基于fha电池管理系统功能优化

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1、基于FHA电池管理系统功能优化　　摘要电池管理系统（BMS）是纯电动汽车的重要组成部分，其对纯电动汽车的安全行驶起着重要的作用。纯电动汽车整车的安全性能受电池管理系统具备的多项功能的影响是不尽相同的，本文基于功能危险分析（FHA），通过系统分析，得出电池管理系统的安全关键功能，为其功能设计提供依据。关键词功能危险分析；纯电动汽车；电池管理系统；优化中图分类号U46文献标识码A文章编号1674-6708（2013）101-0080-030引言电动汽车因为其低能耗、低污染、低噪音等优点，已经成为了汽车的主要发展方向。但是，目前电动汽车的发展也受到了种种因素的制约，例如续航里程短，

2、废旧电池回收处理困难，安全性低等。尤其是安全问题，一直受到人们的广泛关注。在保证车辆安全行驶过程中，电池管理系统起着至关重要的作用。目前对其设计考虑的主要是硬件及软件，对于不同的功能对车辆的安全性能的影响考虑的较少，不利于通过电池管理系统的功能设计来保证车辆的安全性能。8本文通过对功能危险分析（PHA）的介绍，说明其适用于电池管理系统的设计，并经过系统分析得到电池管理系统的安全关键功能。1功能危险分析（FHA）介绍功能危险分析（FHA）是通过对系统或者分系统（包括软件）可能出现的功能状态的分析，识别评价系统中潜在危险的一种分析方法。FHA是由原因推向结果的归纳分析方法，通过分

3、析系统可能的“不能实现功能”、“功能实现错误”、“功能实现偏差”等造成的安全影响来识别风险，评价当功能故障、衰退及功能丧失发生的概率及带来的后果严重性。当一个功能故障状态被认定为危险状态时，必须要详细研究功能故障的影响因素及功能故障机制并形成安全性分析和设计的详细要求[1]。1.1FHA的基本过程该过程包括了分析系统的功能、识别危险和控制措施的采取。FHA的输入信息应该包括所有的产品设计信息，尤其是与系统实现功能相关的信息。典型的信息应该包括相似系统设计及适用信息；系统功能清单；系统功能实现的流程图等。8FHA的主要目的是识别系统功能故障引起的危险，并通过合适的控制措施，将危

4、险控制在可接受范围内；并分配系统安全性设计、分析与验证要求。所以FHA的输出包括功能危险；安全关键功能；系统风险；安全性要求。FHA的一般流程及步骤如图1所示。1.2功能故障状态分析当系统功能得到确定并获得功能清单后，应分析每一个功能可能出现的故障状态及其可能导致的危险后果，并形成功能故障清单。功能故障状态应包括功能完全丧失、功能参数出现偏差、或功能实现的时机存在偏差等情况。在进行功能状态识别及分析时，应着重考虑以下两个方面：1）应考虑到功能实现的环境条件，即考虑在正常环境和应急环境下，系统使用过程中需要实现的功能以及其实现的途径。2）单一故障和多重故障的分析。多重故障是指同

5、时发生或顺序发生多个故障，此时的系统可能产生分析单独某个故障不能得到的危险。应该结合设计方案以及准备工作中需要给出的功能原理或功能流程图来进行本项工作。1.3确定功能故障状态的影响后果在分析功能故障状态的影响后果时，应该借鉴相关事故的统计数据，结合相关标准规范并充分借鉴先前的设计经验，对功能故障可能带来最严重影响后果及发生的概率进行等级划分。8该过程是功能逻辑归纳的推断过程，具体方法可借鉴事件树（ETA）分析方法。尤其需要注意的是，要同时考虑到功能故障给相关人员带来的危险环境。例如，火焰、振动、烟雾等情况。在确定功能故障状态对产品的影响时，应该充分考虑过去的使用经验，使结果更

6、加的准确。2电池管理系统（BMS）主要功能分析电池管理系统主要组成部分包括各类传感器、执行器、固化有各种算法的控制器以及信号线等。其主要功能是保证电池组在各项指标参数的安全区间内工作；提供电池信息供车辆控制需要；在特殊情况下采取措施，防止不正常的状态在各子系统之间蔓延；同时根据车辆需求，环境温度及电池状态决定电池组的充放电功率。电池管理技术是纯电动汽车技术构成的重要组成部分，同时也是电动汽车的三大关键技术之一[2]。目前，由于技术及制造工艺的限制，设计制造出适合纯电动汽车使用的单体电池较为困难。所以，目前技术较为成熟的纯电动汽车供电方式是由若干个至几十个单体电池串联而成的电池

7、组供电。这样的供电方式，需要采集的电池信息量大，很难用集中式数据采集与管理方式实现。故采用如图2所示的分布式的电池管理系统实现电池的管理。分布式的电池管理系统主要的管理方法是将串联的电池组整体分成若干组，每组包含单体电池的数量是相同的，一个本地控制单元管理一组电池。单体电池电压8和温度采集、电池故障信息的检测以及电池单体电压不一致的均衡控制等功能都是通过本地控制单元来实现的，同时，本地控制单元还具有通过内部与电池组管理单元相连的CAN总线网络将数据上传到电池组管理单元中的功能。除此之外，采集电池整体的电