PEPS系統(tǒng)車輛偶發(fā)無(wú)法啟動(dòng)故障分析與排除

辛豐強(qiáng)，薛 飛，王東生，王魯蛟 Xin Fengqiang，Xue Fei，Wang Dongsheng，Wang Lujiao

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PEPS系統(tǒng)車輛偶發(fā)無(wú)法啟動(dòng)故障分析與排除

辛豐強(qiáng)，薛 飛，王東生，王魯蛟 Xin Fengqiang，Xue Fei，Wang Dongsheng，Wang Lujiao

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

PEPS（Passive Entry& Passive Start，被動(dòng)進(jìn)入與被動(dòng)啟動(dòng)）系統(tǒng)工程樣車階段PS功能出現(xiàn)偶發(fā)無(wú)法啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障，使用CANoe工具檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，分析故障產(chǎn)生的原因并提出解決措施。

PEPS系統(tǒng)；無(wú)法啟動(dòng)；CANoe

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。對(duì)于配備PEPS系統(tǒng)的汽車，駕駛者無(wú)需按動(dòng)智能鑰匙上的遙控按鍵或是用鑰匙插拔鎖芯，就可以完成開啟車門和啟動(dòng)車輛引擎的操作，前提是隨身攜帶智能鑰匙并按下把手上的觸發(fā)按鍵或啟動(dòng)/停止按鍵[1-2]。在車輛的防盜安全方面，智能鑰匙與PEPS基站間復(fù)雜的雙向身份認(rèn)證過(guò)程相比上一代的遙控鑰匙進(jìn)入RKE（Remote Keyless Entry，遙控門禁系統(tǒng)）有本質(zhì)的提升。系統(tǒng)的復(fù)雜性也提高，與外部電子單元之間的通信協(xié)作增多，對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)性和安全性要求也越來(lái)越高，開發(fā)過(guò)程中不可避免出現(xiàn)各類問題[3-4]。利用CANoe工具對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，快速分析PEPS系統(tǒng)相關(guān)故障原因，提出解決方案，測(cè)試驗(yàn)證無(wú)問題。

1 故障現(xiàn)象

一輛裝有PEPS系統(tǒng)的工程樣車，短時(shí)間內(nèi)頻繁啟動(dòng)會(huì)出現(xiàn)一次在OFF狀態(tài)下按下啟動(dòng)/停止按鍵無(wú)法正常啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并且儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證失敗的故障。重新按下啟動(dòng)/停止按鍵，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)，故障消失，頻繁操作多次又重新出現(xiàn)一次故障。

2 PEPS系統(tǒng)工作原理

描述的故障現(xiàn)象主要涉及PS功能，因此主要講述PS系統(tǒng)工作原理。PS系統(tǒng)主要由智能鑰匙、PEPS控制器、啟動(dòng)/停止按鍵、室內(nèi)低頻天線、其他外部控制器等組成。PS系統(tǒng)的原理如圖1所示。各部分功能如下：

1）智能鑰匙：與PEPS控制器進(jìn)行高頻通信，實(shí)現(xiàn)上鎖/解鎖/尋車/開啟后備廂功能，完成合法鑰匙認(rèn)證；

2）PEPS控制器：實(shí)現(xiàn)電源管理、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜、鑰匙提醒、應(yīng)急啟動(dòng)、故障診斷等功能；

3）室內(nèi)低頻天線：?jiǎn)拘巡⒍ㄎ恢悄荑€匙，發(fā)送認(rèn)證數(shù)據(jù)給智能鑰匙；

4）啟動(dòng)/停止按鍵：采集駕駛員按啟動(dòng)／停止按鍵的次數(shù)，PEPS控制器進(jìn)行邏輯判斷執(zhí)行電源模式切換。電源模式共有3種狀態(tài)，不踩剎車的情況下，按下按鍵，在IG1/ACC/OFF模式之間切換。啟動(dòng)/停止按鍵LED指示燈相應(yīng)顯示顏色為OFF無(wú)顏色，IG1為綠色，ACC為紅色。

PEPS控制器與其他外部控制器的通信通過(guò)CAN通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)，從圖1可以看出，本車有3條CAN總線，分別為車身CAN（ECAN），通信速率為125 kb/s，娛樂CAN（ICAN），通信速率為500 kb/s，動(dòng)力CAN（VCAN），通信速率為500 kb/s。3條網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行信號(hào)交互。與PEPS控制器交互的有發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS，Engine Management System）、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS，Antilock Brake System）、儀表（IP，Instrument Panel）等。其與各個(gè)控制器之間的功能如下：

圖1 PS系統(tǒng)原理圖

1）EMS：主要實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證，與PEPS控制器認(rèn)證通過(guò)后釋放啟動(dòng)繼電器的低端，并且啟動(dòng)成功后將信號(hào)發(fā)給PEPS控制器，具體防盜認(rèn)證流程如圖2所示；

2）ABS：主要提供輪速信號(hào)，PEPS控制器根據(jù)輪速信號(hào)計(jì)算車速，判斷車輛當(dāng)前所處狀態(tài)為靜止或者運(yùn)動(dòng)，從而控制整車電源，保證安全；

3）IP：主要顯示無(wú)鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)的報(bào)警信息，如鑰匙不在車內(nèi)、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證失敗等，提示駕駛員進(jìn)行相應(yīng)操作。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證流程圖

3 故障分析與排除

3.1 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象，從圖2分析車輛無(wú)法啟動(dòng)的可能原因?yàn)椋?/p>

1）啟動(dòng)條件不滿足：擋位信號(hào)不在P/N擋，采集不到制動(dòng)信號(hào)，PEPS控制器內(nèi)部故障等；

2）PEPS控制器未發(fā)送啟動(dòng)認(rèn)證請(qǐng)求（Crank Request）；

3）EMS未發(fā)送隨機(jī)數(shù)；

4）PEPS控制器未將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給EMS；

5）EMS未將認(rèn)證結(jié)果發(fā)送給PEPS控制器或者EMS發(fā)送認(rèn)證結(jié)果失?。?/p>

6）PEPS控制器未釋放啟動(dòng)繼電器的高端或者EMS未釋放啟動(dòng)繼電器的低端。

3.2 故障排除

1）因P/N擋采集的都是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，制動(dòng)信號(hào)采集后也會(huì)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上，因此利用CANoe工具進(jìn)行信號(hào)采集，采集信號(hào)如圖3所示。發(fā)生故障時(shí)擋位處于P擋，制動(dòng)信號(hào)有效。讀取PEPS控制器內(nèi)部存儲(chǔ)信息，無(wú)故障。

圖3 啟動(dòng)相關(guān)信號(hào)

2）采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證交互信號(hào)如圖4所示。從圖中可以看出，從231.6 s開始PEPS控制器連續(xù)發(fā)送2次啟動(dòng)認(rèn)證請(qǐng)求（Crank Request），EMS無(wú)隨機(jī)數(shù)反饋，信號(hào)交互中斷，并在231.8s時(shí)PEPS控制器向儀表發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證失敗的信號(hào)。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證交互信號(hào)

3）如圖5所示，從采集的EMS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中發(fā)現(xiàn)，EMS檢測(cè)到IG1電后，231.74 s才發(fā)出第1幀報(bào)文，即EMS接收到IG1電后，延遲320 ms左右發(fā)出第1幀報(bào)文。按照發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證規(guī)范要求，EMS檢測(cè)到IG1電后，應(yīng)在200 ms以內(nèi)發(fā)出第1幀報(bào)文。與EMS確認(rèn)軟件設(shè)計(jì)方案發(fā)現(xiàn)，EMS在斷開IG1電后，會(huì)有8 s的延時(shí)用于存儲(chǔ)當(dāng)前重要信息，即IG1斷電后，EMS仍會(huì)運(yùn)行一段時(shí)間存儲(chǔ)重要信息（每次存儲(chǔ)信息和時(shí)間不同），如果上次信息未存儲(chǔ)完成，重新啟動(dòng)車輛后，EMS需等待存儲(chǔ)完成后再進(jìn)行初始化，延長(zhǎng)了初始化時(shí)間。

圖5 EMS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)

4 解決方案

1）更改發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證規(guī)范，延長(zhǎng)初始化時(shí)間。按照企業(yè)零部件網(wǎng)絡(luò)通訊要求，EMS從檢測(cè)到IG1到能夠發(fā)送第1幀報(bào)文的時(shí)間應(yīng)小于200 ms，因此延長(zhǎng)初始化時(shí)間不合要求。

2）更改EMS IG1掉電存儲(chǔ)信息時(shí)間，根據(jù)評(píng)估，在不影響重要信息存儲(chǔ)的情況下，將IG1斷電存儲(chǔ)時(shí)間由8 s更改為1 s，并且增加初始化中斷，即EMS重新檢測(cè)到IG1后，如果上次斷電信息存儲(chǔ)未完成，立即中斷信息存儲(chǔ)并開始初始化，并在200 ms內(nèi)完成。

EMS更改軟件后，跟蹤60天，啟動(dòng)測(cè)試1 000余次未出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)防盜認(rèn)證失敗的故障。

5 結(jié) 論

解決偶發(fā)無(wú)法啟動(dòng)問題，關(guān)鍵在于復(fù)現(xiàn)故障并捕捉到出現(xiàn)故障時(shí)信號(hào)的變化。利用CANoe工具實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄啟動(dòng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析快速查找問題原因。分析解決問題思路可以延伸到其他配置PEPS系統(tǒng)車輛無(wú)法啟動(dòng)的問題，同時(shí)也給系統(tǒng)測(cè)試人員提出新的要求，涉及到信號(hào)交互的控制器需要頻繁高強(qiáng)度的測(cè)試。

[1]張阿珍，詹德凱，李洪雷，等. 無(wú)鑰匙進(jìn)入與一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J]. 汽車零部件，2014（9）：25-27.

[2]秦浩，歐建平，陳文強(qiáng)，等. 無(wú)鑰匙進(jìn)入啟動(dòng)系統(tǒng)介紹[J]. 汽車電器，2011（6）：42-45.

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

[4]德州儀器TI. 汽車無(wú)鑰匙開門和無(wú)鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)（PEPS）[Z]. 2013.

2018-06-15

1002-4581（2018）05-0035-03

U463.6

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.05.010