原创 [博客大赛]浅谈可靠性与功能安全(以继电器为例)

2015-3-17 01:00 1339 16 16 分类: 汽车电子 文集: 功能安全
1、可靠性和功能安全的联系
    可靠性是指无故障工作的能力,是反映系统性能的一个重要指标。
   
    系统的可靠性越高,发生故障的可能性就越小。
    系统不可靠性,会导致系统不安全。
 
    在防止故障发生上,可靠性和安全性是一致的。
 
2、可靠性与功能安全的区别
    两者的着眼点不同:
    可靠性着眼于维持系统的功能,实现系统的目标,侧重于研究故障发生以前的系统状态;
    功能安全着眼于防止事故发生,避免人员伤亡和财产损失,侧重于故障发生后对系统的影响。
 
3、可靠性与功能安全的关系
    我更喜欢比喻成“基础”和“上层建筑”的关系:
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     或者“作家”和“批评家”的关系:
    先要有作家写出书,批评家才能据此书进行批评。
    批评家站在独立的立场上,多数是要批评的。虽然批评家批评得条条是道,但批评家未必能写出比该作家更好的书。
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4、可靠性设计
    引述百度百科的解释,电子产品可靠性设计技术包括许多内容,主要有:
    可靠性分配
    可靠性预计
    冗余设计
    参数漂移设计
    FTA
    FMEA
    效应和致命度分析
    元件器件的优选和筛选
    应力-强度分析
    降额设计
    热设计
    潜在回路分析
    电磁兼容
    设计评审
    等
 
    可以看到可靠性设计有些内容与功能安全是重合的,比如可靠性预计。
    也就是说功能安全将原有可靠性中涉及安全性的设计独立出来,加以完善。
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5、浅谈继电器的可靠性
    细究起继电器的可靠性来,继电器也可以很复杂地。
    不光要关注集成电路IC,也要关注继电器。“木桶原理”的故事还是要常记在心中。
    以下仅整理小部分继电器特性进行介绍,真的是浅谈呀,管中窥豹!
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5.1 继电器线圈的续流方式对触点寿命的影响
    继电器可以认为是用“小电流的线圈端”来实现控制“大电流的触点端”,类似“弱电控制强电”、“四两拨千斤”的意味。 
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    那么问题来了,西方发明的东西一般都是”有一利必有一弊“。在线圈端,不同的续流方式会造成触点端弹跳的加剧,进而影响触点的寿命。
    线圈端使用二极管续流,将极大地减少触点端的寿命。
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5.2  继电器触点端的A熔
    继电器触点被硫化或氧化后,会在触点表面形成额外的材料层,这些材料会使触点接触电阻变大,造成继电器性能下降。
    在长期使用中,需要破坏这些材料层,破坏方式有机械破坏、电气破坏、热力破坏。
   
    车用继电器常见的是电气破坏,即一定的击穿电压和电流,称作A熔。
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    实际中,一般要求击穿电压>3Vdc,触点电流>10mA。
 
5.3 继电器触点的负载电流
    当触点端断开不同类型负载时,会产生不同的电弧,负载电流就得按照一定的限值曲线进行评估(如Curve I、Curve II)。
 
    在Curve I或Curve II的基础上,为了进一步提高可靠性、降低失效率,还得进行降额设计。
 
      
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5.4 继电器参数变化
    三次设计是在20世纪70年代由日本质量管理专家田口玄一提出的,包括系统设计(第一次设计)、参数设计(第二次设计)和容差设计(第三次设计)。
    在设计时,需要关注继电器参数的变化。
   
     细究起来,与环境温度、触点电流、是否上次刚刚通电、个体差异等因素有关。
    7.jpg
     
结尾:
   
    既然继电器是”四两拨千斤“,笑话据此展开。
 
     蚂蚁在看电影,忽然大象坐到了它前面,挡住了整个屏幕。蚂蚁很生气的跑到大象的前排座位上,坐了一会,转过头来恶狠狠地对大象说:“被我挡住屏幕,你很不爽吧!” 
 
     一只蚂蚁在路上看见一头大象,蚂蚁钻进土里,只有一只腿露在外面。 
 小兔子看见不解的问:“为什么把腿露在外面?” 
 蚂蚁说:“嘘!别出声,绊他一跤!” 
 
 
附录:
    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。

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