PEPS系统车辆偶发无法启动故障分析与排除

辛丰强，薛 飞，王东生，王鲁蛟 Xin Fengqiang，Xue Fei，Wang Dongsheng，Wang Lujiao



PEPS系统车辆偶发无法启动故障分析与排除

辛丰强，薛 飞，王东生，王鲁蛟 Xin Fengqiang，Xue Fei，Wang Dongsheng，Wang Lujiao

（北京汽车研究总院有限公司，北京 101300）

PEPS（Passive Entry& Passive Start，被动进入与被动启动）系统工程样车阶段PS功能出现偶发无法启动发动机故障，使用CANoe工具检测网络数据，分析故障产生的原因并提出解决措施。

PEPS系统；无法启动；CANoe

PEPS系统以其使用方便和防盗性能高等特点，逐渐得到广大用户的认可和接受。对于配备PEPS系统的汽车，驾驶者无需按动智能钥匙上的遥控按键或是用钥匙插拔锁芯，就可以完成开启车门和启动车辆引擎的操作，前提是随身携带智能钥匙并按下把手上的触发按键或启动/停止按键[1-2]。在车辆的防盗安全方面，智能钥匙与PEPS基站间复杂的双向身份认证过程相比上一代的遥控钥匙进入RKE（Remote Keyless Entry，遥控门禁系统）有本质的提升。系统的复杂性也提高，与外部电子单元之间的通信协作增多，对信号的实时性和安全性要求也越来越高，开发过程中不可避免出现各类问题[3-4]。利用CANoe工具对网络信号进行检测，快速分析PEPS系统相关故障原因，提出解决方案，测试验证无问题。

1 故障现象

一辆装有PEPS系统的工程样车，短时间内频繁启动会出现一次在OFF状态下按下启动/停止按键无法正常启动发动机，并且仪表显示发动机防盗认证失败的故障。重新按下启动/停止按键，发动机正常启动，故障消失，频繁操作多次又重新出现一次故障。

2 PEPS系统工作原理

描述的故障现象主要涉及PS功能，因此主要讲述PS系统工作原理。PS系统主要由智能钥匙、PEPS控制器、启动/停止按键、室内低频天线、其他外部控制器等组成。PS系统的原理如图1所示。各部分功能如下：

1）智能钥匙：与PEPS控制器进行高频通信，实现上锁/解锁/寻车/开启后备厢功能，完成合法钥匙认证；

2）PEPS控制器：实现电源管理、发动机防盗、钥匙提醒、应急启动、故障诊断等功能；

3）室内低频天线：唤醒并定位智能钥匙，发送认证数据给智能钥匙；

4）启动/停止按键：采集驾驶员按启动／停止按键的次数，PEPS控制器进行逻辑判断执行电源模式切换。电源模式共有3种状态，不踩刹车的情况下，按下按键，在IG1/ACC/OFF模式之间切换。启动/停止按键LED指示灯相应显示颜色为OFF无颜色，IG1为绿色，ACC为红色。

PEPS控制器与其他外部控制器的通信通过CAN通信协议实现，从图1可以看出，本车有3条CAN总线，分别为车身CAN（ECAN），通信速率为125 kb/s，娱乐CAN（ICAN），通信速率为500 kb/s，动力CAN（VCAN），通信速率为500 kb/s。3条网络通过网关进行信号交互。与PEPS控制器交互的有发动机管理系统（EMS，Engine Management System）、防抱死制动系统（ABS，Antilock Brake System）、仪表（IP，Instrument Panel）等。其与各个控制器之间的功能如下：

图1 PS系统原理图

1）EMS：主要实现发动机防盗认证，与PEPS控制器认证通过后释放启动继电器的低端，并且启动成功后将信号发给PEPS控制器，具体防盗认证流程如图2所示；

2）ABS：主要提供轮速信号，PEPS控制器根据轮速信号计算车速，判断车辆当前所处状态为静止或者运动，从而控制整车电源，保证安全；

3）IP：主要显示无钥匙启动系统的报警信息，如钥匙不在车内、发动机防盗认证失败等，提示驾驶员进行相应操作。

图2 发动机防盗认证流程图

3 故障分析与排除

3.1 故障分析

根据故障现象，从图2分析车辆无法启动的可能原因为：

1）启动条件不满足：挡位信号不在P/N挡，采集不到制动信号，PEPS控制器内部故障等；

2）PEPS控制器未发送启动认证请求（Crank Request）；

3）EMS未发送随机数；

4）PEPS控制器未将计算结果发送给EMS；

5）EMS未将认证结果发送给PEPS控制器或者EMS发送认证结果失败；

6）PEPS控制器未释放启动继电器的高端或者EMS未释放启动继电器的低端。

3.2 故障排除

1）因P/N挡采集的都是网络信号，制动信号采集后也会发到网络上，因此利用CANoe工具进行信号采集，采集信号如图3所示。发生故障时挡位处于P挡，制动信号有效。读取PEPS控制器内部存储信息，无故障。

图3 启动相关信号

2）采集到的发动机防盗认证交互信号如图4所示。从图中可以看出，从231.6 s开始PEPS控制器连续发送2次启动认证请求（Crank Request），EMS无随机数反馈，信号交互中断，并在231.8s时PEPS控制器向仪表发送发动机防盗认证失败的信号。

图4 发动机防盗认证交互信号

3）如图5所示，从采集的EMS网络信号中发现，EMS检测到IG1电后，231.74 s才发出第1帧报文，即EMS接收到IG1电后，延迟320 ms左右发出第1帧报文。按照发动机防盗认证规范要求，EMS检测到IG1电后，应在200 ms以内发出第1帧报文。与EMS确认软件设计方案发现，EMS在断开IG1电后，会有8 s的延时用于存储当前重要信息，即IG1断电后，EMS仍会运行一段时间存储重要信息（每次存储信息和时间不同），如果上次信息未存储完成，重新启动车辆后，EMS需等待存储完成后再进行初始化，延长了初始化时间。

图5 EMS网络信号

4 解决方案

1）更改发动机防盗认证规范，延长初始化时间。按照企业零部件网络通讯要求，EMS从检测到IG1到能够发送第1帧报文的时间应小于200 ms，因此延长初始化时间不合要求。

2）更改EMS IG1掉电存储信息时间，根据评估，在不影响重要信息存储的情况下，将IG1断电存储时间由8 s更改为1 s，并且增加初始化中断，即EMS重新检测到IG1后，如果上次断电信息存储未完成，立即中断信息存储并开始初始化，并在200 ms内完成。

EMS更改软件后，跟踪60天，启动测试1 000余次未出现发动机防盗认证失败的故障。

5 结 论

解决偶发无法启动问题，关键在于复现故障并捕捉到出现故障时信号的变化。利用CANoe工具实时监控记录启动相关网络数据，通过数据分析快速查找问题原因。分析解决问题思路可以延伸到其他配置PEPS系统车辆无法启动的问题，同时也给系统测试人员提出新的要求，涉及到信号交互的控制器需要频繁高强度的测试。

[1]张阿珍，詹德凯，李洪雷，等. 无钥匙进入与一键启动系统研究与设计[J]. 汽车零部件，2014（9）：25-27.

[2]秦浩，欧建平，陈文强，等. 无钥匙进入启动系统介绍[J]. 汽车电器，2011（6）：42-45.

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

[4]德州仪器TI. 汽车无钥匙开门和无钥匙启动系统（PEPS）[Z]. 2013.

2018-06-15

1002-4581（2018）05-0035-03

U463.6

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.05.010