电池BMS软件架构设计和电池安全标准及测试

随着电池特别是锂电池的发展及应用扩大，人们对电池的电性能、环境适应以及安全等综合性能有进一步的认识和要求，（这个下面会有所展开说明），BMS(Battery Management System)就是其中重要一环，特别是BMS软件架构优化及算法，下面就开始简述下：

BMS软件架构

之前软件没有分层，都是面向过程的执行体系，造成代码复用率低、可移植性低以及函数之间耦合度高等问题，现在大型的应用如电动汽车（EV），笔记本电脑等都采用分层的设计，下面是典型的设计应用，

在这里插入图片描述

重点在应用层， BMS就在这层，关键的算法可以打包成API函数供研发人员便捷实现不同的控制策略，针对汽车就简单说下应用层，如下图

SOX的算法是基于SOC的算法，目前大多是安时积分加OCV的计算方法，也有密度法，开路电压法，内阻法以及神经模型和卡尔曼滤波等。同时还有SOP,SOE,SOH的估算，具体就不在这里展开。

电池综述

电池按结构可分为电芯（cell）和电池或电池组（battery），按充电与否可分为一次（原电池）和二次（可充）电池；按类型分为锂电池，镍镉、镍氢等电池，简单比较为：

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电池（特别是锂离子电池）设计与选择考虑

面对满足各种不同的产品需求的各式各样的锂电池，我们在产品开发中选择电池通常会受到多种考虑影响，包括电力与能源的适用要求、由电池提供电力产品的默认使用环境以及电池成本。在选择适用的电池所会有的其他考虑可能含

产品的预期运作周期 ( 持续或间断)
需应用的产品所需的电池寿命
电池的实体特性 ( 如尺寸、形状、重量等)
维修及电池寿命终了时的相关考虑

电池的风险隐患和潜在危害对应的措施

电池制造商及以生产用电池供电产品的厂商，都应针对预期的使用情况来采以安全的方式进行产品设计，从而提供特定的性能特色。因此，不当的设计、未符合预期的使用方式或滥用产品可能皆会造成故障 ( 包括性能或安全性)。目前对于单芯电池与多芯电池 ( 如用在电动车上)，分别均设有

相关的被动性和主动性保护措施，以减缓或预防故障。但尽管如此，产品仍会面临多种性能及安全的艰巨挑战，包括电池内的活性物质在高温下的热稳定性，以及可能因为内部短路所导致的热失控。电池内部短路危害很大如过热高温，甚至起火爆炸，为此日本电池标准

JIS C8714

明订内部短路测试，称为强迫内部短路 (FISC) 测试 ( 注：

IEEE 1625

附录 D 参考资料有关

JIS C8714

的强迫内部短路测试)。

在产品研发的过程中，制造商应采用某些工具来进行风险评估，如故障模式及效果分析和故障树技术图分析。目前 UL 已应用上述工具来进行危险来源分析，并从中制订产品安全标准的安全测试你可以参见 “FTA/FMEA 锂离子电池的安全性分析模型”─ UL 在 2009 年美国国家航空暨太空总署 (NASA) 的航天电池研讨会上所做的报告。

当然电池仅仅作为器件始终要从电池安全迈向系统安全，因为：

锂离子电池通常是直接销售给最终产品制造商 (OEM)，以作为终端产品中的组件。由于 OEM 的最终产品实际上掌控前述的种种功能，因此，与电池充电率、放电率及反向充电相关的安全议题，可能无法仅由测试电池而获得妥善解决。

有鉴于此，国际标准化组织正努力强化 OEM 产品与整合锂离子电池的兼容性，将适用的标准纳入适当的性能测试当中。这类性能测试的范例，可参见

IEC 60950-1

(

UL 60950-1：2019

) 信息科技设备安全第一节 (Information Technology Equipment – Safety-Part 1 ）。

电池的安全标准

为了规范及保护电池安全，不同国际组织及行业团体制定了许多电池标准如下：（主要针对锂电池偏多，所有的标准都是

最新完整版

）

电池的测试

测试项目 vs 测试标准
测试标准 vs 分类（安全性/环境/电性能）
CTIA认证计划

–

CTIA-Battery Compliance Certification Program（电池合规认证计划

）

–

CTIA-Battery Life Certification Program（CTIA-电池寿命认证计划）
电池再利用

–

UL 1974：2018 Evaluation for Repurposing Batteries – 电池再利用的评估
可靠性测试

–

IEC 60077-1：2017 铁路应用 – 机车车辆电气设备 – 第 1 部分：一般使用条件和一般规则

–

IEC 61373：2010 铁路应用 – 机车车辆设备 – 冲击和振动试验

–

IEC 61373：2010 铁路应用—机车车辆设备—冲击和振动试验 – 完整中文电子版（34页）

–

IEC 62498-1：2010 铁路应用 – 设备的环境条件 – 第 1 部分：机车车辆上的设备

原文链接：https://blog.csdn.net/Johnho130/article/details/113830272