PEPS系統(tǒng)車輛偶發(fā)無法啟動故障分析與排除

辛豐強，薛 飛，王東生，王魯蛟 Xin Fengqiang，Xue Fei，Wang Dongsheng，Wang Lujiao

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PEPS系統(tǒng)車輛偶發(fā)無法啟動故障分析與排除

辛豐強，薛 飛，王東生，王魯蛟 Xin Fengqiang，Xue Fei，Wang Dongsheng，Wang Lujiao

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

PEPS（Passive Entry& Passive Start，被動進入與被動啟動）系統(tǒng)工程樣車階段PS功能出現(xiàn)偶發(fā)無法啟動發(fā)動機故障，使用CANoe工具檢測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，分析故障產(chǎn)生的原因并提出解決措施。

PEPS系統(tǒng)；無法啟動；CANoe

PEPS系統(tǒng)以其使用方便和防盜性能高等特點，逐漸得到廣大用戶的認可和接受。對于配備PEPS系統(tǒng)的汽車，駕駛者無需按動智能鑰匙上的遙控按鍵或是用鑰匙插拔鎖芯，就可以完成開啟車門和啟動車輛引擎的操作，前提是隨身攜帶智能鑰匙并按下把手上的觸發(fā)按鍵或啟動/停止按鍵[1-2]。在車輛的防盜安全方面，智能鑰匙與PEPS基站間復雜的雙向身份認證過程相比上一代的遙控鑰匙進入RKE（Remote Keyless Entry，遙控門禁系統(tǒng)）有本質(zhì)的提升。系統(tǒng)的復雜性也提高，與外部電子單元之間的通信協(xié)作增多，對信號的實時性和安全性要求也越來越高，開發(fā)過程中不可避免出現(xiàn)各類問題[3-4]。利用CANoe工具對網(wǎng)絡(luò)信號進行檢測，快速分析PEPS系統(tǒng)相關(guān)故障原因，提出解決方案，測試驗證無問題。

1 故障現(xiàn)象

一輛裝有PEPS系統(tǒng)的工程樣車，短時間內(nèi)頻繁啟動會出現(xiàn)一次在OFF狀態(tài)下按下啟動/停止按鍵無法正常啟動發(fā)動機，并且儀表顯示發(fā)動機防盜認證失敗的故障。重新按下啟動/停止按鍵，發(fā)動機正常啟動，故障消失，頻繁操作多次又重新出現(xiàn)一次故障。

2 PEPS系統(tǒng)工作原理

描述的故障現(xiàn)象主要涉及PS功能，因此主要講述PS系統(tǒng)工作原理。PS系統(tǒng)主要由智能鑰匙、PEPS控制器、啟動/停止按鍵、室內(nèi)低頻天線、其他外部控制器等組成。PS系統(tǒng)的原理如圖1所示。各部分功能如下：

1）智能鑰匙：與PEPS控制器進行高頻通信，實現(xiàn)上鎖/解鎖/尋車/開啟后備廂功能，完成合法鑰匙認證；

2）PEPS控制器：實現(xiàn)電源管理、發(fā)動機防盜、鑰匙提醒、應(yīng)急啟動、故障診斷等功能；

3）室內(nèi)低頻天線：喚醒并定位智能鑰匙，發(fā)送認證數(shù)據(jù)給智能鑰匙；

4）啟動/停止按鍵：采集駕駛員按啟動／停止按鍵的次數(shù)，PEPS控制器進行邏輯判斷執(zhí)行電源模式切換。電源模式共有3種狀態(tài)，不踩剎車的情況下，按下按鍵，在IG1/ACC/OFF模式之間切換。啟動/停止按鍵LED指示燈相應(yīng)顯示顏色為OFF無顏色，IG1為綠色，ACC為紅色。

PEPS控制器與其他外部控制器的通信通過CAN通信協(xié)議實現(xiàn)，從圖1可以看出，本車有3條CAN總線，分別為車身CAN（ECAN），通信速率為125 kb/s，娛樂CAN（ICAN），通信速率為500 kb/s，動力CAN（VCAN），通信速率為500 kb/s。3條網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)關(guān)進行信號交互。與PEPS控制器交互的有發(fā)動機管理系統(tǒng)（EMS，Engine Management System）、防抱死制動系統(tǒng)（ABS，Antilock Brake System）、儀表（IP，Instrument Panel）等。其與各個控制器之間的功能如下：

圖1 PS系統(tǒng)原理圖

1）EMS：主要實現(xiàn)發(fā)動機防盜認證，與PEPS控制器認證通過后釋放啟動繼電器的低端，并且啟動成功后將信號發(fā)給PEPS控制器，具體防盜認證流程如圖2所示；

2）ABS：主要提供輪速信號，PEPS控制器根據(jù)輪速信號計算車速，判斷車輛當前所處狀態(tài)為靜止或者運動，從而控制整車電源，保證安全；

3）IP：主要顯示無鑰匙啟動系統(tǒng)的報警信息，如鑰匙不在車內(nèi)、發(fā)動機防盜認證失敗等，提示駕駛員進行相應(yīng)操作。

圖2 發(fā)動機防盜認證流程圖

3 故障分析與排除

3.1 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象，從圖2分析車輛無法啟動的可能原因為：

1）啟動條件不滿足：擋位信號不在P/N擋，采集不到制動信號，PEPS控制器內(nèi)部故障等；

2）PEPS控制器未發(fā)送啟動認證請求（Crank Request）；

3）EMS未發(fā)送隨機數(shù)；

4）PEPS控制器未將計算結(jié)果發(fā)送給EMS；

5）EMS未將認證結(jié)果發(fā)送給PEPS控制器或者EMS發(fā)送認證結(jié)果失敗；

6）PEPS控制器未釋放啟動繼電器的高端或者EMS未釋放啟動繼電器的低端。

3.2 故障排除

1）因P/N擋采集的都是網(wǎng)絡(luò)信號，制動信號采集后也會發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上，因此利用CANoe工具進行信號采集，采集信號如圖3所示。發(fā)生故障時擋位處于P擋，制動信號有效。讀取PEPS控制器內(nèi)部存儲信息，無故障。

圖3 啟動相關(guān)信號

2）采集到的發(fā)動機防盜認證交互信號如圖4所示。從圖中可以看出，從231.6 s開始PEPS控制器連續(xù)發(fā)送2次啟動認證請求（Crank Request），EMS無隨機數(shù)反饋，信號交互中斷，并在231.8s時PEPS控制器向儀表發(fā)送發(fā)動機防盜認證失敗的信號。

圖4 發(fā)動機防盜認證交互信號

3）如圖5所示，從采集的EMS網(wǎng)絡(luò)信號中發(fā)現(xiàn)，EMS檢測到IG1電后，231.74 s才發(fā)出第1幀報文，即EMS接收到IG1電后，延遲320 ms左右發(fā)出第1幀報文。按照發(fā)動機防盜認證規(guī)范要求，EMS檢測到IG1電后，應(yīng)在200 ms以內(nèi)發(fā)出第1幀報文。與EMS確認軟件設(shè)計方案發(fā)現(xiàn)，EMS在斷開IG1電后，會有8 s的延時用于存儲當前重要信息，即IG1斷電后，EMS仍會運行一段時間存儲重要信息（每次存儲信息和時間不同），如果上次信息未存儲完成，重新啟動車輛后，EMS需等待存儲完成后再進行初始化，延長了初始化時間。

圖5 EMS網(wǎng)絡(luò)信號

4 解決方案

1）更改發(fā)動機防盜認證規(guī)范，延長初始化時間。按照企業(yè)零部件網(wǎng)絡(luò)通訊要求，EMS從檢測到IG1到能夠發(fā)送第1幀報文的時間應(yīng)小于200 ms，因此延長初始化時間不合要求。

2）更改EMS IG1掉電存儲信息時間，根據(jù)評估，在不影響重要信息存儲的情況下，將IG1斷電存儲時間由8 s更改為1 s，并且增加初始化中斷，即EMS重新檢測到IG1后，如果上次斷電信息存儲未完成，立即中斷信息存儲并開始初始化，并在200 ms內(nèi)完成。

EMS更改軟件后，跟蹤60天，啟動測試1 000余次未出現(xiàn)發(fā)動機防盜認證失敗的故障。

5 結(jié) 論

解決偶發(fā)無法啟動問題，關(guān)鍵在于復現(xiàn)故障并捕捉到出現(xiàn)故障時信號的變化。利用CANoe工具實時監(jiān)控記錄啟動相關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析快速查找問題原因。分析解決問題思路可以延伸到其他配置PEPS系統(tǒng)車輛無法啟動的問題，同時也給系統(tǒng)測試人員提出新的要求，涉及到信號交互的控制器需要頻繁高強度的測試。

[1]張阿珍，詹德凱，李洪雷，等. 無鑰匙進入與一鍵啟動系統(tǒng)研究與設(shè)計[J]. 汽車零部件，2014（9）：25-27.

[2]秦浩，歐建平，陳文強，等. 無鑰匙進入啟動系統(tǒng)介紹[J]. 汽車電器，2011（6）：42-45.

[3]Dr.Jedidi Kamouaa.Turn-Key Passive Entry/Passive Start Solution [Z]. 2013.

[4]德州儀器TI. 汽車無鑰匙開門和無鑰匙啟動系統(tǒng)（PEPS）[Z]. 2013.

2018-06-15

1002-4581（2018）05-0035-03

U463.6

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.05.010