PEPS 系統(tǒng)車輛無法檢測到鑰匙故障分析與排查

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，被動進入與被動啟動）系統(tǒng)在汽車中的應用是智能化技術(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，逐漸得到廣大用戶的認可和接受。駕駛員在隨身攜帶智能鑰匙的前提條件下進入車內(nèi)，按下一鍵啟動開關(guān)或者轉(zhuǎn)動一鍵啟動旋鈕，PEPS 控制器與智能鑰匙通過復雜的雙向身份認證，且PEPS 控制單元其他判斷條件滿足，即可以實現(xiàn)啟動車輛。本文就PEPS 控制器與智能鑰匙認證過程中產(chǎn)生的故障進行分析、排查[1]。

1 故障現(xiàn)象

駕駛員按下一鍵啟動開關(guān)，整車進行電源切換或者啟動時，會偶爾切換或啟動失敗，并在儀表中出現(xiàn)“未檢測到鑰匙”，“請把鑰匙放在備用天線上”的提示。插拔蓄電池后，再次按下一鍵啟動開關(guān)，整車可以正常切換電源或者啟動發(fā)動機，但是多次切換電源或啟動車輛，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，被動啟動）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：實現(xiàn)一鍵啟動車輛、無鑰匙進入車輛、整車電源管理、備份啟動、提示功能、發(fā)動機防盜等功能；

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

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

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

（5）備份啟動功能：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 天線與智能鑰匙進行低頻通信，實現(xiàn)與PEPS 控制器的合法認證。

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 標注了查詢鑰匙的基本原理，PEPS 控制器驅(qū)動低頻天線發(fā)送低頻信號，智能鑰匙被低頻天線喚醒并發(fā)出射頻信號，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流程，根據(jù)故障現(xiàn)象，儀表提示“未檢測到鑰匙”，推測無法啟動的原因有以下幾點：

圖2 PEPS 控制器查詢鑰匙原理圖

（1）驅(qū)動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喚醒；

（4）RF 接收器未接收到智能鑰匙的射頻信號；

（5）PEPS 控制器無法與RF 接收器進行LIN 通信；

（6）PEPS 控制器與智能鑰匙認證不通過；

（7）PEPS 控制器內(nèi)部存儲的秘鑰丟失。

3.3 故障排除

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

排查步驟1：驗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)出的射頻信號可以由RF 接收器正常接收，RF 接收器與PEPS 控制器可正常進行LIN 通信，并且PEPS 能夠與智能鑰匙完成合法認證，車輛實現(xiàn)解閉鎖功能。

排查步驟2：使用總線采集設備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)，按下一鍵啟動開關(guān)。

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

圖3 故障時總線波形圖

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低頻天線的波形和正常時低頻天線的波形。

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

圖4 低頻天線波形圖

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

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)動的代碼，并測量低頻天線的驅(qū)動電流。

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

結(jié)論：LF Driver 的chip fault 數(shù)據(jù)位變?yōu)?，表示LF Driver 因驅(qū)動電壓過大進入保護模式，造成短時間內(nèi)無法驅(qū)動低頻天線，無法喚醒智能鑰匙，導致PEPS 無法檢測到智能鑰匙。

4 解決措施

（1）降低PEPS 控制器驅(qū)動低頻天線的電壓，重新進行PEPS 系統(tǒng)的標定；

（2）優(yōu)化軟件邏輯，當PEPS 控制器的MCU 檢測到低頻驅(qū)動芯片進入保護模式，立即將低驅(qū)芯片重置，使其恢復到正常工作模式。

PEPS 控制器更改軟件后，每天啟動超過10 次，跟蹤6個月，故障未復現(xiàn)。

5 總結(jié)

解決偶發(fā)無法檢測到鑰匙的問題，關(guān)鍵在于捕捉到故障復現(xiàn)時相關(guān)輸入、輸出變化的規(guī)律，根據(jù)具體功能的邏輯進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)車輛其他無法啟動的問題，同時也給設計開發(fā)人員提出新的要求，在開發(fā)過程中應將元器件的芯片手冊理解透徹，有助于構(gòu)建出更加冗余的軟件框架，進而提升汽車的智能化水平。