一文解析汽车的功能安全与本质安全

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功能安全与本质安全

功能安全

「功能安全性」是为了确保可接受的安全水平而进行的功能调整（确保安全的机能：以下称为安全功能）。

本质安全

「本质安全」是指为减少/消除设备或结构变化对人或环境造成的危害而采取的措施。

例如，道路交通横穿铁轨的交道口。

● 「功能安全」的概念

「交道口」的位置通常配备有警报器，以通知列车驶近，并以断路器，促使车辆停车。这些安全措施将事故风险降低到可接受的水平。

● 「本质安全」的概念

在「三维交叉口」中，火车和车辆都不相交，因此事故发生的机会很少，能有效确保安全。

注意：三维交叉口将铁路置于道路之上，反之亦然。但是，事故仍然可能造成各种各样的伤害。例如，由于自然灾害或其他灾难，可能会发生物体坠落，围栏构造问题或立交桥完全倒塌的情况。因此，三维交叉口并不意味着绝对的安全。但是，就铁路道口安全而言，三维交叉口是本质安全的一个示例，因为它通过消除交叉路口（根本问题）本身来确保安全。

安全观念的背景

● 欧洲和北美

安全是要追求的目标，但却是无法完全实现的想法。即使制造业以零缺陷为目标，但仍不能百分百避免故障及损坏，因当中可能涉及设计或人为错误。随着系统越来越复杂，很难通过本质安全来实现完全安全。标准化「功能安全」的理念应运而生，以弥补本质安全的欠缺。在最大程度上，防止由于产品故障或错误而对人造成的伤害。

● 日本

制造业基于设计质量改进和持续制造改进的理念，力求通过提高可靠性和零缺陷来完全实现「本质安全」。结果，「日本制造」以高品质而享誉国际。要在世界市场上推出产品，它必须满足每个特定国家/地区的标准，并且随着功能安全标准的日益普及，让这一想法在日本也广为人知并接受。

制定 ISO 26262汽车功能安全标准的背景

单一汽车零件的误差*，可能导致无法控制发动机/操作方向盘/停车或其他故障，导致对人（驾驶员，乘客或车外的人）构成伤害。

由于汽车设备的电子化，ECU（电子控制单元）之间的协同操作以及多家供货商开发的设计，衍生设计复杂化，可能会引起个别功能混乱，而导致误差*/错误*。在发生事故时，有必要确定谁要对造成的人身或财产损失负责。

以「功能安全」的概念，揭示为迈向汽车故障零事故的整个开发过程，來履行安全负责，并在发生诉讼时提供证据。

为此，在 IEC 61508的基础上制定了 ISO26262 安全标准，以专门降低由电气和电子（E / E）系统的故障行为引起的危险事件的可能性。

*误差：可能导致系统或车辆故障的异常情况。

*错误：计算值，观察值或测量值或条件与真实值，指定值或条件之间的差异。

*故障：由于系统或车辆执行所需功能的能力故障而导致的终止。

引用自 ISO 26262-10:2018

功能安全的安全机制

「功能安全性」是为了确保可接受的安全水平而进行的功能性调整。

汽车系统，组件，电子电路和软件可以通过添加安全机制来实现「功能安全」。

安全机制包括功能停止（故障安全）和功能继续（故障操作），并且必须具有符合 ASIL 的安全机制。

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什么是 ASIL？

ASIL 指汽车安全完整性等级，这是由 ISO 26262标准定义的风险分类系统。

ASIL 根据伤害的可能性和可接受性来确定安全要求，以使汽车零部件符合 ISO 26262。

ISO 26262标识了 ASIL 的四个等级 - A，B，C和 D。ASIL-A 代表最低的汽车危险等级，而 ASIL-D 代表最高的汽车危险等级。

安全气囊，防抱死制动器或动力转向系统之类的系统要求 ASIL-D 级（对安全性的要求最为严格），因为与故障相关的风险最高。此外，所有电气和电子系统都必须经过安全分析，例如，尾灯和其他组件归类为 ASIL-A，前大灯和刹车灯归类为 ASIL-B，而自适应巡航控制归类为 ASIL-C或 D。

安全机制应用示例

● 冗余设计

在这种设计方法中，如果主要功能发生故障，备用功能将接管工作，以防止发生事故或问题，以减少伤害。

● 故障检测

这是一种使用其他部件来添加功能的措施，以监视主要功能中的异常，或者在发生危害之前将其告知以防止受到伤害。

ABLIC IC 有助构建功能安全产品设计

一般情况，汽车会使用多个 MCU。

假定 MCU 出现异常，

添加一个电压检测器(VD)，以监视并通知由于电源的过压或低压引起的 MCU 异常。

添加看门狗计时器(WDT)，以监视并通知由于软件错误而导致 MCU 程序失控，甚至停止运行。

假设电动汽车（HEV，EV 等）的锂离子电池出现异常，

添加锂离子电池保护 IC 来监视并通知过电压，过放电。

以下 IC 还有助于在产品设计中构建功能安全性。

磁传感器 IC（霍尔效应 IC）：监视滑门和座椅位置等

定时器 IC：定期监视传感器等

EEPROM：保存各种校准数据，日志等

※本公司可提供根据用户的使用条件而计算的 FIT 值，以支持用户设计应对功能安全标准的产品。

责任编辑：YYX