一種基于無鑰匙進(jìn)入和一鍵式啟動(dòng)系統(tǒng)的智能手環(huán)鑰匙的設(shè)計(jì)

作者：張學(xué)超，王聰，樊瑞，周德明，李建才
單位：奇瑞汽車股份有限公司

前言

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)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(jìn)入和一鍵式啟動(dòng)系統(tǒng)作為智能化、舒適性的重要體現(xiàn)，相比傳統(tǒng)的機(jī)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(jìn)入車輛、啟動(dòng)車輛。但是無鑰匙系統(tǒng)的智能鑰匙的體積一般為較大且為按鍵觸發(fā)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(tǒng)車鑰匙存在一定的弊端，如：佩戴不方便，經(jīng)常遺忘和丟失車鑰匙。隨著智能穿戴設(shè)備的普及，用戶購買和使用智能穿戴設(shè)備越來越普遍，手環(huán)作為智能穿戴設(shè)備的代表產(chǎn)品，已經(jīng)被越來越多的用戶使用。本文把汽車PEPS系統(tǒng)的智能鑰匙集成到穿戴手環(huán)里，從科技和安全的角度彰顯了車鑰匙手環(huán)的優(yōu)勢和市場潛力。針對車鑰匙和智能手環(huán)的特點(diǎn)，定義了一些更實(shí)用的功能。

1基于PEPS系統(tǒng)的智能手環(huán)鑰匙的系統(tǒng)框圖

基于PEPS系統(tǒng)的智能手環(huán)鑰匙的系統(tǒng)框圖，如圖1所示。



圖1

1.1 PEPS模塊
實(shí)現(xiàn)PEPS功能的主控制器，內(nèi)部的高頻接收電路負(fù)責(zé)接收手環(huán)鑰匙的RF高頻信號(hào)傳遞給主芯片驗(yàn)證手環(huán)鑰匙的合法性身份，內(nèi)部集成的藍(lán)牙模塊接收手環(huán)相關(guān)傳感器的信息根據(jù)預(yù)先定義的策略，通過CAN總線發(fā)送給相關(guān)整車模塊去處理。

1.2 手環(huán)鑰匙
集成了汽車鑰匙的相關(guān)芯片，具備鑰匙的低頻信號(hào)接收和高頻信號(hào)發(fā)送功能，負(fù)責(zé)把手環(huán)中特殊部分傳感器的信息通過藍(lán)牙傳遞給PEPS模塊，同時(shí)還具備常規(guī)手環(huán)的功能：顯示提醒、來電提醒、運(yùn)動(dòng)記錄、心率檢測、睡眠檢測、低電量提醒、尋找手機(jī)和APP等功能。

1.3 BCM模塊
BCM是車身控制模塊，負(fù)責(zé)執(zhí)行車輛解閉鎖、后備箱開啟、提供鎖狀態(tài)等。

1.4 儀表、DVD、座椅控制模塊
儀表、DVD、座椅控制模塊分別負(fù)責(zé)根據(jù)PEPS模塊解析手環(huán)的相關(guān)命令執(zhí)行的控制器。

2基于PEPS系統(tǒng)的智能手環(huán)鑰匙的功能設(shè)計(jì)

2.1 PEPS功能
用戶攜帶智能手環(huán)鑰匙，靠近車輛時(shí)通過操作把手上的按鈕或傳感器，這些動(dòng)作會(huì)被PEPS模塊檢測到，它會(huì)驅(qū)動(dòng)車上相應(yīng)的低頻天線產(chǎn)生無線低頻信號(hào)搜索鑰匙，手環(huán)鑰匙收到低頻信號(hào)后會(huì)反饋一個(gè)信號(hào)（RF/BT），PEPS對鑰匙反饋的信號(hào)的合法性做驗(yàn)證，之后把命令發(fā)到BCM模塊實(shí)現(xiàn)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(huán)鑰匙也可以實(shí)現(xiàn)此類功能。

2.2 RKE功能
智能手環(huán)鑰匙上有觸摸屏，用戶通過在觸摸屏上操作對應(yīng)的菜單，PEPS控制器收到RF射頻信號(hào)解析、驗(yàn)證鑰匙合法后，將命令發(fā)送給BCM執(zhí)行相應(yīng)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(huán)鑰匙上的酒精傳感器，可以通過用戶的皮膚實(shí)時(shí)檢測用戶的血液酒精含量。當(dāng)用戶在車內(nèi)準(zhǔn)備啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，PEPS控制器除了判斷是否滿足啟動(dòng)條件外，還會(huì)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(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)被禁止啟動(dòng)。但用戶可以切換車輛電源狀態(tài)，使用車輛其他功能。酒精鎖運(yùn)行啟動(dòng)判斷條件如下：a手環(huán)鑰匙在車內(nèi)；b酒精濃度＜0.2g/L。此功能可以滿足未來汽車行業(yè)相關(guān)的法規(guī)趨勢。

2.4 疲勞駕駛預(yù)警功能
手環(huán)鑰匙通過實(shí)時(shí)監(jiān)測駕駛員的心率，來辨別駕駛員的疲勞狀況。當(dāng)車輛在行駛時(shí)，一旦駕駛員有了疲勞的狀況，手環(huán)鑰匙監(jiān)測到其心率發(fā)生變化，立即將危險(xiǎn)信息發(fā)送給PEPS模塊，PEPS模塊收到該信號(hào)后將信息發(fā)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(dá)到疲勞預(yù)警的作用。疲勞預(yù)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(tài)預(yù)警功能
智能手環(huán)鑰匙通過PEPS模塊與車輛信息交互，用戶不但可以主動(dòng)查詢車輛狀態(tài)信息，車輛也會(huì)推送信息給智能手環(huán)鑰匙；1、車輛檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)汽車某設(shè)備異常時(shí)，主動(dòng)適時(shí)的發(fā)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(yǎng)等重要信息，及時(shí)發(fā)信息至手環(huán)，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(shè)置范圍，推送警報(bào)信息給車主，并共享位置信息；3、發(fā)送主機(jī)廠想讓用戶看到的重要信息例如保險(xiǎn)、保養(yǎng)等信息。

2.6 運(yùn)動(dòng)健康和快捷支付功能
智能手環(huán)鑰匙還具有運(yùn)動(dòng)健康、快捷支付的功能，手環(huán)的運(yùn)動(dòng)傳感器記錄平時(shí)的運(yùn)動(dòng)信息，連接到手機(jī)后將數(shù)據(jù)同步到APP中供用戶查看運(yùn)動(dòng)量，幫助用戶計(jì)算每日消耗熱量，科學(xué)健身。該定義的手環(huán)鑰匙還內(nèi)置了NFC芯片和支持移動(dòng)支付的智能金融卡，日常的加油、消費(fèi)均可實(shí)現(xiàn)更便捷的體驗(yàn)?？蓪?shí)現(xiàn)停車場、超市的無感支付功能。用戶將車牌號(hào)、付款賬戶、用戶微信、移動(dòng)終端、商場微信公眾號(hào)（商場、超市都有微信公眾號(hào)）綁定在一起，當(dāng)車輛在商場停車場準(zhǔn)備繳費(fèi)出場時(shí)，無卡管理系統(tǒng)會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)與微信后臺(tái)，授權(quán)綁定此微信的手環(huán)鑰匙為付款確認(rèn)終端設(shè)備，此時(shí)車主只要在手環(huán)上點(diǎn)擊確認(rèn)鍵，即可付停車費(fèi)出場，實(shí)現(xiàn)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(shí)，每隔一個(gè)固定時(shí)段，就會(huì)有低電提醒（振動(dòng)、屏顯）；電量在低于10%時(shí)，手環(huán)鑰匙會(huì)關(guān)閉手環(huán)功能，保留RKE、PEPS功能；電量在低于3%時(shí)手環(huán)的PEPS功能也會(huì)關(guān)閉，觸摸輸入的RKE也會(huì)關(guān)閉，但是手環(huán)背面的預(yù)留物理按鍵會(huì)支持機(jī)械物理按鍵的RKE功能，使得客戶還可以實(shí)現(xiàn)對車輛的解鎖、閉鎖功能。

2.8 社交、互聯(lián)
通過與手機(jī)藍(lán)牙連接，可以查閱手機(jī)未讀信息不與來電提醒；通過定制的手機(jī)APP與手環(huán)鑰匙共享手機(jī)咨詢、信息推送服務(wù)。

3結(jié)語
無鑰匙進(jìn)入和一鍵式啟動(dòng)系統(tǒng)作為一種新穎的舒適性功能正在國內(nèi)市場普及，PEPS系統(tǒng)技術(shù)逐漸的提高和成熟，汽車PEPS系統(tǒng)的功能不斷完善。作為逐漸成熟的產(chǎn)品，未來和關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的融合顯得越來越重要，也非常有必要，例如手機(jī)藍(lán)牙鑰匙、手機(jī)替代鑰匙、帶4G遠(yuǎn)程車輛控制的智能手表、無人駕駛和召喚等智能車的功能。