电动车智能防盗遥控磁能锁的研究及应用.docx
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电动车智能防盗遥控磁能锁的研究及应用
电动车智能防盗遥控磁能锁的研究及应用
可行性报告
一、立项的背景和意义
电动车被誉为绿色交通工具,随着各地对电动车技术水平提高，以及石油能源价格的不断攀升，其生产消费的增长速度将进一步提高，已经形成了庞大的产业服务链。
据最新统计，目前我国电动车保有量达1.2亿辆。
由于治安问题，电动车失窃问题一直困扰着消费者，而目前市面上的电动车的防盗产品主要是普通龙头锁和其他机械锁具，容易被套被撬，消费者普遍采取增加锁具数量的方法来加强防盗，但同时也增加了麻烦和累赘，而且防盗问题也没有根本改变。
报警器对防盗起到了一定作用，但功能单一，容易破坏。
因此，市场上迫切需要一种安全可靠性高的防盗锁来改变现状。
通过在电动车领域的研究探索，提出了电动车智能防盗遥控磁能锁技术。
电动车智能防盗遥控磁能锁的研究是将电子技术与传统的磁能机械锁有机结合，克服传统机械锁操作麻烦，费时等缺点，能降低起泊车的劳动强度和操作时间，磁能锁主要由机械锁和电磁铁相结合，利用电磁感应原理，控制机械锁芯运动的锁具，具有智能控制和不易复制等优点。
只需轻松按下遥控键，不但实现车头锁和后轮锁的开关控制，而且能自动开关报警设置，根据不同环境，还能设置静音效果。
遥控技术和磁能锁是安全的双保险，遥控器通过使用KEELOQ跳码技术，改进了普通遥控锁编码简单的不足，遥控码经接收端微处理器软件解码后，获取指令信息，控制磁能机械锁完成指定动作，达到智能控制的目的。
温州素有“中国汽摩配之都”之称，同时也是“中国锁都”，汽摩配件业和锁业都是温州区域经济的重要的支柱产业，为温州市的经济、社会发展做出了巨大的贡献。
电动车智能遥控磁能锁属于汽摩配产业和锁业两大领域的交叉产品，同时拥有两大产业的支撑。
作为智能防盗系统，在锁车时可以同时完成关闭电源和防盗设定，开锁时又同时完成开启电源和解除防盗，实现了无钥匙操作，迎合无数用户对爱车有效保护的需求，具有广阔的市场前景。
因此，研制电动车智能遥控磁能锁是非常有意义的，也是非常必要的。
二、国内外研究现状和发展趋势
目前国内电动车防盗锁产品主要以机械锁和遥控机械锁防盗产品为主，较少采用遥控磁能锁。
近六年来，很多电动车企业和锁具企业投入大量资金开发新型可靠的电动车防盗锁产品，特别是温州企业，投入高额研发经费，发展高科技、智能化的防盗锁产品，以满足日益增长的市场需求，该领域研究主要现状是：
（1）目前，研究最为广泛的电动车防盗锁是针对传统机械锁具，能结合磁能锁特点的同时控制车头锁和后轮锁的研究还较少。
（2）目前电动车电子遥控锁主要采用普通编码技术，编解码简单，容易遭破解。
（3）目前的智能防盗遥控锁在同频段的干扰器作用下有失效的现象，导致不良事故频频发生。
（4）现有电动车防盗锁产品的与电动车本身的结合度不高，不能起到有效防盗作用。
据查阅中国期刊全文数据库，武汉理工大学的石云研究的“基于KEELOQ技术的车库门禁系统”，能实现对车库马达，照明灯，报警装置进行控制。
郑州轻工业学院的曹卫锋,宋寅卯等研究的“汽车被动无钥门禁系统”，能实现汽车车门遥控。
石云研究的论文中遥控采用3GHZ,7GHZ,12GHZ的频段；曹卫锋的论文中则采用普通的解码技术。
除此以外没有发现更多的关于与电动车遥控磁能锁的文献报道。
根据对该领域专利的查询，青岛市家用电器研究所和澳柯玛（沂南）新能源电动车有限公司的徐泉来，张震德等实用新型专利“一种电动自行车电源锁开关”，提出在电源锁开关设置磁能锁档位，磁能锁档位设置可使电动机的三根相线连接的触点，当钥匙将锁芯旋转至磁能锁档位时，电动机的三条相线短接。
当锁芯位于磁能锁档位时，车轮转动产生的反作用力非常大，推动或人工骑行非常困难，但是没有结合遥控技术，操作还需不够方便。
本课题提出的“电动车智能遥控磁能锁的研究及应用”的方案综合运用了微机控制技术,无线传输技术,改进型的数据解码技术,同时结合目前相关产品的不足进行改进，因而将具有先进性和实用性。
该设备的应用可以提高生产效率和
产品质量，实现生产过程的信息化，提升锁具产品的科技含量，是大势所趋。
三、研究开发内容和技术关键
（一）研究的内容是：
主要研究应用于电动车防盗系统的智能遥控磁能锁技术，在开锁时，实现开启车头锁和后轮磁能锁并解除防盗三者合一，同时还具有寻车，根据环境设置静音等功能。
本系统以嵌入式处理器为核心，使用改进型KEELOQ跳码技术，充分结合磁能锁具的结构特点，设计出一套机电一体化的“ 电动车智能遥控磁能锁系统”，该设备具有遥控、语音提示、低功耗、报警防盗等功能。
（二）本项目的关键技术有：
1改进型遥控解码技术
在本系统中采用了ID唯一的滚动遥控码，在接收端采用软件解码代替了硬件解码。
改进型的KEELOQ技术的加密算法及其在单片机中的实现技术,可以节约硬件成本,减少对硬件的依赖,改善系统性能,扩展了在数据加密领域的应用,特别适合应用于本项目的小型系统的数据加密。
2低功耗设计
在电源部分采用开关电源设计，有较高的转换效率，降低了电源损耗，微控制器在待机时进入睡眠模式，采用了遥控码输入唤醒机制，极大降低了整机的功耗，也提高了电动车电池的使用时间。
3磁能锁机电一体化设计。
在原有磁能锁结构的的基础上进行修改，将电子部分有机的嵌入到机械锁中。
其机电结构示意图如图1所示，该结构中以磁能锁为主体，在特定位置安装电子传感器，遥控器发出信号，电子控制器检测到有效数据后，控制电磁线圈通断产生磁力推动锁芯运动，达到智能控制的目的。
4通用性技术。
通过合理分配资源，使系统能够与不同厂家的锁具产品相结合，即能够应用在更多的场合。
四、预期目标（主要技术经济指标、知识产权申请情况、应用前景）
完成电动车智能防盗遥控磁能锁的研究及应用的设计，通过优化设计，开锁时，开启车头锁和后轮磁能锁，解除防盗三者合一，降低起泊车的劳动强度和操作时间。
同时还具有寻车，能根据环境设置静音等功能，防盗安全性能和行驶安全性能彻底改观。
（一）主要技术指标
A.锁闸可使用多种电源供电（64V、48V、36V、24V、12V）
B.遥控范围：
直线距离不小于6米
图1磁能锁机电结构示意图
C.待机功耗：
不大于1W
D.系统寿命：
不小于2万次（一开一关为一次）
E.适应环境：
在温度-20℃~65℃、相对湿度90%环境下能正常工作
F.系统应有相应的防水、防潮、防振动功能。
G.具备语音提示功能。
（二）知识产权申请情况
研发具有自主知识产权产品，发表相关学术论文2篇以上，申请专利1项。
（三）应用或产业化前景
1整车厂是重点目标，对质量状况最为敏感，要以优良的产品质量和细致周到的服务，赢得企业的信赖，为全面推向市场打好基础。
电动车零配件经销商与电动车维修部的主要功能是满足电动车用户的维修需求，根据国内已上路的电动车保有量，日后维修市场巨大，产品通过零配件经销商、维修部进行加装销售，市场也会很大。
因此，还要与零配件经销商建立伙伴关系，赢得二级市场。
2预期量产后，可使合作厂家每年增产400万元以上。
市场前景看好，每个产品按100元计算，目前全国有2000家电动车企业，2008年全国电动车总产量2000万套，以1%的市场占有率计算，产品年需求量将达到100万套，累计金额将达2000万，实现利税达200多万。
五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解
（一）研究方案与技术路线
1、系统组成与控制结构
电机
该系统主要由两部分组成，遥控发射部分及以微处理器为核心的控制电路
图2系统硬件框图
部分，如图2所示。
在主控制电路部分主要包含电源模块，射频接收模块，语音控制及驱动模块，电机控制模块，磁能锁驱动模块等。
2、分析遥控编码字
本系统中采用的编码字均包含一个占空比为50%的前导符、一个数据头、一个32位加密数据和一个34位固定数据，并在开始另一个编码字之前还跟有一个防护周期。
如图3所示。
图4为编码字的构成示意图。
图3编码字格式
32位的加密数据是由4个按钮位，12个识别位和16个同步计数值位生成的。
仅加密部分就能提供最多40亿种不同的编码组合。
34位固定码数据是由2个状态位、4个按钮位和28位的序列号组成的。
固定和加密的部分组合在一起将编码组合的数量提升到了7.38x1019。
图4编码字构成示意图
图5则说明编码字的构建过程，当按下功能键时，由存在发射芯片中的EEPROM中的信息通过加密算法生成相应编码字。
图5构建发送编码器
3、系统软件设计
在系统主控制模块，主要负责采集外部的输入信息，如振动传感信号，磁能锁的霍尔传感信号，遥控编码输入信号，通过分析，输出相应的指令控制相应执行部件。
其流程图见图6。
解密密钥由学习时接收并存储在EEPROM中。
其加密和解密的密钥是一样的,解密是加密的逆过程。
接收过程主要包括序列号搜索、比对、解密、同步码的比对等过程。
接收方的解码子程序程序流程如图7所示。
返回
图6主程序流程图图7解码子程序流程图
（二）组织方式与课题分解
该课题主要由遥控收发模块，电源模块，多路传感信息检测模块，磁能锁机电结构模块，语音及电机驱动模块组成。
该课题研发小组设置负责人一名，小组成员6人。
项目负责人负责整体规划，进度安排，小组成员负责硬件设计，软件设计和实验调试。
六、计划进度安排
起始年月
进度目标要求
2010.1至2010.4
在项目要求分析和生产过程调研的基础上，根据生产技术指标，进行系统方案设计，相关设备和器件的选型，确定设计方案。
2010.4至2010.9
根据设计方案对控制电路、接口电路以及射频收发电路进行试制、调试和改进；对控制主程序、遥控子程序进行编写、调试和修改。
2010.9至2011.3
将试制成功的样机试用于实际生产测试校验，总结改进。
2011.3至2011.10
完成课题，发表论文，申报专利组织专家鉴定、验收。
七、现有工作基础和条件
1、依托现有科技平台
本实验室于2005年成立，2006年7月市政府发文同意成立“市级行业技术研究中心”，市科学技术局也给予了很大的支持。
我中心主要依托我校的人才资源优势和仪器设备优势，是一个以工业科技创新为研究对象的科研平台，研究内容包括科技创新和社会服务两个方面。
2、项目的前期工作基础
前期已作了大量的调研、需要分析，已设计出可行的研究方案。
3、已参与相近的科技项目
参与相近研究项目有：
（1）汽车KEELOQ遥控锁的研制，现正在大规模生产（企业项目）。
（2）汽车点火锁总成综合性能测试台（企业项目）。
八、经费预算
项目名称：
电动车智能遥控磁能锁的研究及应用金额单位：
万元
序号
概算科目名称
合计
财政拨款
经费
地方部门配套经费
自筹经费
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
1
一、经费支出（合计）
18
12
6
2
1、设备费
5
5
3
2、能源材料费
2.6
2.6
4
3、设计实验费
2
2
5
4、信息费
1.2
1.2
6
5、会议调查费
1
1
7
6、租赁费
8
7、验收费
2
2
9
8、人员费
3
3
10
9、管理费
1.2
1.2
1
二、经费来源（合计）
2
1、申请财政经费
12
3
2、地方、部门配套拨款
4
3、自筹经费
6
5
（1）单位自有货币资金
6
6
（2）其他资金
财政科技经费拨付进度申请
第1年
第2年
第3年
金额
8
4
比例（％）
67
33
电动车智能遥控磁能锁项目经费总额为18万元，现对各项支出的主要用途及测算理由说明如下：
1、设备费5万元（全部自筹经费）
主要购买计算机、仿真器、电能质量分析仪、数字存储示波器和电流表，用于开发调试和测试。
其中:
笔记本计算机1台1.1万元
仿真器2台0.6万元
示波器1台1.3万元
电流表1台0.1万元
扫频仪1台1.0万元
直流电源1台0.3万元
LCR分析仪1台0.6万元
2、能源材料费2.6万元（全部财政拨款经费）
本项目共研制2套电动车智能遥控磁能锁产品，与2种不同磁能锁机械结构相结合。
系统由遥控电路、主控制电路、触摸屏、直流电流发生器、十端电气连接器、和电机构组成。
控制电路5套0.8万元（包括单片机及其他电子元件）
滚动码烧写器2套0.5万元
外壳及磁能机械锁5套0.6万元
不同型号电机5套0.5万元
损耗0.2万元
3、设计实验费2万元（全部财政拨款经费）,用于：
线路板制版费：
0.4万元
控制电路、直流电流发生器实验费0.5万元
可靠性实验费0.6万元
磁能锁机电结构设计实验费0.5万元
4、信息费1.2万元（全部财政拨款经费）
（1）出版/文献/信息传播/知识产权事物费1.2万元
（A）资料、文件、图纸、论文等的复印、打印、装订费：
打印0.5元/张计，
年每家参加单位需0.5元/张×1000张=0.05万元，2家单位2年计0.05×2×2＝0.2万元；
（B）文献查新费、信息资料的检索费：
研发期内委托查新机构进行国内查新共1次，计0.1万元；
（C）专利申请及维护费：
按浙江省专利事务所平均收费标准:
发明专利,0.6万元/项，实用新型专利，0.3万元/项,计0.9万元。
主要用于试制样品过程中的电费。
（2）专家咨询费1万元
（1）会议咨询费：
以每年2次计，2年计4次，每次1天，每次2人，按1000元/天/人，计0.8万元；
（2）高级技术人员通信咨询费：
每年10次，2年共20次，按100元/次，计20×100=0.2万元。
5、会议费调查1万元（全部自筹经费）
主要用于项目组汇报研讨交流会议，每年4次，每个单位每次派2人参加，会期1天，本项目组2个参与单位在2年间共4次/年×2人/单位×2单位×1天/次×2年＝32人·天，以200元/天/人计，计300元/天/人计×32人·天＝0.96万元。
计1万元
6、租赁费无
7、验收费2万元（全部财政拨款经费）
8、人员费3万元（全部财政拨款经费）
主要用于科研机构人员进行技术开发、设计，装配、调试等费用以及临时聘用人员和学生的工资劳务费用。
9、管理费1.2万元（全部财政拨款经费）
按申请财政补贴12万元的10%计算。
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