DE102005039585A1

DE102005039585A1 - Fahrberechtigungssystem mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion

Info

Publication number: DE102005039585A1
Application number: DE102005039585A
Authority: DE
Inventors: Staas Dipl.-Ing. Gietzen; Thomas Hartmann; Jürgen Dipl.-Ing. Luka; Sylvain Dipl.-Inform. Subileau; Hermann von Dr. Hasseln
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-02-22
Also published as: US20090063006A1; WO2007019955A1; US7581521B2; DE112006002053A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrberechtigungssystem mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion, welche mit einem Kurbelwellensensor (22) gekoppelt ist, wobei der Kurbelwellensensor (22) über ein an der Kurbelwelle angeordnetes Geberrad (10) die Stellung und/oder die Drehzahl der Kurbelwelle erfasst und an ein Motorsteuergerät (20) überträgt, welches die elektronische Wegfahrsperrfunktion freigibt. Erfindungsgemäß umfasst das Geberrad (10) eine vorgegebene Anzahl von Zähnen (11, 12, 13, 14, 15), welche mittels einer Codierung am Umfang des Geberrads (10) verteilt sind und ein codiertes Drehzahlsignal (24) erzeugen, welches vom Kurbelwellensensor (22) erfasst und vom Motorsteuergerät (20) decodierbar ist, wobei das Motorsteuergerät (20) die Wegfahrsperrfunktion nur nach einer erfolgreichen Decodierung des codierten Drehzahlsignals (24) freigibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrberechtigungssystem mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei herkömmlichen Fahrberechtigungssystemen besteht die Möglichkeit durch Austausch von Komponenten, z.B. von am Fahrberechtigungssystem beteiligten Steuergeräten, eine elektronische Wegfahrsperrfunktion zu umgehen. Daher kann zur Erhöhung der Sicherheit eine elektronische Wegfahrsperrfunktion mechatronisch an eine schwer zugänglichen Sensorik bzw. Aktuatorik am Verbrennungsmotor gekoppelt werden.

In der Patentschrift DE 43 36 212 C2 wird eine Geberanordnung zur Zylindererkennung bei einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die beschriebene Geberanordnung umfasst zur Erkennung einer definierten Stellung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eine Geberscheibe, eine auf der Geberscheibe angeordnete Bezugsmarke, einen der Geberscheibe zugeordneten Aufnehmer und eine das Signal des Aufnehmers auswertende Steuereinrichtung, wobei die Bezugsmarke eine vorgegebene der Bezugsmarke zugeordnete Stellung der Kurbelwelle kennzeichnet. Zur Codierung der Brennkraftmaschine ist die Bezugsmarke einer für die Brennkraftmaschine spezifische Stellung der Kurbelwelle zugeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrberechtigungssystem mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion anzugeben, welches eine mechatronische Anbindung einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion an einen Verbrennungsmotor und damit einen erhöhten Diebstahlschutz ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Fahrberechtigungssystems mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß umfasst ein an der Kurbelwelle angeordnetes Geberrad eine vorgegebene Anzahl von Zähnen, welche mittels einer Codierung am Umfang des Geberrads verteilt sind und ein codiertes Drehzahlsignal erzeugen, welches von einem Kurbelwellensensor erfasst und von einem Motorsteuergerät zur Gewinnung von Informationen über Stellung und/oder Drehzahl der Kurbelwelle decodierbar ist. Das Motorsteuergerät gibt die elektronische Wegfahrsperrfunktion nur nach einer erfolgreichen Decodierung des codierten Drehzahlsignals frei. Zudem kann das Motorsteuergerät ohne eine erfolgreiche Decodierung des codierten Drehzahlsignals keine Synchronisierung von Kurbelwellenstellung und Einspritzzeitpunkten vornehmen. Da das mechanisch durch die Zahnverteilung codierte Geberrad zur Drehzahlerfassung nicht ohne erheblichen materiellen und zeitlichen Aufwand manipuliert werden kann ergibt sich in vorteilhafter Weise ein verbesserter Diebstahlschutz. Zudem wird die elektronische Wegfahrsperrfunktion des Fahrberechtigungssystems über das mechanisch codierte Geberrad an den Verbrennungsmotor gekoppelt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Fahrberechtigungssystems decodiert das Motorsteuergerät das codierte Drehzahlsignal vom Kurbelwellensensor mit einem Decodieralgorithmus, welcher von einem berechtigten Authentikationselement freigebbar und aktivierbar ist. Dadurch kann der auf die mechanische Codierung des Geberrads abgestimmte Decodieralgorithmus in vorteilhafter Weise nur von einem dem Fahrzeug zugeordneten Authentikationselement freigegeben werden, wodurch der Diebstahlschutz weiter verbessert wird.

In weiterer Ausgestaltung des Fahrberechtigungssystems wird ein Freigabesignal für den Decodieralgorithmus im Motorsteuergerät von einem elektronischen Zündschloss nach einer erfolgreichen Authentikation erzeugt. Zur Authentikation kommuniziert das elektronische Zündschloss über eine Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Authentikationselement. Das im elektronischen Zündschloss erzeugte Freigabesignal kann codiert über einen Datenbus zum Motorsteuergerät übertragen und vom Motorsteuergerät zur Freigabe des Decodieralgorithmus wieder decodiert werden. Dadurch kann eine zweistufige Fahrberechtigungsprüfung umgesetzt werden, welche in einer ersten Stufe die Authentikation elektronisch prüft und in einer zweiten Stufe die mechanisch codierte Kopplung der elektronischen Wegfahrsperrfunktion an den Verbrennungsmotor überprüft.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung einer Ausführungsform verwiesen. Es sollen auch die vorteilhaften Ausgestaltungen einbezogen sein, die sich aus einer beliebigen Kombination der Unteransprüche ergeben.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrberechtigungssystems mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrberechtigungssystem mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion, einen Kurbelwellensensor 22, welcher über ein an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors 1 angeordnetes Geberrad 10 die Stellung und/oder die Drehzahl der Kurbelwelle erfasst und als Drehzahlsignal 24 an ein Motorsteuergerät 20 überträgt. Das Geberrad 10 umfasst eine vorgegebene Anzahl von Zähnen, von denen beispielhaft fünf Zähne 11, 12, 13, 14, 15 dargestellt sind. Die Zähne 11, 12, 13, 14, 15 sind mittels einer Codierung am Umfang des Geberrads 10 verteilt und erzeugen ein codiertes Drehzahlsignal 24, welches vom Kurbelwellensensor 22 erfasst und vom Motorsteuergerät 20 decodiert wird.
Die Codierung am Geberrad 10 kann durch eine Variation in der Breite der Zähne und/oder im Abstand der Zähne und/oder in der Höhe der erzielt werden. So bewirkt beispielsweise eine Variation in der Breite und/oder dem Abstand der Zähne eine Frequenzmodulation des vom Kurbelwellensensor 22 erfassten Signals. Eine Variation in der Höhe der Zähne erzielt eine Amplitudenmodulation des vom Kurbelwellensensor 22 erfassten Signals. Eine Überlagerung von Frequenz- und Amplitudenmodulation ist ebenfalls möglich.
Das Motorsteuergerät 20 decodiert das codierte vom Kurbelwellensensor 22 empfangene Drehzahlsignal 24 mit einem Decodieralgorithmus 26, welcher von einem berechtigten Authentikationselement 50 über ein Freigabesignal 50 freigegeben und aktiviert wird. Das Freigabesignal 30 für den Decodieralgorithmus 26 im Motorsteuergerät 20 wird von einem elektronischen Zündschloss 40 nach einem erfolgreichen Authentikationsvorgang erzeugt. Zur Authentikation kommuniziert das elektronische Zündschloss 40 über eine entsprechende Kommunikationsverbindung 45 mit dem tragbaren Authentikationselement 50. Die Kommunikationsverbindung 45 zwischen dem elektronischen Zündschloss 40 und dem tragbaren Authentikationselement 50 kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise durch Übertragungssignale im Infrarotfrequenzbereich und/oder im Ultraschallfrequenzbereich und/oder im Hochfrequenzbereich aufgebaut werden.
Der auf die mechanische Codierung des Geberrads 10 abgestimmte Decodieralgorithmus 26 decodiert das codierte Drehzahlsignal 24 vom Kurbelwellensensor und stellt somit dem Motorsteuergerät 20 die für den Betrieb der Verbrennungsmaschine 1 erforderliche Information über die Stellung und/oder Drehzahl der Kurbelwelle zur Verfügung. Das Motorsteuergerät 20 kann die Wegfahrsperrfunktion nur nach einer erfolgreichen Decodierung des codierten Drehzahlsignals 24 freigeben. Ein unbefugt ausgetauschtes Motorsteuergerät kann das codierte Drehzahlsignal 24 nicht decodieren, da der Decodieralgorithmus 26 im ausgetauschten Motorsteuergerät nicht mit der mechanischen Codierung des Geberrads 10 abgestimmt ist, so dass der Decodieralgorithmus 26 im ausgetauschten Motorsteuergerät 20 das codierte Drehzahlsignal 24 nicht decodieren kann, selbst wenn ein manipuliertes Freigabesignal 30 für den Decodieralgorithmus 26 vorliegt.
Die Codierung und entsprechende Decodierung bzw. Decodierungsverfahren 26 kann mit Hilfe von heute bekannten kryptografischen Verfahren, wie beispielsweise das Public-Private-Key-Verfahren, durchgeführt werden. Hierzu wird ein Schlüsselpaar mit entsprechendem öffentlichen und privaten Schlüssel generiert. Die Codierung des Geberrades und damit des vom Kurbelwellensensor 22 erfassten Signals erfolgt mittels des öffentlichen Schlüssels. Die Dekodierung des Signals 24 kann aber nur mit Hilfe des korrespondierenden privaten Schlüssels erfolgen, welcher im Motorsteuergerät 20 hinterlegt sein muss.
Durch das erfindungsgemäße Fahrberechtigungssystem wird die elektronischen Wegfahrsperrfunktion über das mechanisch codierte Geberrad 10 mit dem Verbrennungsmotor 1 gekoppelt, wobei der Kurbelwellensensor 22, welcher beispielsweise als Differenz-Hall-Sensor ausgeführt ist, über das Geberrad 10 die Drehzahl des Motors 1 und die Stellung der Kurbelwelle erfasst. Das Geberrad 10 umfasst beispielsweise ein auf einem Anlasserkranz aufgeschweißtes Lochblech mit beispielsweise 58 Zähnen, welches vom Kurbelwellensensor 22 abgetastet wird. Eine vorgegebene Markierung, beispielsweise eine Lücke dient zur Erkennung eines ersten Zylinders des Verbrennungsmotors 1 bzw. gibt eine vordefinierte Stellung der Kurbelwelle wieder. Das Drehzahlsignal 24 ist unerlässlich zur im Motorsteuergerät 20 ausgeführten Synchronisierung von Kurbelwellenstellung und Einspritzzeitpunkten. Ohne eine entsprechende Dekodierung dieses Drehzahlsignals 24 im Motorsteuergerät 20 kann der Verbrennungsmotor 1 nicht oder zumindest nicht korrekt gestartet werden.
Die Markierung auf dem Geberrad, welche eine Stellung der Kurbelwelle bzw. des ersten Zylinders bezeichnet, synchronisiert das gemessene Signal mit der Kurbelwellenstellung. Diese Markierung ist nicht Teil der Codierung. Alternativ kann diese Synchronisationsinformation als zusätzliche Information mit Hilfe der Codierung des Geberrads und damit in der Geometrie des Geberrades hinterlegt werden. Eine explizite herausgehobene Markierung zur Synchronisierung von Kurbelwellenstellung mit dem gemessenen Signal, wie sie aktuell im Geberrad umgesetzt wird, ist dann nicht mehr notwendig. Dieses alternative Verfahren hat eine höhere Sicherheitsstufe, da nun selbst bei Abschaltung der Codeprüffunktion durch einen Dritten, der Synchronisationspunkt für die Stellung der Kurbelwelle, nicht bekannt ist.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Geberrad 10 zur Drehzahlerfassung mechanisch nicht ohne erheblichen materiellen und zeitlichen Aufwand manipuliert werden kann. Insbesondere muss zur Manipulationsmöglichkeit zusätzlich die Codierung bzw. Decodierung bekannt sein. Die Folge ist ein effektives Fahrberechtigungssystem, welches die elektronische Wegfahrsperrfunktion an den Verbrennungsmotor 1 koppelt.

Claims

Fahrberechtigungssystem mit einer elektronischen Wegfahrsperrfunktion, welche mit einem Kurbelwellensensor (22) gekoppelt ist, wobei der Kurbelwellensensor (22) über ein an der Kurbelwelle angeordnetes Geberrad (10) die Stellung und/oder die Drehzahl der Kurbelwelle erfasst und an ein Motorsteuergerät (20) überträgt, welches eine elektronische Wegfahrsperrfunktion freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberrad (10) eine vorgegebene Anzahl von Zähnen (11, 12, 13, 14, 15) umfasst, welche mittels einer Codierung am Umfang des Geberrads (10) verteilt sind und ein codiertes Drehzahlsignal (24) erzeugen, welches vom Kurbelwellensensor (22) erfasst und vom Motorsteuergerät (20) decodierbar ist, wobei das Motorsteuergerät (20) die Wegfahrsperrfunktion nur nach einer erfolgreichen Decodierung des codierte Drehzahlsignals (24) freigibt.
Fahrberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät (20) das codierte Drehzahlsignal (20) vom Kurbelwellensensor (22) mit einem Decodieralgorithmus (26) decodiert, welcher von einem berechtigten Authentikationselement (50) freigebbar und aktivierbar ist.
Fahrberechtigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freigabesignal (30) für den Decodieralgorithmus (26) im Motorsteuergerät (20) von einem elektronischen Zündschloss (40) nach einer erfolgreichen Authentikation erzeugbar ist, wobei das elektronische Zündschloss (40) zur Authentikation über eine Kommunikationsverbindung (45) mit dem tragbaren Authentikationselement (50) kommuniziert.
Fahrberechtigungssystem nach Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronisationspunkt zur Detektion einer Stellung der Kurbelwelle Teil des codierten Drehzahlsignals (24) ist.