鋰電池儲能系統BMS的功能安全分解與設計

近兩年，我國儲能產業迎來爆發式上升。相較于其他儲能技術，由于加工技術的快速進步、制造成本的逐步下降等因素，鋰電池具備更顯著的競爭力，在儲能范疇的市場滲透率越來越高。

作為對電池進行監控和管理的電子裝置，電池管理系統是儲能系統的核心部件之一，其功能安全（functionalsafety）是設備安全的緊要組成部分，緊要是從電子電路相關的控制系統考慮，著重戒備由于受控設備及其相關系統在故障或者失效的情況下導致的風險。由于它關系到整個鋰離子儲能電站的安全穩定運行，歐美儲能市場已通過相關法令或標準明確將此部分內容列為準入條款。國內電化學儲能行業在功能安全方面的重視度也日益提高。但由于鋰電池儲能行業為新興產業，目前尚未有針對此類產品的專門的功能安全標準，更多的是參考通用的電子設備功能安全標準IEC61508及IEC60730-1，導致了儲能產品在實際功能安全設計和驗證的理解和操作的困難。為了正確高效地實現儲能系統的電池管理系統功能安全設計和驗證，本文基于IEC61508和IEC60730-1附錄H對鋰電池儲能產品的功能安全設計和驗證進行了梳理，其他類型的電化學儲能系統也可參考。

文章針對鋰電池儲能系統BMS的產品特點，從系統的危險識別和風險分解、整體安全要求確定和安全功能分配、安全完整性實現及驗證三個緊要分解步驟，參照IEC61508、IEC60730-1等相關參考標準梳理了電池儲能系統BMS功能安全的分解與設計過程。分解結果聲明，選擇失效模式影響和診斷分解（FMEDA）以及風險矩陣法（RM），可靠性框圖法（RBD），適合于儲能系統電池管理系統BMS的功能安全分解和設計。依照IEC61508、IEC60730-1等相關標準，結合儲能系統產品的特點，選擇正確的分解設計路徑，可以確保儲能系統BMS的功能安全完整性等級(SIL)有效達成，為儲能電站設計開發者供應參考。

電池管理系統（BMS）是鋰電池儲能系統的核心部件之一，其可靠性和安全性是儲能系統推廣使用過程中關鍵性技術難題。基于國內外相關技術標準梳理以及實際工程相關經驗，本文具體總結了BMS功能安全分解設計的詳盡過程和實用辦法，詳盡包括系統分解、危險識別和風險分解、整體安全要求確定及安全功能分配、安全完整性實現及驗證等環節。本文研究成果填補了國內有關儲能系統鋰電池BMS功能安全設計研究方面的空白，為電池系統的安全設計、安全驗證、安全評估工程師供應參考，對我國儲能電池系統的功能安全標準規范的研究和制定也有參考借鑒意義。本文所供應僅是其中一種可行辦法，從業工程師要依據儲能系統的實際使用場景和各公司的能力進行合理選擇。

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