R&S 罗德与施瓦茨-如何确保无线电池管理系统（BMS）的性能？-上海信尔立测试设备有限公司

R&S 罗德与施瓦茨-如何确保无线电池管理系统（BMS）的性能？

摘要： 2020年9月，全球领先的高性能模拟技术公司 — ADI 公司推出了业界首款用于量产电动汽车的无线电池管理系统（BMS）。ADI 公司的 W-BMS 是一款单一系统级产品，包括电源、电池管理、射频通信和系统功能所需的所有集成电路、硬件和软件。

但是，2.4 GHz 无线通信模块的引入给保持不间断通信带来了一些新的挑战。大部分问题来自与通信系统工作频率大致相同的射频干扰信号。汽车用户使用的大多数联网消费电子产品（如智能手机、无线耳机、智能可穿戴设备、平板电脑和笔记本电脑）都支持低能耗蓝牙技术、Wi-Fi 和 LTE 技术，而这些技术则在以 2.4 GHz 频谱为中心的重叠或相邻频段运行。除了用户带入车内的这些干扰源之外，当汽车驶入不同射频频谱活动的区域时， W-BMS 系统还必须应对道路上恶劣的射频环境，这种情况在人口密度较高的大城市是非常常见的。车辆的无线系统必须确保无缝运行，即使在日常运行环境中射频频谱复杂度高的区域也是如此。

因此，从 W-BMS 系统的角度来看，需要克服的主要挑战是在全时间段和任意射频信号干扰的条件下，以非常高的精度成功接收和解码所需的电池监测信息。

解决方案

现有干扰测试解决方案的最新补充是射频记录和回放组件。现有的射频共存测试布置包括 SMW200A 矢量信号发生器和 FSW 信号与频谱分析仪，用于监测射频频谱。为了记录频谱，IQW 宽带 I/Q 数据记录仪连接到 FSW，然后连接到接收天线，以便在路测期间记录射频频谱。通过将 IQW 连接到 SMW200A，可以稍后在实验室回放记录的频谱数据，SMW200A 连接到发射天线，如图所示。

联合协作项目后所带来的改进

目前，干扰测试首先在模块/组件/电池组层面进行，然后在配有 W-BMS 的电池组集成到车辆中之后进行干扰测试。采用传导和辐射测试方法。在该布置中使用的关键测试设备是矢量信号发生器。矢量信号发生器用于生成多个“真实的”模拟干扰测试场景。这对于进行可重复测试并确保所有 W-BMS 系统的高性能至关重要。

这种测试方法已经确保了对 BMS 道路性能的极高可信度，但是只有真实行驶条件下的测试才能够真正将市场上的优秀产品区分开来。

现代矢量信号发生器能够产生宽带复杂的调制干扰信号，但用数百个发射机完全再现真实射频条件既复杂又昂贵。而最好的选择是进行数百小时和数百万英里的实际路测。

但从测试和测量角度来看

问题出现了

首先，路试极其昂贵；

其次，从射频的角度来看，如何在“不受控制”的现实世界中实现测试场景的可重复性是一个非常值得关注的问题；

最后，同样重要的是，这存在一个巨大的时间跨度问题，且无法保证捕捉到所有的极端情况。这一点很重要，为了确保所有 W-BMS 产品的性能高度一致，电池组系统需要以可重复的方式使用相同的测试场景进行测试。每个W-BMS系统都包含一个天线系统，这将极大地影响整体性能。

这就是罗德与施瓦茨公司(以下简称“R&S”)和 ADI 公司联手寻求完美的记录和回放解决方案来解决这些挑战并改进当前测试策略的原因所在。该项目的目标首先是进行一项可行的概念证明，即在实验室环境中使用现成的测试和测量设备进行测试时，可以记录和重复回放真实的射频环境。其次，改进和更新现有的干扰信号测试库，以确保 ADI 公司的 W-BMS 的电磁抗干扰能力。

该项目所有目标都以高度满意的方式完成。作为该项目的成果，下一代 BMS 技术将受益于最新及最先进测试方法和所记录的射频环境测试文件，并将在确保 W-BMS 产品在实际使用中的可靠性方面发挥重要作用。

这使得测试方法更加贴近现实，因为所有的 W-BMS 系统都可以使用相同的真实射频环境重复测试。这样极大地促进了故障排除和问题调试过程。从长远来看，从 W-BMS 系统经常遇到问题的实际区域收集射频数据的成本会大大降低。

随着引入越来越多的连接设备，射频环境不断变化，因为要部署更新的电信基站和高功率发射机，以支持对高速数据连接不断增长的需求。根据位置的不同，需要每季度、每半年或每年定期更新记录的测试频谱数据。在反复出现相同干扰的情况下，可以妥当记录测试数据，然后与研发团队分享，以便进行调查。这种实地到实验室的测试方法可以取代传统的路测，从而降低成本。