BMS HIL测试技术演进：高压架构、多域融合与储能系统应用解析

随着全球新能源汽车渗透率和储能电站装机量年增长量的不段提高，电池管理系统（BMS）作为电池的“大脑”，BMS承担着监控、控制和保护电池安全运行的重要职责。而BMS硬件在环（HIL）测试通过高精度仿真与硬件闭环验证，在虚拟环境中再现真实世界的极端工况（如高温、低温、短路、电池老化等），是验证BMS的故障检测与保护逻辑，实现对电池的全面监控和管理，确保其在各种工况下的高效、安全运行的核心技术之一。

北汇信息在汽车电子测试领域深耕多年，从2002年开始就针对新能源测试领域，与当时德国最知名的电力电子仿真测试专家Scienlab公司（现已并入Keysight公司）合作，在国内开始推广和交付逆变器的Power HiL、电池充放电测试、BMS HiL以及充电测试等系统。在交付了当时电池单体模拟最高特性的BMS HiL之后，我们在2015年发布了《基于VT和电池单体模拟的BMS HiL解决方案》一文，填补了当时国内BMSHIL功能验证的高端空白，该测试设备十年来还一直在使用中，为客户的产品研发提供了重要支撑。

我们十年之前的BMS HiL方案基于VT系统（Vector工具链）以及Scienlab的BMS测试柜组成。该方案硬件上通过模块化的架构设计，软件上通过等效电路模型（如RC模型）模拟电池单体行为，也支持SOC估算、均衡控制等基础功能的闭环测试，解决了早期BMS开发中真实电池环境难以复现的痛点。但当时的方案是为了匹配当时400V时代的“功能验证”需求，随着新能源技术的演变，我们的方案也不断地优化、更新。

一、BMS的演变与扩展

随着消费者对充电速度和性能的需求提升，从2015年至今，汽车电池管理系统（BMS）在技术架构、功能集成和测试验证等方面经历了显著变革，尤其在高压化、多域融合和储能领域表现突出。以下是具体分析：

1.高压架构与系统集成的演变

1. 随着消费者对充电速度和续航里程需求的提升，高压平台从400V逐步向800V演进，如今800V以上的电压的架构也逐渐兴起。
2. BMS架构从集中式架构向分布式架构转变，支持模块化扩展。例，分布式架构普及之后，菊花链通信变成了BMS从板之间和主、从板之间的主要通信方式。

2. 国标充电协议的演变：GB T 27930-2011——GB T 27930-2015——GB T 27930-2024

3. 多域融合的演变：BMS与整车控制器、电机控制器、充电系统等深度融合

例：某主机厂将以VCU为基础，将BMS、DC/DC等模块的软硬件集成到一个域控制器内，通过高性能芯片支持跨域算法融合，来实现动力系统的全局优化。

4.车用BMS到储能BMS的拓展

随着全球能源结构加速向可再生能源转型和政府政策的大力支持，储能系统作为平衡电网波动、提升能源利用效率的核心技术，正迎来爆发式增长。BMSHIL作为BMS验证的核心手段之一，其高效、安全、可控的特性同样可为储能BMS开发提供关键支撑。北汇凭借在BMS方向上积累的成熟经验和车用BMS HIL方案的基础上形成了针对储能BMS HIL的新方案并完成了多个储能项目的成功实施。

二、BMS HIL方案的演变

为应对上述BMS的演变与扩展内容和满足客户的实际需要，我们在基于Vector工具链方案的基础上对我们的软件和硬件都做了相应的调整，具体的内容如下：

1. 高压平台从400V逐步向800V演进的影响：

1. 400V的高压平台上我们通常串联96节电芯即可，但到800V平台上就需要串联192节电芯。电芯数量的增多其实也对我们选配的电池模拟器的硬件接口扩展性和CAN通信协议兼容性提出了要求。
2. 设备对高压的要求，也提高了我们对机柜内部连接器的选型、设备整体布局、绝缘性能以及安全保护方面的标准。
3. 对总压仿真的电压源选型和绝缘电阻板卡的阻值及设备的耐压要求提出了更高的要求。

2. 国标充电协议的演变的影响：

1. 国标充电协议的变化在推动着我们试验管理软件中的相关的充电协议功能不断地完善。
2. 国标充电协议的变化也在推动我们不断地更新相应标准的测试用例库。

3.BMS架构从集中式架构向分布式架构转变的影响：

随着800V高压平台的发展和分布式架构应用的增多，使BMS架构中的AFE芯片数量也在增多，这里部分客户有从全实物测试到部分实物和部分菊花链仿真联合测试再到全部使用菊花链仿真测试的方式来完成多电池簇并联管理的需求变化，这里我们也根据客户的需求制定出了相应的解决方案。

4. 多域融合及三电协同测试的演变的影响：

1. 虽然控制器多域融合及三电协同测试导致整个系统中的I/O和通信资源的数量增多，但基于Vector工具链的开放式架构和丰富接口资源，系统具备高度灵活性与可扩展性的优势，使我们可以对测试方案进行灵活调整，以契合各种测试场景。
2. 多域融合及三电协同测试的演变也推动着我们在电池模型、电机模型、热管理模型、车辆动力学模型上的不断更新与完善。

5.车用BMS到储能BMS的拓展的影响：

1. 新能源汽车BMS大多使用的是被动均衡的方式，但到储能系统中会有使用主动均衡的需求，这就需要我们方案中配备支持更高均衡电流的设备。
2. 针对储能国标《GB_T 34131-2023电力储能用电池管理系统》我们也做出了相应的解决方案并完成设备交付。
3. 储能系统BMS需与能源管理系统（EMS）、冷却系统、消防系统等外围设备建立通信，我们也在多套实际项目的交付中行成了成熟、标准的仿真方案，可助力客户缩短开发周期，加速产品落地。

6. 基于VT HIL的其他业务扩展

Vector工具链中高性能的VT系统（VT System）与VN系列接口设备（如VN16xx/VN50xx），具备高精度、强实时性和高可靠性的优点。使用VT HIL平台不仅可以完整覆盖BMS的复杂功能验证，我们还通过VT HIL平台扩展支持电机控制器（MCU）、整车控制器（VCU）及充电系统的深度测试，实现不同控制器多种工况需求覆盖。
为满足新能源汽车“三电”系统集成化测试需求，早在2021年我们使用VT HIL平台已扩展至“三电”HIL（电池、电机、电控）联合验证领域，可模拟真实工况下的能量流交互与极限边界条件，支持动力域全栈闭环测试。

凭借多年在BMS HIL项目中积累的丰富经验，以及基于Vector工具链构建的高精度仿真平台，我们也为新能源汽车、储能系统及动力电池企业提供全场景、全生命周期的BMS测试验证服务，来帮助客户缩短验证周期，助力产品快速迭代。

三、总结

2015年至今，随着新能源汽车和储能产业的快速发展，HIL已成为BMS开发中不可或缺的环节，BMS技术围绕高压化、集成化和智能化方向快速发展。800V平台推动架构革新，多域融合提升系统效率，而三电联合测试则为整车安全与性能提供保障。未来，随着800V+高压平台普及和AI技术的深度融合，BMS将进一步成为电动汽车与储能系统的核心“大脑”。而北汇也会紧跟新能源汽车和储能产业的发展，不断优化我们的解决方案，为新能源汽车相关企业和储能领域相关企业提供从研发到量产的全程赋能，共同迎接能源变革的新时代。