BMS氣壓檢測芯片介紹以及霍尼韋爾氣壓傳感器拆解分析

周末早上去打籃球，真是好久沒玩了，特地準(zhǔn)備了一身裝備，找找上學(xué)時(shí)的感覺，不過只有我一個(gè)人頂著太陽在投籃，再也沒有一起玩的小伙伴了。

最近在看電池包內(nèi)部使用的熱失控傳感器，目前在汽車電池包上面比較常見的是大氣壓力傳感器，今天一起拆解學(xué)習(xí)來自于霍尼韋爾的一款BPS（Battery Pressure Sensors）氣壓傳感器產(chǎn)品，在霍尼韋爾官網(wǎng)上面對(duì)其介紹了基本情況：如下圖，它是用來檢測鋰離子電池包內(nèi)的熱失控事件（電池?zé)崾Э貢?huì)導(dǎo)致包內(nèi)的氣壓上升），產(chǎn)品內(nèi)部使用了MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）和ASIC（專用集成電路）相結(jié)合的方案去實(shí)現(xiàn)，對(duì)外為數(shù)字通信方式。

上面有一個(gè)術(shù)語叫做MEMS（Micro Electro Mechanical System），即微機(jī)電系統(tǒng)，百度解釋為：MEMS是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)，涉及物理學(xué)、半導(dǎo)體、光學(xué)、電子工程、化學(xué)、材料工程、機(jī)械工程、醫(yī)學(xué)、信息工程及生物工程等多種學(xué)科和工程技術(shù)；對(duì)于BPS來講，就是應(yīng)用MEMS技術(shù)，把壓力傳感器做得尺寸很小。

今天一起拆解與分析的產(chǎn)品如下圖，型號(hào)為BPS-6L-001，來自于霍尼韋爾，用于檢測電池包內(nèi)的氣壓；它對(duì)外是LIN接口，需要外部提供電源，在上殼體有個(gè)小開口，用于感受外界的氣壓。

產(chǎn)品的尺寸圖如下（來自霍尼韋爾官網(wǎng)），原廠在使用手冊(cè)中，建議安裝方式為LOGO面朝上，是為了更準(zhǔn)確地感應(yīng)外部的壓力變化。

將下殼體拆掉，露出了PCBA的B面，可以發(fā)現(xiàn)PCBA與上殼體是通過連接器固定在一起的，而連接器的外殼與上殼體是一體的。

只能破壞拆解，把上殼體剪掉，PCBA的T面如下，PCB厚度為1.6mm，4層板，表面處理為鍍金，最小封裝的阻容為0402，器件上面有涂覆三防漆；連接器為6PIN直插類型。

PCBA的B面如下，可以發(fā)現(xiàn)B面沒有布置器件，只布置了測試點(diǎn)。

因?yàn)閱伟灞容^小，所以模塊劃分比較清晰，主要器件如下圖：單板上有一個(gè)單片機(jī)，來自于ST的STM8AF624；有一個(gè)LIN收發(fā)器，來自于TI的TLIN1029-Q1；有一個(gè)主電源LDO，來自于TI的TPS70950QDRVRQ1，為5V電源；另外最關(guān)鍵是BPS芯片，這個(gè)芯片沒有找到型號(hào)。

具體看下這個(gè)壓力檢測芯片，本體表面有個(gè)圓孔，用來感受外部壓力使用；壓力檢測芯片BPS用于感知外部的氣壓，并將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)給到外部的MCU，一般壓力檢測芯片內(nèi)部也會(huì)有MCU、另外還有用于感知?dú)鈮旱腗EMS以及采集電路。

至于氣壓的檢測原理有很多種方案，一種常用方案是通過壓阻效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)氣壓檢測；檢測原理為BPS內(nèi)部MEMS半導(dǎo)體材料的電阻會(huì)隨著氣壓變化而變化，通過檢測這個(gè)電阻進(jìn)而與氣壓關(guān)聯(lián)起來，一般使用惠斯通電橋電路來檢測這個(gè)電阻變化；一種MEMS的結(jié)構(gòu)如下圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)），MEMS中間有一個(gè)半導(dǎo)體薄膜，就是利用它感受壓力的變化；另外，一般BPS芯片內(nèi)部都要做溫度補(bǔ)償或標(biāo)定，因?yàn)镸EMS材料的阻值受溫度影響較大。

目前，很多應(yīng)用是舍棄了BPS傳感器產(chǎn)品，而將BPS芯片單獨(dú)布置到BMS控制板上，主要目的是降低成本；另外很多廠家也可以提供BPS芯片，例如NXP的NBP系列。

還有比較常見的國產(chǎn)廠家琻捷的SNP805系列，如下圖。

關(guān)于電池包內(nèi)使用的熱失控傳感器，除了壓力傳感器外，還有氣體傳感器、氣溶膠（煙霧）傳感器等，后面有機(jī)會(huì)再學(xué)習(xí)下。

總結(jié)：

以上所有，再一次僅供參考。