Sut mae deuodau yn helpu i hollti ynni mewn systemau batri?

一, Yr egwyddor sylfaenol o hollti ynni a gyflawnir gan deuodau
1. adeiladu dargludedd uncyfeiriad o sylfaen siyntio
Nodwedd graidd deuod yw caniatáu i gerrynt lifo o'r anod (A) i'r catod (K) wrth rwystro i'r cyfeiriad arall. Mae'r nodwedd hon yn ei gwneud yn gydran ddelfrydol ar gyfer cylchedau hollti egni:

Dargludiad ymlaen: Pan fydd angen i'r pecyn batri gyflenwi pŵer i'r llwyth, mae'r deuod mewn cyflwr gwrthiant isel, gan ganiatáu i'r cerrynt basio drwodd;
Toriad gwrthdro: Pan fydd y foltedd llwyth yn uwch na foltedd y pecyn batri neu os oes risg o gerrynt gwrthdro, mae'r deuod yn blocio'r cerrynt yn awtomatig i atal ôl-lif ynni.
Achos nodweddiadol: Mewn arae celloedd solar llong ofod, mae pob is-arae (uned pecyn batri) wedi'i gysylltu â'r bws trwy ddeuod ynysu. Yn ystod y cyfnod cysgodi lleol, pan fydd y pecyn batri yn cael ei ollwng, mae'r deuod ynysu yn cael ei ddiffodd yn y cefn i atal y gylched celloedd solar rhag dod yn llwyth rhyddhau'r pecyn batri, gan sicrhau bod ynni'n llifo o'r batri i'r llwyth yn unig.

2. Optimeiddio nodweddion gollwng pwysau ac effeithlonrwydd dargyfeirio
Mae cwymp foltedd ymlaen (VF) deuod yn effeithio'n uniongyrchol ar effeithlonrwydd hollti ynni:

Deuod silicon cyffredin: Mae VF tua 0.6-0.7V, gyda defnydd pŵer sylweddol ar gerrynt uchel;
Deuod Schottky: VF mor isel â 0.2-0.4V, gydag amser adfer gwrthdroi hynod fyr (<10ns), suitable for high-frequency switching scenarios;
Technoleg cywiro cydamserol: Gall defnyddio MOSFETs yn lle deuodau leihau'r gostyngiad mewn foltedd dargludiad i lai na 0.01V, ond mae angen cylchedau gyrru cymhleth.
Cymhariaeth effeithlonrwydd: Ar gerrynt o 200A, colled dargludiad deuod Schottky (VF=0.4V) yw 80W, tra bod colled deuod silicon cyffredin (VF=0.7V) yn cyrraedd 140W, gyda gwahaniaeth sylweddol mewn effeithlonrwydd.

2, Senarios cais nodweddiadol deuodau yn hollti ynni
1. Dargyfeirio pecyn batri yn gytbwys: atal codi gormod / gollwng gormod
Mewn pecyn batri cyfres, gall gallu anghyson celloedd unigol arwain at or-godi tâl neu or-ollwng risgiau. Cyflawnir cydbwyso deuodau yn oddefol trwy wrthyddion siyntio neu newid tiwbiau:

Dull Gwrthsefyll Dargyfeirio: Ym mhob batri unigol, mae gwrthydd a deuod wedi'u cysylltu yn gyfochrog. Pan fydd foltedd y batri yn fwy na'r gwerth gosodedig, mae'r deuod yn dargludo ac yn rhannu'r cerrynt gwefru trwy'r gwrthydd. Mae gan y dull hwn gost isel, ond effeithlonrwydd isel (colled o tua 10% -15%);
Dull switsh dargyfeirio: Defnyddio MOSFETs yn lle gwrthyddion, canfod foltedd trwy deuodau a rheoli'r switsh ymlaen / i ffwrdd i gyflawni dargyfeiriad manwl gywir. Er enghraifft, mae BMS Model 3 Tesla yn mabwysiadu'r cynllun hwn i reoli'r gwall cydbwyso foltedd unigol o fewn ± 5mV.
2. Newid deallus o systemau cyflenwad pŵer lluosog: sicrhau parhad cyflenwad pŵer
Mewn system cyflenwad pŵer batri deuol (fel batri cychwyn a batri pŵer cerbyd trydan), mae deuodau'n cyflawni newid awtomatig:

Cynllun cyfnewid + deuod: Pan fydd prif foltedd y batri yn disgyn i'r trothwy, mae'r ras gyfnewid yn datgysylltu ac mae'r batri wrth gefn yn cyflenwi pŵer i'r llwyth trwy'r deuod. Mae amser newid y cynllun hwn yn llai nag 1ms, ond mae hyd oes y ras gyfnewid yn gyfyngedig;
Cynllun deuod llawn: Cyflawnir newid naturiol drwy'r gwahaniaeth mewn gostyngiad foltedd deuod. Er enghraifft, mae system storio ynni benodol yn defnyddio dwy set o fatris (gyda gwahaniaeth foltedd o 0.3V). Mae'r batri foltedd uchel yn cael ei bweru gan ddeuod yn gyntaf, a phan fydd ei foltedd yn disgyn, mae'r batri foltedd isel yn cymryd drosodd yn awtomatig.
3. Diogelu sbot thermol ar gyfer systemau ffotofoltäig: osgoi gorboethi lleol
Mewn araeau celloedd ffotofoltäig, gall cysgodi neu fethiannau unigol achosi effeithiau mannau poeth. Mae'r deuod yn amddiffyn y system trwy'r dulliau canlynol:

Deuod ffordd osgoi: I'r gwrthwyneb yn gyfochrog â phob batri, mae'r deuod yn dargludo pan fydd y batri wedi'i rwystro, gan ddarparu sianel osgoi ar gyfer cerrynt ac atal gorboethi lleol. Er enghraifft, mae arae celloedd solar tair cyffordd gallium arsenide y llong ofod yn mabwysiadu'r dyluniad hwn, gan leihau'r tymheredd man poeth o 200 gradd i lai na 60 gradd;
Deuod blocio: Wedi'i gysylltu mewn cyfres yn y gangen batri i atal y gangen ddiffygiol rhag defnyddio ynni o fatris eraill. Yn ôl ystadegau o orsaf bŵer ffotofoltäig benodol, mae'r defnydd o deuodau blocio wedi lleihau cyfradd methiant blynyddol y system 40%.
3, Cyfeiriad Esblygiad Technolegol: O Ddargyfeirio Goddefol i Ddeallusrwydd Gweithredol
1. Mae deunydd bandgap eang yn gwella effeithlonrwydd dargyfeirio
Mae gan deuodau SiC (silicon carbide) a GaN (gallium nitride) y manteision canlynol:

Gwella dygnwch foltedd: Gall deuod SiC Schottky wrthsefyll hyd at 1700V, sy'n addas ar gyfer systemau storio ynni foltedd uchel;
Ymateb amledd uchel: Mae amlder newid deuod GaN yn cyrraedd lefel MHz, a all leihau maint y cydrannau hidlo;
Nodweddion tymheredd isel: Ar -40 gradd, mae amrywiad VF deuodau SiC yn llai na 5%, gan eu gwneud yn addas ar gyfer cymwysiadau pegynol neu awyrofod.
Achos: Mae batri llafn BYD BMS yn mabwysiadu deuod SiC Schottky, sy'n lleihau colled adfer gwrthdro 80% ac yn gwella effeithlonrwydd system 2.3%.

2. Mae modiwlau integredig yn symleiddio dyluniad system
Mae integreiddio deuodau â synwyryddion a chylchedau gyrrwr wedi dod yn duedd:

Modiwl deuod deallus: yn integreiddio swyddogaethau canfod foltedd, iawndal tymheredd, ac adrodd statws, megis cyfres Smart Deuod Infineon, a all fonitro cerrynt siyntio mewn amser real a rhoi adborth i BMS;
Cylchdaith Pŵer Integredig (PIC): Integreiddio deuodau, MOSFETs, a rheolwyr i mewn i un sglodyn i leihau arwynebedd PCB. Ar ôl mabwysiadu'r cynllun PIC, mae trawsnewidydd DC/DC cerbyd trydan penodol wedi lleihau ei gyfaint 60% a chost 35%.
3. rheolaeth ddigidol yn cyflawni dargyfeirio manwl gywir
Trwy gyfuno prosesydd signal digidol (DSP) neu ficroreolydd (MCU), gall system siyntio deuod gyflawni:

Cydbwyso deinamig: Addaswch y trothwy siyntio mewn-amser real yn seiliedig ar SOC y batri (tâl sy'n weddill) i ymestyn oes y batri;
Cynnal a chadw rhagfynegol: Trwy ddadansoddi newidiadau mewn gostyngiad foltedd deuod, canfod cyswllt gwael neu faterion heneiddio ymlaen llaw;
Newid aml-ddull: Optimeiddio'r strategaeth ddargyfeirio yn awtomatig o dan amodau gwaith gwahanol megis codi tâl, gollwng a segur.
Data diwydiant: Ar ôl mabwysiadu rheolaeth dargyfeirio digidol, mae bywyd cylch batri system storio ynni benodol wedi'i gynyddu o 3000 gwaith i 5000 o weithiau, ac mae'r gost gweithredu a chynnal a chadw blynyddol wedi'i ostwng 25%.