AEB系统性能与碰撞时间关联性研究

刘建平 郑望晓 郑阳

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刘建平 郑望晓 郑阳, 511400) (广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广州

【摘要】根据对不同车型AEB系统性能实测数据的分析,得出AEB系统TTC值、AEB制动执行策略与最终制动效能和用户体验之间的关联性,并依据分析结果对AEB系统的TTC和制动执行策略设定提出了合理建议。在CCR试验工况中,当车速低于20 km/h 时TTC设定应更小,采用单级制动,以提升用户体验;在更高车速下应采取两级制动策略,以使AEB系统更为舒适、平顺地介入,在确保AEB系统性能的同时提升用户舒适度,同时提升AEB系统在NCAP评价规程中的得分率。 主题词: AEB系统 碰撞时间 制动执行策略U461.91 A 10.19620/j.cnki.1000-3703.20180663中图分类号: 文献标识码: DOI: Research on Relevance of AEB System Performance and TTC Liu Jianping, Zheng Wangxiao, Zheng Yang GAC Group Automotive Engineering Research Institute, Guangzhou, 511400) ( Abstract According to the analysis on the measured data of AEB system performance of different vehicle models,【 】the relevance between AEB system TTC, AEB braking execution strategy, final braking efficiency and user experience was concluded, and reasonable suggestion was proposed concerning AEB system and braking execution strategy settings TTC according to the analysis results. In CCR test conditions, when vehicle speed is under 20 km/h, lower shall be set, and TTC single- stage braking shall be applied to improve user experience; two- stage braking strategy shall be adopted at higher vehicle speed, to engage AEB system more comfortably and smoothly, thus improving riding comfort for customers while ensuring AEB system performance, and improving the rating of AEB system in China-New Car Assessment Program. Key words: AEB system, TTC, Braking execution strategy

1 前言

Autonomous Emergency Break,AEB)

自动紧急制动(系统利用现代传感器技术实时对车辆的周围环境和车辆行驶状态进行探测,并根据算法预判当前环境的危险程度,当检测到前方有潜在碰撞危险时,系统向驾驶员发出警告以提醒驾驶员采取措施规避危险,并在驾驶员没有及时对警告信号做出正确反应且碰撞危险变得十分紧急时,系统提供制动力,通过自动制动等主动介入方式来避免碰撞事故的发生或减轻碰撞事故的严重程

Euro NCAP)

度[1- 3]。目前,欧洲新车安全评鉴协会( 已将

AEB C

纳入新车主动安全的评价规程,而我国最新版的

NCAP(2018 AEB

版)也开始将 纳入新车评价规程。本文

AEB Time

将依据实车测试结果对 激活时刻的碰撞时间(

To Collision, TTC)

、制动系统响应时间、最大减速度等进

AEB

行分析,为设定 系统策略和性能目标提供数据支

AEB NCAP

撑,以提升 系统在 评价规程中的得分率。

2 AEB工作原理分析

AEB

的关键是避撞算法,因避撞算法决定了预警的时机和逻辑,其核心问题是确定合适的介入时刻。碰撞时间是评价交通安全的微观指标,是指某一时刻本车与目标车之间发生碰撞前的剩余时间。在同一车况下,在碰撞时间较大时制动效能较好,且不易发生事故。但是该情形下用户体验很差,用户需要的是相对激进的危险

AEB

制动时机,即TTC足够小时 就应采取制动措施,即应遵循两个原则:一是为不影响用户体验,制动时刻应晚于驾驶员的最迟制动时刻和驾驶员的最迟转向时刻;二是制动时刻应早于制动系统将车辆刹停的最迟制动时刻[4],确保制动效能,达到避撞的目的。

3 试验研究 3.1 试验方法

6 AEB

选取 款具有代表性且配置有 功能的车辆进

A) SUV(B C D)

行试验,包括一款轿车( 、三款 、、 、一款

MVP(E) F)

及一款纯电动车( 。测试工况选用欧洲新车

(Euro- NCAP) (Car to Car Rear sta⁃

评价规程 的前车静止

tionary,CCRs) 10 km/h 10 km/h工况[5],即本车以 的梯度从

50 km/h Euro-NCAP (Eu⁃

递增到 。前车为 测试车辆目标

rope Vehicle Target,EVT) 1

模型并保持静止,如图 所示。 E-NCAP ABD

试验中采用了 中定义的 驾驶机器人

OxTS

(含转向、制动和油门机器人)、 陀螺仪、基站及数

Euro-NCAP

传系统、 测试车辆目标等设备,试验过程精确控制试验车的速度、加速度、方向和距离,实时采集测试车辆速度、减速度、碰撞时间TTC、测试车辆与目标之间距离等。

3.2 试验结果

通过试验得出各车型能实现的最高避撞车速见表

1 1

。由表 可知,各车型之间最高避撞速度较接近,但实际用户体验却存在较明显差异。经统计,各车型在各速

AEB 2

度点 制动时的TTC如图 所示。 2 AEB B

由图 可看出,在各车速点 制动时,车型TTC

E

最小, 车型的TTC最大,整体上各车型的TTC随车速

F AEB

的增加呈逐步增大的趋势。但 车型在各车速下

10 km/h

激活时刻TTC一致性较差,在车速为 时TTC为

1.4 s, AEB

实际体验中能感知该车速下 制动时机略显提前,用户体验不佳。

B AEB C B车型 制动时TT 值最小,即同一车速下 车

AEB CCRs

型的 制动时机最晚,但在 工况下,最高避撞

45 km/h

车速仍能达到 。通过对试验采集的数据进一步分析可知,不同车型在同一车速、一定制动TTC情况下,

AEB

系统所能提供的减速效果与其策略设定及搭载的

AEB车辆制动系统性能直接关联。其中,不同厂商的系统控制策略有不同的风格,而制动系统性能与制动系统的响应时间和所能达到的最大减速度相关。

4 AEB制动执行策略和性能分析4.1 AEB性能与TTC及制动系统性能关联性分析

F AEB

因在各车速下 车型 系统激活TTC一致性差,

10 km/h)

且低速时( 的 TTC 过大,由此可推断该车型

AEB

系统激活TTC的设定策略不够完善。进一步分析

AEB

其减速度数据可知, 系统在各车速点均采用一级制

750 ms

动,液压制动系统响应时间略长(制动后约 才达

9.2 m/s2),

到最大减速度 且在最大减速度点保压时间不

3), F 45 km/h AEB

够(图 故 车型在车速为 时, 系统虽在

1.2 s

TTC为 时即开始制动,但仍未最终实现避撞。 2 B AEB

由图 可看出,车型在各车速点 激活时刻的TTC随车速提高逐渐增加,呈一致性分布,其TTC最大

0.75 s,

值仅为 符合紧急制动定义,实际评价中该车型自动制动时机合理,不影响用户体验。另外,该车采用的新型制动助力器的液压制动系统响应快,通过试验数据

AEB 270 ms

分析表明,在 系统开始制动 后,制动系统即

4),

达到最大减速度,同时能提供足够的保压时间(图故能明显提升制动效能。在执行策略方面,该车同样采

B

用的是一级制动,由此表明,在所测试的几款车型中,

AEB

车型 系统激活时刻的TTC最小,但该车型制动系统

10 m/s2),

响应速度快,且能提供足够大的最大减速度(约

45 km/h)

故能实现最高车速( 下的自动避撞。

4.2 AEB系统请求制动执行策略分析

AEB通过对多个车型试验结果的分析可知,在 系统请求制动策略设定方面主要分为两类,一是采用一级

AEB

制动,即 系统开始制动后直接达到其所需的最大

5 AEB

减速度值,如图 所示;二是采用两级制动,即 系统

AEB

开始制动直至车辆停止过程中, 系统提供不同减速度值的两级制动。 AEB 3

系统二级制动策略分为 种类型:

a. AEB AEB

根据 系统控制策略, 系统首先请求制

7m/s2)

动系统执行第一级较大减速度(约 来降低本车车速,同时通过其算法实时计算与目标车的相对速度和距离,若仍存在与目标车的碰撞风险,则在某一时刻以最大减速度再执行二级制动,直至车辆制动减速至停止,

Ⅰ 6

称为第 类型,如图 所示; b. AEB

系统先请求制动系统执行较小的一级减

2 m/s2),

速度(约 若此时驾驶员仍未踩下制动踏板,或驾驶员介入后车辆减速度仍不能使本车避免发生碰撞;则

AEB

在某一时刻 系统将请求制动系统执行二级制动,使本车减速度达到最大值,直至本车制动减速至停止,

Ⅱ 7

称为第 类型,如图 所示; c. AEB

系统首先请求制动系统以最大减速度执行一级制动,然后根据其算法执行二级制动,在某一时刻降低减速度至某一数值,直至本车停止,避免与目标

Ⅲ 8

车发生碰撞,称为第 类型,如图 所示。

6~ 8 AEB

由图 图 可看出,不同车辆搭载的 系统算

AEB

法策略有明显区别, 系统采用的二级减速方案也不

Ⅱ AEB

同。对于采用第 类型的二级减速策略的 系统,车辆进行紧急制动前先执行一段较小的减速度提醒后车,能有效降低被追尾的风险。用户体验方面,第一级制动的减速度较小,更多是提醒驾驶员存在碰撞风险,

提示其进行主动制动。实车体验表明,采用第 类型二级制动策略时体验感更佳。 5 结束语通过对大量实测数据的分析表明,在CCRS试验工

况中,不同车速对应AEB介入时的TTC存在差异,低速

时(< 20 km/h)的TTC设定应更小,采用单级制动,以提

升用户体验;在更高速度下应采取两级减速策略, AEB系统激活后能更为舒适、平顺地介入,制动效果更强、速

度减小率更大,在AEB系统工作的过程中用户体验优于

仅采用单级制动的方案。文献[6]指出液压制动器起作

用时间是0.2~0.9 s,故AEB系统的TTC设置在0.5~1.2 s之间更为合理,同时,根据不同车速选择不同的TTC,使

AEB

得随车速的增加 系统激活TTC也逐步变大。参考文献[1] Wesley Hulshof, Iain Knight, Alix Edwards, et al. Autono⁃ mous Emergency Braking Test Results. Thatcham Research UK[J], Paper Number 13-0168. [2] Fildes B N, Keall M, Bos N, et al. Effectiveness of Low Speed Autonomous Emergency Braking in Real-World Rear⁃ end Crashes [J]. Accident Analysis Prevention, 2015, 81:2429. [3] Fildes B N. Safety Benefits of Automatic Emergency Braking Systems in France [R]. SAE Tech Paper, 2012,doi:10.4271/ 2012-01-0273. [4] , , , . Euro-NCAP徐杰 李博 霍克 等 基于 的自动紧急制动系[C]// .统算法开发 中国汽车安全技术学术会议论文集2014. [5] , , , .郭魁元 李悦琴 高明秋 等 主动安全技术在中国的应用NCAP [J]. , 2015(4):环境及 评价方法综述 汽车工业研究43-49. [6] . [M]. : , 2009.余志生 汽车理论 北京 机械工业出版社(责任编辑 文楫) 2018 7 11修改稿收到日期为 年 月 日。

1 CCRs)图 前车静止( 测试工况

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