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基于功能安全的电子换挡器电控平台硬件开发
| 论文题名： | 基于功能安全的电子换挡器电控平台硬件开发 |
| 关键词： | 电子换挡系统;功能安全;硬件设计;指标计算;试验验证 |
| 摘要： | 传统换挡机构通过机械拉索来传递驾驶员的换挡意图，驾驶员在车辆行驶过程中的错误操作可能会对变速机构造成严重的损坏，并且会危害车辆行驶安全。而电子换挡器可以先对驾驶员的操作进行逻辑判断，只有符合当前车辆行驶状态的挡位请求能够被换挡执行器执行，从而更好地保护变速箱，保障车辆行驶安全。电子换挡器提升了换挡过程的舒适性和可靠性，也带来了一系列的安全性问题，例如元器件失效、传感器失效等因素导致换挡器失控进而危害人身安全，因此，应采取措施降低风险。针对这一问题，国际标准化组织(ISO)发布了ISO26262《道路车辆功能安全标准》。该标准主要提出了一个汽车生命安全周期的概念；提供了确定汽车安全完整性等级的分析方法；定义了基于安全完整性等级的用于避免不合理的残余风险的要求；提供了确保获得充分的安全等级的有效措施。 本文基于功能安全标准完成了电子换挡器电控平台硬件开发，旨在以此作为未来对电子换挡器与功能安全标准进行深入研究的基础。 首先本文根据ISO26262标准第三部分，通过对相关项的定义和分析，得出了危害事件的安全完整性等级和安全目标，根据系统功能提出了初步的系统架构，并为系统架构中的元素分配了功能安全需求；其次，根据ISO26262标准第四部分对电子换挡系统进行FMEA分析和FTA定性分析，提出技术安全需求，完善了系统架构，并通过试验确定了故障容错时间间隔；再次，基于系统架构和ISO26262标准第五部分，确定了硬件方案，并完成了各功能模块的芯片选择及外围电路设计；随后，根据功能安全标准第五部分和IEC62380数据手册，对硬件电路进行硬件架构度量指标的计算，采用FTA分析方法及Isograph软件，将顶层危害事件逐步拆解为底层的元器件故障，完成了随机硬件失效率指标的计算，证明了系统在硬件设计阶段满足安全要求；最后，利用EBTresos、DaVinci系列软件和Simulink完成了符合AUTOSAR架构的基础软件层和满足基本输入输出功能的应用层软件设计，并且通过试验验证电控平台输入与输出信号实时准确，证明电控系统的硬件设计符合功能要求，为后期的进一步研究打下基础。 |
| 作者： | 苏晨曦 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 周文华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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