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GB/T 39086-2020

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GB/T 39086-2020 英文版 490 购买 3分钟内自动发货[PDF],有增值税发票。 电动汽车用电池管理系统功能安全要求及试验方法 有效

   
基本信息
标准编号 GB/T 39086-2020 (GB/T39086-2020)
中文名称 电动汽车用电池管理系统功能安全要求及试验方法
英文名称 Functional safety requirements and testing methods for battery management system of electric vehicles
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 T35
国际标准分类 43.040
字数估计 34,350
发布日期 2020-09-29
实施日期 2021-04-01
起草单位 中国汽车技术研究中心有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、蜂巢能源科技有限公司、上海蔚来汽车有限公司、上海炙云新能源科技有限公司、惠州市亿能电子有限公司、惠州市蓝微新源技术有限公司、东软睿驰汽车技术有限公司、华霆(合肥)动力技术有限公司、上海海拉电子有限公司南京研发分公司、万向一二三股份公司、深圳市科列技术股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、力高(山东)新能源技术有限公司、东莞钜威动力技术有限公司、一汽大众汽车有限公司、广州小鹏汽车科技有限公司、杭州华塑加达网络科技有限公司
归口单位 全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114)
提出机构 中华人民共和国工业和信息化部
发布机构 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会

GB/T 39086-2020
Functional safety requirements and testing methods for battery management system of electric vehicles
ICS 43.040
T35
中华人民共和国国家标准
电动汽车用电池管理系统功能安全要求及
试验方法
2020-09-29发布
2021-04-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 一般要求 3
5 相关项定义 3
6 危害分析和风险评估 4
7 功能安全要求 5
8 功能安全验证和确认 8
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 16
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 22
附录C(资料性附录) 故障容错时间间隔(FTTI)确定方法示例 27
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本标准由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)归口。
本标准起草单位:中国汽车技术研究中心有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、泛亚汽车
技术中心有限公司、蜂巢能源科技有限公司、上海蔚来汽车有限公司、上海炙云新能源科技有限公司、惠
州市亿能电子有限公司、惠州市蓝微新源技术有限公司、东软睿驰汽车技术有限公司、华霆(合肥)动力
技术有限公司、上海海拉电子有限公司南京研发分公司、万向一二三股份公司、深圳市科列技术股份有
限公司、比亚迪汽车工业有限公司、力高(山东)新能源技术有限公司、东莞钜威动力技术有限公司、一
汽-大众汽车有限公司、广州小鹏汽车科技有限公司、杭州华塑加达网络科技有限公司、上海汽车集团股
份有限公司技术中心、上汽大众汽车有限公司、浙江吉利汽车研究院有限公司、华为技术有限公司、北京
新能源汽车股份有限公司、北京宝沃汽车股份有限公司、英飞凌科技(中国)有限公司、重庆长安汽车股
份有限公司、本田技研工业(中国)投资有限公司。
本标准主要起草人:李波、付越、赵金富、李珍珍、邵海贺、陈勇、袁永军、樊耀国、阮旭松、郭晓冬、
罗欢、武占军、段艳晓、刘志茹、杨冬生、鲍伟、郑庆飞、王磊、苏泽文、谢卿、吴冠军、王超、王林、崔静、
王斌、邬学建、尚世亮、樊彬、姜成龙、解坤、钟建伟、张骞慧、董佳熹、张笑林、周宇、吴优、劳力、周岩、
张祥、周宏伟、李一凡。
电动汽车用电池管理系统功能安全要求及
试验方法
1 范围
本标准规定了电动汽车用动力蓄电池管理系统(以下简称“电池管理系统”)的功能安全要求及试验
方法。
本标准适用于电动乘用车用锂离子动力蓄电池管理系统,其他类型动力蓄电池的管理系统及其他
类型车辆的动力蓄电池管理系统可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 18384-2020 电动汽车安全要求
GB/T 19596-2017 电动汽车术语
GB/T 34590-2017(所有部分) 道路车辆 功能安全
GB 38031-2020 电动汽车用动力蓄电池安全要求
GB/T 38661-2020 电动汽车用电池管理系统技术条件
3 术语和定义
GB/T 19596-2017和GB/T 34590.1-2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为便于
使用,以下重复列出了GB/T 19596-2017中的一些术语和定义。
3.1
蓄电池管理系统 batterymanagementsystem;BMS
监视蓄电池的状态(温度、电压、荷电状态等),可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制,
并提供与应用设备通信接口的系统。
[GB/T 19596-2017,定义3.3.2.1.10]
3.2
电池单体 secondarycel
将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置,通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子,并被设
计成可充电。
[GB 38031-2020,定义3.1]
3.3
高压系统 highvoltagepowersystem
电动汽车内部B级电压以上与动力电池直流母线相连或由动力电池电源驱动的高压驱动零部件
系统,主要包括但不限于:动力电池系统和/或高压配电系统(高压继电器、熔断器、电阻器、主开关等),
电机及其控制系统、DC/DC变换器和车载充电机等。
3.6
热失控 thermalrunaway
电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升的现象。
[GB 38031-2020,定义3.14]
3.7
热扩散 thermalpropagation
电池包或系统内由一个电池单体热失控引发的其余电池单体接连发生热失控的现象。
[GB 38031-2020,定义3.15]
3.8
爆炸 explosion
突然释放足量的能量产生压力波或者喷射物,可能会对周边区域造成结构或物理上的破坏。
[GB 38031-2020,定义3.10]
3.9
漏液 leakage
蓄电池内部电解液泄漏到电池壳体外部。
[GB/T 19596-2017,定义3.3.3.13.7]
3.10
泄气 venting
单体电池或电池组中内部压力增加时,气体通过预先设计好的方式释放出来。
[GB/T 19596-2017,定义3.3.3.13.8]
3.11
过充电 overcharge
当电芯或电池完全充电后继续进行充电。
[GB/T 19596-2017,定义3.3.3.2.4]
3.12
过放电 overdischarge
当电芯或电池完全放电后继续进行放电。
[GB/T 19596-2017,定义3.3.3.1.8]
3.13
起火 fire
电池单体、模块、电池包或系统任何部位发生持续燃烧(火焰持续时间大于1s)。
注1:火焰持续时间大于1s指单次火焰持续时间,而非多次火焰的累计时间。
注2:火花及拉弧不属于燃烧。
[GB 38031-2020,定义3.11]
4 一般要求
除非特别说明,电池管理系统功能安全技术开发、流程开发等要求应按照GB/T 34590-2017(所
有部分)执行。
5 相关项定义
5.1 总则
应按照GB/T 34590.3-2017的要求进行相关项定义,相关项指实现车辆层面功能或部分功能的
FTTI时间内进入安全状态,在电池单体过充电故障退出、消除条件未满足时,不应退出安全状态。
8.2.1.2 测试对象
测试对象为电池管理系统。
8.2.1.3 测试要求
8.2.1.3.1 模拟环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.1.2规定的运行模式;
c) 模拟电池单体电压信号进行测试;
d) 调节模拟的电池单体电压信号,电池单体电压应至少包含低于安全阈值、达到安全阈值及高于
安全阈值三个电压取值;
e) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
f) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.1.3.2 真实环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.1.2规定的运行模式;
c) 测试对象所在的电池系统应由电池系统制造商许可的充电倍率进行充电,直到高于安全阈值;
d) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
e) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.1.4 测试结束条件
8.2.1.4.1 当符合以下任一条件时,结束模拟环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态。
8.2.1.4.2 当符合以下任一条件时,结束真实环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态;
d) 测试对象所在电池系统发生漏液、泄气、起火或爆炸。
8.2.1.5 测试通过准则
测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态。
8.2.2 防止电池单体过放电后再充电导致热失控
8.2.2.1 测试目的
电池管理系统应监测电池单体电压,当电池单体电压值低于安全阈值时,使动力蓄电池系统在
FTTI时间内进入安全状态,在电池单体过放电故障退出、消除条件未满足时,不应退出安全状态。
8.2.2.2 测试对象
测试对象为电池管理系统。
8.2.2.3 测试要求
8.2.2.3.1 模拟环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.2.2规定的运行模式;
c) 模拟电池单体电压信号,进行测试;
d) 调节模拟的电池单体电压信号,电池单体电压应至少包含低于安全阈值、达到安全阈值及高于
安全阈值三个电压取值;
e) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
f) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.2.3.2 真实环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.2.2规定的运行模式;
c) 测试对象所在的电池系统应由电池系统制造商许可的放电倍率进行放电,直到低于安全阈值;
d) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
e) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.2.4 测试结束条件
8.2.2.4.1 当符合以下任一条件时,结束模拟环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态。
8.2.2.4.2 当符合以下任一条件时,结束真实环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态;
d) 测试对象所在电池系统发生漏液、泄气、起火或爆炸。
8.2.2.5 测试通过准则
测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态。
8.2.3 防止电池单体过温导致热失控
8.2.3.1 测试目的
电池管理系统应监测电池单体温度,当电池单体温度值高于安全阈值时,使动力蓄电池系统在
FTTI时间内进入安全状态,在电池单体过温故障退出、消除条件未满足时,不应退出安全状态。
8.2.3.2 测试对象
测试对象为电池管理系统。
8.2.3.3 测试要求
8.2.3.3.1 模拟环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.3.2规定的运行模式;
c) 模拟电池单体温度信号,进行测试;
d) 模拟的电池单体温度信号,电池单体温度应至少包含低于安全阈值、达到安全阈值及高于安全
阈值3个温度取值;
e) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
f) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.3.3.2 真实环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.3.2规定的运行模式;
c) 测试对象所在的电池系统应由电池系统制造商许可的充放电倍率进行充放电或者其他电池系
统制造商推荐的电池单体加热方法,直到电池单体温度高于安全阈值;
d) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
e) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.3.4 测试结束条件
8.2.3.4.1 当符合以下任一条件时,结束模拟环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态。
8.2.3.4.2 当符合以下任一条件时,结束真实环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态;
d) 测试对象所在电池系统发生漏液、泄气、起火或爆炸。
8.2.3.5 测试通过准则
测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态。
8.2.4 防止动力蓄电池系统过流导致热失控
8.2.4.1 测试目的
电池管理系统应监测蓄电池系统电流,当动力蓄电池系统电流值高于安全阈值时,使动力蓄电池系
统在FTTI时间内进入安全状态。在蓄电池系统过流故障退出、消除条件未满足时,不应退出安全
状态。
8.2.4.2 测试对象
测试对象为电池管理系统。
8.2.4.3 测试要求
8.2.4.3.1 模拟环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.4.2规定的运行模式;
c) 模拟动力蓄电池系统电流信号,进行测试;
d) 测试需要考虑影响电流安全阈值的参数,例如温度等;
e) 调节模拟的动力蓄电池系统电流信号,动力蓄电池系统电流应至少包含低于安全阈值、达到安
全阈值及高于安全阈值三个电流取值;
f) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
g) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.4.3.2 真实环境下测试应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与测试结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 测试应针对7.4.2规定的运行模式;
c) 测试对象所在的电池系统应由电池系统制造商许可的充放电倍率的变化速率逐步提高充放电
电流进行充放电,直到电流超过安全阈值;
d) 测试需要考虑影响电流安全阈值的参数,例如温度等;
e) 测试应对电池管理系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间、状态切换)进行监控;
f) 测试应对电池管理系统退出安全状态的条件进行监控。
8.2.4.4 测试结束条件
8.2.4.4.1 当符合以下任一条件时,结束模拟环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态。
8.2.4.4.2 当符合以下任一条件时,结束真实环境下测试:
a) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态;
b) 测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 测试对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态;
d) 测试对象所在电池系统发生漏液、泄气、起火或爆炸。
8.2.4.5 测试通过准则
测试对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态。
8.3 功能安全确认
8.3.1 防止电池单体过充电导致热失控
8.3.1.1 目的
确认安全目标“防止电池单体过充电导致热失控”得到正确实现,并能够有效预防由于电池单体过
充电导致热失控的发生。
8.3.1.2 确认对象
确认对象为动力蓄电池系统。
8.3.1.3 确认要求
确认应满足如下要求:
a) 影响确认对象功能并与确认结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 确认应在整车层面进行,至少包含真实的电池系统,基于车辆的实际工况或者模拟的车辆实际
工况;
注1:车辆的实际工况至少包含危害分析和风险评估中最严苛工况。
c) 确认应包含违背安全目标的典型失效模式;
注2:典型失效模式包含危害分析和风险评估中导出该安全目标的功能异常,如非预期的充电。
d) 确认应对动力蓄电池系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间和状态切换)进行监控;
e) 确认应对动力蓄电池系统的状态进行监控;
f) 确认应对动力蓄电池系统退出安全状态的条件进行监控;
g) 确认结束后,应在确认环境温度下观察1h。
8.3.1.4 确认结束条件
当符合以下任一条件时,结束试验:
a) 确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态,并且电池未发生漏
液、泄气、起火或爆炸;
b) 确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 确认对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态;
d) 确认对象发生漏液、泄气、起火或爆炸。
8.3.1.5 确认通过准则
确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,无意外退出安全状态,并且在观察时间内未发生漏
液、泄气、起火或爆炸。
8.3.2 防止电池单体过放电后再充电导致热失控
8.3.2.1 目的
确认安全目标“防止电池单体过放电后再充电导致热失控”得到正确实现,并能够有效预防由于电
池单体过放电后再充电导致热失控的发生。
8.3.2.2 确认对象
确认对象为动力蓄电池系统。
8.3.2.3 确认要求
确认应满足如下要求:
a) 影响确认对象功能并与确认结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 确认应在整车层面进行,至少包含真实的电池系统,车辆的实际工况或者模拟车辆使用的
工况;
注1:车辆的实际工况至少包含危害分析和风险评估中最严苛工况。
c) 确认应包含违背安全目标的典型失效模式;
注2:典型失效模式包含危害分析和风险评估中导出该安全目标的功能异常,如非预期的放电。
d) 确认应对动力蓄电池系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间和状态切换)进行监控;
e) 确认应对动力蓄电池系统的状态进行监控;
f) 确认应对动力蓄电池系统退出安全状态的条件进行监控;
g) 确认结束后,应在确认环境温度下观察1h。
8.3.2.4 确认结束条件
当符合以下任一条件时,结束确认:
a) 确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态,并且电池未发生漏
液、泄气、起火或爆炸;
b) 确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 确认对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态;
d) 确认对象发生漏液、泄气、起火或爆炸。
8.3.2.5 确认通过准则
确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,无意外退出安全状态,并且在观察时间内未发生漏
液、泄气、起火或爆炸。
8.3.3 防止电池单体过温导致热失控
8.3.3.1 目的
确认安全目标“防止电池单体过温导致热失控”得到正确实现,并能够有效预防由于电池单体过温
导致热失控的发生。
8.3.3.2 确认对象
确认对象为动力蓄电池系统。
8.3.3.3 确认要求
确认应满足如下要求:
a) 影响测试对象功能并与确认结果相关的所有设备都应处于正常运行状态;
b) 确认应在整车层面进行,至少包含真实的电池系统,车辆的实际工况或者模拟车辆使用的
工况;
注1:车辆的实际工况至少包含危害分析和风险评估中最严苛工况。
c) 确认应包含违背安全目标的典型失效模式;
注2:典型失效模式包含危害分析和风险评估中导出该安全目标的功能异常,如高温下充电。
d) 确认应对动力蓄电池系统进入安全状态的过程(例如,安全阈值、时间和状态切换)进行监控;
e) 确认应对动力蓄电池系统的状态进行监控;
f) 确认应对动力蓄电池系统退出安全状态的条件进行监控;
g) 确认结束后,应在确认环境温度下观察1h。
8.3.3.4 确认结束条件
当符合以下任一条件时,结束确认:
a) 确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,并无意外退出安全状态,并且电池未发生漏
液、泄气、起火或爆炸;
b) 确认对象在故障容错时间间隔内进入安全状态,意外退出安全状态;
c) 确认对象在故障容错时间间隔内未进入安全状态;
d) 确认对象发生漏液、泄气、起火或爆炸。
8.3.3.5 确......
   
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