汽车PEPS系统的方案与实现

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1.PEPS系统的方案设计

本次设计的PEPS系统共包含了如下组件：PEPSECU、BCM、智能钥匙、电子门把手、低频天线、一键启动按键、电子立柱锁以及后备箱按键。各组件在车身上的安装位置如图2所示，下面对各组件的基本功能及设计原理作一简单的介绍。PEPSECU是ElectronicControlUnit的缩写，意为电子控制单元，是PEPS系统的核心组件，功能是对智能钥匙进行身份识别，若钥匙合法，则通过CAN总线将相应的操作指令发送给BCM或EMS，由两者执行后续的操作；若钥匙非法，ECU则会进入睡眠模式，拒绝这把钥匙所发送的后续操作请求。ControlModule的缩写，意为车身控制单元，是集成车身灯、门、窗及防盗功能的控制模块。在PEPS系统中，BCM通过CAN总线与ECU相连，根据后者提供的指令完成对车门、车窗及车灯的控制。智能钥匙在工作时会与ECU建立起高、低频双向通讯，在通过一系列的身份认证后，就可以解锁车门或启动引擎。在整个过程中，驾驶者无需对钥匙进行任何操作而只需随身携带即可，这也是无钥匙系统的命名由来。电子门把手内置低频天线及微动（或感应）开关，天线用来探测钥匙位置，开关用来唤醒PEPS系统，令其从睡眠模式切换到工作模式。低频天线能向以自身为中心，半径为1.5m的球形空间内发送125KHz的低频信号，用来探测智能钥匙与各低频天线间的相对位置，并将测得的钥匙坐标传送给ECU。后者会根据钥匙的当前坐标值，判定是否执行开启车门以及启动车辆引擎的后续操作。通过按键动作并配合刹车（自动档）或离合器（手动档）的当前工作状态，将点火装置在ACC、ON、START及OFF四档间循环切换。一键启动按键可以免去驾驶者将钥匙插入点火锁芯，再扭转钥匙启动引擎，极大地简化了驾驶者的操作。电子立柱锁通过内置的小型电机驱动锁舌的伸缩动作，实现转向管柱的闭锁/解锁功能。由于控制锁舌运动的小型电机是由PEPS系统统筹控制的，所以在安全性上电子立柱锁较传统的机械立柱锁更为安全可靠。按动后备箱按键，装配在后保险杠位置上的低频天线将探测智能钥匙的当前位置，如满足解锁条件，PEPSECU会命令BCM解锁后备箱，简化了驾驶者插拔钥匙解锁的操作。

2.PEPS系统的区域探测与钥匙定位技术的实现

PEPS系统共有三个检测判断区域，如图3所示。灰色的车外区域共有三个部分，分为主驾、副驾和后备箱探测区域。当驾驶者携带智能钥匙进入这些区域并给予触发信号时，ECU会与智能钥匙建立高、低频双向通讯，通过低频信号的场强检测，判断出智能钥匙的当前位置，再通过钥匙反馈的高频信号验证钥匙身份，来决定是否解锁车门或后备箱；红色的车内探测区域则是整个PEPS系统设计的重点与难点，这是因为PEPS系统需要精确地判断出智能钥匙是否在车内，来判定车门的锁止状态是否正确并决定引擎是否可以启动，两者都是与行车安全息息相关的重中之重，所以该区域的表现会直接影响PEPS系统的性能优劣；而在大部分中、高级车型中，PEPS系统还会检测灰白色的主驾区域，冗余判断钥匙是否有效、主驾位置是否有人，以避免诸如儿童误操作等所导致的安全隐患。综上所述，我们可以发现在汽车peps系统中，区域检测是一个非常重要且区别于以往汽车安防的技术，其钥匙位置的检测精度就成为衡量一个PEPS系统优良与否的重要参数之一。目前，市场上主要有两种技术方案用来提升钥匙位置的检测精度，其一是通过调节低频信号的灵敏度对智能钥匙的位置进行模糊判断，其特点是精度有限但实现方便；其二是根据低频信号的强弱程度来计算智能钥匙与车内低频天线的相对距离，再通过多根低频天线的交叉覆盖，精确定位出智能钥匙的具体位置，称为RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)技术，本次设计的PEPS系统就是采用了上述第二种方法，故在车内内置了两根低频天线用以交叉定位钥匙的精确位置。

3.结束语

目前，PEPS系统在国内汽车行业还处于起步阶段。相比宝马、奔驰等国外一线品牌，我国自主研发的PEPS系统还存在着一定的差距。随着中国车市的发展以及人们对车辆要求的不断提升，一套品质优良的PEPS系统势必成为左右车辆是否热卖的关键因素之一，所以在PEPS系统还未普及的今天，研发出一套自主品牌的PEPS系统正被越来越多的国内整车厂视为一个势在必行的战略方针。通过研究和分析汽车PEPS系统工作原理及工作流程，将为自主研发PEPS系统打下坚实的基础，同时也为优化汽车PEPS系统提供了可能。

本文作者：张晓杰蒋铃鸽工作单位：上海交通大学电子工程系