功能安全与新能源汽车正在前行

2012-04-10 20:16:57来源: 电子系统设计

    全球交通事故的频发促使汽车安全系统不断演变。电子电气部件日渐复杂,集成度提升,导致出现故障的可能性增大,汽车安全系统从最初的被动安全、主动安全发展到安全性预测,功能安全的概念开始出现。飞思卡尔半导体(Freescale)微控制器产品市场经理郗蕴侠指出,汽车功能安全的定义是系统不存在由于电子电气的功能故障而导致的不合理的风险。

    她解释道,主动安全是指在事故发生前进行预处理,使故障的影响减低到最小,诸如ABS、ESC等稳定系统都属于该范畴。近几年出现的安全性预测更进一步,通过系统能够实时监测故障是否发生,在故障发生前给出预警。除了底盘与安全,功能安全现在还涉及动力总成以及车身系统。

    早在10年前,国际电工委员会就颁布了适用于所有行业的功能安全标准IEC 61508。但由于对汽车的安全越来越重视,因此衍生出了针对汽车行业量身定制的ISO 26262标准,该标准与IEC 61508功能安全标准匹配,适用于汽车电子电气系统。ISO 26262标准已于2011年11月正式颁布。

    基于上述安全要求,飞思卡尔提出了功能安全整体解决方案——SafeAssure项目,旨在实现功能安全,化繁为简。具体而言包括简化流程;缩短研发的开发时间和降低复杂性;支持功能安全标准提出的安全完整性等级(SIL)最严格的要求;实现零实效。该项目构建在四个领域基础上:安全流程、安全硬件、安全软件和安全支持。

    郗蕴侠介绍说,在SafeAssure项目中已有多款符合功能安全的产品,包括单片机、模拟器件和电源管理IC、传感器。除了汽车领域,在工业领域同样也推出了符合功能安全的产品。

    “除了提供安全产品,我们主要的目标是化繁为简。针对功能安全的关键结果失效分析(FMEDA),飞思卡尔提供了FMEDA工具,可以帮助客户根据他们的应用项目来计算功能安全结果,从而简化了客户的功能安全工作。此外,飞思卡尔还推出了专门为功能安全设计的单片机MPC5643L。功能安全要求单片机设计更严格、错误概率更小,可以更好地防止单点失效和潜在失效等。这款产品中采用了冗余的方式,即通过两个CPU实现锁步模式来应对单点失效。潜在失效则利用硬件实现自检功能来应对。该产品已通过IEC 61508 SIL3的安全认证。

    针对安全性预测需求,飞思卡尔推出了基于摄像头的高级驾驶员辅助系统(ADAS)解决方案,该方案包括后视摄像头停车辅助,全景泊车辅助以及前景摄像头支持的前大灯控制,车道偏离预警等。近期飞思卡尔还与宝马、博通组成了OPEN联盟,推动以太网在汽车中的应用,目标是利用低成本非屏蔽双绞线来取代昂贵的LVDS电缆。郗蕴侠透露,第一款基于以太网的汽车将有望在2013年推出。

图:基于摄像头的高级驾驶员辅助系统(ADAS)解决方案。

    另一方面,国际油价日益上涨,环境压力不断增大,使得节能减排的目标非常艰巨,在汽车行业更是如此。因而国家和地方都加大了对新能源汽车的补贴,这无疑将给纯电动汽车(EV)和插电式混合动力汽车(PHEV)带来巨大的发展契机。插电式混合动力汽车直接由电网充电,电动机为主要动力输出,发动机为辅,采用大容量电池,可以靠电力行驶较远的距离;当电池耗尽时,则可以采用发动机继续行驶,从而解决充电站覆盖不足的现实问题。许多中国本土汽车厂商,如比亚迪、中国一汽、吉利汽车、长城汽车、长安汽车、江淮汽车都正在积极开发插电式混合动力汽车。

    新能源汽车对于电机控制系统的要求更加严苛。富士通半导体(Fujitsu)市场部产品经理丁洁早指出,作为新能源汽车的核心部件,电机控制不仅关系着整车性能,还与行车安全息息相关。高性能电机控制系统对处理器的处理能力和安全特性都提出了很高要求,而富士通通过提供一站式的系统控制方案,帮助改善电机运行,降低能源消耗,降低系统成本。

    汽车电机控制MB91580 MCU是全球专门面向新能源汽车电机控制的高性能MCU,该产品集成了多种关键外设功能,能够缩短电机控制时间,简化系统设计。其高性能CPU和内设Rx 1/F可缩短电机控制时间达40%。现有的系统大多采用双芯片方案:MCU+外部RDC,CPU需要从外部RDC读取角度值,然后查表,搜索sin和cos值。而MB91580在通过在MCU内集成RDC,CPU可以任何时候直接从寄存器中读出绝对角度值、sin和cos值。MB91580 MCU可以通过电机控制抑制CPU负载率,因此它可以同时进行BMS电池管理控制和DC-DC控制,这有利于通过系统集成消减整体成本。

    从富士通半导体针对EV和PHEV的电机控制MCU产品规划了解到,未来将开发的第二代产品采用200MHz CPU,集成双RDC。该公司同时还推出了多款通用汽车MCU新产品,包括16位MCU 16FXS系列:与16FX采用相同的内核,适合用于BMS设计;32位MCU FR18系列:高性能,低BOM成本,适合整车控制单元采用。

关键字:功能  功能安全  安全  新能源

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0410/article_5314.html
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