拆解丰田RAV4车钥匙：汽车的智能进入与一键启动是什么原理？

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家里有一台丰田老油车，2014年款的RAV4荣放，已经开了11年共16万公里，还在正常服役中，继续开个几年感觉没啥问题。
这款车是2.5L排量，四驱，带“智能进入”和“一键启动”功能。

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。

钥匙正面，只有上锁和解锁两个按钮：
钥匙反面：
反面有个开关，可以拔出机械钥匙。钥匙没电时可以用机械钥匙来开车门：
用机械钥匙插入缺口处撬动，可以轻易打开智能钥匙的外壳，无需任何额外的工具：
百年汽车工业沉淀下来的设计，还是牛逼的。打开外壳之后，露出了电路板：
上述两个外壳的反面：
重点看电路板：
电路板上有两颗芯片，型号分别为D151811-3310和37200A。
很可惜的是，两颗芯片都找不到数据手册，不过可以根据电路的连接结构做一些分析。左边的这颗是射频芯片，来自DENSO（电装）。这个公司是全球顶级的汽车系统零部件供应商，总部位于日本爱知县，核心业务聚焦汽车前沿技术、系统及零部件研发与制造。
射频芯片连接有天线，这是天线相关的电路：
如果这部分的电路元件损坏，会引起无射频信号或信号弱，表现为LED灯亮但遥控不了车辆或遥控距离短的故障。右边的这颗是主控芯片，来自TI德州仪器。为什么说是主控芯片？有个技巧，一般看按键连接到哪个芯片，那个芯片就是主控芯片。
把电路板从外壳上扣下来：
电路板的背面是纽扣电池CR2032，以及一个3D电感：
我这个车还得开，不敢把钥匙拆得太彻底，另外找了一张3D电感的照片：

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。

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