ISO 26262标准详解：汽车电子电气系统的功能安全指南

本文旨在概述功能安全的概念，并探讨ISO 26262标准的起源。接下来，我们将深入解读ISO 26262的核心内容及其关键概念。最后，我们将进一步探讨ISO 26262在实际中的应用方法。

1.1 ◆ 功能安全的定义

功能安全旨在防范因系统故障导致的不接受风险，例如，电子节气门故障可以引发车辆非预期加速。功能安全专注于系统故障后的行为，而非其原有功能或性能。以电子节气门发动机管理系统为例，加速踏板位置传感器信号是决定发动机输出转矩的关键因素。若传感器故障导致指示位置高于实际位置，可能会使发动机输出转矩过大，进而引发车辆非预期加速，这就是功能安全风险。通过设计措施确保在传感器故障时发动机转矩仍可控，能有效提升发动机管理系统的安全性。

1.2 ◆ ISO 26262的起源

ISO 26262起源于对IEC 61508标准的扩展。因为IEC 61508并不完全适用于汽车工业，ISO 26262专门针对汽车电子电气系统制定。20世纪90年代，德国和美国分别颁布了功能安全相关标准（DINV 19250和ISA S 84.01）。在此基础上，国际电工协会（IEC）于2000年发布了关于电子、电气和可编程电子系统（E/E/PE）的功能安全国际标准IEC 61508。这一标准一经问世便广受采用，并催生了各工业应用领域相关标准的相继出台。

然而，汽车工业对电子电气系统功能安全标准的需求愈发迫切。因为汽车工业的分布式开发模式、产品生命周期定义，以及量化要求如失效率方面与过程工业有所不同。因此，国际标准化组织（ISO）在借鉴IEC 61508的基础上，制定了ISO 26262。

2.1 ◆ 汽车安全周期

ISO 26262为汽车电子电气系统在整个生命周期内提供了关于功能安全的工作流程和管理流程的指南。该标准引入了汽车安全生命周期和汽车安全完整性等级（ASIL）两个核心概念，其中汽车安全生命周期的定义至关重要。ISO 26262定义了从概念设计、产品开发到售后的汽车安全生命周期，强调同步安全设计和保障。

图1展示了ISO 26262中定义的汽车安全生命周期，它涵盖了从概念设计、产品开发到批产后的各个阶段的关键安全活动。在功能安全的概念设计阶段，必须与整个系统的概念设计同步进行，深入分析可能存在的功能安全风险并评估其等级。接着，根据这些功能安全风险，明确安全目标并针对每个安全目标形成相应的功能安全概念。

进入产品开发阶段，ISO 26262遵循汽车工业中常用的V型开发流程来定义相关安全活动。V型的左侧侧重于技术安全需求的制定和系统设计，而V型的右侧则关注系统集成、安全确认和发布等环节。此外，硬件和软件的开发也遵循类似的小V型开发流程。

在批产之后的阶段，必须提供必要的文档和方法，以确保生产、售后服务和报废等环节中的安全目标得到保障。同时，还需监控售后产品，及时发现并处理任何可能违背安全目标的情况。

2.2 ◆ 汽车安全完整性等级（ASIL）

ASIL（汽车安全完整性等级）是在概念设计阶段通过对功能安全风险的评估来确定的。功能安全风险越高，所需的安全要求也越高，从而赋予更高等级的ASIL。ASIL通过风险评估确定安全要求等级，分为A-D，其中ASIL D为最高等级，对功能安全的要求最为严格。

ISO 26262采用三个参数来评估ASIL：危险对驾驶员或其他交通参与者的伤害严重程度S、危险所在工况的发生概率E，以及驾驶员和其他交通参与者及时采取控制行动避免特定伤害的能力C。每个参数都分为不同的等级，通过这些参数的评估，可以确定每一个识别到的危险的汽车安全完整性等级。

3.1 ◆ 公司安全文化

在实施ISO 26262标准的过程中，公司内部安全文化的建立与维护显得尤为重要。安全文化为企业功能安全的实现提供基础。安全文化通常被置于企业发展的关键位置，安全通常被置于首要位置，企业的奖励机制会鼓励那些致力于功能安全成果的员工，而处罚措施则主要针对那些因追求捷径而忽视安全和质量的行为。

3.2 ◆ 制定工作流程

ISO 26262标准为汽车安全生命周期的各个阶段都明确了安全活动的具体要求。同时，该标准也强调了组织内部必须建立、执行并持续改进特定的流程，以确保各项标准要求得到满足。工作流程需整合多种标准并持续改进。在实际操作中，为每个标准单独设立一套流程显然不切实际。因此，一个更为可行的策略是将包括ISO 26262在内的所有标准整合为公司内部统一的流程体系。

3.3 ◆ 产品设计与开发中的功能安全性

在产品设计与开发阶段采取措施，可以有效减少甚至避免系统性失效和随机硬件失效，从而提高产品的功能安全性，满足ISO 26262的标准要求。系统设计需防范失效并采用冗余与诊断技术。系统性失效通常由产品设计缺陷引起，而随机硬件失效由系统中一个或多个元器件的随机故障导致。

ISO 26262强调，所有功能安全相关的设计都必须采用归纳分析方法，如失效模式和影响分析（FMEA）。此外，为提升单点故障指标，设计中可引入诊断功能或冗余设计，如配备两个独立的传感器。采用冗余设计后，只有两个传感器同时发生故障才会导致失效，从而提高单点故障指标。

同时，ISO 26262标准的实施对汽车行业而言是一项重大挑战，企业需在构建安全文化、优化工作流程以及提升产品设计与开发能力等方面进行持续改进，以符合该标准的要求，从而确保汽车的安全性并提升市场竞争力。