EM-CVT的功能安全性分析与控制软件实现
发布时间：2021-03-29 05:24
随着电子技术的快速发展,汽车电子已经广泛应用于汽车的各个领域。汽车电子技术的应用给消费者带来了诸多的方便,与此同时,电子产品的应用也增加了汽车发生电子/电气系统失效的风险。为了解决由于电子/电气系统失效所导致的汽车安全问题,国际标准委员会（ISO）于2011年11月正式颁布道路车辆功能安全标准ISO26262。本文以ISO 26262道路车辆功能安全标准为指导,按照ISO 26262标准的要求对EM-CVT的电控系统进行了软件功能安全设计,主要完成了以下工作:（1）根据ISO 26262标准第三部分的要求对EM-CVT进行了概念设计。首先,对EM-CVT进行了相关项定义,分析了无级变速器的功能、工作环境、相关的法规要求和常见的失效模式。其次,对无级变速器的调速功能和扭矩传递功能进行了HARA分析,确定了相应的ASIL等级,得到了EM-CVT的安全目标。再次,根据安全目标导出了功能安全需求并对功能安全需求进行了分配,根据功能安全需求导出了技术安全需求。最后,对功能安全标准中常见的安全分析方法进行了对比,对“非预期的调速”和“TCU扭矩突变”两个危害事件进行了FTA分析。（2）完成了EM-...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EM-CVT的结构原理图
重庆理工大学硕士学位论文12无级变速器的扭矩传递路径为：当来自发动机或驱动电机的扭矩传递到EM-CVT输入轴时，输入轴上的主动锥盘和从动锥盘会将扭矩传递给金属带，金属带在摩擦力的作用下将扭矩传递给输出轴上的主、从动锥盘并经输出轴传出，进而传递给差速器。EM-CVT的调速系统如图2.2所示，其调速原理为：当无级变速器接收到TCU的调速信号后，调速电机会根据调速指令以一定的转速和方向旋转，通过涡轮蜗杆机构将调速扭矩传递到调速I轴，然后通过调速链条I将调速扭矩传递给调速II轴，进而通过调速链条II将调速扭矩传递给调速III轴；此后通过齿轮机构将调速扭矩传递给主动锥盘。由于金属带可以看作一个刚性结构，而输入/输出轴之间的距离是一定的，因此从动锥盘会进行轴向移动以寻求新的平衡，从而达到改变速比的目的。图2.2EM-CVT的调速机构2.1.2EM-CVT的优点与传统的液压式CVT相比，EM-CVT具有以下优点：①EM-CVT通过实时加压系统可以实现智能、机械加压，在扭矩发生突变的情况下可以保证系统的正常运行；②由于抛弃了传统的液压系统，结构更简单，加工要求降低，成本也更低；③通过控制调速电机来达到无级变速的目的，可靠性高，调速更快，控制、匹配、
重庆理工大学硕士学位论文14图2.3适用于不同工业领域的功能安全标准为了更好的适应不断发展的技术需求，总结第一版标准应用过程中的经验，完善第一版标准中的不足，扩大第一版标准的使用范围，国际标准化组织（ISO）在2018年12月正式发布ISO26262第二版。功能安全标准ISO26262给出了功能安全的定义，即不存在由于电子/电气系统的失效而导致的不可接受的风险；提供了从管理到生产、运行、维护和报废全生命周期的安全活动。功能安全标准ISO26262的主要研究对象是电子/电气系统失效对人造成的危害，不考虑对物的损害；关注的重点是功能失效后系统的行为而不是功能本身。功能安全主要解决的问题是系统失效和随机硬件失效。系统失效是指由于设计人员经验不足或设计疏忽所导致的失效，比如在写代码时由于疏忽导致存在死循环。针对系统失效，功能安全标准给出了以下两种应对措施：①技术层面，增加对关键参数的监控与探测，必要时进行非共因失效的冗余设计；②非技术层面，对产品的开发流程进行规范化管理，对研发人员进行培训以及构建整个公司的安全文化。随机硬件失效是硬件产品（电阻、电容）的固有属性，遵循某一概率分布（如指数分布），可以通过选用大企业或优秀供应商提供的硬件元器件、使用之前进行功能测试/耐久性测试/加速疲劳寿命测试及EMC测试等手段来降低随机硬件失效率。此外，针对随机硬件失效，可以用FMEA/FTA等方法定量计算硬件发生随机失效的概率，分析单点失效、多点失效和组合失效，通过硬件集成测试验证针对硬件安全要求的安全机制实施的完整性和正确性。2.2.2功能安全开发流程汽车电子产品的功能安全软件开发V流程如图2.4所示，主要包括需求分析、
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ISO 26262的纯电动公交车VCU安全分析与设计[J]. 张佳骥,李强,王彦波,吴学强. 汽车电器. 2019(10)
[2]混合动力汽车电驱动系统的功能安全概念设计[J]. 王林,赵鑫,任倩萌. 上海汽车. 2018(11)
[3]新能源汽车动力电机控制器硬件功能安全的需求开发[J]. 彭晓宇. 汽车电器. 2018(09)
[4]车用电机控制器功能安全及主动短路分析[J]. 吴志红,陆科,朱元. 同济大学学报(自然科学版). 2018(09)
[5]基于ISO标准的道路车辆线控转向系统的功能安全概念设计[J]. 荣芩,吴晓东,许敏. 汽车安全与节能学报. 2018(03)
[6]功能安全研发的方法论研究[J]. 吴超,华佳敏. 中国安全生产科学技术. 2018(08)
[7]电动汽车电机驱动控制器功能安全架构研究[J]. 伍理勋,陈建明,陈磊,郑汉锋. 控制与信息技术. 2018(03)
[8]纯电动汽车转矩控制安全概念与转矩监控模型[J]. 赵征澜. 汽车工程学报. 2018(03)
[9]DCT电控系统功能安全危害分析与风险评估[J]. 杨庆,王治松. 上海汽车. 2018(04)
[10]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)
博士论文
[1]机械电子式无级变速传动系统动态特性及控制策略研究[D]. 蒋强.东北大学 2013
硕士论文
[1]满足ISO26262标准的EV整车控制单元开发研究[D]. 芦文峰.西华大学 2018
[2]基于功能安全的电动汽车整车控制器开发与实现[D]. 王炜.湖南大学 2018
[3]基于典型道路工况的EM-CVT智能主动调速策略研究[D]. 代均.重庆理工大学 2018
[4]基于ISO 26262标准的高压共轨ECU控制模型设计及测试研究[D]. 李哲帅.浙江大学 2018
[5]符合ISO 26262标准的安全完整性等级评估方法的研究[D]. 何波.西华大学 2017
[6]功能安全分析中安全完整性等级确定方法优化研究[D]. 朱冬雪.沈阳航空航天大学 2017
[7]基于功能安全的BMS设计方法及其可靠性的研究[D]. 印凯.上海交通大学 2017
[8]EPS控制器硬件功能安全性设计与分析研究[D]. 杨亮亮.吉林大学 2016
[9]基于ASCET平台的EM-CVT控制策略的软件设计[D]. 杜肖锰.重庆理工大学 2016
[10]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
本文编号：3106986
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EM-CVT的结构原理图
重庆理工大学硕士学位论文12无级变速器的扭矩传递路径为：当来自发动机或驱动电机的扭矩传递到EM-CVT输入轴时，输入轴上的主动锥盘和从动锥盘会将扭矩传递给金属带，金属带在摩擦力的作用下将扭矩传递给输出轴上的主、从动锥盘并经输出轴传出，进而传递给差速器。EM-CVT的调速系统如图2.2所示，其调速原理为：当无级变速器接收到TCU的调速信号后，调速电机会根据调速指令以一定的转速和方向旋转，通过涡轮蜗杆机构将调速扭矩传递到调速I轴，然后通过调速链条I将调速扭矩传递给调速II轴，进而通过调速链条II将调速扭矩传递给调速III轴；此后通过齿轮机构将调速扭矩传递给主动锥盘。由于金属带可以看作一个刚性结构，而输入/输出轴之间的距离是一定的，因此从动锥盘会进行轴向移动以寻求新的平衡，从而达到改变速比的目的。图2.2EM-CVT的调速机构2.1.2EM-CVT的优点与传统的液压式CVT相比，EM-CVT具有以下优点：①EM-CVT通过实时加压系统可以实现智能、机械加压，在扭矩发生突变的情况下可以保证系统的正常运行；②由于抛弃了传统的液压系统，结构更简单，加工要求降低，成本也更低；③通过控制调速电机来达到无级变速的目的，可靠性高，调速更快，控制、匹配、
重庆理工大学硕士学位论文14图2.3适用于不同工业领域的功能安全标准为了更好的适应不断发展的技术需求，总结第一版标准应用过程中的经验，完善第一版标准中的不足，扩大第一版标准的使用范围，国际标准化组织（ISO）在2018年12月正式发布ISO26262第二版。功能安全标准ISO26262给出了功能安全的定义，即不存在由于电子/电气系统的失效而导致的不可接受的风险；提供了从管理到生产、运行、维护和报废全生命周期的安全活动。功能安全标准ISO26262的主要研究对象是电子/电气系统失效对人造成的危害，不考虑对物的损害；关注的重点是功能失效后系统的行为而不是功能本身。功能安全主要解决的问题是系统失效和随机硬件失效。系统失效是指由于设计人员经验不足或设计疏忽所导致的失效，比如在写代码时由于疏忽导致存在死循环。针对系统失效，功能安全标准给出了以下两种应对措施：①技术层面，增加对关键参数的监控与探测，必要时进行非共因失效的冗余设计；②非技术层面，对产品的开发流程进行规范化管理，对研发人员进行培训以及构建整个公司的安全文化。随机硬件失效是硬件产品（电阻、电容）的固有属性，遵循某一概率分布（如指数分布），可以通过选用大企业或优秀供应商提供的硬件元器件、使用之前进行功能测试/耐久性测试/加速疲劳寿命测试及EMC测试等手段来降低随机硬件失效率。此外，针对随机硬件失效，可以用FMEA/FTA等方法定量计算硬件发生随机失效的概率，分析单点失效、多点失效和组合失效，通过硬件集成测试验证针对硬件安全要求的安全机制实施的完整性和正确性。2.2.2功能安全开发流程汽车电子产品的功能安全软件开发V流程如图2.4所示，主要包括需求分析、
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ISO 26262的纯电动公交车VCU安全分析与设计[J]. 张佳骥,李强,王彦波,吴学强. 汽车电器. 2019(10)
[2]混合动力汽车电驱动系统的功能安全概念设计[J]. 王林,赵鑫,任倩萌. 上海汽车. 2018(11)
[3]新能源汽车动力电机控制器硬件功能安全的需求开发[J]. 彭晓宇. 汽车电器. 2018(09)
[4]车用电机控制器功能安全及主动短路分析[J]. 吴志红,陆科,朱元. 同济大学学报(自然科学版). 2018(09)
[5]基于ISO标准的道路车辆线控转向系统的功能安全概念设计[J]. 荣芩,吴晓东,许敏. 汽车安全与节能学报. 2018(03)
[6]功能安全研发的方法论研究[J]. 吴超,华佳敏. 中国安全生产科学技术. 2018(08)
[7]电动汽车电机驱动控制器功能安全架构研究[J]. 伍理勋,陈建明,陈磊,郑汉锋. 控制与信息技术. 2018(03)
[8]纯电动汽车转矩控制安全概念与转矩监控模型[J]. 赵征澜. 汽车工程学报. 2018(03)
[9]DCT电控系统功能安全危害分析与风险评估[J]. 杨庆,王治松. 上海汽车. 2018(04)
[10]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)
博士论文
[1]机械电子式无级变速传动系统动态特性及控制策略研究[D]. 蒋强.东北大学 2013
硕士论文
[1]满足ISO26262标准的EV整车控制单元开发研究[D]. 芦文峰.西华大学 2018
[2]基于功能安全的电动汽车整车控制器开发与实现[D]. 王炜.湖南大学 2018
[3]基于典型道路工况的EM-CVT智能主动调速策略研究[D]. 代均.重庆理工大学 2018
[4]基于ISO 26262标准的高压共轨ECU控制模型设计及测试研究[D]. 李哲帅.浙江大学 2018
[5]符合ISO 26262标准的安全完整性等级评估方法的研究[D]. 何波.西华大学 2017
[6]功能安全分析中安全完整性等级确定方法优化研究[D]. 朱冬雪.沈阳航空航天大学 2017
[7]基于功能安全的BMS设计方法及其可靠性的研究[D]. 印凯.上海交通大学 2017
[8]EPS控制器硬件功能安全性设计与分析研究[D]. 杨亮亮.吉林大学 2016
[9]基于ASCET平台的EM-CVT控制策略的软件设计[D]. 杜肖锰.重庆理工大学 2016
[10]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
本文编号：3106986
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