丰田汽车的智能进入与一键启动系统,官方称为“Smart Entry & Push-Button Start系统”,核心基于RFID无线射频识别技术和PEPS(Passive Entry Passive Start)被动进入被动启动系统,通过智能钥匙与车辆的双向加密通信、身份验证实现无需掏钥匙的便捷操作。下图出自丰田RAV4随车说明书。

其中用到的智能钥匙,相当于一个“移动身份卡”,内置存储唯一车辆身份码和加密算法的集成电路芯片、无线射频模块和电池。钥匙无需主动操作,仅需随车主携带即可。
与智能钥匙相对应,车门把手内置触摸传感器或者按压开关,车身周围(车门、后备箱、驾驶舱内)分布多根低频天线,负责搜索智能钥匙位置、传递唤醒信号。下图出自丰田RAV4随车说明书,可以看到车中天线的位置。
下面开始拆解这个智能钥匙,看看其电路组成。
车钥匙中的3D电感并非传统意义上的储能电感,而是兼具“信号接收”与“能量耦合”功能的三维感应天线。
所以3D电感又称3轴感应线圈,本质是集成了X、Y、Z三个空间轴定向线圈的紧凑型电感组件,可以实现全方向低频信号接收。
以下是3D电感的封装图,可以看出有三个线圈。
车辆会通过车身内置的多个LF(低频)发送线圈,以低频段定期发送“唤醒信号”,轮询周期约250ms,覆盖车辆周边区域。
我这辆老油车,在主驾和副驾车门的附近会发送低频信号,用来检测智能钥匙,所以钥匙不靠近主驾和副驾车门,是不能通过自动感应打开车门的。
信号覆盖范围,图片出自丰田RAV4随车说明书:
由于3D电感的三个线圈分别沿空间三维坐标轴布置,无论车钥匙处于任何姿态,如口袋中翻转、背包里侧放等,至少有一个线圈能高效捕获低频磁场信号,解决了传统单线圈电感“方向受限、信号易丢失”的痛点。
车钥匙常态下处于低功耗休眠状态,3D电感接收的低频信号不仅能触发接收电路唤醒主控芯片,还可通过电磁耦合为钥匙内部电路提供微弱启动能量,避免频繁消耗电池电量。
智能钥匙可以获取到三个线圈的信号强度(RSSI值),唤醒后的主控芯片通过信号最强的线圈进行后续数据解码,再控制射频芯片通过高频天线向车辆反馈身份验证信息,完成解锁、启动等操作。
汽车的智能进入与一键启动大概就是这么个原理。
本文主要是拆解汽车的智能钥匙,在缺少芯片数据手册的情况下,对电路功能做了一些大致的分析。

