汽车安全与防盗 -- 无钥匙系统升级篇

通过以上简单的功能描述我们可以看出，无钥匙系统相比于传统的遥控钥匙和发动机防盗在系统层面上要复杂很多：首先由于要控制车门和后备箱的开关，无钥匙系统需要跟BCM(车身控制模块)建立直接的通讯；为了实现一键启动，无钥匙系统需要跟ECU(引擎控制单元)建立通讯；要实现精确的位置检测，需要在车内加装多个低频天线，而所有的这些低频天线，都需要由无钥匙系统自身的MCU来控制。通常来说，根据车身大小的不同以及系统性能要求的不同，无钥匙系统中的低频天线数量在3个到7个不等。安装在门把手中的车外天线为1个到3个，最低端的配置是只有主驾车门带一个低频天线，而最复杂的设计中需要5个天线，分别是四个车门和一个后备箱门。同样道理，车内天线也在1个到3个不等。另外，目前主流的无钥匙系统根据发动机启动方式的不同分为两类：按键式一键启动和旋钮式启动。看起来很小的区别，在实现上却有着很大的不同，旋钮式启动更多的是延续了传统的钥匙点火方式，通过机械的方式完成方向盘转向柱锁的功能，用户体验略微逊色一些；而按键式一键启动，使用上更为方便灵活，也更加的新颖，只要轻轻一按，发动机便随之轰鸣。在技术实现上付出的代价是需要加装ESCL(电子转向柱锁)，通过电子模块完成转向柱锁的功能，相应的无钥匙系统需要跟ESCL建立通讯。还有一个功能不得不提，无电模式下的备用IMMO方案，也就是说，为了确保车主在某些意外情况发生时，依然可以发动引擎，PKE系统保留了整个发动机防盗系统。当钥匙电池耗尽时，车主可以用机械钥匙来打开车门，然后把钥匙放在一个固定位置(通常是在点火开关附近的卡槽)通过按键来发动引擎，整个过程和传统的发动机防盗系统完全一致。

如上所述，一个小小的无钥匙系统需要跟以下六个整车模块相连接：1. 发动机控制单元；2. 车身控制模块；3. 中控门锁系统；4. 发动机防盗系统；5. 电子转向柱锁；6. 电子点火开关。

这也必然带来了巨大的成本差异和研发难度。为了让这一应用变得更加普遍，从芯片和系统的角度我们可以做些什么改进，未来的发展方向又是如何呢？

首先，应该进一步提高LF信号的灵敏度，LF灵敏度是PKE系统的重要指标，它直接决定了钥匙位置的检测精度和车内低频天线的数量。假设我们可以把LF灵敏度从目前最好的1mV(参数来自于NXP的PCF7952)进一步提高到0.25mV，我们不仅可以提供更小的车内车外误差，而且可以直接降低低频天线的数量，方便的用车内天线同时覆盖车外空间，完成无钥匙开门的位置检测。这对于降低整个系统成本有着显著的帮助。

其次，我们可以考虑进一步降低钥匙端的功耗，来延长钥匙电池的使用寿命，目前的方案中，2年左右的电池寿命并不能完全让车厂和用户满意，而如果通过降低休眠功耗，甚至通过无线低频的充电方式给钥匙的电池充电的话，整个无钥匙系统的使用寿命会进一步延长。当然，目前来看，低频充电的效率还相对低下，有待于进一步提升性能。

最后，目前的IMMO备用方案需要车主把钥匙放在固定位置，例如一个固定卡槽，这一应用并不方便，而且需要车主明确区分钥匙的方向，主要是因为低频通讯的方向唯一性，如果方向错误，低频通讯不能成功建立，则无法启动引擎。如果可以通过提高低频信号的灵敏度和方向性，就可以更加方便的使用钥匙，只要钥匙出现在天线附近，都可以成功的发动引擎。

我们相信，通过不断的技术改进，并不断的降低系统成本，无钥匙系统会拥有更加美好的市场前景，并在很大程度上取代传统的遥控钥匙，不仅仅带给用户方便和快捷，更提高了整个汽车自身的安全。

图2：无钥匙系统共需要检测判断三种区域

作者：周翔，恩智浦半导体汽车电子市场经理