奧地利研究團隊開發新型電池管理系統，可即時偵測電芯內部損傷

奧地利研究團隊開發新型電池管理系統，可即時偵測電芯內部損傷

奧地利研究人員開發出一套全新的電池管理系統（BMS），能夠偵測電動車電池內部的隱性損傷並追蹤老化進程，有望大幅提升電池安全性、性能與使用壽命。

此技術由歐盟資助的 Nemo 計畫所催生，參與單位包括格拉茨工業大學（TU Graz）、布魯塞爾自由大學（Vrije Universiteit Brussel）及多家業界合作夥伴。有別於傳統電池管理系統主要監控電壓、電流與溫度，這套新方案可直接掌握電池芯內部的實際狀況。

目前市面上的電池系統多依賴外部運算來估算電池健康狀態，導致單一電芯內部的損傷或老化往往難以在性能下滑前及時發現。研究人員表示，全新的模型與演算法能讓電池管理系統自主識別故障、監控電芯退化，並判斷何時需要進行維護。

深入電芯內部監測

本計畫的核心之一，在於提升系統於安全風險演變為嚴重問題前的預警能力。

「電池管理系統是讓電動車更安全、更永續運行的重要工具，」TU Graz 車輛安全研究所的 Christoph Drießen 表示。

為了訓練系統，研究人員在實驗室測試中刻意對電芯造成損傷，部分電芯經過機械變形處理，以模擬輕微碰撞（例如停車時的輕碰）等情境，所產生的數據隨後用於開發能識別真實電池中類似損傷跡象的演算法。

該系統採用電化學阻抗頻譜技術（EIS），這是一種透過感測器測量電芯內部電阻的技術，讓工程師得以直接從電池內部取得資訊，而非僅憑外部量測推算電池狀態。

研究人員指出，這額外一層監測機制有助於更早期識別受損電芯，進而降低安全風險，並在更大問題發生前完成維護。

「如果能透過 BMS 及早發現單一電芯的故障與損傷，許多危險便可提前避免，」Drießen 說道。

更智慧的老化偵測

除了安全性之外，研究人員也專注於了解電池隨時間老化的方式。

TU Graz 團隊開發了一套模型，可預測電芯在充放電循環過程中的體積變化。過度膨脹會增加電池組內部的機械壓力，提高電芯龜裂、變形、內部短路及溫度驟升的風險。

與此同時，布魯塞爾自由大學的研究人員則開發出追蹤單一電芯老化與使用壽命變化的模型。

研究團隊指出，現有的電池檢測方式主要只能呈現電池整體容量相較於出廠狀態損失了多少，而新方案旨在提供電芯老化過程中內部變化的更詳細面貌。

「過去的測試只能顯示容量相較於原始電池狀態下降了多少，」Drießen 說，「但新模型還能讓我們洞察電芯老化過程中的內部變化，從而做出有利於性能、使用壽命與安全性的調整。」

儘管功能更加豐富，研究人員表示強化版電池管理系統不會顯著增加現有系統的體積或重量。目前已在電池模組層級建置完成示範原型，後續計畫將聚焦於推動該技術邁向產業化部署。

相關研究已發表於學術期刊《Journal of Power Sources》。

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