2020年9月，全球領先的高性能模擬技術公司 — ADI 公司推出了業(yè)界首款用于量產(chǎn)電動汽車的無線電池管理系統(tǒng)（BMS）。ADI 公司的 W-BMS 是一款單一系統(tǒng)級產(chǎn)品，包括電源、電池管理、射頻通信和系統(tǒng)功能所需的所有集成電路、硬件和軟件。
ADI 公司的 W-BMS 延續(xù)采用了大部分傳統(tǒng) BMS 技術，并且使用現(xiàn)代無線 2.4 GHz 射頻鏈路取代了傳統(tǒng)的有線線束，在節(jié)省電池組達 90% 的布線和 15% 的體積的同時，還提高了設計靈活性和可制造性，且不會影響電池使用壽命內(nèi)的性能范圍和精度。
但是，2.4 GHz 無線通信模塊的引入給保持不間斷通信帶來了一些新的挑戰(zhàn)。大部分問題來自與通信系統(tǒng)工作頻率大致相同的射頻干擾信號。汽車用戶使用的大多數(shù)聯(lián)網(wǎng)消費電子產(chǎn)品（如智能手機、無線耳機、智能可穿戴設備、平板電腦和筆記本電腦）都支持低能耗藍牙技術、Wi-Fi 和 LTE 技術，而這些技術則在以 2.4 GHz 頻譜為中心的重疊或相鄰頻段運行。除了用戶帶入車內(nèi)的這些干擾源之外，當汽車駛?cè)氩煌漕l頻譜活動的區(qū)域時， W-BMS 系統(tǒng)還必須應對道路上惡劣的射頻環(huán)境，這種情況在人口密度較高的大城市是非常常見的。車輛的無線系統(tǒng)必須確保無縫運行，即使在日常運行環(huán)境中射頻頻譜復雜度高的區(qū)域也是如此。
因此，從 W-BMS 系統(tǒng)的角度來看，需要克服的主要挑戰(zhàn)是在全時間段和任意射頻信號干擾的條件下，以非常高的精度成功接收和解碼所需的電池監(jiān)測信息。
解決方案
現(xiàn)有干擾測試解決方案的最新補充是射頻記錄和回放組件。現(xiàn)有的射頻共存測試布置包括 SMW200A 矢量信號發(fā)生器和 FSW 信號與頻譜分析儀，用于監(jiān)測射頻頻譜。為了記錄頻譜，IQW 寬帶 I/Q 數(shù)據(jù)記錄儀連接到 FSW，然后連接到接收天線，以便在路測期間記錄射頻頻譜。通過將 IQW 連接到 SMW200A，可以稍后在實驗室回放記錄的頻譜數(shù)據(jù)，SMW200A 連接到發(fā)射天線，如圖所示。
聯(lián)合協(xié)作項目后所帶來的改進
目前，干擾測試首先在模塊/組件/電池組層面進行，然后在配有 W-BMS 的電池組集成到車輛中之后進行干擾測試。采用傳導和輻射測試方法。在該布置中使用的關鍵測試設備是矢量信號發(fā)生器。矢量信號發(fā)生器用于生成多個“真實的”模擬干擾測試場景。這對于進行可重復測試并確保所有 W-BMS 系統(tǒng)的高性能至關重要。
這種測試方法已經(jīng)確保了對 BMS 道路性能的極高可信度，但是只有真實行駛條件下的測試才能夠真正將市場上的優(yōu)秀產(chǎn)品區(qū)分開來。
現(xiàn)代矢量信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生寬帶復雜的調(diào)制干擾信號，但用數(shù)百個發(fā)射機完全再現(xiàn)真實射頻條件既復雜又昂貴。而最好的選擇是進行數(shù)百小時和數(shù)百萬英里的實際路測。
但從測試和測量角度來看，問題出現(xiàn)了
首先，路試極其昂貴；
其次，從射頻的角度來看，如何在“不受控制”的現(xiàn)實世界中實現(xiàn)測試場景的可重復性是一個非常值得關注的問題；
最后，同樣重要的是，這存在一個巨大的時間跨度問題，且無法保證捕捉到所有的極端情況。這一點很重要，為了確保所有 W-BMS 產(chǎn)品的性能高度一致，電池組系統(tǒng)需要以可重復的方式使用相同的測試場景進行測試。每個W-BMS系統(tǒng)都包含一個天線系統(tǒng)，這將極大地影響整體性能。
這就是羅德與施瓦茨公司(以下簡稱“R&S”)和 ADI 公司聯(lián)手尋求完美的記錄和回放解決方案來解決這些挑戰(zhàn)并改進當前測試策略的原因所在。該項目的目標首先是進行一項可行的概念證明，即在實驗室環(huán)境中使用現(xiàn)成的測試和測量設備進行測試時，可以記錄和重復回放真實的射頻環(huán)境。其次，改進和更新現(xiàn)有的干擾信號測試庫，以確保 ADI 公司的 W-BMS 的電磁抗干擾能力。
該項目所有目標都以高度滿意的方式完成。作為該項目的成果，下一代 BMS 技術將受益于最新及最先進測試方法和所記錄的射頻環(huán)境測試文件，并將在確保 W-BMS 產(chǎn)品在實際使用中的可靠性方面發(fā)揮重要作用。
這使得測試方法更加貼近現(xiàn)實，因為所有的 W-BMS 系統(tǒng)都可以使用相同的真實射頻環(huán)境重復測試。這樣極大地促進了故障排除和問題調(diào)試過程。從長遠來看，從 W-BMS 系統(tǒng)經(jīng)常遇到問題的實際區(qū)域收集射頻數(shù)據(jù)的成本會大大降低。
隨著引入越來越多的連接設備，射頻環(huán)境不斷變化，因為要部署更新的電信基站和高功率發(fā)射機，以支持對高速數(shù)據(jù)連接不斷增長的需求。根據(jù)位置的不同，需要每季度、每半年或每年定期更新記錄的測試頻譜數(shù)據(jù)。在反復出現(xiàn)相同干擾的情況下，可以妥當記錄測試數(shù)據(jù)，然后與研發(fā)團隊分享，以便進行調(diào)查。這種實地到實驗室的測試方法可以取代傳統(tǒng)的路測，從而降低成本。
R&S記錄和回放解決方案確保了靈活性、再現(xiàn)性和高性能，是一項經(jīng)得起未來考驗的投資。
ADI公司系統(tǒng)應用工程師總監(jiān) David Bourke表示，“R&S設備在捕捉行駛車輛的典型射頻環(huán)境方面的能力非常強大。ADI 公司現(xiàn)已將這一能力添加到我們廣泛的底架、電池組和整車測試套件中，我們一直在使用該套件來證明系統(tǒng)在最極端的干擾、阻塞和 EMI 環(huán)境下的穩(wěn)定性。”
