汽車PEPS系統的方案與實現
時間:2022-08-26 11:08:13
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1.PEPS系統的方案設計
本次設計的PEPS系統共包含了如下組件:PEPSECU、BCM、智能鑰匙、電子門把手、低頻天線、一鍵啟動按鍵、電子立柱鎖以及后備箱按鍵。各組件在車身上的安裝位置如圖2所示,下面對各組件的基本功能及設計原理作一簡單的介紹。PEPSECU是ElectronicControlUnit的縮寫,意為電子控制單元,是PEPS系統的核心組件,功能是對智能鑰匙進行身份識別,若鑰匙合法,則通過CAN總線將相應的操作指令發送給BCM或EMS,由兩者執行后續的操作;若鑰匙非法,ECU則會進入睡眠模式,拒絕這把鑰匙所發送的后續操作請求。ControlModule的縮寫,意為車身控制單元,是集成車身燈、門、窗及防盜功能的控制模塊。在PEPS系統中,BCM通過CAN總線與ECU相連,根據后者提供的指令完成對車門、車窗及車燈的控制。智能鑰匙在工作時會與ECU建立起高、低頻雙向通訊,在通過一系列的身份認證后,就可以解鎖車門或啟動引擎。在整個過程中,駕駛者無需對鑰匙進行任何操作而只需隨身攜帶即可,這也是無鑰匙系統的命名由來。電子門把手內置低頻天線及微動(或感應)開關,天線用來探測鑰匙位置,開關用來喚醒PEPS系統,令其從睡眠模式切換到工作模式。低頻天線能向以自身為中心,半徑為1.5m的球形空間內發送125KHz的低頻信號,用來探測智能鑰匙與各低頻天線間的相對位置,并將測得的鑰匙坐標傳送給ECU。后者會根據鑰匙的當前坐標值,判定是否執行開啟車門以及啟動車輛引擎的后續操作。通過按鍵動作并配合剎車(自動檔)或離合器(手動檔)的當前工作狀態,將點火裝置在ACC、ON、START及OFF四檔間循環切換。一鍵啟動按鍵可以免去駕駛者將鑰匙插入點火鎖芯,再扭轉鑰匙啟動引擎,極大地簡化了駕駛者的操作。電子立柱鎖通過內置的小型電機驅動鎖舌的伸縮動作,實現轉向管柱的閉鎖/解鎖功能。由于控制鎖舌運動的小型電機是由PEPS系統統籌控制的,所以在安全性上電子立柱鎖較傳統的機械立柱鎖更為安全可靠。按動后備箱按鍵,裝配在后保險杠位置上的低頻天線將探測智能鑰匙的當前位置,如滿足解鎖條件,PEPSECU會命令BCM解鎖后備箱,簡化了駕駛者插拔鑰匙解鎖的操作。
2.PEPS系統的區域探測與鑰匙定位技術的實現
PEPS系統共有三個檢測判斷區域,如圖3所示?;疑能囃鈪^域共有三個部分,分為主駕、副駕和后備箱探測區域。當駕駛者攜帶智能鑰匙進入這些區域并給予觸發信號時,ECU會與智能鑰匙建立高、低頻雙向通訊,通過低頻信號的場強檢測,判斷出智能鑰匙的當前位置,再通過鑰匙反饋的高頻信號驗證鑰匙身份,來決定是否解鎖車門或后備箱;紅色的車內探測區域則是整個PEPS系統設計的重點與難點,這是因為PEPS系統需要精確地判斷出智能鑰匙是否在車內,來判定車門的鎖止狀態是否正確并決定引擎是否可以啟動,兩者都是與行車安全息息相關的重中之重,所以該區域的表現會直接影響PEPS系統的性能優劣;而在大部分中、高級車型中,PEPS系統還會檢測灰白色的主駕區域,冗余判斷鑰匙是否有效、主駕位置是否有人,以避免諸如兒童誤操作等所導致的安全隱患。綜上所述,我們可以發現在汽車peps系統中,區域檢測是一個非常重要且區別于以往汽車安防的技術,其鑰匙位置的檢測精度就成為衡量一個PEPS系統優良與否的重要參數之一。目前,市場上主要有兩種技術方案用來提升鑰匙位置的檢測精度,其一是通過調節低頻信號的靈敏度對智能鑰匙的位置進行模糊判斷,其特點是精度有限但實現方便;其二是根據低頻信號的強弱程度來計算智能鑰匙與車內低頻天線的相對距離,再通過多根低頻天線的交叉覆蓋,精確定位出智能鑰匙的具體位置,稱為RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)技術,本次設計的PEPS系統就是采用了上述第二種方法,故在車內內置了兩根低頻天線用以交叉定位鑰匙的精確位置。
3.結束語
目前,PEPS系統在國內汽車行業還處于起步階段。相比寶馬、奔馳等國外一線品牌,我國自主研發的PEPS系統還存在著一定的差距。隨著中國車市的發展以及人們對車輛要求的不斷提升,一套品質優良的PEPS系統勢必成為左右車輛是否熱賣的關鍵因素之一,所以在PEPS系統還未普及的今天,研發出一套自主品牌的PEPS系統正被越來越多的國內整車廠視為一個勢在必行的戰略方針。通過研究和分析汽車PEPS系統工作原理及工作流程,將為自主研發PEPS系統打下堅實的基礎,同時也為優化汽車PEPS系統提供了可能。
本文作者:張曉杰蔣鈴鴿工作單位:上海交通大學電子工程系
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