DE102022205155A1

DE102022205155A1 - Erkennung leistungssteigernder Manipulationen eines Fahrzeugantriebs mittels eines Beschleunigungskennfelds

Info

Publication number: DE102022205155A1
Application number: DE102022205155.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas HEINZLER; Stefan Traub; Stefan Igl; Udo Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um Manipulationen zur Steigerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugs aufzudecken; wobei die Antriebsleitung von einer Stellgröße abhängig ist wobei ein Wert der Stellgröße und ein zugehöriger Istwert einer Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt werden. Ein Sollwert der Beschleunigung des Fahrzeugs wird mindestens teilweise in Abhängigkeit des Werts der Stellgröße ermittelt; wobei der Istwert mit dem Sollwert verglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 9 und ein Steuergerät nach Anspruch 10.
Leistungssteigernde Manipulationen an Kraftfahrzeugen stellen ein Problem dar. Infolge einer ursprünglich nicht vorgesehenen Erhöhung der Antriebsleistung durch Manipulation von Steuergeräten erhöht sich die Belastung der drehmomentführenden Komponenten im Antriebsstrang. Schäden, die infolgedessen auftreten, müssen in der Gewährleistungs- und Garantiephase häufig vom Hersteller übernommen werden und können zudem zur Verminderung der Reputation des Herstellers im Markt führen.
Aus dem Stand der Technik sind kryptografische Lösungen bekannt, um leistungssteigernde Manipulationen zu erkennen. So beschreibt etwa DE 10 2009 010 523 A1 ein kryptografisches Verfahren zur Tuningerkennung.
Auch kryptografische Verfahren bieten keine absolute Sicherheit und können durch findige Programmierer umgangen werden. Zudem stellen kryptografische Verfahren hohe Anforderungen an die Rechenleistung des jeweiligen Steuergeräts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schutz drehmomentführender Komponenten eines Antriebsstrangs vor nicht autorisierter Leistungssteigerung auf einfache Weise zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 9 und ein Getriebesteuergerät nach Anspruch 10. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
Das Erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, Manipulationen, die zur Steigerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugs führen, etwa durch Änderung des Kennfelds eines Motorsteuergeräts, aufzudecken. Unter der Antriebsleistung ist die von einem Antrieb des Fahrzeugs abgegebene Leistung zu verstehen. Diese korreliert mit einer Motorleistung des Fahrzeugs, das heißt einer von einem Motor, der das Fahrzeug antreibt, abgegebenen Leistung.
Die Antriebsleistung ist von einer Stellgröße abhängig. Als Stellgröße dient gewöhnlich die Stellung eines Fahrpedals bzw. Gaspedals. Die Fahrpedalstellung bezeichnet eine Abweichung des Fahrpedals aus seiner Ruhelage. Je größer diese Abweichung ist, desto mehr Motorleistung und damit Antriebsleistung wird bereitgestellt.
Das Verfahren sieht vor, dass neben einem Wert der Stellgröße ein zugehöriger Istwert einer Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird. Mit zugehörigem Istwert wird dabei ein Istwert bezeichnet, der sich in Abhängigkeit der Stellgröße unmittelbar einstellt. Insbesondere kann es sich um einen Istwert handeln, der zeitgleich zu dem Wert der Stellgröße ermittelt wird.
Der Istwert der Beschleunigung wird bevorzugt durch Messen ermittelt. Entweder wird der Istwert direkt, das heißt mittels eines Beschleunigungssensors gemessen, oder ein oder mehrere Werte einer von der Beschleunigung verschiedenen Bewegungsgröße, etwa eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, werden gemessen. Die Beschleunigung ist abhängig von den ein oder mehreren gemessenen Bewegungsgrö-ßen und lässt sich daher aus den ein oder mehreren gemessenen Bewegungsgrö-ßen berechnen.
Bei der Beschleunigung handelt es sich vorzugsweise um eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs weisende Vektorkomponente. Diese unterliegt bei ansonsten unverändertem Radschlupf und Fahrtwiederstand einer direkten Abhängigkeit von der Antriebsleistung des Fahrzeugs. Je höher die Antriebsleistung, desto stärker wird das Fahrzeug in Fahrtrichtung beschleunigt.
Die Erfindung sieht vor, dass ein Sollwert der Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird. Der Sollwert repräsentiert eine Beschleunigung des Fahrzeugs ohne Manipulation.
Der Sollwert wird mindestens teilweise in Abhängigkeit des Werts der Stellgröße ermittelt. Dadurch lässt sich die oben beschriebene Korrelation zwischen dem Wert der Stellgröße und der Beschleunigung des Fahrzeugs berücksichtigen.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, für die Abhängigkeit des Sollwerts von der Stellgröße einen Schwellwert vorzugeben. Lediglich für Stellgrößen oberhalb des Schwellwerts wird dann ein Sollwert der Beschleunigung ermittelt. Der Schwellwert ist so zu wählen, dass bei den oberhalb des Schwellwerts anliegenden Stellgrößen eine infolge möglicher Leistungssteigerungen erhöhte Beschleunigung zu beobachten ist, während Stellgrößen unterhalb des Schwellwerts weniger relevant sind. Bevorzugt wird den Stellgrößen oberhalb des Schwellwerts ein einziger Sollwert zugeordnet. Dadurch vereinfacht sich das Verfahren.
Als Schwellwert für den Wert der Stellgröße lässt sich etwa 80% der Auslenkung des Fahrpedals bezogen auf seine Maximalauslenkung festsetzen. In dem Fall wird für eine Auslenkung des Fahrpedals von mehr als 80% ein Sollwert der Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt. Dabei können alle Auslenkungen von mehr als 80% ein einziger Sollwert der Beschleunigung zugeordnet werden. Auch Schwellwerte von mehr als 80%, etwa 85, 90, 95 oder 100% sind möglich. Ein Schwellwert von 100% entspricht dabei einer Vollauslenkung bzw. Vollgasstellung des Fahrpedals.
Die Erfindung sieht vor, dass der Istwert mit dem Sollwert verglichen wird. Dabei wird geprüft, ob der Istwert größer ist als der Sollwert. Dies deutet auf eine Manipulation hin.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird der Sollwert ermittelt, indem er von einem Speichermedium gelesen wird. Dies ermöglicht es, einen vorbestimmten, das heißt vor Beginn der Ausführung des Verfahrens ermittelten Sollwert zu verwenden.
Während zwischen der Stellgröße und der Motorleistung des Fahrzeugs ein direkter Zusammenhang besteht, ist die Beschleunigung nicht nur von der Motorleistung und entsprechend von der Stellgröße abhängig, sondern darüber hinaus auch von weiteren Parametern. Zu diesen Parametern zählen eine Masse des Fahrzeugs und/oder eine Masse eines mit dem Fahrzeug verbundenen Anhängers, ein Fahrtwiderstand des Fahrzeugs, das heißt ein Wert einer Reibungskraft, etwa Luft- und/oder Bodenreibung, die entgegen der Fahrtrichtung auf das Fahrzeug wirkt, eine Steigung des von dem Fahrzeug befahrenen Untergrunds und/oder eine Antriebsübersetzung des Fahrzeugs. Mindestens einer dieser Werte wird entsprechend in bevorzugten Weiterbildungen ermittelt. Weiterhin wird der Sollwert neben dem Wert der Stellgröße in Abhängigkeit mindestens eines dieser Werte ermittelt. Insbesondere sind Ermittlungen des Sollwerts in Abhängigkeit beliebiger Kombinationen der genannten Werte oder in Abhängigkeit sämtlicher Werte möglich.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird der Sollwert aus einem auf dem Speichermedium hinterlegten Kennfeld gelesen. Dies ist eine Datenstruktur, die den Werten der oben genannten Parameter Masse, Fahrtwiderstand, Steigung und/oder Antriebsübersetzung jeweils einen Sollwert zuordnet.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht die Durchführung von Versuchsfahrten mit dem Fahrzeug oder mit einem baugleichen Fahrzeug vor. Im Rahmen der Versuchsfahrten werden ein oder mehrere Istwerte der Beschleunigung durch Messungen ermittelt. Die ermittelten Istwerte werden als Sollwerte auf dem Speichermedium gespeichert. Bevorzugt werden die Sollwerte derart gespeichert, dass sie sich in Abhängigkeit von Werten der Stellgröße und gegebenenfalls in Abhängigkeit der Masse, des Fahrtwiderstands, der Steigung und/oder der Antriebsübersetzung ausschließen lassen. Besonders geeignet ist dazu das oben beschriebene Kennfeld.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm implementiert das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens. Das Computerprogramm umfasst also Anweisungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung und ist damit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Computerprogramm einen Computer, etwa ein Fahrzeugsteuergerät, zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung veranlasst, wenn das Computerprogramm von dem Computer ausgeführt wird. Vorzugsweise weist das Steuergerät einen Beschleunigungssensor zum Messen des Istwerts der Beschleunigung auf.
Das Computerprogramm kann auf einem Speichermedium gespeichert oder in einem oder mehreren übertragungsfähigen Signalen codiert sein. Insbesondere kann das Computerprogramm als ein Computerprogramm vorliegen, das heißt als eine handelbare Einheit bzw. eine Einheit, die dem Zweck dient, den Besitz an dem Computerprogramm zu übertragen.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät handelt es sich um ein Getriebesteuergerät. Insbesondere kann es sich um ein Getriebesteuergerät des oben beschriebenen Fahrzeugs handeln. Ein Getriebesteuergerät dient dazu, ein Getriebe, etwa das Getriebe des oben beschriebenen Fahrzeugs, zu steuern. Insbesondere die Wahl der jeweils eingelegten Übersetzung des Getriebes erfolgt in Abhängigkeit von Signalen des Steuergeräts. Das erfindungsgemäße Getriebesteuergerät ist mit dem erfindungsgemäßen Computerprogramm versehen. Dies ist von Vorteil, da dem Getriebesteuergerät neben der anliegenden Motorleistung auch die Getriebeübersetzung als ein Parameter bekannt ist, der die Beschleunigung des Fahrzeugs beeinflusst. (Bei Definition von Computerprogramm einfügen: Vorzugsweise weist das Steuergerät einen Beschleunigungssensor zum Messen des Istwerts der Beschleunigung auf)
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 ein Kennfeld.

In einem Kennfeld lässt sich hinterlegen, wie lange ein bestimmtes Fahrzeug benötigt, um bei einer bestimmten Fahrpedalstellung, etwa bei einer Fahrpedalstellung von 100%, die einem voll ausgelenkten Fahrpedal entspricht, bei verschiedenen Fahrzeug- bzw. Gespanngewichten eine bestimmte Geschwindigkeit zu erreichen. Ein Beispiel für ein derartiges Kennfeld zeigt 1. Hier sind über die x-Achse Geschwindigkeiten 101 und über die y-Achse Zeiten 103 aufgetragen. Jeder eingezeichnete Streifen entspricht dabei einer Gespannmasse. Die Gespannmasse nimmt von unten nach oben hin zu. Um mit voll durchgetretenem Fahrpedal eine bestimmte Geschwindigkeit zu erreichen, benötigt das Fahrzeug also mit zunehmender Masse mehr Zeit.
Zur Erkennung leistungssteigernder Maßnahmen am Motor wird ermittelt, wie lange das Fahrzeug aus dem Stand heraus braucht, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu erreichen. Der ermittelte Wert wird mit einem entsprechenden Wert des Kennfelds verglichen. Ist der ermittelte wert geringer als der Wert des Kennfelds, so deutet dies auf eine Leistungssteigerung hin.
Bezugszeichenliste

101: Geschwindigkeit
103: Zeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009010523 A1 [0003]

Claims

Verfahren, um Manipulationen zur Steigerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugs aufzudecken; wobei die Antriebsleitung von einer Stellgröße abhängig ist wobei ein Wert der Stellgröße und ein zugehöriger Istwert einer Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt werden; dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert der Beschleunigung des Fahrzeugs mindestens teilweise in Abhängigkeit des Werts der Stellgröße ermittelt wird; wobei der Istwert mit dem Sollwert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert von einem Speichermedium gelesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass eine Masse des Fahrzeugs und/oder eine Masse eines mit dem Fahrzeug verbundenen Anhängers ermittelt wird; wobei der Sollwert in Anhängigkeit der Masse ermittelt wird
Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrtwiederstand des Fahrzeugs ermittelt wird; wobei der Sollwert in Anhängigkeit des Fahrtwiederstands ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass eine Steigung des von dem Fahrzeug befahrenen Untergrunds ermittelt wird; wobei der Sollwert in Anhängigkeit der Steigung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsübersetzung des Fahrzeugs ermittelt wird; wobei der Sollwert in Anhängigkeit der Antriebsübersetzung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6; dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert aus einem auf dem Speichermedium hinterlegten Kennfeld gelesen wird; wobei das Kennfeld verschiedenen Werten der Masse, des Fahrtwiederstands, der Steigung und/oder der Antriebsübersetzung jeweils einen Sollwert zuordnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7; dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Istwerte der Beschleunigung durch Messungen während einer oder mehrerer Versuchsfahrten mit dem Fahrzeug oder einem baugleichen Fahrzeug ermittelt und als Sollwerte auf dem Speichermedium gespeichert werden.
Computerprogramm mit Anweisungen zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Getriebesteuergerät mit einem Computerprogramm nach dem vorhergehenden Anspruch.