無線BMS：為新能源汽車電池安全護(hù)航

隨著汽車電動化和智能化的發(fā)展，各部件環(huán)節(jié)開始加快從機(jī)械系統(tǒng)向電子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。以BMS（電池管理系統(tǒng)）領(lǐng)域?yàn)槔?，其主要作用是通過對電壓、電流、溫度的測量來實(shí)時監(jiān)控電池狀態(tài)信息，分析電池安全性能、優(yōu)化電池能量控制和延長電池使用壽命等。目前有線BMS架構(gòu)采用基于菊花鏈配置的線束來連接電池組，整體占用空間大，制造工藝繁瑣，難以滿足電池持續(xù)實(shí)時監(jiān)測的需求，且維修難度高。

同時，人們對新能源汽車?yán)m(xù)航能力以及電池安全性的重視程度不斷提高，無線BMS成為了技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的重要方向，取代了電池組和電池管理系統(tǒng)之間的傳統(tǒng)有線連接，逐步從早期的研發(fā)階段開始步入產(chǎn)業(yè)化。無線BMS具有顯著的優(yōu)勢和潛力。

傳統(tǒng)的BMS通過線纜聯(lián)通電池組，存在較大的空間占用和配重增量，限制了電池能量密度的提升。而無線BMS采用無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)了電池組與BMS主機(jī)端之間的無線通信，從而消除了線纜和連接器的問題。這種無線方式不僅提高了能量密度改善空間，還降低了電池組裝階段的人工投入，并減少了因線材斷裂或接觸不良導(dǎo)致的潛在風(fēng)險。

此外，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展，BMS技術(shù)也將在這些領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。例如，云端BMS利用大數(shù)據(jù)平臺對電池生命周期數(shù)據(jù)庫進(jìn)行積累，實(shí)現(xiàn)更高精度的算法和更超前的預(yù)警，從而減少事故率。域控制器技術(shù)的發(fā)展也將進(jìn)一步推動BMS的高度集成化，將BMS、VCU、MCU等功能高度集成為一體，形成真正的“系統(tǒng)”。無線BMS的市場情況呈現(xiàn)出積極的增長態(tài)勢，應(yīng)用前景廣闊。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，無線BMS將在電動汽車、儲能系統(tǒng)、無人機(jī)等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，推動這些領(lǐng)域的快速發(fā)展。

圖1.無線BMS架構(gòu)圖（*轉(zhuǎn)自ADI官網(wǎng)）

眾執(zhí)芯推出NI儀器的wBMS測試方案

上海眾執(zhí)芯信息科技有限公司（簡稱眾執(zhí)芯科技）于2019年率先推出無線BMS測試解決方案，并同期和某車廠完成無線BMS全生命周期的測試，保證搭載wBMS模組的車型實(shí)現(xiàn)相關(guān)驗(yàn)證與測試。測試覆蓋：

● 無線芯片與模組測試

● 電池包整體無線測試

● 基于實(shí)際外場干擾的功能測試

圖2.外場測試場景

圖3.實(shí)驗(yàn)室設(shè)備圖

上海眾執(zhí)芯信息科技有限公司基于NI最新一代矢量信號收發(fā)器，針對現(xiàn)有wBMS模組，推出覆蓋全生命周期（芯片-模組-電池包）測試方案。NI推出了第三代PXI矢量信號收發(fā)器PXIe-5842，可提供30 MHz到26.5 GHz連續(xù)頻率覆蓋范圍，可用瞬時帶寬較以往型號增加了一倍，達(dá)到2 GHz。單臺設(shè)備即可完成wBMS測試中包括三階交調(diào)在內(nèi)的所有射頻測試項(xiàng)。PXIe-5842具備四大特性包括頻率范圍廣、高瞬時帶寬、高性能LO、模塊化且易于同步和卓越好用的軟件架構(gòu)。

圖4.PXIe-5842產(chǎn)品簡介

傳導(dǎo)測試

傳導(dǎo)測試基于待測件DUT（WBMS DUT）、矢量信號收發(fā)器與外圍電路組成，并配合射頻分析軟件。如果考慮信號在信道中的衰減則可配置衰減器或者信道模擬器。射頻傳導(dǎo)測試均有有線鏈接組成，不考慮信號在空中傳播，測試條件較為簡單，參考測試項(xiàng)目如下：

空口OTA測試

OTA測試則將測試系統(tǒng)放置與OTA暗室中更好的測試待測件在無線空口中傳輸?shù)奶匦?測試條件較為復(fù)雜，需要OTA暗室或屏蔽室配合。OTA測試主要關(guān)注整機(jī)的輻射性能，包括發(fā)射功率和接收靈敏度等方面。與RF傳導(dǎo)測試相比，OTA測試采用“over the air”方式實(shí)現(xiàn)與測試儀表的連接，需要OTA chamber和相應(yīng)的OTA系統(tǒng)軟件。OTA測試能夠綜合考慮產(chǎn)品內(nèi)部輻射干擾、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、天線因素、射頻芯片收發(fā)算法等因素，是一種在自由空間驗(yàn)證無線產(chǎn)品空口性能的綜合性測試方法。主要關(guān)注如下不同的性能點(diǎn)：

● 傳輸性能：OTA測試會評估無線設(shè)備的傳輸性能，包括傳輸速度、傳輸穩(wěn)定性和傳輸距離等。這些指標(biāo)能夠反映設(shè)備在實(shí)際使用中的性能表現(xiàn)，特別是在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號強(qiáng)度下的表現(xiàn)。

● 輻射性能：OTA測試會測量設(shè)備的輻射功率和接收靈敏度，以評估其輻射性能。這些指標(biāo)能夠反映設(shè)備在無線信號傳輸過程中的能量消耗和信號接收能力，對于確保設(shè)備在實(shí)際使用中的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。

● 天線性能：OTA測試還會評估設(shè)備的天線性能，包括天線的增益、效率、方向圖等參數(shù)。這些參數(shù)能夠反映設(shè)備在無線信號傳輸過程中的輻射特性和接收特性，對于確保設(shè)備在實(shí)際使用中的通信質(zhì)量和覆蓋范圍具有重要意義。

● 兼容性和互操作性：OTA測試還會評估設(shè)備在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和不同設(shè)備之間的兼容性和互操作性。這包括設(shè)備與其他設(shè)備之間的通信協(xié)議兼容性、頻段兼容性以及數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性等方面。這些指標(biāo)能夠反映設(shè)備在實(shí)際使用中的兼容性和互操作性，對于確保設(shè)備在不同場景下的順暢運(yùn)行具有重要意義。

系統(tǒng)組成框圖和設(shè)計方案如下：

圖5. OTA測試框圖

上海眾執(zhí)芯信息科技有限公司將與NI中國創(chuàng)新發(fā)展中心一起助力汽車電子行業(yè)中無線測試應(yīng)用場景，助力工程師打造更美好產(chǎn)品，為智能汽車企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)提供更優(yōu)質(zhì)的本地化服務(wù)。

本文作者:  上海眾執(zhí)芯信息科技有限公司 屠方澤