丰田LEXUS车系第四代防盗系统工作原理及控制策略

◆文/江苏 田锐

车辆防盗系统除了用已注册的有ID代码的钥匙外，用其他任何钥匙时，该系统禁止发动机启动和燃油喷射。当防盗系统被设置后，安全指示灯进行闪烁，指示系统已被设置。丰田LEXUS车系的防盗系统历经四代蜕变，由早期的第一代机械钥匙(含应答器芯片)启动，发展到05款第四代智能一键启动。延用至今，虽在个别细节上发生细微变动，但作为第四代防盗系统的主体架构及控制策略并未发生实质改变，其成熟可靠性及逻辑严密性自当不言而喻。下面我们将以2016款LEXUS GS350车型为例，详细阐述TOYOTA LEXUS车系第四代防盗系统在三种不同模式下的控制逻辑及工作原理。

图1所示为LEXUS GS350车型第四代防盗系统主部件布局。

图1 第四代防盗系统主部件布局

图2所示为LEXUS GS350车型第四代防盗系统示意图。

图2 智能启动与停机系统示意图

如图3所示，驾驶员携带钥匙并进入车辆，电源处于“OFF”状态，换挡杆位置处在“P”或“N”，当驾驶员踩下制动踏板时，主车身ECU首先识别发动机开关“OFF”信号和制动踏板下压信号(STP)，满足条件后，主车身ECU(STR)端子向空挡启动开关发送一个脉冲信号，如换挡杆位置处在“P”或“N”，此脉冲信号将顺利通过空挡启动开关并途经启动继电器(ST Realy)后，最终与接地导通。由此产生的接地信号将回馈给主车身ECU，以验证当前换挡杆位置确实处在“P”或“N”。满足上述条件后，主车身ECU将钥匙的认证请求以串行通信的方式(LIN总线)发送到认证ECU，认证ECU接收认证请求并将请求信号发送到车厢内的前/后振荡器，振荡器产生并发送LF(低频波)至钥匙，钥匙接收LF(低频波)后，将其自身的识别码连同响应代码以RF(无线电波)的方式一并发送至调谐器(车门控制接收器)，调谐器天线接收该代码并将其发送回认证ECU。

图3 智能钥匙ID认证流程示意图

认证ECU判断和验证该识别码。如验证成功，会将一个钥匙认证正常信号以串行通信的方式(LIN总线)发送至主车身ECU，主车身ECU接收到钥匙认证正常信号后，点亮发动机开关的绿色指示灯。

模式一：OFF→ACC→IG-ON→START(发动机启动)

在满足上述条件后，如图4所示，当驾驶员按下发动机开关，主车身ECU首先接通ACC继电器，然后接通IG继电器。认证ECU通过串行通信(LIN总线)检查电源已经从OFF状态切换为ACC状态并确认当前转向锁ECU内锁销处于锁止状态，然后通过串行通信(LIN总线)将一个转向解锁信号发送到主车身ECU和识别码盒(停机ECU)，主车身ECU接收该信号后，由端子SLR+向转向锁ECU的IGE端子提供12V的供电。识别码盒接收该信号后，通过串行通信(LIN总线)验证转向锁ECU内存储的L代码和其自身存储的L代码是否一致，如验证无误，则将转向解锁信号发送至转向锁ECU。转向锁ECU只有同时集齐来自主车身ECU的12V供电和识别码盒的转向解锁信号才可驱动集成于体内的转向锁电动马达以释放锁销。执行释放指令后，转向锁ECU通过体内的位置传感器探测锁销位置。在确认转向解锁无误后，其自身的SLP1端子向主车身ECU的SLP端子发送一个解锁完成信号并通过串行通信(LIN总线)发送一个开锁完成信号到认证ECU，认证ECU接收到转向解锁状态后，再次通过串行通信(LIN总线)将一个认证ECU的解除信号发送至识别码盒，识别码盒将对存储在认证ECU内的S代码和其自身存储的S代码进行验证比对，如验证成功，识别码盒在确认认证ECU的解除信号后，通过EFII端子至IMO端子的信号连接线将存储在发动机ECU内的G代码进行提调并与之自身存储的G代码再一次进行验证比对，当核实无误后，最终通过EFIO端子至IMI端子的信号连接线将发动机停机解除信号发送至发动机ECU并解除发动机停机系统(允许发动机启动和燃油喷射)。

图4 L、S、G代码认证流程示意图

如图5所示，当发动机停机系统被解除后，主车身ECU通过串行通信(LIN总线)和SLP端子的信号线再次确认来自转向锁ECU的转向解锁信号，以求100%确定转向解锁状态。确认无误后，主车身ECU的STSW端子将一个启动请求信号(STSW)发送到发动机ECU，发动机ECU接收该信号后，STAR端子输出启动许可信号(12V)，经ST CUT继电器、空挡启动开关、ST继电器，最终为启动机供电并驱动。与此同时，为了防止出现如提供给发动机ECU的蓄电池电压过低，从而造成启动机不能正常工作的情况，主车身ECU的STR端子协同发动机ECU的STAR端子一并输出启动许可信号(12V)以保证启动机的顺利驱动。当发动机ECU通过曲轴位置传感器判断发动机启动完成后，STAR端子停止启动许可信号(12V)的输出,以停止启动机工作，同时将当前发动机顺利启动后的转速信号通过TACH端子发送至主车身ECU，主车身ECU接收到该信号后，确认发动机已启动完成，STR端子也一并停止启动许可信号(12V)的输出，并关闭发动机开关指示灯。

图5 停机解除后发动机启动示意图

至此，经过上述各模块间的逐一验证及协同控制，停机系统解除锁定,发动机通过许可被顺利启动。

模式二：发动机运转→OFF

如图6所示，在发动机运转状态下，当满足换挡杆为“P”、车速为0、电源处“IG-ON”模式的共3个条件的情况下，驾驶员按下发动机开关一次，主车身ECU识别发动机开关信号并关闭ACC、IG继电器。当电源从IG-ON切换到OFF后，如果驾驶员车门打开，主车身ECU就会接收来自门控灯开关(驾驶员车门)的DCTY信号，然后至转向锁止ECU的供电SLR+就会切断以锁止转向。至此，发动机停机系统由之前的许可状态设置为锁定状态。

图6 停机系统触发设置示意图

模式三：钥匙电池电压过低时

如图7所示，当电源处于“OFF”状态，换挡杆位置处在“P”或“N”，驾驶员进入车辆并且当钥匙电池电量低时踩下制动踏板，主车身ECU接收刹车灯开关信号(STP)并将钥匙认证请求信号通过串行通信(LIN总线)发送到认证ECU。认证ECU接收认证请求并将请求信号发送到车厢内的前/后振荡器，振荡器产生并发送LF(低频波)至钥匙，因钥匙的电池电量低，故没有RF(无线电波)被发出，因此认证ECU未接收到来自调谐器(车门控制接收器)的识别码响应信号，于是便驱动内置于发动机开关的收发器钥匙放大器，通过VC5端子向其供电(5V)，并且通过TXCT端子向其发送钥匙代码输出信号，此时将带有Lexus标志的钥匙一侧，使之标志保持正对发动机开关正中(小于10mm)。结果，收发器钥匙放大器向钥匙输出一个发动机停机无线电波，钥匙接收到无线电波，并将其内装的应答器芯片中注册的识别码信号回馈到收发器钥匙线圈，收发器钥匙放大器将钥匙的识别码与无线电波响应信号进行合成后，通过CODE端子将钥匙代码数据解调信号发送回认证ECU。认证 ECU 将从发动机开关发来的钥匙识别码和已经注册在认证ECU中的钥匙识别码进行比对，验证成功后，将一个钥匙认证正常信号通过串行通信(LIN总线)发送到主车身ECU，主车身ECU接收到钥匙认证正常信号后，点亮发动机开关的绿色指示灯，同时组合仪表中的蜂鸣器发出“哔”一声鸣响，蜂鸣器鸣响后，如果在踩下制动踏板的同时于5s内按下发动机开关，电源便会进行切换以启动发动机，往后与模式一中正常的钥匙操作流程相同。

图7 停机系统应急解除示意图

综上，详细阐述了丰田 LEXUS车系第四代智能启动与发动机停机系统在三种不同模式下的控制策略。对于该系统，只有在深入理解其内在的含义后，才能在日后面对该系统所发生的各类故障诊断中做到成竹于胸、一针见血，以求理论指导实践，实践验证理论，通过知行合一，不断完善的理论体系，在提升自身职业素养的同时，最终达到科学修车，规范修车。