一种基于无钥匙进入和一键式启动系统的智能手环钥匙的设计

作者：张学超，王聪，樊瑞，周德明，李建才
单位：奇瑞汽车股份有限公司

前言

随着经济与社会的快速发展，我国的汽车持有量不断增加，人们对汽车智能化、舒适性的要求越来越高，无钥匙进入和一键式启动系统作为智能化、舒适性的重要体现，相比传统的机械钥匙，给用户带来的舒适程度大幅度提升，用户无需拿出钥匙即可进入车辆、启动车辆。但是无钥匙系统的智能钥匙的体积一般为较大且为按键触发式钥匙，或者是部份车型的高配配备有液晶显示功能的钥匙，但这类传统车钥匙存在一定的弊端，如：佩戴不方便，经常遗忘和丢失车钥匙。随着智能穿戴设备的普及，用户购买和使用智能穿戴设备越来越普遍，手环作为智能穿戴设备的代表产品，已经被越来越多的用户使用。本文把汽车PEPS系统的智能钥匙集成到穿戴手环里，从科技和安全的角度彰显了车钥匙手环的优势和市场潜力。针对车钥匙和智能手环的特点，定义了一些更实用的功能。

1基于PEPS系统的智能手环钥匙的系统框图

基于PEPS系统的智能手环钥匙的系统框图，如图1所示。



图1

1.1 PEPS模块
实现PEPS功能的主控制器，内部的高频接收电路负责接收手环钥匙的RF高频信号传递给主芯片验证手环钥匙的合法性身份，内部集成的蓝牙模块接收手环相关传感器的信息根据预先定义的策略，通过CAN总线发送给相关整车模块去处理。

1.2 手环钥匙
集成了汽车钥匙的相关芯片，具备钥匙的低频信号接收和高频信号发送功能，负责把手环中特殊部分传感器的信息通过蓝牙传递给PEPS模块，同时还具备常规手环的功能：显示提醒、来电提醒、运动记录、心率检测、睡眠检测、低电量提醒、寻找手机和APP等功能。

1.3 BCM模块
BCM是车身控制模块，负责执行车辆解闭锁、后备箱开启、提供锁状态等。

1.4 仪表、DVD、座椅控制模块
仪表、DVD、座椅控制模块分别负责根据PEPS模块解析手环的相关命令执行的控制器。

2基于PEPS系统的智能手环钥匙的功能设计

2.1 PEPS功能
用户携带智能手环钥匙，靠近车辆时通过操作把手上的按钮或传感器，这些动作会被PEPS模块检测到，它会驱动车上相应的低频天线产生无线低频信号搜索钥匙，手环钥匙收到低频信号后会反馈一个信号（RF/BT），PEPS对钥匙反馈的信号的合法性做验证，之后把命令发到BCM模块实现对整车的上锁和解锁。如车辆具有迎宾、走近解锁、离开上锁、智能打开后背箱的功能，携带智能手环钥匙也可以实现此类功能。

2.2 RKE功能
智能手环钥匙上有触摸屏，用户通过在触摸屏上操作对应的菜单，PEPS控制器收到RF射频信号解析、验证钥匙合法后，将命令发送给BCM执行相应的车门解锁、落锁、开启后备箱、升降车窗、寻车功能。

2.3 酒精锁功能
手环钥匙上的酒精传感器，可以通过用户的皮肤实时检测用户的血液酒精含量。当用户在车内准备启动发动机时，PEPS控制器除了判断是否满足启动条件外，还会请求驾驶员的血液酒精浓度信息，如果酒精浓度超过了每升0.2克，发动机将会被禁止启动。但用户可以切换车辆电源状态，使用车辆其他功能。酒精锁运行启动判断条件如下：a手环钥匙在车内；b酒精浓度＜0.2g/L。此功能可以满足未来汽车行业相关的法规趋势。

2.4 疲劳驾驶预警功能
手环钥匙通过实时监测驾驶员的心率，来辨别驾驶员的疲劳状况。当车辆在行驶时，一旦驾驶员有了疲劳的状况，手环钥匙监测到其心率发生变化，立即将危险信息发送给PEPS模块，PEPS模块收到该信号后将信息发送到仪表、音响和座椅控制模块，通过多方位的刺激驾驶员感官，达到疲劳预警的作用。疲劳预警判断条件如下：
1.IGN ON；2.车速＞4km/h；3.心率小于70次/min；4.心率降低大于20次/min。

2.5 车辆状态预警功能
智能手环钥匙通过PEPS模块与车辆信息交互，用户不但可以主动查询车辆状态信息，车辆也会推送信息给智能手环钥匙；1、车辆检测系统发现汽车某设备异常时，主动适时的发送给车主，提醒定义策略既要保证频次，且不能打扰到车主；例如：车辆燃油不足、需要保养等重要信息，及时发信息至手环，提示用户尽快处理，避免影响出行。2、车辆如果超出电子围栏设置范围，推送警报信息给车主，并共享位置信息；3、发送主机厂想让用户看到的重要信息例如保险、保养等信息。

2.6 运动健康和快捷支付功能
智能手环钥匙还具有运动健康、快捷支付的功能，手环的运动传感器记录平时的运动信息，连接到手机后将数据同步到APP中供用户查看运动量，帮助用户计算每日消耗热量，科学健身。该定义的手环钥匙还内置了NFC芯片和支持移动支付的智能金融卡，日常的加油、消费均可实现更便捷的体验。可实现停车场、超市的无感支付功能。用户将车牌号、付款账户、用户微信、移动终端、商场微信公众号（商场、超市都有微信公众号）绑定在一起，当车辆在商场停车场准备缴费出场时，无卡管理系统会通过网络与微信后台，授权绑定此微信的手环钥匙为付款确认终端设备，此时车主只要在手环上点击确认键，即可付停车费出场，实现无感支付。

2.7 低电量提醒功能
低电量提醒策略电量在低于20%时，每隔一个固定时段，就会有低电提醒（振动、屏显）；电量在低于10%时，手环钥匙会关闭手环功能，保留RKE、PEPS功能；电量在低于3%时手环的PEPS功能也会关闭，触摸输入的RKE也会关闭，但是手环背面的预留物理按键会支持机械物理按键的RKE功能，使得客户还可以实现对车辆的解锁、闭锁功能。

2.8 社交、互联
通过与手机蓝牙连接，可以查阅手机未读信息不与来电提醒；通过定制的手机APP与手环钥匙共享手机咨询、信息推送服务。

3结语
无钥匙进入和一键式启动系统作为一种新颖的舒适性功能正在国内市场普及，PEPS系统技术逐渐的提高和成熟，汽车PEPS系统的功能不断完善。作为逐渐成熟的产品，未来和关联系统的融合显得越来越重要，也非常有必要，例如手机蓝牙钥匙、手机替代钥匙、带4G远程车辆控制的智能手表、无人驾驶和召唤等智能车的功能。