《電動汽車用驅動電機系統(tǒng)功能安全要求及試驗方法GB/T43254-2023》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語和定義4一般要求5相關項定義5\.1總體要求5\.2功能概念5\.3運行條件和環(huán)境約束contents目錄6危害分析和風險評估6\.1總則6\.2安全目標7功能安全要求7\.1防止電機無法輸出驅動轉矩7\.2防止電機非預期的輸出驅動轉矩過大7\.3防止電機轉矩輸出方向反向7\.4防止電機非預期的輸出驅動轉矩7\.5防止電機無法輸出制動轉矩contents目錄7\.6防止電機非預期的輸出制動轉矩過大7\.7防止電機非預期的輸出制動轉矩8功能安全驗證和確認8\.1總體要求8\.2功能安全驗證8\.3功能安全確認附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例contents目錄A.1相關項定義A.2相關項在整車層面上的危害識別A.3場景分析A.4ASIL等級的導出A.5安全目標和安全狀態(tài)附錄B(資料性)故障容錯時間間隔(FTTI)確定方法示例B.1故障容錯時間間隔的定義說明B.2電機非預期的輸出驅動轉矩過大故障FTTI定義示例contents目錄參考文獻011范圍本標準規(guī)定了電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的功能安全要求。電動汽車用驅動電機系統(tǒng)提供了對電動汽車用驅動電機系統(tǒng)功能安全進行驗證的試驗方法。功能安全要求的試驗方法涉及電動汽車整車以及驅動電機系統(tǒng)相關零部件的功能安全要求。整車和零部件的要求1范圍010203022規(guī)范性引用文件2規(guī)范性引用文件注日期引用與非注日期引用規(guī)范性引用文件分為注日期引用和非注日期引用，前者指僅該日期對應的版本適用于本標準，后者指其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。引用文件范圍廣泛規(guī)范性引用文件涵蓋了多個方面，包括但不僅限于國家標準、行業(yè)標準、國際標準等，這些引用文件共同構成了電動汽車用驅動電機系統(tǒng)功能安全要求及試驗方法的支撐體系。引用文件構成標準必要條款規(guī)范性引用文件中的內容通過引用而成為本標準的必不可少的一部分，這確保了標準的完整性和準確性。030201033術語和定義功能安全指驅動電機系統(tǒng)在面對潛在的危險情況時，能夠進入或保持在一個安全狀態(tài)，從而避免或減少對人員和其他系統(tǒng)造成危害的能力。3術語和定義危害分析和風險評估（HARA）一個結構化的過程，旨在識別與驅動電機系統(tǒng)相關的潛在危害，并評估這些危害對人員、環(huán)境或系統(tǒng)本身可能造成的風險。安全目標為防止驅動電機系統(tǒng)造成的潛在危害而設定的具體目標，這些目標應基于HARA的結果來確定，并確保系統(tǒng)在設計、開發(fā)和運行過程中滿足相應的安全要求。044一般要求應設立有效的過熱保護機制，防止電機過熱導致的事故。電機的電氣連接應穩(wěn)固可靠，避免因接觸不良引發(fā)的安全問題。電機應具有可靠的電氣絕緣性能，確保使用過程中不會發(fā)生漏電事故。4一般要求055相關項定義5相關項定義在GB/T43254-2023中，相關項指的是電動汽車用驅動電機系統(tǒng)及其相關組件，這些組件的功能和安全性能是評估的主要對象。相關項不僅包括驅動電機本身，還涉及電機控制器、傳感器、電纜等配套設施，這些都是確保驅動電機系統(tǒng)安全可靠工作的關鍵部分。明確定義相關項是進行危害分析和風險評估的基礎，它幫助確定哪些部分或功能可能引發(fā)安全風險，并需要采取相應的安全措施來防范潛在危險。通過詳細定義相關項，可以更有效地制定測試方法和安全要求，確保電動汽車驅動電機系統(tǒng)在各種條件下的安全性和可靠性。相關項概念相關項范圍相關項的重要性065.1總體要求系統(tǒng)級功能安全要求電動汽車驅動電機系統(tǒng)應滿足相關的功能安全標準，包括但不限于避免不合理的風險、防止?jié)撛诘墓收虾褪У?。硬件和軟件要求系統(tǒng)應采用可靠的硬件和軟件設計，以確保在發(fā)生單點故障時，系統(tǒng)仍能保持基本的安全功能。安全性分析與評估應對電動汽車驅動電機系統(tǒng)進行全面的安全性分析與評估，包括故障模式、影響及危害性分析（FMECA）等，以確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。5.1總體要求010203075.2功能概念5.2功能概念驅動功能電動汽車驅動電機系統(tǒng)的核心功能是提供驅動力，將電能轉換為機械能，推動車輛前進或后退。這要求電機能夠高效、穩(wěn)定地輸出轉矩，并且在各種運行條件下保持性能穩(wěn)定。能量回收功能在制動或減速過程中，驅動電機系統(tǒng)能夠通過能量回收將動能轉換為電能，存儲在電池中。這不僅提高了能源利用效率，還有助于延長車輛的續(xù)航里程。故障診斷與保護功能驅動電機系統(tǒng)應具備故障診斷和自我保護能力。在出現(xiàn)異?；蚬收蠒r，系統(tǒng)應能夠及時檢測并采取相應的保護措施，如降低功率輸出、切斷電源等，以防止故障擴大或造成更嚴重的后果。085.3運行條件和環(huán)境約束5.3運行條件和環(huán)境約束溫度范圍規(guī)定了驅動電機系統(tǒng)在不同環(huán)境溫度下的工作性能要求，確保在極端溫度下仍能保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。濕度條件外部影響因素考慮到不同地區(qū)和季節(jié)的濕度變化，對驅動電機系統(tǒng)在濕度較大的環(huán)境下的工作性能提出了要求。包括電磁干擾、振動、沖擊等外部條件，要求驅動電機系統(tǒng)在這些外部影響下仍能正常工作，保持車輛的穩(wěn)定性和安全性。096危害分析和風險評估振動和噪音危害電機運行過程中的振動和噪音不僅影響乘坐舒適性，還可能導致機械部件的疲勞損壞，影響行車安全。漏電危害電動汽車驅動電機系統(tǒng)若電氣絕緣性能不佳，可能導致漏電事故，危及人身安全。過熱危害如果電機缺乏有效的過熱保護機制，長時間運行可能導致電機過熱，進而引發(fā)火災等安全事故。6危害分析和風險評估106.1總則目的和范圍對電動汽車用驅動電機系統(tǒng)及其相關術語進行了明確定義，為后續(xù)的要求和試驗方法提供了基礎。術語和定義總體要求提出了驅動電機系統(tǒng)應滿足的基本功能安全要求，包括電氣安全、機械安全、熱安全等方面。本標準規(guī)定了電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的功能安全要求及試驗方法，旨在確保驅動電機系統(tǒng)在電動汽車行駛過程中的安全性和可靠性。6.1總則116.2安全目標通過設定明確的安全目標，確保電動汽車用驅動電機系統(tǒng)在運行過程中不會因失效而對車輛和乘員造成危害。防止電機失效引發(fā)的安全風險安全目標要求驅動電機系統(tǒng)能夠在各種預期的工作條件下可靠運行，不會因為內部或外部因素導致性能下降或停止工作。確保電機的可靠運行在電機系統(tǒng)發(fā)生故障時，應有適當?shù)陌踩珯C制來確保車輛的安全停止或維持在一個安全狀態(tài)，防止故障擴大或引發(fā)二次事故。保障故障情況下的安全響應6.2安全目標127功能安全要求7功能安全要求010203要求驅動電機系統(tǒng)能夠在各種預期工作條件下，可靠地輸出所需的驅動轉矩。在發(fā)生故障或異常情況時，系統(tǒng)應有適當?shù)娜蒎e機制，確保不會完全喪失驅動轉矩輸出能力。電機控制系統(tǒng)應具備實時監(jiān)測和故障診斷功能，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能導致無法輸出驅動轉矩的潛在問題。137.1防止電機無法輸出驅動轉矩功能安全要求電動汽車驅動電機系統(tǒng)必須能夠在正常工作和故障條件下，可靠地輸出驅動轉矩，以確保車輛的正常行駛。試驗方法通過模擬各種實際行駛條件和故障情況，對電機進行測試。例如，在不同溫度、濕度和負載條件下，檢查電機是否能夠穩(wěn)定輸出驅動轉矩。驗證措施為了滿足這一功能安全要求，電機系統(tǒng)可能會采用冗余設計、故障診斷和容錯控制等技術手段。這些措施可以確保在部分組件發(fā)生故障時，電機仍能夠輸出足夠的驅動轉矩，保持車輛的行駛能力。7.1防止電機無法輸出驅動轉矩147.2防止電機非預期的輸出驅動轉矩過大7.2防止電機非預期的輸出驅動轉矩過大要求概述此要求旨在確保電動汽車驅動電機在正常運行或發(fā)生故障時，不會非預期地輸出過大的驅動轉矩，從而防止車輛失控或造成安全事故。01試驗方法根據(jù)GB/T43254-2023標準，應通過特定的試驗設備和方法來模擬電機運行中的各種情況，包括正常操作和故障狀態(tài)，以驗證電機控制系統(tǒng)是否能夠有效限制輸出轉矩的大小。02安全措施為了滿足這一功能安全要求，電機控制系統(tǒng)應設計有過載保護、轉矩限制等安全措施。當檢測到電機輸出轉矩異常增大時，系統(tǒng)應能夠迅速響應并采取措施，如降低輸出功率或完全切斷電機電源，以確保車輛和乘員的安全。03157.3防止電機轉矩輸出方向反向7.3防止電機轉矩輸出方向反向應對措施若試驗中發(fā)現(xiàn)電機轉矩輸出方向反向的情況，應立即停止試驗，并對控制系統(tǒng)和電機進行全面檢查。在查明原因并修復故障后，方可繼續(xù)進行試驗。此外，為了防止類似問題的再次發(fā)生，還應加強對控制系統(tǒng)和電機的日常維護與檢查。試驗方法通過模擬實際駕駛情況，對驅動電機系統(tǒng)進行測試。這包括在不同速度、負載和駕駛模式下，檢查電機的轉矩輸出方向是否與預期一致。同時，還應對控制系統(tǒng)的邏輯和算法進行驗證，確保其能夠正確判斷和處理轉矩輸出方向。功能安全要求電動汽車用驅動電機系統(tǒng)在設計上應確保轉矩輸出方向的正確性，防止因控制錯誤或系統(tǒng)故障導致轉矩輸出方向反向，從而避免車輛意外后退或前進造成的安全風險。167.4防止電機非預期的輸出驅動轉矩要點三安全機制標準GB/T43254-2023強調，電動汽車的驅動電機系統(tǒng)應具備防止非預期輸出驅動轉矩的安全機制。這包括但不限于電氣控制系統(tǒng)的故障檢測與隔離、轉矩輸出的實時監(jiān)控與校正等。試驗驗證為了驗證這一功能安全要求，試驗中會對驅動電機系統(tǒng)進行模擬故障注入，例如通過故障注入模塊模擬電氣故障或控制信號異常，觀察并記錄電機系統(tǒng)的反應。系統(tǒng)應能在故障發(fā)生時及時識別并采取措施，防止非預期的轉矩輸出。系統(tǒng)響應在試驗中，還會評估系統(tǒng)在檢測到非預期轉矩輸出時的響應時間和準確性。系統(tǒng)應能快速而準確地識別異常情況，并采取適當?shù)拇胧﹣頊p小或消除潛在的安全風險，如切斷電源或降低電機輸出等。7.4防止電機非預期的輸出驅動轉矩010203177.5防止電機無法輸出制動轉矩7.5防止電機無法輸出制動轉矩安全要求電動汽車用驅動電機系統(tǒng)應確保在需要制動時，電機能夠可靠地輸出制動轉矩，以避免車輛因無法減速或停車而引發(fā)的安全風險。試驗方法為驗證這一功能安全要求，應采取相應的測試方法，例如通過模擬制動場景，檢查電機是否能在規(guī)定時間內輸出預期的制動轉矩。此外，還可以對電機的控制系統(tǒng)進行測試，以確保其能夠在接收到制動指令后迅速且準確地控制電機輸出制動轉矩。應對措施若電機無法輸出制動轉矩，車輛應采取相應的安全措施，如啟動備用制動系統(tǒng)或通過其他方式使車輛減速停車，以確保乘客和行人的安全。同時，車輛系統(tǒng)應記錄并提示駕駛員檢查電機系統(tǒng)，以便及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。187.6防止電機非預期的輸出制動轉矩過大7.6防止電機非預期的輸出制動轉矩過大這一功能安全要求旨在確保電動汽車在制動過程中，驅動電機系統(tǒng)不會非預期地輸出過大的制動轉矩，從而避免對車輛穩(wěn)定性和乘客安全造成潛在威脅。要求概述為驗證這一點，標準中可能規(guī)定了相應的試驗方法，例如通過模擬不同的制動場景，監(jiān)測電機的制動轉矩輸出情況。試驗應確保在各種條件下，電機的制動轉矩輸出均在安全范圍內。試驗方法若電機出現(xiàn)非預期的大制動轉矩輸出，車輛應采取相應的安全措施，如通過控制系統(tǒng)進行干預，減小或切斷制動轉矩的輸出，以保護車輛和乘客的安全。同時，系統(tǒng)應具備故障指示功能，及時提醒駕駛員采取相應措施。安全措施197.7防止電機非預期的輸出制動轉矩7.7防止電機非預期的輸出制動轉矩要求概述這一功能安全要求旨在確保電動汽車的驅動電機系統(tǒng)不會在未經(jīng)指令的情況下產(chǎn)生非預期的制動轉矩，從而避免可能的安全風險。試驗方法根據(jù)GB/T43254-2023標準，對電機系統(tǒng)進行一系列測試，包括在不同工況下模擬電機運行，并檢查是否存在非預期制動轉矩的輸出。安全機制為防止非預期制動轉矩的產(chǎn)生，電機系統(tǒng)應設計有相應的安全機制，如故障檢測與隔離、冗余控制等，確保在異常情況發(fā)生時能夠及時響應并防止危險發(fā)生。208功能安全驗證和確認123驗證驅動電機系統(tǒng)在各種條件下的功能正確性，包括但不限于正常操作、異常情況、故障狀態(tài)等。通過模擬實際運行環(huán)境，對驅動電機系統(tǒng)進行全面的功能測試，確保其滿足設定的功能安全要求。驗證驅動電機系統(tǒng)在發(fā)生故障時，能否按照預定的安全機制進行響應，以保障人員和環(huán)境的安全。8功能安全驗證和確認218.1總體要求8.1總體要求01電動汽車用驅動電機系統(tǒng)必須符合相關安全性標準，包括但不限于電氣安全、機械安全、熱安全等方面，以確保車輛在行駛過程中不會對乘員和行人造成危害。驅動電機系統(tǒng)應具有高可靠性，能夠在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行，并滿足整車廠對零部件可靠性和壽命的要求。驅動電機系統(tǒng)應具有良好的兼容性，能夠與不同型號、不同品牌的電動汽車相匹配，以實現(xiàn)最佳的動力性和經(jīng)濟性。0203安全性要求可靠性要求兼容性要求228.2功能安全驗證8.2功能安全驗證功能安全驗證的目的是確保驅動電機系統(tǒng)在各種預期和非預期的工作條件下，均能滿足既定的功能安全要求，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。驗證目的功能安全驗證通常采用多種方法，包括但不限于故障注入測試、仿真測試、實車測試等。這些方法旨在模擬系統(tǒng)在實際運行中可能遇到的各種故障和異常情況，以驗證系統(tǒng)的響應和處理能力。驗證方法在進行功能安全驗證時，需要遵循一定的流程。首先，確定驗證的目標和要求；其次，設計和實施驗證方案；接著，進行實際的驗證操作；最后，對驗證結果進行分析和評估，確保系統(tǒng)滿足功能安全要求。通過這一系列流程，可以系統(tǒng)地檢查和確認驅動電機系統(tǒng)在安全性方面的性能和表現(xiàn)。驗證流程010203238.3功能安全確認確認流程功能安全確認是一個系統(tǒng)性的過程，包括計劃制定、執(zhí)行確認活動、分析結果以及編寫報告等步驟，確保驅動電機系統(tǒng)滿足功能安全要求。確認方法確認標準8.3功能安全確認通過一系列測試、驗證和評估活動來確認系統(tǒng)的功能安全性，這些方法可能包括仿真測試、實車測試以及安全評估等。功能安全確認需要依據(jù)明確的標準進行，比如國際標準ISO26262等，這些標準提供了功能安全確認的指南和要求，確保確認活動的有效性和一致性。24附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例-驅動電機系統(tǒng)負責將電能轉換為機械能，為電動汽車提供動力的關鍵部件。-危害分析對驅動電機系統(tǒng)可能引發(fā)的事故或損害進行識別和分析。附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例-風險評估評估危害發(fā)生的可能性和嚴重程度，以確定風險控制措施。-電機過熱可能導致電機損壞，進而影響行車安全。附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例可能引發(fā)短路、斷路等問題，導致車輛動力中斷或失控。-電氣故障如軸承損壞、轉子斷裂等，可能導致電機失效，影響行車。-機械故障附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例-高速行駛中電機過熱可能導致車輛突然失速，增加交通事故風險。-涉水行駛中電氣故障可能引發(fā)車輛電氣系統(tǒng)失效，導致安全事故。附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例-復雜路況下機械故障如顛簸路面導致電機內部零件松動或損壞，影響行車安全。附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例AS1L等級的導出-根據(jù)危害分析和風險評估結果，確定驅動電機系統(tǒng)的安全完整性等級（ASIL）。附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例-ASIL等級將指導后續(xù)的功能安全設計和驗證工作，確保系統(tǒng)滿足相應的安全要求。-安全目標確保驅動電機系統(tǒng)在各種場景下都能安全可靠地工作，避免引發(fā)交通事故或損害人身財產(chǎn)安全。-安全狀態(tài)通過監(jiān)測和控制手段，確保電機溫度、電氣性能和機械性能等關鍵參數(shù)處于安全范圍內，從而保障行車安全。附錄A(資料性)以驅動電機系統(tǒng)為相關項的危害分析和風險評估(HARA)示例25A.1相關項定義指在電動汽車驅動電機系統(tǒng)中，實現(xiàn)車輛驅動、能量回收、制動能量回收控制功能的電子控制單元（ECU）或相關組件。相關項A.1相關項定義指為了防止?jié)撛诘奈ｋU情況，而設定的系統(tǒng)或組件必須達到的安全性能要求。安全目標為了確保相關項能夠滿足安全目標，制定的具體技術要求和試驗方法的文件。該文件應詳細說明系統(tǒng)的功能安全需求，以及驗證這些需求是否得到滿足的方法和準則。安全要求規(guī)范26A.2相關項在整車層面上的危害識別電機失效導致動力中斷若驅動電機系統(tǒng)發(fā)生故障，可能導致電動汽車失去動力，進而引發(fā)交通事故。非預期轉矩輸出危及安全驅動電機系統(tǒng)若產(chǎn)生非預期的轉矩輸出，可能導致車輛失控，對乘客和行人構成威脅。電機過熱引發(fā)火災如果電機過熱保護機制失效，可能導致電機溫度過高，進而引發(fā)火災等安全事故。A.2相關項在整車層面上的危害識別27A.3場景分析在加速、減速、轉彎等不同的駕駛場景下，電機系統(tǒng)均能準確響應駕駛者的操作意圖。車輛在行駛過程中，電機系統(tǒng)能夠有效利用能量回收機制，提高能源利用效率。車輛在正常的道路條件下行駛，電機系統(tǒng)穩(wěn)定輸出驅動力，保障行車安全。A.3場景分析28A.4ASIL等級的導出A.4ASIL等級的導出危害分析和風險評估（HARA）：通過對驅動電機系統(tǒng)的潛在危害進行識別、評估和分類，確定各危害的安全完整性等級（SIL）。這一過程是導出ASIL等級的基礎。安全目標的確定：基于HARA的結果，為每個識別的危害設定相應的安全目標。這些安全目標旨在降低或消除特定危害的風險，并作為后續(xù)開發(fā)和驗證工作的指導。ASIL等級的分配：綜合考慮危害的嚴重度、暴露度和可控性等因素，為每個安全目標分配相應的ASIL等級。ASIL等級分為A、B、C、D四個級別，其中D級表示最高的安全要求。這一過程確保了針對不同安全目標采取相應的安全措施，以滿足車輛功能安全的需求。29A.5安全目標和安全狀態(tài)防止電機失控確保在任何情況下，驅動電機系統(tǒng)不會因失控而造成車輛突然加速、減速或轉向，從而危及乘客和行人的安全。保障制動功能在緊急情況下，驅動電機系統(tǒng)應能迅速響應制動指令，協(xié)助車輛減速停車，避免碰撞事故的發(fā)生。確保電機溫度安全驅動電機系統(tǒng)在工作過程中應能有效控制溫度，防止因過熱引發(fā)的故障或火災，保障車輛的正常運行和乘客的安全。020301A.5安全目標和安全狀態(tài)30附錄B(資料性)故障容錯時間間隔(FTTI)確定方法示例附錄B(資料性)故障容錯時間間隔(FTTI)確定方法示例示例分析以電動汽車驅動電機系統(tǒng)為例，若發(fā)生電機非預期的輸出驅動轉矩過大故障，F(xiàn)TTI的確定將涉及對該故障模式下系統(tǒng)行為的深入分析。這可能包括考慮電機的控制策略、保護機制的響應時間以及系統(tǒng)的冗余設計等因素。通過綜合評估，可以得出一個合理的FTTI值，以確保在該故障發(fā)生后，系統(tǒng)能在足夠長的時間內保持安全運行或切換到安全狀態(tài)。FTTI確定方法確定FTTI的方法通常包括系統(tǒng)分析、風險評估以及基于實際運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。通過分析系統(tǒng)的運行特性和可能發(fā)生的故障模式，結合風險評估的結果，可以確定系統(tǒng)在故障發(fā)生后能夠安全運行的最長時間。FTTI定義與重要性故障容錯時間間隔（FTTI）是指在系統(tǒng)發(fā)生故障后，仍能保證安全功能執(zhí)行的一段時間。這段時間對于確保系統(tǒng)的安全性和可靠性至關重要，因為它為系統(tǒng)提供了在故障發(fā)生后的應對和修復時間。31