無(wú)線(xiàn)BMS(wBMS)測試解決方案

無(wú)線(xiàn)BMS：為新能源汽車(chē)電池安全護航

隨著(zhù)汽車(chē)電動(dòng)化和智能化的發(fā)展，各部件環(huán)節開(kāi)始加快從機械系統向電子系統的轉換。以BMS（電池管理系統）領(lǐng)域為例，其主要作用是通過(guò)對電壓、電流、溫度的測量來(lái)實(shí)時(shí)監控電池狀態(tài)信息，分析電池安全性能、優(yōu)化電池能量控制和延長(cháng)電池使用壽命等。目前有線(xiàn)BMS架構采用基于菊花鏈配置的線(xiàn)束來(lái)連接電池組，整體占用空間大，制造工藝繁瑣，難以滿(mǎn)足電池持續實(shí)時(shí)監測的需求，且維修難度高。

同時(shí)，人們對新能源汽車(chē)續航能力以及電池安全性的重視程度不斷提高，無(wú)線(xiàn)BMS成為了技術(shù)研發(fā)和應用的重要方向，取代了電池組和電池管理系統之間的傳統有線(xiàn)連接，逐步從早期的研發(fā)階段開(kāi)始步入產(chǎn)業(yè)化。無(wú)線(xiàn)BMS具有顯著(zhù)的優(yōu)勢和潛力。

傳統的BMS通過(guò)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)BMS采用無(wú)線(xiàn)通信模塊，實(shí)現了電池組與BMS主機端之間的無(wú)線(xiàn)通信，從而消除了線(xiàn)纜和連接器的問(wèn)題。這種無(wú)線(xiàn)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(xiàn)材斷裂或接觸不良導致的潛在風(fēng)險。

此外，隨著(zhù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、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利用大數據平臺對電池生命周期數據庫進(jìn)行積累，實(shí)現更高精度的算法和更超前的預警，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(dòng)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”。無(wú)線(xiàn)BMS的市場(chǎng)情況呈現出積極的增長(cháng)態(tài)勢，應用前景廣闊。隨著(zhù)技術(shù)的不斷創(chuàng )新和進(jìn)步，無(wú)線(xiàn)BMS將在電動(dòng)汽車(chē)、儲能系統、無(wú)人機等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，推動(dòng)這些領(lǐng)域的快速發(fā)展。

圖1.無(wú)線(xiàn)BMS架構圖（*轉自ADI官網(wǎng)）

眾執芯推出NI儀器的wBMS測試方案

上海眾執芯信息科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)眾執芯科技）于2019年率先推出無(wú)線(xiàn)BMS測試解決方案，并同期和某車(chē)廠(chǎng)完成無(wú)線(xiàn)BMS全生命周期的測試，保證搭載wBMS模組的車(chē)型實(shí)現相關(guān)驗證與測試。測試覆蓋：

● 無(wú)線(xiàn)芯片與模組測試

● 電池包整體無(wú)線(xiàn)測試

● 基于實(shí)際外場(chǎng)干擾的功能測試

圖2.外場(chǎng)測試場(chǎng)景

圖3.實(shí)驗室設備圖

上海眾執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連續頻率覆蓋范圍，可用瞬時(shí)帶寬較以往型號增加了一倍，達到2 GHz。單臺設備即可完成wBMS測試中包括三階交調在內的所有射頻測試項。PXIe-5842具備四大特性包括頻率范圍廣、高瞬時(shí)帶寬、高性能LO、模塊化且易于同步和卓越好用的軟件架構。

圖4.PXIe-5842產(chǎn)品簡(jiǎn)介

傳導測試

傳導測試基于待測件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。射頻傳導測試均有有線(xiàn)鏈接組成，不考慮信號在空中傳播，測試條件較為簡(jiǎn)單，參考測試項目如下：

空口OTA測試

OTA測試則將測試系統放置與OTA暗室中更好的測試待測件在無(wú)線(xiàn)空口中傳輸的特性,測試條件較為復雜，需要OTA暗室或屏蔽室配合。OTA測試主要關(guān)注整機的輻射性能，包括發(fā)射功率和接收靈敏度等方面。與RF傳導測試相比，OTA測試采用“over the air”方式實(shí)現與測試儀表的連接，需要OTA chamber和相應的OTA系統軟件。OTA測試能夠綜合考慮產(chǎn)品內部輻射干擾、產(chǎn)品結構、天線(xiàn)因素、射頻芯片收發(fā)算法等因素，是一種在自由空間驗證無(wú)線(xiàn)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(huì )評估無(wú)線(xiàn)設備的傳輸性能，包括傳輸速度、傳輸穩定性和傳輸距離等。這些指標能夠反映設備在實(shí)際使用中的性能表現，特別是在不同網(wǎng)絡(luò )環(huán)境和信號強度下的表現。

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

● 天線(xiàn)性能：OTA測試還會(huì )評估設備的天線(xiàn)性能，包括天線(xiàn)的增益、效率、方向圖等參數。這些參數能夠反映設備在無(wú)線(xiàn)信號傳輸過(guò)程中的輻射特性和接收特性，對于確保設備在實(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(huì )評估設備在不同網(wǎng)絡(luò )環(huán)境和不同設備之間的兼容性和互操作性。這包括設備與其他設備之間的通信協(xié)議兼容性、頻段兼容性以及數據傳輸穩定性等方面。這些指標能夠反映設備在實(shí)際使用中的兼容性和互操作性，對于確保設備在不同場(chǎng)景下的順暢運行具有重要意義。

系統組成框圖和設計方案如下：

圖5. OTA測試框圖

上海眾執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(chē)電子行業(yè)中無(wú)線(xiàn)測試應用場(chǎng)景，助力工程師打造更美好產(chǎn)品，為智能汽車(chē)企業(yè)和科研機構提供更優(yōu)質(zhì)的本地化服務(wù)。

本文作者:  上海眾執芯信息科技有限公司 屠方澤