Các MOSFET trong Hệ thống Quản lý Pin Xe Điện: Chức năng Cốt lõi và Thông tin Lựa chọn

Bài viết này mô tả các tình huống ứng dụng và việc lựa chọn thông số kỹ thuật của MOSFET trong các hệ thống BMS, bao gồm điều khiển sạc trước, bảo vệ pin và các yêu cầu chuyển mạch tần số cao. Bài viết phù hợp với các nhà sản xuất xe điện (EV OEM) và các nhà tích hợp module.

I. Bối cảnh: Sự phát triển của xe điện thúc đẩy đổi mới thiết bị điện áp

Với sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường xe điện (EV) toàn cầu, đặc biệt tại Trung Quốc, châu Âu và Bắc Mỹ, các hệ thống quản lý pin (BMS) đã trở thành những hệ thống con then chốt. Điều này đặt ra các tiêu chuẩn cao hơn về hiệu suất và độ tin cậy đối với các linh kiện bán dẫn công suất.

Các MOSFET (Transistor hiệu ứng trường oxit kim loại - bán dẫn) ngày càng được sử dụng trong BMS nhờ tốc độ chuyển mạch cao, điện trở RDS(on) thấp và khả năng tản nhiệt tuyệt vời—rất phù hợp cho điều khiển dòng điện, sạc trước và bảo vệ pin.

II. Các ứng dụng chính của MOSFET trong BMS

1. Điều khiển đường dẫn sạc và xả

MOSFET thường được sử dụng làm công tắc mạch chính để quản lý các đường sạc và xả. Các linh kiện kênh N, với khả năng dẫn điện mạnh, rất phù hợp cho cấu hình phía cao hoặc phía thấp.

Các mẫu được khuyến nghị như Infineon IRF1405PBF và ON Semi NVMFS5C442NL cung cấp điện trở RDS(on) thấp và độ tin cậy đạt tiêu chuẩn ô tô.

2. Bảo vệ quá áp, quá dòng và ngắn mạch

Kết hợp với các IC phát hiện, MOSFET tạo thành các mạch bảo vệ có thể ngắt nguồn ngay lập tức khi xảy ra sự cố nhằm ngăn hư hỏng pin.

Các thiết bị như TI CSD18510KCS và Vishay Si7336ADP cung cấp điện áp đánh thủng cao và khả năng tản nhiệt hiệu quả.

3. Điều khiển mạch tiền sạc

Các mạch tiền sạc điều khiển dòng điện nạp vào tụ điện lớn để tránh dòng khởi động đột ngột. MOSFET cung cấp đường chuyển mạch mượt mà và an toàn.

ST’s STP75NF75 và ROHM’s R6020ENX được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng chịu điện áp và hiệu suất chuyển mạch tốt.

III. Các thông số chính và hướng dẫn lựa chọn

Thông số kỹ thuật	Sự định nghĩa	Đề xuất
VDSS	Điện áp chịu đựng giữa cực thoát và cực nguồn	Cao hơn 1,3 lần điện áp hệ thống tối đa
Id	Dòng điện cực thoát tối đa	Đáp ứng dòng hoạt động đỉnh thực tế
RDS(on)	Điện trở khi mở	Càng thấp càng tốt, giảm tiêu thụ điện năng và sinh nhiệt
Qg	Điện tích cổng	Kích thước càng nhỏ, tốc độ chuyển mạch càng nhanh và điều khiển đơn giản hơn
Bao bì	TO-220, DFN, SOP, v.v.	Kết hợp lựa chọn bố trí không gian và tản nhiệt

IV. Nghiên cứu điển hình: Triển khai MOSFET trên nền tảng BMS xe EV 400V

Trong một dự án SUV cỡ trung của châu Âu, hệ thống BMS yêu cầu một MOSFET có khả năng chịu dòng liên tục 20A đồng thời đảm bảo độ bền điện áp, ổn định nhiệt và tuân thủ các tiêu chuẩn EMC.

Giải pháp được chọn—PSMN2R8-80BS của Nexperia—cung cấp điện trở RDS(on) thấp chỉ 5mΩ và gói D2PAK nhằm tối ưu hóa khả năng tản nhiệt và lắp ráp.

V. Dịch vụ & Cung cấp MOSFET Trọn gói của Chúng tôi

Chúng tôi nhập khẩu và phân phối MOSFET từ các thương hiệu hàng đầu sau:

● Infineon

● ON Semiconductor

● Texas Instruments (TI)

● STMicroelectronics

● ROHM

● Nexperia

Chúng tôi cung cấp:

● Linh kiện đạt tiêu chuẩn ô tô AEC-Q101

● Thanh toán đa tiền tệ