新能源汽車遠程授權啟動控制系統的設計★

蘇國傳，張 亮，程 登，趙紫瑤，鐘小敏

（上汽通用五菱汽車股份有限公司廣西汽車新四化重點實驗室，廣西 柳州 545007）

引言

隨著車聯網技術的發展，新能源汽受到越來越多的關注[1-2]，得到了廣泛的發展及使用[3]。TSP服務、遠程控制、藍牙鑰匙控制車輛等技術促進了傳統汽車行業的改革，使得新能源車輛更智能化和網聯化[4-5]。哨兵模式、遠程解閉鎖等智能產品得到了廣大用戶的認可及應用[6]，所以車輛的遠程控制功能顯得相當重要，這也成為新能源汽車發展趨勢的一個重要探討課題。目前大多數研究遙控鑰匙及藍牙啟動車輛[7]，但是在客戶在未攜帶遙控鑰匙或近場藍牙啟動車輛功能失效時候，客戶就無法啟動車輛用車，導致客戶還需去找遙控鑰匙或者找售后服務，不僅浪費客戶時間，同時給客戶帶來不便捷且體驗差感受。面對家庭用車，車輛的遙控鑰匙數量有限，不足人手一把鑰匙，需要用車的人員就無遙控鑰匙啟動車輛進行用車。

針對新能源汽車智能網聯化需求背景下，為了解決客戶未攜帶遙控鑰匙或藍牙啟動功能失效無法啟動車輛，及家庭用車遙控鑰匙數量有限問題，同時讓駕駛體驗變得便捷及智能，本文結合業務從架構及業務邏輯層面設計新能源汽車遠程授權啟動控制系統設計，實現對車輛遠程控制授權啟動功能[1]。

1 系統架構及邏輯設計

1.1 系統架構設計

本文結合云管端原理，設計新能源汽車遠程授權啟動控制系統架構，見圖1。

遠程授權啟動控制系統架構主要分為手機APP前端、云端、車端三大模塊。本文主要針對系統中的各個子模塊進行設計。

1）手機APP。該模塊主要是為客戶提供應急功能、安全碼校驗、命令下發及命令執行結果展示功能，與TSP平臺通過HTTPS協議交互，為客戶提供遠程操作車輛入口。

2）TSP平臺。該模塊主要由安全碼校驗、車輛基礎信息及狀態管理、命令事件管理、命令管理、MQTT協議解析等模塊服務組成，通過MQTT協議與車輛交互實現遠程命令服務。

3）車端。該模塊主要由車載終端和車內執行器BCM兩個控制模塊組成，其中車載終端具有4G聯網和低功耗藍牙模塊功能，是車輛與云端遠程交互的重要入口。車內執行器BCM是車身控制模塊，控制車門窗，與車載終端通過CAN總線交互[2]。

1.2 系統業務邏輯設計

本文結合業務需求，設計新能源汽車遠程授權啟動控制系統業務邏輯設計如下頁圖2所示。

遠程授權啟動控制系統業務邏輯設計包含功能使用申請，安全檢驗，命令下發，命令執行、命令結果展示步驟流程，本文針對功能進行詳細設計。

在手機APP與車端藍牙功能交互時，實時在檢測藍牙啟車輛功能是否失效，若失效則應急功能彈窗，允許點擊申請應急功能權限。申請應急功能權限后，APP輸入提前設定的6位安全校驗碼經過AES128加密后發送給TSP平臺進行身份權限校驗。TSP對校驗碼解密驗簽比對后，將驗證結果返回APP。身份校驗通過后，APP允許通過接口調用TSP平臺下發遠程授權啟動車輛功能。TSP平臺收到命令后，先對命令進行解析，然后判斷車輛是否在線，確認車輛在線后，再將命令轉換為MQTT協議命令下發給車輛車載終端，同時在數據庫記錄命令。車載終端收到MQTT協議的遠程授權啟動命令后，先對命令進行解析及CRC校驗，校驗通過后，在CAN總線通過CAN通訊協議向車內執行器連續發送鑒權請求。車內執行器收到車載終端鑒權請求，判斷鑒權請求的真實性后，再執行命令允許車輛啟動。同時車載終端實時監聽車內執行器執行命令的結果并對結果判斷。車載終端將命令執行結果通過MQTT協議返回給TSP平臺，如失敗則返回失敗原因。手機APP收到命令執行成功結果，則立刻彈窗提升用戶需盡快進去車輛并啟動車輛，命令執行失敗則彈窗顯示失敗原因[3]。

2 測試驗證及應用

2.1 功能實現測試認證

手機APP功能實現與用戶交互及其重要，所以本文隨機選取某個車輛，觸發應急功能彈窗、進行安全碼校驗、下發命令及結果展示、上車操作啟動車輛，如圖3所示。

由圖3可知，手機APP觸發應急功能成功彈窗正常；手機APP輸入錯誤的身份信息，TSP返回身份信息校驗失敗；手機APP輸入正確的身份信息后，TSP經過校驗安全碼返回身份信息校驗成功；身份校驗成功后，手機APP釋放權限可申請下發遠程授權啟動車輛功能；點擊確認下發命令，APP彈窗顯示命令的結果，成功則表示命令執行成功并提示盡快進入車輛啟動車輛，失敗展示了失敗原因[4]。

所以本文設計遠程授權啟動控制系統是可行的、可靠的，實現了人車交互的流程。

2.2 系統性能認證及統計

本文隨機選擇了2輛車輛，利用jmeter工具調用手機APP端下發命令，同時模擬車輛狀態滿足執行300次命令和車輛不滿足狀態執行100次命令。TSP云平臺記錄命令，并對命令分別統計次數及成功率等，如圖4和下頁圖5所示。

由圖4可知，車輛狀態滿足執行條件共執行300次，命令執行成功288次，成功率達到96%；命令執行失敗次12，失敗率為4%。失敗顯示指令響應超時，分析原因是由于網絡延遲導致沒有在有效的時間內車載終端執行結果沒有及時返回云端，并不是系統原因導致命令失敗。排除以上原因，命令的成功率可達100%，說明系統性能穩定性可靠，可以滿足業務運營需求[5]。

由下頁圖5可知，車輛在不同不滿足執行條件共執行命令100次，命令執行結果會返回預期失敗原因。預期失敗的原因分別有車內執行器無響應、無鑰匙進入及啟動鑒權失敗、請求順序錯誤、車內執行器鑒權失敗、終端不在線。從而說明，命令執行失敗系統能正確地返回失敗原因并解析正確。

所以從命令的實現，成功率及失敗原因能成功解析展示，可以推出遠程授權啟動控制系統架構設計、業務邏輯具有一定的可靠性、穩定及實用性[6]。

3 結語

本文結合了當前新能源汽車智能網聯背景及客戶難題，闡述了遠程授權啟動控制系統架構設計、業務業務邏輯設計；再然后建立了遠程授權啟動控制系統，實現了對實車車輛的應急功能申請，安全碼檢驗、命令下發執行及結果返回展示；最后利用jmeter工具調用手機APP端下發命令，模擬車輛狀態滿足和不滿足狀態執行命令，并統計了車輛狀態滿足執行成功率為96%，失敗率為4%，排除非系統原因，命令的成功率可達100%；車輛不滿足執行條件，系統能正確地返回預期失敗原因[7]。

本文建立的新能源汽車遠程授權啟動控制系統的架構和業務邏輯設計具有一定的可行性、可靠性、穩定性及實用性。該系統解決了用戶出行無遙控鑰匙、藍牙啟動功能失效、家庭用車鑰匙不足情況下無法啟動車輛行駛場景，為建立汽車遠程控制功能提供了有意義的理論架構和實驗依據，同時讓駕駛體驗變得便捷及智能。