DE102008008237B4

DE102008008237B4 - Verfahren und System zur Erfassung der Drehbewegung eines Fahrzeugrades

Info

Publication number: DE102008008237B4
Application number: DE102008008237.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Goss
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2028-02-09
Also published as: DE102008008237A1

Abstract

Verfahren zur Erfassung der Drehbewegung eines Fahrzeugrades, bei dem wenigstens einem rotierenden Fahrzeugrad eine mit dem Fahrzeugrad mitbewegte elektronische Vorrichtung zugeordnet wird, die mit einem Drehbewegungssensor versehen ist, der die Drehbewegung des Fahrzeugrades erfasst, wobei bei dem Verfahren Drehbewegungsmessdaten, die erste Messwerte des Drehbewegungssensors betreffen, drahtlos zu einem feststehenden Empfänger am Fahrzeug übertragen werden, wobei die elektronische Vorrichtung Verschlüsselungsmittel aufweist, mit denen die Drehbewegungsmessdaten verschlüsselt werden können und wobei zumindest ein Anteil der Drehbewegungsmessdaten verschlüsselt zum Empfänger übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugangskontrollsystem mit originären, autorisierten Zugangskontrollschlüsseln bereitgestellt wird, wobei das Zugangskontrollsystem so ausgelegt ist, dass zusätzliche und nicht originäre Zugangskontrollschlüssel angelernt werden können und dass ein der elektronischen Vorrichtung zugeordneter Zugangskontrollschlüssel bei der Herstellung eines Reifens des Fahrzeugrades herstellerseitig in der betreffenden elektronischen Vorrichtung auslesegesichert gespeichert und zusätzlich in einer Datenbank gespeichert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Drehbewegung eines Fahrzeugrades nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Erfassung der Drehbewegung eines Fahrzeugrades nach dem Oberbegriff des Anspruchs 23.
Die EP 1 260 053 B1 beschreibt ein Protokoll zur Authentifizierung eines Verbrauchsgegenstandes zum Validieren der Existenz eines nicht vertrauenswürdigen Authentifizierungschips. Das Protokoll umfasst die Schritte des Erzeugens einer geheimen Zufallszahl und des Berechnens einer Signatur für die Zufallszahl unter Verwendung einer Signaturfunktion in einem vertrauenswürdigen Authentifizierungschip. Die Zufallszahl und die Signatur werden unter Verwendung einer symmetrischen Verschlüsselungsfunktion verschlüsselt.
Die DE 10 2005 018 107 B3 offenbart ein Verfahren für die Drehrichtungserkennung von rotierenden Kraftfahrzeugreifen. Bei dem Verfahren werden zwei Beschleunigungssignale innerhalb eines Reifens gemessen. Die Beschleunigungssignale werden in einem mathematischen Verfahren so weiterverarbeitet, dass die Drehrichtung des Reifens bestimmt werden kann. Aus den Informationen der Drehrichtung und der zu bestimmenden Fahrtrichtung wird die Seitenlokalisierung der Reifen bestimmt.
Die DE 100 12 458 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl eines Fahrzeugrades, an dem ein Beschleunigungssensor angebracht ist. Als Drehzahl des Rades wird die Frequenz ω eines vom Einfluss der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals bestimmt, das in dem vom Beschleunigungssensor gelieferten Beschleunigungssignal enthalten ist. Das Verfahren kann in automatischen Reifendrucküberwachungssystemen verwendet werden, um drahtlos von einer Radelektronik übermittelte Signale einer bestimmten Radposition am Fahrzeug zuzuordnen.
Bei dem aus der DE 10 2005 050 206 A1 bekannten gattungsgemäßen Verfahren wird mittels mindestens eines Drucksensors der aktuelle Reifendruck eines Reifens bestimmt.
Mittels des Reifendrucks wird ein angepasster Reifenumfang berechnet, der der Bestimmung der Wegstrecke bzw. der Geschwindigkeit zugrunde gelegt wird. Durch die Berücksichtigung des unterschiedlichen Reifenumfanges aufgrund der Druckschwankungen kann die Wegstrecken- bzw. Geschwindigkeitsbestimmung verbessert werden.
Die DE 198 56 861 A1 beschreibt ein Verfahren zum Zuordnen von Kennungen, die in Signalen enthalten sind, welche von Sendern in einem Reifendrucküberwachungssystem ausgesandt werden, zu den Positionen der Räder. Für jedes laufende Rad wird das Vorzeichen einer an der Radelektronik des Reifendrucküberwachungssystems auftretenden Bahnbeschleunigung ermittelt. Bei dem Verfahren wird das Vorzeichen der während der Bahnbeschleunigung auftretenden Änderung der Zentrifugalbeschleunigung ermittelt und mit dem für das jeweilige Rad bestimmten Vorzeichen der Bahnbeschleunigung multipliziert. Durch Vergleichen der für die verschiedenen Räder ermittelten Produkte aus diesen beiden Vorzeichen wird zwischen Rädern auf der rechten Seite des Fahrzeugs und Rädern auf der linken Seite des Fahrzeugs unterschieden.
Nachteilig an den bekannten Lösungen ist, dass Messergebnisse, aus denen etwa die Geschwindigkeit oder die vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke hergeleitet werden können, leicht Gegenstand von Manipulationen werden können. So ist beispielsweise der Kilometerstand beim Kauf eines Gebrauchtwagens ein ausschlaggebender Faktor für die Preisgestaltung und daher oft Ziel von Manipulationen. Auch an Fahrtenschreibern werden oft Manipulationen vorgenommen, etwa um eine gegenüber der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit verringerte verfälschte Fahrzeuggeschwindigkeit zu dokumentieren.
Die DE 10 2004 052 051 A1 beschreibt eine universelle Reifendruck-Überwachungseinrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung zur Verwendung in einem Reifendruckfernüberwachungssystem für ein Fahrzeug dient. Die Überwachungseinrichtung enthält einen Sensor zum Erfassen des Reifendrucks und eine Speichervorrichtung zum Speichern mehrerer Codes, wovon jeder Code wenigstens ein Datenformat umfasst. Die Überwachungseinrichtung enthält außerdem einen Sender zum Senden eines drahtlosen Signals, das Daten enthält, die den erfassten Reifendruck repräsentieren. Das drahtlose Signal wird durch den Sender gemäß wenigstens einem Code der mehreren gespeicherten Codes gesendet.
Die DE 10 2006 036 066 A1 betrifft einen Tachographen für ein Kraftfahrzeug mit einer verschlüsselten Verbindung zu einem meist standardisierten Impulsgeber, mit einer elektronischen Recheneinheit zur Bearbeitung und/oder Verarbeitung und/oder Speicherung von Fahrzeugfahrinformationen in Abhängigkeit von einer geräteinternen Zeitinformation, mit wenigstens einem Massenspeicher sowie mit wenigstens einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, sowie mit einer Druckereinheit.
Die DE 102 55 376 A1 zeigt ein induktives Bauelement und eine Vorrichtung zum induktiven Übertragen von Daten. Dabei können von einer Basisstation über je eine Antenne in der Nähe eines jeden Rades Energiesignale zu Transpondern in den Reifen ausgesendet werden. Jeder Transponder verwendet die empfangene Energie dazu, den Druck, die Temperatur und/oder die Beschleunigung oder Drehgeschwindigkeit des Reifens zu messen. Die Übertragung dieser Daten kann dabei codiert oder verschlüsselt erfolgen.
Aus der EP 1 416 257 A2 ist eine Reifenüberwachungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese umfasst einen Transmitter in jedem der Fahrzeugräder, mittels welchem eine Beschleunigung der jeweiligen Fahrzeugreifen per Funk an eine Auswerteeinrichtung übertragbar ist. Diese Übertragung kann codiert und moduliert werden.
Aus der DE 60 2004 002 058 T2 ist ein Sender einer Reifenzustandsüberwachungsvorrichtung bekannt, welcher in einem Fahrzeugreifen vorgesehen ist. Damit kann ein Betriebszustand des Fahrzeugs detektiert werden. Insbesondere kann der Sender hierzu einen Beschleunigungssensor aufweisen. Die jeweiligen Messdaten werden dabei von einem Sendecontroller codiert und moduliert, wodurch ein Sendesignal erzeugt wird.
Aus der US 2006/0006991 A1 ist eine Radumdrehungszählvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Vorrichtung kann jeweilige Zählwerte mittels Funk an einer Auswerteeinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen. Dafür kann die Vorrichtung einen Mikrocontroller und einen RFID-Chip umfassen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und ein neues System zur Erfassung der Drehbewegung eines Fahrzeugrades vorzuschlagen, mit denen der oben genannte Nachteil überwunden wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen definiert.
Bei dem Verfahren zur Erfassung der Drehbewegung eines Fahrzeugrades wird wenigstens einem rotierenden Fahrzeugrad eine elektronische Vorrichtung zugeordnet, die mit dem Fahrzeugrad mitbewegt wird. Die elektronische Vorrichtung ist mit einem Drehbewegungssensor versehen, der die Drehbewegung des Fahrzeugrades erfasst. Bei dem Verfahren werden Drehbewegungsmessdaten, die die ersten Messwerte des Drehbewegungssensors betreffen, drahtlos zu einem feststehenden Empfänger am Fahrzeug übertragen. Die elektronische Vorrichtung weist Verschlüsselungsmittel auf, mit denen die Drehbewegungsmessdaten verschlüsselt werden. Zumindest ein Anteil der Drehbewegungsmessdaten wird verschlüsselt zum Empfänger übertragen. Der Begriff „Drehbewegungsmessdaten“ umfasst in diesem Text im weiteren Sinne alle durch Messungen (oder Beobachtungen) mit dem Drehbewegungssensor gewonnenen Informationen und Angaben und im engeren Sinne die vom Drehbewegungssensor gemessenen ersten Messwerte bzw. ersten Sensordaten sowie alle Daten, die - auf welche Weise auch immer - aus den ersten Messwerten des Drehbewegungssensors abgeleitet bzw. unter Berücksichtigung der ersten Messwerte gewonnen werden.
Auf der Grundlage der Messwerte des Drehbewegungssensors kann beispielsweise die vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeuges hergeleitet werden.
Der Drehbewegungssensor misst beispielsweise eine von der Drehzahl des Fahrzeugrades abhängige physikalische Größe.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Zugangskontrollsystem mit originären, autorisierten Zugangskontrollschlüsseln bereitgestellt. Das Zugangskontrollsystem ist so ausgelegt, dass zusätzliche und nicht originäre Zugangskontrollschlüssel angelernt werden können. Solche aus dem Stand der Technik bekannte, weiter unten näher beschriebene Zugangskontrollsysteme, bieten eine erhöhte Sicherheit vor einer unbefugten Einwirkung auf das erfindungsgemäße Verfahren.
Erfindungsgemäß wird der einer elektronischen Vorrichtung zugeordnete Zugangskontrollschlüssel bei der Herstellung eines Reifens des Fahrzeugrades herstellerseitig in der jeweiligen elektronischen Vorrichtung auslesegesichert gespeichert und zusätzlich in einer Datenbank gespeichert.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Primärmessdaten, die zweite Messwerte einer sowieso am Fahrzeug vorhandenen Primärsensorvorrichtung betreffen, unter Verwendung der Drehbewegungsmessdaten einer Plausibilitätsprüfung unterzogen, die dem Schutz der Primärmessdaten vor Manipulation dient. Durch die Plausibilitätsprüfung können letztlich die Eingangssignale eines Steuergerätes zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs auf ihre Richtigkeit geprüft werden, um eine Manipulation des Steuergeräts zu verhindern. Beispielsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Manipulation der Primärmessdaten durch den Vergleich der Primärmessdaten mit den Drehbewegungsmessdaten detektiert.
Die angesprochenen Primärsensorvorrichtungen werden in unterschiedlichen Varianten an Fahrzeugen bereits verwendet. Bei diesen Primärsensorvorrichtungen kann es sich zum Beispiel um einen mit Hall-Elementen versehenen, an den Rädern angeordneten Drehzahlfühler für ein Antiblockierbremssystem (ABS) handeln. Der Begriff „Primärmessdaten“ umfasst in diesem Text im weiteren Sinne alle durch Messungen (oder Beobachtungen) mit der Primärsensorvorrichtung gewonnenen Informationen und Angaben und im engeren Sinne die von der Primärsensorvorrichtung gemessenen zweiten Messwerte bzw. zweiten Sensordaten sowie alle Daten, die - auf welche Weise auch immer - aus den zweiten Messwerten der Primärsensorvorrichtung abgeleitet bzw. unter Berücksichtigung der zweiten Messwerte gewonnen werden.
Beispielsweise werden die übertragenen verschlüsselten Drehbewegungsmessdaten von einem Entschlüsselungsmittel in einem Endzielempfänger entschlüsselt. Der Empfänger und der Endzielempfänger können, müssen jedoch nicht übereinstimmen. Vielmehr können die verschlüsselten Drehbewegungsmessdaten über eine oder mehrere Zwischenknoten vom Empfänger zum Endzielempfänger weitergeleitet werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die übertragenen Drehbewegungsmessdaten von einem Verarbeitungsmittel im Endzielempfänger weiterverarbeitet.
Beispielsweise liefert der Drehbewegungssensor eine vorgegebene Anzahl von Impulsen je 360°-Drehung des Fahrzeugrades.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Drehbewegungssensor ein Beschleunigungssensor verwendet, mit dem insbesondere Zentrifugalbeschleunigungen erfassbar sind.
Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die elektronische Vorrichtung mit einem Drucksensor versehen, mit dem der Druck im Reifen des Fahrzeugrades erfasst wird. Beispielsweise kann eine sowieso benötigte Radelektronik eines auf Drucksensorik basierenden Reifendrucküberwachungssystems (TPMS, Tire Pressure Monitoring System) mit vergleichsweise geringem Aufwand weiterentwickelt werden, um Drehbewegungsmessdaten vor Manipulation zu schützen. Es ist denkbar, dass die Druckmessdaten, die die vom Drucksensor aufgenommenen Messwerte betreffen, und die Drehbewegungsmessdaten zum selben Empfänger übertragen werden. Es ist jedoch auch denkbar, die Druckmessdaten zu einem Druckmessdaten-Empfänger und die Drehbewegungsmessdaten zu einem anderen Drehbewegungsmessdaten-Empfänger zu übertragen.
Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der Drucksensor und der Drehbewegungssensor auf einem Mikrochip integriert, was eine miniaturisierte Bauweise bei niedrigem Energieverbrauch des Mikrochips erlaubt und ferner den Vorteil der einfachen Montage bietet. Mikromechanische Drucksensoren, die beispielsweise nach einem kapazitiven Verfahren arbeiten, sind im Stand der Technik bekannt.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die elektronische Vorrichtung einen mit dem Drehbewegungssensor und dem Drucksensor versehenen Transponder, bestehend aus einem Empfänger und einem Sender zur funkgestützten Übertragung von Daten. Mit dem Transponder können Informationen empfangen und/oder Energie aufgenommen werden. Ferner können mit dem Transponder Messdaten, insbesondere Druckmessdaten und/oder Drehbewegungsmessdaten, an ein im Fahrzeug installiertes Lesegerät drahtlos übertragen werden.
Beispielsweise ist der Transponder als RFID-(Radio Frequency Identification)-Transponder ausgeführt, die in Massenproduktion hergestellt werden können und daher besonders preiswert erhältlich sind.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die elektronische Vorrichtung drahtlos, vorzugsweise induktiv mit elektrischer Energie versorgt.
Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die elektronische Vorrichtung von einer lokal an der elektronischen Vorrichtung angeordneten Energieversorgungseinheit, beispielsweise einer galvanischen Zelle, mit elektrischer Energie versorgt.
Um den mit dem kryptographischem Verfahren verbundenen Rechenaufwand möglichst gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn die Drehbewegungsmessdaten mit einem symmetrischen Algorithmus verschlüsselt werden, wobei zum Beispiel den einzelnen elektronischen Vorrichtungen jeweils der gleiche kryptographische Schlüssel zugeordnet wird.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Drehbewegungsmessdaten mit einem asymmetrischen Algorithmus verschlüsselt, wobei beispielsweise jeder elektronischen Vorrichtung ein unterschiedlicher, individueller kryptographischer Schlüssel zugeordnet wird.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung wird ein im Rahmen eines symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens in der Auswerteelektronik gespeicherter öffentlicher Schlüssel von einer herstellerseitigen Abrufeinrichtung abgerufen und der der elektronischen Vorrichtung zugeordnete Zugangskontrollschlüssel vor der Übertragung von der Datenbank zum Empfänger mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt.
Beispielsweise wird aus dem vom Drucksensor erfassten Reifendruck und einer mit Hilfe des Drehbewegungssensors erfassten Raddrehzahl der Abrollumfang des Fahrzeugrades hergeleitet. Dadurch können die sowieso vom Drucksensor und vom Drehbewegungssensor gewonnenen Messdaten für einen weiteren Zweck verwendet werden. Die Ermittlung des Abrollumfangs eröffnet grundsätzlich die Möglichkeit einer Überwachung des Reifenprofils. Eine übermäßige Abnutzung des Reifenprofils könnte detektiert und eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird mehreren, beispielsweise allen laufenden Rädern eine separate elektronische Vorrichtung zugeordnet. Die Drehbewegungen der einzelnen Fahrzeugräder werden mit den einzelnen elektronischen Vorrichtungen jeweils gesondert erfasst. Dabei wird die Fahrzeuggeschwindigkeit unter Berücksichtigung aller erfassten Drehbewegungen der einzelnen Fahrzeugräder hergeleitet. Beispielsweise ist es denkbar, eine gemittelte Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen, die sich als Durchschnittswert aus den an den einzelnen Fahrzeugrädern gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeiten ergibt.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Endzielempfänger um eine Auswerteelektronik, die mit einer Wiedergabevorrichtung funktional zusammenwirkt, um die erfassten Messgrößen zur optischen Anzeige zu bringen. Die Wiedergabevorrichtung ist zum Beispiel als Kombiinstrument ausgeführt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird nach einer Reifenmontage automatisch eine Nachricht erstellt, die dazu auffordert, mit dem Fahrzeug eine vorgebbare Testwegstrecke zurückzulegen, wobei beim Zurücklegen der Testwegstrecke von einem Teststeuermittel eine automatische Prüfung veranlasst wird, um die übertragenen entschlüsselten Drehbewegungsmessdaten auf Plausibilität zu prüfen.
Im Folgenden werden Ausführungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung noch etwas näher erläutert.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgestalteten Systems, mit dem die Wegstrecke und/oder die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges bestimmt werden können. Mit dem System kann ferner der Reifendruck des Fahrzeugs überwacht werden. Bei der Erfindung wird ein Transponder 2 verwendet, der dem grundsätzlichen Aufbau nach mit den im Stand der Technik innerhalb eines TPMS-Systems eingesetzten Transpondern übereinstimmt. Der im Reifen angeordnete Transponder 2 umfasst einen Mikrochip 1 (der im Folgenden als TPMS-Chip bezeichnet wird), auf dem ein mikromechanischer Drucksensor 10, ein Beschleunigungssensor 11 und eine Antenne 12 integriert sind. Der Beschleunigungssensor 11, beispielsweise ein Drehbewegungssensor, dessen Funktionsweise in der DE 10 2004 017 480 A1 beschrieben ist, ist so ausgelegt, dass er eine vorgegebene Anzahl von Impulsen je 360°-Drehung des Fahrzeugrades liefert. Aus der vom Beschleunigungssensor 11 gelieferten Impulszahl (in einem Zeitraum gelieferte Impulse) wird entweder im TPMS-Chip 1 die Wegstrecken und/oder die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und ein die Wegstrecke bzw. ein die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit kennzeichnender erster Datensatz über eine Luftschnittstelle 7 verschlüsselt an ein Lesegerät 3 (TPMS-Reader) gesendet, das den verschlüsselten ersten Datensatz in weiterhin verschlüsselter Form an die Auswerteelektronik 4 eines Kombiinstrumentes 6 weiterleitet. Oder es wird ein die Impulszahl kennzeichnender zweiter Datensatz über die Luftschnittstelle 7 verschlüsselt an das Lesegerät 3 übertragen, das den verschlüsselten zweiten Datensatz in weiterhin verschlüsselter Form an die Auswerteelektronik 4 weiterleitet, wo schließlich auf der Grundlage der Impulszahl die Wegstrecke und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird. Nach Ermittlung der Geschwindigkeit bzw. der zurückgelegten Wegstrecke werden die Werte der Geschwindigkeit bzw. der zurückgelegten Wegstrecke zur optischen Anzeige auf einem Display 5 des Kombiinstrumentes 6 gebracht. Die übertragenen Daten können auch in einem mit der Auswerteelektronik 4 verbundenen Datenspeicher 8 verschlüsselt abgespeichert werden.
Für die Berechnung der gefahrenen Geschwindigkeit sowie der Wegstrecke werden die vom Beschleunigungssensor 11 gelieferten Impulse zusammen mit dem Reifenumfang verarbeitet. Wird bei fahrendem Fahrzeug vom Beschleunigungssensor 11 die pro Radumdrehung festgelegte Anzahl von Impulsen geliefert, so wurde eine dem Radumfang entsprechende Wegstrecke zurückgelegt. Die Verschlüsselung des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatz erfolgt nach einem kryptographischem Verfahren, beispielsweise nach dem DES-(Data Encryption Standard)-Standard. Solch ein kryptographisches Verfahren ist beispielsweise in der DE 10 2006 019 466 A1 beschrieben und wird deshalb in diesem Text nicht im Einzelnen erläutert. Die verschlüsselten Datensätze werden durch eine auf dem Transponder 2 integrierte Antenne 12 drahtlos zum Lesegerät 3 übertragen.
Das erfindungsgemäße System S umfasst ein Zugangskontrollsystem mit originären, autorisierten Zugangskontrollschlüsseln. Das Zugangskontrollsystem ist so ausgelegt, dass zusätzliche und nicht originäre Zugangskontrollschlüssel angelernt werden können.
Durch solche im Stand der Technik bekannte Zugangskontrollsysteme wird die Berechtigung für den Zugang zu einem Objekt und/oder für die Benutzung des Objekts durch autorisierte Schlüssel nachgewiesen.
Zugangskontrollsysteme sind beispielsweise als Wegfahrsperre ausgeführt. Mit Hilfe von elektronischen Schlüsseln kann eine Berechtigung nachgewiesen werden, das Fahrzeug zu starten und damit zu nutzen. Am Fahrzeug sind mehrere Wegfahrsperren-Steuergeräte vorgesehen, die in eine verteilte Wegfahrsperre eingebunden sind. Wenn ein Wegfahrsperren-Steuergerät ausgetauscht werden muss, so muss das neue Wegfahrsperren-Steuergerät zunächst initialisiert werden, d. h. mit einem gültigen und berechtigten Code versehen werden.
Anlernen der TPMS-Chips an ein Fahrzeugseitiges Steuergerät
Die Zugangskontrollschlüssel müssen bekanntlich einmalig den einzelnen TPMS-Chips 1 zugeführt und in diesen gespeichert werden. Bei einem Reifenwechsel muss der betreffende Zugangskontrollschlüssel in den TPMS-Chip 1 des neuen Reifens übertragen werden.
In einer ersten Variante des Anlernens der TPMS-Chips 1 an das Steuergerät 9 wird im Steuergerät 9 des Fahrzeugs eine Art zentrale Schlüsselverwaltung eingerichtet. Im Rahmen eines Anlernvorgangs eines TPMS-Chips 1 an das Steuergerät 9 wird von der Auswerteelektronik 4 der jeweilige Zugangskontrollschlüssel zum TPMS-Chip 1 übermittelt. Es versteht sich, dass der TPMS-Chip 1 ausgelegt sein muss, um den Anlernvorgang auszuführen. Ferner ist es erforderlich dass im TPMS-Empfänger TPMS-Reader- und TPMS-Writer-Funktionen integriert sind.
In einer zweiten Variante des Anlernens der TPMS-Chips 1 an das Steuergerät 9 wird bei dem bekannten Zugangskontrollsystem ein nicht weiter dargestelltes externes Diagnosegerät an das Kraftfahrzeug angeschlossen, das nur bei Nachweis eines zusätzlichen Zugangskontrollschlüssels das Steuergerät in den Initialisierungszustand versetzt.
Anlernen eines fahrzeugseitigen Steuergeräts an die TPMS-Chips
Wenn auf jedem der den einzelnen Reifen zugeordneten TPMS-Chips 1 ein individueller Zugangskontrollschlüssel hinterlegt wird, könnte das fahrzeugseitige Steuergerät 9 an die TPMS-Chips 1 angelernt werden, in dem die einzelnen Zugangskontrollschlüssel von den TPMS-Chips 1 zum Steuergerät 9 übertragen und in diesem zur späteren Verwendung bei der Entschlüsselung gespeichert würden.
Eine unverschlüsselte Übertragung des Schlüssels von den TPMS-Chips 1 zum fahrzeugseitigen Steuergerät 9 kann jedoch eine Schwachstelle hinsichtlich des Schutzes der übertragenen Daten darstellen. Deshalb wird vorgeschlagen, dass reifenherstellerseitig für jeden Reifen jeweils ein unterschiedlicher individueller Zugangskontrollschlüssel im jeweiligen Reifen zugeordneten TPMS-Chip 1 auslesegesichert gespeichert und der gleiche Zugangskontrollschlüssel zusätzlich in einer Datenbank gespeichert wird. Eine befugte Person kann bei einer Reifenmontage den jeweiligen Zugangskontrollschlüssel von der Datenbank abrufen und im Steuergerät 9 speichern. Die Übertragung Zugangskontrollschlüssel von der Datenbank zum Steuergerät 9 kann beispielsweise mit einem symmetrischen Verfahren kryptographisch gesichert werden. Hierzu wird der im Steuergerät 9 gespeicherte öffentliche Schlüssel von einer herstellerseitigen Abrufeinrichtung abgerufen und der Zugangskontrollschlüssel vor der Übertragung mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt.
Beispielsweise ist das Steuergerät 9 so ausgelegt, dass der Fahrer nach einer Reifenmontage durch eine wie auch immer geartete automatisch erstellte Nachricht aufgefordert wird, mit dem Fahrzeug eine vorgebbare Wegstrecke (die beispielsweise 10 Meter beträgt) zurückzulegen, damit bei dieser „Testfahrt“ vom Steuergerät 9 eine automatische Prüfung veranlasst werden kann, um festzustellen, ob die entschlüsselten, von den TPMS-Chips 1 übertragenen Daten plausibel sind.
Zur Ausstattung eines Fahrzeuges kann bekanntlich ein Satz Winterreifen und ein Satz Sommerreifen gehören. Beispielsweise werden nun die letztlich den einzelnen Winterreifen und Sommerreifen zugeordneten kryptographischen Schlüssel dauerhaft im Steuergerät gespeichert, um zu vermeiden, dass bei jedem Wechsel zwischen einem Satz Sommerreifen und einem Satz Winterreifen der Anlernvorgang neu auszugestalten ist.
Im Folgenden wird beschrieben, wie mit dem erfindungsgemäßen System das Messergebnis eines Raddrehzahlsensors einer ohnehin am Fahrzeug vorhandenen (nicht dargestellten) Primärsensorvorrichtung für ein ABS-System verifiziert werden kann: Die Berechnung einer vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke erfolgt bei der Primärsensorvorrichtung auf der Basis von Wegimpulsen, die bei der Umdrehung der Räder erzeugt werden. Hierzu sind herkömmliche Raddrehzahlsensoren beispielsweise an den Radnaben der angetriebenen Radachse montiert. Jeder herkömmliche Raddrehzahlsensor erzeugt mit seinem Magneten ein konstantes Magnetfeld. An der Radnabe ist ein metallisches Zahnrad (Impulsrad) montiert. Infolge der Rotation des Impulsrades entsteht eine wechselnde Spannungsinduktion in einer Magnetspule des herkömmlichen Raddrehzahlsensors. Die Anzahl der Wechsel der Spannungsinduktion entspricht dabei der Zähnezahl des Impulsrades. Eine 360°- Radumdrehung wird durch eine bestimmte Anzahl von Spannungsinduktionswechseln repräsentiert. Die induzierten Spannungssignale werden über Kupferleitungen an ein Steuergerät des Kombiinstrumentes übertragen. Die vom herkömmlichen Raddrehzahlsensor gemessenen Primärmessdaten können mit den vom Beschleunigungssensor 11 gemessenen Drehbewegungsmessdaten verglichen und so eine mögliche Manipulation der Primärmessdaten des Raddrehzahlsensors detektiert werden.

Claims

Verfahren zur Erfassung der Drehbewegung eines Fahrzeugrades, bei dem wenigstens einem rotierenden Fahrzeugrad eine mit dem Fahrzeugrad mitbewegte elektronische Vorrichtung zugeordnet wird, die mit einem Drehbewegungssensor versehen ist, der die Drehbewegung des Fahrzeugrades erfasst, wobei bei dem Verfahren Drehbewegungsmessdaten, die erste Messwerte des Drehbewegungssensors betreffen, drahtlos zu einem feststehenden Empfänger am Fahrzeug übertragen werden, wobei die elektronische Vorrichtung Verschlüsselungsmittel aufweist, mit denen die Drehbewegungsmessdaten verschlüsselt werden können und wobei zumindest ein Anteil der Drehbewegungsmessdaten verschlüsselt zum Empfänger übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugangskontrollsystem mit originären, autorisierten Zugangskontrollschlüsseln bereitgestellt wird, wobei das Zugangskontrollsystem so ausgelegt ist, dass zusätzliche und nicht originäre Zugangskontrollschlüssel angelernt werden können und dass ein der elektronischen Vorrichtung zugeordneter Zugangskontrollschlüssel bei der Herstellung eines Reifens des Fahrzeugrades herstellerseitig in der betreffenden elektronischen Vorrichtung auslesegesichert gespeichert und zusätzlich in einer Datenbank gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungssensor eine von der Drehzahl des Fahrzeugrades abhängige physikalische Größe misst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Primärmessdaten, die zweite Messwerte einer am Fahrzeug vorhandenen Primärsensorvorrichtung betreffen, unter Verwendung der Drehbewegungsmessdaten einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragenen verschlüsselten Drehbewegungsmessdaten von einem Entschlüsselungsmittel in einem Endzielempfänger entschlüsselt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragenen Drehbewegungsmessdaten von einem Verarbeitungsmittel in einem Endzielempfänger weiterverarbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungssensor eine vorgegebene Anzahl von Impulsen je 360°-Drehung des Fahrzeugrades liefert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehbewegungssensor ein Beschleunigungssensor (11) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Vorrichtung mit einem Drucksensor (10) versehen ist, mit dem der Druck im Reifen des Fahrzeugrades erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (10) und der Drehbewegungssensor auf einem Mikrochip (1) integriert sind.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Vorrichtung einen mit dem Drehbewegungssensor und dem Drucksensor (10) versehenen Transponder (2) zum Senden der Messdaten und/oder Empfangen von Informationen und/oder Energie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (2) als RFID-Transponder ausgeführt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Vorrichtung drahtlos, vorzugsweise induktiv mit elektrischer Energie versorgt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Vorrichtung von einer lokal an der elektronischen Vorrichtung angeordneten Energieversorgungseinheit mit elektrischer Energie versorgt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegungsmessdaten mit einem symmetrischen Algorithmus verschlüsselt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass den einzelnen elektronischen Vorrichtungen jeweils der gleiche kryptographische Schlüssel zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegungsmessdaten mit einem asymmetrischen Algorithmus verschlüsselt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektronischen Vorrichtung ein unterschiedlicher, individueller kryptographischer Schlüssel zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Rahmen eines asymmetrischen Verschlüsselungsverfahrens in der elektronischen Vorrichtung gespeicherter öffentlicher Schlüssel von einer herstellerseitigen Abrufeinrichtung abgerufen und der der elektronischen Vorrichtung zugeordnete Zugangskontrollschlüssel vor der Übertragung zum Empfänger mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem vom Drucksensor (10) erfassten Reifendruck und einer mit Hilfe des Drehbewegungssensors erfassten Raddrehzahl der Abrollumfang des Fahrzeugrades hergeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren laufenden Fahrzeugrädern eine separate elektronische Vorrichtung zugeordnet wird, die Drehbewegungen der einzelnen Fahrzeugräder mit den einzelnen elektronischen Vorrichtungen jeweils gesondert erfasst und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter Berücksichtigung aller erfassten Drehbewegungen hergeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, sofern auf einen der Anprüche 4 oder 5 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Endzielempfänger um eine Auswerteelektronik (4) handelt, die mit einer Wiedergabevorrichtung funktional zusammen wirkt, um die erfassten Messgrößen zur optischen Anzeige zu bringen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, sofern auf Anspruch 4 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Reifenmontage automatisch eine Nachricht erstellt wird, die dazu auffordert, mit dem Fahrzeug eine vorgebbare Testwegstrecke zurückzulegen, wobei beim Zurücklegen der Testwegstrecke von einem Teststeuermittel eine automatische Prüfung veranlasst wird, um die übertragenen entschlüsselten Drehbewegungsmessdaten auf Plausibilität zu prüfen.
System zur Erfassung der Drehbewegung eines Fahrzeugrades, wobei das System wenigstens eine einem rotierenden Fahrzeugrad zugeordnete, mit dem Fahrzeugrad mitbewegte elektronische Vorrichtung aufweist, die mit einem Drehbewegungssensor versehen ist, der die Drehbewegung des Fahrzeugrades erfassen kann, wobei das System Sendemittel aufweist, mit dem Drehbewegungsmessdaten, die erste Messwerte des Drehbewegungssensors betreffen, drahtlos zu einem feststehenden Empfänger am Fahrzeug übertragen werden können, wobei die elektronische Vorrichtung Verschlüsselungsmittel aufweist, mit denen die Drehbewegungsmessdaten verschlüsselt werden können, wobei die elektronische Vorrichtung derart ausgelegt ist, dass zumindest ein Anteil der Drehbewegungsmessdaten verschlüsselt zum Empfänger übertragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Zugangskontrollsystem mit originären, autorisierten Zugangskontrollschlüsseln umfasst, wobei das Zugangskontrollsystem so ausgelegt ist, dass zusätzliche und nicht originäre Zugangskontrollschlüssel angelernt werden können und dass ein der elektronischen Vorrichtung zugeordneter Zugangskontrollschlüssel bei der Herstellung eines Reifens des Fahrzeugrades herstellerseitig in der betreffenden elektronischen Vorrichtung auslesegesichert gespeichert und zusätzlich in einer Datenbank gespeichert wird.
System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungssensor ausgelegt ist, um eine von der Drehzahl des Fahrzeugrades abhängige physikalische Größe zu messen.
System nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das System derart ausgelegt ist, dass Primärmessdaten, die zweite Messwerte einer am Fahrzeug vorhandenen Primärsensorvorrichtung betreffen, unter Verwendung der Drehbewegungsmessdaten einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden können.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endzielempfänger Entschlüsselungsmittel aufweist, mit denen die übertragenen verschlüsselten Drehbewegungsmessdaten entschlüsselt werden können.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzielempfänger Verarbeitungsmittel aufweist, mit denen die übertragenen Drehbewegungsmessdaten weiterverarbeitet werden können.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungssensor ausgelegt ist, um eine vorgegebene Anzahl von Impulsen je 360°-Drehung des Fahrzeugrades liefern zu können.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungssensor als Beschleunigungssensor (11) ausgeführt ist.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Vorrichtung mit einem Drucksensor (10) versehen ist, mit dem der Druck im Reifen des Fahrzeugrades erfasst werden kann.
System nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (10) und der Drehbewegungssensor auf einem Mikrochip (1) integriert sind.
System nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Vorrichtung einen mit dem Drehbewegungssensor und dem Drucksensor (10) versehenen Transponder (2) zum Senden der Messdaten und/oder Empfangen von Informationen und/oder Energie umfasst.
System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder als RFID-Transponder ausgeführt ist.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das System Energieversorgungsmittel aufweist, die ausgelegt sind, um die elektronische Vorrichtung drahtlos, vorzugsweise induktiv mit elektrischer Energie zu versorgen.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine lokal an der elektronischen Vorrichtung angeordnete Energieversorgungseinheit zur Versorgung der elektronischen Vorrichtung mit elektrischer Energie umfasst.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren laufenden Fahrzeugrädern eine separate elektronische Vorrichtung zugeordnet ist, mit denen die Drehbewegungen der einzelnen Fahrzeugräder mit den einzelnen elektronischen Vorrichtungen jeweils gesondert erfassbar sind.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 36, sofern auf Anspruch 26 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Endzielempfänger um eine Auswerteelektronik (4) handelt, die mit einer Wiedergabevorrichtung funktional zusammen wirkt, um die erfassten Messgrößen zur optischen Anzeige zu bringen.
System nach einem der Ansprüche 23 bis 37, sofern auf Anspruch 26 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das System Benachrichtigungsmittel umfasst, die so ausgelegt sind, dass nach einer Reifenmontage automatisch eine Nachricht erstellt wird, die dazu auffordert, mit dem Fahrzeug eine vorgebbare Testwegstrecke zurückzulegen, und dass das System Teststeuermittel umfasst, mit denen beim Zurücklegen der Testwegstrecke eine automatische Prüfung veranlasst wird, um die übertragenen entschlüsselten Drehbewegungsmessdaten auf Plausibilität zu prüfen.