芯片式防盜系統(tǒng)介紹及案例分析

東風(fēng)悅達(dá)起亞汽車有限公司 吳 猛

1 概述

芯片式防盜系統(tǒng)是一種利用無線通信進(jìn)行信息認(rèn)證達(dá)到防盜目的的系統(tǒng)。對于配備芯片式防盜系統(tǒng)的車輛，嘗試起動發(fā)動機(jī)時，不但需要鑰匙的機(jī)械齒與點火開關(guān)鎖筒內(nèi)的齒形匹配，還需要防盜控制單元內(nèi)的密碼與鑰匙發(fā)出的密碼一致時，發(fā)動機(jī)才會被允許起動。

芯片式防盜系統(tǒng)多用于汽車原配防盜器中，主要依靠鎖定發(fā)動機(jī)的噴油和點火來達(dá)到防盜目的。不會出現(xiàn)遙控防盜系統(tǒng)進(jìn)入報警狀態(tài)（電子遙控防盜系統(tǒng)僅通過鎖定起動機(jī)來達(dá)到防盜的目的），卻仍能通過比如強(qiáng)制跨接起動繼電器等方式起動發(fā)動機(jī)的情況。東風(fēng)悅達(dá)起亞旗下的嘉華、遠(yuǎn)艦、K3、K2等車型均采用芯片式防盜系統(tǒng)。

2 芯片式防盜系統(tǒng)的工作過程和構(gòu)成（以起亞嘉華車為例）

2.1 芯片式防盜系統(tǒng)的工作過程

芯片式防盜系統(tǒng)工作過程（圖1）如下。

（1）將鑰匙插入點火開關(guān)，接通點火開關(guān)，嘗試起動發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)控制單元發(fā)出起動請求信號。

（2）防盜控制單元（ICM）接到發(fā)動機(jī)控制單元的請求后，驅(qū)動線圈天線。

（3）線圈天線通電瞬間，產(chǎn)生磁場變化，鑰匙內(nèi)部的線圈將磁通量的變化轉(zhuǎn)化為電能并存儲在內(nèi)部電容內(nèi)。

（4）鑰匙內(nèi)部的發(fā)射器得到電源（電容放電）后，將鑰匙信息通過無線信號發(fā)出。

（5）線圈天線接收到鑰匙發(fā)出的無線信號，將鑰匙信息傳遞給防盜控制單元（ICM）。

（6）防盜控制單元（ICM）將接收到的鑰匙信息與存儲在其內(nèi)部的鑰匙信息（防盜控制單元內(nèi)的鑰匙信息是在鑰匙注冊時存入防盜控制單元的）進(jìn)行比較。如果鑰匙信息匹配成功，防盜控制單元將允許發(fā)動機(jī)控制單元起動發(fā)動機(jī)；如果鑰匙信息不匹配，防盜控制單元將禁止發(fā)動機(jī)控制單元起動發(fā)動機(jī)。

（7）如果發(fā)動機(jī)控制單元接收到允許起動的信號后，即解除燃油噴射系統(tǒng)的鎖止?fàn)顟B(tài)，并控制發(fā)動機(jī)起動；如果發(fā)動機(jī)控制單元接收到禁止起動的信號后，將繼續(xù)維持燃油噴射系統(tǒng)的鎖止?fàn)顟B(tài)。

圖1 芯片式防盜系統(tǒng)的工作過程

2.2 芯片式防盜系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）鑰匙（圖2）。發(fā)射器安裝在鑰匙頭部。當(dāng)鑰匙插入點火開關(guān)，嘗試起動發(fā)動機(jī)時，ICM通過線圈將磁能提供給發(fā)射器。發(fā)射器中的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并由電容儲存電能。當(dāng)ICM終止磁能供應(yīng)時，發(fā)射器內(nèi)的電容將儲存的電能釋放，以供發(fā)射器發(fā)出鑰匙信息，鑰匙信息儲存在專用的集成電路（ASIC）中。車輛的鑰匙分為ID鑰匙和主鑰匙，具體見表1所列。

1.2.1 試驗設(shè)計 以油用牡丹與不同樹種套種立體栽培模式為研究對象，設(shè)4個處理，即油用牡丹單一種植、油用牡丹-碧桃套種、油用牡丹-香椿套種和油用牡丹-核桃套種4種模式。2013年9月進(jìn)行油用牡丹大田定植，保持良好水肥條件，常規(guī)管理。2014年春季在油用牡丹定植田預(yù)留地間作樹種，間作樹種種植密度均為3 m×3 m，油用牡丹套種和單作種植密度均為40 cm×50 cm。每種間作模式下設(shè)不同的觀測定位點，分別在林分的近林緣和中間，盡可能減少因林分中不同位置的郁閉度差異對生理生態(tài)指標(biāo)的影響。

（2）線圈天線（圖3）。線圈天線安裝在點火開關(guān)的頭部，其功能如下。

1）為鑰匙發(fā)射器提供磁能。

2）接收鑰匙發(fā)出的鑰匙信息。

3）將鑰匙信息傳遞給防盜控制單元。

（3）防盜控制單元（圖4）。防盜控制單元安裝在轉(zhuǎn)向柱右側(cè)，其功能如下。

1）為線圈天線提供電能。

2）接收線圈天線傳送來的鑰匙信息，并與自身內(nèi)部存儲的鑰匙信息進(jìn)行比較。

3）根據(jù)鑰匙信息的比對結(jié)果，給發(fā)動機(jī)控制單元提供起動信號或禁止起動信號。

（4）發(fā)動機(jī)控制單元（圖5）。發(fā)動機(jī)控制單元安裝在前排乘員側(cè)踏板下部，其功能（涉及到防盜系統(tǒng)的部分）如下。

1）當(dāng)點火開關(guān)置于ON位置時，發(fā)動機(jī)控制單元向防盜控制單元發(fā)出起動請求信號。

2）接收防盜控制單元的應(yīng)答信號（起動信號或禁止起動信號）。

3）確定燃油噴射系統(tǒng)能否工作。

圖2 鑰匙結(jié)構(gòu)

表1 ID鑰匙和主鑰匙

圖3 線圈天線

圖4 防盜控制單元

圖5 發(fā)動機(jī)控制單元

3 案例

案例1 起亞嘉華車無法起動

故障現(xiàn)象一輛搭載3.5 L發(fā)動機(jī)的起亞嘉華車，在行駛過程中突然熄火，熄火后發(fā)動機(jī)無法起動，只得電話求助4S店。

故障診斷和排除維修人員趕赴現(xiàn)場，試車驗證故障現(xiàn)象，接通點火開關(guān)嘗試起動發(fā)動機(jī)，起動機(jī)運轉(zhuǎn)正常，但發(fā)動機(jī)始終無法起動著機(jī)。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，火花塞正常跳火，但噴油器不工作。

用故障檢測儀檢測，讀取到的故障代碼為“P1696”，含義為防盜鑰匙認(rèn)證失敗。接著使用故障檢測儀查閱防盜系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)流，結(jié)果如圖6所示。針對插入鑰匙筒的鑰匙不能檢測的故障現(xiàn)象，判斷故障原因可能是線圈天線斷路或短路、防盜控制單元損壞、鑰匙芯片損壞等。

圖6 防盜系統(tǒng)數(shù)據(jù)流（截屏）

按照故障排查的一般思路，決定先對線圈天線進(jìn)行檢查。測量線圈天線的電阻，為2.0 Ω，正常，初步排除線圈損壞的可能。由于是外出救援，并未攜帶相關(guān)配件（防盜控制單元、鑰匙等），且駕駛?cè)酥挥?把灰色鑰匙（主鑰匙）。于是嘗試使用故障檢測儀重新對主鑰匙進(jìn)行注冊（初始密碼：2345）。但注冊后發(fā)現(xiàn)鑰匙仍不能起動車輛，且讀取到的數(shù)據(jù)流依舊。分析認(rèn)為，防盜系統(tǒng)的ID鑰匙數(shù)量和主鑰匙數(shù)量均顯示為0，懷疑防盜控制單元內(nèi)存儲的鑰匙信息已丟失或防盜控制單元損壞。

對于防盜控制單元內(nèi)存儲的鑰匙信息丟失的情況，必須用原車的ID鑰匙重新注冊防盜控制單元。然而詢問駕駛?cè)说弥?，該車是單位的車，另一把主鑰匙和ID鑰匙已丟失。由于ID鑰匙丟失，必須使用新的ID鑰匙重新注冊防盜控制單元，維修人員對客戶說明情況后，決定先將車輛運回修理廠作進(jìn)一步檢修。

然而，第2天一早，客戶取來了2把鑰匙，1把ID鑰匙和1把主鑰匙。但是試車發(fā)現(xiàn)，這2把鑰匙并非這輛車的，鑰匙的機(jī)械齒都與原車的不匹配，無法插入點火開關(guān)內(nèi)，詢問得知，這2把鑰匙是單位其他車的?？蛻粢蟊M量降低維修費用，且盡快修復(fù)車輛。

在對防盜系統(tǒng)的整體工作情況進(jìn)行充分研究后，筆者發(fā)現(xiàn)要完成ID鑰匙的注冊需要同時滿足2個條件：機(jī)械齒吻合（能夠插入并接通點火開關(guān)）、ID鑰匙能有效發(fā)出無線信號（鑰匙信息寫入防盜控制單元）。而該車的問題是，雖然有1把ID鑰匙，但I(xiàn)D鑰匙的機(jī)械齒與原車的不吻合。這時筆者靈機(jī)一動，決定嘗試分開滿足這2個條件，看是否可行，具體的操作步驟如下。

（1）將線圈天線與點火開關(guān)分離。

（2）將ID鑰匙放入線圈天線內(nèi)部，同時將原車的主鑰匙插入點火開關(guān)內(nèi)（圖7）。此時線圈天線與ID鑰匙進(jìn)行信息交換，原車的主鑰匙則用于控制點火開關(guān)的接通和斷開。

（3）用主鑰匙接通點火開關(guān)，10 s內(nèi)將主鑰匙拔出，ID鑰匙即注冊完成。

（4）將線圈天線裝復(fù)，再次將主鑰匙插入點火開關(guān)，接通點火開關(guān)，等待10 s以上，拔出主鑰匙，即完成了主鑰匙的重新匹配（這里可以確定原車主鑰匙內(nèi)的鑰匙信息也一并丟失了，否則，如果主鑰匙內(nèi)仍存有原車的鑰匙信息是無法完成鑰匙匹配的，需要借助故障檢測儀才能擦除并重新寫入新的鑰匙信息）。

圖7 將ID鑰匙放入線圈天線內(nèi)部的同時將原車的主鑰匙插入點火開關(guān)內(nèi)

圖8 重新注冊主鑰匙后的防盜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流（截屏）

操作完成后，連接故障檢測儀，查看防盜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，結(jié)果如圖8所示，說明ID鑰匙已經(jīng)注冊成功，主鑰匙也已完成了重新匹配。此時防盜控制單元內(nèi)儲存的是另一臺車的ID鑰匙信息，但是由于這把ID鑰匙的機(jī)械齒齒形與點火開關(guān)鎖筒內(nèi)的齒形不符，所以無法起動車輛；而此時的主鑰匙，不僅被寫入了另一臺車的鑰匙信息，而且機(jī)械齒齒形與點火開關(guān)鎖筒內(nèi)的齒形一致，故能正常起動車輛，至此故障排除。