MOSFETy v systémech řízení baterií elektrických vozidel: základní funkce a poznatky pro výběr

Tento článek popisuje aplikační scénáře a výběr parametrů MOSFETů ve systémech BMS, včetně řízení předproudu, ochrany baterie a požadavků na vysokofrekvenční spínání. Je vhodný pro výrobce EV a integrační moduly.

I. Pozadí: Růst EV podněcuje inovace ve výkonových součástkách

S rychlým růstem globálního trhu s elektrickými vozidly (EV), zejména v Číně, Evropě a Severní Americe, se systémy řízení baterií (BMS) stávají kritickými subsystémy. To klade vyšší nároky na výkon a spolehlivost výkonových polovodičových součástek.

MOSFETy (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) jsou v BMS stále častěji využívány díky své vysoké spínací rychlosti, nízké hodnotě RDS(on) a vynikajícím tepelným vlastnostem – což je ideální pro řízení proudu, předproužení i ochranu baterie.

II. Klíčové aplikace MOSFETů v BMS

1. Řízení nabíjecí a vybíjecí cesty

MOSFETy jsou běžně používány jako hlavní spínače obvodu pro řízení cest nabíjení a vybíjení. N-kanálové součástky s vysokou vodivostí jsou ideální pro konfigurace s vysokou nebo nízkou stranou.

Doporučené modely, jako Infineon IRF1405PBF a ON Semi NVMFS5C442NL, nabízejí nízký RDS(on) a spolehlivost pro automobilové aplikace.

2. Ochrana proti přepětí, přetížení a zkratu

Společně s detekčními integrovanými obvody tvoří MOSFETy ochranné obvody, které okamžitě vypnou při abnormálních podmínkách, aby zabránily poškození baterie.

Součástky jako TI CSD18510KCS a Vishay Si7336ADP nabízejí vysoké průrazné napětí a účinné odvádění tepla.

3. Řízení přednabíjecího obvodu

Přednabíjecí obvody řídí proud do velkých kondenzátorů, aby se při startu zabránilo nárazovému proudu. MOSFETy poskytují plynulé a bezpečné spínací cesty.

ST’s STP75NF75 a ROHM’s R6020ENX jsou široce využívány díky své odolnosti vůči napětí a výkonu spínání.

III. Klíčové parametry a směrnice pro výběr

Parametr	Definice	Doporučení
VDSS	Napětí mezi drain a source	Vyšší než 1,3násobek maximálního napětí systému
ID	Maximální proud drain	Splňuje skutečný špičkový provozní proud
RDS(on)	Odpor v sepnutém stavu	Čím nižší, tím lépe, snižuje spotřebu energie a tvorbu tepla
Qg	Náboj brány	Čím menší velikost, tím rychlejší spínací rychlost a jednodušší řízení.
Balení	TO-220, DFN, SOP atd.	Kombinace výběru uspořádání prostoru a odvodu tepla

IV. Případová studie: Nasazení MOSFETu na platformě BMS pro 400V elektromobily

V projektu středně velkého evropského SUV vyžadoval systém BMS MOSFET schopný zvládnout trvalý proud 20 A při zajištění dostatečné odolnosti proti napětí, tepelné stability a souladu s EMC.

Zvolené řešení – Nexperia PSMN2R8-80BS – nabízelo nízký odpor RDS(on) 5 mΩ a pouzdro D2PAK pro optimalizovaný odvod tepla a montáž.

V. Náš kompletní dodavatelský servis MOSFETů z jednoho zdroje

Skladujeme a distribuujeme MOSFETY od následujících renomovaných značek:

● Infineon

● ON Semiconductor

● Texas Instruments (TI)

● STMicroelectronics

● ROHM

● Nexperia

Nabízíme:

● Součástky pro automobilový průmysl dle AEC-Q101

● Placení vícero měnami