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五彩晶圆(初级)

 

ST VCU Solution----Part 3 [复制链接]

本帖最后由 火辣西米秀 于 2024-3-28 12:43 编辑

     ST VCU Solution--Part 1 描述了ST针对整车控制器的整体方案;Part 2 介绍了IDH基于ST VCU solution能够支持整个系统方案的开发;本文Part 3主要介绍IDH针对ST方案所做的功能安全方面的支持。

 

    相对于传统燃油车辆,电动汽车的动力系统大幅度向电子电气转换,电子电气系统出现失效的安全风险将进一步增加,其中VCU作为电动汽车的整车控制器,协调动力系统的各种功能和管理,以及和车身和其他部分交互,功能安全尤为重要。

 

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Figure1 典型电动车动力系统组成图

 

01.VCU功能

 

    VCU的主要功能包括工作模式控制,高压电管理,驱动控制,系统器件控制,热管理,仪表信息显示,驾驶员辅助,故障管理,安全监控,防盗等:

  • VCU工作模式控制:控制器唤醒控制(通过CAN或者硬线PIN);充电和行车模式控制。

  • 高压电管理:高压上下电管理;整车电力部件模式管理;交流充电和直流充电控制;高压附件管理与能量协调;高压系统故障管理与故障响应。

  • 驱动控制:电子换挡杆处理与行驶方向控制;驾驶员需求解析和驱动力控制;制动能量回收;滑行控制;爬行控制;驾驶性滤波功能;跛行控制;驾驶模式控制。

  • 系统器件控制:电子真空泵/加速踏板/制动踏板/车速信号解析与故障诊断。

  • 热管理:风扇控制;冷却水泵控制;空调控制;PTC控制。

  • 仪表信息显示:续驶里程估计;故障灯控制;档位;驾驶模式。

  • 驾驶员辅助:定速巡航控制;自适应巡航控制;车速限制功能。

  • 故障管理:故障记录、故障调度、故障响应;冻结帧;UDS功能。

  • 安全监控:安全监控功能。

  • 防盗功能

 

02.VCU安全风险和安全目标

 

对应上述VCU的功能并结合行业经验,举例列举部分安全风险:

  • 车辆非期望的加速,减速;

  • 车辆非期望的运动;

  • 车辆减速失效;

  • 高压电击;

  • 燃烧爆炸。 

  •  

根据上述的一些危险分析以及ASIL等级评估,VCU的一部分安全目标如下:

  • VCU应该避免输出非期望的扭矩驱动,安全等级ASIL C;

  • VCU在碰撞或其他条件下,要求其他部件高压下电,安全等级ASIL B;

  • VCU在制动能量回收的过程中,应避免减速失效,安全等级ASIL C。

  •  

03.VCU功能安全架构设计

 

    Figure2为VCU功能安全架构,包括了实现上述安全目标的设计要点:

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Figure2 VCU功能安全架构

  • 硬件设计整体满足ASIL C,核心IC按照ASIL D规格选择;

  • 软件设计按照Autosar架构设计, 应用层、主要部件和协议中间件等运行在Core0Main中。安全架构分层设计,应用层一般由车厂设计(Level1功能层);设计独立的安全层(Level2安全监控层)作为应用的安全调用接口,包括了功能监控和程序流检查;Level3处理器检查层,主要包括通过与外部看门狗验证MCU处于安全运行模式,进行监控;

  • 外设输入输出信号的处理,单独由Core1外设核进行,相应处理满足ASIL C要求;

  • MCU与位于U-Chip L9788中的外部智能看门狗,两者独立工作,且基于提问和应答的方式相互通信,当应答错误或超时,外部智能看门狗(L9788)的错误计数器会递增,当错误计数超过一定值,根据配置可以复位MCU;

  • Analog BIST:针对各种监控的前置模拟自检机制,可以确保U-Chip L9788的各种诊断机制和监控机制有效运行;

  • 针对关键的加速踏板,刹车踏板等部件的供电输出,信号采集和软件处理采用冗余的方法处理;具备供电失效检测机制,该功能在U-Chip L9788中集成,满足ASIL C要求;

  • 针对输出控制,U-Chip L9788的HSD/LSD具备独立的诊断以及过流保护等功能,满足ASILC要求;

  • 针对扭矩计算等关键模型,需要在应用层采用异构多模型的方式,进行互相验证Check,满足ASIL C要求;

  • 针对安全输出关断机制,能够确保准确关闭输出级信号输出,并能够检测关断机制有效性;

  • 针对存储器加入安全措施,包括完整的RAM/ROM检测,周期RAM/ROM检测,关键数据多重备份等。

04.VCU功能安全开发流程

 

    针对功能安全的诉求,结合VCU整车控制器的需求,功能安全的设计因素应该在VCU开发的每个流程进行体现。

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Figure3 VCU功能开发流程

   

在确定功能安全目标后,可以开展自上而下的分析(FTA故障树分析),可以将FMEDA作为最底层的分析。

 

05.功能安全服务.

 

    ST意法半导体结合代理商文晔科技(WT Microelectronics)及第三方IDH上海革路电子科技有限公司(GELU),向客户提供VCU系统解决方案,包括功能安全的解决方案。功能安全部分输出物包括如下:

  • 针对VCU的通用对象定义和危害分析;

  • 针对VCU的功能安全风险分析和安全目标分解;

  • 针对VCU的安全状态迁移和安全机制设计;

  • 针对VCU的符合功能安全ASIL C的硬件参考设计;

  • 针对硬件参考设计的ASIL C设计目标分解;

  • 符合功能安全的U-Chip L9788的安全CDD驱动和Safety Component软件模块;

  • 针对U-Chip L9788的CDD驱动的安全目标和安全分解;

  • 针对U-Chip L9788的CDD驱动的安全验证方法和工具软件验证报告输出。

此帖出自汽车电子论坛

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vcu这行里好像st的不太常见啊。   详情 回复 发表于 2024-3-28 15:42
 

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vcu这行里好像st的不太常见啊。

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