汽车无钥匙进入及一键启动系统设计问题

许婷婷 周远辉

（上汽通用五菱汽车股份有限公司）

某车型装配有无钥匙进入及一键启动系统（简称PEPS）。在装配该系统的车辆上，用户不仅可以像使用传统遥控钥匙一样通过钥匙上的按键来进行车辆的解锁和闭锁操作，而且可以在随身携带钥匙的情况下，通过操作车门把手上的按键来进行车辆的解锁和闭锁，用户进入车辆后通过按下一键启动开关来起动车辆[1]。车主在整个用车过程中完全不需要拿出钥匙，只需将钥匙随身携带即可。该车型无钥匙进入及一键启动功能主要由PEPS控制器与车身控制模块（BCM）协作完成，通过CAN网络[2]进行通讯，同时PEPS也与其他模块进行CAN通讯，因此也会导致控制器之间的合作匹配出现问题。文章通过选取该车型在实际设计过程中出现的3个典型案例，探讨PEPS系统在匹配其他车型时的注意事项，减少其他车型再匹配PEPS系统的难度。

1 ACC/ON挡无法开启尾门

文章中车型实现尾门解锁功能需要PEPS控制器与BCM之间相互配合，PEPS检测到合法钥匙和尾门开关信号后，会将解锁信号发送给BCM，BCM收到此信号后便驱动尾门锁电机进行解锁，其尾门解锁逻辑，如图1所示。但在实际生产过程中发现，整车电源在ACC/ON挡，当尾门有合法钥匙时，按尾门开启开关，无法解锁尾门。

通过连入监控设备（Vehicle Spy）检测控制器通讯信号发现，在ACC或ON挡，并且尾门附近有合法钥匙，按下尾门开关时，PEPS正常发送解锁命令给BCM，但BCM未执行解锁动作，因此可以判断问题为BCM引起。此问题中BCM没有及时响应PEPS发送来的信号，属于设计策略问题，BCM软件设计时只考虑了四门解锁情况，忽略了尾门解锁信号的执行，导致PEPS和BCM之间的尾门解锁通讯策略出现问题。当涉及到多个模块间共同完成某个功能时，需要前期沟通清楚，设计好控制策略，才能在软件设计时减少问题的发生。

2 网关转发诊断报文延时

随着汽车行业的快速发展，各式舒适性、辅助性功能不断增加，车辆上的电子控制模块越来越多，对CAN网络的通讯需求也越来越高，因此需要一个网关来进行信号转发。文章中车型的BCM集成了网关的功能，用于转发各个电子模块需要的网络信号。但在车型设计过程中发现，在进行“无钥匙进入系统”的验证匹配时，匹配设备频繁报错，报错内容为“ESK写入失败”，导致车辆的无钥匙进入系统匹配失败。

经过软件排查发现，此问题的原因是BCM作为集成网关模块有转发时间限制，无法快速转发ESK的报文，导致下线匹配智能钥匙时报错。在BCM内，网络信号收发的任务处理周期是2 ms，再加上解析时间和发送时间，预计需要3 ms才能将转发报文成功发送出去。若连续帧之间的间隔时间过短，BCM将无法响应，导致转发失败。

要解决此问题有2种方案：

1）提升BCM网关转发诊断报文的能力，将BCM任务处理周期改为3 ms以内。但是BCM作为集成网关要保证无误的转发极限时间为3 ms，若继续加快转发会导致微控制单元（MCU）负载率大大升高，从而对BCM的正常功能产生影响；而且BCM在诊断转发时，还需要触发自诊断，加快转发会影响原有诊断架构，导致原有平台诊断逻辑出现风险。

2）延长连续帧的间隔时间，以适应BCM网关的转发能力。诊断仪在连续帧可以发送的最小间隔时间为0的情况下，保持连续帧间隔为3 ms，不违反通信协议，发动机控制模块（ECM）也不会报错。如果诊断仪无法主动设置间隔时间，ECM可以配置最小间隔时间为2 ms，ECM原有诊断能力可以完全覆盖此需求，对ECM性能无影响。

方案2不仅改动最小，而且经评估风险较低，因此最终采用方案2。从此问题案例可以看出，实际设计过程中应该考虑到每个控制器固有的工作能力，提前进行设计弥补，以便提早预防此问题的发生。

3 车辆无法起动

当车辆安装PEPS系统之后，车辆的起动由PEPS控制器和ECM合作实现。在生产匹配过程中发现，发动机在2个阶段出现无法启动的问题。第1阶段出现此问题，通过Vehicle Spy查证是PEPS CAN信号“Engine Release State（发动机释放状态）”的值与通信矩阵定义不一致。此信号是与ECM进行认证过程中ECM认证结果的反馈，PEPS根据该结果来决定是否吸合启动继电器。表1示出通讯信号对比表。

表1 发动机通讯信号对比表

从表1可发现，此信号定义错误，这样即使ECM关闭发动机防盗功能，ECM发送1（允许启动），BCM转发1（允许启动），PEPS收到1（不允许启动），导致每次启动机只工作几十毫秒就停止，发动机无法启动。因此需要更改PEPS信号定义值，与通信矩阵保持一致。

在第2阶段再次发生发动机无法启动问题，经查证是ECM CAN信号“Engine Run Active（发动机运转状态）”的值定义不对。

PEPS的输入：当发动机成功启动后置1，PEPS收到此信号后断开启动继电器的吸合。

ECM实际情况：当发动机一有转速“Engine Run Active（发动机运转状态）”就置1，导致PEPS收到此信号立即断开启动继电器，发动机启动不成功。发动机转速需要达到1 400 r/min以上才能启动成功，而ECM实际在转速为240 r/min以上时就会发出此信号。因此ECM需要更改此信号的定义，满足PEPS的要求。

4 结论

目前PEPS系统已经在该车型上成熟应用，并且会继续运用到其他更多车型上。随着车辆功能日益舒适化与智能化，车辆上增加了越来越多的控制器，各控制器之间的协调工作以及相互正确通信也越来越重要，工程师在设计每个控制器时需要对自己负责的模块需要的和发送的CAN信号进行认真仔细的检查，多次反复确认。文章的论述可以为今后的车辆设计提供一定借鉴。