2022年汽车智能门锁系统介绍 .pdf

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1、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发展， 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 （Car Access Passive Entry）, 是在 RKE(Remote Keyless Entry 遥控门禁系统 ) 基础上发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发展壮大，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

2、、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，并可以被打开或锁死。 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。3.结构CAPE系统由无钥匙进入 / 启动控制器CAPE ECU 、启停开关、电子转向柱锁ESCL(Electronic Steering Column Lock)、门把手、后备箱开启按钮、天线、智能钥匙UID(User Identifier Device)、车身控制模块B

3、CM(Body Control Module)、发动机控制模块ECM(Engine Control Module) 等零部件组成，各零部件在整车中的位置如图1 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图 1 CAPE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

4、线发出低频信号，与储存在智能钥匙内的低频信号比较，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 CAPE ECU 通信，实现与 ECM 防盗认证，从而起

5、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 CAPE ECU 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

6、 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 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CAPE ECU 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125 kHz 信号，发送 433 MHz 的应答信号，与 CAPE ECU 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，实现遥控打开车门门锁、遥控打开后备厢、遥控闭锁功能。机械钥匙集成 UID 内，仅用于应急打开车门，不能用来起

7、动发动机。3.7 电子转向锁电子转向锁安装在转向管柱上，是防盗系统的一部分，它通过CAN（Controller Area Network 控制器局域网络）总线与BCM、ECM、CAPE ECU 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。 CAPE ECU 通过 CAN 总线与 BC

8、M、ECM、ESCL 进行通信， CAPE ECU 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。CAPE ECU 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图 2 CAPE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

9、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CAPE ECU 一个左前门需要打开的信号，CAPE ECU 开始驱动门把手内的低频天线发出125 kHz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较，认证通过后，UID发射 433 MHz的高频加密信号。 CAPE ECU 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打开，驾驶员便可进入车内。只有先打开左前门， 其他车门和后备厢才允许被打开。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名师资料总结

10、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 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CAPE ECU 通过室内低频天线发出 125 kHz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，CAPE ECU 通过门把手内的低频天线125 kHz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，CAPE ECU 发送信息， 通过 CAN 总线传输给 BCM ，BCM

11、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打开后备厢。当驾驶员按动后备厢开启按钮后，该信号首先传送到CAPE ECU ， CAPE ECU 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较，认证通过后，UID发射一高频加密信号，CAPE ECU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 就可以直接打开后备厢。无钥匙开

12、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6. 缺陷及改进方案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较低，为达到需要的辐射强度，必然需要增加高频发射功率，

13、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打开，这样会产生极大安全隐患。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

14、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发展， 人们所使用的智能手机、 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成本。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - -

15、- - - - - - 参考文献1. 冯云庚 . 汽车无钥匙进入起动系统介绍. 汽车电器， 2013（10） ；2. 秦浩 . 无钥匙进入启动系统介绍. 汽车电器， 2011（6） ；3. 芦波 . 汽车无钥匙进入及一键启动系统的应用.汽车科技， 2013（5） ；4. 刘勤中 . 科鲁兹无钥匙进入和启动_PEPS_ 系统及故障案例分析. 汽车维修与保养， 2010 （7） ；5. 李洪全 .2009 款斯巴鲁森林人无钥匙进入系统的检修_上. 汽车维修技师，2009（12） ；6. 汽车电器与电子技术. 孙仁云，付百学. 北京：机械工业出版社，2011.7. 7. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -