邹波:乘用车智能转向/制动功能安全及驾乘体验测评方法研究

  11月10日-12日,由中国汽车工业协会和武汉市人民政府共同主办的“2023中国汽车供应链大会暨第二届中国新能源智能网联汽车生态大会”在武汉经开区举办。本届供应链大会以“踔厉奋发,攻坚克难——打造安全、韧性、绿色汽车供应链”为主题,设置了“1场战略峰会、1场大会论坛、9场主题论坛”共11场会议,围绕供应链安全与布局、新型汽车供应链打造、传统供应链升级、全球化发展等热点话题进行深入交流与探讨,寻找构建世界一流汽车供应链的对策、方法和路径。其中,在11月12日上午举办的“主题论坛六:智能底盘——智能电动开创汽车底盘新时代”上,中国汽车工程研究院线控底盘测评高级工程师邹波发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:

  尊敬的各位领导,各位专家,大家上午好。我是来自中国汽研的邹波,今天我想对大家报告的题目是《乘用车智能转向制动功能安全及驾乘体验方法研究》,今天更多以第三方测评机构和测评工程师视角,对我们智能底盘的测试评价做一些分享。
  我的分享分三个部分,首先对测评需求做一个简单的分析。第一小节背景就不过多赘述,想提的是本来PPT写的对象是线控转向或者线控制动,但考虑目前技术发展现状和法规限制,所以把线控延伸了,比如转向包括EPS+冗余的过滤方案,所以取了智能转向的名字,制动也差不多。
  这张图是技术路线图,以转向为例,在电控转向方案中,当助力失效的时候,转向助力为零,但是它可以通过纵向冗余保证安全性,但是频繁进入这种状态会大大影响驾乘体验。接下来是目前冗余转向过渡方案。主系统失效,备份系统提供最大50%助力,能提高一部分驾乘体验。再谈到SBW方案,上下转向实现了解耦,能够大大给消费者提供更好的驾乘体验,但对功能安全提出更高要求。我个人总结了下,除了传统的功能测试、性能测试外,功能安全,驾乘体验测试也很有必要性。
  接下来看目前测试的现状,驾乘体验方面包括智能驾驶相关标准,可以说是如火如荼,进展地比较快,刚才也有不少嘉宾提到驾乘体验,目前专门针对智能底盘、智能转向、线控制动驾乘体验的标准还是相对匮乏,我相信随着技术进一步发展,安全得到一定保证的前提下,驾乘体验地位必将得到进一步凸显。有一些第三方机构已经开始布局了。但是相对来说各有各的优缺点,总体来说还是缺乏一套专门针对智能底盘的驾驶体验的测试标准。
  功能安全方面用四个字来形容,喜忧参半,利好方面是,各位专家也比较清楚,市场方面随着电动智能化发展,功能安全地位进一步凸显。国家层面,工信部已经明确把功能安全保障,网络安全保障纳入产品管理办法,这是好的方面。反向来说我们比较不利的方面,怎么把功能安全扎扎实实推进,虽然大家都在谈功能安全,ASIL等级D,C或者B都能做到,但怎么扎扎实实落地还是有一些困难。借用一句话,功能安全可以说是说起来很重要,做起来不重要,忙起来不要。相信有一些专家也听过。另外成本周期与功能安全平衡问题,开发周期越来越快,如何与成本、功能安全平衡。技术人才不足,另外一个很重要的,标准规范目前来说相对比较抽象,底层的东西如果没有做好,无法支撑上层的发展。
  第二部分是我们在这方面做的初步探索和工作分享,首先是目前相关标准法规进展情况,除了转化ISO26262以外,关键电控系统BMS、电机、转向系统都有相关国家标准,特别是提到转向系统GB17675最新版本中已经把禁止使用全动力转向规定删除了,也就是为线控转向的发展打开了法规的口子。
  制动GD21670也将把功能安全纳入其中,下个礼拜重庆中国汽研也有相关的研讨会,另外在相关智能驾驶方面涉及到转向制动也有国家标准,也把功能安全纳入其中。总体来说,这方面的标准在陆陆续续向外推,但相对来说还是比较抽象,还不够细节和深入。
  如果我们有标准,按照标准做测试就可以,但实际上因为抽象问题,具体实施我相信每一家企业都有测试用例库,当前我们各个厂家、各个供应商测试库不够统一,但是随着近两三年发展,制动方面可能就要把测试库明确或者统一出来。测试用例库需要考虑历史问题和售后问题,结合问题不断完善,提高测试用例库覆盖率和可执行性,真正做实。
  测试涉及整车级、系统级、软硬件级层面,这里面我主要涉及整车级和系统级。整车级测试主要是实时道路故障测试方法,总体来说和传统底盘测试区别不是特别大,比较新的地方要用到一些设备,包括故障注入设备,另外自动化测试方面我们建立了自动驾驶场景库,基于参数化运行场景,测试报告及测试自动生成,最主要的是要提高效率。做完测试还有一个非常重要的点,如何评价,这一直是我们的重点,评价指标可以从功能安全领域中的SEC得到一些启发,但是相关标准相对比较抽象,在S和E方面还是有一些参考,比如说S方面,J2980相对车速给了一些相对客观化的参考,AIS对受伤程度提供了一些依据。E的评估,J2980和VDA702标准里面提供了一些参考,这两个相对有一些客观参考,但是在C方面,可控度方面可以看这个标准,比如C2就是正常可控,怎么描述呢?90%或以上驾驶员通常能避免,其实这些描述是非常主观的。要真正做得更准确更好,除了专家经验,主观评价外,我个人认为相对客观化也是非常重要的。我们自己研究了两种方法来做这种相对客观化的工作,第一种是基于车辆动力学,又有几个想法,第一种是实车测试的方法,比如全国范围内选取典型区域,增加不同驾驶员的样本量,采集相关数据来进行定量分级的研究。第二种是通过规则集的方法,建立了一个坐标系,横坐标是相对车速,纵坐标是相对距离。相对距离包括反应距离+制动距离,反应距离是反应时间X初始距离,说到初始距离,J2980提供了一些参考,反应距离可以通过驾驶员神经延迟时间和肌肉延迟时间等等来推导。通过相对车速和相对距离这种判断C0到C3的等级,第三种还可以用驾驶模拟器的仿真,但这方面我们自己做得也不够深入,右边这个图是我们根据刚才说的几种想法做了个评估软件,能够相对快速的对SEC等级做相对客观化评估。第二种方法基于驾驶员模式可控性定量分级研究做了一些探索,首先根据不同场景要素进行场景数字化表达,建立驾驶员模型,不同驾驶员对车间距离,车身稳定性、敏感程度不一样。不同驾驶员喜好,遇到危险情况是先制动还是转向,这种选择不一样。不同性别驾驶员手力、范围也不一样,第三步是出了故障,识别故障,输出驾驶员特征参数,进行聚类分析,映射可靠性等级。
  刚才是功能安全初步探索,第三节分享驾乘体验测评体系,目前来说我们是采用消费者评价、专业主观评价、客观测试三个维度。先说专业主观评价大家都知道主观评价是有个体差异性的,毕竟千人千面,我们是采用一个是依托驾乘联盟和自己的主观评价师,增大评价样本量。驾驶联盟囊括国内几十家主要主机厂的精英工程师。客观测试也构建了一套自己的测评体系,包括自研的系统,能实现高精度定位。车辆动力学传感器和生理传感器,采集心理数据和心理数据,然后同步到上位机,通过不断地迭代,来修整主观评价和客观评价。
  前面的消费者评价、专业评价、客观评价,首先要建立典型场景,根据目标、信号,指标这种维度来建立用户体验度模型,用组合法确定权重。举个小例子,比如涉及到转向方面的泊车方面的体验,从交互、舒适、安全三个方面评价。交互有很多小点,其中包括易用性,又从发现该功能图表繁复程度、理解容易程度、绩效,满意度来评价。这种评价方法包括主观方面的问卷调查和深度访谈问卷,客观方面用眼动仪和手指追踪采集设备来进行测试。通过不断地主客观测评来进行迭代,最后还要进行主客观关联分析,分享两个小案例,第一个做了十几台车,在不同工况影响驾驶体验的关重指标也不同,比如直线行驶它的方向盘修正频率比较影响驾驶体验。弯道工况中横摆峰值与主观结果高度相关,另外一个场景是经常遇到的跟车场景,前车加速然后突然减速,减速到零又重新起步,这个场景在消费者日常是比较常见的,我们也是做了一定的样本量,发现减速的响应时间跟驾驶员体验相关性比较好,相关性指数超过0.8,这已经是一个比较高的相关度。通过这种不断的主客观关系迭代修正,加大样本量,能够筛选出与驾驶体验相关的评价指标,支撑智能底盘、智能驾驶的驾乘体验评价的研究。
  以上是我的分享,有很多不足之处,我们的工作也正在开展,包括功能安全方面,底盘域包括转向制动各子系统的冗余安全测试评价,底盘域和其他域的跨系统冗余,自动驾驶、智能底盘XYZ两向或者三向协同控制的评价方法,我们也在同步进行,我的报告是这样,谢谢。
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)


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