《电子技术应用》
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无线电池管理系统技术的研究与发展趋势分析
集成电路应用
张辉1，冯桂青2，杜光东3
1. 深能北方能源控股有限公司； 2. 深能源［深圳］创新技术有限公司； 3. 深圳市盛路物联通讯技术有限公司
摘要： 随着新能源汽车与储能系统向大规模、高密度发展，电池管理系统(BMS)的可靠性与可扩展性面临严峻挑战。无线电池管理系统(WBMS)通过消除物理线束，为解决传统有线架构的固有缺陷提供了路径，已成为学术界与工业界的研究热点。然而，现有 WBMS 方案在超大规模节点组网、强电磁干扰环境下的通信韧性，以及全生命周期成本效益方面仍存在局限。针对上述挑战，该文提出并深入分析了一种基于动态加密空间密集覆盖蚁群规则(DDA)无线通信协议的自主 WBMS 解决方案。该文系统阐述了 WBMS 的技术原理、核心挑战与发展趋势，重点构建了 DDA协议在物理层、链路层及网络层的性能分析模型，并通过实际储能项目验证了其工程可行性。研究表明，所提出的方案在通信可靠性(不小于99.999%，即数据包错误率不大于10-5)、实时性(端到端最小时延不大于2 ms)、大规模组网(单网关理论最大支持2 000节点)等方面展现出显著优势。文章进一步探讨了该技术在电动汽车、大型储能系统等场景的应用前景，分析了其在标准化、电磁兼容、功能安全等方面的深层挑战，并展望了其向智能化、集成化与开放标准化方向的发展趋势。
中图分类号：TM912.90文献标识码：ADOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2026.05.001
中文引用格式：张辉，冯桂青，杜光东. 无线电池管理系统技术的研究与发展趋势分析［J］.集成电路应用，2026，43（5）：1-10.
英文引用格式：Zhang Hui，Feng Guiqing，Du Guangdong. Research and development trends analysis of wireless battery management system technology［J］.Application of IC，2026，43（5）：1-10.
Research and development trends analysis of wireless battery management system technology
Zhang Hui1，Feng Guiqing2，Du Guangdong3
1.Shenzhen Energy North Holding Co., Ltd.; 2.Shenzhen Energy Innovation Technology Co.， Ltd.; 3. Shenzhen Shenglu IoT Communication Technology Co., Ltd.
Abstract： With the large-scale and high-density development of new energy vehicles and energy storage systems, the reliability and scalability of Battery Management Systems (BMS) are facing severe challenges. Wireless Battery Management System （WBMS) offers a solution for the inherent limitations of traditional wired architectures by eliminating physical harnesses, and has become a prominent research focus in both academia and industry. However, existing WBMS solutions still exhibit limitations in ultra-large-scale node networking, communication resilience under strong electromagnetic interference (EMI) environments, and lifecycle cost-effectiveness.To address these challenges, this paper proposes and thoroughly analyzes an autonomous WBMS solution based on the Dynamic crypto Dense cover Ant colony (DDA) wireless communication protocol.
Key words : WBMS; DDA protocol; battery management; IoT communication; anti-jamming communication; functional safety; energy

引言

电池管理系统(Battery Management System，BMS)是保障电池组安全、稳定、高效运行的核心部件，直接影响电池的寿命评估、故障诊断和能量控制。传统BMS多采用有线通信方式，如控制器局域网(Controller Area Network, CAN)，存在以下局限性：一是线束和连接器不仅增加系统重量和体积，还降低系统能量密度；二是线缆易老化损坏，维修成本高；三是扩展性差，难以适配大规模电池组(如储能系统)。随着电动汽车、储能电站等应用对电池管理要求的提高，无线电池管理系统（Wireless Battery Management System,WBMS）技术逐渐成为研究热点［1］。

WBMS通过无线通信模块替代物理线束，实现电芯监测单元(Cell Monitoring Unit，CMU)与电池管理单元(Battery Management Unit，BMU)的数据传输，具有简化结构，减少线束和连接器，电池包空间利用率提升；可靠性提高，避免连接器松动、腐蚀导致的故障；扩展灵活，支持模块化设计，便于电池梯次利用；低成本，降低安装和维护成本［2］等优势。

目前，国内外企业［3-4］已推出WBMS解决方案，但在通信协议、可靠性、安全性等方面仍需优化。从学术研究视角，WBMS的通信技术呈现多元化发展。Cao 等人［1］系统比较了蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy，BLE)、Zigbee、近场通信(Near Field Communication, NFC)、WiFi及蜂窝网络等技术在WBMS应用中的效率、可靠性、可扩展性与安全性。然而，这些通用无线技术在应对储能系统特有的强电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI）环境、海量节点接入的确定性时延，以及满足汽车/工业功能安全等级(如Automotive Safety Integrity Level D，ASILD)要求方面，仍存在显著不足［3］。商业方案如SmartMesh与SimpleLink无线技术虽针对BMS场景做了优化，但在节点容量、国产化与定制灵活性上仍有局限。

本文旨在填补上述研究缺口，具体贡献包括：(1)提出并详细阐述了一种基于自主 DDA 协议的新型WBMS架构，该协议专为恶劣工业环境设计；(2)构建了该系统的通信可靠性、实时性与功耗分析模型；(3)通过一个 0.5 MWh 储能柜的示范项目，提供了关键的工程验证数据；(4)从多维度将 DDA 协议方案与SmartMesh、SimpleLink 等国际主流方案进行了对比分析，明确了其竞争优势与应用边界。本文 DDA 协议的设计参考了工业无线标准体系的共性原则［5-8］。


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http://www.chinaaet.com/resource/share/2000007267


投稿邮箱：ICAPP@belling.com.cn


作者信息：

张辉1，冯桂青2，杜光东3

(1. 深能北方能源控股有限公司，北京100054；

2. 深能源［深圳］创新技术有限公司，广东深圳518045；

3. 深圳市盛路物联通讯技术有限公司，广东深圳518057)

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