01
功能安全與本質(zhì)安全
功能安全
「功能安全性」是為了確??山邮艿陌踩蕉M(jìn)行的功能調(diào)整(確保安全的機(jī)能:以下稱(chēng)為安全功能)。
本質(zhì)安全
「本質(zhì)安全」是指為減少/消除設(shè)備或結(jié)構(gòu)變化對(duì)人或環(huán)境造成的危害而采取的措施。
例如,道路交通橫穿鐵軌的交道口。
●「功能安全」的概念
「交道口」的位置通常配備有警報(bào)器,以通知列車(chē)駛近,并以斷路器,促使車(chē)輛停車(chē)。這些安全措施將事故風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平。
●「本質(zhì)安全」的概念
在「三維交叉口」中,火車(chē)和車(chē)輛都不相交,因此事故發(fā)生的機(jī)會(huì)很少,能有效確保安全。
注意:三維交叉口將鐵路置于道路之上,反之亦然。但是,事故仍然可能造成各種各樣的傷害。例如,由于自然災(zāi)害或其他災(zāi)難,可能會(huì)發(fā)生物體墜落,圍欄構(gòu)造問(wèn)題或立交橋完全倒塌的情況。因此,三維交叉口并不意味著絕對(duì)的安全。但是,就鐵路道口安全而言,三維交叉口是本質(zhì)安全的一個(gè)示例,因?yàn)樗ㄟ^(guò)消除交叉路口(根本問(wèn)題)本身來(lái)確保安全。
安全觀念的背景
●歐洲和北美
安全是要追求的目標(biāo),但卻是無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)的想法。即使制造業(yè)以零缺陷為目標(biāo),但仍不能百分百避免故障及損壞,因當(dāng)中可能涉及設(shè)計(jì)或人為錯(cuò)誤。隨著系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜,很難通過(guò)本質(zhì)安全來(lái)實(shí)現(xiàn)完全安全。標(biāo)準(zhǔn)化「功能安全」的理念應(yīng)運(yùn)而生,以彌補(bǔ)本質(zhì)安全的欠缺。在最大程度上,防止由于產(chǎn)品故障或錯(cuò)誤而對(duì)人造成的傷害。
●日本
制造業(yè)基于設(shè)計(jì)質(zhì)量改進(jìn)和持續(xù)制造改進(jìn)的理念,力求通過(guò)提高可靠性和零缺陷來(lái)完全實(shí)現(xiàn)「本質(zhì)安全」。結(jié)果,「日本制造」以高品質(zhì)而享譽(yù)國(guó)際。要在世界市場(chǎng)上推出產(chǎn)品,它必須滿足每個(gè)特定國(guó)家/地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn),并且隨著功能安全標(biāo)準(zhǔn)的日益普及,讓這一想法在日本也廣為人知并接受。
制定 ISO 26262汽車(chē)功能安全標(biāo)準(zhǔn)的背景
單一汽車(chē)零件的誤差*,可能導(dǎo)致無(wú)法控制發(fā)動(dòng)機(jī)/操作方向盤(pán)/停車(chē)或其他故障,導(dǎo)致對(duì)人(駕駛員,乘客或車(chē)外的人)構(gòu)成傷害。
由于汽車(chē)設(shè)備的電子化,ECU(電子控制單元)之間的協(xié)同操作以及多家供貨商開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì),衍生設(shè)計(jì)復(fù)雜化,可能會(huì)引起個(gè)別功能混亂,而導(dǎo)致誤差*/錯(cuò)誤*。在發(fā)生事故時(shí),有必要確定誰(shuí)要對(duì)造成的人身或財(cái)產(chǎn)損失負(fù)責(zé)。
以「功能安全」的概念,揭示為邁向汽車(chē)故障零事故的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程,來(lái)履行安全負(fù)責(zé),并在發(fā)生訴訟時(shí)提供證據(jù)。
為此,在 IEC 61508的基礎(chǔ)上制定了 ISO26262 安全標(biāo)準(zhǔn),以專(zhuān)門(mén)降低由電氣和電子(E / E)系統(tǒng)的故障行為引起的危險(xiǎn)事件的可能性。
*誤差:可能導(dǎo)致系統(tǒng)或車(chē)輛故障的異常情況。
*錯(cuò)誤:計(jì)算值,觀察值或測(cè)量值或條件與真實(shí)值,指定值或條件之間的差異。
*故障:由于系統(tǒng)或車(chē)輛執(zhí)行所需功能的能力故障而導(dǎo)致的終止。
引用自 ISO 26262-10:2018
功能安全的安全機(jī)制
「功能安全性」是為了確??山邮艿陌踩蕉M(jìn)行的功能性調(diào)整。
汽車(chē)系統(tǒng),組件,電子電路和軟件可以通過(guò)添加安全機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)「功能安全」。
安全機(jī)制包括功能停止(故障安全)和功能繼續(xù)(故障操作),并且必須具有符合 ASIL 的安全機(jī)制。
02
什么是 ASIL?
ASIL 指汽車(chē)安全完整性等級(jí),這是由 ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)定義的風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)系統(tǒng)。
ASIL 根據(jù)傷害的可能性和可接受性來(lái)確定安全要求,以使汽車(chē)零部件符合 ISO 26262。
ISO 26262標(biāo)識(shí)了 ASIL 的四個(gè)等級(jí) - A,B,C和 D。ASIL-A 代表最低的汽車(chē)危險(xiǎn)等級(jí),而 ASIL-D 代表最高的汽車(chē)危險(xiǎn)等級(jí)。
安全氣囊,防抱死制動(dòng)器或動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之類(lèi)的系統(tǒng)要求 ASIL-D 級(jí)(對(duì)安全性的要求最為嚴(yán)格),因?yàn)榕c故障相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)最高。此外,所有電氣和電子系統(tǒng)都必須經(jīng)過(guò)安全分析,例如,尾燈和其他組件歸類(lèi)為 ASIL-A,前大燈和剎車(chē)燈歸類(lèi)為 ASIL-B,而自適應(yīng)巡航控制歸類(lèi)為 ASIL-C或 D。
安全機(jī)制應(yīng)用示例
●冗余設(shè)計(jì)
在這種設(shè)計(jì)方法中,如果主要功能發(fā)生故障,備用功能將接管工作,以防止發(fā)生事故或問(wèn)題,以減少傷害。
●故障檢測(cè)
這是一種使用其他部件來(lái)添加功能的措施,以監(jiān)視主要功能中的異常,或者在發(fā)生危害之前將其告知以防止受到傷害。
ABLIC IC 有助構(gòu)建功能安全產(chǎn)品設(shè)計(jì)
一般情況,汽車(chē)會(huì)使用多個(gè) MCU。
假定 MCU 出現(xiàn)異常,
添加一個(gè)電壓檢測(cè)器(VD),以監(jiān)視并通知由于電源的過(guò)壓或低壓引起的 MCU 異常。
添加看門(mén)狗計(jì)時(shí)器(WDT),以監(jiān)視并通知由于軟件錯(cuò)誤而導(dǎo)致 MCU 程序失控,甚至停止運(yùn)行。
假設(shè)電動(dòng)汽車(chē)(HEV,EV 等)的鋰離子電池出現(xiàn)異常,
添加鋰離子電池保護(hù) IC 來(lái)監(jiān)視并通知過(guò)電壓,過(guò)放電。
以下 IC 還有助于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中構(gòu)建功能安全性。
磁傳感器 IC(霍爾效應(yīng) IC):監(jiān)視滑門(mén)和座椅位置等
定時(shí)器 IC:定期監(jiān)視傳感器等
EEPROM:保存各種校準(zhǔn)數(shù)據(jù),日志等
※本公司可提供根據(jù)用戶的使用條件而計(jì)算的 FIT 值,以支持用戶設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)功能安全標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
責(zé)任編輯:YYX
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原文標(biāo)題:Ablic艾普凌科:一文帶你看透汽車(chē)的功能安全與本質(zhì)安全
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