本技術(shù)文章系與 Prometo 功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全高級顧問 Jürgen Belz 共同編寫。

從內(nèi)燃機(jī) (ICE) 過渡到電動汽車 (EV)，需要至少新增五個電氣/電子/可編程電子 (E/E/PE) 系統(tǒng)。圖 1 描繪了電動汽車中的這些系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)零尾氣排放并減少對化石燃料的持續(xù)依賴，電動汽車開始在充電站“補(bǔ)充能量”。這些電動汽車充電站可使用太陽能和風(fēng)能等可再生能源轉(zhuǎn)化成電能，從而增加電動汽車對環(huán)境的積極影響。車載充電器與高壓電池形成一個功能單元，確?？焖?、高效充電，同時保護(hù)電池免于過度充電。國際標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)制定道路電動車輛高壓電氣系統(tǒng)的安全要求。

電動汽車中的所有電子控制單元 (ECU) 都需要一個由高壓/低壓直流/直流轉(zhuǎn)換器充電的 12V 電池，這有助于在低壓 (12V) 電池和高壓（400V 或 800V）電池之間實現(xiàn)電隔離。逆變器和電機(jī)（推進(jìn)電機(jī)）為受控運動提供扭矩。具有高功率密度且非常緊湊的永磁同步電機(jī)通常部署在電動汽車推進(jìn)電機(jī)中。在較低功率級別下，異步電機(jī)在電動汽車中的使用有限。該高壓/低壓直流/直流轉(zhuǎn)換器的功能安全特性可幫助確保在電動汽車運行時充分發(fā)揮所有 ECU 功能，ISO 26262:2018 也對電動汽車牽引逆變器 (EVTI) 進(jìn)行了概述。

例如，對于裝有 ICE 的車輛，半導(dǎo)體元件的工作時間（或通電小時數(shù)）在 8,000 到 10,000 小時之間。而在電動汽車中，這會增加到 30,000 小時或更多。這是因為，半導(dǎo)體元件不僅在車輛行駛時，而且在車輛充電時都必須保持通電。這種功率值會帶來一定的影響，例如，影響 ISO 26262 中隨機(jī)硬件故障概率指標(biāo)的計算，還需要工程師開發(fā)一種元件發(fā)生危險故障或時基故障的平均概率要低五倍的系統(tǒng)。

在電氣化動力總成中，C2000實時微控制器 (MCU) 通常負(fù)責(zé)功率變換并與連接到總線的通用 MCU 通信，實現(xiàn)更高級別的安全性，如圖 2 所示。

通常在無線升級中，您可能仍要考慮通信 MCU 和 C2000 實時控制器之間進(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(tǒng)級別的安全策略，從而充分利用 C2000 實時 MCU 提供的各種信息安全機(jī)制，如圖 3 中所列。

支持這些信息安全機(jī)制的一些技術(shù)特性包括：

• 可保護(hù)內(nèi)存塊。

• 總線主控器（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^(qū)域所有權(quán)。

• 對某些存儲器區(qū)域提供僅執(zhí)行保護(hù)（在引導(dǎo)只讀存儲器中具有可調(diào)用的安全復(fù)制和安全循環(huán)冗余校驗軟件應(yīng)用程序編程接口功能）。

• 在從安全存儲區(qū)域（也稱為安全聯(lián)合測試行動組）執(zhí)行代碼時，通過調(diào)試端口和邏輯保護(hù)CPU免于不當(dāng)訪問。

• 每個產(chǎn)品具有唯一標(biāo)識。

• 用于128位高級嵌入式標(biāo)準(zhǔn)(AES)加密的硬件加速引擎。

• 安全啟動。

結(jié)語

由于電力驅(qū)動或電壓轉(zhuǎn)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(zhàn)和復(fù)雜性呈指數(shù)級增加。使用 C2000 實時 MCU 進(jìn)行設(shè)計時，電動汽車充電設(shè)計人員可選擇使用滿足所有這些要求的單個器件來解決這些挑戰(zhàn)。

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