應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)重卡的一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)策略優(yōu)化

安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 孫東兵

重型商用車匹配開發(fā)一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)成為趨勢(shì)，針對(duì)一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的原理，對(duì)一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)策略進(jìn)行分析，使一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)更加安全，提高整車安全性。

近年來，汽車行業(yè)發(fā)展越來越快，汽車已經(jīng)成為我們生活中必不可少的一部分，現(xiàn)階段人們對(duì)汽車使用的舒適性和便利性提出了更高的要求，更多的智能化技術(shù)被應(yīng)用于乘用車上，隨著重型商用車司機(jī)趨向于年輕化，更多的智能化技術(shù)也被重型商用車所需要。如一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)，普通乘用車已趨向于標(biāo)配一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)，重型商用車匹配開發(fā)一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)也將成為趨勢(shì)。本文將基于某重卡的一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)原理，對(duì)啟動(dòng)策略進(jìn)行優(yōu)化。

一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)原理

一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)，又稱為無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)，是一鍵啟動(dòng)控制器通過汽車內(nèi)裝配的天線和鑰匙通過低頻信號(hào)通訊，進(jìn)行合法性認(rèn)證，如果鑰匙合法（因?yàn)轳{駛室內(nèi)的鑰匙已經(jīng)和一鍵啟動(dòng)控制器PS進(jìn)行過學(xué)習(xí)匹配），一鍵啟動(dòng)控制器可以根據(jù)操作在車輛各個(gè)電源模式間切換（例如，從 OFF 到 ACC，從 ACC 到 ON 或發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)），具體的電源模式取決于用戶對(duì)啟動(dòng)按鍵和踏板的操作。

一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)組成

某重卡車型的一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)主要由一鍵啟動(dòng)控制器（PS）、鑰匙、啟動(dòng)/停止按鍵、方向管柱鎖（ESCL）和低頻天線組成。

1.一鍵啟動(dòng)控制器

一鍵啟動(dòng)控制器（后面簡(jiǎn)稱PS）是一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的主要組件。PS執(zhí)行下列主要功能：

a. 遙控進(jìn)入：通過遙控鑰匙進(jìn)行車門解鎖和閉鎖；

b.無鑰匙認(rèn)證：當(dāng)車鑰匙在駕駛室內(nèi)部時(shí)，與鑰匙進(jìn)行認(rèn)證以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；

c. IMMO 認(rèn)證：當(dāng)鑰匙電壓過低時(shí)，通過IMMO與鑰匙進(jìn)行認(rèn)證；

d.電源狀態(tài)管理：控制車輛的各種電源模式的切換（例如，從Engine OFF到Engine ON）；

e.ESCL管理：通過ESCL對(duì)轉(zhuǎn)向管柱進(jìn)行解鎖和閉鎖的控制；

f.PS-ESCL的學(xué)習(xí)匹配：PS和ESCL學(xué)習(xí)匹配，從而保證ESCL解鎖和閉鎖的安全性；

g.鑰匙-PS的學(xué)習(xí)匹配：PS和鑰匙學(xué)習(xí)匹配，從而保證車門解鎖和閉鎖以及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的安全性。

2. 低頻天線

低頻天線用來通過低頻信號(hào)與鑰匙進(jìn)行通訊。天線分布在駕駛室的不同位置以獲得“優(yōu)化”的覆蓋率，以保證當(dāng)鑰匙位于駕駛室內(nèi)的一些潛在可能的位置（例如用戶的T恤口袋、褲子口袋、駕駛室地板、座椅上，等等）時(shí)可以被偵測(cè)到。

當(dāng)無鑰匙認(rèn)證被觸發(fā)，下列動(dòng)作將被執(zhí)行：

a.5根天線開始以低頻發(fā)射鑰匙認(rèn)證數(shù)據(jù)；

b.鑰匙被喚醒；

c.鑰匙以射頻發(fā)射安全相關(guān)數(shù)據(jù)，以使PS對(duì)鑰匙進(jìn)行認(rèn)證；

d. 如果鑰匙被正確認(rèn)證，PS可以按照用戶的要求切換電源模式。

3. 啟動(dòng)/停止按鍵

啟動(dòng)按鍵與PS相連接。當(dāng)用戶按下/松開啟動(dòng)按鍵，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)定義好的狀態(tài)邏輯切換電源模式。

4.ESCL

ESCL用于閉鎖和解鎖轉(zhuǎn)向管柱。它的功能完全由PS控制，根據(jù)所需要的電源模式切換，執(zhí)行解鎖和閉鎖轉(zhuǎn)向管柱的功能。ESCL必須做到：當(dāng)車輛必須從OFF切換到其他電源模式時(shí)，解鎖轉(zhuǎn)向管柱；當(dāng)駕駛員離開車輛時(shí)，閉鎖轉(zhuǎn)向管柱。

5. 鑰匙（EKF）

鑰匙用來遙控解鎖和閉鎖車門，以及當(dāng)PS需要從OFF擋切換到其他電源模式時(shí)與PS進(jìn)行認(rèn)證。一個(gè)LED用來指示按鍵是否被按下以及電池狀態(tài)。

改進(jìn)前一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)策略

一鍵啟動(dòng)控制邏輯主要完成對(duì)ACC、IG1、IG2和START幾個(gè)電源模式的控制。通過對(duì)這些電源模式的控制，實(shí)現(xiàn)整車電源的分配和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)上在售的重型商用車主要為手動(dòng)擋車型，小部分為自動(dòng)擋車型，本文將以某重型卡車匹配的一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)為例，分別敘述手動(dòng)擋車型和自動(dòng)擋車型的一鍵啟動(dòng)策略。

1.改進(jìn)前手動(dòng)擋車型一鍵啟動(dòng)策略

手動(dòng)擋車型啟動(dòng)時(shí)，經(jīng)PS認(rèn)證過的鑰匙需在車內(nèi)，按下啟動(dòng)按鈕后，PS控制器能與鑰匙進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證成功后才能啟動(dòng)車輛，詳細(xì)步驟如下：

a. 駕駛員踩下離合踏板，將開啟鑰匙預(yù)認(rèn)證流程；

b. 駕駛員在踩下離合踏板的30 s內(nèi)按下啟動(dòng)按鈕，如果步驟1鑰匙預(yù)認(rèn)證成功，PS控制器將會(huì)啟動(dòng)ESCL并認(rèn)證ESCL；

c. ESCL認(rèn)證成功，解鎖ESCL，PS驅(qū)動(dòng)ACC、IGN及START信號(hào)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，車輛啟動(dòng)成功。優(yōu)化前手動(dòng)擋啟動(dòng)策略如圖1所示。

▲ 圖1 優(yōu)化前手動(dòng)擋啟動(dòng)策略

2. 改進(jìn)前自動(dòng)擋車型一鍵啟動(dòng)策略

和手動(dòng)擋車型一樣，經(jīng)PS認(rèn)證過的鑰匙需在車內(nèi)，這樣當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，PS控制器能與鑰匙進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證成功后才能啟動(dòng)車輛，詳細(xì)步驟如下：

a. 駕駛員踩下剎車踏板，將開啟鑰匙預(yù)認(rèn)證流程。

b.駕駛員在踩下離合踏板的30 s內(nèi)按下啟動(dòng)按鈕，如果步驟1鑰匙預(yù)認(rèn)證成功，PS控制器將會(huì)啟動(dòng)ESCL并認(rèn)證ESCL。

c.ESCL認(rèn)證成功，解鎖ESCL，PS控制器驅(qū)動(dòng)ACC、IGN，此時(shí)PS控制器會(huì)識(shí)別車輛匹配變速箱為自動(dòng)擋變速箱，并要求在T_START時(shí)間內(nèi)讀取到變速箱ETC2報(bào)文中當(dāng)前擋位信號(hào)為空擋，滿足要求后輸出START信號(hào)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，車輛啟動(dòng)成功。

▲圖2 自動(dòng)擋啟動(dòng)策略

一鍵啟動(dòng)過程中可能遇到的問題

1.手動(dòng)擋車型一鍵啟動(dòng)過程中可能遇到的問題

啟動(dòng)時(shí)，存在燒蝕起動(dòng)機(jī)的可能性，分析如下：

司機(jī)在停車時(shí)，為防止車輛溜坡，將車輛掛入前進(jìn)擋，當(dāng)車輛停放時(shí)間較長(zhǎng)或制動(dòng)氣管漏氣，司機(jī)踩離合時(shí)存在離合器與變速箱無法分離的情況，此時(shí)司機(jī)按下啟動(dòng)按鈕，PS輸出START電，起動(dòng)機(jī)工作，因離合器與變速箱暫未分離，起動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)，導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)燒蝕（發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制啟動(dòng)策略為保持上電狀態(tài)3s或踩下離合踏板啟動(dòng)）。

現(xiàn)有手動(dòng)擋車型PS無法通過硬線識(shí)別擋位信號(hào)，PS啟動(dòng)策略與發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制啟動(dòng)策略沖突導(dǎo)致問題發(fā)生。

2.自動(dòng)擋車型一鍵啟動(dòng)過程中可能遇到的問題

存在自動(dòng)檔車型車輛在OFF擋和ACC擋時(shí)無法啟動(dòng)，在ON擋時(shí)能正常啟動(dòng)的情況原因分析如下：

車輛在OFF擋啟動(dòng)時(shí)，鑰匙認(rèn)證，PS-ESCL認(rèn)證已經(jīng)成功，并且ESCL已經(jīng)解鎖，從而ACC和IGN信號(hào)有輸出，為了安全，增加了當(dāng)前擋位信號(hào)識(shí)別邏輯，車輛上到ON電后，在T_start時(shí)間內(nèi)，PS控制器識(shí)別當(dāng)前擋位信號(hào)，啟動(dòng)時(shí)序圖如下：

如圖3所示，T_start=100 ms，表示從ON電到輸出START電時(shí)間為100 ms，需在此100 ms內(nèi)讀取到變速箱報(bào)文ETC2中當(dāng)前擋位為空擋的有效報(bào)文。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)車輛報(bào)文讀取，如圖4所示，變速箱當(dāng)前擋位報(bào)文在ACC_CTRL關(guān)閉后400 ms時(shí)才發(fā)出有效值，導(dǎo)致PS控制器在T_start時(shí)間內(nèi)無法讀取有效當(dāng)前擋位信號(hào)，導(dǎo)致車輛無法在OFF擋和ACC擋時(shí)正常啟動(dòng)，需將車輛轉(zhuǎn)至ON擋后啟動(dòng)；車輛在ON擋時(shí)，變速箱已經(jīng)持續(xù)發(fā)出有效空擋信號(hào)，此時(shí)車輛能正常啟動(dòng)。

改進(jìn)后啟動(dòng)策略

1.改進(jìn)后手動(dòng)擋車型啟動(dòng)策略

為避免啟動(dòng)時(shí)車輛在擋而燒蝕起動(dòng)機(jī)的情況發(fā)生，應(yīng)在PS中增加擋位判斷邏輯，如圖5所示，具體如下：

在PS控制器上增加針腳作為變速箱空擋硬線信號(hào)，當(dāng)車輛啟動(dòng)時(shí)，通過該針腳判斷車輛是否在空擋。啟動(dòng)過程如圖5所示，當(dāng)車輛為空擋時(shí)，車輛才允許啟動(dòng)，當(dāng)車輛處于非空擋狀態(tài)，PS不輸出START電，車輛無法啟動(dòng)，同時(shí)儀表發(fā)出提示，提示駕駛員將車輛處于空擋再啟動(dòng)。

2.改進(jìn)后自動(dòng)擋車型啟動(dòng)策略

為了排除自動(dòng)擋車型在OFF電、ACC電時(shí)無法啟動(dòng)的情況，將自動(dòng)擋車型T_start優(yōu)化為1 200 ms，保證自動(dòng)擋車輛啟動(dòng)功能正常。圖6為將T_start時(shí)間優(yōu)化為1 200 ms后啟動(dòng)時(shí)序圖，在ACC_CTRL關(guān)閉后，400 ms時(shí)接收到變速箱發(fā)出的當(dāng)前擋位空擋信號(hào)，啟動(dòng)條件滿足，在1 200 ms時(shí)，PS控制器輸出START信號(hào)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)判斷滿足啟動(dòng)條件，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。

▲圖3 啟動(dòng)時(shí)序圖

▲圖4 T_start=100啟動(dòng)時(shí)序

▲圖5 改進(jìn)后手動(dòng)擋車型啟動(dòng)過程

▲圖6 T_start=1 200 ms時(shí)啟動(dòng)時(shí)序

結(jié)語

一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)聯(lián)重卡對(duì)舒適系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、變速箱系統(tǒng)以及車身控制器系統(tǒng)的綜合控制。本文主要研究一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的組成及啟動(dòng)邏輯，并對(duì)啟動(dòng)邏輯進(jìn)行合理的優(yōu)化，為后續(xù)無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)邏輯優(yōu)化提供依據(jù)和參考。