隨著全球新能源汽車滲透率和儲(chǔ)能電站裝機(jī)量年增長(zhǎng)量的不段提高，電池管理系統(tǒng)（BMS）作為電池的“大腦”，BMS承擔(dān)著監(jiān)控、控制和保護(hù)電池安全運(yùn)行的重要職責(zé)。而BMS硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試通過高精度仿真與硬件閉環(huán)驗(yàn)證，在虛擬環(huán)境中再現(xiàn)真實(shí)世界的極端工況（如高溫、低溫、短路、電池老化等），是驗(yàn)證BMS的故障檢測(cè)與保護(hù)邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的全面監(jiān)控和管理，確保其在各種工況下的高效、安全運(yùn)行的核心技術(shù)之一。

北匯信息在汽車電子測(cè)試領(lǐng)域深耕多年，從2002年開始就針對(duì)新能源測(cè)試領(lǐng)域，與當(dāng)時(shí)德國(guó)最知名的電力電子仿真測(cè)試專家Scienlab公司（現(xiàn)已并入Keysight公司）合作，在國(guó)內(nèi)開始推廣和交付逆變器的Power HiL、電池充放電測(cè)試、BMS HiL以及充電測(cè)試等系統(tǒng)。在交付了當(dāng)時(shí)電池單體模擬最高特性的BMS HiL之后，我們?cè)?015年發(fā)布了《基于VT和電池單體模擬的BMS HiL解決方案》一文，填補(bǔ)了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)BMSHIL功能驗(yàn)證的高端空白，該測(cè)試設(shè)備十年來(lái)還一直在使用中，為客戶的產(chǎn)品研發(fā)提供了重要支撐。

我們十年之前的BMS HiL方案基于VT系統(tǒng)（Vector工具鏈）以及Scienlab的BMS測(cè)試柜組成。該方案硬件上通過模塊化的架構(gòu)設(shè)計(jì)，軟件上通過等效電路模型（如RC模型）模擬電池單體行為，也支持SOC估算、均衡控制等基礎(chǔ)功能的閉環(huán)測(cè)試，解決了早期BMS開發(fā)中真實(shí)電池環(huán)境難以復(fù)現(xiàn)的痛點(diǎn)。但當(dāng)時(shí)的方案是為了匹配當(dāng)時(shí)400V時(shí)代的“功能驗(yàn)證”需求，隨著新能源技術(shù)的演變，我們的方案也不斷地優(yōu)化、更新。

一、BMS的演變與擴(kuò)展

隨著消費(fèi)者對(duì)充電速度和性能的需求提升，從2015年至今，汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）在技術(shù)架構(gòu)、功能集成和測(cè)試驗(yàn)證等方面經(jīng)歷了顯著變革，尤其在高壓化、多域融合和儲(chǔ)能領(lǐng)域表現(xiàn)突出。以下是具體分析：

1.高壓架構(gòu)與系統(tǒng)集成的演變

1. 隨著消費(fèi)者對(duì)充電速度和續(xù)航里程需求的提升，高壓平臺(tái)從400V逐步向800V演進(jìn)，如今800V以上的電壓的架構(gòu)也逐漸興起。
2. BMS架構(gòu)從集中式架構(gòu)向分布式架構(gòu)轉(zhuǎn)變，支持模塊化擴(kuò)展。例，分布式架構(gòu)普及之后，菊花鏈通信變成了BMS從板之間和主、從板之間的主要通信方式。

2. 國(guó)標(biāo)充電協(xié)議的演變：GB T 27930-2011——GB T 27930-2015——GB T 27930-2024

3. 多域融合的演變：BMS與整車控制器、電機(jī)控制器、充電系統(tǒng)等深度融合

例：某主機(jī)廠將以VCU為基礎(chǔ)，將BMS、DC/DC等模塊的軟硬件集成到一個(gè)域控制器內(nèi)，通過高性能芯片支持跨域算法融合，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)的全局優(yōu)化。

4.車用BMS到儲(chǔ)能BMS的拓展

隨著全球能源結(jié)構(gòu)加速向可再生能源轉(zhuǎn)型和政府政策的大力支持，儲(chǔ)能系統(tǒng)作為平衡電網(wǎng)波動(dòng)、提升能源利用效率的核心技術(shù)，正迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。BMSHIL作為BMS驗(yàn)證的核心手段之一，其高效、安全、可控的特性同樣可為儲(chǔ)能BMS開發(fā)提供關(guān)鍵支撐。北匯憑借在BMS方向上積累的成熟經(jīng)驗(yàn)和車用BMS HIL方案的基礎(chǔ)上形成了針對(duì)儲(chǔ)能BMS HIL的新方案并完成了多個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的成功實(shí)施。

二、BMS HIL方案的演變

為應(yīng)對(duì)上述BMS的演變與擴(kuò)展內(nèi)容和滿足客戶的實(shí)際需要，我們?cè)诨赩ector工具鏈方案的基礎(chǔ)上對(duì)我們的軟件和硬件都做了相應(yīng)的調(diào)整，具體的內(nèi)容如下：

1. 高壓平臺(tái)從400V逐步向800V演進(jìn)的影響：

1. 400V的高壓平臺(tái)上我們通常串聯(lián)96節(jié)電芯即可，但到800V平臺(tái)上就需要串聯(lián)192節(jié)電芯。電芯數(shù)量的增多其實(shí)也對(duì)我們選配的電池模擬器的硬件接口擴(kuò)展性和CAN通信協(xié)議兼容性提出了要求。
2. 設(shè)備對(duì)高壓的要求，也提高了我們對(duì)機(jī)柜內(nèi)部連接器的選型、設(shè)備整體布局、絕緣性能以及安全保護(hù)方面的標(biāo)準(zhǔn)。
3. 對(duì)總壓仿真的電壓源選型和絕緣電阻板卡的阻值及設(shè)備的耐壓要求提出了更高的要求。

2. 國(guó)標(biāo)充電協(xié)議的演變的影響：

1. 國(guó)標(biāo)充電協(xié)議的變化在推動(dòng)著我們?cè)囼?yàn)管理軟件中的相關(guān)的充電協(xié)議功能不斷地完善。
2. 國(guó)標(biāo)充電協(xié)議的變化也在推動(dòng)我們不斷地更新相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試用例庫(kù)。

3.BMS架構(gòu)從集中式架構(gòu)向分布式架構(gòu)轉(zhuǎn)變的影響：

隨著800V高壓平臺(tái)的發(fā)展和分布式架構(gòu)應(yīng)用的增多，使BMS架構(gòu)中的AFE芯片數(shù)量也在增多，這里部分客戶有從全實(shí)物測(cè)試到部分實(shí)物和部分菊花鏈仿真聯(lián)合測(cè)試再到全部使用菊花鏈仿真測(cè)試的方式來(lái)完成多電池簇并聯(lián)管理的需求變化，這里我們也根據(jù)客戶的需求制定出了相應(yīng)的解決方案。

4. 多域融合及三電協(xié)同測(cè)試的演變的影響：

1. 雖然控制器多域融合及三電協(xié)同測(cè)試導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)中的I/O和通信資源的數(shù)量增多，但基于Vector工具鏈的開放式架構(gòu)和豐富接口資源，系統(tǒng)具備高度靈活性與可擴(kuò)展性的優(yōu)勢(shì)，使我們可以對(duì)測(cè)試方案進(jìn)行靈活調(diào)整，以契合各種測(cè)試場(chǎng)景。
2. 多域融合及三電協(xié)同測(cè)試的演變也推動(dòng)著我們?cè)陔姵啬Ｐ汀?a target="_blank">電機(jī)模型、熱管理模型、車輛動(dòng)力學(xué)模型上的不斷更新與完善。

5.車用BMS到儲(chǔ)能BMS的拓展的影響：

1. 新能源汽車BMS大多使用的是被動(dòng)均衡的方式，但到儲(chǔ)能系統(tǒng)中會(huì)有使用主動(dòng)均衡的需求，這就需要我們方案中配備支持更高均衡電流的設(shè)備。
2. 針對(duì)儲(chǔ)能國(guó)標(biāo)《GB_T 34131-2023電力儲(chǔ)能用電池管理系統(tǒng)》我們也做出了相應(yīng)的解決方案并完成設(shè)備交付。
3. 儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS需與能源管理系統(tǒng)（EMS）、冷卻系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等外圍設(shè)備建立通信，我們也在多套實(shí)際項(xiàng)目的交付中行成了成熟、標(biāo)準(zhǔn)的仿真方案，可助力客戶縮短開發(fā)周期，加速產(chǎn)品落地。

6. 基于VT HIL的其他業(yè)務(wù)擴(kuò)展

Vector工具鏈中高性能的VT系統(tǒng)（VT System）與VN系列接口設(shè)備（如VN16xx/VN50xx），具備高精度、強(qiáng)實(shí)時(shí)性和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。使用VT HIL平臺(tái)不僅可以完整覆蓋BMS的復(fù)雜功能驗(yàn)證，我們還通過VT HIL平臺(tái)擴(kuò)展支持電機(jī)控制器（MCU）、整車控制器（VCU）及充電系統(tǒng)的深度測(cè)試，實(shí)現(xiàn)不同控制器多種工況需求覆蓋。
為滿足新能源汽車“三電”系統(tǒng)集成化測(cè)試需求，早在2021年我們使用VT HIL平臺(tái)已擴(kuò)展至“三電”HIL（電池、電機(jī)、電控）聯(lián)合驗(yàn)證領(lǐng)域，可模擬真實(shí)工況下的能量流交互與極限邊界條件，支持動(dòng)力域全棧閉環(huán)測(cè)試。

憑借多年在BMS HIL項(xiàng)目中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，以及基于Vector工具鏈構(gòu)建的高精度仿真平臺(tái)，我們也為新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)及動(dòng)力電池企業(yè)提供全場(chǎng)景、全生命周期的BMS測(cè)試驗(yàn)證服務(wù)，來(lái)幫助客戶縮短驗(yàn)證周期，助力產(chǎn)品快速迭代。

三、總結(jié)

2015年至今，隨著新能源汽車和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，HIL已成為BMS開發(fā)中不可或缺的環(huán)節(jié)，BMS技術(shù)圍繞高壓化、集成化和智能化方向快速發(fā)展。800V平臺(tái)推動(dòng)架構(gòu)革新，多域融合提升系統(tǒng)效率，而三電聯(lián)合測(cè)試則為整車安全與性能提供保障。未來(lái)，隨著800V+高壓平臺(tái)普及和AI技術(shù)的深度融合，BMS將進(jìn)一步成為電動(dòng)汽車與儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心“大腦”。而北匯也會(huì)緊跟新能源汽車和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不斷優(yōu)化我們的解決方案，為新能源汽車相關(guān)企業(yè)和儲(chǔ)能領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)提供從研發(fā)到量產(chǎn)的全程賦能，共同迎接能源變革的新時(shí)代。