姜岳辰，李訓(xùn)猛，李秀明

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基于某改款車輛的AEB雷達(dá)布置方法研究

姜岳辰1，李訓(xùn)猛1，李秀明2

（1.寶沃汽車整車架構(gòu)部，北京 102206；2.北汽福田歐輝客車市場(chǎng)與商品規(guī)劃部，北京 102206）

文章針對(duì)AEB系統(tǒng)中的毫米波雷達(dá)布置展開(kāi)研究，同時(shí)對(duì)某主機(jī)廠現(xiàn)有車型進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析，并結(jié)合某款SUV歐洲改款項(xiàng)目進(jìn)行雷達(dá)布置的工程分析并討論了三個(gè)布置方案優(yōu)缺點(diǎn)以及三個(gè)方案適用范圍。

AEB雷達(dá)；改款車型；布置分析；兼顧歐洲車型開(kāi)發(fā)

前言

隨著國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)日益成熟，主動(dòng)安全技術(shù)越來(lái)越受到各個(gè)主機(jī)廠的重視，主動(dòng)安全在提升車輛碰撞安全性能的同時(shí)又能夠提升車輛的整體技術(shù)水平增加車輛的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。AEB系統(tǒng)作為主動(dòng)安全技術(shù)中的一種，各主機(jī)廠最為重視。本文針對(duì)AEB系統(tǒng)中的毫米波雷達(dá)布置展開(kāi)研究，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有主機(jī)廠的布置方案進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析，并結(jié)合某款SUV歐洲改款項(xiàng)目進(jìn)行雷達(dá)布置的工程分析并討論了三個(gè)布置方案優(yōu)缺點(diǎn)以及三個(gè)方案適用范圍。

1 概述

1.1 自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)定義

汽車自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)——Autonomous Emergency Braking（以下簡(jiǎn)稱AEB）是一種汽車主動(dòng)安全技術(shù)，AEB通過(guò)前置傳感器感知碰撞危險(xiǎn)的發(fā)送，通過(guò)視覺(jué)信號(hào)、聽(tīng)覺(jué)信號(hào)以及觸覺(jué)信號(hào)等提醒駕駛者潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并在必要時(shí)可以通過(guò)電子穩(wěn)定系統(tǒng)-ESC來(lái)控制行車制動(dòng)實(shí)現(xiàn)自行制動(dòng)以避免碰撞或者降低碰撞時(shí)的車速。

1.2 AEB系統(tǒng)的應(yīng)用

自2014年起Euro-NCAP碰撞檢測(cè)機(jī)構(gòu)就將AEB系統(tǒng)納入到碰撞測(cè)試的評(píng)分當(dāng)中來(lái)，AEB系統(tǒng)成為5星級(jí)評(píng)價(jià)里的加分項(xiàng)目且比重逐年增加?，F(xiàn)在沃爾沃、奔馳、大眾、福特、本田等品牌都已經(jīng)裝備了這種自動(dòng)緊急剎車系統(tǒng)，現(xiàn)行業(yè)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)各個(gè)主機(jī)廠的名稱也各不相同，如奔馳：Mercedes -Benz PRE-SAFE、沃爾沃：VOLVO City Safty等，且由AEB系統(tǒng)衍生出來(lái)更多的駕駛功能如：ACC自適應(yīng)巡航功能、主動(dòng)跟車功能、車道偏移輔助功能以及自動(dòng)駕駛技術(shù)。

1.3 各個(gè)主機(jī)廠的AEB系統(tǒng)技術(shù)方案

AEB系統(tǒng)分為三個(gè)子功能：1）城市功能——AEB City，2）高速路功能—AEB Inter urban，3）行人保護(hù)——AEB Pedes -trian。

城市功能：特點(diǎn)是有效距離較短，核心裝置為毫米波雷達(dá)或激光測(cè)距器。當(dāng)雷達(dá)或者激光測(cè)距器偵測(cè)到潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，AEB系統(tǒng)分為兩個(gè)階段來(lái)實(shí)施，第一階段：AEB系統(tǒng)將制動(dòng)指令發(fā)送給ESP（電子穩(wěn)定程序），ESP系統(tǒng)通過(guò)行車制動(dòng)采取初級(jí)制動(dòng)，第二階段：若在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)若駕駛者無(wú)反應(yīng)（駕駛員緊急制動(dòng)或者打轉(zhuǎn)向），則AEB系統(tǒng)將發(fā)送指令給ESP，徹底實(shí)施緊急制動(dòng)。

高速路功能：核心設(shè)備為毫米波雷達(dá)。偵測(cè)到潛在危險(xiǎn)時(shí)車輛分為三個(gè)階段來(lái)實(shí)施，第一階段AEB系統(tǒng)將指令發(fā)送給相應(yīng)的電器件，電器件發(fā)出預(yù)警信號(hào)：如光信號(hào)、聲信號(hào)以及震動(dòng)信號(hào)等來(lái)提示駕駛員；第二階段：若在反應(yīng)時(shí)間I內(nèi)駕駛員沒(méi)有反應(yīng)（駕駛員緊急制動(dòng)或者打轉(zhuǎn)向）AEB系統(tǒng)將發(fā)送指令給ESP和安全帶，實(shí)施初級(jí)制動(dòng)和安全帶預(yù)緊；第三階段：若在反應(yīng)時(shí)間II內(nèi)駕駛員仍無(wú)反應(yīng)（駕駛員緊急制動(dòng)或者打轉(zhuǎn)向），AEB系統(tǒng)將發(fā)送給ESP徹底實(shí)施緊急制動(dòng)。

行人保護(hù)功能：核心裝備是攝像頭或紅外裝置。算法最為復(fù)雜，需要更快的響應(yīng)速度、模糊理論模擬行人意圖以及關(guān)于人形生物的識(shí)別能力，當(dāng)攝像頭檢測(cè)到車輛前方有人形生物移動(dòng)時(shí)分為兩個(gè)階段實(shí)施，第一階段AEB系統(tǒng)將指令發(fā)送給相應(yīng)的電器件，電器件發(fā)出預(yù)警信號(hào)：如光信號(hào)、聲信號(hào)以及震動(dòng)信號(hào)燈來(lái)提示駕駛員；第二階段：若在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)駕駛員沒(méi)有反應(yīng)（駕駛員緊急制動(dòng)或者打轉(zhuǎn)向），AEB系統(tǒng)將發(fā)送給ESP徹底實(shí)施緊急制動(dòng)。

2 AEB系統(tǒng)中的毫米雷達(dá)波的布置研究

2.1 項(xiàng)目背景

為了增加車輛在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力同時(shí)為了車輛能在歐洲市場(chǎng)銷售。同時(shí)需要達(dá)到歐洲碰撞EuroNCAP的五星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)而AEB功能是五星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的加分項(xiàng)目，遂針對(duì)某款在國(guó)內(nèi)已上市SUV進(jìn)行技術(shù)升級(jí)使其具備AEB功能

經(jīng)過(guò)市場(chǎng)部門及碰撞安全規(guī)劃部門分析后得出：

1）此次升級(jí)只需車輛具備AEB城市功能

2）AEB高速功能而

3）無(wú)需增加AEB行人保護(hù)功能，

4）故此只需增加AEB的雷達(dá)即可無(wú)需增加AEB攝像頭。

2.2 AEB雷達(dá)的技術(shù)方案及布置要求

AEB雷達(dá)的技術(shù)方案及布置要求

1）AEB雷達(dá)位置要求：需布置在車輛前部（行駛方向），使雷達(dá)波能夠探測(cè)到車輛前方車輛，雷達(dá)中心平面需要同整車中心平面平行，雷達(dá)中心Y向距離整車中心距離L1，L1≤500mm，雷達(dá)中心Z向距離空載地面線高度H1，300mm≤H1≤1000mm；

2）周邊零部件間隙要求：AEB雷達(dá)本體及支架距離其他零部件間隙要求≥5mm；

3）AEB雷達(dá)雷達(dá)包絡(luò)要求：AEB雷達(dá)發(fā)射的雷達(dá)波范圍內(nèi)不允許存在金屬零部件如：鍍鉻飾條、金屬支架和鈑金等；

4）AEB雷達(dá)檢測(cè)要求：增加AEB雷達(dá)的檢測(cè)設(shè)備，車輛在下線檢測(cè)時(shí)AEB雷達(dá)的校準(zhǔn)器和調(diào)整螺栓需要漏出，若AEB雷達(dá)前方有覆蓋件則要求覆蓋件可拆卸。

5）AEB雷達(dá)覆蓋件要求：若AEB雷達(dá)前方有覆蓋件（覆蓋件材質(zhì)應(yīng)見(jiàn)附件2）且覆蓋件無(wú)噴涂則需要覆蓋件曲率半徑≤400mm，與X面夾角α，8°≤α≤30°，與Z面夾角γ，γ≤30°；若AEB雷達(dá)前方有覆蓋件（覆蓋件材質(zhì)見(jiàn)附件2）且覆蓋件有噴涂（噴涂材質(zhì)見(jiàn)附件3）則需要覆蓋件曲率半徑≤400mm，與X面夾角α，8°≤α≤30°，與Z面夾角γ，γ≤30°；

2.3 標(biāo)桿車研究

經(jīng)過(guò)標(biāo)桿車調(diào)研分析，總結(jié)出現(xiàn)有車輛的AEB雷達(dá)布置大概分為三類：AEB雷達(dá)布置在上格柵處、AEB雷達(dá)布置在下格柵處以及AEB雷達(dá)隱藏在LOGO（車輛標(biāo)志）后面。

2.3.1 AEB雷達(dá)布置在上格柵處

方案介紹：AEB雷達(dá)布置在上格柵中央或者上格柵側(cè)面，為了造型美觀一般需要AEB雷達(dá)增加覆蓋件（格柵堵蓋）。

方案特點(diǎn)：1）上格柵增加堵蓋上格柵模具修改，2）影響車輛進(jìn)氣量，3）造型與傳統(tǒng)車相比有局部更改，4）由于布置位置較高對(duì)小腿碰撞無(wú)影響。

標(biāo)桿車型：沃爾沃V60、V40、XC60、現(xiàn)代捷恩斯。

2.3.2 AEB雷達(dá)布置在下格柵處

方案介紹：AEB雷達(dá)布置在上格柵中央或者上格柵側(cè)面，為了造型美觀一般需要AEB雷達(dá)增加覆蓋件（格柵堵蓋）。

方案特點(diǎn)：1）上格柵增加堵蓋上格柵模具修改，2）影響車輛進(jìn)氣量，3）造型與傳統(tǒng)車相比有局部更改，4）由于布置位置較高對(duì)小腿碰撞無(wú)影響。

標(biāo)桿車型：高爾夫7、新明銳、奧迪A3等。

2.3.3 AEB雷達(dá)隱藏在LOGO后面

方案介紹：AEB雷達(dá)隱藏在LOGO（車輛標(biāo)志）后面，LOGO采用渡銦工藝（格柵堵蓋）。

方案特點(diǎn)：1）造型無(wú)影響，2）LOGO渡銦制造成本高，3）AEB雷達(dá)隱藏在LOGO后面不影響進(jìn)氣量，4）由于布置位置較高對(duì)小腿碰撞無(wú)影響。

標(biāo)桿車型：奔馳C、大眾CC、別克君越等。

2.3.4布置方案分析

經(jīng)過(guò)對(duì)標(biāo)車型分析同時(shí)結(jié)合車輛自身情況，得到三個(gè)布置方案，現(xiàn)逐一對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行分析研究。

方案一：AEB雷達(dá)布置在上格柵側(cè)面。

方案介紹：AEB雷達(dá)布置在上格柵側(cè)面，上格柵增加堵蓋且堵蓋無(wú)噴涂上格柵模具重新開(kāi)發(fā)。（如圖1）

圖1 方案一AEB雷達(dá)布置圖

方案可行性分析：

外飾部門——1）前防撞梁上焊接AEB雷達(dá)支架可行；2）上格柵增加可拆卸堵蓋可行；

整車CFD部門——上格柵堵蓋Y向避讓冷卻模塊芯體，對(duì)整車散熱影響較小，經(jīng)過(guò)CFD分析可行。

電子電器部門——線束插接空間可行。

底盤(pán)部門——AEB雷達(dá)堵蓋為非噴涂件且與AEB雷達(dá)中心面角度15°—22°滿足雷達(dá)包絡(luò)要求，AEB雷達(dá)中心面與整車中心對(duì)稱面Y向距離330mm，AEB雷達(dá)中心面距離空載地面線的距離為722mm滿足雷達(dá)布置要求。

碰撞安全部門——1）雷達(dá)布置高度為722mm不影響小腿碰撞。

總裝工藝部門——上格柵堵蓋為可拆卸式，能夠滿足下線檢測(cè)要求。

總布置——雷達(dá)與周邊件間隙最小為15mm滿足靜態(tài)間隙要求。（如圖2）

圖2 總布置圖

成本計(jì)算：

1）上格柵模具重新開(kāi)發(fā)費(fèi)用230萬(wàn)元上格柵堵蓋模具開(kāi)發(fā)費(fèi)用25萬(wàn)元堵蓋單件費(fèi)用10元；

2）保險(xiǎn)杠檢具更改費(fèi)用8萬(wàn)元。

匯總：模具開(kāi)發(fā)費(fèi)用255萬(wàn)元，單車成本增加13元。

方案二：AEB雷達(dá)布置在下格柵中央。

方案介紹：AEB雷達(dá)布置在下格柵中央且AEB前方?jīng)]有覆蓋件，AEB雷達(dá)支架焊接在前防撞梁上，下格柵模具重新開(kāi)發(fā)且前保險(xiǎn)杠下本體局部更改。（如圖3）。

圖3 方案二AEB雷達(dá)布置圖

方案可行性分析：

外飾部門——1）前防撞梁上焊接AEB雷達(dá)支架可行；2）下格柵打斷模具重新開(kāi)發(fā)可行。

整車CFD部門——下格柵中央被AEB雷達(dá)遮擋，整車開(kāi)口率（冷卻模塊芯體正對(duì)著的格柵開(kāi)口面積與冷卻模塊芯體面積的百分比）由26.8%降低到25.5%而整車VTS（整車性能技術(shù)規(guī)范）定義開(kāi)口率≥25%，所以整車進(jìn)氣量可行但仍需后續(xù)試驗(yàn)驗(yàn)證。

電子電器部門——線束插接空間可行。

底盤(pán)部門——AEB雷達(dá)前方?jīng)]有覆蓋件滿足雷達(dá)包絡(luò)要求，AEB雷達(dá)中心面與整車中心對(duì)稱面Y向重合，AEB雷達(dá)中心面距離空載地面線的距離為358mm滿足雷達(dá)布置要求。

碰撞安全部門——1）雷達(dá)布置高度為358mm影響小腿碰撞，經(jīng)過(guò)仿真分析小腿碰撞成績(jī)變?yōu)?.65分（原方案成績(jī)?yōu)?.99分），能夠滿足行人保護(hù)要求。

總裝工藝部門——下格柵開(kāi)口AEB雷達(dá)校準(zhǔn)器及調(diào)整螺栓均漏出且調(diào)整工具距離周邊間隙最小15mm滿足下線檢測(cè)要求。

總布置——雷達(dá)與周邊件間隙最小為11mm滿足靜態(tài)間隙要求。（如圖4）

圖4 總布置圖

成本計(jì)算：

1）下格柵模具費(fèi)用66萬(wàn)元；

2）前保險(xiǎn)杠下本體模具開(kāi)發(fā)費(fèi)用250萬(wàn)元，單件成本5元；

3）保險(xiǎn)杠檢具更改費(fèi)用16萬(wàn)元；

匯總：模具開(kāi)發(fā)費(fèi)用346萬(wàn)元，單車成本增加5元。

方案三：AEB雷達(dá)隱藏在LOGO后面。

方案介紹：AEB雷達(dá)隱藏在LOGO后面，LOGO渡銦同時(shí)LOGO為可拆卸式為了滿足AEB雷達(dá)包絡(luò)要求前LOGO等比例放大尺寸由227mm×130mm變?yōu)?57mm×185mm。（如圖5）

圖5 方案三雷達(dá)布置圖

方案可行性分析：

外飾部門——1）前防撞梁上焊接AEB雷達(dá)支架可行；2）前LOGO渡銦且渡銦尺寸為257mm×185mm，方案可行；3）上格柵模具重新開(kāi)發(fā)可行。

整車CFD部門——AEB雷達(dá)隱藏在LOGO后面，對(duì)整車進(jìn)氣量無(wú)影響。

電子電器部門——1）線束插接空間可行2）前攝像頭下移55mm攝像頭盲區(qū)變大。

底盤(pán)部門——LOGO材質(zhì)為渡銦+ABS且與AEB雷達(dá)中心面角度20°——25°滿足雷達(dá)包絡(luò)要求，AEB雷達(dá)中心面與整車中心對(duì)稱面Y向重合，AEB雷達(dá)中心面距離空載地面線的距離為746mm滿足雷達(dá)布置要求。

碰撞安全部門——1）雷達(dá)布置高度為746mm不影響小腿碰撞。

總裝工藝部門——上格柵堵蓋為可拆卸式，能夠滿足下線檢測(cè)要求。

總布置——雷達(dá)與周邊件間隙最小為15mm滿足靜態(tài)間隙要求。

成本計(jì)算：

1）上格柵模具重新開(kāi)發(fā)費(fèi)用230萬(wàn)元；

2）渡銦LOGO模具開(kāi)發(fā)費(fèi)用為260萬(wàn)元，開(kāi)發(fā)費(fèi)用為100萬(wàn)元，單件成本700元；

3）保險(xiǎn)杠檢具更改費(fèi)用8萬(wàn)元。

匯總：模具開(kāi)發(fā)費(fèi)用598萬(wàn)元，單車成本增加700元。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有車型的AEB雷達(dá)布置總結(jié)及對(duì)標(biāo)梳理了三個(gè)AEB雷達(dá)布置方案，方案一AEB雷達(dá)布置在上格柵側(cè)面，方案二AEB雷達(dá)布置在下格柵中間，方案三AEB雷達(dá)隱藏在LOGO后面。

經(jīng)過(guò)分析得到：

1）方案一適合新研發(fā)車型，不僅成本花費(fèi)最小而且對(duì)工程影響最小只是對(duì)造型風(fēng)格影響較大，所以需要在車輛外造型設(shè)計(jì)時(shí)就要求考慮AEB雷達(dá)。

2）方案二適合改款車型，雖然成本花費(fèi)略高但是對(duì)造型風(fēng)格影響較小，只是對(duì)整車性能影響比較大尤其體現(xiàn)在碰撞安全方面（行人保護(hù)中的小腿碰撞）和整車CFD進(jìn)氣量方面，需要后期進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

3）方案三適合定位高端的改款車型，對(duì)造型影響和工程影響都比較小，但渡銦LOGO成本比較高。

[1] 陳勇,黃席鍵,楊尚罡,汽車防裝預(yù)警系統(tǒng)的研究與發(fā)展,計(jì)算機(jī)仿真,2006;23(12):239-243.

[2] 劉東升,李禮夫,面懂動(dòng)態(tài)目標(biāo)的汽車毫米波雷達(dá)防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì),現(xiàn)代制造工程.2007;10:88-90.

Research of millimeter wave radar integration based on modified vehicle

Jiang Yuechen1, Li Xunmeng1, Li Xiuming2

( 1.Borgward Automobile Vehicle Structure Department, Beijing 102206; 2.Beiqi Foton Ouhui Bus Market and Commodity Planning Department, Beijing 102206）

In this paper, the integration of millimeter wave radar is studied, which is an important sensor in AEB system, Based on the modified vehicle, and taking into account the development of the European market, the comparative analysis and advantages and disadvantages of the three proposal are discussed.

Millimeter wave radar; Modified vehicle; Integration feasibility analysis; Consideration of European mar -ket development

U462

A

1671-7988(2019)08-147-04

U462

A

1671-7988(2019)08-147-04

姜岳辰（1987-），男，外飾集成經(jīng)理，北京市中級(jí)工程師，就職于寶沃汽車整車架構(gòu)部，從事外飾布置研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.046