電池不僅有電能，還可以變智能，前提是，給它裝上智能感應(yīng)器。
變智能的原因當(dāng)然是為了安全。
全球新能源汽車與儲(chǔ)能市場(chǎng)爆發(fā)式增長(zhǎng)，但電池安全、壽命與回收問題始終如影隨形。傳統(tǒng)電池管理系統(tǒng)（BMS）受限于數(shù)據(jù)維度不足，難以穿透電芯內(nèi)部“黑箱”，導(dǎo)致熱失控事故頻發(fā)、殘值評(píng)估困難。
針對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，欣旺達(dá)動(dòng)力獨(dú)辟蹊徑，從智能化視角出發(fā)，通過“芯片+傳感器+算法”的三重創(chuàng)新，將電池產(chǎn)業(yè)引入全生命周期管理的新時(shí)代。
在2025上海車展上，欣旺達(dá)動(dòng)力介紹了智能電芯2.0，在“點(diǎn)晶”智能電芯傳感器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大升級(jí)，集成了多維度智能傳感器，不僅提升了電芯內(nèi)部氣壓、外殼形變、電化學(xué)阻抗等參數(shù)的檢測(cè)能力，還通過機(jī)理和算法創(chuàng)新，進(jìn)一步優(yōu)化了電池的性能和安全性。
在實(shí)際場(chǎng)景中，智能電芯2.0具備更好的安全預(yù)警、更長(zhǎng)榮休壽命、更高SOX精度，以及電芯級(jí)電池護(hù)照這四大亮點(diǎn)，通過多維數(shù)據(jù)分析解明了電芯的安全機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了電芯的“白箱運(yùn)行”，從應(yīng)用層面對(duì)電芯使用全生命周期過程中的安全、性能與壽命起到了保障作用。
01
智能電芯的誕生
在從業(yè)20年的欣旺達(dá)動(dòng)力汽車電子事業(yè)部總經(jīng)理陳斌斌看來，鋰電池行業(yè)一直有一些痛點(diǎn)無(wú)法解決，如何真實(shí)掌握每一個(gè)電芯的狀態(tài)，將電池的安全性能再次大幅提升。
隨著鋰電池體積越做越大、充電速度越來越快，安全問題日益凸顯。然而，傳統(tǒng)BMS僅能監(jiān)測(cè)電壓、電流、溫度等表層信號(hào)，無(wú)法深入電芯內(nèi)部，對(duì)電化學(xué)系統(tǒng)的健康狀態(tài)評(píng)估嚴(yán)重滯后，更遑論進(jìn)行全生命周期管理，事實(shí)上難以實(shí)現(xiàn)電芯最佳性能。
陳斌斌表示，一個(gè)電池實(shí)驗(yàn)室需要投資上億元，通過數(shù)據(jù)不斷監(jiān)測(cè)才能逐漸掌握電池的真實(shí)規(guī)律，但是一個(gè)幾百塊錢的BMS能監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)相當(dāng)有限，根本無(wú)法反映電池的真實(shí)健康狀況。
“我們就想，能不能把實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)到的一些物理表征，通過芯片技術(shù)放到每一個(gè)電池上?！标惐蟊蟊硎?，這就是這個(gè)技術(shù)的來源。
隨著MEMS傳感器技術(shù)的成熟，監(jiān)測(cè)智能電芯技術(shù)的基礎(chǔ)得以具備，為電池管理帶來了全新的可能性。
其實(shí)早在2007年，陳斌斌就已經(jīng)具備該技術(shù)的相關(guān)專利。不過，欣旺達(dá)動(dòng)力在企業(yè)層面的專利布局起始于2020年。省重點(diǎn)專項(xiàng)也給予了很多支持。目前，欣旺達(dá)動(dòng)力已經(jīng)和一些頂級(jí)客戶進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)定點(diǎn)。
02
穿透電芯黑箱的“實(shí)驗(yàn)室級(jí)監(jiān)測(cè)”
在陳斌斌看來，傳統(tǒng)BMS如同“中醫(yī)號(hào)脈”，僅能獲取電壓、電流及少量溫度點(diǎn)等表面信號(hào)，無(wú)法深入電芯內(nèi)部狀態(tài)，數(shù)據(jù)維度不足導(dǎo)致安全預(yù)警滯后，無(wú)法支撐精準(zhǔn)壽命預(yù)測(cè)。
而智能電芯則像為電池裝上“CT機(jī)”，深入探測(cè)電化學(xué)阻抗、內(nèi)部氣壓、外殼形變等參數(shù)實(shí)時(shí)采集。
智能電芯可以通過無(wú)線通信與芯片技術(shù)，達(dá)到去線束化設(shè)計(jì)效果，通過無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)全生命周期數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，相比傳統(tǒng)BMS節(jié)省了大量線束的成本。
此外，智能電芯的算法建模能力基于海量數(shù)據(jù)構(gòu)建多物理表征模型，精確估算電池的健康狀態(tài)（SOH）并評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)。
事實(shí)上，欣旺達(dá)動(dòng)力的智能電芯技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行過一輪迭代。2024年4月26日，欣旺達(dá)動(dòng)力在北京國(guó)際車展上首次發(fā)布智能電芯1.0——“點(diǎn)晶”智能電芯傳感器，具備單電芯獨(dú)立管理、無(wú)線通訊等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，可有效用于電池安全預(yù)警、狀態(tài)精準(zhǔn)估計(jì)和電池全生命周期追溯。
此次發(fā)布的智能電芯2.0，則是集成更多傳感器，新增氣壓與形變監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了電芯內(nèi)部氣壓、外殼形變、電化學(xué)阻抗譜等全新參數(shù)的獲取。對(duì)應(yīng)在實(shí)際場(chǎng)景中，具備更早安全預(yù)警、更長(zhǎng)榮休壽命、更高SOX精度以及電芯級(jí)電池護(hù)照這四大亮點(diǎn)。
據(jù)介紹，欣旺達(dá)動(dòng)力研發(fā)團(tuán)隊(duì)耗時(shí)5年，成功攻克了傳感器與電芯集成的難題，確保了復(fù)雜電磁干擾下無(wú)線通信的穩(wěn)定性（成功率高達(dá)99.99%），掌握了復(fù)雜電化學(xué)體系多物理表征的建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電池PACK的高效重組，并通過大規(guī)模實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)訓(xùn)練建模，實(shí)現(xiàn)多物理參數(shù)的精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)。
03
安全、成本與價(jià)值的“三重革命”
安全層面，智能電芯可將熱失控預(yù)警提前數(shù)小時(shí)。鋰電池內(nèi)部氣壓、極柱溫度、正負(fù)極電壓等信息都可以表征電池?zé)崾Э赜|發(fā)狀況，然而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明增加的氣壓傳感器能夠相比傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式更早表征電芯熱失控初期階段。
陳斌斌介紹說，由于電芯傳感器采集的數(shù)據(jù)較多，尤其鋰離子析出時(shí)電芯電化學(xué)阻抗譜的突變，可以較好的表征鋰電池析鋰的拐點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)限制充電倍率，并提示用戶進(jìn)站檢修，避免事故惡化。
不僅在使用中可以提示電池健康情況，在生產(chǎn)過程中，傳感器放進(jìn)去以后，只要注液激活，電芯的所有物理信號(hào)都可以直接無(wú)線發(fā)出來，這樣也可以節(jié)省很多生產(chǎn)設(shè)備。
陳斌斌指出，傳感器的安裝為電池生產(chǎn)企業(yè)提供了一層額外的安全保障。在倉(cāng)庫(kù)中，數(shù)百萬(wàn)只電芯實(shí)時(shí)發(fā)出信號(hào)，監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，從而有效預(yù)防電池廠火災(zāi)事件的發(fā)生。
全生命周期管理方面，從生產(chǎn)到回收，每顆電芯的“數(shù)字孿生”數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳云端。未來在儲(chǔ)能電站項(xiàng)目中，智能電芯能極早識(shí)別出早期劣化電芯，避免系統(tǒng)級(jí)故障，從而大幅延長(zhǎng)項(xiàng)目壽命。
技術(shù)壁壘上，欣旺達(dá)動(dòng)力的無(wú)線跳頻算法、多節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)技術(shù)則已形成專利墻。
與車企的“開放合作”模式亦是關(guān)鍵。在陳斌斌看來，車企自研BMS并不會(huì)影響與欣旺達(dá)動(dòng)力的合作，欣旺達(dá)動(dòng)力可以通過電池失效數(shù)據(jù)庫(kù)與供應(yīng)鏈規(guī)模為車企賦能，幫助其優(yōu)化充電策略，提升用戶續(xù)航體驗(yàn)。
智能電芯的“電池護(hù)照”功能，不僅記錄生產(chǎn)碳足跡，還追蹤梯次利用中的性能衰減數(shù)據(jù)，助力構(gòu)建全球電池回收標(biāo)準(zhǔn)。欣旺達(dá)集團(tuán)的江西贛州回收基地，通過智能分選技術(shù)，使鈷、鎳回收率顯著提升至98%，每年減少鋰礦開采超千噸，這一成果得益于技術(shù)進(jìn)步，如攀鋼礦業(yè)公司新建的鈷鎳資源回收示范線鈷回收率達(dá)到80%以上，以及工藝優(yōu)化對(duì)提高回收效率和效益的貢獻(xiàn)。
未來，該技術(shù)將適配固態(tài)電池，通過壓力監(jiān)測(cè)優(yōu)化固-固界面接觸；與AI結(jié)合后，可提前預(yù)測(cè)電池容量跳水點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“預(yù)防性維護(hù)”。
欣旺達(dá)動(dòng)力智能電芯2.0的顛覆性不僅在于技術(shù)參數(shù)，更在于重構(gòu)了電池從“工業(yè)品”到“數(shù)據(jù)資產(chǎn)”的屬性。在碳中和與數(shù)字化的雙重浪潮下，這場(chǎng)由傳感器與算法驅(qū)動(dòng)的革命，或許能悄然重塑全球新能源產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則。
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