满足ISO26262标准的EV整车控制单元开发研究

发布时间：2020-03-24 15:30

【摘要】：随着环境和资源问题日益突出,世界各国越来越重视纯电动汽车的发展。“十五”期间,中国在新能源汽车产业技术发展“三纵三横”战略中,明确了发展成为纯电动汽车强国的目标。近几年来,我国已经成为世界上电动汽车产销量最大的国家。然而,越来越多质量良莠不齐的电动汽车投入市场,导致用户对电动汽车的安全担忧越来越深。ISO 26262为开发符合功能安全标准并能够满足功能安全的电动汽车产品中需要解决的关键技术问题提供了指导。本文在借鉴国内外纯电动汽车整车控制器研发成果基础上,展开满足ISO 26262功能安全标准的整车控制器研究工作,着重对整车控制器硬件进行了研究,开发出基于双MCU的整车控制器硬件架构。同时,本文在对整车控制策略和整车控制器软件开发研究基础上,采用LABCAR硬件在环系统对开发完成的整车控制器进行HIL(Hardware-in the-loop:硬件在环)测试,验证其功能安全可靠性。本文重点研究了以下几个方面的内容:(1)首先系统阐述ISO 26262功能安全标准的研究背景与意义,然后对ISO 26262的关键概念进行分析解读,最后分析总结功能安全标准的国内外研究现状,指出我们国家要想在新能源汽车领域实现弯道超车,依然任重道远。(2)对纯电动汽车整车控制器进行功能安全分析。在此基础上设计出符合功能安全目标的整车控制器硬件架构和功能模块电路。确保应用层控制策略能够在硬件上实现。(3)开发EV整车控制策略。包括:VCU输入信号采集及诊断、整车故障模式管理、主/辅MCU协同控制策略、整车运行模式管理、上下电管理、整车扭矩需求管理和附件控制等。(4)给定一定的输入条件,对所开发的整车控制策略进行仿真验证。(5)开发整车控制器软件,包括整车控制器软件架构和软件单元。(6)在LABCAR硬件在环系统ES4440故障注入单元中依次设置整车控制器加速踏板信号传感器故障和制动踏板传感器故障。通过HIL仿真测试来验证所开发的整车控制器功能安全。
【图文】：

4图 1.1 ISO 26262 内容框架Fig. 1.1 ISO 26262 content framework1.2.2 汽车安全完整性等级在 ISO 26262 中，定义了汽车安全生命周期和汽车安全完整性等级（ASIL）两个关键概念。如何对这两个概念进行解读是运用好 ISO 26262 的基础。在完成项目定义、确定安全生命周期后，需要对系统进行功能安全分析（包含危险分析和风险评估以及安全完整性等级确定）。ASIL 正是在概念设计阶段通过对功能安全风险的评估中得到。系统功能安全风险越大，安全要求就越高，对应的 ASIL 等级就越高。如表 1.3 所示，ASIL分为 A、B、C、D 四个等级，其中 ASIL-D 为最高汽车安全完整性等级，，功能安全要求最高。在危害分析时，ISO 26262 要求采用 S、E、C 三个参数来评估 ASIL 等级。分别是：（1）危险对驾驶员或其他交通参与人员造成伤害的严重程度 S，（2）危险所在工况的发生概率 E,（3）危险涉及的驾驶员或其他交通参与人员及时采取控制行动避免特定伤

图 1.2 常用的 V 型开发流程Fig. 1.2 Common V-type development process在运用 ISO 26262 标准实施电控产品的设计时，在其开发设计过程中应当着重考虑系统设计的可验证性、软件硬件的技术实现性、系统集成中的执行测试能力三项原则来确保所开发的电控产品能够满足功能安全目标。注：不同层次的系统架构都应该首先满足与自身对应的安全完整性等级的安全要求目标，其中的各个子系统应该达到最高的安全完整性等级的安全要求。1.3 国内外研究现状为提高整车电控系统可靠性；同时缩短整车控制器在纯电动车（EV）、混合动力电动车（HEV）等新能源汽车上量产、投入应用的周期；减少新能源汽车安全相关投诉和召回事件；为汽车功能安全相关系统的开发提供可以参考的方法。国内外汽车研发中心和相关高等院校都已经开始全面开展功能安全的研究工作，制定满足 ISO 26262 标准的功能安全解决方案已经成为 OEM（original equipment manufacturer：原始设备生产商）
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】

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本文编号：2598520