無線BMS(wBMS)測試解決方案

無線BMS：為新能源汽車電池安全護航

隨著汽車電動化和智能化的發展，各部件環節開始加快從機械系統向電子系統的轉換。以BMS（電池管理系統）領域為例，其主要作用是通過對電壓、電流、溫度的測量來實時監控電池狀態信息，分析電池安全性能、優化電池能量控制和延長電池使用壽命等。目前有線BMS架構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，難以滿足電池持續實時監測的需求，且維修難度高。

同時，人們對新能源汽車續航能力以及電池安全性的重視程度不斷提高，無線BMS成為了技術研發和應用的重要方向，取代了電池組和電池管理系統之間的傳統有線連接，逐步從早期的研發階段開始步入產業化。無線BMS具有顯著的優勢和潛力。

傳統的BMS通過線纜聯通電池組，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，實現了電池組與BMS主機端之間的無線通信，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致的潛在風險。

此外，隨著智能網聯汽車、物聯網等新技術的發展，BMS技術也將在這些領域發揮重要作用。例如，云端BMS利用大數據平臺對電池生命周期數據庫進行積累，實現更高精度的算法和更超前的預警，從而減少事故率。域控制器技術的發展也將進一步推動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”。無線BMS的市場情況呈現出積極的增長態勢，應用前景廣闊。隨著技術的不斷創新和進步，無線BMS將在電動汽車、儲能系統、無人機等領域發揮更加重要的作用，推動這些領域的快速發展。

圖1.無線BMS架構圖（*轉自ADI官網）

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（簡稱眾執芯科技）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模組的車型實現相關驗證與測試。測試覆蓋：

● 無線芯片與模組測試

● 電池包整體無線測試

● 基于實際外場干擾的功能測試

圖2.外場測試場景

圖3.實驗室設備圖

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矢量信號收發器PXIe-5842，可提供30 MHz到26.5 GHz連續頻率覆蓋范圍，可用瞬時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產品簡介

傳導測試

傳導測試基于待測件DUT（WBMS DUT）、矢量信號收發器與外圍電路組成，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線空口中傳輸的特性,測試條件較為復雜，需要OTA暗室或屏蔽室配合。OTA測試主要關注整機的輻射性能，包括發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品內部輻射干擾、產品結構、天線因素、射頻芯片收發算法等因素，是一種在自由空間驗證無線產品空口性能的綜合性測試方法。主要關注如下不同的性能點：

● 傳輸性能：OTA測試會評估無線設備的傳輸性能，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際使用中的性能表現，特別是在不同網絡環境和信號強度下的表現。

● 輻射性能：OTA測試會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，對于確保設備在實際使用中的穩定性和可靠性具有重要意義。

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

● 兼容性和互操作性：OTA測試還會評估設備在不同網絡環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際使用中的兼容性和互操作性，對于確保設備在不同場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中國創新發展中心一起助力汽車電子行業中無線測試應用場景，助力工程師打造更美好產品，為智能汽車企業和科研機構提供更優質的本地化服務。

本文作者:  上海眾執芯信息科技有限公司 屠方澤