CN201060506Y - 一种汽车发动机锁止电子防盗系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机锁止电子防盗系统，由防盗控制器、防盗线圈和内嵌转发器的钥匙组成；防盗线圈的一端安装在点火锁芯上，另一端插接在防盗控制器上，防盗线圈传输防盗控制器和转发器之间的通讯信号；转发器以无线低频射频方式与防盗控制器进行加密通讯；防盗控制器通过加密认证鉴别转发器和发动机管理系统的符合性；其特征在于：所述防盗控制器由发动机请求信号处理电路、点火开关输入处理电路、LED驱动电路、低频射频处理电路、MCU控制电路、K线通讯接口电路、K线网关、电源处理电路构成。本实用新型直接针对发动机进行防盗，将钥匙、防盗器控制器、发动机控制单元通过完善的防盗策略组成防盗系统，提高了汽车防盗的安全性。

Description

一种汽车发动机锁止电子防盗系统

技术领域

本实用新型涉及汽车防盗系统，具体涉及利用多种加密技术实现的应用于汽车发动机的电子防盗系统。

背景技术

欧洲1990年初，随着汽车盗窃案的大量增加，推动了对有效距离防盗系统的需求量增大。最先出现的防盗系统即目前已经在中国市场大量使用的RKE防盗系统(即车身防盗系统)，它实际是采用红外线或UHF433/315的射频发送器，主要用于控制汽车的中央闭锁装置和一个与之耦合的警报器。此外，还可以在(电子)防盗装置上把遥控功能结合进去。但对于这种形式的防盗系统还可以继续使用机械锁，以便在发送器没有电而导致遥控器失灵的情况下还可以进入车内。这就是系统的最大弱点，因为机械钥匙的真实性是无法检测的。这样一来，一辆很安全的汽车也可能被人用合适的工具(如撬锁工具)非法打开并开走。

同时在目前出现了一种GSM/CDMA的通讯网络的模式进行防盗，此种系统从根本上没有解决汽车被盗，采用的是时候被盗后通过通讯网络寻找汽车，如果遇到有一定技术的盗贼，此种系统很难取得预期的效果。同时因为系统涉及到第三方的网络运营商，此种系统既提高了用户的使用成本，还降低了系统的可靠性。

目前国外的发动机防盗系统最先在欧洲使用于Polo3/Golf3/Vento/A4I上，发展历程至今已经到了第三代。第一代到第三代的时代演进是为了增加编码的复杂度以增加安全性，成根本上没有多大的改变。系统的主要核心简单的说，就是点火钥匙，防盗控制器，发动机ECU以电子通讯的方式建立紧密联系，做到三位一体，任何一个没有相互电子注册保存，即使能完全与机械锁齿轮配合也无法启动汽车。目前市场上开始开发使用Immobilizer的主要有Ford体系、SIEMENS体系、DELPHI体系。Ford体系的汽车发动机防盗系统采用的只有RFID钥匙与发动机ECU双方认证的模式，缺少中间控制器的参与，同时只有一次加密认证通讯过程，从技术层面上顶多只能称为“半发动机”防盗。SIEMENS体系与DELPHI体系的发动机防盗系统在三者认证通讯过程中符合Immobilizer的等级，但是双方采用RFID的都是PHILIP射频系统，而PHILIP编码方式在抗干扰性方面有很大的缺陷，同时因为采用的高电平有效的模式，最高认证时间将为108mS，而我们设计的系统最高认证时间为74mS。还有他们的系统在下线匹配与售后服务过程中的通讯协议由于没有权限的限制，在整个系统中存在着巨大的漏洞。比如一个熟悉他们系统的工程师就能使他们的整个系统崩溃，存在着巨大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种具有较高安全性的汽车发动机锁止电子防盗系统。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一个技术方案，一种汽车发动机锁止电子防盗系统，由防盗控制器、防盗线圈和内嵌转发器的钥匙组成；所述防盗线圈的一端安装在点火锁芯的上，防盗线圈的另一端插接在防盗控制器上，所述防盗线圈产生感应磁场，传输防盗控制器和转发器之间的通讯信号；所述转发器装在钥匙的手柄中，以无线低频射频方式与防盗控制器进行加密通讯；所述防盗控制器通过加密认证鉴别转发器和发动机管理系统ECM的符合性；

所述防盗控制器由发动机请求信号处理电路、点火开关输入处理电路、LED驱动电路、低频射频处理电路、MCU控制电路、K线通讯接口电路、K线网关、电源处理电路构成；

所述发动机请求信号处理电路：当发动机管理系统ECM接收到汽车启动的“ON”信号时，发动机管理系统ECM通过发动机请求信号处理电路发出加密认证请求信号给MCU控制电路；

所述点火开关输入处理电路：将电池电压信号转换成数字开关信号输入到MCU控制电路；

所述LED驱动电路：接收MCU控制电路输出的控制信号，驱动LED按规定方式闪烁；

所述低频射频处理电路：一方面接收防盗线圈产生的感应信号，同时对信号进行放大、解调、译码、分频，输出信号给MCU控制电路；另一方面处理MCU控制电路输出的控制信号，产生射频信号通过防盗线圈往外辐射输出；

所述MCU控制电路：一方面接收点火开关输入处理电路、低频射频处理电路、K线通讯接口电路输入的信号，另一方面输出信号给低频射频处理电路、K线通讯接口电路、LED驱动电路和K线网关；

所述K线通讯接口电路：所述K线通讯接口电路的一端通过K线网关连接外部发动机管理系统ECM与诊断仪，另一端连接MCU控制电路，所述K线通讯接口电路一方面通过K线网关将发动机管理系统ECM与诊断仪输出的信号转换成MCU能处理的物理逻辑通讯信号电平输入到所述MCU控制电路，另一方面接收MCU控制电路输出的物理逻辑通讯信号电平，同时并通过K线网关将所述信号转换成数据信号输出到发动机管理系统ECM与诊断仪；

所述K线网关：主要作用用于数据保护，连接在K线通讯接口电路与外部发动机管理系统ECM和诊断仪之间，当防盗控制器通过K线通讯接口电路与发动机管理系统ECM进行加密通讯时，K线网关将禁止诊断仪与系统的K线连接，防止数据泄露，同时诊断仪通过K线网关以不同的通讯地址请求与防盗控制器或发动机管理系统ECM之间建立通讯。

其中：所述K线网关包括电子开关Q2、Q3、Q4、Q6。

所述低频射频处理电路由集成电路U10及电阻R15、R20、R22、R27、R30、R31、电容C37、C43、C44、晶体振荡器Y2组成，所述集成电路U10的天线接口ANT1、ANT2分别通过电阻R27、R22外接电感线圈，电感线圈与C37组成一个LC振荡网络；所述集成电路U10的控制输入端TXCT与数据输出端SCIO分别通过电阻R30、R31与单片机U5的串口相连组成控制接口电路，单片机U5将串行的数据信号通过控制输入端TXCT传入低频射频处理电路，低频射频电路通过LC振荡网络转换为电磁波，同时电磁波通过RF射频电路进行检波，转换为串行信号输入到单片机U5的串口。

本实用新型所述的汽车发动机锁止电子防盗系统与现有电子防盗系统相比具有如下优点：

汽车电子防盗直接针对发动机进行防盗，将钥匙、电子防盗器、发动机控制单元通过完善的防盗策略组成有机的防盗系统，极大提高了汽车防盗的整体安全性；

用户不需额外操作，使用方便，认证时间短(＜74mS)，正常使用过程中用户几乎感觉不到系统的存在；

保密性强，不存在功能漏洞，有权限设置，即使设计此系统的工程师如果没有权限密码，系统仍无法攻破，同时每一辆车的权限密码不同，即使一套系统出现问题，整个系统将仍然很可靠；

附图说明

图1是本实用新型所述的汽车发动机锁止电子防盗系统电路原理框图。

图2是本实用新型所述的防盗控制器电路图。

图3是本实用新型装入MCU控制电路单片机的主程序流程方框图。

图4是本实用新型装入MCU控制电路单片机的系统匹配程序流程方框图。

图5是本实用新型装入MCU控制电路单片机的系统防盗流程方框图。

具体实施方式

参见图1，图1是本实用新型所述的汽车发动机锁止电子防盗系统电路原理框图。

在图1中，由防盗控制器1、防盗线圈3和内嵌转发器2的钥匙组成；所述防盗线圈3的一端安装在点火锁芯的上，防盗线圈3的另一端插接在防盗控制器1上，所述防盗线圈3产生感应磁场，传输防盗控制器1和转发器2之间的通讯信号；所述转发器装在钥匙的手柄中，以无线低频射频方式与防盗控制器1进行加密通讯；所述防盗控制器1通过加密认证鉴别转发器2和发动机管理系统ECM的符合性；所述防盗控制器1由发动机请求信号处理电路5、点火开关输入处理电路7、LED驱动电路6、低频射频处理电路4、MCU控制电路9、K线通讯接口电路10、K线网关11、电源处理电路8构成；其中，发动机请求信号处理电路5的输入端接收发动机管理系统ECM12发出加密认证请求信号，输出端连接MCU控制电路9的输入，当发动机管理系统ECM接收到汽车启动的“ON”信号时，发动机管理系统ECM12通过发动机请求信号处理电路5发出加密认证请求信号给MCU控制电路9；所述点火开关输入处理电路7将电池电压信号转换成数字开关信号输入到MCU控制电路9；所述LED驱动电路6的输入端连接MCU控制电路9的输出端，LED驱动电路6的输出端连接LED，所述LED驱动电路6接收MCU控制电路9输出的控制信号，驱动LED按规定方式闪烁；所述低频射频处理电路4一方面与防盗线圈3连接，另一方面与MCU控制电路9连接，信号为双向多路传输，所述低频射频处理电路4接收防盗线圈3产生的感应信号和MCU控制电路9输出的控制信号，同时对信号进行放大、解调、译码、分频，输出信号给防盗线圈3和MCU控制电路9；所述MCU控制电路9一方面接收点火开关输入处理电路7、低频射频处理电路4、K线通讯接口电路10输入的信号，另一方面输出信号给低频射频处理电路4、K线通讯接口电路10、LED驱动电路6和K线网关11；所述K线通讯接口电路10的一端通过K线网关连接外部发动机管理系统ECM12与诊断仪13，另一端连接MCU控制电路9，所述K线通讯接口电路10一方面通过K线网关11将发动机管理系统ECM12与诊断仪1 3输出的信号转换成MCU能处理的物理逻辑通讯信号电平输入到所述MCU控制电路12，另一方面接收MCU控制电路12输出的物理逻辑通讯信号电平，同时并通过K线网关11将所述信号转换成数据信号输出到发动机管理系统ECM12与诊断仪13；所述K线网关11的主要作用用于数据保护，连接在K线通讯接口电路10与外部发动机管理系统ECM12和诊断仪13之间，当防盗控制器1通过K线通讯接口电路10与发动机管理系统ECM12进行加密通讯时，K线网关11将禁止诊断仪13与系统的K线连接，防止数据泄露，同时诊断仪13通过K线网关11以不同的通讯地址请求与防盗控制器1或发动机管理系统ECM12之间建立通讯。

参见图2，图2是本实用新型所述的防盗控制器电路图。在本实施例中，所述K线网关11由电子开关Q2、Q3、Q4、Q6、电阻R7、R8、R2、R12、R11、R16构成，其中，电子开关Q2的发射极和电子开关Q3的集电极连接外部诊断仪13，电子开关Q2的基极和Q4的集电极通过电阻R7连接电源正端，电子开关Q3的基极和Q6的集电极通过电阻R8连接电源正端，电子开关Q3的发射极和电子开关Q2的集电极连接发动机管理系统ECM12，电子开关Q4、Q6的发射极接地，同时电子开关Q6的基极通过电阻R16连接单片机U5的开关信号输出端PA7，电子开关Q4的基极通过电阻R11连接单片机U5的开关信号输出端PF0，当防盗控制器与发动机管理系统ECM12进行通讯时，单片机U5的开关信号输出端PA7、PF0输出高电平信号，开关管Q4、Q6导通，电子开关Q2与Q3的基极为低电平，电子开关Q2与Q3处于截止状态，当防盗控制器与诊断仪13进行通讯时，单片机U5的开关信号输出端PA7、PF0输出低电平信号，开关管Q4、Q6截止，电子开关Q2与Q3的基极为高电平，电子开关Q2与Q3处于导通状态，设置K线网关的目的是进行功能切换，通过对传输数据的分析，满足外部诊断设备对防盗控制器或发动机管理系统ECM的通讯要求。

在本实施例中，所述低频射频处理电路由集成电路U10及电阻R15、R20、R22、R27、R30、R31、电容C37、C43、C44、晶体振荡器Y2组成，所述集成电路U10的ANT1接口、ANT2接口分别通过电阻R27、R22外接防盗线圈3，防盗线圈3与C37组成一个LC振荡网络；所述集成电路U10的控制输入端TXCT与数据输出端SCIO通过电阻R30、R31与MCU控制电路相连组成控制接口电路，MCU控制电路将串行的数据信号通过控制输入端TXCT传入低频射频处理电路，低频射频电路通过振荡LC网络转换为电磁波，同时电磁波通过低频射频电路进行检波，转换为串行信号通过。

在本实施例中，所述LED驱动电路6由开关管Q12、电阻R9、R13构成，三极管Q12的基极通过电阻R32与单片机U5的信号输出端PC2连接，同时通过电阻R9接地，三极管Q12的发射极接地，三极管Q12的集电极接LED，通过单片机U5控制三极管Q1 2的通断来驱动LED闪烁。

在本实施例中，点火开关输入处理电路7由电容C1、电阻R10、集成电路U3构成，由于输入电压为电池电压，存在较大的脉冲电压，因此加一级处理电路，将电池电压开关信号通过集成电路U3的输入端L-IN输入，并通过集成电路的输出端L-OUT转换为数字开关信号输出单片机U5的信号输入口PB3。

在本实施例中，发动机请求信号处理电路5由三极管Q1、电阻R4、R5、R6、电容C15构成，所述三极管Q1的集电极连接单片机U5的信号输入端PB4，同时通过电阻R5连接电源电压，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极通过电阻R6连接发动机管理系统ECM12，并通过电容C15接地，同时在发射极和基极之间连接电阻R4，当发动机请求认证时，发出一个脉冲信号通过接口J9输入到三极管Q1的基极，通过三极管Q1输入到单片机U5的信号输入端PB4。

在本实施例中，K线通讯接口电路10由集成电路U3构成，其中，集成电路U3的K线接口K-LINE连接发动机，同时连接三极管Q3的发射极和三极管Q2的集电极，集成电路U3的输出端RX连接单片机U5的数据口PE1，集成电路U3的输入端TX连接单片机U5的数据口PE0。

在本实施例中，MCU控制电路主要由单片机U5、存储器U9以及电阻R13、R14、电容C41、C42、C16、晶体振荡器Y1构成，并在单片机U5中装入图3、4、5所示的程序，当然，也可以选用内部带存储器的单片机。

在本实施例中，系统的工作原理是：当汽车钥匙插入汽车锁头中，并旋转到“ON”位置后，防盗系统通过低频射频处理电路4和防盗线圈3向钥匙中的转发器2发出认证申请，建立通讯，如果系统在规定的时间内完成认证，钥匙认证过程通过，进入ECU认证过程；当ECU接收到汽车启动的“ON”信号，通过R线向防盗控制器的认证通讯接口电路发出一个请求认证通讯的触发脉冲，所述触发脉冲通过电阻R6、三极管Q1输入到单片机U5的信号输入口PB4，防盗控制器与ECU之间开始进行双方加密认证，点火开关信号通过电容C1滤波后通过电阻R29输入到集成电路U3的L-IN端，并通过集成电路U3的L-OUT端输出一个5V的电压信号到单片机U5的开关输入端PB3，当ECU认证与钥匙认证过程都通过才可能启动发动机，否则ECU将处于锁止状态；当系统进入匹配状态和维修状态时，外部诊断仪13通过接口J4接入防盗控制器1，单片机U5的开关信号输出端PA7、PF0输出低电平信号，开关管Q4、Q6截止，电子开关Q2与Q3的基极为高电平，电子开关Q2与Q3处于导通状态，诊断仪13通过K线网关11与防盗控制器1进行通讯联系。

Claims (4)

1.一种汽车发动机锁止电子防盗系统，由防盗控制器(1)、防盗线圈(3)和内嵌转发器(2)的钥匙组成；所述防盗线圈(3)的一端安装在点火锁芯的上，防盗线圈(3)的另一端插接在防盗控制器(1)上，所述防盗线圈(3)产生感应磁场，传输防盗控制器(1)和转发器(2)之间的通讯信号；所述转发器装在钥匙的手柄中，以无线低频射频方式与防盗控制器(1)进行加密通讯；所述防盗控制器(1)通过加密认证鉴别转发器(2)和发动机管理系统ECM的符合性；

其特征在于：所述防盗控制器(1)由发动机请求信号处理电路(5)、点火开关输入处理电路(7)、LED驱动电路(6)、低频射频处理电路(4)、MCU控制电路(9)、K线通讯接口电路(10)、K线网关(11)、电源处理电路(8)构成；

所述发动机请求信号处理电路(5)：当发动机管理系统ECM接收到汽车启动的“ON”信号时，发动机管理系统ECM(12)通过发动机请求信号处理电路(5)发出加密认证请求信号给MCU控制电路(9)；

所述点火开关输入处理电路(7)：将电池电压信号转换成数字开关信号输入到MCU控制电路(9)；

所述LED驱动电路(6)：接收MCU控制电路(9)输出的控制信号，驱动LED按规定方式闪烁；

所述低频射频处理电路(4)：一方面接收防盗线圈(3)产生的感应信号，同时对信号进行放大、解调、译码、分频，输出信号给MCU控制电路(9)；另一方面处理MCU控制电路(9)输出的控制信号，产生射频信号通过防盗线圈(3)往外辐射输出；

所述MCU控制电路(9)：一方面接收点火开关输入处理电路(7)、低频射频处理电路(4)、K线通讯接口电路(10)输入的信号，另一方面输出信号给低频射频处理电路(4)、K线通讯接口电路(10)、LED驱动电路(6)和K线网关(11)；

所述K线通讯接口电路(10)：所述K线通讯接口电路(10)的一端通过K线网关连接外部发动机管理系统ECM(12)与诊断仪(13)，另一端连接MCU控制电路(9)，所述K线通讯接口电路(10)一方面通过K线网关(11)将发动机管理系统ECM(12)与诊断仪(13)输出的信号转换成MCU能处理的物理逻辑通讯信号电平输入到所述MCU控制电路(12)，另一方面接收MCU控制电路(12)输出的物理逻辑通讯信号电平，同时并通过K线网关(11)将所述信号转换成数据信号输出到发动机管理系统ECM(12)与诊断仪(13)；

所述K线网关(11)：主要作用用于数据保护，连接在K线通讯接口电路(10)与外部发动机管理系统ECM(12)和诊断仪(13)之间，当防盗控制器(1)通过K线通讯接口电路(10)与发动机管理系统ECM(12)进行加密通讯时，K线网关(11)将禁止诊断仪(13)与系统的K线连接，同时诊断仪(13)通过K线网关(11)以不同的通讯地址请求与防盗控制器(1)或发动机管理系统ECM(12)之间建立通讯。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机锁止电子防盗系统，其特征在于：所述K线网关包括电子开关Q2、Q3、Q4、Q6。

3.根据权利要求1或2所述的汽车发动机锁止电子防盗系统，其特征在于：所述低频射频处理电路(4)由集成电路U10及电阻R15、R20、R22、R27、R30、R31、电容C37、C43、C44、晶体振荡器Y2组成，所述集成电路U10的天线接口ANT1、ANT2分别通过电阻R27、R22外接防盗线圈(3)，防盗线圈(3)与C37组成一个LC振荡网络；所述集成电路U10的控制输入端TXCT与数据输出端SCIO分别通过电阻R30、R31与单片机U5的串口相连组成控制接口电路，单片机U5将串行的数据信号通过控制输入端TXCT传入低频射频处理电路，低频射频电路通过LC振荡网络转换为电磁波，同时电磁波通过RF射频电路进行检波，转换为串行信号输入到单片机U5的串口。

4.根据权利要求3所述的汽车发动机锁止电子防盗系统，其特征在于：

所述MCU控制电路包括一个单片机，在单片机中包括一个EEROM存储器或者在单片机外连接一个独立的EEROM存储器(U9)。

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