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EIS（Electrochemical Impedance Spectroscopy，中文名为电化学阻抗谱）是电化学领域一种常见的分析方法。其原理是通过对电池注入不同频率的激励信号，同步测量电芯的响应信号，进而得到电池的阻抗谱，即奈奎斯特曲线。对阻抗谱进行建模和分析，便可对电池进行精准的测量。

相比于现有的BMS方案采集的信号仅来自电芯外部特征（如电压、电流、温度），EIS可无损直接测量电池内部过程，因此EIS被誉为电池的“听诊器”。

图源：恩智浦

目前EIS已经在电芯研发和生产中广泛采用。在电芯研发阶段，用于分析SEI膜形成、扩散系数等，用于优化电芯材料、配方。在生产阶段，可精准识别电芯浸润不良、界面缺陷，精准测量电池一致性。

但由于目前EIS测量需要专门的设备，以及特点的测量环境，因此虽然EIS能够精准测量电池使用过程中的SOC、SOH值、电芯内部温度值，也可进行寿命预测，但在实际电池使用中，EIS尚未应用于BMS。

业内一直尝试在BMS测量中引入EIS方案，但一直未有实际落地应用。最近，恩智浦发布集成EIS技术的BMS芯片组，预期将于2026年初量产，此举将为未来EIS在BMS中的应用提供新的可能。

01.

恩智浦是如何将EIS技术引入BMS中的

目前，根据激励方式，EIS技术的应用主要有两种。一是由单独AFE芯片对单个电芯进行激励并且进行信号采集，二是对整个电池PACK进行激励，依旧由AFE和BJB完成信号采集。

对比之下，单独AFE芯片虽然精度更高，激励的频率范围也更大，但工程化落地较为困难。包括恩智浦、联合电子在内，目前行业主流的激励方式为对电池PACK进行激励，AFE和BJB进行信号采集，即第二种。

在该方案中，由于需要测量上百个电芯信号数据，为避免信号误差，单个电芯的阻抗测量数据需要在极短时间内对齐和处理，通常为纳秒级。据透露，目前恩智浦可以做到150纳秒的同步误差，满足时间同步要求。

图源：恩智浦

另外在激励源选择上，恩智浦提供了两种选择方案。

一是在系统解决方案中集成了一个电激励信号发生器，既可为高压电路预充电，又可生成激励信号。这种设计使直流母线电容可作为电池的辅助储能单元，提升激励过程的能效。

二是借助外部激励源进行激励。目前主要借助DC-DC、OBC或电机控制器等进行部件,为电池包提供激励信号。

具体采用何种方式，主要取决于电芯类型。由于采样ADC精度的限制，采集到的电压幅值越大，其结果就越准确。因此选择激励方式时，与所需的电流大小有关。

如电芯本身阻抗较大，如小容量电芯，激励所选的电流较小，采用DC-DC激励即可。对于大容量电芯，本身阻抗较小，则需要提升激励所需的电流，便需要借助OBC或电机控制器。

在频率选择上，恩智浦目前支持的范围为0.1Hz-1KHz。根据奈奎斯特曲线所示，频率范围越大，对应测量的阻抗类型也就越丰富，相应的表征电芯状态也就越精确。

02.

与现有BMS方案高度兼容

在所示案例中，恩智浦EIS技术完全与现有BMS方案兼容。目前恩智浦可提供完整的芯片组方案，主要包括电池接线盒监测IC产品BMA8420、主动预充电控制器IC产品TAA3033，AFE采样芯片BMA7418（18通道，功能安全ASIL-D），通信芯片BMA6402，PMIC产品FS26和MCU产品S32K3xx。从芯片种类中，只额外增加了激励控制单元TAA3033。其余芯片则通过增加傅里叶变换（DFT）计算单元和时间同步功能，满足EIS技术需求。

其中，在BMA8420中，针对EIS应用，BMA8420中集成单频独立傅里叶变换（DFT）计算，,用于电流的交流信号采集，以及用于EIS激励的同步50%占空比GPIO输出。与之配合的预充控制器产品型号为TAA3033。

对于BMA7418，针对EIS应用，通过内置傅里叶变换（DFT）计算可实现高精度的电压的交流信号采集，

而BMA6402作用是用于EIS芯片组的精准时钟同步, 消除菊花链通信延迟,并且支持跨多个菊花链的同步测量启动。

除硬件外，恩智浦还提供带软件补偿的EIS测量流程，进行管理测量序列并应用动态校正。

如下游客户已选用上述芯片方案，届时可直接应用EIS技术。

除此之外，对于未选用上述芯片方案的客户，恩智浦也可提供快速升级服务。实际上，恩智浦提供下列管脚兼容的芯片组方案

-BMA7418（支持EIS）和BMA7118（不支持EIS）

-BMA8420(支持EIS)和MC33777(不支持EIS)

-BMA6402(支持EIS)和BMA6002(不支持EIS)

可以保留原有设计, 只升级芯片即可可实现EIS功能的直接pin-to-pin升级。

03.

超快充，或将为EIS落地提供了需求

业内一直在尝试EIS技术在BMS中的落地应用，除上述提及的技术本身成熟度和方案成本外，制约EIS应用的关键还包括真实的场景需求。业内初期对于EIS技术的主要诉求在于预测电芯实际寿命（SOH），但随着电芯技术和工艺的不断升级，电芯的实际寿命已经得到有效提升，一定程度上降低了EIS应用的热情。

事实上，目前对EIS技术的应用场景尚未有明确的定论。不过，近年来随着超快充技术的落地应用，一定程度上增加了电芯安全防护的难度。因此，更加精准的电芯测量就成为核心诉求，EIS技术则恰好能满足这一点。

当然，具体的应用场景还需要整车企业进行挖掘。恩智浦完整的EIS技术方案为后续的实际应用提供了基础，也为后续BMS升级提供了方向。此外，恩智浦还通过不断提升开发速度满足国内汽车市场快速迭代的需求。