鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長的特性，在新能源行業被廣泛應用。但是，由于鋰離子電池在使用過程中內部會發生一系列的不可逆的物理和化學反應，比如鋰離子沉積、活性物質損失等等，使得電池循環壽命不斷惡化。電池健康狀態（SOH）是電池循環壽命的判斷指標。從安全角度考慮一般SOH下降到70%-80%也就意味著電池需要及時更換。

由于傳統BMS只能監測電池的電壓、溫度和電流等有限幾個參數，因此行業內通常用以下方式在線估算當前的SOH值：

SOH = 當前電池最大可放電容量（SOC）/ 電池出廠時的額定容量值

在實驗室或工廠內也可以借助電化學工作站等設備通過內阻監測來估算電池的SOH：

SOH =（電池壽命終結時內阻 - 當前內阻）/（電池壽命終結時內阻 - 出廠時內阻）?

由于SOC的估算受多種因數影響，并且至少需要一次完整的充放電循環才能估算出當前的SOC，導致SOH的估算精度很難保證，也無法直接獲取。而借助電化學工作站等設備又無法實現在線檢測。因此，SOH的估算一直是BMS開發的一個技術難點，我們需要一種快速可靠的方法來在線監測鋰離子電池的“健康狀態”（SOH），這也是電池研究中的熱門話題。

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靈活創新

本文將介紹一種獨創的在線SOH監測技術。我們知道電池內阻增大是電池老化的重要表現，也是電池進一步老化的原因。電池內阻可以通過電化學阻抗譜（EIS）來分析，能夠給出較為精細的電池阻抗描述，可用作估計電池的壽命特征。以往監測電池的EIS特性只能在實驗室中借助電化學工作站等設備來實現，無法實現在線監測。大唐恩智浦推出的集成EIS監測的單電芯監控芯片DNB1168可以通過在線阻抗監測技術，輕松實現實時在線SOH監測。

這里以真實案例來說明如何使用DNB1168芯片通過EIS實現在線SOH監測。首先，我們對五節不同SOH狀態的電池在同樣容量、同樣溫度下進行EIS標定，標定結果如圖所示。

1~5號電池的EIS監測數據

2號和5號電池的歐姆阻抗值為0.5毫歐，真實SOH為100%。3號和4號電池為1.8毫歐，真實SOH為85%。1號電池為3.5毫歐，真實SOH為70%。根據前面的內阻計算SOH的公式，我們將SOH=70%和SOH=100%的內阻值代入公式：

70% =?（電池壽命終結時內阻-3.5）/（電池壽命終結時內阻-0.5）

可以計算得到電池壽命完全結束時（SOH=0%）內阻大概10.5毫歐，再計算1.8毫歐內阻時的SOH=(10.5-1.8)/(10.5-0.5)=87%，與真實SOH誤差在2%，遠高于行業內通過容量的SOH估算水平。根據我們的實驗結果，針對不同SOH電芯的阻抗在前期做好標定，即可用EIS快速反映出該電芯的當前SOH。通過集成EIS的單電芯監控芯片DNB1168可輕松在線監測電池的當前健康狀態。

傳統的SOH評估方法涉及利用低倍率充/放電方法進行容量校準，該過程耗時較長、耗電量多、精度較低、成本高且不實用。而EIS具有成本低、易于實現、估計精度高等優點。

更多的BMS創新即將到來

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通過在電池管理系統方面進行持續創新，我們可助力廠家在電動汽車和工業儲能等應用中保持解決方案的安全性，同時降低設計復雜性，進而降低成本。每一代創新都建立在上一代創新的基礎之上，使我們的技術變得更靈活、更高效、更可靠、更實惠。我們會一直堅定不移地進行技術創新，和終端客戶一起成長進步，為實現真正的國產化努力前行。

編輯：黃飛

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