标题

17 安 全 新 技 术 在 自 主 品 牌 车 型 上 的 应 用 摘 要 : 在 汽 车 设 计 中, 车 辆 的 高 安 全 性 一 直 是 汽 车 企 业 设 计 团 队 追 求 的 目 标, 除 了 高 强 度 的 车 身 结 构 之 外, 车 辆 本 身 配 备 的 主 动 被 动 安 全 装 备 在 保 护 乘 员 安 全 上 也 起 到 了 关 键 的 作 用 随 着 汽 车 行 业 对 车 辆 安 全 关 注 度 的 提 升, 主 动 被 动 安 全 装 备 也 在 不 断 地 推 陈 出 新 本 文 以 一 汽 轿 车 股 份 有 限 公 司 对 车 辆 安 全 领 域 新 技 术 的 引 用 为 背 景, 介 绍 了 奔 腾 X80 和 全 新 奔 腾 B70 整 车 被 动 安 全 系 统 的 匹 配 过 程, 并 着 重 阐 述 了 该 企 业 电 子 稳 定 性 控 制 系 统 开 发 情 况 和 主 动 安 全 技 术 的 发 展 规 划 关 键 词 : 车 辆 安 全 电 子 稳 定 性 控 制 系 统 一 汽 轿 车 近 年 来, 汽 车 行 业 对 汽 车 安 全 的 关 注 度 不 断 提 升, 自 主 品 牌 企 业 越 来 越 重 视 安 全 技 术 的 创 新 与 应 用 自 主 品 牌 企 业 从 追 求 成 本 降 低 向 技 术 高 端 化 转 变, 在 车 身 安 全 设 计 方 面 有 较 大 进 步, 并 不 断 提 升 限 力 式 安 全 带 安 全 气 囊 防 抱 死 制 动 系 统 (ABS) 电 子 稳 定 性 控 制 系 统 ( ESC) 等 安 全 产 品 的 装 备 率 C NCAP 开 始 实 施 时, 自 主 品 牌 车 型 测 试 成 绩 以 两 星 级 三 星 级 居 多, 如 今 获 得 四 星 级 五 星 级 的 自 主 品 牌 车 型 较 多, 体 现 了 自 主 品 牌 企 业 安 全 技 术 的 持 续 提 高 自 主 品 牌 代 表 企 业 之 一 的 一 汽 轿 车 股 份 有 限 公 司 ( 以 下 简 称 一 汽 轿 车 ) 注 重 安 全 技 术 的 开 发 与 应 用, 随 着 奔 腾 车 系 两 款 主 力 车 型 X80 和 全 新 B70 的 上 市, 其 产 品 的 安 全 性 和 性 价 比 受 到 市 场 关 注 198

安 全 新 技 术 在 自 主 品 牌 车 型 上 的 应 用 一 车 辆 安 全 开 发 技 术 研 究 自 从 第 一 辆 奔 腾 投 放 市 场 以 来, 一 汽 轿 车 对 保 护 乘 员 安 全 尤 为 重 视 随 着 企 业 的 发 展, 其 安 全 设 计 研 发 团 队 也 由 原 来 单 一 的 被 动 安 全 团 队 发 展 为 主 动 安 全 和 被 动 安 全 联 合 的 车 辆 安 全 研 发 体 系 团 队 近 几 年, 一 汽 轿 车 将 ESC 及 驾 驶 员 辅 助 系 统 (ADAS) 等 主 动 安 全 新 技 术 不 断 引 入 奔 腾 车 系 中 相 对 于 主 动 安 全 方 面 从 无 到 有 的 过 程, 一 汽 轿 车 在 被 动 安 全 领 域 做 到 了 从 有 到 精 一 汽 轿 车 在 车 辆 安 全 开 发 方 面, 把 人 车 辆 道 路 作 为 一 个 系 统 来 研 究, 三 者 相 互 协 调, 达 到 性 能 的 最 佳 匹 配, 集 成 整 车 安 全 性 设 计, 其 中 车 辆 安 全 开 发 体 系 如 下 ( 一 ) 整 车 安 全 开 发 目 标 制 定 与 分 解 在 奔 腾 车 型 项 目 启 动 之 初, 一 汽 轿 车 就 开 始 制 定 整 车 安 全 开 发 目 标 ( 包 括 主 动 被 动 安 全 系 统 ), 并 随 着 项 目 的 进 展 分 析 安 全 目 标, 进 一 步 分 解 及 细 化, 对 于 每 项 安 全 相 关 的 法 规 要 求, 除 满 足 相 关 标 准 外, 还 需 分 解 到 具 体 得 分 要 求 ( 二 ) 整 车 被 动 安 全 模 拟 计 算 从 项 目 启 动 到 项 目 确 认 阶 段, 经 过 多 轮 整 车 安 全 模 拟 计 算 应 用 模 拟 仿 真 计 算, 缩 短 了 开 发 周 期, 并 为 企 业 降 低 了 开 发 成 本 模 拟 计 算 主 要 包 括 : 车 体 抗 撞 性 乘 员 保 护 及 行 人 保 护 通 过 多 轮 模 拟 计 算 和 优 化, 达 到 模 拟 阶 段 的 整 车 安 全 开 发 目 标 ( 三 ) 子 系 统 开 发 匹 配 模 拟 计 算 后 需 对 各 个 子 系 统 进 行 开 发 匹 配, 包 括 正 面 约 束 系 统 侧 面 约 束 系 统 行 人 保 护 等 被 动 安 全 系 统 开 发, 而 对 于 主 动 安 全 系 统 中 的 ESC 和 ADAS 等 则 需 要 软 件 逻 辑 的 开 发 及 匹 配 标 定 199

( 四 ) 整 车 试 验 车 辆 安 全 系 统 开 发 从 整 车 试 制 阶 段 批 量 生 产 阶 段 到 最 后 批 量 投 产 阶 段, 进 行 多 轮 测 试 试 验 被 动 安 全 系 统 开 发 过 程 先 后 需 进 行 多 次 整 车 碰 撞 试 验 和 误 作 用 检 测, 其 中 包 括 基 础 数 据 采 集 试 验 标 定 试 验 验 证 试 验 主 动 安 全 系 统 开 发 包 括 车 辆 动 力 学 模 型 建 立 整 车 调 校 标 定 全 路 况 验 证 等 整 车 试 验, 以 及 通 信 诊 断 功 能 测 试 失 效 安 全 测 试 等 台 架 测 试 通 过 这 些 试 验 的 开 展 对 模 拟 计 算 结 果 约 束 系 统 匹 配 结 果 ACU 标 定 车 身 结 构 主 动 安 全 装 备 性 能 以 及 生 产 工 艺 等 方 面 进 行 检 验 验 证 ( 五 ) 整 车 安 全 目 标 的 达 成 通 过 多 轮 整 车 试 验, 从 乘 员 伤 害 车 体 结 构 生 存 空 间 及 主 动 安 全 装 备 匹 配 开 发 等 方 面 进 行 安 全 开 发 目 标 的 达 成 评 价, 进 行 优 化 和 改 进, 最 终 达 到 开 发 目 标 二 被 动 安 全 系 统 开 发 ( 一 ) 奔 腾 X80 项 目 开 发 匹 配 过 程 奔 腾 X80 在 正 面 约 束 系 统 开 发 过 程 中, 为 满 足 整 车 安 全 开 发 目 标 及 分 解 后 的 二 三 级 胸 部 目 标 值, 分 析 前 排 假 人 在 正 面 碰 撞 过 程 中 的 伤 害 模 式 伤 害 机 理 及 运 动 姿 态, 结 合 车 体 变 形 情 况 加 速 度 情 况 及 空 间 布 置 等 因 素, 制 订 匹 配 优 化 方 案 进 行 CAE 分 析 及 台 车 试 验, 最 终 选 择 改 变 锁 舌 来 达 到 目 标 值 这 一 方 案 利 用 与 供 应 商 联 合 开 发 的 圆 形 锁 舌 本 身 固 有 的 特 点 降 低 胸 部 伤 害 从 而 使 胸 部 压 缩 量 达 到 目 标 值 要 求, 奔 腾 X80 圆 形 锁 舌 与 普 通 锁 舌 在 台 车 试 验 中 胸 部 压 缩 量 的 表 现 对 比 如 图 1 所 示 2012 版 的 C NCAP 管 理 规 则 中 增 加 了 后 排 假 人 的 评 价, 这 对 当 时 正 200

安 全 新 技 术 在 自 主 品 牌 车 型 上 的 应 用 图 1 奔 腾 X80 圆 形 锁 舌 与 普 通 锁 舌 在 碰 撞 中 胸 部 压 缩 量 的 对 比 处 在 开 发 中 期 的 奔 腾 X80 提 出 了 更 高 的 要 求 经 统 计 调 查 及 研 究 乘 用 车 后 排 五 百 分 位 女 性 假 人 在 正 面 碰 撞 过 程 中 的 伤 害 模 式, 分 析 其 伤 害 机 理, 从 人 体 动 力 学 响 应 的 角 度 研 究 约 束 系 统 参 数 和 人 体 伤 害 之 间 的 关 联 性, 提 出 后 排 假 人 的 伤 害 与 车 体 波 形 空 间 尺 寸 后 座 椅 下 潜 机 构 坐 垫 角 度 安 全 带 固 定 点 布 置 及 安 全 带 限 力 值 等 因 素 相 关 经 过 试 验 设 计 ( DOE) 分 析, 确 定 各 个 影 响 因 素 的 影 响 趋 势, 制 定 奔 腾 X80 优 化 方 向 最 终 确 定 引 入 全 新 的 后 排 双 限 力 式 安 全 带, 以 此 来 达 到 更 好 地 保 护 不 同 体 型 乘 员 和 满 足 不 同 法 规 要 求 的 效 果 奔 腾 X80 后 排 双 限 力 式 安 全 带 限 力 值 曲 线 如 图 2 所 示 ( 二 ) 全 新 奔 腾 B70 项 目 开 发 匹 配 过 程 一 汽 轿 车 建 立 了 成 熟 且 完 善 的 整 车 安 全 开 发 流 程 体 系, 在 细 节 开 发 中 根 据 具 体 车 型 选 择 匹 配 更 适 合 该 车 型 的 装 备 为 满 足 全 新 奔 腾 B70 的 开 发 目 标 要 求, 一 汽 轿 车 引 入 与 供 应 商 联 合 开 发 的 锁 止 锁 舌 以 达 到 优 化 前 排 乘 员 胸 部 压 缩 量 的 效 果 全 新 奔 腾 B70 开 发 过 程 中 正 面 高 速 试 验 时 前 排 假 人 胸 部 压 缩 量 大 于 目 标 值, 分 析 前 排 假 人 在 正 面 碰 撞 过 程 中 的 伤 害 模 式 伤 害 机 理 及 运 动 姿 态, 201

图 2 奔 腾 X80 后 排 双 限 力 式 安 全 带 限 力 值 曲 线 制 订 匹 配 优 化 方 案, 进 行 CAE 分 析 及 台 车 试 验, 最 终 确 定 假 人 运 动 姿 态 对 胸 部 压 缩 量 影 响 最 大, 因 此 优 化 方 向 放 在 改 变 假 人 运 动 姿 态 上 在 碰 撞 中, 较 理 想 的 运 动 姿 态 为 乘 员 在 碰 撞 初 期 以 H 点 为 中 心 胸 部 进 行 旋 转 运 动, 这 样 在 相 同 的 安 全 带 限 力 值 情 况 下 胸 部 受 力 更 小, 全 新 奔 腾 B70 选 择 了 锁 止 锁 舌, 通 过 锁 舌 锁 止 安 全 带, 限 制 骨 盆 运 动, 达 到 旋 转 的 运 动 姿 态, 从 而 降 低 胸 部 受 力 ( 见 图 3) 202

安 全 新 技 术 在 自 主 品 牌 车 型 上 的 应 用 图 3 普 通 锁 舌 与 全 新 奔 腾 B70 锁 止 锁 舌 胸 部 压 力 对 比 三 主 动 安 全 系 统 开 发 随 着 汽 车 安 全 越 来 越 受 到 重 视, 传 统 的 以 被 动 安 全 为 主 的 安 全 理 念 也 在 发 生 变 化 汽 车 安 全 逐 步 细 化, 形 成 了 主 动 被 动 安 全 系 统 相 结 合 的 全 新 安 全 理 念, 主 动 安 全 系 统 也 成 为 汽 车 企 业 开 发 的 重 点 一 汽 轿 车 在 主 动 安 全 领 域 不 断 探 索, ESC 由 最 初 的 ABS 到 全 系 ESC, 雷 达 技 术 胎 压 监 测 系 统 (TPMS) 自 适 应 巡 航 控 制 系 统 (ACC) 等 均 应 用 于 奔 腾 红 旗 车 系 中 ( 一 ) 一 汽 轿 车 ESC 技 术 1 基 本 功 能 一 汽 轿 车 奔 腾 车 系 ESC 基 本 功 能 包 括 : ABS 牵 引 力 控 制 系 统 (TCS) 车 辆 动 态 控 制 系 统 (VDC) 紧 急 制 动 辅 助 系 统 (EBA) 2 附 加 功 能 一 汽 轿 车 奔 腾 车 系 ESC 附 加 功 能 包 括 : 坡 道 辅 助 自 动 驻 车 液 压 真 空 补 偿 陡 坡 缓 降 及 动 态 稳 定 减 速 203

图 4 一 汽 轿 车 主 动 安 全 技 术 发 展 情 况 图 5 奔 腾 车 系 ESC 基 本 功 能 204

安 全 新 技 术 在 自 主 品 牌 车 型 上 的 应 用 表 1 奔 腾 车 系 ESC 附 加 功 能 功 能 名 称 功 能 简 介 功 能 原 理 坡 道 辅 助 在 车 辆 上 坡 时, 能 够 适 当 保 持 驾 驶 员 所 施 加 的 制 动 压 力, 防 止 车 辆 出 现 溜 车 现 象 自 动 驻 车 帮 助 车 辆 在 任 何 静 止 条 件 下 保 持 静 止 状 态, 驾 驶 员 无 须 为 了 保 持 车 辆 静 止 而 一 直 踩 住 制 动 踏 板 液 压 真 空 补 偿 当 车 辆 发 生 制 动 真 空 度 不 足 时,ESC 主 动 增 压, 补 偿 临 时 的 真 空 不 足, 保 证 有 效 制 动 距 离 陡 坡 缓 降 帮 助 驾 驶 员 在 下 坡 情 况 下 低 速 下 坡, 而 无 须 驾 驶 员 的 主 动 制 动 干 预 动 态 稳 定 减 速 在 车 辆 行 驶 过 程 中 触 发 电 子 驻 车 制 动 系 统 ( EPB) 工 作 情 况 下, 为 保 证 有 效 制 动 距 离 和 安 全 性,ESC 进 行 增 压 干 预 和 稳 定 控 制 3 ADAS 功 能 基 于 ADAS 的 主 动 安 全 装 备 的 应 用, 使 得 人 们 在 享 受 驾 乘 便 利 性 的 同 时, 安 全 性 得 以 保 障 目 前 一 汽 轿 车 红 旗 车 系 配 置 全 速 ACC, ESC 装 备 了 驾 驶 员 辅 助 减 速 控 制 制 动 器 自 动 预 充 压 自 动 紧 急 制 动 等 功 能, 极 大 地 提 升 了 车 辆 主 动 安 全 水 平 ( 二 )ESC 研 发 体 系 在 近 几 年 的 发 展 过 程 中, 一 汽 轿 车 开 发 团 队 致 力 于 提 高 ESC 的 性 能 可 靠 性 和 逻 辑 合 理 性, 将 车 辆 的 主 动 安 全 作 为 第 一 开 发 目 标 为 此, 开 发 团 队 205

建 立 了 一 整 套 ESC 产 品 开 发 体 系, 从 规 范 的 建 立 测 试 的 完 善 到 匹 配 评 价 能 力 的 提 升, 均 能 够 有 效 保 证 车 辆 的 主 动 安 全 性 能 1 准 确 的 性 能 目 标 定 义 在 项 目 初 期 概 念 设 计 阶 段, 通 过 市 场 调 研 技 术 发 展 路 径 市 场 成 熟 度 等 多 维 度 确 定 ESC 的 装 备 需 求, 开 发 团 队 根 据 装 备 输 入, 进 行 功 能 需 求 分 析 和 功 能 定 义, 最 终 设 定 车 型 的 ESC 功 能 目 标 同 时, 通 过 实 车 对 标 手 段, 选 取 ESC 性 能 表 现 中 8 类 工 况 共 计 50 余 项 作 为 判 断 依 据, 确 定 性 能 表 现 风 格 和 目 标, 为 后 续 ESC 开 发 确 立 性 能 开 发 目 标 目 前, 一 汽 轿 车 奔 腾 车 系 已 经 形 成 ESC 与 操 控 稳 定 相 结 合 的 自 有 性 能 风 格 2 合 理 的 控 制 策 略 设 定 在 一 汽 轿 车 ESC 的 发 展 初 期, 其 所 有 控 制 策 略 完 全 遵 照 供 应 商 的 策 略 规 则, 有 些 并 不 适 合 奔 腾 车 系 的 用 户 习 惯 因 此 在 奔 腾 X80 开 发 过 程 中, 一 汽 轿 车 结 合 奔 腾 车 系 定 位 及 特 点, 建 立 了 一 套 适 用 于 该 公 司 的 控 制 策 略 规 范 一 汽 轿 车 将 ESC 的 开 发 作 为 一 项 系 统 开 发 工 作, 因 此 涉 及 与 电 控 架 构 线 束 布 置 控 制 单 元 交 互 等 的 多 维 度 开 发 工 作 合 理 的 控 制 策 略 不 仅 能 够 提 升 整 车 的 电 控 系 统 水 平, 同 时 使 ESC 本 身 的 用 户 安 全 性 得 以 保 障 目 前, 一 汽 轿 车 建 立 了 ESC 关 闭 策 略 低 电 压 控 制 策 略 车 速 输 出 策 略 及 ESC 多 项 附 加 功 能 要 求 等 各 类 规 范, 已 经 在 奔 腾 X80 和 全 新 奔 腾 B70 上 得 到 应 用 与 验 证 3 严 格 的 实 车 评 价 奔 腾 车 系 的 ESC 开 发 经 历 了 一 年 多 的 匹 配 标 定 在 此 过 程 中, 一 汽 轿 车 评 价 团 队 根 据 前 期 设 定 的 性 能 风 格 目 标, 结 合 实 车 动 力 学 形 态 进 行 了 多 次 主 观 评 价 其 中 包 含 标 定 过 程 中 的 所 有 工 况, 使 得 ESC 性 能 得 到 充 分 的 主 观 验 证 同 时, 已 经 具 备 一 套 完 整 的 ESC 客 观 评 价 设 备, 评 价 团 队 利 用 该 套 设 备, 遵 照 更 为 严 格 的 客 观 评 价 标 准, 进 行 了 严 谨 的 客 观 测 试, 通 过 测 试 数 据 判 断 ESC 性 能 水 平 和 控 制 逻 辑 合 理 性 206

安 全 新 技 术 在 自 主 品 牌 车 型 上 的 应 用 图 6 一 汽 轿 车 ESC 功 能 策 略 规 范 通 过 持 续 的 实 车 评 价 能 力 提 升, 一 汽 轿 车 积 累 了 大 量 的 评 价 数 据, 并 建 立 了 夏 季 和 冬 季 ESC 主 客 观 评 价 标 准 目 前, 可 实 现 针 对 轮 胎 悬 架 制 动 系 统 部 件 更 换 的 独 立 评 价 验 证 工 作 ESC 匹 配 标 定 中 验 收 环 节 的 主 导 地 位, 使 得 一 汽 轿 车 能 够 与 供 应 商 建 立 平 等 的 技 术 对 话, 保 证 了 ESC 性 能 得 到 严 格 的 控 制 和 提 升 4 完 善 的 功 能 测 试 在 ESC 的 开 发 体 系 中, 贯 穿 整 个 开 发 过 程 的 测 试 工 作 极 其 重 要, 完 善 合 理 的 测 试 能 够 有 效 验 证 ESC 的 软 件 和 功 能 安 全 在 ESC 开 发 过 程 中, 一 汽 轿 车 需 经 历 多 轮 通 信 诊 断 测 试 功 能 测 试 失 效 安 全 测 试 及 下 线 监 测 测 试 207

图 7 一 汽 轿 车 ESC 某 一 工 况 客 观 评 价 数 据 等 全 环 节 的 测 试 验 证 2009 年, 一 汽 轿 车 已 经 建 立 了 自 有 通 信 诊 断 规 范, 并 拥 有 整 套 的 通 信 诊 断 测 试 设 备 2013 年, 建 立 ESC HIL 硬 件 在 环 实 验 室, 通 过 测 试 人 员 6 个 月 的 分 析 研 究, 整 理 了 240 余 项 功 能 和 失 效 安 全 测 试 用 例 可 实 现 功 能 和 失 效 安 全 测 试, 对 总 线 信 号 传 输 错 误 传 感 器 硬 件 故 障 控 制 单 元 的 硬 件 失 效 供 电 故 障 等 进 行 模 拟, 同 时 可 对 故 障 监 控 故 障 降 级 和 报 警 机 制 的 合 理 性 进 行 测 试 目 前, 美 国 的 FMVSS 126 英 国 的 ADR 31 / 02 欧 盟 的 EC 661 / 2009 及 Euro NCAP 加 拿 大 的 TSD 126 韩 国 的 车 辆 安 全 标 准 法 规 等 均 强 制 要 求 在 规 定 的 时 间 装 备 ESC, 中 国 也 将 ESC 列 为 C NCAP 的 加 分 项 可 以 预 见, ESC 不 久 将 成 为 国 内 中 高 档 轿 车 和 其 他 车 型 的 标 准 配 置 主 动 安 全 新 技 术 的 应 用, 将 大 大 减 少 道 路 事 故 的 发 生 攻 克 ESC 设 计 的 理 论 与 关 键 技 术, 对 提 高 自 主 品 牌 汽 车 的 自 主 开 发 能 力 缩 小 与 跨 国 企 业 及 其 车 型 的 差 距 具 有 重 要 的 现 实 意 义 208

安 全 新 技 术 在 自 主 品 牌 车 型 上 的 应 用 图 8 一 汽 轿 车 ESC HIL 实 验 室 四 一 汽 轿 车 车 辆 安 全 技 术 发 展 规 划 随 着 科 技 发 展 和 社 会 需 求 的 增 加, 主 动 安 全 领 域 不 断 实 现 创 新 和 突 破, 在 以 车 辆 安 全 性 为 根 本 的 基 础 上, 更 加 重 视 驾 乘 舒 适 性 和 产 品 的 最 优 方 案 一 汽 轿 车 也 将 主 动 安 全 技 术 列 为 公 司 的 战 略 技 术 ( 一 ) 基 于 ADAS 的 主 动 安 全 目 前, 红 旗 H7 已 经 配 备 了 相 对 高 端 的 主 动 安 全 装 备 未 来 一 汽 轿 车 将 致 力 于 提 升 基 于 雷 达 和 摄 像 头 技 术 的 主 动 安 全 装 备, 如 驾 驶 员 疲 劳 检 测 转 向 与 穿 行 辅 助 系 统 行 人 保 护 系 统 交 通 信 息 提 醒 夜 视 辅 助 智 能 大 灯 控 制 等 技 术, 这 些 技 术 将 成 为 主 动 安 全 领 域 发 展 的 主 要 方 向, 同 时 也 给 用 户 带 来 了 行 驶 安 全 与 操 作 方 便 的 汽 车 产 品 ( 二 ) 高 度 集 成 化 的 制 动 控 制 系 统 车 辆 的 发 展 正 逐 步 向 模 块 化 和 集 成 化 发 展, 制 动 控 制 系 统 也 不 例 外 209

将 传 统 的 主 缸 助 力 器 真 空 泵 EPB 及 ESC 集 成, 已 经 成 为 汽 车 企 业 和 供 应 商 研 究 的 方 向 集 成 化 的 制 动 控 制 系 统 能 够 为 整 车 设 计 提 供 最 大 限 度 的 自 由 度, 降 低 部 件 层 级, 从 而 使 得 整 车 层 级 的 总 体 成 本 和 技 术 水 平 获 益 一 汽 轿 车 已 经 将 EPB 控 制 单 元 集 成 至 ESC 控 制 单 元 方 案 加 入 车 型 技 术 规 划 中 210