电子电气系统开发流程中的功能安全

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1、www.hirain.comE/E系统开发流程中的功能安全一、概述随着汽车成为我们日常生活不可或缺的重要交通工具，消费者对汽车的安全性、智能性和娱乐性要求日益提高，政府在制定汽车技术法规时考虑越来越全面（例如美国、日本、欧洲将TPMS，TirePressureMonitoringSystem，胎压检测系统列为强制要求）、法规的要求也越来越严格（例如预计到2017年1月1日，全国新制造、销售等级的轻、重型汽油车必须符合国五标准），使得汽车上的E/E(ElectronicandElectrical，电子电气）系统越来越复杂。具体到汽车安全性要求，国际标准化组织（ISO）制定的I

2、SO26262（FunctionalSafety，功能安全）成为近年来行业内讨论的热点，但是在车型E/E系统开发流程中应如何考虑功能安全，许多工程师还存在疑惑。我们多年来通过大量项目积累了较为丰富的E/E系统开发和功能安全咨询经验，对E/E系统和功能安全都有比较深刻的认识。因此，本文将为大家剖析E/E系统开发流程中的功能安全。第二章会先介绍没有功能安全的E/E系统开发流程，接下来第三章介绍功能安全过程，最后第四章介绍引入功能安全后的E/E系统开发流程。二、E/E系统开发流程E/E系统开发流程涉及整车V模式开发流程中的前三个阶段：需求定义、架构设计和系统设计。需求定义阶段的主

3、要工作是“用文字描绘出要做什么样的车”，即根据市场调研结果（用户需求、对标车型、法律法规等）和历史车型数据整理出整车配置表、VTS（VehicleTechnicalSpecification，整车技术规范）、FeatureList（功能特性列表）和各SSTSwww.hirain.com（SubsystemTechnicalSpecification，子系统功能规范）。架构设计阶段的主要工作是“用框图描绘出要做什么样的车”。主要工作是进行功能分配和网络拓扑设计。系统设计的主要工作是“告诉供应商应该如何去做”。具体包含网络通信设计、硬件信号设计、电源系统选型设计、电气原理设计、

4、电源分配和接地系统设计等工作。三、功能安全ISO26262标准第一版发布于2011年，适用于总重不大于3.5吨的量产型乘用车。这一标准主要针对汽车上的E/E系统提出，目的是使得符合该标准的车上“不存在不可接受的由E/E系统失效所导致的风险”。ISO26262标准包含10个部分，其中跟汽车V模式开发流程相关的是概念阶段（第3部分）、产品开发系统级（第4部分）、产品开发硬件级（第5部分）、产品开发软件级（第6部分）、以及生产和运行阶段（第7部分）。在这几个阶段中，跟汽车制造商紧密相关的则是概念阶段（第3部分）。概念阶段的主要工作包含：相关项定义、安全生命周期初始化、HARA（H

5、azardAnalysisandRiskAssessment，危害分析和风险评估），以及提出功能安全需求并进行需求分配。相关项定义描述整车有哪些功能，功能之间的接口、法律法规要求、环境约束等，安全生命周期初始化的主要工作是识别这些功能是全新开发，还是在原有的实现方案上进行修改。如果是全新开发，则执行完整的安全生命周期，如果是修改后复用则需要对安全生命周期进行裁剪。HARA主要是识别不同驾驶情境下功能故障（malfunction)www.hirain.com在整车级别造成的危害，并且通过评估危害事件的严重性S、暴露率E和可控性C得到危害事件的ASIL等级(Automotive

6、SafetyIntegrityLevel，汽车安全完整性等级，分为Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ四个等级，Ａ是最低等级，Ｄ是最高等级)，从而得出SG（SafetyGoal，安全目标）及其ASIL等级。四、E/E系统开发流程中的功能安全1)需求定义阶段中的功能安全工作a)SSTS与HARA分析FeatureList定义清楚之后，需要对这些Feature进行进一步细化，即形成详细的SSTS。比如TPMSSSTS（胎压检测子系统功能规范）。与FeatureList比，SSTS对功能的定义会更加详细，一般需要描述清楚该子系统与外部的关联关系，比如需要输入哪些总线信号（比如车速信号），哪些硬线信号（

7、比如点火钥匙开关信号），输出哪些总线信号（比如轮胎压力过低报警信号），哪些硬线信号。还需要列出更细节的功能点，比如轮胎压力过低报警、轮胎温度过高报警、轮胎压力值显示、轮胎温度值显示、轮胎快速漏气报警、左右轮失衡报警等。在SSTS初步完成之后，就可以进行相关项定义，如果是全新开发，下一步是进行HARA分析。HARA分析完成后，可以再对SSTS进行完善，增加SG。比如轮胎压力过低报警功能，其功能故障为：轮胎压力过低报警不工作，相关的驾驶情景为高速行驶，高速行驶的暴露率E4,如果高速行驶的时候胎压过低，但是没有报警，有可