馬森，張立峰，劉艷紅，陳佳龍

（北汽福田汽車股份有限公司 工程研究總院，北京 102200）

引言

PEPS（Passive Entry &Passive Start，被動(dòng)進(jìn)入與被動(dòng)啟動(dòng)）系統(tǒng)在汽車中的應(yīng)用是智能化技術(shù)與汽車制造技術(shù)的結(jié)合，未來有很大的發(fā)展空間，汽車大量普及后，PEPS 系統(tǒng)以其使用方便和防盜性能高等特點(diǎn)，逐漸得到廣大用戶的認(rèn)可和接受。駕駛員在隨身攜帶智能鑰匙的前提條件下進(jìn)入車內(nèi)，按下一鍵啟動(dòng)開關(guān)或者轉(zhuǎn)動(dòng)一鍵啟動(dòng)旋鈕，PEPS 控制器與智能鑰匙通過復(fù)雜的雙向身份認(rèn)證，且PEPS 控制單元其他判斷條件滿足，即可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)車輛。本文就PEPS 控制器與智能鑰匙認(rèn)證過程中產(chǎn)生的故障進(jìn)行分析、排查[1]。

1 故障現(xiàn)象

駕駛員按下一鍵啟動(dòng)開關(guān)，整車進(jìn)行電源切換或者啟動(dòng)時(shí)，會(huì)偶爾切換或啟動(dòng)失敗，并在儀表中出現(xiàn)“未檢測(cè)到鑰匙”，“請(qǐng)把鑰匙放在備用天線上”的提示。插拔蓄電池后，再次按下一鍵啟動(dòng)開關(guān)，整車可以正常切換電源或者啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，但是多次切換電源或啟動(dòng)車輛，故障再現(xiàn)。

2 PEPS 系統(tǒng)工作原理

描述的故障主要涉及PS（Passive Start，被動(dòng)啟動(dòng)）功能，因此主要介紹PS 系統(tǒng)工作原理。PS 系統(tǒng)主要由PEPS控制器、智能鑰匙、低頻天線、RF 接收器、電子轉(zhuǎn)向柱鎖等組成。PS 系統(tǒng)的原理如圖1 所示。各部分功能如下[2]：

圖1 PS 系統(tǒng)原理圖

（1）PEPS 控制器：實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)車輛、無鑰匙進(jìn)入車輛、整車電源管理、備份啟動(dòng)、提示功能、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜等功能；

（2）低頻天線：發(fā)出低頻信號(hào)，喚醒智能鑰匙。其中多功能低頻天線復(fù)用作IMMO 天線，可用于備份啟動(dòng)；

（3）智能鑰匙：通過無線通信，與PEPS 控制器完成合法認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)車輛車門解閉鎖、可帶有啟動(dòng)車輛功能的部件[3]；

（4）RF 接收器：可接受智能鑰匙發(fā)出的射頻信號(hào)，并通過LIN 通信與PEPS 控制器交互；

（5）備份啟動(dòng)功能：智能鑰匙電池電量不足或者RF 接收器出現(xiàn)故障，則可通過IMMO 天線與智能鑰匙進(jìn)行低頻通信，實(shí)現(xiàn)與PEPS 控制器的合法認(rèn)證。

3 故障分析與排除

3.1 原理分析

由故障現(xiàn)象可推知此故障與PEPS 查詢鑰匙的功能有關(guān)，圖1 標(biāo)注了查詢鑰匙的基本原理，PEPS 控制器驅(qū)動(dòng)低頻天線發(fā)送低頻信號(hào)，智能鑰匙被低頻天線喚醒并發(fā)出射頻信號(hào)，RF 接收器接收到智能鑰匙發(fā)送的攜帶身份信息的射頻信號(hào)后通過LIN 總線發(fā)送給PEPS 控制器，由PEPS 控制器判斷鑰匙是否合法。下面圖2 詳細(xì)描述了PESP 控制器查詢鑰匙的工作原理[4]。

3.2 故障分析

圖2 已經(jīng)描述了PEPS 控制器查詢鑰匙的詳細(xì)流程，根據(jù)故障現(xiàn)象，儀表提示“未檢測(cè)到鑰匙”，推測(cè)無法啟動(dòng)的原因有以下幾點(diǎn)：

圖2 PEPS 控制器查詢鑰匙原理圖

（1）驅(qū)動(dòng)低頻天線的軟件存在問題；

（2）低頻天線硬件損壞；

（3）智能鑰匙無法被低頻信號(hào)喚醒；

（4）RF 接收器未接收到智能鑰匙的射頻信號(hào)；

（5）PEPS 控制器無法與RF 接收器進(jìn)行LIN 通信；

（6）PEPS 控制器與智能鑰匙認(rèn)證不通過；

（7）PEPS 控制器內(nèi)部存儲(chǔ)的秘鑰丟失。

3.3 故障排除

故障排查的思路如下：未使用數(shù)據(jù)采集設(shè)備時(shí)，操作智能鑰匙相關(guān)功能，鎖定故障復(fù)現(xiàn)時(shí)的規(guī)律，可排除部分推測(cè)原因；使用數(shù)據(jù)采集設(shè)備時(shí)（如：示波器、CANOE 等），可看到鑰匙和PEPS 控制器交互的詳細(xì)信息，從而鎖定故障真因。

排查步驟1：驗(yàn)證智能鑰匙遙控功能。

現(xiàn)象：車輛遙控解閉鎖功能正常。

結(jié)論：智能鑰匙發(fā)出的射頻信號(hào)可以由RF 接收器正常接收，RF 接收器與PEPS 控制器可正常進(jìn)行LIN 通信，并且PEPS 能夠與智能鑰匙完成合法認(rèn)證，車輛實(shí)現(xiàn)解閉鎖功能。

排查步驟2：使用總線采集設(shè)備PEPS 控制器的CAN 總線數(shù)據(jù)和RF 接收器LIN 總線數(shù)據(jù)，并做如下操作：將智能鑰匙放在車內(nèi)，按下一鍵啟動(dòng)開關(guān)。

現(xiàn)象：故障再現(xiàn)時(shí)，圖3 中的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)按下一鍵啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，PEPS 控制器發(fā)出的鑰匙位置為無效值，接著發(fā)送“未檢測(cè)到鑰匙的提示”。

圖3 故障時(shí)總線波形圖

結(jié)論：根據(jù)排查步驟1 的結(jié)論，PEPS 系統(tǒng)的射頻和LIN通信正常，可推斷智能鑰匙未被低頻信號(hào)喚醒，該系統(tǒng)的低頻通信存在問題。

排查步驟3：更換低頻天線。

現(xiàn)象：故障依舊存在。

結(jié)論：原車低頻天線硬件未損壞。

排查步驟4：使用示波器分別采集故障時(shí)低頻天線的波形和正常時(shí)低頻天線的波形。

現(xiàn)象：如圖4 所示1 號(hào)波形為故障時(shí)的低頻波形，3 號(hào)波形為正常工作時(shí)的低頻波形。

圖4 低頻天線波形圖

結(jié)論：故障時(shí)，低頻天線未發(fā)出低頻信號(hào)，且低頻天線正常，故推測(cè)低頻驅(qū)動(dòng)的軟件存在問題。

排查步驟5：根據(jù)步驟四的推斷，軟件工程師重新核查低頻驅(qū)動(dòng)的代碼，并測(cè)量低頻天線的驅(qū)動(dòng)電流。

現(xiàn)象：故障復(fù)現(xiàn)時(shí)，低頻驅(qū)動(dòng)芯片（LF Driver）的chip fault數(shù)據(jù)位變?yōu)?，且驅(qū)動(dòng)電流趨近于0。

結(jié)論：LF Driver 的chip fault 數(shù)據(jù)位變?yōu)?，表示LF Driver 因驅(qū)動(dòng)電壓過大進(jìn)入保護(hù)模式，造成短時(shí)間內(nèi)無法驅(qū)動(dòng)低頻天線，無法喚醒智能鑰匙，導(dǎo)致PEPS 無法檢測(cè)到智能鑰匙。

4 解決措施

（1）降低PEPS 控制器驅(qū)動(dòng)低頻天線的電壓，重新進(jìn)行PEPS 系統(tǒng)的標(biāo)定；

（2）優(yōu)化軟件邏輯，當(dāng)PEPS 控制器的MCU 檢測(cè)到低頻驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)入保護(hù)模式，立即將低驅(qū)芯片重置，使其恢復(fù)到正常工作模式。

PEPS 控制器更改軟件后，每天啟動(dòng)超過10 次，跟蹤6個(gè)月，故障未復(fù)現(xiàn)。

5 總結(jié)

解決偶發(fā)無法檢測(cè)到鑰匙的問題，關(guān)鍵在于捕捉到故障復(fù)現(xiàn)時(shí)相關(guān)輸入、輸出變化的規(guī)律，根據(jù)具體功能的邏輯進(jìn)行分解可能潛在的故障原因，并結(jié)合總線數(shù)據(jù)分析，最終鎖定故障真因。此問題的分析解決思路可以延伸PEPS 系統(tǒng)車輛其他無法啟動(dòng)的問題，同時(shí)也給設(shè)計(jì)開發(fā)人員提出新的要求，在開發(fā)過程中應(yīng)將元器件的芯片手冊(cè)理解透徹，有助于構(gòu)建出更加冗余的軟件框架，進(jìn)而提升汽車的智能化水平。