يتطلب الانتقال من محرك الاحتراق الداخلي (ICE) إلى السيارة الكهربائية (EV) ما لا يقل عن خمسة أنظمة كهربائية / إلكترونية / إلكترونية قابلة للبرمجة (E / E / PE) إضافية. الشكل 1 يصور هذه الأنظمة في سيارة كهربائية.
الشكل 1: مخطط كتلة لمجموعة نقل الحركة النموذجية للمركبة الكهربائية
من أجل تحقيق انبعاثات صفرية من أنبوب العادم وتقليل الاعتماد المستمر على الوقود الأحفوري ، بدأت السيارات الكهربائية في “إعادة الشحن” في محطات الشحن. تزيد محطات شحن المركبات الكهربائية من التأثير البيئي الإيجابي للمركبات الكهربائية من خلال تحويل مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إلى كهرباء. يشكل الشاحن الموجود على اللوحة وحدة وظيفية مع بطارية عالية الجهد ، مما يضمن شحنًا سريعًا وفعالًا مع حماية البطارية من الشحن الزائد. تم وصف هذه المتطلبات وغيرها من متطلبات السلامة في المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) 6469 الأجزاء 1 و 2 و 3 – هذه المواصفة القياسية مسؤولة عن متطلبات السلامة للأنظمة الكهربائية عالية الجهد في المركبات الكهربائية على الطرق.
تتطلب جميع وحدات التحكم الإلكترونية (ECUs) في السيارة الكهربائية بطارية 12 فولت مشحونة بواسطة محول تيار مستمر / تيار مستمر عالي الجهد / جهد منخفض ، مما يسهل إمداد الطاقة بين بطاريات الجهد المنخفض (12 فولت) والجهد العالي (400 فولت أو 800 فولت). يوفر العاكس والمحرك (محرك الدفع) عزم دوران للحركة التي يتم التحكم فيها. غالبًا ما يتم نشر المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بكثافة الطاقة العالية والمضغوطة جدًا في محركات الدفع للمركبة الكهربائية. عند مستويات الطاقة المنخفضة ، يكون استخدام المحركات غير المتزامنة محدودًا في السيارات الكهربائية. تساعد ميزات السلامة الوظيفية لمحول DC / DC عالي الجهد / الجهد المنخفض هذا في ضمان الاستفادة الكاملة من جميع وظائف وحدة التحكم الإلكترونية أثناء تشغيل EV ، كما يوفر ISO 26262: 2018 نظرة عامة على محولات الجر EV (EVTI).
على سبيل المثال ، بالنسبة للمركبة المزودة بـ ICE ، يتراوح وقت التشغيل (أو ساعات التشغيل) لمكونات أشباه الموصلات بين 8000 و 10000 ساعة. في السيارات الكهربائية ، يزيد هذا إلى 30000 ساعة أو أكثر. وذلك لأن عناصر أشباه الموصلات يجب أن تظل نشطة ليس فقط أثناء تشغيل السيارة ، ولكن أيضًا عند شحن السيارة. مستوى الطاقة هذا له آثار ، على سبيل المثال ، في حساب مقياس احتمالية فشل الأجهزة العشوائية في ISO 26262 ، ويتطلب من المهندسين تطوير نظام يكون فيه متوسط احتمال تعطل أحد المكونات بشكل خطير أو استنادًا إلى الوقت أقل بخمس مرات.
في مجموعات نقل الحركة المكهربة ، يتعامل المتحكم الدقيق في الوقت الحقيقي C2000 (MCU) عادةً مع تحويل الطاقة ويتواصل مع وحدة التحكم المركزية للأغراض العامة المتصلة بالحافلة للحصول على مستوى أعلى من الأمان ، كما هو موضح في الشكل 2.
الشكل 2: التحكم في الوقت الحقيقي C2000 في أنظمة توليد القوة المكهربة
غالبًا في الترقيات عبر الهواء ، قد لا تزال ترغب في التفكير في الاتصال المشفر بين وحدة التحكم في الاتصال MCU ووحدة التحكم في الوقت الفعلي C2000. في الحالة المذكورة أعلاه ، تحتاج إلى تقييم مستوى التهديد وتحديد سياسة الأمان على مستوى النظام للاستفادة الكاملة من آليات أمان المعلومات المختلفة التي توفرها وحدة التحكم في الوسائط في الوقت الحقيقي C2000 ، كما هو موضح في الشكل 3.
الشكل 3: حالة آليات الأمن التي يدعمها C2000
تتضمن بعض الميزات الفنية التي تدعم آليات أمن المعلومات هذه ما يلي:
يمكن أن تحمي كتلة الذاكرة.
• ملكية مناطق الذاكرة من قبل سادة الحافلات مثل وحدات المعالجة المركزية C28x (CPUs) ، ومسرعات قانون التحكم ، والوصول المباشر إلى الذاكرة.
حماية تنفيذية فقط لمناطق ذاكرة معينة (مع نسخة آمنة قابلة للاستدعاء ووظائف API لبرمجيات التحقق من التكرار الدوري في ROM التمهيد).
• يحمي وحدة المعالجة المركزية من الوصول غير المناسب من خلال منفذ التصحيح والمنطق عند تنفيذ التعليمات البرمجية من منطقة ذاكرة آمنة (تُعرف أيضًا باسم مجموعة إجراءات الاختبار المشتركة الآمنة).
· كل منتج له تعريف فريد.
• محرك تسريع الأجهزة للتشفير القياسي المتقدم المدمج (AES) 128 بت.
· التمهيد الآمن.
الخاتمة
تزداد التحديات والتعقيد بشكل كبير لأن المحركات الكهربائية أو محولات الجهد يجب أن تكون آمنة وظيفيًا ، وآمنة للجهد العالي ، وموفرة للطاقة وفعالة من حيث التكلفة. عند التصميم باستخدام MCU في الوقت الفعلي C2000 ، يمكن لمصممي شحن EV اختيار مواجهة هذه التحديات بجهاز واحد يلبي جميع هذه المتطلبات.
حول شركة Texas Instruments (TI)
Texas Instruments (TI) (NASDAQ: TXN) هي شركة عالمية لأشباه الموصلات تصمم وتصنع وتختبر وتبيع رقائق المعالجة التناظرية والمدمجة للصناعة والسيارات والإلكترونيات الشخصية وأسواق الاتصالات مثل الأجهزة وأنظمة المؤسسات. نحن ملتزمون بجعل الإلكترونيات ميسورة التكلفة وخلق عالم أفضل من خلال تكنولوجيا أشباه الموصلات. اليوم ، يعتمد كل جيل من الابتكار على ابتكار الجيل السابق ، مما يجعل تقنيتنا أصغر وأسرع وأكثر موثوقية وبأسعار معقولة ، مما يتيح استخدام أشباه الموصلات على نطاق واسع في الإلكترونيات ، وهذا هو التقدم الهندسي. هذا هو بالضبط ما كنا نفعله منذ عقود والآن.