无钥匙进入与一键启动系统研究与设计

张阿珍,詹德凯,李洪雷,张超,隋明发,高越,翟庆

(华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳 110141)

无钥匙进入与一键启动系统研究与设计

张阿珍,詹德凯,李洪雷,张超,隋明发,高越,翟庆

(华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳 110141)

概括介绍了无钥匙进入与一键启动系统的基本组成、功能，并详细介绍有关区域检测技术、低频天线和高频天线技术在该系统中的应用。

无钥匙进入；一键启动；区域检测；射频通信

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

无钥匙进入和一键启动系统可以说是汽车电子领域的一次改革和创新，它不仅给用户带来了全新舒适与便利的体验，同时也彻底改变了汽车安防应用领域的发展前景：车主在整个驾车过程中都完全不需要使用钥匙，只需要随身携带。当车主进入车子附近的有效范围时，触发车外部的微动开关，车子会自动检测钥匙并进行身份识别，如果成功就可以相应地打开车门或后备箱；当车主进入车内，只需要按引擎启动按钮，车子会

自动检测钥匙的位置，判断钥匙是否在车内，如成功则发动引擎。在安全性方面通过低频和射频的双向通信，汽车与钥匙之间可以完成复杂的双向身份认证，要远好于传统的遥控钥匙，突破了以往射频数据单向通信的局限性。

1 基本组成

无钥匙进入和一键启动系统网络分布图见图1。

1.1 无钥匙进入

包括智能钥匙(Smart Key)、司机门把手微动开关、后备箱盖微动开关、司机门低频(LF)天线、后保险杠低频(LF)天线、无钥匙基站模块(PEPS)、车身控制模块(BCM)。

1.2 一键启动系统

包括智能钥匙(Smart Key)、引擎启动按钮(集成天线)、车内低频(LF)天线3个、无钥匙基站(PEPS)、电源分配模块(PDU)、电子转向柱锁(ESCL)、防盗控制模块(IMMO)、发动机管理单元(EMS)、车身控制模块(BCM)。

1.3 模块功能介绍

(1)智能钥匙。和PEPS基站进行双向加密认证，具有高频(RF)信号发射和低频(LF)信号接收功能。

(2)微动开关。包括司机门外把手微动开关和后备箱盖外部微动开关，通过硬线直接连接到无钥匙基站(PEPS)，用以触发基站工作。

②ALT和/或AST继续大幅升高，黄疸进行性加深（TBil≥171 μmol/L 或每日上升≥17.1 μmol/L）；

(3)无钥匙基站(PEPS)。通过激活车内和外部的5个低频天线，找寻合法的智能钥匙。

(4)车身控制模块(BCM)。通过接收CAN总线信号以及硬线开关信号，进行相应的逻辑处理后，直接驱动相关的锁电机以及灯光负载工作。

(5)电源分配模块(PDU)。根据软件逻辑处理，切换整车的电源模式在OFFACCONSTART挡之间变化。

(6)电子转向柱锁(ESCL)。在熄火条件下，解锁或者锁死方向盘锁。

(7)防盗控制模块(IMMO)。和PEPS基站或者和智能钥匙转发器进行前端的加密认证，和发动机管理单元(EMS)进行后端的加密认证。

(8)发动机管理单元(EMS)。发动机防盗系统的终端认证环节，决定是否允许启动发动机。

2 无钥匙系统的区域检测

无钥匙系统共需要检测判断3种区域(如图2所示)：蓝色的司机车门外区域、黄色的车内区域以及绿色的后备箱车尾外区域。

综上所述，可以发现在无钥匙系统中，区域检测是一个非常重要且区别于以往各种汽车安防产品的技术，因而区域检测的精度就成为衡量一个无钥匙系统好坏的重要参数。目前市场上主要是基于接收低频信号的强度检测来判断，根据低频信号的大小来计算钥匙与车内低频天线的相对距离，通过多根低频天线交叉覆盖范围，精确确定智能钥匙的具体位置。目前车厂通常要求的车内车外检测精度为5 cm；车外(蓝色和绿色区域)的实际有效距离为1.5～2 m。

3 射频通信过程(LF&RF)

低频发射(LF)和射频接收(RF)是无钥匙系统的基本通信链路，低频发射采用125 kHz，为上行链路，由PEPS基站模块发送至智能钥匙(由硬线开关激活/唤醒PEPS基站)；射频接收通常采用315 MHz或434 MHz，为下行链路，由智能钥匙发送至PEPS基站模块。

低频发射(LF)之所以采用125 kHz，一方面是为了兼容智能钥匙中防盗芯片的相关技术，更为重要的是125 kHz的信号对距离敏感，可以实现精确的距离检测，起到关键的定位作用。射频则采用传统RKE的频段，一方面兼容遥控钥匙的基本功能，更利用了其通信速度快的优势。

低频发射包括多个低频天线(如图3所示)，安装于司机车门把手附近用来实现无钥匙进入，安装于车内部的3个天线用来实现一键启动。

智能钥匙里有3D的低频天线，可以接收检测外部空间的3D能量场强，分别为X、Y、Z轴，通过叠加3个方向上的能量，可以保证智能钥匙在任何角度都能检测到同样的场强。其中的一轴天线还被复用为IMMO的功能，实现智能钥匙在馈电情况下的引擎启动。通过射频通信的上行和下行链路，智能钥匙和PEPS基站模块建立起双向通信，进行复杂的身份认证。认证成功后，通过CAN总线通知BCM，驱动门锁电机执行闭锁或者解锁动作，从而用户便可把车锁好或进入车内。

4 工作原理

4.1 被动式解锁/闭锁

在熄火条件下，当用手按压司机车门外把手微动开关时，PEPS基站就会激活司机车门上的低频天线，向智能钥匙发送一条校验口令。此时如果智能钥匙在距离车门外1 m范围内，便会接收到校验口令，并通过高频天线发出校验应答口令，PEPS基站在收到此信号后，进行解码校验，并将校验结果通过CAN总线传输给车身控制模块(BCM)，车身控制模块负责驱动4个门锁电机执行相应的闭锁或解锁动作。

4.2 被动式解锁后备箱

在熄火条件下，当按下行李箱上的外部微动开关时，PEPS基站就会激活后保险杠上的低频天线，向智能钥匙发送一条校验口令。此时如果智能钥匙在距离车尾外1 m范围内，便会接收到校验口令，并通过高频天线发出校验应答口令，PEPS基站在收到此信号后，进行解码校验，并将校验结果通过CAN总线传输给车身控制模块(BCM)，车身控制模块负责驱动后备箱锁电机执行解锁动作。

4.3 一键启动的工作过程简述

在熄火情况下，当按下引擎启动按钮或者踩刹车踏板，PDU模块就会通过CAN总线将这两个触发信号传输给PEPS，PEPS开始激活车内3个低频(LF)找智能钥匙，通过PEPS基站和智能钥匙之间的LF和RF的双向加密认证，如果检测有合法的智能钥匙在车内，PEPS就会将和智能钥匙之间的认证结果信号通过CAN总线传输给PDU，如果是合法的智能钥匙，那么ESCL便会解锁，PDU将会根据启动按钮的动作来进行启动发动机的控制工作。

5 结束语

这套无钥匙进入和一键启动系统在当前国内的汽车领域是较为先进的，充分利用了低频天线和高频天线的信息交互功能，实现了无钥匙进入及一键启动的功能。但这套系统并没有将其功能发挥到极致。如果在此基础上，在另外3个车门上分别装配一根低频天线，那么便可扩展为4门无钥匙进入。若将遥控增加一项暖车按键，那么实现遥控暖车功能也是非常容易的。也就是说，在该系统基础上还可以扩展更多的舒适性功能，给客户带来更多的惊喜。

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

张阿珍(1980—)，女，学士，工程师，主要从事汽车电子系统研究。E-mail：azhen.zhang@brilliance-auto.com。