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本技術(shù)文章系與 Prometo 功能安全和網(wǎng)絡(luò )安全高級顧問(wèn) Jürgen Belz 共同編寫(xiě)。 從內燃機 (ICE) 過(guò)渡到電動(dòng)汽車(chē) (EV)，需要至少新增五個(gè)電氣/電子/可編程電子 (E/E/PE) 系統。圖 1 描繪了電動(dòng)汽車(chē)中的這些系統。 
圖 1：典型電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成方框圖 為了實(shí)現零尾氣排放并減少對化石燃料的持續依賴(lài)，電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始在充電站“補充能量”。這些電動(dòng)汽車(chē)充電站可使用太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源轉化成電能，從而增加電動(dòng)汽車(chē)對環(huán)境的積極影響。車(chē)載充電器與高壓電池形成一個(gè)功能單元，確�？焖�、高效充電，同時(shí)保護電池免于過(guò)度充電。國際標準化組織 (ISO) 6469 第 1、2 和 3 部分描述了上述及其他安全要求 – 該標準負責制定道路電動(dòng)車(chē)輛高壓電氣系統的安全要求。 電動(dòng)汽車(chē)中的所有電子控制單元 (ECU) 都需要一個(gè)由高壓/低壓直流/直流轉換器充電的 12V 電池，這有助于在低壓 (12V) 電池和高壓（400V 或 800V）電池之間實(shí)現電隔離。逆變器和電機（推進(jìn)電機）為受控運動(dòng)提供扭矩。具有高功率密度且非常緊湊的永磁同步電機通常部署在電動(dòng)汽車(chē)推進(jìn)電機中。在較低功率級別下，異步電機在電動(dòng)汽車(chē)中的使用有限。該高壓/低壓直流/直流轉換器的功能安全特性可幫助確保在電動(dòng)汽車(chē)運行時(shí)充分發(fā)揮所有 ECU 功能，ISO 26262:2018 也對電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器 (EVTI) 進(jìn)行了概述。 例如，對于裝有 ICE 的車(chē)輛，半導體元件的工作時(shí)間（或通電小時(shí)數）在 8,000 到 10,000 小時(shí)之間。而在電動(dòng)汽車(chē)中，這會(huì )增加到 30,000 小時(shí)或更多。這是因為，半導體元件不僅在車(chē)輛行駛時(shí)，而且在車(chē)輛充電時(shí)都必須保持通電。這種功率值會(huì )帶來(lái)一定的影響，例如，影響 ISO 26262 中隨機硬件故障概率指標的計算，還需要工程師開(kāi)發(fā)一種元件發(fā)生危險故障或時(shí)基故障的平均概率要低五倍的系統。 在電氣化動(dòng)力總成中，C2000 實(shí)時(shí)微控制器 (MCU) 通常負責功率變換并與連接到總線(xiàn)的通用 MCU 通信，實(shí)現更高級別的安全性，如圖 2 所示。
圖 2：電氣化動(dòng)力總成系統中的 C2000 實(shí)時(shí)控制 通常在無(wú)線(xiàn)升級中，您可能仍要考慮通信 MCU 和 C2000 實(shí)時(shí)控制器之間進(jìn)行加密通信。在上述情況下，您需要評估威脅級別并確定系統級別的安全策略，從而充分利用 C2000 實(shí)時(shí) MCU 提供的各種信息安全機制，如圖 3 中所列。
圖 3：C2000 支持的安全機制狀態(tài) 支持這些信息安全機制的一些技術(shù)特性包括： • 可保護內存塊。 • 總線(xiàn)主控器（例如 C28x 中央處理單元 (CPU)、控制律加速器和直接存儲器存�。┑拇鎯ζ鲄^域所有權。 • 對某些存儲器區域提供僅執行保護（在引導只讀存儲器中具有可調用的安全復制和安全循環(huán)冗余校驗軟件應用程序編程接口功能）。 • 在從安全存儲區域（也稱(chēng)為安全聯(lián)合測試行動(dòng)組）執行代碼時(shí)，通過(guò)調試端口和邏輯保護 CPU 免于不當訪(fǎng)問(wèn)。 • 每個(gè)產(chǎn)品具有唯一標識。 • 用于 128 位高級嵌入式標準 (AES) 加密的硬件加速引擎。 • 安全啟動(dòng)。 結語(yǔ) 由于電力驅動(dòng)或電壓轉換器必須具有功能安全、高壓安全、高能效和成本效益，因此挑戰和復雜性呈指數級增加。使用 C2000 實(shí)時(shí) MCU 進(jìn)行設計時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)充電設計人員可選擇使用滿(mǎn)足所有這些要求的單個(gè)器件來(lái)解決這些挑戰。 其他資源 · 觀(guān)看培訓視頻“TI 功能安全”。 · 閱讀應用報告“C2000 器件的安全啟動(dòng)”。 · 閱讀技術(shù)文章“實(shí)現汽車(chē)動(dòng)力總成功能安全與信息安全的三個(gè)注意事項”。 · 觀(guān)看演示視頻使用 TI GaN 和 C2000 實(shí)時(shí) MCU 的高壓車(chē)載充電器 |
