【摘要】：近年來,由于環(huán)境污染、能源危機所帶來的影響越來越明顯,汽車領(lǐng)域的重心逐漸向無污染、低耗能的電動汽車轉(zhuǎn)移。但是由于電動汽車對于電子部件的集成度越來越高,因此其安全性也成為人們最為關(guān)心的熱點之一。為了保證復(fù)雜系統(tǒng)下汽車的安全性,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織針對汽車功能安全發(fā)布了 ISO 26262《道路車輛功能安全標(biāo)準(zhǔn)》,旨在提高汽車避免功能發(fā)生非預(yù)期失效的能力。本文依托湖南大學(xué)電動方程式賽車項目,按照ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)提供的功能安全開發(fā)流程,開發(fā)一款可靠、安全的整車控制器軟硬件。主要完成了以下工作:(1)根據(jù)ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)第3部分功能安全概念設(shè)計的要求,從相關(guān)項定義出發(fā),對VCU完成HARA分析。根據(jù)HARA分析導(dǎo)出功能安全概念的設(shè)計方案及技術(shù)安全需求規(guī)范,并基于MPC5744P芯片的雙核硬件架構(gòu),設(shè)計了包括功能層、冗余監(jiān)控層和控制器監(jiān)控層的軟件架構(gòu)方案。(2)完成整車控制器硬件設(shè)計方案及安全分析流程。根據(jù)所制定的技術(shù)安全需求設(shè)計了 VCU關(guān)鍵模塊電路圖,并運用故障樹分析法及硬件架構(gòu)度量分析法對該硬件方案進(jìn)行了安全分析,以確保該硬件方案可滿足目標(biāo)功能的ASIL等級要求。(3)完成整車控制器應(yīng)用層軟件設(shè)計及建模工作。根據(jù)軟件技術(shù)安全需求及目標(biāo)電動方程式賽車的結(jié)構(gòu)特點,制定了 VCU的整車控制及監(jiān)控策略。在MATLAB/Simulink軟件環(huán)境中建立相應(yīng)的軟件模型,并根據(jù)不同任務(wù)的觸發(fā)周期設(shè)計精確的調(diào)度系統(tǒng)模型予以實現(xiàn)。(4)建立模塊化整車前向仿真模型,完成VCU的模型在環(huán)測試。搭建基于NI硬件設(shè)備及NI VeriStand軟件的硬件在環(huán)測試平臺。最后通過故障注入的測試方案,進(jìn)行硬件在環(huán)測試以驗證該VCU的整車控制及監(jiān)控策略。
【圖文】：

環(huán)境污染、能源危機已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點問題。為了應(yīng)對這些問題，我逡逑國提出了邋“綠色發(fā)展”的理念，并部署了七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，以期在治理環(huán)境逡逑的同時振興國家經(jīng)濟(jì)。其中，新能源汽車作為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，同時也逡逑是“中國制造２０２５”十大領(lǐng)域之一，為中國汽車產(chǎn)業(yè)提供了“彎道超車”的機逡逑會［１］。因此，各大企業(yè)相繼投入到新能源汽車的研發(fā)之中。根據(jù)國家工業(yè)和信息逡逑化部公開數(shù)據(jù)，２０１６年我國新能源汽車產(chǎn)銷５１．７萬輛和５０．７萬輛［２］，連續(xù)兩逡逑年產(chǎn)銷量居世界第一。隨著電動汽車保有量的快速增長，相關(guān)的安全事故也開始逡逑增多，引起了廣泛關(guān)注。逡逑由于汽車性能及功能的要求越來越高，車輛的集成度和復(fù)雜性也越來越高。逡逑為了保證復(fù)雜系統(tǒng)下汽車的安全性，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ＩＳＯ）針對汽車功能安全逡逑發(fā)布了邋ＩＳＯ邋２６２６２《道路車輛功能安全標(biāo)準(zhǔn)》，，旨在提高汽車避免功能發(fā)生非預(yù)逡逑期失效的能力［３］。ＩＳＯ邋２６２６２標(biāo)準(zhǔn)提供的功能安全開發(fā)流程涵蓋了管理、概念、逡逑系統(tǒng)、軟硬件、生產(chǎn)運行和支持活動等不同階段，其中安全管理和支持活動貫穿逡逑在整個產(chǎn)品的開發(fā)過程中，如圖１．１。逡逑「邐１木語邐Ｉ逡逑

逑３．１．２．２低有效開關(guān)采集逡逑低有效開關(guān)接口電路如圖３．４所示：逡逑ＶＢ＿ＳＷ逡逑ｉ逡逑ｉ邐４．７ｋ逡逑ｉ邋Ｉ逡逑！邐２２０ｋ逡逑，ｒ＾°邋ｊ邐邐邐１邐Ｉ邐邐１邋＞邋ＭＣＵ逡逑ｉ逡逑！邐ＺＺ邋ｌ0ｎ邐ＺＺ邋１０ｎ逡逑｜逡逑ｊ逡逑ｉ邐＿逡逑圖３．４低有效開關(guān)采集電路逡逑３．１．２．３模擬量信號電路逡逑加速踏板、制動踏板、真空信號采用ＶＣＵ的ＶＤＤ＿５Ｖ＿ＯＵＴ供電。輸入逡逑的信號為電壓信號，具體采集電路如圖３．５所示：逡逑Ｉ逡逑ｉ逡逑ｉ逡逑ｒｉ邐ｒ￣ｒ＾＝＝＞ｉ邐￣￣１＝３逡逑＼邐ｈ邐ｒ＞邐ＭＣＵ—ＡＤ逡逑１邐４７Ｋ邐！邋１＾邋ｚｚ逡逑！邐ＬＪ邐Ｉ逡逑ｉ邋ｉ邐Ｉ逡逑ｉ邐－＝＝－邋■＝■邐ｉ邐－ｉ－逡逑圖３．５模擬量信號采集電路逡逑３．１．３通訊電路逡逑目標(biāo)ＶＣＵ設(shè)計了兩路相互獨立的ＣＡＮ通訊電路，其中一路ＣＡＮ１用于逡逑ＶＣＵ和電機控制器通訊，另一路ＣＡＮ２用于ＶＣＵ和電池管理系統(tǒng)通訊。ＣＡＮ逡逑收發(fā)器選擇恩智浦第三代高速ＣＡＮ收發(fā)器ＴＪＡ１０４２Ｔ，通訊電路如圖３．６所示。逡逑ＶＣＣ—５Ｖ逡逑Ｉ邐邐邋ＶＣＣ邐ＳＰＵＴ邐１逡逑＾邋－１－邋Ｃ４１邐Ｌ８００邐Ｍ
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2617675