电池新国标下,在线实时EIS或成为未来BMS刚需

源自今日头条:汽车开发圈

01-30 10:49

随着电池安全新国标将“不起火、不爆炸”设为强制目标,传统电池管理系统(BMS)的估算精度已显不足。在此背景下,电化学阻抗谱(EIS)技术凭借其深入电芯内部的精细化分析能力,正从实验室走向车载应用。它有望实现对电池健康状态的精准预判,成为下一代BMS的核心功能,为解决电动汽车电池安全与寿命痛点提供了关键技术路径。

电池新国标下,在线实时EIS或成为未来BMS刚需

电池新国标下,在线实时EIS或成为未来BMS刚需智能速览

  • 传统BMS的估算方式难以精确反映电池长期老化状态。

  • EIS技术如同“核磁共振”,能深入电芯内部进行精细化分析。

  • 通过分析奈奎斯特曲线,可精准识别电池的SOC、SOH及析锂等风险。

  • 恩智浦、意法半导体等主流芯片厂商已推出各自的在线EIS解决方案。

  • 新国标GB 38031-2025的实施,将加速EIS技术在2026年上车商用。

电池新国标下,在线实时EIS或成为未来BMS刚需精华内容

传统BMS如同“望闻问切”,只能大致判断电池状态。而EIS技术的引入,则像是为电池做了一次“核磁共振”,让深入电芯内部的精细化状态感知成为可能,为电池安全管理带来了革命性突破。

传统BMS的局限

当前主流的电池管理系统采用时域测量方式,采样频率通常在1至10赫兹,通过卡尔曼滤波器等算法估算电池内部状态,并预测未来30秒内的安全工作区间。这种方式在反映电池长期性能与老化衰减时,精度存在明显不足。

以温度监测为例,传统传感器置于电芯外部,检测内部温度升高时存在延迟,大尺寸电芯的延迟甚至可能长达十余分钟。同时,受限于化学兼容性,传感器无法直接置入电芯内部,导致监测数据与真实状态存在偏差,难以实现预防性安全管理。

EIS的深层洞察

电化学阻抗谱(EIS)技术通过频域分析,对电池施加交流激励信号并测量其复阻抗,从而深入掌握电池内部状态。其信息常用奈奎斯特图表示,图中的不同区段对应着电池内部不同的化学与物理过程。

例如,奈奎斯特图中的低频区域与电池的健康状态密切相关,能直接反映锂沉积等老化现象。图中两个融合的半圆则对应着电极与电解质界面的电荷转移过程,其直径和形状会随电池参数变化。通过分析这些特征,能够比传统方法更精准地识别电池的荷电状态(SOC)、健康状态(SOH)及内部温度。

芯片厂商的布局

围绕在线EIS的落地,主流芯片厂商已纷纷推出解决方案。恩智浦的EIS BMS方案采用模块化架构,通过BMA6402、BMA7418和BMA8420三颗专用芯片实现高精度同步测量,其时间对齐精度达150纳秒,且芯片管脚兼容,便于客户系统升级。

意法半导体则提出了两种技术路径:一是复用牵引逆变器等现有硬件进行“集中激励+集中检测”,成本低但受行驶模式限制;二是增设本地激励电路进行“本地激励+本地检测”,能降低通信负载但会增加系统成本。此外,德州仪器的BQ79826Z-Q1集成了EIS引擎,阻抗精度达1%,ADI则推出了基于AD5941芯片的CN0510参考设计。

落地挑战与前景

将于2026年7月1日实施的电池安全新国标(GB 38031-2025),以“不起火、不爆炸”为强制目标,对电池测量精度提出了更高要求,这为EIS技术的应用提供了强劲驱动力。

行业预测,在线EIS方案有望在2026年实现上车商用,并在2029至2030年左右成为新能源汽车主流配置。但目前仍面临挑战,如电池包的建模与标定需要大量测试资源,增加了研发成本;车辆行驶中的EIS激励受限于功率,目前多在停车或充电时进行。尽管如此,随着技术价值的逐步验证,EIS的落地进程预计将显著加快。

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