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EPS功能安全设计方法与基于MCU在环测试的研究

赵贺森  
【摘要】:电动助力转向系统(EPS)采用电机作为助力来源,由电控单元控制助力大小,能够很好的协调车辆低速行驶时的转向轻便性和高速行驶时的路感需求之间的矛盾,而且具有节能、环保等优点,受到越来越多消费者和汽车企业的青睐,具有广阔的应用前景。 EPS系统对驾驶员的转向动作进行实时干预,因此其安全性变得尤为重要。本文以功能安全为主线,参考道路车辆功能安全标准ISO26262,对EPS系统的设计和测试进行了探索和研究,明确了功能安全目标驱动的设计方法,并提出了基于MCU在环仿真的测试方法。 功能安全目标驱动的设计方法就是首先确定系统的功能安全目标,然后研究如何设计系统架构和安全机制才能满足安全目标,最后按照系统架构和安全机制的要求进行硬件和软件的开发。 按照上述设计思路,本文首先对EPS系统进行了危险分析和风险评估,将“防止非驾驶员意愿的转向”确定为EPS系统的功能安全目标,并明确了安全完整性等级和系统功能安全需求。然后,以功能安全目标和功能安全需求为指导,研究设计了EPS系统架构和安全机制。最后,根据EPS系统架构,在硬件方面进行了EPS硬件架构设计,结合硬件细化并落实了系统安全机制,完成了硬件电路的设计;在软件方面,按照分层和模块化的思想,设计了EPS系统软件架构和安全监测软件,并开展了软件单元的开发测试与集成工作。 MCU在环仿真是种优化的硬件在环仿真,它可以方便的进行ECU内部电路和外部信号故障模拟,帮助开发者测试验证电控系统的安全性。 为了确认设计的EPS系统是否符合系统功能安全目标和功能安全需求,本文建立了MCU在环仿真测试系统,并针对可能导致EPS系统发生“非驾驶员意愿转向”的故障,进行故障注入试验。测试结果表明,本文开发的EPS系统能够检测到所发生的故障并及时将系统切换到安全状态,符合系统功能安全需求。进而也说明了MCU在环仿真测试系统的合理性,可以满足EPS功能安全测试的需要。


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