【AUTOSAR】BMS开发实际项目讲解（十九）----电池管理系统系统设计电池单体过放后再充电保护

news2024/11/20 3:25:30

    1. 电池单体过放后再充电保护
      1. 关联的系统需求

TSR-BMS-2101、TSR-BMS-2102、TSR-BMS-2103、TSR-BMS-2104、TSR-BMS-2105、TSR-BMS-2106、TSR-BMS-2107、TSR-BMS-2108、TSR-BMS-2109、TSR-BMS-2110、TSR-BMS-2111、TSR-BMS-2112、TSR-BMS-2113、TSR-BMS-2114、TSR-BMS-2115、TSR-BMS-2116、TSR-BMS-2117、TSR-BMS-2118、TSR-BMS-2119、TSR-BMS-2120; TSR-BMS-2201; TSR-BMS-2301;TSR-BMS-2401;

TSR-BMS-S101、TSR-BMS-S102、TSR-BMS-S103、TSR-BMS-S104、TSR-BMS-S105、TSR-BMS-S106、TSR-BMS-S107、TSR-BMS-S108、FSR-BMS-S109；TSR-BMS-S201、TSR-BMS-S202、TSR-BMS-S203、TSR-BMS-S204；TSR-BMS-S301、TSR-BMS-S302、TSR-BMS-S303、TSR-BMS-S304、TSR-BMS-S305、TSR-BMS-S306、TSR-BMS-S307、TSR-BMS-S308；TSR-BMS-S401、TSR-BMS-S402、TSR-BMS-S403；

      1. TSC功能框图

 

        1. 功能组件设计描述
          1. CIDU(Charging signal input detection unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-201

参见OVP-201

QM

UVP-202

参见OVP-202

QM

          1. HVDU(High voltage signal detection unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-301

参见OVP-301

ASILA

UVP-302

参见OVP-302

QM

UVP-303

参见OVP-303

ASILA

UVP-304

参见OVP-304

ASILA

UVP-305

参见OVP-305

QM

UVP-306

参见OVP-306

QM（A）

UVP-307

参见OVP-307

ASILA（A）

          1. DIDU(Discharging signal input detection unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-401

参见OVP-401

QM

UVP-402

参见OVP-402

QM

          1. CMU(Cell management unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-501

参见OVP-501

ASILB

UVP-502

参见OVP-502

QM（B）

UVP-503

参见OVP-503

ASILB（B）

          1. Function layer

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-601

参见OVP-601

QM

UVP-602

参见OVP-602

QM

UVP-603

参见OVP-603

QM

UVP-604

参见OVP-604

QM

UVP-605

参见OVP-605

QM

UVP-606

参见OVP-606

QM

UVP-607

参见OVP-607

QM

          1. Function monitoring layer

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-701

参见OVP-701

ASILB

UVP-702

[Safety Mechanisms] block

--获取[ Data Mgt ]输入的单体电压信息，判断是否存在欠压故障，并对探测到的故障进行处理

--获取 [Data Mgt] 输入的诊断信号，判断欠压保护功能链路上是否存在故障，并对探测到的故障进行处理

--[Safety Mechanisms]根据故障探测的结果，输出降级指令给到[Degradation &Warning]，或输出报警指令给到[Warning]，或输出安全状态过渡指令给到[Open Relays]

ASILB

UVP-703

参见OVP-703

ASILB

UVP-704

参见OVP-704

ASILB

UVP-705

参见OVP-705

ASILB

          1. Computation layer

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-801

参见OVP-801

ASILB

          1. Disable switch

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-901

参见OVP-901

ASILB

          1. RDU(Relay drive unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-A01

参见OVP-A01

ASILB（B）

UVP-A02

参见OVP-A01

QM（B）

          1. SBC Module

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

UVP-B01

参见OVP-B01

ASILB

UVP-B02

参见OVP-B02

ASILB

UVP-B03

参见OVP-B03

ASILB

      1. 安全机制描述/ Description of the used safety mechanism

为防止电池单体过放保护功能链路上的故障失效发生，应对链路各要素制定安全机制，以探测故障、预防失效。

SM ID

ASIL

Safety Mechanism Description

FDT+FRT

Diagnostic Coverage

Ref. ISO26262-5, Annex D

Req. ID

Addressed Failure Mode

SYS_SM_001

ASIL C

系统应具备单体电压采样回路断线诊断功能，识别到断线状态，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

3500ms+500ms

High

D.2.1.1

TSR-BMS-2108

the SM of SPF

SYS_SM_005

ASIL C

AFE芯片应具备内部单体电压采样模块自诊断机制，识别采样模块的异常状态，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

3500ms+500ms

High

D.2.3.2

TSR-BMS-2112

the SM of SPF

SYS_SM_006

ASIL C

AFE芯片应具备单体电压采样精度自诊断机制，识别采样精度超范围的异常状态，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

3500ms+500ms

High

D.2.4.1

TSR-BMS-2113

the SM of SPF

SYS_SM_007

ASIL C

MCU应具备核校验机制，来识别自身错误，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

D.2.3.6

TSR-BMS-S301

the SM of SPF

SYS_SM_008

ASIL C

SBC module供电输出监控模块应对不同的电源输出通道使用独立的监测通道，识别到电源输出异常状态，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

D.2.6.2

TSR-BMS-S102
TSR-BMS-S112

the SM of SPF

SYS_SM_009

ASIL C

应对MCU module发送给AFE module的控制信息进行E2E保护，以便系统识别通讯数据异常，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

3500ms+500ms

High

D.2.5.6 and D.2.5.7
and D.2.5.8

TSR-BMS-2128

the SM of SPF

SYS_SM_010

ASIL C

应对单体电压通讯信息进行E2E保护机制，以便系统识别通讯数据异常，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

3500ms+500ms

High

D.2.5.6 and D.2.5.7
and D.2.5.8

TSR-BMS-2115

the SM of SPF

SYS_SM_011

ASIL B

系统应具备对HSD驱动输出回采功能，识别到HSD输出异常，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.9.1

TSR-BMS-S201

the SM of DPF

SYS_SM_012

ASIL B

系统应具备HSD驱动输出回路短电源故障诊断机制，每个驾驶循环至少执行一次诊断，识别短电源故障，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.1.1

TSR-BMS-S202

the SM of DPF

SYS_SM_013

ASIL A

系统应具备对LSD驱动输出回采功能，识别到LSD输出异常，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.9.1

TSR-BMS-S203

the SM of DPF

SYS_SM_014

ASIL A

系统应具备LSD驱动输出回路短地故障诊断机制，每个驾驶循环至少执行一次诊断，识别短地故障，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.1.1

TSR-BMS-S204

the SM of DPF

SYS_SM_015

ASIL C

MCU应具备自身运行环境的诊断机制，以保证功能正确地执行，当识别到异常时，在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

Table D.4 — Processing units

TSR-BMS-S302

the SM of SPF

SYS_SM_057

ASIL C

SBC module内部 Regulator的基准源 与 电源输出监控模块基准源 应是独立的，以保证监控模块的独立性

/

High

TSR-BMS-S103

the SM of SPF

SYS_SM_058

ASIL A

SBC module的两个独立基准源，它们应能够互相监督对方。如果基准源之间的差异超过预定义的警告级别，应及时告警

SBC module的监控模块基准源，应能够被监控。如果基准源存在异常，应及时告警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.1.1

TSR-BMS-S104

the SM of DPF

SYS_SM_059

ASIL A

每个驾驶循环应至少对SBC的看门狗功能进行一次测试，识别到异常，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-S105

the SM of DPF

SYS_SM_060

ASIL A

SBC module应对内部reset/interrupt信号源进行功能检查，识别到异常，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-S106

the SM of DPF

SYS_SM_064

ASIL C

应对AFE发送报警信息进行E2E保护机制，以便系统识别通讯数据异常，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

3500ms+500ms

High

D.2.5.6 and D.2.5.7
and D.2.5.8

TSR-BMS-2117

the SM of SPF

SYS_SM_067

ASIL C

MCU module应具备程序序列的时间和逻辑的联合监控，识别安全相关功能的故障状态，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

D.2.7.4

TSR-BMS-S304

the SM of SPF

SYS_SM_069

ASIL C

应对MCU module与SBC module的通讯信息进行E2E保护机制，以便系统识别通讯数据异常，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

D.2.5.6 and D.2.5.7
and D.2.5.8

TSR-BMS-S108
TSR-BMS-S306

the SM of SPF

SYS_SM_070

ASIL A

对于SBC module内部能够将SS1&2（ Safe State Control signals 1 and 2）置低的监控功能，每个驾驶循环应至少进行一次自测试，如果自测试结果为失败，SBC module应及时将故障信息传达给MCU module

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-S107

the SM of DPF

SYS_SM_073

ASIL C

AFE module应具备自身过温保护机制

AFE module应具备自身过温保护机制，当AFE module过温时，应关闭安全相关的监控功能，防止上报错误的数据

3500ms+500ms

Medium

D.2.3.2

TSR-BMS-2119

the SM of SPF

SYS_SM_074

ASIL C

对于安全相关的标定数据存储，MCU module应具备安全校验机制，识别到数据错误，在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

Table D.1 — Analysed failure modes
（Ref. ISO26262-11, 5.1.13.1）

TSR-BMS-S308

the SM of SPF

SYS_SM_077

ASIL C

系统应对V_CAN 网络中安全相关通讯信息进行E2E保护机制，以便系统识别通讯数据异常，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

D.2.5.6 and D.2.5.7
and D.2.5.8

TSR-BMS-S403

the SM of SPF

SYS_SM_079

ASIL A

MCU应对核校验机制进行测试，来识别双核锁步机制的正确性，每个驾驶循环至少执行一次诊断，识别到错误时，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-S309

the SM of DPF

SYS_SM_080

ASIL A

MCU应对自身运行环境的诊断机制进行测试，来识别相应机制的正确性，每个驾驶循环至少执行一次诊断，识别到错误时，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-S310

the SM of DPF

SYS_SM_086

ASIL C

AFE芯片供电线采用双线冗余

/

High

/

TSR-BMS-2122

SYS_SM_087

ASIL C

对AFE芯片供电电压（单个AFE采集的总压）进行采集，当检测到异常时，在规定时间规定时间内进入安全状态

3500ms+500ms

Low

D.2.6.1

TSR-BMS-2123

the SM of SPF

SYS_SM_089

ASIL C

AFE module需要增加抗外部环境干扰措施，防止芯片因外部环境干扰而异常

/

High

/

TSR-BMS-2125

SYS_SM_090

ASIL C

系统应该对SBC供电输入KL30进行监控，当超出安全阈值时，在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

Low

D.2.6.1

TSR-BMS-S110

the SM of SPF

SYS_SM_091

ASIL C

供电电源PIN脚KL30和KL31采用多PIN脚并联的形式输入，规避断路失效风险

/

High

/

TSR-BMS-S111

SYS_SM_092

ASIL A

HSD输出引脚和电源引脚、LSD输出引脚和地引脚需要分布在不同的接插件上或在同一接插件不相邻的Pin脚，以防止插针短接

/

High

/

TSR-BMS-S205

SYS_SM_093

ASIL C

MCU内部在进行安全相关的数据传输时，需要具备安全校验机制，来识别自身数据传输错误，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

TSR-BMS-S311

the SM of SPF

SYS_SM_094

ASIL A

MCU应对其内部数据传输安全校验机制进行测试，来识别相应机制的正确性，每个驾驶循环至少执行一次诊断，识别到错误时，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-S312

the SM of DPF

SYS_SM_095

ASIL C

芯片PFLASH应该在写和擦除操作前进行溢出检测，识别到数据溢出，在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

250ms+50ms

High

TSR-BMS-S313

the SM of SPF

SYS_SM_096

ASIL A

MCU应对其内部PFLASH溢出检测机制进行测试，来识别相应机制的正确性，每个驾驶循环至少执行一次诊断，识别到错误时，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-S314

the SM of DPF

SYS_SM_097

ASIL C

硬件在接插件选型设计时应该考虑接插件Pin脚的材料和插拔力，确保满足功能安全相关要求

/

High

/

TSR-BMS-S501

SYS_SM_102

ASIL A

系统应具备单体电压采样回路断线诊断功能进行测试，来识别相应机制的正确性，每个驾驶循环至少执行一次诊断，识别到错误时，及时进行报警

Every Key-ON Cycle

High

D.2.4.1

TSR-BMS-2126

the SM of DPF

SYS_SM_103

ASIL A

SBC module应对安全状态输出信号进行冗余设计

/

High

D.2.4.3

TSR-BMS-S115

the SM of DPF

      1. 功能实现描述

对于过放故障（BMS_CellUVFault），定义如下三种：

  1. Cell_UnderVoltDegradation（报警&功能降级）：旨在降低过放危害事件发生概率
  2. Cell_UnderVoltProtection（报警&请求放电功能禁用）：旨在防止过放危害事件发生
  3. Cell_UnderVoltSafetyProtection（报警&进入安全状态）：旨在防止安全相关危害事件的发生

ID

Description

ASIL

Ref.

UVP-101

Cell_UnderVoltDegradation识别和处理

系统在激活状态下，当电池系统最高单体电芯电压：

--【1)≤2.005V @ -30℃≤温度＜-20℃

2)≤2.405V @ -20℃≤温度＜ 0℃

3)≤2.705V@ 温度≥0℃】且持续3s时

系统应当：

--应按照Degrade Power_1 执行故障保护，参见[FL]

--应按照Fault Recovery Strategy_1执行故障恢复，参见[FL]

QM

TSR-BMS-2401

UVP-102

Cell_UnderVoltProtection识别和处理

系统在激活状态下，当电池系统最高单体电芯电压：

--【1)≤1.805V @ -30℃≤温度＜-20℃

2)≤2.205V @ -20℃≤温度＜ 0℃

3)≤2.505V@ 温度≥0℃】且持续3s时

系统应当：

--应按照Normal Power Off_1 执行故障保护，参见[FL]

--应按照Fault Recovery Strategy_2执行故障恢复，参见[FL]

QM

TSR-BMS-2401

UVP-103

Cell_UnderVoltSafetyProtection识别和处理

系统在激活状态下，当电池系统最高单体电芯电压：

--【1)≤1.605V @ -30℃≤温度＜-20℃

2)≤2.005V @ -20℃≤温度＜ 0℃

3)≤2.305V@ 温度≥0℃】且持续3s时

系统应当：

--应按照Emergency Power Off_1执行故障保护，参见[FL]

--应按照Fault Recovery Strategy_3执行故障恢复，参见[FL]

ASILB

TSR-BMS-2106

TSR-BMS-2201

TSR-BMS-2301

UVP-104

Pack_UnderVoltage识别和处理

系统在激活状态下，当电池系统总电压：

--【Vpack小于等于如下阈值，

[-30 ，-25 ，-20 ，-10，0，10，25，45]℃

([2.1000 ，2.1000， 2.1000，2.1000， 2.8000， 2.8000，2.8000， 2.8000] +0.025 V)*112,且持续2s】时

系统应当：

--应按照Degrade Power_1 执行故障保护，参见[FL]

--应按照Fault Recovery Strategy_1执行故障恢复，参见[FL]

QM

TSR-BMS-2401

UVP-105

数据有效性识别

系统在上述故障阈值判断时，需要确保所判断的电压值的有效性，若确认数据无效，不应参考该数据进行故障确认或故障清除，避免错误的故障识别

ASILB

TSR-BMS-2106

TSR-BMS-2401

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问题描述 在vscode中编写python代码，在自定义类的forward函数中调用该类的成员函数，但在调用处无法通过ctrl鼠标左键直接跳转到该成员函数的定义中，系统显示找不到函数声明。同时，在该函数的定义处无法通过ctrl鼠标左键展示项目中…
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