陈家金

摘 要：随着汽车进入智能化时代，无钥匙进入与启动系统（PEPS）成为智能汽车一个不可或缺的ECU模块，它给车主带来了极大的方便和舒适。用户只需随身携带钥匙，当走近前车门并按下门把手开关，就能实现车辆解闭锁;当走近后备门并按下后备门开关，就能实现后备门开启;当座到驾驶座后，只需按下启动开关，就能实现车辆启动。

关键词：无钥匙进入 无钥匙启动 PEPS 一键启动

Research and Design of keyless car entry and start system

Chen Jiajin

Abstract：As the automobile enters the intelligent era， the keyless entry and start system （PEPS） has become an indispensable ECU module for smart cars， which brings great convenience and comfort to car owners. The user only needs to carry the key with him， and when approaching the front door and pressing the door handle switch， the vehicle can be unlocked; when approaching the backup door and pressing the backup door switch， the backup door can be opened; when the driver is in the driver's seat， he just needs to press the start switch to start the vehicle.

Key words：keyless entry， keyless start， PEPS， one key start

1 引言

无钥匙进入与启动系统简称PEPS（Passive Entry Passive Start）系统采用射频识别（RFID）的技术和跳码技术。智能钥匙通过发送433MHz无线高频信号和接收125kHz低频信号，与PEPS ECU之间进行双向通讯验证钥匙和控制器的合法性，实现无须将钥匙拿出口袋且在规定的区域内实现车门锁的开启和关闭，以及允许汽车启动。

2 系统构成及原理

无钥匙进入与启动系统主要由智能控制器（PEPS ECU）、智能钥匙（FOB）、把手请求开关（Door Switch）、低频天线（LF ANT）、后备门请求开关（Trunk Switch）、一键启动开关（SSB）、电子转向柱锁（ESCL）以及胎压传感器（TPMS）组成。

2.1 智能控制器（PEPS ECU）

PEPS系统的主控模块，位于仪表台下方，负责LF天线的驱动，智能钥匙RF信号的接收和识别、TPMS信号接收及侦测、对ESCL和紧急启动（IMMO）的控制以及电源分配控制的实现。对RF接收灵敏度要求较高。

2.2 智能钥匙（FOB）

智能钥匙带有拔出式机械钥匙，遥控按键及指示灯，负责LF 信号的接收、RF 信号的发射。对防尘防水、静态功耗、抗静电等电气参数要求较高。

2.3 低频天线（LF ANT）

发射LF信号，用于智能钥匙的定位。低频天线有一共5根分别位于驾驶侧门把手内、副驾驶侧门把手内、仪表台内、后排座椅下方、后保杆内。

2.4 把手请求开关（Door Switch）

分别安装在驾驶侧门把手和副驾驶侧门把手内，用于驾驶员侧或副驾驶员侧无钥匙进入或离开时的触发请求开关。对防尘防水、开关使用寿命等电气参数要求较高。

2.5 后备门请求开关（Trunk Switch）

位于后备门处，用于后备门开启的触发请求开关。对防尘防水、开关使用寿命等电气参数要求较高。

2.6 一键启动开关（SSB）

位于仪表台附近，带一背景灯及两个状态指示灯且集成IMMO线圏和IMMO基站，用于指示电源切换模式信号、紧急启动以及点火/熄火触发信号。

2.7 电子转向柱锁（ESCL）

负责转向立柱的闭锁和解锁控制，用于锁定方向盘。它的电源正极和锁极由PEPS和BPM控制，锁舌状态由PEPS和BPM独立判断。

2.8 胎压传感器信号（TPMS）

安装于四个轮胎内部，测量车辆轮胎内部的温度、压力、加速度及传感器电池电量等参数并按照设定的规范将所监测的信息通过RF信号发送到外部空间，对防水等级、静态功耗、工作温度等电气参数要求较高。当某端口检测到输入信号，则将该信号转发到另一个端口上。它的作用是放大信号，补偿信号衰减，加大线缆的传输距离。

3 系统实现功能

3.1 无钥匙进入功能

当系统电源处理OFF状态且所有车门处于关闭、闭锁状态。用户携带智能钥匙在驾驶侧或副驾驶侧车外有效区域内按下门把手请求开关，PEPS ECU将通过与所按下的请求开关相对应的外部天线发出低频信号来检查钥匙是否具有合法性，如果合法则钥匙发出射频信号响应，等到PEPS ECU收到响应和正确的认证结果，如果PEPS ECU检测到智能钥匙且认证通过，则通过CAN向BCM发送解锁车门信号，最终实现关闭车辆的车门锁。如果无法找到合法钥匙，则忽略该操作。

用户携带智能钥匙在驾驶侧或副驾驶侧车外有效区域内按下后备门请求开关，PEPS ECU通过与所按下的请求开关相对应的外部天线发送请求低频信号，检查钥匙是否具有合法性，如果合法则钥匙发出射频响应，等到PPES ECU收到响应和正确的认证结果，PEPS ECU通过CAN向BCM发送后备门开启信号，最终打开后备门。如果无法找到合法鑰匙，则忽略该操作。

為了防止门把手开关被频繁的恶意操作，PEPS ECU设定最大请求开关触发次数及间隔时间，超出范围则使无钥匙进入功能暂时失效。

3.2 无钥匙离开功能

当系统电源处理OFF状态且所有车门处于关闭、解锁状态。用户携带智能钥匙在驾驶侧或副驾驶侧车外有效区域内按下门把手请求开关，PEPS ECU将通过与所按下的请求开关相对应的外部天线发出低频信号来检查钥匙是否具有合法性，如果合法则钥匙发出射频信号响应，等到PEPS ECU收到响应和正确的认证结果，如果PEPS ECU检测到智能钥匙且认证通过，则通过CAN向BCM发送闭锁车门信号，最终实现关闭车辆的车门锁。如果无法找到合法钥匙，则忽略该操作。

后备门请求开关只用于开启后备门，因此与无钥匙离开功能不相关。

为了防止门把手开关被频繁的恶意操作，PEPS ECU设定最大请求开关触发次数及间隔时间，超出范围则使无钥匙离开功能暂时失效。

3.3 无钥匙启动功能

当用户携带合法智能钥匙进入车辆后，先踩下刹车踏板，然后按下启动开关，PEPS ECU将通过车内低频天线发出低频信号来检查钥匙是否具有合法性，如果合法则钥匙发出射频信号响应，等到PEPS ECU收到响应和正确的认证结果，如果PEPS ECU检测到智能钥匙且认证通过，就发起ESCL解锁认证，判断ESCL解锁成功则PEPS ECU控制系统电源从OFF到ON的切换。系统电源模式切换完成后，EMS ECU将被唤醒并初始化，同时通过CAN向PEPS ECU进行发动机防盗认证。若认证成功，则PEPS ECU将系统电源切换到CRANK，并发送启动请求信号给EMS ECU，EMS ECU接收到启动信号后控制起动机开始运转，并控制发动机进行喷油，从而启动发动机，最后PEPS ECU将系统电源切换回ON，最终完成车辆启动。

3.4 紧急启动功能

当智能钥匙电池耗尽后，无法通过正常方式来启动发动机，但是PEPS ECU系统可以通过紧急启动的方式保证在智能钥匙没有电的情况下启动发动机。紧急启动时，当用户携带合法智能钥匙进入车辆后，踩下刹车踏板，然后按下启动开关，PEPS ECU 驱动车内低频天线无法找到合法钥匙，仪表显示车内无合法钥匙的报警信息，用户只需要将智能钥匙按规定靠近带启动开关并按下一键启动开关2s，PEPS ECU 控制启动开关内的IMMO 线圈来检测合法钥匙。紧急启动的流程同无钥匙启动流程是一致的，唯一不同的是PEPS ECU检测合法钥匙的方式不同。

3.5 胎压监测功能

PEPS ECU通过射频信号接收四个轮胎内的胎压传感器信号，首先核对该传感器是否已经学习在本车上，若是本车的传感器，则对压力、温度、标志信息解码，并再通过CAN网络向仪表发送对应轮胎信息，为驾驶员提供轮胎气压/温度信息，在轮胎高压、低压、高温等紧急情况下发送报警信号。PEPS的胎压检测功能有三个工作模式，分别为：初始模式、工作模式、学习匹配模式。具体描述如下：

在PEPS ECU未学习任何胎压传感器ID之前，一直处于初始模式。在初始模式下PEPS ECU不接收和处理任何胎压传感器的信息。此时，PEPS ECU中存储的四个车轮的胎压传感器ID、胎压值及温度值均为默认值，PEPS ECU将此报警信号传送至仪表，仪表的胎压报警指示灯显示常亮。

PEPS ECU在匹配胎压后进入工作模式。在此模式下，压力和温度异常报警功能和系统故障功能均处于激活状态。工作模式分为两种：停车模式和运行模式。胎压传感器检测到满足从运行模式到停车模式的条件后，延时数分钟进入停车模式;PEPS ECU检测到满足从运行模式到停车模式的条件后，延时数分钟进入停车模式。

主机厂将胎压传感器装进轮胎内后，需对PEPS ECU进行学习匹配以确保PEPS ECU能识别到胎压传感器所对应的轮胎是否异常。主机厂的操作人员通过胎压匹配设备发送CAN命令，使PEPS ECU进入某个轮胎的胎压传感器的学习匹配模式，然后胎压匹配设备触发相应位置的胎压传感器，使其发送胎压射频信息，PEPS ECU再根据接收到的胎压射频信息，解析其中的胎压ID和触发类型中方位信息。若触发类型中的方位信息和匹配设备命令的方位信息一致，则PEPS ECU将存储解析出的胎压ID。学习匹配成功后，PEPS ECU向仪表发送相应的压力、温度值。

3.6 电源管理功能

电源管理功能具有失效备份功能。PEPS ECU集成了电源主控制模块（PEPS）和备份控制模块（BPM），两个模块都具有控制系统电源模式在OFF、ACC、ON之间的切换。在正常工作模式下，由PEPS模块负责对电源模式的控制，而在PEPS模块失效或者驱动电路故障的情况下由BPM负责或协同对电源模式的控制，在车辆行驶过程中，为保证系统电源的稳定性，PEPS和BPM共同驱动系统电源继电器。PEPS和BPM须必实时交互相关信息。PEPS通过CAN网络周期地发送握手消息给BPM，BPM在接收到握手消息后，必须在固定时间内发送应答信息给PEPS，否则PEPS将判定和BPM握手失败，即电源管理功能异常。如果BPM在一段时间内没有接收到PEPS发出的握手消息，则BPM判定和PEPS的握手失败，即电源管理功能异常。

4 结束语

无钥匙进入与启动系统实现了让用户开车不用操作钥匙，该系统的研究设计完全符合人们所需的“方便、高效、智能”的理念。因此，被广泛应用在汽车行业，具有良好的市场前景。

参考文献：

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