第9章汽车电子防盗系统

汽车电子控制技术沈阳大学凌永成第9章汽车电子防盗系统9.1概述据有关数据可知，2004年我国的汽车产量为507万辆，同时销售量超过506万，民用汽车保有量将近2700万，而且呈逐年递增趋势。在用车辆越多，使得被盗汽车也越多，如何防止汽车被盗已成为一个重要的社会问题之一。随着社会的进步，汽车防盗技术已经与安全、环保、节能一起被列为汽车技术发展的四大课题。特别是到了21世纪的今天，融合电子信息技术、数据通信技术、传感器技术、控制技术、计算机处理技术和汽车网络技术于一身的汽车防盗技术正朝着高度智能化、功能多样化和网络化发展。综合考虑，车辆防盗系统的功能主要包括以下三方面：防止非法进入汽车；防止破坏或非法搬运汽车；防止汽车被非法开走。换句话说，汽车防盗一般应从三个方面考虑：门锁的工作可靠性、发动机的防盗性、汽车的防盗报警功能。9.2汽车防盗系统的组成与分类狭义的防盗系统主要是指一些防盗设备，如各种防盗锁和各类报警器，广义的防盗系统应包括中控门锁、发动机控制单元和报警系统。特别是汽车先进的门锁控制系统和发动机控制单元是先进的防盗系统不可或缺的一部分。9.2.1防盗系统的组成最基本的汽车防盗系统如图9.1所示，通常包括三个部分：报警启动/解除操作部分、控制电路部分、执行机构部分。点火开关首先启动防盗系统，接着由装在各类开关上的各类传感器检测是否出现非法进入汽车并开始启动发动机或非法搬运汽车的情况。当探测到汽车出现异常时，防盗控制ECU向执行机构部分发出命令，一方面要求其发出报警信号，包括尖锐的警示声音和灯光闪烁，另一方面要求其阻止启动机和发动机运转，使汽车失去运动能力。9.2.2汽车防盗系统的分类对汽车维修市场进行调查后，发现汽车的防盗系统主要有两类，一类是汽车原配的防盗系统，另一类则是附加的防盗设备。各种高级轿车一般都配有原装防盗系统，而且这类防盗系统都采用了最新的技术，如射频识别技术(RFID)。对于普通的汽车来讲如果防盗系统不完善的话，车主会自己装备一些防盗设备。那么按汽车防盗设备的结构与功能可分为四大类：机械式防盗锁、电子式防盗产品、芯片式防盗系统和网络式(GPS)防盗技术。其中电子式防盗产品是应用最广泛的汽车防盗设备，但一般作为车辆原配的防盗系统的额外设备，而网络式(GPS)由于造价和技术原因还处于试用阶段。1.机械式防盗锁机械式的防盗锁是早期的汽车防盗器材，它主要靠机械的方法锁定离合器、油路、变速挡、转向盘、制动器等来达到防盗的目的，如变速杆锁(锁住变速杆使其不能移动)、转向盘锁(也叫拐杖锁，挂在转向盘与离合器踏板之间)、轮胎锁(固定住轮胎)等。这类防盗器材只能起到限制车辆操作的作用而不能报警，故对防盗方面能够提供的帮助有限，现在已经很少单独使用，主要和另两类防盗系统联合使用。但是机械锁的技术也在发展，经过数次技术升级，目前已有了较可靠的方向盘锁和排挡锁等，其中排挡锁是目前车主最欣赏的防盗装置之一。排挡锁一般安装在中控台上，既简便又坚固，材质采用特殊高硬度合金钢制造，防撬、防钻、防锯，且采用同材质镍银合金锁芯和钥匙，没有原厂配备的钥匙极难打开，如果钥匙丢失，必须用原厂电脑卡复制钥匙。2.电子式防盗产品电子式防盗系统是目前应用最广的防盗设备之一。第一代电子式防盗产品现在还是市场的主流产品之一。车主通过遥控器来控制汽车，但是车辆的真实状况却无法反馈回车主。当电子式防盗系统启动(激活)之后，如有非法移动汽车，打碎玻璃，破坏点火开关锁芯，拆卸轮胎和音响，非法打开车门、燃油箱加注口盖、行李箱门或非法接通点火开关等，防盗系统均会立即报警。报警的方式有灯光闪烁、警笛长鸣、发射电波报警。有些车型在报警的同时切断启动机电路、切断燃油供给、切断点火系统、切断喷油控制电路、切断发动机ECU接地电路，甚至切断变速器控制电路，从而使汽车发动机不能启动和运转，变速器不能换挡，使汽车处于完全瘫痪的状态。但是这种汽车防盗器发出的报警声不仅不让人关注，还让人讨厌，而且质量不稳定，抗干扰度较差，在电视台发射塔周围、闹市区里、大机器的噪声下，易接收到信号，所以势必要被淘汰。第二代可视防盗产品最早在韩国出现，设计相当人性化，与第一代相比更为直观，不仅可以使车主遥控车辆，还能将车辆状态传递给车主，让车主彻底知道汽车现实情况，具有被盗报警、寻车防抢等功能。当车有异动报警时，遥控器上的液晶显示器会显示汽车遭遇的状况，如哪一侧的车门被开启或车窗玻璃被破坏等。同时遥控有效距离比第一代防盗器远，可分为两类，一类为100m左右，另一类为400m到500m，但反馈信息距离却可以达到1000m。但是上述两类电子防盗产品普遍存在误报警现象，而且也没有从根本上解决车辆丢失的问题。3.芯片式防盗系统芯片式防盗系统是现在汽车防盗系统发展的重点，它具有特殊诊断功能，即合法使用者在读取钥匙保密信息时，能够得到该防盗系统的历史信息。大多数高级轿车均采用这种防盗方式作为原配防盗器。其基本原理是用密码钥匙锁住汽车的马达、电路和油路，在没有钥匙的情况下无法启动车辆。由于数字化的密码重码率极低，而且要用密码钥匙接触车上的密码锁才能开锁，杜绝了被扫描的弊病。它不仅比以往的电子防盗系统更有效地起到防盗作用外，还具有其他先进之处：它采用的独特射频识别技术(RFID)可以保证系统在任何情况下都能正确识别驾驶者，在车主接近或远离车辆时可自动识别其身份，自动打开或关闭车锁；无论在车内还是车外，独创的TMS37211器件能够轻松探测到电子钥匙的位置。目前进口的很多高档车，以及国产的大众、广州本田等车型都装有原厂配备的芯片式防盗系统。4.网络式(GPS)防盗技术GPS(全球卫星定位系统)技术首先出现在1991年的美伊海湾战争中，战争结束后，GPS技术开始应用在非军事领域，特别是在汽车反劫防盗领域中取得了实际效果。该系统由卫星监控中心的中央控制系统、车辆上的移动GPS终端设备及GSM通信网络组成。监控中心通过定位卫星对全国范围内车辆(必须安装移动GPS终端设备)实行24小时不间断、高精度的监控，同时利用GSM网络的短信息平台作为通信媒介来实现定位信息的传输。正是由于GPS系统可以随时从电子地图了解车辆位置及情况，与车主保持联系，所以实现了对车辆的跟踪掌握。当车辆遭受到非正常启动或人为破坏，车辆就会通过电台自动报警，GPS卫星定位系统将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心，不会引起盗贼的警觉。车辆报警后，监控中心可以马上显示出该车辆的警示图标和周边情况，以便指挥有关人员协助搜寻。如果GPS防盗器被非法拆卸，那么它会自己发出报警信息，报警台很快就能准确判断车辆方位。还可以通过车载移动电话监听车内声音，必要时可以通过手机关闭车辆油路、电路并锁死所有门窗。目前这项技术正在开始应用到汽车租赁、物流车辆、出租车辆等管理及私家车防盗。但是造价太高，车主需要交纳一定的服务费，某些技术问题还未完全解决，目前在市场上还没有普及应用。9.2.3典型的汽车防盗系统1.德国宝马(BMW)车系防盗系统自1995年起，宝马车系开始采用以第二代电子禁止启动系统EWSⅡ(ElectronicImmobilizer)为核心的防盗系统。EWSⅡ系统由内置电子芯片的点火钥匙和位于点火开关上的环状线圈、收发组件、控制组件及发动机电子控制组件组成。工作原理如下：当车主将钥匙插进点火开关并拧动钥匙时，会使环状线圈发生电磁感应，向内置电子芯片提供所需的工作电压，从而使芯片把自己所记忆的这把钥匙的电子编码的数码信号，经过收发组件传递到EWSⅡ控制组件。如果EWSⅡ控制组件内所储存的信号与这个来自钥匙的数码信号相吻合，就会认为这是从“合法”的钥匙传来的启动发动机的信号。如果这时EWSⅡ控制组件知道变速手柄的位置在驻车挡(P挡)或空挡(N挡)和车身控制模块(BCM)的密码(由车主输入的任意一组4位数字，)已解开，就会一方面接通内置的启动机继电器，使启动机得到工作电压从而使发动机转动；另一方面将预先记忆的DME的固定编码与车上所使用的DME的固定编码进行对比，如果这两个固定编码一致时，DME才能启动控制点火及喷油的功能，使发动机运转。当发动机发动后，EWSⅡ控制组件会产生一个新的随机电子编码，并通过收发组件及环状线圈传回给钥匙上的电子芯片，以供下次启动发动机时使用。该防盗系统的主要特点是不需要由点火钥匙提供电源。EWSⅡ系统的功能就是防止发动机被非法启动，只要车主在车辆熄火时拔出车钥匙，EWSⅡ系统就自动进入待命状态，完全不需要再通过其他设备。这时候再锁车门，就可以使传统的防盗系统也进入待命状态，以便对车的外表进行防盗监控。即使有人用复制的钥匙或利用外力强行打开车门并接通了点火开关，由于EWSⅡ控制组件得不到由钥匙发出的数码信号，启动机就得不到工作所需要的电源，发动机就无法启动，DME也不能工作。即使有人再另外向启动机提供电源，虽然能使发动机转动，但由于EWSⅡ控制组件仍得不到由钥匙发出的数码信号，因此不能与DME核对其固定编码，不能启动DME的控制点火及喷油的功能，发动机仍然不能工作。EWSⅡ系统一共可以容纳十把钥匙，车主最多只能同时拥有其中的四把，其余钥匙的相关信息存储在宝马汽车公司的信息库里。钥匙的电子芯片记录着钥匙的电子编码，如果车主丢失了其中的一把，只要车主能及早把其余的钥匙拿到宝马汽车维修中心，通过专用仪器就可以知道所遗失的是哪一把钥匙，并通知EWSⅡ控制组件禁止接受从这把遗失的钥匙所发出的任何数码信号。这样，即使丢失了钥匙，也不至于使车辆存在被偷走的危险。如果车主重新找回了丢失的钥匙，同样也可以通过宝马汽车维修中心的专用仪器使其“复活”。如果要配一把新的钥匙，只要把该车辆的有关资料告诉宝马汽车公司，就能从信息库里找到相关的资料，把钥匙配出来。万一所有的十把钥匙都遗失了，那就只能换一个新的EWSⅡ控制组件，相应地又有新的十把钥匙可供使用。如果车主担心盗贼会用丢失的钥匙偷走车内的东西，这时只要换掉整套的锁芯、钥匙及EWSⅡ控制组件就可以了。由于新的EWSⅡ控制组件不知道车上的DME的固定编码，因此还需要通过专用仪器把这个固定编码告诉EWSⅡ控制组件，系统才能正常工作。同样地，如果更换了新的DME，相应地也需要把它的固定编码告诉EWSⅡ控制组件。另外，新款宝马车系采用有内置可充电电池的防盗警笛，当全套防盗系统处于待命状态时，系统会使防盗警笛处于高电位而不响警报。如果强行拆除电池以切断防盗警笛的外部电源供应，那么由于电源变为了低电压，防盗警笛将由其内置的充电电池直接供电而响起警报。2.德国桑塔纳2000Gsi轿车防盗系统桑塔纳2000Gsi轿车防盗系统采用的是经驻车防盗系统认可的钥匙启动工作程序的防盗装置。该系统的工作原理是：车主将钥匙插进点火开关并转至ON位置时，读识线圈能量以感应的方式传递给钥匙上的脉冲转发器，脉冲转发器接收能量后立即发射出答复代码；通过读识线圈接收后把答复代码输送给驻车防盗系统电控单元，驻车防盗系统电控单元收到答复代码与先前储存的代码比较是否相同。如果相同，就向发动机电控单元发出进入正常工作程序的指令，发动机正常启动。如果不相同或驻车防盗系统存在故障，就向发动机电控单元发出停止正常工作程序的指令，发动机启动2s后立即熄火，且驻车防盗系统警告灯连续闪烁，可以避免汽车被开走。3.美国别克轿车防盗系统该轿车配备的是遥控钥匙确认(PASS-KEYⅡ)防盗系统，主要由点火钥匙、点火锁芯、防盗报警模块、防盗报警继电器和动力系控制模块(PCM)等组成。该系统的工作原理是：点火钥匙内嵌一电阻片，拥有特定的电阻代码，而点火锁芯含有电阻感应触点。当钥匙和锁芯一起转动时，锁芯触点与点火钥匙上的电阻片相接触，使电阻片形成钥匙检测电路，此时车身控制模块向电路提供5V参考电压。车身控制模块读入电阻片代码，与预置的电阻代码进行比较。当检测出代码一致时，车身控制模块将通过2级串行数据连接向动力系控制模块发出燃油喷射口令，同时动力系统控制模块启用防盗继电器，向发动机供油。若检测出代码不一致时，车身控制模块使点火系统和启动机不工作，也不允许动力系统控制模块发