刘新天---BMS发展趋势

合肥工业大学汽车工程技术研究院AutomotiveEngineeringTechnologyResearchInstituteofHFUT未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential目录1功能安全标准强化硬件集成未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.标准强化xnyqc.hfut.edu.cn26425106030目前涉及的BMS标准约200多个！【BMS涉及标准】未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.标准强化xnyqc.hfut.edu.cn3【刚出台和正在修订的标准】1、BMS直接标准：GB/Txxxx-201x电动汽车电池管理系统技术条件GB/Txxxx-201x电动汽车远程服务与管理系统技术规范第2部分车载终端2、EMC相关标准：GB/T19951-201x道路车辆-静电放电产生的电骚扰试验方法（对应ISO10605）GB/T18387-201x电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法（对应SAEJ551-5）GB/Txxxx-201x电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法GB/Txxxx-201x电动汽车充电耦合系统的电磁兼容性要求和试验方法3、充电相关标准：GBT18487.1-2015《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》GBT20234.1-2015《电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求》GBT20234.2-2015《电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口》GBT20234.3-2015《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》GBT27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.标准强化xnyqc.hfut.edu.cn4【BMS直接标准】原有要求性能指标修订要求不小于2MΩ绝缘电阻不工作应不小于10MΩ工作时应不小于2MΩ计量误差不大于10%SOC估计精度计量误差不大于10%初始误差不大于10%，跟踪速度基本项目与可扩展项目电池故障诊断基本项目与可扩展项目故障数据记录功能，存储100次信息交互符合GB/T27930要求绝缘检测功能新增均衡功能新增可靠性新增BMS的功能趋于完善，性能要求更高！未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.标准强化xnyqc.hfut.edu.cn5【EMC标准】电磁辐射抗扰度对EMC的要求越来越严格！未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.标准强化xnyqc.hfut.edu.cn6【充电相关标准】：系统本身变更内容变更内容新增供电设备的不同类型要求；删除了额定工作电流超过16A(不含16A)的充电连接装置应具备控制导引电路的要求；新增充电模式的使用条件和功能；明确了直流充电接口的车辆插头上应安装电子锁止装置；新增供电设备的直接接触防护等级；删除了额定电流大于250A的端子应使用不可拆线方式的要求。新增供电接口和车辆接口的功能性说明；额定电流从不超过32A修改为不超过63A；新增接口温度监控、锁紧装置等要求；充电接口的额定电流值增加10A和63A；新增接触电流等要求；备用触头扩展为三相充电功能新增供电设备过载和短路保护要求；增加R4电阻新增交流充电和直流充电的急停要求。修改了充电接口最高额定电压，最高额定电压从不超过750V修改为不超过1000V。增加了充电接口额定电流80A和200A增加了额定电压工作电压（优选值）1000V(DC)以及工作电流（优选值)10A(AC)、80A(DC)和200A（DC）；调整了充电连接过程中触头耦合顺序，在连接界面示意图中增加了电子锁止装置对充电系统本身要求控制更精细、耐滥用性更强！未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.标准强化xnyqc.hfut.edu.cn7【充电相关标准】：充电协议变更内容对应章节规定了“执行本标准的充电机和BMS宜具备向前兼容性”第4.6物料层充电机与BMS通信速率，恶劣环境可为50kbit/s第5章规定了“可选项所有位按照本标准规定规格式发送活填充1，本标准未规定的无效位或字段填充1”第7.9修改充电总体流程图第8章增加通信握手报文BHM和CHM第9.1充电报文BRM、CML、CCS进行修订，并增加BMS中止充电故障原因第10章增加充电时序流程图见A.2增加充电过程故障处理方式见附件C增加报文开始发送条件和中止发送条件见附件D对充电协议进行了统一，特别对故障处理部分进行了详细规定！未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential目录8功能安全标准强化硬件集成未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn9被动安全主动安全安全预测功能安全未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn10【ISO26262功能安全简介】ISO26262是从电子、电气及可编程器件功能安全基本标准IEC61508派生出来的，主要定位在汽车行业中特定的电气器件、电子设备、可编程电子器件等专门用于汽车领域的部件，旨在提高汽车电子、电气产品功能安全的国际标准。定义制定时间适用范围ISO26262从2005年11月起正式开始制定，经历了大约6年左右的时间，已于2011年11月正式颁布，成为国际标准。毛重≤3.5吨的车辆上的电力电子（E/E）系统不适用于为残疾人开发的特种车辆不适用早于ISO26262标准发布的研发系统标准规定了由E/E安全相关系统，包括这些系统的互相影响，故障导致的可能的危险行为，不包括电击，火灾，热，辐射，有毒物质，可燃物质，反应物质，腐蚀性物质，能量释放及类似的危险，除非这些危险是由于E/E安全相关系统故障导致的。功能提供了汽车安全生命周期（管理，研发，生产，运行，服务，拆解）和生命周期中必要的支持活动提供了决定风险等级的具体风险评估方法（汽车安全完整性等级，ASIL）使用ASILs方法来确定系统安全风险，并获得可接受的残余风险的必要安全要求提供了确保获得足够的和可接受的安全等级的有效性措施和确定性措施。未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn11【全生命周期的概念】：汽车电子电气系统从概念设计、产品开发到生产运行阶段的安全相关活动。未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn12【汽车安全完整性等级（ASIL）】：危害分析与风险评估严重性（S）S0S1S2S3无伤害轻微或中等伤害严重的有生命危险的伤害（有存活的可能性）有生命危险的伤害（存活可能性未知）或致命伤害发生率（E）E0E1E2E3E4几乎没有发生概率很低的发生概率低的发生概率(1%)中等发生概率(1%~10%)高的发生概率(＞10%)可控性（C）C0C1C2C3通常可控简单可控(≥99%)正常控制（≥90%）难控制或不可控(＜90%)未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn13项目C1C2C3S1E1QMQMQME2QMQMQME3QMQMAE4QMABS2E1QMQMQME2QMQMAE3QMABE4ABCS3E1QMQMAE2QMABE3ABCE4BCD【汽车安全完整性等级（ASIL）】：分为A、B、C、D4个级别，其中D级别最高，A级别最低未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn14汽车安全完整性等级（ASIL）：ASIL的实施方案（A&B）未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn15汽车安全完整性等级（ASIL）：ASIL的实施方案（C&D）未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn16严重性：高压互锁功能用于检测高压回路是否完整，如果功能失效，可能引起高压电暴露、动力回路输出功率下降，甚至会造成连接器烧结等严重后果，未采取安全防护措施的人员可能因接触裸露的极柱或者高压部件导致触电，定义严重性为S3，可产生致命危险。发生率：正常使用(行驶、停放、充电)时，使用者并不会去触碰高压部件，只有在维护维修时才有可能接触，定义发生率为E2，低的发生概率。可控性：在电池系统维护维修时，经过培训的操作员，都可以通过基本的防护设备来防止触电，因此定义可控性为C2，正常可控。因此根据ASIL等级评估表，高压互锁功能的安全等级为ASILA。典型案例：以高压互锁功能为例未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential2.功能安全xnyqc.hfut.edu.cn17ASIL等级A的要求：需要有检测与诊断功能因此BMS需要带有高压互锁信号检测功能，当故障发生时，BMS需要及时上报整车控制器并保存故障内容。整车控制器根据实际情况进行高压电路关断或者降功率使用，并将处理结果返回BMS，同时通过仪表或指示器及时通知驾驶员异常情况，以便及时处理。传感器控制单元/监测执行器输入输出诊断未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential目录18功能安全标准强化系统集成未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.系统集成xnyqc.hfut.edu.cn19【BMS内部电路集成】光耦型电压采样电路集成式电压采样芯片：Linear、Maxim、NXP、TI...被动均衡电路整体均衡解决方案：TI、Infineon…未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.系统集成xnyqc.hfut.edu.cn20【BMS的自身架构集成】分立式方案：主机、从机、绝缘检测...集成式方案：一体机未经许可不得复制CEARIofHFUTConfidential1.系统集成xnyqc.hfut.edu.cn21【BMS与其他电控系统集成】BMSVCU动力总成控制系统