随着技術的不斷發展,汽車鑰匙的形态及功能也都在發生着變化。汽車鑰匙大緻經曆了機械鑰匙-集成轉發器的機械鑰匙-折疊鑰匙(遙控鑰匙 機械鑰匙)-智能鑰匙-藍牙鑰匙-NFC鑰匙幾個階段,使用更便捷的同時車輛的安全向也得到了巨大的提升
一、射頻識别技術(RFID)
射頻識别技術是汽車鑰匙智能化、便捷化的關鍵。
射頻:可以在空間傳播的電磁波頻率。頻率低于100kHz的電磁波會被地表吸收,不能形成有效的傳輸,一旦電磁波頻率高于100kHz時,電磁波就可以在空氣中傳播,并經大氣層外緣的電離層反射,形成遠距離傳輸能力,這種具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻,英文縮寫:RF。
射頻信号:經過調制的有一定頻率的電磁波
射頻識别系統基本組成:
1.電子标簽Tag(即射頻卡、應答器):耦合元件及芯片組成,标簽含有内置天線,用于和射頻天線間進行通信;每個标簽具有唯一的電子編碼(ID)。
2.閱讀器:讀取(讀卡)标簽信息設備;
3.天線:在标簽和讀取器間傳遞射頻信号,進行數據交換。
下文提到的控制器、電腦、控制單元、模塊、控制模塊均指車載電腦。
二、機械鑰匙
最初的車鑰匙是單純的機械鑰匙,也不具備發動機防盜功能,因此車輛的防盜性很低,一旦車門開啟就可将車輛開走。
機械鑰匙
三、帶轉發器的機械鑰匙——發動機防盜(IMMO)
組成結構:轉發器(安裝在鑰匙内、無電源)、IMMO防盜控制器、EMS發動機控制單元、線圈(一般位于鑰匙孔處,工作頻率125kHz,用于向轉發器供電及發送信号)。
最初的IMMO有獨立的IMMO防盜控制模塊,當前主流的是集成式IMMO防盜方案,IMMO控制模塊也被集成到了其它控制器(如PEPS、BCM),集成式相較獨立式成本更低,安全性更高。在此主要介紹獨立式的IMMO更有助與我們了解IMMO的原理。轉發器不含電源,對于正常匹配過的鑰匙,當車輛上ON電線圈中有電流通過會産生電磁場,同時防盜控制器發送信号給鑰匙轉發器,電磁場對轉發器産生激勵供能,轉發器接收到防盜控制器發出電源信号(轉發器供電)和時鐘信号(認證時間限制)及一組随機數,然後處理後發送加密數據給防盜控制器進行通信認證。認證通過後防盜控制器IMMO與發動機電腦進行有線通信認證。兩步認證在規定時間都認證成功發動機電腦才允許啟動發動機。
四、遙控鑰匙RKE
遙控鑰匙系統包括遙控鑰匙和車身控制器BCM。遙控鑰匙分為按鍵、微處理器、RF高頻發射器三部分。按動按鍵後喚醒微控制器,微控制器向鑰匙的射頻發射器發送數據流,調制載波後通過高頻振蕩信号發射到空中。接收部分包括RF高頻接收器、微處理器。RF高頻接收器接收鑰匙發出信号,傳遞給處理器進行解密等操作後轉發給相應的控制器執行開閉鎖等操作。
遙控鑰匙可集成IMMO發動機防盜功能,保證車輛的安全性。但是REK系統自身存在漏洞,車門的開閉屬于單向認證,密碼複制和同頻率幹擾的方法可将防盜系統破解。
五、智能鑰匙PKE
該系統在人RKE的基礎上發展而來,添加了低頻認證實現了不同頻率的雙向通信。同樣也具備遙控鑰匙的功能。
PKE系統主要涉及智能鑰匙、PEPS控制器、發動機電腦EMS、變速箱電腦TCU(或轉向柱鎖ESCL)、車身控制模塊(BCM)之間的相互信息認證。
無鑰匙進入功能的實現:駕駛員攜帶智能鑰匙按動門把手微動開關或拉動門把手(不同車型觸發方式可能不同)産生觸發信号傳遞給PEPS控制器,PEPS被觸發後驅動低頻天線搜索可用的鑰匙并發送低頻信号(包含對鑰匙的喚醒數據,與鑰匙的通訊數據),鑰匙接收低頻信号後進行加密後通過高頻發射天線發出,PEPS控制器通過高頻接收器接收加密數據後和自身經加密後的數據進行比對,若匹配則與車身控制器通信執行相應的開閉鎖動作。
同時PEPS系統還會利用低頻信号的對距離的敏感性實現汽車鑰匙的定位,鑰匙通過測量低頻信号的強度并反饋給控制器實現智能鑰匙的精确定位,确認鑰匙在車内還是在車外。
無鑰匙啟動功能的實現:進入車輛後車輛處于P擋,對于自動擋車輛踩刹車後會觸發車内PEPS控制器通過低頻天線進行搜索鑰匙,鑰匙接受信号後對信号内容進行處理後通過高頻天線發送給PEPS控制器進行驗證,驗證通過則啟動按鈕給出相應的反饋,此時按下啟動按鈕PEPS會與發動機電腦EMS進行有線認證,認證通過即可啟動發動機。
智能鑰匙還要同時包含IMMO功能,當智能鑰匙電池電量耗盡,無法驅動鑰匙上的RF模塊向外界發送高頻信号時,使用IMMO認證啟動方式來緊急啟動車輛。
部分遙控鑰匙和智能鑰匙還會保留機械鑰匙用于緊急開啟車門。
智能鑰匙 機械鑰匙
六、藍牙鑰匙
藍牙鑰匙使用移動設備(手機)來實現,整個系統包含藍牙門鎖端、移動設備、後台管理系統。藍牙門鎖端是數據收發器,同時接入CAN網絡實現與其他控制器的交互。移動終端應用選擇用戶要傳遞的密鑰,将數據加密打包發送到指定的IP服務器,請求後台管理系統實現密鑰的傳遞。
藍牙門鎖中的藍牙模塊接收到移動終端應用的數據,解密發送到藍牙門鎖中的主控模塊,主控模塊對數據進行校驗和格式轉化發送到CAN絡,相應的控制器執行對應的操作。
藍牙通信用到跳頻技術,抗幹擾能力極強。
七、NFC鑰匙
NFC即近場通信,由RFID及互連互通技術發展而來的近距離無線通信技術。在單一芯片上集成感應式讀卡器、感應式卡片、和點對點通信功能,與之對應的NFC也有讀卡器、卡模拟、點對點通信三種工作模式。NFC使用了特殊的信号衰減技術,傳輸距離一般小于10CM,點對點通信安全性高,能耗低;建立連接快(0.1秒)數據傳輸速度快。
NFC鑰匙
NFC卡片鑰匙
當前智能鑰匙的應用已經基本普及,數字鑰匙的應用也在逐漸占領市場。
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