《电动汽车用电池管理系统功能安全要求及试验方法GBT+39086-2020》详细解读

《电动汽车用电池管理系统功能安全要求及试验方法GB/T39086-2020》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4一般要求5相关项定义6危害分析和风险评估7功能安全要求8功能安全验证和确认contents目录附录A(资料性附录)以电池管理系统为相关项的危害分析和风险评估(HARA)示例附录B(资料性附录)以动力蓄电池系统为相关项的危害分析和风险评估(HARA)示例附录C(资料性附录)故障容错时间间隔(FTTI)确定方法示例011范围电动汽车用镍氢动力蓄电池管理系统可参照执行的其他类型动力蓄电池的管理系统电动汽车用锂离子动力蓄电池管理系统适用对象电池管理系统的功能安全要求功能安全要求的试验方法涵盖内容与安全相关的硬件和软件要求010203电池管理系统以外的其他电动汽车系统安全要求电池单体和电池模组的安全要求电池管理系统非功能安全方面的性能要求不包含内容022规范性引用文件GB/TXXXX-XXXX（对应ISO262622018）：道路车辆—功能安全GB/T20000.1-2014标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用术语GB/T38661-2020电动汽车用电池管理系统技术条件主要引用的文件GB/T19596电动汽车术语GB/T2900.41电工术语电气元件辅助引用的文件辅助引用的文件SAEJ1939：商用车控制系统局域网络（CAN）通讯协议这些规范性引用文件为《电动汽车用电池管理系统功能安全要求及试验方法GB/T39086-2020》提供了术语定义、技术要求、功能安全概念及评估方法等基础支持，确保电池管理系统的功能安全得到科学有效的保障。““033术语和定义故障系统、子系统或部件不能执行规定功能的状态。电池管理系统是对动力蓄电池进行监控和管理的电子装置，具备数据采集与处理、安全监控、状态估计、均衡控制和热管理等功能。功能安全与电动汽车安全相关的电子/电气系统的功能在面临潜在的安全风险时，依然能够正确地执行其功能，或进入安全状态，从而避免不合理的风险。安全机制设计用来达到或保持功能安全状态的一种技术解决方案。术语动力蓄电池为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池，主要由蓄电池模组、蓄电池管理系统、热管理系统、电气及机械附件构成。蓄电池管理系统动力蓄电池管理系统应能估计蓄电池的状态（如荷电状态SOC等），监控和管理蓄电池的工作状态，保证蓄电池在最佳的工作状态下运行，并预防可能出现的危险情况。均衡功能为消除单体蓄电池的不一致性对动力蓄电池组性能的影响，所采取的对单体蓄电池进行充电或放电的措施。热管理功能为保证动力蓄电池在适宜的温度范围内工作，电池管理系统所采取的散热或加热措施。定义01020304044一般要求电池管理系统应具备对电池状态进行实时监控、故障诊断、安全保护及信息交互等功能。功能性系统应具有高可靠性和稳定性，确保在各种环境下均能正常工作。可靠性系统应能与不同型号、规格的电池兼容，实现无缝对接。兼容性4.1系统要求0102034.2硬件要求传感器应采用高精度传感器，确保数据采集的准确性。应具备高性能的控制器，以实现快速响应和精确控制。控制器应提供标准化的通信接口，便于与其他系统进行数据交互。通信接口应具备高效的数据处理能力，对采集到的数据进行实时分析。数据处理应制定完善的安全策略，防止系统被恶意攻击或数据泄露。安全策略应采用稳定可靠的操作系统，确保系统的正常运行。操作系统4.3软件要求系统应符合相关电气安全标准，防止电击、火灾等事故的发生。电气安全系统应具备必要的机械防护措施，确保操作人员的安全。机械安全应采取加密、认证等措施，确保系统信息的安全性。信息安全4.4安全要求055相关项定义电池管理系统指安装在电动汽车上，用于对动力蓄电池进行监控和管理的电子装置。相关项范围包括电池管理系统的硬件、软件及其在车辆上的安装和连接等。5.1电池管理系统相关项安全目标指电池管理系统在特定条件下应达到的安全性要求，如防止电池过充、过放、过热等。安全机制指为实现安全目标而设计的控制策略、故障诊断与处理等功能。危害分析和风险评估通过对电池管理系统可能存在的危害进行识别、分析和评估，确定相应的安全目标和安全机制。5.2功能安全相关项5.3试验方法相关项试验结果评价根据试验结果对电池管理系统的功能安全性进行评价，确定其是否满足相关标准和要求。试验步骤详细描述了进行各项功能安全试验的具体操作流程和方法。试验条件指进行电池管理系统功能安全试验时应满足的环境条件、设备条件等。066危害分析和风险评估危害识别对电动汽车用电池管理系统可能出现的危害进行识别，包括但不限于电池过充、过放、过热、短路等。危害分类危害影响分析危害分析根据危害的严重程度和发生频率，对识别出的危害进行分类，以便后续进行风险评估和处理。分析各类危害对电池管理系统、车辆及乘员可能造成的影响，包括安全性、可靠性等方面的影响。风险评估风险评估方法采用定性和定量相结合的方法，对识别出的危害进行风险评估，确定风险的大小和可接受程度。风险等级划分根据风险评估结果，将风险划分为不同等级，如低风险、中等风险和高风险。风险处理措施针对不同等级的风险，制定相应的风险处理措施，包括风险降低、风险接受、风险规避等。同时，对处理措施的实施效果进行监控和评估，确保风险得到有效控制。077功能安全要求电池管理系统应具备实时监测电池电压、电流、温度等参数的功能，确保电池在安全范围内运行。电池状态监测系统应能够基于监测数据对电池状态进行评估，包括电池的剩余电量(SOC)、健康状态(SOH)等，为车辆提供准确的电池状态信息。电池状态评估7.1电池状态监测与评估故障诊断电池管理系统应具备故障诊断功能，能够及时发现并定位电池系统中的潜在问题。故障处理系统应能够根据诊断结果采取相应的处理措施，如隔离故障电池单体、降低电池功率输出等，以确保车辆安全。7.2故障诊断与处理7.3安全防护与控制热失控防护系统应能够监测电池温度，及时发现并处理热失控现象，确保电池系统的热安全。高压安全防护电池管理系统应具备高压安全防护功能，防止电池系统发生高压电击等安全事故。数据记录电池管理系统应能够记录电池运行过程中的关键数据，如电压、电流、温度等参数的变化情况。数据存储7.4数据记录与存储系统应具备数据存储功能，确保在车辆运行过程中能够持续记录并保存电池系统的相关数据，为后续故障排查和分析提供依据。0102088功能安全验证和确认包括功能安全需求验证、功能安全设计验证、功能安全实现验证以及功能安全评估验证等阶段，确保电池管理系统的功能安全得到全面验证。验证流程在验证流程完成后进行，通过对电池管理系统在实际运行环境中的表现进行评估，确认其是否满足功能安全要求。确认流程8.1验证和确认流程仿真测试通过建立电池管理系统的仿真模型，模拟实际运行环境中的各种情况，对系统的功能安全进行验证。实车测试在实际车辆上对电池管理系统进行测试，评估其在真实环境中的功能安全表现。故障注入测试通过人为注入故障，测试电池管理系统在异常情况下的反应和处理能力，验证其功能安全性能。8.2验证和确认方法验证标准制定明确的验证标准，包括各项功能安全指标的验证方法和评判准则，确保验证过程的科学性和准确性。确认标准根据实际运行环境和功能安全要求，制定确认标准，对电池管理系统的功能安全性能进行评估和确认。8.3验证和确认标准VS详细记录验证过程中的测试数据、测试结果以及问题分析等内容，为后续的确认工作提供依据。确认报告根据实际运行环境的评估结果，编写确认报告，总结电池管理系统的功能安全性能表现，并提出改进意见和建议。验证报告8.4验证和确认报告09附录A(资料性附录)以电池管理系统为相关项的危害分析和风险评估(HARA)示例A.1危害分析电池管理系统未能准确控制充电过程，导致电池过充，可能引发电池热失控、起火等安全事故。电池过充电池管理系统未能及时预警或控制电池放电过程，导致电池过放，可能损坏电池内部结构，影响电池寿命和安全性能。电池过放电池管理系统未能有效监测和控制电池温度，导致电池温度过高或过低，可能影响电池性能和安全性。温度异常评估电池过充发生的可能性、严重程度以及可控性，确定风险等级，并制定相应的风险控制措施。电池过充风险评估分析电池过放对电池性能和安全性的影响，评估其风险程度，并提出相应的预防和改进措施。电池过放风险评估综合考虑温度异常对电池性能、安全性以及整车性能的影响，进行风险评估，并制定针对性的风险管理方案。温度异常风险评估A.2风险评估A.3HARA流程示例确定电池管理系统的相关项和功能01明确电池管理系统的主要功能和相关项，为后续的危害分析和风险评估提供基础。进行危害识别02通过分析电池管理系统的功能和工作原理，识别出可能存在的危害事件。进行风险评估03针对识别出的危害事件，进行风险评估，确定风险等级和风险控制措施。制定风险控制措施04根据风险评估结果，制定相应的风险控制措施，以降低或消除风险。10附录B(资料性附录)以动力蓄电池系统为相关项的危害分析和风险评估(HARA)示例危害分析010203危害识别针对动力蓄电池系统，识别出可能的危害事件，如电池热失控、电池泄漏、电池短路等。危害分类根据危害事件的性质和严重程度，将其分为不同的类别，如安全类危害、环境类危害等。危害后果分析分析危害事件发生后可能造成的后果，包括人员伤亡、财产损失、环境影响等。风险评估风险评估方法介绍适用的风险评估方法，如风险矩阵法、故障树分析法等，用于对动力蓄电池系统的风险进行量化评估。风险等级划分风险控制措施根据风险评估结果，将风险划分为不同的等级，如高风险、中风险、低风险等。针对不同等级的风险，提出相应的风险控制措施，如加强电池系统的监控和预警、优化电池设计以提高安全性等。制定风险控制措施并验证：根据风险评估结果，制定风险控制措施，并通过试验或仿真验证其有效性。进行危害分析和风险评估：按照上述方法，对动力蓄电池系统进行危害分析和风险评估。收集相关资料：收集与动力蓄电池系统相关的技术文档、历史故障数据等资料，为HARA提供输入。确定HARA的目标和范围：明确进行HARA的目的和需要分析的动力蓄电池系统范围。组建HARA团队：组建由多学科专家组成的HARA团队，负责进行危害分析和风险评估工作。HARA示例流程在进行HARA时，应充分考虑动力蓄电池系统的特性和实际使用情况，确保分析结果的准确性和可靠性。注意事项HARA是一个持续的过程，应随着技术发展和市场需求的变化不断更新和完善。在制定风险控制措施时，应权衡安全性、经济性和可行性等多方面因素，确保措施的实施效果和可接受性。11附录C(资料性附录)故障容错时间间隔(FTTI)确定方法示例故障容错时间间隔，指从故障发生到系统进入安全状态或危险被减轻所允许的最长时间。FTTI概念FTTI的确定是功能安全开发过程中的关键环节，它直接影响到系统的安全性能和故障处理策略。重要性故障容错时间间隔（FTTI）定义通过分析故障对系统安全目标的影响，确定合理的FTTI值。基于故障影响分析在设定FTTI时，应充分考虑系统对故障的检测与诊断能力，确保在FTTI内能够及时发现并处理故障。考虑故障检测与诊断时间FTTI确定方法根据具体系统特点和安全需求，设定合理的假设条件，如故障发