北磁动力电机控制器硬件功能安全

1、 电机控制器控制单元硬件功能概述及安全构架1.1电机控制器系统结构功能电机控制器系统框图如图1所示，扭矩指令和速度指令有HCU通过CAN总线下发给电机控制器，电机控制器通过采集相电流母线电压和转子位置计算实际扭矩和转速通过闭环控制调节器完成扭矩和转速控制。力拒揑制I—一力拒揑制I—一洱度果嫌Eft压采束PUN输出相电流衆釜1电机也昔采操图1电机控制器系统框图1.2电机控制器控制单元硬件功能概述电机控制器控制单元完成电流信号采集和变换、电机角度和转速的识别和计算、三相半桥PWM驱动信号的产生等功能。同时对整车控制器、驱动单元输出的故障信号、急停、互锁、温度、母线电压等信号进行采集，控制单元还为驱动单元提供电源。2、 电机控制系统功能安全需求和技术安全需求电机控制系统的主要功能可以归纳为以下3点：①扭矩控制；②转速控制；③电压控制。针对这3项主要功能对其进行失效模式分析和风险分析，也对风险的严重等级、发生频度和可控性进行了分析，得出每一项风险对应的ASIL等级和安全目标，见表1和表2。表1功能安全需求功能扭矩控制转速控制电压控制扭駆过高扭矩过低实际方向与预期方向相反电斥过商或过低危苦分析碰憧车辆.朮辆确捕行人电击初人严蛋程匿危及致命危及生命，危及生命T世命伤害致命伤害瓦命杪害SS3发生频厲中等概率槪率校低抚率软低EE3E2E2可控程度雅于柱制可口控制可H控制CC3C2C3A汕等圾CA11表2安全目标与安全状态妄全目标安全狀态ASIL^级避免m避免耳:预期的正扭鉅E预期的负扭朋刖廂降低、停张(:避免错谋的方向保持止确方向、停车X避免商压伤害切断烏压B根据IOS根据ISO26262第三部分的要求，从上面列出的功能安全目标和安全状态导出功能安全需求，如表3所示列出了达成安全目标和安全状态的功能层面的必备条件。表3功能安全需求功能妥全需衣描述-i~来源丁CAN的IH；II下发的需求扭体需姜监控2电机的室际扭矩弼要监控3挖制器白身计算扭矩的过捉需要监控4来源于（談!X的IMI!下发的需求转速需塑监控5电机的实际转速需荃监控6柠制器片身计補转連的过飙要监控7电机的母线电压需耍监控8电机系统在遇到故障时翌有安全机制9电机系统的安全机制荽在安全吋间内进人安全盘态根据ISO26262第四部分的要求，需要将功能安全需求转化为技术安全需求，结合电机系统的结构和功能，遵循功能安全诊断、冗余、监控和关断这4个主要方法，得出技安全需求，见表4。表4技术安全需求序号 技术安全需求描述对「小总线的扭矩需求信息进仃诊断和冗余校验2对电流传感器进行冗余、诊断和校验3便用监控单元对主控单元扭矩计算过程淮行监控4对〔：.*下总线的转速需求信息进行诊断和冗余校验5对电帆转子位賢俊感器进行诊断和冗余校验6使用监控单无对主挖隼元转速计算过程进行监控7使用迪乐传感器对母线电压进订监控«冇自由快連主动规路以降低乍速直至停车的能力9采用独龙的监控单元对三相信号进行监控in 在故障烷生时"使用独立于主控单元的腔控单元山对执行澀进行切断II切始化时•需愿保证电机驷动处于非使能的童。狀态心 要冇单越的锁线急停信号.确慄CNN尖效时女全茎丄断的能力3、电机控制系统硬件安全需求分析由技术安全需求向下分解，在硬件层面上形成硬件安全需求，主要内容见表5表5硬件安全需求"rF^ 砸件安全需求］茹山绍总缆的打I拒转連零丈全信息进存1出砸躺和LiveCnunlfj眦控采州3个电流传感器采東二梅电路*进行冗余、诊断和梳驗监捽肌朮（吐瞭芯片）对单片机安全计算过翟进行监控和辑动更位4提供电机转子位買传感群完拜的駛件诊断S 监控单元（CPU）I监控转子位.證传感秣敏障.进行p坯M信号吳新召皎件提供电流采事壯箱.识别过流信号7硬件提供电压采集屯路.识别过压信号« 监控单元（CPLl）I对过谪故障和M压便件战障逬9行检测和签断监控单元（CPLDI讣电机PU冲信号进行死区肘匍10监控術死区时间匸成监控单元（CPU））可时电机PW谕号进行全部切Il®r（A由泄臥低速停机）监控单元（CPt.D）町对电机P0M信号进行半桥切12斯｛主曲短席*閒速停机1磴线急停信号接口电踏徙扎监控单元2PLD）*