冷旭寧 朱作鑫 黃祖朋

摘 要：自動(dòng)駕駛是汽車行業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，而對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)則是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵。為此，本文設(shè)計(jì)了一種基于用戶APP、云平臺(tái)、車載終端和PEPS控制器等對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程電源控制的解決方案，有效地解決了L4及以上自動(dòng)駕駛車輛遠(yuǎn)程召喚等場(chǎng)景中的電源控制的問題。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)駕駛 遠(yuǎn)程啟動(dòng) 電源 控制

Abstract：Autonomous driving is the development trend of the automobile industry in the future， and remote starting of the vehicle is the key to realize autonomous driving. Therefore， this paper designs a solution for remote power control of vehicles based on user APP， cloud platform， on-board terminal and PEPS controller， which effectively solves the problem of power control in scenarios such as remote call of L4 or above autonomous driving vehicles.

Key words：automatic driving， remote start， power， control

1 引言

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)駕駛汽車成為了熱門方向[1-3]。在SAE自動(dòng)駕駛車輛分級(jí)中，L4及以上等級(jí)的自動(dòng)駕駛車輛將不再依賴于駕駛員的操作，汽車用戶只需要采用遠(yuǎn)程的方式即可對(duì)車輛進(jìn)行控制。遠(yuǎn)程啟動(dòng)是自動(dòng)駕駛的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，在自動(dòng)泊車和遠(yuǎn)程召車場(chǎng)景中尤其重要，因?yàn)槿绻囕v無法啟動(dòng)，后續(xù)就無法提供任的何服務(wù)。為此，本文提出了一種基于用戶APP、云平臺(tái)、車載終端和PEPS（Passive Entry Passive Start，無鑰匙進(jìn)入及啟動(dòng)）控制器等對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程電源控制的方案，期待能夠解決了自動(dòng)駕駛車輛遠(yuǎn)程召喚等場(chǎng)景中的電源控制的問題。

2 整體架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程電源控制系統(tǒng)主要包含2部分：遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)部分和車載系統(tǒng)部分。其中，遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)包含用戶APP和云平臺(tái)，車載系統(tǒng)則包含車輛上用于接收遠(yuǎn)程指令的車載終端和響應(yīng)遠(yuǎn)程指令的PEPS控制器以及控制電源的繼電器（圖1）。

遠(yuǎn)程電源控制系統(tǒng)中，每個(gè)模塊各司其職，又密不可分，其功能職責(zé)劃分如下：

（1）用戶APP：APP是接收用戶操作指令的重要媒介。以停車場(chǎng)的自主泊車和遠(yuǎn)程召車為例，APP上包含了用戶當(dāng)前想要下發(fā)給車輛的指令（如泊車和召車）及用戶想要車輛到達(dá)的目的地，車輛或者車端系統(tǒng)會(huì)根據(jù)收到的指令進(jìn)行操作。總而言之，車端系統(tǒng)是執(zhí)行用戶指令部分，但是最初始的指令是由用戶發(fā)出，而用戶APP則是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)接收用戶指令的輸入端。（2）云平臺(tái)：云平臺(tái)主要用于接收、存儲(chǔ)和傳遞APP發(fā)來的指令，并根據(jù)車輛上傳的數(shù)據(jù)做相應(yīng)的邏輯。用戶在APP上的操作指令通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡脚_(tái)，平臺(tái)接收到指令后存儲(chǔ)在內(nèi)存中，并根據(jù)車輛上傳的數(shù)據(jù)判斷車輛的狀態(tài)，如果狀態(tài)滿足則將用戶的指令傳遞到車端，且實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的狀態(tài)，形成完整的服務(wù)閉環(huán)。（3）車載終端：車端系統(tǒng)的一部分，是車輛與外界的網(wǎng)絡(luò)接口。在本系統(tǒng)中車載終端主要用于接收云平臺(tái)的指令，并根據(jù)車輛的實(shí)際狀況將指令發(fā)送到車內(nèi)CAN總線上。（4）PEPS控制器：PEPS控制器屬于車端系統(tǒng)的一部分，在本系統(tǒng)中主要用于控制車輛電源繼電器的通斷，同時(shí)，PEPS控制器還兼具身份校驗(yàn)的功能。（5）電源開關(guān)繼電器：電源開關(guān)繼電器也車端系統(tǒng)的一部分，是電源控制的執(zhí)行器，主要接受PEPS控制器的電壓信號(hào)控制整車電源的通斷。

3 總體設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程電源控制系統(tǒng)是自動(dòng)駕駛車輛的配套服務(wù)部分，目的是通過遠(yuǎn)程指令將車輛啟動(dòng)，因此系統(tǒng)采用的是用戶端-云端-車端的設(shè)計(jì)思路（圖2）。由于目前手機(jī)已經(jīng)非常普遍，因此本文用戶端APP采用Android移動(dòng)設(shè)備作為開發(fā)平臺(tái);云平臺(tái)是用戶端與車端連接的媒介，將用戶的需求轉(zhuǎn)發(fā)至車端;車端則接收并執(zhí)行指令[4，5]，在本系統(tǒng)中主要包含VT（車載終端，Vehicle Terminal）、PEPS控制器和電源繼電器。VT接收云端的指令，是車端的網(wǎng)聯(lián)接口;PEPS是遠(yuǎn)程電源控制系統(tǒng)的控制器，接收VT的指令后進(jìn)行安全校驗(yàn)及執(zhí)行相應(yīng)的指令;電源繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行器，接收PEPS的硬線信號(hào)，控制整車電源的通斷。

在指令下發(fā)的同時(shí)，系統(tǒng)建立了信息回傳機(jī)制，一次指令下發(fā)出去后需要知道執(zhí)行的結(jié)果，即車端-云端-用戶端的反饋通路。PEPS將電源控制器的狀態(tài)通過CAN線傳輸給VT，通過VT的4G模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺(tái)，云平臺(tái)接收到指令后發(fā)送合適的提示語(yǔ)給用戶APP。

4 系統(tǒng)開發(fā)

本文以自主泊車和遠(yuǎn)程召車兩個(gè)場(chǎng)景為例，研究遠(yuǎn)程電源控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過程。

4.1 用戶端的實(shí)現(xiàn)

用戶端包含2個(gè)指令：召車和泊車。指令從用戶端發(fā)出后，云端和車端根據(jù)各自當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行操作。

4.2 云端的實(shí)現(xiàn)

云端系統(tǒng)基于Ubuntu 16.04開發(fā)，負(fù)責(zé)車輛狀態(tài)的監(jiān)控，在合適的時(shí)間下發(fā)指令和反饋用戶車端操作結(jié)果，運(yùn)行邏輯見圖3所示。

4.3 車端的實(shí)現(xiàn)

車端包含VT、PEPS控制器和電源繼電器，其中VT和PEPS控制器之間通過高速CAN進(jìn)行通訊，PEPS控制器與電源繼電器之間通過硬線連接。

VT的硬件架構(gòu)見圖4，主要包含主控單元、電源模塊、4G通訊模塊、汽車接口模塊等。其中，主控單元是VT的核心，其將終端內(nèi)不同的功能單元進(jìn)行集成連接，協(xié)同各模塊合理、有序地工作;電源模塊是終端穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)，終端的外部電源輸入來自車內(nèi)12 V 鉛酸蓄電池;VT的通信單元包含4G LTE通信和GPS通信，4G LTE通信模塊可以將采集到的電池信息定時(shí)上傳至后臺(tái)并接收后臺(tái)下發(fā)的信息，GPS 模塊用以對(duì)車輛進(jìn)行定位和為用戶導(dǎo)航。汽車接口模塊主要包含CAN總線通訊模塊，可采集電池的工作狀態(tài)信息和工作環(huán)境信息等。

PEPS控制器的功能是對(duì)電源繼電器進(jìn)行控制，其在接收到指令后根據(jù)車輛當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行操作，如果滿足邏輯則執(zhí)行操作，不滿足則將失敗狀態(tài)和失敗的原因反饋給VT。

電源繼電器是對(duì)電源進(jìn)行操作的執(zhí)行器，由于結(jié)果簡(jiǎn)單，本文不做具體的展開。

5 結(jié)果與結(jié)論

通過本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)駕駛車輛遠(yuǎn)程電源控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛車輛在停車場(chǎng)景中的全功能覆蓋，可以將車輛從休眠狀態(tài)啟動(dòng)車輛具備行駛的能力，也能將車輛從啟動(dòng)狀態(tài)置為熄火狀態(tài)，并且在整個(gè)環(huán)節(jié)中考慮安全性，很好地滿足了自動(dòng)駕駛車輛的需求。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介

冷旭寧：（1987.11—），男，山東海陽(yáng)人，博士研究生，中級(jí)工程師，山東黃海科技創(chuàng)新研究院新能源新材料專家。研究方向：新能源汽車動(dòng)力電池及系統(tǒng)、鋰離子電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)及工藝集成。

通信作者：

朱作鑫：（1985.12—），男，山東日照人，博士研究生，高級(jí)工程師，山東黃?？萍紕?chuàng)新研究院新能源新材料專家。研究方向：新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)、智能制造及人工智能等。

黃祖朋：（1989.06—），男，廣西桂林人，博士研究生，高級(jí)工程師，上汽通用五菱汽車股份有限公司新能源技術(shù)專家。研究方向：動(dòng)力電池、儲(chǔ)能系統(tǒng)、高壓充配電系統(tǒng)、電動(dòng)車換電設(shè)備、無線充電、線控底盤以及氫燃料電池汽車等。