胡紅兵

?

東南V3 PKS（電子防盜無鑰匙啟動系統(tǒng)）設(shè)計

胡紅兵

東南（福建）汽車工業(yè)有限公司研發(fā)中心

介紹了東南V3 PKS（電子防盜無鑰匙啟動系統(tǒng)）防盜系統(tǒng)，詳細說明了其在汽車智能防盜系統(tǒng)中的應用工作原理、硬件組成、功能特性。

芯片防盜 無鑰匙啟動

21世紀隨著人們生活水平的不斷提高，汽車越來越成為人們生活中不可缺少的一部分。從世界上第一輛T型福特牌轎車被盜開始，偷車已成為現(xiàn)今城市里最常見的犯罪行為之一。汽車數(shù)量增多，車輛被盜的數(shù)量也逐年上升，這給社會帶來極大的不安定因素，擔心車輛被盜，成為困擾每一位汽車用戶的難題。隨著敞篷汽車的流行，汽車門鎖已無法成為萬無一失的鐵將軍，使車門鎖止系統(tǒng)的概念進一步被淡化，由此汽車防盜器也應運而生。

1 無鑰匙電子防盜系統(tǒng)

此系統(tǒng)在電子芯片防盜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上追加無鑰匙進入和無鑰匙啟動功能，即車主在整個駕駛過程都無須從身上拿出鑰匙（但需確保鑰匙在身上，因需進行密碼識別和認證），現(xiàn)廣泛應用于中高級外資品牌的車型上，東南汽車V3 菱悅為國內(nèi)第一款自主品牌擁有無鑰匙電子防盜系統(tǒng)的車型，以下將解析此系統(tǒng)的具體原理：

主要功能為：駕駛員遙控打開車門鎖，進入車內(nèi)后通過開關(guān)觸發(fā)ECU檢測識別鑰匙ID是否合法，如果合法則無需拿出鑰匙也可通過旋鈕啟動引擎；如果檢測到鑰匙不合法則無法轉(zhuǎn)動旋鈕，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法解鎖，引擎無法啟動。

2 系統(tǒng)框圖(如圖1)

圖1 系統(tǒng)組成圖

3 系統(tǒng)功能

3.1 防盜報警功能

（1）遙控鎖車及防盜設(shè)定。按遙控器上的相應按鍵，4個轉(zhuǎn)向燈閃爍一次，示意駕駛員車門及行李廂已上鎖。防盜狀態(tài)指示燈不停的慢閃，提示駕駛員車已進入了防盜狀態(tài)。此狀態(tài)下起動及點火電源均被切斷。

（2）遙控開鎖及防盜解除。按遙控器上的相應按鍵，4個轉(zhuǎn)向燈閃爍兩次，示意駕駛員車門及行李廂已開鎖。防盜狀態(tài)指示燈熄滅，提示駕駛員車已解除防盜，起動及點火電源電路恢復正常。同時室內(nèi)燈點亮持續(xù)20 s，方便駕駛員及乘員上車。

（3）自動防盜設(shè)定。停車后將點火開關(guān)轉(zhuǎn)到斷開位置，如果任何一車門打開再關(guān)上，延遲3 s，4個轉(zhuǎn)向燈持續(xù)閃爍5次后，自動進入防盜設(shè)定狀態(tài)。5 s內(nèi)再次打開車門，則系統(tǒng)停止記時。當又關(guān)上全部車門時，系統(tǒng)重新開始記時，4個轉(zhuǎn)向燈又開始閃爍，5 s后再次進入防盜系統(tǒng)設(shè)定狀態(tài)。此間如不用鑰匙或遙控器鎖車，中央控制門鎖不會鎖車，以防駕駛員將遙控器忘在車上。

（4）二次防盜設(shè)定。如果誤觸動了遙控器的相應按鍵，使防盜解除（此時室內(nèi)燈會自動點亮20 s）；或有意識的解除防盜后，30 s內(nèi)車門沒有打開，系統(tǒng)再次進入防盜設(shè)定狀態(tài)，并將車門自動鎖上。

（5）防竊車功能。當點火開關(guān)轉(zhuǎn)到行車檔，汽車在遙控距離內(nèi)遭搶或強行開走時，被搶駕駛員按住大鍵持續(xù)3 s，4個轉(zhuǎn)向燈會不停地閃爍。同時車上的喇叭一直鳴叫，以示報警并警告搶車人停車。如果搶車人棄車逃走，車在遙控距離內(nèi)，駕駛員按下相應的按鍵可解除轉(zhuǎn)向燈的閃爍和喇叭的鳴叫。如果搶車人將車開走，即使將車停下拔出鑰匙，4個轉(zhuǎn)向燈仍一直閃爍，直至將蓄電池的電能耗完；上車再起動，車的起動及點火電源被切斷，汽車不能再被開走，若鑰匙轉(zhuǎn)至點火位置，車上的喇叭又會開始鳴叫。

（6）防盜系統(tǒng)被觸動，自動報警，系統(tǒng)再次進入防盜設(shè)定狀態(tài)

車在防盜設(shè)定過程中，未經(jīng)遙控器解除，強行打開車門及行李廂或強行起動發(fā)動機，4個轉(zhuǎn)向燈會自動繼續(xù)閃爍30 s以示報警。若系統(tǒng)恢復正常，30 s后轉(zhuǎn)向燈自動熄滅，系統(tǒng)再次進入防盜設(shè)定狀態(tài)。若系統(tǒng)未恢復正常，90 s后轉(zhuǎn)向燈自動熄滅，系統(tǒng)再次進入防盜設(shè)定狀態(tài)。

（7）停車自動開鎖。停車后，點火開關(guān)轉(zhuǎn)到關(guān)斷位置，中央控制門鎖系統(tǒng)自動開鎖、室內(nèi)燈自動點亮20 s，方便駕駛員和乘員下車。

（8）自檢功能。防盜設(shè)定后，4個轉(zhuǎn)向燈閃爍一次，系統(tǒng)自動進入防盜設(shè)定的同時也處于自檢狀態(tài)。即如果任何一車門未關(guān)好或出現(xiàn)故障造成車門聯(lián)動開關(guān)短路時，4個轉(zhuǎn)向燈閃爍4次；如果行李廂未關(guān)好或行李廂開關(guān)出現(xiàn)故障造成開關(guān)短路時，4個轉(zhuǎn)向燈閃爍6次，提示駕駛員檢查故障點。自檢系統(tǒng)還將4個車門及行李廂分為兩個檢測區(qū)。即：4個車門為一個檢測區(qū)，行李廂是一個獨立的檢測區(qū)。如果其中有一個檢測區(qū)出現(xiàn)故障不會影響另一個檢測區(qū)執(zhí)行防盜功能。

（9）防盜被觸動，自動記憶、自動顯示。在防盜設(shè)定時間，系統(tǒng)中任一部位被觸動過，在防盜解除時，狀態(tài)指示燈將快閃，以提示駕駛員注意。

（10）防盜系統(tǒng)解除。如果防盜系統(tǒng)發(fā)生故障、遙控器電池沒電或汽車需要維修時，須將防盜系統(tǒng)解除，系統(tǒng)中遙控中央門鎖的功能仍可正常使用。其方法為：將點火開關(guān)轉(zhuǎn)到行車檔，將解除開關(guān)閉合，4個轉(zhuǎn)向燈閃爍一次，狀態(tài)指示燈閃爍一次后熄滅，表示防盜系統(tǒng)進入解除狀態(tài)（防盜系統(tǒng)不能使用）。

（11）防盜系統(tǒng)的恢復。將點火開關(guān)轉(zhuǎn)到行車檔，將解除開關(guān)斷開，4個轉(zhuǎn)向燈閃爍3次，狀態(tài)指示燈閃爍3次后熄滅，表示防盜系統(tǒng)可以正常使用。

3.2 智能鑰匙低電量提示（如圖2）

A、低電量界定

圖2 智能鑰匙工作狀態(tài)與電池電壓關(guān)系圖

當電池的電量下降到一定程度時，電池的內(nèi)阻會增大，輸出到負載端的電壓會下降，從而導致負載無法正常工作。因此，定義一個電壓閥值（例如2.4 V），系統(tǒng)在工作時檢測電池電壓，當電池電壓偶爾或持續(xù)達到這個閥值，智能鑰匙將發(fā)出低電量警告信號。

B、警告方式

操作智能鑰匙任意鍵，鑰匙上的LED綠燈亮表示電池電量充足；鑰匙上的LED紅燈亮表示電池電量低，提示用戶注意更換電池。

3.3 無鑰匙啟動功能

4 無鑰匙啟動動作流程

4.1 動作過程說明（如圖3）

遙控開啟車門鎖→進入車內(nèi)感應區(qū)→①推動觸發(fā)開關(guān)→②主機輸出134.2 kHz低頻載波指令信號→③通過低頻發(fā)射天線喚醒智能鑰匙→④智能鑰匙解碼后回應加密數(shù)據(jù)通過高頻天線發(fā)射→⑤主機高頻天線接收后解碼→⑥主機發(fā)出加密指令要求SHL解鎖→⑦SHL單元收到指令解密后輸出開鎖信號→⑧電磁鐵執(zhí)行開鎖動作后，才允許車主轉(zhuǎn)動旋鈕發(fā)動引擎。

圖3 無鑰匙啟動系統(tǒng)動作示意圖

4.2 低頻發(fā)射天線安裝位置及信號感應區(qū)域（如圖4）

圖4 天線信號覆蓋范圍及安裝位置示意圖

本系統(tǒng)僅用一只條形低頻發(fā)射天線，應注意條形發(fā)射天線的信號覆蓋范圍呈橢圓型，信號覆蓋范圍跟天線的擺放位置有很大關(guān)系，由于不同的車型空間、鋼板厚度不同，對低頻信號的衰減有不同，應當確保天線跟周圍金屬板材的距離在3 cm以上。通過電路調(diào)整發(fā)射功率，使信號覆蓋在合適的安全范圍之內(nèi)。

5 通訊系統(tǒng)接口

5.1 防盜主機與智能鑰匙之間（無線傳輸）（如圖5）

圖5 通訊模型示意圖

5.2 防盜主機與解碼單元（SHL UNIT）之間（有線串行傳輸）

表1 接口規(guī)格

6 主機到智能鑰匙的通訊數(shù)據(jù)（LF DATA）格式

①載波頻率： 134.2 kHz

②數(shù)據(jù)調(diào)制方式： PPM調(diào)制（相位調(diào)制）方式，邏輯位格式如圖15所示

③通訊速率（平均）： 1.94 kbps

7 智能鑰匙到主機的通訊數(shù)據(jù)（UHF DATA）格式

①載波頻率： 315.5MHz

②數(shù)據(jù)調(diào)制方式： 曼徹斯特調(diào)制

③通訊速率： 1.25 kbps

④智能鑰匙到主機的數(shù)據(jù)（UHF DATA）格式由2部分組成：幀頭部分（UHF HEADER）和數(shù)據(jù)部分（SN＋INFO＋SYNC）。

完整幀格式如圖6所示

圖6 UHF DATA一幀完整數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)部分采用曼徹斯特編碼方式。

8 主機與SHL控制單元之間的通訊數(shù)據(jù)

①數(shù)據(jù)編碼方式： 曼徹斯特碼

② 通訊速率： 2.5 kbps

③主機到SHL的數(shù)據(jù)（UHF DATA）格式由兩部分組成：幀頭部分（UHF HEADER）和數(shù)據(jù)部分（SN＋INFO＋SYNC）。

[1] 郭兆正. 單片機遙控防盜報警系統(tǒng)[J]. 錦州師范學院學報:自然科學版.

[2] 李虎山,潘牟. 防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 電子工程師.

[3] 張偉光. 遠程、智能汽車防盜報警系統(tǒng)[J]. 哈爾濱師范大學自然科學學報.

Design of Electronic Anti-theft Passive Keyless Start System (V3 PKS）

Hu Hongbing

(Southeast (Fujian) Automobile Industry Co., Ltd., Fuzhou 350119, China)

The design of electronic anti-theft passive keyless start system developed in V3 (V3 PKS) is described. The application of V3 PKS in smart automobile antitheft system, the hardware composition and functions of V3 PKS of the automobile antitheft system are discussed.

antitheft of RFID; passive keyless start