Kuidas saavad dioodid takistada voolu tagasivoolu, kui akumoodulid on paralleelselt ühendatud?

一, Käivitusmehhanism ja voolu tagasivoolu ohud
1. Käivitustingimused
Voolu tagasivoolu olemus on energia vastupidine vool ja selle põhitingimus on, et koormuse klemmi pinge (V_load) on kõrgem kui toiteallika klemmi pinge (V_supply). Aku paralleelsüsteemis on tüüpilised stsenaariumid järgmised:

Pinge tasakaalustamatus akude vahel: kui aku pinge tõuseb SOC-i (jäänud laengu) erinevuse või ebaühtlase sisetakistuse tõttu, võib see vastupidiselt laadida teisi madala pingega akusid{0}}.
Koormuse mutatsioon: induktiivsete koormuste (nt mootorid ja induktiivpoolid) väljalülitamisel tekkiv vastupidine elektromotoorjõud võib paralleelseid teid pidi voolata tagasi akupaketti.
Mööduv toitelülitus: kahe toiteallika (nt vooluvõrk ja varuaku) vahel ümberlülitamisel võib varutoiteallika pinge tõus peamisest toiteallikast kiiremini põhjustada lühiajalist tagasivoolu.
2. Ohuanalüüs
Voolu tagasivoolu ohud on otseselt seotud süsteemi võimsustasemega:

Madalpinge ja vähese võimsusega{0}}stsenaariumid (nt olmeelektroonika): tagasivooluvool võib tungida laadimis-IC-sse, põhjustades seadme laadimise ebaõnnestumise või isegi läbipõlemise.
Kõrgepinge ja{0}}suure võimsusega stsenaariumid (nt tööstuslikud toiteallikad): tagasivoolav vool võib tekitada liigset tsirkulatsiooni akus, kiirendada aku vananemist ja isegi põhjustada termilist voolu.
Võrgupoolsed seadmed (nt fotogalvaanilised inverterid): tagasivoolav vool võib põhjustada võrgus pingekõikumisi, mõjutada teiste seadmete tööd ja isegi vallandada võrgukaitse.
2, tagasivooluvastase dioodi tehniline põhimõte ja valikupunktid
1. Ühesuunaline juhtivus: põhiliste kaitsetõkete ehitamine
Dioodi põhiomadus seisneb selle PN-siirde ühesuunalises juhtivuses, mis võimaldab voolul voolata anoodilt (A) katoodile (K) ainult vastupidise väljalülitusega. Aku paralleelsüsteemis takistavad dioodid tagasivoolu läbi järgmise mehhanismi:

Edasijuhtivus: kui aku pinge on kõrgem kui koormusklemmide pinge, juhib diood koormust toiteallikana.
Vastupidine väljalülitus: kui pinge koormuse otsas suureneb rikke või mööduva lülituse tõttu, lülitub diood automaatselt välja, blokeerides pöördvoolu tee.
2. Võtmeparameetrite valik
Vastavalt aku paralleelsüsteemi pinge-, voolu- ja efektiivsusnõuetele tuleks dioodide valikul keskenduda järgmistele parameetritele:

Positiivne pingelang (V_F): mõjutab otseselt süsteemi efektiivsust. Tavaliste dioodide V_F on umbes 0,6–0,8 V, samas kui Schottky dioodid võivad seda vähendada 0,2–0,4 V-ni. Näiteks 48 V energiasalvestussüsteemis võib Schottky dioodide (nt MBR1045CT) kasutamine vähendada juhtivuskadusid rohkem kui 60%.
Pöördtaasteaeg (Trr): kõrge{0}}sageduse ümberlülitamise stsenaariumide korral peaks Trr olema lülituskadude vältimiseks alla 10 n. Kiire taastumise dioodide (nt FR107) Trr on umbes 50 ns, samas kui Schottky dioodidel on nullilähedane tagurpiditaasteaeg.
Nimivool (I2): see peaks olema suurem kui 1,5 korda süsteemi maksimaalsest töövoolust. Näiteks 100A paralleelsüsteemis tuleks valida dioodid, mille I2 on suurem või võrdne 150A (näiteks SS34).
Ülepingevoolu kandevõime (I2FSM): see peab katma süsteemi käivitamise või tõrke ajal tekkivad siirdevoolud. Näiteks auto BMS-is on äkiliste koormuse muutustega toimetulemiseks vaja valida dioodid, mille I2 FSM on suurem või võrdne 300A.
3, tüüpilised rakendusstsenaariumid ja inseneritavad
1. Elektrisõidukite akude paralleelkaitse
Tesla 4680 akumoodulis töötavad dioodid ja MOSFET-id koos, et saavutada tagasivooluvastane ja tasakaalustatud juhtimine:

Tagasivooluvastane disain: Schottky dioodid (nagu CBRD1045-40) on ühendatud järjestikku iga akuelementide rühma väljundotsas, 40 V vastupidavuspingega, mis katab 12 V/24 V süsteemide nõuded. Kui teatud akuelementide rühma pinge tõuseb ebanormaalselt, lülitub vastav diood välja, et vältida pöördlaadimist.
Tasakaalustatud juhtimine: Passiivne tasakaalustamine saavutatakse väikeste signaaldioodide (näiteks BAS70-04) paralleelse ühendamisega tasakaalustavate takistitega. Kui teatud akuelemendi pinge on liiga kõrge, juhib tasakaalustusahela diood, moodustades ülelaadimise vältimiseks möödaviiguvoolu.
2. Mitme akupatarei paralleelühendus fotogalvaanilises energiasalvestussüsteemis
Sunac Poweri fotogalvaanilises inverteris realiseerib dioodide massiiv mitme akupaketi intelligentse ümberlülitamise:

Prioriteedi juhtimine: tagumiste{0}}to-MOS-torude ja -dioodide kasutamine, et saavutada automaatne ümberlülitus põhiakude (nt liitiumakud) ja varuakude (nt plii-happeakud) vahel. Kui põhiaku pinge on alla künnise, ühendatakse varuaku automaatselt dioodi kaudu, et vältida tagasivoolu.
EMI optimeerimine: paralleelne RC-neeldumisvõrk (nt R=10 Ω, C=100nF), summutage lüliti müra 40 dB võrra, et see vastaks standardile IEC 61000-4-5.
3. Data Center UPS System Anti Backflow
Huawei andmekeskuse UPS-is saavutab ideaalne dioodkontroller (nagu LM66100DCK) pingelanguse ja tagasivoolu vältimise:

Tööpõhimõte: Simuleerides "ideaalset dioodi" sisemise PMOS-transistori kaudu, on pingelang edasijuhtimise ajal vaid mõni millioomi ja tagurpidijuhtimise ajal lülitub see kiiresti välja (reageerimisaeg<10 μ s).
Kaitseloogika: Kui võrgutoide on välja lülitatud, tuvastab kontroller automaatselt pingelanguse ja katkestab 10 μs jooksul pöördvoolutee, et vältida aku energia tagasivoolu vooluvõrku.