智慧時代的汽車鑰匙

近十年來，「智慧」一詞已成為一個用於描述眾多增強型設備和物件的常見首碼：如智慧型手機、智慧電錶、智慧標籤等。當今世界進入了一個由兩大潮流推動的智慧時代：連結性與節能。

這兩大潮流正以「行動連結」(Connected Mobility)和「二氧化碳減排」的形式對汽車工業產生著深遠的影響。二氧化碳減排領域智慧技術的發展更多的是對政府呼籲環保做出的積極回應，而互聯出行的發展則是被由全球駕車人數日益增加，人們與汽車相伴的時間比以往任何時候都長的趨勢所產生的消費需求所推動的。

看似微不足道的汽車鑰匙在這一場智慧革命中經歷了深刻轉變，發揮著重要作用。很難想像，15年前的行業標準還僅僅是機械汽車鑰匙。如今，在眾多市場中，汽車電子防盜(electronic immobilizers)系統和遙控鑰匙(RKE)系統已成為汽車鑰匙的標準配置，而無鑰匙進入和啟動(PKE/PKG)系統則成了近年來的主流配置。上述技術已經出現在眾多車型中，不但在歐洲、北美和日本市場可以看到，在大陸、印度等新興市場也日益流行。

然而，隨著行動連結技術掀開新的篇章，汽車鑰匙正變得更加的智慧化。如今，駕車者希望汽車能夠連接網際網路並在車中體驗各種服務，希望能隨時隨地檢查燃油或輪胎狀況，甚至希望能從家中打開車內供暖系統並監控溫度。「智慧鑰匙」正成為人們實現上述美好願景的重要部分。

雙向汽車鑰匙

實現遠端檢查和控制汽車狀態，最直接的方法是將從鑰匙到汽車的單向射頻連接擴展成為雙向通信。擴展後，汽車鑰匙可以發送具體請求給汽車，然後接收來自汽車的回應，從而瞭解汽車的即時狀態。然而，與傳統的單向系統相比，這樣一種雙向汽車鑰匙系統面臨諸多新的挑戰。

首先，雙向鑰匙需要配備顯示器來展示汽車的狀態資料。而這樣的顯示器不但會大幅增加系統的物料成本，而且會提高鑰匙的功耗。另外，如何增強易碎的顯示器的機械耐用性以符合汽車級的標準，則是這一系統面臨的另一個挑戰。雖然用小的LED信號燈管應對上述挑戰是個不錯的選擇，但其可以顯示的資料量和資料類型有限，做不到資料顯示一目瞭然，因此，較難得到市場的認可。

其次，相較傳統的單向系統，雙向鑰匙需要增加與汽車的通信距離，最長達1,000公尺。在如此長的距離內實現可靠的雙向射頻通信給射頻設計帶來了更大的挑戰。但最大的問題仍然是功耗的增加。駕車者已經習慣連續使用汽車鑰匙，可能不太願意經常更換汽車鑰匙電池或對其充電。

雖然系統成本和功耗的增加並不會阻止市場對雙向汽車鑰匙系統的推廣，但這些因素顯然已經促使OEM製造商、系統供應商和半導體公司去尋求替代型解決方案。

替代解決方案支援NFC的互聯汽車鑰匙

各種替代解決方案正朝著通過引入新型通信介面，從而使汽車鑰匙能與外部設備進行通信這一方向發展。這樣鑰匙就可以把相關資訊發送到外部設備上(如智慧型手機)，通過其配有的顯示幕實現資訊展示。

為了可以支援更多的新型應用，採用標準化的介面便十分必要。 USB或藍牙等介面雖然在個人電腦領域非常盛行，但其不是缺乏可靠的機械觸點，就是會過度消耗通常容量較小的汽車鑰匙電池的電量。因此，更具優勢的做法是，使用一種由閱讀設備供電的非接觸式介面 (其原理同RFID)，這樣汽車鑰匙的電池便不再受任何影響。

廣泛用於全球支付系統和交通系統中的標準化非接觸式介面之一的是ISO 14443 A類介面。該型介面工作頻率為13.56MHz，近年來已成為ISO 18092(近距離無線通訊/NFC)標準的一部分，並且NFC技術已經得到多款手機的支援。全球半導體供應商恩智浦為谷歌錢包提供了完整的嵌入式NFC安全解決方案，並且恩智浦的移動交易技術已經獲得包括三星、諾基亞、LG、中興、索愛、華為等多家世界頂級手機製造商的認可。

開發將ISO 14443 A類介面同現有的汽車防盜(electronic immobilizers)、遙控鑰匙(RKE)和無鑰匙進入和啟動(PKE/PKG)功能進行了整合的互聯汽車鑰匙已經被眾多業界利益相關方激烈地討論，並獲得了積極回應。將汽車鑰匙與現有的ISO 14443基礎設施連接起來，使得眾多全新的應用案例應運而生。

互聯汽車鑰匙的新應用案例

通過ISO 14443 A類介面可在互聯汽車鑰匙與任何NFC相容設備 (如手機、個人電腦NFC讀卡器、甚至非接觸式銷售點) 之間輕鬆實現資料交換。 NFC通信的安全性通過在系統應用層對發送方與接收方之間交換的資料分別進行加密和解密得以實現。

每當關閉汽車點火系統時，里程、油位、當前位置的GPS座標、甚至汽車診斷資訊等有關汽車狀態資料將被存入鑰匙的非易失性記憶體之中。之後若要查看這些資訊，駕車者只需將汽車鑰匙在NFC相容型智慧型手機上輕輕一揮，汽車狀態資料便會立即顯示在手機螢幕上。

同樣地，智慧型手機還可以從鑰匙中讀出汽車上次停車位的GPS座標，然後通過3G網路下載地圖，從而確定汽車的位置。如果已經安裝了GPS應用，則手機將引導駕車者回到停車點。這種汽車定位功能對於那些健忘的或者居住在像紐約、北京這樣大城市的駕車者非常有用。

利用儲存在鑰匙中的汽車診斷資料，駕車者可以在開始長途旅行之前，從家中遠端檢查汽車的健康狀況。檢查時，駕車者只要將汽車鑰匙連接到電腦外置或內部集成的ISO 14443 A類閱讀器附近即可。這時，相關資料會被傳遞到電腦，由電腦上傳給汽車製造商進行處理。隨後製造商會將得出的汽車健康狀況詳細報告顯示或通過電子郵件發送給駕車者。

在確定汽車狀態良好之後，駕車者可進而通過網上路線規劃服務來計畫行程，然後通過NFC閱讀器把選定的路線保存到鑰匙中。當駕車者進入汽車後，鑰匙中的路線資料被自動上傳到汽車的導航系統中，駕車者再也不需要在汽車導航儀狹小的螢幕上費力地用手指輸入了。

如果將ISO 14443 A類介面與安全元件配合使用，互聯鑰匙甚至可以提供非接觸式信用卡功能，支援POS機支付，只要鑰匙的固件和硬體符合現金支付等應用的高安全等級即可。

未來的智慧鑰匙

支援NFC功能的互聯汽車鑰匙可以克服雙向汽車鑰匙系統成本高、功耗大的難題。然而，互聯鑰匙儲存的只是汽車上次停車時的資料，卻無法獲得即時汽車狀態資料(如車內溫度)。另一方面，雙向汽車鑰匙的功能受射頻通信距離的限制。為此，互聯鑰匙和雙向鑰匙目前都還無法取代對方。

第三種可能是利用手機和GSM連接來執行汽車相關任務，但該方案只能在車聯網資訊模組廣泛普及時才可行。不過，安裝成本、每個操作的建立GSM連接的延時以及相應的連線費用等因素降低了該方案的吸引力。

這意味著，由雙向鑰匙和互聯鑰匙構成的混合系統仍然是汽車行業進入智慧時代實現駕車者與汽車之間智慧化通信的最具前景的解決方案。(本圖文由台灣恩智浦半導體提供，作者：恩智浦半導體汽車電子全球產品經理顧環宇，陳毅斌整理)