据外媒报道，日本筑波大学（University of Tsukuba）的研究人员开发了一种基于磁场测量技术的新方法，用于识别单个锂离子电池（LIB）。该项研究发表于《绿色能源与智能交通（Green Energy and Intelligent Transportation）》期刊，探讨了磁性传感器在分析电池特有磁场方面的应用，为电动汽车（EV）构建更安全、更高效的电池识别系统奠定了基础。

磁性传感器分析电池特有磁场（图片来源：筑波大学）

关于锂离子电池的背景

锂离子电池因具备高能量密度和高效率，已成为电动汽车领域的首选动力源。不过，随着市场的不断扩展，假冒电池和电池质量参差不齐的问题日益凸显，特别是OEM的电池被低质量的替代品所替换的情况下。此类替代品造成了严重的安全风险，包括可能引发电池起火等事故。

目前的电池识别方法，例如条形码和集成电路（IC）芯片，都存在容易被伪造的问题，凸显了对更为可靠的认证技术的需求。尽管先前的研究采用了磁共振成像（MRI）等非破坏性技术来评估电池状态，但现有的电流分布评估方法通常过于复杂，难以满足实时车辆应用的需要。

有关该项研究

在该研究中，研究团队对棱柱形锂离子电芯（分别标记为样本A，B和退化样本B）进行了检测，旨在探索其内部结构差异对磁场辐射的影响。尽管此类电池在外形尺寸和形状上一致，但其由不同的制造商生产，且内部配置存在显著差异。

为了捕捉此类电池内部电流流动产生的磁场，研究人员在电池表面安装了磁性传感器。本研究中使用了两种核心方法：实验测量与仿真。实验过程被严格控制，以模拟实际情况，而收集到的数据被用于与理论模型进行对比，以验证模型的准确性。

为了进一步验证其研究发现，研究人员对串联连接的两个电芯进行了分析，模拟了一个电池组。此种设置允许研究人员能够观察到相邻的电芯如何影响整个磁场的特性。通过使用先进的磁场测量系统，研究人员能够精确探测磁场特征的变化，这构成了所提出的识别方法的基础。此外，仿真实验帮助评估了不同电芯排列或位置可能对探测结果产生的影响，为实际应用中的优化提供了见解。

研究结果与讨论

该研究显示，每个电池样本均展现出独特的磁场模式，从而能够成功识别单个锂离子电池。具体而言，集电器的形状和尺寸的不同会显著影响所测得的磁场。即使在同一电池组内，该传感器也可根据电芯的结构设计区分不同的电芯。

其中一个关键发现是，仅需两个特定位置部署的传感器即可准确识别每个电芯的独特特征。此种高效性表明只需对现有电池管理系统进行最小限度的改动，就可将该方法集成至此类系统中。此外，磁场测量值与输出电流之间的一致性进一步验证了该方法的可靠性。

此外，研究结果进一步揭示，相邻电芯的磁性特性对整体测量结果有着显著的影响。通过仿真实验发现，调整电芯间的距离或改变它们的排列方式，能够产生不同的磁场特征。此类发现表明，该系统不仅能够用于识别单个电池，而且在实际应用中，也能够对相互连接的电池组进行监测。

结论

该研究标志着电池识别技术取得了重大进展。该研究通过利用磁场测量方法，基于锂离子电池的内部结构对其进行区分，证明了对电动汽车电池进行实时识别的可行性。即使在电池设计和组装上存在差异，也会导致不同的磁场特性，这为区分OEM电池和非OEM电池提供了一种可靠的方法。

此外，研究人员们所提出的系统，通过提供一种安全、高效的认证方法，展现了在提升电动汽车应用安全性与性能方面的巨大潜力。未来的研究可能会专注于优化传感器布置、优化探测算法以及将该方法扩展应用于不同类型的电池。随着技术的进一步的展，将该磁场分析方法集成至电池管理系统，可提高现代电动汽车的安全性和可靠性，为实现更广泛的可持续性发展目标做出贡献。