ডায়োডগুলি কীভাবে ব্যাটারি সিস্টেমে শক্তি বিভাজনে সহায়তা করে?

一, ডায়োড দ্বারা অর্জিত শক্তি বিভাজনের মূল নীতি
1. শান্ট ফাউন্ডেশনের একমুখী পরিবাহিতা নির্মাণ
একটি ডায়োডের মূল বৈশিষ্ট্য হল বিপরীত দিকে ব্লক করার সময় অ্যানোড (A) থেকে ক্যাথোডে (K) কারেন্ট প্রবাহিত হতে দেওয়া। এই বৈশিষ্ট্যটি এটিকে শক্তি বিভাজন সার্কিটের জন্য একটি আদর্শ উপাদান করে তোলে:

ফরোয়ার্ড সঞ্চালন: যখন ব্যাটারি প্যাক লোডের জন্য শক্তি সরবরাহ করতে হয়, তখন ডায়োড একটি কম প্রতিরোধের অবস্থায় থাকে, যা কারেন্টকে অতিক্রম করতে দেয়;
বিপরীত কাটঅফ: যখন লোড ভোল্টেজ ব্যাটারি প্যাক ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয় বা বিপরীত কারেন্টের ঝুঁকি থাকে, তখন ডায়োড শক্তি ব্যাকফ্লো প্রতিরোধ করতে স্বয়ংক্রিয়ভাবে কারেন্টকে ব্লক করে।
সাধারণ ক্ষেত্রে: একটি মহাকাশযানের সোলার সেল অ্যারেতে, প্রতিটি সাব অ্যারে (ব্যাটারি প্যাক ইউনিট) একটি বিচ্ছিন্ন ডায়োডের মাধ্যমে বাসের সাথে সংযুক্ত থাকে। স্থানীয় ছায়া সময়কালে, যখন ব্যাটারি প্যাকটি ডিসচার্জ করা হয়, তখন বিচ্ছিন্ন ডায়োডটি বিপরীতভাবে বন্ধ করা হয় যাতে সৌর সেল সার্কিটকে ব্যাটারি প্যাকের ডিসচার্জ লোড হতে বাধা দেয়, এটি নিশ্চিত করে যে শক্তি কেবল ব্যাটারি থেকে লোডে প্রবাহিত হয়।

2. চাপ ড্রপ বৈশিষ্ট্য এবং ডাইভারশন দক্ষতা অপ্টিমাইজেশান
একটি ডায়োডের ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ (ভিএফ) সরাসরি শক্তি বিভাজন দক্ষতাকে প্রভাবিত করে:

সাধারণ সিলিকন ডায়োড: VF প্রায় 0.6-0.7V, উচ্চ স্রোতে উল্লেখযোগ্য শক্তি খরচ সহ;
Schottky ডায়োড: VF যত কম 0.2-0.4V, অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় সহ (<10ns), suitable for high-frequency switching scenarios;
সিঙ্ক্রোনাস সংশোধন প্রযুক্তি: ডায়োডের পরিবর্তে MOSFET ব্যবহার করে পরিবাহী ভোল্টেজ ড্রপ 0.01V এর নিচে কমাতে পারে, কিন্তু জটিল ড্রাইভিং সার্কিট প্রয়োজন।
দক্ষতার তুলনা: 200A-এর বর্তমান সময়ে, Schottky ডায়োড (VF=0.4V) এর পরিবাহী ক্ষতি 80W, যখন সাধারণ সিলিকন ডায়োডের (VF=0.7V) ক্ষতি 140W-এ পৌঁছে, দক্ষতার একটি উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে।

2, শক্তি বিভাজনে ডায়োডের সাধারণ প্রয়োগের পরিস্থিতি
1. ব্যাটারি প্যাকের সুষম ডাইভারশন: ওভারচার্জিং/ওভারডিসচার্জিং প্রতিরোধ করুন
একটি সিরিজ ব্যাটারি প্যাকে, পৃথক কোষের অসামঞ্জস্যপূর্ণ ক্ষমতা অতিরিক্ত চার্জিং বা অতিরিক্ত ডিসচার্জিং ঝুঁকির কারণ হতে পারে। শান্ট প্রতিরোধক বা সুইচিং টিউবগুলির মাধ্যমে ডায়োডগুলির প্যাসিভ ভারসাম্য অর্জন করা হয়:

ডাইভার্টিং রেজিস্ট্যান্স পদ্ধতি: প্রতিটি পৃথক ব্যাটারিতে, একটি প্রতিরোধক এবং ডায়োড সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে। যখন ব্যাটারির ভোল্টেজ সেট মান ছাড়িয়ে যায়, ডায়োড রোধের মাধ্যমে চার্জিং কারেন্ট সঞ্চালন করে এবং ভাগ করে। এই পদ্ধতির কম খরচ আছে, কিন্তু কম দক্ষতা (প্রায় 10% -15% ক্ষতি);
ডাইভারশন সুইচ পদ্ধতি: প্রতিরোধকের পরিবর্তে MOSFET ব্যবহার করে, ডায়োডের মাধ্যমে ভোল্টেজ সনাক্ত করা এবং সুনির্দিষ্ট ডাইভারশন অর্জন করতে সুইচ অন/অফ নিয়ন্ত্রণ করা। উদাহরণস্বরূপ, টেসলা মডেল 3-এর BMS ± 5mV-এর মধ্যে পৃথক ভোল্টেজ ব্যালেন্সিং ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ করতে এই স্কিমটি গ্রহণ করে।
2. একাধিক পাওয়ার সাপ্লাই সিস্টেমের বুদ্ধিমান স্যুইচিং: পাওয়ার সাপ্লাই ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করা
একটি দ্বৈত ব্যাটারি পাওয়ার সাপ্লাই সিস্টেমে (যেমন একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির স্টার্টিং ব্যাটারি এবং পাওয়ার ব্যাটারি), ডায়োডগুলি স্বয়ংক্রিয় সুইচিং অর্জন করে:

রিলে + ডায়োড স্কিম: যখন প্রধান ব্যাটারির ভোল্টেজ থ্রেশহোল্ডে নেমে যায়, তখন রিলে সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় এবং ব্যাকআপ ব্যাটারি ডায়োডের মাধ্যমে লোডে শক্তি সরবরাহ করে। এই স্কিমের স্যুইচিং সময় 1ms এর কম, কিন্তু রিলে এর আয়ুষ্কাল সীমিত;
সম্পূর্ণ ডায়োড স্কিম: প্রাকৃতিক সুইচিং ডায়োড ভোল্টেজ ড্রপের পার্থক্যের মাধ্যমে অর্জন করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা ব্যাটারির দুটি সেট ব্যবহার করে (0.3V এর ভোল্টেজের পার্থক্য সহ)। উচ্চ-ভোল্টেজের ব্যাটারি প্রথমে একটি ডায়োড দ্বারা চালিত হয়, এবং যখন এর ভোল্টেজ কমে যায়, কম-ভোল্টেজের ব্যাটারি স্বয়ংক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করে।
3. ফটোভোলটাইক সিস্টেমের জন্য থার্মাল স্পট সুরক্ষা: স্থানীয় অতিরিক্ত গরম এড়ানো
ফটোভোলটাইক সেল অ্যারেতে, ছায়া বা পৃথক ব্যর্থতা হট স্পট প্রভাব সৃষ্টি করতে পারে। ডায়োড নিম্নলিখিত পদ্ধতির মাধ্যমে সিস্টেমকে রক্ষা করে:

বাইপাস ডায়োড: প্রতিটি ব্যাটারির সাথে বিপরীত সমান্তরালে, ব্যাটারি ব্লক হলে ডায়োড সঞ্চালন করে, কারেন্টের জন্য একটি বাইপাস চ্যানেল প্রদান করে এবং স্থানীয় অতিরিক্ত গরম হওয়া প্রতিরোধ করে। উদাহরণস্বরূপ, মহাকাশযানের তিনটি জংশন গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সোলার সেল অ্যারে এই নকশাটি গ্রহণ করে, হট স্পট তাপমাত্রা 200 ডিগ্রি থেকে 60 ডিগ্রির নিচে হ্রাস করে;
ব্লকিং ডায়োড: ত্রুটিপূর্ণ শাখাটিকে অন্য ব্যাটারি থেকে শক্তি গ্রহণ করা থেকে বিরত রাখতে ব্যাটারি শাখায় সিরিজে সংযুক্ত। একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক পাওয়ার স্টেশনের পরিসংখ্যান অনুসারে, ব্লকিং ডায়োডগুলির ব্যবহার সিস্টেমের বার্ষিক ব্যর্থতার হার 40% হ্রাস করেছে।
3, প্রযুক্তিগত বিবর্তন দিক: প্যাসিভ ডাইভারসন থেকে সক্রিয় বুদ্ধিমত্তা
1. প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ উপাদান ডাইভারশন দক্ষতা উন্নত করে
SiC (সিলিকন কার্বাইড) এবং GaN (গ্যালিয়াম নাইট্রাইড) ডায়োডগুলির নিম্নলিখিত সুবিধা রয়েছে:

ভোল্টেজ সহনশীলতা বৃদ্ধি: SiC Schottky ডায়োড 1700V পর্যন্ত সহ্য করতে পারে, উচ্চ-ভোল্টেজ শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার জন্য উপযুক্ত;
উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়া: GaN ডায়োড স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি মেগাহার্টজ স্তরে পৌঁছায়, যা ফিল্টারিং উপাদানগুলির আকার হ্রাস করতে পারে;
নিম্ন তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্য: -40 ডিগ্রিতে, SiC ডায়োডগুলির ভিএফ ওঠানামা 5% এর কম, যা তাদের মেরু বা মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
কেস: BYD ব্লেড ব্যাটারি BMS SiC Schottky ডায়োড গ্রহণ করে, যা রিভার্স রিকভারি লস 80% কমায় এবং সিস্টেমের দক্ষতা 2.3% উন্নত করে।

2. ইন্টিগ্রেটেড মডিউল সিস্টেম ডিজাইনকে সহজ করে তোলে
সেন্সর এবং ড্রাইভার সার্কিটগুলির সাথে ডায়োডগুলির সংহতকরণ একটি প্রবণতা হয়ে উঠেছে:

ইন্টেলিজেন্ট ডায়োড মডিউল: ভোল্টেজ সনাক্তকরণ, তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ এবং স্ট্যাটাস রিপোর্টিং ফাংশনগুলিকে একীভূত করে, যেমন ইনফিননের স্মার্ট ডায়োড সিরিজ, যা রিয়েল টাইমে শান্ট কারেন্ট নিরীক্ষণ করতে পারে এবং BMS-কে প্রতিক্রিয়া প্রদান করতে পারে;
পাওয়ার ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (PIC): PCB এরিয়া কমাতে ডায়োড, MOSFET এবং কন্ট্রোলারকে একক চিপে একত্রিত করা। PIC স্কিম গ্রহণ করার পর, একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির DC/DC রূপান্তরকারী তার ভলিউম 60% এবং খরচ 35% কমিয়েছে।
3. ডিজিটাল নিয়ন্ত্রণ সুনির্দিষ্ট ডাইভারশন অর্জন করে
একটি ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর (ডিএসপি) বা মাইক্রোকন্ট্রোলার (এমসিইউ) একত্রিত করে, একটি ডায়োড শান্ট সিস্টেম অর্জন করতে পারে:

গতিশীল ভারসাম্য: ব্যাটারির আয়ু বাড়ানোর জন্য ব্যাটারি এসওসি (বাকি চার্জ) এর উপর ভিত্তি করে বাস্তব- সময়ে শান্ট থ্রেশহোল্ড সামঞ্জস্য করুন;
ভবিষ্যদ্বাণীমূলক রক্ষণাবেক্ষণ: ডায়োড ভোল্টেজ ড্রপের পরিবর্তনগুলি বিশ্লেষণ করে, দুর্বল যোগাযোগ বা বার্ধক্যজনিত সমস্যাগুলি আগে থেকেই সনাক্ত করুন;
মাল্টি মোড স্যুইচিং: চার্জিং, ডিসচার্জিং এবং স্ট্যান্ডবাই এর মতো বিভিন্ন কাজের অবস্থার অধীনে স্বয়ংক্রিয়ভাবে ডাইভারশন কৌশলটি অপ্টিমাইজ করুন।
শিল্প তথ্য: ডিজিটাল ডাইভারশন কন্ট্রোল গ্রহণ করার পরে, একটি নির্দিষ্ট শক্তি স্টোরেজ সিস্টেমের ব্যাটারি চক্রের জীবন 3000 গুণ থেকে 5000 গুণ বৃদ্ধি করা হয়েছে এবং বার্ষিক অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ 25% হ্রাস করা হয়েছে।