A fydd methiant deuod yn effeithio ar fywyd beicio batri?

一, Swyddogaeth craidd a risg fai deuodau mewn systemau batri
Swyddogaeth graidd deuod
Mae deuodau yn cyflawni tair swyddogaeth yn bennaf mewn systemau batri:

Amddiffyniad gwrth-wefru gwrthdro: yn atal y batri rhag gollwng o'r cefn i gylchedau allanol mewn cyflwr di-dâl, gan osgoi diraddio cynhwysedd a achosir gan or-ollwng y batri. Er enghraifft, mewn systemau storio ynni ffotofoltäig, gall deuodau gwefru gwrth-wrthdroi rwystro llwybr rhyddhau batri gwrthdro yn ystod y nos trwy baneli ffotofoltäig.
Rheoli cylched cydbwysedd: Yn y gylched cydbwysedd pecyn batri, defnyddir deuodau i ynysu celloedd diffygiol ac atal gorwefru neu or-ollwng rhag effeithio ar berfformiad cyffredinol y pecyn. Er enghraifft, mae pecyn batri Tesla Model S yn defnyddio deuodau osgoi i sicrhau cydbwyso lefel celloedd.
Amddiffyniad clamp foltedd: Yn BMS, mae deuodau'n cydweithredu â rheoleiddwyr foltedd i gyfyngu ar yr ystod o amrywiadau foltedd batri ac atal difrod i'r celloedd batri a achosir gan or-foltedd neu undervoltage.
Dulliau nodweddiadol o ddiffygion deuod
Mae tri phrif fath o ddiffygion deuod:

Methiant dargludedd un cyfeiriad: anallu i ddargludo i'r cyfeiriad ymlaen neu wrthdroi gollyngiadau, gan arwain at golli swyddogaeth cylched. Er enghraifft, pan fydd y deuod codi tâl gwrth-wrthdro wedi'i gylchedu'n agored i'r cyfeiriad ymlaen, ni ellir codi tâl ar y batri; Pan fydd dadansoddiad gwrthdro yn digwydd, mae'r batri yn parhau i ollwng.
Drifft paramedr: Gall cynnydd mewn gostyngiad mewn foltedd ymlaen (VF) neu gerrynt gollyngiadau gwrthdro gormodol (IR) arwain at ostyngiad yn effeithlonrwydd y system. Er enghraifft, pan fydd VF deuod Schottky yn cynyddu o 0.3V i 0.6V, mae defnydd pŵer y gylched gydbwyso yn dyblu.
Rhedeg thermol: Gall gorlif neu orfoltedd achosi tymheredd cyffordd y deuod i fod yn uwch na 150 gradd, gan arwain at garboneiddio neu hyd yn oed doddi'r deunydd pecynnu. Er enghraifft, profodd system storio ynni benodol rhediad thermol o gelloedd cyfagos oherwydd gorboethi'r deuod osgoi.
2, Llwybr effaith methiant deuod ar fywyd beicio batri
Codi gormod/gorlifo difrod
Pan fydd y deuod gwefru gwrth-wrthdro yn methu, gall y batri gael ei or-wefru / gor-ollwng oherwydd foltedd gwrthdroi cylched allanol neu wallau rheoli BMS. Er enghraifft:

Difrod gordaliad: Pan fydd batris ïon lithiwm yn cael eu gorlwytho, mae strwythur y deunydd electrod positif yn cwympo, ac mae'r electrolyte'n dadelfennu i gynhyrchu nwy, gan arwain at chwyddo batri a diraddio cynhwysedd. Mae arbrofion wedi dangos, pan gânt eu gordalu i 4.5V, fod cyfradd pydredd cynhwysedd batris lithiwm teiran dair gwaith yn gyflymach na chodi tâl arferol.
Difrod gor-ollwng: Pan fydd y batri yn cael ei ollwng o dan 2.5V, mae'r casglwr cerrynt copr negyddol yn hydoddi ac yn dyddodi ar yr electrod positif, gan ffurfio dendritau copr ac achosi cylchedau byr mewnol. Dangosodd astudiaeth achos o gerbyd trydan fod oes beic pecyn batri a ollyngwyd i 2.0V wedi gostwng o 1000 gwaith i 300 o weithiau.
Gwanhad cynhwysedd a achosir gan fethiant cydbwysedd
Mewn pecyn batri, gall methiant deuod achosi i'r gylched cydbwysedd fethu, gan arwain at yr "effaith gasgen":

Gor-wefru/gor-ollwng cell sengl: Os na all cell gymryd rhan mewn cydbwyso oherwydd deuod agored, gall ei foltedd wyro oddi wrth werth cyfartalog y grŵp cyfan. Er enghraifft, mewn system storio ynni, oherwydd methiant y deuod cydbwyso, gordalwyd cell sengl i 4.3V, a gostyngodd gallu cyfan y grŵp 20% ar ôl 200 o gylchoedd.
Anghydbwysedd gallu grŵp cyfan: Gall methiant ecwilibriwm hirdymor arwain at gynnydd mewn amrywioldeb cynhwysedd celloedd. Mae ymchwil yn dangos, pan fydd gwyriad safonol cynhwysedd celloedd batri yn cynyddu o 0.5% i 2%, mae bywyd beicio cyffredinol y grŵp yn cael ei fyrhau 40%.
Cyflymiad heneiddio a achosir gan fethiant rheoli thermol
Gall methiant deuod achosi gorboethi lleol a chyflymu heneiddio batri:

Adwaith cadwyn rhediad thermol: Pan fydd y deuod ffordd osgoi yn gorboethi, trosglwyddir gwres i gelloedd cyfagos, gan sbarduno adweithiau ochr fel dadelfeniad ffilm SEI a dadelfeniad electrolyte. Er enghraifft, mewn system storio ynni ffotofoltäig benodol, oherwydd gorboethi deuod, cododd tymheredd y celloedd cyfagos i 80 gradd, ac roedd y gyfradd pydru cynhwysedd 5 gwaith yn gyflymach na'r celloedd arferol.
Difrod straen thermol: Gall siociau thermol dro ar ôl tro achosi toriad tab celloedd a chrebachiad diaffram. Mae arbrofion wedi dangos, ar ôl 10 cylch thermol o 60 gradd i 25 gradd, bod cyfradd pydredd cynhwysedd y gell batri yn cynyddu 15%.
3, Astudiaethau achos diwydiant a chymorth data
1. maes cerbydau trydan: Methiant pecyn batri Model S Tesla
Yn 2018, cofiodd Tesla rai modelau Model S oherwydd diffygion cudd yn y deuod codi tâl gwrthdro yn y BMS. Camweithrediad sy'n achosi:

Ffenomen gor-ollwng: Mae 12% o gerbydau yn profi gor-ollwng batri i lai na 2.0V, gan achosi i'r gallu cyfan bydru i 60% o'i werth cychwynnol.
Risg o redeg i ffwrdd thermol: Mae 3% o gerbydau yn profi rhediad thermol o gelloedd batri oherwydd gorboethi deuod, sy'n gofyn am ddisodli'r pecyn batri cyfan.
Mae Tesla wedi lleihau'r gyfradd fethiant i lai na 0.2% trwy uwchraddio'r dewis deuod (gan ddisodli 1N4007 gyda deuodau Schottky gyda 1000V gwrthsefyll foltedd a 50A yn gwrthsefyll cerrynt) a gwneud y gorau o'r dyluniad afradu gwres.
2. Maes system storio ynni: heneiddio cynamserol pecyn batri gorsaf bŵer ffotofoltäig
Yn 2023, profodd pecyn batri ïon lithiwm gorsaf bŵer ffotofoltäig 5MW yn Nwyrain Tsieina ostyngiad cynhwysedd o 80% ar ôl 2 flynedd o weithredu, ymhell islaw oes y dyluniad o 10 mlynedd. Yn dilyn ymchwiliad, canfuwyd:

Gollyngiad deuod cytbwys: Mae rhai deuodau yn profi cerrynt gollyngiadau gwrthdro hyd at 100 μ A (gwerth safonol<1 μ A), resulting in continuous power consumption of the balancing circuit.
Methiant rheoli thermol: Mae gorgynhesu'r deuod yn achosi i dymheredd celloedd cyfagos godi i 55 gradd, gan gyflymu tewhau'r ffilm SEI.
Trwy ddisodli'r deuod gollwng isel (cyfres BAS70) a gwneud y gorau o'r dyluniad dwythell aer, mae cyfradd dadfeiliad cynhwysedd y system wedi'i ostwng i o fewn 5% y flwyddyn.
3. Maes Electroneg Defnyddwyr: Bywyd Batri RTC annormal
Mae rheolydd diwydiannol penodol yn defnyddio batris CR2025 i bweru RTC, gyda hyd oes wedi'i ddylunio o 5 mlynedd, ond mae'n annog amnewid ar ôl 6 mis o ddefnydd gwirioneddol. Canfuwyd:

Gollyngiad gwrthdro deuod: Mae cerrynt gollyngiadau gwrthdro'r deuod gwefru gwrthdro yn cyrraedd 5 μ A (gwerth safonol<0.1 μ A), causing the battery to discharge continuously.
Gwall rhesymeg sglodion RTC: Aeth y sglodyn RTC a gynhyrchwyd yn ddomestig i mewn i'r modd gweithio ar gam yn y modd pŵer wrth gefn, gyda defnydd pŵer o 100 μ A.
Trwy ddisodli'r deuod gollwng isel (1N4148) a gwneud y gorau o'r dewis sglodion RTC, adferwyd bywyd y batri i'r gwerth dylunio.
4, Cynlluniau Optimeiddio mewn ymarfer peirianneg
1. Optimization dewis
Paramedrau gwrthiant foltedd a cherrynt: Dylai foltedd graddedig y deuod fod yn fwy na neu'n hafal i 1.5 gwaith uchafswm foltedd y system, a dylai'r cerrynt graddedig fod yn fwy na neu'n hafal i 2 gwaith yr uchafswm cerrynt gweithredu. Er enghraifft, dylai system batri 48V ddefnyddio deuodau sydd â gwrthiant foltedd o 100V a gwrthiant cerrynt o 20A.
Nodweddion gollyngiadau isel: Mae'n well dewis deuodau Schottky gyda cherrynt gollyngiadau gwrthdro<0.1 μ A (such as SB5100) or ultrafast recovery diodes (such as UF4007).
Rheoli ymwrthedd thermol: Dewiswch ffurf pecynnu ag ymwrthedd thermol o<5 ℃/W (such as DO-214AA), and match it with a heat sink.
2. dylunio disipation gwres
Oeri aer dan orfod: Gosodwch gefnogwyr mewn ardaloedd â deuodau trwchus, gyda chyflymder gwynt o Fwy na neu'n hafal i 2m/s, a rheoli tymheredd y gyffordd o dan 85 gradd.
Thermal conductive material: Fill the gap between the diode and the heat sink with thermal conductive silicone grease (thermal conductivity>2W/m · K) i leihau ymwrthedd thermol.
Optimeiddio gosodiad: Dylai'r pellter rhwng y deuod a'r gell batri fod yn fwy na 10mm er mwyn osgoi dylanwad ymbelydredd thermol.
3. Monitro ac Amddiffyn
Online detection: Monitor the voltage and temperature at both ends of the diode through BMS, and trigger an alarm when VF deviation>10% or temperature>100 gradd.
Dyluniad diangen: Mae deuodau dwbl wedi'u cysylltu yn gyfochrog ar y llwybr critigol i wella dibynadwyedd. Er enghraifft, mae Tesla Powerwall yn mabwysiadu cynllun codi tâl gwrthdro deuod deuol.
Regular maintenance: Check diode parameters every six months and replace components with VF deviation>15% or IR>5 μ A.