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與商品規(guī)劃部，北京 102206）

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

AEB雷達(dá)；改款車型；布置分析；兼顧歐洲車型開發(fā)

前言

隨著國內(nèi)汽車市場日益成熟，主動安全技術(shù)越來越受到各個主機(jī)廠的重視，主動安全在提升車輛碰撞安全性能的同時又能夠提升車輛的整體技術(shù)水平增加車輛的市場競爭力。AEB系統(tǒng)作為主動安全技術(shù)中的一種，各主機(jī)廠最為重視。本文針對AEB系統(tǒng)中的毫米波雷達(dá)布置展開研究，同時對現(xiàn)有主機(jī)廠的布置方案進(jìn)行對標(biāo)分析，并結(jié)合某款SUV歐洲改款項目進(jìn)行雷達(dá)布置的工程分析并討論了三個布置方案優(yōu)缺點(diǎn)以及三個方案適用范圍。

1 概述

1.1 自動制動系統(tǒng)定義

汽車自動制動系統(tǒng)——Autonomous Emergency Braking（以下簡稱AEB）是一種汽車主動安全技術(shù)，AEB通過前置傳感器感知碰撞危險的發(fā)送，通過視覺信號、聽覺信號以及觸覺信號等提醒駕駛者潛在的碰撞風(fēng)險，并在必要時可以通過電子穩(wěn)定系統(tǒng)-ESC來控制行車制動實現(xiàn)自行制動以避免碰撞或者降低碰撞時的車速。

1.2 AEB系統(tǒng)的應(yīng)用

自2014年起Euro-NCAP碰撞檢測機(jī)構(gòu)就將AEB系統(tǒng)納入到碰撞測試的評分當(dāng)中來，AEB系統(tǒng)成為5星級評價里的加分項目且比重逐年增加。現(xiàn)在沃爾沃、奔馳、大眾、福特、本田等品牌都已經(jīng)裝備了這種自動緊急剎車系統(tǒng)，現(xiàn)行業(yè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)各個主機(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)衍生出來更多的駕駛功能如：ACC自適應(yīng)巡航功能、主動跟車功能、車道偏移輔助功能以及自動駕駛技術(shù)。

1.3 各個主機(jī)廠的AEB系統(tǒng)技術(shù)方案

AEB系統(tǒng)分為三個子功能：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)或激光測距器。當(dāng)雷達(dá)或者激光測距器偵測到潛在風(fēng)險時，AEB系統(tǒng)分為兩個階段來實施，第一階段：AEB系統(tǒng)將制動指令發(fā)送給ESP（電子穩(wěn)定程序），ESP系統(tǒng)通過行車制動采取初級制動，第二階段：若在反應(yīng)時間內(nèi)若駕駛者無反應(yīng)（駕駛員緊急制動或者打轉(zhuǎn)向），則AEB系統(tǒng)將發(fā)送指令給ESP，徹底實施緊急制動。

高速路功能：核心設(shè)備為毫米波雷達(dá)。偵測到潛在危險時車輛分為三個階段來實施，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：如光信號、聲信號以及震動信號等來提示駕駛員；第二階段：若在反應(yīng)時間I內(nèi)駕駛員沒有反應(yīng)（駕駛員緊急制動或者打轉(zhuǎn)向）AEB系統(tǒng)將發(fā)送指令給ESP和安全帶，實施初級制動和安全帶預(yù)緊；第三階段：若在反應(yīng)時間II內(nèi)駕駛員仍無反應(yīng)（駕駛員緊急制動或者打轉(zhuǎn)向），AEB系統(tǒng)將發(fā)送給ESP徹底實施緊急制動。

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)于人形生物的識別能力，當(dāng)攝像頭檢測到車輛前方有人形生物移動時分為兩個階段實施，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：如光信號、聲信號以及震動信號燈來提示駕駛員；第二階段：若在反應(yīng)時間內(nèi)駕駛員沒有反應(yīng)（駕駛員緊急制動或者打轉(zhuǎn)向），AEB系統(tǒng)將發(fā)送給ESP徹底實施緊急制動。

2 AEB系統(tǒng)中的毫米雷達(dá)波的布置研究

2.1 項目背景

為了增加車輛在國內(nèi)市場的競爭力同時為了車輛能在歐洲市場銷售。同時需要達(dá)到歐洲碰撞EuroNCAP的五星級標(biāo)準(zhǔn)而AEB功能是五星級標(biāo)準(zhǔn)的加分項目，遂針對某款在國內(nèi)已上市SUV進(jìn)行技術(shù)升級使其具備AEB功能

經(jīng)過市場部門及碰撞安全規(guī)劃部門分析后得出：

1）此次升級只需車輛具備AEB城市功能

2）AEB高速功能而

3）無需增加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)檢測要求：增加AEB雷達(dá)的檢測設(shè)備，車輛在下線檢測時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)見附件2）且覆蓋件無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)見附件2）且覆蓋件有噴涂（噴涂材質(zhì)見附件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小腿碰撞無影響。

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小腿碰撞無影響。

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小腿碰撞無影響。

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)過對標(biāo)車型分析同時結(jié)合車輛自身情況，得到三個布置方案，現(xiàn)逐一對各個方案進(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噴涂上格柵模具重新開發(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，對整車散熱影響較小，經(jīng)過CFD分析可行。

電子電器部門——線束插接空間可行。

底盤部門——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

成本計算：

1）上格柵模具重新開發(fā)費(fèi)用230萬元上格柵堵蓋模具開發(fā)費(fèi)用25萬元堵蓋單件費(fèi)用10元；

2）保險杠檢具更改費(fèi)用8萬元。

匯總：模具開發(fā)費(fèi)用255萬元，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，下格柵模具重新開發(fā)且前保險杠下本體局部更改。（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發(fā)可行。

整車CFD部門——下格柵中央被AEB雷達(dá)遮擋，整車開口率（冷卻模塊芯體正對著的格柵開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）定義開口率≥25%，所以整車進(jìn)氣量可行但仍需后續(xù)試驗驗證。

電子電器部門——線束插接空間可行。

底盤部門——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)過仿真分析小腿碰撞成績變?yōu)?.65分（原方案成績?yōu)?.99分），能夠滿足行人保護(hù)要求。

總裝工藝部門——下格柵開口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

成本計算：

1）下格柵模具費(fèi)用66萬元；

2）前保險杠下本體模具開發(fā)費(fèi)用250萬元，單件成本5元；

3）保險杠檢具更改費(fèi)用16萬元；

匯總：模具開發(fā)費(fèi)用346萬元，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）上格柵模具重新開發(fā)可行。

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

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。

成本計算：

1）上格柵模具重新開發(fā)費(fèi)用230萬元；

2）渡銦LOGO模具開發(fā)費(fèi)用為260萬元，開發(fā)費(fèi)用為100萬元，單件成本700元；

3）保險杠檢具更改費(fèi)用8萬元。

匯總：模具開發(fā)費(fèi)用598萬元，單車成本增加700元。

3 結(jié)論

通過對現(xiàn)有車型的AEB雷達(dá)布置總結(jié)及對標(biāo)梳理了三個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)最小而且對工程影響最小只是對造型風(fēng)格影響較大，所以需要在車輛外造型設(shè)計時就要求考慮AEB雷達(dá)。

2）方案二適合改款車型，雖然成本花費(fèi)略高但是對造型風(fēng)格影響較小，只是對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)行試驗驗證。

3）方案三適合定位高端的改款車型，對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,計算機(jī)仿真,2006;23(12):239-243.

[2] 劉東升,李禮夫,面懂動態(tài)目標(biāo)的汽車毫米波雷達(dá)防撞系統(tǒng)設(shè)計,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