ما هو BMS؟
يتحقق اختبار نظام إدارة البطارية من الوحدة الإلكترونية التي تراقب جهد البطارية والتيار ودرجة الحرارة، وتقوم بموازنة الخلايا، والحد من الشحن/التفريغ، وفصلها في ظل ظروف الخطأ. يعد نظام إدارة المباني أحد مكونات السلامة: حيث يمكن أن يؤدي فشل وظيفة الحماية بشكل مباشر إلى حدوث حدث حراري.
الغرض من BMS
والغرض من ذلك هو التحقق من تنشيط وظائف الحماية عند العتبات المحددة وضمن الوقت المحدد، وأن القياسات تتم بالدقة المعلنة، وأن النظام ينتقل إلى حالة آمنة في ظل ظروف الخطأ.
على أي منتجات يُطبَّق BMS؟
- وحدات إدارة بطارية السيارة الكهربائية
- لوحات مراقبة الخلايا (CMU/CSC)
- وحدات نظام تخزين الطاقة BMS
- أنظمة إدارة المباني (BMS) للمركبات الكهربائية الخفيفة
في أي قطاعات يُستخدم BMS؟
المواصفات المتعلقة بـ BMS
- ISO 6469-1
- ISO 26262
- IEC 62619سلامة بطارية الليثيوم في التطبيقات الصناعية امتحان
- لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا R100سلامة السيارة الكهربائية والبطارية امتحان
- ISO 11898 (CAN)
شروط BMS
- عتبات الحماية
- يتم التحقق من عتبات الجهد الزائد والجهد المنخفض والتيار الزائد ودرجة الحرارة الزائدة أو المنخفضة وفقًا لتعريف الشركة المصنعة
- دقة القياس
- يتم فحص دقة قياس الجهد والتيار ودرجة الحرارة مقابل التسامح المعلن
- حقن خطأ
- يتم تطبيق سيناريوهات قطع اتصال المستشعر وقصر الدائرة الكهربائية وفقدان الاتصال
جهاز BMS
- محاكي الخلية (محاكي البطارية)
- إمدادات الطاقة القابلة للبرمجة والتحميل الإلكتروني
- محلل بيانات CAN/LIN
- نظام اختبار HIL (الأجهزة في الحلقة).
- غرفة المناخ
- أدوات قياس مرجعية عالية الدقة
متطلبات العينة لـ BMS
- الوحدة الرئيسية BMS ولوحات مراقبة الخلايا
- تسخير الأسلاك والموصلات
- يجب تحديد إصدار البرنامج ومجموعة المعلمات
- يجب توفير تعريف الواجهة (مصفوفة CAN) وقائمة عتبات الحماية
مدة BMS
يستغرق التحقق الوظيفي أيامًا؛ إلى جانب اختبارات السيناريو الشاملة المستندة إلى HIL والاختبارات البيئية، قد يستغرق الأمر أسابيع.
إجراء BMS
- 1يتم توصيل BMS بجهاز محاكاة الخلية ويتم التحقق من الاتصال.
- 2تتم مقارنة دقة قياس الجهد والتيار ودرجة الحرارة مع الأدوات المرجعية.
- 3بالنسبة لكل وظيفة حماية، يتم تجاوز العتبة بشكل تدريجي ويتم قياس وقت الاستجابة.
- 4يتم التحقق من وظيفة موازنة الخلية.
- 5يتم تطبيق سيناريوهات إدخال الأخطاء ويتم التحقق من الانتقال إلى الحالة الآمنة.
- 6يتم تقييم دقة تقدير حالة الشحن (SOC) وحالة الصحة (SOH).
- 7يتم تكرار الاختبارات في ظل الظروف البيئية إذا لزم الأمر.
معايير قبول BMS
معيار القبول هو عتبات الحماية وأوقات الاستجابة وتفاوتات دقة القياس التي تحددها الشركة المصنعة. بالنسبة للوظائف التي تقع ضمن نطاق السلامة الوظيفية، فإن الحالة الآمنة والفاصل الزمني لتحمل الأخطاء المحدد بموجب المعيار ISO 26262 هما الأساس.
تقييم النتائج
يتم تقييم انحرافات القياس وأوقات الاستجابة وخطأ تقدير SOC. إن وظيفة الحماية التي يتم تنشيطها قبل الوصول إلى العتبة (التشغيل المبكر) تعتبر نتيجة مهمة بقدر عدم وجود العتبة؛ كلاهما يؤثر على التوافر أو السلامة.
تقرير BMS
- وصف BMS وإصدار الأجهزة والبرامج
- تم التحقق من وظائف وعتبات الحماية
- نتائج دقة القياس
- قياسات وقت الاستجابة
- سيناريوهات الخطأ واستجابات النظام
- نتائج اختبار الاتصالات
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا R100
- متطلبات السلامة الوظيفية بموجب ISO 26262
Otomotiv Testleri — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار BMS؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تُظهر اختبارات السيارات استمرار عمل المكون في ظروف تمثل الأحمال التي سيواجهها طوال عمر المركبة. والمركبة ليست منتجًا واحدًا بل بيئة: إذ يتواجد الاهتزاز ودورات الحرارة والمياه المالحة واصطدام الحصى والعابرات الكهربائية والضجيج الكهرومغناطيسي في آن واحد ولسنوات.
ما يميّز هذه العائلة هو أن مواصفات الشركة المصنّعة للمركبة تعلو فوق المعايير. تُرسي منشورات ISO وSAE الأرضية المشتركة؛ لكن فولكس فاغن وبي إم دبليو وفورد وستيلانتيس وتويوتا ورينو تحدد في مواصفاتها الخاصة مستويات شدة مختلفة واختبارات إضافية ومعايير قبول مختلفة. بالنسبة لمكوّن ما، فإن عبارة "يمتثل للمعايير الخاصة بالسيارات" وحدها غير كافية؛ يجب الإجابة عن مواصفة أي مصنّع، وأي مراجعة منها.
تحمل هذه العائلة ثلاث عمليات منفصلة معًا وغالبًا ما تُخلط بينها. تشمل الموافقة على النوع (Homologation) اعتمادات النوع التي تحتاجها المركبة لدخول حركة المرور وتسير تحت سلطة الدولة. أما اعتماد المورد فيعني اجتياز متطلبات الجودة والاختبار الخاصة بمصنّع المركبة، وهو علاقة تجارية. والثالثة هي التحقق من التصميم: إثبات فريق الهندسة أن تصميمه الخاص يحقق أهدافه.
على مستوى المكون، تُبنى خطة الاختبار حول موقع الاستخدام. فوحدة في حجرة المحرك ووحدة في صندوق الأمتعة لا تمران بنفس ملف الحرارة والاهتزاز؛ ولا يواجه مكون داخل الباب ومكون في وحدة السقف نفس التعرض للماء والغبار. وتُعد سلسلة ISO 16750 الإطار المشترك لهذا النهج القائم على الموقع.
أعاد التحول إلى المركبات الكهربائية تشكيل هذا المجال. فقد أُضيفت سلامة الجهد العالي وتنسيق العزل وسلامة البطارية ومطابقة واجهة الشحن والسلوك الكهرومغناطيسي للمكونات عالية الجهد إلى مجموعة الاختبارات التقليدية للسيارات. وفي مركبة هادئة التشغيل، تغيّرت أيضًا توقعات الصوتيات والاهتزاز؛ إذ أصبحت أصوات كانت تُخفيها محركات الاحتراق الداخلي مسموعة الآن.
لا يمكن فصل جانب نظام الجودة عن الاختبار في هذا المجال. يُقدِّم المصنّع الخاضع لـ IATF 16949 نتائج الاختبار في ملف PPAP؛ ويحيط بتقرير الاختبار تحليل نظام القياس ودراسة قدرة العملية وخطة التحكم. ولا تكفي نتيجة جيدة واحدة - بل يجب إثبات قدرة العملية على تكرار تلك النتيجة.
مجموعات الطرق في هذا المجال
بيئي ومناخي
دورات الحرارة والصدمة الحرارية والحرارة الرطبة ورذاذ الملح ودخول الغبار والماء (IP) والإشعاع الشمسي. وتختلف مستويات الشدة حسب موقع التركيب.
ميكانيكي
الاهتزاز الجيبي والعشوائي والصدمة والأحمال الميكانيكية وعزم عناصر التثبيت ودورات المتانة.
كهربائي
تغيرات جهد التغذية والعابرات (ISO 7637) وعكس القطبية والجهد الزائد والدائرة القصيرة وقياسات تيار السكون.
إي إم سي
انبعاث المكون (CISPR 25) والمناعة المشعة والموصلة (سلسلة ISO 11452) والتفريغ الكهروستاتيكي (ISO 10605).
المواد والانبعاثات
الرائحة والتضبب وانبعاثات المركبات العضوية المتطايرة من مواد المقصورة الداخلية؛ والقابلية للاشتعال؛ والشيخوخة بالأشعة فوق البنفسجية؛ ومتانة الطلاء واصطدام الحصى.
السلامة الوظيفية والأمن السيبراني
أدلة السلامة الوظيفية بموجب ISO 26262 وهندسة الأمن السيبراني بموجب ISO/SAE 21434؛ وترتبط بالتشريع عبر UNECE R155 وR156.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- لا يُقبَل تقرير سيارات بلا مرجع مواصفة في سلسلة التوريد؛ ويجب بيان أي مواصفة ومراجعة لصانع المعدات الأصلية (OEM) طُبِّقت.
- الموافقة على النوع واعتماد المورد عمليتان مختلفتان. ولا يُعد المكون الحاصل على اعتماد E-Mark بذلك قد اجتاز اختبارات القبول الخاصة بصانع المعدات الأصلية (OEM).
- لا تُنقَل النتيجة المُستخلَصة من نموذج أولي إلى الإنتاج التسلسلي؛ ويُجرى PPAP بأجزاء الإنتاج التسلسلي.
- في جانب التوافق الكهرومغناطيسي، لا يكفي قياس الانبعاث وحده؛ فالمناعة مجال منفصل وأكثر أهمية في المركبة.
- في مكونات المركبات الكهربائية، تُعد سلامة الجهد العالي كفاءة منفصلة؛ ولا تكفي بنية الاختبار الكلاسيكية بجهد 12 فولت.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- اعتماد مكون المورد وملف PPAP
- الموافقة على النوع وفق UNECE ووسم E-Mark
- التحقق من التصميم ودليل المتانة
- تحليل السبب الجذري لشكاوى الميدان ومرتجعات الضمان
- تقييم أثر تغيير التصميم أو المورد
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول BMS
هل يحل اختبار BMS محل تقييم السلامة الوظيفية؟
لا، اختبار BMS يتحقق من عمل الوظائف؛ تتعلق السلامة الوظيفية بموجب ISO 26262 بعملية التطوير بأكملها وتخصيص ASIL وحالة السلامة. والاختبار جزء من تلك الأدلة، وليس كلها.
هل يكفي استخدام جهاز محاكاة بدلاً من الخلايا الحقيقية؟
يُفضل وجود جهاز محاكاة للتحقق الوظيفي؛ فهو يسمح بفرض قيم العتبة بأمان وبشكل متكرر. ومع ذلك، من المتوقع أيضًا إجراء التحقق النهائي على بطارية حقيقية.