应用于电动汽车驱动电机控制的高性能DSP芯片技术要求-征求意见稿

1T/WXIOTXXX-XXXX应用于电动汽车驱动电机控制的高性能DSP芯片技术要求本标准规定了电动汽车用驱动电机控制DSP芯片的技术要求，技术要求包括DSP芯片的功能要求、性能要求、功能安全要求和可靠性要求等。本标准适用于电动汽车用驱动电机控制DSP芯片的研制和使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本标准。不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T18488.1-2015电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件GB/T19596-2017电动汽车术语GB/T34590道路车辆功能安全GB/T38187-2019汽车电气电子可靠性术语SJ/T11875-2022电动汽车用半导体集成电路应力试验程序3术语和定义GB/T18488.1-2015、GB/T19596-2017、GB/T34590.1-2022、GB/T38187-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。电动汽车electricvehicle包括纯电动汽车和混合动力电动汽车。驱动能量由电能提供的、由电机驱动的汽车。电机的驱动电能来源于车载可充电储能系统或其它能量储存装置。[来源：GB/T19596-2017，3.1.1，有修改]3.2功能安全functionalsafety不存在由电气/电子系统的功能异常表现引起的危害而导致不合理的风险。[来源：GB/T34590.1-2022，3.67]3.3可靠性reliability产品在给定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。[来源：GB/T38187-2019，2.1.2.3]3.4故障处理时间间隔faulthandlingtimeinterval2T/WXIOTXXX-XXXX从故障发生到进入到安全状态的时间。3.5驱动电机drivemotor将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置，该装置也可具备机械能转化成电能的功能。[来源：GB/T18488.1-2015，3.2]3.6驱动电机控制器drivemotorcontroller控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。[来源：GB/T18488.1-2015，3.3]4缩略语下列缩略语适用于本文件。ADC（AnalogDigitalConverter）模拟数字转换器CAN（ControllerAreaNetwork）控制器局域网络CANFD（CANwithFlexibleData－Rate）可变数据速率的控制器局域网络DSP（DigitalSignalProcessor）数字信号处理器I/O（Input/Output）输入/输出PWM（PulseWidthModulation）脉冲宽度调制QEP（QuadratureEncoderPulse）正交编码脉冲5功能要求5.1总则DSP芯片应能够和整车控制器进行双向信息交互，接收并处理电机的相电流信号，电机转子的位置信号等，通过控制算法对信号进行处理，并输出相应的PWM控制信号。DSP芯片应能够接收并处理驱动电机控制器的保护信号，以防止系统受到损坏。DSP芯片应支持调试接口，方便前期的程序调试与优化。5.2模块和接口组成要求DSP芯片应至少集成ADC模块、转子位置获取模块、PWM模块和通信接口、保护信号接口、调试接口等电路单元，如图1所示。T/WXIOTXXX-XXXX图1DSP芯片模块和接口组成框图5.3模块和接口功能要求5.3.1ADC模块将模拟信号转换成数字信号，模拟信号不限于电机相电流信号。ADC模块应至少能够对两个模拟信号进行同步采样。5.3.2转子位置获取模块获取电机转子的位置，应满足附录A要求。5.3.3PWM模块产生PWM波，作为驱动电机控制器的控制信号。当采用旋转变压器软件解码方案获取电机转子位置时，PWM波应能够用于产生旋转变压器的激励信号。PWM模块应包含死区产生功能，防止驱动电路的上、下桥臂短路。单个电机需要3对互补的PWM波作为控制信号。5.3.4通信接口应能够和整车控制器进行双向信息交互，包括数据发送和接收。通信接口类型不限于CAN、CANFD、FlexRay等，DSP芯片应至少支持其中一种通讯类型。5.3.5保护信号接口保护信号接口应能够接收驱动电机控制器的保护信号，包括过电流、过电压等信号。保护信号涵盖的保护类型应符合GB/T18488.1-2015的“5.5.2驱动电机控制器的保护功能”要求。6性能要求6.1通用要求DSP芯片的性能应能够保证“5.1功能要求”的实现。T/WXIOTXXX-XXXX6.2主频要求DSP芯片的主频应不低于100MHz。6.3Flash存储空间要求DSP芯片的Flash空间应能够存储备份程序，若软件升级失败可以使用原程序，不影响车辆使用。6.4通信接口传输速率要求通信接口的数据传输速率应不低于500Kb/s。6.5ADC转换有效位数要求ADC转换的有效位数应能够满足GB/T18488.1-2015的“5.4.10控制精度”要求。7功能安全要求7.1总则电动汽车对安全性要求高，应避免因电子系统故障而导致不合理的风险，随机和系统性失效不会造成安全系统的功能错误，从而导致人受到伤害，或环境污染，或设备财产损失。DSP芯片的功能安全要求应贯穿产品的全生命周期，应满足GB/T34590系列标准要求。DSP芯片的功能安全等级应至少满足AutomotivesafetyIntegrityLevel（ASIL）的B级要求。7.2计算功能安全的要求DSP芯片应正确提供计算功能，包含但不限于正确的中央处理器运算功能，正确的存储功能，正确的电源供电功能，正确的时钟生成功能等。当由于故障而造成计算功能失效时，应在故障处理时间间隔内进入安全状态，在故障退出、消除条件未满足时，不应该退出安全状态。DSP芯片安全状态示例如表1所示。表1DSP芯片的安全状态（示例）安全状态状态描述复位DSP芯片一直保持复位状态掉电DSP芯片的供电电源通过外部监控器禁用错误上报将故障上报，交由系统安全机制处理禁止输出输出强制关闭7.3输入功能安全的要求DSP芯片应正确提供输入功能，包含但不限于正确的模拟采集功能，正确的数字采集功能，正确的传感器采集功能，正确的外部通信功能。当由于故障而造成输入功能失效时，应在故障处理时间间隔内进入安全状态，在故障退出、消除条件未满足时，不应该退出安全状态。DSP芯片的安全状态示例如表1所示。7.4输出功能安全的要求T/WXIOTXXX-XXXXDSP芯片应正确提供输出功能，包含但不限于正确的模拟输出功能，正确的数字输出功能，正确的安全状态支持功能，正确的外部通信功能。当由于故障而造成输出功能失效时，应在故障处理时间间隔内进入安全状态，在故障退出、消除条件未满足时，不应该退出安全状态。DSP芯片的安全状态示例如表1所示。8可靠性要求按照SJ/T11875-2022要求，将汽车芯片的工作环境温度分为5个等级：0等级:-40℃~150℃;2等级:-40℃~105℃;3等级:-40℃~85℃;4等级:0℃~70℃。DSP芯片应满足SJ/T11875-2022的1等级要求。6T/WXIOTXXX-XXXX附录A（规范性）转子位置获取模块功能组成要求转子位置获取模块应能够获取电机转子的位置，其功能组成要求根据位置检测方式的不同而不同，如表A.1所示。转子的位置检测方式由芯片使用方明确。电机转子位置检测的传感器包括霍尔元件、光电编码器和旋转变压器等。旋转变压器的解码方式包括硬件解码和软件解码。硬件解码是通过单独的解码芯片（例如：AnalogDevices公司的AD2S1210）产生激励信号并接收旋转变压器的正、余弦模拟电信号，在解码芯片内部进行解码，得到角度值的数字信号，通过串行或并行接口传输到DSP芯片。软件解码是通过DSP芯片产生旋转变压器的激励信号，并通过其ADC模块接收旋转变压器的正、余弦模拟信号，在DSP芯片内部通过解码程序得到角度值。表A.1转子位置获取模块功能组成要求位置检测方式位置获取模块功能组成要求霍尔元件应具有I/O口，用于接收霍尔元件的数字信号光电编