俄烏沖突持續(xù)，使國際原油的價格不斷沖高，國內(nèi)油價也一路飆升逼近10元大關(guān)。高油價促使用戶需求轉(zhuǎn)向新能源汽車。2月我國新能源市場保持高速發(fā)展，滲透率再破20%。盡管新能源汽車市場火熱，但這對于MEMS壓力傳感器來說就不那么美好了。

　　MEMS壓力傳感器用單晶硅作材料，以MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片，然后在膜片上擴散雜質(zhì)形成四個應變電阻，再以惠斯頓電橋方式將應變電阻連接成電路，來獲得高靈敏度。MEMS壓力傳感器是汽車中應用最多的傳感器之一，應用于包括輪胎壓力、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車傳感器、側(cè)面氣囊與日益嚴格的排放標準相關(guān)的引擎控制、大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力等。

　　車用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式，但MEMS壓力傳感器大多應用于汽車動力和排放系統(tǒng)，全電動汽車沒有這類需求，這無疑抑制了許多MEMS壓力傳感器的需求。

　　2020年，ICE（內(nèi)燃機）汽車行業(yè)占據(jù)市場的92％，有2．5億顆MEMS壓力傳感器單元，預計2025年市場份額將下降到70％。但隨著汽車產(chǎn)量從2020年的7700萬輛增加到2025年的1．05億輛，ICE將應用2．8億顆MEMS壓力傳感器。也就是說，至少在未來5-10年內(nèi)，ICE汽車行業(yè)中的MEMS壓力傳感器將保持適度增長。

　　但隨著傳統(tǒng)ICE動力總成的減少，10年后會發(fā)生什么？從目前的市場來看，MEMS壓力傳感器在新能源汽車領(lǐng)域的新應用正在出現(xiàn)，但尚不成規(guī)模。在已經(jīng)出現(xiàn)的新應用中，熱失控監(jiān)測有望實現(xiàn)顯著增長。

　　目前新能源汽車以鋰電池為主流，過度充電、過度放電、短路、高溫、擠壓、碰撞等原因都有可能引發(fā)“熱失控現(xiàn)象”。從數(shù)據(jù)測試來看，將單個電芯加熱至失控，在此過程中，溫度、電壓的模式相對較慢，能夠拿來作為指標的主要是氣體、煙塵、壓力和電芯膨脹程度。因此，為了監(jiān)控和防止熱失控發(fā)生危險，新能源電池中分別使用電壓傳感器、煙霧檢測器、溫度傳感器、壓力傳感器等不同方案來監(jiān)測熱失控現(xiàn)象的發(fā)生。

　　由于在熱失控發(fā)生時，壓力變化強烈，信號明顯，因此壓力傳感器成為了監(jiān)測熱失控的首選。當有單節(jié)電池發(fā)生熱失控現(xiàn)象時，電池包內(nèi)壓力急劇上升。壓力傳感器檢測到壓力急劇變化時，觸發(fā)防爆閥打開，釋放內(nèi)部壓力，以防止爆炸事故發(fā)生。

　　以NBPx系列壓力傳感器為例，這是一款專門為電池包壓力檢測設(shè)計的傳感器。采用QFN封裝，符合車規(guī)級，內(nèi)部集成了8位CPU。自動檢測電池包內(nèi)壓力變化，通過內(nèi)置算法判斷壓力變化，一旦觸發(fā)預先設(shè)定的條件，就會通過中斷向外部MCU給出報警信號。在整個過程中，無需外部MCU的參與。也就意味著外部MCU可以進入睡眠或關(guān)停狀態(tài)，只需要給BPMS供電，就能對包內(nèi)單節(jié)電池熱失控進行及時有效的監(jiān)控。

　　除了新能源汽車，與新能源電池相關(guān)的使用領(lǐng)域中，從生產(chǎn)、存儲、使用、更換等，安全預警是MEMS壓力傳感器的強需求。隨著新能源電池生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，鋰電池的安全性越來越高，更多新型安全電池問世不同種類電源發(fā)生熱失控現(xiàn)象時特征又各有差別。

　　例如，用加熱法將電池包內(nèi)某顆電芯引爆后，壓力傳感器在電芯爆噴后立即有壓力變化響應，35s后達到最大值，但最大變化幅值僅為2.5kPa，壓力變化率較?。籆O傳感器在電芯爆噴后23s后達到最大量程1000ppm；煙霧傳感器在電芯爆噴后30s后達到最大量程2000μg/m3。

　　因此為了更可靠的監(jiān)測熱失控現(xiàn)象，現(xiàn)在的電池生產(chǎn)企業(yè)大多采用復合傳感器方案，也就是所謂的電池包熱失控傳感器。以TRDU5為例，這是一款電池熱失控探測傳感器，由多個傳感器（H2、CO、CH4、絕壓傳感器、溫濕度傳感器)集成，采用LIN2.1通訊輸出。通過檢測在電池排氣過程中氣體濃度、壓力和溫度的變化，對電池包熱失控進行預警。該傳感器可安裝在具有可滲透開口的外殼中，以便在失效模式下感知電池產(chǎn)生的排氣氣體混合物。

　　結(jié)語

　　其實從整個工業(yè)環(huán)境來看，MEMS壓力傳感器的發(fā)展空間巨大，2020年中國MEMS傳感器市場規(guī)模為708.2億元，同比上漲14.78%，年均復合增速為18.16%，增速快于全球。因此，即便MEMS壓力傳感器在新能源汽車上的應用受限，但隨著新技術(shù)、新應用場景的開發(fā)，未來市場依然可觀。MEMS壓力傳感器的路還在那里，相信未來還會開辟出新的路。

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