基于柴油机特性的商用车PEPS系统开发

张建锋　黄振峰　李惠宇　赵掌柱

摘 要：伴随国内物流、码头转运行业等高速发展，无钥匙进入及无钥匙启动系统（PEPS）所带来的舒适性及智能化符合驾驶员需求的趋势越来越明显，文章介绍了一种基于柴油机特性的商用车PEPS系统的架构，阐述其主要功能及原理。关键词：商用车;柴油发动机;无钥匙进入;无钥匙启动中图分类号：TP212.6  文献标识码：B  文章编号：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

隨着汽车的普及和发展，人们对汽车的智能化和舒适性要求越来越高，为满足人们对汽车的这些要求，汽车无钥匙进入和无钥匙启动系统应运而生。

无钥匙进入和无钥匙启动系统，无需驾驶员拿出钥匙，就可以直接打开车门或上锁车辆，上车后无需拿出钥匙，只要钥匙在车内，踩下制动踏板或离合踏板后，直接按下启停开关，车辆即可启动，因此，无钥匙启动系统也经常被称为一键启动系统。

现在乘用车一键启动系统已经非常成熟，而商用车才是刚刚起步，尤其是以柴油机为动力的卡车和客车，目前只有少数高端车型配置了该系统。本文主要以卡车为例介绍基于柴油机特性的商用车一键启动系统的实现方案，客车可参考该方案。

2 商用车PEPS系统的功能

2.1 一键启动及电源档位控制

当驾驶员踩下制动踏板或者离合踏板后，PEPS控制器认为驾驶员有启动需求，如果启动按键被按下时，PEPS控制器会驱动车内天线查找钥匙，若找到合法钥匙，且启动条件满足时，电子转向管柱锁解锁，车内电源接通，发动机启动。

当驾驶员未踩下刹车或者离合踏板时，如果启动按键被按下时，PEPS控制器会根据预先设计的策略控制接通相应的电源档位，包括：蓄电池常电（B+）、受控常电（+30）、+75电（ACC）、+15电（ON）、+50电（START）。

2.2 身份认证

身份认证分为前端认证和后端认证。当PEPS控制器的输入信号满足时，会驱动相应的天线在一定范围内查找智能钥匙，并根据智能钥匙反馈回来的编码进行校验，校验通过后驾驶员便可正常使用车辆，这就是所谓的前端认证。后端认证是通过PEPS控制器与其他控制器（如发动机ECM）进行认证，防止非法启动车辆。

2.3 电子转向柱锁控制

在熄火条件下，当满足设定条件时，解锁或者锁止方向盘。

2.4 遥控功能

该功能一般与车门控制器和车身控制器配合工作，与普通的RKE功能相同，包括遥控升降窗、遥控解闭锁、遥控寻车功能。

2.5 备用模式

为了防止智能钥匙亏电导致车辆无法启动，PEPS系统设计了IMMO线圈，用于钥匙电压过低时与PEPS控制器认证，控制车辆启动，IMMO线圈可集成于启动按键或者前排低频天线内。

2.6 强制启动

为了防止档位信号故障导致发动机无法启动，商用车一般设计有强制启动模式，驾驶员确认变速箱处于空档时，长按启动按键，发动机即可启动。

2.7 无钥匙进入/上锁

当门把手上的解锁开关被触发时，PEPS控制器会驱动门把手天线查找钥匙，若找到合法的钥匙，则控制门锁电机解锁。当门把手上的闭锁开关被触发时，PEPS控制器则会先后在车内和车外查找钥匙，如果在车内找到钥匙，则不会上锁，否则会控制门锁电机闭锁。

不同于乘用车的是，一般的卡车通常只有两门，而车身宽可达2.5m，门把手位置高达1.6m，因此不宜于实现无钥匙进入PE功能，加上成本较高、用车观念比较保守等因素，几乎所有的卡车没有配置该功能。

随着人们对安全性的要求越来越高，国家标准对车辆长度做了一定的调整，长头车逐渐有了一定的市场，其驾驶室地板较平头车低，门把手也随之降低，有了实现PE功能的基础，另外随着驾驶员的年轻化，以后必然会有很多长头车应用到该功能。

3 商用车PEPS系统的构成

如图1所示，PEPS系统由PEPS控制器、智能钥匙、启动按键SSB、电子转向管柱锁ESCL、低频天线、驾驶室门把手开关、辅助控制器——车门控制器、车身控制器等组成。

3.1 PEPS控制器

整套系统的控制核心，负责智能钥匙身份认证、处理各输入信号并发出所有控制信号及指令。

3.2 智能钥匙

与PEPS控制器进行双向通讯，实现车辆对使用者的身份识别。

3.3 启动按键SSB

给PEPS控制器提供启动请求信号，同时也可以通过该按键控制车辆电源档位。按键自带背光及状态指示，便于驾驶员识别使用。

3.4 电子转向管柱锁

在接收到PEPS控制器发出的解锁/上锁信号后，由内部的MCU驱動步进电机完成锁舌的弹出与缩回，实现转向管柱的锁止与解锁。

3.5 低频天线

用于唤醒特定范围内的合法智能钥匙，天线由PEPS控制器驱动，侦测范围可调，车内一般使用2根天线即可满足使用需求。

3.6 驾驶室门把手开关

门把手开关主要给PEPS控制器提供用户解锁或上锁的意图，开关一般有物理按键开关和电容式触摸开关两种。

4 柴油机低温启动特性对PEPS系统的影响

就乘用车而言，其燃料主要是汽油，汽油在各种环境温度下的流动性及燃烧特性都比较好，即使在-40摄氏度启动也相对容易。而商用车主要燃料是柴油，当环境温度过低时，柴油的流动性可能会大幅降低影响雾化效果，另外由于柴油机点火方式为压燃式，在气温较低时，其启动性能非常差，因此柴油机多采用进气预热等措施改善低温启动性能。每次启动时发动机电控系统会根据环境温度确定是否需要进行进气预热，如果强行启动不但启动困难，加剧蓄电池的损耗，甚至还可能会因为缸内大量喷油造成油气混合比严重失调而彻底无法启动。

5 柴油机一键启动的实现流程

目前商用车一键启动系统就是一般不管发动机是否需要预热，在空档条件满足后直接给起动机供电强行启动，当运转一段时间发现无法启动时才会停止起动机，既浪费了电能，又浪费了燃油。为了解决这个问题，我们设计了基于柴油机特性的一键启动系统。其流程图如图2所示：

该系统判断是否满足启动条件的关键点在于启动前监测空档和发动机进气预热状态，如果ECM请求预热，则停止启动流程，直接跳转到ON档，仪表提示预热，如果不需要预热，则直接完成启动流程。

对于部分发动机可以监测EEC1报文中的SPN1675起动

机模式信号是否为5，如果该信号数值等于5则表示发动机需要预热，如果发动机首帧报文不能在很短时间发出，或者无法发出SPN1675的机型，则需要根据发动机水温自行判断。

因为一键启动系统在启动过程中是按照顺序给相关控制器上电，然后需要读取相关控制器的信号，最终决定是否执行启动，因此要求各相关控制器的首帧报文发出时间必须尽量短，根据流程跳转的步骤计算，首帧报文发出时间小于400ms是可以接受的，过长会造成启动过程迟缓，影响驾驶员使用感受。

目前，该流程图已在陕汽某车型中应用，实际测试效果良好，基本达到了乘用车一键启动系统的水平。

6 总结

随着时代的进步，汽车装备的高科技化已成为发展的必然趋势，汽车驾驶变得更为方便和安全可靠，尤其是随着商用车驾驶员年轻化，他们越来越注重车辆的功能，无钥匙进入和一键启动系统的人性化特点也必将成为商用车的标准化配置。

随着无钥匙进入和一键启动系统的成熟，还可能与BCM功能集成到一起，这样可大大降低成本，提升产品档次，增加销售亮点。

参考文献

[1] 冯云庚，王君智，黄雪梅.汽车无钥匙进入起动系统介绍，[J]汽车电器，2013.10期：38-41.

[2] 张茂和.一种无钥匙进入和一键启动系统（PEPS）方案设计[J]机电技术，2015.1期90-94.