符合ISO 26262功能安全标准的燃料电池ECU开发
发布时间：2021-02-19 11:45
ISO 26262是从功能安全标准IEC 61508演化而来的面向汽车电子电气系统的功能安全标准。为汽车电子系统的功能安全设计提供了一套完整的指导。本研究依据ISO 26262的要求,从上而下系统性的针对燃料电池ECU（Electronic Control Unit）进行燃料电池汽车动力系统分析、安全概念分析、控制系统架构设计、硬件电路设计和测试验证工作,设计了满足ASIL（Automotive safety Integrity Level）C等级的燃料电池ECU系统和硬件,提出了功能安全的测试和验证方案。本文首先对功能安全标准ISO 26262的核心思想和关键概念进行理解和展开,并总结了各层面的工作成果。之后本文选定燃料电池发动机系统作为功能安全的研究对象,按照功能安全相关项定义的要求,设计燃料电池ECU的初步系统架构,使用HAZOP（Hazard and Operability Analysis）方法识别各功能的异常表现,进而实施危害分析和风险评估,得出燃料电池ECU的安全目标和功能安全要求。在系统开发层面,本文将功能安全要求具体展开到燃料电池ECU的功能模块,综合性的使用异常检测...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WDT工作时序图
上海交通大学硕士学位论文-54-第六章燃料电池ECU的功能安全验证开发完成的燃料电池ECU[53]如图6-1和图6-2所示，除了包含图5-3的安全相关功能之外，系统架构图3-5中的所有功能也都包含在内。不仅满足功能安全标准的要求，同时还满足3.1节相关项定义中的法律法规要求和工作特性要求。之后，结合实际的ECU，本研究通过实验进行功能测试和故障注入测试，验证功能安全设计。最终通过FMEDA分析，从理论计算上验证燃料电池ECU的功能安全等级。图6-1燃料电池ECU外观Fig.6-1Exterioroffuelcellelectriccontrolunit
上海交通大学硕士学位论文-55-图6-2燃料电池ECU内部构造Fig.6-2Internalstructureoffuelcellelectriccontrolunit6.1功能测试和针对安全机制的故障注入测试本节首先对燃料电池ECU的安全相关功能进行功能测试，以验证正常情况下的功能性表现。之后再针对预想的故障模式进行故障注入测试，验证各安全机制的有效性。故障模型按照表5-2硬件安全要求来确定。对于传感器接口电路，按照HSR-1-2-3-1、HSR-1-2-8-1和HSR-1-1-3-1的要求，其故障模式包括因为线束或元器件失效导致的与GND短路故障、与电源短路故障和断路故障。对于喷射器控制电路，按照HSR-1-2-12-2，能够正常监测喷射器的开关状态和电流大小，并将监测结果准确的传递到MCU供软件做判断，因此需要对喷射器控制电路的所有工作状态进行测试。对于电源芯片，需要对使能信号1和使能信号2进行故障注入测试，使能信号1由电压监视功能相关，因此需要对电源电压低于正常值时使能信号1工作状态进行监测，包括低电压上升到正常值和正常值下降到低电压两个过程，对于电源与地短路时过电流的失效保护也需要进行确认。对于WDT功能，按照图5-4的功能概要，需要对其触发信号超过t_long和低于t_short两种模式进行测试。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ISO 26262标准的车用驱动电机系统设计研究[J]. 庄兴明,张琴. 汽车零部件. 2016(12)
[2]基于ISO 26262的车道偏离预警系统概念设计与仿真[J]. 马行,王晓龙,穆春阳,陈雪涛. 中国安全生产科学技术. 2016(02)
[3]基于ISO26262的车辆电子电气系统故障注入测试方法[J]. 尚世亮,王雷雷,赵向东. 汽车技术. 2015(12)
[4]CMMI及ISO26262标准在汽车电子软件开发中的部署[J]. 王丹,周晓翠,雍建军. 电子技术与软件工程. 2015(21)
[5]PEMFC极化曲线半经验模型的改进[J]. 李平,童晓敏,郝冬,侯永平. 电池. 2015(04)
[6]基于ISO26262的整车电源模式管理系统功能安全概念设计[J]. 童菲. 机电一体化. 2015(07)
[7]基于道路车辆功能安全标准ISO26262的7DCT电控系统设计[J]. 葛鹏,陈勇,罗大国,刘文忠,王瑞平. 汽车技术. 2014(09)
[8]ISO 26262对汽车电子产品EMC的影响[J]. 郭远东,王春霞. 电子产品可靠性与环境试验. 2014(02)
[9]符合ISO 26262要求的汽车起停系统功能安全开发[J]. 刘佳熙,于世涛,郭辉. 上海汽车. 2014(04)
[10]基于ISO 26262标准的电控柴油机扭矩监控策略研究[J]. 赵俊鹏,周文华,梁恒. 机电工程. 2014(03)
硕士论文
[1]基于ISO 26262标准的高压共轨ECU监控单元的研究与开发[D]. 聂飞.浙江大学 2016
[2]EPS控制器的可靠性优化及其基于ISO26262的正向开发[D]. 张东.吉林大学 2015
[3]质子交换膜燃料电池性能优化模拟[D]. 邱子朝.华中科技大学 2014
[4]高压共轨电控系统喷油器驱动电路的优化[D]. 刘二喜.天津大学 2012
本文编号：3041073
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WDT工作时序图
上海交通大学硕士学位论文-54-第六章燃料电池ECU的功能安全验证开发完成的燃料电池ECU[53]如图6-1和图6-2所示，除了包含图5-3的安全相关功能之外，系统架构图3-5中的所有功能也都包含在内。不仅满足功能安全标准的要求，同时还满足3.1节相关项定义中的法律法规要求和工作特性要求。之后，结合实际的ECU，本研究通过实验进行功能测试和故障注入测试，验证功能安全设计。最终通过FMEDA分析，从理论计算上验证燃料电池ECU的功能安全等级。图6-1燃料电池ECU外观Fig.6-1Exterioroffuelcellelectriccontrolunit
上海交通大学硕士学位论文-55-图6-2燃料电池ECU内部构造Fig.6-2Internalstructureoffuelcellelectriccontrolunit6.1功能测试和针对安全机制的故障注入测试本节首先对燃料电池ECU的安全相关功能进行功能测试，以验证正常情况下的功能性表现。之后再针对预想的故障模式进行故障注入测试，验证各安全机制的有效性。故障模型按照表5-2硬件安全要求来确定。对于传感器接口电路，按照HSR-1-2-3-1、HSR-1-2-8-1和HSR-1-1-3-1的要求，其故障模式包括因为线束或元器件失效导致的与GND短路故障、与电源短路故障和断路故障。对于喷射器控制电路，按照HSR-1-2-12-2，能够正常监测喷射器的开关状态和电流大小，并将监测结果准确的传递到MCU供软件做判断，因此需要对喷射器控制电路的所有工作状态进行测试。对于电源芯片，需要对使能信号1和使能信号2进行故障注入测试，使能信号1由电压监视功能相关，因此需要对电源电压低于正常值时使能信号1工作状态进行监测，包括低电压上升到正常值和正常值下降到低电压两个过程，对于电源与地短路时过电流的失效保护也需要进行确认。对于WDT功能，按照图5-4的功能概要，需要对其触发信号超过t_long和低于t_short两种模式进行测试。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ISO 26262标准的车用驱动电机系统设计研究[J]. 庄兴明,张琴. 汽车零部件. 2016(12)
[2]基于ISO 26262的车道偏离预警系统概念设计与仿真[J]. 马行,王晓龙,穆春阳,陈雪涛. 中国安全生产科学技术. 2016(02)
[3]基于ISO26262的车辆电子电气系统故障注入测试方法[J]. 尚世亮,王雷雷,赵向东. 汽车技术. 2015(12)
[4]CMMI及ISO26262标准在汽车电子软件开发中的部署[J]. 王丹,周晓翠,雍建军. 电子技术与软件工程. 2015(21)
[5]PEMFC极化曲线半经验模型的改进[J]. 李平,童晓敏,郝冬,侯永平. 电池. 2015(04)
[6]基于ISO26262的整车电源模式管理系统功能安全概念设计[J]. 童菲. 机电一体化. 2015(07)
[7]基于道路车辆功能安全标准ISO26262的7DCT电控系统设计[J]. 葛鹏,陈勇,罗大国,刘文忠,王瑞平. 汽车技术. 2014(09)
[8]ISO 26262对汽车电子产品EMC的影响[J]. 郭远东,王春霞. 电子产品可靠性与环境试验. 2014(02)
[9]符合ISO 26262要求的汽车起停系统功能安全开发[J]. 刘佳熙,于世涛,郭辉. 上海汽车. 2014(04)
[10]基于ISO 26262标准的电控柴油机扭矩监控策略研究[J]. 赵俊鹏,周文华,梁恒. 机电工程. 2014(03)
硕士论文
[1]基于ISO 26262标准的高压共轨ECU监控单元的研究与开发[D]. 聂飞.浙江大学 2016
[2]EPS控制器的可靠性优化及其基于ISO26262的正向开发[D]. 张东.吉林大学 2015
[3]质子交换膜燃料电池性能优化模拟[D]. 邱子朝.华中科技大学 2014
[4]高压共轨电控系统喷油器驱动电路的优化[D]. 刘二喜.天津大学 2012
本文编号：3041073
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