Test BMS — ISO 6469/ISO 26262/IEC 62619

Che cos'è BMS?

Il test del sistema di gestione della batteria verifica l'unità elettronica che monitora la tensione, la corrente e la temperatura della batteria ed esegue il bilanciamento delle celle, la limitazione di carica/scarica e la disconnessione in condizioni di guasto. Il BMS è un componente di sicurezza: il guasto di una funzione protettiva può provocare direttamente un evento termico.

Scopo di BMS

Lo scopo è verificare che le funzioni di protezione si attivino alle soglie definite ed entro il tempo definito, che le misurazioni rispettino la precisione dichiarata e che il sistema passi ad uno stato sicuro in condizioni di guasto.

A quali prodotti si applica BMS?

Unità di gestione della batteria dei veicoli elettrici
Schede di monitoraggio delle celle (CMU/CSC)
Unità BMS del sistema di accumulo dell'energia
BMS per veicoli elettrici leggeri

In quali settori si utilizza BMS?

AutomobilisticoEnergiaElettrico ed elettronico

Norme relative a BMS

ISO 6469-1
ISO26262
IEC 62619sicurezza delle batterie al litio nelle applicazioni industriali test
UNECE R100sicurezza dei veicoli elettrici e delle batterie test
ISO 11898 (PUÒ)

Condizioni di BMS

Soglie di protezione: Le soglie di sovratensione, sottotensione, sovracorrente e sovra e sotto temperatura vengono verificate rispetto alla definizione del produttore
Precisione della misurazione: La precisione della misurazione di tensione, corrente e temperatura viene controllata rispetto alla tolleranza dichiarata
Iniezione di guasti: Vengono applicati scenari di disconnessione del sensore, cortocircuito e perdita di comunicazione

Apparecchiatura per BMS

Simulatore di cella (emulatore di batteria)
Alimentazione e carico elettronico programmabili
Analizzatore di dati CAN/LIN
Sistema di test HIL (hardware-in-the-loop).
Camera climatica
Strumenti di misura di riferimento ad alta precisione

Requisiti del campione per BMS

Unità principale BMS e schede di monitoraggio delle celle
Cablaggio e connettori
È necessario definire la versione del software e il set di parametri
Dovrà essere fornita la definizione dell'interfaccia (matrice CAN) e l'elenco delle soglie di protezione

Durata di BMS

La verifica funzionale richiede giorni; insieme ai test di scenario e ai test ambientali completi basati su HIL, possono essere necessarie settimane.

Procedura di BMS

1Il BMS è collegato al simulatore di cella e la comunicazione viene verificata.
2Le accuratezze di misurazione di tensione, corrente e temperatura vengono confrontate con strumenti di riferimento.
3Per ciascuna funzione di protezione la soglia viene superata in modo incrementale e viene misurato il tempo di risposta.
4La funzione di bilanciamento cellulare è verificata.
5Vengono applicati scenari di inserimento dei guasti e viene controllata la transizione a uno stato sicuro.
6Viene valutata l'accuratezza della stima dello stato di carica (SOC) e dello stato di salute (SOH).
7Se necessario, i test vengono ripetuti in condizioni ambientali.

Criteri di accettazione di BMS

Il criterio di accettazione sono le soglie di protezione, i tempi di risposta e le tolleranze di precisione della misurazione definiti dal produttore. Per le funzioni nell'ambito della sicurezza funzionale, la base sono lo stato sicuro e l'intervallo di tempo con tolleranza agli errori definiti nella norma ISO 26262.

Valutazione dei risultati

Vengono valutati gli scostamenti della misurazione, i tempi di risposta e l'errore di stima del SOC. Una funzione protettiva che si attiva prima del raggiungimento della soglia (attivazione anticipata) è un risultato altrettanto significativo quanto il mancato raggiungimento della soglia; entrambi influiscono sulla disponibilità o sulla sicurezza.

Rapporto di BMS

Descrizione BMS, versione hardware e software
Funzioni e soglie protettive verificate
Risultati dell'accuratezza della misurazione
Misurazioni del tempo di risposta
Scenari di guasto e risposte del sistema
Risultati dei test di comunicazione

Accreditamento

EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.

Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.

Ambito e autorizzazioni

Regolamenti correlati

UNECE R100
Requisiti di sicurezza funzionale secondo la norma ISO 26262

Otomotiv Testleri — Cosa copre questo ambito di prova?

La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova BMS; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.

Le prove automobilistiche mostrano che un componente continua a funzionare in condizioni che rappresentano i carichi che incontrerà nella vita del veicolo. Un veicolo non è un prodotto singolo ma un AMBIENTE: vibrazione, cicli di temperatura, acqua salata, impatto di ghiaia, transitori elettrici e rumore elettromagnetico sono tutti presenti simultaneamente e per anni.

Ciò che distingue questa famiglia è che le SPECIFICHE DEL COSTRUTTORE DEL VEICOLO si sovrappongono alle norme. Le pubblicazioni ISO e SAE stabiliscono la base comune; ma Volkswagen, BMW, Ford, Stellantis, Toyota e Renault definiscono nelle proprie specifiche livelli di severità, prove aggiuntive e criteri di accettazione diversi. Per un componente, la frase "conforme alle norme automobilistiche" da sola non basta; occorre rispondere quale specifica di quale costruttore, e quale revisione di essa.

La famiglia riunisce tre processi distinti spesso confusi tra loro. L'omologazione riguarda le approvazioni di tipo di cui un veicolo ha bisogno per circolare ed è retta dall'autorità statale. L'approvazione del fornitore significa superare i requisiti propri di qualità e prova del costruttore del veicolo ed è un rapporto commerciale. Il terzo è la verifica di progettazione: il team di ingegneria dimostra che il proprio progetto soddisfa i propri obiettivi.

A livello di componente, il piano di prova si costruisce attorno al LUOGO D'USO. Un modulo nel vano motore e uno nel bagagliaio non attraversano lo stesso profilo di temperatura e vibrazione; un componente dentro una portiera e uno nella console del tetto non vedono la stessa esposizione ad acqua e polvere. La serie ISO 16750 è il quadro comune di questo approccio basato sull'ubicazione.

Il passaggio al veicolo elettrico ha rimodellato il settore. Sicurezza ad alta tensione, coordinamento dell'isolamento, sicurezza della batteria, conformità dell'interfaccia di ricarica e comportamento elettromagnetico dei componenti ad alta tensione sono stati aggiunti al set classico di prove automobilistiche. In un veicolo silenzioso, sono cambiate anche le aspettative acustiche e vibrazionali; suoni un tempo mascherati dal motore a combustione sono ora udibili.

Il lato del sistema di qualità non può essere separato dalla prova in questo settore. Un produttore secondo IATF 16949 presenta i risultati di prova nel fascicolo PPAP; l'analisi del sistema di misura, lo studio di capacità di processo e il piano di controllo circondano il rapporto di prova. Un singolo buon risultato non basta: bisogna dimostrare che il processo può ripeterlo.

Gruppi di metodi in questo ambito

Ambientale e climatico
Cicli di temperatura, shock termico, calore umido, nebbia salina, penetrazione di polvere e acqua (IP), irraggiamento solare. I livelli di severità variano secondo la posizione di montaggio.
Meccanico
Vibrazione sinusoidale e casuale, urto, carichi meccanici, coppia di serraggio dei fissaggi e cicli di durabilità.
Elettrico
Variazioni della tensione di alimentazione, transitori (ISO 7637), inversione di polarità, sovratensione, cortocircuito e misure di corrente di riposo.
EMC
Emissioni dei componenti (CISPR 25), immunità irradiata e condotta (serie ISO 11452), scarica elettrostatica (ISO 10605).
Materiali ed emissioni
Odore, fogging ed emissioni di COV dai materiali interni; infiammabilità; invecchiamento UV; durabilità del rivestimento e impatto di ghiaia.
Sicurezza funzionale e cibersicurezza
Evidenze di sicurezza funzionale secondo ISO 26262 e ingegneria di cibersicurezza secondo ISO/SAE 21434; questi sono legati alla normativa tramite UNECE R155 e R156.

Confusioni frequenti in questo ambito

Un rapporto automobilistico senza riferimento alla specifica non è accettato nella catena di fornitura; occorre indicare quale specifica OEM e revisione sia stata applicata.
L'omologazione di tipo e l'approvazione del fornitore sono processi diversi. Un componente con approvazione E-Mark non è per questo considerato aver superato le prove di accettazione proprie dell'OEM.
Un risultato ottenuto su un prototipo non si trasferisce alla produzione in serie; il PPAP si effettua con parti di produzione in serie.
Sul lato EMC, misurare solo l'emissione resta incompleto; l'immunità è un ambito a parte ed è più critica nel veicolo.
Sui componenti dei veicoli elettrici, la sicurezza ad alta tensione è una competenza distinta; l'infrastruttura di prova classica a 12 V non è sufficiente.

Quali decisioni supportano questi risultati

Approvazione del componente del fornitore e il fascicolo PPAP
Omologazione di tipo UNECE e marcatura E-Mark
Verifica di progettazione ed evidenza di durabilità
Analisi delle cause profonde di reclami sul campo e resi in garanzia
Valutazione dell'impatto di una modifica di progettazione o di fornitore

Test correlati

Domande frequenti su BMS

I test BMS sostituiscono una valutazione della sicurezza funzionale?

No. I test BMS verificano che le funzioni funzionino; la sicurezza funzionale ai sensi della norma ISO 26262 riguarda l'intero processo di sviluppo, l'assegnazione ASIL e il safety case. Il test è parte di queste prove, non tutte.

È sufficiente utilizzare un simulatore invece delle celle reali?

Per la verifica funzionale è preferibile un simulatore; consente di forzare i valori di soglia in modo sicuro e ripetibile. Tuttavia, la verifica finale dovrebbe essere eseguita anche su una batteria reale.