BMS-Test — ISO 6469 / ISO 26262 / IEC 62619

Was ist BMS?

Der Test des Batteriemanagementsystems überprüft die elektronische Einheit, die die Spannung, den Strom und die Temperatur der Batterie überwacht und unter Fehlerbedingungen den Zellenausgleich, die Lade-/Entladebegrenzung und die Trennung durchführt. Das BMS ist eine Sicherheitskomponente: Der Ausfall einer Schutzfunktion kann direkt zu einem thermischen Ereignis führen.

Zweck von BMS

Der Zweck besteht darin, zu überprüfen, ob die Schutzfunktionen bei den definierten Schwellenwerten und innerhalb der definierten Zeit aktiviert werden, dass die Messungen der angegebenen Genauigkeit entsprechen und dass das System unter Fehlerbedingungen in einen sicheren Zustand übergeht.

Bei welchen Produkten wird BMS angewendet?

Batteriemanagementeinheiten für Elektrofahrzeuge
Zellüberwachungsplatinen (CMU/CSC)
BMS-Einheiten für Energiespeichersysteme
BMS für leichte Elektrofahrzeuge

In welchen Branchen wird BMS eingesetzt?

AutomobilEnergieElektrik und Elektronik

Normen zu BMS

ISO 6469-1
ISO 26262
IEC 62619Sicherheit von Lithiumbatterien in industriellen Anwendungen prüfen
UNECE R100Sicherheit von Elektrofahrzeugen und Batterien prüfen
ISO 11898 (CAN)

Prüfbedingungen für BMS

Schutzschwellen: Überspannungs-, Unterspannungs-, Überstrom- sowie Über- und Untertemperaturschwellenwerte werden anhand der Herstellerdefinition überprüft
Messgenauigkeit: Die Genauigkeit der Spannungs-, Strom- und Temperaturmessung wird anhand der angegebenen Toleranz überprüft
Fehlerinjektion: Es werden Szenarien mit Sensorunterbrechung, Kurzschluss und Kommunikationsverlust angewendet

Prüfgerät für BMS

Zellensimulator (Batterieemulator)
Programmierbare Stromversorgung und elektronische Last
CAN/LIN-Datenanalysator
HIL-Testsystem (Hardware-in-the-Loop).
Klimakammer
Hochpräzise Referenzmessgeräte

Probenanforderungen für BMS

BMS-Haupteinheit und Zellenüberwachungsplatinen
Kabelbaum und Anschlüsse
Softwareversion und Parametersatz müssen definiert werden
Die Schnittstellendefinition (CAN-Matrix) und die Liste der Schutzschwellen müssen bereitgestellt werden

Dauer von BMS

Die Funktionsüberprüfung dauert Tage; Zusammen mit umfassenden HIL-basierten Szenariotests und Umwelttests kann es Wochen dauern.

Ablauf von BMS

1Das BMS wird mit dem Zellsimulator verbunden und die Kommunikation wird überprüft.
2Die Genauigkeiten der Spannungs-, Strom- und Temperaturmessung werden mit Referenzgeräten verglichen.
3Für jede Schutzfunktion wird die Schwelle schrittweise überschritten und die Reaktionszeit gemessen.
4Die Zellausgleichsfunktion ist verifiziert.
5Es werden Fehlerinjektionsszenarien angewendet und der Übergang in einen sicheren Zustand überprüft.
6Die Genauigkeit der Schätzung des Ladezustands (SOC) und des Gesundheitszustands (SOH) wird bewertet.
7Bei Bedarf werden Tests unter Umgebungsbedingungen wiederholt.

Annahmekriterien für BMS

Akzeptanzkriterium sind die vom Hersteller definierten Schutzschwellen, Ansprechzeiten und Messgenauigkeitstoleranzen. Für Funktionen im Rahmen der funktionalen Sicherheit sind der sichere Zustand und das fehlertolerante Zeitintervall gemäß ISO 26262 die Grundlage.

Auswertung der Ergebnisse

Bewertet werden Messabweichungen, Reaktionszeiten und SOC-Schätzfehler. Eine bereits vor Erreichen der Schwelle einsetzende Schutzfunktion (Frühauslösung) ist ein ebenso bedeutsamer Befund wie das Überschreiten der Schwelle; beide wirken sich auf die Verfügbarkeit oder Sicherheit aus.

Prüfbericht zu BMS

BMS-Beschreibung, Hardware- und Softwareversion
Verifizierte Schutzfunktionen und Schwellenwerte
Ergebnisse zur Messgenauigkeit
Reaktionszeitmessungen
Fehlerszenarien und Systemreaktionen
Ergebnisse des Kommunikationstests

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Otomotiv Testleri — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test BMS gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Automobilprüfungen zeigen, dass ein Bauteil unter Bedingungen weiterarbeitet, die den Belastungen entsprechen, denen es über die Fahrzeuglebensdauer begegnet. Ein Fahrzeug ist kein einzelnes Produkt, sondern eine UMGEBUNG: Vibration, Temperaturwechsel, Salzwasser, Steinschlag, elektrische Transienten und elektromagnetisches Rauschen sind gleichzeitig und über Jahre vorhanden.

Das Besondere an dieser Familie ist, dass HERSTELLERSPEZIFIKATIONEN über den Normen stehen. ISO- und SAE-Veröffentlichungen schaffen die gemeinsame Grundlage; aber Volkswagen, BMW, Ford, Stellantis, Toyota und Renault definieren in ihren eigenen Spezifikationen unterschiedliche Schweregrade, zusätzliche Prüfungen und abweichende Abnahmekriterien. Für ein Bauteil reicht die Aussage "erfüllt Automobilnormen" allein nicht aus; es muss geklärt werden, welche Spezifikation welches Herstellers und welche Revision davon gemeint ist.

Die Familie umfasst drei getrennte Prozesse, die oft verwechselt werden. Die Homologation betrifft die Typgenehmigungen, die ein Fahrzeug für die Zulassung zum Straßenverkehr benötigt, und läuft unter staatlicher Hoheit. Die Lieferantenfreigabe bedeutet das Bestehen der eigenen Qualitäts- und Prüfanforderungen des Fahrzeugherstellers und ist eine geschäftliche Beziehung. Das dritte ist die Konstruktionsverifikation: Das Ingenieurteam weist nach, dass sein eigener Entwurf die Ziele erfüllt.

Auf Bauteilebene wird der Prüfplan um den EINBAUORT herum aufgebaut. Ein Modul im Motorraum und eines im Kofferraum durchlaufen nicht dasselbe Temperatur- und Vibrationsprofil; ein Bauteil in der Tür und eines in der Dachkonsole sind nicht derselben Wasser- und Staubbelastung ausgesetzt. Die Normenreihe ISO 16750 ist der gemeinsame Rahmen für diesen einbauortbasierten Ansatz.

Der Übergang zum Elektrofahrzeug hat das Feld neu geformt. Hochspannungssicherheit, Isolationskoordination, Batteriesicherheit, Konformität der Ladeschnittstelle und das elektromagnetische Verhalten hochspannungsführender Bauteile wurden dem klassischen Automobilprüfsatz hinzugefügt. Bei einem leise laufenden Fahrzeug haben sich auch die akustischen und Vibrationserwartungen geändert; vom Verbrennungsmotor überdeckte Geräusche sind nun hörbar.

Die Qualitätssystemseite lässt sich in diesem Bereich nicht von der Prüfung trennen. Ein Hersteller nach IATF 16949 legt Prüfergebnisse in der PPAP-Akte vor; Messsystemanalyse, Prozessfähigkeitsstudie und Kontrollplan stehen um den Prüfbericht herum. Ein einziges gutes Ergebnis reicht nicht aus — es muss gezeigt werden, dass der Prozess dieses Ergebnis wiederholen kann.

Methodengruppen in diesem Bereich

Umwelt und Klima
Temperaturwechsel, Thermoschock, feuchte Wärme, Salzsprühnebel, Staub- und Wassereintritt (IP), Sonneneinstrahlung. Die Schweregrade variieren je nach Einbauort.
Mechanisch
Sinus- und Zufallsschwingung, Stoß, mechanische Lasten, Befestigungsdrehmoment und Dauerhaftigkeitszyklen.
Elektrisch
Versorgungsspannungsschwankungen, Transienten (ISO 7637), Verpolung, Überspannung, Kurzschluss und Ruhestrommessungen.
EMV
Bauteilemission (CISPR 25), Strahlungs- und Leitungsstörfestigkeit (ISO-11452-Reihe), elektrostatische Entladung (ISO 10605).
Werkstoffe und Emissionen
Geruch, Fogging und VOC-Emission bei Innenraummaterialien; Entflammbarkeit; UV-Alterung; Beschichtungsbeständigkeit und Steinschlag.
Funktionale Sicherheit und Cybersicherheit
Nachweise funktionaler Sicherheit nach ISO 26262 und Cybersicherheitstechnik nach ISO/SAE 21434; diese sind über UNECE R155 und R156 an das Recht gebunden.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Ein Automobilbericht ohne Spezifikationsverweis wird in der Lieferkette nicht anerkannt; es muss angegeben werden, welche OEM-Spezifikation und -Revision angewendet wurde.
Typgenehmigung und Lieferantenfreigabe sind unterschiedliche Prozesse. Ein Bauteil mit E-Mark-Genehmigung gilt dadurch nicht als bestanden bei den eigenen Abnahmeprüfungen des OEM.
Ein an einem Prototyp erzieltes Ergebnis überträgt sich nicht auf die Serienfertigung; das PPAP erfolgt mit Serienfertigungsteilen.
Auf EMV-Seite reicht die alleinige Messung der Emission nicht aus; die Störfestigkeit ist ein eigenständiger Bereich und im Fahrzeug kritischer.
Bei Komponenten von Elektrofahrzeugen ist die Hochspannungssicherheit eine eigenständige Kompetenz; die klassische 12-V-Prüfinfrastruktur reicht nicht aus.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Lieferanten-Bauteilfreigabe und die PPAP-Akte
UNECE-Typgenehmigung und E-Mark-Kennzeichnung
Konstruktionsverifikation und Dauerhaftigkeitsnachweis
Ursachenanalyse von Feldbeschwerden und Garantierückläufern
Bewertung der Auswirkung einer Konstruktions- oder Lieferantenänderung

Häufige Fragen zu BMS

Ersetzen BMS-Tests eine Bewertung der funktionalen Sicherheit?

Nein. Durch BMS-Tests wird überprüft, ob die Funktionen funktionieren. Die funktionale Sicherheit nach ISO 26262 betrifft den gesamten Entwicklungsprozess, die ASIL-Zuweisung und den Sicherheitsnachweis. Der Test ist Teil dieser Beweise, nicht alle davon.

Reicht es aus, anstelle realer Zellen einen Simulator zu verwenden?

Zur Funktionsüberprüfung wird vorzugsweise ein Simulator eingesetzt; Dadurch können die Schwellenwerte sicher und wiederholbar erzwungen werden. Es wird jedoch erwartet, dass die endgültige Überprüfung auch an einer echten Batterie durchgeführt wird.

BMS