技术干货 | 汽车功能安全：ISO 26262-2018 的框架探秘

当汽车从机械时代迈入智能时代，电子电气系统的复杂度呈指数级增长——L3级自动驾驶系统包含超千万行代码，线控制动系统的信号链路涉及20余个电子控制单元（ECU）。在此技术背景下，ISO 26262-2018作为汽车功能安全的“黄金法则”，通过全生命周期管理框架，为智能汽车建立了从芯片到整车的安全防护体系。本文将结合自动驾驶、车联网等前沿场景，探讨这一标准的框架逻辑与实践要点。

一、标准逻辑及框架逻辑

1. 安全生命周期管理：标准覆盖汽车设计至报废的全生命周期，各阶段均配置相应活动与任务，以确保功能安全需求达成。
2. ASIL等级评估：ASIL确定基于危害的严重性、暴露概率及可控性三项要素，通过综合分析潜在危险情况，明确对乘客、行人及其他道路使用者的最坏影响，据此为不同风险等级的系统或组件制定对应安全要求。
3. 基于风险的安全需求工程：通过HARA方法识别产品潜在危害并评估风险，依据评估结果确立整体安全目标，再将安全目标分解为功能安全需求与非功能安全需求，确保需求覆盖全部安全相关维度，且可经测试、验证追溯至上层安全目标。

二、核心框架：全生命周期的安全闭环

标准确立了贯穿汽车安全全生命周期的管理理念，其覆盖范围包含管理、开发、生产、运行、服务及报废等关键阶段，并在各阶段配置相应管理要求。该标准框架以功能安全管理为基础，围绕概念阶段、产品研发（涵盖系统级、硬件级、软件级）、生产与操作规范、支持过程、基于ASIL的安全分析及配套导则等维度展开技术架构。下文将系统解析标准核心章节的技术内涵。

1. 术语体系：构建安全领域的 “世界语”

这一部分在2018版中进一步提升了术语和定义的准确性及清晰度。术语体系如同在标准解读前开启的理解之门，通过统一行业专业术语，为后续标准内容的理解和应用奠定了基础。

实践价值：某自动驾驶公司在开发自动泊车系统时，借助标准术语体系明确区分“传感器误检导致的失效”（归属预期功能安全范畴）与“控制器软件跑飞”（归属传统功能安全范畴），有效规避需求定义歧义。

2.功能安全管理：从 “流程管控” 到 “数据驱动”

功能安全管理阶段犹如驾驶汽车时的方向盘，该阶段是对整个汽车电子电气系统功能安全方向的把控。通过把相关安全指标的量化，并依据量化指标制定较为精准的决策。

1. 组织架构与权责分配：需明确权责边界，杜绝因职责不清导致的安全管理盲区；
2. 计划协同与风险预见：功能安全计划与质量保证计划需形成双向协同机制，覆盖全生命周期风险预见，强化前瞻性技术储备；
3. 人员能力建设：建立动态能力提升机制，确保人员资质与培训体系适配技术演进需求；
4. 审核评估标准化：需细化审核评估技术指标，形成量化评估模型与可追溯的改进闭环。

3.概念阶段：场景化危害分析的突破

概念阶段作为汽车E/E系统功能安全设计的起点，主要的安全活动如下图所示：

危害分析与风险评估需实现多维场景覆盖，即从传统“功能维度”拓展至“场景维度”。同时，系统初始架构设计需兼容未来技术升级路径与功能扩展需求，为后续研发提供技术基准，其工作质量直接影响系统功能安全水平。

工程实践：需遵循ISO 21448（预期功能安全标准）要求，针对系统预期功能不足引发的不可接受风险，依据车辆的实际预期用途、运行场景及环境条件，界定多维使用场景与受限场景边界。

4.系统级开发：架构安全的 "双重保险"

在产品研发的系统阶段，标准对系统层面的设计、开发及验证提出多维度要求。该阶段基于概念阶段确定的安全目标与需求，对技术需求进行可执行性细化——即需求需满足可实现、可设计、可验证原则，并通过软硬件层级实现。

1. 系统阶段包含开发阶段与系统集成验证阶段：
2. 开发阶段：聚焦技术安全概念（TSC）的开发与验证；
3. 集成验证阶段：涵盖软硬件集成测试及安全确认，需在前期开发完成后启动。

5.硬件级开发：从 “可靠性”到 “可诊断性”

硬件级开发流程以系统需求为基准，依次执行以下技术路径：

（1）需求分解与安全定义：拆解系统需求，明确安全目标及ASIL等级；

（2）架构设计与器件选型：基于可靠性原则开展冗余设计，完成架构设计并执行车规级元器件选型；

（3）电路设计与验证：实施详细电路设计及仿真验证，确保功能与性能达标；

（4）样品测试与迭代优化：制作原型件并通过功能、性能、可靠性测试，持续收集反馈并实施迭代优化；

（5）量产准备与质量管控：建立量产工艺规范，通过过程数据监控实现持续改进。

基于标准要求，需集成内置自测（BIST）、故障检测电路等安全机制，实现故障实时监测与定位精度提升，提升系统安全性与维护效率，硬件阶段其技术路径如下图所示。

6.软件级开发：应对 “代码爆炸”的安全范式

功能安全软件级开发以需求分析为起点，将系统级技术安全需求转化为软件安全需求并明确ASIL等级。随后进行架构设计与代码实现，依次开展单元测试、集成测试等多轮验证，通过形式化验证与故障注入测试确保安全机制有效性。最终与硬件集成完成联合调试，并通过持续优化迭代完善系统。同时，依托全生命周期需求追溯与代码管控，构建全生命周期安全管控体系，为汽车软件安全构建技术屏障。

软件阶段安全活动如下图所示。

7.生产与运维

在项目安全管理阶段，需基于开发成果对技术相关项实施确认评审、审核及评估，并归档形成安全档案集。完成上述技术确认后，发布生产许可文件，标志着产品具备量产准入资质。生产运行及报废过程旨在建立维护安全要素的全周期管控体系，通过制定工艺规范与操作指南，确保安全部件在全生命周期内的功能安全。

典型应用：生产追溯体系——需构建“芯片-电路板-整车”三级溯源架构。例如某工厂采用区块链技术记录ECU焊接工艺参数及测试数据，实现全生命周期数据溯源与防篡改。

8.支持过程：筑造隐形支柱

在汽车功能安全中，功能安全支持过程虽不直接参与产品开发，却是确保整个功能安全体系稳定运行的关键环节，犹如汽车的隐形支柱，默默支撑起安全大厦。支持过程的活动如下图所示。它们贯穿于汽车开发的全生命周期，与各个开发环节紧密相连。它通过对工具、文档、变更和人员等方面的有效协同机制，为功能安全提供了坚实的保障，确保功能安全管理要求的有效落实。

9.安全分析与ASIL等级分解

安全分析活动需贯穿概念阶段、系统阶段及软硬件阶段的开发全流程。根据安全目标ASIL等级差异，需选择适配的安全分析方法。ASIL等级分解作为ISO 26262的核心策略，通过将高等级安全需求合理分配至多个子系统，实现开发复杂度与成本的有效控制。

10.应用导则：从 “标准解读” 到 “实战指南”

ISO 26262 第 10 部分是功能安全领域极具价值的指南性内容，不具强制约束效力。它详细阐释标准核心概念，以实际案例展示如何确立安全目标、划分安全完整性等级，助力理解其他部分。适用于安全相关电子电气系统，能帮从业者深入掌握标准，推动功能安全工作开展 。

11.新增：Part 11 对半导体产业的重塑

ISO 26262-2018 的 Part 11 首次将半导体设计纳入功能安全管理范畴，聚焦汽车电气与电子系统的半导体层面。该部分为半导体设计、生产及测试全流程提供技术规范，它为半导体开发、生产、测试等环节提供详尽指引，助力企业满足功能安全需求，例如规范芯片设计中的故障检测与容错机制，确保半导体在复杂工况下可靠运行，降低汽车因半导体失效引发的安全风险。

其中一些典型实践应用，如芯片设计中IP核安全认证的需求，针对跨国团队分布式开发的协同，以及针对量产阶段监控，比如建立芯片现场失效数据反馈机制等。

三、总结与展望

ISO 26262-2018 不仅是一套合规性框架，更是智能汽车时代的安全技术创新指南。在车企聚焦算力、算法与数据的竞争格局下，功能安全已成为隐藏在技术冰山之下的基石 ——其价值未必直接体现为用户感知价值，却是所有创新可行性的前提条件。

未来，随着标准的持续演进与技术的深度融合，汽车功能安全将从 “后置验证”走向“前置设计”，从 “单点管控”走向 “系统协同”。这一进程中，真正的挑战不仅是技术的突破，更是安全文化在研发、生产、运维全链条的渗透 —— 毕竟，可靠的安全解决方案，最好是 “从一开始就做对”。