X'inhu l-effett ta 'protezzjoni termali tad-dijodi fil-provvisti tal-enerġija tal-ħażna tal-enerġija tal-karozzi?

一, Kawża ewlenija ta 'runaway termali: ambjent termali kumpless tal-provvista tal-enerġija tal-ħażna tal-enerġija abbord
Sorsi ta’ enerġija għall-ħażna tal-enerġija immuntati fuq vettura (bħal pakketti ta’ batteriji tal-enerġija u moduli supercapacitor) jiffaċċjaw sfidi termali multipli waqt it-tħaddim:

Rekwiżit ta 'densità ta' qawwa għolja: Fil-mod ta 'ċċarġjar mgħaġġel, il-pakkett tal-batterija jeħtieġ li jlesti 80% riforniment ta' ċarġ fi żmien 15-il minuta, b'densità ta 'enerġija istantanja sa 500kW/m ³, li tirriżulta f'żieda fit-temperatura lokali li taqbeż l-10 gradi /min.
Varjazzjonijiet fit-temperatura ambjentali: Il-firxa tat-temperatura operattiva tal-vetturi hija -40 grad sa 85 grad, u differenzi estremi fit-temperatura jaggravaw l-istress termali fuq il-komponenti.
Superpożizzjoni ta 'ħsara elettrika: Short circuit, overcharge, reverse current u ħsarat oħra jistgħu jikkawżaw hotspots lokali, u t-temperatura tista' tkisser il-punt tat-tidwib tal-materjal fi żmien millisekondi.
Meta tieħu l-modulu tal-batterija Tesla Model 3 bħala eżempju, tadotta skema ta 'konnessjoni ta' serje ta 'ċelluli 21700, b'densità ta' enerġija tal-grupp ta 'modalità waħda - ta' 250Wh/kg. F'kundizzjonijiet ta 'tħaddim estremi, jekk il-ġestjoni termali tfalli, it-temperatura tal-wiċċ taċ-ċellula tal-batterija tista' titla 'minn 25 grad sa 300 grad fi żmien 30 sekonda, u tiskatta reazzjoni katina ta' runaway termali. F'dan il-punt, il-prestazzjoni tad-dijodu bħala l-ewwel barriera ta 'protezzjoni termali tiddetermina direttament jekk is-sistema tistax tikseb iżolament attiv fl-istadji bikrija ta' runaway termali.

2, Mekkaniżmu ta 'protezzjoni termali tad-dijodi: innovazzjoni minn materjali għal strutturi
1. Il-waqgħa baxxa tal-vultaġġ 'il quddiem (VF) tnaqqas it-telf tas-sħana
Il-waqgħa tal-vultaġġ 'il quddiem tad-dijodi tradizzjonali bbażati fuq is-silikon hija 0.6-0.7V, li tirriżulta f'telf ta' sħana ta '12-14W f'kurrent ta' 20A. Id-dijodu Schottky jadotta struttura ta 'junction semikondutturi tal-metall, u l-VF jista' jkun baxx daqs 0.2-0.4V ™ Per eżempju, dajowds Schottky iżommu VF ta '0.3V f'temperatura għolja ta' 150 grad, li hija 57% inqas minn apparati bbażati fuq is-silikon u jnaqqas it-telf tas-sħana bi 68%. Wara li uża diodes Schottky fil-konvertitur DC/DC ta 'BYD e6, l-effiċjenza tal-konverżjoni żdiedet minn 92% għal 95%, u ż-żieda fit-temperatura tas-sistema naqset bi 8 gradi.

2. Il-ħin ta 'rkupru mgħaġġel b'lura (Trr) jrażżan it-telf tal-iswiċċ
Fil-provvisti tal-enerġija tal-iswiċċjar ta'-frekwenza għolja (bħal ċarġers tal-karozzi OBC), id-dijodi jeħtieġ li jaqilbu malajr bejn l-istati tal-konduzzjoni u tal-qtugħ. Dajowds tradizzjonali ta' rkupru mgħaġġel għandhom Trr ta' 50-100ns, filwaqt li materjali semikondutturi tat-tielet-ġenerazzjoni bħal SiC u GaN jistgħu jqassru Trr għal 10ns. Id-dijodu GaN HEMT ta' Cree inaqqas it-telf ta' rkupru b'lura b'90% meta mqabbel ma' apparat ibbażat fuq is-silikon-bi frekwenza ta' swiċċjar ta' 1MHz, li jirriżulta f'effiċjenza tas-sistema OBC li taqbeż it-98%. Fil-pjattaforma ta 'vultaġġ għoli 800V ta' NIO ET7, l-użu ta 'dijodi GaN inaqqas il-volum tal-modulu tal-iċċarġjar b'40% u d-densità termali b'35%.

3. Soppressjoni ta 'Vultaġġ Transitorju (TVS) timblokka l-propagazzjoni ta' runaway termali
Id-dijodu TVS jikklampja l-vultaġġ żejjed għal firxa sigura b'veloċità ta 'rispons millisekondi, u jipprevjeni liċ-ċellula tal-batterija milli tissaħħan iżżejjed u titlef il-kontroll minħabba ċċarġjar żejjed. Id-dijodu SMBJ15CA TVS minn Dongwo Electronics huwa applikat fis-sistema tal-ħażna tal-enerġija Tesla Powerwall, b'Pppm=600W u Vc=18V. Jista 'jrażżan vultaġġ ta' żieda ta '24V għal 18V fi żmien 10 μ s, u jnaqqas iż-żieda fit-temperatura tal-wiċċ tal-modulu tal-batterija bi 42%. Fit-test runaway termali UL9540A, din is-soluzzjoni kisbet aktar minn 10 darbiet il-ħin ta 'rispons għas-sistema ta' protezzjoni min-nar.

3, Protezzjoni termali fil-livell tas-sistema: disinn kollaborattiv ta 'dijodi u komponenti oħra
1. Protezzjoni komposta b'MOSFET
L-iskema tradizzjonali ta' kontra r-rivers P-MOS għandha problemi bħal reżistenza għolja u inkapaċità li timblokka l-kurrent invers. Il-kontrollur tad-dijodu ideali LM74700-Q1 ta 'TI jikseb 0.01 Ω fuq ir-reżistenza u l-veloċità tat-tidwir b'lura ta' livell ta 'nanosecond billi jintegra N-MOS u ċirkwit ta' kontroll. Fis-sistema ta 'vultaġġ baxx 48V ta' Ideal Car L9, din is-soluzzjoni tnaqqas it-telf ta 'konnessjoni kontra r-rivers minn 8W għal 0.2W, u t-temperatura tas-sistema tiżdied minn 15-il grad għal 2 gradi, u ssolvi kompletament ir-riskju ta' ħsara termali waqt startjar kiesaħ.

2. Kontroll ta 'ċirku magħluq b'sensor tat-temperatura
Il-modulu tal-batterija CTP3.0 ta 'CATL jadotta disinn ta' ċirku magħluq-ta '"sensor tat-temperatura dajowd + NTC". Meta t-temperatura taċ-ċellula tal-batterija taqbeż il-55 grad, is-sistema awtomatikament taqta 's-sinjal tal-kontroll tad-dijodu u ġġiegħlu fil-mod ta' dissipazzjoni tas-sħana; Jekk it-temperatura tkompli titla 'għal 70 grad, il-mekkaniżmu tat-tidwib tad-dijodu TVS jiġi attivat biex jinkiseb iżolament fiżiku. Fl-ittestjar attwali ta 'GAC AiON LX, din l-iskema naqqset il-veloċità tal-propagazzjoni ta' runaway termali minn 0.5m/s għal 0.02m/s.

3. Ottimizzazzjoni ta 'akkoppjar elettriku termali b'sistema ta' tkessiħ likwidu
Is-sistema tal-ħażna tal-enerġija BYD Cube tuża teknoloġija ta 'tkessiħ likwidu biex tistabbilizza t-temperatura operattiva tad-dijodu taħt il-45 grad, tnaqqas il-kurrent ta' tnixxija inversa bi 78% meta mqabbel mas-soluzzjoni mkessħa bl-arja-. Fl-istess ħin, is-sistema taġġusta b'mod dinamiku r-rata tal-fluss tal-likwidu li jkessaħ ibbażata fuq il-kurva tad-dijodu VF Tj. Fis-sistema ta 'ħażna ta' enerġija Huawei Digital Energy PowerStack, dan id-disinn jestendi l-ħajja tad-dijodu minn 10 snin għal 15-il sena u jnaqqas il-probabbiltà ta 'falliment termali għal 0.01% fis-sena.