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(tǒng)車型突然發(fā)生無法上電啟動故障，從PEPS系統(tǒng)工作原理進行梳理可能原因，借助CANOE/PICO等設(shè)備逐一排查，分析相關(guān)疑點，最終鎖定故障點，并制定相關(guān)更改措施，解決該問題。

【關(guān)鍵詞】PEPS系統(tǒng)；電子轉(zhuǎn)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(yè)的發(fā)展，提升用戶體驗的相關(guān)電子配置也越來越多，其中PEPS系統(tǒng)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(jù)完成啟動開關(guān)/制動開關(guān)/鑰匙/電子轉(zhuǎn)向柱鎖等綜合條件判斷來實現(xiàn)車輛的上電啟動。本文針對PEPS系統(tǒng)某啟動故障場景展開相關(guān)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(guān)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(zhuǎn)動拖起發(fā)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(guān)，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(tǒng)原理

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

PEPS控制器為整個系統(tǒng)的處理中樞，當PEPS控制器檢測到啟動開關(guān)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(fā)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(guān)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(qū)動低頻天線在車內(nèi)空間產(chǎn)生LF振蕩磁場來尋找合法鑰匙，該磁場中的鑰匙會將相關(guān)RSSI定位信號及合法校驗信息通過RF信號來回應(yīng)。當PEPS控制器中的RF芯片接收到相關(guān)RF信號后，就能判斷校驗鑰匙的合法性[2]。

4）檢測電子轉(zhuǎn)向柱鎖是否解鎖成功。PEPS控制器通過K線通信給電子轉(zhuǎn)向柱鎖發(fā)送相應(yīng)的解鎖請求，在設(shè)定時間內(nèi)，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(tài)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(qū)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(fā)動機。

3? 故障排查

3.1? 原因故障樹分析

結(jié)合車輛的故障現(xiàn)象以及系統(tǒng)工作原理，分析有以下幾個可能原因?qū)е鹿收铣霈F(xiàn)：①啟動開關(guān)故障，導(dǎo)致PEPS控制器未識別出啟動開關(guān)按下信號；②制動開關(guān)信號異常，導(dǎo)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(dǎo)致PEPS控制器未識別出相應(yīng)擋位信號有效；④鑰匙故障，導(dǎo)致PEPS控制器未識別出鑰匙有效；⑤電子轉(zhuǎn)向柱鎖故障，導(dǎo)致PEPS控制器未識別出ESCL解鎖成功。

3.2? 故障排查

結(jié)合可能原因，依次進行排查。

1）當按下啟動開關(guān)時，車內(nèi)鑰匙的指示燈會相應(yīng)進行閃爍一次，表征已收到相應(yīng)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(guān)與鑰匙正常；踩下制動開關(guān)時，尾部的制動燈正常點亮，說明制動開關(guān)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(zhuǎn)動車輛方向盤，發(fā)現(xiàn)可以自由轉(zhuǎn)動，說明ESCL在物理結(jié)構(gòu)上已經(jīng)解鎖，初步判斷條件滿足。

經(jīng)過初步的排查，發(fā)現(xiàn)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(shè)備錄制實車的CAN報文，并將相應(yīng)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(guān)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(tài)是否為解鎖。

3）PEPS控制器內(nèi)部存儲了ESCL的綜合鎖狀態(tài)，該狀態(tài)可以使用UDS診斷的22服務(wù)讀取出來，通過Vehicle spy在車輛OBD診斷口發(fā)送相應(yīng)的讀取指令，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)PEPS控制器回復(fù)“ESCL的綜合狀態(tài)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(guān)信號，直接排查ESCL的K線數(shù)據(jù)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(nèi)部存儲的故障碼，未發(fā)現(xiàn)有“K線ESCL短路/開路/通信超時”的故障碼，初步確認ESCL的相關(guān)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(fā)送的K線信號，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)ESCL發(fā)送的單元狀態(tài)信號為“busy（忙碌）”。

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

4? 故障分析與排除

4.1? 原理分析

ESCL內(nèi)部分為“OK/busy/retry”3個單元狀態(tài)[3]，相關(guān)單元狀態(tài)流轉(zhuǎn)關(guān)系如圖5所示。

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

結(jié)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(wěn)導(dǎo)致ESCL出現(xiàn)異常斷電的可能性出現(xiàn)，且實車的方向盤未被鎖止，分析應(yīng)該是ESCL在解鎖的情況下準備進行閉鎖的瞬間異常斷電，導(dǎo)致ESCL進入了“busy狀態(tài)”。但在理論設(shè)計上該可能發(fā)生異常狀態(tài)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(tài)。

4.2? 實車故障模擬

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

2）測試臺自動運行，在發(fā)送ESCL閉鎖指令時，按照40ms內(nèi)時間斷電。

3）一直重復(fù)步驟2），直至檢測到上電時ESCL發(fā)送“busy狀態(tài)”并報錯，導(dǎo)出相應(yīng)操作次數(shù)。

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

4.4? 故障排除

取消ESCL單元狀態(tài)中路徑E的跳轉(zhuǎn)，即單ESCL進入busy狀態(tài)但鎖舌未開始動作遇上異常斷電，下次上電時默認恢復(fù)到“OK狀態(tài)”。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(jīng)過上述臺架驗證，確認問題不再發(fā)生，故障修復(fù)。

5? 總結(jié)與展望

要想解決該類問題，首先需要熟悉整個PEPS系統(tǒng)的工作原理，梳理出相關(guān)的可能原因，并善于借助相關(guān)工具捕捉CAN信號/K線信號/診斷數(shù)據(jù)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(guān)開發(fā)人員在產(chǎn)品開發(fā)過程中，不僅要考慮滿足正向的功能設(shè)計，還應(yīng)注意分析多種潛在異常工況是否會影響系統(tǒng)的正常運行，并設(shè)定相應(yīng)的應(yīng)對措施，真正做到提高產(chǎn)品的可靠性。

參考文獻：

[1] 何曉曉. 汽車無鑰匙進入系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 北京：清華大學(xué)，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(xué)會年會論文集，2020：1477-1481.

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

（編輯? 凌? 波）

作者簡介

夏乾熔（1995—），男，電子系統(tǒng)集成工程師，研究方向為車身電子系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)。