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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Diebstahlsicherung
eines Kraftfahrzeuges.
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Bei
Kraftfahrzeugen erfolgt das Anlassen der Brennkraftmaschine über eine
batteriegespeiste elektrische Maschine, dem sogenannten Anlasser, wobei
der Stromkreis des Anlassers über
ein mittels eines Zündschlüssels betätigbares
Zündschloss
geschlossen werden kann. Das Zündschloss
ist mit dem Pluspol der Batterie verbunden, wobei der Stromkreis
hier weiterhin vom Zündschloss
zum Magnetschalter des Anlassers und von dort zum Minuspol der Batterie
bzw. zur Bezugsmasse geführt
ist. In einer üblichen
Betriebsweise kann der Stromkreis nur dann geschlossen werden, wenn
der zu dem jeweiligen Schloss passende Zündschlüssel vorhanden ist. Bei einem
beabsichtigten Diebstahl von Kraftfahrzeugen erfolgt in vielen Fällen nach
dem gewaltsamen Eindringen in den Innenraum ein Kurzschließen des
Anlassschalters (bzw. des Zündschlosses), um
dann den Anlasser in Tätigkeit
zu versetzen. Um dies zu verhindern, werden zur Diebstahlsicherung verschiedene
Systeme angeboten, durch die ein unbefugtes Starten des Kraftfahrzeuges
verhindert werden soll. Solche Systeme zur Diebstahlsicherung werden
weithin auch als Wegfahrsperre bezeichnet.
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Bei
einer sehr einfachen Ausführungsform einer
solchen Wegfahrsperre wird ein im Stromkreis angeordneter Unterbrechungsschalter
verwendet, der an einer Stelle im Fahrzeug angebracht wird, die nur
dem Besitzer bekannt ist. Der Nachteil einer solchen Einrichtung
besteht darin, dass einerseits die Betätigung dieses Schalters in
vielen Fällen
vergessen wird und andererseits ein potentieller Dieb die möglichen
Einbauorte solcher Unterbrechungsschalter sehr häufig kennt. In beiden Fällen ist
damit diese Form der Diebstahlsicherung unwirksam.
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In
dem deutschen Patent
DE
43 30 733 C1 ist eine weitere, einfache Diebstahlsicherung
in einem Kraftfahrzeug beschrieben, bei der das Kraftfahrzeug über Widerstandskodierungen
in den fahrbereiten Zustand versetzbar ist. Die Widerstandskodierung
besteht dabei aus Widerständen,
die in Verbraucherleitungen am Zündschloss
in mechanisch festgelegter Reihenfolge angeordnet sind. Die Auswertung
der an den Widerstandskodierungen abfallenden Spannungen ermöglicht es,
festzustellen, ob ein unbeabsichtigtes Kurzschließen des
Kraftfahrzeuges erfolgt. Ein Nachteil der in der
DE 43 30 733 C1 beschriebenen
Anordnung besteht darin, dass lediglich detektierbar ist, ob der
entsprechend an den jeweiligen Widerständen gemessene Spannungsabfall
von dem erwarteten Spannungsabfall abweicht. Mit der in der
DE 43 30 733 A1 beschriebenen
Anordnung ist allerdings nicht feststellbar, ob es sich tatsächlich um
ein unberechtigtes Kurzschließen
(Diebstahl) oder um einen Fehler in den Zuleitungen oder der Stromversorgung,
zum Beispiel bei einem Kurzschluss oder Leerlauf, handelt. Eine
Diagnose dieser Fehlerquelle gegenüber einem Diebstahl ist daher nicht
möglich.
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Moderne
Diebstahlsicherungen in Kraftfahrzeugen verwenden elektronische
Wegfahrsperren, beispielsweise mit Transpondertechnik. Bei solchen elektronischen
Wegfahrsperren erfolgt eine Datenkommunikation zwischen einem im
Kraftfahrzeug angeordneten Transceiver und einem beispielsweise
in einem Schlüssel
oder Schlüsselanhänger des
Kraftfahrzeugnutzers angeordneten Transponders. Vor dem Inbetriebnehmen
des Kraftfahrzeuges erfolgt zunächst
ein Austausch kodierter Daten, die eine berechtigte Inbetriebnahme
des Kraftfahrzeuges, beispielsweise durch den Kraftfahrzeugbesitzer,
sicherstellt.
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Solche
elektronischen Diebstahlsicherungssysteme sind allerdings aufwendig
und damit kostenintensiv. Jedoch sind solche Diebstahlsicherungssysteme
aus versicherungstechnischen Gründen
in vielen Ländern
vorgeschrieben. In anderen Ländern,
in denen diese versicherungstechnischen Vorgaben nicht existieren,
sind die Kraftfahrzeuge häufig
nicht mit solchen elektronischen Diebstahlsiche rungssystemen ausgestattet.
Es besteht aber der Bedarf, auch hier einen einfachen Diebstahlschutz
bereit zu stellen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache
Diebstahlsicherung für
ein Kraftfahrzeug anzugeben, mittels der insbesondere ein Missbrauch
von einem Fehler im System unterschieden werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
10 gelöst.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
Kraftfahrzeuge, die keine aufwendigen elektronischen Wegfahrsperrsysteme aufweisen,
mit einem schaltungstechnisch sehr einfachen, jedoch nichts desto
trotz sehr sicheren Diebstahlschutz auszustatten. Die Erfindung
nutzt dabei die Erkenntnis, dass hierfür lediglich der Schalter, der die
Startberechtigung freigibt, über
ein Steuergerät angesteuert
wird, so dass die Versorgungsspannung, mit der dieser steuerbare
Schalter versorgt wird, abschaltbar ist. Dieser steuerbare Schalter
für die
Startberechtigung wird vorteilhafter Weise direkt in dem Steuergerät mitimplementiert.
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Eine
weitere Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
zur Überprüfung einer Startberechtigung
eine Diagnose erforderlich ist, die über eine Widerstandskodierung
in der Leitung zwischen Freigabeeinrichtung und Steuergerät realisiert ist.
Diese Widerstandskodierung ist in Form eines Widerstandsnetzwerkes
mit für
das Steuergerät
bekannten Widerstandselementen realisiert. Damit können die
Spannungsabfälle über den
Elementen des Widerstandsnetzwerkes mit den entsprechenden Sollwerten
verglichen werden, so dass die Leitungen damit über die Widerstandskodierung
diagnostizierbar sind. Einfaches Kurzschließen oder sonstiges Manipulieren
des Anlassers bzw. der Zündung
ist somit nicht mehr möglich,
da dies vom Steuergerät
aufgrund der sich dadurch ändernden
Spannungsabfälle an
den Elementen des Widerstandsnetzwerkes sofort erkannt werden würde.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist somit ein erhöhter
Diebstahlschutz gegenüber
Systemen ohne Wegfahrsperre möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich darüber
hinaus durch sehr geringe Kosten aus, da sie sich durch einfache
Hardware-Komponenten wie Widerstände
und steuerbare Schalter realisieren lässt.
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Vorteilhafterweise
ist das Widerstandsnetzwerk als einfacher Spannungsteiler ausgebildet.
Statt eines Spannungsteilers kann aber auch ein Widerstandnetzwerk
bestehend aus einer Vielzahl von fest verschalteten oder auch variabel
verschaltbaren Widerständen
vorgesehen sein. Zusätzlich
oder alternativ wäre
es auch denkbar, dass die Widerstände einstellbar sind.
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Vorteilhafterweise
ist jeweils mindestens ein Widerstand des Widerstandsnetzwerkes
in der Freigabeeinrichtung und ein anderer im Steuergerät selbst
implementiert. Auf diese Weise gestaltet sich eine Manipulation
sehr viel schwieriger, da eine Umgehung des Diebstahlschutzes nur über einen
aufwendigen Eingriff in das Steuergerät bzw. die Freigabeeinrichtung
erfolgen kann.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Widerstandskodierung der
Elemente des Widerstandsnetzwerkes einstellbar. Eine Veränderung
der einzelnen Widerstandswerte kann zum Beispiel während einer
Startanfrage, bei einem Werkstattbesuch oder gesteuert über das
Steuergerät
in beliebigen Abständen
vorgenommen werden. Damit wird ein Missbrauch noch besser verhindert.
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Die
Diagnose- und Auswerteschaltung ist typischerweise in einer programmgesteuerten
Einheit, beispielsweise einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor,
implementiert. Dieser weist typischerweise auch eine Speichereinrichtung
auf, in der die entsprechenden Sollwerte für die Spannungsabfälle über den
Widerständen
des Widerstandsnetzwerkes abgelegt sind.
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Der
steuerbare Schalter ist in einer Ausgestaltung als High-Side Schalter
ausgebildet. Insbesondere kann der steuerbare Schalter als MOSFET, der
von dem Steuergerät
bzw. dessen Mikrocontroller angesteuert wird, ausgebildet sein.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen sowie
der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt
dabei:
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1 ein allgemeines Blockschaltbild
für ein elektrisches
Verriegelungssystem in einem Kraftfahrzeug;
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2 ein Blockschaltbild für eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Diebstahlsicherung;
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3 zeigt die Arbeitsweise
der in 2 dargestellten
Vorrichtung in Form eines Flussdiagramms.
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente
mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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1 zeigt in allgemeiner Form
ein Blockschaltbild für
ein elektrisches Verriegelungssystem in einem Kraftfahrzeug, welches
ein im nicht dargestellten Kraftfahrzeug angebrachtes Steuergerät 1 aufweist.
Das Steuergerät 1 steht über bidirektional
betreibbare Leitungen 2 mit dem Kraftfahrzeugtürschlosssystem 3,
insbesondere eine Zentralverriegelung, und/oder dem Kraftfahrzeugzündschloss 4 in kommunikativer
Verbindung. Das Türschlosssystem 3 und/oder
das Zündschloss 4 ist
durch einen von einem Kraftfahrzeugbenutzer getragenen Schlüssel 5 betätigbar,
der mechanisch in eines der Schlösser 3, 4 zur
Betätigung
einführbar
ist. Darüber
hinaus ist auch ein elektrisches Betätigen des Schlosses, z. B. mittels
Fernbedienung, zum Öffnen
der Türen
denkbar. Der Schlüssel 5 kann
in herkömmlicher
Weise, d.h. in bekanntem Schlüssel-Schloss-Prinzip,
oder auch als Scheckkarte oder Chipkarte ausgebildet sein. Das Steuergerät 1 kann
durch ein Wegfahrsperrensteuergerät oder ein Fahrberechtigungssystemsteuergerät gebildet
sein und alle Funktionen zum Öffnen
und Verriegeln der Fahrzeugtüren
enthalten. Das Steuergerät 1 überprüft, ob ein
benutzter Schlüssel 5 autorisiert
ist oder nicht und gibt bei autorisiertem Schüssel 5 die entsprechende
Steuerfunktion frei.
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2 zeigt ein Blockschaltbild
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Diebstahlsicherung in einem Kraftfahrzeug.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist eine Freigabeeinrichtung 10 (identification device holder)
auf. Die Freigabeeinrichtung 10 weist zwei Versorgungsanschlüsse 11, 12 auf, über die
die Freigabeeinrichtung 10 mit Energie versorgbar ist.
Die Freigabeeinrichtung 10 weist einen Schalter 13 auf, der
mit seiner Laststrecke mit einem Lastwiderstand 14 in Reihe
zwischen den Anschlüssen 11, 12 geschaltet
ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt
an dem Versorgungsanschluss 11 ein erstes Potential GND,
beispielsweise das Potential der Bezugsmasse GND, an. Der Versorgungsausgang 12 der
Freigabeeinrichtung 10 ist über eine Versorgungsleitung 15 mit
einer Energieversorgung 16, beispielsweise einer Batterie,
verbunden. Über
den zweiten Versorgungsanschluss 12 und die Energieversorgung 16 ist
die Freigabeeinrichtung 10 mit einem zweiten Versorgungspotential
Vbb, beispielsweise dem Batteriepotential Vbb, beaufschlagbar. Der
Lastwiderstand 14 ist hier zwischen dem Schalter 13 und
dem Versorgungsanschluss 11 angeordnet. Der Schalter 13 ist
somit als High-Side Schalter ausgebildet.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
enthält ferner
ein Steuergerät 1,
welches über
Anschlüsse 17, 18 in
der Verbindungsleitung 15 angeordnet ist und somit zwischen
der Freigabeeinrichtung 10 und der Energieversorgung 16 angeordnet
ist. Das Steuergerät 1 weist
einen Mikrocontroller 19 auf. Der Mikrocontroller 19 ist über einen
weiteren Anschluss 20 und einer Verbindungsleitung 21 mit
ei nem Abgriff zwischen dem Schalter 13 und dem Widerstand 14 gekoppelt.
Das Steuergerät 1 weist
ferner einen steuerbaren Schalter 22 auf, der zwischen
den Anschlüssen 17, 18 in
der Verbindungsleitung 15 angeordnet ist. Der steuerbare
Schalter 22, der beispielsweise als MOSFET ausgebildet
sein kann, wird von dem Mikrocontroller 19 gesteuert.
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In 2 ist ferner eine Motorsteuerung 23 dargestellt,
die über
eine Verbindungsleitung mit dem Mikrocontroller 19 des
Steuergerätes 1 verbunden ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist ferner eine Widerstandskodierung 24, 25 der
Verbindungsleitung 15 auf. Die Widerstandskodierung 24, 25 ist
im Beispiel in 2 in
Form eines Spannungsteilers mit den Widerständen 24, 25 ausgebildet.
Der erste Spannungsteilerwiderstand 24 ist innerhalb der Freigabeeinrichtung 10 vorgesehen
und dort zwischen dem Versorgungsanschluss des Schalters 13 und
dem Anschluss 12 angeordnet. Der zweite Spannungsteilerwiderstand 25 ist
innerhalb des Steuergerätes 1 vorgesehen
und dort zwischen dem Lastanschluss des steuerbaren Schalters 22 und
dem Anschluss 18 angeordnet. Der Mittelabgriff 26 des Spannungsteilers 24, 25 ist
ebenfalls innerhalb des Steuergerätes 1 angeordnet und über eine
Verbindungsleitung 27 mit dem Mikrocontroller 19 verbunden.
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3 zeigt die Arbeitsweise
der in 2 dargestellten
erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Form eines Flussdiagramms.
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Im
Falle einer Startanfrage (Schritt 30) soll überprüft werden,
ob es sich um eine berechtigte, das heißt autorisierte Startanfrage
durch einen berechtigten Kraftfahrzeugnutzer handelt oder ob hier ein
unberechtigtes Starten des Kraftfahrzeuges durch Kurzschließen des
Anlassers oder der Zündung
durch einen Dieb erfolgt. Im Falle einer Startanfrage (Schritt 30)
werden die jeweiligen Spannungsabfälle an den Widerständen 14, 24, 25 aufgenommen
(Schritt 31). Dies erfolgt jeweils bei geschlossener und
geöffneter
Stellung des steuerbaren Schalters 22. Das Öffnen und
Schlie ßen
des Schalters 22 wird über
den Mikrocontroller 19 gesteuert. Die Widerstände 14, 24, 25 weisen
eine bekannte Widerstandskodierung auf, das heißt sie weisen einen typischerweise
lediglich dem Mikrocontroller 19 bekannten Widerstandswert
auf. Abhängig
von diesen Widerstandswerten und abhängig von der jeweiligen Stellung
des Schalters 22 fällt
an den Widerständen 14, 24, 25 jeweils
eine unterschiedliche Spannung ab. Aufgrund der unterschiedlichen
Schalterstellungen und Widerstandswerte ergeben sich damit insgesamt
acht verschiedene Spannungswerte, die von dem Mikrocontroller 19 über die
Abgriffe 26, 29 aufgenommen werden können. Diese
Spannungswerte werden über
einen Analog/Digital-Wandler (in 2 nicht
dargestellt) im Mikrocontroller 19 aufgenommen (Schritt 31).
Die jeweils aufgenommenen Spannungswerte werden mit vorgegebenen
Spannungswerten verglichen (Schritt 32). Diese Vergleichsspannungswerte
sind in einer Speichereinrichtung 28, beispielsweise einem
RAM oder einem ROM, abgelegt. Diese Vergleichsspannungswerte entsprechen
den über
den jeweiligen Widerständen 14, 24, 25 abfallenden
Spannungen im Falle einer berechtigten Startanfrage.
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Das
Ergebnis aus dem Vergleich von aufgenommenen Spannungswerten und
Spannungsvergleichswerten wird ausgewertet (Schritt 33).
Aus dem Vergleich (Schritt 33) kann auf eine autorisierte
Startanfrage, einen Fehler oder einen beabsichtigten Diebstahl geschlossen
werden. Dabei wird typischerweise ein Schwellwert mit einbezogen,
der eine Toleranzbreite zulässt,
damit ein geringfügiger
Spannungsunterschied, der auch im Falle einer berechtigten Startanfrage
immer vorhanden ist, mitberücksichtigt
wird. Stimmen die Spannungswerte unter Berücksichtigung dieser Schwelle überein,
dann wird daraus auf eine berechtigte Startanfrage geschlossen und es
wird ein Freigabesignal (Schritt 34) an die Motorsteuerung
bzw. an den Anlasser weitergegeben, so dass das Kraftfahrzeug in
Betrieb genommen werden kann.
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Stimmen
die Spannungswerte nicht überein, muss
dies allerdings nicht notwendigerweise auf eine unberechtigte Startanfrage
(Schritt 35) zurückzuführen sein.
Vielmehr kann dies beispiels weise auch durch einen Fehler in der
Versorgungsspannung herrühren.
Aus den aufgenommenen und ausgewerteten Spannungswerten kann daher
darüber
hinaus festgestellt werden, ob es sich um einen solchen Fehler (Schritt 36),
zum Beispiel Kurzschluss oder Leerlauf der Versorgungsspannung,
handelt, oder ob es sich tatsächlich
um eine unberechtigte Startanfrage (Schritt 37) handelt.
Im ersteren Falle (Schritt 36) wird zum Beispiel eine Fehlermeldung
in Form eines optischen oder akustischen Signals ausgegeben, wobei
hier die beiden Fehlerfälle – Kurzschluss
bzw. Leerlauf der Versorgungsspannung – zusätzlich noch unterschieden werden
könnte.
Im Falle einer unberechtigten Startanfrage (Schritt 37)
erfolgt eine entsprechende Mitteilung an die Motorsteuerung und/oder
den Anlasser, so dass eine Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges verhindert
wird.