DE10200136A1 - Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines Sicherheitsorgans - Google Patents

Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines Sicherheitsorgans

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Abstract

Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines Sicherheitsorgans (4) durch einen Rechner (12), bei dem ein erster Rechner (6) mit dem Sicherheitsorgan (4) verbunden ist und bei dem ein zweiter Rechner (12), der zum Steuern eines Aktors (2) dient, zuerst in Abhängigkeit von einer Betätigung und/oder Abschaltung des Aktors (2) den ersten Rechner (6) hinsichtlich des Zustandes des Sicherheitsorgans (4) befragt. Der zweite Rechner (12) erfragt durch Abgabe einer verschlüsselten Botschaft unmittelbar den Zustand des Sicherheitsorgans (4). Der erste Rechner (6) überträgt in einer Richtung die Frage des zweiten Rechners (12) auf das Sicherheitsorgan (4) und in der entgegengesetzten Richtung die Antwort des letzteren. Der zweite Rechner (12) verifiziert die Verträglichkeit der empfangenen Antwort. Der Verschlüsselungscode ist dem zweiten Rechner (12) und dem Sicherheitsorgan (4), nicht jedoch dem ersten Rechner (6) bekannt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines Sicherheitsorgans.
Die vorliegende Erfindung findet Anwendung in einer Architektur, die von einem Rechner ausgeführt wird und in der eine Aktion nur dann ausgelöst werden kann, wenn sich ein Sicherheitsorgan in einem vorgegebenen Zustand befindet. Diese Art der Architektur findet sich häufig bei industriellen Maschinen, im Bereich der Domotik (domotique), im Kraftfahrzeugbereich, usw.
Ein Anwendungsbeispiel einer derartigen Architektur ist die Vorrichtung zum Steuern eines Anlassers eines Kraftfahrzeuges. Der Anlasser kann nur betätigt werden, wenn eine Lenksäulensperre (Sicherheitsorgan) sich im entriegelten Zu­ stand befindet. Es muss auf jeden Fall vermieden werden, den Motor des Fahrzeu­ ges in Gang zu setzen, wenn die Lenksäule gesperrt ist.
In einem Kraftfahrzeug wird der Zustand der Lenksäulensperre im allgemei­ nen von einem ersten Rechner überwacht. Dieser Rechner steuert gleichzeitig den Zustand weiterer Organe in der Fahrgastzelle des Fahrzeuges wie z. B. die Hand­ bremse oder die Betätigung des Zigarettenanzünders. Ein zweiter Rechner dient dazu, die unter der Motorhaube verwirklichten Funktionen auszuführen. Der Anlas­ ser empfängt seine Betätigungsbefehle von diesem zweiten Rechner. Eine Verbin­ dung durch einen CAN-Bus ist zwischen den beiden Rechnern vorhanden.
Vor Betätigung des Anlassers muss somit der zweite Rechner den entriegel­ ten Zustand der Lenksäulensperre verifizieren. Er befragt dann den ersten Rechner, der ihn bezüglich dieses Zustandes informiert. In Abhängigkeit von der erhaltenen Antwort steuert dann der zweite Rechner die Betätigung des Anlassers.
Im Fall eines teilweisen Versagens des ersten Rechners, was dazu führt, dass der Zustand der Lenksäulensperre nicht verifiziert wird, kann ein Startbetätigungs­ signal abgegeben werden, ohne dass die Lenksäule entsperrt ist. Auf diese Weise kann ein einzelner Fehler des Systems zu einem Fehlverhalten führen.
Um dieses Problem zu lösen, muß der zweite Rechner in der Lage sein, den Zustand der Lenksäulensperre zu überwachen. Der zweite Rechner kann den ersten Rechner als Kommunikationsbrücke verwenden. Indessen kann im Fall eines Fehl­ verhaltens des ersten Rechners eine fehlerhafte Information an den zweiten Rechner übertragen werden. Die Verwendung einer derartigen Brücke verbessert zwar die Zuverlässigkeit des Systems, jedoch nicht in ausreichender Weise.
Eine Lösung besteht nun darin, eine unmittelbare Verbindung zwischen dem zweiten Rechner und der Lenksäulensperre zu schaffen. Auf diese Weise wird die Sicherheit des Systems verdoppelt, da der zweite Rechner die Information bezüglich des Zustandes der Lenksäulensperre auf zwei unabhängigen Wegen empfängt. Die Zuverlässigkeit dieser Lösung ist ausreichend, aber die Kosten sind entsprechend hoch, denn es muss eine weitere Verkabelung zwischen dem zweiten Rechner und dem Sicherheitsorgan vorgesehen werden. In einem Kraftfahrzeug ist eine derartige Verkabelung nicht nur mit der Lenksäulensperre, sondern auch mit weiteren Sicher­ heitsorganen vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung hat somit zum Ziel, ein Verfahren anzugeben, das in zuverlässiger Weise eine Überwachung des Zustandes eines Sicherheitsorganes ermöglicht, ohne eine zusätzliche unmittelbare Verkabelung zu erfordern.
Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines Sicherheitsorganes durch einen Rechner, bei dem ein erster Rechner mit dem Sicherheitsorgan verbunden ist und bei dem ein zweiter Rechner, der zum Steuern eines Aktors dient, zuerst in Abhängigkeit von einer Be­ tätigung und/oder Abschaltung des Aktors den ersten Rechner hinsichtlich des Zu­ standes des Sicherheitsorganes befragt.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Rechner durch Abgabe einer verschlüsselten Botschaft unmittelbar den Zustand des Sicherheitsorgans er­ fragt, dass der erste Rechner in einer Richtung die Frage des zweiten Rechners auf das Sicherheitsorgan und in der entgegengesetzten Richtung die Antwort des letzteren überträgt, dass der zweite Rechner die Verträglichkeit der empfangenen Antwort verifiziert und dass der Verschlüsselungscode dem zweiten Rechner und dem Sicherheitsorgan, nicht jedoch dem ersten Rechner bekannt ist.
Auf diese Weise dient der erste Rechner lediglich als Briefkasten, ohne unmittelbar befragt zu werden. Dies ermöglicht einen Durchgang durch den ersten Rechner, ohne dass eine unmittelbare Leitung zwischen dem zweiten Rechner und dem Sicherheitsorgan vorgesehen werden müsste, wobei dennoch eine zuverlässige Übertragung von Informationen sichergestellt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen werden, dass der zweite Rechner eine Zufallszahl erzeugt, dass die Übertragung dieser Zahl auf das Sicherheitsorgan über den ersten Rechner die Frage bildet, und dass die abgegebene Antwort von der übertragenen Zahl gemäß einem vorgegebenen Algorithmus ent­ sprechend dem Verschlüsselungscode abhängt.
Für eine gute Verbindung zwischen den Rechnern sind diese beispielsweise durch einen Bus, insbesondere durch einen CAN-Bus, miteinander verbunden. Eine serielle Verbindung kann ebenfalls in Betracht kommen.
Der zweite Rechner ist beispielsweise mit dem Sicherheitsorgan durch einen Bus, insbesondere durch einen CAN-Bus, verbunden. Diese Art der Verbindung wird üblicherweise im. Kraftfahrzeugbereich verwendet, und ihr Aufbau ist stan­ dardisiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise für den Fall eingesetzt, dass das Sicherheitsorgan eine Lenksäulensperre in einem Kraftfahrzeug und der Aktor ein Anlasser ist.
Die einzige Figur zeigt in sehr schematischer Weise eine Architektur für die Steuerung eines Kraftfahrzeug-Anlassers in Abhängigkeit von dem Zustand einer Lenksäulensperre dieses Kraftfahrzeuges.
In dieser einzigen Figur ist in schematischer Weise dargestellt, wie ein Anlasser 2 in Abhängigkeit vom Zustand einer Lenksäulensperre 4 in einem Kraft­ fahrzeug betätigt wird.
Der Zustand der Lenksäulensperre 4 wird von einem ersten Rechner 6 über­ wacht, mit dem die Sperre 4 durch einen CAN-Bus 8 verbunden ist.
Der erste Rechner 6 ist über einen zweiten CAN-Bus 10 mit einem zweiten Rechner 12 verbunden. Der zweite Rechner 12 dient dazu, Betriebsbefehle an den Anlasser 2 abzugeben.
Der erste Rechner ist ein Rechner, der zum Überwachen des Zustandes von Bedienungselementen und anderen Elementen dient, die sich in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges befinden. Der zweite Rechner 12 ist hier eine elektronische Einheit, die zum Steuern des Betriebs des Motors und von Nebenaggregaten des Motors dient.
Der Anlasser 2 darf nicht betätigt werden, solange die Lenksäulensperre 4 sich nicht in der entriegelten Stellung befindet. Wenn der Anlasser das Fahrzeug in Gang setzt, während die Sperre 4 die Lenksäule des Fahrzeugs sperrt, kann das Fahrzeug zwar zum Rollen gebracht werden; es lässt sich jedoch nicht lenken. Dies kann somit zu einem Unfall führen.
Der - verriegelte oder entriegelte - Zustand der Sperre 4 wird von dem ersten Rechner 6 überwacht. Ehe ein Betätigungsbefehl an den Anlasser 2 abgegeben wird, befragt der zweite Rechner 12 nun den ersten Rechner 6, um zu erfahren, in wel­ chem Zustand sich die Sperre 4 befindet. Der zweite Rechner erhält auf diese Weise eine erste Information bezüglich des Zustandes der Sperre 4.
Für eine höhere Sicherheit wird es bevorzugt, dass der zweite Rechner 12 eine Information über den Zustand der Sperre 4 auf einem weiteren Weg erhält. Bei einer Fehlfunktion des ersten Rechners 6, die dazu führt, dass er den Zustand der Lenksäulensperre nicht verifiziert, besteht nämlich die Gefahr, dass der zweite Rechner 12 eine fehlerhafte Information erhält, wenn er den ersten Rechner 6 be­ fragt.
Im vorliegenden Fall gibt der zweite Rechner eine verschlüsselte Botschaft an die Sperre 4 ab. Diese verschlüsselte Botschaft läuft durch den zweiten Bus 10, den ersten Rechner 6 und den ersten Bus 8. Die Sperre, die diese verschlüsselte Botschaft empfängt, gibt eine ebenfalls verschlüsselte Antwort ab. Diese Antwort wird dem zweiten Rechner 12 auf einem Weg, der umgekehrt zu dem der Frage ist, zugeführt.
Die verschlüsselte Botschaft, die von dem zweiten Rechner abgegeben wird, hat vorzugsweise Zufallscharakter. Die von der Sperre abgegebene Antwort wird durch einen Algorithmus in Abhängigkeit von der empfangenen Frage bestimmt.
Es sei beispielsweise angenommen, dass der zweite Rechner 12 eine Zufalls­ zahl erzeugt. Es wurde vereinbart, dass die Antwort, die von der Sperre 4 abgege­ ben wird, wenn sie die von dem zweiten Rechner 12 abgegebene Zahl empfängt, dem zweifachen dieser Zahl entspricht, wenn die Sperre sich im verriegelten Zu­ stand und dem dreifachen dieser Zahl entspricht, wenn sie sich im entriegelten Zu­ stand befindet. Der Algorithmus, mit dem die Antwort in Abhängigkeit von der Frage erhalten werden kann, ist nur der Sperre 4 und dem zweiten Rechner I2 be­ kannt; dagegen ist er dem ersten Rechner 6 nicht bekannt.
Die verschlüsselte Botschaft, die der von dem zweiten Rechner 12 abgegebe­ nen Frage entspricht, hat vorzugsweise Zufallscharakter, denn wenn der - ausge­ fallene - erste Rechner 6 eine Antwort speichern musste und sie bei einem Daten­ austausch an den zweiten Rechner 12 überträgt, sollte diese gespeicherte Antwort nicht mit der gestellten Frage verträglich sein.
Der zweite Rechner 12 verifiziert beim Empfang der Antwort der Sperre 4, dass diese Antwort einerseits mit der gestellten Frage und andererseits mit der von dem ersten Rechner 6 empfangenen Antwort verträglich ist. Wenn die beiden Ant­ worten übereinstimmen und anzeigen, dass die Sperre 4 entriegelt ist, wird ein Be­ fehl zur Betätigung des Anlassers an diesen abgegeben.
Auf diese Weise kann der zweite Rechner unmittelbar den Zustand der Sperre 4 erfragen, ohne dass es erforderlich ist, die Sperre 4 unmittelbar mit dem zweiten Rechner 12 zu verbinden. Die selben Verbindungsleitungen 8, 10 werden dazu verwendet, auf zwei unterschiedlichen Wegen den Zustand der Sperre 4 zu erfragen. Der Vorgang, den Zustand der Sperre auf zwei getrennten Wegen zu er­ fragen, erfordert somit nicht das Vorhandensein zweier getrennter materieller Lei­ tungen. Man erhält somit eine größere Sicherheit ohne eine Änderung der vorhan­ denen materiellen Mittel.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform und auch nicht auf die Anwendung im Kraftfahrzeugbereich beschränkt. Die Erfin­ dung erstreckt sich vielmehr ganz allgemein auf ein Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines Sicherheitsorgans. Im obigen Ausführungsbeispiel ist das Si­ cherheitsorgan die Lenksäulensperre. Es sind jedoch auch andere Anwendungs­ möglichkeiten im Kraftfahrzeugbereich (beispielsweise bei der Airbagbetätigung) oder auch in anderen industriellen Bereichen wie z. B. der Domotik denkbar.

Claims (5)

1. Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines Sicherheitsorganes (4) durch einen Rechner (12), bei dem ein erster Rechner (6) mit dem Sicherheitsorgan (4) verbunden ist und bei dem ein zweiter Rechner (12), der zum Steuern eines Ak­ tors (2) dient, zuerst in Abhängigkeit von einer Betätigung und/oder Abschaltung des Aktors (2) den ersten Rechner (6) hinsichtlich des Zustandes des Sicherheitsor­ ganes (4) befragt,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rechner (12) durch Abgabe einer verschlüsselten Botschaft unmittelbar den Zustand des Sicherheitsorgans (4) erfragt, dass der erste Rechner (6) in einer Richtung die Frage des zweiten Rechners (12) auf das Sicherheitsorgan (4) und in der entgegengesetzten Richtung die Antwort des letzteren überträgt, dass der zweite Rechner (12) die Verträglichkeit der empfange­ nen Antwort verifiziert und dass der Verschlüsselungscode dem zweiten Rechner (12) und dem Sicherheitsorgan (4), nicht jedoch dem ersten Rechner (6) bekannt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rechner (12) eine Zufallszahl erzeugt, dass die Übertragung dieser Zahl auf das Sicherheitsorgan über den ersten Rechner (6) die Frage bildet, und dass die abgege­ bene Antwort von der übertragenen Zahl gemäß einem vorgegebenen Algorithmus entsprechend dem Verschlüsselungscode abhängt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei­ den Rechner (6, 12) untereinander durch einen Bus (10), beispielsweise einen CAN- Bus, verbunden sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rechner (12) mit dem Sicherheitsorgan (4) durch einen Bus (8), beispielsweise ein CAN-Bus verbunden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsorgan eine Lenksäulensperre (4) in einem Kraftfahrzeug ist und dass der Aktor ein Anlasser (2) ist.
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