汽車智能門鎖(無鑰匙進入啟動)系統(tǒng)介紹

1、汽車智能門鎖（無鑰匙進入啟動）系統(tǒng)介紹摘要：簡要介紹汽車無鑰匙進入、起動系統(tǒng)的功能、組成、工作原理及流程。1.緒論隨著汽車的普及和發(fā)展，人們對汽車的智能化和舒適性要求越來越高。為滿足人們對汽車的這些要求，汽車無鑰匙進入、啟動系統(tǒng)應運而生。汽車無鑰匙進入、啟動系統(tǒng)包括無鑰匙進入、無鑰匙啟動兩大功能，簡稱CAPE（Car Access Passive Entry）,是在RKE(Remote Keyless Entry 遙控門禁系統(tǒng))基礎上發(fā)展起來的汽車電子技術。作為新一代的防盜及駕駛技術迅速發(fā)展壯大，并且已從高端車市場逐步進入中級車市場。2.功能無鑰匙進入包括無鑰匙解鎖車輛、無鑰匙上鎖車輛、無鑰匙

2、開啟后備箱。駕駛者不需要拿出鑰匙，只需將智能鑰匙裝在身上或放在放在隨身包內(nèi)，靠近車外天線1m內(nèi)，直接拉動車門或按動車門把手開關按鈕后，車門門鎖自動解鎖或自動上鎖，并可以被打開或鎖死。無鑰匙啟動即駕駛員不用拿出鑰匙，只要鑰匙在車內(nèi)，踩制動踏板或離合器底部開關后，直接按下起停開關，車輛即可啟動。3. 結構CAPE系統(tǒng)由無鑰匙進入/啟動控制器CAPE ECU、啟停開關、電子轉向柱鎖ESCL(Electronic Steering Column Lock)、門把手、后備箱開啟按鈕、天線、智能鑰匙UID(User Identifier Device)、車身控制模塊BCM(Body Control Mod

3、ule)、發(fā)動機控制模塊ECM(Engine Control Module)等零部件組成，各零部件在整車中的位置如圖1所示。圖1 CAPE系統(tǒng)各零部件在整車中位置 3.1 無鑰匙進入/啟動控制器無鑰匙進入/啟動控制器是整個系統(tǒng)的核心。它負責接收門把手內(nèi)傳感器信號、后背門開啟按鈕信號、制動踏板信號、檔位開關信號、離合器開關信號；控制低頻天線發(fā)出低頻信號，與儲存在智能鑰匙內(nèi)的低頻信號比較，實現(xiàn)與UID之間的認證，實現(xiàn)車輛的無鑰匙進入、啟動功能。 3.2 起停開關起停開關代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點火開關，安裝在副儀表板點煙器左側，方便駕駛員按下起停開關。駕駛員可以通過按下起停開關接通ACC、IG、START繼電器

4、，進行車輛電源的ACC、ON、START、OFF之間的轉換。開關內(nèi)部包括2組開關、帶IMMO（Immobilizer）線圈、帶IMMO基站芯片。2組開關防止一路開關失效，另一路開關可以備用起動，IMMO線圈、IMMO基站芯片作為鑰匙虧電或電量低時，與CAPE ECU通信，實現(xiàn)與ECM防盜認證，從而起動車輛。3.3門把手 汽車前門把手（左前門/右前門各一）內(nèi)封裝低頻天線以及觸摸傳感器或電容傳感器。門把手天線用于在門把手周圍特定區(qū)域發(fā)射征詢低頻信號，與隨身攜 帶的UID認證。認證通過后，才允許進入或退出。傳感器用于觸發(fā)被動進入退出動作。3.4后備廂開啟按鈕 汽車后備廂開啟按鈕是從行李廂被動開啟的開

5、關，安裝在后背門右牌照燈右側。 它負責觸發(fā)CAPE ECU控制低頻天線發(fā)送低頻信號，與UID認證，認證通過后，才允許開啟行李廂。3.5天線安裝于內(nèi)部和外部，共6根，內(nèi)部天線分別安裝在儀表板中部音響后部 、副儀表板后部扶手支架上、行李廂后隔板下方，外部天線分別安裝在左、右扶手內(nèi)部、后防撞鋼梁中部。它受CAPE ECU控制，適時向外發(fā) 出125kHz的低頻信號。 3.6智能鑰匙 智能鑰匙接收低頻天線發(fā)出的125 kHz信號，發(fā)送433 MHz的應答信號，與 CAPE ECU認證。認證通過后，實現(xiàn)無鑰匙進入、起動功能。UID一般有3個按鍵，實現(xiàn)遙控打開車門門鎖、遙控打開后備廂、遙控閉鎖功能。機械鑰匙

6、集成UID內(nèi)，僅用于應急打開車門，不能用來起動發(fā)動機。 3.7電子轉向鎖 電子轉向鎖安裝在轉向管柱上，是防盜系統(tǒng)的一部分，它通過CAN（Controller Area Network控制器局域網(wǎng)絡）總線與BCM、ECM、CAPE ECU通信，使內(nèi)部電動機動作，實現(xiàn)對轉向管柱進行解鎖與閉鎖。 3.8車身控制模塊 車身控制模塊安裝在儀表板橫梁右側，負責接收門狀態(tài)信號，UID認證通過后，判斷是驅動電動機解鎖還是開鎖。 3.9發(fā)動機控制模塊 發(fā)動機控制模塊安裝在BCM右側，當UID認證通過后，接收到起停開關起 動信號，閉合起動繼電器，起動發(fā)動機。4.系統(tǒng)工作原理 無鑰匙系統(tǒng)原理如圖2所示。CAPE E

7、CU通過CAN總線與BCM、ECM、 ESCL進行通信，CAPE ECU從總線上獲得車速信號、發(fā)動機轉速信號、車門狀態(tài)信號、ESCL狀態(tài)、發(fā)動機運轉情況等信息，通過總線與ECM、ESCL進行防盜認證。CAPE ECU把從開關或傳感器得到的檔位信號、制動開關信號、離合開關信號，發(fā)送至CAN總線上，實現(xiàn)信息共享。圖2 CAPE系統(tǒng)框圖5.系統(tǒng)工作流程 5.1無鑰匙解鎖開門 當駕駛員持有UID靠近左前門車門把手天線1m內(nèi)后，直接拉動左前門把手，左前門把手內(nèi)的傳感器便給CAPE ECU一個左前門需要打開的信號，CAPE ECU開始驅動門把手內(nèi)的低頻天線發(fā)出125 kHz低頻信號，駕駛員身上的UID將接

8、收到的低頻信號與自身保存的信息比較，認證通過后，UID發(fā)射433 MHz的高頻加密信號。CAPE ECU將接收到的高頻信號解密，通過 CAN總線將信息傳送給BCM，BCM驅動門鎖電動機解鎖，門鎖解鎖后所有車門可以被打開，駕駛員便可進入車內(nèi)。只有先打開左前門，其他車門和后備廂才允許被打開。無鑰匙解鎖工作流程如圖3所示。圖3 無鑰匙解鎖工作流程 5.2無鑰匙上鎖 當駕駛員拿有效的UID下車關閉所有車門后CAPE ECU通過室內(nèi)低頻天線發(fā)出125 kHz低頻編碼信號，查詢鑰匙是否在車內(nèi)。駕駛員觸發(fā)門把手閉鎖，CAPE ECU通過門把手內(nèi)的低頻天線125 kHz低頻信號查詢車外有效區(qū)域內(nèi)是否存在合法的

9、UID。當判斷車內(nèi)無合法的UID，而車外存在合法的UID時，CAPE ECU發(fā)送信息， 通過CAN總線傳輸給BCM，BCM驅動門鎖電動機閉鎖，所有車門上鎖。無鑰匙上鎖工作流程如圖4所示。圖4 無鑰匙上鎖流程 5.3無鑰匙開啟后備廂 無鑰匙開啟后備廂功能是有效鑰匙在后保險杠1m之內(nèi)，才能操作后備廂開啟按鈕打開后備廂。當駕駛員按動后備廂開啟按鈕后，該信號首先傳送到CAPE ECU， CAPE ECU開始激活后部天線，天線發(fā)出一個低頻鑰匙信號，UID捕獲到低頻信號，與自身儲存的低頻信號比較，認證通過后，UID發(fā)射一高頻加密信號，CAPE ECU將接收到的高頻信號解密，通過CAN總線將信息傳送給BCM

10、，BCM驅動后備廂電動機解鎖。只要車門沒有上鎖，輕輕按動后備廂開啟按鈕，BCM就可以直接打開后備廂。無鑰匙開啟后備廂工作流程如圖5所示。圖5 無鑰匙開啟后備廂工作流程6. 缺陷及改進方案 6.1系統(tǒng)缺陷由CAPE系統(tǒng)的工作原理可知，從主機發(fā)射的信號有兩種方式，一種是高頻信號，一種是低頻信號。高頻信號的特點是功率大，距離遠，所以采用這種方案的產(chǎn)品通常用一根鞭狀或者螺旋天線，其缺點非常明顯。首先，使用鞭狀或者螺旋天線的發(fā)射效率比較低，為達到需要的輻射強度，必然需要增加高頻發(fā)射功率，因此，使用這種產(chǎn)品的汽車將可能出現(xiàn)整車沒電的現(xiàn)象。這是由于雖然車門鎖閉了，但主機其實還在一直工作，不管是否找到識別器，

11、直到啟動車輛為止，在這段時間內(nèi)，主機其實一直在工作，其工作電源就是原車電瓶，由于高頻信號發(fā)射效率低，功率大的原因，如果車主連續(xù)三天以上沒有使用車輛，整車電瓶將會耗盡電量，這會給車主造成極大的不便。其次，由于受高頻發(fā)射及接收天線尺寸以及結構的影響，感應距離會很不穩(wěn)定，時遠時近，所以采用高頻信號這種解決方案的產(chǎn)品，有時在距離車身十米開外車鎖就會被打開，這樣會產(chǎn)生極大安全隱患。再次，高頻信號還有易被干擾的特點。這會造成車主靠近時門鎖不開的嚴重事故。6.2解決方案針對上述問題，我認為各汽車電子研發(fā)機構可著重考慮低頻發(fā)射的方式，因為只有低頻發(fā)射才能延長車上蓄電池的使用時間，并提高抗干擾能力，增強系統(tǒng)可靠性。隨著個人智能移動終端的發(fā)展，人們所使用的智能手機、平板電腦等早已具備諸如藍牙、WIFI等多種無線通信功能，所以可將汽車無鑰匙進入、起動系統(tǒng)與這些智能設備進行有機結合，以提高該系統(tǒng)的通用性和便捷性。另外還需進一步優(yōu)化UID的認證算法，并降低整套系統(tǒng)的制造成本。參考文獻1. 馮云庚.汽車無鑰匙進入起動系統(tǒng)介紹.汽車電器，2013（10）；2. 秦浩.無鑰匙進入啟動系統(tǒng)介紹.汽車電