汽車無鑰匙進(jìn)入及一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題

許婷婷 周遠(yuǎn)輝

（上汽通用五菱汽車股份有限公司）

某車型裝配有無鑰匙進(jìn)入及一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱PEPS）。在裝配該系統(tǒng)的車輛上，用戶不僅可以像使用傳統(tǒng)遙控鑰匙一樣通過鑰匙上的按鍵來進(jìn)行車輛的解鎖和閉鎖操作，而且可以在隨身攜帶鑰匙的情況下，通過操作車門把手上的按鍵來進(jìn)行車輛的解鎖和閉鎖，用戶進(jìn)入車輛后通過按下一鍵啟動(dòng)開關(guān)來起動(dòng)車輛[1]。車主在整個(gè)用車過程中完全不需要拿出鑰匙，只需將鑰匙隨身攜帶即可。該車型無鑰匙進(jìn)入及一鍵啟動(dòng)功能主要由PEPS控制器與車身控制模塊（BCM）協(xié)作完成，通過CAN網(wǎng)絡(luò)[2]進(jìn)行通訊，同時(shí)PEPS也與其他模塊進(jìn)行CAN通訊，因此也會(huì)導(dǎo)致控制器之間的合作匹配出現(xiàn)問題。文章通過選取該車型在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的3個(gè)典型案例，探討PEPS系統(tǒng)在匹配其他車型時(shí)的注意事項(xiàng)，減少其他車型再匹配PEPS系統(tǒng)的難度。

1 ACC/ON擋無法開啟尾門

文章中車型實(shí)現(xiàn)尾門解鎖功能需要PEPS控制器與BCM之間相互配合，PEPS檢測(cè)到合法鑰匙和尾門開關(guān)信號(hào)后，會(huì)將解鎖信號(hào)發(fā)送給BCM，BCM收到此信號(hào)后便驅(qū)動(dòng)尾門鎖電機(jī)進(jìn)行解鎖，其尾門解鎖邏輯，如圖1所示。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，整車電源在ACC/ON擋，當(dāng)尾門有合法鑰匙時(shí)，按尾門開啟開關(guān)，無法解鎖尾門。

通過連入監(jiān)控設(shè)備（Vehicle Spy）檢測(cè)控制器通訊信號(hào)發(fā)現(xiàn)，在ACC或ON擋，并且尾門附近有合法鑰匙，按下尾門開關(guān)時(shí)，PEPS正常發(fā)送解鎖命令給BCM，但BCM未執(zhí)行解鎖動(dòng)作，因此可以判斷問題為BCM引起。此問題中BCM沒有及時(shí)響應(yīng)PEPS發(fā)送來的信號(hào)，屬于設(shè)計(jì)策略問題，BCM軟件設(shè)計(jì)時(shí)只考慮了四門解鎖情況，忽略了尾門解鎖信號(hào)的執(zhí)行，導(dǎo)致PEPS和BCM之間的尾門解鎖通訊策略出現(xiàn)問題。當(dāng)涉及到多個(gè)模塊間共同完成某個(gè)功能時(shí)，需要前期溝通清楚，設(shè)計(jì)好控制策略，才能在軟件設(shè)計(jì)時(shí)減少問題的發(fā)生。

2 網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)診斷報(bào)文延時(shí)

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，各式舒適性、輔助性功能不斷增加，車輛上的電子控制模塊越來越多，對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)的通訊需求也越來越高，因此需要一個(gè)網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)。文章中車型的BCM集成了網(wǎng)關(guān)的功能，用于轉(zhuǎn)發(fā)各個(gè)電子模塊需要的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。但在車型設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行“無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)”的驗(yàn)證匹配時(shí)，匹配設(shè)備頻繁報(bào)錯(cuò)，報(bào)錯(cuò)內(nèi)容為“ESK寫入失敗”，導(dǎo)致車輛的無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)匹配失敗。

經(jīng)過軟件排查發(fā)現(xiàn)，此問題的原因是BCM作為集成網(wǎng)關(guān)模塊有轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間限制，無法快速轉(zhuǎn)發(fā)ESK的報(bào)文，導(dǎo)致下線匹配智能鑰匙時(shí)報(bào)錯(cuò)。在BCM內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)收發(fā)的任務(wù)處理周期是2 ms，再加上解析時(shí)間和發(fā)送時(shí)間，預(yù)計(jì)需要3 ms才能將轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文成功發(fā)送出去。若連續(xù)幀之間的間隔時(shí)間過短，BCM將無法響應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)失敗。

要解決此問題有2種方案：

1）提升BCM網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)診斷報(bào)文的能力，將BCM任務(wù)處理周期改為3 ms以內(nèi)。但是BCM作為集成網(wǎng)關(guān)要保證無誤的轉(zhuǎn)發(fā)極限時(shí)間為3 ms，若繼續(xù)加快轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)導(dǎo)致微控制單元（MCU）負(fù)載率大大升高，從而對(duì)BCM的正常功能產(chǎn)生影響；而且BCM在診斷轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，還需要觸發(fā)自診斷，加快轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)影響原有診斷架構(gòu)，導(dǎo)致原有平臺(tái)診斷邏輯出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。

2）延長(zhǎng)連續(xù)幀的間隔時(shí)間，以適應(yīng)BCM網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)能力。診斷儀在連續(xù)幀可以發(fā)送的最小間隔時(shí)間為0的情況下，保持連續(xù)幀間隔為3 ms，不違反通信協(xié)議，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）也不會(huì)報(bào)錯(cuò)。如果診斷儀無法主動(dòng)設(shè)置間隔時(shí)間，ECM可以配置最小間隔時(shí)間為2 ms，ECM原有診斷能力可以完全覆蓋此需求，對(duì)ECM性能無影響。

方案2不僅改動(dòng)最小，而且經(jīng)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)較低，因此最終采用方案2。從此問題案例可以看出，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該考慮到每個(gè)控制器固有的工作能力，提前進(jìn)行設(shè)計(jì)彌補(bǔ)，以便提早預(yù)防此問題的發(fā)生。

3 車輛無法起動(dòng)

當(dāng)車輛安裝PEPS系統(tǒng)之后，車輛的起動(dòng)由PEPS控制器和ECM合作實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)匹配過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)在2個(gè)階段出現(xiàn)無法啟動(dòng)的問題。第1階段出現(xiàn)此問題，通過Vehicle Spy查證是PEPS CAN信號(hào)“Engine Release State（發(fā)動(dòng)機(jī)釋放狀態(tài)）”的值與通信矩陣定義不一致。此信號(hào)是與ECM進(jìn)行認(rèn)證過程中ECM認(rèn)證結(jié)果的反饋，PEPS根據(jù)該結(jié)果來決定是否吸合啟動(dòng)繼電器。表1示出通訊信號(hào)對(duì)比表。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)通訊信號(hào)對(duì)比表

從表1可發(fā)現(xiàn)，此信號(hào)定義錯(cuò)誤，這樣即使ECM關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)防盜功能，ECM發(fā)送1（允許啟動(dòng)），BCM轉(zhuǎn)發(fā)1（允許啟動(dòng)），PEPS收到1（不允許啟動(dòng)），導(dǎo)致每次啟動(dòng)機(jī)只工作幾十毫秒就停止，發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)。因此需要更改PEPS信號(hào)定義值，與通信矩陣保持一致。

在第2階段再次發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)問題，經(jīng)查證是ECM CAN信號(hào)“Engine Run Active（發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)）”的值定義不對(duì)。

PEPS的輸入：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)成功啟動(dòng)后置1，PEPS收到此信號(hào)后斷開啟動(dòng)繼電器的吸合。

ECM實(shí)際情況：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)一有轉(zhuǎn)速“Engine Run Active（發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)）”就置1，導(dǎo)致PEPS收到此信號(hào)立即斷開啟動(dòng)繼電器，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)不成功。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速需要達(dá)到1 400 r/min以上才能啟動(dòng)成功，而ECM實(shí)際在轉(zhuǎn)速為240 r/min以上時(shí)就會(huì)發(fā)出此信號(hào)。因此ECM需要更改此信號(hào)的定義，滿足PEPS的要求。

4 結(jié)論

目前PEPS系統(tǒng)已經(jīng)在該車型上成熟應(yīng)用，并且會(huì)繼續(xù)運(yùn)用到其他更多車型上。隨著車輛功能日益舒適化與智能化，車輛上增加了越來越多的控制器，各控制器之間的協(xié)調(diào)工作以及相互正確通信也越來越重要，工程師在設(shè)計(jì)每個(gè)控制器時(shí)需要對(duì)自己負(fù)責(zé)的模塊需要的和發(fā)送的CAN信號(hào)進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的檢查，多次反復(fù)確認(rèn)。文章的論述可以為今后的車輛設(shè)計(jì)提供一定借鑒。