無(wú)鑰匙進(jìn)入與一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

張阿珍,詹德凱,李洪雷,張超,隋明發(fā),高越,翟慶

(華晨汽車工程研究院，遼寧沈陽(yáng) 110141)

無(wú)鑰匙進(jìn)入與一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

張阿珍,詹德凱,李洪雷,張超,隋明發(fā),高越,翟慶

(華晨汽車工程研究院，遼寧沈陽(yáng) 110141)

概括介紹了無(wú)鑰匙進(jìn)入與一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)的基本組成、功能，并詳細(xì)介紹有關(guān)區(qū)域檢測(cè)技術(shù)、低頻天線和高頻天線技術(shù)在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。

無(wú)鑰匙進(jìn)入；一鍵啟動(dòng)；區(qū)域檢測(cè)；射頻通信

Abstract:The basic components and functions of the passive entry and passive start (PEPS) system were introduced. The applications of area detection technology, low frequency antenna and high frequency antenna technology in the PEPS system were elaborated.

Keywords:Passive entry; Passive start; Area detection; RF communication

0 前言

無(wú)鑰匙進(jìn)入和一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)可以說(shuō)是汽車電子領(lǐng)域的一次改革和創(chuàng)新，它不僅給用戶帶來(lái)了全新舒適與便利的體驗(yàn)，同時(shí)也徹底改變了汽車安防應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展前景：車主在整個(gè)駕車過(guò)程中都完全不需要使用鑰匙，只需要隨身攜帶。當(dāng)車主進(jìn)入車子附近的有效范圍時(shí)，觸發(fā)車外部的微動(dòng)開關(guān)，車子會(huì)自動(dòng)檢測(cè)鑰匙并進(jìn)行身份識(shí)別，如果成功就可以相應(yīng)地打開車門或后備箱；當(dāng)車主進(jìn)入車內(nèi)，只需要按引擎啟動(dòng)按鈕，車子會(huì)

自動(dòng)檢測(cè)鑰匙的位置，判斷鑰匙是否在車內(nèi)，如成功則發(fā)動(dòng)引擎。在安全性方面通過(guò)低頻和射頻的雙向通信，汽車與鑰匙之間可以完成復(fù)雜的雙向身份認(rèn)證，要遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的遙控鑰匙，突破了以往射頻數(shù)據(jù)單向通信的局限性。

1 基本組成

無(wú)鑰匙進(jìn)入和一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布圖見圖1。

1.1 無(wú)鑰匙進(jìn)入

包括智能鑰匙(Smart Key)、司機(jī)門把手微動(dòng)開關(guān)、后備箱蓋微動(dòng)開關(guān)、司機(jī)門低頻(LF)天線、后保險(xiǎn)杠低頻(LF)天線、無(wú)鑰匙基站模塊(PEPS)、車身控制模塊(BCM)。

1.2 一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)

包括智能鑰匙(Smart Key)、引擎啟動(dòng)按鈕(集成天線)、車內(nèi)低頻(LF)天線3個(gè)、無(wú)鑰匙基站(PEPS)、電源分配模塊(PDU)、電子轉(zhuǎn)向柱鎖(ESCL)、防盜控制模塊(IMMO)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元(EMS)、車身控制模塊(BCM)。

1.3 模塊功能介紹

(1)智能鑰匙。和PEPS基站進(jìn)行雙向加密認(rèn)證，具有高頻(RF)信號(hào)發(fā)射和低頻(LF)信號(hào)接收功能。

(2)微動(dòng)開關(guān)。包括司機(jī)門外把手微動(dòng)開關(guān)和后備箱蓋外部微動(dòng)開關(guān)，通過(guò)硬線直接連接到無(wú)鑰匙基站(PEPS)，用以觸發(fā)基站工作。

②ALT和/或AST繼續(xù)大幅升高，黃疸進(jìn)行性加深（TBil≥171 μmol/L 或每日上升≥17.1 μmol/L）；

(3)無(wú)鑰匙基站(PEPS)。通過(guò)激活車內(nèi)和外部的5個(gè)低頻天線，找尋合法的智能鑰匙。

(4)車身控制模塊(BCM)。通過(guò)接收CAN總線信號(hào)以及硬線開關(guān)信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的邏輯處理后，直接驅(qū)動(dòng)相關(guān)的鎖電機(jī)以及燈光負(fù)載工作。

(5)電源分配模塊(PDU)。根據(jù)軟件邏輯處理，切換整車的電源模式在OFFACCONSTART擋之間變化。

(6)電子轉(zhuǎn)向柱鎖(ESCL)。在熄火條件下，解鎖或者鎖死方向盤鎖。

(7)防盜控制模塊(IMMO)。和PEPS基站或者和智能鑰匙轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行前端的加密認(rèn)證，和發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元(EMS)進(jìn)行后端的加密認(rèn)證。

(8)發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元(EMS)。發(fā)動(dòng)機(jī)防盜系統(tǒng)的終端認(rèn)證環(huán)節(jié)，決定是否允許啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

2 無(wú)鑰匙系統(tǒng)的區(qū)域檢測(cè)

無(wú)鑰匙系統(tǒng)共需要檢測(cè)判斷3種區(qū)域(如圖2所示)：藍(lán)色的司機(jī)車門外區(qū)域、黃色的車內(nèi)區(qū)域以及綠色的后備箱車尾外區(qū)域。

綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)在無(wú)鑰匙系統(tǒng)中，區(qū)域檢測(cè)是一個(gè)非常重要且區(qū)別于以往各種汽車安防產(chǎn)品的技術(shù)，因而區(qū)域檢測(cè)的精度就成為衡量一個(gè)無(wú)鑰匙系統(tǒng)好壞的重要參數(shù)。目前市場(chǎng)上主要是基于接收低頻信號(hào)的強(qiáng)度檢測(cè)來(lái)判斷，根據(jù)低頻信號(hào)的大小來(lái)計(jì)算鑰匙與車內(nèi)低頻天線的相對(duì)距離，通過(guò)多根低頻天線交叉覆蓋范圍，精確確定智能鑰匙的具體位置。目前車廠通常要求的車內(nèi)車外檢測(cè)精度為5 cm；車外(藍(lán)色和綠色區(qū)域)的實(shí)際有效距離為1.5～2 m。

3 射頻通信過(guò)程(LF&RF)

低頻發(fā)射(LF)和射頻接收(RF)是無(wú)鑰匙系統(tǒng)的基本通信鏈路，低頻發(fā)射采用125 kHz，為上行鏈路，由PEPS基站模塊發(fā)送至智能鑰匙(由硬線開關(guān)激活/喚醒PEPS基站)；射頻接收通常采用315 MHz或434 MHz，為下行鏈路，由智能鑰匙發(fā)送至PEPS基站模塊。

低頻發(fā)射(LF)之所以采用125 kHz，一方面是為了兼容智能鑰匙中防盜芯片的相關(guān)技術(shù)，更為重要的是125 kHz的信號(hào)對(duì)距離敏感，可以實(shí)現(xiàn)精確的距離檢測(cè)，起到關(guān)鍵的定位作用。射頻則采用傳統(tǒng)RKE的頻段，一方面兼容遙控鑰匙的基本功能，更利用了其通信速度快的優(yōu)勢(shì)。

低頻發(fā)射包括多個(gè)低頻天線(如圖3所示)，安裝于司機(jī)車門把手附近用來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)鑰匙進(jìn)入，安裝于車內(nèi)部的3個(gè)天線用來(lái)實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)。

智能鑰匙里有3D的低頻天線，可以接收檢測(cè)外部空間的3D能量場(chǎng)強(qiáng)，分別為X、Y、Z軸，通過(guò)疊加3個(gè)方向上的能量，可以保證智能鑰匙在任何角度都能檢測(cè)到同樣的場(chǎng)強(qiáng)。其中的一軸天線還被復(fù)用為IMMO的功能，實(shí)現(xiàn)智能鑰匙在饋電情況下的引擎啟動(dòng)。通過(guò)射頻通信的上行和下行鏈路，智能鑰匙和PEPS基站模塊建立起雙向通信，進(jìn)行復(fù)雜的身份認(rèn)證。認(rèn)證成功后，通過(guò)CAN總線通知BCM，驅(qū)動(dòng)門鎖電機(jī)執(zhí)行閉鎖或者解鎖動(dòng)作，從而用戶便可把車鎖好或進(jìn)入車內(nèi)。

4 工作原理

4.1 被動(dòng)式解鎖/閉鎖

在熄火條件下，當(dāng)用手按壓司機(jī)車門外把手微動(dòng)開關(guān)時(shí)，PEPS基站就會(huì)激活司機(jī)車門上的低頻天線，向智能鑰匙發(fā)送一條校驗(yàn)口令。此時(shí)如果智能鑰匙在距離車門外1 m范圍內(nèi)，便會(huì)接收到校驗(yàn)口令，并通過(guò)高頻天線發(fā)出校驗(yàn)應(yīng)答口令，PEPS基站在收到此信號(hào)后，進(jìn)行解碼校驗(yàn)，并將校驗(yàn)結(jié)果通過(guò)CAN總線傳輸給車身控制模塊(BCM)，車身控制模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)4個(gè)門鎖電機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的閉鎖或解鎖動(dòng)作。

4.2 被動(dòng)式解鎖后備箱

在熄火條件下，當(dāng)按下行李箱上的外部微動(dòng)開關(guān)時(shí)，PEPS基站就會(huì)激活后保險(xiǎn)杠上的低頻天線，向智能鑰匙發(fā)送一條校驗(yàn)口令。此時(shí)如果智能鑰匙在距離車尾外1 m范圍內(nèi)，便會(huì)接收到校驗(yàn)口令，并通過(guò)高頻天線發(fā)出校驗(yàn)應(yīng)答口令，PEPS基站在收到此信號(hào)后，進(jìn)行解碼校驗(yàn)，并將校驗(yàn)結(jié)果通過(guò)CAN總線傳輸給車身控制模塊(BCM)，車身控制模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)后備箱鎖電機(jī)執(zhí)行解鎖動(dòng)作。

4.3 一鍵啟動(dòng)的工作過(guò)程簡(jiǎn)述

在熄火情況下，當(dāng)按下引擎啟動(dòng)按鈕或者踩剎車踏板，PDU模塊就會(huì)通過(guò)CAN總線將這兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)傳輸給PEPS，PEPS開始激活車內(nèi)3個(gè)低頻(LF)找智能鑰匙，通過(guò)PEPS基站和智能鑰匙之間的LF和RF的雙向加密認(rèn)證，如果檢測(cè)有合法的智能鑰匙在車內(nèi)，PEPS就會(huì)將和智能鑰匙之間的認(rèn)證結(jié)果信號(hào)通過(guò)CAN總線傳輸給PDU，如果是合法的智能鑰匙，那么ESCL便會(huì)解鎖，PDU將會(huì)根據(jù)啟動(dòng)按鈕的動(dòng)作來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

這套無(wú)鑰匙進(jìn)入和一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)在當(dāng)前國(guó)內(nèi)的汽車領(lǐng)域是較為先進(jìn)的，充分利用了低頻天線和高頻天線的信息交互功能，實(shí)現(xiàn)了無(wú)鑰匙進(jìn)入及一鍵啟動(dòng)的功能。但這套系統(tǒng)并沒有將其功能發(fā)揮到極致。如果在此基礎(chǔ)上，在另外3個(gè)車門上分別裝配一根低頻天線，那么便可擴(kuò)展為4門無(wú)鑰匙進(jìn)入。若將遙控增加一項(xiàng)暖車按鍵，那么實(shí)現(xiàn)遙控暖車功能也是非常容易的。也就是說(shuō)，在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上還可以擴(kuò)展更多的舒適性功能，給客戶帶來(lái)更多的驚喜。

ResearchandDesignofthePassiveEntryandPassiveStartSystem

ZHANG Azhen, ZHAN Dekai, LI Honglei, ZHANG Chao, SUI Mingfa, GAO Yue, ZHAI Qing

(Brilliance Automotive Engineering Research Institute,Shenyang Liaoning 110141,China)

2013-10-23

張阿珍(1980—)，女，學(xué)士，工程師，主要從事汽車電子系統(tǒng)研究。E-mail：azhen.zhang@brilliance-auto.com。