CN116868031A - 用于识别对传感器单元的操纵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于识别对传感器单元(100)的操纵的方法，所述传感器单元包括测量单元(110)以及与所述测量单元(110)连接的控制单元(120)，所述测量单元被构造为测量物理特性，所述控制单元被构造为从所述测量单元(110)接收测量信号并向所述测量单元(110)发送控制信号。所述方法包括：借助于所述控制单元(120)向所述测量单元(110)发送至少一个诊断信号；在所述控制单元(120)处接收由所述测量单元(110)响应于所述诊断信号而产生的响应信号；以及如果没有接收到响应信号，则识别出对所述传感器单元(100)的操纵。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于识别对传感器单元的操纵的方法，所述传感器单元优选地是用于车辆的内燃机的传感器单元。
背景技术
传感器单元通常由测量单元和与所述测量单元连接的控制单元组成，所述测量单元被构造为测量物理特性并产生表明所述物理特性的电气测量信号，例如电流信号、电压信号或电阻信号，所述控制单元被构造为接收和处理由所述测量单元产生的测量信号，并向所述测量单元发送控制信号。所述传感器单元又可以与控制设备连接，所述控制设备进一步处理由所述传感器单元制备的传感器信号。
然而，传感器操纵越来越多地发生，其中例如将原始测量单元更换为在某些情况下不具有原始测量单元的测量精度的其他测量单元。用电气部件替代原始测量单元也越来越多地发生，然而该电气部件仅提供令人满意的测量信号，但所述测量信号不能表明待测量的物理特性。应当识别这样的操纵，因为通过这样的操纵也会操纵和伪造测量信号。
EP 3581894A1公开了用于检测对车辆传感器的操纵尝试的方法、设备和系统。在该文献中，读入第一测量信号，所述第一测量信号代表第一测量变量的用传感器检测的测量值。此外，确定第一测量信号是否位于预给定的有用范围之外。如果在该过程中确定第一测量信号位于预给定的有用范围之外，则输出代表操纵尝试的输出信号。
JP 2011-024354A描述了一种马达发电机的控制方法。在该文献中特别是应识别转速传感器是否与ECU连接。在此过程中，当无法再接收转速传感器的检测信号时，识别出连接中断。另外，在该文献中公开了当ECU从转速传感器接收到不是以预定间隔的连续信号的脉冲信号时识别出连接中断。
从US2014/0028463A1已知用于识别传感器更换的系统和方法。在该文献中，控制器可以通过所施加的输入电压的原始数据来确定电流传感器的缺失或连接中断，由于故障，所述输入电压可以是随机的或不规则的。
CN 111 044 684 A展示了一种用于识别NOx传感器的老化的系统。在该文献中，在预定运行条件期间将NOx传感器的信号与参考信号进行比较，并在存在偏差的情况下推断出老化。
发明内容
本发明的任务是可靠地识别对传感器单元的操纵(例如原始测量单元的更换)，并输出对应的警告。
该任务通过根据独立权利要求1的方法来解决。有利的设计在从属权利要求中说明。
本发明基本上基于以下思想：检查传感器单元以确定所述传感器单元的控制单元是否与按规定且正确的测量单元连接以及是否没有用其他测量单元(例如模拟器)对所述测量单元进行未经授权的更换。特别地，根据本发明，借助于由所述控制单元发送到所述测量单元的预定诊断信号来检查这样的操纵，并分析是否响应于所发送的诊断信号接收到对应的响应信号。因此可以确保未发生未经授权更换所述测量单元形式的操纵，并且因此仍然是按规定的测量单元与所述控制单元连接。此外，优选地可以例如以短的时间间隔发送所述诊断信号，其中选择该时间间隔，使得不可能在两个时间上相继的诊断信号内更换所述测量单元。如果没有接收到响应于所发送的诊断信号的响应信号，则可以标识对所述传感器单元、特别是所述测量单元的操纵。
因此，根据本发明的一个方面，公开了一种用于识别对传感器单元的操纵的方法，所述传感器单元包括测量单元以及与所述测量单元连接的控制单元，所述测量单元被构造为测量物理特性，所述控制单元被构造为从所述测量单元接收测量信号并向所述测量单元发送控制信号。根据本发明的方法包括：借助于所述控制单元向所述测量单元发送至少一个诊断信号；在所述控制单元处接收由所述测量单元响应于所述诊断信号而产生的响应信号；以及如果没有接收到响应信号，则识别出对所述传感器单元的操纵。
特别地，如果没有接收到响应信号，则可以推断出不再存在按规定的测量单元并且因此发生了对传感器单元的操纵。
在根据本发明的方法的优选设计中，借助于所述控制单元向所述测量单元发送至少一个诊断信号包括借助于所述控制单元以预定的周期性时间间隔向所述测量单元发送多个诊断信号。所述预定的周期性时间间隔在此比预定的组装时间间隔短，在所述预定的组装时间间隔期间可以在最短时间内更换传感器单元的测量单元。
在此利用了以下事实，即借助于控制单元以预定的周期性时间间隔发送诊断信号，在所述预定的周期性时间间隔期间不可能操纵或更换测量单元，因此在没有接收到响应信号的情况下又可以推断出传感器单元受到了操纵。特别地，在拆卸按规定的测量单元和组装其他测量单元期间如果未经授权地更换测量单元，则暂时不会接收到响应信号，这可以表明对传感器单元的操纵。
由控制单元向测量单元发送的诊断信号优选地是电流脉冲、电压或具有限定频率的交流电压信号。
关于诊断信号的上述示例，由测量单元响应于发送的诊断信号而产生的响应信号优选地是电压响应、电流响应或具有限定的幅度、带宽、频率和/或相移的交流电压信号。
优选地，所述传感器单元被构造为在飞机、陆地车辆、轨道车辆、船舶或建筑物中使用。因此，根据本发明的方法涉及由控制单元和测量单元组成的所有传感器单元，并且借助于该方法可以可靠地识别出对传感器单元的操纵。
在特别优选的设计中，所述传感器单元是可以在电动车辆、混合动力车辆或具有内燃机的车辆中使用的传感器单元。在特别有利的设计中，所述传感器单元是用于检测所述车辆的内燃机的废气道中的氮氧化物浓度和/或氨浓度的废气传感器，其中所述测量单元具有基于陶瓷的传感器元件，例如钇稳定的氧化锆。
在这种优选设计中，钇稳定的氧化锆与安置在钇稳定的氧化锆上的电子器件一起形成本发明意义上的传感器单元的测量单元。与测量单元电气连接的传感器控制单元(＝sensor control unit，SCU)形成本发明意义上的传感器单元的控制单元。
在根据本发明的方法的另一有利设计中，所述车辆具有用于控制所述内燃机的车辆控制单元，所述车辆控制单元与所述传感器单元、特别是所述传感器单元的控制单元连接。根据这样的有利设计，根据本发明的方法还包括设定所述传感器单元的传感器时间值，将所述传感器时间值与所述车辆的内燃机时间值进行比较，并且如果所述传感器时间值与所述内燃机时间值的偏差超过了时间阈值，则识别出对所述传感器单元的操纵。
因为如果传感器单元与车辆控制单元电气分离并且随后发生操纵，则诊断信号的发送和响应于该发送而产生的响应信号的接收都将无法进行，这导致无法再可靠地识别出对传感器单元的操纵。然而，通过断开传感器单元，传感器时间值或传感器时间戳将不再与内燃机时间值或内燃机时间戳同步，并且由此可以确定传感器单元的潜在错误或对传感器单元的操纵。因此，根据本发明，当传感器单元启动或投入运行时，将传感器单元的时间值与内燃机的时间值相比较，以便能够可靠地确定这样的断开或这样的操纵。
根据本发明的方法还优选在所述传感器单元的正常运行时间之外执行。即，根据本发明的方法还可以在例如车辆静止且关闭但仍然向传感器单元供应能量并且因此能够执行根据本发明的方法时执行。
优选地，根据本发明的方法还包括如果已经识别出对所述传感器单元的操纵，则输出表明对所述传感器单元的操纵的警告。特别地，应当向所述传感器单元的用户指示已经发生了对传感器单元的操纵。还可以想到，向官方服务人员输出所述警告，该官方服务人员在检查所述传感器单元时确定了故意但未经授权的操纵，该操纵部分是不合法的。
附图说明
通过实践本教导并考虑附图，本发明的另外的任务和特征对于本领域技术人员来说将变得显而易见，在附图中：
图1示出了传感器单元的示意图，以及
图2示出了根据本发明的用于识别对图1的传感器单元的操纵的方法的示例性流程图。
具体实施方式
图1示出了传感器单元100的示意图。图1的传感器单元100由测量单元110组成，所述测量单元借助于电气连接线路112与控制单元120连接。控制单元110可以借助于电气连接线路112将控制信号发送到测量单元110，并且测量单元110又可以经由电气连接线路112将测量信号传送到控制单元110以进一步处理。
图2示出了根据本发明的用于识别对图1的传感器单元100的操纵的方法的示例性流程图。特别地，借助于根据本发明的方法可以确定用其他测量单元对图1的传感器单元100的测量单元110的更换。
图2的方法开始于步骤200，然后进行至步骤210，其中控制单元120经由电气连接线路112将至少一个诊断信号发送至测量单元110。在随后的步骤220中，检查控制单元120是否接收到由测量单元110响应于所述诊断信号而产生的响应信号。
如果在步骤220中确定没有接收到响应信号，则该方法进行到步骤230，在步骤230中识别出对传感器单元100的操纵，然后该方法在步骤270中结束。
然而，如果在步骤220中确定控制单元120从测量单元110接收到响应于发送的诊断信号的响应信号，则该方法进行到步骤240，在步骤240读出最后存储的传感器时间值。在随后的步骤250中，检查读出的传感器时间值是否与外部时间值(例如内燃机时间值)同步。如果在步骤250中确定传感器时间值与内燃机时间值的偏差超过时间阈值，则该方法返回到步骤230，在步骤230中识别出对传感器单元的操纵，然后该方法再次在步骤270中结束。
时间阈值例如可以是10秒，优选5秒，最优选大约1秒。附加地或替代地，可以根据供电线路的复杂性来选择时间阈值，其中所述时间阈值优选地可以位于一位数或两位数的秒范围内。
然而，如果在步骤250中确定传感器时间值与内燃机时间值同步，即传感器时间值与内燃机时间值的偏差没有超过预定的时间阈值，则该方法进行至步骤260，在步骤260中识别出传感器单元100未受操纵，然后该方法又在步骤270中结束。
将传感器时间值与外部时间值(例如内燃机时间值)进行比较提供了关于传感器单元100同时是否已与相关联的系统电气断开的信息。如果是这种情况，则可以借助于存储的时间值以及这些时间值彼此的比较来识别这种电气断开，这可以是对传感器单元100的操纵的指示，特别是对测量单元110的未经授权更换的指示。
Claims (10)
1.一种用于识别对传感器单元(100)的操纵的方法，所述传感器单元包括测量单元(110)以及与所述测量单元(110)连接的控制单元(120)，所述测量单元被构造为测量物理特性，所述控制单元被构造为从所述测量单元(110)接收测量信号并向所述测量单元(110)发送控制信号，其中所述方法包括：
-借助于所述控制单元(120)向所述测量单元(110)发送至少一个诊断信号；
-在所述控制单元(120)处接收由所述测量单元(110)响应于所述诊断信号而产生的响应信号；以及
-如果没有接收到响应信号，则识别出对所述传感器单元(100)的操纵。
2.根据权利要求1所述的方法，其中借助于所述控制单元(120)向所述测量单元(110)发送至少一个诊断信号包括：
-借助于所述控制单元(120)以预定的周期性时间间隔向所述测量单元(110)发送多个诊断信号，
其中所述预定的周期性时间间隔比预定的组装时间间隔短，在所述预定的组装时间间隔期间能够更换所述传感器单元(100)的测量单元(110)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述诊断信号表示电流脉冲、电压或具有限定频率的交流电压信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述响应信号表示电压响应、电流响应或具有限定的幅度和相移的交流电压信号。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述传感器单元(100)被构造为在飞机、陆地车辆、轨道车辆、船舶或建筑物中使用。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述传感器单元(100)被构造为在电动车辆、混合动力车辆或具有内燃机的车辆中使用。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述传感器单元(100)是用于检测所述车辆的内燃机的废气道中的氮氧化物浓度和/或氨浓度的废气传感器，其中所述测量单元具有基于陶瓷的传感器元件。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的方法，其中所述车辆具有用于控制所述内燃机的车辆控制单元，所述车辆控制单元与所述传感器单元(100)、特别是所述传感器单元(100)的控制单元(120)连接，其中所述方法还包括：
-设定所述传感器单元(100)的传感器时间值，
-将所述传感器时间值与所述车辆的内燃机时间值进行比较，以及
-如果所述传感器时间值与所述内燃机时间值的偏差超过了时间阈值，则识别出对所述传感器单元(100)的操纵。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中还在所述传感器单元(100)的运行时间之外执行所述方法。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
-如果识别出对所述传感器单元(100)的操纵，则输出表明对所述传感器单元(100)的操纵的警告。
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