Одной из важных функций, осуществляемой блоком управления, является непрерывная самодиагностика как входных и выходных цепей компонентов, так и некоторых функций внутреннего состояния системы. В современных блоках управления осуществление функций самодиагностики занимает до 50% ресурсов микрокомпьютера. В случае нахождения неисправностей в какой-либо цепи (например, отсутствие или несоответствие заданному уровню сигнала какого-либо датчика) микрокомпьютер записывает соответствующий данной неисправности цифровой код в специальную область памяти, для того чтобы получить информацию о характере неисправности, необходимо осуществить «считывание» кода из памяти компьютера.
Информация о наличии неисправности отображается на приборной панели или дисплее бортового компьютера электромобиля.
ЭБУ постоянно контролирует исправность всех своих компонентов, но ошибка помимо своего информационного значения несёт флаг статуса, т.е. ошибки могут быть статические (текущие) и случайные (спорадические, накопленные).
Неисправности автоматически стираются из памяти блока управления, если в течение последующих 19 поездок они не возникали вновь.
Каждый раз при запуске электромобиля ЭБУ начинает анализировать работу своих датчиков исполнительных устройств. Этот анализ длится всё время, пока работает электромобиль. В случае обнаружения дефекта, ЭБУ фиксирует неисправность, выставляет код ошибки и использует аварийную ветвь программы управления. В случае если какой-либо входной сигнал отсутствует или заведомо неправильный, блок управления рассчитывает и использует вместо него некоторое теоретическое значение, что позволяет ему продолжать дальнейшее управление электромобилем.
Считывание информации со сложного программного обеспечения осуществляется через диагностический разъем с помощью специального устройства – сканера, фактически заменяющего центральный блок управления. Контролируемые параметры и коды неисправностей считываются непосредственно с электронного блока управления, при этом коды не только считываются, но и расшифровываются.
Например, в Toyota ГЭТС, код P3005 будет указывать, «высокое напряжение на предохранителе», который может означать, что кабель питания или предохранитель может нуждаться в замене. Если после проведения замены все еще сохраняется тот же код, то при более глубоком анализе может быть найден ответ. Код P3006 будет указывать на то, что степень заряженности аккумулятора неравномерна. Это может быть устранено просто зарядкой аккумуляторов.
Диагностический разъем размещается в пассажирском салоне (обычно под приборной панелью) и обеспечивает доступ к системным данным. К такому разъему может быть подключен любой сканер.
Диагностические функции электронного блока управления относятся к основным функциям электронных систем управления двигателем. Кроме самодиагностики блока управления выполняется проверка входных и выходных сигналов и связи между различными компонентами системы.
Мониторинг входных сигналов. Состояние датчиков, соединителей и соединительных линий (путей прохождения сигналов) с блоком управления контролируется с использованием оцениваемых входных сигналов. Используя эту стратегию мониторинга, можно определить неисправности датчиков, коротких замыкания цепей питания от аккумуляторной батареи, короткие замыкания на «массу» и обрывы цепей.
Для этой цели используются следующие процедуры:
— мониторинг напряжения питания датчиков;
— проверка величины сигналов с целью определения выхода за допустимые пределы;
— если доступна дополнительная информация, выполняется проверка допустимости с использованием измеренного значения.
Мониторинг выходных сигналов. Мониторинг исполнительных механизмов и устройств, управляемых блоком управления, осуществляется через выходные цепи блока управления. Функциями этого мониторинга в дополнение к определению неисправностей самих устройств является определение коротких замыканий или обрывов в соединительных линиях.
Для этой цели используются следующие процедуры:
— мониторинг выходных сигналов. Электрические цепи проверяются на предмет коротких замыканий в цепях питания от аккумуляторной батареи, коротких замыканий на «массу» и обрывов цепей;
— воздействия на систему исполнительных механизмов определяются прямо или косвенно посредством функции контроля достоверности. Состояние исполнительных устройств системы контролируется косвенным способом (например, по реакциям системы), а также частично при помощи датчиков положения;
Мониторинг внутренних функций электронного блока управления. Функции мониторинга реализуются в аппаратуре блока управления (например, «интеллектуальными» выходными модулями) и программным способом и имеют целью обеспечение его постоянного правильного функционирования. В процессе мониторинга выполняется проверка состояния всех компонентов блока управления (например, микропроцессора, стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства – СППЗУ и оперативного запоминающего устройства – ОЗУ). Многие тесты выполняются сразу же после включения зажигания. Затем функции мониторинга выполняются с регулярными интервалами, что позволяет своевременно определять неисправности также во время работы. Процедуры тестирования, требующие большого объема вычислений, или не выполняемые во время работы двигателя по иным причинам, выполняются после выключения двигателя. Это позволяет избежать влияния на другие функции. Примером такой функции является проверка состояния постоянного запоминающего устройства – ПЗУ.
Мониторинг связи между электронными блоками управления. Связь между различными электронными блоками управления обычно осуществляется по шине САN. Механизмы определения ошибок встроены в протокол CAN, поэтому ошибки связи могут быть обнаружены уже на уровне чипа CAN. Блок управления также выполняет большое количество других тестов. Поскольку большинство сообщений передается по шине CAN отдельными блоками управления с регулярными интервалами, отказ контроллера шины CAN в блоке управления может быть определен посредством контроля этих интервалов. Если в блоке управления записана дополнительная информация, все входные сигналы проверяются посредством сравнения с этой информацией.
Обработка ошибок/неисправностей. Обнаружение ошибок/неисправностей. Путь сигнала классифицируется как полностью дефектный, если неисправность возникает по истечении определенного интервала времени. До тех пор, пока дефект на будет классифицирован, система будет использовать последнее зарегистрированное значение. После того как дефект будет классифицирован, включается функция ожидания (например, используется фиксированное значение температуры двигателя Т = 90 °С). Для большинства ошибок доступна функция «распознавания восстановленного сигнала». Для этого необходимо, чтобы путь сигнала в течение определенного времени был определен, как исправный.
Запись ошибок/неисправностей Все неисправности записываются в энергонезависимой памяти в виде кодов ошибок. Код ошибки включает также вид неисправности (например, короткое замыкание, обрыв цепи, недостоверность сигнала, выход за пределы допустимого диапазона). Каждая запись кода неисправности сопровождается записью дополнительной информации, например, условий эксплуатации на момент возникновения неисправности («стоп-кадр»)
Функции в аварийном режиме. При возникновении неисправности в дополнение к использованию фиксированных значений определенных параметров те или иные системы электромобиля могут быть переведены в аварийный режим (например, режим ограничения выходной мощности электродвигателя или скорости движения). Эти меры направлены на обеспечение безопасности, предотвращение дальнейших повреждений.
Элементы прогностики. В электрическом транспортном средстве прогнозирование может сосредоточиться в основном на работе батареи и силовой электроники, так как это слабые звенья в системе. Электродвигатель важен сам по себе, но он является более надежным элементом, чем батарея и силовая электроника. Кроме того, прогнозирование может быть важно для рулевого управления и тормозной системы автомобиля. Эти элементы безопасности критически важны. Важным элементом в электромобилях являются ЭБУ. Поскольку значительное количество элементов находятся под контролем ЭБУ и контроллеров CAN, аварии здесь могут вызвать сбои во многих других системах, что приводит к выключению системы, что чревато аварией. Состояние батареи, силовой электроники или двигателя необходимо сравнивать с эталонными или базовыми значениями, для того, чтобы получить представление о ресурсе, даже если устройства функционируют хорошо. Для этого нужно иметь данные, когда система находится в идеальном исправном состоянии, когда автомобиль новый или некоторые компоненты были отремонтированы или заменены. Альтернативой этому является модель на основе системы, где при помощи моделирования получены данные об идеальной системе и эти данные сравниваются с текущей системой.
Для батареи нужно контролировать величину тока и напряжения на входе и на выходе. Кроме того, температура должна контролироваться как на входе, так и на выходе. Для силовой электроники, необходимо следить за величинами сигналов на каждом коммутаторе, напряжением на каждом коммутаторе, и за величиной тока через каждый коммутатор.
Кроме того, необходимо контролировать напряжение на трехфазном преобразователе и выходящие токи из системы силовой электроники. Одним способом контроля тока является установка датчика тока в каждом коммутаторе. Напряжение на ключах контролируется, когда они разомкнуты и когда они замкнуты.