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01
为什么需要定义功能安全接受准则
汽车功能安全旨在避免因汽车电子电气系统(E/E系统)故障导致的不合理风险,确保随机硬件失效和系统性失效不会引发安全系统的错误功能,从而防止人员伤亡。ISO 26262标准全面覆盖了汽车电子电气系统开发的生命周期,包括管理、开发、生产、运营、服务和报废等阶段。功能安全等级(ASIL)分为QM(质量管理)、A、B、C、D五级,等级越高,功能安全要求越严格,所需安全措施越严密,E/E失效导致危害事件的概率越低。”
尽管ISO 26262在硬件开发阶段提供了针对随机硬件失效的FMEDA指标作为硬件开发的接受准则,但缺乏功能安全整体的接受准则。这导致功能安全开发过程中难以准确把握开发程度,可能因要求过严而增加不必要的开发成本,或因要求过松而无法有效规避风险。因此,引入功能安全整体接受准则指标具有重要意义。
02
如何定义功能安全接受准则
ISO 26262标准并未明确功能安全接受准则的定义。为了制定这一准则,可以从功能安全的定义出发,即“不存在E/E失效导致的不合理伤害”。这可以理解为需要将E/E失效导致的危害降低至社会可接受的水平。考虑到功能安全与SOTIF(预期功能安全)均要求不存在不合理伤害,且SOTIF直接引用了ISO 26262中不合理风险的定义,因此可以尝试借鉴SOTIF的接受准则定义方式。
以ISO 21448附录C.2.1为例,提到了自动紧急制动(AEB)的SOTIF接受准则AH=10-8/h。尽管这个数值非常小,但车辆数量足够多、运行时间足够长时,危害事件仍可能发生。例如,某车型生命周期内销量预计为100万辆,每辆车使用时间为6000小时(每年400小时,生命周期15年),则由于AEB导致的严重伤害次数为60次(10-8 /h * 6000h/辆*106辆)。对于AEB等辅助驾驶系统,社会容忍度稍高,但如果是E/E失效引起的,接受程度可能会大幅降低。因此,直接参考SOTIF的值对功能安全而言并非最佳选择,需进行适当调整。
为消除运行时间的影响,引入总运行时间Ttotal参数,将功能安全接受准则定义为:RAC=Ttotal* AH = Ttotal*RHB* PE|HB * PC|E *PS|C,即车辆整个生命周期内由于E/E失效导致的严重伤害事件总次数。假设当前社会接受程度较低,RAC可定义为小于1的值,例如 RAC<1。
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功能安全接受准则的用途
确定功能安全设计目标
有了功能安全接受准则后,可推导出需要满足的危害行为指标要求RHB,用于设计合理的监控和诊断要求,避免过度设计或残余风险过大。例如,根据功能安全接受准则、车辆预计销量和使用时间、HARA分析中的S、E、C评级,可得到RHB接受准则。进而根据失效模型,进一步分解针对不同失效模式的失效率要求和安全机制覆盖度要求。
残余风险评估
在实际开发过程中,无法完全消除风险,存在残余风险。此时,功能安全接受准则可用于定量评估残余风险。以硬件失效为例,按照ASIL B FMEDA要求的100 fit作为失效率进行残余风险评估。由于硬件失效不一定直接导致危害行为RHB,假设按50%可能性计算RHB=50 fit。
S、E、C采用附录中的值,PE|HB=0.05,PC|E=0.1,PS|C=0.1。AH=RHB* PE|HB * PC|E *PS|C= 50fit * 0.05*0.1*0.1=2.5*10-11/h。同样按照100万销量,每辆车6000h运行时间,那么由于功能安全失效导致的危害次数为RAC=6000h/辆*106辆*2.5*10-11 /h =0.15。0.15小于1,可以认为是一个小概率事件,这种残余风险对于功能安全的整体接受准则是可以一个接受的值。
04
总结
功能安全接受准则作为一种功能安全定量分析方式,为功能安全设计提供了选择依据,同时也可用于残余风险定量评估。通过引入总运行时间等参数,制定符合社会接受程度的功能安全接受准则,有助于确保汽车电子电气系统的功能安全。
来源:汽车安全与质量
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