バッテリーマネジメントシステム(BMS)におけるMOSFETの正しい役割を解説
多くの人は、BMS回路におけるMOSFETの動作原理を誤解しています。一般的な誤解として、「充電用FETは充電器のGNDを制御し、放電用FETは負荷側のGNDを制御する」と考えられていますが、実際にはもっと正確で複雑な動作をしています。 1. NチャネルMOSFETを使ったBMSの基本構成 多くのリチウムイオンBMS基板は、充電と放電を制御するために2つのNチャネルMOSFETを使用しています。接続構成は以下の通りです: ソース (Source): B−(バッテリーの負極)に接続 ドレイン (Drain): P−(出力・入力の共通GND)に接続 ゲート (Gate): 保護ICによって制御 ゲートにしきい値以上のVgs(ゲート-ソース間電圧)が加えられると、MOSFETは導通し、ドレインからソースに電流が流れます。 2. 充電用と放電用MOSFETの違い 放電用MOSFETは、負荷放電を許可する場合にP−をB−に接続します。充電用MOSFETは、P+端子からバッテリーパックへの電流の流れを制御します。どちらもNチャネルタイプでありながら、接続方向や配置が異なります。 3. 実際のスイッチ制御ロジック - 放電:負荷側(P−)は放電FETを通じてバッテリーGND(B−)と接続されます。 - 充電:充電FETが導通している場合にのみ、充電器のP+がバッテリー正極と接続されます。 4. FETが動作していないときの現象 ゲート電圧が正しく加えられない場合、FETは開状態(非導通)になります。 バッテリーが満充電でも、P+とP−間の電圧が0Vのままになります。 5. 診断のための測定ポイント ゲートとソース間の電圧(Vgs)を測定します。 Vgsが低いと、MOSFETは導通しません。 これは保護ICが過電流や低電圧などを検知して、FETを遮断している可能性があります。 結論 MOSFETがBMS回路内でどのように動作しているかを正確に理解す...