Fail-Safe的DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計

芝能智芯出品

NXP做了一份簡單的材料，介紹設(shè)計Fail-safe的DC-DC控制器，很多科普性質(zhì)的內(nèi)容，加入了一點點MBD的材料。

● 安全設(shè)計

在純電動汽車的動力系統(tǒng)內(nèi)，不同DC-DC必須具備安全性和容錯性，以提高其可用性。自動駕駛的不斷發(fā)展要求推動了下一代EV轉(zhuǎn)換器的開發(fā)。

車企和一級供應(yīng)商（Tier1s）正在研究容錯系統(tǒng)解決方案，以滿足自動駕駛的需求，這將增加動力系統(tǒng)的可用性，這需要采用ISO26262安全流程來開發(fā)展轉(zhuǎn)換器的安全架構(gòu)。

OBC

逆變器

DC-DC

HV到LV DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的主要功能：

1 確保逆變器上的濾波電容在放電時，電荷被釋放掉

2 通過隔離變壓器傳遞輸入的DC電壓，轉(zhuǎn)換成12V

3 將HV電壓轉(zhuǎn)換為低壓12VDC電壓

4 給低壓電池充電

5 采樣輸出狀態(tài)（可以是輸出電壓或電流）

6 調(diào)節(jié)和控制信號變化以維持低壓電池的額定電壓

●典型的DC-DC結(jié)構(gòu)

●安全目標

●DC-DC的安全概念

●高壓架構(gòu)的Fail-safe

高壓拓撲的容錯性

使硬件結(jié)構(gòu)容錯的一種解決方案是添加一個T型結(jié)構(gòu)。如果主要支路開關(guān)之一出現(xiàn)故障（用紅色突出顯示），則會激活重新配置的T型結(jié)構(gòu)（用藍色突出顯示）來支持剩余的開關(guān)。

測量數(shù)據(jù)

可用的一種解決方案是冗余和測量算法，應(yīng)使用冗余系統(tǒng)和/或測量算法來監(jiān)測轉(zhuǎn)換器的測量數(shù)據(jù)，并重新組合測量信號（例如：Kalman濾波器、自適應(yīng)觀察器等）。

控制器可用

可能解決方案是：使用NXP S32 MCU架構(gòu)，具有多個核心和存儲器冗余 對降級模式的軟件架構(gòu)進行虛擬化 利用S32的功能安全能力 NXP S32的外圍設(shè)備，如FCCU，使客戶能夠創(chuàng)建對硬件故障做出響應(yīng)的軟件。

使用模型驅(qū)動開發(fā)（MBD）工具來開發(fā)DC-DC轉(zhuǎn)換器，驗證和驗證MBD流程至關(guān)重要，包括模型在環(huán)（MIL）、軟件在環(huán)（SIL）、處理器在環(huán)（PIL）和硬件在環(huán)（HIL）流程。

審核編輯：湯梓紅