豐田LEXUS車系第四代防盜系統工作原理及控制策略

◆文/江蘇 田銳

車輛防盜系統除了用已注冊的有ID代碼的鑰匙外，用其他任何鑰匙時，該系統禁止發動機啟動和燃油噴射。當防盜系統被設置后，安全指示燈進行閃爍，指示系統已被設置。豐田LEXUS車系的防盜系統歷經四代蛻變，由早期的第一代機械鑰匙(含應答器芯片)啟動，發展到05款第四代智能一鍵啟動。延用至今，雖在個別細節上發生細微變動，但作為第四代防盜系統的主體架構及控制策略并未發生實質改變，其成熟可靠性及邏輯嚴密性自當不言而喻。下面我們將以2016款LEXUS GS350車型為例，詳細闡述TOYOTA LEXUS車系第四代防盜系統在三種不同模式下的控制邏輯及工作原理。

圖1所示為LEXUS GS350車型第四代防盜系統主部件布局。

圖1 第四代防盜系統主部件布局

圖2所示為LEXUS GS350車型第四代防盜系統示意圖。

圖2 智能啟動與停機系統示意圖

如圖3所示，駕駛員攜帶鑰匙并進入車輛，電源處于“OFF”狀態，換擋桿位置處在“P”或“N”，當駕駛員踩下制動踏板時，主車身ECU首先識別發動機開關“OFF”信號和制動踏板下壓信號(STP)，滿足條件后，主車身ECU(STR)端子向空擋啟動開關發送一個脈沖信號，如換擋桿位置處在“P”或“N”，此脈沖信號將順利通過空擋啟動開關并途經啟動繼電器(ST Realy)后，最終與接地導通。由此產生的接地信號將回饋給主車身ECU，以驗證當前換擋桿位置確實處在“P”或“N”。滿足上述條件后，主車身ECU將鑰匙的認證請求以串行通信的方式(LIN總線)發送到認證ECU，認證ECU接收認證請求并將請求信號發送到車廂內的前/后振蕩器，振蕩器產生并發送LF(低頻波)至鑰匙，鑰匙接收LF(低頻波)后，將其自身的識別碼連同響應代碼以RF(無線電波)的方式一并發送至調諧器(車門控制接收器)，調諧器天線接收該代碼并將其發送回認證ECU。

圖3 智能鑰匙ID認證流程示意圖

認證ECU判斷和驗證該識別碼。如驗證成功，會將一個鑰匙認證正常信號以串行通信的方式(LIN總線)發送至主車身ECU，主車身ECU接收到鑰匙認證正常信號后，點亮發動機開關的綠色指示燈。

模式一：OFF→ACC→IG-ON→START(發動機啟動)

在滿足上述條件后，如圖4所示，當駕駛員按下發動機開關，主車身ECU首先接通ACC繼電器，然后接通IG繼電器。認證ECU通過串行通信(LIN總線)檢查電源已經從OFF狀態切換為ACC狀態并確認當前轉向鎖ECU內鎖銷處于鎖止狀態，然后通過串行通信(LIN總線)將一個轉向解鎖信號發送到主車身ECU和識別碼盒(停機ECU)，主車身ECU接收該信號后，由端子SLR+向轉向鎖ECU的IGE端子提供12V的供電。識別碼盒接收該信號后，通過串行通信(LIN總線)驗證轉向鎖ECU內存儲的L代碼和其自身存儲的L代碼是否一致，如驗證無誤，則將轉向解鎖信號發送至轉向鎖ECU。轉向鎖ECU只有同時集齊來自主車身ECU的12V供電和識別碼盒的轉向解鎖信號才可驅動集成于體內的轉向鎖電動馬達以釋放鎖銷。執行釋放指令后，轉向鎖ECU通過體內的位置傳感器探測鎖銷位置。在確認轉向解鎖無誤后，其自身的SLP1端子向主車身ECU的SLP端子發送一個解鎖完成信號并通過串行通信(LIN總線)發送一個開鎖完成信號到認證ECU，認證ECU接收到轉向解鎖狀態后，再次通過串行通信(LIN總線)將一個認證ECU的解除信號發送至識別碼盒，識別碼盒將對存儲在認證ECU內的S代碼和其自身存儲的S代碼進行驗證比對，如驗證成功，識別碼盒在確認認證ECU的解除信號后，通過EFII端子至IMO端子的信號連接線將存儲在發動機ECU內的G代碼進行提調并與之自身存儲的G代碼再一次進行驗證比對，當核實無誤后，最終通過EFIO端子至IMI端子的信號連接線將發動機停機解除信號發送至發動機ECU并解除發動機停機系統(允許發動機啟動和燃油噴射)。

圖4 L、S、G代碼認證流程示意圖

如圖5所示，當發動機停機系統被解除后，主車身ECU通過串行通信(LIN總線)和SLP端子的信號線再次確認來自轉向鎖ECU的轉向解鎖信號，以求100%確定轉向解鎖狀態。確認無誤后，主車身ECU的STSW端子將一個啟動請求信號(STSW)發送到發動機ECU，發動機ECU接收該信號后，STAR端子輸出啟動許可信號(12V)，經ST CUT繼電器、空擋啟動開關、ST繼電器，最終為啟動機供電并驅動。與此同時，為了防止出現如提供給發動機ECU的蓄電池電壓過低，從而造成啟動機不能正常工作的情況，主車身ECU的STR端子協同發動機ECU的STAR端子一并輸出啟動許可信號(12V)以保證啟動機的順利驅動。當發動機ECU通過曲軸位置傳感器判斷發動機啟動完成后，STAR端子停止啟動許可信號(12V)的輸出,以停止啟動機工作，同時將當前發動機順利啟動后的轉速信號通過TACH端子發送至主車身ECU，主車身ECU接收到該信號后，確認發動機已啟動完成，STR端子也一并停止啟動許可信號(12V)的輸出，并關閉發動機開關指示燈。

圖5 停機解除后發動機啟動示意圖

至此，經過上述各模塊間的逐一驗證及協同控制，停機系統解除鎖定,發動機通過許可被順利啟動。

模式二：發動機運轉→OFF

如圖6所示，在發動機運轉狀態下，當滿足換擋桿為“P”、車速為0、電源處“IG-ON”模式的共3個條件的情況下，駕駛員按下發動機開關一次，主車身ECU識別發動機開關信號并關閉ACC、IG繼電器。當電源從IG-ON切換到OFF后，如果駕駛員車門打開，主車身ECU就會接收來自門控燈開關(駕駛員車門)的DCTY信號，然后至轉向鎖止ECU的供電SLR+就會切斷以鎖止轉向。至此，發動機停機系統由之前的許可狀態設置為鎖定狀態。

圖6 停機系統觸發設置示意圖

模式三：鑰匙電池電壓過低時

如圖7所示，當電源處于“OFF”狀態，換擋桿位置處在“P”或“N”，駕駛員進入車輛并且當鑰匙電池電量低時踩下制動踏板，主車身ECU接收剎車燈開關信號(STP)并將鑰匙認證請求信號通過串行通信(LIN總線)發送到認證ECU。認證ECU接收認證請求并將請求信號發送到車廂內的前/后振蕩器，振蕩器產生并發送LF(低頻波)至鑰匙，因鑰匙的電池電量低，故沒有RF(無線電波)被發出，因此認證ECU未接收到來自調諧器(車門控制接收器)的識別碼響應信號，于是便驅動內置于發動機開關的收發器鑰匙放大器，通過VC5端子向其供電(5V)，并且通過TXCT端子向其發送鑰匙代碼輸出信號，此時將帶有Lexus標志的鑰匙一側，使之標志保持正對發動機開關正中(小于10mm)。結果，收發器鑰匙放大器向鑰匙輸出一個發動機停機無線電波，鑰匙接收到無線電波，并將其內裝的應答器芯片中注冊的識別碼信號回饋到收發器鑰匙線圈，收發器鑰匙放大器將鑰匙的識別碼與無線電波響應信號進行合成后，通過CODE端子將鑰匙代碼數據解調信號發送回認證ECU。認證 ECU 將從發動機開關發來的鑰匙識別碼和已經注冊在認證ECU中的鑰匙識別碼進行比對，驗證成功后，將一個鑰匙認證正常信號通過串行通信(LIN總線)發送到主車身ECU，主車身ECU接收到鑰匙認證正常信號后，點亮發動機開關的綠色指示燈，同時組合儀表中的蜂鳴器發出“嗶”一聲鳴響，蜂鳴器鳴響后，如果在踩下制動踏板的同時于5s內按下發動機開關，電源便會進行切換以啟動發動機，往后與模式一中正常的鑰匙操作流程相同。

圖7 停機系統應急解除示意圖

綜上，詳細闡述了豐田 LEXUS車系第四代智能啟動與發動機停機系統在三種不同模式下的控制策略。對于該系統，只有在深入理解其內在的含義后，才能在日后面對該系統所發生的各類故障診斷中做到成竹于胸、一針見血，以求理論指導實踐，實踐驗證理論，通過知行合一，不斷完善的理論體系，在提升自身職業素養的同時，最終達到科學修車，規范修車。