一種基于新一代PEPS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制方案

張學(xué)超，王聰，樊瑞，周德明，李建才

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241006）

引言

隨著汽車的普及與發(fā)展， 人們對(duì)汽車的智能化和舒適性要求越來越高， 為滿足人們的需求， 汽車電子化、多媒體化和智能化水平不斷提高，無鑰匙進(jìn)入和一鍵式啟動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生（簡稱PEPS系統(tǒng)），PEPS系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的遙控鑰匙解鎖和啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)有明顯的優(yōu)勢。汽車PEPS系統(tǒng)采用先進(jìn)的RFID 無線射頻技術(shù)和車輛身份編碼識(shí)別系統(tǒng)，不僅帶來了全新的汽車安全防盜的功能應(yīng)用，而且也給用戶帶來了便利、舒適的駕乘體驗(yàn)，但是PEPS系統(tǒng)自身也是一個(gè)不斷改善自身控制策略和根據(jù)時(shí)代發(fā)展需要不斷引入新功能的過程，傳統(tǒng)的PEPS系統(tǒng)依然是新功能引入的基礎(chǔ)。

1 新一代PEPS系統(tǒng)減少天線數(shù)量實(shí)現(xiàn)PEPS功能

1.1 當(dāng)前業(yè)內(nèi)PEPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PEPS功能低頻天線的鑰匙探測策略分析如下

如圖1為傳統(tǒng)PEPS系統(tǒng)天線的布置情況，室內(nèi)有前中后三根低頻天線用于 PS功能，分別布置在車輛中心線上DVD下方儀表橫梁支架上、中通道手剎左右位置和后備箱位置，目的是為了讓低頻天線發(fā)出的電磁信號(hào)可以覆蓋整車車艙內(nèi)部，確保車艙內(nèi)沒有鑰匙檢測的盲區(qū)，左右把手內(nèi)部各布置一根天線，分別用于駕駛側(cè)和副駕駛側(cè)的 PE功能，負(fù)責(zé)覆蓋左右把手外部區(qū)域。內(nèi)部和外部的天線是由 PEPS模塊獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制，沒有軟件策略的交集，天線數(shù)量較多。

圖1

1.2 新一代PEPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PEPS功能低頻天線的鑰匙探測策略介紹如下

如圖2為本文要講述的新一代PEPS系統(tǒng)天線布置方案，車輛中心線上室內(nèi) DVD下方儀表橫梁支架上布置一根低頻天線，左右后門護(hù)板或門鈑金上各布置一根低頻天線。室內(nèi)PS功能三根天線都用到，室內(nèi)前低頻天線用于室內(nèi)駕駛側(cè)和副駕駛側(cè)區(qū)別的信號(hào)覆蓋，室內(nèi)后部區(qū)域的信號(hào)覆蓋用左后天線和右后天線來保障（只有被重復(fù)覆蓋的區(qū)域可以判斷為車內(nèi)有效區(qū)域），鑰匙收到低頻信號(hào)會(huì)反饋 RF高頻信號(hào)，PEPS根據(jù)RF高頻信號(hào)的信息可以判斷其驅(qū)動(dòng)的對(duì)應(yīng)低頻找到了合法鑰匙，所以左右后門天線重復(fù)覆蓋的區(qū)域可以標(biāo)定出來。左后門天線負(fù)責(zé)左側(cè) PE功能的信號(hào)覆蓋（非重疊區(qū)域），右后門天線負(fù)責(zé)右側(cè)PE功能的信號(hào)覆蓋（非重疊區(qū)域）。這樣就做到了左右后門天線在室內(nèi)PS功能和室外PE功能上起到了共用的作用，減少了低頻天線的使用數(shù)量，使得整體功能不變情況下減少了兩根低頻天線，節(jié)省成本，減少整車關(guān)聯(lián)布置的代價(jià)。

圖2

2 新一代PEPS系統(tǒng)引入的四個(gè)新功能

圖3

此部分包括迎賓、走近解鎖、離開上鎖和智能打開后備箱功能，如圖3所示，以下介紹四種功能。

2.1 迎賓功能

客戶走到藍(lán)色區(qū)域范圍內(nèi)，PEPS模塊檢測到鑰匙進(jìn)而驗(yàn)證鑰匙的合法性，客戶繼續(xù)走到距離綠色區(qū)域，PEPS控制車輛迎賓燈點(diǎn)亮實(shí)現(xiàn)迎賓功能。

2.2 走近解鎖功能

客戶走到藍(lán)色區(qū)域范圍內(nèi)，PEPS模塊檢測到鑰匙進(jìn)而驗(yàn)證鑰匙的合法性，客戶繼續(xù)走到距離紅色區(qū)域，PEPS控制車輛實(shí)現(xiàn)車門解鎖。

2.3 離開上鎖功能

客戶下車關(guān)閉所有門，在車內(nèi)沒有鑰匙的情況下，離開車輛到黃色區(qū)域，PEPS控制車輛實(shí)現(xiàn)上鎖。

2.4 智能打開后備箱策略

客戶走到距離后備箱約 2米，PEPS模塊檢測到鑰匙進(jìn)而驗(yàn)證鑰匙的合法性，PEPS模塊檢測客戶繼續(xù)走到距離后備箱約0.5米開始計(jì)時(shí)，只要客戶保持距離后備箱約1米之內(nèi)區(qū)域持續(xù)2秒時(shí)間，PEPS模塊判斷滿足打開后備箱定義，通過CAN總線通知BCM模塊驅(qū)動(dòng)打開后備箱鎖實(shí)現(xiàn)智能打開后備箱功能，節(jié)省了踢腳傳感器等零部件的成本。

3 基于新一代PEPS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制方案

3.1 整體控制方案

如圖4為遠(yuǎn)程啟動(dòng)車輛控制方案框圖。

圖4

通過鑰匙按鍵操作（可以復(fù)用閉鎖鍵例如長按3秒，也可以用一個(gè)單獨(dú)遠(yuǎn)程啟動(dòng)按鍵）或手機(jī)APP操作，通過3G4G網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)服務(wù)器喚醒車上的TBOX模塊從而把遠(yuǎn)程啟動(dòng)的需求傳遞到PEPS模塊，后者控制整車電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換和車輛啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（如果車輛配置自動(dòng)空調(diào)還可以開啟空調(diào)使得車內(nèi)有好的舒適溫度）。具體操作是 PEPS模塊收到 RVS（Remote Vehicle Start）信號(hào)后判斷其從整車獲得的電壓參數(shù)、車輛檔位信息、車輛油量信息、四門上鎖信息和車內(nèi)是否有鑰匙等條件來判斷車輛是否適合遠(yuǎn)程啟動(dòng)。如果有條件不滿足啟動(dòng)的請(qǐng)求，PEPS模塊會(huì)拒絕車輛啟動(dòng)（如果整車已經(jīng)上電，PEPS模塊會(huì)把電源拉回 OFF下電狀態(tài)）。如果PEPS判斷啟動(dòng)條件滿足，則控制整車各模塊上電 IGN-ON檔并驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊在車輛上電到IGN-ON后會(huì)發(fā)起同PEPS的發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證，發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證成功后發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊控制油嘴噴油從而啟動(dòng)車輛。

3.2 各模塊在遠(yuǎn)程啟動(dòng)過程中的作用

3.2.1 手機(jī)APP或車輛鑰匙

車輛鑰匙發(fā)出的RF射頻信號(hào)滿足PEPS模塊設(shè)計(jì)過程中定義的射頻協(xié)議，PEPS模塊收到RF高頻信號(hào)能夠判斷出是否為合法鑰匙，從而從整車安全角度分析，準(zhǔn)許車輛啟動(dòng)；手機(jī)APP通過3G4G網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)服務(wù)器喚醒整車的TBOX模塊，TBOX模塊在產(chǎn)線下線過程中會(huì)在后臺(tái)服務(wù)器和整車車架號(hào)做關(guān)聯(lián)匹配，這樣手機(jī)APP的命令從整車安全角度分析也是合法操作。

3.2.2 TBOX模塊

此模塊負(fù)責(zé)同3G4G網(wǎng)絡(luò)相連接的服務(wù)器對(duì)接，不在服務(wù)器登記的TBOX不能有效傳遞手機(jī)APP相關(guān)控制命令，TBOX傳遞的遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令給到 PEPS模塊后，后者和要TBOX模塊做防盜驗(yàn)證，TBOX模塊和整車車架號(hào)有唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系，防止了換件帶來的整車安全風(fēng)險(xiǎn)。TBOX還負(fù)責(zé)反饋整車狀態(tài)信息如發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的狀態(tài)到服務(wù)器，后者通過3G4G在手機(jī)APP上顯示出來。

3.2.3 PEPS模塊

此模塊是遠(yuǎn)程啟動(dòng)的核心模塊，負(fù)責(zé)在收到合法的啟動(dòng)命令后，判斷整車狀態(tài)是否滿足啟動(dòng)條件（包括整車電壓是否在9-16V、車輛換擋機(jī)構(gòu)是否在P檔、車輛油量是否在定義范圍、四門是否關(guān)閉且上鎖、車內(nèi)不能有合法鑰匙等條件），如果滿足則控制上電和拖動(dòng)起動(dòng)機(jī)工作，在帶有TBOX的配置車上還負(fù)責(zé)在執(zhí)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令之前和 TBOX做防盜驗(yàn)證。還負(fù)責(zé)把整車處在遠(yuǎn)程啟動(dòng)狀態(tài)的信息通過 CAN總線發(fā)出來給各模塊接收。

3.2.4 BCM模塊

此模塊負(fù)責(zé)通過CAN總線傳遞車輛狀態(tài)信息如四門狀態(tài)、門鎖狀態(tài)，如果整車是設(shè)防狀態(tài)，PEPS模塊會(huì)要求BCM模塊先行解除設(shè)防，從而繼續(xù)遠(yuǎn)程啟動(dòng)過程。

3.2.5 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊

此模塊負(fù)責(zé)同PEPS做發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證，在CAN總線上發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的信號(hào)，從而手機(jī)APP可以監(jiān)控到整車已經(jīng)啟動(dòng)的狀態(tài)。

4 結(jié)語

總而言之，我國汽車PEPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和國際先進(jìn)水平還存在一定的差距，但是我國汽車廠商不斷的加大投資和研發(fā)力度，汽車無鑰匙進(jìn)入和一鍵式啟動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)逐漸的提高和成熟，PEPS系統(tǒng)的功能不斷完善，在提升汽車檔次的同時(shí)，還能夠降低成本。未來在防中繼攻擊、低頻和高頻抗干擾方面還會(huì)深入探索，在和關(guān)聯(lián)技術(shù)NFC和手環(huán)穿戴產(chǎn)品等關(guān)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用方面也在不斷聯(lián)合發(fā)展。

[1] 翟青林,孫國強(qiáng),張燕華.汽車無鑰匙被動(dòng)進(jìn)人和一鍵啟動(dòng)測試系統(tǒng)[J].測控技術(shù),2013,(2).

[2] 曹紅兵.現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[3] 秦浩,歐建平,陳文強(qiáng),等.無鑰匙進(jìn)入啟動(dòng)系統(tǒng)介紹[J].汽車電器,2011（6）：42- 45.

[4] 魏秋蘭.汽車無鑰匙進(jìn)入及一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的工作原理與故障診斷[J].汽車實(shí)用術(shù),2015,(7).

[5] 陳光前.汽車電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010(6)：1-6.

[6] 朱江,張榮福,賈鶴鵬,等.汽車無鑰匙進(jìn)入及啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù),2015,(4).

[7] 翟克寧,潘春梅.汽車免鑰匙進(jìn)入/啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)[J].裝備制造技術(shù),2010,(11).