Способ испытаний бортовых систем удалённого запуска двигателей автотранспортных средств на устойчивость к воздействию высокочастотного электромагнитного поля
METHOD FOR TESTING ON-BOARD SYSTEMS FOR REMOTE START OF MOTOR VEHICLES FOR RESISTANCE TO HIGH-FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELD

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям систем удаленного, управляемого по радиоканалу (с брелока, с мобильного телефона, через web-интерфейс), запуска двигателей внутреннего сгорания (далее - двигатель) автотранспортных средств (АТС) на устойчивость к воздействию внешнего, относительно АТС, высокочастотного электромагнитного поля (ЭМП), и может быть использовано для проверки работоспособности указанных систем при воздействии на них электромагнитных помех.
Из Правил №10 ЕЭК ООН, 2008 г., «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении электромагнитной совместимости» [Текст] (добавление 9, пересмотр 3) известен способ испытаний бортовых систем электрооборудования АТС на устойчивость к воздействию ЭМП в котором АТС, оснащенное испытуемыми бортовыми системами, располагают в камере, защищенной от внешних факторов, содержащей в себе беговые барабаны и полеобразующие устройства (полосковые линии или антенны) системы формирования высокочастоного ЭМП, где и реализуют режим движения АТС со скоростью 50 км/час. В процессе имитации движения АТС подвергают воздействию высокочастотного ЭМП с заданными параметрами, создаваемого полеобразующими устройствами. Проверку работоспособности бортовых систем электрооборудования осуществляют в периоды воздействия на АТС высокочастотного ЭМП.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности проверки работоспособности (устойчивости функционирования) систем запуска двигателя в условиях воздействия на АТС высокочастотного ЭМП, т. к. испытания проводятся в режиме имитации движения АТС.
Из Правил №116 ЕЭК ООН, 2008 г., «Единообразные предписания, касающиеся защиты механических транспортных средств от угона» [Текст] (добавление 115, пересмотр 6) известен способ испытаний бортовых иммобилизаторов (систем защиты от угона) АТС (по умолчанию - АТС содержат и систему запуска двигателя) на устойчивость к воздействию высокочастотного ЭМП, при реализации которого испытуемое АТС, оснащенное, в том числе, системой запуска двигателя и испытуемым иммобилизатором, располагают в камере, защищенной от внешних факторов, содержащей в себе полеобразующие устройства (полосковые линии или антенны) системы формирования высокочастоного ЭМП, где АТС подвергают воздействию высокочастотного ЭМП с заданными параметрами, создаваемого полеобразующими устройствами. Проверку функционирования бортовой системы защиты от угона осуществляют в периоды воздействия высокочастотного ЭМП. О работоспособности иммобилизатора судят, том числе, по факту экскоммуникации системы запуска двигателя АТС.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности проверки систем, обеспечивающих штатный запуск двигателя, на восприимчивость к высокочастотному ЭМП.
За прототип предлагаемого изобретения принят известный из патента RU 56646, МПК G01R 1/04, публ. 10.09.2006 способ испытаний бортовых систем запуска двигателя на восприимчивость / устойчивость к воздействию высокочастотного ЭМП при реализации которого испытуемое АТС, оснащенное указанной системой, располагают в камере, защищенной от внешних факторов, содержащей в себе полеобразующие устройства (полосковые линии или антенны) системы формирования высокочастотного ЭМП, затем осуществляют электрическое, опосредованное помехозащищенным проводным каналом, соединение системы запуска двигателя, испытываемого АТС, с системой дистанционного управления запуском, заблаговременно размещенной за пределами испытательной камеры, после чего АТС подвергают воздействию высокочастотного ЭМП с заданными параметрами, создаваемого полеобразующими устройствами.
Проверку функционирования системы запуска двигателя АТС осуществляют в периоды воздействия высокочастотного ЭМП, при этом запуски двигателя осуществляют посредством формируемых системой дистанционного управления запуском команд, передаваемых на АТС по помехозащищенному проводному каналу. О работоспособности бортовой системы запуска двигателя судят по факту состоявшегося штатного запуска двигателя.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности проверки бортовых систем удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска двигателей на устойчивость к воздействию высокочастотного ЭМП.
Примечание
Согласно статье 8 Федерального закона от 28.12.2013 N 395-ФЗ "О Государственной автоматизированной информационной системе "ЭРА-ГЛОНАСС", Технического Регламента Таможенного Союза ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств», утвержденного решением комиссии таможенного союза от 9 декабря 2011 г. №877, ГОСТ Р 57484-2017 «Комплексная система унифицированной бортовой аппаратуры ГЛОНАСС. Технические средства контроля обстоятельств причинения вреда транспортному средству в результате дорожно-транспортного происшествия. Общие технические требования и методы испытаний.», а также «Положения о паспортах транспортных средств и паспортах шасси транспортных средств», утвержденного приказом МВД России, Минпромэнерго России, Минэкономразвития России от 23 июня 2005 г. N 496/192/134, с 1 января 2017 г. в отношении всех выпускаемых в обращение транспортных средств категорий М и N вступает в силу требование о комплектовании их устройством вызова экстренных оперативных служб (ЭРА-ГЛОНАС), включающем в себя навигационный модуль с антенной для приема сигналов ГЛОНАСС или ГЛОНАСС совместно с другими ГНСС, коммуникационный модуль, включающий в себя: тональный модем GSM/UMTS, обеспечивающий возможность приема и передачи информации посредством пакетной передачи данных и передачи коротких текстовых сообщений, а также антенну GSM/UMTS. При этом система удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска двигателя может быть реализована средствами коммуникационного модуля и его соответствующей интеграцией с бортовой системой запуска двигателя (такие решения известны из уровня техники и не имеют прямого отношения к задаче, решаемой заявляемым методом испытаний).
Другим ключевым элементом современных транспортных средств является микропроцессорный блок управления двигателем (контроллер) - реализуемое сочетанием аппаратного и программного обеспечения устройство, в том числе, с функцией ограничения количества последовательно совершаемых попыток запуска двигателя (с функцией блокирования бортовой системы запуска), содержащее, контекстуально, счетчик количества попыток запуска (далее счетчик запусков). Применение данной опции обусловлено необходимостью удержания разрядной емкости аккумуляторной батареи на уровне, гарантирующем последующий запуск двигателя, а также теплового режима стартера в пределах, гарантирующих его нормативную долговечность. Количество разрешенных последовательно совершаемых попыток запуска двигателя, реализуемых посредством бортовой системы запуска, занесено в память контроллера и зависит, в общем случае, от примененных в составе АТС двигателя и компонентов бортовой системы запуска - стартера, аккумуляторной батареи, а также от температуры окружающей АТС среды. Формально - функция ограничения количества последовательно совершаемых попыток запуска двигателя и, соответственно, счетчик запусков, могут быть реализованы любым электронным устройством АТС, логически и схемотехнически связанным с бортовой системой запуска двигателя. На основании обозначенного и в контексте заявляемого решения под термином контроллер заявитель подразумевает любое электронное устройство, включая микропроцессорный блок управления двигателем, обремененное функцией ограничения количества последовательно совершаемых попыток запуска двигателя.
Возвращаясь к заявляемому: задачей изобретения является создание способа испытаний бортовых, управляемых по радиоканалу, систем удаленного запуска двигателя АТС, на работоспособность в условиях воздействия электромагнитных помех (высокочастотного ЭМП).
Указанная задача решается в способе испытаний систем запуска двигателя, заключающемся в размещении АТС, содержащего в себе тестируемую систему запуска, в камере, защищенной от внешних факторов, содержащей в себе полеобразующее устройство, где в периоды воздействия ЭМП, излучаемого полеобразующим устройством, выполняют проверку работоспособности (устойчивости функционирования) установленной на АТС системы запуска, которую оценивают по наличию или отсутствию факта штатного запуска двигателя.
Технический результат достигается тем, что:
- в процессе испытаний используют систему радиосвязи со штатным коммуникационным модулем АТС системы ЭРА-ГЛОНАСС, образованную радиокоммуникотором (имитатором базовой станции или ретранслятором), расположенным в экранированном помещении, и антенной радиокоммуникатора, расположенной в камере, выполненную с возможностью осуществления радиосвязи со штатным коммуникационным модулем АТС системы ЭРА-ГЛОНАСС и передачи команды на запуск двигателя, а также фидером системы радиосвязи, образованным помехозащищенной проводной линией связи, сформированной между радиокоммуникатором и антенной радиокоммуникатора;
- в процессе испытаний используют систему управления удаленным запуском двигателя, выполненную с возможностью формирования и трансляции на радиокоммуникатор команды на запуск двигателя, включающую в себя расположенное в экранированном помещении устройство управления удаленным запуском, образованное компьютером или смартфоном, а также интерфейс системы управления удаленным запуском, образованный проводной или оптоэлектронной линией связи, сформированной между компьютером и радиокоммуникатором, или радиоканалом, сформированным между смартфоном и радиокоммуникатором;
- в процессе испытаний используют систему останова двигателя, включающую в себя расположенное в экранированном помещении устройство дистанционного управления остановом двигателя, устанавливаемый в АТС, на время проведения испытаний, помехозащищенный робот с функцией тактильного нажатия кнопки выключения зажигания или поворота ключа выключателя зажигания АТС, а также интерфейс системы останова двигателя, образованный помехозащищенной проводной или оптоэлектронной линией связи, сформированной между роботом и устройством дистанционного управления остановом двигателя;
- в процессе испытаний используют систему обнуления данных счетчика запусков, включающую в себя устройство обнуления данных счетчика запусков, установленное в экранированном помещении, а также интерфейс системы обнуления данных счетчика запусков, образованный помехозащищенной проводной или оптоэлектронной линией связи, сформированной между контроллером двигателя и устройством обнуления данных счетчика;
- в процессе испытаний используют систему формирования высокочастотного ЭМП с заданными тест-планом испытаний параметрами в заданных диапазонах частот, включающую в себя устройство выработки электрических сигналов, образованное соответствующими генератором и усилителем, расположенное в экранированном помещении, и полеобразующее устройство, расположенное в камере, а также интерфейс системы формирования высокочастотного ЭМП, образованный помехозащищенной проводной линией связи, сформированной между устройством выработки электрических сигналов и полеобразующим устройством;
- перед началом испытаний, в соответствии с требованиями тест-плана, выполняют взаимную ориентацию полеобразующего устройства, АТС и антенны радиокоммуникотора;
- в процессе испытаний в камере, посредством системы формирования высокочастотного ЭМП, создают ЭМП, с заданными этапом тест-плана параметрами, и в течение периода времени его воздействия осуществляют заданное тест-планом количество попыток удаленного запуска двигателя АТС с последующим, после состоявшегося запуска, его выключением/остановом через заданный тест-планом интервал времени;
- в процессе осуществления этапа испытаний контролируют количество последовательно совершенных попыток удаленного запуска, в том числе завершившихся запуском двигателя, и в случае приближения их количества к порогу блокирования контроллером бортовой системы запуска, выполняют принудительное обнуление данных счетчика запусков, реализуемое посредством системы обнуления данных счетчика запусков, при этом обнуление счетчика запусков производят, преимущественно, после предварительного выключения системы формирования высокочастотного ЭМП;
- после завершения предусмотренного тест-планом этапа испытаний выполняют выключение системы формирования высокочастотного ЭМП, производят принудительное обнуление данных счетчика запусков, реализуемое посредством системы обнуления данных счетчика запусков, а также осуществляют регистрацию количества предпринятых попыток удаленного запуска двигателя и полученный по их итогам результат;
- проверку работоспособности системы удаленного запуска выполняют на всех создаваемых в камере режимах воздействия на АТС высокочастотного ЭМП, предусмотренных поочередно реализуемыми этапами тест-плана испытаний.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1, где схематично показаны:
- 1 - испытательная камера (условно показана электромагнитная безэховая камера);
- 2 - АТС, оснащенное, в т.ч., системой удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска двигателя;
- 3 - коммуникационный модуль АТС системы ЭРА ГЛОНАСС (в том числе - компонент системы удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска двигателя);
- 4 - бортовая система запуска двигателя (в том числе - компонент системы удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска двигателя);
- 5 - счетчик запусков, реализованный в составе контроллера (микропроцессорного блока) управления двигателем;
- 6 - робот системы останова двигателя;
- 7 - антенна радиокоммуникатора;
- 8 - радиокоммуникатор;
- 9 - устройство управления удаленным запуском двигателя;
- 10 - устройство обнуления данных счетчика запусков;
- 11 - устройство дистанционного управления остановом двигателя;
- 12 - экранированное помещение;
- 13 - устройство выработки электрических сигналов системы формирования высокочастотного ЭМП;
- 14 - полеобразующее устройство.
Фиг.2, где проиллюстрирован обобщенный алгоритм испытаний на восприимчивость к ЭПМ системы удаленного запуска двигателя; позициями обозначены:
- 15 - воздействующее высокочастотное ЭМП;
- 16 - транслируемая радиокоммуникатором команда на удаленный запуск двигателя;
- 17 - работа двигателя после его запуска;
- 18 - команда на останов двигателя роботом;
- 19 - сигнал обнуления данных счетчика запусков.
Изобретение может быть реализовано в испытательной электромагнитной безэховой камере 1, содержащей расположенные в камере антенну радиокоммуникатора 7, опционно - поворотный стенд, как вариант, с беговыми барабанами (на рисунках не показаны), полеобразующее устройство 14, образованное, полосковой системой или, по меньшей мере, одной антенной, установленное в камере, при наличии - на поворотном стенде или на беговых барабанах поворотного стенда, АТС 2, оснащенное, в т.ч. счетчиком 5 запусков, реализованным в контроллере (не показан) управления двигателем (не показан), тестируемой системой удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска двигателя, реализованной с участием коммуникационного модуля 3 системы ЭРА ГЛОНАС и бортовой системы 4 запуска двигателя, а также сопровождающим испытания (инсталлируемым в состав АТС на период испытаний) помехозащищенным роботом 6 системы останова двигателя с функцией тактильного нажатия кнопки выключения зажигания или поворота ключа выключателя зажигания (не показаны) АТС. При этом испытательная камера 1 выполнена снабженной расположенным, предпочтительно, за ее пределами экранированным боксом 12 (помещением), в целях реализации заявляемого способа, дооснащенным радиокоммуникатором 8, устройством 9 управления удаленным запуском двигателя, устройством 10 обнуления показаний счетчика 5 запусков, устройством 11 дистанционного управления остановом двигателя, устройством 13 выработки электрических сигналов высокочастотного ЭМП. Кроме упомянутого испытательная камера 1 и бокс 12 выполнены оборудованными фидером системы радиосвязи со штатным коммуникационным модулем АТС 2 системы ЭРА-ГЛОНАСС, а также интерфейсами (фидер и интерфейсы показаны условно) системы управления удаленным запуском, системы останова двигателя, системы обнуления данных счетчика 5 запусков и системы формирования высокочастотного ЭМП.
Система радиосвязи выполнена образованной радиокоммуникотором 8 (имитатором базовой станции или ретранслятором), антенной 7 радиокоммуникатора, выполненными с возможностью осуществления радиосвязи со штатным коммуникационным модулем АТС системы ЭРА-ГЛОНАСС и передачи команды на запуск двигателя, а также фидером системы радиосвязи, сформированным помехозащищенной проводной линией связи, установленной между радиокоммуникатором 8 и антенной 7 радиокоммуникатора. Интерфейс системы радиосвязи формируется при подготовке камеры 1 к испытаниям.
Система управления удаленным запуском двигателя выполнена образованной устройством 9 управления удаленным запуском, сформированным компьютером или смартфоном (не показаны), обеспечивающим возможность формирования команды на запуск двигателя, а также интерфейсом системы управления удаленным запуском, образованным проводной или оптоэлектронной линией связи, сформированной между компьютером и радиокоммуникатором 8, или радиоканалом, сформированным между смартфоном и радиокоммуникатором 8. Интерфейс системы управления удаленным запуском формируется при подготовке камеры 1 к испытаниям.
Система останова двигателя выполнена образованной устройством 11 дистанционного управления остановом двигателя, роботом 6, а также интерфейсом системы останова двигателя, образованным помехозащищенной проводной или оптоэлектронной линией связи, сформированной между роботом 6 и устройством 11 дистанционного управления остановом двигателя. Окончательная коммутация интерфейса системы останова двигателя выполняется после инсталляции робота 6 в АТС 2.
Система формирования высокочастотного ЭМП с заданными тест-планом испытаний параметрами в заданных диапазонах частот выполнена образованной устройством 13 выработки электрических сигналов, сформированным соответствующими генератором и усилителем электрических сигналов (не показаны), полеобразующим устройством 14, а также интерфейсом системы формирования высокочастотного ЭМП, образованным помехозащищенной проводной линией связи, сформированной между устройством 13 выработки электрических сигналов (усилителем электрических сигналов) и полеобразующим устройством 14. Интерфейс системы формирования высокочастотного ЭМП формируется при подготовке камеры 1 к испытаниям.
Система обнуления данных счетчика 5 запусков, выполнена образованной счетчиком 5 запусков двигателя, реализованным в составе контроллера (не показан) управления двигателем (не показан), устройством 10 обнуления показаний счетчика 5, а также интерфейсом системы обнуления данных счетчика 5 запусков, образованным помехозащищенной проводной или оптоэлектронной линией связи, сформированной между контроллером управления двигателем (контроллер не показан; условно показан входящий в состав контроллера счетчик запусков) и устройством 10 обнуления данных счетчика 5 запусков. При этом устройство 10 обнуления данных счетчика 5 запусков, устройство 11 дистанционного управления остановом двигателя, а также устройство 13 выработки электрических сигналов, так же как и устройство 9 управления удаленным запуском двигателя, могут быть выполнены реализованными посредством одного (условно показано на фиг. 2) или нескольких (не показано) компьютеров, объединенных в комплекс (лат. complex - связь, сочетание, совокупность чего-либо, объединенного вместе, имеющего общее предназначение, и отвечающего какой-либо определенной общей цели). Окончательная коммутация интерфейса системы обнуления данных счетчика 5 запусков выполняется после размещения АТС 2 в камере 1.
Согласно изобретения АТС 2 устанавливают в испытательной камере 1, при наличии - на поворотном стенде или на беговых барабанах поворотного стенда, и ориентируют его относительно полеобразующего устройства 14 согласно заданным регламентом испытаний требованиям на их взаимное расположение.
Заявляемое техническое решение основано на том, что в период времени воздействия на АТС 2 внешнего (относительно АТС 2) высокочастотного ЭМП (сторонней помехи) с заданными тест-планом параметрами в заданных диапазонах частот по радиоканалу, сформированному между антенной 7 радиокоммуникатора 8 и антенной (не показана) GSM/UMTS коммуникационного модуля 3 штатной системы ЭРА ГЛОНАСС, посылается команда на запуск двигателя, обрабатываемая тональным модемом (не показан) GSM/UMTS коммуникационного модуля 3 и транслируемая им, по электрической сети АТС (показана условно), штатной системе (показана условно) запуска двигателя, после чего проверяется факт реализации штатного, с параметрами в соответствие с требованиями технической документации на АТС, запуска двигателя АТС 2, по результатам которого судят о помехоустойчивости канала связи и системы удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска пуска двигателя.
В процессе подготовки и испытаний выполняют следующие действия:
1. АТС 2, заблаговременно оснащенное штатными бортовыми устройствами / системами, включая и тестируемую систему удаленного, управляемого по радиоканалу, запуска двигателя, размещают в электромагнитной безэховой, камере 1 и, в соответствии с тест-планом, выполняют взаимную ориентацию АТС 2, антенны 7 радиокоммуникатора 8 и полеобразующего устройства 14 (полосковой линии или антенны (антенн), на Фиг. 2 показана одна антенна) системы формирования высокочастотного ЭМП.
2. Перед началом испытаний АТС 2 выполняют окончательное формирование системы останова двигателя, для чего в АТС 2 инсталлируют помехозащищенный робот 6 системы останова двигателя, снабженный функцией тактильного нажатия кнопки выключения или поворота ключа выключателя зажигания (не показаны), который посредством интерфейса (показан условно) системы останова двигателя соединяют с устройством 11 дистанционного управления остановом двигателя, а также выполняют окончательное формирование системы обнуления данных счетчика 5 запусков, для чего устройство 10 обнуления показаний счетчика 5 запусков, посредством интерфейса (показан условно) системы обнуления данных счетчика 5 запусков, соединяют с контроллером управления двигателем (контроллер не показан; условно показан входящий в состав контроллера счетчик 5 запусков).
3. На любом из этапов испытаний в камере 1 создают высокочастотное, внешнее, по отношению к АТС 2, ЭМП (на Фиг. 2 показано фигурально, обозначено поз. 15) с заданными параметрами (частота, длительность, период, модуляция и амплитуда).
4. В период времени воздействия внешнего ЭМП устройством 9 управления удаленным запуском формируют команду (на Фиг. 2 показана фигурально, обозначена поз. 16) на удаленный запуск двигателя, которая через радиокоммуникатор 8, антенну 7 радиокоммуникатора, антенну (не показана) GSM/UMTS коммуникационного модуля 3 системы ЭРА ГЛОНАС передается на тональный модем (не показан) GSM/UMTS коммуникационного модуля 3 системы ЭРА ГЛОНАС, который вырабатывает соответствующую команду на запуск, транслируемую далее бортовой системе 4 запуска двигателя.
5. Критерием успешного прохождения и выполнения команды 16 удаленного запуска двигателя является штатный, с параметрами в соответствие с требованиями технической документации на АТС, запуск двигателя и его дальнейшая работа (на Фиг. 2 показана фигурально, обозначена поз. 17).
6. После установления факта успешного запуска двигателя и его работы 17, в течение заданного тест-планом интервала времени при воздействующем высокочастотном ЭМП, устройством 11 дистанционного управления остановом двигателя формируют команду (на Фиг. 2 показана фигурально, обозначена поз. 18), транслируемую роботу 6 системы останова двигателя, который, тактильно воздействуя на кнопку выключения или ключ выключателя зажигания, выполняет останов (глушение) двигателя.
7. После останова двигателя выполняют выключение системы формирования высокочастотного ЭМП, затем, посредством устройства 10 обнуления данных счетчика 5 запуска формируют транслируемую на счетчик 5 запуска (реализован в составе контроллера управления двигателем) команду (на Фиг. 2 показана фигурально, обозначена поз. 19) на обнуление данных и производят принудительное обнуление данных счетчика 5 запусков, а также осуществляют регистрацию количества предпринятых попыток удаленного запуска двигателя и полученный по их итогам результат.
8. Манипуляции по пунктам 4…7 повторяют для всех создаваемых в камере 1 режимов воздействия на АТС 2 высокочастотного ЭМП, предусмотренных поочередно реализуемыми этапами тест-плана испытаний.
9. В процессе осуществления любого из этапов испытаний контролируют количество последовательно совершенных попыток удаленного запуска, в том числе завершившихся запуском двигателя, а в случае их приближения к порогу блокирования контроллером (контроллер не показан; условно показан входящий в состав контроллера счетчик 5 запусков) бортовой системы запуска, выполняют принудительное обнуление данных счетчика 5 запусков, реализуемое посредством системы обнуления данных счетчика запусков. Операцию обнуления счетчика 5 запусков производят, преимущественно, после предварительного выключения системы формирования высокочастотного ЭМП. В случае необходимости охлаждения стартера, входящего в состав бортовой системы запуска, или восстановления заряда аккумуляторной батареи (замены разряженной батареи на заряженную аналогичного типа) в процессе испытаний делают перерывы.
10. После завершения всех этапов испытаний делают заключение о работоспособности системы запуска в условиях воздействия высокочастотного ЭМП или принимают решение о необходимости ее доработки.
Предлагаемый способ испытаний позволяет производить тесты перспективных и современных бортовых систем дистанционного запуска двигателей АТС в лабораторных условиях, эквивалентных условиям реальной эксплуатации в заданной электромагнитной обстановке, обеспечивая запуск двигателя по радиоканалу в условиях воздействия высокочастотного электромагнитного поля, а также оценку помехозащищенности радиоканала связи, помехоустойчивости системы удаленного запуска и возможность, случае выявления несоответствия нормативным требованиям, доработки тестируемой системы.