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电池管理系统(BMS)车厂环境可靠性测试及emc测试条件解析

 


电池管理系统(BMS)车厂环境可靠性测试及emc测试条件解析

1、本解析规定了电动汽车用电池管理系统技术要求、术语与定义、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、存储等。

本解析适用于新能源汽车动力电池管理系统,其他车辆的控制模块可参考。

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/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A: 低温 GB/T 2423.2-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B: 高温 GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击

GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Eb和导则: 碰撞

GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Ed:自由跌落 GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验 第2部分: 试验方法 试验Fc: 振动(正弦)

GB/T 2423.17-2008 电工电子产品环境试验 第2部分: 试验方法 试验Ka:盐雾 GB/T 2423.22-2002 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验N: 温度变化 GB/T 2423.34-2005 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Z/AD:温度/湿度组合循环试验

GB/T 18655-2010 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法

QC/T 413-2002 汽车电气设备基本技术条件

ISO 16750-2-2012 道路车辆.电气和电子设备的环境条件和试验.第2部分:电力负载 ISO 7637-2-2011 道路车辆.传导和耦合引起的电干扰.第2部分:仅沿电源线瞬间电导

ISO 11452-2-2004 道路车辆.用窄带发射的电磁能量进行电子干扰.部件试验方法.第2部分:吸收电磁室

ISO 11452-4-2005 道路车辆.窄带辐射电磁能量产生的电子干扰用部件试验方法.第4部分:大容量电流注入(BCI)

ISO 10605-2008 道路车辆.静电放电引起的电干扰的试验方法

GBT 17626.12-1998 振荡波抗扰度

GB/T 191-2008 包装储运图示标志

GB/T 2408-2008 塑料 燃烧性能测定 水平法和垂直法

QCT 897-2011 电动汽车用电池管理系统技术条件


3 术语与定义

3.1

电池管理系统 battery management system(BMS)

电池管理系统主要通过对电池电压、温度、电流等信息的采集,实现高压安全管理、电池状态分析、能量管理、故障诊断管理、电池信息管理等功能,并通过CAN总线将电源系统关键参数与整车通讯,从而实现对电池系统的安全有效管理,避免电池过充、过放,延长电池寿命。

3.2

电源系统 battery system

能量存储装置,包括电池单体或电池模块的集成、电池管理系统、高压电路、低压电路、冷却装置以及机械总成。

3.3

电池荷电状态 SOC (客户自行完成)

电源系统荷电状态(State Of Charge,简称SOC)不仅可以指示电池剩余容量,准确预测车辆的续驶里程,更是优化电池充放电控制的一个重要因素。

4 技术要求

4.1 工作环境

4.1.1 在-40℃,+70℃环境温度下电池管理系统应能按规定要求正常工作。

4.1.2电池管理系统具有抗盐雾、湿度的能力,并满足GB/T 2423.17-2008的有关规定。

4.2 系统功能

4.2.1 电池管理系统应有对电池单体或者电池模块的数据采集、信息传递和安全管理的功能。  电池管理系统应能检测电池与热和电相关的数据,相关数据至少包括电池单体或者电池

模块的电压、电池组回路电流和电池包内部温度等参数。

4.2.2电池管理系统应能对动力电池的荷电状态(SOC)进行实时估算。

4.2.3 电池管理系统应能对电池系统进行故障诊断,并可以根据具体故障内容启动相应的故障处理机制,比如故障码上报、实时警示和故障保护等。

4.2.4电池管理系统应有与车辆的其他控制器基于总线通讯方式的信息交互功能。

4.2.5电池管理系统应能通过与车载充电机或者非车载充电机的实时通讯或者其他信号交互方式实现对充电过程的控制和管理。

4.2.6 电池管理系统具备高压安全管理功能,保障人员和整车资源安全。

4.2.7 电池管理系统具备能量管理功能,包括功率限制管理、均衡管理、热管理等。

4.3 电气性能

4.3.1 电源

电池管理系统在ISO 16750-2-2012中 4.2条的规定供电条件下应正常工作。

4.3.2 耐电源过电压性能

电池管理系统应具有耐电源过电压性能,符合ISO 16750-2-2012

中 4.3条的规定。

4.3.3 耐电源叠加交流电性能

电池管理系统应满足ISO 16750-2-2012中4.4.3规定的叠加交流电测试要求。

4.3.4 耐电源电压跌落性能

电池管理系统应满足ISO 16750-2-2012中4.6.2.3规定的电压跌落测试要求。

4.3.5 耐电源启动特性

电池管理系统应满足ISO 16750-2-2012中4.6.3.3规定的启动特性测试要求。

4.3.6 耐电源极性反接性能

电池管理系统应具有耐电源极性反接性能,符合ISO 16750-2-2012中 4.7.3条的规定。

4.3.7 耐振荡波抗扰度性能

按照GBT 17626.12-1998 振荡波抗扰度中的规定进行测试,功能状态等级均要求满足B等级要求。

4.3.8 电磁抗扰度

按照ISO 11452-4-2005中的规定进行测试,功能状态等级均要求满足A等级要求。 按照ISO 10605-2008中的规定进行测试,功能状态等级均要求满足A等级要求。 按照ISO 11452-2-2004中的规定进行测试,功能状态等级均要求满足A等级要求。

4.3.9 绝缘电阻

电池管理系统与动力电池相连的带电部件和其壳体之间的绝缘阻值应不小于2MΩ。

4.3.10 绝缘耐压性能

电池管理系统应能经受5.3要求的绝缘耐压性能试验,在试验过程中应无击穿或闪络等破坏性现象。

4.4 机械性能要求

4.4.1 扫频振动性能

经过5.4.1条振动试验后检查电路板,无元器件松动和损坏现象,通电测试功能正常。

4.4.2 定频振动性能

经过5.4.2条的定频振动试验后,无任何电气故障,机壳、接插件等不应有严重变形,检查各项功能应保持正常。

4.4.3 自由跌落性能

电池管理系统在GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分测试后,功能正 常,外壳无损坏。

4.5 塑料阻燃性能

按照GB/T 2408-2008要求试验,防火安全性能满足水平燃烧达到HB级,垂直燃烧达到V-0级的要求。

4.6 线束阻燃性能

线束各原材料的阻燃特性应满足GB/T 2408-2008的要求,其中:水平燃烧达到HB级,垂直燃烧达到V-0级。

4.7 电池系统状态监测功能

电池管理系统电压、电流、温度采样精度满足如下要求:

表1 电池系统状态参数精度要求




4.8 SOC估算功能

电池管理系统SOC

估算功能,要求在测试台架上验证是,满足如下精度要求:

表2 SOC 估算精度要求


4.9 电池故障诊断功能

电池管理系统对于电池系统进行故障诊断的基本项目见表3。表3中所列的故障诊断项目是基本要求,根据整车功能设计和电池系统的具体需要,电池管理系统产品的具体诊断内容可以不限于表3所列项目。电池管理系统具备如下报警功能,并在出现报警时,及时输出。

表3 电池系统故障诊断基本要求项目




5 试验方法

5.1 试验条件 5.1.1 标准环境要求

按QC/T 413-2002中的4.1.1、4.1.2、4.1.3、4.1.4条的规定。 5.1.2 试验设备要求

按QC/T 413-2002中的4.1.4、4.1.5、4.1.6条的规定。 5.1.3 外形和性能参数检测

按QC/T 413-2002中的4.2条的规定。

5.2 电气性能试验

5.2.1 工作电压试验

按ISO 16750-2-2012中4.2.2条的规定进行。满足4.3.1要求,电池管理系统正常工作。

5.2.2 过电压试验

按ISO 16750-2-2012中4.3.2.2条的规定进行。满足4.3.2要求,电池管理系统正常工作。

5.2.3 叠加交流电测试

按ISO 16750-2-2012中4.4.2规定的叠加交流电测试严酷等级三的要求进行。满足

4.3.3要求,电池管理系统正常工作。

5.2.4电源电压跌落测试

按ISO 16750-2-2012中4.6.2.2规定的电压跌落测试要求进行。满足4.3.4要求,电池管理系统正常工作。

5.2.5 电源启动特性测试

按整车控制器应满足ISO 16750-2-2012中4.6.3.2规定的启动特性测试严酷等级三的要求进行。满足4.3.5要求,电池管理系统正常工作。

5.2.6 反向极性保护试验

按ISO 16750-2-2012中4.7.2条的规定进行。满足4.3.5要求,电池管理系统正常工作。

5.2.7 振荡波抗扰度试验

按照GBT 17626.12-1998 振荡波抗扰度中的规定进行测试,其中施加到电池管理系统CAN信号的振铃波和阻尼振荡波为等级1;施加到电池管理系统电源的振铃波和阻尼振荡波为等级2。满足4.3.7要求,功能状态等级均要求满足B等级要求。

5.2.8电源线瞬态抗干扰试验

按ISO 7637-2-2011中测试布置和试验方法相关规定进行,试验脉冲等级及功能状态要符合如下表:







5.2.9辐射抗扰度试验

按照ISO 11452-2-2004中的规定进行测试,测试场强等级50V/m。满足4.3.8要求。

5.2.10 大电流注入试验

按照ISO 11452-4-2005中的规定进行测试,注入电流等级50mA。满足4.3.8要求。

5.2.11 绝缘电阻

在电池管理系统的电压采样电路和其壳体之间施加500V DC的电压进行绝缘电阻测量。 满足绝缘阻值大于2MΩ。满足4.3.9要求。

5.2.12 绝缘耐压性能

按照QC/T897-2011中5.3的要求进行测试,满足4.3.10要求。

5.2.13静电放电试验

按照ISO 10605-2008中测试及布置相关规定进行测试,测试分有源模式和无源模式两种,测试等级如下表所示。满足4.3.8要求。






5.2.14传导骚扰试验

按照GB/T 18655-2010中的规定进行测试,应符合GB/T 18655-2010中传导发射和射频发射等级限值三的要求。








5.2.15 辐射骚扰试验

按照GB/T 18655-2010中的规定进行测试,应符合GB/T 18655-2010中传导发射和射频














5.3 电池系统状态监测

5.3.1 将动力电池系统,按正常工作要求装配、连接或者通过模拟系统提供电池管理系统需要监测的电气和温度环境,正确安装布置检测设备的电压、电流、温度传感器,接通电池管理系统工作电源。

5.3.2 将电池管理系统采集的数据(单体或模块电压采集通道数不少于8点,温度采集通道数不少于5点,电流采集点数不少于1点,电流采集点尽可能合理分布)与检测设备检测的对应数据进行比较,确认其测试误差的大小。符合4.7的精度要求。

5.4 SOC估算 (该项客户自行完成)

5.4.1 将动力电池系统按正常工作要求装配、连接或者通过模拟系统提供电池管理系统需要监测的电气和温度环境,正确安装布置检测设备的电压、电流、温度传感器,接通电池管理系统工作电源。

5.4.2 在常温下,将电池组充满电,模拟整车工况曲线编写程序,记录测试设备放电量,分别记录在设备放电为100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%时,BMS显示的SOC值;

5.4.3 在常温下,将电池组放完电,模拟整车工况曲线编写程序,记录测试设备充电量,分别记录在设备充电为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%时,BMS

显示SOC值。符合4.8的精度要求。

5.5 电池故障诊断

通过模拟系统,改变电压、温度等输入信号,使其满足表3所列故障项目的触发条件,监测电池管理系统通讯接口上报的数据,记录相应故障项目及其触发条件。根据制造商技术规范的要求,对于其他故障诊断项目进行功能确认。

5.6 环境适应性试验

5.6.1 低温试验

按 GB/T 2423.1-2008中试验Ae相应试验方法规定进行。满足4.1工作环境要求,电池管理系统正常工作。

5.6.2 高温试验

按 GB/T 2423.2-2008中试验Ae相应试验方法规定进行。满足4.1工作环境要求,电池管理系统正常工作。

5.6.3 温度变化试验

按 GB/T 2423.22-2002中试验Na相应试验方法规定进行。满足4.1工作环境要求,电池管理系统正常工作。

5.6.4 温度/湿度组合循环试验

按 GB/T 2423.34-2005中试验Z/AD 温湿度组合循环实验方法的规定进行。满足4.1工作环境要求,电池管理系统正常工作。

5.6.5 盐雾试验

按GB/T 2423.17-2008中Ka试验方法规定进行,要求试验周期为48h。满足4.1工作环境要求,电池管理系统正常工作。

5.6.6 淋雨试验

按 GB/T 4942.2-1993中的IPX3规定进行。满足4.1工作环境要求,电池管理系统正常工作。

5.7 机械性能试验

5.7.1 振动试验

按 GB/T 2423.10-2008中Fc试验方法的规定进行。满足4.4.1要求。

5.7.2 定频振动试验

按照 GB/T 2423.10-2008中Fc试验方法的规定进行。满足4.4.2要求。

5.7.3 跌落试验

按照 GB/T 2423.8-1995 试验方法试验Ed:自由跌落规定进行。满足4.4.3要求。

5.8 材料阻燃性能试验

按照GB/T 2408-2008要求,符合4.5的要求。

5.9 线束阻燃性能试验

线束按照GB/T 2408-2008要求,符合4.6的要求。


广电计量检测环境实验室具备涵盖民用及军工领域产品的全部环境试验项目能力,拥有国内先进环境试验设备400余台套,满足GJB150-1986、GJB150A-2009、GB/T2423、RTCA/DO-160G、GJBA-1986、IEC-60068、各车厂标准、非标等试验要求,实现力学环境、气候环境、综合环境、特种环境及电源适应性等试验需求。

   广电计量汽车电子产品电磁兼容测试能力全面,是目前华南地区唯一能够满足ISO7637标准要求的实验室。测试范围包括辐射抗扰度、无线电骚扰、零部件/模块的传导和辐射发射、电压瞬时骚扰、电源线瞬时传导抗扰度、信号线瞬时传导抗扰度、静电放电、电波暗室法辐射抗扰度和大电流注入法辐射抗扰度,完全满足ISO7637汽车电子产品瞬时抗扰度测试标准,同时还满足了各大汽车厂商如大众、宝马、奔驰、吉利、日产等的企业标准的要求。

检测零部件范围:

     汽车发动机控制器、导航、倒车雷达、行车记录仪、控制器单元ECU、空调总成、汽车灯具、喇叭、车载接收机、汽车用交流发电机、接线盒、汽车用蜂鸣器、汽车倒车报警器、汽车信号闪光器、汽车仪表。

      与我们合作汽车客户代表:大众、沃尔沃、广汽、东风日产、东风本田、中国一汽、长城汽车、江淮汽车、北汽集团、海马汽车、长安汽车、五菱汽车、东风汽车、比亚迪、奇瑞、吉利汽车。

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张海鹏(业务经理)-广州广电计量检测股份有限公司

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