热敏电阻作为一种重要的温度传感器件，在新能源汽车和储能系统中发挥着至关重要的作用。随着新能源技术的迅速发展，对于电池系统的安全性、稳定性以及有效运行的需求日益增长。热敏电阻以其高精度和迅速响应特性，有效地监测和控制系统中的温度变化，确保电池组在理想工作范围内运行，从而延长电池寿命，并提高整体系统的可靠性。本文将探讨热敏电阻在新能源汽车与储能应用中的重要性，以及Murata（村田制作所）所推出的热敏电阻的产品特性。
新能源汽车成长带动锂离子电池产量迅速增长
新能源汽车已经成为当前汽车产业的发展主力，在全球各地都在引领着汽车的生产与销售动能。以中国为例，中国绿色低碳转型持续深入，能源生产消费结构持续优化。中国新能源产业依靠持续的技术革新、完善的产业链体系实现较快增长。其中的新能源汽车产量同比增长迅速，配套产品如充电桩、汽车用锂离子动力电池产量也在迅速增长。此外，光伏产业链也有良好的增势，主要原材料多晶硅、单晶硅、太阳能工业用超白玻璃产量也增长速度惊人。
依据统计，电动汽车锂离子电池组的年总需求将从2023年的约600 GWh增加到2025年的约1000 GWh，到2029年则约有1600 GWh，引领市场的中国正在迅速提高电池制造能力，在2023年中国电池产能1200 GWh左右，根据公告，2025年中国电池产能将超过3000 GWh，2030年将超过4500 GWh。
这种情况有几个重大影响，其中包括电池容量的增加可能会为制造商带来更低的价格，到2023年，电池组的平均价格已经下降了10-15%，而宁德时代计划今年以每千瓦时60美元以下的价格销售电池，预期电池的价格将会持续下降。此外，中国的比亚迪和宁德时代正在大力投资研发并推出新的和改进的产品，这使得新参与者进入电池行业更具挑战性。
新能源汽车和储能应用推动热敏电阻的需求
热敏电阻在光伏与储能系统的需求相当高，像是电池组的电池管理系统、电源转换系统、光伏优化器、光伏逆变器等处都需要热敏电阻来进行传感与温度控制，在整个储能系统中热敏电阻需求量由设备规模决定，5MWh机舱最高约需要每组5000个的用量。另一方面，新能源汽车对热敏电阻的需求也相当高，一台新能源电车大约需要150个热敏电阻，其中的电池组正是热敏电阻的主要应用点，在AFE端通常会预留NTC热敏电阻接口，作为电池芯端测温使用。
以汽车电池管理系统（BMS）板端IC保护的测温需求点为例，热敏电阻可用在检测分流电阻温度，电池模组中电流检测采用分流电阻方案时，需要热敏电阻对分流电阻进行温度检测，用于修正环境温度对电流检测影响，以及用于检测均衡电阻温度，采用被动均衡方式时，均衡电阻发热消耗电池中多余能量，来平衡各电池模组或电池芯的电量电压。另外，热敏电阻在检测汽车电池电芯温度起到非常关键的作用，其目的在于通过监控电芯的温度变化来检测热暴走发生，同时还可以用于计算电池的寿命SOH和电池电量SOC。
以储能系统（ESS）端主要应用场景的ESS电池组为例，市场主流将会以柔性电路板（FPC）或柔性模切线路板（FDC）结合SMD NTC热敏电阻使用测温，NTC热敏电阻的功能在于进行温度监测与补偿，在BMS板可检测ECU、MOSFET、电气连接、周围环境等的温度，在电池芯处可用于检测电池芯温度以预防过热，或进行温度补偿以调整效率。在BMS板通常会采用几个NTC热敏电阻，在电池芯中，NTC热敏电阻与电池芯的比例为1:1至1:4，其中以1:2尤为普遍，ESS BMS电池组通常集成有大约100个电池芯，因此ESS BMS电池组中大约有50个NTC热敏电阻。
NTC热敏电阻在ESS BMS电池组的应用中，采用引线型可拥有额外的框架结构（电缆式），具有高防水性和抗振性，不过，在长年累月应用中，电缆的塑料件在劣化后，反而成为侵蚀点，且其单价及组装人工成本较高。若采用FPC结合SMD型的热敏电阻，其设计集成度高、成本更低（组装人工、NTC单位价值），且比引线型更易于维护，但需要额外的FPC贴合工序与质量管理问题。
在光伏与ESS产品的应用场景中，设备多放置在恶劣的室外环境，会经受昼夜冷热冲击，会遭遇硫化氢（H2S）浓度高、海边盐侵等问题，当进行设备维护或点检时需要开关舱门，容易引入外部环境气体进入舱内，侵蚀电子器件，或因开关门而引起结露，由于产品质保期多为5~10年，设计寿命15~25年，需要长期可靠性，NTC热敏电阻作为担重责的温度采集器件，相应需要高可靠性！其中Murata的NTC热敏电阻是合适、且被市场普遍肯定的解决方案。
NTC热敏电阻是理想的温度传感器
Murata的NCU系列NTC热敏电阻采用SMD型，可用于温度检测，具有高可靠性，NCU系列是Murata热敏电阻的主推系列，可用于对信赖性要求很高的汽车市场，实现宽温度范围的温度检测和温度补偿功能。
NCG系列NTC热敏电阻SMD型则用于温度检测（导电胶兼容产品），NCG系列是SMD型温度传感器，可用于多种温度检测和温度补偿。它还可用于有高可靠性需求的汽车应用。NCG系列是导电粘合剂安装限制产品，它与焊接安装不兼容。
PTC热敏电阻可实现温度检测与电路限流应用
Murara的PTC热敏电阻（POSISTOR）是一种阻值会随温度的升高而变大的器件，可实现如温度检测，电路限流等应用。Murata的POSISTOR PTC热敏电阻采用具有出众可靠性及性能的陶瓷材料制成，覆盖了用于不同应用的产品如过电流保护用、过热保护用。
PRF系列的PTC热敏电阻SMD型可用于过热检测，温度检测用片状PTC热敏电阻，利用其高于一定温度时，电阻值急剧增加的特性，可用于FET、功率IC及其他发热处的过热检测。PRF系列利用电气阻抗急速变化的特性，由于阻值变化迅速，即使是具有多个发热点的PTC串联的简单电路中，也可以正确的进行过热检测。因此，PRF系列可以减少IC端口数，为设备小型化做出贡献。
PRG系列PTC热敏电阻SMD型可用于过载电流保护，过载电流保护用片状PTC热敏电阻，在发生短路等过载电流状态下，可以快速运作，消除过在电流状态，使设备自动回复到初始状态，反复进行。使用陶瓷材料，因此具有高可靠性，从发生短路异常到进行保护，所用时间很短，实现了机械免维护、提高了安全性。另外，与具有相同特性的有机PTC、片状阻抗器相比，其耐高压、大电源容量实现了产品小型化，为机械的小型化做出了贡献。
PRG系列可在异常情况得到解决后，可用作自恢复保险丝之用，其紧凑的设计可节省PCB上的安装空间，安装在PCB上并通电后具有特性稳定，由于高功率容量，可用作小型限流电阻，其并符合UL：E137188 VDE、TUV等安全标准。
结语
热敏电阻在新能源汽车与储能应用中扮演着不可或缺的角色，它们不仅为电池管理系统提供了关键的温度监测和保护功能，还推动了整体系统的安全性与效率的提升。随着技术的不断进步，热敏电阻的精度和可靠性将进一步提高，为新能源技术的持续发展提供强有力的支持。Murata推出一系列完整的热敏电阻产品线，将可满足新能源汽车与储能应用多方面的安全需求。
