應用于智能網聯重卡的一鍵啟動系統策略優化

安徽江淮汽車集團股份有限公司 孫東兵

重型商用車匹配開發一鍵啟動系統成為趨勢，針對一鍵啟動系統的原理，對一鍵啟動系統的啟動策略進行分析，使一鍵啟動系統更加安全，提高整車安全性。

近年來，汽車行業發展越來越快，汽車已經成為我們生活中必不可少的一部分，現階段人們對汽車使用的舒適性和便利性提出了更高的要求，更多的智能化技術被應用于乘用車上，隨著重型商用車司機趨向于年輕化，更多的智能化技術也被重型商用車所需要。如一鍵啟動系統，普通乘用車已趨向于標配一鍵啟動系統，重型商用車匹配開發一鍵啟動系統也將成為趨勢。本文將基于某重卡的一鍵啟動系統的啟動原理，對啟動策略進行優化。

一鍵啟動系統原理

一鍵啟動系統，又稱為無鑰匙啟動系統，是一鍵啟動控制器通過汽車內裝配的天線和鑰匙通過低頻信號通訊，進行合法性認證，如果鑰匙合法（因為駕駛室內的鑰匙已經和一鍵啟動控制器PS進行過學習匹配），一鍵啟動控制器可以根據操作在車輛各個電源模式間切換（例如，從 OFF 到 ACC，從 ACC 到 ON 或發動機啟動），具體的電源模式取決于用戶對啟動按鍵和踏板的操作。

一鍵啟動系統組成

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

1.一鍵啟動控制器

一鍵啟動控制器（后面簡稱PS）是一鍵啟動系統的主要組件。PS執行下列主要功能：

a. 遙控進入：通過遙控鑰匙進行車門解鎖和閉鎖；

b.無鑰匙認證：當車鑰匙在駕駛室內部時，與鑰匙進行認證以啟動發動機；

c. IMMO 認證：當鑰匙電壓過低時，通過IMMO與鑰匙進行認證；

d.電源狀態管理：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對轉向管柱進行解鎖和閉鎖的控制；

f.PS-ESCL的學習匹配：PS和ESCL學習匹配，從而保證ESCL解鎖和閉鎖的安全性；

g.鑰匙-PS的學習匹配：PS和鑰匙學習匹配，從而保證車門解鎖和閉鎖以及發動機啟動的安全性。

2. 低頻天線

低頻天線用來通過低頻信號與鑰匙進行通訊。天線分布在駕駛室的不同位置以獲得“優化”的覆蓋率，以保證當鑰匙位于駕駛室內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）時可以被偵測到。

當無鑰匙認證被觸發，下列動作將被執行：

a.5根天線開始以低頻發射鑰匙認證數據；

b.鑰匙被喚醒；

c.鑰匙以射頻發射安全相關數據，以使PS對鑰匙進行認證；

d. 如果鑰匙被正確認證，PS可以按照用戶的要求切換電源模式。

3. 啟動/停止按鍵

啟動按鍵與PS相連接。當用戶按下/松開啟動按鍵，系統會根據定義好的狀態邏輯切換電源模式。

4.ESCL

ESCL用于閉鎖和解鎖轉向管柱。它的功能完全由PS控制，根據所需要的電源模式切換，執行解鎖和閉鎖轉向管柱的功能。ESCL必須做到：當車輛必須從OFF切換到其他電源模式時，解鎖轉向管柱；當駕駛員離開車輛時，閉鎖轉向管柱。

5. 鑰匙（EKF）

鑰匙用來遙控解鎖和閉鎖車門，以及當PS需要從OFF擋切換到其他電源模式時與PS進行認證。一個LED用來指示按鍵是否被按下以及電池狀態。

改進前一鍵啟動系統啟動策略

一鍵啟動控制邏輯主要完成對ACC、IG1、IG2和START幾個電源模式的控制。通過對這些電源模式的控制，實現整車電源的分配和發動機啟動。現階段，市場上在售的重型商用車主要為手動擋車型，小部分為自動擋車型，本文將以某重型卡車匹配的一鍵啟動系統為例，分別敘述手動擋車型和自動擋車型的一鍵啟動策略。

1.改進前手動擋車型一鍵啟動策略

手動擋車型啟動時，經PS認證過的鑰匙需在車內，按下啟動按鈕后，PS控制器能與鑰匙進行驗證，驗證成功后才能啟動車輛，詳細步驟如下：

a. 駕駛員踩下離合踏板，將開啟鑰匙預認證流程；

b. 駕駛員在踩下離合踏板的30 s內按下啟動按鈕，如果步驟1鑰匙預認證成功，PS控制器將會啟動ESCL并認證ESCL；

c. ESCL認證成功，解鎖ESCL，PS驅動ACC、IGN及START信號，啟動發動機，車輛啟動成功。優化前手動擋啟動策略如圖1所示。

▲ 圖1 優化前手動擋啟動策略

2. 改進前自動擋車型一鍵啟動策略

和手動擋車型一樣，經PS認證過的鑰匙需在車內，這樣當按下啟動按鈕后，PS控制器能與鑰匙進行驗證，驗證成功后才能啟動車輛，詳細步驟如下：

a. 駕駛員踩下剎車踏板，將開啟鑰匙預認證流程。

b.駕駛員在踩下離合踏板的30 s內按下啟動按鈕，如果步驟1鑰匙預認證成功，PS控制器將會啟動ESCL并認證ESCL。

c.ESCL認證成功，解鎖ESCL，PS控制器驅動ACC、IGN，此時PS控制器會識別車輛匹配變速箱為自動擋變速箱，并要求在T_START時間內讀取到變速箱ETC2報文中當前擋位信號為空擋，滿足要求后輸出START信號，啟動發動機，車輛啟動成功。

▲圖2 自動擋啟動策略

一鍵啟動過程中可能遇到的問題

1.手動擋車型一鍵啟動過程中可能遇到的問題

啟動時，存在燒蝕起動機的可能性，分析如下：

司機在停車時，為防止車輛溜坡，將車輛掛入前進擋，當車輛停放時間較長或制動氣管漏氣，司機踩離合時存在離合器與變速箱無法分離的情況，此時司機按下啟動按鈕，PS輸出START電，起動機工作，因離合器與變速箱暫未分離，起動機帶載起動，導致起動機燒蝕（發動機強制啟動策略為保持上電狀態3s或踩下離合踏板啟動）。

現有手動擋車型PS無法通過硬線識別擋位信號，PS啟動策略與發動機強制啟動策略沖突導致問題發生。

2.自動擋車型一鍵啟動過程中可能遇到的問題

存在自動檔車型車輛在OFF擋和ACC擋時無法啟動，在ON擋時能正常啟動的情況原因分析如下：

車輛在OFF擋啟動時，鑰匙認證，PS-ESCL認證已經成功，并且ESCL已經解鎖，從而ACC和IGN信號有輸出，為了安全，增加了當前擋位信號識別邏輯，車輛上到ON電后，在T_start時間內，PS控制器識別當前擋位信號，啟動時序圖如下：

如圖3所示，T_start=100 ms，表示從ON電到輸出START電時間為100 ms，需在此100 ms內讀取到變速箱報文ETC2中當前擋位為空擋的有效報文。經現場車輛報文讀取，如圖4所示，變速箱當前擋位報文在ACC_CTRL關閉后400 ms時才發出有效值，導致PS控制器在T_start時間內無法讀取有效當前擋位信號，導致車輛無法在OFF擋和ACC擋時正常啟動，需將車輛轉至ON擋后啟動；車輛在ON擋時，變速箱已經持續發出有效空擋信號，此時車輛能正常啟動。

改進后啟動策略

1.改進后手動擋車型啟動策略

為避免啟動時車輛在擋而燒蝕起動機的情況發生，應在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，當車輛啟動時，通過該針腳判斷車輛是否在空擋。啟動過程如圖5所示，當車輛為空擋時，車輛才允許啟動，當車輛處于非空擋狀態，PS不輸出START電，車輛無法啟動，同時儀表發出提示，提示駕駛員將車輛處于空擋再啟動。

2.改進后自動擋車型啟動策略

為了排除自動擋車型在OFF電、ACC電時無法啟動的情況，將自動擋車型T_start優化為1 200 ms，保證自動擋車輛啟動功能正常。圖6為將T_start時間優化為1 200 ms后啟動時序圖，在ACC_CTRL關閉后，400 ms時接收到變速箱發出的當前擋位空擋信號，啟動條件滿足，在1 200 ms時，PS控制器輸出START信號，此時發動機判斷滿足啟動條件，發動機正常啟動。

▲圖3 啟動時序圖

▲圖4 T_start=100啟動時序

▲圖5 改進后手動擋車型啟動過程

▲圖6 T_start=1 200 ms時啟動時序

結語

一鍵啟動系統，實現了智能網聯重卡對舒適系統、防盜系統、發動機系統、變速箱系統以及車身控制器系統的綜合控制。本文主要研究一鍵啟動系統的組成及啟動邏輯，并對啟動邏輯進行合理的優化，為后續無鑰匙啟動系統的啟動邏輯優化提供依據和參考。