轻型汽车技术2021(3-4)技术纵横 7
宋士鹏朱剑张彦平
(南京汽车集团有限公司汽车工程研究院）
摘要：本文重点介绍了 REPS(遥控进入，无钥匙启动）的内部天线的布置设 计，它是REPS能否实现的关键技术，天线的布置设计借助了计算机仿真，并通过实
车测试加以验证，极大的提高了 REPS功能的稳定性和可靠性，并缩短了开发周期。
关键词：R E P S虚拟仿真F E K O汽车网格模型
1引言
近年来随着汽车射频技术发展，射频的产品
在车辆上应用的越来越广泛，在中低端车型上出
现了一种能够遥控进入和锁车，主动无钥匙启动
的系统解决方案REPS(遥控进入，主动启动功
能），为顾客带来极大的感知体验，同时因其成本
低廉，以自动挡车型为例，它的成本不仅没有增
加，反而降低30多元，越来越多的汽车开始设计 和开发这一新功能，希望能尽快将相关车型投放 市场。针对REPS功能，其关键技术，是如何通过 一根天线感应智能钥匙，它的设计开发决定了 REPS的成败。本文通过实践，在设计阶段引人了 计算机虚拟仿真技术，建立汽车网格模型，使用 FEKO电磁仿真技术，指导了天线的布置设计，并 在实际的整车测试中得以验证，避免了等待车辆 在制造完成后，再去匹配验证，盲目地寻天线的 位置。这不仅保证了设计的可靠性，节约了设计成 本，同时也极大缩短了开发周期。
2基本原理
REPS基本原理如图1所示，当驾驶员需要进
图1R E P S基本原理
人车辆时，首先用遥控钥匙将车辆解锁，解除整车 防盗后，才能打开车门，进人车辆内部，车内的天
线迅速发出激励信号，一旦遥控钥匙在车内接收 到低频场的激励信号，并使遥控钥匙内部的低频 场感应到的电压达到门限电压值后，遥控钥匙将 发出高频认证信号给车身控制器，车身控制器认 证合法，将解除车辆发动机一级防盗，此时驾驶员 可以按一键启动开关，启动车辆。
另外，驾驶员坐在车里没有按动遥控，而是直 接按一键启动开关想要启动车辆时，车内的天线 迅速发出激励信号，去感应智能钥匙，如果智能钥 匙在车内，此时驾驶员按一键启动开关，
也可顺利
汽车钥匙原理8 技术纵横轻型汽车技术2021 (3-4)
图2白车身仿真模型
图3
天线仿真模型和磁场分布
启动车辆。3关键技术指标
天线设计的成功与失败，要取决关键技术指
标，这些关键指标体现的是智能钥匙只能在车内 被有效地感应。关键指标如下：
1)
车内部的天线辐射的磁场强度大于 1.5mA /m ，该区域覆盖有效，小于则失效；
2)
车内部的天线辐射磁场强度等于1.5m A/m
区域溢出玻璃，不能超过20mm ;
3) 车内部的天线谐振频率等于125 ± 2kHz ;4) 遥控高频接收大于-105dBm
4仿真分析
采用了 FEKO 计算机仿真工具，对REPS 高
低频天线接口电路、天线参数、车内安装位置等输 人建立仿真模型，仿真REPS 天线的有效工作性 能。通过仿真结果分析优化天线在车内的布置以
及低频天线标定电流，降低装车后天线检测失效 的风险。4.1仿真思路
建立REPS 内部天线布置到整车后的辐射发 射模型，建立REPS 天线探测区域场强数据，建立 仿真智能钥匙LF 信号的接收性能，仿真车身控制
器RF 信号的接收性能，
调整PEPS 天线布置位置 仿真系统接收性能。
4.2仿真输入条件整车白车身数模，REPS 低频天线相关参数及 天线匹配电路参数，比如磁芯尺寸、等效阻抗、绕 线匝数，智能钥匙LF 天线接收电路，智能钥匙 PCBA 模型及R F 天线接口电路，车身控制器PC - BA 模型及RF 天线接收电路。4.3仿真过程 4.3.1建立白车身模型
将现有的白车身数模导人仿真系统中，修复
轻型汽车技术2021(3-4)技术纵横 9
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图4仪表台空调面板下部天线磁场分布
模型的小孔洞，删除模型的厚度，检查模型面之间 的电连续性，采用平面波激励，对汽车各个部分网 格运行求解，之后再整体仿真。见图2白车身仿真 模型。
4.3.2建立REPS低频天线模型
首先定义全参数化模型，将REPS低频天线 相关参数及天线匹配电路参数导入系统中，天线 的模型有两个特点：频率低，材料的磁导率高，因此需要选择低频稳定求解器，磁芯采用体等效方 法，见图3天线仿真模型和磁场分布。
4.3.3 REPS天线与车体联合分析
因天线的磁场存在对称性，因此天线安装位 置初步确定在车辆中通道处，再考虑便于安装，初 步设定仪表台空调面板下部，以及中通道副手处 (处在车内中心处)。探测关注区域的磁场强度，经 过软件处理可以直观观察天线的有效覆盖范围。仪表台空调面板下部天线仿真结果，车内部天线 覆盖的磁场强度阈值为：1.5mA/m。仿真结果中的 红区域的磁场强度大于阈值，表示该区域是有 效覆盖，见图4。
将天线驱动电流降至397mA时，红有效区 域依然溢出车辆前挡玻璃大大超过20mm，同时车辆内部后排座椅已经出现非有效区域，因此仪表 台空调面板下部布置天线将无法接受，见图5仪 表台空调面板下部天线磁场分布(X=0)。
中通道天线仿真结果，经过对天线电流的调 节，以及布置位置的精确调整，确定了 REPS天线 的驱动电流设置在563mA，位置确定为中通道杯 托处，可使智能钥匙感应的红有效区域能有效 的覆盖车内，有效溢出玻璃也小于2〇m m，见图6。
确定REPS天线选取中控台上位置和最佳驱 动电流后，还要进行高频天线系统分析，通过仿真 智能钥匙在几个常见位置被有效激励，高频遥控 接收的功率必须大于-l〇5dBm。智能钥匙天线放 置在中控台上，在低频有效激励后，天线隔离度为 -56dB，RKE发射功率为-14dBm时，高频遥控接 收的功率是大于接收机灵敏度，可以有 效接收，见图7。
同样的，智能钥匙天线放置副驾驶座椅，以及 后排座椅上，高频遥控接收的功率分别为-64. 84dBm和-7
4.87dBm，也均大于接收机灵敏度，可 以有效接收。根据以上的虚拟仿真，REPS天线放 置在中通道杯托处，驱动电流为563mA，可满足 REPS关键技术参数的设定，即REPS 天线在
10 技术纵横轻型汽车技术2021(3-4)
X Y Z H F i e l d[m A/m]
11.575 1.400
1.225
1.050
0.875
0.700
0.525
10.350 0 175
0.000
图5仪表台空调面板下部天线磁场分布（X=0J
X Y Z H F i e l d[m A/m]
81.575 1.400
1 225
1.050
0.875
0 700
0.525
10.350 0 175
0.000
图6仪表台空调面板下部天线磁场分布（X=0J
图7智能钥匙天线放置在中控台上，高频天线系统分析
轻型汽车技术2021(3-4)技术纵横 11
图9前挡风玻璃测量点
125kH z的低频辐射磁场强度在车内均大于1.5mA/m，磁场强度等于l_5mA/m区域溢出玻璃，不能超过20mm，遥控高频接收大于-105dBm。
5实际验证
根据虚拟计算的结果，在常温下进行实际车 辆的验证。在车辆上将REPS天线置于中通道的 背面，设定低频的频率为125kHz，REPS天线开始 起振，天线的峰峰值电流设定为563mA。智能钥匙 仅在低频辐射的磁场强度在车内均大于1.5m A/m 才能感应，并发出高频信号，Xt仿真结果迸行测 量，如图8所示整车智能钥匙感应测量。
按照这一测量方式，选取最易溢出的全车玻 璃上50多个典型的位置进行验证性测量，例见图 9所示前挡风玻璃测量，最终结论，与仿真结果基本一致，未发现有效感应区域超过20mm，证明仿 真的结果与实际的偏差不大。
6结语
本文建立汽车网格模型，通过FEKO电磁仿 真技术，可以在设计阶段预测汽车上的低频发射 天线受车体的影响，分析REPS系统至关重要的 低频发射天线在车体内磁场分布特点，最终按照 确定的技术关键参数，确定了最佳的REPS天线 放置的位置和驱动电流，仿真结果与以往车型的 工程经验有很好的一致性，这些分析数据向工程 师提供了保证REPS系统正常，稳定工作的有效 建议。另这套仿真技术也可以用于目前新的汽车 电磁技术的仿真，比如无钥匙进人系统，车辆迎宾 技术仿真设计，
目前正处在模型的建立中。
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