汽車事件數據記錄系統試驗標準的探討

2022-04-01 12:26:18王韶華林佳盛

質量與標準化 2022年12期

文 /王韶華張超林佳盛

隨著電動汽車的迅速崛起，智能網聯技術已大幅度運用于汽車自動駕駛、智能生態圈打造等諸多領域。汽車的行駛狀態、駕駛人員狀態和車外路況等諸多信息將以數字化方式被收集、存儲和運用。汽車事件數據記錄系統（EDR），俗稱汽車的黑匣子，其由傳感單元、處理單元、存儲單元和供電單元組成，可用來記錄汽車在發生交通事故前、中、后3個階段汽車的車輛速度、行車制動、發動機運行狀態和安全約束系統狀態等關鍵參數。翔實、有效的EDR數據可以準確反映事故車輛在整個碰撞過程中的運行狀態，包括駕駛人員采取的各種措施。這些數據不僅對交通事故分析鑒定具有重要作用，更可以為未來的汽車主動安全技術的發展方向提供有力的數據支持。自《汽車事件數據記錄系統》（GB 39732-2020）實施以來，各種碰撞試驗遇到一些問題，為此本文對該標準展開進一步研究。

一、碰撞試驗

碰撞試驗主要涉及3類試驗：正面碰撞、正面偏置碰撞和側面碰撞。

加速度傳感器安裝要求：對于車輛加速度傳感器所在的EDR控制器在車輛縱向中心平面內的情形，將試驗室加速度傳感器安裝在距離EDR控制器表面＜30 mm的位置；對于車輛加速度傳感器所在的EDR控制器不在車輛縱向中心平面內的情形，則將試驗室加速度傳感器安裝在乘員艙內剛性固定件表面上，即橫向方向上，距離縱向中心平面內30 mm以內；縱向方向上，距離駕駛員座椅R點所在橫向平面前方，距離應＜30 mm。

碰撞車輛準備：按照正面、正面偏置和側面碰撞標準進行試驗車輛前期準備。

試驗數據采集：碰撞標準要求采集的所有數據、加速度傳感器、電流鉗數據和EDR數據元素。

二、駕駛操作數據試驗

試驗準備：整車一輛、延長線（移動EDR裝置，便于試驗觸發）、屏蔽氣囊和安全帶等不可逆裝置。

觸發方式有4種選擇：撞擊車輛、撞擊固定車輛的板車、物理觸發EDR、對EDR輸入觸發信號。第1、2、4種方式分別由于試驗成本過高、觸發閥值要求很難控制和需要客戶配合搭建模擬環境等原因，試驗流程較為復雜，而第3種方式實現方便且觸發成功率高，故通常被試驗采用。

試驗前，需對車輛相關部件進行數據預設（見表 1）。

表1 部分車輛相關部件數據預設表

三、臺架試驗

試驗準備：EDR控制器及其安裝，模擬測試箱（由制造商提供）。參數設置準備與EDR臺架試驗見表2、圖1。

圖1 EDR臺架試驗要求

表2 EDR臺架試驗主要測試項目與關鍵要求

1.存儲空間

經實際試驗顯示，不同制造商的EDR控制器存儲事件的次數也不盡相同，比較常見的是存儲3～6次事件，且不同的EDR控制器會有不同的觸發或鎖定條件。總體來看，EDR觸發試驗、斷電存儲試驗和存儲事件次數試驗三者均要求EDR控制器有足夠空間能夠記錄事件，非鎖定事件覆蓋試驗和鎖定事件覆蓋試驗兩者則要求EDR控制器沒有足夠空間。因此，對于試驗樣品，試驗人員可依照順序進行試驗（假設EDR為3個存儲空間）。

三次沖擊試驗的順序為斷電存儲試驗、存儲覆蓋機制試驗（鎖定事件）和觸發試驗。完成這3次試驗后，存儲事件次數試驗、斷電存儲試驗和觸發試驗均已滿足。

進行一次非鎖定事件覆蓋試驗（觸發閾值沖擊波形），將觸發試驗覆蓋，完成非鎖定事件覆蓋試驗；進行一次鎖定事件覆蓋試驗（鎖定條件沖擊波形），將觸發試驗覆蓋，此時EDR中所有存儲單元中均為鎖定事件；進行一次鎖定事件覆蓋試驗（鎖定條件沖擊波形），驗證鎖定事件覆蓋。

試驗人員通過多次試驗后總結出試驗流程，試驗類型、試驗波形和達成目標見表3。

表3 EDR臺架試驗流程

2.試驗數據采集與讀取

試驗波形采集主要是將EDR臺架設備試驗波形（加速度、速度等）的每一個采樣點的具體數值保存下來用于今后分析，并按照GB 39732-2020標準要求去讀取EDR數據元素。

3.試驗結果判定

判定要求為：臺架試驗類型是否全覆蓋，有無遺漏或者錯誤的情況發生；將采集到的EDR數據與預設值相比較，兩者數據是否一致。

四、遇到的問題與解決方案

1.駕駛操作數據試驗

① 遇到的問題與分析

駕駛操作數據試驗能夠驗證整車能否完整、正確地將駕駛操作數據發送至EDR，試驗前需對車輛相關部件進行預設。此預設可由人為操作完成，但存在以下兩個問題。

人為操作勢必需要占用一個試驗人員，且該人員除負責預設工作外，其他采集、觸發等工作均無法參與完成，需再配備一個人員輔助完成試驗，從人員配置來說是不合理的。

在觸發EDR前應屏蔽氣囊、安全帶等不可逆裝置，但此操作存在人為遺忘或設備報錯的可能，一旦出現上述情況，在車內進行預設操作的人員將被氣囊或其他部件炸傷，造成人員傷害。

② 解決方案

綜合以上兩個問題，試驗人員自主研發了一個駕駛操作試驗假人系統。駕駛操作試驗假人以鋁制型材為原料，這樣可以達到輕便和易操作的目的。該假人由上部和下部組成（見圖2）。上部模擬人體的軀干部分，下部模擬人體的左右腿。左腿用來控制制動踏板，右腿用來控制加速踏板，通過左右腿上的螺母來調節腿的長度，從而達到預制制動踏板和加速踏板一定行程的目的。這樣，只需一人便可完成試驗設置與數據采集，既節約人工成本又保證安全。

圖2 駕駛操作試驗假人

③ 使用效果和改進建議

在實際使用中，試驗實現了在保證試驗人員安全的前提下一人完成試驗的目標。試驗顯示，駕駛操作試驗假人能滿足駕駛操作數據試驗的要求，使用效果良好。

在使用過程中，試驗人員仍發現兩點不足之處：整個假人的質量略偏重，在使用時比較費力，故建議在下一版本中可以從減重角度入手修改；假人腿部通過螺母鎖定的調節方式較為復雜，尤其在車內操作空間有限的情況下，問題比較突出，故建議在下一版本中可以著手改變調節方式，使腿部調節更簡易。

2.臺架試驗

① 問題綜述

因EDR控制器需匹配車型預留的固定孔位和車內空間去設計固定方式與體積，這直接導致其固定的底腳外形千差萬別，有多種固定方式（見圖3），這為臺架試驗時的樣品固定帶來不少麻煩。

圖3 EDR控制器

試驗初階段，試驗人員采用的是矩陣底板現場打孔的方式來固定（見圖3-a）。但隨著試驗量的大幅度增加，EDR控制器的固定方式也越來越復雜，需要試驗人員花大量時間去加工固定孔位，試驗周期也隨之成倍增長，此外加工也增加了客戶的一筆額外費用，從降本增效的角度是不合適的，難以滿足今后大批量的試驗要求。故試驗需要設計一種通用型固定裝置來滿足大部分的EDR安裝，達到降低成本、加快試驗進程的要求。

② 解決方案

結合近百個試驗樣品的觀察與分析，得出EDR控制器具有以下兩個特點：質量輕，經統計EDR控制器質量主要集中在200 g～500 g之間。所以，通用型固定裝置可從輕巧角度出發，只要具備一定的強度即可；固定方式單一，EDR控制器安裝底腳雖然外形各異，但真正固定方式均為點固定，若能避開其底腳外形各異問題，則可最大限度發揮通用型固定裝置的靈活性。

由這兩個特點，本文設計了一種通用型固定裝置，該裝置包括基座和固定柱。基座呈長條板狀，在其長度方向上開設有安裝長槽，基座設置在試驗臺架上。固定柱設置在基座上，頂部開設有上下貫通的裝配孔，用第一螺釘和第二螺釘固定。第一螺釘穿過EDR控制器的安裝孔和裝配孔，完成固定柱與EDR控制器之間的裝配；第二螺釘穿過安裝長槽并與試驗臺架上的螺紋安裝孔配合固定，使基座固定在試驗臺架上（見圖4-b）。

圖4 矩陣底板和通用型固定裝置

該固定裝置應在保證穩定性的前提下同時兼顧靈活性，以提高試驗效率。因此，在設計完成后，試驗人員須進行固定裝置的穩定性驗證。

通常EDR控制器有3點式固定和4點式固定兩種，故需進行兩次沖擊試驗來驗證其穩定性。

具體方法：試驗人員匯總統計現有EDR控制器質量，選取至今為止質量最大的一個EDR控制器（520 g）；選取變化最大的波形進行驗證（如鎖定條件沖擊波形，不可逆約束裝置，-40 g～40 g）。試驗人員首先進行4點式固定方式的試驗：將4點式EDR控制器固定到試驗臺架上；在EDR控制器上表面黏貼一個額外的加速度（X向）傳感器；完成一次沖擊試驗后采集臺架加速度和額外加速度波形，并將兩個加速度疊加在一起觀察其一致性。試驗人員再進行3點式固定方式的試驗：將3點式EDR控制器固定到試驗臺架上；完成一次沖擊試驗后采集臺架加速度和額外加速度波形，并將兩個加速度疊加在一起觀察其一致性。

試驗人員需通過比對分析，得出經臺架試驗采集到的波形和額外加速度采集到的波形基本一致的結論，固定裝置的穩定性良好，滿足試驗要求。

③ 使用效果

幾千次的試驗驗證，該固定裝置以其質量輕、體積小、安裝靈活度高等優勢大大縮短試驗時間，有效提高了試驗效率，可以滿足絕大部分EDR控制器的安裝。