热管理系统的5“V”模型开发模式

本文摘录于：

热 管 理 系 统 作 为 动 力 电 池 系 统 的 一 个 零 部 件 ， 它 的 开 发 过 程 同 样 遵 循 汽 车行业“ V ”模型开发模式。下图所示的是热管理系统开发的“ V ”模型，总体来看该 模 型 由 一 横 一 纵 两 个 轴 组 成 ：横 轴 又 由 四 条 正 向 开 发 主 线 和 一 条 逆 向 验 证 主线 组 成 ， 并 以 正 向 开 发 为 主 ， 兼 顾 逆 向 的 闭 环 验 证 ；纵 轴 由 零 部 件 、 子 系 统 和 系统三个层级组成，这三个层级自下往上与五条主线交错配合。

1.五条主线

第一条主线为功能开发主线，对应的是图5 - 1中最里层的一个“ V ”字形开发流程，该主线自左上至右上形成一个“V”字形。这一条主线主要包含如下步骤:

1） 项目启动；

2） 需求分析，根据整车的使用环境、整车的运行工况和电池单体的温度窗口 等设计输入参数进行需求分析，以明确电池系统对热管理系统的需求；

3）系统要求，根据需求分析确定热管理系统所具备的功能以及系统的设计目标，这些设计目标主要包括对电池单体温度、电池单体间温差、系统能耗和成本 的控制；

4） 系统设计，根据系统需求将系统拆分为冷却子系统、加热子系统、保温子 系统和热失控阻隔（thermal runaway obstructing, TRO）子系统，并定义各子系统 的设计需求，同时进行仿真分析以初步验证系统设计；

5）子系统设计，首先根据系统设计确定每个子系统的设计目标，然后对每个 子系统依次进行方式选择、方案设计、详细设计和仿真分析验证；

6） 零部件设计，首先根据子系统设计确定零部件的设计目标，然后进行详细 设计和仿真分析；

7） 零部件制造与测试，进行零部件的生产制造，并进行测试验证；

8） 子系统集成与验证，进行子系统的集成与测试验证；

9） 系统集成与测试，进行系统的集成与测试验证；

10） 量产准备；

11） 量产、运营和维护；

12） 退市与回收。

第 二 条 主 线 为 F E M A 主 线 ， 对 应 的 是 图 5 - 1 中 由 里 向 外 的 第 二 个 “ V ” 字 形 开 发 流 程 ， 该 主 线 同 样 为 自 左 上 至 右 上 形 成 一 个 “ V ” 字 形 。这 一 条 主 线 主 要 包 含如下步骤：

1） SFEMA （系统FMEA）,这一步主要作用在开发前期进行系统设计和子系 统设计的过程中，它对系统中各子系统之间的关联和子系统中各零部件的关联进 行分析，进而找出潜在的失效模式并提出相应的预防措施；

2） DFEMA （设计FMEA）,这一步主要对详细设计过程进行失效分析并提出相应的预防措施；

3） PFEMA （过程FMEA）,这一步主要作用在制造和装配过程，对这些过程 进行失效分析并提出相应的预防措施。

第三条主线为项目管理主线，对应的是图5 - 1中由里向外的第三个“V”字形, 

为 了 描 述 的 便 利 ， 这 个 “ V ” 字 形 被 拉 成 了 一 条 直 线 。项 目 管 理 对 整 个 开 发 过 程 进行记录、评审和管理，以尽量保证第一条主线和第二条主线中的所有操作不偏 离正确的轨道。该主线主要包括需求管理、变更管理、技术评审和产品安全管理 等步骤。

第四条主线为安全主线，对应的是图5 - 1中最外层的一个“ V ”字形。安全主线主要是为了解决由开发过程中的残余失效、客户非正常操作和极限使用工况等 因素引起的安全问题。该主线主要包括安全计划、产品安全设计和安全评估报告 等步骤。

前面的四条主线为正向开发主线，第五条主线为逆向验证主线。该条主线由仿真分析和测试验证组成：在系统设计—子系统设计-零部件设计这条流水线上， 每个阶段都要进行仿真分析，从理论上分析热管理系统设计是否满足设计目标， 如 果 满 足 则 进 入 下 一 流 水 线 ， 否 则 返 回 重 新 设 计 ；在 零 部 件 制 造 子 系 统 集 成 — 系统集成这个流水线上，每一个步骤完成之后，都要进行测试验证，从而确定热 管理系统设计是否满足设计目标，如果满足则进入下一流水线，否则返回对应的 层级进行重新设计。经过仿真分析和测试验证这条逆向主线之后，整个开发过程 形成了一个闭环。

2.三个层级

如图所示，这三个层级自下而上分别是零部件级、子系统级和系统级。 

不难发现，这三个层级的实验验证比重是：零部件级〉子系统级〉系统级，仿真 分析的情况也是如此。这说明在整个“V”模型开发过程中，会将更多的验证偏 向于零部件级和子系统级，以提升开发的效率。