自动紧急制动系统概述

2023年12月19日发(作者：乌尼莫克越野车u5000报价)

自动紧急制动系统概述

王奥特;李传友;朱明

【摘要】随着中国经济的快速发展和人民的生活水平不断提高,中国汽车产销量持续增长,但也使交通事故多发,人们对汽车的安全性更加重视.随着汽车智能化开始形成热潮,在汽车的主动安全中,自动紧急制动系统(Autonomous Emergency

Braking)已成为汽车研究者重点关注的对象.汽车自动报警制动总体方案包括控制模块(ECU),测距模块和执行模块,本文介绍了国内外在该领域的研究现状;并分别论述了各个模块的作用及实现方法.

【期刊名称】《摩托车技术》

【年(卷),期】2019(000)002

【总页数】5页(P32-36)

【关键词】主动安全;汽车智能化;自动紧急制动

【作者】王奥特;李传友;朱明

【作者单位】长安大学;长安大学;长安大学

【正文语种】中文

1 引言

减少道路交通事故、提高汽车安全性是众多消费者的呼声，也是汽车行业致力解决的问题。自动紧急制动系统（AEB）是当汽车行驶在危险工况时发出碰撞预警并自动采取紧急制动的主动安全系统。由于频频发生的交通事故造成巨大的经济损失甚

至人员伤亡,因此汽车行驶的安全性受到了极大关注。为了最大限度减少汽车交通事故发生,多个国家的多个企业都在研究开发汽车自动报警制动装置[1]。当汽车行驶前方出现障碍物时，汽车自动报警制动系统能自动报警，提醒驾驶员注意。当驾驶员因疲劳或其他原因没有采取相应措施时, 自动报警制动系统会在事故发生前自动强行制动，避免车祸的发生[2]。这种主动安全装置对预防事故的发生有着积极地作用。

根据中国相关部门的规定，从2022年9月开始，几乎每辆在本地出售的乘用车都会比以前安全，因为都将自动紧急制动系统作为标准配置。目前，自动紧急制动系统主要是一些豪华车的选择配置，但在2022年9月1日或之前开始，几乎每辆基本型乘用车及3 856 kg或以下的轻型载货车都都要配置自动自动紧急制动系统。2022年成为标准配置；而质量3 856～4 536 kg的轻型载货车则在2025年9月1日或以前实施。自动紧急制动系统已被证明可以大量减少撞车意外。这种系统使用安装在仪表板的感应器、摄影机或者雷达探测汽车向前驶的危险，假如驾驶员不制动，该系统就会启动紧急制动。该系统可以防止撞车或使撞车的撞击力减低。美国每年有超过170万宗追尾事故，自动紧急制动系统可以防止数以千计的撞车意外，减少受伤，甚至救命。根据IIHS的估计，自动紧急制动系统可以减少追尾事故40%，而因为身体受伤索赔数量达30%[3]。

2 AEB国内外研究现状

1957年，在航空交通工具上的碰撞预警装置是自动紧急制动的雏形。20世纪80年代末，各研究机构、高校开始对碰撞预警和自动紧急制动系统进行深入研究。21世纪以来，随着传感器、计算机等技术的快速发展，AEB得到各跨国车企重视。2002年，奔驰汽车率先发布碰撞预警系统，并于2003年在S-CLASS车型上应用，其自动紧急制动系统最终在2006年面世。本田汽车在2003年将带有自动制动功能的碰撞预警系统配置在其Inspire车型上，被视为AEB应用的开端。随后，大

众汽车、沃尔沃公司、宝马汽车、福特汽车等企业纷纷在其中高档车型上配置此技术。目前，奥迪A6和Q5、沃尔沃S60和S80、宝马5系、福特金牛座和锐界、通用凯迪拉克等车型上均配置了AEB，并且已经逐步引进到国内。在中国，C-NCAP将AEB列为优先研究重点，引起了合资企业和自主品牌企业对研发与应用AEB的重视，应用车型也从高档车型向中档延伸。

目前，低速AEB、高速AEB和AEB行人功能均已经实现了量产，并在国内外中高档车型上装备。AEB主要供应商有博世、大陆、德尔福、天合等跨国零部件企业。此外，麦格纳、法雷奥、奥托立夫等跨国零部件企业在未来几年内也将形成配套能力。国内企业主要以摄像头为切入点，但是仍无成熟产品上市，恒润科技、航盛电子、东软集团、德赛西威、苏州智华等企业已经成功研发基于摄像头的FCW，而更进一步的AEB尚处于开发阶段。现阶段单一传感器方案的AEB配套价格处于1

000～2 000元，随着技术不断进步以及配套规模逐渐扩大，未来价格的年降低率约在3%[4]。

装备AEB的主要车型见表1，主要为长安福特、北京奔驰、东风日产、一汽-大众等合资企业推出的中高档车型，自主品牌的一汽轿车红旗H7和吉利博瑞也已装备。2013—2015年，AEB装备量分别为4.96万辆、14.88万辆和30.33万辆。近两年，AEB迎来爆发式增长，2014年和2015年增长率分别为199.68%和103.93%，这主要是由于以下两方面原因：一方面AEB技术日益成熟，另一方面是受Euro-NCAP将AEB列入评价规程的影响，企业加速了AEB的装备进程。

表1 装备AEB的主要企业及车型企业车型北京奔驰奔驰C级、奔驰E级、奔驰GLA级东风日产格兰、天籁吉利汽车博瑞上汽通用君威、君越、威朗沃尔沃沃尔沃S60L、沃尔沃S80L、沃尔沃XC60L一汽—大众奥迪Q5、CC一汽—丰田

皇冠、锐志一汽轿车红旗H7、Mazda6阿特兹长安福特福克斯、蒙迪欧、翼虎、金牛座、锐界长安马自达马自达CX—5

2013—2015年，AEB的装备率如图1所示。从图中可以看出，AEB装备率呈现出不断升高的趋势，2015年，其市场装备率突破1%达到1.68%。从各系别占比来看，2013年和2014 年美系车占比最高，分别为68.42%和60.16%。随着德系、日系、自主品牌对AEB技术的不断重视，美系占比下降。目前，韩系和法系仍没有车型装备AEB。自主品牌2015年占比为1.12%[4]。

图1 2013—2015年AEB的装备率

从车型级别占比来看，目前小型车没有装备AEB。2013—2015年，紧凑型车占比分别为26.08%、18.79%和15.03%。由于中型车型较多、销量最大，因此在各车型级别中占比最大，且呈现出不断增长的趋势。2015年达到79.97%。由于中大型车型较少、且销售数量较少，因此其占比不高，2015年仅为约5%。

3 AEB原理及组成

自动制动系统采用毫米波雷达，测出与前车或障碍物的距离，然后将此距离与报警距离、安全距离进行比较，小于报警距离时就进行报警提示，小于安全距离时即使在驾驶员没来得及踩制动踏板的情况下，自动制动系统就会启动，使汽车自动制动。从而减少交通事故的发生机率。本系统包括三大模块：测距模块、数据分析处理模块和执行机构模块[5]。

3.1 测距模块

从驾驶员接到需要紧急制动信号的时刻开始，制动过程可以分为四个阶段，分别为驾驶员反应时间T1、将脚移至制动踏板时间T2\'、消除制动间隙时间T2\'\'和持续制动时间 T3。T1一般为0.6～1 s，T2= T2\'+T2\'\' 统称为迟滞时间，一般为0.2～0.9 s。制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系，制动距离与汽车载荷、制动前的车速、制动液油压、路面附着系数以及制动系统的类型有关。在汽车装有理想的ABS情况下，汽车的制动距离可以用下式计算。

其中，S为制动距离，V0为汽车的初始速度，φp为最大路面附着系数[6]。

根据汽车的行驶速度、路面附着系数以及制动时间等条件，可以知道汽车的制动距离。根据汽车的制动距离我们来选取测距工具。目前，汽车测距的常用方法有四种：超声波测距、红外线测距、激光测距和毫米波雷达测距。超声波、红外线测距因探测距离相对较短（一般最大为10 m），环境适应性差，主要应用于汽车倒车防撞系统。激光测距由于其测量性能易受环境因素干扰，在雨、雪、雾等天气情况下，测量性能会有所下降，环境适应性差，不宜采用。毫米波雷达探测距离远、运行可靠、测量性能受天气等外界因素的影响较小，穿透能力强。因此多采用毫米波雷达传感器测量汽车间的距离。

3.2 控制模块

数据分析处理的流程如图2所示。汽车低速行驶时，驾驶员有足够的反应时间来手动制动或避开危险，一般不会发生交通事故，因此自动制动系统启动后首先判断汽车绝对速度是否大于20 km/h。

图2 数据分析处理流程图

测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此换算成目标的精确距离。由于汽车间的相对速度与光速相比小很多，可忽略不计。若忽视汽车间的相对速度，则两车的距离可由（2）式表示：

其中R为两车的相对距离，C为光速，△T为从发射信号到接收信号的时间间隔。时间间隔的计算可由控制处理器内部的定时器完成。定时器在发射信号时开始计时，接收到信号时停止计时，然后读取定时器的数据寄存器的时间间隔数值代入公式（2）计算车距。由公式（3）计算报警距离和由公式（1）计算安全距离。

V0由车速传感器测量得到，T1和T2设定为常值。根据路面情况选择附着系数，

系统工作时，由驾驶员根据当时当地的实际路况进行选择后，代入公式（1）、（3）计算距离。为了避免汽车在超车与前面车辆靠近时，在转弯所要进入的路口有车、行人时，在变更车道或绕行障碍物时自动制动而造成不必要的危险，而汽车行驶时遇到上述情况又必须拨打转向灯，因此把系统控制处理器的电源开关与转向灯开关做成联动开关，当拨打转向灯开关时,处理器的电源开关断开，自动制动系统停止工作，这样选择超车、转弯、变更车道或绕行障碍物时，前方车辆或其他物体就不会影响汽车的正常行驶。当关闭转向灯开关时，处理器的电源开关闭合，自动制动系统继续开始工作[7]。

3.3 执行机构模块

如图3所示，为了简化图形省去了真空主力器，液压泵2由发动机经传动机构驱动，一直工作得以产生高压。由于汽车高速化后，要求制动液油压达（10～12）MPa，方能产生与车速相适应的制动力矩，因此蓄能罐4的制动液压力需要保持在12 MPa，溢流阀5设定压力14 MPa[8]。当驾驶员踩下制动踏板时，高压制动液流进制动轮缸8，推动制动块压紧制动盘实现制动，此时电磁阀6、7、11关闭，使进油路保持高压。当驾驶员松开制动踏板时，电磁阀6、7关闭，电磁阀11打开，高压油经回油路12流回储油室1。在制动轮缸8复位弹簧的作用下制动块松开，从而实现了手动制动。

当系统控制处理器所测的车间距离小于报警距离时，处理器输出信号驱动语音芯片进行语音提示，提醒驾驶员注意采取必要的减速操作。在驾驶员仍然没有采取相应措施且所测的车间距离小于安全距离时，处理器输出信号使电磁阀6打开，电磁阀7、11关闭，蓄能罐4的高压油流进轮缸8，实现自动制动。此时单向阀3起到避免高压油流向制动主缸9的作用。如果驾驶员此时误踩了油门，处理器检测到油门踏板位置开关信号后，便输出一个高电平信号，它与驱动电磁阀6的信号经过与门电路处理后，使电磁阀7打开，高压油流进单作用缸10，推动与离合器

分离机构相连的推杆，使离合器分离。在驾驶员松开油门踏板后，电磁阀7关闭，直到危险消失后电磁阀6关闭，电磁阀11打开，制动轮缸8和单作用缸10里的高压油在复位弹簧的作用下流回储油室1。

4 结论

图3 自动制动执行机构示意图1—储油室; 2—液压泵; 3—单向阀; 4—储能灌; 5—溢流阀; 6、7、11—电磁阀;8—制动轮缸; 9—制动主缸; 10—单作用缸; 12—回油路

本文详细介绍了自动紧急制动系统（Autonomous Emergency Braking）的国内外研究现状，并详细记述了自动紧急制动的三个模块（控制模块，测距模块和执行模块）的组成及工作原理。并根据各部件的功用得出以下结论：

a）采用受外界因素影响较小的毫米波雷达测距装置测量车距超效果最好。超声波、红外线测距探测距离相对较短（一般最大为10 m），环境适应性差；激光测距由于其测量性能易受环境因素干扰，在雨、雪、雾等天气情况下，测量性能会有所下降，环境适应性差，不宜采用。

b）可以得到接近实际情况的安全距离。根据文中的控制部分的三个计算公式可以较为精确的确定安全距离。

c）针对驾驶员在自动制动时误踩油门进行分析处理，对普通汽车制动结构作了适当改进后，可有效避免这一错误操作所带来的危险。

参考文献

【相关文献】

[1] 交通运输部.中国交通运输统计年鉴.北京：人民交通出版社,2014

[2] 王戡.自动紧急制动系统AEB测试场景研究.试验研究, 2016(6)：6～13

[3] 自动紧急制动系统2022年成标准设施.车坛新视角驾驶员,2016(6)