汽車智能門鎖(無鑰匙進(jìn)入啟動(dòng))系統(tǒng)介紹

1、汽車智能門鎖（無鑰匙進(jìn)入啟動(dòng)）系統(tǒng)介紹摘要：簡(jiǎn)要介紹汽車無鑰匙進(jìn)入、起動(dòng)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(duì)汽車的智能化和舒適性要求越來越高。為滿足人們對(duì)汽車的這些要求，汽車無鑰匙進(jìn)入、啟動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。汽車無鑰匙進(jìn)入、啟動(dòng)系統(tǒng)包括無鑰匙進(jìn)入、無鑰匙啟動(dòng)兩大功能，簡(jiǎn)稱CAPE（Car Access Passive Entry）,是在RKE(Remote Keyless Entry 遙控門禁系統(tǒng))基礎(chǔ)上發(fā)展起來的汽車電子技術(shù)。作為新一代的防盜及駕駛技術(shù)迅速發(fā)展壯大，并且已從高端車市場(chǎng)逐步進(jìn)入中級(jí)車市場(chǎng)。2.功能無鑰匙進(jìn)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(dòng)車門或按動(dòng)車門把手開關(guān)按鈕后，車門門鎖自動(dòng)解鎖或自動(dòng)上鎖，并可以被打開或鎖死。無鑰匙啟動(dòng)即駕駛員不用拿出鑰匙，只要鑰匙在車內(nèi)，踩制動(dòng)踏板或離合器底部開關(guān)后，直接按下起停開關(guān)，車輛即可啟動(dòng)。3. 結(jié)構(gòu)CAPE系統(tǒng)由無鑰匙進(jìn)入/啟動(dòng)控制器CAPE ECU、啟停開關(guān)、電子轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)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(jìn)入/啟動(dòng)控制器無鑰匙進(jìn)入/啟動(dòng)控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心。它負(fù)責(zé)接收門把手內(nèi)傳感器信號(hào)、后背門開啟按鈕信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、檔位開關(guān)信號(hào)、離合器開關(guān)信號(hào)；控制低頻天線發(fā)出低頻信號(hào)，與儲(chǔ)存在智能鑰匙內(nèi)的低頻信號(hào)比較，實(shí)現(xiàn)與UID之間的認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)車輛的無鑰匙進(jìn)入、啟動(dòng)功能。 3.2 起停開關(guān)起停開關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)火開關(guān)，安裝在副儀表板點(diǎn)煙器左側(cè)，方便駕駛員按下起停開關(guān)。駕駛員可以通過按下起停開關(guān)接通ACC、IG、START繼電器

4、，進(jìn)行車輛電源的ACC、ON、START、OFF之間的轉(zhuǎn)換。開關(guān)內(nèi)部包括2組開關(guān)、帶IMMO（Immobilizer）線圈、帶IMMO基站芯片。2組開關(guān)防止一路開關(guān)失效，另一路開關(guān)可以備用起動(dòng)，IMMO線圈、IMMO基站芯片作為鑰匙虧電或電量低時(shí)，與CAPE ECU通信，實(shí)現(xiàn)與ECM防盜認(rèn)證，從而起動(dòng)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(hào)，與隨身攜 帶的UID認(rèn)證。認(rèn)證通過后，才允許進(jìn)入或退出。傳感器用于觸發(fā)被動(dòng)進(jìn)入退出動(dòng)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(dòng)開啟的開

5、關(guān)，安裝在后背門右牌照燈右側(cè)。 它負(fù)責(zé)觸發(fā)CAPE ECU控制低頻天線發(fā)送低頻信號(hào)，與UID認(rèn)證，認(rèn)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(shí)向外發(fā) 出125kHz的低頻信號(hào)。 3.6智能鑰匙 智能鑰匙接收低頻天線發(fā)出的125 kHz信號(hào)，發(fā)送433 MHz的應(yīng)答信號(hào)，與 CAPE ECU認(rèn)證。認(rèn)證通過后，實(shí)現(xiàn)無鑰匙進(jìn)入、起動(dòng)功能。UID一般有3個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)遙控打開車門門鎖、遙控打開后備廂、遙控閉鎖功能。機(jī)械鑰匙

6、集成UID內(nèi)，僅用于應(yīng)急打開車門，不能用來起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 3.7電子轉(zhuǎn)向鎖 電子轉(zhuǎn)向鎖安裝在轉(zhuǎn)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(luò)）總線與BCM、ECM、CAPE ECU通信，使內(nèi)部電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向管柱進(jìn)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(cè)，負(fù)責(zé)接收門狀態(tài)信號(hào)，UID認(rèn)證通過后，判斷是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)解鎖還是開鎖。 3.9發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊安裝在BCM右側(cè)，當(dāng)UID認(rèn)證通過后，接收到起停開關(guān)起 動(dòng)信號(hào)，閉合起動(dòng)繼電器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。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(jìn)行通信，CAPE ECU從總線上獲得車速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、車門狀態(tài)信號(hào)、ESCL狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況等信息，通過總線與ECM、ESCL進(jìn)行防盜認(rèn)證。CAPE ECU把從開關(guān)或傳感器得到的檔位信號(hào)、制動(dòng)開關(guān)信號(hào)、離合開關(guān)信號(hào)，發(fā)送至CAN總線上，實(shí)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(dāng)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(dòng)左前門把手，左前門把手內(nèi)的傳感器便給CAPE ECU一個(gè)左前門需要打開的信號(hào)，CAPE ECU開始驅(qū)動(dòng)門把手內(nèi)的低頻天線發(fā)出125 kHz低頻信號(hào)，駕駛員身上的UID將接

8、收到的低頻信號(hào)與自身保存的信息比較，認(rèn)證通過后，UID發(fā)射433 MHz的高頻加密信號(hào)。CAPE ECU將接收到的高頻信號(hào)解密，通過 CAN總線將信息傳送給BCM，BCM驅(qū)動(dòng)門鎖電動(dòng)機(jī)解鎖，門鎖解鎖后所有車門可以被打開，駕駛員便可進(jìn)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(dāng)駕駛員拿有效的UID下車關(guān)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(hào)，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(hào)查詢車外有效區(qū)域內(nèi)是否存在合法的

9、UID。當(dāng)判斷車內(nèi)無合法的UID，而車外存在合法的UID時(shí)，CAPE ECU發(fā)送信息， 通過CAN總線傳輸給BCM，BCM驅(qū)動(dòng)門鎖電動(dòng)機(jī)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(xiǎn)杠1m之內(nèi)，才能操作后備廂開啟按鈕打開后備廂。當(dāng)駕駛員按動(dòng)后備廂開啟按鈕后，該信號(hào)首先傳送到CAPE ECU， CAPE ECU開始激活后部天線，天線發(fā)出一個(gè)低頻鑰匙信號(hào)，UID捕獲到低頻信號(hào)，與自身儲(chǔ)存的低頻信號(hào)比較，認(rèn)證通過后，UID發(fā)射一高頻加密信號(hào)，CAPE ECU將接收到的高頻信號(hào)解密，通過CAN總線將信息傳送給BCM

10、，BCM驅(qū)動(dòng)后備廂電動(dòng)機(jī)解鎖。只要車門沒有上鎖，輕輕按動(dòng)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(jìn)方案 6.1系統(tǒng)缺陷由CAPE系統(tǒng)的工作原理可知，從主機(jī)發(fā)射的信號(hào)有兩種方式，一種是高頻信號(hào)，一種是低頻信號(hào)。高頻信號(hào)的特點(diǎn)是功率大，距離遠(yuǎn)，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(diǎn)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(dá)到需要的輻射強(qiáng)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(jī)其實(shí)還在一直工作，不管是否找到識(shí)別器，

11、直到啟動(dòng)車輛為止，在這段時(shí)間內(nèi)，主機(jī)其實(shí)一直在工作，其工作電源就是原車電瓶，由于高頻信號(hào)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(huì)耗盡電量，這會(huì)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(jié)構(gòu)的影響，感應(yīng)距離會(huì)很不穩(wěn)定，時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，所以采用高頻信號(hào)這種解決方案的產(chǎn)品，有時(shí)在距離車身十米開外車鎖就會(huì)被打開，這樣會(huì)產(chǎn)生極大安全隱患。再次，高頻信號(hào)還有易被干擾的特點(diǎn)。這會(huì)造成車主靠近時(shí)門鎖不開的嚴(yán)重事故。6.2解決方案針對(duì)上述問題，我認(rèn)為各汽車電子研發(fā)機(jī)構(gòu)可著重考慮低頻發(fā)射的方式，因?yàn)橹挥械皖l發(fā)射才能延長(zhǎng)車上蓄電池的使用時(shí)間，并提高抗干擾能力，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。隨著個(gè)人智能移動(dòng)終端的發(fā)展，人們所使用的智能手機(jī)、平板電腦等早已具備諸如藍(lán)牙、WIFI等多種無線通信功能，所以可將汽車無鑰匙進(jìn)入、起動(dòng)系統(tǒng)與這些智能設(shè)備進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以提高該系統(tǒng)的通用性和便捷性。另外還需進(jìn)一步優(yōu)化UID的認(rèn)證算法，并降低整套系統(tǒng)的制造成本。參考文獻(xiàn)1. 馮云庚.汽車無鑰匙進(jìn)入起動(dòng)系統(tǒng)介紹.汽車電器，2013（10）；2. 秦浩.無鑰匙進(jìn)入啟動(dòng)系統(tǒng)介紹.汽車電