原创 [博客大赛]功能安全之“让控制器变得更安全可靠”

2015-1-19 13:47 1187 12 15 分类: 汽车电子 文集: 功能安全
前言
      1)文章题目起得吓人,但正文却“食之无味”,仅“管中窥豹/盲人摸象/坐井观天”地推测汽车电子研发工作;
       2)正文按照标号1/2/3/4,以符合研发工程师强迫症的习惯;
       3)行文追求朴素/简洁/凌厉的大实话和心里话,以符合研发工程师“外表朴素/内心艳丽/敏于行/讷于言”的特质;
       4)结尾模仿相声的结尾(称作“攒底”),戛然而止,并鞠躬下台。
 
 
正文:
1、原有的设计已考虑到功能安全
    举例:(引自ISO26262)
    某Actuator control ECU需要实现的功能为:当乘车人员按下车内的按键,控制器接通执行器将车门打开。
    此外,常识和经验会告诉我们:当高车速时,如果车门意外被打开,可能会发生危险。因此,控制器会采集车速传感器信号,当车速>15km/h时,为了保证乘车人员的安全,即使此时有人按下按键,车门也不会被打开。
    框图如下:
图片1.jpg
    上面的设计中,已经隐含了功能安全的设计,即车速>15km/h则车门不再打开。但是,如果控制器出现故障,意外地接通执行器将车门打开,怎么办?   
2、让我们做得更好
    在传统的设计环节中,因此功能安全分析环节。在相对充分和独立的角度,分析隐患因素(仅分析控制器内)如下: 
    1)车速信号采集出现问题怎么办?比如,实际车速>15Km/h了,但是控制器认为车速<15Km/h。此时一旦有人按下按键,会导致危险。
    2)如果车速采集没有问题,实际车速也<15Km/h,但按键信号采集出现问题怎么办?比如,没有人按下按键,但控制器认为有人按下按键,而将车门打开。由于车速<15Km/h,危险性较上述低,但也存在风险。(注1:“风险分析和影响评估”可定性/定量分析此问题,本文不做展开,后续会有文章介绍)
    3)如果车速和按键信号采集都没有问题,控制器故障怎么办?比如,实际车速<15km/h,也没有人按下按键(按键采集也没有错误),但控制器意外地接通执行器将车门被打开,依然会导致危险。
    除了上面简单列举的故障外,还有很多种故障,如控制器内的MCU、switch等等都可能发生故障。如何才能将故障一网打尽,需要借助FMEA/FTA/马尔可夫链等分析方法,本文不做展开,后续会有文章介绍。
 
3、新设计让控制器更安全可靠    
    工程师粉墨化好妆后登场,如何安全而可靠呢?增加控制回路做冗余,框图如下:
图片2.jpg
 
    上图粉色阴影处(粉墨嘛),增加一路switch作为冗余。这样可以保证,比如:Actuator control ECU意外地接通左边switch,则VS ECU可以保证右边switch是断开状态的,系统是安全的。
 
    但是,工程师的强迫症会发问:如果Actuator control ECU和VS ECU都出现故障怎么办?
    功能安全称之为多点故障,需要定量分析多点故障的失效率,通过设计保证多点故障下失效率低至规定值以下,即极小的概率。定量分析本文不做展开,后续会有文章介绍。
 
结尾:
 
    有三个人将被依次执行死刑,分别是牧师、律师、工程师。
    牧师第一个被推向绞刑架。侩子手拉动控制杆以抽出活板,但它失灵了。牧师宣称这是上帝的旨意,要求得到释放。于是他获得了自由。
    接着,律师走向了绞刑架。侩子手再一次拉动了控制杆,但它仍然失灵。律师同样要求获得释放,因为他不能因为同一罪状被判两次死刑。于是他也获得了自由。
    最后,轮到工程师了。他上去对脚手架仔细检查了一遍,在侩子手还没动手之前,他抬起头大声说,“啊哈,是这里出了故障!”。
 
    谢谢大家!   
 

文章评论3条评论)

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用户1663103 2015-1-16 17:18

单条神经的工程师。。

dongbei06_409353400 2014-10-30 20:22

呵呵,过奖。

用户403664 2014-10-30 11:14

结尾都好有趣,真不错
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