EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部

芝能智芯 2026-06-23 07:48
EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部图1芝能智芯出品


电动汽车的电池管理系统,测量的基础是电压是多少、电流是多少、温度是多少。这三个数很重要。


没有它们,电池什么时候该充、什么时候该停,不管是车端还是云端都很困难,当然三个物理参数只能看到电池表面的状态。电池里面正在发生什么,它们一概不知道。


这三样东西相当于电池的体温计、血压计和听诊器,能告诉你电池"发烧了",但找不到发烧的源头在哪里。


电化学阻抗谱,简称EIS,做的事情相当于给电池做了一张心电图。


EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部图2



Part 1

EIS一开始定位于实验室设备,
就像激光雷达一样


● EIS 电化学阻抗谱


EIS在实验室里已经用了很多年了,给电池通一小段交流电,不同的频率各通一下,看电池怎么回应。


高频段能看出电子在导体里跑得快不快,中频段能看出锂离子从液体钻进固体的界面反应顺不顺,低频段能看出锂离子在固态材料里的扩散有没有被堵住。


电池对这三个频段的回应画在同一个图里,画出来是一条"双半圆加一根斜线"的曲线。叫Nyquist图。


右边半圆的直径变大,是SEI膜在变厚和劣化。左边半圆的位置变了,是电荷转移的界面在老化。斜线的角度陡了,是扩散的路越来越难走。


实验室里做这件事不复杂,一台频谱分析仪,一个小信号发生器,台子上接好线就能扫一整张阻抗谱。难的是把这一整套实验室设备塞进车里。


EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部图3


车上做EIS的挑战不在算力不够,在信号太弱。


给电池加的是毫伏级交流扰动,电池自己的反应信号更弱,高压线束有寄生电感在干扰,电机控制器在工作时有开关噪声,充电机在运行时也在往外辐射。


你需要一颗能在这些噪声里抓住毫伏级信号的芯片,用纳秒级的同步精度去把电压和电流的相位差算准。


EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部图4



Part 2

对应的BMS芯片方案


之前英飞凌、恩智浦都发布了集成EIS功能的BMS芯片,这次德州仪器发布的BQ79826Z-Q1,同样具备这个功能。


● TI是怎么在这颗芯片里做EIS的


BQ79826Z-Q1有几个参数值得细看。


 单芯片最多管26节电芯,比现在市面上的竞品多了8节。通道数多,需要的监控芯片总数就少了,物料成本、布线复杂度、电路板空间都跟着往下压。


 在零下40度到零上125度的全温度范围,电压测量精度优于2毫伏。这个数字放在电池管理芯片里算顶级的。模数转换器分辨率高,本底噪声低,算出来的荷电状态就更准。


 TI在这颗芯片上把EIS的测量速度做到了比上一代方案快五倍。频谱扫描快了以后,以前只能在停车或者慢充时做的EIS分析,现在有望在动态工况下也跑得起来。


EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部图5


 芯片内部集成的DFT引擎直接做频域变换,不需要把原始数据传到主控MCU上再算。片上算完阻抗,MCU只需要接收一个干净的复数结果。通信带宽省了,MCU的计算负载也减了。


 ISO 26262 ASIL-D这一项合规标记也写在了产品规格里,这颗芯片从设计阶段就把功能安全写进了内部架构。


 BQ79826Z-Q1可以最多堆叠128颗,和TI自家的电池包监控器和通信桥接器搭在一起,能组出一套覆盖不同模组尺寸、不同电芯化学体系、不同PACK结构的高压BMS平台。


TI自己在PCIM展上已经搭了一套基于EIS的BMS参考设计,开放给车企在上面做二次开发。


● NXP走了另一条路:三颗芯片拼出同样的东西


NXP在2025年底出了一套EIS芯片组,走的是和TI完全不同的路线。NXP选了三颗芯片各扛一摊事。


 BMA8420管激励,负责给电池包注入交流信号,同时管理母线电容。它的激励效率比上一代方案高了40%。


 BMA7418管测量,把电压信号做DFT变换,片上直接完成频域计算。


 BMA6402把多节电芯的数据汇总成一条总线,往上发给主控。


NXP这套三芯片方案用了引脚兼容设计,可以直接替换现有的NXP BMS芯片。车企如果原来用的是NXP的S32K3系列主控,不需要改电池包的硬件,换三颗新片子、升级算法固件就行了。系统硬件改动的成本降到最低。


EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部图6


同步精度也是一个重要的维度,三颗片子之间的时钟对齐做到了150纳秒。EIS测量里最怕的就是相位算不对。


电压和电流两个信号只要差了几个微秒的采样窗口,相位就漂了,算出来的阻抗实部和虚部就不可靠。150纳秒的同步精度在车载环境下,足够把相位误差压到一个可接受的水平。


NXP这套方案可以用EIS数据反算电芯核心温度,精度做到正负1度。


传统BMS依赖的是NTC热敏电阻贴在每节电芯外壳上,测的永远是表面温度,核心温度靠算法外推。热电偶从表面往核心里热传导有延迟,这个延迟在超快充场景下是致命的。


外壳温度还没报警,核心已经过温了。EIS通过高频阻抗变化直接推算芯温,就绕过了这个延迟。


EIS成电池管理芯片标准配置:“看见”电池内部图7


NXP方案目前的一个限制是激励信号强度,激励依赖车载DC-DC的功率输出,能覆盖的频率范围只有1赫兹到100千赫兹。


从这个角度看,低于1赫兹的低频扩散阻抗暂时还测不了。停车静置才能测低频,行驶中是没办法的。车上想要一个完整的全频率EIS扫描,靠NXP现有方案还不够。


小结


2026年EIS 集成到电池管理芯片开始进入量产的程序,传统BMS只测电压电流和表面温度的方法是守不住下一代电池安全要求的。电池的能量密度越高,安全预警对信号维度的要求就越高。

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