¿Cómo pueden los diodos evitar el reflujo de corriente cuando los módulos de batería están conectados en paralelo?

一, El mecanismo desencadenante y los peligros del reflujo actual.
1. Condiciones de activación
La esencia del reflujo de corriente es el flujo inverso de energía, y su condición de activación principal es que el voltaje del terminal de carga (V_load) es mayor que el voltaje del terminal de fuente de alimentación (V_supply). En un sistema de batería en paralelo, los escenarios típicos incluyen:

Desequilibrio de voltaje entre paquetes de baterías: cuando un paquete de baterías experimenta un aumento de voltaje debido a diferencias en SOC (carga restante) o resistencia interna inconsistente, puede invertir la carga a otros paquetes de baterías de bajo-voltaje.
Mutación de carga: la fuerza electromotriz inversa generada cuando se apagan cargas inductivas, como motores e inductores, puede regresar al paquete de baterías a través de rutas paralelas.
Conmutación de energía transitoria: al cambiar entre fuentes de energía duales (como la red eléctrica y la batería de respaldo), si el voltaje de la fuente de energía de respaldo aumenta más rápido que el de la fuente de energía principal, puede causar un breve reflujo.
2. Análisis de peligros
Los peligros del reflujo de corriente están directamente relacionados con el nivel de potencia del sistema:

Escenarios de bajo voltaje y-consumo (como productos electrónicos de consumo): la corriente de reflujo puede penetrar el CI de carga, lo que provoca que el dispositivo no se cargue o incluso se queme.
Escenarios de alto voltaje y alta{0}}potencia (como fuentes de alimentación industriales): el reflujo de corriente puede generar una circulación excesiva dentro de la batería, acelerar el envejecimiento de la batería e incluso provocar una fuga térmica.
Equipos del lado de la red (como inversores fotovoltaicos): el reflujo de corriente puede causar fluctuaciones de voltaje en la red, afectar el funcionamiento de otros equipos e incluso activar la protección de la red.
2, principio técnico y puntos de selección del diodo antirreflujo.
1. Conductividad unidireccional: construcción de barreras protectoras básicas
La característica principal de un diodo radica en la conductividad unidireccional de su unión PN, que solo permite que la corriente fluya desde el ánodo (A) al cátodo (K), con corte inverso. En un sistema de batería en paralelo, los diodos evitan el reflujo mediante el siguiente mecanismo:

Conducción directa: cuando el voltaje del paquete de baterías es mayor que el voltaje del terminal de carga, el diodo conduce para suministrar energía a la carga.
Corte inverso: cuando el voltaje en el extremo de la carga aumenta debido a una falla o conmutación transitoria, el diodo se corta automáticamente, bloqueando la ruta de corriente inversa.
2. Selección de parámetros clave
Según los requisitos de voltaje, corriente y eficiencia del sistema de batería en paralelo, la selección de diodos debe centrarse en los siguientes parámetros:

Caída de tensión positiva (V_F): afecta directamente a la eficiencia del sistema. Los diodos ordinarios tienen un V_F de aproximadamente 0,6-0,8 V, mientras que los diodos Schottky pueden reducirlo a 0,2-0,4 V. Por ejemplo, en un sistema de almacenamiento de energía de 48 V, el uso de diodos Schottky (como el MBR1045CT) puede reducir las pérdidas de conducción en más del 60 %.
Tiempo de recuperación inversa (Trr): en escenarios de conmutación de alta-frecuencia, Trr debe ser inferior a 10 ns para evitar pérdidas de conmutación. El Trr de los diodos de recuperación rápida (como el FR107) es de aproximadamente 50 ns, mientras que los diodos Schottky tienen un tiempo de recuperación inversa casi nulo.
Corriente nominal (I2): Debe ser superior a 1,5 veces la corriente máxima de funcionamiento del sistema. Por ejemplo, en un sistema paralelo de 100 A, se deben seleccionar diodos con I2 mayor o igual a 150 A (como SS34).
Capacidad de carga de sobretensión (I2FSM): necesita cubrir altas corrientes transitorias durante el inicio o falla del sistema. Por ejemplo, en el BMS de un automóvil, es necesario seleccionar diodos con I2 FSM mayor o igual a 300 A para hacer frente a cambios repentinos de carga.
3, escenarios de aplicación típicos y prácticas de ingeniería.
1. Protección paralela de paquetes de baterías de vehículos eléctricos
En el módulo de batería Tesla 4680, los diodos y los MOSFET trabajan juntos para lograr un control antirreflujo y equilibrado:

Diseño antirreflujo: los diodos Schottky (como CBRD1045-40) están conectados en serie en el extremo de salida de cada grupo de celdas de batería, con un voltaje soportado de 40 V que cubre los requisitos de los sistemas de 12 V/24 V. Cuando el voltaje de un determinado grupo de celdas de batería aumenta de manera anormal, el diodo correspondiente se apagará para evitar la carga inversa.
Control equilibrado: el equilibrio pasivo se logra conectando pequeños diodos de señal (como BAS70-04) en paralelo con resistencias de equilibrio. Cuando el voltaje de una determinada celda de batería es demasiado alto, el diodo del circuito de equilibrio conduce, formando una corriente de derivación para evitar la sobrecarga.
2. Conexión en paralelo de varios paquetes de baterías en un sistema de almacenamiento de energía fotovoltaica
En el inversor fotovoltaico de Sunac Power, el conjunto de diodos realiza una conmutación inteligente de múltiples paquetes de baterías:

Control de prioridad: uso de diodos y tubos MOS-con-posteriores para lograr el cambio automático entre paquetes de baterías principales (como baterías de litio) y paquetes de baterías de respaldo (como baterías de plomo-ácido). Cuando el voltaje del paquete de batería principal está por debajo del umbral, el paquete de batería de respaldo se conecta automáticamente a través de un diodo para evitar el reflujo.
Optimización EMI: red de absorción RC paralela (como R=10 Ω, C=100nF), suprime el ruido del interruptor en 40 dB para cumplir con el estándar IEC 61000-4-5.
3. Sistema UPS para centro de datos antirreflujo
En el UPS del centro de datos de Huawei, el controlador de diodo ideal (como el LM66100DCK) logra una caída de voltaje cero y prevención de reflujo:

Principio de funcionamiento: al simular un "diodo ideal" a través de un transistor PMOS interno, la caída de voltaje durante la conducción directa es de solo unos pocos miliohmios y se apaga rápidamente durante la conducción inversa (tiempo de respuesta<10 μ s).
Lógica de protección: cuando se corta la alimentación principal, el controlador detecta automáticamente una caída de voltaje y corta la ruta de corriente inversa dentro de 10 μs para evitar que la energía de la batería regrese al extremo de la red eléctrica.