Functional Safety in Battery Management Systems for Lithium-based Batteries

• ZUZENDARIAK: Igor Villareal, Maitane Garmendia y José Antonio Cortajarena (UPV/EHU).
• UNIBERTSITATEA: UPV/EHU

LABURPENA

Litioan oinarritutako baterien energia biltegiratze sistemak dira energia trantsiziorako eta energiaren eta hiri-mugikortasunaren sektoreak deskarbonizatzeko teknologiarik garrantzitsuenetarikoak. Litio-ioizko bateriak beste biltegiratze teknologia batzuek baino energia dentsitate eta energia espezifiko handiagoa duten metagailu kimikoak dira. Beraien eragozpen nagusia da seguruak direla baldin eta lan eremu seguru baten barruan erabiltzen badira. Hori dela eta, Baterien Kudeaketa Sistemak horiek monitorizatu eta babesteaz arduratzen dira. Hala ere, bateriek su hartu duten istripu ugarik erakutsi dute Baterien Kudeaketa Sistemen diseinurako ohiko teknikak ez direla behar bezain eraginkorrak. Zoritxarreko gertaera hauek eragin sozioekonomiko handia izan dute estandarizazio eta ziurtapen erakundeen, fabrikatzaileen, garatzaileen eta azken erabiltzaileen arreta piztuz. Hortaz, teknologia modu seguruan erabiltzeko neurri gehigarriak beharrezkoak direla argi geratu da. 
Tesi honek litioan oinarritutako baterietarako Baterien Kudeaketa Sistemak diseinatzeko segurtasun funtzionaleko tekniketan oinarritutako metodologia aurkezten du. Baterien Kudeaketa Sistemak diseinatzeko metodologiak hutsegite-tasa kontrolatua duten segurtasun funtzio automatikoak garatzeko esparrua eskaintzen du. Garatutako metodologia V diseinu-metodologian oinarritzen da eta bateragarria da IEC 61508 eta ISO 26262 segurtasun araudiekin. 
Proposatutako metodologiari jarraituz, litio-ioizko baterien arriskuak analizatu dira. Analisian oinarrituta, baterien funtzionamendurako beharrezkoak diren segurtasun funtzioak definitu dira, baita arriskuak kontrolatzeko behar diren neurriak ere. Kontestu honetan, automobilgintzako aplikazioetarako Baterien Kudeaketa Sistema baten segurtasun kontzeptua garatu da. Segurtasun kontzeptuak barne hartzen ditu Baterien Kudeaketa Sistemaren betebehar funtzionalak, ez funtzionalak eta segurtasunekoak, sistema osatzen duten azpisistemen arkitektura, akats garrantzitsuenen azterketa eta horiek saihesteko neurri eta diagnostikoak. Horrez gain, Baterien Kudeaketa Sistemako unitate esklabo hobetuaren hardwarea garatu da. Garatutako Baterien Kudeaketa Sistemako unitate esklaboak ISO 26262 araudiaren ASIL C segurtasunaren integritate maila betetzen du. Diseinuan, hardwarearen betebehar nagusiak eta arkitektura zehatza proposatu dira neurketa funtzionalitateak eta diagnostiko guztiak modu seguruan integratzeko. Azkenik, egiaztatze proben estrategia eta Hutsegite Moduen eta haien Eraginen Analisia proposatu dira segurtasun funtzioen integrazio egokia eta hutsegite-tasen eta segurtasun metriken baldintzak betetzen direla egiaztatzeko.