某车型防盗匹配时钥匙匹配失败分析与改善

杨冰心，王莉莉

（1. 东风柳州汽车有限公司，广西 柳州 545005；2. 柳州城市职业学院 机电与汽车工程系，广西 柳州 545036）

0 引言

某车型在生产线进行防盗匹配时，长期存在钥匙匹配失败问题，故障率约30%。钥匙匹配失败后，车辆无法进行正常启动，需要人工将车辆推离生产线，严重影响生产线正常运行，且大大增加调试返修人员的工作量。本研究对问题进行了分析，解决某车型防盗匹配时钥匙匹配失败问题。

1 故障现象

通过对故障车防盗匹配报文（图1）进行分析，主要为在进行钥匙匹配步骤时，在限定时间内三次进行钥匙学习后无法学习成功，提示“钥匙学习超时失败”（图1）。而故障车在下线后重复进行多次匹配，可匹配成功。

图1 防盗匹配报文

2 原因分析

2.1 防盗匹配原理

车辆防盗匹配过程是防盗系统各部分之间密码数据生成和传递的过程，防盗系统主要由钥匙转发器、防盗线圈、防盗控制器、发动机管理系统组成[1]，如图2 所示。

图2 防盗系统零部件构成

钥匙内的转发器为无源芯片，不需另配电池供电；防盗线圈安装在汽车的点火开关上，通过线束与防盗控制器相连，作为防盗控制器的负载，承担防盗控制器与转发器之间信号及能量的传递任务。而钥匙匹配过程主要发生在转发器和防盗线圈之间，通过无线电频率125 kHz 进行通讯。

2.2 耦合系数原理

钥匙转发器和防盗控制器之间的通讯基于低频磁场（图3），钥匙在线圈磁场中的位置，决定了转发器从磁场中获取能量的能力，而钥匙从磁场中获取能量的多少，可以用“耦合系数”来衡量，耦合系数越高，表明钥匙可以从线圈产生的磁场中，获取稳定的能量，这样才能保证无线通讯的稳定性[2]。

图3 基于磁场的通讯原理图

2.3 故障原因分析思路

由于钥匙匹配失败发生在转发器和防盗线圈之间，造成钥匙匹配失败的原因可能有两点：（1）转发器和防盗线圈无法通讯；（2）转发器和防盗线圈通讯不稳定。由于故障车在重复进行多次匹配可匹配成功，因此判断原因为转发器和防盗线圈通讯不稳定。基于关联图法，制定故障原因分析思路如下：（1）对故障件系统耦合系数进行测量；（2）基于耦合系数原理，分析影响耦合系数大小的相关零部件性能；（3）对相关零部件性能进行逐一验证，确定影响耦合系数的故障零部件；（4）对故障零部件性能不合原因再次展开分析，确定根本原因。如图4 所示。

图4 故障原因分析思路

2.4 故障件耦合系数测量

使用示波器（Agilent）、LCR 表（Agilent E4980A）、信号发生器（Tektronix AFG3022）对5 套故障组件耦合系数进行测量（图5），测量结果见表1。通过测量结果，发现故障组件耦合系数均不符合技术要求，判断耦合系数偏小为钥匙匹配失败的直接原因。

图5 耦合系数测量

表1 耦合系数测量表

2.5 耦合系数偏小原因分析

基于以上分析，耦合系数大小主要取决于钥匙转发器位置、转发器性能、防盗线圈电感量（防盗线圈发射的电磁场能量），以下对这三个要素进行逐一验证。

（1）转发器位置测量

通过对钥匙转发器位置进行测量分析，发现钥匙转发器位置符合技术要求，判定转发器位置不合非要因。

（2）转发器性能测量

对转发器性能进行测量，在最大距离5 cm，EEPROM 通讯正常（图6）。转发器在规定的技术条件下，能够与基站正常实现通讯，并进行身份验证。判定转发器性能不合非要因。

图6 转发器性能测量

（3）防盗线圈电感量测量

使用数字电桥对5 套故障组件防盗线圈电感量进行测量（图7），测量结果见表2。通过测量结果发现，故障组件电感量均不符合技术要求，判断防盗线圈电感量偏小为耦合系数偏小的直接原因。

图7 防盗线圈电感量测量

表2 防盗线圈电感量测量表

2.6 防盗线圈电感量偏小原因分析

由于测量防盗线圈电感量时，防盗线圈需安装在点火锁上，而影响防盗线圈电感量大小的零部件可能为防盗线圈，也可能为点火锁。为确认故障零部件，需对防盗线圈和点火锁进行互换组合验证。

（1）防盗线圈和点火锁互换组合验证

将上述1# 故障组件拆分成1# 防盗线圈、1# 点火锁，2#故障组件拆分成2#防盗线圈、2#点火锁；然后取两套匹配成功的正常组件6#和7#，将6#正常组件拆分成6#防盗线圈、6#点火锁，7# 正常组件拆分成7#防盗线圈、7#点火锁，然后进行互换组合验证；组合验证结果见表3。

表3 组合验证电感量测量表

由表3 可以看出，所有配1#、2#点火锁的防盗线圈电感量均不合格（标准：678±15 μH），而所有配6#、7#点火锁的防盗线圈电感量均合格。综上，造成防盗线圈电感量偏小的故障零部件为点火锁。

（2）点火锁分析

影响防盗线圈电感量的主要为点火锁的结构、材质，通过查询过往变更记录，点火锁结构自2016 年PPAP 至今未发生过变更，且测量相关尺寸符合图纸要求；对点火锁主体材料锌合金材质进行分析，发现点火锁故障件批次使用的锌合金材质部分化学成分超出标准要求（备注：由于涉及保密，锌合金材质化学成分测量结果不便展示）。综上，判断点火锁材质不合格为防盗线圈电感量偏小的主要原因。

2.7 原因总结

综合以上分析结果，由于点火锁材质不合格，造成防盗线圈电感量偏小，进而造成钥匙转发器耦合系数偏小，最终导致车辆在生产线进行防盗匹配时钥匙匹配失败。

3 解决方案

根据前述分析，车辆防盗匹配时钥匙匹配失败原因为：点火锁材质不合格。保证点火锁材质合格即可解决此问题，但是由于点火锁所使用的锌合金材质为二级供应商提供，一级供应商和主机厂无法对点火锁材质进行检测，也就无法进行主动管控。基于此，制定两种改善对策：（1）二级材料供应商对点火锁材质进行整改；（2）在点火锁技术图纸中增加电感量要求。即在一级点火锁供应商处增加电感量测量要求，使用合格的防盗线圈装在新生产的点火锁上进行电感量测量，如发现电感量测试不合格，立即对点火锁实施隔离，避免将缺陷产品流到主机厂。

通过近一年的跟踪观察，实施改进后并对生产线车辆进行批量跟踪验证，某车型防盗匹配时钥匙匹配失败故障率由30%下降至0，改善效果显著，问题得到彻底解决。

4 结论

（1）针对某车型防盗匹配时钥匙匹配失败问题，通过对防盗匹配原理进行分析研究，并通过试验验证，析出影响钥匙防盗匹配失败的关键要素，为汽车行业解决生产线防盗匹配失败问题提供新思路。

（2）由于点火锁会对防盗线圈电感量产生影响，在汽车新产品开发时，除了需在技术图纸中明确防盗线圈零部件的电感量，还需要在技术图纸中明确点火锁零部件的电感量。