NXP verbessert Chipsatz zur Überwachung des Batteriezustands

NXP Semiconductors N.V. präsentiert den branchenweit ersten Batteriemanagement-Chipsatz mit elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und hardwarebasierter Synchronisation aller Komponenten im Nanosekundenbereich. Die neue Systemlösung ist darauf ausgelegt, Sicherheit, Lebensdauer und Leistung von Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen zu verbessern. Die EIS-Messung ist direkt in die drei unterschiedlichen BMS-Bestandteile der Lösung integriert, sodass Automobilhersteller detaillierte Einblicke in den Zustand und das Verhalten von Batterien erhalten.

Automobilhersteller stehen zunehmend unter Druck, sicheres und schnelleres Laden, eine längere Batterielebensdauer und zuverlässige Energiesysteme zu gewährleisten, während sie gleichzeitig Kosten und Designkomplexität reduzieren müssen. Herkömmliche softwarebasierte Systeme zur Batterieüberwachung stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, schnelle Vorgänge im Millisekundenbereich zu erkennen, obwohl diese oft frühe Anzeichen für einen Ausfall sind. Für ein sicheres Schnellladen werden deshalb meist zusätzliche Sensoren und Software eingesetzt.

Die neue Lösung von NXP begegnet diesen Herausforderungen, indem EISMessungen direkt auf Hardwareebene integriert werden. Sie umfasst drei BMSKomponenten: den Batteriezellen-Controller BMA7418, das Kommunikationsgateway BMA6402 und den Battery-Junction-Box-Controller BMA8420. Der Chipsatz ermöglicht dabei Echtzeitmonitoring und Hochfrequenzunterstützung ohne zusätzliche Komponenten oder kostspielige Redesigns. Dank dem hardwarebasierten Ansatz arbeitet die Lösung nahezu perfekt synchronisiert und liefert präzise Impedanzmessungen mit direkt auf Chipebene integrierter Diskreter Fourier-Transformation. Automobilhersteller können so sicheres und schnelles Laden gezielt steuern, frühe Anzeichen von Batteriedefekten zuverlässig erkennen und die Systemkomplexität insgesamt verringern.

Die EIS-Technologie basiert darauf, kontrollierte elektrische Anregungssignale durch die gesamte Batterie zu senden. Die Systemlösung von NXP umfasst einen Generator für diese Signale, der sowohl das Vorladen des Hochvoltkreises als auch die Erzeugung des EIS-Signals übernimmt. Durch diesen Aufbau können die Zwischenkreiskondensatoren zusätzlich als sekundäre Energiespeicher fungieren, was den Anregungsprozess energieeffizienter macht.

Auf dieser Grundlage werden die Zellspannungsantworten über verschiedene Frequenzen hinweg gemessen. So lassen sich selbst kleine Veränderungen im inneren Zustand der Batteriezellen erkennen, wie etwa Temperaturunterschiede, Alterungseffekte oder Mikrokurzschlüsse. Im Gegensatz zu herkömmlichen, zeitbasierten Messverfahren bietet die EIS-Technologie eine schnelle und zuverlässige Möglichkeit, die Impedanz jeder Zelle zu bestimmen und sie von einem Kapazitätsverlust zu unterscheiden. Das funktioniert auch unter dynamischen Bedingungen wie Lade- oder Lastwechseln.

Die Lösung soll voraussichtlich ab Anfang 2026 verfügbar sein. Die unterstützende Software wird mit der NXP Automotive MCU S32K358 kompatibel sein.

www.nxp.com