楊 曦

（北京汽車集團越野車有限公司，北京 101300）

隨著汽車的日益普及，道路交通事故的發(fā)生越來越頻繁，道路交通傷害也已經(jīng)成為威脅人類生命安全最重要的原因之一［1］。由于汽車智能化、電子化、自動化的發(fā)展與應用，車輛的行駛受到了較多電子上的干預，事故的責任界定存在很大的困難。早在20世紀70年代，美國就已經(jīng)開始研發(fā)EDR （Event Data Recorder System，事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)）的產(chǎn)品［2］。汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)EDR，俗稱“汽車黑匣子”，借鑒飛機“黑匣子”的原理，記錄車輛碰撞事件發(fā)生時的車輛信息。EDR可記錄事故時的車輛速度和行駛軌跡以及駕駛員的操作行為等數(shù)據(jù)信息，為交通事故調(diào)查、分析和重建工作提供客觀、全面、準確的數(shù)據(jù)。

汽車黑匣子EDR在交通事故認定中的重要作用，在國際上受到了越來越多的關(guān)注與應用。美國NHTSA （高速公路安全管理局）已于2006年發(fā)布EDR法規(guī)并強制實施。歐盟、日本、韓國也都頒布了相關(guān)的法規(guī)［3］。中國也于2017年發(fā)布《機動車運行安全技術(shù)條件》，要求車輛配備EDR，并于同年開始編寫EDR法規(guī)《汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)》。本文對汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的開發(fā)方案進行研究。

1 EDR系統(tǒng)介紹

強制性國家標準《汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)》中對汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)（EDR）的定義是“由一個或多個車載電子模塊構(gòu)成，具有監(jiān)測、采集并記錄碰撞事件發(fā)生前、發(fā)生時和發(fā)生后車輛和乘員保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)功能的裝置或系統(tǒng)”［4］。根據(jù)標準對汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的定義，該系統(tǒng)可以是僅由一個車載電子模塊構(gòu)成的滿足功能要求的裝置，也可以是由多個車載控制模塊構(gòu)成的滿足功能要求的系統(tǒng)。

2 EDR系統(tǒng)開發(fā)方案

EDR系統(tǒng)對碰撞事件、數(shù)據(jù)記錄、EDR記錄功能、數(shù)據(jù)提取、防護性能等方面都有嚴格的要求。

1）碰撞事件：碰撞事件分為鎖定狀態(tài)與非鎖定狀態(tài)。對于鎖定狀態(tài)事件，EDR記錄的數(shù)據(jù)不可擦除或覆蓋；對于非鎖定狀態(tài)事件，EDR記錄的數(shù)據(jù)可以按照時間順序依次覆蓋。碰撞事件的觸發(fā)判斷及事件狀態(tài)的判斷均由安全氣囊控制器實現(xiàn)，事件信號可通過CAN總線傳輸。

2）數(shù)據(jù)來源：EDR系統(tǒng)需要監(jiān)測、采集并記錄的數(shù)據(jù)共計60個。從數(shù)據(jù)來源分析，大部分數(shù)據(jù)與動力及安全控制相關(guān)，涉及整車多個電子控制系統(tǒng)，如動力相關(guān)的有：發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS、防抱制動系統(tǒng)ABS、電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)ESP；安全控制相關(guān)的有：安全氣囊控制器ACU、車身控制模塊BCM、自適應巡航系統(tǒng)ACC、自動緊急制動狀態(tài)AEB、輪胎壓力檢測系統(tǒng)TPMS；時間相關(guān)的有：主機EHC。這些數(shù)據(jù)均可通過CAN總線獲取。

3）EDR記錄功能：碰撞發(fā)生時車輛可能出現(xiàn)斷電的情況，EDR控制器需具備斷電保護功能，能夠完整地記錄、存儲事故發(fā)生前后的數(shù)據(jù)，并保證記錄數(shù)據(jù)的時間同步性。

4）數(shù)據(jù)提?。篍DR控制器需支持UDS （Unified Diagnostic Services，統(tǒng)一診斷服務）診斷協(xié)議，滿足ISO14229-1，ISO15765-2要求，并可以通過數(shù)據(jù)提取設備對存儲數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)譯讀取。

5）防護性能：防護性能應能滿足GB/T 30038《道路車輛電氣電子設備防護等級（IP代碼）》定義的功能狀態(tài)要求。

本文根據(jù)整車實際電子電氣架構(gòu)的情況，對多種EDR系統(tǒng)的開發(fā)方案進行研究分析。

2.1 安全氣囊控制器集成EDR

EDR系統(tǒng)功能集成在安全氣囊控制器 （ACU，Airbag Control Unit）內(nèi)，原理如圖1所示。源于ACU本身的數(shù)據(jù)自行記錄，源于其他控制器的數(shù)據(jù)通過CAN總線進行傳輸、ACU進行采集記錄，數(shù)據(jù)提取設備通過診斷讀取ACU存儲的數(shù)據(jù)。

1）在EDR需要監(jiān)測、采集并記錄的60個數(shù)據(jù)元素中，有將近半數(shù)的數(shù)據(jù)元素來源于ACU，源于ACU的數(shù)據(jù)不需要上傳CAN總線，可以大大降低總線的負載率。

2）整車碰撞事件及狀態(tài)的判斷由ACU控制，有效地提高了數(shù)據(jù)記錄的時間準確性。

3）ACU本身因碰撞的特殊性具備斷點保護功能。

4）ACU集成EDR功能，可節(jié)約單車成本。

圖1 安全氣囊控制器集成EDR原理圖

2.2 其它控制器集成EDR

EDR系統(tǒng)功能集成在任意其它車載電子模塊內(nèi)，即除安全氣囊控制器以外的其它控制器，原理如圖2所示 （以發(fā)動機ECU為例）。源于發(fā)動機ECU本身的數(shù)據(jù)自行記錄，源于其他控制器的數(shù)據(jù)通過CAN總線進行傳輸、控制器采集記錄，數(shù)據(jù)提取設備通過診斷讀取其它控制器存儲的數(shù)據(jù)。

圖2 其它控制器集成EDR原理圖

1）其他控制器本身不具備斷電保護，需要增加斷電保護設計以保證自身供電。

2）源于ACU的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到CAN總線上，以供其他控制器進行采集記錄。

3）整車碰撞事件及狀態(tài)也需通過采集CAN總線的ACU信號進行判斷，可能存在信號延遲。

4）由車輛上標配的電子模塊集成EDR功能，可節(jié)約單車成本。

2.3 單獨開發(fā)EDR控制器

EDR系統(tǒng)功能單獨開發(fā)一個車載電子模塊，原理如圖3所示。所有要求記錄的EDR數(shù)據(jù)都通過CAN總線進行傳輸、控制器采集記錄，數(shù)據(jù)提取設備通過診斷讀取EDR控制器存儲的數(shù)據(jù)。

1）EDR控制器是一個全新開發(fā)的控制器，設計時考慮增加斷電保護設計以保證自身供電。

2）源于ACU的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到CAN總線上，以供EDR控制器進行采集記錄。

3）整車碰撞事件及狀態(tài)也需通過采集CAN總線的ACU信號進行判斷，可能存在信號延遲。

4）開發(fā)獨立的EDR控制器，可不改變整車上已有的各車載電子模塊的功能分配，擴展性較靈活。

圖3 EDR控制器原理圖

2.4 多個控制器共同實現(xiàn)EDR功能

EDR系統(tǒng)功能分散在所有相關(guān)車載電子模塊內(nèi)，原理如圖4所示。源自各控制器本身的數(shù)據(jù)自行記錄，數(shù)據(jù)提取設備通過診斷讀取所有相關(guān)控制器內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)。

1）所有控制器除ACU本身不具備斷電保護，需要增加斷電保護設計以保證自身供電。

2）所有數(shù)據(jù)如無其他需求都可以不發(fā)送到CAN總線上，可以大大降低總線的負載率。

3）整車碰撞事件及狀態(tài)也需通過采集CAN總線的ACU信號進行判斷，可能存在信號延遲，信號記錄時間無法完全保持一致。

4）由車輛上標配的電子模塊集成EDR功能，可節(jié)約單車成本。

5）多控制器共同開發(fā)EDR，對數(shù)據(jù)提取設備的提取要求較高，需將不同控制器的提取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化整合為一份報告。

圖4 多個控制器共同開發(fā)EDR原理圖

3 總結(jié)

本文通過分析強制性國家標準《汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)》的要求、EDR系統(tǒng)特性及數(shù)據(jù)來源，結(jié)合整車實際電子電氣架構(gòu)的情況，對EDR系統(tǒng)的開發(fā)方案進行研究分析。本文提出了4種基于CAN總線的汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)開發(fā)方案，適用于不同的電子電氣架構(gòu)設計。EDR系統(tǒng)對交通事故現(xiàn)場重組提供詳實、客觀的數(shù)據(jù)依據(jù)，系統(tǒng)開發(fā)方案的探究具有重大現(xiàn)實意義。