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

　　圖 1：典型電動(dòng)汽車動(dòng)力總成方框圖

　　為了實(shí)現(xiàn)零尾氣排放并減少對化石燃料的持續(xù)依賴，電動(dòng)汽車開始在充電站“補(bǔ)充能量”。這些電動(dòng)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(dòng)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(gè)功能單元，確?？焖佟⒏咝С潆?，同時(shí)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(dòng)車輛高壓電氣系統(tǒng)的安全要求。

　　電動(dòng)汽車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(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(shí)現(xiàn)電隔離。逆變器和電機(jī)（推進(jìn)電機(jī)）為受控運(yùn)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(jī)通常部署在電動(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車運(yùn)行時(shí)充分發(fā)揮所有 ECU 功能，ISO 26262:2018 也對電動(dòng)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(shí)間（或通電小時(shí)數(shù)）在 8,000 到 10,000 小時(shí)之間。而在電動(dòng)汽車中，這會(huì)增加到 30,000 小時(shí)或更多。這是因?yàn)?，半?dǎo)體元件不僅在車輛行駛時(shí)，而且在車輛充電時(shí)都必須保持通電。這種功率值會(huì)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(jì)算，還需要工程師開發(fā)一種元件發(fā)生危險(xiǎn)故障或時(shí)基故障的平均概率要低五倍的系統(tǒng)。

　　在電氣化動(dòng)力總成中，C2000實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)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(tǒng)中的 C2000 實(shí)時(shí)控制

　　通常在無線升級中，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(tǒng)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(jī)制，如圖 3 中所列。

　　圖 3：C2000 支持的安全機(jī)制狀態(tài)

　　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(yàn)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(dòng)組）執(zhí)行代碼時(shí)，通過調(diào)試端口和邏輯保護(hù) CPU 免于不當(dāng)訪問。

　　·每個(gè)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(dòng)。

　　結(jié)語

　　由于電力驅(qū)動(dòng)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(shí)時(shí) MCU 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，電動(dòng)汽車充電設(shè)計(jì)人員可選擇使用滿足所有這些要求的單個(gè)器件來解決這些挑戰(zhàn)。

　　關(guān)于德州儀器（TI）

　　德州儀器（TI）（納斯達(dá)克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計(jì)、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車、個(gè)人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場。我們致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，創(chuàng)造一個(gè)更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。