EIS 进入电池管理系统——恩智浦BMA7418的技术方案

Ofweek维科网11-18

芝能智芯出品在电池管理系统中，电化学阻抗谱这个工具正式开始被芯片化，恩智浦BMA7118 与 BMA7418 的推出，电池管理系统在芯片层集成高同步 ADC 与硬件级 DFT，带来全新的健康监测能力。从功能来看，EIS 芯片级集成正在可以重新赋予更好的SOC/SOH 测量的精度边界，高同步 ADC 与多通道架构为大规模电芯检测提供可靠的时域基础，pin-to-pin 兼容方案降低升级门槛，使 ...

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测量依赖昂贵仪器、高频模拟前端与严格环境条件，因此无法进入量产车用 BMS。芯片化的核心价值，在于将高同步 ADC、硬件级傅里叶变换（DFT）与可靠的隔离链路整合在量产芯片架构中，使阻抗测量在车辆运行状态下成为可行任务。传统 BMS 的采样链路往往采用单 ADC 复用通道的方式，通过切换采样电路完成多串电芯电压的采集。这种方式在 EIS 场景下无法满足高时间一致性需求，因为阻抗测量需要在电压相应信号的相位与幅度中提取极小差值。NXP 为每个电压通道配置了独立高精度 ADC，使 BMA7118/BMA7418 可以提供纳秒级同步，使误差收敛到 150ns 量级。典型电压测量误差可达到 ±0.8mV，并维持极低的长期漂移。在阻抗建模场景中，这种级别的线性与稳定性直接影响到高频弧段拟合、扩散过程建模及等效电路参数提取。每通道 ADC + 高同步相位架构，使得 EIS 从传统单点测量转为真正意义上的“全包级同步阻抗观测”，这对多串电芯的健康监测意义很大。恩智浦BMA7418 集成了专用 DFT 模块。对于阻抗测量而言，傅里叶计算的稳定性与低延迟是关键指标。硬件 DFT 带来的优势包括：显著降低 MCU 运算负载，避免软件算法因时序干扰导致的相位漂移，实现多节点同步计算，使整包电芯获得一致的频域响应。BMA8420、BMA6402 等配套芯片中加入独立 DFT 与超精密同步时钟，以完成跨多条菊链的触发一致性。对于 100+ 串的大型电池包，若没有这种“采样-DFT-通信”链路的一体化工程化设计，PACK 级 EIS 将难以落地。阻抗测量的准确性不仅取决于采样链路，也受到激励源的影响。NXP 提供两类激励方式，适配不同容量、阻抗与结构的电芯系统。◎片上激励方式：利用母线电容作为辅助储能，系统级方案集成了电压激励信号发生器，可对高压电路进行预充并在 PACK 端注入激励波形。直流母线电容作为辅助储能器，可在激励过程中提升能量利用效率。这种设计在大容量电池组中具有高可靠性与简化布线的优势。◎外部激励方式：利用整车现有部件包括：DC-DC、OBC（车载充电机）和电机控制器，能够为电池包提供足够的激励电流。对于阻抗较大的小容量电芯，DC-DC 就足够；而对于大型电芯组，则必须依赖 OBC 或电机控制器的更大电流能力。不同频率区间对应不同电化学过程，NXP 当前支持 0.1Hz 到 1KHz 的扫频范围，覆盖了高频界面电荷迁移与中低频扩散过程，因此具有较高状态参数的辨识度。Part 2系统架构、功能安全与兼容性在一个成熟的车规级电池管理系统中，引入 EIS 不仅需要高精度器件，还要具备结构级的容错、同步链路、软件补偿与升级便利性，在系统工程上维持了高度兼容性，使 OEM 和 Tier1 可以在现有设计基础上快速加入阻抗测量能力。采用双测量路径（Primary 与 Secondary），包括：◎双 VREF◎双 ADC 链路◎双寄存器区◎独立数字路径◎被动均衡支持（Timer/Voltage/PWM/Temperature）这种结构使得电压、温度测量均满足 ASIL D 要求。EIS 需要采集微小 AC 变化，因此全链路的冗余性不仅关系到安全，更影响频域数据的可信度。高同步带来的挑战之一在于长串电芯时通信延迟的累积，在系统中具备两项能力：◎消除菊花链延迟，保证跨 62 节点的触发一致性◎维持纳秒级同步误差控制，使频域测量可信对于 800V 架构的电池包，这种同步能力直接决定了阻抗谱的质量与可重复性。保留原始布局，替换芯片即可集成 DFT、同步与触发能力，升级路径对供应链与量产验证具有极大吸引力，使 EIS 不再是实验室技术，而真正成为规模化能力。小结芯片层面的创新使得电池管理技术正在从“外部特征测量”迈向“内部机制诊断”。EIS 的引入使 BMS 不再依赖单一电压、电流与温度等外部参数，而是能够直接捕捉界面反应、扩散过程与微短路迹象，提升 SOC/SOH 的精度，也为高压快充提供更高的安全性。原文标题 : EIS 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