【AUTOSAR】BMS开发实际项目讲解（二十二）----电池管理系统高压绝缘保护

news2024/10/7 3:21:41

    1. 高压绝缘保护
      1. 关联的系统需求

TSR-BMS-5101、TSR-BMS-5102、TSR-BMS-5103、TSR-BMS-5104、TSR-BMS-5105、TSR-BMS-5106、TSR-BMS-5107、TSR-BMS-5108、TSR-BMS-5109、TSR-BMS-5110、TSR-BMS-5111、TSR-BMS-5112、TSR-BMS-5113、TSR-BMS-5114、TSR-BMS-5115、TSR-BMS-5116; TSR-BMS-5201;TSR-BMS-5301;

TSR-BMS-S101、TSR-BMS-S102、TSR-BMS-S103、TSR-BMS-S104、TSR-BMS-S105、TSR-BMS-S106、TSR-BMS-S107、TSR-BMS-S108、TSR-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.

IRLP-301

参见OVP-201

QM

IRLP-302

参见OVP-202

QM

          1. HVDU(High voltage signal detection unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-401

参见OVP-301

ASILA

IRLP-402

[IMM circuit] block

--SC_21所承载的功能，负责将绝缘采样电路的采样信息给到[HV_μC]；

ASILA

IRLP-403

参见OVP-303

ASILA

IRLP-404

参见OVP-304

ASILA

IRLP-405

参见OVP-305

QM

IRLP-406

参见OVP-306

QM（A）

IRLP-407

参见OVP-307

ASILA（A）

          1. DIDU(Discharging signal input detection unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-501

参见OVP-401

QM

IRLP-502

参见OVP-402

QM

          1. CMU(Cell management unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-601

参见OVP-501

QM

IRLP-602

参见OVP-502

QM

IRLP-603

参见OVP-503

QM

          1. Function layer

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-701

参见OVP-601

QM

IRLP-702

参见OVP-602

QM

IRLP-703

参见OVP-603

QM

IRLP-704

参见OVP-604

QM

IRLP-705

参见OVP-605

QM

IRLP-706

参见OVP-606

QM

IRLP-707

参见OVP-607

QM

          1. Function monitoring layer

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-801

[Isolation sampling data Mgt ] block

--获取HV_μC 通过HV_ISO_SPI上传的绝缘采样信息，判断信息有效性，并将有效的信号输入到[Safety Mechanisms]和[Isolation algorithm]

--获取继电器状态诊断信号以及总压信号，判断信号有效性，并将有效的信号输入到[Safety Mechanisms]

--获取AFE 通过ISO_SPI上传的单体电压信息以及AFE故障信息，判断信息有效性，并将有效的信号输入到[Safety Mechanisms]

--获取HSD&LSD诊断信号，判断信号有效性，并将有效的信号输入到[Safety Mechanisms]

ASILA

IRLP-802

[Safety Mechanisms] block

--获取[Isolation algorithm]输入的绝缘阻值信号，判断是否存在绝缘过低故障，并对探测到的故障进行处理

--获取[Isolation sampling data Mgt]输入的诊断信号，判断绝缘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]

ASILA

IRLP-803

参见OVP-703

ASILA

IRLP-804

参见OVP-704

ASILA

IRLP-805

参见OVP-705

ASILA

IRLP-806

[Isolation algorithm] block

--获取 [Isolation sampling data Mgt] 输入的绝缘采样信息以及总压信息，通过既定的绝缘算法，计算出电池系统绝缘阻值，并将绝缘阻值输入到[Safety Mechanisms]

ASILA

          1. Computation layer

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-901

参见OVP-801

ASILA

          1. Disable switch

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-A01

参见OVP-901

ASILA

          1. RDU(Relay drive unit)

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-B01

参见OVP-A01

ASILA（A）

IRLP-B02

参见OVP-A01

QM（A）

          1. SBC Module

ID

Function Block Description

ASIL

Ref.

IRLP-C01

参见OVP-B01

ASILA

IRLP-C02

参见OVP-B02

ASILA

IRLP-C03

参见OVP-B03

ASILA

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

为防止电池系统绝缘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_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_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_033

ASIL A

系统应具备绝缘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）

5500ms+500ms

High

D.2.1.1

TSR-BMS-5107

the SM of SPF

SYS_SM_040

ASIL A

应对通讯信息（绝缘、总压、HV_μC报警信息以及MCU对HV_μC的控制指令）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）

5500ms+500ms

High

D.2.5.6 and D.2.5.7
and D.2.5.8

TSR-BMS-5112
TSR-BMS-5119

the SM of SPF

SYS_SM_041

ASIL A

HV_μC应具备自身供电输入的监控机制，识别供电异常，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

5500ms+500ms

Low

D.2.6.1

TSR-BMS-5113

the SM of SPF

SYS_SM_042

ASIL A

系统应通过单体电压求和计算所得总压值来对HV_μC采集得到的总压值进行校验，识别总压采样故障，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

5500ms+500ms

High

D.2.4.5

TSR-BMS-5118

the SM of SPF

SYS_SM_044

ASIL A

系统应对HV_μC外部运行环境增加诊断机制或进行冗余设计

5500ms+500ms

Medium

D.2.3.2

TSR-BMS-5114

the SM of SPF

SYS_SM_045

ASIL A

系统应通过监测HV_μC报文，来识别HV_μC的工作状态（HV_μC、ISO_CAN以及I_CAN无法工作的状态均可通过报文的有无来表征），当识别到异常时，应在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

5500ms+500ms

Medium

TSR-BMS-5115

the SM of SPF

SYS_SM_056

ASIL A

HV_μC module应能够通过软件进行自检，识别HV_μC module故障状态，并在规定时间之内完成故障处理（进入安全状态）

5500ms+500ms

Medium

D.2.3.1

TSR-BMS-5116

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_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_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_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_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
        1. 绝缘监测
  2. 绝缘模块设计基于GBT 18384.1-2015设计，绝缘监测高压拓扑如图

 

  1. 绝缘检测高压拓扑图
  1. 绝缘监测模块开发参数表

表绝缘检测需求参数表

序号

项目

参数

备注

1

系统总压范围

200V~500V　

2

系统Y电容容值

400nF

3　

  1. 绝缘监测及绝缘电路控制

ID

Description

ASIL

Ref.

IRLP-101

绝缘算法

--软件对于算法的实现应参考《绝缘检测电路配置及原理_20190125》文档来实现

ASILA

TSR-BMS-5101

IRLP-102

绝缘采样控制要求

-- 绝缘采样电路设计应满足“可控性”要求，能够对采样功能进行“使能/禁止”的控制

-- 绝缘采样采样电路在直流充电时，应正确响应直流充电管理功能模块的控制请求，防止对直流充电桩绝缘检测造成影响

QM

Sys_Req_3701

IRLP-103

绝缘电路配置

-- 绝缘采样正级和负极电路阻值均应＞4000KΩ，防止在采样电路工作时拉低电池系统绝缘值

QM

Sys_Req_3702

Sys_Req_3703

IRLP-104

绝缘阻值更新周期

-- 更新周期应≤ 3S

QM

Sys_Req_3705

IRLP-105

绝缘精度要求

-- 系统在激活状态下，在-40~85℃温度范围内，应保证输出的绝缘电阻精度满足如下要求：

≤±5KΩ (0~10KΩ）,≤±3KΩ（10KΩ~30KΩ）,≤±10%（30KΩ~1MΩ）

ASIL A

TSR-BMS-5106

Sys_Req_3704

        1. 绝缘值过低故障检测及处理

对于绝缘值故障（Pack_IsolationRLFault），定义如下二种：

  1. Pack_IsolationWarning（报警）：旨在警示驾驶员，当前系统绝缘阻值低，存在安全隐患
  2. Pack_IsolationSafetyProtection（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.

IRLP-201

Pack_IsolationWarning识别和处理

系统在激活状态下，当电池系统绝缘阻值：

--当【<500Ω/V】且持续5s时

系统应当：

--应按照No Action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-5301

IRLP-202

Pack_IsolationSafetyProtection识别和处理

系统在激活状态下，当电池系统绝缘阻值：

--【<110Ω/V】且持续5s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]

ASILA

TSR-BMS-5105

TSR-BMS-5201

TSR-BMS-5301

IRLP-203

数据有效性识别

系统在上述故障阈值判断时，需要确保绝【缘模块采样值、绝缘电阻计算值】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

ASILA

TSR-BMS-5105

TSR-BMS-5301

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Java基础-lambda表达式

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简化匿名内部类的书写 下面两种写法均可&#xff1b; Arrays.sort(arr, new Comparator<Integer>() {Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o1 - o2;} }); Arrays.sort(arr, (Integer o1, Integer o2) -> {return o1 - o2;} );函数式编程思想&…
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山西电力市场日前价格预测【2023-07-01】

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日前价格预测 预测明日&#xff08;2023-07-01&#xff09;山西电力市场全天平均日前电价为364.57元/MWh。其中&#xff0c;最高日前价格为451.88元/MWh&#xff0c;预计出现在21: 30。最低日前电价为309.59元/MWh&#xff0c;预计出现在13: 30。以上预测仅供学习参考&#xff…
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