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 110141)

無鑰匙進入與一鍵啟動系統(tǒng)研究與設計

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 110141)

概括介紹了無鑰匙進入與一鍵啟動系統(tǒng)的基本組成、功能，并詳細介紹有關區(qū)域檢測技術、低頻天線和高頻天線技術在該系統(tǒng)中的應用。

無鑰匙進入；一鍵啟動；區(qū)域檢測；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

無鑰匙進入和一鍵啟動系統(tǒng)可以說是汽車電子領域的一次改革和創(chuàng)新，它不僅給用戶帶來了全新舒適與便利的體驗，同時也徹底改變了汽車安防應用領域的發(fā)展前景：車主在整個駕車過程中都完全不需要使用鑰匙，只需要隨身攜帶。當車主進入車子附近的有效范圍時，觸發(fā)車外部的微動開關，車子會自動檢測鑰匙并進行身份識別，如果成功就可以相應地打開車門或后備箱；當車主進入車內(nèi)，只需要按引擎啟動按鈕，車子會

自動檢測鑰匙的位置，判斷鑰匙是否在車內(nèi)，如成功則發(fā)動引擎。在安全性方面通過低頻和射頻的雙向通信，汽車與鑰匙之間可以完成復雜的雙向身份認證，要遠好于傳統(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

無鑰匙進入和一鍵啟動系統(tǒng)網(wǎng)絡分布圖見圖1。

1.1 無鑰匙進入

包括智能鑰匙(Smart Key)、司機門把手微動開關、后備箱蓋微動開關、司機門低頻(LF)天線、后保險杠低頻(LF)天線、無鑰匙基站模塊(PEPS)、車身控制模塊(BCM)。

1.2 一鍵啟動系統(tǒng)

包括智能鑰匙(Smart Key)、引擎啟動按鈕(集成天線)、車內(nèi)低頻(LF)天線3個、無鑰匙基站(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)動機管理單元(EMS)、車身控制模塊(BCM)。

1.3 模塊功能介紹

(1)智能鑰匙。和PEPS基站進行雙向加密認證，具有高頻(RF)信號發(fā)射和低頻(LF)信號接收功能。

(2)微動開關。包括司機門外把手微動開關和后備箱蓋外部微動開關，通過硬線直接連接到無鑰匙基站(PEPS)，用以觸發(fā)基站工作。

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

(3)無鑰匙基站(PEPS)。通過激活車內(nèi)和外部的5個低頻天線，找尋合法的智能鑰匙。

(4)車身控制模塊(BCM)。通過接收CAN總線信號以及硬線開關信號，進行相應的邏輯處理后，直接驅(qū)動相關的鎖電機以及燈光負載工作。

(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)器進行前端的加密認證，和發(fā)動機管理單元(EMS)進行后端的加密認證。

(8)發(fā)動機管理單元(EMS)。發(fā)動機防盜系統(tǒng)的終端認證環(huán)節(jié)，決定是否允許啟動發(fā)動機。

2 無鑰匙系統(tǒng)的區(qū)域檢測

無鑰匙系統(tǒng)共需要檢測判斷3種區(qū)域(如圖2所示)：藍色的司機車門外區(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)在無鑰匙系統(tǒng)中，區(qū)域檢測是一個非常重要且區(qū)別于以往各種汽車安防產(chǎn)品的技術，因而區(qū)域檢測的精度就成為衡量一個無鑰匙系統(tǒng)好壞的重要參數(shù)。目前市場上主要是基于接收低頻信號的強度檢測來判斷，根據(jù)低頻信號的大小來計算鑰匙與車內(nèi)低頻天線的相對距離，通過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)車外檢測精度為5 cm；車外(藍色和綠色區(qū)域)的實際有效距離為1.5～2 m。

3 射頻通信過程(LF&RF)

低頻發(fā)射(LF)和射頻接收(RF)是無鑰匙系統(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技術，更為重要的是125 kHz的信號對距離敏感，可以實現(xiàn)精確的距離檢測，起到關鍵的定位作用。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。

低頻發(fā)射包括多個低頻天線(如圖3所示)，安裝于司機車門把手附近用來實現(xiàn)無鑰匙進入，安裝于車內(nèi)部的3個天線用來實現(xiàn)一鍵啟動。

智能鑰匙里有3D的低頻天線，可以接收檢測外部空間的3D能量場強，分別為X、Y、Z軸，通過疊加3個方向上的能量，可以保證智能鑰匙在任何角度都能檢測到同樣的場強。其中的一軸天線還被復用為IMMO的功能，實現(xiàn)智能鑰匙在饋電情況下的引擎啟動。通過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，進行復雜的身份認證。認證成功后，通過CAN總線通知BCM，驅(qū)動門鎖電機執(zhí)行閉鎖或者解鎖動作，從而用戶便可把車鎖好或進入車內(nèi)。

4 工作原理

4.1 被動式解鎖/閉鎖

在熄火條件下，當用手按壓司機車門外把手微動開關時，PEPS基站就會激活司機車門上的低頻天線，向智能鑰匙發(fā)送一條校驗口令。此時如果智能鑰匙在距離車門外1 m范圍內(nèi)，便會接收到校驗口令，并通過高頻天線發(fā)出校驗應答口令，PEPS基站在收到此信號后，進行解碼校驗，并將校驗結(jié)果通過CAN總線傳輸給車身控制模塊(BCM)，車身控制模塊負責驅(qū)動4個門鎖電機執(zhí)行相應的閉鎖或解鎖動作。

4.2 被動式解鎖后備箱

在熄火條件下，當按下行李箱上的外部微動開關時，PEPS基站就會激活后保險杠上的低頻天線，向智能鑰匙發(fā)送一條校驗口令。此時如果智能鑰匙在距離車尾外1 m范圍內(nèi)，便會接收到校驗口令，并通過高頻天線發(fā)出校驗應答口令，PEPS基站在收到此信號后，進行解碼校驗，并將校驗結(jié)果通過CAN總線傳輸給車身控制模塊(BCM)，車身控制模塊負責驅(qū)動后備箱鎖電機執(zhí)行解鎖動作。

4.3 一鍵啟動的工作過程簡述

在熄火情況下，當按下引擎啟動按鈕或者踩剎車踏板，PDU模塊就會通過CAN總線將這兩個觸發(fā)信號傳輸給PEPS，PEPS開始激活車內(nèi)3個低頻(LF)找智能鑰匙，通過PEPS基站和智能鑰匙之間的LF和RF的雙向加密認證，如果檢測有合法的智能鑰匙在車內(nèi)，PEPS就會將和智能鑰匙之間的認證結(jié)果信號通過CAN總線傳輸給PDU，如果是合法的智能鑰匙，那么ESCL便會解鎖，PDU將會根據(jù)啟動按鈕的動作來進行啟動發(fā)動機的控制工作。

5 結(jié)束語

這套無鑰匙進入和一鍵啟動系統(tǒng)在當前國內(nèi)的汽車領域是較為先進的，充分利用了低頻天線和高頻天線的信息交互功能，實現(xiàn)了無鑰匙進入及一鍵啟動的功能。但這套系統(tǒng)并沒有將其功能發(fā)揮到極致。如果在此基礎上，在另外3個車門上分別裝配一根低頻天線，那么便可擴展為4門無鑰匙進入。若將遙控增加一項暖車按鍵，那么實現(xiàn)遙控暖車功能也是非常容易的。也就是說，在該系統(tǒng)基礎上還可以擴展更多的舒適性功能，給客戶帶來更多的驚喜。

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，學士，工程師，主要從事汽車電子系統(tǒng)研究。E-mail：azhen.zhang@brilliance-auto.com。