汽车无钥匙进入、起动系统包括无钥匙进入、无钥匙起动两大功能，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，并且已从高档车市场逐步进入中级车市场。
无钥匙进入包括无钥匙解锁车辆、无钥匙上锁车辆、无钥匙开启后备厢。驾驶者不需要拿出钥匙，装在身上或放在随身包内，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。
无钥匙起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，车辆即可起动。
吉利帝豪EC8是吉利汽车的高端轿车，在美丽的泉城济南工厂生产，于2011年下半年上市。帝豪EC8就配备无钥匙进入、起动系统。下面就以EC8为例，进一步介绍CAPE 系统的组成、原理。
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CAPE 系统组成
由无钥匙进入/起动控制器CAPE ECU、起停开关、电子转向柱锁ESCL (Electronic Steering Column Lock)、门把手、后备厢开启按钮、6根天线(内置3根/外置3根)、智能钥匙UID (User Identifier Device)2把、车身控制模块BCM (Body Control Module)、发动机控制模块ECM (Engine Control Module)等零部件组成，各零部件在整车中位置如图1所示。
1.1无钥匙进入/起动控制器
无钥匙进入/起动控制器(图2)是整个系统的核心，安装在仪表板横梁靠近转向管柱右侧。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、离合开关信号；控制低频天线发出低频信号，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；接收起停开关的信息，点亮相应的指示灯，适时接通ACC、IG、START 继电器，实现车辆ACC、IG、START、修改稿收稿日期:2013-02-21
作者简介：冯云庚(1982-)，男，助理工程师，从事汽车电器(线束及其整车电气原理方向)的设计开发、改进工作，近期专注于控制电子模块的策略开发；王君智(1982-)，男，助理工程师，主要从事整车的设计和改进工作，近期专注于控制电子模块的改进；黄雪梅(1989-)，女，本科在读。
汽车无钥匙进入起动系统介绍
冯云庚，王君智，黄雪梅
(济南吉利汽车有限公司技术部，山东济南250109)
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。关键词：无钥匙进入起动系统；电子转向锁；工作原理中图分类号:U463.854文献标识码:B 文章编号:
1003-8639(2013)10-0038-04
图1CAPE
系统各零部件在整车中位置
图2无钥匙进入/起动控制器
Introduction to PEPS System
FENG Yun⁃geng,WANG Jun⁃zhi,HUANG Xue⁃mei
(Technical Center of Jinan Geely Automobile Co.,Ltd.,Jinan 250109,China)
Abstract :The author briefly introduces the function,composition,working principle and workflow of PEPS.Key words :PEPS (Positive Entry and Positive Start);electronic steering lock;working principle
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OFF 档位的转换；与BCM、ESCL、ECM 通过CAN 总线实现信息共享，实现车辆的无钥匙进入、解锁管柱、起动的功能。1.2起停开关
起停开关(图3)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 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 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，从而起动车辆。1.3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。
1.4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。1.5天线
安装于内部和外部，共6根，内部天线(图4)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(图5)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。1.6智能钥匙
智能钥匙(图6)接收低频天线发出的125kHz 信号，发送433MHz 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。机械钥匙集成于UID 内，仅用于应急打开车门，不能用来起动发动机。1.7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。
1.8车身控制模块
车身控制模块(图7)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。1.9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。
2系统工作原理
无钥匙系统原理如图8所示。CAPE ECU 通过CAN 总线与BCM、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。3系统工作流程3.1无钥匙解锁开门
当驾驶员装有有效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125kHz 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433MHz 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9所示。3.2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125kHz 低频编码信号，查询钥匙是否在车内。
驾驶员触发门把手闭
汽车智能防盗系统图3
起停开关
图4内部天线图5
外部天线
图6
智能钥匙
图7车身控制模块. All Rights Reserved.
锁,CAPE ECU 通过门把手内的低频天线125kHz 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 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10所示。
3.3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。无钥匙开启后备厢工作流程如图11所示。3.4无钥匙起动
无钥匙起动功能是无钥匙系统的重要功能。当驾驶室内至少有一把有效UID 时，发动机未运转。如果驾驶员踩住制动踏板或离合器踏板，并按下起停开关,CAPE
ECU 通过室内低频天线向外发送低频信号,UID 将接收到的低频信号与保存的身份信息对比，认证通过后,UID 发射433MHz 的高频加密信号,CAPE 将接收到的高频信号解密、认证。认证通过后,CAPE ECU 接通IG 电源，并通过CAN 总线与ESCL、EMS 通信，进行认证、解锁。ESCL 解锁成功后,CAPE ECU 接收到有效的制动踏板信号或离合器踏板信号，与ECM 共同接通起动继电器，使发动机起动。起动成功后,ECU 断开起动继电器，接通IG 电源，起动操作完成。无钥匙起动流程图如图12所示
。
图8CAPE 系统框图
图9
无钥匙解锁工作流程
图10
无钥匙上锁流程
图11
无钥匙开启后备厢工作流程
图12无钥匙起动流程
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离合器开关信号。当踩下离合器后，即PS 起动发动机条件满足,PS 将起动继电器置1，继电器吸合，起动机开始工作。发动机检测到起动机的动作就开始喷油动作，这时发动机就可以正常工作。
从上面MT 车型PS 起动条件和CANoe 的Trace 窗口中数据分析可以得知,IMMO 认证已经成功，那么有可能是PS 系统未获取到离合器开关信号。为了证明这个猜想是否正确，需要观察这个信号执行情况。在此车型中EMS 采集了离合器硬件信号并将其发送到总线上，这就方便使用CANoe 在Trace 窗口中观察此信号，此信号规定:“0”代表未踩离合器;“1”代表踩下离合器。在踩下离合器时，发现EMS 发送的离合器信号状态显示如下:EMS_ClutchSts,0bit,0EMS clutch status；离合器状态。即表示离合器未踩下，这与信号规定冲突，说明离合器开关模块出现问题。通过专业人员检查，发现在踩下离合器时，离合器开关电路没有接通。拆下离合器部件发现离合器开关触点有损坏，通过更换后，再次踩下离合器并按下启动按钮可以起动发动机。通过CANoe 中Graphics 窗口观察,PS 功能正确实现相关信号，发动机认证通过后反馈released 信号给PEPS,PEPS 拉起动机并将电源状态置位成START,
发动机开始运转，起动成功。表明故障已经排除。4
结论
本案例通过CANoe 工具的在线监测功能，实时查看控制器发送的总线数据，便捷地查出PS 无法启动故障产生的原因。这类问题一般出现在整车厂研发过程中，量产车型出现此类故障几率很小，销售到市场上面的配PEPS 系统的车辆出现问题，也可以采用类似的故障排除方法。随着汽车电子系统日益增多，车载网络将变得更加复杂，总线分析工具将在电子控制单元的开发及整车网络总线测试中扮演着越来越重要的角。参考文献:[1]叶恒杰，李兰君，樊勇.基于CANoe 的汽车仪表系统仿真
和故障分析[J].中国仪器仪表,2012(2):53-55.
[2]Road vehicles ISO-11898-Controller area network (CAN)
-Part 1:Data link layer and physical signaling[S].
[3]Road vehicles ISO-11898-Controller area network (CAN)
-Part 2:High-speed medium access unit[S].
[4]LIN Specification Package-Protocol Specification-Revision
2.1[J].
[5]宋开臣，陈舒.LIN 总线节点的设计[J].电子技术应用,
2004(12):41-43.
(编辑程薇)
(上接第37页)
3.5无钥匙应急起动
UID 一旦没有电、电量低或者被强电干扰时，驾驶员按下起停按钮,CAPE ECU 通过室内低频天线向外发送低频信号,UID 无法接收低频信号，而不做出相应的高频信号响应。将UID 靠近起停开关，连续按2次，可使起停开关内的发动机IMMO 模块与UID 通过无线认证，认证通过后传给CAPE ECU。CAPE ECU 接通IG 电源，并通过CAN 总线与ESCL、EMS 通信，进行认证、解锁。ESCL 解锁成功后,CAPE ECU 与ECM 共同接通起动继电器，起动发动机。成功后断开起动继电器，操作完成。无钥匙应急起动工作流程如图13所示。
无钥匙进入、起动系统除了具备以上功能外，还具有遥控上锁、遥控解锁、遥控开启后备厢、遥控升窗、遥控降窗等功能。这些功能大部分车辆已经具备，已经普遍应用，本文不再详细阐述。4总结
随着时代的进步，汽车装备的高科技化已成为发展的必然趋势，汽车驾驶变得更为方便和安全可靠，无钥匙进入、起动系统的人性化必将成为各档汽车的标准化配置。随着无钥匙进入、起动系统技术的成熟，还可能与BCM 功能集成到一起，这样可大大降低成本，提升产品档次，增加销售亮点。不仅仅在EC8上应用，还可能应用于吉利大部分车型。参考文献:
[1]被动无钥门禁(PKE)参考设计用户手册[Z].[2]Hella CAPE system architecture [Z].
[3]杨波.上海通用汽车系列无钥匙系统详细解析[J].汽车
维修技师,2010(4-10).
[4]陈天殷.汽车门禁安全防盗系统[J].汽车电器,2012
(3):7-11,13.
[5]冀彦军.韩国现代新胜达无钥匙和按钮起动系统[J].汽
车维修技师,2011(7-8).
(编辑杨景)
图13无钥匙应急起动工作流程
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