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摘要：本文在现有新能源汽车机械钥匙起动、一键起动控制方案的基础上，提出了基于智能进入系统开发的新能源汽车无感起动系统设计方案，阐述了该方案的设计原理及实现方式。该方案打破了传统的汽车起动方式，提出了一种全新的无感起动上下电方法。
关键词：新能源汽车;一键起动;无感起动;系统设计
中图分类号：463.6文献标识码：A
0引言
近年来，新能源汽车领域掀起了向智能化、网联化转型的风潮，用户对更简洁的驾驶操控、更智能的驾驶反馈有着越来越高的要求。目前汽车起动常见有2种方式：一种是较为常见的机械钥匙起动，即将车辆钥匙插入钥匙孔，转动钥匙起动;另一种是智能一键起动，用户按下车内一键起动开关同时踩下制动踏板，车内一键起动控制器（PEPS）检测到合法钥匙，则控制电源起动车辆。
机械钥匙起动方式过于传统、无趣，在追求网联化、智能化的新能源车型上，该起动方式已逐步被淘汰。而一键起动方式则必须安装车身控制单元（BCM）和PEPS两种控制器，且操作也较为复杂。本文提出一种基于兼具BCM和PEPS功能的二合一控制器——智能进入系统控制器，取消一键起动按键，通过控制器识别用户动作意图而开发的无感起动上下电方案，达到简化用户操作、提升用户驾驶乐趣的目的。
1 现有技术分析
现有无钥匙进入及一键起动系统是由一鍵起动按键、低频天线、智能钥匙、PEPS控制器、BCM控制器及相关线束组成。
用户靠近车辆，低频天线通过RFID技术识别到附近Im内有合法钥匙，PEPS控制器通过CAN通信转发BCM，BCM控制车门解锁并解除防盗状态。当车主进入车内，按下一键起动按键，触发车内低频天线检测车内是否有合法钥匙，若检测到合法钥匙才允许车辆电源跳转至ON挡位。用户需再次踩制动踏板并短按一键起动按键才能使车辆上高压，达到预备行驶状态。
传统无钥匙进入及一键起动系统有以下不足：操作复杂繁琐，对用户操作步骤顺序有固化要求;由BCM和PEPS两个控制器配合完成工作，存在运算能力、控制资源、安装空间和零件成本的大量浪费。
2 系统设计
2.1 系统概述
本文介绍的无感起动系统主要包含低频天线、智能钥匙和智能进入系统控制器三个部分组成。以智能进入系统控制器为核心，负责处理智能钥匙RF信号，低频天线LF信号并通过CAN总线、LlN总线和硬线等接收车身状态信息，实现对整车电源挡位的控制。当车辆取消一键起动按键后，控制器需结合车辆多种状态信号判断车内人数、用户动作意图再执行上电或下电操作。如何快速准确地识别用户意图及功能场景，成为合理控制整车电源的关键[1]。
2.2 系统架构设计
无感起动系统的具体框图如图1所示。智能进入系统控制器是核心控制单元，可通过驱动低频天线检测并定位智能钥匙，支持接收智能钥匙的RF高频认证信号，支持对车身部分车灯、门锁、车窗以及车辆电源进行驱动控制，支持UN总线控制ESCL（电子转向柱锁）的解闭锁。当控制器检测到用户携带合法钥匙并有起动动作时，则通过CAN总线与整车控制器进行鉴权防盗认证，认证通过则允许车辆进行上电操作。
智能钥匙具备LF与RF的双向通信。按下智能钥匙上的按键，则向智能进入系统控制器发送433.92 MHz的RF高频认证信号，为整个系统提供合法钥匙定位及ID身份信息。低频天线是智能进入系统控制器发送125 kHz的LF低频信号的载体，通常车辆分别在仪表支架、后车身地板、左侧和右侧把手和尾门框附近布置5根低频天，使得车内外覆盖均匀的LF磁场，用于控制器对智能钥匙的定位识别。
2.3系统工作原理
与传统的起动方式相比，本系统取消了一键起动按键，通过智能进入系统控制器采集到的钥匙位置，以及门锁、门碰和座椅等信息，识别用户的起动意图和下电意图，实现智能化的无感起动。其工作原理如下。
2.3.1无钥匙进入
车主携带智能钥匙靠近车辆，按下把手按键，智能进入系统控制器接收到按键开关信号有效，则驱动低频天线发出125kHz的LF低频信号。智能钥匙接收到低频信号后与已配置好的车主身份信息对比，识别通过后，智能钥匙根据LF信号强度判断与车辆距离。智能钥匙距离车辆1m范围内，则智能钥匙发送433.92 MHz的RF高频加密信号与控制器进行认证，认证通过则控制器驱动门锁电机解锁车辆并退出防盗状态[2]。
2.3.2 无感起动
车辆正常解锁后，控制器识别到任一车门被打开，则智能进入系统控制器控制ACC继电器闭合，仪表板点亮并且信息屏有文字提示用户“请踩刹车起动车辆”。当控制器识别到驾驶员座椅信号被占用且制动信号有效，则判断用户有起动车辆的意图。先激活车内低频天线检测车内是否有合法钥匙，通过验证后，控制器通过UN总线控制电子转向柱锁解锁，释放方向盘。之后再闭合ON挡继电器，最后与整车控制器（VCU）进行鉴权校验，验证通过则允许整车上高压。
2.3.3 无忧离车
在车辆处于ON挡位且上高压电的前提下，若智能进入系统控制器检测到前排任一侧车门状态由关闭变为打开，则控制断开ON挡继电器，整车断开高压并跳转至ACC挡位。检测到用户离开车辆且车门状态由开启变为关闭，则判断用户离开车辆，断开ACC继电器控制电源跳转至OFF挡位，此时仪表板熄灭。最终检测到门把手开关信号或遥控钥匙闭锁信号，智能进入系统控制器驱动车门闭锁同时升起所有车窗。
3 关键技术开发
3.1 二合一智能进入控制器的开发与实现
智能进入控制器兼容了传统BCM和PEPS功能，作为控制电源跳转的安全部件。该控制器内置2块MCU，MCU1负责车身功能控制，MCU2作为冗余芯片，负责控制安全相关功能，例如电源跳转及电子转向柱锁控制。 相比传统的BCM，智能进入控制器除了增加一片安全MCU芯片，还增加ESCL驱动芯片，电源管理芯片以及若干高低边驱动芯片，以确保资源满足。除硬件开发，还涉及芯片选型、軟件开发、台架测试、整车测试等。
3.2 多场景融合
车内取消一键起动按键后，无感起动、无忧离车需结合用
户实际用车场景，才能降低误判率。以2门电动汽车的下电场景为例，本方案由门碰信号作为下电触发源，以前排2个座椅占用信号判断车内人数，再通过前排座椅安全带信号辅助判断用户是否临时离车，融合出以下应用场景，基本覆盖用户的用车习惯。下列场景以车辆处于ON挡位高压连接，且车辆静止状态为前提[3]。
（1）当车内只有驾驶员时，智能进入系统控制器检测到车内没有安全带被系上，且驾驶员侧车门由关闭到打开时，则断开高压，由ON挡位跳转至ACC挡位。驾驶员离开车辆关闭车门时，电源自动跳转至OFF挡位。
（2）驾驶员侧、前排乘客侧均坐人时，若检测到驾驶员拉开车门，临时下车，但前排乘客还在位置上时，车辆依旧保持0N挡位高压状态，避免因下电导致空调停用。
（3）驾驶员侧、前排乘客侧均坐人时，若检测到前排乘客开门下车，驾驶员保持在座位上时，车辆不随前排乘客车门打开而下电，保持ON挡位高压连接状态。
（4）车内驾驶员侧、前排乘客侧座均坐人时，驾驶员和前排乘客同时拉开车门下车，车辆检测到前排座椅均无人，并且随着车内最后一道门关闭，车辆从0N挡位直接跳转至OFF挡位（图2）。
4 结束语
融合式无感智能进入系统开创了一种全新的车辆起动方案，结合用户意图的识别，使得用户操作与车端响应紧密结合，简化用户操作流程。该系统攻克了用户意图识别、多场景远程起动安全融合和起动模式跳转等关键问题，形成了低成本、高性能的特色起动方案，为用户提供了更具科技感的用车体验。
[参考文献]
[1] 张明吉.集成蓝牙钥匙的无钥匙进入及起动系统设计[J].中国新技术新产品，2020（13）：16-18.
[2] 刘华莉，周汉哲，王振雷.基于智能手机的汽车车锁无钥匙进入系统设计[J].汽车实用技术，2018（21）：33-34.
[3] 巨子琪，赵天文，宰晨光，基于单片机蓝牙模块汽车智能进入与起动系统[J].信息通信，2020（06）：124-126.
作者简介：
陈欣蕾，本科，工程师，研究方向为新能源汽车车身控制及车辆起动关键技术开发。
关键词：新能源汽车;一键起动;无感起动;系统设计
中图分类号：463.6文献标识码：A
0引言
近年来，新能源汽车领域掀起了向智能化、网联化转型的风潮，用户对更简洁的驾驶操控、更智能的驾驶反馈有着越来越高的要求。目前汽车起动常见有2种方式：一种是较为常见的机械钥匙起动，即将车辆钥匙插入钥匙孔，转动钥匙起动;另一种是智能一键起动，用户按下车内一键起动开关同时踩下制动踏板，车内一键起动控制器（PEPS）检测到合法钥匙，则控制电源起动车辆。
机械钥匙起动方式过于传统、无趣，在追求网联化、智能化的新能源车型上，该起动方式已逐步被淘汰。而一键起动方式则必须安装车身控制单元（BCM）和PEPS两种控制器，且操作也较为复杂。本文提出一种基于兼具BCM和PEPS功能的二合一控制器——智能进入系统控制器，取消一键起动按键，通过控制器识别用户动作意图而开发的无感起动上下电方案，达到简化用户操作、提升用户驾驶乐趣的目的。
1 现有技术分析
现有无钥匙进入及一键起动系统是由一鍵起动按键、低频天线、智能钥匙、PEPS控制器、BCM控制器及相关线束组成。
用户靠近车辆，低频天线通过RFID技术识别到附近Im内有合法钥匙，PEPS控制器通过CAN通信转发BCM，BCM控制车门解锁并解除防盗状态。当车主进入车内，按下一键起动按键，触发车内低频天线检测车内是否有合法钥匙，若检测到合法钥匙才允许车辆电源跳转至ON挡位。用户需再次踩制动踏板并短按一键起动按键才能使车辆上高压，达到预备行驶状态。
传统无钥匙进入及一键起动系统有以下不足：操作复杂繁琐，对用户操作步骤顺序有固化要求;由BCM和PEPS两个控制器配合完成工作，存在运算能力、控制资源、安装空间和零件成本的大量浪费。
2 系统设计
2.1 系统概述
本文介绍的无感起动系统主要包含低频天线、智能钥匙和智能进入系统控制器三个部分组成。以智能进入系统控制器为核心，负责处理智能钥匙RF信号，低频天线LF信号并通过CAN总线、LlN总线和硬线等接收车身状态信息，实现对整车电源挡位的控制。当车辆取消一键起动按键后，控制器需结合车辆多种状态信号判断车内人数、用户动作意图再执行上电或下电操作。如何快速准确地识别用户意图及功能场景，成为合理控制整车电源的关键[1]。
2.2 系统架构设计
无感起动系统的具体框图如图1所示。智能进入系统控制器是核心控制单元，可通过驱动低频天线检测并定位智能钥匙，支持接收智能钥匙的RF高频认证信号，支持对车身部分车灯、门锁、车窗以及车辆电源进行驱动控制，支持UN总线控制ESCL（电子转向柱锁）的解闭锁。当控制器检测到用户携带合法钥匙并有起动动作时，则通过CAN总线与整车控制器进行鉴权防盗认证，认证通过则允许车辆进行上电操作。
智能钥匙具备LF与RF的双向通信。按下智能钥匙上的按键，则向智能进入系统控制器发送433.92 MHz的RF高频认证信号，为整个系统提供合法钥匙定位及ID身份信息。低频天线是智能进入系统控制器发送125 kHz的LF低频信号的载体，通常车辆分别在仪表支架、后车身地板、左侧和右侧把手和尾门框附近布置5根低频天，使得车内外覆盖均匀的LF磁场，用于控制器对智能钥匙的定位识别。
2.3系统工作原理
与传统的起动方式相比，本系统取消了一键起动按键，通过智能进入系统控制器采集到的钥匙位置，以及门锁、门碰和座椅等信息，识别用户的起动意图和下电意图，实现智能化的无感起动。其工作原理如下。
2.3.1无钥匙进入
车主携带智能钥匙靠近车辆，按下把手按键，智能进入系统控制器接收到按键开关信号有效，则驱动低频天线发出125kHz的LF低频信号。智能钥匙接收到低频信号后与已配置好的车主身份信息对比，识别通过后，智能钥匙根据LF信号强度判断与车辆距离。智能钥匙距离车辆1m范围内，则智能钥匙发送433.92 MHz的RF高频加密信号与控制器进行认证，认证通过则控制器驱动门锁电机解锁车辆并退出防盗状态[2]。
2.3.2 无感起动
车辆正常解锁后，控制器识别到任一车门被打开，则智能进入系统控制器控制ACC继电器闭合，仪表板点亮并且信息屏有文字提示用户“请踩刹车起动车辆”。当控制器识别到驾驶员座椅信号被占用且制动信号有效，则判断用户有起动车辆的意图。先激活车内低频天线检测车内是否有合法钥匙，通过验证后，控制器通过UN总线控制电子转向柱锁解锁，释放方向盘。之后再闭合ON挡继电器，最后与整车控制器（VCU）进行鉴权校验，验证通过则允许整车上高压。
2.3.3 无忧离车
在车辆处于ON挡位且上高压电的前提下，若智能进入系统控制器检测到前排任一侧车门状态由关闭变为打开，则控制断开ON挡继电器，整车断开高压并跳转至ACC挡位。检测到用户离开车辆且车门状态由开启变为关闭，则判断用户离开车辆，断开ACC继电器控制电源跳转至OFF挡位，此时仪表板熄灭。最终检测到门把手开关信号或遥控钥匙闭锁信号，智能进入系统控制器驱动车门闭锁同时升起所有车窗。
3 关键技术开发
3.1 二合一智能进入控制器的开发与实现
智能进入控制器兼容了传统BCM和PEPS功能，作为控制电源跳转的安全部件。该控制器内置2块MCU，MCU1负责车身功能控制，MCU2作为冗余芯片，负责控制安全相关功能，例如电源跳转及电子转向柱锁控制。 相比传统的BCM，智能进入控制器除了增加一片安全MCU芯片，还增加ESCL驱动芯片，电源管理芯片以及若干高低边驱动芯片，以确保资源满足。除硬件开发，还涉及芯片选型、軟件开发、台架测试、整车测试等。
3.2 多场景融合
车内取消一键起动按键后，无感起动、无忧离车需结合用
户实际用车场景，才能降低误判率。以2门电动汽车的下电场景为例，本方案由门碰信号作为下电触发源，以前排2个座椅占用信号判断车内人数，再通过前排座椅安全带信号辅助判断用户是否临时离车，融合出以下应用场景，基本覆盖用户的用车习惯。下列场景以车辆处于ON挡位高压连接，且车辆静止状态为前提[3]。
（1）当车内只有驾驶员时，智能进入系统控制器检测到车内没有安全带被系上，且驾驶员侧车门由关闭到打开时，则断开高压，由ON挡位跳转至ACC挡位。驾驶员离开车辆关闭车门时，电源自动跳转至OFF挡位。
（2）驾驶员侧、前排乘客侧均坐人时，若检测到驾驶员拉开车门，临时下车，但前排乘客还在位置上时，车辆依旧保持0N挡位高压状态，避免因下电导致空调停用。
（3）驾驶员侧、前排乘客侧均坐人时，若检测到前排乘客开门下车，驾驶员保持在座位上时，车辆不随前排乘客车门打开而下电，保持ON挡位高压连接状态。
（4）车内驾驶员侧、前排乘客侧座均坐人时，驾驶员和前排乘客同时拉开车门下车，车辆检测到前排座椅均无人，并且随着车内最后一道门关闭，车辆从0N挡位直接跳转至OFF挡位（图2）。
4 结束语
融合式无感智能进入系统开创了一种全新的车辆起动方案，结合用户意图的识别，使得用户操作与车端响应紧密结合，简化用户操作流程。该系统攻克了用户意图识别、多场景远程起动安全融合和起动模式跳转等关键问题，形成了低成本、高性能的特色起动方案，为用户提供了更具科技感的用车体验。
[参考文献]
[1] 张明吉.集成蓝牙钥匙的无钥匙进入及起动系统设计[J].中国新技术新产品，2020（13）：16-18.
[2] 刘华莉，周汉哲，王振雷.基于智能手机的汽车车锁无钥匙进入系统设计[J].汽车实用技术，2018（21）：33-34.
[3] 巨子琪，赵天文，宰晨光，基于单片机蓝牙模块汽车智能进入与起动系统[J].信息通信，2020（06）：124-126.
作者简介：
陈欣蕾，本科，工程师，研究方向为新能源汽车车身控制及车辆起动关键技术开发。