमतौर पर बहुत छोटी बनाई जा सकती हैं। इसलिए, उच्च व्यक्तिगत बैटरी वोल्टेज माप और उच्च सटीकता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए रिले सरणी विधि सबसे उपयुक्त है।

Schematic Diagram of Battery Voltage Acquisition Circuit Based on Capacitor Array

निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट का उपयोग करके समानांतर बैटरी वोल्टेज अधिग्रहण का मूल सिद्धांत एक रूपांतरण अवरोधक का उपयोग किए बिना बैटरी टर्मिनल वोल्टेज को रैखिक रूप से बदलते वर्तमान सिग्नल में परिवर्तित करना है। इससे सिस्टम की हस्तक्षेपरोधी क्षमता में सुधार होता है। एकल चरण बैटरी पैक में, क्योंकि बैटरी टर्मिनल वोल्टेज अपेक्षाकृत कम होता है, आम तौर पर 2V और 5V के बीच, डिस्चार्ज के दौरान वोल्टेज अपेक्षाकृत स्थिर होता है, जिससे सिस्टम की विरोधी हस्तक्षेप क्षमता में सुधार होता है। इसलिए, इसे प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन प्रक्रिया में अक्सर एक एकल -चैनल परिचालन एम्पलीफायर को चुना जाता है। सर्किट डिजाइन और अनुप्रयोग में अंतर के कारण, निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट कई अलग-अलग रूप ले सकते हैं।

चित्र 8-7 में दिखाया गया सर्किट ऐसा ही एक उदाहरण है; यह एक निरंतर धारा स्रोत सर्किट है जो एक श्रृंखला {{2}चयनित ऑपरेशनल एम्पलीफायर और एक इंसुलेटेड {{3}गेट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर से बना है।

Figure 8-7 Subtraction constant current source circuit composed of an operational amplifier and an insulated-gate field-effect transistor.

जैसा कि परिचालन एम्पलीफायर की संरचना से देखा जा सकता है, यह सर्किट एक बहु {{0}स्टेज डायरेक्ट {{1} युग्मित एम्पलीफायर सर्किट है जिसमें उच्च खुला {{2} लूप लाभ और गहरी नकारात्मक प्रतिक्रिया है। इसका इनपुट चरण एक विभेदक एम्पलीफायर सर्किट का उपयोग करता है और एक ही सिलिकॉन चिप पर एकीकृत होता है, जिसके परिणामस्वरूप दोनों के बीच उत्कृष्ट प्रदर्शन मेल खाता है, और मध्यवर्ती चरण में उच्च प्रवर्धन क्षमता होती है। विभेदक सर्किट के सिद्धांत के आधार पर, इस सर्किट में मजबूत सामान्य {{5}मोड सिग्नल अस्वीकृति क्षमता है। इसलिए, जब बैटरी पैक में अलग-अलग कोशिकाओं के वोल्टेज को मापने के लिए एक परिचालन एम्पलीफायर का उपयोग किया जाता है, तो उच्च सामान्य मोड अस्वीकृति और प्रवर्धन क्षमता माप सटीकता में सुधार करेगी। एक इंसुलेटेड {{9} गेट फील्ड {{10} इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर (आईजीएफईटी) एक अर्धचालक उपकरण है जो आउटपुट सर्किट करंट को नियंत्रित करने के लिए इनपुट सर्किट के विद्युत क्षेत्र प्रभाव का उपयोग करता है। जब यह परिवर्तनीय प्रतिरोध क्षेत्र में संचालित होता है, तो आउटपुट ड्रेन करंट I इनपुट ड्रेन स्रोत वोल्टेज यूएस से रैखिक रूप से संबंधित होता है। इसके अलावा, ट्रांजिस्टर का गेट स्रोत प्रतिबाधा बहुत अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप लीकेज करंट बहुत कम होता है, जबकि ड्रेन स्रोत पर प्रतिरोध बहुत छोटा होता है, जिसके परिणामस्वरूप वोल्टेज में बहुत कम गिरावट होती है। चित्र 8-7 एक पी{21}चैनल एन्हांसमेंट{{22}मोड फील्ड{{23}इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एफईटी) का उपयोग करता है, और एक जेनर डायोड एक स्थिर गेट{{26}सोर्स वोल्टेज यूसीएस को बनाए रखने के लिए जुड़ा हुआ है। परिचालन प्रवर्धक रैखिक क्षेत्र में संचालित होता है। यदि कम ऑन{27}}प्रतिरोध एफईटी का चयन किया जाता है, तो ऑन-स्टेट वोल्टेज ड्रॉप नगण्य है। इसलिए,

2. Constant Current Source Method

प्राप्त

2. Constant Current Source Method

उपरोक्त समीकरणों में, u₁ और u₂ के बीच का अंतर बैटरी टर्मिनल वोल्टेज है, और U₁ इनवर्टिंग ऑपरेशनल एम्पलीफायर सर्किट का आउटपुट वोल्टेज है। यह देखना आसान है कि ऑपरेशनल एम्पलीफायर के आउटपुट से जुड़ा जेनर डायोड सर्किट को संतुलित स्थिति में रखते हुए फीडबैक प्रदान करता है। V₀ ↑→ |Uz| ↓→ आईएल ↓→ |वीआर| ↓→ VI ↑→ |V₀| ↓. जहां V₀ परिचालन एम्पलीफायर का आउटपुट वोल्टेज है; VR प्रतिरोधक R₁ पर वोल्टेज है; और VI परिचालन एम्पलीफायर का इनपुट अंतर वोल्टेज है, यानी, VI=U₁ - U₂। जब सर्किट संतुलन में होता है, VI=0. निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट में एक सरल संरचना, मजबूत सामान्य {{9}मोड अस्वीकृति क्षमता, उच्च अधिग्रहण सटीकता और अच्छी व्यावहारिकता होती है।

एक आइसोलेशन ऑपरेशनल एम्पलीफायर एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो एनालॉग सिग्नल को विद्युत रूप से अलग करने में सक्षम है। इसका व्यापक रूप से औद्योगिक प्रक्रिया नियंत्रण में आइसोलेटर और विभिन्न बिजली आपूर्ति उपकरणों में आइसोलेशन मीडिया के रूप में उपयोग किया जाता है। इसमें आम तौर पर दो भाग होते हैं: एक इनपुट अनुभाग और एक आउटपुट अनुभाग। ये अलग से संचालित होते हैं और चुंबकीय युग्मन द्वारा जुड़े होते हैं। सिग्नल को इनपुट सेक्शन द्वारा मॉड्यूलेट किया जाता है, आइसोलेशन लेयर से गुजरता है, और फिर आउटपुट सेक्शन द्वारा डिमोड्युलेट और रीस्टोर किया जाता है। आइसोलेशन ऑपरेशनल एम्पलीफायर बैटरी सेल वोल्टेज अधिग्रहण सर्किट के लिए आदर्श हैं। वे सर्किट से इनपुट बैटरी टर्मिनल वोल्टेज सिग्नल को अलग करते हैं, इस प्रकार बाहरी हस्तक्षेप से बचते हैं और सिस्टम अधिग्रहण सटीकता और विश्वसनीयता में सुधार करते हैं। एक विशिष्ट एप्लिकेशन उदाहरण नीचे दिया गया है।

चित्र 8.8 600V पावर बैटरी प्रबंधन प्रणाली में एक आइसोलेशन ऑपरेशनल एम्पलीफायर के अनुप्रयोग को दर्शाता है। बैटरी पैक में 12V के रेटेड वोल्टेज वाली 50 क्षैतिज लेड {{4}एसिड बैटरियां होती हैं, और उनके टर्मिनल वोल्टेज को आइसोलेशन ऑपरेशनल एम्पलीफायर सर्किट द्वारा एक-एक करके प्राप्त किया जाता है। ISO 122 एक आइसोलेशन एम्पलीफायर है जिसे संयुक्त राज्य अमेरिका में ब्लैक एंड डेकर (बीबीबी) द्वारा पैक किए गए मॉड्यूलेशन और डिमोड्यूलेशन तकनीक के साथ डिज़ाइन किया गया है, जो सटीक कैपेसिटर कपलिंग तकनीक और एक पारंपरिक दोहरी {{8}इन{9}} लाइन (डीआईपी) पिन व्यवस्था को नियोजित करता है। ISO 122 के इनपुट और आउटपुट अनुभाग सैंपलिंग सर्किट में स्थित हैं, जो एक आइसोलेशन परत बनाते हुए दो मिलान किए गए 1pF कैपेसिटर द्वारा अलग किए जाते हैं। रेटेड आइसोलेशन वोल्टेज 1500V (AC 60Hz निरंतर) से अधिक है, उच्च आइसोलेशन प्रतिबाधा और उच्च लाभ सटीकता और रैखिकता के साथ, इस प्रकार व्यावहारिक अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करता है। जैसा कि चित्र 8.8 में दिखाया गया है, आईएसओ 122 की इनपुट शक्ति स्वचालित बैटरी पैक से ली जाती है, और आउटपुट सिग्नल, जिसका इसके साथ एक रैखिक संबंध होता है, को मल्टीप्लेक्स किया जाता है, फिर इनपुट पर भेजे जाने से पहले माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित दो सटीक प्रतिरोधों द्वारा स्वचालित रूप से विभाजित किया जाता है। आउटपुट पावर की आपूर्ति सर्किट बोर्ड पर बिजली आपूर्ति मॉड्यूल द्वारा की जाती है, और बैटरी टर्मिनल वोल्टेज को अलग किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि 50वीं बैटरी के टर्मिनल वोल्टेज अधिग्रहण सर्किट में, आउटपुट सिग्नल को नकारात्मक से सकारात्मक में बदलने के लिए पृथक परिचालन एम्पलीफायर सर्किट के बाद एक इन्वर्टर जोड़ा जाता है। यह भी बताया जाना चाहिए कि यद्यपि पृथक परिचालन एम्पलीफायर अधिग्रहण सर्किट का उत्कृष्ट प्रदर्शन है, इसकी उच्च लागत ने इसके व्यापक अनुप्रयोग को सीमित कर दिया है।

बैटरी सेल वोल्टेज प्राप्त करने के लिए वोल्टेज/आवृत्ति (वी/एफ) रूपांतरण सर्किट का उपयोग करते समय, वी/एफ कनवर्टर महत्वपूर्ण है। यह वह घटक है जो वोल्टेज संकेतों को आवृत्ति संकेतों में परिवर्तित करता है, उत्कृष्ट सटीकता, रैखिकता और अभिन्न इनपुट प्रदान करता है।

Figure 8-8 Application of an isolation operational amplifier in a 600V power battery pack management system

चित्र 8-9 उच्च परिशुद्धता वी/एफ रूपांतरण के लिए उपयोग किए जाने वाले एलएम331 वी/एफ कनवर्टर का सर्किट योजनाबद्ध दिखाता है। LM331 एफएस माइक्रोकंट्रोलर द्वारा निर्मित एक उच्च प्रदर्शन वाली एकीकृत वी/एफ चिप है। यह एक नए तापमान-क्षतिपूर्ति बैंडगैप संदर्भ सर्किट को नियोजित करता है, जो पूरे ऑपरेटिंग तापमान रेंज में और 4.0V जितनी कम बिजली आपूर्ति वोल्टेज पर अत्यधिक उच्च सटीकता प्रदान करता है।

Figure 8-9 Circuit schematic of LM331 V/F converter used for high-precision V/F conversion

इस अधिग्रहण विधि में, वोल्टेज सिग्नल को सीधे आवृत्ति सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है, जिसे बाद में ए - डी रूपांतरण की आवश्यकता के बिना माइक्रोकंट्रोलर के काउंटर पोर्ट द्वारा संसाधित किया जा सकता है। इसके अलावा, बैटरी सेल वोल्टेज अधिग्रहण प्रणाली में वी/एफ रूपांतरण सर्किट को पूरक करने के लिए, संबंधित चयन सर्किट और परिचालन एम्पलीफायर सर्किट को भी बहु-चैनल अधिग्रहण कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन करने की आवश्यकता है। इस विधि में कम घटक शामिल होते हैं, लेकिन वोल्टेज नियंत्रित ऑसिलेटर में कैपेसिटर होते हैं, और कैपेसिटर की सापेक्ष त्रुटि आम तौर पर बड़ी होती है, बड़े कैपेसिटर और भी बड़ी सापेक्ष त्रुटियां प्रदर्शित करते हैं।

एक रैखिक ऑप्टोकॉप्लर पर आधारित बैटरी सेल वोल्टेज अधिग्रहण सर्किट सिग्नल अधिग्रहण अंत और प्रसंस्करण अंत के बीच अलगाव प्राप्त करता है, जिससे सर्किट की स्थिरता और विरोधी हस्तक्षेप क्षमता में सुधार होता है। चित्र 8-10 टीआईएल300 लीनियर ऑप्टोकॉप्लर को दर्शाता है, जिसमें इन्फ्रारेड एलईडी रोशनी द्वारा विभाजित एक पृथक फीडबैक फोटोडायोड और एक आउटपुट फोटोडायोड शामिल है। एलईडी समय और तापमान विशेषताओं की गैर-रैखिकता की भरपाई के लिए विशेष प्रक्रिया प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जाता है, जिससे आउटपुट सिग्नल एलईडी द्वारा उत्सर्जित सर्वो चमकदार प्रवाह के लिए रैखिक रूप से आनुपातिक हो जाता है। TIL300 में 3500V का शिखर अलगाव है, 200kHz से अधिक की बैंडविड्थ, DC और AC सिग्नल के पृथक प्रवर्धन के लिए उपयुक्त है, और इसमें ±0.05%/डिग्री का आउटपुट लाभ स्थिरता है। जैसा कि आरेख से देखा जा सकता है, एकल बैटरी सेल का वोल्टेज मान (U1 और U2 के बीच का अंतर) परिचालन एम्पलीफायर ए द्वारा वर्तमान सिग्नल आईपी में परिवर्तित हो जाता है और रैखिक ऑप्टोकॉप्लर TIL300 के माध्यम से प्रवाहित होता है। ऑप्टो-आइसोलेशन के बाद, यह एक वर्तमान आईपी2 आउटपुट करता है जो आईपी1 से रैखिक रूप से संबंधित होता है। इस धारा को फिर A{23}}D रूपांतरण और डेटा अधिग्रहण के लिए परिचालन एम्पलीफायर A2 द्वारा वोल्टेज मान में परिवर्तित किया जाता है। यह ध्यान देने योग्य है कि रैखिक ऑप्टोकॉप्लर के दोनों सिरों को अलग-अलग स्वतंत्र बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जिन्हें आरेख में I+12V और ±12V लेबल किया गया है। यह दर्शाता है कि लीनियर ऑप्टोकॉप्लर एम्पलीफायर सर्किट में न केवल मजबूत अलगाव और विरोधी हस्तक्षेप क्षमताएं हैं, बल्कि ट्रांसमिशन के दौरान एनालॉग सिग्नल की अच्छी रैखिकता भी बनाए रखता है। इसलिए, इसका उपयोग मल्टी-चैनल अधिग्रहण प्रणालियों में रिले एरे या गेटिंग सर्किट के संयोजन में किया जा सकता है। हालाँकि, इसकी सर्किटरी अपेक्षाकृत जटिल है, और कई कारक इसकी सटीकता को प्रभावित कर सकते हैं।

Figure 8-10 Schematic diagram of battery cell voltage acquisition circuit based on linear optocoupler TIL300

बैटरी ऑपरेटिंग तापमान न केवल बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित करता है बल्कि इसका सीधा संबंध इलेक्ट्रिक वाहनों की सुरक्षा से भी होता है। इसलिए, सटीक तापमान पैरामीटर अधिग्रहण महत्वपूर्ण है। तापमान प्राप्त करना कठिन नहीं है; कुंजी एक उपयुक्त तापमान सेंसर का चयन करना है। वर्तमान में, कई तापमान सेंसर उपलब्ध हैं, जैसे थर्मिस्टर्स, थर्मोकपल, थर्मिस्टर ट्रांजिस्टर और एकीकृत तापमान सेंसर।

थर्मिस्टर अधिग्रहण विधि का सिद्धांत इस विशेषता पर आधारित है कि थर्मिस्टर का प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता है। वोल्टेज डिवाइडर बनाने के लिए एक निश्चित अवरोधक को थर्मिस्टर के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है, इस प्रकार तापमान स्तर को वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है। फिर इस सिग्नल को एनालॉग से {{3} डिजिटल रूपांतरण के माध्यम से डिजिटल तापमान जानकारी में परिवर्तित किया जाता है। थर्मिस्टर सस्ते होते हैं लेकिन उनमें रैखिकता कम होती है और आम तौर पर उनमें अपेक्षाकृत बड़ी विनिर्माण त्रुटियां होती हैं।

थर्मोकपल का कार्य सिद्धांत यह है कि एक द्विधातु निकाय अलग-अलग तापमान पर अलग-अलग थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता उत्पन्न करता है। इस थर्मोइलेक्ट्रिक संभावित मान को प्राप्त करके, एक तालिका को देखकर तापमान मान प्राप्त किया जा सकता है। चूंकि थर्मोइलेक्ट्रिक संभावित मूल्य केवल सामग्री पर निर्भर करता है, थर्मोकपल की सटीकता बहुत अधिक है। हालाँकि, चूंकि थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमताएं मिलिवोल्ट स्तर के सिग्नल हैं, इसलिए प्रवर्धन की आवश्यकता होती है, जिससे बाहरी सर्किटरी जटिल हो जाती है। आम तौर पर, धातुओं में उच्च पिघलने बिंदु होते हैं, इसलिए थर्मोकपल का उपयोग आमतौर पर उच्च तापमान माप के लिए किया जाता है।

जैसे-जैसे तापमान माप दैनिक जीवन और उत्पादन में आम होता जा रहा है, सेमीकंडक्टर निर्माताओं ने कई एकीकृत तापमान सेंसर पेश किए हैं। जबकि इनमें से कई सेंसर थर्मिस्टर्स पर आधारित होते हैं, उन्हें विनिर्माण के दौरान कैलिब्रेट किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप थर्मोकपल की तुलना में सटीकता होती है। इसके अलावा, वे सीधे डिजिटल मूल्यों को आउटपुट कर सकते हैं, जिससे वे डिजिटल सिस्टम में उपयोग के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

सामान्य करंट का पता लगाने के तरीकों में शंट, ट्रांसफार्मर, हॉल इफेक्ट करंट सेंसर और फाइबर ऑप्टिक सेंसर शामिल हैं।

प्रत्येक विधि की विशेषताएँ तालिका 8-1 में दर्शाई गई हैं।

वस्तु	अलग धकेलना	ट्रांसफार्मर	हॉल एलिमेंट करंट सेंसर	फाइबर ऑप्टिक सेंसर
निविष्ट वस्तु का नुकसान	हाँ	नहीं	नहीं	नहीं
व्यवस्था प्रपत्र	मुख्य सर्किट में डालने की आवश्यकता है	खुला छेद, तार का उपयोग	खुला छेद, तार का उपयोग	-
मापन वस्तु	डीसी, एसी, पल्स	ए.सी	डीसी, एसी, पल्स	डीसी, एसी
विद्युत अलगाव	कोई अलगाव नहीं	एकाकी	एकाकी	एकाकी
उपयोग में आसानी	छोटे सिग्नल प्रवर्धन, अलगाव प्रसंस्करण की आवश्यकता है	उपयोग करने में अपेक्षाकृत सरल	उपयोग में सरल	-
अनुप्रयोग परिदृश्य	छोटा करंट, नियंत्रण माप	एसी माप, पावर ग्रिड निगरानी	नियंत्रण माप	आमतौर पर उच्च -वोल्टेज माप विद्युत प्रणालियों में उपयोग किया जाता है
कीमत	अपेक्षाकृत कम	कम	अपेक्षाकृत उच्च	उच्च
लोकप्रियता का स्तर	लोकप्रिय	लोकप्रिय	अपेक्षाकृत लोकप्रिय	लोकप्रिय नहीं हुआ

इन कारकों में, फाइबर ऑप्टिक सेंसर की उच्च लागत नियंत्रण क्षेत्र में उनके अनुप्रयोग को सीमित करती है; शंट कम लागत वाले होते हैं और उनकी आवृत्ति प्रतिक्रिया अच्छी होती है, लेकिन उनका उपयोग करना बोझिल होता है क्योंकि उन्हें वर्तमान लूप से जोड़ा जाना चाहिए; वर्तमान ट्रांसफार्मर का उपयोग केवल एसी माप के लिए किया जा सकता है; और हॉल एलिमेंट करंट सेंसर अच्छा प्रदर्शन प्रदान करते हैं और उपयोग में आसान हैं। वर्तमान में, शंट और हॉल एलिमेंट करंट सेंसर का उपयोग इलेक्ट्रिक वाहन पावर बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के वर्तमान अधिग्रहण और निगरानी में सबसे अधिक किया जाता है।

वाहन संचालन के दौरान, जटिल सड़क स्थितियों और अंतर्निहित बैटरी निर्माण समस्याओं के कारण, अत्यधिक गर्मी, संपीड़न या टकराव के कारण धुआं या आग जैसी अत्यधिक आपात स्थिति उत्पन्न हो सकती है। यदि इन घटनाओं का तुरंत पता नहीं लगाया गया और प्रभावी ढंग से संबोधित नहीं किया गया, तो वे अनिवार्य रूप से बढ़ जाएंगी, जिससे आसपास की बैटरियों, वाहन और कार्गो डिब्बे में कर्मियों को खतरा होगा, जिससे वाहन परिचालन सुरक्षा गंभीर रूप से प्रभावित होगी। ऐसी घटनाओं को रोकने के लिए, हाल के वर्षों में बैटरी प्रबंधन प्रणालियों में धुएं की निगरानी शुरू की गई है और इस पर अधिक ध्यान दिया जा रहा है।

धुआं सेंसर विविध हैं और उनके पता लगाने के सिद्धांतों के आधार पर उन्हें तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: ① भौतिक रासायनिक गुणों का उपयोग करने वाले धुआं सेंसर, जैसे अर्धचालक धुआं सेंसर और संपर्क दहन धुआं सेंसर; ② भौतिक गुणों का उपयोग करने वाले धुआँ सेंसर, जैसे तापीय चालकता धुआँ सेंसर, ऑप्टिकल हस्तक्षेप धुआँ सेंसर, और अवरक्त सेंसर; ③ धुआं सेंसर इलेक्ट्रोकेमिकल गुणों का उपयोग करते हैं, जैसे कि वर्तमान {{0} प्रकार के धुआं सेंसर और इलेक्ट्रोमोटिव बल - प्रकार के गैस सेंसर। क्योंकि स्मोक सेंसर विविध हैं, सेमीकंडक्टर स्मोक सेंसर सभी गैसों का पता नहीं लगा सकते हैं। इसलिए, एक या दो विशिष्ट प्रकार के धुएं का पता लगाने के लिए एक विशिष्ट प्रकार का चयन किया जाता है। उदाहरण के लिए, ऑक्साइड सेमीकंडक्टर धुआं सेंसर का उपयोग मुख्य रूप से हाइड्रोकार्बन धुएं का पता लगाने के लिए किया जाता है, जिसमें O₂, H₂S, CO, H₂, O₃H₂O, Cl₂, OH, CO₂ आदि शामिल हैं। इलेक्ट्रोड सीमाओं के कारण, इन सेंसर का उपयोग मुख्य रूप से अकार्बनिक धुएं का पता लगाने के लिए किया जाता है, जैसे O₂, CO₂, H₂, Cl₂, SO₂, आदि।

जब पावर बैटरियों में धुआं सेंसर का उपयोग किया जाता है, तो सेंसर चयन के लिए बैटरी दहन से उत्पन्न धुएं की संरचना को समझने की आवश्यकता होती है। आम तौर पर, बैटरी के दहन से बड़ी मात्रा में CO और CO2 उत्पन्न होती है, इसलिए इन दोनों गैसों के प्रति संवेदनशील सेंसर का चयन किया जाना चाहिए। सड़क की धूल और कंपन के कारण गलत ट्रिगरिंग को रोकने के लिए सेंसर की संरचना को लंबे समय तक वाहन के उपयोग की कंपन स्थितियों के अनुकूल बनाया जाना चाहिए।

पावर बैटरी प्रबंधन प्रणाली में स्मोक अलार्म डिवाइस को ड्राइवर के कंसोल पर स्थापित किया जाना चाहिए। अलार्म सिग्नल प्राप्त होने पर, इसे तुरंत एक श्रव्य और दृश्य अलार्म और गलती स्थान जारी करना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि ड्राइवर तुरंत अलार्म सिग्नल का पता लगा सकता है और प्राप्त कर सकता है।

उदाहरण के लिए, ओलंपिक इलेक्ट्रिक बस में उपयोग किया जाने वाला स्मोक अलार्म सिस्टम, जिसे मुख्य रूप से बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा विकसित किया गया है, 9V क्षारीय या कार्बन -जिंक बैटरी द्वारा संचालित बैटरी सिस्टम का उपयोग करता है, जो 24 घंटे का सामान्य संचालन सुनिश्चित करता है। अलार्म सिग्नल वाहन की 24V बैटरी बिजली आपूर्ति द्वारा संचालित होता है, जिसे अलार्म सिस्टम की स्वतंत्रता सुनिश्चित करने के लिए अलग से आपूर्ति की जाती है। वितरित अलार्म आंतरिक धूम्रपान सेंसर के माध्यम से धुएं की सघनता का पता लगाते हैं। जब धुएं की सांद्रता सीमा से नीचे होती है, तो अलार्म का आंतरिक नियंत्रक रिले आउटपुट को ओपन सर्किट पर सेट करता है; जब धुएं की सघनता सीमा से अधिक हो जाती है, तो आंतरिक नियंत्रक रिले आउटपुट को शॉर्ट सर्किट पर सेट कर देता है, जिससे डिस्प्ले पैनल पर -24V बिजली की आपूर्ति के साथ एक अलार्म सर्किट बनाने के लिए जल्दी से डिस्प्ले पैनल पर +24V बिजली की आपूर्ति खींची जाती है, जिससे एक श्रव्य और दृश्य अलार्म सिग्नल उत्सर्जित होता है। सिस्टम संरचना चित्र 8-11 में दिखाई गई है।

Figure 8-11 Vehicle Smoke Alarm System Structure