一種基于無鑰匙進入和一鍵式啟動系統的智能手環鑰匙的設計

張學超，王聰，樊瑞，周德明，李建才

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241006）

引言

隨著經濟與社會的快速發展，我國的汽車持有量不斷增加，人們對汽車智能化、舒適性的要求越來越高，無鑰匙進入和一鍵式啟動系統作為智能化、舒適性的重要體現，相比傳統的機械鑰匙，給用戶帶來的舒適程度大幅度提升，用戶無需拿出鑰匙即可進入車輛、啟動車輛。但是無鑰匙系統的智能鑰匙的體積一般為較大且為按鍵觸發式鑰匙，或者是部份車型的高配配備有液晶顯示功能的鑰匙，但這類傳統車鑰匙存在一定的弊端，如：佩戴不方便，經常遺忘和丟失車鑰匙。隨著智能穿戴設備的普及，用戶購買和使用智能穿戴設備越來越普遍，手環作為智能穿戴設備的代表產品，已經被越來越多的用戶使用。本文把汽車PEPS系統的智能鑰匙集成到穿戴手環里，從科技和安全的角度彰顯了車鑰匙手環的優勢和市場潛力。針對車鑰匙和智能手環的特點，定義了一些更實用的功能。

1 基于PEPS系統的智能手環鑰匙的系統框圖

基于PEPS系統的智能手環鑰匙的系統框圖，如圖1所示。

圖1

1.1 PEPS模塊

實現PEPS功能的主控制器，內部的高頻接收電路負責接收手環鑰匙的 RF高頻信號傳遞給主芯片驗證手環鑰匙的合法性身份，內部集成的藍牙模塊接收手環相關傳感器的信息根據預先定義的策略，通過 CAN總線發送給相關整車模塊去處理。

1.2 手環鑰匙

集成了汽車鑰匙的相關芯片，具備鑰匙的低頻信號接收和高頻信號發送功能，負責把手環中特殊部分傳感器的信息通過藍牙傳遞給PEPS模塊，同時還具備常規手環的功能：顯示提醒、來電提醒、運動記錄、心率檢測、睡眠檢測、低電量提醒、尋找手機和APP等功能。

1.3 BCM模塊

BCM是車身控制模塊，負責執行車輛解閉鎖、后備箱開啟、提供鎖狀態等。

1.4 儀表、DVD、座椅控制模塊

儀表、DVD、座椅控制模塊分別負責根據PEPS模塊解析手環的相關命令執行的控制器。

2 基于PEPS系統的智能手環鑰匙的功能設計

2.1 PEPS功能

用戶攜帶智能手環鑰匙，靠近車輛時通過操作把手上的按鈕或傳感器，這些動作會被PEPS模塊檢測到，它會驅動車上相應的低頻天線產生無線低頻信號搜索鑰匙，手環鑰匙收到低頻信號后會反饋一個信號（RF/BT），PEPS對鑰匙反饋的信號的合法性做驗證，之后把命令發到BCM模塊實現對整車的上鎖和解鎖。如車輛具有迎賓、走近解鎖、離開上鎖、智能打開后背箱的功能，攜帶智能手環鑰匙也可以實現此類功能。

2.2 RKE功能

智能手環鑰匙上有觸摸屏，用戶通過在觸摸屏上操作對應的菜單，PEPS控制器收到RF射頻信號解析、驗證鑰匙合法后，將命令發送給 BCM 執行相應的車門解鎖、落鎖、開啟后備箱、升降車窗、尋車功能。

2.3 酒精鎖功能

手環鑰匙上的酒精傳感器，可以通過用戶的皮膚實時檢測用戶的血液酒精含量。當用戶在車內準備啟動發動機時，PEPS控制器除了判斷是否滿足啟動條件外，還會請求駕駛員的血液酒精濃度信息，如果酒精濃度超過了每升0.2克，發動機將會被禁止啟動。但用戶可以切換車輛電源狀態，使用車輛其他功能。酒精鎖運行啟動判斷條件如下：a手環鑰匙在車內；b酒精濃度＜0.2g/L。此功能可以滿足未來汽車行業相關的法規趨勢。

2.4 疲勞駕駛預警功能

手環鑰匙通過實時監測駕駛員的心率，來辨別駕駛員的疲勞狀況。當車輛在行駛時，一旦駕駛員有了疲勞的狀況，手環鑰匙監測到其心率發生變化，立即將危險信息發送給PEPS模塊，PEPS模塊收到該信號后將信息發送到儀表、音響和座椅控制模塊，通過多方位的刺激駕駛員感官，達到疲勞預警的作用。疲勞預警判斷條件如下：

1.IGN ON；2.車速＞4km/h；3.心率小于 70次/min；4.心率降低大于20次/min。

2.5 車輛狀態預警功能

智能手環鑰匙通過PEPS模塊與車輛信息交互，用戶不但可以主動查詢車輛狀態信息，車輛也會推送信息給智能手環鑰匙；1、車輛檢測系統發現汽車某設備異常時，主動適時的發送給車主，提醒定義策略既要保證頻次，且不能打擾到車主；例如：車輛燃油不足、需要保養等重要信息，及時發信息至手環，提示用戶盡快處理，避免影響出行。2、車輛如果超出電子圍欄設置范圍，推送警報信息給車主，并共享位置信息；3、發送主機廠想讓用戶看到的重要信息例如保險、保養等信息。

2.6 運動健康和快捷支付功能

智能手環鑰匙還具有運動健康、快捷支付的功能，手環的運動傳感器記錄平時的運動信息，連接到手機后將數據同步到 APP中供用戶查看運動量，幫助用戶計算每日消耗熱量，科學健身。該定義的手環鑰匙還內置了NFC芯片和支持移動支付的智能金融卡，日常的加油、消費均可實現更便捷的體驗。可實現停車場、超市的無感支付功能。用戶將車牌號、付款賬戶、用戶微信、移動終端、商場微信公眾號（商場、超市都有微信公眾號）綁定在一起，當車輛在商場停車場準備繳費出場時，無卡管理系統會通過網絡與微信后臺，授權綁定此微信的手環鑰匙為付款確認終端設備，此時車主只要在手環上點擊確認鍵，即可付停車費出場，實現無感支付。

2.7 低電量提醒功能

低電量提醒策略電量在低于20%時，每隔一個固定時段，就會有低電提醒（振動、屏顯）；電量在低于 10%時，手環鑰匙會關閉手環功能，保留RKE、PEPS功能；電量在低于3%時手環的PEPS功能也會關閉，觸摸輸入的RKE也會關閉，但是手環背面的預留物理按鍵會支持機械物理按鍵的RKE功能，使得客戶還可以實現對車輛的解鎖、閉鎖功能。

2.8 社交、互聯

通過與手機藍牙連接，可以查閱手機未讀信息不與來電提醒；通過定制的手機APP與手環鑰匙共享手機咨詢、信息推送服務。

3 結語

無鑰匙進入和一鍵式啟動系統作為一種新穎的舒適性功能正在國內市場普及，PEPS系統技術逐漸的提高和成熟，汽車PEPS系統的功能不斷完善。作為逐漸成熟的產品，未來和關聯系統的融合顯得越來越重要，也非常有必要，例如手機藍牙鑰匙、手機替代鑰匙、帶4G遠程車輛控制的智能手表、無人駕駛和召喚等智能車的功能。

參考文獻

[1] 繆錦峰.智能鑰匙和一鍵啟動在福瑞迪轎車中的應用[J].汽車維修與保養2012（7）.29-31.

[2] 翟青林,孫國強,張燕華.汽車無鑰匙被動進人和一鍵啟動測試系統[J].測控技術,2013,(2).

[3] 王磊,閆厲,田麗媛.CAN 總線技術在汽車網絡中的研究與實現[J].長春工業大學學報（自然科學版）,2007,28（4）:402- 406.

[4] 曹紅兵.現代汽車電子控制技術[M].北京:機械工業出版社,2012.

[5] 秦浩,歐建平,陳文強.無鑰匙進入啟動系統介紹[J].汽車電器,2011,(6).

[6] 魏秋蘭.汽車無鑰匙進入及一鍵啟動系統的工作原理與故障診斷[J].汽車實用術,2015,(7).