របៀបដែល MOSFETs ជំរុញការច្នៃប្រឌិតក្នុងរថយន្តអគ្គិសនី (EVs)

យានជំនិះអគ្គិសនី (EVs) បានលេចឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃការដឹកជញ្ជូនប្រកបដោយនិរន្តរភាព ដែលជំរុញដោយកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងជាសកលដើម្បីកាត់បន្ថយការបញ្ចេញកាបូន និងការពឹងផ្អែកលើឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល។ នៅពេលដែលតម្រូវការរបស់អ្នកប្រើប្រាស់សម្រាប់ដំណោះស្រាយការចល័តកាន់តែស្អាត ឆ្លាតវៃ និងមានប្រសិទ្ធភាពកាន់តែច្រើនកាន់តែរីកចម្រើន បច្ចេកវិទ្យានៅខាងក្នុងរថយន្ត EV នៅតែបន្តវិវឌ្ឍក្នុងល្បឿនដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក។ ចំណុចសំខាន់នៃការផ្លាស់ប្តូរនេះ គឺថាមពលអេឡិចត្រូនិច ដែលដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការគ្រប់គ្រងលំហូរថាមពល បង្កើនការអនុវត្ត និងធានាប្រសិទ្ធភាពរួមនៃផ្លូវដែកអគ្គិសនី។

ក្នុងចំណោមសមាសធាតុសំខាន់ៗបំផុតនៅក្នុងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិក EV ទំនើបគឺ MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors)។ ត្រូវបានគេស្គាល់ថាសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ល្បឿនប្តូរលឿន និងការរចនាបង្រួមតូច MOSFETs ត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅទូទាំងប្រព័ន្ធ EV—ពីការគ្រប់គ្រងថ្ម និងអាំងវឺតទ័រ រហូតដល់ដំណោះស្រាយសាកថ្មលឿន។ តាមរយៈការបើកការគ្រប់គ្រងថាមពលច្បាស់លាស់ និងកាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពល។ MOSFETs មិនត្រឹមតែធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវជួរបើកបរ និងដំណើរការប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងត្រួសត្រាយផ្លូវសម្រាប់ការច្នៃប្រឌិតថ្មីនៅក្នុងរថយន្តអគ្គិសនីជំនាន់ក្រោយ។

តើអ្វីទៅជា MOSFET និងហេតុអ្វីបានជាវាសំខាន់នៅក្នុង EVs

1.និយមន័យ និងគោលការណ៍ការងារ

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) គឺជាត្រង់ស៊ីស្ទ័រដែលប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងអេឡិចត្រូនិចថាមពល។ វាដើរតួជា switch ឬ amplifier គ្រប់គ្រងលំហូរចរន្តរវាងប្រភព និងបង្ហូរតាមរយៈ gate voltage ។ ការផ្លាស់ប្តូរលឿន ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ និងការគ្រប់គ្រងថាមពលច្បាស់លាស់ ធ្វើឱ្យវាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រព័ន្ធរថយន្តអគ្គិសនី (EV) ។

2.គុណសម្បត្តិនៃ MOSFETs ថាមពល

ថាមពល MOSFETs ត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងសម្រាប់កម្មវិធីដែលមានចរន្តខ្ពស់ និងវ៉ុលខ្ពស់ ដែលល្អសម្រាប់រថយន្ត EV ។ អត្ថប្រយោជន៍សំខាន់ៗរួមមាន:

• ល្បឿនប្តូរខ្ពស់៖  ការគ្រប់គ្រងថាមពលរហ័សនៅក្នុងប្រព័ន្ធអាំងវឺរទ័រ ឧបករណ៍បំលែង និងប្រព័ន្ធថ្ម។

• ការបាត់បង់ចរន្តទាប៖  កាត់បន្ថយថាមពលខ្ជះខ្ជាយ បង្កើនប្រសិទ្ធភាព និងជួរ។

• ការរចនាបង្រួម និងអាចទុកចិត្តបាន៖  សមនឹងប្រព័ន្ធ EV ដែលមានទម្ងន់ស្រាល ជាមួយនឹងទំហំ និងឧបសគ្គក្នុងការអនុវត្ត។

3.Why MOSFETs ដំណើរការជាងឧបករណ៍ប្រពៃណី

បើប្រៀបធៀបទៅនឹង BJTs ឬការបញ្ជូនតមេកានិក MOSFETs គឺលឿនជាង មានប្រសិទ្ធភាពជាង និងប្រើប្រាស់បានយូរ។ BJTs យឺតជាង ហើយការបញ្ជូនតមានសំពីងសំពោង និងពាក់តាមពេលវេលា។ MOSFETs រួមបញ្ចូលគ្នានូវល្បឿន ភាពជឿជាក់ និងប្រសិទ្ធភាព ដែលធ្វើឱ្យវាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់អេឡិចត្រូនិចថាមពល EV ទំនើប។

MOSFETs នៅក្នុងប្រព័ន្ធរថយន្តអគ្គិសនី Powertrain

1.Battery Management Systems (BMS)

នៅក្នុងរថយន្តអគ្គិសនី ប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងថ្ម (BMS) ទទួលខុសត្រូវក្នុងការត្រួតពិនិត្យ និងគ្រប់គ្រងវដ្តនៃការសាកថ្ម និងការបញ្ចេញនៃកញ្ចប់ថ្ម។ MOSFETs ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់នៅទីនេះ ដោយដើរតួជាកុងតាក់ល្បឿនលឿនដែលគ្រប់គ្រងលំហូរចរន្ត ការពារការបញ្ចូលថ្មលើស និងការពារប្រឆាំងនឹងសៀគ្វីខ្លី។ វាធានាបាននូវអាយុកាលថ្ម សុវត្ថិភាព និងដំណើរការជាប់លាប់។

2. Inverters

អាំងវឺរទ័រគឺជាធាតុផ្សំកណ្តាលនៅក្នុងខ្សែភ្លើង EV ដោយបំប្លែងថាមពល DC ពីថ្មទៅជាថាមពល AC ដែលតម្រូវដោយម៉ូទ័រអូស។ ថាមពល MOSFETs បើកដំណើរការនេះជាមួយនឹងប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ និងការផ្លាស់ប្តូរលឿន កាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពល និងការបង្កើតកំដៅ។ ជាលទ្ធផល EVs ទទួលបានអត្ថប្រយោជន៍ពីការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនៃដំណើរការម៉ូទ័រ ការបង្កើនល្បឿនកាន់តែប្រសើរ និងជួរបើកបរដែលពង្រីក។

3.DC-DC Converters

ប្រព័ន្ធរងផ្សេងៗគ្នានៅក្នុង EV - ដូចជាភ្លើងបំភ្លឺ ពត៌មានកំសាន្ត និងអង្គភាពបញ្ជា - ទាមទារកម្រិតវ៉ុលខុសៗគ្នា។ MOSFETs ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងឧបករណ៍បំប្លែង DC-DC ដើម្បីធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាព និងបន្ថយវ៉ុល ដោយធានានូវការផ្គត់ផ្គង់ថាមពលស្របទៅនឹងសមាសធាតុទាំងអស់។ ប្រសិទ្ធភាពរបស់ពួកគេជួយកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលដែលមិនចាំបាច់ បង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិបត្តិការប្រព័ន្ធទាំងមូល។

4.Real-World ផលប៉ះពាល់លើការអនុវត្ត EV

ដោយការរួមបញ្ចូល MOSFETs នៅទូទាំង powertrain—BMS, អាំងវឺរទ័រ និងឧបករណ៍បំប្លែង—រថយន្តអគ្គិសនីសម្រេចបានការកែលម្អការអនុវត្តជាក់ស្តែង។ ទាំងនេះរួមមាន ចម្ងាយបើកបរយូរជាងមុន ការបង្កើនល្បឿនកាន់តែរលូន ភាពជឿជាក់ខ្ពស់ និងសុវត្ថិភាពប្រសើរឡើង។ ទីបំផុត បច្ចេកវិទ្យា MOSFET មិនត្រឹមតែបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងរួមចំណែកធ្វើឱ្យរថយន្ត EVs កាន់តែមានភាពជាក់ស្តែង និងទាក់ទាញសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ប្រចាំថ្ងៃ។

MOSFETs និងប្រសិទ្ធភាពថាមពល

1.Low On-Resistance (Rds(on)) កាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពល

អត្ថប្រយោជន៍ដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៃការប្រើប្រាស់ MOSFETs នៅក្នុងកម្មវិធី EV គឺការទប់ទល់ទាបរបស់ពួកគេ ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថា Rds(on)។ ភាពធន់ទ្រាំទាបមានន័យថាថាមពលតិចត្រូវបានខ្ជះខ្ជាយនៅពេលដែលកំដៅកំឡុងពេលចរន្ត។ នេះជួយបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃសៀគ្វីដោយផ្ទាល់ ដូចជាអាំងវឺរទ័រ និងឧបករណ៍បំប្លែង DC-DC ដែលអនុញ្ញាតឱ្យថាមពលថ្មកាន់តែច្រើនត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ការជំរុញជាក់ស្តែង ជាជាងបាត់បង់ក្នុងទម្រង់នៃការសាយភាយកម្ដៅ។

2. ល្បឿនប្តូរខ្ពស់ បង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការបំប្លែងថាមពល

ថាមពល MOSFETs ត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីដំណើរការក្នុងល្បឿនប្តូរកម្រិតខ្ពស់បំផុត។ សមត្ថភាពនេះមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងដំណើរការបំប្លែងថាមពល ដែលការប្តូររហ័សកាត់បន្ថយការខាតបង់ និងអនុញ្ញាតឱ្យមានបទប្បញ្ញត្តិវ៉ុលច្បាស់លាស់។ នៅក្នុងរថយន្ត EVs ការប្តូរល្បឿនលឿនអនុញ្ញាតឱ្យការគ្រប់គ្រងម៉ូទ័របានរលូនជាងមុន និងការផ្ទេរថាមពលកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាពរវាងប្រព័ន្ធអាគុយ អាំងវឺរទ័រ និងម៉ូទ័រ។

3. ផលប៉ះពាល់ជាវិជ្ជមានលើអាយុកាលថ្ម និងការប្រើប្រាស់ថាមពល

តាមរយៈការកាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពល និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការបំប្លែងថាមពល MOSFETs ជួយកាត់បន្ថយភាពតានតឹងទាំងមូលនៅលើថ្ម។ ប្រសិទ្ធភាពប្រសើរឡើងមានន័យថា ថ្មបញ្ចេញយឺតជាងមុន ពង្រីកជួរបើកបរប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ យូរ ៗ ទៅនេះក៏រួមចំណែកដល់អាយុកាលថ្មបានយូរផងដែរព្រោះកោសិកាឆ្លងកាត់វដ្តនៃការឆក់ជ្រៅតិចជាងមុន។ សម្រាប់ម្ចាស់រថយន្ត EV លទ្ធផលគឺកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពល ប្រេកង់សាកថ្មទាប និងភាពជឿជាក់រយៈពេលវែងជាង។

ការគ្រប់គ្រងកំដៅ និងភាពជឿជាក់ក្នុងកម្មវិធី EV

1. បញ្ហាប្រឈមនៃការបញ្ចេញកំដៅក្នុងកម្មវិធីដែលមានថាមពលខ្ពស់។

នៅក្នុងរថយន្តអគ្គិសនី MOSFETs គ្រប់គ្រងចរន្ត និងវ៉ុលខ្ពស់ បង្កើតកំដៅបានច្រើន។ ការ​គ្រប់​គ្រង​កម្ដៅ​មិន​ល្អ​អាច​កាត់​បន្ថយ​ប្រសិទ្ធភាព បន្ថយ​ការ​អនុវត្ត និង​អាច​បណ្ដាល​ឱ្យ​ឧបករណ៍​បរាជ័យ។ ការគ្រប់គ្រងកំដៅនេះប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពគឺចាំបាច់សម្រាប់ប្រតិបត្តិការ EV ប្រកបដោយសុវត្ថិភាព និងអាចទុកចិត្តបាន។

ដំណោះស្រាយវេចខ្ចប់កម្រិតខ្ពស់សម្រាប់ការគ្រប់គ្រងកម្ដៅកាន់តែប្រសើរ

ការរចនាម៉ូដ MOSFET ទំនើបប្រើការវេចខ្ចប់កម្រិតខ្ពស់ ដើម្បីកែលម្អការសាយភាយកំដៅ។ ការភ្ជាប់ឈុតស្ពាន់កាត់បន្ថយភាពធន់នឹងកម្ដៅ និងបង្កើនការគ្រប់គ្រងបច្ចុប្បន្ន ខណៈដែល SiC (Silicon Carbide) MOSFETs ផ្តល់នូវចរន្តកំដៅដ៏ប្រសើរជាងឧបករណ៍ស៊ីលីកុនប្រពៃណី។ ការច្នៃប្រឌិតទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យ MOSFETs ដំណើរការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពសូម្បីតែនៅសីតុណ្ហភាពកើនឡើងក៏ដោយ។

3.ភាពជឿជាក់ក្រោមលក្ខខណ្ឌប្រតិបត្តិការដ៏អាក្រក់

រថយន្ត EV ប្រឈមមុខនឹងបរិយាកាសអាក្រក់ រួមទាំងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ រំញ័រ និងសំណើម។ Power MOSFETs ត្រូវបានរចនាឡើងជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធស្លាប់ដ៏រឹងមាំ ថ្នាំកូតការពារ និងការធ្វើតេស្តភាពជឿជាក់យ៉ាងម៉ត់ចត់ ដើម្បីទប់ទល់នឹងភាពតានតឹងទាំងនេះ។ នេះធានានូវដំណើរការជាប់លាប់ និងភាពធន់យូរអង្វែងនៅក្នុងប្រព័ន្ធ EV powertrain ។

MOSFETs នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធសាកថ្ម

1. តួនាទីនៅក្នុងស្ថានីយ៍សាកថ្មលឿន

ថាមពល MOSFETs គឺជាធាតុផ្សំដ៏សំខាន់នៅក្នុងស្ថានីយ៍សាកថ្មលឿន ដែលទាមទារឱ្យមានចរន្ត និងវ៉ុលខ្ពស់ ដើម្បីសាកថ្ម EV យ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ភាពធន់ទាប និងល្បឿនប្តូរខ្ពស់របស់ពួកគេកាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពល កាត់បន្ថយការបង្កើតកំដៅ និងអនុញ្ញាតឱ្យមានការគ្រប់គ្រងច្បាស់លាស់នៃចរន្តសាក។ នេះធានាថាថ្មត្រូវបានសាកប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ខណៈពេលដែលរក្សាសុវត្ថិភាព។

2.Supporting Next-generation high-voltage platforms

នៅពេលដែលក្រុមហ៊ុនផលិត EV ឆ្ពោះទៅរកស្ថាបត្យកម្មតង់ស្យុងខ្ពស់ដូចជាប្រព័ន្ធ 800V MOSFETs ត្រូវតែដោះស្រាយភាពតានតឹងអគ្គិសនីកាន់តែខ្លាំង។ ការរចនា MOSFET កម្រិតខ្ពស់ រួមទាំងឧបករណ៍ silicon carbide (SiC) ផ្តល់នូវការវាយតម្លៃតង់ស្យុងខ្ពស់ និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការកម្ដៅ។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យស្ថានីយ៍សាកដើម្បីគាំទ្រវេទិកា EV ជំនាន់ក្រោយដោយមិនប៉ះពាល់ដល់ប្រសិទ្ធភាព ឬភាពជឿជាក់។

3.បើកដំណើរការសាកថ្មលឿន សុវត្ថិភាពជាងមុន និងមានប្រសិទ្ធភាពជាងមុន

តាមរយៈការរួមបញ្ចូល MOSFETs ទៅក្នុងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធសាកថ្ម ប្រតិបត្តិករអាចសម្រេចបាននូវពេលវេលាសាកលឿនជាងមុន ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវសុខភាពថ្ម និងសុវត្ថិភាពប្រព័ន្ធ។ ការផ្លាស់ប្តូរប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ និងការគ្រប់គ្រងកម្ដៅដ៏រឹងមាំកាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពល និងហានិភ័យនៃការឡើងកំដៅ ដោយផ្តល់នូវបទពិសោធន៍អ្នកប្រើប្រាស់ដែលមានសុវត្ថិភាព និងគួរឱ្យទុកចិត្តជាងមុន។ លើសពីនេះទៀត ការរចនាដែលមានមូលដ្ឋានលើ MOSFET រួមចំណែកដល់និរន្តរភាពទូទៅនៃបណ្តាញសាកថ្ម ដោយកាត់បន្ថយថាមពលខ្ជះខ្ជាយ។

ការប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍ថាមពលជំនួស

1.MOSFETs ទល់នឹង IGBTs

នៅក្នុងកម្មវិធី EV ទាំង MOSFETs និង IGBTs ត្រូវបានប្រើប្រាស់ ប៉ុន្តែមានភាពខ្លាំងខុសៗគ្នា។ MOSFETs ពូកែក្នុងការប្តូរល្បឿនលឿន និងធន់ទ្រាំទាប ដែលល្អសម្រាប់សៀគ្វីតង់ស្យុងទាបទៅមធ្យម និងឧបករណ៍បំលែង DC-DC ដ៏មានប្រសិទ្ធភាព។ IGBTs គ្រប់គ្រងវ៉ុលខ្ពស់ ប៉ុន្តែប្តូរយឺតជាង និងទទួលរងការបាត់បង់ការផ្លាស់ប្តូរកាន់តែច្រើន។ ជម្រើសអាស្រ័យលើតម្រូវការប្រព័ន្ធ EV ដូចជាវ៉ុល ប្រេកង់ប្តូរ និងគោលដៅប្រសិទ្ធភាព។

2.Silicon MOSFETs ទល់នឹងឧបករណ៍ Wide Bandgap (SiC, GaN)

MOSFETs ស៊ីលីកុនប្រពៃណីគឺអាចទុកចិត្តបាន និងសន្សំសំចៃ ប៉ុន្តែមានកម្រិតនៅក្នុងបរិយាកាសដែលមានតង់ស្យុងខ្ពស់ ឬសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ ឧបករណ៍ដែលមានគម្លាតធំទូលាយដូចជា SiC និង GaN MOSFETs ផ្តល់នូវដំណើរការកម្ដៅល្អ កម្រិតវ៉ុលខ្ពស់ និងការបាត់បង់ចរន្តទាប។ លក្ខណៈពិសេសទាំងនេះធ្វើឱ្យពួកវាស័ក្តិសមសម្រាប់អាំងវឺតទ័រ EV ជំនាន់ក្រោយ ស្ថានីយ៍សាកថ្មលឿន និងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចថាមពលដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យប្រើបានយូរជាង ការសាកថ្មលឿន និងប្រសិទ្ធភាពថាមពលសរុបកាន់តែប្រសើរ។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

MOSFETs ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងយានជំនិះអគ្គិសនីទំនើប បង្កើនប្រសិទ្ធភាព សុវត្ថិភាព និងភាពជឿជាក់នៃប្រព័ន្ធទាំងមូល។ ការប្តូរល្បឿនលឿនរបស់ពួកគេ ការខាតបង់ចរន្តទាប និងភាពរឹងមាំនៃកម្ដៅ ធ្វើឱ្យប្រតិបត្តិការរថភ្លើងមានថាមពលកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព អាយុកាលថ្មយូរជាង និងប្រសិទ្ធភាពនៃការបញ្ចូលថ្ម។ លើសពីប្រសិទ្ធភាព MOSFETs រួមចំណែកដល់ការច្នៃប្រឌិតក្នុងការរចនា EV គាំទ្រស្ថាបត្យកម្មវ៉ុលខ្ពស់ ហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធសាកថ្មលឿន និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងថាមពលកម្រិតខ្ពស់។

នៅពេលដែលឧស្សាហកម្ម EV បន្តរីកចម្រើន វិស្វករ និងអ្នកផលិតត្រូវបានលើកទឹកចិត្តឱ្យប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា MOSFET កម្រិតខ្ពស់ រួមទាំងឧបករណ៍ធំទូលាយដូចជា SiC និង GaN ដើម្បីជំរុញការកែលម្អបន្ថែមទៀតនៅក្នុងការអនុវត្ត ភាពធន់ និងនិរន្តរភាព។ តាមរយៈការរួមបញ្ចូល MOSFETs ទំនើបបំផុតទៅក្នុងរថយន្ត និងប្រព័ន្ធសាកថ្ម ការផ្លាស់ប្តូរទៅកាន់ដំណោះស្រាយចល័តកាន់តែស្អាត ឆ្លាតវៃ និងអាចទុកចិត្តបានកាន់តែច្រើនអាចត្រូវបានពន្លឿន។