【摘 要】
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汽车电子控制单元日益复杂,电池管理系统的系统失效率和随机失效率不断升高,不仅使电池一致性受到影响,而且人车安全也面临严重威胁,因此,对电池管理系统的功能安全研究具有重要意义。为了避免因汽车电子控制器系统失效和随机失效带来的危害,国际标准化组织制定了ISO 26262功能安全标准,许多半导体供应商也在此基础之上开发出符合功能安全要求的芯片。文章针对电池管理系统中的均衡控制系统及其他主要模块的软硬件功
【基金项目】
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中国汽车技术研究中心青年基金项目《基于新一代多核单片机的新能源控制器软硬件平台关键技术研究》；
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汽车电子控制单元日益复杂,电池管理系统的系统失效率和随机失效率不断升高,不仅使电池一致性受到影响,而且人车安全也面临严重威胁,因此,对电池管理系统的功能安全研究具有重要意义。为了避免因汽车电子控制器系统失效和随机失效带来的危害,国际标准化组织制定了ISO 26262功能安全标准,许多半导体供应商也在此基础之上开发出符合功能安全要求的芯片。文章针对电池管理系统中的均衡控制系统及其他主要模块的软硬件功能安全问题开展研究,在英飞凌AURIX多核单片机平台上,设计了符合功能安全要求的电池管理系统。首先,基于ISO 26262功能安全开发流程,以电池管理系统重要组成部分均衡控制系统为研究对象,通过概念分析导出功能安全要求,在此基础上进行系统架构设计和子系统设计,并通过硬件架构指标分析和随机硬件失效度量两种定量分析方法对均衡控制系统设计进行功能安全失效率验证。其次,基于AURIX多核单片机平台,建立了符合功能安全要求的电池管理系统硬件架构,设计了双微控制器、电源、数据采集和CAN通信等模块的硬件电路,并对其中双微控制器模块和电源模块进行了功能安全性分析,最终根据各模块电路原理图焊接出电池管理系统实物。再次,基于AURIX多核单片机平台,建立了符合AUTOSAR标准的软件架构,结合安时积分法与开路电压法的优点,提出了基于OCV-Ah法的电池荷电状态SOC估算策略,并结合ILLD底层驱动包对底层驱动进行了配置,最终开发出一套符合AURIX多核架构的操作系统。最后,选取三种不同的功能安全测试方法对电池管理系统软硬件的功能安全设计进行了全方位验证。首先搭建d SPACE硬件在环测试平台,通过注入均衡、过压、欠压以及断线四种故障对电池管理系统的安全机制进行测试,然后利用台架实验进行总电压与单体电压的精度测试,最后将电池管理系统集成到整车中进行充放电SOC精度测试。测试结果表明基于AURIX多核单片机平台开发的电池管理系统符合功能安全要求。
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