オートモーティブやインダストリアルシステム向けのモータ制御を開発する際、機能安全は、モーターが意図しないトルクや速度を発生させないことを保証するための重要な要件です。
しかし、フィールド指向制御（FOC）のような複雑なアルゴリズムを機能的に安全なコンポーネントとして実装すると、アーキテクチャが著しく複雑化し、開発工数が大幅に増加し、全体的なパフォーマンスが低下します。
この問題を解決するために、NXPはセーフティ分解アプローチを採用しています。これにより、アプリケーションは安全関連以外の部分（QM）と安全関連の部分（ASIL）に分割されます。この枠組みの中で、NXPはASCLIB (オートモーティブ セーフティ チェッカーライブラリ）を提供しています。セーフティ部分向けのすぐに使えるセーフティチェッカーを提供することで、QMモータ制御部分を再設計することなく、高いセーフティ基準への準拠を実現できます。
完璧な組み合わせ：AMMCLIB（QM）＋ASCLIB（ASIL）
ほとんどのお客様は、コアとなるMC処理に、高度に最適化されたNXP AMMCLIB（オートモーティブ数学およびモータ制御ライブラリ）を利用しています。AMMCLIBは優れたパフォーマンスを発揮するものの、品質管理（QM）レベルのライブラリである。
ISO 26262などの安全規格に準拠するためには、チームはQMレベルのAMMCLIBを中心に独自の安全機構を構築する必要があり、多大な時間と労力がかかった。このプロセスを効率化するため、NXPは標準化された、すぐに実用化可能なソリューションとしてASCLIBを提供しています。包括的な事前検証済み安全チェックツールを提供することで、独自の安全ソフトウェア開発の必要性を大幅に削減し、設計から認証までのサイクルを加速します。
AMMCLIBとASCLIBの連携方法
この概念が実際にどのように適用されるかを説明するために、以下のブロック図は標準的なフィールド指向制御（FOC）システムの例を示しています。このシナリオでは、モーター制御ブロックは既存のQMレベルのAMMCLIBコード上で動作し、ASCLIB安全チェッカーが重要なポイントを監視して安全性を確保します。このアーキテクチャは、FOC PMSM向けのIEEE低複雑度セーフティコンセプトに基づいています。
このリファレンスアーキテクチャは、ASCLIBを統合する際に、既存のQMモータ制御アーキテクチャに変更を加える必要がないことを示しています。完全なデータ型互換性により、ASCLIBチェッカーはAMMCLIB信号に直接マッピングできるため、シームレスな相互接続が保証されます。
標準的なFOCは一般的な使用例ですが、ASCLIBはそれに限定されるものではありません。モジュール式で独立したブロックのおかげで、このライブラリは、センサーレスFOCやシングルシャント電流測定など、代替トポロジーや高度な技術をサポートしています。
ASCLIBの内部構造：階層型セーフティアーキテクチャ
ASCLIBは、階層的にレイヤーとパッケージに整理された、高度に構造化された階層型ソフトウェアモデルを特徴としています。
サービス層（最上位層）
2つの独立したパッケージを通じて、高度な機能を安全アプリケーションに直接公開します。
- 高レベルチェッカー（HLC）：さまざまなモータ制御システム向けにカスタマイズされた、幅広いアプリケーションのセーフティチェッカー。
- 障害マネージャ（FMG）：エラーの同期、構成、およびアプリケーション通知を管理する高度な障害処理コンポーネント。
コア層（基礎層）
サービス層で使用される低レベルの構成要素を提供します。これは2つの重要なパッケージで構成されています。
- 低レベルチェッカー（LLC）：基本的な数学的機能と認証機能を提供します。
- フォールトデバウンス（FDB）：汎用的なフォールトデバウンスアルゴリズムを提供します。
 開発者向けヒント：ライブラリ全体は完全にモジュール化され、分離されており、独立しています。アプリケーションに独自のチェッカーが必要な場合は、LLCおよびFDBパッケージ内の既存の低レベルブロックを使用して、独自のカスタムチェッカーを簡単に構築できます。さらに、障害マネジメント（FMG）パッケージは完全にオプションであり、使用を強制されることはなく、代わりに独自のアプリケーションレベルのエラー処理を実装することも可能です。 |
オートモーティブに限らない
名前に惑わされないでください。ASCLIBは名称に「オートモーティブ」という言葉を含み、 ISO 26262ワークフローをネイティブにサポートし、そのセーフティ原則は普遍的なものです。ASCLIBは、IEC 61508に準拠したインダストリアルシステムに最適です。
既存の開発ワークフローにシームレスに統合できるよう、ASCLIBは2種類の配信オプションを提供しています。
- 純粋なC言語ソースファイル：ベアメタルまたはRTOSベースの組み込みプロジェクトに直接統合できます。
- BAM（ビット精度モデル）：モデルベース設計（MBD）用のすぐに使えるブロックで、セーフティアーキテクチャをMATLAB/Simulinkに直接ドラッグ＆ドロップしてシミュレーションできます。
開発者にとっての主なメリット
- AMMCLIBは引き続きQM用です。コアMCには、既存の高度に最適化されたAMMCLIBコードを引き続き使用してください。
- モデルベース開発：専用のASCLIB BAMを使用してMATLAB/Simulink内でセーフティ部品全体を構築およびシミュレーションしてからターゲットCコードを生成することで、設計サイクルを加速します。
- 認証手続きの迅速化：事前に設計されたセーフティブロックと統合された障害マネジメント機能により、セーフティ基準への準拠と監査プロセスが大幅に簡素化されます。
さあ、始めて、あなたの考えを共有しましょう
ASCLIBは完全にMCUに依存しないように設計されているため、さまざまなハードウェアプラットフォームに柔軟に展開できます。開発を加速させるため、本製品は既に完全な検証済みであり、NXPのオートモーティブおよびインダストリアルMCUとの統合に対応しています。制御と安全性を分離することで、最高のモーター性能と妥協のない安全性という、両方の利点を享受できます。
近々、ISO 26262またはIEC 61508規格に準拠したモーター制御プロジェクトに取り組んでいますか？AMMCLIB + ASCLIB アプローチが設計をどのように簡素化できるかについて、コメント欄で議論しましょう。または、以下のフォームからフィードバックをお寄せください。[フォームへのリンク]