汽車BMS技術分享及其HIL測試方案

一、BMS技術簡介

在全球碳中和目標的戰略驅動下，新能源汽車產業正以指數級速度重塑交通出行格局。動力電池作為電動汽車的"心臟"，其性能與安全性不僅直接決定了車輛的續航里程、使用壽命等關鍵指標，更深刻影響著消費者對電動汽車的市場接受度。

而電池管理系統（Battery Management System, BMS）是動力電池安全運行與性能釋放的核心技術支撐。

BMS用于監控、管理和保護電動汽車動力電池組，其主要功能包括實時采集電池的電壓、電流、溫度等參數，評估荷電狀態（SOC）、健康狀態（SOH）等，并通過均衡管理、熱管理及安全保護策略延長電池壽命，確保安全運行。

BMS的典型拓撲結構主要分為集中式和分布式兩種。在汽車行業中，分布式架構BMS因其良好的可擴展性和模塊化設計而被廣泛采用，其技術架構如圖所示（圖片參考：Blommy）。

在該架構中，BCU（從板模塊）直接與各電池單體連接，負責采集電池單體的電壓、溫度等關鍵參數信息，同時執行電池均衡控制。各BCU通過先進的總線通信技術將采集到的電壓、溫度等數據傳輸至BMU（主板模塊），其中SPI菊花鏈通信和CAN通信是目前行業內主流的兩種總線技術方案。

BMU通過專用接口及總線系統獲取這些必要信息，并基于預設的算法模型實現電池狀態估算、故障診斷及安全管理等核心功能。

目前BMS系統的發展趨勢：

智能化升級：AI驅動的SOH估算誤差可降至3%以內，并支持壽命預測。
無線BMS：采用藍牙或Wi-Fi減少線束復雜度，特斯拉、通用、寶馬等車企均已開始相關布局。
固態電池適配：針對固態電池低內阻特性開發新型均衡策略與熱管理方案。
域控化整合：動力域控制器集成BMS、電機控制等功能。

二、HIL測試的必要性

BMS性能直接影響動力電池能量利用率和壽命，是決定電動汽車安全性和續航里程的核心技術，隨著電池能量密度提升、快充技術迭代和極端工況需求增長，BMS的復雜性也呈幾何級數攀升。在《電動道路車輛安全規范》框架下，電池管理系統（BMS）需同時滿足功能安全、熱失控防護及網絡信息安全三重技術規范。

在傳統開發模式下，電池管理系統（BMS）的驗證工作面臨諸多挑戰，這些因素（如下所示）共同制約了BMS驗證的效率和可靠性。

挑戰與制約因素：

1	測試驗證效率較低，難以滿足快速迭代的開發需求；
2	極限工況的覆蓋存在較大困難，無法全面模擬各種極端場景；
3	隱性缺陷的追溯問題突出，軟件邏輯漏洞或硬件兼容性問題往往在后期才被發現；
4	研發成本持續攀升，測試所需資源和設備投入巨大。

HIL（硬件在環測試）技術的突破性應用，為BMS開發開啟了數字孿生新時代。通過構建高精度電池模型與實時仿真環境，工程師可在實驗室中即可完成全生命周期、全工況場景的閉環驗證，并通過自動化測試，實現科學、全面、重復的BMS功能測試，提升BMS控制策略驗證效率、縮短開發周期、降低測試成本、提前識別并攔截失效風險。

當前，全球頂尖車企與Tier1供應商正加速布局BMS HIL測試體系，以此提升算法迭代速度、提升算法精度、提升測試效率、提升產品良品率。這場"虛擬驗證革命"不僅重新定義了動力電池開發流程，更鑄就了智能電動汽車時代的核心競爭力壁壘。