某車型防盜匹配時鑰匙匹配失敗分析與改善

楊冰心，王莉莉

（1. 東風柳州汽車有限公司，廣西 柳州 545005；2. 柳州城市職業(yè)學院 機電與汽車工程系，廣西 柳州 545036）

0 引言

某車型在生產線進行防盜匹配時，長期存在鑰匙匹配失敗問題，故障率約30%。鑰匙匹配失敗后，車輛無法進行正常啟動，需要人工將車輛推離生產線，嚴重影響生產線正常運行，且大大增加調試返修人員的工作量。本研究對問題進行了分析，解決某車型防盜匹配時鑰匙匹配失敗問題。

1 故障現象

通過對故障車防盜匹配報文（圖1）進行分析，主要為在進行鑰匙匹配步驟時，在限定時間內三次進行鑰匙學習后無法學習成功，提示“鑰匙學習超時失敗”（圖1）。而故障車在下線后重復進行多次匹配，可匹配成功。

圖1 防盜匹配報文

2 原因分析

2.1 防盜匹配原理

車輛防盜匹配過程是防盜系統(tǒng)各部分之間密碼數據生成和傳遞的過程，防盜系統(tǒng)主要由鑰匙轉發(fā)器、防盜線圈、防盜控制器、發(fā)動機管理系統(tǒng)組成[1]，如圖2 所示。

圖2 防盜系統(tǒng)零部件構成

鑰匙內的轉發(fā)器為無源芯片，不需另配電池供電；防盜線圈安裝在汽車的點火開關上，通過線束與防盜控制器相連，作為防盜控制器的負載，承擔防盜控制器與轉發(fā)器之間信號及能量的傳遞任務。而鑰匙匹配過程主要發(fā)生在轉發(fā)器和防盜線圈之間，通過無線電頻率125 kHz 進行通訊。

2.2 耦合系數原理

鑰匙轉發(fā)器和防盜控制器之間的通訊基于低頻磁場（圖3），鑰匙在線圈磁場中的位置，決定了轉發(fā)器從磁場中獲取能量的能力，而鑰匙從磁場中獲取能量的多少，可以用“耦合系數”來衡量，耦合系數越高，表明鑰匙可以從線圈產生的磁場中，獲取穩(wěn)定的能量，這樣才能保證無線通訊的穩(wěn)定性[2]。

圖3 基于磁場的通訊原理圖

2.3 故障原因分析思路

由于鑰匙匹配失敗發(fā)生在轉發(fā)器和防盜線圈之間，造成鑰匙匹配失敗的原因可能有兩點：（1）轉發(fā)器和防盜線圈無法通訊；（2）轉發(fā)器和防盜線圈通訊不穩(wěn)定。由于故障車在重復進行多次匹配可匹配成功，因此判斷原因為轉發(fā)器和防盜線圈通訊不穩(wěn)定?；陉P聯圖法，制定故障原因分析思路如下：（1）對故障件系統(tǒng)耦合系數進行測量；（2）基于耦合系數原理，分析影響耦合系數大小的相關零部件性能；（3）對相關零部件性能進行逐一驗證，確定影響耦合系數的故障零部件；（4）對故障零部件性能不合原因再次展開分析，確定根本原因。如圖4 所示。

圖4 故障原因分析思路

2.4 故障件耦合系數測量

使用示波器（Agilent）、LCR 表（Agilent E4980A）、信號發(fā)生器（Tektronix AFG3022）對5 套故障組件耦合系數進行測量（圖5），測量結果見表1。通過測量結果，發(fā)現故障組件耦合系數均不符合技術要求，判斷耦合系數偏小為鑰匙匹配失敗的直接原因。

圖5 耦合系數測量

表1 耦合系數測量表

2.5 耦合系數偏小原因分析

基于以上分析，耦合系數大小主要取決于鑰匙轉發(fā)器位置、轉發(fā)器性能、防盜線圈電感量（防盜線圈發(fā)射的電磁場能量），以下對這三個要素進行逐一驗證。

（1）轉發(fā)器位置測量

通過對鑰匙轉發(fā)器位置進行測量分析，發(fā)現鑰匙轉發(fā)器位置符合技術要求，判定轉發(fā)器位置不合非要因。

（2）轉發(fā)器性能測量

對轉發(fā)器性能進行測量，在最大距離5 cm，EEPROM 通訊正常（圖6）。轉發(fā)器在規(guī)定的技術條件下，能夠與基站正常實現通訊，并進行身份驗證。判定轉發(fā)器性能不合非要因。

圖6 轉發(fā)器性能測量

（3）防盜線圈電感量測量

使用數字電橋對5 套故障組件防盜線圈電感量進行測量（圖7），測量結果見表2。通過測量結果發(fā)現，故障組件電感量均不符合技術要求，判斷防盜線圈電感量偏小為耦合系數偏小的直接原因。

圖7 防盜線圈電感量測量

表2 防盜線圈電感量測量表

2.6 防盜線圈電感量偏小原因分析

由于測量防盜線圈電感量時，防盜線圈需安裝在點火鎖上，而影響防盜線圈電感量大小的零部件可能為防盜線圈，也可能為點火鎖。為確認故障零部件，需對防盜線圈和點火鎖進行互換組合驗證。

（1）防盜線圈和點火鎖互換組合驗證

將上述1# 故障組件拆分成1# 防盜線圈、1# 點火鎖，2#故障組件拆分成2#防盜線圈、2#點火鎖；然后取兩套匹配成功的正常組件6#和7#，將6#正常組件拆分成6#防盜線圈、6#點火鎖，7# 正常組件拆分成7#防盜線圈、7#點火鎖，然后進行互換組合驗證；組合驗證結果見表3。

表3 組合驗證電感量測量表

由表3 可以看出，所有配1#、2#點火鎖的防盜線圈電感量均不合格（標準：678±15 μH），而所有配6#、7#點火鎖的防盜線圈電感量均合格。綜上，造成防盜線圈電感量偏小的故障零部件為點火鎖。

（2）點火鎖分析

影響防盜線圈電感量的主要為點火鎖的結構、材質，通過查詢過往變更記錄，點火鎖結構自2016 年PPAP 至今未發(fā)生過變更，且測量相關尺寸符合圖紙要求；對點火鎖主體材料鋅合金材質進行分析，發(fā)現點火鎖故障件批次使用的鋅合金材質部分化學成分超出標準要求（備注：由于涉及保密，鋅合金材質化學成分測量結果不便展示）。綜上，判斷點火鎖材質不合格為防盜線圈電感量偏小的主要原因。

2.7 原因總結

綜合以上分析結果，由于點火鎖材質不合格，造成防盜線圈電感量偏小，進而造成鑰匙轉發(fā)器耦合系數偏小，最終導致車輛在生產線進行防盜匹配時鑰匙匹配失敗。

3 解決方案

根據前述分析，車輛防盜匹配時鑰匙匹配失敗原因為：點火鎖材質不合格。保證點火鎖材質合格即可解決此問題，但是由于點火鎖所使用的鋅合金材質為二級供應商提供，一級供應商和主機廠無法對點火鎖材質進行檢測，也就無法進行主動管控?；诖?，制定兩種改善對策：（1）二級材料供應商對點火鎖材質進行整改；（2）在點火鎖技術圖紙中增加電感量要求。即在一級點火鎖供應商處增加電感量測量要求，使用合格的防盜線圈裝在新生產的點火鎖上進行電感量測量，如發(fā)現電感量測試不合格，立即對點火鎖實施隔離，避免將缺陷產品流到主機廠。

通過近一年的跟蹤觀察，實施改進后并對生產線車輛進行批量跟蹤驗證，某車型防盜匹配時鑰匙匹配失敗故障率由30%下降至0，改善效果顯著，問題得到徹底解決。

4 結論

（1）針對某車型防盜匹配時鑰匙匹配失敗問題，通過對防盜匹配原理進行分析研究，并通過試驗驗證，析出影響鑰匙防盜匹配失敗的關鍵要素，為汽車行業(yè)解決生產線防盜匹配失敗問題提供新思路。

（2）由于點火鎖會對防盜線圈電感量產生影響，在汽車新產品開發(fā)時，除了需在技術圖紙中明確防盜線圈零部件的電感量，還需要在技術圖紙中明確點火鎖零部件的電感量。