PEPS車型無法啟動故障排查分析

夏乾熔　巫昭陽　朱洪亮　何方

【摘? 要】本文主要講述被動進入與被動啟動（Passive Entry & Passive Start，PEPS）系統車型突然發生無法上電啟動故障，從PEPS系統工作原理進行梳理可能原因，借助CANOE/PICO等設備逐一排查，分析相關疑點，最終鎖定故障點，并制定相關更改措施，解決該問題。

【關鍵詞】PEPS系統；電子轉向柱鎖；K線通信；啟動故障

中圖分類號：U463.6? ? 文獻標志碼：B? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）08-0091-03

Troubleshooting on PEPS Model Unable to Start Issue

XIA Qian-rong，WU Zhao-yang，ZHU Hong-liang，HE Fang

（SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou 545007，China）

【Abstract】This article mainly describes the sudden failure of PEPS system to power on and start，and analyzes the possible causes from the working principle of PEPS system. CANOE/PICO and other equipment are used to investigate and analyze the suspicious points one by one，and finally lock the fault points and formulate relevant modification measures to solve the problem.

【Key words】PEPS system；electronic steering column lock；K line communication；startup failure

隨著汽車行業的發展，提升用戶體驗的相關電子配置也越來越多，其中PEPS系統提升了用戶在車輛進入及車輛啟動的操縱便利性，也逐步成為眾多車型的標配。在用戶啟動車輛的過程中，PEPS控制器根據完成啟動開關/制動開關/鑰匙/電子轉向柱鎖等綜合條件判斷來實現車輛的上電啟動。本文針對PEPS系統某啟動故障場景展開相關的排查分析。

1? 故障描述

某車輛在蓄電池饋電后，用戶重新給蓄電池搭好啟動電源，踩下制動并按下啟動開關卻無法啟動車輛，儀表無任何故障提示，PEPS控制器也未將整車電源模式切換至非OFF擋，整車也未聽見起動機轉動拖起發動機的聲音。然后，拔掉蓄電池負極，給車輛的控制器進行強制重啟并多次按啟動開關，仍然無法切換電源啟動，故障無法消除。最后，使用萬用表檢查熔斷絲盒的ACC/IG1/IG2熔斷絲，未見燒蝕情況，因此，需進一步分析解決。

2? 系統原理

整個PEPS系統（圖1）由PEPS控制器、車內低頻天線、門把手感應天線、鑰匙、啟動開關，以及K線通信的電子轉向柱鎖（ESCL）組成[1]。

PEPS控制器為整個系統的處理中樞，當PEPS控制器檢測到啟動開關按下時，會進行以下判斷。

1）檢測變速器的P/N擋位信號是否滿足，即PEPS控制器硬線采集到P擋信號，或在CAN總線接收到TCU模塊發送的P/N擋信號，二者之一滿足均可。

2）檢測硬線采集的制動開關信號是否有效。

3）檢測鑰匙是否合法。PEPS控制器通過LF芯片驅動低頻天線在車內空間產生LF振蕩磁場來尋找合法鑰匙，該磁場中的鑰匙會將相關RSSI定位信號及合法校驗信息通過RF信號來回應。當PEPS控制器中的RF芯片接收到相關RF信號后，就能判斷校驗鑰匙的合法性[2]。

4）檢測電子轉向柱鎖是否解鎖成功。PEPS控制器通過K線通信給電子轉向柱鎖發送相應的解鎖請求，在設定時間內，其會綜合比較硬線采集到的ESCL解鎖信號及ESCL在K線反饋的解鎖狀態來綜合判斷是否解鎖成功。

以上條件，PEPS控制器均判斷為滿足后，會驅動控制整車電源從OFF擋切換至START擋，并控制起動機工作，嘗試啟動發動機。

3? 故障排查

3.1? 原因故障樹分析

結合車輛的故障現象以及系統工作原理，分析有以下幾個可能原因導致故障出現：①啟動開關故障，導致PEPS控制器未識別出啟動開關按下信號；②制動開關信號異常，導致PESP控制器未識別出制動信號有效；③變速器P/N擋位異常，導致PEPS控制器未識別出相應擋位信號有效；④鑰匙故障，導致PEPS控制器未識別出鑰匙有效；⑤電子轉向柱鎖故障，導致PEPS控制器未識別出ESCL解鎖成功。

3.2? 故障排查

結合可能原因，依次進行排查。

1）當按下啟動開關時，車內鑰匙的指示燈會相應進行閃爍一次，表征已收到相應的低頻信號，且鑰匙的遙控解閉鎖功能正常，初步表明啟動開關與鑰匙正常；踩下制動開關時，尾部的制動燈正常點亮，說明制動開關信號正常；查看實車的換擋桿位置置于P擋位，初步判斷擋位條件滿足；轉動車輛方向盤，發現可以自由轉動，說明ESCL在物理結構上已經解鎖，初步判斷條件滿足。

經過初步的排查，發現啟動條件均滿足，但是車輛仍然無法上電啟動，需進一步分析。

2）使用CANOE設備錄制實車的CAN報文，并將相應信號生成為波形圖，以便于輔助分析問題。如圖2所示，借助CAN總線上所能采集到的相關信號來進行分析，初步判斷所有條件滿足。但是也有疑點，CAN總線上只能看到PEPS控制器硬線采集的ESCL解鎖信號，還需確認PEPS判斷到的ESCL綜合鎖狀態是否為解鎖。

3）PEPS控制器內部存儲了ESCL的綜合鎖狀態，該狀態可以使用UDS診斷的22服務讀取出來，通過Vehicle spy在車輛OBD診斷口發送相應的讀取指令，如圖3所示，發現PEPS控制器回復“ESCL的綜合狀態為閉鎖”，在該條件下，如PEPS控制器不進行電源切換來啟動，符合正常的功能邏輯。

4）因為K線通信在OBD口無法直接讀到相關信號，直接排查ESCL的K線數據較為麻煩，可先進行更簡單的方式來排查ESCL的問題。通過OBD診斷口讀取PEPS控制器內部存儲的故障碼，未發現有“K線ESCL短路/開路/通信超時”的故障碼，初步確認ESCL的相關連接線束正常。

5）為進一步驗證ESCL問題，將實車帶ESCL控制的PEPS軟件更新為“不帶ESCL控制”。軟件更新完成后，車輛可以正常啟動，鎖定為ESCL故障，并制定臨時措施，若無法啟動車輛，更換新的ESCL來處理。

6）ESCL故障件帶回試驗室后，借助PICO示波器解析ESCL發送的K線信號，如圖4所示，發現ESCL發送的單元狀態信號為“busy（忙碌）”。

若PEPS正常，應同時收到ESCL反饋的解鎖信號且在K線反饋的單元狀態為“OK”，才能綜合判斷ESCL為解鎖狀態（表1），因此，需進一步分析ESCL上電后在K線一直發送單元狀態為“busy”的原因。

4? 故障分析與排除

4.1? 原理分析

ESCL內部分為“OK/busy/retry”3個單元狀態[3]，相關單元狀態流轉關系如圖5所示。

檢查發現跳轉E“當鎖舌未開始動作時，遇到異常斷電恢復會保留在busy狀態”，如PEPS控制器此時檢測到ESCL為“busy狀態”，就會將鎖綜合狀態判斷為“閉鎖”，認為啟動條件不滿足，從而出現了車輛無法上電啟動的故障。

結合故障實車在饋電后搭接外部電源嘗試啟動，有電壓波動/連接不穩導致ESCL出現異常斷電的可能性出現，且實車的方向盤未被鎖止，分析應該是ESCL在解鎖的情況下準備進行閉鎖的瞬間異常斷電，導致ESCL進入了“busy狀態”。但在理論設計上該可能發生異常狀態的窗口期時間很短，還需通過實車/臺架模擬驗證確定是否真的可以通過此方式進入異常狀態。

4.2? 實車故障模擬

在實車上模擬故障重現：①ESCL在解鎖情況下，觸發ESCL閉鎖時迅速斷掉ESCL的電源線，模擬異常斷電；②重復步驟①，直至車輛無法上電啟動，讀取ESCL是否進入“busy狀態”。試驗3天，試驗次數3217次，故障未能重現，需進一步借助臺架模擬來重現故障。

4.3? 臺架故障模擬

1）搭建專用的自動測試臺，可以控制ESCL的電源自動切斷/連接，并且可以自動發送ESCL解鎖/閉鎖指令。

2）測試臺自動運行，在發送ESCL閉鎖指令時，按照40ms內時間斷電。

3）一直重復步驟2），直至檢測到上電時ESCL發送“busy狀態”并報錯，導出相應操作次數。

臺架故障模擬試驗結果為：試驗3天，試驗次數76739次，2次故障。故障成功復現，可以鎖定該點故障原因：ESCL異常斷電后進入busy狀態，PEPS無法判斷ESCL解鎖成功，導致出現車輛無法正常上電啟動。

4.4? 故障排除

取消ESCL單元狀態中路徑E的跳轉，即單ESCL進入busy狀態但鎖舌未開始動作遇上異常斷電，下次上電時默認恢復到“OK狀態”。這樣，PEPS可以與ESCL通過K線通信正常完成交互，從而解決該點故障問題。

更改后的軟件再次經過上述臺架驗證，確認問題不再發生，故障修復。

5? 總結與展望

要想解決該類問題，首先需要熟悉整個PEPS系統的工作原理，梳理出相關的可能原因，并善于借助相關工具捕捉CAN信號/K線信號/診斷數據等信息來進行分析，最終鎖定故障點。同時，該問題點在前期的PEPS控制器與ESCL原理匹配分析是完全可以避免的，提醒相關開發人員在產品開發過程中，不僅要考慮滿足正向的功能設計，還應注意分析多種潛在異常工況是否會影響系統的正常運行，并設定相應的應對措施，真正做到提高產品的可靠性。

參考文獻：

[1] 何曉曉. 汽車無鑰匙進入系統研究與設計[D]. 北京：清華大學，2011.

[2] 錢國平，賈玉杰，武錫斌，等. 汽車ＰＥＰＳ定位原理及新型低頻標定方法[C]//北京：２０２０中國汽車工程學會年會論文集，2020：1477-1481.

[3] 楊鳳龍. 基于模型開發的汽車無鑰匙啟動控制器的設計與實現[D]. 上海：上海交通大學，2013.

（編輯? 凌? 波）

作者簡介

夏乾熔（1995—），男，電子系統集成工程師，研究方向為車身電子系統相關產品開發。