汽車(chē)智能門(mén)鎖(無(wú)鑰匙進(jìn)入啟動(dòng))系統(tǒng)介紹

汽車(chē)智能門(mén)鎖〔無(wú)鑰匙進(jìn)入\啟動(dòng)〕系統(tǒng)介紹摘要：簡(jiǎn)要介紹汽車(chē)無(wú)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(chē)的普及和開(kāi)展，人們對(duì)汽車(chē)的智能化和舒適性要求越來(lái)越高。為滿足人們對(duì)汽車(chē)的這些要求，汽車(chē)無(wú)鑰匙進(jìn)入、啟動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。汽車(chē)無(wú)鑰匙進(jìn)入、啟動(dòng)系統(tǒng)包括無(wú)鑰匙進(jìn)入、無(wú)鑰匙啟動(dòng)兩大功能，簡(jiǎn)稱CAPE〔CarAccessPassiveEntry〕,是在RKE(RemoteKeylessEntry遙控門(mén)禁系統(tǒng))根底上開(kāi)展起來(lái)的汽車(chē)電子技術(shù)。作為新一代的防盜及駕駛技術(shù)迅速開(kāi)展壯大，并且已從高端車(chē)市場(chǎng)逐步進(jìn)入中級(jí)車(chē)市場(chǎng)。2.功能無(wú)鑰匙進(jìn)入包括無(wú)鑰匙解鎖車(chē)輛、無(wú)鑰匙上鎖車(chē)輛、無(wú)鑰匙開(kāi)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(chē)外天線1m內(nèi)，直接拉動(dòng)車(chē)門(mén)或按動(dòng)車(chē)門(mén)把手開(kāi)關(guān)按鈕后，車(chē)門(mén)門(mén)鎖自動(dòng)解鎖或自動(dòng)上鎖，并可以被翻開(kāi)或鎖死。無(wú)鑰匙啟動(dòng)即駕駛員不用拿出鑰匙，只要鑰匙在車(chē)內(nèi)，踩制動(dòng)踏板或離合器底部開(kāi)關(guān)后，直接按下起停開(kāi)關(guān)，車(chē)輛即可啟動(dòng)。結(jié)構(gòu)CAPE系統(tǒng)由無(wú)鑰匙進(jìn)入/啟動(dòng)控制器CAPEECU、啟停開(kāi)關(guān)、電子轉(zhuǎn)向柱鎖ESCL(ElectronicSteeringColumnLock)、門(mén)把手、后備箱開(kāi)啟按鈕、天線、智能鑰匙UID(UserIdentifierDevice)、車(chē)身控制模塊BCM(BodyControlModule)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊ECM(EngineControlModule)等零部件組成，各零部件在整車(chē)中的位置如圖1所示。圖1CAPE系統(tǒng)各零部件在整車(chē)中位置3.1無(wú)鑰匙進(jìn)入/啟動(dòng)控制器無(wú)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(mén)把手內(nèi)傳感器信號(hào)、后背門(mén)開(kāi)啟按鈕信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、檔位開(kāi)關(guān)信號(hào)、離合器開(kāi)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)比擬，實(shí)現(xiàn)與UID之間的認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的無(wú)鑰匙進(jìn)入、啟動(dòng)功能。3.2起停開(kāi)關(guān)起停開(kāi)關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)火開(kāi)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(kāi)關(guān)。駕駛員可以通過(guò)按下起停開(kāi)關(guān)接通ACC、IG、START繼電器，進(jìn)行車(chē)輛電源的ACC、ON、START、OFF之間的轉(zhuǎn)換。開(kāi)關(guān)內(nèi)部包括2組開(kāi)關(guān)、帶IMMO〔Immobilizer〕線圈、帶IMMO基站芯片。2組開(kāi)關(guān)防止一路開(kāi)關(guān)失效，另一路開(kāi)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CAPEECU通信，實(shí)現(xiàn)與ECM防盜認(rèn)證，從而起動(dòng)車(chē)輛。3.3門(mén)把手汽車(chē)前門(mén)把手〔左前門(mén)/右前門(mén)各一〕內(nèi)封裝低頻天線以及觸摸傳感器或電容傳感器。門(mén)把手天線用于在門(mén)把手周?chē)囟▍^(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(guò)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(kāi)啟按鈕汽車(chē)后備廂開(kāi)啟按鈕是從行李廂被動(dòng)開(kāi)啟的開(kāi)關(guān)，安裝在后背門(mén)右牌照燈右側(cè)。它負(fù)責(zé)觸發(fā)CAPEECU控制低頻天線發(fā)送低頻信號(hào)，與UID認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后，才允許開(kāi)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CAPEECU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125kHz信號(hào)，發(fā)送433MHz的應(yīng)答信號(hào)，與CAPEECU認(rèn)證。認(rèn)證通過(guò)后，實(shí)現(xiàn)無(wú)鑰匙進(jìn)入、起動(dòng)功能。UID一般有3個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)遙控翻開(kāi)車(chē)門(mén)門(mén)鎖、遙控翻開(kāi)后備廂、遙控閉鎖功能。機(jī)械鑰匙集成UID內(nèi)，僅用于應(yīng)急翻開(kāi)車(chē)門(mén)，不能用來(lái)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)的一局部，它通過(guò)CAN〔ControllerAreaNetwork控制器局域網(wǎng)絡(luò)〕總線與BCM、ECM、CAPEECU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(chē)身控制模塊車(chē)身控制模塊安裝在儀表板橫梁右側(cè)，負(fù)責(zé)接收門(mén)狀態(tài)信號(hào)，UID認(rèn)證通過(guò)后，判斷是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)解鎖還是開(kāi)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(guò)后，接收到起停開(kāi)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(wú)鑰匙系統(tǒng)原理如圖2所示。CAPEECU通過(guò)CAN總線與BCM、ECM、ESCL進(jìn)行通信，CAPEECU從總線上獲得車(chē)速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、車(chē)門(mén)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(guò)總線與ECM、ESCL進(jìn)行防盜認(rèn)證。CAPEECU把從開(kāi)關(guān)或傳感器得到的檔位信號(hào)、制動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)、離合開(kāi)關(guān)信號(hào)，發(fā)送至CAN總線上，實(shí)現(xiàn)信息共享。圖2CAPE系統(tǒng)框圖5.系統(tǒng)工作流程5.1無(wú)鑰匙解鎖開(kāi)門(mén)當(dāng)駕駛員持有UID靠近左前門(mén)車(chē)門(mén)把手天線1m內(nèi)后，直接拉動(dòng)左前門(mén)把手，左前門(mén)把手內(nèi)的傳感器便給CAPEECU一個(gè)左前門(mén)需要翻開(kāi)的信號(hào)，CAPEECU開(kāi)始驅(qū)動(dòng)門(mén)把手內(nèi)的低頻天線發(fā)出125kHz低頻信號(hào)，駕駛員身上的UID將接收到的低頻信號(hào)與自身保存的信息比擬，認(rèn)證通過(guò)后，UID發(fā)射433MHz的高頻加密信號(hào)。CAPEECU將接收到的高頻信號(hào)解密，通過(guò)CAN總線將信息傳送給BCM，BCM驅(qū)動(dòng)門(mén)鎖電動(dòng)機(jī)解鎖，門(mén)鎖解鎖后所有車(chē)門(mén)可以被翻開(kāi)，駕駛員便可進(jìn)入車(chē)內(nèi)。只有先翻開(kāi)左前門(mén)，其他車(chē)門(mén)和后備廂才允許被翻開(kāi)。無(wú)鑰匙解鎖工作流程如圖3所示。圖3無(wú)鑰匙解鎖工作流程5.2無(wú)鑰匙上鎖當(dāng)駕駛員拿有效的UID下車(chē)關(guān)閉所有車(chē)門(mén)后CAPEECU通過(guò)室內(nèi)低頻天線發(fā)出125kHz低頻編碼信號(hào)，查詢鑰匙是否在車(chē)內(nèi)。駕駛員觸發(fā)門(mén)把手閉鎖，CAPEECU通過(guò)門(mén)把手內(nèi)的低頻天線125kHz低頻信號(hào)查詢車(chē)外有效區(qū)域內(nèi)是否存在合法的UID。當(dāng)判斷車(chē)內(nèi)無(wú)合法的UID，而車(chē)外存在合法的UID時(shí)，CAPEECU發(fā)送信息，通過(guò)CAN總線傳輸給BCM，BCM驅(qū)動(dòng)門(mén)鎖電動(dòng)機(jī)閉鎖，所有車(chē)門(mén)上鎖。無(wú)鑰匙上鎖工作流程如圖4所示。圖4無(wú)鑰匙上鎖流程5.3無(wú)鑰匙開(kāi)啟后備廂無(wú)鑰匙開(kāi)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(kāi)啟按鈕翻開(kāi)后備廂。當(dāng)駕駛員按動(dòng)后備廂開(kāi)啟按鈕后，該信號(hào)首先傳送到CAPEECU，CAPEECU開(kāi)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)比擬，認(rèn)證通過(guò)后，UID發(fā)射一高頻加密信號(hào)，CAPEECU將接收到的高頻信號(hào)解密，通過(guò)CAN總線將信息傳送給BCM，BCM驅(qū)動(dòng)后備廂電動(dòng)機(jī)解鎖。只要車(chē)門(mén)沒(méi)有上鎖，輕輕按動(dòng)后備廂開(kāi)啟按鈕，BCM就可以直接翻開(kāi)后備廂。無(wú)鑰匙開(kāi)啟后備廂工作流程如圖5所示。圖5無(wú)鑰匙開(kāi)啟后備廂工作流程缺陷及改良方案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)射效率比擬低，為到達(dá)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(chē)將可能出現(xiàn)整車(chē)沒(méi)電的現(xiàn)象。這是由于雖然車(chē)門(mén)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，直到啟動(dòng)車(chē)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(chē)電瓶，由于高頻信號(hào)發(fā)射效率低，功率大的原因，如果車(chē)主連續(xù)三天以上沒(méi)有使用車(chē)輛，整車(chē)電瓶將會(huì)耗盡電量，這會(huì)給車(chē)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(chē)身十米開(kāi)外車(chē)鎖就會(huì)被翻開(kāi)，這樣會(huì)產(chǎn)生極大平安隱患。再次，高頻信號(hào)還有易被干擾的特點(diǎn)。這會(huì)造成車(chē)主靠近時(shí)門(mén)鎖不開(kāi)的嚴(yán)重事故。6.2解決方案針對(duì)上述問(wèn)題，我認(rèn)為各汽車(chē)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(chē)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)終端的開(kāi)展，人們所使用的智能、平板電腦等早已具備諸如藍(lán)牙、WIFI等多種無(wú)線通信功能，所以可將汽車(chē)無(wú)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)的制造本錢(qián)。參考文獻(xiàn)馮云庚.汽車(chē)無(wú)鑰匙進(jìn)入起動(dòng)系統(tǒng)介紹.汽車(chē)電器，2013〔10〕；秦浩.無(wú)鑰匙