无线BMS(wBMS)测试解决方案
英飞凌汽车电子生态圈
随着汽车电动化和智能化的发展，各部件环节开始加快从机械系统向电子系统的转换。以BMS（电池管理系统）领域为例，其主要作用是通过对电压、电流、温度的测量来实时监控电池状态信息，分析电池安全性能、优化电池能量控制和延长电池使用寿命等。目前有线BMS架构采用基于菊花链配置的线束来连接电池组，整体占用空间大，制造工艺繁琐，难以满足电池持续实时监测的需求，且维修难度高。
同时，人们对新能源汽车续航能力以及电池安全性的重视程度不断提高，无线BMS成为了技术研发和应用的重要方向，取代了电池组和电池管理系统之间的传统有线连接，逐步从早期的研发阶段开始步入产业化。无线BMS具有显著的优势和潜力。
传统的BMS通过线缆联通电池组，存在较大的空间占用和配重增量，限制了电池能量密度的提升。而无线BMS采用无线通信模块，实现了电池组与BMS主机端之间的无线通信，从而消除了线缆和连接器的问题。这种无线方式不仅提高了能量密度改善空间，还降低了电池组装阶段的人工投入，并减少了因线材断裂或接触不良导致的潜在风险。
此外，随着智能网联汽车、物联网等新技术的发展，BMS技术也将在这些领域发挥重要作用。例如，云端BMS利用大数据平台对电池生命周期数据库进行积累，实现更高精度的算法和更超前的预警，从而减少事故率。域控制器技术的发展也将进一步推动BMS的高度集成化，将BMS、VCU、MCU等功能高度集成为一体，形成真正的“系统”。无线BMS的市场情况呈现出积极的增长态势，应用前景广阔。随着技术的不断创新和进步，无线BMS将在电动汽车、储能系统、无人机等领域发挥更加重要的作用，推动这些领域的快速发展。
图1.无线BMS架构图（*转自ADI官网）
众执芯推出NI仪器的wBMS测试方案
上海众执芯信息科技有限公司（简称众执芯科技）于2019年率先推出无线BMS测试解决方案，并同期和某车厂完成无线BMS全生命周期的测试，保证搭载wBMS模组的车型实现相关验证与测试。测试覆盖：
● 无线芯片与模组测试
● 电池包整体无线测试
● 基于实际外场干扰的功能测试
图2.外场测试场景
图3.实验室设备图
上海众执芯信息科技有限公司基于NI最新一代矢量信号收发器，针对现有wBMS模组，推出覆盖全生命周期（芯片-模组-电池包）测试方案。NI推出了第三代PXI矢量信号收发器PXIe-5842，可提供30 MHz到26.5 GHz连续频率覆盖范围，可用瞬时带宽较以往型号增加了一倍，达到2 GHz。单台设备即可完成wBMS测试中包括三阶交调在内的所有射频测试项。PXIe-5842具备四大特性包括频率范围广、高瞬时带宽、高性能LO、模块化且易于同步和卓越好用的软件架构。
图4.PXIe-5842产品简介
传导测试
传导测试基于待测件DUT（WBMS DUT）、矢量信号收发器与外围电路组成，并配合射频分析软件。如果考虑信号在信道中的衰减则可配置衰减器或者信道模拟器。射频传导测试均有有线链接组成，不考虑信号在空中传播，测试条件较为简单，参考测试项目如下：
空口OTA测试
OTA测试则将测试系统放置与OTA暗室中更好的测试待测件在无线空口中传输的特性,测试条件较为复杂，需要OTA暗室或屏蔽室配合。OTA测试主要关注整机的辐射性能，包括发射功率和接收灵敏度等方面。与RF传导测试相比，OTA测试采用“over the air”方式实现与测试仪表的连接，需要OTA chamber和相应的OTA系统软件。OTA测试能够综合考虑产品内部辐射干扰、产品结构、天线因素、射频芯片收发算法等因素，是一种在自由空间验证无线产品空口性能的综合性测试方法。主要关注如下不同的性能点：
● 传输性能：OTA测试会评估无线设备的传输性能，包括传输速度、传输稳定性和传输距离等。这些指标能够反映设备在实际使用中的性能表现，特别是在不同网络环境和信号强度下的表现。
● 辐射性能：OTA测试会测量设备的辐射功率和接收灵敏度，以评估其辐射性能。这些指标能够反映设备在无线信号传输过程中的能量消耗和信号接收能力，对于确保设备在实际使用中的稳定性和可靠性具有重要意义。
● 天线性能：OTA测试还会评估设备的天线性能，包括天线的增益、效率、方向图等参数。这些参数能够反映设备在无线信号传输过程中的辐射特性和接收特性，对于确保设备在实际使用中的通信质量和覆盖范围具有重要意义。
● 兼容性和互操作性：OTA测试还会评估设备在不同网络环境和不同设备之间的兼容性和互操作性。这包括设备与其他设备之间的通信协议兼容性、频段兼容性以及数据传输稳定性等方面。这些指标能够反映设备在实际使用中的兼容性和互操作性，对于确保设备在不同场景下的顺畅运行具有重要意义。
系统组成框图和设计方案如下：
图5. OTA测试框图
上海众执芯信息科技有限公司将与NI中国创新发展中心一起助力汽车电子行业中无线测试应用场景，助力工程师打造更美好产品，为智能汽车企业和科研机构提供更优质的本地化服务。
本文作者: 上海众执芯信息科技有限公司 屠方泽
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