“中汽研黄登高：BMS功能安全标准、研发及测试”

2021年6月22日-23日，由盖西汽车主办的“2021中国新一代汽车优质快速发展论坛新能源汽车三电先进技术”在南京举行。 此次会议将持续两天，围绕新能源三电中长期技术快速发展趋势、政策、标准、上下游供应链、价格、材料体系、电池结构技术、热管理、安全技术、电机电控关键技术、智能制造等领域展开焦点话题。 会议期间，中汽研(天津)汽车工程研究院有限企业高级专家黄登高博士发表了“bms功能安全标准、研发及测试”主题演讲。

黄登高:大家早上好。 蔡先生非常丰富的经验吓了我们一跳。 作为后进者，我分享着一个小主题，新能源三电中的电池管理系统。

电池的一部分仍然是电池管理系统。 另外，电池经常着火、爆炸，其大部分责任可能会导致电池管理系统的管理不完善，因此非常重视安全。 在最新的电池测试基准法规和应对电池管理系统功能安全的基准法规中，对安全的重要性也越来越高。

今天报告的主题是“bms功能安全标准、研发及测试”。

工程院简介

最致力于汽车工程技术的研发，总部设在天津，在江苏有两个基地，主要在常州做新能源动力锂离子电池和混合动力。 扬州高邮市首要涵盖智能网络、氢气燃料、emc、测试服务、研发验证等业务。

业务布局

包围五大方向+1中心。

我们做电池管理系统，是电子控制板，主要以工程技术服务和工具链产品和科技成果的转化为中心。 我们自己没有产业化，而是首要负责工程技术服务和科技成果的转移。

今天的报告主要围绕bms和相关标准、bms的研发和测试、bms未来的快速发展趋势和新技术。

bms是电控产品，汽车电子有emc的相应标准，充电设备有相应的标准，本身就是电子设备耐环境性的标准，需要满足电池组强覆盖的相应副本。

去年有18384、30381、38032三个强势标记，于今年4月1日、39086年正式发表。

通过30381电池箱试验的，大多是热扩散试验部分。 测试结果表明，加液冷后，液冷预测时间比风冷预测时间稍有效果。

bms是一种电控产品，在新一代bms的研发中，零部件、主机厂基本使用的是功能安全，投入到这个过程中的人力、资源比较多，相应地可以屏蔽一定小的供应商和团队。

左边是功能安全诉求分解、硬件功能安全要求和软件功能安全相应的设计诉求，底部实现产品开发。 整个产品开发比较小，第一是前期分解和后期测试。

在电池管理系统功能安全的前期开发阶段，首先要进行相关的分解，bms分解时除了硬件主板外，还会考虑对应的电流传感器、继电器等线束的情况。 并进一步分解其危害，目前经常遇到的危害主要是起火、绝缘、人身触电。 第三阶段是定义功能安全的safety goals，对于电池组的其他特殊情况也要考虑功能安全目标。 不仅是电池本身的着火、爆炸，高压部分和充电过程的操作，例如充电连接时，车辆的行驶保护也要考虑到bms，所以功能目标根据各主机厂从整车的功能目标中分解，电池有所不同，但测试的方法和判定标准基本相同。

在定义了系统功能安全输出后，进一步引导技术安全诉求，进一步进行系统三层结构的开发，最后进行软硬件系统集成和功能安全的判断与测试。

标准中也略有提及系统安全机制、通信机制等可供参考的机制。 另外，还包括适应继电器冗余性的机制、高低边安全保护机制。

比较常用的几个安全机构:

可以单独检测、传输新闻，单独管理芯片，在发生故障时，恢复近期数据，使车辆保持安全状态。 功能安全标准中提到了功能安全性的降低，降低速度和电力，使车辆暂时处于相对安全的状态。

功能安全拆解提出后，包括启动硬件方面的功能安全开发和功能安全定义，以及硬件设计，以验证后的失效概率。 我们在研究开发的时候，也使用了双核或三核芯片进行了适当的硬件架构的研究开发。 其中包含了a级引用的控制硬件体系结构。 继电器包括前端收集的冗余性和后端执行中的比较和评价。

软件部分通常使用autosar开发工具。 现在，达芬奇工具和etas的sa和sb两种经常被使用，在领域中被广泛使用，进行着软件架构的开发。 在软件体系结构开发过程中定义了软件解决方案过程和体系结构模块 主要包括基础部分的数据采集和执行机的驱动和通信，中间层包括控制器多核之间的验证和memory的验证。

常用的软件系统是三层结构，第一层是状态估计、热管理、均衡控制、充放电控制； 第二层是诊断监测功能，用于检测电压电流和温度信号是否在允许范围内、当前是否允许均衡、散热等指令。 第3层是硬件监视模块。

我们使用etas工具搭载了autosar的APP和基础软件。 本图开发了autosar的v流程，包括开发和测试两部分。 我们自己开发的电池管理系统的控制战略模型，主要是使用模型化方法开发的。 开发结束后，大部分是电控系统的测试，测试包括硬件测试、软件测试，软件包括软件单元和软件集成以及硬件和软件集成后的hil测试工作。

硬件部分首先进行失效概率校验，然后与功能安全目标进行比较校验。 硬件不仅要进行功能安全相应的失效概率检测，还要进行相应的环境性、电机兼容性、电学特征的相应测试，测试主要包括低温、高低温相应的环境适应性测试。

除了系统级测试外，目前进行的更多工作是基于虚拟硬件环境。 目前，虚拟硬件环境类正在进行少量内核模拟，过程复杂，与平台有关。 利润是可以模拟硬件问题，如内核和内存。 对于这样的问题，基础程序和基础监视程序是否能很快发现它？ 在这个过程中，不同的制造商既有直接使用产品认证方法的，也有公司使用自己的直接测量方法的。

在功能安全测试中，控制策略模型需要为sil、pil、hil，各个阶段的测试以测试拷贝、测试覆盖度、测试精密度、测试环境来区分。

与模型部分进行比较，比较模型单元的多与杂、静态规范、动态与背靠背等相应的测试情况。

与pil相比，首先测试每个任务的时间、整个任务日程表是否缺少时间片，以及在运行期间是否存在冲突。 特别是多核时，如果状况和时间被零碎划分，则容易出现问题的概率会变高。

虚拟硬件测试-硬件故障注入测试。

hil环境，我们现在有一台hil设备支持144串口，有些主机厂比我们的数量还多。

功能安全的认证是基于目前的测试于今年4月1日公布的gb/t 39086，各主机厂提出的功能目标集合略有不同，以几个项目为对象，各主机厂从整车的角度分解会有相应的不同。

测试过程是测量bms进入正常运行状态、故障时的诊断故障时间以及故障响应时间，最后进入安全状态或安全运行状态中间的总时间段，整个过程以hil形式触发，以外部形式触发。 在这个过程中，主要将时间点表现为主机厂准备样本发送的信息和相应的测试副本。

34590和39086显示，功能安全测试样本率一直在积累，每次客户诉求时都将其作为自动化测试软件。 目标越多，拷贝就越多。

随着电池量的增多，会有电池电量和回收基准会，考虑到今后电池生产或退役后回收，回收的首要问题是1 .电池的来源问题。 2 .电池的分解和分选。 3 .市场APP应用。

电池的问题主要涉及市场机制，如何回收。

电池的分解和分选目前没有多少量。 如果要分解的话，价格投入比会变高。 目前最常用的是直接粉碎，回收材料。 这种方式比较简单粗暴，但经济模式比较简单，特别是在现有原材料涨价的情况下可以盈利。 但是，从社会资源和熵增加熵减少的角度来看，存在着资源消耗和浪费。 在这个过程中，考虑到电池工厂和主机工厂设计电池组时，电池阶梯上使用的接口或分解方法，模块方法可以使用无线方法。 以后直接测量模块，不需要分解到单体。 因为涉及切割、打磨、重新焊接，所以价格很贵。 也许在使用pack的时候预约接口，使用授权方法。 pack授权某回收业者回收该电池，向电池回收接口的费用，可以在该回收过程中控制，回收过程中也不需要协商，可以重复使用。

车云系统协调控制。 现在大部分主机工厂都在做这个。 包括我们自己驾驶新能源汽车的遭遇，主机厂说报告了绝缘故障。 请调查一下是什么问题。 如果是新能源汽车的老板，可能会得到。

在这个过程中，也有对电池数据的相应预测，数据一方面用于现有策略的安全保护和状态估计修正。 另一方面，数据用于电池梯形图使用中的未来循环寿命的估算和梯形图使用的筛选。 因为有了这个数据，发现电池之前的采用是正常的，有利于之后的筛选和重新采用。

我的报告到此为止。 谢谢你。

(注:这篇文章是根据现场速记整理的，未经演讲嘉宾审查，请勿作为参考资料转载() ) )。