動(dòng)力鋰電池BMS開發(fā)流程概述

1、動(dòng)力鋰電池BMS功能需求的考量

功能安全：不存在由電子電氣系統(tǒng)的故障而引起的危害導(dǎo)致不合理的風(fēng)險(xiǎn)。因此，動(dòng)力鋰電池BMS功能安全開發(fā)要根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用需求做相應(yīng)功能列表情況，其中首要任務(wù)是要防止不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。要區(qū)分兩類故障、錯(cuò)誤和失效：隨機(jī)和系統(tǒng)性失效。系統(tǒng)性失效可以在設(shè)計(jì)階段通過合適的方法來防止，而隨機(jī)性失效只能降低到可接受程度。系統(tǒng)性甚至隨機(jī)性失效會(huì)發(fā)生在硬件當(dāng)中，而軟件的失效更多的是系統(tǒng)性的失效。關(guān)于每個(gè)危害事件，根據(jù)其暴露概率E、可控性C、嚴(yán)重度S三要素，確定其ASIL等級(jí)。

從需求開始，當(dāng)中包括概念設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，直至最后的生產(chǎn)公布、售后維護(hù)，做出相應(yīng)的功能安全要求，必須具備電壓、電流、溫度等基本的采樣功能，同時(shí)對(duì)電池的運(yùn)行過程實(shí)時(shí)監(jiān)督，過壓、欠壓、過流、過溫等保護(hù)功能，根據(jù)需求做同時(shí)SOP、SOC、SOH的預(yù)測(cè)，故障診斷、均衡控制、熱管理、快慢充管理等。

2、動(dòng)力鋰電池BMS開發(fā)流程

優(yōu)先確定可能性危害事件發(fā)生。根據(jù)不同的工況、不同使用情況、環(huán)境應(yīng)用情況分析出可能性較大的危害事件，針對(duì)危害事件，分配到系統(tǒng)工作的各個(gè)職能部門。

（1）思考動(dòng)力鋰電池BMS因故障導(dǎo)致功能失效的全部可能性：匯總?cè)抗δ芎凸收?，按照運(yùn)行模式區(qū)分，形成危害事件的矩陣。通過危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，界定危害事件的功能安全目標(biāo)。合并不同場(chǎng)景下的同一個(gè)危害事件的安全等級(jí)，用最高的功能安全等級(jí)作為該危害事件的安全等級(jí)。為了防止危害事件的發(fā)生，進(jìn)而形成安全目標(biāo)。

可以從防止危害事件發(fā)生的角度考慮安全目標(biāo)，也可以從防止故障發(fā)生的角度提出安全目標(biāo)。例如：對(duì)過放導(dǎo)致內(nèi)部短路電池起火這個(gè)危害提出安全目標(biāo)，從防止危害發(fā)生的角度提出安全目標(biāo)為防止過放導(dǎo)致短路電池起火，從防止故障的角度提出安全目標(biāo)則為防止溫度限制發(fā)生故障。安全目標(biāo)的得出，衍生出一些安全相關(guān)的參數(shù)也要做規(guī)定，這些參數(shù)包括：運(yùn)行模式，故障容錯(cuò)時(shí)間，安全狀態(tài)，功能冗余等。

（2）確定功能安全需求FSR，每一個(gè)安全目標(biāo)含義至少一項(xiàng)功能安全要求，盡管一個(gè)功能安全要求能夠cover不止一條安全目標(biāo)，每一條FSR從相關(guān)的SG繼承最高的ASIL。通過分層的方法，從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和危害分析得出安全目標(biāo)，再由安全目標(biāo)得出功能安全要求。FSR的功能安全等級(jí)，自動(dòng)繼承安全目標(biāo)的最高等級(jí)。

（3）由功能安全需求（FSR）提煉技術(shù)安全需求（TSR），在整個(gè)開發(fā)生命周期，技術(shù)安全需求是要落實(shí)功能安全概念的技術(shù)要求，其用意是從細(xì)節(jié)的單級(jí)功能安全要求到系統(tǒng)級(jí)的安全技術(shù)要求。下表為功能安全需求轉(zhuǎn)化成技術(shù)安全需求的栗子，僅供流程上的參考。

（4）bms系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，系統(tǒng)及子系統(tǒng)要上面所含義的貫徹技術(shù)安全要求，要反映前面含義的安全檢測(cè)及安全機(jī)制。技術(shù)安全要求的應(yīng)分配給系統(tǒng)設(shè)計(jì)要素，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)完成技術(shù)安全要求，有關(guān)技術(shù)安全要求的實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮如下問題，含義系統(tǒng)架構(gòu)，分配TSR到硬件和軟件，同時(shí)含義好軟件硬件接口HIS。軟硬件接口規(guī)范應(yīng)規(guī)定的硬件和軟件的交互，并與技術(shù)安全的概念是一致的，應(yīng)包括組件的硬件設(shè)備，是由軟件和硬件資源控制支持軟件運(yùn)行的。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)中給出三個(gè)方面的原則：模塊化、適當(dāng)?shù)念w粒度和簡單。針對(duì)不同的安全等級(jí)，強(qiáng)調(diào)關(guān)注不同側(cè)面的設(shè)計(jì)考量。

技術(shù)安全要求，直接或者經(jīng)過進(jìn)一步細(xì)化后，分配給硬件和軟件。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，還要考慮設(shè)計(jì)驗(yàn)證。功能安全目標(biāo)越高，越傾向于實(shí)物驗(yàn)證的方式。

（5）硬件系統(tǒng)功能安全設(shè)計(jì)。硬件的詳細(xì)安全需求來自于TSR，系統(tǒng)架構(gòu)及系統(tǒng)邊界HSI。硬件設(shè)計(jì)可以硬件功能方塊圖開始，硬件方塊圖的所有的元素和內(nèi)部接口應(yīng)當(dāng)展示出來。然后設(shè)計(jì)和驗(yàn)證詳細(xì)的電路圖，最后通過演繹法（FTA）或者歸納法（FMEA）等方法來驗(yàn)證硬件架構(gòu)可能出現(xiàn)的故障。對(duì)BMS系統(tǒng)來講，電池包電壓傳感器是一個(gè)非常重要的傳感器，因此針對(duì)不同ASIL等級(jí)要分析電池包電壓傳感器不同的失效模式。一部分失效模式可以通過硬件的需求防范，一部分失效模式可以被分離為軟件需求去防范。

每個(gè)技術(shù)安全要求怎么樣設(shè)計(jì)，與實(shí)際產(chǎn)品功能、技術(shù)發(fā)展水平，供應(yīng)商水平等密切相關(guān)，是不同廠家產(chǎn)品差異性的起點(diǎn)。而產(chǎn)品具體執(zhí)行，有自己不同的思路，有的是不適用安全機(jī)制，直接要求零部件提高自身功能安全等級(jí)；有的則選擇新增監(jiān)測(cè)機(jī)制或者供應(yīng)不同原理的冗余設(shè)計(jì)，用以提高功能安全等級(jí)。

（6）bms軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在軟件開發(fā)一般遵循V模型，左邊是開發(fā)過程，右邊對(duì)應(yīng)的測(cè)試過程。BMS在軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)中，要重點(diǎn)考慮軟件的可維護(hù)性及可測(cè)試性。軟件在整個(gè)產(chǎn)品周期內(nèi)都應(yīng)當(dāng)考慮維護(hù)性，同時(shí)還要考慮軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)測(cè)試的容易實(shí)現(xiàn)，至此產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)節(jié)已經(jīng)全部完成。