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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
新エネルギー車に使用される充電式エネルギー貯蔵システム (RESS) (リチウムイオン電池システムなど) は、熱暴走、有毒化学物質の放出、高電圧感電などの特定の危険を引き起こす可能性があります。
RESS 関連の危険のリスクを防止および軽減するために、バッテリー管理システム (BMS) などの E/E 関連テクノロジーが RESS に統合されています。しかし、事故調査と統計に基づくと、RESS の安全関連インシデントの大部分は、E/E システム (例: BMS)、他の技術要素 (例: バッテリーセル)、またはその両方内の障害によって引き起こされています[ 15] 。バッテリーの機械的および電気化学的特性はライフサイクル全体にわたって常に変化する可能性があるため [例: 健康状態 (SOH)、健康エネルギー状態 (SOHE)、電気化学の直流抵抗 (DCR)、および機械的ストレス、空気[防塵性、機械部品の耐薬品性] バッテリーの相関する安全しきい値パラメーターもそれに応じて変化する可能性があり、BMS の監視と制御が低下したり、さらには不正確になる可能性があります。
RESS の効果的な安全設計と管理は、バッテリーの機械的および電気化学的関連特性の変化に応じてロジックと制御を適応的に調整するシステム機能に依存します。 ISO 26262 シリーズは、E/E システムの誤動作に焦点を当てています。アイテム (および外部対策) には、他のテクノロジーのシステムまたは要素が含まれる場合があります。誤動作は、システムまたは他のテクノロジーの要素の障害によって引き起こされる可能性があります。ただし、ISO 26262 シリーズには、突然の故障や他のテクノロジーの磨耗など、そのような故障に関する限定的なガイダンスが含まれています。
この文書の目的は、ISO 26262 の方法論に従って、E/E システム (例: BMS) と他の技術要素 (例: バッテリーセル) の機械的、電気的および電気化学的要因を考慮した RESS の機能安全のケーススタディを提示することです。シリーズの概要を説明し、参考として E/E システム (BMS など) および他のテクノロジーのシステムの機能安全開発の例を示します。
ISO 26262:2018 シリーズに基づいて、この文書のケーススタディは、E/E, 機械的システムを考慮することにより、E/E システム (例: BMS) と他のテクノロジーのシステム (例: バッテリーセル) 間の強力な相互作用をカバーする追加の方法論を提供します。および電気化学関連の要因。この文書は、ISO 26262 シリーズで定義された V モデル フレームワークに従い、対応する機能安全戦略、および機能安全 RESS の開発のための検証および検証方法を提供します。
この文書に記載されているすべての技術情報および関連データは、現在の自動車バッテリー業界の最先端技術と組み合わされており、バッテリーセル技術やその他の関連技術の発展に応じて更新されます。
Introduction
The rechargeable energy storage systems (RESS) (e.g. lithium-ion battery systems) used for new energy vehicles can introduce specific hazards like thermal runaway, toxic chemical release, high voltage electric shock, etc.
To prevent and mitigate the risk of RESS related hazards, E/E related technology, such as battery management systems (BMS), are integrated into the RESS. However, based on accident investigations and statistics, a large proportion of RESS safety-related incidents are caused by faults within the E/E systems (e.g. BMS), elements of other technologies (e.g. battery cells) or both[15]. Due to the possibility of the mechanical and electrochemical characteristics of the battery changing constantly over the lifecycle [e.g. state of health (SOH), state of health energy (SOHE), direct current resistance (DCR) for electrochemistry, and mechanical stress, air-dust tightness, resistance to chemicals for mechanical parts] the correlated safety threshold parameters of the battery can also change accordingly which can lead to reduced or even incorrect monitoring and control of the BMS.
Effective safety design and management of RESS relies on system capability to adaptively adjust the logic and control according to the alteration of mechanical and electrochemical related characteristics of the battery. The ISO 26262 series is focused on the malfunctioning behaviour of E/E systems. An item (as well as external measures) can include systems or elements of other technologies. Malfunctioning behaviour can be caused by failures of systems or elements of other technologies. However, the ISO 26262 series includes limited guidance concerning such failures, for example, sudden failures or wear out of other technologies.
The purpose of this document is to present a case study of functional safety for RESS considering E/E systems (e.g. BMS) and mechanical, electrical and electrochemical factors for elements of other technologies (e.g. battery cells) according to the methodology of the ISO 26262 series, and to show examples of functional safety development for E/E systems (e.g. BMS) and systems of other technologies as a reference.
Based on the ISO 26262:2018 series, the case study in this document provides an additional methodology to cover the strong interaction between E/E systems (e.g. BMS) and systems of other technologies (e.g. battery cells) by considering E/E, mechanical and electrochemical related factors. This document follows the V model framework defined in the ISO 26262 series and provides corresponding functional safety strategies, and verification and validation methods for the development of a functionally safe RESS.
All the technical information and the associated data in this document are combined with the state-of-the-art technologies of current automotive battery industry, which will be updated with the development of battery cell technology and other related technology.