汽车智能门锁(无钥匙进入启动)系统介绍

汽车智能门锁(无钥匙进入启动)系统介绍 汽车智能门锁(无钥匙进入\启动)系统介绍 摘要:简要介绍汽车无钥匙进入、起动系统的功能、组成、工作原理及流程。1.绪论 随着汽车的普及和发展，人们对汽车的智能化和舒适性要求越来越高。为满足人们对汽车的这些要求，汽车无钥匙进入、启动系统应运而生。汽车无钥匙进入、启动系统包括无钥匙进入、无钥匙启动两大功能，简称CAPE(Car Access Passive Entry),是在RKE(Remote Keyless Entry 遥控门禁系统)基础上发展起来的汽车电子技术。作为新一代的防盗及驾驶技术迅速发展壮大，并且已从高端车市场逐步进入中级车市场。 2.功能 无钥匙进入包括无钥匙解锁车辆、无钥匙上锁车辆、无钥匙开启后备箱。驾驶者不需要拿出钥匙，只需将智能钥匙装在身上或放在放在随身包内，靠近车外天线1m内，直接拉动车门或按动车门把手开关按钮后，车门门锁自动解锁或自动上锁，并可以被打开或锁死。无钥匙启动即驾驶员不用拿出钥匙，只要钥匙在车内，踩制动踏板或离合器底部开关后，直接按下起停开关，车辆即可启动。 3.结构 CAPE系统由无钥匙进入/启动控制器CAPE ECU、启停开关、电子转向柱锁ESCL(Electronic Steering Column Lock)、门把手、后备箱开启按钮、天线、智能钥匙UID(User Identifier Device)、车身控制模块BCM(Body Control Module)、发动机控制模块ECM(Engine Control Module)等零部件组成，各零部件在整车中的位置如图1所示。 图1 CAPE系统各零部件在整车中位置 3.1 无钥匙进入/启动控制器 无钥匙进入/启动控制器是整个系统的核心。它负责接收门把手内传感器信号、后背门开启按钮信号、制动踏板信号、档位开关信号、离合器开关信号;控制低频天线发出低频信号，与储存在智能钥匙内的低频信号比较，实现与UID之间的认证，实现车辆的无钥匙进入、启动功能。 3.2 起停开关 起停开关代替传统的点火开关，安装在副仪板点烟器左侧，方便驾驶员按下起停开关。驾驶员可以通过按下起停开关接通ACC、IG、START继电器，进行车辆电源的ACC、ON、START、OFF之间的转换。开关内部包括2组开关、带IMMO(Immobilizer)线圈、带IMMO基站芯片。2组开关防止一路开关失效，另一路开关可以备用起动，IMMO线圈、IMMO基站芯片作为钥匙亏电或电量低时，与CAPE ECU通信，实现与ECM防盗认证，从而起动车辆。 3.3门把手 汽车前门把手(左前门/右前门各一)内封装低频天线以及触摸传感器或电容传感器。门把手天线用于在门把手周围特定区域发射征询低频信号，与随身携 带的UID认证。认证通过后，才允许进入或退出。传感器用于触发被动进入退出动作。 3.4后备厢开启按钮 汽车后备厢开启按钮是从行李厢被动开启的开关，安装在后背门右牌照灯右侧。 它负责触发CAPE ECU控制低频天线发送低频信号，与UID认证，认证通过后，才允许开启行李厢。 3.5天线 安装于内部和外部，共6根，内部天线分别安装在仪表板中部音响后部 、副仪表板后部扶手支架上、行李厢后隔板下方，外部天线分别安装在左、右扶手内部、后防撞钢梁中部。它受CAPE ECU控制，适时向外发 出125kHz的低频信号。 3.6智能钥匙 智能钥匙接收低频天线发出的125 kHz信号，发送433 MHz的应答信号，与 CAPE ECU认证。认证通过后，实现无钥匙进入、起动功能。UID一般有3个按键，实现遥控打开车门门锁、遥控打开后备厢、遥控闭锁功能。机械钥匙集成UID内，仅用于应急打开车门，不能用来起动发动机。 3.7电子转向锁 电子转向锁安装在转向管柱上，是防盗系统的一部分，它通过CAN(Controller Area Network控制器局域网络)总线与BCM、ECM、CAPE ECU通信，使内部电动机动作，实现对转向管柱进行解锁与闭锁。 3.8车身控制模块 车身控制模块安装在仪表板横梁右侧，负责接收门状态信号，UID认证通过后，判断是驱动电动机解锁还是开锁。 3.9发动机控制模块 发动机控制模块安装在BCM右侧，当UID认证通过后，接收到起停开关起 动信号，闭合起动继电器，起动发动机。 4.系统工作原理 无钥匙系统原理如图2所示。CAPE ECU通过CAN总线与BCM、ECM、 ESCL进行通信，CAPE ECU从总线上获得车速信号、发动机转速信号、车门状态信号、ESCL状态、发动机运转情况等信息，通过总线与ECM、ESCL进行防盗认证。CAPE ECU把从开关或传感器得到的档位信号、制动开关信号、离合开关信号，发送至CAN总线上，实现信息共享。 图2 CAPE系统框图 5.系统工作流程 5.1无钥匙解锁开门 当驾驶员持有UID靠近左前门车门把手天线1m内后，直接拉动左前门把手，左前门把手内的传感器便给CAPE ECU一个左前门需要打开的信号，CAPE ECU开始驱动门把手内的低频天线发出125 kHz低频信号，驾驶员身上的UID将接收到的低频信号与自身保存的信息比较，认证通过后，UID发射433 MHz的高频加密信号。CAPE ECU将接收到的高频信号解密，通过 CAN总线将信息传送给BCM，BCM驱动门锁电动机解锁，门锁解锁后所有车门可以被打开，驾驶员便可进入车内。只有先打开左前门，其他车门和后备厢才允许被打开。无钥匙解锁工作流程如图3所示。 图3 无钥匙解锁工作流程 5.2无钥匙上锁 当驾驶员拿有效的UID下车关闭所有车门后CAPE ECU通过室内低频天线发出125 kHz低频编码信号，查询钥匙是否在车内。驾驶员触发门把手闭锁，CAPE ECU通过门把手内的低频天线125 kHz低频信号查询车外有效区域内是否存在合法的UID。当判断车内无合法的UID，而车外存在合法的UID时，CAPE ECU发送信息， 通过CAN总线传输给BCM，BCM驱动门锁电动机闭锁，所有车门上锁。无钥匙上锁工作流程如图4所示。 图4 无钥匙上锁流程 5.3无钥匙开启后备厢 无钥匙开启后备厢功能是有效钥匙在后保险杠1m之内，才能操作后备厢开启按钮打开后备厢。当驾驶员按动后备厢开启按钮后，该信号首先传送到CAPE ECU， CAPE ECU开始激活后部天线，天线发出一个低频钥匙信号，UID捕获到低频信号，与自身储存的低频信号比较，认证通过后，UID发射一高频加密信号，CAPE ECU将接收到的高频信号解密，通过CAN总线将信息传送给BCM，BCM驱动后备厢电动机解锁。只要车门没有上锁，轻轻按动后备厢开启按钮，BCM就可以直接打开后备厢。无钥匙开启后备厢工作流程如图5所示。 图5 无钥匙开启后备厢工作流程 6.缺陷及改进 6.1系统缺陷 由CAPE系统的工作原理可知，从主机发射的信号有两种方式，一种是高频信号，一种是低频信号。高频信号的特点是功率大，距离远，所以采用这种方案的产品通常用一根鞭状或者螺旋天线，其缺点非常明显。 首先，使用鞭状或者螺旋天线的发射效率比较低，为达到需要的辐射强度，必然需要增加高频发射功率，因此，使用这种产品的汽车将可能出现整车没电的现象。这是由于虽然车门锁闭了，但主机其实还在一直工作，不管是否找到识别器，直到启动车辆为止，在这段时间内，主机其实一直在工作，其工作电源就是原车电瓶，由于高频信号发射效率低，功率大的原因，如果车主连续三天以上没有使用车辆，整车电瓶将会耗尽电量，这会给车主造成极大的不便。 其次，由于受高频发射及接收天线尺寸以及结构的影响，感应距离会很不稳定，时远时近，所以采用高频信号这种解决方案的产品，有时在距离车身十米开外车锁就会被打开，这样会产生极大安全隐患。 再次，高频信号还有易被干扰的特点。这会造成车主靠近时门锁不开的严重事故。 6.2解决方案 针对上述问，我认为各汽车电子研发机构可着重考虑低频发射的方式，因为只有低频发射才能延长车上蓄电池的使用时间，并提高抗干扰能力，增强系统可靠性。 随着个人智能移动终端的发展，人们所使用的智能手机、平板电脑等早已具备诸如蓝牙、WIFI等多种无线通信功能，所以可将汽车无钥匙进入、起动系统与这些智能设备进行有机结合，以提高该系统的通用性和便捷性。 另外还需进一步优化UID的认证算法，并降低整套系统的制造成本。 参考文献 1.冯云庚.汽车无钥匙进入起动系统介绍.汽车电器，2013(10); 2.秦浩.无钥匙进入启动系统介绍.汽车电器，2011(6); 3.芦波.汽车无钥匙进入及一键启动系统的应用.汽车科技，2013(5); 4.刘勤中.科鲁兹无钥匙进入和启动_PEPS_系统及故障案例分析.汽车维修与保养，2010(7); 5.李洪全.2009款斯巴鲁森林人无钥匙进入系统的检修_上.汽车维修技师，2009(12); 孙仁云，付百学.北京:机械工业出版社，2011.7. 6.汽车电器与电子技术.