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[导读]什么是功能安全?不知道就out了!

近年来,在物联网、人工智能等新兴技术快速发展的背景下,汽车产业发生了前所未有的变革。随着算法复杂度的增加,以及自动驾驶等级的提高,安全问题成为了人们最为关心的热点之一。

据统计,随着汽车智能化程度的不断提高,“影音系统故障”、“车载互联故障”以及“行车安全辅助系统故障”的投诉在2017-2019年呈现出阶梯式增长趋势。汽车故障率的逐年提升,让我们不得不对智能化时代下的汽车安全问题进行重新审视。眼下,提高汽车功能安全便显得格外重要。

或许大家对“功能安全”这个概念还不太了解,下面先给大家科普一下什么是“功能安全”与“本质安全”?

功能安全与本质安全

1、功能安全

“功能安全性”是为了确保可接受的安全水平而进行的功能调整(确保安全的机能:以下称为安全功能)。

2、本质安全

“本质安全”是指为减少/消除设备或结构变化对人或环境造成的危害而采取的措施。

例如,道路交通横穿铁轨的交道口。

3、“功能安全”的概念

“交道口”的位置通常配备有警报器,以通知列车驶近,并以断路器促使车辆停车。这些安全措施将事故风险降低到可接受的水平。

4、“本质安全”的概念

在“三维交叉口”中,火车和车辆都不相交,因此事故发生的机会很少,能有效确保安全。

需要注意的是,三维交叉口将铁路置于道路之上,反之亦然。但是,事故仍然可能造成各种各样的伤害。例如,由于自然灾害或其它灾难,可能会发生物体坠落、围栏构造问题或立交桥完全倒塌的情况。因此,三维交叉口并不意味着绝对的安全。然而,就铁路道口安全而言,三维交叉口是本质安全的一个示例,因为它通过消除交叉路口(根本问题)本身来确保安全。

安全观念的背景

1、 欧洲和北美

安全是要追求的目标,但却是无法完全实现的想法。即使制造业以零缺陷为目标,但仍不能百分百避免故障及损坏,因为当中可能涉及设计或人为错误。随着系统越来越复杂,很难通过本质安全来实现完全安全。对此,标准化“功能安全”的理念应运而生,以弥补本质安全的欠缺。在最大程度上,防止由于产品故障或错误而对人造成的伤害。

2、日本

制造业基于设计质量改进和持续制造改进的理念,力求通过提高可靠性和零缺陷来完全实现“本质安全”。结果,“日本制造”以高品质而享誉国际。要在世界市场上推出产品,它必须满足每个特定国家/地区的标准,并且随着功能安全标准的日益普及,让这一想法在日本也广为人知并接受。

3、制定ISO 26262汽车功能安全标准的背景

单一汽车零件的误差*,可能导致无法控制发动机/操作方向盘/停车或其它故障,导致对人(驾驶员、乘客或车外的人)构成伤害。

由于汽车设备的电子化、ECU(电子控制单元)之间的协同操作以及多家供货商开发的设计,衍生设计复杂化,可能会引起个别功能混乱,从而导致误差*/错误*。在发生事故时,有必要确定谁要对造成的人身或财产损失负责。

以“功能安全”的概念,揭示为迈向汽车故障零事故的整个开发过程,来履行安全负责,并在发生诉讼时提供证据。

为此,在IEC 61508的基础上制定了ISO26262安全标准,以专门降低由电气和电子(E/E)系统的故障行为引起的危险事件的可能性。

*误差:可能导致系统或车辆故障的异常情况。

*错误:计算值,观察值或测量值或条件与真实值,指定值或条件之间的差异。

*故障:由于系统或车辆执行所需功能的能力故障而导致的终止。

(引用自ISO 26262-10:2018)

4、功能安全的安全机制

“功能安全性”是为了确保可接受的安全水平而进行的功能性调整。

汽车系统、组件、电子电路和软件可以通过添加安全机制来实现“功能安全”。

安全机制包括功能停止(故障安全)和功能继续(故障操作),并且必须具有符合ASIL的安全机制。

什么是ASIL?

ASIL指汽车安全完整性等级,这是由ISO 26262标准定义的风险分类系统。

ASIL根据伤害的可能性和可接受性来确定安全要求,以使汽车零部件符合 ISO 26262。

ISO 26262标识了ASIL的四个等级-A、B、C和D。其中,ASIL-A代表最低的汽车危险等级,而ASIL-D代表最高的汽车危险等级。

安全气囊,防抱死制动器或动力转向系统之类的系统要求ASIL-D级(对安全性的要求最为严格),因为与故障相关的风险最高。此外,所有电气和电子系统都必须经过安全分析。例如,尾灯和其它组件归类为ASIL-A,前大灯和刹车灯归类为ASIL-B,而自适应巡航控制归类为ASIL-C或D。

安全机制应用示例

1、冗余设计

在这种设计方法中,如果主要功能发生故障,备用功能将接管工作,以防止发生事故或问题,以减少伤害。

2、故障检测

这是一种使用其它部件来添加功能的措施,以监视主要功能中的异常,或者在发生危害之前将其告知以防止受到伤害。

一般情况,汽车会使用多个MCU,假定MCU出现异常:

• 添加一个电池监视IC(Battery Monitoring IC),以监视并通知由于电源的过压或低压引起的MCU异常。

• 添加看门狗计时器(WDT),以监视并通知由于软件错误而导致MCU程序失控,甚至停止运行。

假设电动汽车(HEV,EV 等)的锂离子电池出现异常,

• 添加锂离子电池保护IC来监视并通知过电压,过放电。

在产品设计中,加入以下功能原素 ,有助于构建功能安全性。

• 磁传感器IC(霍尔效应 IC):监视滑门和座椅位置等。

• 定时器IC:定期监视传感器等

• EEPROM:保存各种校准数据,日志等

※ABLIC可提供根据用户的使用条件而计算的FIT值,以支持用户设计应对功能安全标准的产品。

有关FIT值计算的实施详情,请联系销售代表(ic-sales-cn@ablic.com)。

ABLIC的车载理念

(ABLIC车载IC)

ABLIC从前身精工电子(SII)在手表制造工艺中培育的低消耗电流技术(Zero Standby)和高精度技术(Zero Error),以及在日本车载设备市场占有率第一位的以高品质(Zero Defect)为目标的EEPROM等的“3-Zero Concept”,提供可满足客户和社会需求的汽车电子设备用IC。

1、高品质和高可靠性

汽车电子设备用IC采用了汽车电子设备委员会(AEC)的针对车载电子部件所进行的各种可靠性和质量评价测试的AEC-Q100的测试项目,并且准备了可支持PPAP(生产件批准程序)要求的产品。

并于早年已获得面向汽车行业的质量管理体系规格的IATF16949认证,汽车电子设备用IC是按照IATF16949体系的规格来进行产品开发。

2、用途分类

3、产品系列

• 电压稳压器(LDO)

• 电压检测器(Battery monitoring & Reset ICs)

• 看门狗定时器

• DC-DC控制器

• 天线诊断IC

• 车载用电池保护IC,EDLC保护IC

• 串行EEPROMs(SPI,I2C,Microwire)

• 磁性传感器IC(霍尔IC)

• 实时时钟

• 便利型定时器

• CMOS运算放大器

---

查詢電郵 : ic-sales-cn@ablic.com

車載IC 查詢 : +86 21 53507173

其他IC查詢 : +852-2494-5111 / +86-755-2511-0492

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