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A.02.13—功能定义—失效保护

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  失效保护为一种常见的策略,简言之可将它定义为:当一个系统里的某些量发生预期之内的变异后,采取的保护性策略。每个系统在设计的时候都会涉及到很多量,理论每位工程师都希望所有量在可控范围内,但是实际中物理世界的干扰和变化是不可预知和不可避免的。如果要求某个量可控,便要求其可观测,至少要可以间接通过别的量或直接通过其本身被观测到。当观测到某些失效发生时,为最大可能的避免损失,需采取相应的策略。

  失效保护列分三种,即硬件输入端口失效、硬件输出端口的失效、其他(电源、总线)异常。

  输入端口的失效。例如某开关的粘连。拿喇叭打个比方,如果喇叭开关一直被按下,BCM应当要能检测出来开关存在异常,而不能因为检测到了喇叭开关一直按着就一直驱动喇叭鸣响,否则喇叭几分钟后就会被烧毁。这种策略便是失效保护策略,而需要注意的是系统的匹配,如喇叭顶多只能承受持续5min的驱动,但BCM却定义成持续驱动喇叭10min后才释放,那这种策略是无用的,做了和没做一样,因为当BCM释放时,喇叭早就被烧掉了。这个例子中隐含的一个前提是喇叭的鸣响是由BCM控制的,很多低端车是直接由喇叭开关控制的,这种情况无法实现本例所提的策略。所以设计者设计的细节不是拍脑袋想的,而是需要根据系统的实际情况来定义。在做这项定义的时候需考虑到法规、安全性、用户感受,一般法规是优先考虑的(法规本质上也是从用户角度出发,只不过将用户需求转化成了技术标准)。
  输出端口的失效。例如高驱端口短路,主要从本模块角度考虑,看该失效模式是否会影响本模块的性能和寿命,如果影响则必须做保护策略。如在检测到短路后停止输出,在检测到断路时可以持续保持输出,因为后者不会伤害到本模块、也不会对外部造成伤害,而当断路故障恢复时则可以让被控对象及时恢复功能。
  其他(电源、总线)异常。这些失效处理具备通用性但又不全相同。像电源电压超出正常工作范围,对于不同的功能或系统可能有不同的策略,如对于外饰卤素灯泡、电机类的系统,可能要及时关闭掉,不然很可能损坏灯泡或影响电机系统的寿命,也即防止充电系统的异常给整车带来其他系统的异常;这主要从负载保护的角度考虑。对于一些总线信号的丢失,如周期性的电源档位信号,在收不到后认为是什么电源档位、要做哪些处理,这对于不同模块来说处理方式会所有不同,均需根据具体情况去定义。
  最后需要说明的是失效保护的设计思想广泛存在于系统设计中,而上边的举例是从模块设计的角度出发的,功能设计时不应只据泥于模块侧的思考。

(2015-1-14 发表于本人QQ空间)