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开展，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〔CarAccessPassiveEntry〕,是在RKE(RemoteKeylessEntry遥控门禁系统)根底上开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开展壮大，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，并可以被翻开或锁死。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。结构CAPE系统由无钥匙进入/启动控制器CAPEECU、启停开关、电子转向柱锁ESCL(ElectronicSteeringColumnLock)、门把手、后备箱开启按钮、天线、智能钥匙UID(UserIdentifierDevice)、车身控制模块BCM(BodyControlModule)、发动机控制模块ECM(EngineControlModule)等零部件组成，各零部件在整车中的位置如图1所示。图1CAPE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拟，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，安装在副仪表板点烟器左侧，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CAPEECU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CAPEECU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CAPEECU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125kHz信号，发送433MHz的应答信号，与CAPEECU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，实现遥控翻开车门门锁、遥控翻开后备厢、遥控闭锁功能。机械钥匙集成UID内，仅用于应急翻开车门，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，是防盗系统的一局部，它通过CAN〔ControllerAreaNetwork控制器局域网络〕总线与BCM、ECM、CAPEECU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。CAPEECU通过CAN总线与BCM、ECM、ESCL进行通信，CAPEECU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。CAPEECU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2CAPE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CAPEECU一个左前门需要翻开的信号，CAPEECU开始驱动门把手内的低频天线发出125kHz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拟，认证通过后，UID发射433MHz的高频加密信号。CAPEECU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翻开，驾驶员便可进入车内。只有先翻开左前门，其他车门和后备厢才允许被翻开。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CAPEECU通过室内低频天线发出125kHz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，CAPEECU通过门把手内的低频天线125kHz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，CAPEECU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翻开后备厢。当驾驶员按动后备厢开启按钮后，该信号首先传送到CAPEECU，CAPEECU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拟，认证通过后，UID发射一高频加密信号，CAPEECU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就可以直接翻开后备厢。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缺陷及改良方案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拟低，为到达需要的辐射强度，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翻开，这样会产生极大平安隐患。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题，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开展，人们所使用的智能、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本钱。参考文献冯云庚.汽车无钥匙进入起动系统介绍.汽车电器，2013〔10〕；秦浩.无钥匙