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        汽車無鑰匙進入及一鍵啟動系統(tǒng)設計問題

        2016-08-20 09:41:26許婷婷周遠輝
        汽車工程師 2016年4期
        關(guān)鍵詞:尾門網(wǎng)關(guān)鑰匙

        許婷婷 周遠輝

        (上汽通用五菱汽車股份有限公司)

        某車型裝配有無鑰匙進入及一鍵啟動系統(tǒng)(簡稱PEPS)。在裝配該系統(tǒng)的車輛上,用戶不僅可以像使用傳統(tǒng)遙控鑰匙一樣通過鑰匙上的按鍵來進行車輛的解鎖和閉鎖操作,而且可以在隨身攜帶鑰匙的情況下,通過操作車門把手上的按鍵來進行車輛的解鎖和閉鎖,用戶進入車輛后通過按下一鍵啟動開關(guān)來起動車輛[1]。車主在整個用車過程中完全不需要拿出鑰匙,只需將鑰匙隨身攜帶即可。該車型無鑰匙進入及一鍵啟動功能主要由PEPS控制器與車身控制模塊(BCM)協(xié)作完成,通過CAN網(wǎng)絡[2]進行通訊,同時PEPS也與其他模塊進行CAN通訊,因此也會導致控制器之間的合作匹配出現(xiàn)問題。文章通過選取該車型在實際設計過程中出現(xiàn)的3個典型案例,探討PEPS系統(tǒng)在匹配其他車型時的注意事項,減少其他車型再匹配PEPS系統(tǒng)的難度。

        1 ACC/ON擋無法開啟尾門

        文章中車型實現(xiàn)尾門解鎖功能需要PEPS控制器與BCM之間相互配合,PEPS檢測到合法鑰匙和尾門開關(guān)信號后,會將解鎖信號發(fā)送給BCM,BCM收到此信號后便驅(qū)動尾門鎖電機進行解鎖,其尾門解鎖邏輯,如圖1所示。但在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn),整車電源在ACC/ON擋,當尾門有合法鑰匙時,按尾門開啟開關(guān),無法解鎖尾門。

        通過連入監(jiān)控設備(Vehicle Spy)檢測控制器通訊信號發(fā)現(xiàn),在ACC或ON擋,并且尾門附近有合法鑰匙,按下尾門開關(guān)時,PEPS正常發(fā)送解鎖命令給BCM,但BCM未執(zhí)行解鎖動作,因此可以判斷問題為BCM引起。此問題中BCM沒有及時響應PEPS發(fā)送來的信號,屬于設計策略問題,BCM軟件設計時只考慮了四門解鎖情況,忽略了尾門解鎖信號的執(zhí)行,導致PEPS和BCM之間的尾門解鎖通訊策略出現(xiàn)問題。當涉及到多個模塊間共同完成某個功能時,需要前期溝通清楚,設計好控制策略,才能在軟件設計時減少問題的發(fā)生。

        2 網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)診斷報文延時

        隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,各式舒適性、輔助性功能不斷增加,車輛上的電子控制模塊越來越多,對CAN網(wǎng)絡的通訊需求也越來越高,因此需要一個網(wǎng)關(guān)來進行信號轉(zhuǎn)發(fā)。文章中車型的BCM集成了網(wǎng)關(guān)的功能,用于轉(zhuǎn)發(fā)各個電子模塊需要的網(wǎng)絡信號。但在車型設計過程中發(fā)現(xiàn),在進行“無鑰匙進入系統(tǒng)”的驗證匹配時,匹配設備頻繁報錯,報錯內(nèi)容為“ESK寫入失敗”,導致車輛的無鑰匙進入系統(tǒng)匹配失敗。

        經(jīng)過軟件排查發(fā)現(xiàn),此問題的原因是BCM作為集成網(wǎng)關(guān)模塊有轉(zhuǎn)發(fā)時間限制,無法快速轉(zhuǎn)發(fā)ESK的報文,導致下線匹配智能鑰匙時報錯。在BCM內(nèi),網(wǎng)絡信號收發(fā)的任務處理周期是2 ms,再加上解析時間和發(fā)送時間,預計需要3 ms才能將轉(zhuǎn)發(fā)報文成功發(fā)送出去。若連續(xù)幀之間的間隔時間過短,BCM將無法響應,導致轉(zhuǎn)發(fā)失敗。

        要解決此問題有2種方案:

        1)提升BCM網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)診斷報文的能力,將BCM任務處理周期改為3 ms以內(nèi)。但是BCM作為集成網(wǎng)關(guān)要保證無誤的轉(zhuǎn)發(fā)極限時間為3 ms,若繼續(xù)加快轉(zhuǎn)發(fā)會導致微控制單元(MCU)負載率大大升高,從而對BCM的正常功能產(chǎn)生影響;而且BCM在診斷轉(zhuǎn)發(fā)時,還需要觸發(fā)自診斷,加快轉(zhuǎn)發(fā)會影響原有診斷架構(gòu),導致原有平臺診斷邏輯出現(xiàn)風險。

        2)延長連續(xù)幀的間隔時間,以適應BCM網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)能力。診斷儀在連續(xù)幀可以發(fā)送的最小間隔時間為0的情況下,保持連續(xù)幀間隔為3 ms,不違反通信協(xié)議,發(fā)動機控制模塊(ECM)也不會報錯。如果診斷儀無法主動設置間隔時間,ECM可以配置最小間隔時間為2 ms,ECM原有診斷能力可以完全覆蓋此需求,對ECM性能無影響。

        方案2不僅改動最小,而且經(jīng)評估風險較低,因此最終采用方案2。從此問題案例可以看出,實際設計過程中應該考慮到每個控制器固有的工作能力,提前進行設計彌補,以便提早預防此問題的發(fā)生。

        3 車輛無法起動

        當車輛安裝PEPS系統(tǒng)之后,車輛的起動由PEPS控制器和ECM合作實現(xiàn)。在生產(chǎn)匹配過程中發(fā)現(xiàn),發(fā)動機在2個階段出現(xiàn)無法啟動的問題。第1階段出現(xiàn)此問題,通過Vehicle Spy查證是PEPS CAN信號“Engine Release State(發(fā)動機釋放狀態(tài))”的值與通信矩陣定義不一致。此信號是與ECM進行認證過程中ECM認證結(jié)果的反饋,PEPS根據(jù)該結(jié)果來決定是否吸合啟動繼電器。表1示出通訊信號對比表。

        表1 發(fā)動機通訊信號對比表

        從表1可發(fā)現(xiàn),此信號定義錯誤,這樣即使ECM關(guān)閉發(fā)動機防盜功能,ECM發(fā)送1(允許啟動),BCM轉(zhuǎn)發(fā)1(允許啟動),PEPS收到1(不允許啟動),導致每次啟動機只工作幾十毫秒就停止,發(fā)動機無法啟動。因此需要更改PEPS信號定義值,與通信矩陣保持一致。

        在第2階段再次發(fā)生發(fā)動機無法啟動問題,經(jīng)查證是ECM CAN信號“Engine Run Active(發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài))”的值定義不對。

        PEPS的輸入:當發(fā)動機成功啟動后置1,PEPS收到此信號后斷開啟動繼電器的吸合。

        ECM實際情況:當發(fā)動機一有轉(zhuǎn)速“Engine Run Active(發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài))”就置1,導致PEPS收到此信號立即斷開啟動繼電器,發(fā)動機啟動不成功。發(fā)動機轉(zhuǎn)速需要達到1 400 r/min以上才能啟動成功,而ECM實際在轉(zhuǎn)速為240 r/min以上時就會發(fā)出此信號。因此ECM需要更改此信號的定義,滿足PEPS的要求。

        4 結(jié)論

        目前PEPS系統(tǒng)已經(jīng)在該車型上成熟應用,并且會繼續(xù)運用到其他更多車型上。隨著車輛功能日益舒適化與智能化,車輛上增加了越來越多的控制器,各控制器之間的協(xié)調(diào)工作以及相互正確通信也越來越重要,工程師在設計每個控制器時需要對自己負責的模塊需要的和發(fā)送的CAN信號進行認真仔細的檢查,多次反復確認。文章的論述可以為今后的車輛設計提供一定借鑒。

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