研究周报 | 一文读懂汽车防撞类主动安全功能

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【特约研究员 朱玉龙】接前一研究周报《汽车智能化发展网联的“桥头堡”:信息显示与提醒功能的趋势解析》所叙,我们来谈防撞类主动安全功能:横向/纵向介入控制,纵向从FCW(前车防撞预警系统)发展到AEB(自动制动辅助系统)和各类衍生的自动刹车功能,横向从LDWS(车道偏移报警系统)延伸到LKA(车道保持辅助系统)、LCA(汽车安全变道辅助系统)等功能,自动调节大灯也是为了行驶安全去考量的。这类功能设计初衷,就是为降低事故发生率和事故危害程度,受道路安全法规和交通管理机构管理措施的直接推动。

总的来看:

·导入AEB、LKA需要涉及底盘电子的接口,车企面临法规要求以及较高等级的安全性要求,在尝试导入和保证车型不出问题的前提下,本土零部件商在与传统Tier1的竞争中,只能处在跟随地位。

·2018-2020年的AEB、ADAS核心零部件及系统行业,中国有关部门及企业需要高度协同,才能争取抢得一杯羹。

·目前,应用在乘用车领域的功能技术在海外市场凭借高渗透率而具备低价高质的优势,而商用车领域国内企业的机会相对较多一些

一、汽车安全性功能存在的必要性和意义

在参考文献1中,美国高速公路安全保险协会(IIHS)研究了2010年~2014年间发生在美国27个州的追尾事故在案记录,其结果显示,配备了自动制动系统的车辆追尾事故发生率以及伤亡程度相对较小。

(1)对于事故的减少

·单独的FCW前车碰撞预警系统,能使车辆追尾概率下降23%

·FCW+AEB前车碰撞预警+自动刹车系统,能使车辆追尾概率下降39%

(2)对于人员伤害的减少

·单独的FCW前车碰撞预警系统,能使车内人员和第三方人员伤害程度分别降低6%和4%

·FCW+AEB前车碰撞预警+自动刹车系统,能使车内人员和第三方人员伤害程度分别下降42%、44%

(一)欧美对汽车防撞安全功能的要求

美国国家公路交通安全管理局NHTSA已将AEB的测试加入到美国的NCAP之中,后续与通用、丰田等20家企业达成协议,在2022年之前,在美国销售的所有新车安装防止碰撞的AEB。而其他地区,也是通过道路安全管理部门,通过评分和引导,根据实际每年的事故情况来逐步导入主动安全(横向、纵向)两方面。

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图1 这类标准的制定驱动因素就是事故数据

我们可以发现,整个过程是围绕着道路安全的情况来实现的。走多快、制定强制法规以后起到多大的效果,要通过事故和交通事故伤亡的数据得以体现。欧盟2014年开始要求所有在欧盟销售的新车都要配备AEB,没有这个系统的汽车不会获得E-NCAP五星级的安全认证。(车辆AEB系统的测试,根据应用场景分为低速、高速与行人分别进行测试)

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图2 从全球来看各个地区渐进式的逐步提高要求

(二)我国对汽车安全防撞功能的要求

中国也是一样的形势,根据实际的情况来看,法规上先行,实际应用层根据不同的区域来发展

1)商用车/客车强制要求 《机动车运行安全技术条件》(GB7258)标准的变化也反应了管理的趋势,需要更直接有效地维护道路安全——车长大于11m 的客车应装备符合标准规定的车道偏离报警系统(LDWS)和前车碰撞预警系统(FVCWs)的要求,从草稿到征求意见稿,政策对道路安全性的考虑和要求也在不断提高。

· 车道偏离报警系统(LDWS)=》LKA

· 前车碰撞预警系统(FVCWs)=》AEB

3月7日,交通运输部发出关于贯彻落实交通运输行业标准《营运客车安全技术条件》(JT/T 1094-2016)的通知

· LDWS 12个月(2018年4月1号),

· AEB里面的FCW 12个月(2018年4月1号)

· AEB 24个月(2019年4月1号)

AEB里面的制动方面的内容标准里面另行索引,一个是实施中包含功能的要求。这个技术条件,是早于GB7258的一些要求,也是彰显了在GB强制法规之前,运营车辆先行探索的路,也是后面交通部要发挥智能网联中运营管理者角色的一个体现。

2)乘用车要求 :2018版C-NCAP管理规则在主动安全方面的要求是增加行人保护试验。这是针对中国道路交通事故中行人伤害事故数量多、伤害大的特点而提出的要求,把车辆自动紧急制动系统AEB纳入评价。AEB是车辆在预防碰撞安全方面非常有效的先进主动安全装备,应当鼓励安装。C-NCAP管理中心在经历了长时间的调研、路况采集、技术交流和试验验证基础上,提出了AEB系统的评价方案。

二、汽车安全防撞功能的准备与实现

从原来豪华车才有的各类功能,真正扩大到普通车也配置的规模,安全防撞功能整个落地的过程其实不仅仅是单纯加个配置这么简单。

(一)消费者对于紧急刹车AEB的理解

消费者首先要面临的是不同命名和体验的紧急刹车功能。有雷达、单目摄像头、立体摄像头、激光雷达技术,还有以上几类融合技术等方案,都是用来识别前方的潜在碰撞对象,这些信息会与车辆自身速度及行车轨迹相结合,以确定危急情况是否正在加重。我们可以预见到,到时候会有更多自主车企把这个作为主打的智能功能,会给他们取不同的名字。

· 如果检测到潜在碰撞可能, AEB 系统首先会提醒驾驶员采取措施以尽量避免碰撞。

· 如果未采取任何措施且碰撞仍可能发生,则系统将施加制动。有些系统会施加最大制动力,而有些系统则会逐步加大制动力。

· 有些系统会在检测到驾驶员采取避碰措施时立即停用。

这里就变成了,从没有AEB=》有AEB会存在使用体验的差异,不同厂家的AEB的特性也会有差异,AEB使用过程中的车速、场景和检测对象会有较大的差异。

表1 不同厂家的紧急刹车的叫法

BMW

Pedestrian Warning with City Brake Activation

camera-based systems Approach control warning and Person warning with light city braking function

FIAT

City Brake Control

Mitsubishi

Forward Collision Mitigation

Skoda

Front Assistant

Audi

Pre Sense Front
Pre Sense Front Plus

Volkswagen

Front Assist
City Emergency Brake

Ford

Ford Forward Alert
Active City Stop

Mercedes-Benz

Collision Prevention Assist

BAS PLUS
PRE-SAFE® Brake

PRE-SAFE® Brake and BAS PLUS

Honda

Collision Mitigation Brake System

Volvo

City Safety

事实上,这个系统也是比较复杂,也受很多的因素包括来自车辆本身、刹车控制系统、刹车片、外部环境的感知系统和外部环境条件等的影响。

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图3 决定AEB特性的一些要素

(二)AEB的开发和进化

总的来看,未来自主开发的过程,一定是从全托往半托演变。涉及到整个系统开发的路径可以分为:

l 全托:有一两个具备战略优势的地位,以相对合适的价格,把整个系统承包下来。好处是稳定可靠安全,责任由之承担,坏处是出了问题只能电话找他们了。

l 半托:这个领域,其实需要很长的时间积累,把其中一部分分解,找到合适的能提供稳定可靠解决方案的厂家一起来整合系统。车企从单纯的发需求(符合什么要求和标准),向在不同的车型上个性化整合最优的方案发展。短期内其实这个挺难实现的,不过也是在某些道路上进行实验。

研究周报 | 一文读懂汽车防撞类主动安全功能 图4 AEB系统概览

这里面,可以通过黑匣子记录器、车联系统和事故分析的办法来提高整个信息收集和实际性能数据的可能性。

· 车企可以通过车联系统确定功能是否有效果,见参考文献3

表2 通过车联系统分析性能效果

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· 车企对事故的分析可以通过和黑匣子和车联系统一起分析

· 在NHTSA的基础上,可以存储进一步的安全数据,还有整个的AEB和其他功能的运行情况来做进一步的关联分析对比

表3 通过黑匣子和车联系统一起分析过程

第一电动网新闻图片

(三) 全面记录使用过程和事故的发生

实际在上的过程中,可以分步走,但是一旦介入控制,搞不好是要召回的。如下表所示,是主要的AEB召回的事故:

表2 部分AEB的召回概览

20156

ACURA

The recalled Acuras can incorrectly determine there's a obstacle ahead when the car is traveling near a metal guard rail or fence. The problem is more likely to occur when the car is changing lanes. The company is not aware of any injuries or crashes in the United States related to the problem, but one crash was reported in Japan involving a different model with the same automatic braking system. The problem is being fixed with a software update, Martin said.

20156

Subaru

“If the switch that activates the brake lights fails, the automatic pre-collision braking component of the driver assist system will not function,” Subaru said in its notice to the NHTSA.

201511

Toyota

Toyota is recalling about 31,000 cars2013-2015 Avalon, Avalon Hybrid, Lexus ES 350 and Lexus ES 300h that can slam on the brakes even though that's the last thing you need. This is a problem that is occurring on a more frequent basis as more cars are equipped with collision avoidance systems.
The pre-collision system can interpret a steel joint or plate as an object in the road. The steel object will activate the collision avoidance system and identify the steel as a car driving in front of the Toyota or Lexus vehicle.
Toyota says if this happens, a warning buzzer will activate and the automatic service brakes will suddenly be applied. This means a sudden emergency braking event that could cause all kinds of problems with a vehicle traveling behind the Toyota or Lexus.

201506

Jeep

U.S. safety regulators have closed a yearlong investigation into the Jeep Grand Cherokee's automatic braking system without seeking a recall. NHTSA began the probe in June of last year after getting complaints that the system braked for no reason, increasing the risk of rear-end crashes.
But investigators found in testing that there was no single cause for unintended braking, and that the brakes came on only for short periods and didn't cause any crashes. The agency says the Jeep system performs as well or better than similar systems from other automakers. Its tests found that the braking at the root of the complaints reduced the SUV speeds by less than 3 mph.

201408

Volvo

Volvo is recalling 2011-2015 VNL and 2014-2015 VNM trucks built between Nov. 17, 2010, and Feb. 5, 2014, that are equipped with enhanced cruise control but no side fairings. The recall could affect up to 862 trucks.Volvo says the active braking component — the “autonomous” braking feature — in the affected vehicles can become disabled. The active braking feature is part of the enhanced cruise control system.
If the braking component is disabled, the truck will not engage the brakes automatically, as it should, when the cruise control system is activated, Volvo says.

20136

Toyota

因为预碰撞制动系统存在的一个问题在日本市场召回约2万辆皇冠和雷克萨斯IS轿车

分析一下2015年召回事件的分布来看,进入主动安全领域之后,以被动安全现在的情况,推动主动安全,一是把转向系和制动系的问题合在一块,二是对企业的召回压力和质量要求势必高了很多。

这里还有误触发带来的投诉困扰,我个人以为,防撞系统其实对车企而言并不是法规驱动下就能立马受益的,这里有机会也有挑战,想要把汽车品牌往高端化发展,确实是需要多一份担当和付出才行的。

参考文件:

1. IHSS Effectiveness of Forward Collision

Warning Systems with and without Autonomous Emergency Braking in Reducing

Police-Reported Crash Rates

2. 2015年汽车产品安全与召回技术研究报告

3. A Study of Crash Rates for Vehicles with

Advanced Crash Avoidance Features

编者按:为凝聚新能源汽车行业的研究力量,发挥协作效应,第一电动网建立特约研究员机制,邀请行业知名专家、大牛作者作为特约研究员,集中多方智慧,深入探索新能源汽车政策、资本、技术、市场等领域,并定期推出【研究周报】,解析行业热点问题。

作者:朱玉龙

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