PEPS车型无法启动故障排查分析

夏乾熔　巫昭阳　朱洪亮　何方

【摘  要】本文主要讲述被动进入与被动启动（Passive Entry & Passive Start，PEPS）系统车型突然发生无法上电启动故障，从PEPS系统工作原理进行梳理可能原因，借助CANOE/PICO等设备逐一排查，分析相关疑点，最终锁定故障点，并制定相关更改措施，解决该问题。

【关键词】PEPS系统；电子转向柱锁；K线通信；启动故障

中图分类号：U463.6    文献标志码：B    文章编号：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

随着汽车行业的发展，提升用户体验的相关电子配置也越来越多，其中PEPS系统提升了用户在车辆进入及车辆启动的操纵便利性，也逐步成为众多车型的标配。在用户启动车辆的过程中，PEPS控制器根据完成启动开关/制动开关/钥匙/电子转向柱锁等综合条件判断来实现车辆的上电启动。本文针对PEPS系统某启动故障场景展开相关的排查分析。

1  故障描述

某车辆在蓄电池馈电后，用户重新给蓄电池搭好启动电源，踩下制动并按下启动开关却无法启动车辆，仪表无任何故障提示，PEPS控制器也未将整车电源模式切换至非OFF挡，整车也未听见起动机转动拖起发动机的声音。然后，拔掉蓄电池负极，给车辆的控制器进行强制重启并多次按启动开关，仍然无法切换电源启动，故障无法消除。最后，使用万用表检查熔断丝盒的ACC/IG1/IG2熔断丝，未见烧蚀情况，因此，需进一步分析解决。

2  系统原理

整个PEPS系统（图1）由PEPS控制器、车内低频天线、门把手感应天线、钥匙、启动开关，以及K线通信的电子转向柱锁（ESCL）组成[1]。

PEPS控制器为整个系统的处理中枢，当PEPS控制器检测到启动开关按下时，会进行以下判断。

1）检测变速器的P/N挡位信号是否满足，即PEPS控制器硬线采集到P挡信号，或在CAN总线接收到TCU模块发送的P/N挡信号，二者之一满足均可。

2）检测硬线采集的制动开关信号是否有效。

3）检测钥匙是否合法。PEPS控制器通过LF芯片驱动低频天线在车内空间产生LF振荡磁场来寻找合法钥匙，该磁场中的钥匙会将相关RSSI定位信号及合法校验信息通过RF信号来回应。当PEPS控制器中的RF芯片接收到相关RF信号后，就能判断校验钥匙的合法性[2]。

4）检测电子转向柱锁是否解锁成功。PEPS控制器通过K线通信给电子转向柱锁发送相应的解锁請求，在设定时间内，其会综合比较硬线采集到的ESCL解锁信号及ESCL在K线反馈的解锁状态来综合判断是否解锁成功。

以上条件，PEPS控制器均判断为满足后，会驱动控制整车电源从OFF挡切换至START挡，并控制起动机工作，尝试启动发动机。

3  故障排查

3.1  原因故障树分析

结合车辆的故障现象以及系统工作原理，分析有以下几个可能原因导致故障出现：①启动开关故障，导致PEPS控制器未识别出启动开关按下信号；②制动开关信号异常，导致PESP控制器未识别出制动信号有效；③变速器P/N挡位异常，导致PEPS控制器未识别出相应挡位信号有效；④钥匙故障，导致PEPS控制器未识别出钥匙有效；⑤电子转向柱锁故障，导致PEPS控制器未识别出ESCL解锁成功。

3.2  故障排查

结合可能原因，依次进行排查。

1）当按下启动开关时，车内钥匙的指示灯会相应进行闪烁一次，表征已收到相应的低频信号，且钥匙的遥控解闭锁功能正常，初步表明启动开关与钥匙正常；踩下制动开关时，尾部的制动灯正常点亮，说明制动开关信号正常；查看实车的换挡杆位置置于P挡位，初步判断挡位条件满足；转动车辆方向盘，发现可以自由转动，说明ESCL在物理结构上已经解锁，初步判断条件满足。

经过初步的排查，发现启动条件均满足，但是车辆仍然无法上电启动，需进一步分析。

2）使用CANOE设备录制实车的CAN报文，并将相应信号生成为波形图，以便于辅助分析问题。如图2所示，借助CAN总线上所能采集到的相关信号来进行分析，初步判断所有条件满足。但是也有疑点，CAN总线上只能看到PEPS控制器硬线采集的ESCL解锁信号，还需确认PEPS判断到的ESCL综合锁状态是否为解锁。

3）PEPS控制器内部存储了ESCL的综合锁状态，该状态可以使用UDS诊断的22服务读取出来，通过Vehicle spy在车辆OBD诊断口发送相应的读取指令，如图3所示，发现PEPS控制器回复“ESCL的综合状态为闭锁”，在该条件下，如PEPS控制器不进行电源切换来启动，符合正常的功能逻辑。

4）因为K线通信在OBD口无法直接读到相关信号，直接排查ESCL的K线数据较为麻烦，可先进行更简单的方式来排查ESCL的问题。通过OBD诊断口读取PEPS控制器内部存储的故障码，未发现有“K线ESCL短路/开路/通信超时”的故障码，初步确认ESCL的相关连接线束正常。

5）为进一步验证ESCL问题，将实车带ESCL控制的PEPS软件更新为“不带ESCL控制”。软件更新完成后，车辆可以正常启动，锁定为ESCL故障，并制定临时措施，若无法启动车辆，更换新的ESCL来处理。

6）ESCL故障件带回试验室后，借助PICO示波器解析ESCL发送的K线信号，如图4所示，发现ESCL发送的单元状态信号为“busy（忙碌）”。

若PEPS正常，应同时收到ESCL反馈的解锁信号且在K线反馈的单元状态为“OK”，才能综合判断ESCL为解锁状态（表1），因此，需进一步分析ESCL上电后在K线一直发送单元状态为“busy”的原因。

4  故障分析与排除

4.1  原理分析

ESCL内部分为“OK/busy/retry”3个单元状态[3]，相关单元状态流转关系如图5所示。

检查发现跳转E“当锁舌未开始动作时，遇到异常断电恢复会保留在busy状态”，如PEPS控制器此时检测到ESCL为“busy状态”，就会将锁综合状态判断为“闭锁”，认为启动条件不满足，从而出现了车辆无法上电启动的故障。

结合故障实车在馈电后搭接外部电源尝试启动，有电压波动/连接不稳导致ESCL出现异常断电的可能性出现，且实车的方向盘未被锁止，分析应该是ESCL在解锁的情况下准备进行闭锁的瞬间异常断电，导致ESCL进入了“busy状态”。但在理论设计上该可能发生异常状态的窗口期时间很短，还需通过实车/台架模拟验证确定是否真的可以通过此方式进入异常状态。

4.2  实车故障模拟

在实车上模拟故障重现：①ESCL在解锁情况下，触发ESCL闭锁时迅速断掉ESCL的电源线，模拟异常断电；②重复步骤①，直至车辆无法上电启动，读取ESCL是否进入“busy状态”。试验3天，试验次数3217次，故障未能重现，需进一步借助台架模拟来重现故障。

4.3  台架故障模拟

1）搭建专用的自动测试台，可以控制ESCL的电源自动切断/连接，并且可以自动发送ESCL解锁/闭锁指令。

2）测试台自动运行，在发送ESCL闭锁指令时，按照40ms内时间断电。

3）一直重复步骤2），直至检测到上电时ESCL发送“busy状态”并报错，导出相应操作次数。

台架故障模拟试验结果为：试验3天，试验次数76739次，2次故障。故障成功复现，可以锁定该点故障原因：ESCL异常断电后进入busy状态，PEPS无法判断ESCL解锁成功，导致出现车辆无法正常上电启动。

4.4  故障排除

取消ESCL单元状态中路径E的跳转，即单ESCL进入busy状态但锁舌未开始动作遇上异常断电，下次上电时默认恢复到“OK状态”。这样，PEPS可以与ESCL通过K线通信正常完成交互，从而解决该点故障问题。

更改后的软件再次经过上述台架验证，确认问题不再发生，故障修复。

5  总结与展望

要想解决该类问题，首先需要熟悉整个PEPS系统的工作原理，梳理出相关的可能原因，并善于借助相关工具捕捉CAN信号/K线信号/诊断数据等信息来进行分析，最终锁定故障点。同时，该问题点在前期的PEPS控制器与ESCL原理匹配分析是完全可以避免的，提醒相关开发人员在产品开发过程中，不仅要考虑满足正向的功能设计，还应注意分析多种潜在异常工况是否会影响系统的正常运行，并设定相应的应对措施，真正做到提高产品的可靠性。

參考文献：

[1] 何晓晓. 汽车无钥匙进入系统研究与设计[D]. 北京：清华大学，2011.

[2] 钱国平，贾玉杰，武锡斌，等. 汽车ＰＥＰＳ定位原理及新型低频标定方法[C]//北京：２０２０中国汽车工程学会年会论文集，2020：1477-1481.

[3] 杨凤龙. 基于模型开发的汽车无钥匙启动控制器的设计与实现[D]. 上海：上海交通大学，2013.

（编辑  凌  波）

作者简介

夏乾熔（1995—），男，电子系统集成工程师，研究方向为车身电子系统相关产品开发。