（文/程文智）在8月5日第十二屆松山湖中國IC創(chuàng)新高峰論壇，面向“智慧出行”的創(chuàng)新IC新品推介會上，琻捷電子科技有限公司帶來了其BPS電池包壓力檢測傳感芯片相關應用及介紹?，n捷電子首顆國產電池包壓力檢測芯片，通過監(jiān)測新能源汽車電池包壓力變化，提前發(fā)出預警信息，避免電池包起火造成的生命和財產損失。

近年來，國內新能源汽車市場異?；鸨?，去年全國新能源汽車銷量達到了創(chuàng)紀錄的350萬輛，今年上半年就已經(jīng)超過了260萬輛，預計今年能超過550萬輛。在新能源汽車銷量火爆的情況下，新能源汽車的安全性，特別是鋰電池的安全性越來越受到人們的關注。

面對電動汽車自燃事件頻發(fā)，儲能電站火災事故也時有發(fā)生的狀況，在2020年5月12日，國家出臺一個強制標準，即《電動汽車車用蓄電池的安全要求》，其中提到電池包發(fā)生熱失控，比如說自燃、著火，必須提前5分鐘報警。該標準已經(jīng)自2021年1月1日起正式實施。

圖：琻捷電子總經(jīng)理李夢雄

在琻捷電子總經(jīng)理李夢雄看來，目前這個強制標準電池Pack廠和車廠都沒有很好的解決方案，只能靠芯片來解決。

那么芯片如何解決這個報警問題呢？這就需要從電池包的結構說起。動力鋰電池，生產所需要的材料主要包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜及包裝材料等。電池包主要包含電池模組、蓋板、防護層、散熱系統(tǒng)和電池托盤等。

圖：電池包結構

由于鋰離子電池結構的特性，如果發(fā)生熱失控的話，隨著溫度的上升，最早是隔膜分解，隨后電解液、EC等會發(fā)生分解反應，電解液的分解物還會與正極、負極發(fā)生反應，電芯隔膜將融化分解，多種反應導致大量熱量的產生。

隔膜融化導致內部短路，電能量的釋放又增大了熱量的產生，這種累積的互相增強的破壞作用，后果就是導致電芯防爆膜破裂，電解液噴出，發(fā)生燃燒起火，甚至爆炸。

圖：電池包熱失控原理

李夢雄指出，有三種情況會導致熱失控問題的發(fā)生，分別是：機械濫用（包括擠壓、針刺和碰撞等）、電濫用（內部短路、過放電和過充等）和熱濫用（過熱等）；三種濫用形式可能導致熱失控的共同環(huán)節(jié)：內部短路，最終由于電極活性物質之間的相互作用而導致熱失控。當電池失控時，其他可燃氣體產品和電解液蒸汽和陽極產生的氧氣在高溫下與空氣混合，當電池失控形成火災三角形，即燃燒或爆炸。

從這原理來講，防護措施有兩種，即主動防護設計和被動防護設計。

其中主動防護設計包括：
?電濫用預防：電池管理系統(tǒng)（BMS）實時監(jiān)控每一顆電芯狀態(tài)，并給出最合理的充放電策略；
?機械濫用防護：電池包的結構安全設計保證在經(jīng)受高速碰撞、 擠壓，甚至穿刺后依然能夠保持結構安全強度；
?熱濫用防護：結合整車的系統(tǒng)需求通過電池包的熱管理優(yōu)化設計確保電池電芯在合理溫度范圍內；
?熱失控預警：一旦發(fā)生熱失控為客戶及時提供報警 以便盡快撤離。

被動防護設計包括：
?電芯層面：通過添加劑降低電芯材料熱失控釋放能量；
?系統(tǒng)結構層面：使用高強度的材料，尤其是高溫下?lián)碛泻芨叩哪蜎_擊強度的材料作為防護措施；
?熱阻隔：識別蔓延中的主要熱量傳導路徑，再通過熱設計阻隔不合理的傳熱路徑，引導強化合理的熱傳遞路徑。

在李夢雄看來，熱失控情況下，電池包內部會發(fā)生多種化學反應，引起壓力異常，溫度上升、氣溶膠釋放等，最終可能導致電池包起火，甚至爆炸。因此，琻捷電子推出了BPS模組和BAS模組產品，為新能源汽車的電池系統(tǒng)保駕護航。

其中，BPS模組基于微機械壓力（MEMS Pressure）和專用集成電路（ASIC）技術，實現(xiàn)了對環(huán)境壓力的精確檢測。

BAS模組基于光學煙霧檢測和專用集成電路（ASIC）技術，實現(xiàn)了對環(huán)境氣溶膠濃度的精確檢測。

圖：琻捷電子的電池包熱失控監(jiān)測產品

BPS模組主要用于監(jiān)測三元鋰電池。因為三元鋰電池熱失控過程中，正極材料會釋放氧氣，氧氣與溶劑發(fā)生氧化反應產生大量氣體和熱量。短時間內電池包壓力和溫度快速上升，可通過高精度壓力和溫度模塊對熱失控進行監(jiān)控，提前報警。

BAS傳感監(jiān)測方案主要針對磷酸鐵鋰電池，因為磷酸鐵鋰的橄欖石結構帶來的是高溫穩(wěn)定性。在熱失控的化學反應中發(fā)生分解反應而非氧化反應，產氣少且慢，相對安全。在熱失控后期隨著電解液的噴出，電池包內氣溶膠濃度會快速提高，可以通過氣溶膠濃度監(jiān)測模塊進行熱失控監(jiān)控，提前報警。

李夢雄認為，琻捷電子的核心優(yōu)勢是成本低、體積小、PCB集成度高；集成了溫度傳感器、壓力傳感器以及供電電壓監(jiān)測單元；低功耗，支持休眠、喚醒模式；豐富的功能定義，支持多區(qū)間報警，支持多種報警策略；針對不同場景，可以設置多種工作模式等。

圖：琻捷電子的汽車傳感芯片產品和基于琻捷電子技術的傳感器模組

前面提到的幾個產品都是模組產品，其實這些模組產品是基于琻捷電子的汽車傳感器芯片的，比如其TPMS/BLE芯片SNP70X/73X/74X等；BPS芯片SNP80X；USI芯片SNU501；無線傳輸芯片SNJ30X等。

據(jù)了解，琻捷電子的電池包傳感監(jiān)測芯片，包括BPS和BAS芯片，針對新能源汽車電池包熱失控管理，提供了更快速可靠的熱失控監(jiān)測管理措施，相應的芯片和解決方案已經(jīng)在寧德時代等品牌客戶量產出貨。