基于柴油機特性的商用車PEPS系統開發

張建鋒　黃振峰　李惠宇　趙掌柱

摘 要：伴隨國內物流、碼頭轉運行業等高速發展，無鑰匙進入及無鑰匙啟動系統（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特性的商用車PEPS系統的架構，闡述其主要功能及原理。關鍵詞：商用車;柴油發動機;無鑰匙進入;無鑰匙啟動中圖分類號：TP212.6? 文獻標識碼：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，汽車無鑰匙進入和無鑰匙啟動系統應運而生。

無鑰匙進入和無鑰匙啟動系統，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，踩下制動踏板或離合踏板后，直接按下啟停開關，車輛即可啟動，因此，無鑰匙啟動系統也經常被稱為一鍵啟動系統。

現在乘用車一鍵啟動系統已經非常成熟，而商用車才是剛剛起步，尤其是以柴油機為動力的卡車和客車，目前只有少數高端車型配置了該系統。本文主要以卡車為例介紹基于柴油機特性的商用車一鍵啟動系統的實現方案，客車可參考該方案。

2 商用車PEPS系統的功能

2.1 一鍵啟動及電源檔位控制

當駕駛員踩下制動踏板或者離合踏板后，PEPS控制器認為駕駛員有啟動需求，如果啟動按鍵被按下時，PEPS控制器會驅動車內天線查找鑰匙，若找到合法鑰匙，且啟動條件滿足時，電子轉向管柱鎖解鎖，車內電源接通，發動機啟動。

當駕駛員未踩下剎車或者離合踏板時，如果啟動按鍵被按下時，PEPS控制器會根據預先設計的策略控制接通相應的電源檔位，包括：蓄電池常電（B+）、受控常電（+30）、+75電（ACC）、+15電（ON）、+50電（START）。

2.2 身份認證

身份認證分為前端認證和后端認證。當PEPS控制器的輸入信號滿足時，會驅動相應的天線在一定范圍內查找智能鑰匙，并根據智能鑰匙反饋回來的編碼進行校驗，校驗通過后駕駛員便可正常使用車輛，這就是所謂的前端認證。后端認證是通過PEPS控制器與其他控制器（如發動機ECM）進行認證，防止非法啟動車輛。

2.3 電子轉向柱鎖控制

在熄火條件下，當滿足設定條件時，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致車輛無法啟動，PEPS系統設計了IMMO線圈，用于鑰匙電壓過低時與PEPS控制器認證，控制車輛啟動，IMMO線圈可集成于啟動按鍵或者前排低頻天線內。

2.6 強制啟動

為了防止檔位信號故障導致發動機無法啟動，商用車一般設計有強制啟動模式，駕駛員確認變速箱處于空檔時，長按啟動按鍵，發動機即可啟動。

2.7 無鑰匙進入/上鎖

當門把手上的解鎖開關被觸發時，PEPS控制器會驅動門把手天線查找鑰匙，若找到合法的鑰匙，則控制門鎖電機解鎖。當門把手上的閉鎖開關被觸發時，PEPS控制器則會先后在車內和車外查找鑰匙，如果在車內找到鑰匙，則不會上鎖，否則會控制門鎖電機閉鎖。

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2.5m，門把手位置高達1.6m，因此不宜于實現無鑰匙進入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，國家標準對車輛長度做了一定的調整，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，有了實現PE功能的基礎，另外隨著駕駛員的年輕化，以后必然會有很多長頭車應用到該功能。

3 商用車PEPS系統的構成

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

3.1 PEPS控制器

整套系統的控制核心，負責智能鑰匙身份認證、處理各輸入信號并發出所有控制信號及指令。

3.2 智能鑰匙

與PEPS控制器進行雙向通訊，實現車輛對使用者的身份識別。

3.3 啟動按鍵SSB

給PEPS控制器提供啟動請求信號，同時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指示，便于駕駛員識別使用。

3.4 電子轉向管柱鎖

在接收到PEPS控制器發出的解鎖/上鎖信號后，由內部的MCU驅動步進電機完成鎖舌的彈出與縮回，實現轉向管柱的鎖止與解鎖。

3.5 低頻天線

用于喚醒特定范圍內的合法智能鑰匙，天線由PEPS控制器驅動，偵測范圍可調，車內一般使用2根天線即可滿足使用需求。

3.6 駕駛室門把手開關

門把手開關主要給PEPS控制器提供用戶解鎖或上鎖的意圖，開關一般有物理按鍵開關和電容式觸摸開關兩種。

4 柴油機低溫啟動特性對PEPS系統的影響

就乘用車而言，其燃料主要是汽油，汽油在各種環境溫度下的流動性及燃燒特性都比較好，即使在-40攝氏度啟動也相對容易。而商用車主要燃料是柴油，當環境溫度過低時，柴油的流動性可能會大幅降低影響霧化效果，另外由于柴油機點火方式為壓燃式，在氣溫較低時，其啟動性能非常差，因此柴油機多采用進氣預熱等措施改善低溫啟動性能。每次啟動時發動機電控系統會根據環境溫度確定是否需要進行進氣預熱，如果強行啟動不但啟動困難，加劇蓄電池的損耗，甚至還可能會因為缸內大量噴油造成油氣混合比嚴重失調而徹底無法啟動。

5 柴油機一鍵啟動的實現流程

目前商用車一鍵啟動系統就是一般不管發動機是否需要預熱，在空檔條件滿足后直接給起動機供電強行啟動，當運轉一段時間發現無法啟動時才會停止起動機，既浪費了電能，又浪費了燃油。為了解決這個問題，我們設計了基于柴油機特性的一鍵啟動系統。其流程圖如圖2所示：

該系統判斷是否滿足啟動條件的關鍵點在于啟動前監測空檔和發動機進氣預熱狀態，如果ECM請求預熱，則停止啟動流程，直接跳轉到ON檔，儀表提示預熱，如果不需要預熱，則直接完成啟動流程。

對于部分發動機可以監測EEC1報文中的SPN1675起動

機模式信號是否為5，如果該信號數值等于5則表示發動機需要預熱，如果發動機首幀報文不能在很短時間發出，或者無法發出SPN1675的機型，則需要根據發動機水溫自行判斷。

因為一鍵啟動系統在啟動過程中是按照順序給相關控制器上電，然后需要讀取相關控制器的信號，最終決定是否執行啟動，因此要求各相關控制器的首幀報文發出時間必須盡量短，根據流程跳轉的步驟計算，首幀報文發出時間小于400ms是可以接受的，過長會造成啟動過程遲緩，影響駕駛員使用感受。

目前，該流程圖已在陜汽某車型中應用，實際測試效果良好，基本達到了乘用車一鍵啟動系統的水平。

6 總結

隨著時代的進步，汽車裝備的高科技化已成為發展的必然趨勢，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，無鑰匙進入和一鍵啟動系統的人性化特點也必將成為商用車的標準化配置。

隨著無鑰匙進入和一鍵啟動系統的成熟，還可能與BCM功能集成到一起，這樣可大大降低成本，提升產品檔次，增加銷售亮點。

參考文獻

[1] 馮云庚，王君智，黃雪梅.汽車無鑰匙進入起動系統介紹，[J]汽車電器，2013.10期：38-41.

[2] 張茂和.一種無鑰匙進入和一鍵啟動系統（PEPS）方案設計[J]機電技術，2015.1期90-94.