村田近距离无线用电感器在汽车数字钥匙中的应用

汽车行业已经迎来了百年不遇的大变革，新概念层出不穷——比如会员共享汽车，又比如具有自动驾驶和自动紧急呼叫功能的联网汽车，等等。汽车访问的方式也随之迅速改变。其中，实现共享汽车、具有汽车钥匙功能、并确保安全的技术是数字钥匙。

数字钥匙以什么为工具？在什么系统中使用？数字钥匙的特征、与传统钥匙的区别是什么？本文介绍数字钥匙使用的通信技术以及数字钥匙带来的新的车载应用。

什么是数字钥匙？

数字钥匙的工作原理是使用存储在智能手机上的数字数据代替实体钥匙来锁定和解锁门。与实体钥匙不同，数字钥匙以电子数据进行管理，因此可以灵活复制钥匙并与家人和朋友共享。此外，还可以记录和管理钥匙的使用历史。

图1、数字钥匙

您也许有些疑惑！现在的汽车很多都在使用无钥匙的钥匙或者智能钥匙呀 ！数字钥匙与这些“传统”的汽车钥匙有什么区别？

图2、传统的“无钥匙的钥匙”或“智能钥匙”

汽车 无钥匙的钥匙 是指通过按下钥匙上面的按钮就可以锁定和解锁门的钥匙。如果要启动发动机，则将实体钥匙插入钥匙孔并转动。

智能钥匙 指的是拿着钥匙走近汽车时，汽车会识别钥匙发出的电波，按下按钮即能锁定或解锁车门。即使不插入钥匙孔，也可以进行与插入钥匙时相同的操作。要启动发动机时，则按启动按钮。大多数情况下，汽车都配备了被称为“发动机防盗锁止系统”的功能，通过电子比对预防使用指定钥匙以外的钥匙启动发动机，可以预防复制钥匙、撬锁、直接接线等犯罪行为。

智能钥匙的核心是内置的小型电子芯片。芯片上记录的ID码与汽车发动机电脑中记录的ID码进行电子比对，仅在一致时能启动发动机。

数字钥匙

数字钥匙，不再有钥匙实体，而是用智能手机代替钥匙。拿上已作为钥匙认证过的智能手机接近汽车时，汽车将该智能手机识别为钥匙。车主数字钥匙即可以使用多种服务，包括启动发动机、显示汽车状态和共享数字钥匙等，这是一项有望在智能汽车访问领域发挥重要作用的关键技术。

数字钥匙的工作原理

车主通过将自己的智能手机与汽车配对，使自己的智能手机变为数字钥匙。配对使用汽车公司提供的指定工具（应用程序）等进行。作为数字钥匙使用所需要的数据被加密并存储在智能手机内部高度安全的区域，因此，能预防非法访问。

图3、数字钥匙的工作原理

此外，车主还可以暂时向家人和朋友等人发行/停止数字钥匙（好友钥匙）。车主的使用历史、好友钥匙的发行/停止等信息在各智能手机制造商的服务器（云端）上进行管理。

使用数字钥匙的好处

数字钥匙使用存储在智能手机上的数据来识别合法用户，并可用于锁定和解锁车门以及启动发动机。合法用户的身份验证是在云端进行的，因此对于预防非法用户进行非法访问等具有很高的安全性能。

此外，与实体钥匙不同，只用复制智能手机中存储的加密数据，即可灵活复制钥匙并共享汽车，而且复制的数字钥匙的使用时间也可任意设定。此外，如果智能手机丢失或被盗，可以通过遥控操作立即禁用它作为数字钥匙的功能。而且将来还有望能在智能手机的画面上对轮胎压力、电池剩余电量等车辆状况进行监控。

图4、车辆状况显示

数字钥匙汽车应用趋势

目前，作为使用数字钥匙进行的汽车访问，已经实现了通过智能手机身份验证来交接租赁汽车的钥匙，但据说未来可以实现以下的新汽车访问。

比如，超出“汽车钥匙”的功能。

作为智能钥匙和其他类型的钥匙没有的功能，数字钥匙能通过智能手机掌握汽车的行驶里程、行驶路线记录、轮胎压力、电池电量和维护信息等。而且，只要持有数字钥匙的用户接近汽车，就能自动对座椅位置、后视镜角度、音频设置等进行设定。

另外，数字钥匙还可作为汽车以外的钥匙的功能。

在住宅中，通过智能手机管理门钥匙的智能锁正不断普及。通过将汽车的钥匙——数字车钥匙和智能锁的功能集成到智能手机中，数字钥匙也可作为智能锁使用，有望为日常生活带来便利。

总结来说，数字钥匙使汽车不再需要实体钥匙，已成为汽车共享不可或缺的技术。我们认为，数字钥匙正在向私家车和公司汽车不断普及，并为家人、朋友和员工之间的汽车共享带来了很大的便利。而且，它还可以兼作家庭和办公室的智能锁，也是一项给传统钥匙的概念带来显著变化的技术。

数字钥匙技术今后将继续发展，并有望通过增强安全性和提高兼容性来获得众多用户的支持。

支持数字钥匙的通信技术

数字钥匙使用智能手机，因此互联网上通过4G、5G、Wi-Fi等进行通信。那么， 汽车与数字钥匙之间是采用什么样的技术进行通信的呢？ 在此对用于实现数字钥匙的技术，即汽车与智能手机之间进行无线通信的技术进行介绍。

Bluetooth ^®

Bluetooth ^® 是无线通信的代表性通用标准，也是目前智能钥匙中使用得非常普遍的通信方法。Bluetooth ^® 有很多版本，但大致可分为3.0之前的版本和4.0以后的版本。在4.0以后的版本中使用被称为Bluetooth ^® Low Energy（BLE）的通信方式，可实现低功耗通信。 BLE在智能钥匙中被大量使用，具有几十米的通信范围 ，因此在一般的停车场中已经足够。

另一方面，由于只用建立通信就可以锁定和解锁车门并启动发动机，因此有人指出其存在通过 中继攻击 进行汽车盗窃的危险性——也就是通过中继智能钥匙不断发射的微弱电波来远程锁定/解锁车门甚至并启动发动机的汽车盗窃方法。

UWB（Ultra Wide Band）

UWB是一种将超宽带用于频带宽度的无线通信方式。

过测量从发送到接收的时间，即所谓的ToF（Time of Flight），可以确定准确的距离和位置，因此，它也被作为一种针对中继攻击的有效防范技术而受到关注。此外，它还有一个明显的优点是能够实现低噪声通信，因此不容易对其他通信造成干扰且功耗低。

另一方面，与NFC和Bluetooth ^® 相比，它在汽车上还未被普遍使用，在智能手机上的使用也仅限于少数机型。但是，由于UWB具有较高的安全性并能实现大容量通信，因有望在数字钥匙领域得到普及。

NFC

NFC ( Near Field Communication) 是一种短距离无线通信技术，通信可能距离约为10厘米。利用它可以提供将钥匙在门上的接收器上扫描来锁定和解锁门。

接收器使用电磁感应方式与IC芯片通信，因此钥匙不需要电池等电源。这意味着不必担心像智能手机和智能钥匙那样因电池没电而引起问题。

但是，Bluetooth ^® 和UWB可以实现免提汽车访问，而NFC的通信距离较短，因此需要进行“扫描”的动作。此外，NFC的通信容量较小，不适合用于大量信息交换。

NFC用电感器

近距离无线（NFC）电路中，电感器用做除去NFC-IC高频波的低通滤波器。此应用中的的电感器要具有应对NFC独特需求的性能。 村田制作所的近距离无线用电感器 通过适合这些需求的性能，有助于NFC电路的效率化、小型化。了解详情，请点击以下图片：

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总 结

数字钥匙使汽车不再需要实体钥匙，已成为汽车共享不可或缺的技术。我们认为，数字钥匙正在向私家车和公司汽车不断普及，并为家人、朋友和员工之间的汽车共享带来了很大的便利。而且，它还可以兼作家庭和办公室的智能锁，也是一项给传统钥匙的概念带来显著变化的技术。数字钥匙技术今后将继续发展，并有望通过增强安全性和提高兼容性来获得众多用户的支持。