Hver eru varmaverndaráhrif díóða í orkubirgðaaflgjafa bíla?

一, undirrót hitauppstreymis: flókið varmaumhverfi aflgjafa fyrir orkugeymslu um borð
Aflgjafar fyrir orkugeymslu í ökutækjum (eins og rafhlöðupakkar og ofurþéttaeiningar) standa frammi fyrir mörgum hitauppstreymum við notkun:

Mikill aflþéttleikaþörf: Í hraðhleðsluham þarf rafhlöðupakkinn að klára 80% hleðslu á innan við 15 mínútum, með tafarlausan aflþéttleika allt að 500kW/m³, sem leiðir til staðbundinnar hitahækkunar umfram 10 gráður/mín.
Sveiflur í umhverfishita: Rekstrarhitastig ökutækja er -40 gráður til 85 gráður og mikill hitamunur eykur hitaálag á íhlutum.
Rafmagnsbilun: Skammhlaup, ofhleðsla, öfugstraumur og aðrar bilanir geta valdið staðbundnum heitum reitum og hitastigið getur brotist í gegnum bræðslumark efnisins innan millisekúndna.
Með því að taka Tesla Model 3 rafhlöðueininguna sem dæmi, þá tekur hún upp 21700 frumuröð tengingarkerfi, með orkuþéttleika eins-hams hóps upp á 250Wh/kg. Við erfiðar rekstraraðstæður, ef hitastjórnun mistekst, getur yfirborðshiti rafhlöðunnar hækkað úr 25 gráður í 300 gráður innan 30 sekúndna, sem veldur keðjuverkun hitauppstreymis. Á þessum tímapunkti ákvarðar frammistaða díóðunnar sem fyrsta hitavarnarhindrun beint hvort kerfið geti náð virkri einangrun á fyrstu stigum hitauppstreymis.

2, Hitaverndarbúnaður díóða: nýsköpun frá efnum til mannvirkja
1. Lágt framspennufall (VF) dregur úr hitatapi
Framspennufall hefðbundinna kísildíóða- er 0,6-0,7V, sem leiðir til 12-14W hitataps við 20A straum. Schottky díóðan tekur upp málmhálfleiðara tengibyggingu og VF getur verið eins lágt og 0,2-0,4V ™ Til dæmis halda Schottky díóða VF upp á 0,3V við háan hita upp á 150 gráður, sem er 57% lægra en tæki sem eru byggð á kísil og dregur úr hitatapi um 68%. Eftir að hafa notað Schottky díóða í DC/DC breytinum í BYD e6 jókst umbreytingarnýtingin úr 92% í 95% og hitastig kerfisins minnkaði um 8 gráður.

2. Hraður endurheimtartími (Trr) bælir niður rofatap
Í hátíðniskiptaaflgjafa (eins og OBC bílahleðslutæki) þurfa díóðir að skipta hratt á milli leiðni- og stöðvunarástands. Hefðbundnar hraðbata díóður eru með Trr upp á 50-100ns, en þriðju-kynslóð hálfleiðaraefni eins og SiC og GaN geta stytt Trr niður í 10ns. GaN HEMT díóða frá Cree dregur úr öfugu bata tapi um 90% samanborið við tæki sem eru byggð á kísil- með 1MHz skiptitíðni, sem leiðir til þess að skilvirkni OBC kerfisins fer yfir 98%. Í 800V háspennuvettvangi NIO ET7 dregur notkun GaN díóða úr rúmmáli hleðslueiningarinnar um 40% og hitaþéttni um 35%.

3. Transient Voltage Suppression (TVS) hindrar útbreiðslu hitauppstreymis
TVS díóðan klemmir yfirspennuna á öruggt svið með millisekúndna viðbragðshraða og kemur í veg fyrir að rafhlöðupallurinn ofhitni og missi stjórn á sér vegna ofhleðslu. SMBJ15CA TVS díóðan frá Dongwo Electronics er notuð í Tesla Powerwall orkugeymslukerfi, með Pppm=600W og Vc=18V. Það getur bælt 24V bylgjuspennu í 18V innan 10 μs, sem dregur úr yfirborðshitahækkun rafhlöðueiningarinnar um 42%. Í UL9540A hitauppstreymiprófinu fékk þessi lausn meira en 10 sinnum viðbragðstíma fyrir brunavarnarkerfið.

3, Kerfisstig hitauppstreymi: samvinnuhönnun díóða og annarra íhluta
1. Samsett vörn með MOSFET
Hið hefðbundna P-MOS andstæðingur öfugkerfi hefur vandamál eins og mikla viðnám og vanhæfni til að loka fyrir öfugan straum. TI's LM74700-Q1 kjörinn díóða stjórnandi nær 0,01 Ω á viðnám og nanósekúndu stigi öfugslökkvunarhraða með því að samþætta N-MOS og stjórnrás. Í 48V lágspennukerfi Ideal Car L9 dregur þessi lausn úr öfugtengingartapi úr 8W í 0,2W og hitastig kerfisins hækkar úr 15 gráðum í 2 gráður, sem leysir algjörlega hættuna á hitabilun við kaldræsingu.

2. Stýring með lokuðu lykkju með hitaskynjara
CTP3.0 rafhlöðueining CATL notar lokaða-lykkjuhönnun „díóða+NTC hitaskynjara“. Þegar hitastig rafhlöðunnar fer yfir 55 gráður slekkur kerfið sjálfkrafa á díóðustýringarmerkið og þvingar það í hitaleiðniham; Ef hitastigið heldur áfram að hækka í 70 gráður, verður TVS díóða bræðslubúnaðurinn ræstur til að ná líkamlegri einangrun. Í raunverulegri prófun á GAC AiON LX minnkaði þetta kerfi útbreiðsluhraða hitauppstreymis úr 0,5m/s í 0,02m/s.

3. Varma rafmagnstengi hagræðing með fljótandi kælikerfi
BYD Cube orkugeymslukerfið notar fljótandi kælitækni til að koma á stöðugleika á rekstrarhita díóða undir 45 gráðum, sem dregur úr öfugum lekastraumi um 78% samanborið við loft-kældu lausnina. Á sama tíma stillir kerfið kælivökvaflæðishraðann á kraftmikinn hátt út frá díóðu VF Tj kúrfunni. Í Huawei Digital Energy PowerStack orkugeymslukerfinu lengir þessi hönnun líftíma díóða úr 10 árum í 15 ár og dregur úr líkum á hitabilun í 0,01% á ári.