DE10203462A1

DE10203462A1 - Elektronische Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE10203462A1
Application number: DE2002103462
Authority: DE
Inventors: Volker Pretzlaff
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Eine elektronische Steuereinrichtung, umfassend zumindest einen mit einem Prozessor ausgerüsteten elektronischen Aktor und ein über eine Kommunikationsstrecke mit dem zumindest einen elektronischen Aktor verbundenes Authentisierungsmodul, bereitstellend eine zum Betreiben des zumindest einen elektronischen Aktors benötigte Authentisierung, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Authentisierungsmodul räumlich getrennt und beabstandet von dem zumindest einen elektronischen Aktor angeordnet und das Authentisierungsmodul elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Steuereinrichtung eine von dem Aktor erfaßbare Kennung bereitgestellt ist, die nach einem erstmaligen Erfassen durch den Aktor in einem dem Aktor zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Steuereinrichtung, umfassend zumindest einen mit einem Prozessor ausgerüsteten elektronischen Aktor und ein über eine Kommunikationsstrecke mit dem zumindest einen elektronischen Aktor verbundenes Authentisierungsmodul, bereitstellend eine zum Betreiben des zumindest einen elektronischen Aktors benötigte Authentisierung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zuordnen eines mit einem Prozessor ausgerüsteten und somit aktiven elektronischen Aktors zu einem Authentisierungsmodul.
Elektronischen Aktoren, insbesondere wenn diese mit anderen Modulen zusammenwirken, ist oftmals ein Code als Authentisierung zugeordnet. Derartige Authentisierungen werden etwa bei solchen elektronischen Anwendungen eingesetzt, die sicherheitsrelevant sind. Beispielsweise sei hier auf den Automotive-Bereich verwiesen. In Kraftfahrzeugen werden in zunehmenden Maße elektronische Aktoren eingesetzt, die zur Steuerung und Überwachung des Kraftfahrzeuges dienen. Unter anderem werden Kraftfahrzeuge mit einem elektronischen Zentralsteuergerät ausgerüstet. Es hat sich gezeigt, daß Manipulationen etwa an solchen Steuergeräten nicht ausgeschlossen und diese in Betrieb gesetzt werden können, wenn andere Sicherungen dadurch überwunden werden, daß funktionstüchtige Module von Parallelmodellen eingesetzt werden, um einen solchen Aktor, etwa das elektronische Zentralsteuergerät zu überbrücken.
Das Authentisierungsmodul und der jeweilige elektronische Aktor bilden eine gegenständliche Einheit. Um ein Überbrücken eines elektronischen Aktors, beispielsweise eines elektronischen Steuergerätes eines Kraftfahrzeuges zu verhindern, ist vorgeschlagen worden, dem elektronischen Aktor Ausbauschutzmittel zuzuordnen, die bei einem Ausbauversuch einen Speicher setzen - wie in DE 196 34 626 C1 beschrieben - oder die die in dem Authentisierungsmodul abgelegte Authentisierung ändern - wie in DE 100 18 252 A1 beschrieben. Bei einer Inbetriebnahme des elektronischen Aktors erfaßt dieser im Rahmen seines Steueralgorithmus entweder den gesetzten Speicher oder erhält eine falsche Authentisierung, so daß eine Inbetriebnahme verhindert ist. Das Generieren eines solchen Befehles zum Setzen oder Überschreiben eines Speichers erfolgt in Abhängigkeit von erfaßten, bei einem Ausbau auftretenden mechanischen Bewegungen, durch die beispielsweise ein Mikroschalter oder ein Magnetschalter betätigt wird. Um eine Deaktivierung des Aktors, etwa des elektronischen Zentralsteuergerätes bei einem Betrieb des Fahrzeuges wirksam zu verhindern, beispielsweise bei einem Unfall, ist vorgesehen, diese Einrichtung bei aktivierter Zündung zu deaktivieren. Folglich besteht grundsätzlich die Möglichkeit, daß im Falle eines Unfalles und eines damit einher gehenden Stromausfalles das dem elektrischen Aktor, beispielsweise dem elektrischen Zentralsteuergerät zugeordnete Authentisierungsmodul nicht mehr beschrieben werden kann und grundsätzlich dieses Modul in seiner Gesamtheit funktionstüchtig dem Fahrzeug entnommen werden kann. Überdies besteht bei solchen Systemen grundsätzlich die Möglichkeit, mit entsprechender Vorsicht einen solchen Aktor auch ohne Auslösung der Ausbauschutzmaßnahme zu entnehmen.
In DE 199 33 568 A1 ist ein ähnlicher Ausbauschutz beschrieben, bei dem jedoch das Steuergerät selbst unbrauchbar geschaltet wird, wenn ein versuchter Aus- oder Abbau detektiert wird.
Sämtlichen vorbekannten Einrichtungen gemein ist, daß eine erneute Inbetriebnahme des elektronischen Aktors durch autorisiertes Personal mit beispielsweise einem Master-Schlüssel möglich sein soll. Auch dies kann grundsätzlich eine Lücke im Sicherheitssystem darstellen, da auch aus autorisierten Werkstätten derartige Master-Schlüssel Entwendet werden können, durch die das Authentisierungsmodul bzw. das Steuergerät wieder funktionstüchtig geschaltet werden kann.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine eingangs genannte elektronische Steuereinrichtung dergestalt weiterzubilden, daß der Wiedereinsatz eines einmal beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingebauten elektronischen Aktors nach dessen Ausbau aus seinem Kraftfahrzeug verhindert ist.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein aktiver elektronischer Aktor einem Authentisierungsmodul zugeordnet werden kann.
Die auf die Steuereinrichtung bezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Authentisierungsmodul räumlich getrennt und beabstandet von dem zumindest einen elektronischen Aktor angeordnet und das Authentisierungsmodul elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Steuereinrichtung eine von dem Aktor erfaßbare Kennung bereitgestellt ist, die nach einem erstmaligen Erfassen durch den Aktor in einem dem Aktor zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt ist.
Die verfahrensbezogene Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Anschließen des Aktors an das Authentisierungsmodul, das elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der aus Aktor und Authentisierungsmodul gebildeten Anordnung eine von dem Aktor erfaßbare Kennung bereitgestellt ist,
- erstmaliges Bestromen der Anordnung,
- Erfassen der bei der Bestromung durch das Authentisierungsmodul bereitgestellten Kennung durch den Aktor,
- Ablegen der von dem Aktor erfaßten Kennung in einem dem Aktor zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher,
- Vergleichen der bei jeder weiteren Bestromung der Anordnung von dem Authentisierungsmodul bereitgestellten und von dem Aktor erfaßten Kennung mit der bei der ersten Bestromung in dem Datenspeicher hinterlegten und
- bei fehlender Übereinstimmung zwischen der aktuell erfaßten Kennung und der in dem Datenspeicher hinterlegten Kennung Ausgabe eines Fehlerbefehls, durch den die Ausführung der durch die Bestromung gewünschten Aktion des Aktors verhindert wird.

Bei dem Gegenstand der beanspruchten elektronischen Steuereinrichtung ist das Authentisierungsmodul räumlich getrennt und beabstandet von dem zumindest einen elektronischen Aktor. Das Authentisierungsmodul kann mit dem elektronischen Aktor beispielsweise durch eine Verbindungsleitung bzw. einen Verbindungsleitungssatz als Kommunikationsstrecke oder auch über eine drahtlose Kommunikationsstrecke verbunden sein. Dadurch ist gewährleistet, daß bei einer Entnahme des Aktors das Authentisierungsmodul nicht ohne weiteres bei dem Vorgang des Entnehmens des Aktors beispielsweise einem Kraftfahrzeug mit entnommen wird. Verhindert wird dadurch insbesondere, daß Aktor und Authentisierungsmodul zusammen einem Unbefugten zur Manipulation vorliegen. Die Beabstandung der beiden Elemente ermöglicht, daß das in seiner Dimensionierung üblicherweise sehr klein ausgestaltete Authentisierungsmodul in einfacher Weise durch mechanisch wirkende Ausbauschutzmittel zusätzlich gesichert werden kann - eine Maßnahme, die sich bei einem elektronischen Aktor, wie etwa einem elektronischen Zentralsteuergerät nicht ohne weiteres realisieren ließe. Darüberhinaus kann das Authentisierungsmodul auch an schwer zugänglichen und bei parallelen Modellen auch an unterschiedlichen Positionen, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, untergebracht sein. Das Authentisierungsmodul umfaßt elektrische und/oder elektronische Komponenten, die bei einer Bestromung der aus dem Authentisierungsmodul und dem elektronischen Aktor mit seinem Prozessor gebildeten Anordnung eine Kennung bereitgestellt ist.
Die Kennung ist dergestalt konzipiert, daß diese von dem beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildeten Prozessor des elektronischen Aktors erfaßbar ist. Nach einer körperlichen Ausbildung der Anordnung durch elektrisches Verbinden des Mikrocontrollers mit der Leiterstruktur des Authentisierungsmoduls wird diese Kennung von dem Mikrocontroller bei einem ersten Bestromungsvorgang erfaßt und in einem dem Aktor zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt. Durch diese Maßnahme ist das Authentisierungsmodul mit dem Aktor verheiratet. Bei jedem erneuten Bestromungsvorgang wird naturgemäß die Kennung des Authentisierungsmoduls generiert, von dem Mikrocontroller des elektronischen Aktors im Rahmen seines Steueralgorithmus erfaßt und, bevor dieser seinen eigentlichen Betrieb aufnimmt, mit der in dem Datenspeicher abgelegten Kennung verglichen. Nur wenn die aktuell erfaßte Kennung (IST-Kennung) mit der zuvor hinterlegten Kennung (SOLL-Kennung) übereinstimmt, wird von dem Aktor die gewünschte, gegebenenfalls benutzerseitig gewünschte Aktion ausgeführt. Unterscheidet sich die IST- Kennung von der SOLL-Kennung, wird ein Fehlerbefehl ausgegeben, durch den ein weiterer Betrieb des Aktors zum Durchführen der gewünschten Aktion verhindert ist. Folglich wird die gewünschte Aktion nicht durchgeführt.
Die von dem Authentisierungsmodul jeweils bereitgestellte Kennung ist zweckmäßigerweise einzigartig, so daß die Kennung von Modulen bei parallelen Modellen jeweils unterschiedlich ist. Durch eine solche Anordnung bzw. durch ein solches Verfahren ist somit ausgeschlossen, daß das Authentisierungsmodul eines ersten Aktors mit einem anderen Aktor betrieben werden kann.
In einfacher Weise läßt sich eine solche Kennung, bereitgestellt durch elektrische und/oder elektronische passive Komponenten, beispielsweise durch eine Spannungscodierung ausbilden, indem die Leiterstruktur des Authentisierungsmoduls ein oder mehrere Spannungsteiler aufweist und die Kennung durch die unterschiedlichen Spannungswerte oder auch durch den Teilungskoeffizienten definiert ist. Unterschiedliche Modelle, etwa Kraftfahrzeuge, die mit einer solchen Anordnung ausgerüstet werden sollen, weisen zur Bereitstellung unterschiedlicher Kennungen unterschiedliche Spannungsteiler bzw. solche mit unterschiedlichen Teilungsverhältnissen auf. Eine Codierung ist ebenfalls auf einfache Weise durch Ausbilden eines oder mehrerer Schwingkreise, beispielsweise von RC- Schwingkreisen oder durch Einsatz von Kondensatoren oder Kondensatoranordnungen möglich, wobei diese beispielhafte Aufzählung von Möglichkeiten, eine Kennung bereitzustellen, nicht abschließend ist. Auch eine Kombination unterschiedlicher elektronischer Bauelemente zur Bereitstellung einer Identitätskennung ist möglich.
Bei Vorsehen einer Spannungscodierung durch Ausbilden eines oder mehrerer Spannungsteiler kann die Leiterstruktur des Authentisierungsmoduls als integrierte Schaltung, beispielsweise als Hybrid aufgebaut sein. Bei derartig aufgebauten Leiterstrukturen werden die darin integrierten Widerstände zum Ausbilden der Spannungsteiler durch einen Laservorgang codiert, wobei im Herstellungsprozeß bei einer solchen Codierung vorgesehen ist, jede Leiterbahnstruktur bezüglich der zur Bereitstellung der Kennung vorgesehenen Widerstände unterschiedlich zu kodieren.
Um eine manipulative Erkennung der Leiterstrukturen, insbesondere der zum Bereitstellen der Kennung vorgesehenen zu erschweren, ist es zweckmäßig, eine solche Leiterstruktur als Multilayermodul mit in mehreren übereinander liegenden Ebenen angeordneten Leiterbahnstrukturen auszubilden.
Der Einsatz elektrischer und/oder elektronischer Mittel, wie beispielsweise die beschriebene Widerstandsanordnung, zur Ausbildung eines Spannungsteiles als Kennung ist als passives Authentisierungsmodul anzusprechen und benötigt insbesondere keine eigenen Speicherkapazitäten. Folglich besteht auch nicht die Gefahr, daß wie bei anderen Ausgestaltungen ein mit einer Kennung versehener Speicher versehentlich gelöscht oder überschrieben wird, was zu einer Funktionsuntüchtigkeit des elektronischen Aktors führen würde. Daher kann ein solches Authentisierungsmodul auch an solchen Stellen eingesetzt werden, an denen ein magnetischer Speicher, beispielsweise in der Nähe von Magnetfeldern, nicht einsetzbar wäre.
Das Authentisierungsmodul kann zusätzlich wirksam durch mechanische Mittel geschützt werden. Beispielsweise bietet sich eine Kapselung der Leiterstruktur des Authentisierungsmoduls an, die etwa durch ein Wirbelsinterverfahren ausgebildet werden kann. Insbesondere bei Ausbilden eines Hybrides, auf dem die die Kennung bereitstellende Leiterstruktur aufgebracht ist, ist eine Kapselung, etwa durch ein Wirbelsinterverfahren zweckmäßig, da bei einer versuchten Zerstörung des gesinterten Materiales, um an die Leiterstruktur zu gelangen, diese unweigerlich zerstört werden würde.

Claims

1. Elektronische Steuereinrichtung, umfassend zumindest einen mit einem Prozessor ausgerüsteten elektronischen Aktor und ein über eine Kommunikationsstrecke mit dem zumindest, einen elektronischen Aktor verbundenes Authentisierungsmodul, bereitstellend eine zum Betreiben des zumindest einen elektronischen Aktors benötigte Authentisierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Authentisierungsmodul räumlich getrennt und beabstandet von dem zumindest einen elektronischen Aktor angeordnet und das Authentisierungsmodul elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Steuereinrichtung eine von dem Aktor erfaßbare Kennung bereitgestellt ist, die nach einem erstmaligen Erfassen durch den Aktor in einem dem Aktor zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung der Kennung des Authentisierungsmoduls eine Spannungscodierung durch Ausbilden eines oder mehrerer Spannungsteiler vorgesehen ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung der Kennung des Authentisierungsmoduls eine Codierung durch einen Schwingkreis, etwa einen RC- Schwingkreis oder eine Schwingkreisanordnung, etwa eine RC- Schwingkreisanordnung vorgesehen ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung der Kennung des Authentisierungsmoduls eine Codierung durch einen Kondensator oder eine Kondensatoranordnung vorgesehen ist.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Aktor zugeordnete Authentisierungsmodul als integrierte Schaltung ausgelegt ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Aktor zugeordnete Authentisierungsmodul als Hybrid aufgebaut ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Authentisierungsmodul als Multilayermodul mit in mehreren übereinander liegenden Ebenen angeordneten Leiterbahnstrukturen ausgebildet ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Authentisierungsmodul durch zusätzliche mechanisch wirksame Mittel ausbaugeschützt ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Teil einer sicherheitsrelevanten Einrichtung in einem Kraftfahrzeug ist.

10. Verfahren zum Zuordnen eines aktiven elektronischen Aktors zu einem Authentisierungsmodul, umfassend folgende Schritte:

- Anschließen des Aktors an das Authentisierungsmodul, das elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der aus Aktor und Authentisierungsmodul gebildeten Anordnung eine von dem Aktor erfaßbare Kennung bereitgestellt ist,

- erstmaliges Bestromen der Anordnung,

- Erfassen der bei der Bestromung durch das Authentisierungsmodul bereitgestellten Kennung durch den Aktor,

- Ablegen der von dem Aktor erfaßten Kennung in einem dem Aktor zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher,

- Vergleichen der bei jeder weiteren Bestromung der Anordnung von dem Authentisierungsmodul bereitgestellten und von dem Aktor erfaßten Kennung mit der bei der ersten Bestromung in dem Datenspeicher hinterlegten und

- bei fehlender Übereinstimmung zwischen der aktuell erfaßten Kennung und der in dem Datenspeicher hinterlegten Kennung Ausgabe eines Fehlerbefehls, durch den die Ausführung der durch die Bestromung gewünschten Aktion des Aktors verhindert wird.