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基于ISO26262的NXP BMS安全解决方案

随着汽车电子软件和硬件的复杂性越来越高,来自系统故障和随机硬件故障的风险也在增加。汽车电子行业标准ISO26262的发布使人们对车辆设计的功能安全性有了更深入的了解,从而为评估和避免这些风险提供了可靠的过程保证。 1. BMS简介BMS代表电池管理系统,即电池管理系统。作为新能源汽车“三店”的核心技术之一,BMS在HEV / EV中起着重要作用。从广义上讲,BMS包括传统的12 / 24V铅酸电池管理。此处讨论的BMS主要用于HEV / EV动力电池管理。从48V弱混合动力到500V以上的全功率,恩智浦的BMS解决方案都可以被覆盖。一般来说,BMS由一个主控制单元和多个从控制单元组成。从属控制单元直接连接到电池组,以收集电池的电压,电流和温度。主控制单元通过CAN总线或菊花链(菊花链)通信等方式来管理多个从控制单元,根据新能源汽车对电池管理的需求,BMS功能包括SOC / SOH估计,故障诊断,平衡控制,热管理和充电管理SOC是电池的充电状态,用于测量电池的剩余电量,对于判断汽车的行驶里程非常重要,故障诊断用于确定电池的当前状态,并正确识别电池充电和放电过程中的过电压,欠电压和过热等异常情况,以帮助避免发生事故平衡控制主要是消除单电池之间的容量差异,实现一致性并扩展图1电池管理系统的BMS体系结构2. BMS功能安全开发过程简介有趣ISO26262定义的国家安全标准涵盖了产品管理,开发,生产,操作,服务和报废的各个阶段,涵盖了产品的整个生命周期。主要的产品开发是关注的阶段,包括概念,系统级开发,硬件开发和软件开发。在功能安全概念阶段,需要进行系统危害分析(危害分析)和风险评估(风险评估)才能获得ASIL(自动安全完整性等级)。 ISO26262标准规定了从A到D的四个安全级别,其中D是最高级别,而最苛刻的是相应要求。一般而言,主流汽车制造商认为BMS应该达到的安全级别至少为ASIL-C。获得安全等级ASIL后,需要建立安全目标(Safety Goal),并提出相应的安全要求(Safety Requirement)和安全机制(Safety Mechanism),并在必要时进行功能安全等级分解。 ISO26262提供了三个指标:单点故障指标SPFM,潜在故障指标LFM和随机硬件故障指标PMHF,用于评估系统的安全级别。图2 ISO26262安全生命周期例如,在BMS开发过程中,BMS的危害分析包括危险事件,例如过电压(过充电),欠电压,过热和过电流。例如,过电压可能是一个严重事件,尤其是长时间对电池过度充电会导致电池性能下降和不可逆转的损坏,甚至导致电池变形和泄漏。通过对过充事故的危害分析和风险评估,得出其安全等级为ASIL-C或ASIL-D(在不同应用场景下获得的安全等级可能不同),则系统的安全目标是BMS应该能够及时检测到电池过充并进行处理。相应地,它应该从单个故障点和潜在故障开始,考虑根据故障来设计安全机制,并最终使用上述度量进行安全评估。