豐田L(fēng)EXUS車(chē)系第四代防盜系統(tǒng)工作原理及控制策略

◆文/江蘇 田銳

車(chē)輛防盜系統(tǒng)除了用已注冊(cè)的有ID代碼的鑰匙外，用其他任何鑰匙時(shí)，該系統(tǒng)禁止發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和燃油噴射。當(dāng)防盜系統(tǒng)被設(shè)置后，安全指示燈進(jìn)行閃爍，指示系統(tǒng)已被設(shè)置。豐田L(fēng)EXUS車(chē)系的防盜系統(tǒng)歷經(jīng)四代蛻變，由早期的第一代機(jī)械鑰匙(含應(yīng)答器芯片)啟動(dòng)，發(fā)展到05款第四代智能一鍵啟動(dòng)。延用至今，雖在個(gè)別細(xì)節(jié)上發(fā)生細(xì)微變動(dòng)，但作為第四代防盜系統(tǒng)的主體架構(gòu)及控制策略并未發(fā)生實(shí)質(zhì)改變，其成熟可靠性及邏輯嚴(yán)密性自當(dāng)不言而喻。下面我們將以2016款LEXUS GS350車(chē)型為例，詳細(xì)闡述TOYOTA LEXUS車(chē)系第四代防盜系統(tǒng)在三種不同模式下的控制邏輯及工作原理。

圖1所示為L(zhǎng)EXUS GS350車(chē)型第四代防盜系統(tǒng)主部件布局。

圖1 第四代防盜系統(tǒng)主部件布局

圖2所示為L(zhǎng)EXUS GS350車(chē)型第四代防盜系統(tǒng)示意圖。

圖2 智能啟動(dòng)與停機(jī)系統(tǒng)示意圖

如圖3所示，駕駛員攜帶鑰匙并進(jìn)入車(chē)輛，電源處于“OFF”狀態(tài)，換擋桿位置處在“P”或“N”，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，主車(chē)身ECU首先識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)“OFF”信號(hào)和制動(dòng)踏板下壓信號(hào)(STP)，滿(mǎn)足條件后，主車(chē)身ECU(STR)端子向空擋啟動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，如換擋桿位置處在“P”或“N”，此脈沖信號(hào)將順利通過(guò)空擋啟動(dòng)開(kāi)關(guān)并途經(jīng)啟動(dòng)繼電器(ST Realy)后，最終與接地導(dǎo)通。由此產(chǎn)生的接地信號(hào)將回饋給主車(chē)身ECU，以驗(yàn)證當(dāng)前換擋桿位置確實(shí)處在“P”或“N”。滿(mǎn)足上述條件后，主車(chē)身ECU將鑰匙的認(rèn)證請(qǐng)求以串行通信的方式(LIN總線(xiàn))發(fā)送到認(rèn)證ECU，認(rèn)證ECU接收認(rèn)證請(qǐng)求并將請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送到車(chē)廂內(nèi)的前/后振蕩器，振蕩器產(chǎn)生并發(fā)送LF(低頻波)至鑰匙，鑰匙接收LF(低頻波)后，將其自身的識(shí)別碼連同響應(yīng)代碼以RF(無(wú)線(xiàn)電波)的方式一并發(fā)送至調(diào)諧器(車(chē)門(mén)控制接收器)，調(diào)諧器天線(xiàn)接收該代碼并將其發(fā)送回認(rèn)證ECU。

圖3 智能鑰匙ID認(rèn)證流程示意圖

認(rèn)證ECU判斷和驗(yàn)證該識(shí)別碼。如驗(yàn)證成功，會(huì)將一個(gè)鑰匙認(rèn)證正常信號(hào)以串行通信的方式(LIN總線(xiàn))發(fā)送至主車(chē)身ECU，主車(chē)身ECU接收到鑰匙認(rèn)證正常信號(hào)后，點(diǎn)亮發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)的綠色指示燈。

模式一：OFF→ACC→IG-ON→START(發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng))

在滿(mǎn)足上述條件后，如圖4所示，當(dāng)駕駛員按下發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)，主車(chē)身ECU首先接通ACC繼電器，然后接通IG繼電器。認(rèn)證ECU通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))檢查電源已經(jīng)從OFF狀態(tài)切換為ACC狀態(tài)并確認(rèn)當(dāng)前轉(zhuǎn)向鎖ECU內(nèi)鎖銷(xiāo)處于鎖止?fàn)顟B(tài)，然后通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))將一個(gè)轉(zhuǎn)向解鎖信號(hào)發(fā)送到主車(chē)身ECU和識(shí)別碼盒(停機(jī)ECU)，主車(chē)身ECU接收該信號(hào)后，由端子SLR+向轉(zhuǎn)向鎖ECU的IGE端子提供12V的供電。識(shí)別碼盒接收該信號(hào)后，通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))驗(yàn)證轉(zhuǎn)向鎖ECU內(nèi)存儲(chǔ)的L代碼和其自身存儲(chǔ)的L代碼是否一致，如驗(yàn)證無(wú)誤，則將轉(zhuǎn)向解鎖信號(hào)發(fā)送至轉(zhuǎn)向鎖ECU。轉(zhuǎn)向鎖ECU只有同時(shí)集齊來(lái)自主車(chē)身ECU的12V供電和識(shí)別碼盒的轉(zhuǎn)向解鎖信號(hào)才可驅(qū)動(dòng)集成于體內(nèi)的轉(zhuǎn)向鎖電動(dòng)馬達(dá)以釋放鎖銷(xiāo)。執(zhí)行釋放指令后，轉(zhuǎn)向鎖ECU通過(guò)體內(nèi)的位置傳感器探測(cè)鎖銷(xiāo)位置。在確認(rèn)轉(zhuǎn)向解鎖無(wú)誤后，其自身的SLP1端子向主車(chē)身ECU的SLP端子發(fā)送一個(gè)解鎖完成信號(hào)并通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))發(fā)送一個(gè)開(kāi)鎖完成信號(hào)到認(rèn)證ECU，認(rèn)證ECU接收到轉(zhuǎn)向解鎖狀態(tài)后，再次通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))將一個(gè)認(rèn)證ECU的解除信號(hào)發(fā)送至識(shí)別碼盒，識(shí)別碼盒將對(duì)存儲(chǔ)在認(rèn)證ECU內(nèi)的S代碼和其自身存儲(chǔ)的S代碼進(jìn)行驗(yàn)證比對(duì)，如驗(yàn)證成功，識(shí)別碼盒在確認(rèn)認(rèn)證ECU的解除信號(hào)后，通過(guò)EFII端子至IMO端子的信號(hào)連接線(xiàn)將存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)的G代碼進(jìn)行提調(diào)并與之自身存儲(chǔ)的G代碼再一次進(jìn)行驗(yàn)證比對(duì)，當(dāng)核實(shí)無(wú)誤后，最終通過(guò)EFIO端子至IMI端子的信號(hào)連接線(xiàn)將發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)解除信號(hào)發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)ECU并解除發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)系統(tǒng)(允許發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和燃油噴射)。

圖4 L、S、G代碼認(rèn)證流程示意圖

如圖5所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)系統(tǒng)被解除后，主車(chē)身ECU通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))和SLP端子的信號(hào)線(xiàn)再次確認(rèn)來(lái)自轉(zhuǎn)向鎖ECU的轉(zhuǎn)向解鎖信號(hào)，以求100%確定轉(zhuǎn)向解鎖狀態(tài)。確認(rèn)無(wú)誤后，主車(chē)身ECU的STSW端子將一個(gè)啟動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)(STSW)發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU接收該信號(hào)后，STAR端子輸出啟動(dòng)許可信號(hào)(12V)，經(jīng)ST CUT繼電器、空擋啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、ST繼電器，最終為啟動(dòng)機(jī)供電并驅(qū)動(dòng)。與此同時(shí)，為了防止出現(xiàn)如提供給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的蓄電池電壓過(guò)低，從而造成啟動(dòng)機(jī)不能正常工作的情況，主車(chē)身ECU的STR端子協(xié)同發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的STAR端子一并輸出啟動(dòng)許可信號(hào)(12V)以保證啟動(dòng)機(jī)的順利驅(qū)動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過(guò)曲軸位置傳感器判斷發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后，STAR端子停止啟動(dòng)許可信號(hào)(12V)的輸出,以停止啟動(dòng)機(jī)工作，同時(shí)將當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)后的轉(zhuǎn)速信號(hào)通過(guò)TACH端子發(fā)送至主車(chē)身ECU，主車(chē)身ECU接收到該信號(hào)后，確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)已啟動(dòng)完成，STR端子也一并停止啟動(dòng)許可信號(hào)(12V)的輸出，并關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)指示燈。

圖5 停機(jī)解除后發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)示意圖

至此，經(jīng)過(guò)上述各模塊間的逐一驗(yàn)證及協(xié)同控制，停機(jī)系統(tǒng)解除鎖定,發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)許可被順利啟動(dòng)。

模式二：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→OFF

如圖6所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，當(dāng)滿(mǎn)足換擋桿為“P”、車(chē)速為0、電源處“IG-ON”模式的共3個(gè)條件的情況下，駕駛員按下發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)一次，主車(chē)身ECU識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)信號(hào)并關(guān)閉ACC、IG繼電器。當(dāng)電源從IG-ON切換到OFF后，如果駕駛員車(chē)門(mén)打開(kāi)，主車(chē)身ECU就會(huì)接收來(lái)自門(mén)控?zé)糸_(kāi)關(guān)(駕駛員車(chē)門(mén))的DCTY信號(hào)，然后至轉(zhuǎn)向鎖止ECU的供電SLR+就會(huì)切斷以鎖止轉(zhuǎn)向。至此，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)系統(tǒng)由之前的許可狀態(tài)設(shè)置為鎖定狀態(tài)。

圖6 停機(jī)系統(tǒng)觸發(fā)設(shè)置示意圖

模式三：鑰匙電池電壓過(guò)低時(shí)

如圖7所示，當(dāng)電源處于“OFF”狀態(tài)，換擋桿位置處在“P”或“N”，駕駛員進(jìn)入車(chē)輛并且當(dāng)鑰匙電池電量低時(shí)踩下制動(dòng)踏板，主車(chē)身ECU接收剎車(chē)燈開(kāi)關(guān)信號(hào)(STP)并將鑰匙認(rèn)證請(qǐng)求信號(hào)通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))發(fā)送到認(rèn)證ECU。認(rèn)證ECU接收認(rèn)證請(qǐng)求并將請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送到車(chē)廂內(nèi)的前/后振蕩器，振蕩器產(chǎn)生并發(fā)送LF(低頻波)至鑰匙，因鑰匙的電池電量低，故沒(méi)有RF(無(wú)線(xiàn)電波)被發(fā)出，因此認(rèn)證ECU未接收到來(lái)自調(diào)諧器(車(chē)門(mén)控制接收器)的識(shí)別碼響應(yīng)信號(hào)，于是便驅(qū)動(dòng)內(nèi)置于發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)的收發(fā)器鑰匙放大器，通過(guò)VC5端子向其供電(5V)，并且通過(guò)TXCT端子向其發(fā)送鑰匙代碼輸出信號(hào)，此時(shí)將帶有Lexus標(biāo)志的鑰匙一側(cè)，使之標(biāo)志保持正對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)正中(小于10mm)。結(jié)果，收發(fā)器鑰匙放大器向鑰匙輸出一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)無(wú)線(xiàn)電波，鑰匙接收到無(wú)線(xiàn)電波，并將其內(nèi)裝的應(yīng)答器芯片中注冊(cè)的識(shí)別碼信號(hào)回饋到收發(fā)器鑰匙線(xiàn)圈，收發(fā)器鑰匙放大器將鑰匙的識(shí)別碼與無(wú)線(xiàn)電波響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行合成后，通過(guò)CODE端子將鑰匙代碼數(shù)據(jù)解調(diào)信號(hào)發(fā)送回認(rèn)證ECU。認(rèn)證 ECU 將從發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)發(fā)來(lái)的鑰匙識(shí)別碼和已經(jīng)注冊(cè)在認(rèn)證ECU中的鑰匙識(shí)別碼進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證成功后，將一個(gè)鑰匙認(rèn)證正常信號(hào)通過(guò)串行通信(LIN總線(xiàn))發(fā)送到主車(chē)身ECU，主車(chē)身ECU接收到鑰匙認(rèn)證正常信號(hào)后，點(diǎn)亮發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)的綠色指示燈，同時(shí)組合儀表中的蜂鳴器發(fā)出“嗶”一聲?shū)Q響，蜂鳴器鳴響后，如果在踩下制動(dòng)踏板的同時(shí)于5s內(nèi)按下發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)，電源便會(huì)進(jìn)行切換以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，往后與模式一中正常的鑰匙操作流程相同。

圖7 停機(jī)系統(tǒng)應(yīng)急解除示意圖

綜上，詳細(xì)闡述了豐田 LEXUS車(chē)系第四代智能啟動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)系統(tǒng)在三種不同模式下的控制策略。對(duì)于該系統(tǒng)，只有在深入理解其內(nèi)在的含義后，才能在日后面對(duì)該系統(tǒng)所發(fā)生的各類(lèi)故障診斷中做到成竹于胸、一針見(jiàn)血，以求理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐驗(yàn)證理論，通過(guò)知行合一，不斷完善的理論體系，在提升自身職業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，最終達(dá)到科學(xué)修車(chē)，規(guī)范修車(chē)。