新能源汽车 BMS 学习笔记篇——如何选择继电器 & MOS 管作为开关

序：继电器和 MOSFET（俗称 MOS 管）都可以用作 BMS（Battery Management System，电池管理系统） 中控制电池充放电的开关，但它们在原理、结构和特性上存在一些区别，以下总结它们之间主要区别及适用场景

 
一、继电器 & MOS 管的组成结构及工作原理

1、继电器：由线圈、触点和机械部件组成。当 Control Switch 闭合时，触发继电器的电磁线圈产生磁场，使其吸引或释放触点（Relay Contacts）,从而实现开关操作（使 电源 Power Source 与 负载 Load 导通）

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2、MOS 管：

由以下三部分组成

G：gate 栅极；

S：source 源极；

D：drain 漏极

栅极 G 电压的变化会调节绝缘栅氧化物层下形成的沟道的导电性，进而控制漏极 D 和源极 S之间的电流流动。当 G 极和 S 极的压满足一定条件时，MOS 管可处于导通或闭合，利用这个特性，MOS 管也是开关器件的选择之一

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注：MOS 管可以细分为 NMOS 和 PMOS 两种，上图展示的是 NMOS。由于两种 MOS 管在结构和用法上存在较大不同，下篇博文再详细介绍

 
二、继电器 & MOS 管的特性及适用场景

1、继电器：

• 优点：具有较高的电压和电流承载能力，可适用于大功率的切换操作。故可在汽车动力电池 400V/800V BMS 系统充当控制电池组充放电的开关。
• 缺点：由于机械结构的限制，继电器开关速度较慢，而且机械磨损也极大的影响了它的寿命，所以它的寿命也会比 MOS 短很多

总结：开关速度慢，寿命短，但电压/电流承载能力强，适用于 400V/800V BMS

2、MOS 管：

• 优点：具有快速的开关速度（开关速度一般在40~80ns），并且耗能较低（因为其工作是在半导体中进行的），此外 MOS 管还可以实现电压和电流的放大
• 缺点：MOS 管的电压和电流承载能力通常较低，适用于低功率应用，如 汽车 12V/48V 低压辅助电池的 BMS 系统充当控制电池组充放电的开关

总结：电压/电流承载能力弱，但耗能低，开关速度快，寿命长，12V/48V 低压辅助电池的 BMS