整车及关键电控系统功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标及测试评价方法研究

来源:公众号“汽车功能安全”
2020-10-12
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2020年8月12-13日,“车辆侧向运动控制功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标研究项目组”(由中汽中心、泛亚、博世华域、捷太格特、海拉组成)在国家摩托车质量监督检验中心(天津)试验场开展了旨在覆盖中国目标市场的大规模数据采集测试研究,即车辆侧向运动控制功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标试验研究


本文来源:汽车标准化研究所,详细资料可登录标准所官网获取


该项目组旨在基于GB/T 34590(ISO 26262)和GB/T《道路车辆 预期功能安全》(ISO 21448-SOTIF)给出的方法论,针对具有车辆侧向运动控制功能的电控系统,提出整车最高层面的功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标要求,以确保系统在故障情况下和功能存在局限(含设计不足和性能局限)情况下,从设计开发源头避免或降低车辆对驾乘及周边人员造成伤害,保障自动驾驶汽车、新能源汽车及传统汽车的安全运行。该量化思想的中国提案受到国际广泛认可并被纳入国际标准ISO 21448中。


功能安全大规模试验通过社会公开招募的方式,选取中国目标市场具有代表性的驾驶员(100个样本量以上),在典型驾驶场景下,当系统发生故障和功能存在局限的情况下,确定两项车辆最高层面的功能安全量化指标:可控性和信心度。

同时,对于L3及以上高级别自动驾驶功能如车辆接管、误用等具有重要指导意义。可控性量化指标将确定90%驾驶员和99%驾驶员避免事故发生的临界点,该临界点所对应的参数指标即为功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标。信心度量化指标是将自动驾驶功能的主观感受客观化,提出不同自动驾驶等级下信心度评价指标。所选取的样本量将覆盖中国目标市场的7个主要区域:华北、华东、华中、华南、西南、东北、西北,本轮大规模试验目标是覆盖华北地区。


本项目研究成果之一是为强制性国家标准GB17675《汽车转向系 基本要求》“附录B 功能安全要求”提供输入,即具有车辆侧向运动控制功能的电控系统,在发生故障和功能存在局限的情况下,为确保车辆的安全运行应满足的安全目标和安全度量:



该安全度量及具体的测试评价方法,将在GB17675的配套标准GB/T《乘用车转向系统功能安全要求及试验方法》中给出具体描述。


为确保GB17675中“附录B 功能安全要求”具有充分的可操作性和可实施性,项目组初步形成了相应的实施细则草案,包括文档性要求和确认测试方法:


功能安全文档性要求


功能确认测试方法


下一步,项目组将按照既定计划,继续开展覆盖中国目标市场的7个主要区域的大规模数据采集测试研究,提出整车最高层面的功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标要求,以确保系统在故障情况下和功能存在局限(含设计不足和性能局限)情况下,从设计开发源头避免或降低车辆对驾乘及周边人员造成伤害,保障自动驾驶汽车、新能源汽车及传统汽车的安全运行。同时,为国家标准GB17675《汽车转向系 基本要求》、GB/T《乘用车转向系统功能安全要求及试验方法》、GB/T《道路车辆 预期功能安全》的制定及国际标准ISO 21448(SOTIF)的中国提案提供输入。 


2019年11月,“整车及关键电控系统功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标及测试评价方法研究”取得实质性进展...


    2019年11月25-29日,由中国汽车技术研究中心有限公司(中汽中心)、泛亚、博世华域、捷太格特、海拉组成的“车辆侧向运动控制功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标研究项目组”(以下简称“项目组”)在泛亚广德试车场开展了为期一周的试验研究,项目组顺利完成第6轮实车试验。


  当前,传统汽车、新能源汽车、自动驾驶汽车上集成了越来越多的由车辆动态控制系统实现的新功能,这些功能直接影响车辆运行安全,如何从正向开发的角度提出功能安全(Functional Safety)和预期功能安全(SOTIF)量化要求及测评方法是行业面临的亟待解决的重要课题。


  2016年5月,工信部下达了“整车及关键电控系统功能安全ASIL等级及测试评价规范研究(工装函[2016]190号)”项目的研究任务,旨在基于中国目标市场、典型场景、人机交互(HMI)等,提出适用于自动驾驶汽车、新能源汽车和传统汽车运动控制(侧向/纵向/垂向)相关电控系统的功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标及测评方法,以确保系统在故障情况下及功能存在局限(含设计不足和性能局限)的情况下,从设计开发源头避免或降低车辆对驾乘及周边人员造成伤害,保障车辆运行安全。


项目研究任务



项目研究范畴


  同年,由中汽中心牵头,率先成立了“车辆侧向运动控制功能安全和预期功能安全(SOTIF)量化指标研究项目组”。旨在从正向开发的角度提出车辆侧向运动控制相关系统的功能安全(Functional Safety)和预期功能安全(SOTIF)量化要求及测评方法。


车辆侧向运动控制相关系统


  项目组先期围绕两个方面开展了实车试验研究:


  1. 量化指标
  基于转向相关功能和典型驾驶场景,通过实车故障注入等方式,研究不同驾乘人员对车辆侧向运动相关危害行为的控制水平,得到广泛适用的量化指标——安全度量,如表1:
表1车辆侧向运动控制安全度量
序号
整车危害
安全度量(Metric)
1
非预期的侧向运动
非预期侧向运动的安全度量
2
非预期的失去侧向运动控制
非预期失去侧向运动控制的安全度量
3
失去助力情况下的转向沉重
转向沉重的安全度量

  2. 信心度指标

  除上述表征车辆安全运行的度量指标外,驾乘人员的心理感受对自动驾驶功能的安全性评价会产生重要影响,甚至直接影响车辆的运行安全(若人员缺乏信心可能产生误干预)。为此,项目组针对预期功能安全(SOTIF)信心度开展了研究,建立信心度评价的主客观对应关系,提出不同自动驾驶等级下信心度评价指标。



信心度评价指标研究


  项目组至今已累计开展6轮实车测试,积累了大量的测试数据,确定了最终的测试方案和评价方案,后续将提升样本量,继续开展测试研究,并适时发布成果进展。


试验研究涵盖要素


  该项目研究成果将为行业正向开发,提供功能安全(Functional Safety)和预期功能安全(SOTIF)量化要求及测试评价方法的指导,同时为国家标准GB/T《乘用车转向系统功能安全要求及试验方法》、GB/T《道路车辆 预期功能安全》的制定及国际标准ISO 21448(SOTIF)的中国提案提供输入。


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