無線BMS(wBMS)測試解決方案
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
隨著汽車電動化和智能化的發(fā)展，各部件環(huán)節(jié)開始加快從機械系統(tǒng)向電子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。以BMS（電池管理系統(tǒng)）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(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)實時監(jiān)測的需求，且維修難度高。
同時，人們對新能源汽車續(xù)航能力以及電池安全性的重視程度不斷提高，無線BMS成為了技術研發(fā)和應用的重要方向，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，實現(xiàn)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(wǎng)聯(lián)汽車、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的發(fā)展，BMS技術也將在這些領域發(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)庫進行積累，實現(xiàn)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(fā)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(tǒng)”。無線BMS的市場情況呈現(xiàn)出積極的增長態(tài)勢，應用前景廣闊。隨著技術的不斷創(chuàng)新和進步，無線BMS將在電動汽車、儲能系統(tǒng)、無人機等領域發(fā)揮更加重要的作用，推動這些領域的快速發(fā)展。
圖1.無線BMS架構圖（*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模組的車型實現(xiàn)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(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，達到2 GHz。單臺設備即可完成wBMS測試中包括三階交調(diào)在內(nèi)的所有射頻測試項。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(chǎn)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(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(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(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”方式實現(xiàn)與測試儀表的連接，需要OTA chamber和相應的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)品結構、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證無線產(chǎn)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(wěn)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(xiàn)，特別是在不同網(wǎng)絡環(huán)境和信號強度下的表現(xiàn)。
● 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(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(zhì)量和覆蓋范圍具有重要意義。
● 兼容性和互操作性：OTA測試還會評估設備在不同網(wǎng)絡環(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(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)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(tǒng)組成框圖和設計方案如下：
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)和科研機構提供更優(yōu)質(zhì)的本地化服務。
本文作者: 上海眾執(zhí)芯信息科技有限公司 屠方澤
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