新能源汽車 BMS 學習筆記篇——如何選擇繼電器 & MOS 管作為開關

序：繼電器和 MOSFET（俗稱 MOS 管）都可以用作 BMS（Battery Management System，電池管理系統） 中控制電池充放電的開關，但它們在原理、結構和特性上存在一些區別，以下總結它們之間主要區別及適用場景

 
一、繼電器 & MOS 管的組成結構及工作原理

1、繼電器：由線圈、觸點和機械部件組成。當 Control Switch 閉合時，觸發繼電器的電磁線圈產生磁場，使其吸引或釋放觸點（Relay Contacts）,從而實現開關操作（使 電源 Power Source 與 負載 Load 導通）

 圖片來源：電子發燒友網站 https://www.elecfans.com

 

2、MOS 管：

由以下三部分組成

G：gate 柵極；

S：source 源極；

D：drain 漏極

柵極 G 電壓的變化會調節絕緣柵氧化物層下形成的溝道的導電性，進而控制漏極 D 和源極 S之間的電流流動。當 G 極和 S 極的壓滿足一定條件時，MOS 管可處於導通或閉合，利用這個特性，MOS 管也是開關器件的選擇之一

圖片來源：百度百科 https://baike.baidu.com

註：MOS 管可以細分為 NMOS 和 PMOS 兩種，上圖展示的是 NMOS。由於兩種 MOS 管在結構和用法上存在較大不同，下篇博文再詳細介紹

 
二、繼電器 & MOS 管的特性及適用場景

1、繼電器：

• 優點：具有較高的電壓和電流承載能力，可適用於大功率的切換操作。故可在汽車動力電池 400V/800V BMS 系統充當控制電池組充放電的開關。
• 缺點：由於機械結構的限制，繼電器開關速度較慢，而且機械磨損也極大的影響了它的壽命，所以它的壽命也會比 MOS 短很多

總結：開關速度慢，壽命短，但電壓/電流承載能力強，適用於 400V/800V BMS

2、MOS 管：

• 優點：具有快速的開關速度（開關速度一般在40~80ns），並且耗能較低（因為其工作是在半導體中進行的），此外 MOS 管還可以實現電壓和電流的放大
• 缺點：MOS 管的電壓和電流承載能力通常較低，適用於低功率應用，如 汽車 12V/48V 低壓輔助電池的 BMS 系統充當控制電池組充放電的開關

總結：電壓/電流承載能力弱，但耗能低，開關速度快，壽命長，12V/48V 低壓輔助電池的 BMS