2011年款夏朗無鑰匙進入與起動系統(tǒng)

劉春暉，張文

（山東華宇工學院，山東 德州 253034）

2011年款夏朗無鑰匙進入與起動系統(tǒng)

劉春暉，張文

（山東華宇工學院，山東 德州 253034）

德國大眾夏朗車，自1996年第一代夏朗全面生產以來，一直占據著德國市場最暢銷MPV的位置。在整個歐洲市場，夏朗在同級車中的銷量也位列三甲。在購買夏朗的消費者中，有一半人此前駕駛的是其他廠家生產的車型。2011年款夏朗（Sharan）選裝無鑰匙進入與起動系統(tǒng)（KESSY）的車輛可以被舒適地開啟、閉鎖和起動，而無需使用鑰匙。KESSY系統(tǒng)受進入許可系統(tǒng)以及發(fā)動機起動功能（汽車防盜鎖）的控制。由于安裝了KESSY系統(tǒng)而取消了傳統(tǒng)的點火開關，并在該位置上安裝了電動轉向柱鎖（ELV）。

1 無鑰匙進入與起動系統(tǒng)部件構成

2011年款夏朗（Sharan）配備的KESSY系統(tǒng)的特點在于其只在前車門把手中安裝有用以識別汽車開啟信號的接近傳感器，滑動車門和后行李廂蓋的開啟信號將由把手中的微型開關接收。KESSY系統(tǒng)主要部件構成如圖1所示。

1）KESSY鑰匙該鑰匙采用了與Passat和Golf車型相同的標準結構，鑰匙外形如圖2所示。除了按照裝備而定的按鍵之外，該鑰匙還包括用于無線遠程操作的電子裝置以及附加的KESSY芯片（ID傳感器）。無線遠程操作系統(tǒng)可以通過低頻（LF）發(fā)送和接收數據。該鑰匙通過低頻可以接收KESSY信號，然后通過高頻（HF）發(fā)出響應信號。其頻率表如表1所示。

表1 KESSY鑰匙頻率表

2）進入及起動許可控制器2011年款夏朗的KESSY系統(tǒng)全新配有進入與起動許可系統(tǒng)控制器，如圖3所示。接近傳感器和所有的低頻天線都與此控制器連接。該控制器與舒適CAN數據總線相連，并帶有連接至車載電源控制器的喚醒導線。它的功能是：①分析KESSY車門把手和低頻天線的信號；②與汽車防盜鎖進行通信；③通過低頻天線將KESSY通信信號發(fā)送到鑰匙中。

3）車載電源控制器車載電源控制器配有一個集成式無線模塊，用以接收KESSY的高頻信號，如圖4所示。該控制器與舒適CAN數據總線相連接，并通過連接至進入與起動許可系統(tǒng)控制器的喚醒線接收數據。該控制器對KESSY系統(tǒng)主要有以下功能：①在舒適CAN數據總線中喚醒設備；②接收并傳輸鑰匙的KESSY通信信號至進入及起動許可控制器。

4）低頻天線（KESSY發(fā)送天線）KESSY發(fā)送天線的構造是一個纏繞著線圈的鐵心，如圖5所示。此天線結構可以最佳地適用于汽車的各安裝位置。與此前車型中的天線相比，新款夏朗的天線更小。該天線的接收半徑范圍為1.5m。

KESSY系統(tǒng)將通過鑰匙對汽車的內部區(qū)域和外部區(qū)域進行探測。外部區(qū)域的探測通過3個外部天線實現，而內部區(qū)域則通過3個內部天線。使用KESSY功能時，鑰匙必須至少位于一個低頻天線的接收范圍內。為此，鑰匙與汽車側面或尾部的距離最多不得超過1.5m。KESSY系統(tǒng)天線位置和接收范圍如圖6所示。

5）KESSY車門把手在2011年款夏朗車型中，車輛側面的整個傳感器和天線電子裝置安裝在駕駛員側車門和前排乘客側車門的車門把手內，如圖7所示。車門把手安裝有接近傳感器，因此可以感應到接近活動。當手接近車門把手的傳感面時，電子裝置將報告一個接近信號。握住車門把手將被解讀為用戶希望開啟車門，而接近車門把手上的小傳感面則將被解讀為希望鎖閉車門。

車門把手內的部件是澆鑄而成的，因此不能單獨更換，KESSY車門把手的內部結構如圖8所示。在此部件中集成有以下部件：①電路板中的一個大電容傳感器（接近傳感器）；②電路板旁的一個小電容傳感器（接近傳感器）；③帶有電子裝置的電路板；④一個低頻發(fā)送天線。

在每個車門把手和后行李廂蓋按鈕內都安裝有微型開關。在拉動把手或按下后行李廂蓋按鈕時，該微型開關將發(fā)出信號，微型開關的位置如圖9所示。

6）點火起動按鈕點火起動按鈕有一檔、四極，并使用冗余電源，其結構如圖10所示。它直接與ELV控制器相連。2011年款夏朗的點火裝置和發(fā)動機只能通過點火起動按鈕起動。為了使ELV控制器接受此功能要求，點火起動按鈕的兩個輸出引腳必須傳輸同一信號。當只有一個輸入引腳被連接時，發(fā)動機將無法起動，ELV控制器將報告有一個故障。點火起動按鈕的照明由進入與起動許可控制器進行控制。

7）電動轉向柱鎖ELV在KESSY裝備中，電動轉向柱鎖首次被運用于該級別汽車。由此，不能再通過鑰匙機械裝置起動汽車。ELV被安裝在原先點火起動鎖的位置上，它被膨脹螺栓固定在轉向柱上，并被一個堅固的澆鑄基座和鐵蓋板包圍。帶有機械式轉向盤鎖的傳統(tǒng)鎖和電動轉向柱鎖ELV的區(qū)別如圖11所示。

在電動轉向柱鎖內有一個電動機、一個帶有操縱桿的傳動裝置以及能夠鎖住轉向柱的止動銷。在殼體中帶有2個終端開關的ELV控制器被安置在電路板上。該電路板以90°角擰緊在機械裝置上，如圖12所示。

通過傳動裝置，電動機將使止動銷、解鎖桿和鎖閉桿始終保持同時運動。止動銷以機械方式鎖住轉向柱。而操縱桿則在止動銷的最大拔出和插入位置處對電路板上的終端開關進行控制。

從電子裝置角度看，ELV控制器是獨立的。它通過CAN總線接收所有的許可和狀態(tài)信息。只有點火起動按鈕與ELV直接相連。在ELV中將對發(fā)動機的起動命令作出反應。它將該命令作為端子條件傳送到車載電源控制器或發(fā)動機控制器中。

只有當防盜鎖止系統(tǒng)控制器發(fā)出解鎖信號時，ELV系統(tǒng)才會將止動銷塞入。為了使ELV系統(tǒng)進行鎖定，必須在斷開點火裝置的情況下打開駕駛員側車門或者將汽車鎖止。ELV控制器可以有3種狀態(tài)，即鎖閉狀態(tài)、解鎖狀態(tài)或兩者都不是。

8）部件聯(lián)網這些集成一體化的系統(tǒng)部件通過CAN數據總線相互連接，其信號傳輸過程如圖13所示。KESSY系統(tǒng)通過低頻（LF）向鑰匙發(fā)送信號。該信號借助進入與起動許可系統(tǒng)控制器上的低頻天線發(fā)出。而鑰匙則通過高頻（HF）向KESSY發(fā)出應答信號。車載電源控制器將接收鑰匙的應答信號，并將其傳送給CAN數據總線上的各部件。

2 KESSY系統(tǒng)的功能

KESSY系統(tǒng)包括3個功能模塊，即KESSY-Entry（喚醒汽車、檢測鑰匙許可權限、開啟車門）、KESSYGo（電動轉向柱鎖解鎖和發(fā)動機起動）和KESSYExit（鎖定汽車、防止鑰匙被鎖在車內）。

2.1 KESSY-Entry

當汽車停止并被鎖住時，KESSY系統(tǒng)將進入休眠模式。只有駕駛員側車門和前排乘客側車門的車門把手上的接近感應器繼續(xù)運作。系統(tǒng)將切斷端子S和15的供電，轉向柱被鎖定。

1）喚醒汽車當某個KESSY車門把手探測到接近信號時，則該接近傳感器將對此發(fā)送一個報告，如圖14所示。由此，進入與起動許可系統(tǒng)控制器則可以通過低頻天線搜索KESSY鑰匙。系統(tǒng)將對汽車內部和外部區(qū)域進行360°的全方位搜索。同時，KESSY控制器將向所有鑰匙發(fā)送一個邀請，以對鑰匙進行識別。為了能夠接收鑰匙發(fā)出的應答信號，進入與起動許可系統(tǒng)控制器將通過喚醒導線喚醒車載電源控制器。該控制器將把無線遠程操作的標準頻率（LF）轉換為KESSY的接收頻率（HF）。

當系統(tǒng)在低頻天線的接收區(qū)域內發(fā)現KESSY鑰匙時，車載電源控制器將喚醒舒適CAN數據總線上的所有部件（CAN“喚醒”），并將所接收的鑰匙ID傳送到進入與起動許可系統(tǒng)控制器。當鑰匙與車輛進行通信時，鑰匙上的LED控制燈將閃亮。

2）檢測鑰匙許可權限進入與起動許可系統(tǒng)控制器將搜索位于接觸車門把手人員附近的KESSY鑰匙，如圖15所示。系統(tǒng)將作出以下反應：①當鑰匙位于車內時，系統(tǒng)將隱藏該安全詢問；②通過車外的鑰匙對開啟車門進行確認；③系統(tǒng)將向鑰匙發(fā)送一條安全詢問；④鑰匙對安全詢問作出應答，并向中控鎖發(fā)出正確的開啟命令；⑤如果安全詢問的答復正確，則進入與起動許可系統(tǒng)控制器將向該鑰匙發(fā)布進入許可。

3）開啟車門車載電源控制器與汽車防盜鎖控制器將檢測鑰匙具體的開啟命令。如果鑰匙的開啟命令得到確認，車載電源控制器將向車門控制器發(fā)送一個解鎖信號。當手直接觸碰車門把手時，車門把手內的微型開關將發(fā)送把手被拉動的信號，此時系統(tǒng)才會進行機械解鎖，如圖16所示。系統(tǒng)將始終首先解鎖接收到開啟命令的車門。系統(tǒng)此外還將解鎖哪些車門取決于個人的設置。

2.2 KESSY-Go

在按下點火起動按鈕時，系統(tǒng)將檢測車輛內部是否有ELV所許可的鑰匙。如果在車輛內部找到經過許可的鑰匙，則ELV將解鎖，發(fā)動機起動，如圖17所示。該許可由汽車防盜鎖控制器檢測。

2.3 KESSY-Exit

1）鎖閉汽車只有在發(fā)動機被關閉的情況下才能鎖閉汽車。在觸摸KESSY車門把手的鎖閉區(qū)域時，車門外把手接觸傳感器將報告一個接近信號，如圖18所示。進入與起動許可系統(tǒng)控制器繼而將對鑰匙許可權限及其位置進行檢測，并發(fā)出鎖閉車門的信號。

2）防止鑰匙被鎖在車內此安全功能僅對最后使用的鑰匙有效。如果鑰匙在系統(tǒng)發(fā)出鎖閉詢問時位于車內，則KESSY系統(tǒng)可以識別出該狀態(tài)，并根據鑰匙的位置提供兩種安全功能：①如果鑰匙被鎖在行李廂中，則可以通過拉動行李廂蓋把手解鎖行李廂蓋；②如果鑰匙被落在乘客廂中，則車燈將閃爍4次，并在接收到鎖閉命令后保持30s的車門開啟狀態(tài)。30 s過后，KESSY系統(tǒng)將最終閉鎖，以確保汽車安全。此時，鑰匙將被鎖在汽車中。當鑰匙被鎖在車內時，將無法使用該鑰匙對發(fā)動機進行下一次的起動。

3 起動和關閉發(fā)動機

3.1 起動發(fā)動機

給端子S和15通電是起動發(fā)動機（端子50）的前提條件。當ELV被解鎖時，系統(tǒng)將立即為該端子通電。根據各車型配置不同，發(fā)動機起動必須滿足以下前提條件：①對于手動變速器，必須首先操作離合器踏板開關（聯(lián)鎖信號）；②對于DSG和自動變速器，選檔桿必須被置于P／N檔位。另外，對于自動變速器必須踩踏制動踏板；③起動發(fā)動機時，汽車內部必須有一個有效的鑰匙。

發(fā)動機起動模式有手動起動模式（無起動／停止系統(tǒng)）和自動起動模式（有起動／停止系統(tǒng)）兩種。

1）手動起動模式在手動起動時，ELV的端子50請求將被發(fā)送到車載電源控制器，該控制器將對起動繼電器進行控制。該起動機只在按下點火起動按鈕時被激活。必須按下該按鈕直至發(fā)動機被起動為止（對于柴油發(fā)動機還需考慮預熱時間）。車載電源控制器將對檔位信息與離合器信息進行監(jiān)控。制動信號由發(fā)動機控制器負責傳送。

2）自動起動模式在自動起動模式下，只需短按點火起動按鈕，因為此時起動機已由發(fā)動機控制器激活，并自動對發(fā)動機的起動過程進行監(jiān)控。在此模式下，同樣由發(fā)動機控制器負責對離合器踏板開關與檔位位置的監(jiān)控。

3.2 關閉發(fā)動機

前提是發(fā)動機在運轉且車速低于2km／h。按下點火起動按鈕，ELV控制器將收回端子15。因此，發(fā)動機控制器將停止發(fā)動機的運轉。如果需要在時速高于2km／h的緊急情況下關閉發(fā)動機，則必須在1s內按下點火起動按鈕兩次，或者按住該按鈕超過1s。

（編輯 楊景）

U463.6

B

1003－8639（2014）07－0037－04

2012-08-07

劉春暉（1974-），男，山東德州人，高級工程師，汽車維修工程師，現從事汽車電氣設備和汽車電控方面的教學、實操工作。