一文了解汽车EDR
来源:百家号 发布时间:2022-02-26 分享至微信
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根据强制性国家标准《汽车事件数据记录系统》(GB 39732-2020)的规定,自2022年1月1日起,国内所有新生产的乘用车都将强制要求配备汽车事件数据记录系统(EDR),或者符合规定的DVR(车载视频行驶记录系统)。

EDR的架构和原理

一个完整的EDR系统由碰撞传感器、数据控制存储单元(核心)、数据提取工具、数据分析软件等部分构成。控制存储单元是EDR系统的核心,其通过CAN总线与整车总线网络相连,当条件满足时,实现车辆状态及驾驶员操作等信息的记录与存储,且支持提取工具的连接与数据提取。其硬件结构主要由传感器模块、控制存储模块(MCU)和外围电路模块组成。

EDR的集成和技术路线

EDR作为事故发生时的数据存储功能模块,实际应用通常与汽车其他功能模块集成,可集成在ACM、SDM、ROS、PCM等模块内。乘用车和商用车的EDR技术路线存在一定区别,目前乘用车EDR大多集成在ACM内,商用车由于较少配备安全气囊,因此其通常配备的是独立系统的数据记录仪。

EDR产业链及相关公司

EDR产业链上游主要是零部件供应商,包括数据处理和存储芯片模块、传感器模块和电源管理模块供应商。车规级数据处理芯片公司国外供应商有英飞凌、恩智浦、瑞萨等,国内有国民技术、瑞芯微等;数据存储芯片供应商主要有三星、君正等;电源管理模块公司包括明微电子、华创电子等。

产业链中游主要是EDR产品集成和组装厂商,包括EDR产品的设计集成厂商、安全气囊厂商和车联网终端厂商。EDR产品的设计集成厂商有启明信息、威帝股份、鸿泉物联等;安全气囊供应商有均胜电子、奥托立夫;车联网终端厂商包括锐明技术、得润电子等。

产业链下游即是各大整车厂。目前CDR供应商较少,比较常见的只有博世、特斯拉(自用)、现代、起亚和美亚柏科。

总体来看,由于EDR新规还未正式实施,EDR市场还是一片未知新蓝海。我们判断EDR产品的技术壁垒不会太高,因此谁能抢占先机,快速量产稳定可靠的EDR产品占领市场,显得至关重要。

EDR对整车厂的影响

此次中国EDR标准中要求的基本元素与此前国外EDR标准大体相同,因此判断后续新车能够较快完成对我国国标的衔接,EDR新规对整车厂的影响主要在单车成本上升。

1 EDR 的前世今生

1.1 什么是 EDR?

EDR(Event Data Record)即汽车事件数据记录系统,也就是俗称的 “黑匣子”。这套系统主要负责记录车辆发生事故时的行车数据,包括发生碰撞前、碰撞时、碰撞后三个阶段的汽车运行数据,例如速度、 ABS 状态、方向盘转向角度、气囊状态、车辆制动状态等。


与FDR(飞行数据记录仪)和TDR(汽车行车记录仪)相比,EDR在记录时间和内容上存在较大区别,EDR 一般不记录音频、视频数据,不会持续监测和记录车辆状态信息,仅在有事件触发时才记录短时间段的数据,主要以车辆运动状态和驾驶人操纵信息为主。

1.2 EDR 的诞生发展

1974 年,美国通用在部分车型上首次安装了安全气囊系统,该系统包括监测气囊系统和数据记录传感器,记录的数据主要是碰撞的严重程度及气囊起爆状态等,这被认为是 EDR 的原始形态。之后的很长一段时间,由于早期技术不成熟、数据提取成本高、燃油车时代通过视频和物证就能大致还原事故现场等原因,EDR相关概念产品直到21世纪才逐渐普及应用。

EDR在外国发展普及较早,美国在2006年就制定了 EDR 相关标准,后韩国、日本、欧洲参照美国EDR 标准,也制定了本国的EDR相关标准并实施。在我国,商用车是最先出台政策明确要求配备EDR的领域,目前已实现基本覆盖。而此前对乘用车没有强制的法规要求,车主大多选择后装行车记录仪。由此可见,从全球来看,增量的EDR市场将主要来自于中国的乘用车市场。



2 EDR 作用原理

2.1 EDR 的总体架构

一个完整的EDR系统由碰撞传感器、数据控制存储单元(核心)、数据提取工具、数据分析软件等部分构成。


控制存储单元是EDR系统的核心构成部分,其通过 CAN (汽车控制 器局域网)总线与整车总线网络相连,当条件满足时,实现车辆状态及驾驶员操作等信息的记录与存储,且支持提取工具的连接与数据提取。其硬件结构主要由传感器模块、控制存储模块(MCU)和外围电路模块组成。


传感器模块感应加速度传感器信号,触发控制存储模块(微控制器)。微控制器处理加速度传感器信号;当加速度变化量达到触发阈值后,微控制器从车辆高速 CAN总线采集所需的车辆状态信息,连同加速度信息、外界点火信号等,存储于自身 RAM 存储器,并锁定于片上Flash存储器中。外围电路模块,包括电源模块、CAN通信模块和断电保护模块。电源模块主要为EDR 系统的硬件电路提供电源,CAN通信模块负责数据的接收和发送;断电保护模块负责当汽车碰撞发生导致蓄电池供电断开时,作为备用电源满足供电需求。


EDR作为事故发生时的数据存储功能模块,实际应用通常与汽车其他功能模块集成,可集成在ACM(安全气囊控制模块)、SDM(安全气 囊感应及诊断模块)、ROS(侧翻传感器)、PCM(传动系统模块)等模块内。乘用车和商用车的EDR技术路线存在一定区别,目前乘用车EDR大多在ACM内,与ACU(汽车安全气囊控制器)集成,而商用车由于较少配备安全气囊,因此其通常配备的是独立系统的数据记录仪。


2.2 EDR 的工作原理

EDR通过CAN对车辆运行数据进行连续监控,车辆一定时间内纵向或者横向速度变化量达到预先设定的阈值(发生事故),EDR便将碰撞前至碰撞后共计几秒钟内的车速、发动机转速、制动开关状态、 纵向加速度、方向盘转向角度、安全带使用情况等数据储存起来。

EDR 记录碰撞事件数据分为两种类型:安全气囊未展开事件和安全气 囊展开事件。

安全气囊未展开事件是指气囊电脑记录的车辆速度变化等参数达到气囊模块内算法运行的阈值,但是并未达到气囊展开的触发阈值,事件数据由碰撞前数据和碰撞数据组成。安全气囊未展开事件的数据未锁定可以被覆盖和改写,当气囊电脑存储的事件数到达上限,安全气 囊未展开事件数据将被覆盖。

安全气囊展开事件指气囊电脑记录的车辆速度变化等参数达到气囊展开的触发阈值,事件数据由碰撞前数据和碰撞数据组成。安全气囊展开事件数据锁定不能被覆盖和改写。如果气囊展开事件数存储到气囊电脑存储上限,就需更换气囊电脑。


2.3 EDR 具体存储哪些数据?

EDR 数据主要包含以下几个大类:

(1)事件恢复时车辆的系统状态,包含车架号、电脑零件号、设备供应商、事件恢复时的点火周期等。

(2)发生事故时的系统状态,包含事件记录的完整情况、事故发生 时的车辆点火周期、驾驶位和副驾驶位的安全带状态、安全气囊报警 灯状态、事件数、水平车辆最大变化车速及时间等。

(3)气囊展开命令相关数据,包括,驾驶员前部安全气囊展开指令及时间、乘客前部安全气囊展开指令及时间、驾驶员和乘客膝部安全气囊展开指令等。

(4)碰撞前5s数据,包括车速、加速踏板位置、发动机节气门百分比、刹车状态、发动机转速、ABS 状态、方向盘转角、四轮转速等。

(5)碰撞后数据,包括车辆横纵向速度变化量等。


根据国内2019年11月确定的EDR标准(C-EDR),国标把需要记录的数据分为A级和B级,A级数据元素共 17 项,包括纵向加速度、防抱死制动系统状态、削波标志、加速器控制(踏板)位置等,B级元素共47项,包括横向加速度、制动踏板位置、自动紧急制动(AEB)系统状态、气囊状态等。EDR标准的落地被分为两个阶段,第一阶段从2021年开始实施,要求新申请的车型要能记录并读取A级数据元素;第二阶段于 2023年起实施,要求新申请的车型能记录并读取A+B 级数据元素。


对比两国EDR标准,我国EDR标准的A级元素与此前美国标准差异不大,两个标准存在多个同一元素。因此对于一些合资、外资品牌,如BBA、通用、丰田、现代等,此前销售的汽车中已有部分车型装配有EDR,因此判断后续新车能够很容易完成对我国国标要求的接轨。

2.4 EDR 数据提取

EDR储存的数据,需要专用的设备才能读取出来。目前可供公众使用的读取工具,主要是由博世、现代、起亚、特斯拉等几家公司生产的CDR(Crash Data Retrieval Tool)。CDR由数据转换模块、数据线、转 接头、软件等组成。不同品牌的汽车所用的数据线及转接头也不一样。CDR可将EDR记录的原始数字代码转换成可理解的数据,并生成PDF、CSV格式的报告。


一般情况下,读取EDR数据主要采用两种方法,一种是在车辆电气系统各方面较为完好,能够顺利通电的情况下,可以通过DCL或OBD进行直接读取,该读取原理是 ACM将数据传输至汽车ECU,然后CDR直接读取行车电脑的碰撞数据,另一种是当事故车辆严重损坏时,车辆已无法顺利通电,此时应当将EDR储存单元(ACM)从车 辆上面拆下,通过D2M(模块连接线)进行直接读取,不同车型的ACM模块与提取套件公司的协议不同,因此在选取连接线时也不相同。


2.5 EDR 作用完整流程

总结来说,EDR作用完整流程即当交通事故发生,ACM通过传感器接受并判断碰撞信号,EDR同步对事故发生前后几秒内的行车数据进行记录并锁死,事后通过CDR对EDR存储的数据提取并生成报告, 以此支撑交通事故原因调查和责任认定。

3 EDR具体应用

3.1EDR数据分析应用

1.交通事故重建。传统的交通事故重建手段往往局限于碰撞形态的还原,主观猜想导致的误差较大,通过 EDR 获取汽车碰撞前、碰撞后数据结合计算机仿真技术有利于排除主观因素,在数值重建和碰撞形态重建两方面提高事故重建的精度。


2.交通事故调查与司法鉴定。美国在EDR研究方面起步较早,目前读取EDR数据已被列为美国事故调查的培训课程。非典型碰撞形态的交通事故车速鉴定、驾驶员操作行为鉴定一直是交通事故司法鉴定的难题,EDR数据帮助避免复杂的计算过程,同时大大降低计算误差。


3.支撑车辆安全性改善。EDR记录了与车辆主被动安全系统相关的大量数据,特别是与碰撞相关的速度、速度变化、气囊展开情况、乘员安全带使用情况、驾驶人应急操作行为等信息,有助于评估安全系统在实际事故中的效果,帮助车企及安全供应商针对实际情况对汽车安 全性能进行迭代升级。

3.2 EDR 未来应用趋势

3.2.1 EDR 与自动驾驶

在自动驾驶汽车事故中,自动驾驶技术可能会作为责任主体承担法律责任,因此随着自动驾驶技术的发展,对传统EDR标准进行更新迭代也是必然,以此支持自动驾驶汽车的事故重建和责任认定。目前,欧洲汽车供应商协会已经提出了关于EDR for Automated Driving项目 标准的制定计划。与常规EDR相比,EDR/AD还考虑到:自动驾驶有害后果、自动驾驶模式下的驾驶行为、驾驶员是否注意到危险情况以及各个自动驾驶系统的弊端等。

欧洲EDR/AD解决方案具体包括三个部分:行车日志、碰撞事件记录器以及关键事件记录仪。

其中行车日志主要记录驾驶人与自动驾驶汽车的互动情况,其中包括警告说明和方式、自动驾驶系统状态的数据、自动驾驶系统关闭下驾驶人日志等数据;碰撞事件记录器记录的有GPS时间/位置、360度周边环境、AD 系统激活状态、V2I/V2V等相关数据;关键事件记录仪 记录包括关键驾驶行为策略、关键事件时摄像头图像、关键数据时摄像头记录的信号标志等。

3.2.2 EDR 与 T-BOX

随着近年来车联网的发展,车内出现了汽车通信层的黑匣子,即T-Box/V-Box。T-Box既扮演汽车大脑的角色,也承担着无线通信模块的重任。T-Box既可以执行车主发送到云端服务器的车辆控制指令,实现远程车辆控制等功能,也可以主动采集必要的车况信息,通过云端服务器将信息主动推送给车主,实现对汽车远程控制、诊断、监控等30多项车联网功能。

因此基于T-Box对车辆状态的监控控制、信息传输功能特性,目前EDR也有与T-Box集成的趋势。


4 EDR 产业链及市场

4.1 EDR 产业链及相关公司

EDR产业链上游主要是零部件供应商,包括数据处理和存储芯片模块、传感器模块和电源管理模块供应商。车规级数据处理芯片公司国外供应商有英飞凌、恩智浦、瑞萨等,国内有国民技术、瑞芯微等;数据存储芯片供应商主要有三星、君正等;电源管理模块公司包括明 微电子、华创电子等。

产业链中游主要是EDR产品集成和组装厂商,包括 EDR产品设计集成厂商、安全气囊厂商和车联网终端厂商。EDR产品设计集成厂商有启明信息、威帝股份、鸿泉物联等;安全气囊供应商有均胜电子、 奥托立夫;车联网终端厂商包括锐明技术、得润电子等。其中,启明信息在2020年开始针对EDR国标进行产品研发,目前已有成熟的EDR相关数据存储类产品,并已应用在商用车上;威帝股份主营产品包括CAN总线控制系统、传感器、ECU控制单元,已有汽车数据记录相关产品,产品此前主要应用在客车上;鸿泉物联视频行驶记录仪一体机此前涵盖部分EDR功能,主要装配在重卡车型。

产业链下游即是各大整车厂。目前CDR供应商较少,比较常见的只有博世、特斯拉(自用)、现代、起亚和美亚柏科。

总体来看,由于EDR新规还未正式实施,EDR市场还是一片未知新蓝海。我们判断EDR产品的技术壁垒不会太高,因此谁能抢占先机, 快速量产稳定可靠的EDR 产品占领市场,显得至关重要。



4.2 EDR 对整车厂的影响

上文提到,此前各国已有EDR相关法规的出台及实施,对于一些合 资、外资品牌,例如 BBA、通用、丰田、现代等,此前销售的车型中已有部分车型装配有 EDR。并且此次中国EDR标准中要求的基本元素与国外EDR标准大体相同,因此判断EDR产品本身的技术实现并不难,后续新车能够较快完成对我国国标的衔接,EDR新规对整车厂的影响主要在单车成本上升。

4.3 EDR 市场体量测算

根据高工智能汽车研究院数据显示,2020 年国内新车前装标配搭载行车记录仪上险量为135.71万辆,搭载率仅为7.12%。此前国内销售的汽车中,只有部分豪华品牌汽车装配有EDR,EDR在国内的乘用车中渗透率极低。新规2022年实施后,新生产的所有乘用车都需要配备EDR,EDR设备需求增量将迎来爆发。

目前乘用 EDR的主要形式是集成于汽车的安全气囊模块,预估整个功能模块单车ASP约300~400元。根据中汽协数据,2020年我国乘用车销量达2017.8万辆,目前汽车处于景气周期,预测2022年中国乘用车销量将达2300 万辆,按照增量EDR设备为80%左右测算, 估计中国的EDR增量市场明年将达到55~74 亿(未包括 EDR数据提取工具价值)。未来随着EDR记录的数据元素增加,需要相关公司增加产品回路配置,并更进一步细化相关信息记录的精度,提供更加准确的被动安全解决方案,后续EDR单车ASP还有很大的提升空间。

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