基于柴油機(jī)特性的商用車PEPS系統(tǒng)開發(fā)

張建鋒　黃振峰　李惠宇　趙掌柱

摘 要：伴隨國內(nèi)物流、碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)行業(yè)等高速發(fā)展，無鑰匙進(jìn)入及無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)（PEPS）所帶來的舒適性及智能化符合駕駛員需求的趨勢越來越明顯，文章介紹了一種基于柴油機(jī)特性的商用車PEPS系統(tǒng)的架構(gòu)，闡述其主要功能及原理。關(guān)鍵詞：商用車;柴油發(fā)動(dòng)機(jī);無鑰匙進(jìn)入;無鑰匙啟動(dòng)中圖分類號：TP212.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）02-18-03

Abstract： With the rapid development of domestic logistics and terminal transshipment industry， the trend of comfort and intelligence brought by passive entry and passive start system （PEPS） becomes more and more obvious. In this paper， the architecture of the commercial vehicle PEPS system based on the diesel engine feature is introduced. The main functions and principle of the system are illustrated.Keywords： Commercial vehicle; Desel engine; Passive Entry; Passive StartCLC NO.： TP212.6? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）02-18-03

1 前言

隨著汽車的普及和發(fā)展，人們對汽車的智能化和舒適性要求越來越高，為滿足人們對汽車的這些要求，汽車無鑰匙進(jìn)入和無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

無鑰匙進(jìn)入和無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)，無需駕駛員拿出鑰匙，就可以直接打開車門或上鎖車輛，上車后無需拿出鑰匙，只要鑰匙在車內(nèi)，踩下制動(dòng)踏板或離合踏板后，直接按下啟停開關(guān)，車輛即可啟動(dòng)，因此，無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)也經(jīng)常被稱為一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)。

現(xiàn)在乘用車一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，而商用車才是剛剛起步，尤其是以柴油機(jī)為動(dòng)力的卡車和客車，目前只有少數(shù)高端車型配置了該系統(tǒng)。本文主要以卡車為例介紹基于柴油機(jī)特性的商用車一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，客車可參考該方案。

2 商用車PEPS系統(tǒng)的功能

2.1 一鍵啟動(dòng)及電源檔位控制

當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板或者離合踏板后，PEPS控制器認(rèn)為駕駛員有啟動(dòng)需求，如果啟動(dòng)按鍵被按下時(shí)，PEPS控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)車內(nèi)天線查找鑰匙，若找到合法鑰匙，且啟動(dòng)條件滿足時(shí)，電子轉(zhuǎn)向管柱鎖解鎖，車內(nèi)電源接通，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。

當(dāng)駕駛員未踩下剎車或者離合踏板時(shí)，如果啟動(dòng)按鍵被按下時(shí)，PEPS控制器會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的策略控制接通相應(yīng)的電源檔位，包括：蓄電池常電（B+）、受控常電（+30）、+75電（ACC）、+15電（ON）、+50電（START）。

2.2 身份認(rèn)證

身份認(rèn)證分為前端認(rèn)證和后端認(rèn)證。當(dāng)PEPS控制器的輸入信號滿足時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的天線在一定范圍內(nèi)查找智能鑰匙，并根據(jù)智能鑰匙反饋回來的編碼進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)通過后駕駛員便可正常使用車輛，這就是所謂的前端認(rèn)證。后端認(rèn)證是通過PEPS控制器與其他控制器（如發(fā)動(dòng)機(jī)ECM）進(jìn)行認(rèn)證，防止非法啟動(dòng)車輛。

2.3 電子轉(zhuǎn)向柱鎖控制

在熄火條件下，當(dāng)滿足設(shè)定條件時(shí)，解鎖或者鎖止方向盤。

2.4 遙控功能

該功能一般與車門控制器和車身控制器配合工作，與普通的RKE功能相同，包括遙控升降窗、遙控解閉鎖、遙控尋車功能。

2.5 備用模式

為了防止智能鑰匙虧電導(dǎo)致車輛無法啟動(dòng)，PEPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)了IMMO線圈，用于鑰匙電壓過低時(shí)與PEPS控制器認(rèn)證，控制車輛啟動(dòng)，IMMO線圈可集成于啟動(dòng)按鍵或者前排低頻天線內(nèi)。

2.6 強(qiáng)制啟動(dòng)

為了防止檔位信號故障導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)，商用車一般設(shè)計(jì)有強(qiáng)制啟動(dòng)模式，駕駛員確認(rèn)變速箱處于空檔時(shí)，長按啟動(dòng)按鍵，發(fā)動(dòng)機(jī)即可啟動(dòng)。

2.7 無鑰匙進(jìn)入/上鎖

當(dāng)門把手上的解鎖開關(guān)被觸發(fā)時(shí)，PEPS控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)門把手天線查找鑰匙，若找到合法的鑰匙，則控制門鎖電機(jī)解鎖。當(dāng)門把手上的閉鎖開關(guān)被觸發(fā)時(shí)，PEPS控制器則會(huì)先后在車內(nèi)和車外查找鑰匙，如果在車內(nèi)找到鑰匙，則不會(huì)上鎖，否則會(huì)控制門鎖電機(jī)閉鎖。

不同于乘用車的是，一般的卡車通常只有兩門，而車身寬可達(dá)2.5m，門把手位置高達(dá)1.6m，因此不宜于實(shí)現(xiàn)無鑰匙進(jìn)入PE功能，加上成本較高、用車觀念比較保守等因素，幾乎所有的卡車沒有配置該功能。

隨著人們對安全性的要求越來越高，國家標(biāo)準(zhǔn)對車輛長度做了一定的調(diào)整，長頭車逐漸有了一定的市場，其駕駛室地板較平頭車低，門把手也隨之降低，有了實(shí)現(xiàn)PE功能的基礎(chǔ)，另外隨著駕駛員的年輕化，以后必然會(huì)有很多長頭車應(yīng)用到該功能。

3 商用車PEPS系統(tǒng)的構(gòu)成

如圖1所示，PEPS系統(tǒng)由PEPS控制器、智能鑰匙、啟動(dòng)按鍵SSB、電子轉(zhuǎn)向管柱鎖ESCL、低頻天線、駕駛室門把手開關(guān)、輔助控制器——車門控制器、車身控制器等組成。

3.1 PEPS控制器

整套系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)智能鑰匙身份認(rèn)證、處理各輸入信號并發(fā)出所有控制信號及指令。

3.2 智能鑰匙

與PEPS控制器進(jìn)行雙向通訊，實(shí)現(xiàn)車輛對使用者的身份識別。

3.3 啟動(dòng)按鍵SSB

給PEPS控制器提供啟動(dòng)請求信號，同時(shí)也可以通過該按鍵控制車輛電源檔位。按鍵自帶背光及狀態(tài)指示，便于駕駛員識別使用。

3.4 電子轉(zhuǎn)向管柱鎖

在接收到PEPS控制器發(fā)出的解鎖/上鎖信號后，由內(nèi)部的MCU驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)完成鎖舌的彈出與縮回，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向管柱的鎖止與解鎖。

3.5 低頻天線

用于喚醒特定范圍內(nèi)的合法智能鑰匙，天線由PEPS控制器驅(qū)動(dòng)，偵測范圍可調(diào)，車內(nèi)一般使用2根天線即可滿足使用需求。

3.6 駕駛室門把手開關(guān)

門把手開關(guān)主要給PEPS控制器提供用戶解鎖或上鎖的意圖，開關(guān)一般有物理按鍵開關(guān)和電容式觸摸開關(guān)兩種。

4 柴油機(jī)低溫啟動(dòng)特性對PEPS系統(tǒng)的影響

就乘用車而言，其燃料主要是汽油，汽油在各種環(huán)境溫度下的流動(dòng)性及燃燒特性都比較好，即使在-40攝氏度啟動(dòng)也相對容易。而商用車主要燃料是柴油，當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，柴油的流動(dòng)性可能會(huì)大幅降低影響霧化效果，另外由于柴油機(jī)點(diǎn)火方式為壓燃式，在氣溫較低時(shí)，其啟動(dòng)性能非常差，因此柴油機(jī)多采用進(jìn)氣預(yù)熱等措施改善低溫啟動(dòng)性能。每次啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)環(huán)境溫度確定是否需要進(jìn)行進(jìn)氣預(yù)熱，如果強(qiáng)行啟動(dòng)不但啟動(dòng)困難，加劇蓄電池的損耗，甚至還可能會(huì)因?yàn)楦變?nèi)大量噴油造成油氣混合比嚴(yán)重失調(diào)而徹底無法啟動(dòng)。

5 柴油機(jī)一鍵啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)流程

目前商用車一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)就是一般不管發(fā)動(dòng)機(jī)是否需要預(yù)熱，在空檔條件滿足后直接給起動(dòng)機(jī)供電強(qiáng)行啟動(dòng)，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)無法啟動(dòng)時(shí)才會(huì)停止起動(dòng)機(jī)，既浪費(fèi)了電能，又浪費(fèi)了燃油。為了解決這個(gè)問題，我們設(shè)計(jì)了基于柴油機(jī)特性的一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)。其流程圖如圖2所示：

該系統(tǒng)判斷是否滿足啟動(dòng)條件的關(guān)鍵點(diǎn)在于啟動(dòng)前監(jiān)測空檔和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣預(yù)熱狀態(tài)，如果ECM請求預(yù)熱，則停止啟動(dòng)流程，直接跳轉(zhuǎn)到ON檔，儀表提示預(yù)熱，如果不需要預(yù)熱，則直接完成啟動(dòng)流程。

對于部分發(fā)動(dòng)機(jī)可以監(jiān)測EEC1報(bào)文中的SPN1675起動(dòng)

機(jī)模式信號是否為5，如果該信號數(shù)值等于5則表示發(fā)動(dòng)機(jī)需要預(yù)熱，如果發(fā)動(dòng)機(jī)首幀報(bào)文不能在很短時(shí)間發(fā)出，或者無法發(fā)出SPN1675的機(jī)型，則需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫自行判斷。

因?yàn)橐绘I啟動(dòng)系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中是按照順序給相關(guān)控制器上電，然后需要讀取相關(guān)控制器的信號，最終決定是否執(zhí)行啟動(dòng)，因此要求各相關(guān)控制器的首幀報(bào)文發(fā)出時(shí)間必須盡量短，根據(jù)流程跳轉(zhuǎn)的步驟計(jì)算，首幀報(bào)文發(fā)出時(shí)間小于400ms是可以接受的，過長會(huì)造成啟動(dòng)過程遲緩，影響駕駛員使用感受。

目前，該流程圖已在陜汽某車型中應(yīng)用，實(shí)際測試效果良好，基本達(dá)到了乘用車一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的水平。

6 總結(jié)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，汽車裝備的高科技化已成為發(fā)展的必然趨勢，汽車駕駛變得更為方便和安全可靠，尤其是隨著商用車駕駛員年輕化，他們越來越注重車輛的功能，無鑰匙進(jìn)入和一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的人性化特點(diǎn)也必將成為商用車的標(biāo)準(zhǔn)化配置。

隨著無鑰匙進(jìn)入和一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的成熟，還可能與BCM功能集成到一起，這樣可大大降低成本，提升產(chǎn)品檔次，增加銷售亮點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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