Fail-Safe的DC-DC转换器设计

芝能智芯出品

NXP做了一份简单的材料，介绍设计Fail-safe的DC-DC控制器，很多科普性质的内容，加入了一点点MBD的材料。

● 安全设计

在纯电动汽车的动力系统内，不同DC-DC必须具备安全性和容错性，以提高其可用性。自动驾驶的不断发展要求推动了下一代EV转换器的开发。

车企和一级供应商（Tier1s）正在研究容错系统解决方案，以满足自动驾驶的需求，这将增加动力系统的可用性，这需要采用ISO26262安全流程来开发展转换器的安全架构。

OBC

逆变器

DC-DC

HV到LV DC/DC转换器内的主要功能：

1 确保逆变器上的滤波电容在放电时，电荷被释放掉

2 通过隔离变压器传递输入的DC电压，转换成12V

3 将HV电压转换为低压12VDC电压

4 给低压电池充电

5 采样输出状态（可以是输出电压或电流）

6 调节和控制信号变化以维持低压电池的额定电压

●典型的DC-DC结构

●安全目标

●DC-DC的安全概念

●高压架构的Fail-safe

高压拓扑的容错性

使硬件结构容错的一种解决方案是添加一个T型结构。如果主要支路开关之一出现故障（用红色突出显示），则会激活重新配置的T型结构（用蓝色突出显示）来支持剩余的开关。

测量数据

可用的一种解决方案是冗余和测量算法，应使用冗余系统和/或测量算法来监测转换器的测量数据，并重新组合测量信号（例如：Kalman滤波器、自适应观察器等）。

控制器可用

可能解决方案是：使用NXP S32 MCU架构，具有多个核心和存储器冗余 对降级模式的软件架构进行虚拟化 利用S32的功能安全能力 NXP S32的外围设备，如FCCU，使客户能够创建对硬件故障做出响应的软件。

使用模型驱动开发（MBD）工具来开发DC-DC转换器，验证和验证MBD流程至关重要，包括模型在环（MIL）、软件在环（SIL）、处理器在环（PIL）和硬件在环（HIL）流程。

审核编辑：汤梓红