趙立進，中國汽車工程學會副秘書長。
1.無線BMS技術概述
無線BMS技術利用無線通訊，大大減少了電池系統的內部線束，節省了大量的布局空間，減輕了重量，可以實現電池系統的高效整合，已在個別車型中得到應用。 然而，該技術仍面臨電磁相容性差、抗干擾穩定性差、網路攻擊風險高、成本高、技術成熟度低等挑戰，不具備大規模商用的條件。
1.1. 技術定義。
無線BMS（Wireless Battery Management System，WBMS）技術是指利用無線通訊進行訊號傳輸的電池管理系統，是動力電池系統的關鍵部件，監測動力電池的工作引數（溫度、電壓、電流等），估計動力電池的狀態，為電池系統提供通訊、安全、電芯平衡和管理控制， 並提供與應用裝置通訊的介面，主要包括電池控制單元、電池測試單元及其附件。無線BMS技術的原理圖如圖1所示。
圖 1：無線 BMS 技術示意圖。
1.2.技術特點。
傳統的BMS技術解決方案使用線束進行資料通訊，由於菊花鏈有線通訊協議中內建了功能安全特性，因此這是實現汽車ASIL D合規性的最可靠方法。 然而，線束也有其缺點：電纜故障、保修維修和電池更換成本高昂。 為了解決上述問題，無線BMS系統採用無線解決方案，省去了線束，節省了更多的空間，提高了電池系統的比能量。 無線BMS技術的本質是利用無線通訊來減少從CSU之間以及從機與主站BMS之間的線束，並且不影響電壓和溫度的取樣以及電壓和溫度向從機CSU的傳輸此外，BMS與繼電器、高溫熔斷器、車輛VCU之間的控制連線線也不受影響。
表 1 顯示了無線 BMS 與傳統 BMS 解決方案之間的比較。 一流的無線 BMS 網路可以改變當今的電池管理選項，使 OEM 能夠通過採用獨立評估的功能安全設計來降低電池系統設計的複雜性、提高可靠性並減輕車輛重量以延長續航里程。 無線 BMS 技術的主要優勢包括通過消除線束來降低系統成本和生產複雜性使新架構能夠更好地利用空間，並設計出具有更高比能量水平的電池組通過消除繁重、昂貴且維護密集型的佈線並減少聯結器數量來提高自動化程度，從而加快裝配速度並提高生產率。 此外，無線BMS技術的無線協議提供了高效能，實現了高達12Mbps 的高資料吞吐量，每個節點延遲小於 2ms，實現 99 以上的可用性999% 安全資料通訊。
1.3.關鍵技術。
無線BMS的關鍵技術主要集中在無線通訊技術上，包括資料傳輸高通量技術、同步低延遲技術、可靠資料傳輸技術、安全連線技術、低功耗技術、低成本技術等。
1）資料傳輸高通量技術：可滿足向處理單元傳輸大量資料的要求，並隨著電池模組數量的增加而擴充套件，速率為1兆位元秒。
2）同步低延遲技術：電池模組數量增加後，通過在固定時間傳送廣播資料包，實現不同模組之間的同步資料反饋。
3）可靠的資料傳輸技術：具有多個無線通訊通道，確保資料傳輸可靠。
4）安全連線技術：通過加密和身份驗證提供安全通訊，防止未經授權的訪問。
5）低功耗技術：在資料採集期間工作，其餘時間休眠，降低功耗。
6）低成本技術：系統整體成本控制良好，使其在市場上具有競爭力。
2.無線BMS技術的發展趨勢與挑戰
無線BMS技術的研究取得了一些進展，並開始小規模量產。 恩智浦正在嘗試將Thread協議應用於電池管理系統SVOLT 與森薩塔科技合作開發無線 BMS凌力爾特與寶馬合作，推出採用SmartMesh技術的無線BMS概念車德州儀器 （TI） 和凌力爾特 （Linear Technology） 分別推廣了自己的無線 BMS 解決方案。 在乘用車方面，通用將無線BMS技術應用於Autonen平台，並已實現凱迪拉克Lyriq等車型的量產在商用車方面，宇通無線BMS技術已經搭載了樣機和可靠性測試，經過驗證後可實現更靈活的商用車電池系統布局設計。
2.1、發展趨勢。
趨勢一：高精度演算法是BMS的核心，估計精度有待不斷提公升。 對於BMS來說，動力電池狀態估計是核心功能，高精度的SOX估計演算法可以準確評估電池狀態，充分發揮最佳效能，這是BMS的核心競爭力，精度需要不斷提高。
趨勢二：主動平衡具有更好的工作特性，應用佔比將逐步增加。 目前，由於成本影響，採用被動平衡功能的方案很多，但主動平衡能量損失小，電池能量保持率高，預計未來應用規模將逐步增加。
趨勢三：分布式拓撲具有高度的擴充套件性，將是未來的主流方向。 集中式BMS成本較低，但適用性較差;分布式BMS電池系統內部布局簡單，擴充套件性強，未來將更適合新能源汽車的長續航、高壓、平台化需求。
趨勢四：無線BMS優勢明顯，將逐步取代傳統BMS解決方案。 無線BMS可以大大減少電池系統的內部線束，提高電池系統的成組效率，減少聯結器等部件，將逐步取代目前的傳統BMS解決方案，具有廣闊的市場前景。 趨勢是提高電池相容性，提高抗干擾穩定性，降低網路攻擊風險並控制成本。
2.2. 面對挑戰。
從技術角度來看，在電磁相容方面，需要滿足電池系統在工作過程中全生命週期對電池相容性能的要求在抗干擾穩定性方面，要防止無線通訊受到外界干擾的風險，導致資料丟失或滯後，無法及時響應電池系統在網路攻擊方面，一旦惡意實施外部網路攻擊，電池系統和車輛就有可能失去控制。
從產業化的角度來看，目前方案成本較高，涉及成本與效益的平衡，短期內可能難以大規模推廣。 預計只有在成本大幅降低的前提下才能實現大規模商用。 隨著晶元成本的逐步降低，無線BMS技術將推廣到更多車型，其應用價值將更加顯著，這將有力地推動新能源汽車動力電池管理技術的進步，並能在電池生產、電池儲存、運輸、整車製造的全過程中發揮有益的作用。 運維，以及電池技術，讓電池系統更加安全、智慧型、環保。
3.首批汽車安全沙箱監管試點申報
2024年11月10日，國家市場監督管理總局質量發展局發布《關於確定第一批汽車安全沙箱監管試點名單的通知》，鄭州宇通集團應用的商用車電池管理系統無線通訊技術入選。
針對商用車電池三大無線通訊技術應用問題，布局分散，導致組網時間長、資料採集同步性差、資料傳輸送達率低，宇通通過開發低壓線束電池盒，發明高效的無線電池盒編碼和分組方法，實現了新能源商用車電池系統的高效可靠無線管理， 建立立體多級電池無線管理技術。已獲得無線電池盒、電池系統編碼分組方法、無線電池管理策略等發明專利，並在國內研發無線BMS主從控制器。
4.總結
無線BMS技術的應用是行業的發展趨勢。 汽車安全沙箱監管試點針對無線BMS技術中可能存在的潛在未知風險進行深入的安全測試，從外部資訊源干擾、零部件EMC、無線通訊穩定性等維度對整車實際應用進行驗證，針對未識別的風險和潛在故障模式提出改進建議，有助於建立行業標準，提公升安全水平以及無線BMS技術的應用推廣。
*：中國汽車報。