ڈایڈس بی ایم ایس میں بیٹریوں کے ریورس خارج ہونے سے کیسے روکتے ہیں؟

一 ، ریورس ڈسچارج کے خطرات اور تحفظ کی ضروریات
بیٹری کے ریورس ڈسچارج سے مراد اس رجحان سے مراد ہے جہاں بیٹری کے مثبت اور منفی کھمبے بوجھ یا طاقت کے منبع کے ساتھ قطعیت میں الٹ جاتے ہیں ، جس کی وجہ سے موجودہ سمت میں بہاؤ بہہ جاتا ہے۔ لتیم بیٹری ایپلی کیشنز میں ، ریورس ڈسچارج مندرجہ ذیل سنگین نتائج کا سبب بن سکتا ہے:

بیٹری کے ڈھانچے کو پہنچنے والے نقصان: منفی الیکٹروڈ پر لتیم آئنوں کی ضرورت سے زیادہ جمع لیتھیم ڈینڈرائٹس ، جداکار کو چھیدنے اور ایک مختصر سرکٹ کی وجہ سے۔
تھرمل بھاگنے کا خطرہ: ریورس کرنٹ جوول گرمی پیدا کرتا ہے ، الیکٹرولائٹ سڑن کو تیز کرتا ہے ، اور آگ یا دھماکے کا سبب بن سکتا ہے۔
سسٹم کی سطح کی خرابی: ریورس وولٹیج صحت سے متعلق اجزاء کو نقصان پہنچا سکتی ہے جیسے BMS مین کنٹرول چپ اور AFE (ینالاگ فرنٹ - اختتام)۔
جی بی/ٹی 38661-2020 کے معیار کی ضروریات کے مطابق ، بی ایم ایس کو -14V ریورس وولٹیج کے تحت فعال سالمیت کو برقرار رکھنے اور آئی ایس او 7637 پلس ٹیسٹ میں -220V عارضی اثر کا مقابلہ کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ سخت ضرورت انجینئروں کو قابل اعتماد ریورس پروٹیکشن اسکیموں کو اپنانے پر مجبور کرتی ہے۔

2 ، ڈایڈڈ اینٹی ریورس ڈسچارج کا تکنیکی اصول
1. بنیادی غیر فعال چالکتا کا طریقہ کار
ایک ڈایڈڈ کی بنیادی خصوصیت یہ ہے کہ مخالف سمت میں مسدود کرتے ہوئے موجودہ انوڈ (اے) سے کیتھوڈ (کے) میں بہاؤ کی اجازت دی جائے۔ بی ایم ایس پاور ان پٹ ٹرمینل کے ساتھ سیریز میں ڈایڈڈ کو مربوط کرنے کے بعد ، جب پاور پولریٹی درست ہے تو ، ڈایڈڈ فارورڈ انعقاد کی حالت میں ہے ، جس سے موجودہ کو گزرنے کی اجازت ملتی ہے۔ جب بجلی کی فراہمی الٹ ہوجاتی ہے تو ، ڈایڈڈ ریورس میں کاٹ دیتا ہے ، موجودہ راستے کو براہ راست مسدود کرتا ہے۔

عام درخواست کے معاملات:
بی ایم ایس کنٹرول بورڈ آف ٹیسلا ماڈل 3 نے سکاٹکی ڈایڈڈ (ایس ایم اے پیکیج ، ریورس کا مقابلہ وولٹیج 40V کا مقابلہ کریں) کو اینٹی ریورس کنکشن مین ڈیوائس کے طور پر اپنایا ہے۔ یہ اسکیم اسکاٹکی ڈایڈس کی کم فارورڈ وولٹیج ڈراپ خصوصیت کو تقریبا 0.3V پر استعمال کرتی ہے ، جس کے نتیجے میں 100A موجودہ میں صرف 30W نقصان ہوتا ہے ، جو عام ڈایڈڈ اسکیموں سے 40 ٪ زیادہ توانائی - موثر ہے۔

2. عارضی وولٹیج دبانے کا باہمی تعاون سے تحفظ (ٹی وی)
سادہ ڈایڈڈ اسکیم میں دو خرابیاں ہیں:

ریورس کا مقابلہ وولٹیج لمیٹڈ (عام طور پر عام ڈایڈس<200V)
عارضی اونچی - وولٹیج دالوں سے نمٹنے کے قابل نہیں
لہذا ، صنعت عام طور پر "ٹی وی ایس+ڈایڈڈ" کے ایک جامع تحفظ فن تعمیر کو اپناتی ہے:

ٹی وی ایس ڈایڈڈ: جوابی وقت کے ساتھ ، پاور ان پٹ ٹرمینل سے متوازی منسلک<1ps, can clamp transient high voltage to a safe range in nanoseconds (such as SMCJ series can clamp 1000V pulse to 53.9V);
اینٹی ریورس ڈایڈڈ: ٹی وی کے عقبی سرے سے منسلک سیریز ، جو مسلسل ریورس کٹ آف فنکشن کے لئے ذمہ دار ہے۔
ایک مخصوص توانائی اسٹوریج سسٹم کے لئے بی ایم ایس ڈیزائن کی مثال:
48V سسٹم میں ، DO-218AB میں پیک 6600W ٹی وی (کلیمپ وولٹیج 35.5V) کو 400V وولٹیج مزاحم ڈایڈڈ کے ساتھ ملایا گیا ہے۔ اس اسکیم نے ISO7637 پلس 5 اے ٹیسٹ (جب 12V سسٹم کو اتارا جاتا ہے تو 35V کا عارضی ہائی وولٹیج تیار کرنا) کو پاس کیا ہے ، جبکہ -100V کے مسلسل ریورس وولٹیج کی ضرورت کو پورا کرتے ہوئے۔

3 ، آلہ کے انتخاب کے لئے کلیدی تکنیکی پیرامیٹرز
1. ریورس وولٹیج مزاحمت (VRRM)
ضرور ملنا چاہئے:

VRRM سے زیادہ یا اس کے برابر 1.2 × vsystem_max
مثال کے طور پر ، 60 وی بیٹری سسٹم میں ، 72V سے زیادہ یا اس کے برابر VRRM والے ڈایڈس کو منتخب کیا جانا چاہئے۔ آٹوموٹو گریڈ ایپلی کیشنز کو بھی ISO16750 معیار میں -14V مسلسل ریورس وولٹیج کی ضرورت پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔

2. فارورڈ کنڈکشن وولٹیج ڈراپ (VF)
اعلی موجودہ منظرناموں میں ، VF نظام کی کارکردگی کو براہ راست متاثر کرتا ہے:

عام سلیکن ڈایڈڈ: 0.7-1.1V (نقصان 100a پر 70-110W تک پہنچ جاتا ہے)
سکاٹکی ڈایڈڈ: 0.2-0.5V (نقصان میں 60 ٪ کی کمی واقع ہوئی ہے)
ہم آہنگی کی اصلاح MOS اسکیم:<0.1V (but requires complex driving circuit)
صنعت کا ڈیٹا:
200A کے خارج ہونے والے مادہ پر ، اسکاٹکی ڈایڈس کا استعمال عام ڈایڈس کے مقابلے میں 100W گرمی کے نقصان کو کم کرسکتا ہے ، جس کے نتیجے میں بی ایم ایس گرمی کی کھپت کے ڈیزائن کے اخراجات میں 30 فیصد کمی واقع ہوتی ہے۔
4 ، صنعت کے رجحانات اور تکنیکی ارتقاء
1. MOS ٹیوب کے متبادل حل کے بارے میں تنازعہ
اگرچہ پی ایم او ایس اینٹی ریورس کنکشن اسکیم میں صفر وولٹیج ڈراپ (آن مزاحمتی آر ڈی ایس (آن) 0.5m ω سے کم ہوسکتا ہے) کا فائدہ ہے ، لیکن اس میں تین بڑی کوتاہیاں ہیں۔

ریورس کا مقابلہ وولٹیج لمیٹڈ (عام طور پر آٹوموٹو گریڈ پی ایم او ایس<100V)
زیادہ لاگت (ایک ہی تصریح کے ڈایڈس سے 3-5 گنا زیادہ)
منقطع ہونے کے وقت وولٹیج ڈراپ میں تاخیر ہوتی ہے
پیمائش کا اصل ڈیٹا:
بی ایم ایس ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے کہ جب بجلی کی فراہمی اچانک منقطع ہوجاتی ہے تو ، پی ایم او ایس اسکیم بیک اینڈ کیپسیٹر وولٹیج کو 10V/ایم ایس کی شرح سے گرنے کا سبب بنتی ہے ، جو کم وولٹیج کے تحفظ کی غلط استعمال کو متحرک کرسکتی ہے۔ ڈایڈڈ اسکیم فوری طور پر سرکٹ کاٹ سکتی ہے۔

2. نئے آلات کی فیوژن درخواست
صنعت مندرجہ ذیل جدید حلوں کی تلاش کر رہی ہے:

SIC Schottky Diode: وولٹیج کا مقابلہ 650V تک بڑھ گیا ، VF کم ہوکر 0.8V ہو گیا ، جو اعلی -} وولٹیج فاسٹ چارجنگ منظرناموں کے لئے موزوں ہے۔
انٹیلیجنٹ ڈایڈڈ ماڈیول: ریورس پروٹیکشن کو مربوط کرتا ہے ، درجہ حرارت کی کھوج سے زیادہ ، اور اسٹیٹس رپورٹنگ کے افعال ، بی ایم ایس ڈیزائن کو آسان بنانا۔
ایم ای ایم ایس سوئچ ٹکنالوجی: لاس لیس ریورس بلاکنگ کو حاصل کرنے کے لئے مائکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹم کا استعمال ، لیکن فی الحال لاگت بہت زیادہ ہے۔
3. معیارات اور ضوابط کے فروغ دینے والے کردار
آئی ایس او 26262 فنکشنل سیفٹی: ASIL - B سطح کی بے کار ڈیزائن کے لئے اینٹی ریورس سرکٹس کی ضرورت ہے۔
جی بی/ٹی 38031-2021: واضح طور پر اس کی ضرورت ہے کہ بی ایم ایس کو ریورس میں منسلک ہونے پر 1 سیکنڈ کے اندر سرکٹ کاٹ دیا جائے۔
UL 2580: یہ طے کیا گیا ہے کہ بیٹری پیک میں دو طرفہ موجودہ بلاک کرنے کی صلاحیت ہونی چاہئے۔
5 ، عام اطلاق کا منظر نامہ تجزیہ
نئی توانائی کی گاڑیاں کے لئے 1. بی ایم ایس
BYD بلیڈ بیٹری BMS نے "TVS+Schottky Diode+سیلف ریکوری فیوز" کا تین - سطح کا تحفظ اپنایا:

سطح 1: 1500W TVS کلیمپ عارضی ہائی وولٹیج
دوسرا مرحلہ: 40V اسکاٹکی ڈایڈڈ ریورس کٹ آف
سطح 3: پی پی ٹی سی نے خود بحالی کے تحفظ سے زیادہ تحفظ کا اطلاق کیا
اس اسکیم نے آئی ایس او 7637 کے مطابق نبض کے تمام ٹیسٹ پاس کردیئے ہیں ، جس میں الٹ پروٹیکشن رسپانس ٹائم 50 این ایس سے بھی کم ہے۔

2. انرجی اسٹوریج سسٹم بی ایم ایس
کیٹ ایل کا 48V انرجی اسٹوریج بی ایم ایس جدید طور پر "بیک - سے - واپس MOS+ڈایڈڈ" ہائبرڈ حل کو اپناتا ہے:

چارجنگ راہ: پی ایم او ایس نے صفر وولٹیج ڈراپ کنڈکشن حاصل کیا
خارج ہونے والا راستہ: ڈایڈڈ ریورس تنہائی فراہم کرتا ہے
لاگت کی اصلاح: ڈسچارج ایم او ایس کی جگہ ڈایڈس کی جگہ لی جاتی ہے ، جس سے نظام کے اخراجات میں 18 فیصد کمی واقع ہوتی ہے
6 ، تکنیکی چیلنجز اور ترقیاتی سمت
موجودہ صنعت کو دو بنیادی تضادات کا سامنا ہے:

توازن کی کارکردگی اور حفاظت: کم VF ڈیوائسز (جیسے GAN ڈایڈس) کے زیادہ اخراجات ہوتے ہیں۔
High voltage trend: The 800V platform requires protective devices to withstand voltage>1000V ، جبکہ موجودہ ٹی وی کی زیادہ سے زیادہ کلیمپنگ وولٹیج صرف 660V ہے۔
مستقبل کی تکنیکی ترقی پر توجہ دی جائے گی:

وسیع پیمانے پر بینڈ گیپ میٹریلز (SIC/GAN) کی بڑے پیمانے پر اطلاق ؛
ڈیجیٹل پروٹیکشن ٹکنالوجی (جیسے AI پر مبنی غلطی کی پیش گوئی) ؛
معیاری ماڈیول ڈیزائن (جیسے حفاظتی آئی پی کور جو آٹوسار کی وضاحتوں کی تعمیل کرتے ہیں)۔