Какав је ефекат топлотне заштите диода у напајањима за складиштење енергије аутомобила?

一, Основни узрок топлотног одласка: сложено термално окружење уграђеног напајања за складиштење енергије
Извори енергије за складиштење енергије монтирани у возилу (као што су батерије за напајање и модули суперкондензатора) суочавају се са вишеструким топлотним изазовима током рада:

Захтеви за високу густину снаге: У режиму брзог пуњења, батерија треба да допуни 80% пуњења у року од 15 минута, са тренутном густином снаге до 500кВ/м³, што резултира локалним порастом температуре преко 10 степени/мин.
Флуктуације температуре околине: Опсег радне температуре возила је -40 степени до 85 степени, а екстремне температурне разлике погоршавају термички стрес на компонентама.
Суперпозиција електричног квара: Кратак спој, прекомерно пуњење, обрнута струја и други кварови могу изазвати локалне жаришне тачке, а температура може пробити тачку топљења материјала у року од неколико милисекунди.
Узимајући као пример батеријски модул Тесла Модел 3, он усваја шему повезивања серије 21700 ћелија, са густином енергије групе за један-мод од 250 Вх/кг. У екстремним условима рада, ако управљање топлотом не успе, температура површине батерије може порасти са 25 степени на 300 степени у року од 30 секунди, изазивајући ланчану реакцију топлотног бекства. У овом тренутку, перформансе диоде као прве термичке заштитне баријере директно одређују да ли систем може постићи активну изолацију у раним фазама топлотног бекства.

2, Термички заштитни механизам диода: иновација од материјала до структура
1. Мали пад напона унапред (ВФ) смањује губитак топлоте
Пад напона традиционалних силицијумских{0}}диода је 0,6-0,7В, што резултира губитком топлоте од 12-14В при струји од 20А. Шоткијева диода има металну полупроводничку спојну структуру, а ВФ може бити само 0,2-0,4В™ На пример, Шоткијеве диоде одржавају ВФ од 0,3В на високој температури од 150 степени, што је 57% ниже од уређаја на бази силицијума и смањује губитак топлоте за 68%. Након употребе Шоткијевих диода у ДЦ/ДЦ претварачу БИД е6, ефикасност конверзије је порасла са 92% на 95%, а пораст температуре система је смањен за 8 степени.

2. Брзо реверзно време опоравка (Трр) потискује губитке прекидача
У високо{0}}искључним изворима напајања (као што су ауто пуњачи ОБЦ), диоде морају брзо да прелазе између стања проводљивости и стања прекида. Традиционалне диоде за брзи опоравак имају Трр од 50-100нс, док полупроводнички материјали треће-генерације као што су СиЦ и ГаН могу скратити Трр на 10нс. Црее-ова ГаН ХЕМТ диода смањује губитак при повратном опоравку за 90% у поређењу са уређајима на бази силицијума{12}}на фреквенцији пребацивања од 1МХз, што резултира ефикасношћу ОБЦ система већом од 98%. У 800В високонапонској платформи НИО ЕТ7, употреба ГаН диода смањује запремину модула за пуњење за 40%, а топлотну густину за 35%.

3. Пригушивање прелазног напона (ТВС) блокира ширење топлотног бекства
ТВС диода учвршћује пренапон у безбедном опсегу са брзином одзива у милисекунди, спречавајући да се ћелија батерије прегреје и изгуби контролу услед прекомерног пуњења. СМБЈ15ЦА ТВС диода компаније Донгво Елецтроницс се примењује у Тесла Повервалл систему за складиштење енергије, са Пппм=600В и Вц=18В. Може да потисне пренапонски напон од 24В до 18В у року од 10 μс, смањујући пораст површинске температуре батеријског модула за 42%. У УЛ9540А термичком тесту, ово решење је добило више од 10 пута дуже време одзива за систем заштите од пожара.

3, Термичка заштита на нивоу система: заједнички дизајн диода и других компоненти
1. Композитна заштита са МОСФЕТ-ом
Традиционална П-МОС антиреверзна шема има проблеме као што су висок отпор и немогућност блокирања реверзне струје. ТИ-јев ЛМ74700-К1 идеалан диодни контролер постиже 0,01 Ω на отпору и брзину повратног искључивања на нивоу наносекунде интеграцијом Н-МОС-а и контролног кола. У нисконапонском систему од 48В Идеал Цар Л9, ово решење смањује губитак везе против обрнутог кретања са 8В на 0,2В и пораст температуре система са 15 степени на 2 степена, потпуно решавајући ризик од термичког квара током хладног старта.

2. Контрола затворене петље са сензором температуре
ЦТП3.0 батеријски модул ЦАТЛ-а усваја дизајн-затворене петље „диода+НТЦ сензор температуре“. Када температура ћелије батерије пређе 55 степени, систем аутоматски искључује контролни сигнал диоде и присиљава га у режим дисипације топлоте; Ако температура настави да расте до 70 степени, активираће се механизам за топљење ТВС диода да би се постигла физичка изолација. У стварном тестирању ГАЦ АиОН ЛКС, ова шема је смањила брзину простирања топлотног бекства са 0,5 м/с на 0,02 м/с.

3. Оптимизација термичке електричне спојнице са системом за хлађење течности
БИД Цубе систем за складиштење енергије користи технологију течног хлађења да стабилизује радну температуру диоде испод 45 степени, смањујући струју обрнутог цурења за 78% у поређењу са решењем хлађеним ваздухом{2}}. Истовремено, систем динамички прилагођава брзину протока расхладне течности на основу диодне ВФ Тј криве. У систему за складиштење енергије Хуавеи Дигитал Енерги ПоверСтацк, овај дизајн продужава век трајања диоде са 10 на 15 година и смањује вероватноћу термичког квара на 0,01% годишње.