应用于智能网联重卡的一键启动系统策略优化

安徽江淮汽车集团股份有限公司 孙东兵

重型商用车匹配开发一键启动系统成为趋势，针对一键启动系统的原理，对一键启动系统的启动策略进行分析，使一键启动系统更加安全，提高整车安全性。

近年来，汽车行业发展越来越快，汽车已经成为我们生活中必不可少的一部分，现阶段人们对汽车使用的舒适性和便利性提出了更高的要求，更多的智能化技术被应用于乘用车上，随着重型商用车司机趋向于年轻化，更多的智能化技术也被重型商用车所需要。如一键启动系统，普通乘用车已趋向于标配一键启动系统，重型商用车匹配开发一键启动系统也将成为趋势。本文将基于某重卡的一键启动系统的启动原理，对启动策略进行优化。

一键启动系统原理

一键启动系统，又称为无钥匙启动系统，是一键启动控制器通过汽车内装配的天线和钥匙通过低频信号通讯，进行合法性认证，如果钥匙合法（因为驾驶室内的钥匙已经和一键启动控制器PS进行过学习匹配），一键启动控制器可以根据操作在车辆各个电源模式间切换（例如，从 OFF 到 ACC，从 ACC 到 ON 或发动机启动），具体的电源模式取决于用户对启动按键和踏板的操作。

一键启动系统组成

某重卡车型的一键启动系统主要由一键启动控制器（PS）、钥匙、启动/停止按键、方向管柱锁（ESCL）和低频天线组成。

1.一键启动控制器

一键启动控制器（后面简称PS）是一键启动系统的主要组件。PS执行下列主要功能：

a. 遥控进入：通过遥控钥匙进行车门解锁和闭锁；

b.无钥匙认证：当车钥匙在驾驶室内部时，与钥匙进行认证以启动发动机；

c. IMMO 认证：当钥匙电压过低时，通过IMMO与钥匙进行认证；

d.电源状态管理：控制车辆的各种电源模式的切换（例如，从Engine OFF到Engine ON）；

e.ESCL管理：通过ESCL对转向管柱进行解锁和闭锁的控制；

f.PS-ESCL的学习匹配：PS和ESCL学习匹配，从而保证ESCL解锁和闭锁的安全性；

g.钥匙-PS的学习匹配：PS和钥匙学习匹配，从而保证车门解锁和闭锁以及发动机启动的安全性。

2. 低频天线

低频天线用来通过低频信号与钥匙进行通讯。天线分布在驾驶室的不同位置以获得“优化”的覆盖率，以保证当钥匙位于驾驶室内的一些潜在可能的位置（例如用户的T恤口袋、裤子口袋、驾驶室地板、座椅上，等等）时可以被侦测到。

当无钥匙认证被触发，下列动作将被执行：

a.5根天线开始以低频发射钥匙认证数据；

b.钥匙被唤醒；

c.钥匙以射频发射安全相关数据，以使PS对钥匙进行认证；

d. 如果钥匙被正确认证，PS可以按照用户的要求切换电源模式。

3. 启动/停止按键

启动按键与PS相连接。当用户按下/松开启动按键，系统会根据定义好的状态逻辑切换电源模式。

4.ESCL

ESCL用于闭锁和解锁转向管柱。它的功能完全由PS控制，根据所需要的电源模式切换，执行解锁和闭锁转向管柱的功能。ESCL必须做到：当车辆必须从OFF切换到其他电源模式时，解锁转向管柱；当驾驶员离开车辆时，闭锁转向管柱。

5. 钥匙（EKF）

钥匙用来遥控解锁和闭锁车门，以及当PS需要从OFF挡切换到其他电源模式时与PS进行认证。一个LED用来指示按键是否被按下以及电池状态。

改进前一键启动系统启动策略

一键启动控制逻辑主要完成对ACC、IG1、IG2和START几个电源模式的控制。通过对这些电源模式的控制，实现整车电源的分配和发动机启动。现阶段，市场上在售的重型商用车主要为手动挡车型，小部分为自动挡车型，本文将以某重型卡车匹配的一键启动系统为例，分别叙述手动挡车型和自动挡车型的一键启动策略。

1.改进前手动挡车型一键启动策略

手动挡车型启动时，经PS认证过的钥匙需在车内，按下启动按钮后，PS控制器能与钥匙进行验证，验证成功后才能启动车辆，详细步骤如下：

a. 驾驶员踩下离合踏板，将开启钥匙预认证流程；

b. 驾驶员在踩下离合踏板的30 s内按下启动按钮，如果步骤1钥匙预认证成功，PS控制器将会启动ESCL并认证ESCL；

c. ESCL认证成功，解锁ESCL，PS驱动ACC、IGN及START信号，启动发动机，车辆启动成功。优化前手动挡启动策略如图1所示。

▲ 图1 优化前手动挡启动策略

2. 改进前自动挡车型一键启动策略

和手动挡车型一样，经PS认证过的钥匙需在车内，这样当按下启动按钮后，PS控制器能与钥匙进行验证，验证成功后才能启动车辆，详细步骤如下：

a. 驾驶员踩下刹车踏板，将开启钥匙预认证流程。

b.驾驶员在踩下离合踏板的30 s内按下启动按钮，如果步骤1钥匙预认证成功，PS控制器将会启动ESCL并认证ESCL。

c.ESCL认证成功，解锁ESCL，PS控制器驱动ACC、IGN，此时PS控制器会识别车辆匹配变速箱为自动挡变速箱，并要求在T_START时间内读取到变速箱ETC2报文中当前挡位信号为空挡，满足要求后输出START信号，启动发动机，车辆启动成功。

▲图2 自动挡启动策略

一键启动过程中可能遇到的问题

1.手动挡车型一键启动过程中可能遇到的问题

启动时，存在烧蚀起动机的可能性，分析如下：

司机在停车时，为防止车辆溜坡，将车辆挂入前进挡，当车辆停放时间较长或制动气管漏气，司机踩离合时存在离合器与变速箱无法分离的情况，此时司机按下启动按钮，PS输出START电，起动机工作，因离合器与变速箱暂未分离，起动机带载起动，导致起动机烧蚀（发动机强制启动策略为保持上电状态3s或踩下离合踏板启动）。

现有手动挡车型PS无法通过硬线识别挡位信号，PS启动策略与发动机强制启动策略冲突导致问题发生。

2.自动挡车型一键启动过程中可能遇到的问题

存在自动档车型车辆在OFF挡和ACC挡时无法启动，在ON挡时能正常启动的情况原因分析如下：

车辆在OFF挡启动时，钥匙认证，PS-ESCL认证已经成功，并且ESCL已经解锁，从而ACC和IGN信号有输出，为了安全，增加了当前挡位信号识别逻辑，车辆上到ON电后，在T_start时间内，PS控制器识别当前挡位信号，启动时序图如下：

如图3所示，T_start=100 ms，表示从ON电到输出START电时间为100 ms，需在此100 ms内读取到变速箱报文ETC2中当前挡位为空挡的有效报文。经现场车辆报文读取，如图4所示，变速箱当前挡位报文在ACC_CTRL关闭后400 ms时才发出有效值，导致PS控制器在T_start时间内无法读取有效当前挡位信号，导致车辆无法在OFF挡和ACC挡时正常启动，需将车辆转至ON挡后启动；车辆在ON挡时，变速箱已经持续发出有效空挡信号，此时车辆能正常启动。

改进后启动策略

1.改进后手动挡车型启动策略

为避免启动时车辆在挡而烧蚀起动机的情况发生，应在PS中增加挡位判断逻辑，如图5所示，具体如下：

在PS控制器上增加针脚作为变速箱空挡硬线信号，当车辆启动时，通过该针脚判断车辆是否在空挡。启动过程如图5所示，当车辆为空挡时，车辆才允许启动，当车辆处于非空挡状态，PS不输出START电，车辆无法启动，同时仪表发出提示，提示驾驶员将车辆处于空挡再启动。

2.改进后自动挡车型启动策略

为了排除自动挡车型在OFF电、ACC电时无法启动的情况，将自动挡车型T_start优化为1 200 ms，保证自动挡车辆启动功能正常。图6为将T_start时间优化为1 200 ms后启动时序图，在ACC_CTRL关闭后，400 ms时接收到变速箱发出的当前挡位空挡信号，启动条件满足，在1 200 ms时，PS控制器输出START信号，此时发动机判断满足启动条件，发动机正常启动。

▲图3 启动时序图

▲图4 T_start=100启动时序

▲图5 改进后手动挡车型启动过程

▲图6 T_start=1 200 ms时启动时序

结语

一键启动系统，实现了智能网联重卡对舒适系统、防盗系统、发动机系统、变速箱系统以及车身控制器系统的综合控制。本文主要研究一键启动系统的组成及启动逻辑，并对启动逻辑进行合理的优化，为后续无钥匙启动系统的启动逻辑优化提供依据和参考。