电池BMS软件架构的设计和电池安全标准与测试随着电池特别是锂电池的发展和应用的不断扩大，人们对电池的电气性能、环境适应以及安全等综合性能有了进一步的认识和要求。 (这将在后面讨论)，BMS(batterymanagementsystem )是其中重要的一环，尤其是BMS软件架构的优化和算法在下面简单介绍。
BMS软件架构以前的软件没有分层，都是面向过程的执行体系，造成了代码重用率低、可移植性低、函数间耦合度高等问题。 目前，大型APP应用，如电动车(EV )、笔记本电脑等采用分层设计。 以下是典型的设计APP。
重点放在APP应用层，BMS在该层，关键算法可以封装在API函数中，使研发人员能够轻松实现不同的控制策略。 对汽车简单地说APP应用层如下图
SOX算法是基于SOC的算法，目前多为安时积分加OCV的计算方法，还有密度法、开路电压法、内阻法以及神经模型和卡尔曼滤波等。 同时也有SOP、SOE、SOH的估算，但具体在此不展开。
电池概述电池按结构分为单元(cell )和电池或电池组(battery )，按是否充电分为一次)电池和二次)可充电)电池。 分型有锂电池、镍镉、镍氢等电池，简要比较如下
电池，特别是锂离子电池，是为满足各种产品需求的各种锂电池而设计和选择的。 在产品开发过程中，选择电池通常会受到多种考虑因素的影响，例如电力和能源应用要求、由电池供电的产品的默认使用环境以及电池成本。 选择适用电池时的其他考虑事项包括
产品的预期工作周期(持续或间断)适用的产品所需的电池寿命电池的物理特性(例如尺寸、形状、重量等)的修理及考虑电池寿命结束时相关电池的风险和潜在危害而采取的应对措施电池制造商及通过生产用电池供应产品的制造商根据预期的使用情况因此，设计不当、使用不当或滥用产品可能会导致性能和安全性等问题。 目前，对单电池和多芯电池(例如，用于电动汽车)分别设置
缓解或预防残疾的被动和主动保护措施。 但是，产品面临着电池内活性物质在高温下的热稳定性，以及内部短路导致热失控的可能性等各种性能和安全的困难课题。 由于电池内部短路的过热、高温、起火、爆炸等危害较大，日本的电池规格JIS C8714中明确记载了被称为强制内部短路(FISC )测试的内部短路测试(注： IEEE 1625附录d参考资料关于JIS C8714的强制内部短路测试)。
在产品开发过程中，制造商必须采用一些工具进行风险评估，如故障模式和效果分析、故障树技术图分析等。 目前，UL正在使用上述工具进行危险源分析，并从中制定产品安全标准的安全测试。 “FTA/FMEA锂离子电池安全性分析模型”——请参阅2009年在美国航天局(NASA )航天电池研讨会上的报告。
当然，电池只是作为设备，总是从电池安全走向系统安全。 为什么这么说，是因为以下理由
锂离子电池通常作为最终产品的组件直接销售给最终产品制造商(OEM )。 由于OEM的最终产品实际上掌握了上述各种功能，因此与电池充电率、放电率及反向充电相关的安全问题可能无法通过测试电池来妥善解决。
因此，国际标准化组织正在加强OEM产品与集成锂离子电池的兼容性，并将适用标准纳入相应的性能测试。 此类性能测试示例请参考iec60950-1(ul60950-1:2019 )信息技术设备安全第1节(informationtechnologyequipmentsafety-part1)。
的电池安全标准为了规范和保护电池的安全，不同的国际组织和行业团体制定了许多电池标准如下。 (主要以锂电池较多为对象，所有标准均为最新完整版) )。
通用标签(ul ) )。
UL 1642:2020锂电池
UL 1973:2018轻型无轨电车及充电桩应用的电池
UL 2054:2011家用和商用电池
UL 2202:2018电动汽车(EV )充电系统设备标准
UL 2231:2020电动汽车(EV )电池充电系统保护装置要求
UL 2251:2017电动汽车插头、插座、耦合器
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UL 2267:2020工业电动卡车上的燃料电池动力系统-完全中文翻译版(52页) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。
UL 2271:2018轻型电动汽车电池
UL 2575:2012用于电动工具和电机工作、灯具和加热装置的锂离子电池系统
UL 2580:2020电动汽车电池
UL 2580:2020电动汽车电池-完全中文翻译版
UL 2743:2018汽车紧急启动电源单元(英语) ) ) )。
UL 2743:2018汽车紧急启动电源单元(中文翻译版) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )汽车紧急启动电源单元)
电机电子
工程师学会(Institute of Electricaland Electronics Engineers)– IEEE1625：2008 用于多电芯移动计算设备的可充电式电池
– IEEE1725：2011 用于手机的可充电式电池
– IEEE1725：2006 手机电池（中文翻译版）
– IEEE 1184：2006 IEEE不间断电源系统（UPS）电池指南
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ANSI C18.2M：第2部份，可携式可充电电池芯及电池组–安全性标准
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SAE J1715/2：2013 Battery Terminology(电池术语)
SAE J2464：电动与Hybrid油电混合电动车可充电能源储存系统、安全性与误用测试
SAE J2929：电动和Hybrid油电混合电动车电池系统安全性标准–可充电锂电池
SAE J2950：2020 汽车型电池系统运输和处理的推荐做法 - 锂离子电池
SAE J3021：2021 确定锂电池阴极活性材料的材料特性的推荐做法
SAE J3193：2021 Fuel Cell Vehicle Thermal Management（燃料电池汽车热管理）
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IEC 62133-2：2017 可充电的电池(含碱性电池)–可携式二次电池、电池组以及在应用于可携式产品中的安全规定-第2部分：锂系统
IEC 62281：2019 运输中的一次与二次锂电池安全
IEC 61056-1：2012 普通用途铅酸蓄电池-功能测试要求
IEC 61056-2：2012 普通用途铅酸蓄电池-外形尺寸，端子和标记
IEC 60950：2013 / EN 60950：2016 消费类产品用锂电池
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IEC 61951-1：2017 镍-镉电池
IEC 61951-2：2017 镍-氢电池
IEC 60086全系列 原电池 - 包含下面全部6份最新英文版标准文件.rar
IEC 60086-1：2015 原电池（一次）总体要求
IEC 60086-1：2021 Primary batteries-Part 1：General(原电池 -第 1 部分：总则) - 取代上面2015年版本
IEC 60086-2：2015 原电池（一次）外形尺寸和电性能
IEC 60086-2：2021 原电池 - 第 2 部分：物理和电气规范 - 取代上面2015年版本
IEC 60086-3：2016 原电池（一次）之手表电池
IEC 60086-3：2021 原电池 - 第 3 部分：手表电池 - 取代上面2016年版本
IEC 60086-4：2019 原电池（一次）之锂电池的安全性
IEC 60086-5：2016 原电池（一次）之水电解质电池的安全性
IEC 60086-6：2020 原电池（一次）之环境方面的指导意见
IEC 60095-1：2018 铅酸起动电池组的一般要求和测试方法
IEC 60095-6：2019 铅酸起动电池 – 第6部分：微循环应用电池
IEC 60623：2017 棱柱形可充电镍镉单体电池电性能要求
IEC 61960-3：2017 菱形和圆柱形二次锂电池电性能
IEC 61960-4：2020 纽扣式二次锂电池电性能
IEC 60050-482：2004+AMD1：2016 一次和二次电芯及电池国际电工词汇
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IEC 62660-2：2018 电动车二次锂离子电池的可靠性和滥用测试
IEC 62660-1：2018 电动车二次锂离子电池性能测试
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IEC 62485-2：2010 二次电池和电池装置的安全要求 - 第2部分：固定式电池
IEC 62485-3：2014 二次电池和电池装置的安全要求 - 第 3 部分：牵引电池
IEC 62485-4：2015 二次电池和电池装置的安全要求 - 第 4 部分：用于便携式设备的阀控铅酸电池
IEC 62485-5：2020 二次电池和电池安装的安全要求 - 第5部分：固定式锂离子电池的安全操作
IEC 62485-6：2021 二次电池和电池装置的安全要求 - 第6部分：电动越野车牵引应用中锂离子电池的安全运行
IEC 62984-1：2020 高温二次电池第1部分：一般要求
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BS EN IEC 62984-3：2020 高温二次电池第3部分：钠基电池性能要求和试验
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IEC 61982-4：2015 电动道路车辆用推进器（锂除外）第4部分：镍氢电池和模块的安全要求
IEC 60254-2：2008 铅酸牵引电池第2部分：电池和端子的尺寸以及电池上的极性标记
IEC 63193：2020 电动摩托车/三轮车用铅酸蓄电池一般要求和试验方法
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IEC TR 61438：1996 碱性二次电池和电池使用中可能存在的安全和健康危害-设备制造商和用户指南
IEC 62259：2003 含有碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组。部分气体复合的镍镉棱柱形二次单电池
IEC 62619：2017 含有碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池 - 用于工业应用的二次锂电池和电池的安全要求
IEC 62675：2014 含有碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池。密封的镍金属氢化物棱柱形可充电单体电池
IEC 62899-501-1：2019 印刷电子：质量评估 - 失效模式和机械测试 - 柔性或可弯曲的原电池或二次电池
IEC 62973-1：2018 铁路应用 - 机车车辆 - 辅助电源系统的电池 - 第 1 部分：一般要求
IEC 62973-2：2020 铁路应用 - 机车车辆 - 辅助电源系统电池 - 第 2 部分：镍镉 (NiCd) 电池
IEC 62973-4：2021 铁路应用 - 机车车辆 - 辅助电源系统的电池 - 第 4 部分：二次密封镍金属氢化物电池
IEC 63056：2020 含有碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组 - 用于电能存储系统的二次锂电池和电池组的安全要求
IEC 63057：2020 含有碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池 - 用于非推进道路车辆的二次锂电池的安全要求
IEC 63115-1：2020 含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池–工业应用中使用的密封式镍氢电池和电池–第1部分：性能
IEC 63115-2：2021 含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池–工业应用中使用的密封镍氢电池和电池–第二部分：安全)
联合国 UN
UN38.3 中英文版 针对第38.3节第三部份对危险物品的运输、测试方法与条件的建议
UN38.3 -2019(Rev 7) Lithium metal and lithium ion batteries（金属锂和锂离子电池组）- 最新版本
UN 38.3 - 2019(Rev 7) 金属锂和锂离子电池组 - 最新中文电子版（14页）- 最新版本
UN - Manual of Tests and Criteria(试验和标准手册)：2019（Rev7）- 完整版且包含UN38.3标准
日本技术标准规格协会(Japanese Standards Association)
JIS C 8714：2007 应用用于便携式电子产品的便携式二次式锂离子电池芯与电池组的安全测试
JIS C 8711：2019 便携式二次式锂离子电池芯与电池组的电性能测试
电池安全组织(Battery Safety Organisation)
BATSO01：2008 评估轻型电动车能源系统方法–二次式锂电池
中国·
SN/T 1414.5-2016 电动汽车用单体锂离子电池进出口安全检验方法
GB 38031-2020 电动汽车用动力蓄电池安全要求
PD ISO/IEC
PD ISO/IEC PAS 16898：2012 电动道路车辆二次锂离子电池的尺寸和名称
ISO（International Organization for Standardization）
ISO 12405-4：2018 电动车锂电池性能测试
ISO 12405-3：2014 电动车锂电池安全性能要求
ISO 12405-2：2012 电动车锂电池高能量应用
ISO 12405-1：2011 电动车锂电池高功率应用
测试项目 vs 测试标准
测试标准 vs 分类（安全性/环境/电性能）
CTIA认证计划
– CTIA-Battery Compliance Certification Program（电池合规认证计划）
– CTIA-Battery Life Certification Program（CTIA-电池寿命认证计划）
电池再利用
– UL 1974：2018 Evaluation for Repurposing Batteries - 电池再利用的评估
可靠性测试
– IEC 60077-1：2017 铁路应用 - 机车车辆电气设备 - 第 1 部分：一般使用条件和一般规则
– IEC 61373：2010 铁路应用 - 机车车辆设备 - 冲击和振动试验
– IEC 61373：2010 铁路应用—机车车辆设备—冲击和振动试验 - 完整中文电子版（34页）
– IEC 62498-1：2010 铁路应用 - 设备的环境条件 - 第 1 部分：机车车辆上的设备