EP4183235A1 - Fahrzeugmodul mit einer manipulationserkennenden elektronischen steuereinheit - Google Patents

Fahrzeugmodul mit einer manipulationserkennenden elektronischen steuereinheit

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Publication number
EP4183235A1
EP4183235A1 EP21739640.7A EP21739640A EP4183235A1 EP 4183235 A1 EP4183235 A1 EP 4183235A1 EP 21739640 A EP21739640 A EP 21739640A EP 4183235 A1 EP4183235 A1 EP 4183235A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle module
electronic control
value
control unit
monitoring signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21739640.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther JERNEJ
Dietmar KIESLINGER
Marion Schubert
Christoph HAIDEN
Bernhard Androsch
Dominic Seibert
Jiri SONSKY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZKW Group GmbH
Original Assignee
ZKW Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZKW Group GmbH filed Critical ZKW Group GmbH
Publication of EP4183235A1 publication Critical patent/EP4183235A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0208—Interlock mechanisms; Means for avoiding unauthorised use or function, e.g. tamperproof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
    • B60Q1/04—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
    • B60Q1/14—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights having dimming means
    • B60Q1/1415—Dimming circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles

Definitions

  • the invention relates to a vehicle module.
  • the invention relates to a motor vehicle headlight, comprising a vehicle module according to the invention and a method for using a vehicle module according to the invention.
  • vehicle modules To protect against the ingress of water, other environmental influences and manipulation from the outside, vehicle modules have closed housings to enclose the sensitive electronics of the vehicle modules.
  • the electronics can be manipulated, for example, by opening the housing or by objects penetrating the housing. For example, tampering could occur by drilling an opening in a cover of the housing without lifting that cover of the housing.
  • One object of the invention is therefore to create a vehicle module that reliably detects manipulations of different types.
  • a vehicle module of the type mentioned at the beginning which according to the invention comprises a manipulation-detecting electronic control unit, the electronic control unit being set up to control at least one electrically controllable vehicle function, e.g. a light function, such as a low beam function or a high beam function, the electronic control unit includes:
  • At least one circuit carrier in particular a printed circuit board, comprising an electrical circuit for carrying out the control by the electronic control unit
  • a housing that at least partially encloses the circuit carrier comprising at least two parts, the circuit carrier being attached to a first part of the housing, and a second part of the housing being attachable to the first part in order to to at least partially close the housing and thus at least partially enclose the circuit carrier, and
  • this monitoring system comprising the following:
  • the electromagnetic monitoring signal being in a wavelength range between 230 nm and 30 m
  • a receiving device for receiving the electromagnetic monitoring signal scattered within the volume to be monitored, the at least partially random distribution of the scattering material in the non-manipulated state being selected such that, based on a comparison of the emitted monitoring signal with the received signal scattered in the scattering medium, a Value of a module-specific fingerprint can be measured, this value representing a target value of a non-manipulated state, and
  • a manipulation detection unit which is supplied with information about the module-specific fingerprint in the non-manipulated state, at least in the form of the target value, the manipulation detection unit being connected to the electrical circuit in order, by detecting the received actual state of the monitoring signal, to determine the actual value of the module-specific fingerprint, the manipulation detection unit being set up to compare the actual value and target value of the fingerprint and, depending on the result of the comparison, to conclude that the volume to be monitored has been manipulated.
  • the transmitting device and/or receiving device can be formed without electrodes.
  • the random distribution of the scattering medium can, on the one hand, be caused by a random spatial distribution of the scattering medium (ie during the process of introducing the scattering medium by hand or machine).
  • scattering elements can also be arranged randomly within the scattering medium, so that a module-specific fingerprint can be measured.
  • fingerprint does not mean a human fingerprint in this context. This expression is understood here as a synonym for at least one measured value that can be determined module-specifically and naturally varies from module to module. The invention makes it possible by expanding an already existing one electronic control unit to achieve a massive increase in the manipulation security of a vehicle module.
  • the wavelength range of the electromagnetic monitoring signal is between 1000 nm and 230 nm. This enables monitoring in the optical wavelength range.
  • the volume to be monitored between the housing and the circuit carrier is filled with a transparent medium that has randomly distributed scattering centers.
  • a light signal can be produced by means of a laser or LED, for example.
  • the light path can be influenced by the dispensed medium and only a certain part or only certain frequencies of the signal can be measured at the receiver (backward-operated LED, photodiode, camera).
  • the housing is opened, the light distribution changes, which means that a break-in can be detected.
  • the cheaper option here would be to use LEDs, especially SMD LEDs, since these can be easily attached to the printed circuit board with the current assembly processes.
  • low-power LEDs rated current approx. 2mA
  • the scattering material used is selected in such a way that it tears through the middle in the event of a break-in. This type of change has a much greater effect on the signal to be detected than would be the case if the stray material were to become detached from the housing or the circuit carrier.
  • the scattering medium can be strategically placed on or in the vicinity of components that are particularly “worthy of protection”, or take up the entire interior space to be monitored.
  • the transmitting device and/or the receiving device is in the vicinity of the components that are particularly “worthy of protection”. " is attached.
  • lasers or LED light sources it can be provided that several light sources are used, which can emit light of different wavelengths, for example.
  • LEDs in reverse operation for detection it can be provided that N*(N ⁇ 1) optical paths are measured with a number of N LEDs (where N is a natural number).
  • An advantage of using reverse-powered LEDs for detection is the ability to measure different wavelengths, since LEDs cannot register light with a wavelength longer than their own. This can be advantageous if the medium introduced changes the wavelengths more significantly than the light paths, since the method mentioned allows a smaller number of optical paths to be measured compared to the variants mentioned above.
  • the scattering medium comprises transparent material containing randomly distributed light-scattering scattering elements.
  • the term "light-scattering” can be understood to mean both light-reflecting and/or at least partially absorbing properties. Refraction (due to entering a medium with a different refractive index) and diffraction effects are also relevant.
  • the term "light-scattering” is therefore understood as an abstract term, which can include any kind of manipulation in which altered light is emitted.
  • the change can also be, for example, in the wavelength, amplitude, phase, direction of propagation, etc. These can be realized, for example, by inclusions of air bubbles or reflective granules in the scattering medium.
  • the following materials, for example, can be used as a scattering medium and/or scattering element:
  • Transparent, hardening gel with granules as scattering centers Granules with a different refractive index are mixed into the gel. (e.g.: polycarbonate shredder; possibly also with different colors. This can occur when using different colored LEDs be particularly relevant).
  • An advantage here is that this variant is mechanically particularly stable.
  • a variant of epoxy resin with air pockets or also reflective granules can also be used here as a cost-effective variant.
  • This resin can be transparent and yet sufficiently soft in the hardened state so that if the housing is opened it can tear or form a gap and thus not simply detach from the contact surfaces.
  • a material that pulls strings Such a material would also significantly change the optical path and thus the detected signal.
  • variations of synthetic rubber or special compositions based on resin come into consideration.
  • the scattering medium is designed, arranged and connected to the second part and the circuit carrier in such a way that, if the second part lifts off the first part of the housing, the scattering medium tears into at least two separate material regions (i.e. without that the two material areas detach from the second part of the housing or the circuit carrier).
  • the material pulls threads. As mentioned, such a material would significantly change the optical path and hence the detected signal.
  • the transmission device for emitting the monitoring signal comprises an LED, in particular an SMD LED, or a laser light source.
  • the receiving device can, for example, comprise a reverse-driven LED, a photodiode and/or a camera.
  • the wavelength range of the electromagnetic monitoring signal is between 30 m and 1 m (related to the ambient medium air). This allows monitoring in a frequency range from 10 MHz to approx. 300 MHz. If a punctiform distribution of the scattering medium is desired due to criteria such as material saving, this would be possible if the fingerprint is implemented as an ohmic resistance, for example. As a result, it would have its own EM field (or an associated distribution of the field lines) and a destruction of its structure would have a significant impact on the value to be measured.
  • the following materials can be used as a scattering medium or material used for the use of a monitoring signal in a wavelength range between 30m and lm:
  • a material can be selected in which s r (relative electrical permittivity) and m G (relative magnetic permittivity) differ from air.
  • s r relative electrical permittivity
  • m G relative magnetic permittivity
  • Another possibility is to use a foam with randomly distributed ferrite or metal chips.
  • the conductive properties of the material are of course of great relevance. Then a material with a significantly higher electrical conductivity than air should be selected.
  • any material whose influence on EM radiation is large enough to make destruction measurable is suitable.
  • the scattering medium contacts the circuit carrier and the second part of the housing at points (mechanically and possibly electrically) and connects them to one another, with the scattering medium filling between 5% and 95% of the volume to be monitored.
  • the radiation emitted by the electronic control unit in a target operation is used as a monitoring signal and thus the transmission device is formed by the electronic control unit, or the transmission device by a separate one from the electronic control unit High-frequency mixer is formed.
  • target operation is understood to mean an operating state that is routinely provided and has the fulfillment of a target function of the electronic control unit as its object (e.g. the control of a light function). The emission of the monitoring signal takes place as a useful by-product due to the corresponding operation of the electronic control unit .
  • target operation does not exclude the possibility that other desired operating states of the electronic control unit cannot be provided. This is merely at least one operating mode that can be selected from a large number of different target operating modes.
  • high-frequency mixer is understood to mean a mixer that converts a specific frequency band into a lower or higher frequency band.
  • the frequency of the mixture is determined by a local oscillator LO.
  • the signal to be measured is the internal electromagnetic radiation of the ECU (which can be designed as part of the electronic control unit).
  • the disadvantage of this variant is that the measured spectrum must be precisely defined here in order to avoid the measured signal being disturbed by external EM influences
  • the operating state in which the measurement is carried out should also be precisely defined, since the operation of other assemblies can already cause a significant change in the measured signal.It would be advisable to consider a special frequency range in which the from external interfering signals min are imal.
  • a printed line which serves as a receiving antenna, can be provided on the ECU circuit board.
  • the output of the mixer should be connected to the CPU via one or two analog inputs. This enables the radio frequency amplitude received by the antenna and the associated phase to be determined over a certain frequency range.
  • the realistic measuring range is between 100kH-5GHz.
  • a frequency can be selected here which differs very significantly from the rest of the spectrum. This can be implemented either with an additional component or with the additional activation of an already existing component.
  • a component is attached to the printed circuit board whose only task is to emit an electromagnetic signal at a specific point in time.
  • the scattering medium has a dielectric constant s r and/or a permeability constant m G which deviates from the value 1 by at least 25%.
  • the wavelength range of the electromagnetic monitoring signal is between 1 mm and 30 cm.
  • monitoring can be carried out using radar signals.
  • scattering centers should be chosen according to the wavelength of the radar. For example, this scattering center can only exist at one point in space. Materials that pull threads would be particularly suitable for this variant, as these can be better detected by the radar.
  • the material is selected in such a way that the breakage can actually be detected for the wavelength of the radar.
  • a radar chip for emitting a radar signal which is arranged on the circuit carrier and is in particular in the form of a component part of the electronic control device.
  • radar alternative version which "scanning" the space into 2x2 dimensions can. This creates an image of the entire interior of the ECU, and the whole to be monitored volume. If the housing or the fingerprint to be deformed, this change is through the Radar detected. The intrusion is detected. This means that the radiation into space can take place at variable angles (e.g. in any direction within the opening angle of the radar chip), whereby a 2D image can be captured. A 3D -Image of the monitored volume can be calculated.
  • the transmitting device and/or the receiving device are covered by the scattering medium, which extends in the area of coverage up to the second part of the housing.
  • the scattering medium extends without gaps between the transmitting device and the receiving device.
  • the transmitting device and the receiving device are spaced apart from one another and the volume to be monitored is located between the two devices, the distance between the two devices being at least 50%, preferably at least 75%, of the length of the circuit carrier.
  • the expression "length of the circuit carrier” is understood to mean the longitudinal extent of a typically largely rectangular planar carrier. The length is greater than or at least equal to the width and extends as a straight line between two mutually parallel sides, with this straight line being oriented normal to the sides.
  • the transmitting device and the receiving device are arranged at the same point on the circuit carrier. This can be beneficial when using a radar chip, for example.
  • a material with high thermal conductivity can improve the thermal resistance R th
  • the mechanical connection can be improved by using a material that has high vibration absorption.
  • EMC electrochemical microparticles
  • This can be, for example, materials that contain electrically conductive particles.
  • This can be, for example, metal threads or flakes, graphite beads or flakes, carbon nano tubes or graphene flakes. If you want to use particles with high conductivity (metals) that are large enough that they could cause short circuits on the print in the treated state, you can also either the particles or the print are covered with an insulating layer (varnish, oxide layer, etc.). Ferrite particles or particles with ferroelectric properties such as barium titanate can also be considered.
  • Materials that consist of mixing a base with scattering centers randomly distributed in it can also be processed space-filling.
  • the monitoring system is set up to compare the recorded actual value of the fingerprint with the target value and, in the event of a deviation that is below a limit value, to store the recorded actual value as the new target value and use it for the next comparison.
  • This limit value can be selected in such a way that a tolerance range is taken into account as a safety buffer and does not lead to erroneous tripping. As a result, signs of aging of the fingerprint can be taken into account.
  • an upper limit can be provided for that value which is still technically conceivable as an age-related change. This upper limit can be, for example, a deviation of 10% from the target value. If the change exceeds this value, manipulation can be assumed, for example.
  • a time component could also be taken into account and the limit value for the maximum change due to aging determined as a function of the time since the last start-up. Provision can thus be made for a change of less than 1% to be permissible given a time interval of just a few days, whereas larger changes are permissible given time intervals of months or years. Energy can be saved by measuring once, e.g. only during the starting process.
  • an error routine can be initiated, which, for example, includes resetting to an operationally safe, predefined state.
  • the invention also relates to a motor vehicle headlight, comprising a vehicle module according to the invention.
  • the invention relates to a method for using a vehicle module according to the invention, with a basic setting procedure being carried out during the manufacturing and configuration process of the vehicle module, in which an initial fingerprint is determined and stored as a reference value in the vehicle module and in an external memory.
  • the individual vehicle module can also be uniquely identified even later, based on the recording of the individual fingerprint, for example by comparison with a database.
  • the limit value has a time component and increases with increasing time since the last start-up.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the invention
  • Figure 3a is a schematic representation of a third embodiment of the invention.
  • FIG. 3b shows an exemplary representation of a transmitted monitoring signal
  • FIG. 3c shows an exemplary representation of a received monitoring signal
  • Figure 4a is a schematic representation of a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 4b shows a detailed representation of field lines for components of the embodiment according to FIG. 4a
  • FIG. 5 shows a plan view of a further embodiment of the invention
  • Figure 6a to 6c a scattering medium in the applied state before, during and after a manipulation
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the invention. It shows a vehicle module 10 that includes a manipulation-detecting electronic control unit 1 .
  • the electronic control unit 1 is set up to control at least one electrically controllable vehicle function, e.g Control is carried out by the electronic control unit 1, a housing 3 which at least partially encloses the circuit carrier 2, the housing 3 comprising at least two parts 3a, 3b, the circuit carrier 2 being fastened to a first part 3a of the housing 3, and wherein a second part 3b of the housing 3 can be fastened to the first part 3a in order to at least partially close the housing 3 and thus at least partially enclose the circuit carrier 2, and a monitoring system 4 arranged on the circuit carrier 2 for detecting an intrusion into the housing 3.
  • This monitoring system 4 comprises a transmission device 5a for emitting an electromagnetic monitoring signal U s into the volume V to be monitored enclosed by the housing 3, with the electromagnetic monitoring signal U s basically being in a wavelength range between 230 nm and 30 m, scattering material 6, which is in the at least partially distributed to be monitored volume V in unmanipulated state by accident, and is adapted to the emitted electromagnetic Letwachsungssignal U s to scatter, receiving means 5b for receiving the inside of the monitored volume V, scattered electromagnetic monitoring signal U s, wherein the in unmanipulated state at least partially random distribution of the scattering material is selected so that from a comparison of the output monitor signal U s with the received, scattered in the scattering medium signal U s', a value of a module-individual fingerprint FP messba r is, this value representing a target value S so u of a non-manipulated state, and a manipulation detection unit 7, the information on the module-specific Fingerprint FP are supplied in the non-manipulated state, at least in the form of the target value, with
  • the monitoring signal U s is an optical signal, so that the wavelength range of the electromagnetic monitoring signal U s is between 1000 nm and 230 nm.
  • the transmission device 5a for emitting the monitoring signal U s comprises an LED, in particular an SMD LED, or a laser light source.
  • the receiving device 5b can be, for example, a reverse-operated LED, a photodiode or a camera.
  • the transmitting device 5a and/or the receiving device 5b are covered by the scattering medium 6, which extends in the covering area up to the second housing part 3b.
  • the scattering medium 6 comprises transparent material in which randomly distributed light-scattering scattering elements 6a are accommodated.
  • the scattering medium 6 is arranged in such a way that it is connected to the second housing part 3b and also to the circuit carrier 2, so that if the second housing part 3b lifts off the first housing part 3a, the scattering medium 6 tears into at least two separate material regions (see also 6a to 7c).
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the invention.
  • the scattering medium 6 is not attached therein in the form of a continuous filling, but is formed by individual columnar connections which act on the circuit carrier 2 and the housing part 3b.
  • the transmitting device 5a and the receiving device 5b are arranged at opposite ends of the circuit carrier 2 so that all of the components in between can be monitored, in that all of these components are surrounded by individual areas of the scattering medium 6 .
  • the transmitting device 5a and/or the receiving device 5b are surrounded by air and the scattering medium 6 is at a distance from the transmitting device 5a and/or the receiving device 5b.
  • the volume V to be monitored is located between the two devices 5a, 5b, the distance between the two devices being at least 50%, preferably at least 75%, of the length of the circuit carrier 2.
  • FIG. 3a shows a schematic representation of a third embodiment of the invention, in which, for example, the positions of the transmitting and receiving device 5a and 5b are reversed compared to the first embodiment and the scattering medium 6 or scattering elements contained therein are selected so that the emitted Monitoring signal Us and the received monitoring signal Us 'for example, by the ratio of electric to magnetic field strength, differ from each other (see Fig. 3b and 3c).
  • FIG. 3b shows an example representation of a transmitted monitoring signal, where x denotes the direction of propagation and the magnetic field strength H and the electric field strength E are shown, these field strengths being vectors. The cross product of these vectors represents the point vector, which represents the power flow of the electromagnetic signal.
  • the scattering medium 6 or the scattering elements 6a can also be chosen such that the electric field strength decreases and the magnetic field strength increases.
  • the total power flow can also be reduced by absorption or reflection along the propagation path. All of this information can be recorded by comparing the emitted signal Us and the received signal Us', as a result of which a module-specific fingerprint FP can be calculated.
  • the scattering medium 6 can also be selected in such a way that it has an effect on the frequency or the frequency distribution of the received signal Us'.
  • the sensitivity of the manipulation detection device can be additionally increased by specifically analyzing sensitive frequency ranges, in particular reference frequencies.
  • Figure 4a shows a schematic representation of a fourth embodiment of the invention, in which, in contrast to the variants according to Fig. 1 to 2, no optical light beams, but electromagnetic signals in a frequency range between 10 MHz and 300 MHz are radiated.
  • 4b shows the distribution of field lines around components 8 to be monitored in the form of dashed elliptical lines.
  • the insertion of a plurality of reference symbols has been dispensed with.
  • all of the components can be designed analogously to the variant according to FIG.
  • FIG. 5 shows a plan view of a further embodiment of the invention, in which an exemplary spatial distribution of the scattering medium 6 along the two-dimensional plane of the circuit carrier 2 can be seen. Provision can be made for the monitoring signal Us that is emitted and the monitoring signal Us' that is received and is reflected here to be a radar signal.
  • the transmitting device 5a and the receiving device 5b can, for example, be designed in one piece in the form of a single radar chip 5'.
  • the radar chip 5 ′ is arranged on the circuit carrier 2 and, in particular, is embodied as a component part of the electronic control device 1 .
  • FIGS. 6a to 6c show a scattering medium 6 in the applied state, namely before (FIG. 6a), during (FIG. 6b) and after manipulation (FIG. 6c). It can be seen how the scattering medium 6 tears when the cover 3b is lifted. Remounting the cover 3b or returning it to its original position (see FIG. 6c) also remains recognizable due to the change in the scattering medium 6, as a result of which a fingerprint FP associated with it was changed (namely towards the manipulated fingerprint FP′), this change can be detected as already described in detail and is used to determine the manipulation. This change in the fingerprint can also be seen from the change in an exemplary beam path LI (FIG. 6a) towards LI' (FIG. 6c).
  • FIGS. 7a to 7c show a scattering medium 6 which pulls threads when a mechanical connection is released. As already mentioned, a manipulation of such a material can significantly change the optical path of the monitoring signal Us and thus the detected signal Us'. 7a also shows that a solder resist layer 9 can be formed on the surface of the circuit carrier 2.
  • FIG. 7a shows that a solder resist layer 9 can be formed on the surface of the circuit carrier 2.
  • the invention further relates to a motor vehicle headlight, not shown in the figures, comprising a vehicle module 10 according to the invention and a Method for using a vehicle module 10 according to the invention, wherein a basic setting procedure is carried out during the manufacturing and configuration process of the vehicle module 10, in which an initial fingerprint FP is determined and stored as a reference value in the vehicle module and an external memory.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugmodul (10), umfassend eine manipulationserkennende elektronische Steuereinheit (1), wobei die elektronische Steuereinheit (1) dazu eingerichtet ist, zumindest eine elektrisch steuerbare Fahrzeugfunktion, z.B. eine Lichtfunktion, wie eine Abblendlichtfunktion oder einer Fernlichtfunktion, zu steuern.

Description

FAHRZEUGMODUL MIT EINER MANIPULATIONSERKENNENDEN ELEKTRONISCHEN
STEUEREINHEIT
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugmodul.
Weiters betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein erfindungsgemäßes Fahrzeugmodul sowie ein Verfahren zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugmoduls.
Zum Schutz vor Wassereintritt, anderen Umwelteinflüssen als auch vor einer Manipulation von außen, umfassen Fahrzeugmodule geschlossene Gehäuse, um die sensible Elektronik der Fahrzeugmodule einzuschließen.
Eine Manipulation der Elektronik kann dabei z.B. durch Öffnen des Gehäuses als auch durch Eindringen von Gegenständen in das Gehäuse erfolgen. Z.B. könnte eine Manipulation erfolgen, indem eine Öffnung in einen Deckel des Gehäuses gebohrt wird, ohne diesen Deckel des Gehäuses abzuheben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Fahrzeugmodul zu schaffen, das Manipulationen unterschiedlicher Art zuverlässig erkennt.
Diese Aufgabe wird mit einem Fahrzeugmodul der eingangs genannt Art gelöst, welches erfindungsgemäß eine manipulationserkennende elektronische Steuereinheit umfasst, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, zumindest eine elektrisch steuerbare Fahrzeugfunktion, z.B. eine Lichtfunktion, wie eine Abblendlichtfunktion oder einer Fernlichtfunktion, zu steuern, wobei die elektronische Steuereinheit folgendes umfasst:
- zumindest einen Schaltungsträger, insbesondere eine Printplatte, umfassend eine elektrische Schaltung zur Durchführung der Steuerung durch die elektronische Steuereinheit,
- ein Gehäuse, das den Schaltungsträger zumindest teilweise einschließt, wobei das Gehäuse zumindest zwei Teile umfasst, wobei an einem ersten Teil des Gehäuses der Schaltungsträger befestigt ist, und wobei ein zweiter Teil des Gehäuses an dem ersten Teil befestigbar ist, um das Gehäuse zumindest teilweise zu verschließen und damit den Schaltungsträger zumindest teilweise einzuschließen, und
- ein auf dem Schaltungsträger angeordnetes Überwachungssystem zur Detektion eines Eindringens in das Gehäuse, wobei dieses Überwachungssystem folgendes umfasst:
- eine Sendeeinrichtung zur Abgabe eines elektromagnetischen Überwachungssignals in das, durch das Gehäuse eingeschlossene, zu überwachende Volumen, wobei das elektromagnetische Überwachungssignal in einem Wellenlängenbereich zwischen 230 nm und 30m liegt,
- Streumaterial, das in dem zu überwachenden Volumen im nichtmanipulierten Zustand zumindest teilweise zufällig verteilt ist, und dazu eingerichtet ist, das abgegebene elektromagnetische Überwachsungssignal zu streuen,
- eine Empfangseinrichtung zum Empfang des, innerhalb des zu überwachenden Volumens, gestreuten elektromagnetischen Überwachungssignals, wobei die im nichtmanipulierten Zustand zumindest teilweise zufällige Verteilung des Streumaterials so gewählt ist, dass anhand eines Vergleiches des abgegebenen Überwachungssignals mit dem empfangenen, in dem Streumedium gestreuten Signals, ein Wert eines modulindividuellen Fingerabdrucks messbar ist, wobei dieser Wert einen Soll-Wert eines nichtmanipulierten Zustands repräsentiert, und
- eine Manipulationserkennungseinheit, der Informationen zu dem modulindividuellen Fingerabdruck im nichtmanipulierten Zustand, zumindest in Form des Soll-Werts zugeführt sind, wobei die Manipulationserkennungseinheit mit der elektrischen Schaltung verbunden ist, um durch Erfassung des empfangenen Ist-Zustands des Überwachungssignals auf den Ist- Wert des modulindividuellen Fingerabdruckes rückzuschließen, wobei die Manipulationserkennungseinheit dazu eingerichtet ist, den Ist-Wert und Soll-Wert des Fingerabdruckes zu vergleichen und ergebnisabhängig von dem Vergleich, auf eine Manipulation des zu überwachenden Volumens rückzuschließen. Die Sendeeinrichtung und/ oder Empfangseinrichtung kann frei von Elektroden aus gebildet sein. Die zufällige Verteilung des Streumediums kann einerseits durch eine zufällige räumliche Verteilung des Streumediums verursacht werden (also während des händischen oder maschinellen Einbringvorganges des Streumediums). Ergänzend oder alternativ dazu können ebenso innerhalb des Streumediums Streuelemente zufällig angeordnet sein, sodass ein modulindividueller Fingerprint messbar ist. Unter dem Ausdruck „Fingerprint" wird in diesem Kontext natürlich kein menschlicher Fingerabdruck verstanden. Dieser Ausdruck wird vorliegend als Synonym für zumindest einen Messwert verstanden, der modulspezifisch feststellbar ist und von Modul zu Modul naturgemäß variiert. Die Erfindung ermöglicht es durch Erweiterung einer ohnehin bereits vorhandenen elektronischen Steuereinheit eine massive Erhöhung der Manipulationssicherheit eines Fahrzeugmoduls zu erreichen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Überwachungssignals zwischen 1000 nm und 230 nm liegt. Damit ist eine Überwachung im optischen Wellenlängenbereich möglich. Es kann vorgesehen sein, dass das zu überwachende Volumen zwischen Gehäuse und dem Schaltungsträger mit einem transparenten Medium, das zufällig verteilte Streuzentren aufweist, aufgefüllt ist. Ein Lichtsignal kann z.B. mittels Laser oder LED produziert werden. Durch das dispensierte Medium kann der Lichtweg beeinflusst werden und nur ein gewisser Teil oder auch nur gewisse Frequenzen, des Signals können beim Empfänger (rückwärtsbetriebene LED, Photodiode, Kamera) gemessen werden. Wenn das Gehäuse geöffnet wird, ändert sich die Lichtverteilung, wodurch ein Einbruch detektiert werden kann. Die kostengünstigere Variante läge hier in der Verwendung von LEDs, vor allem SMD-LEDs, da diese mit den derzeitigen Assemblierungsprozessen auf einfache Weise auf der Leiterplatte angebracht werden können. Für die gedachte Anwendung würden hier low-power-LEDs (Nennstrom ca. 2mA) ausreichen. Es kann günstig sein, wenn das verwendete Streumaterial so gewählt ist, dass es im Falle eines Einbruchs mittig durchreißt. Diese Art der Änderung hat einen wesentlich größeren Effekt auf das zu detektierende Signal als dies bei einem Lösen des Streumaterials vom Gehäuse oder dem Schaltungsträger der Fall wäre. Das Streumedium kann insbesondere strategisch günstig an oder in der Nähe von besonders „schützenswerten Bauteilen" platziert sein, oder den gesamten zu überwachenden Innenraum einnehmen. Besonders günstig kann es sein, wenn die Sendeinrichtung und/ oder die Empfangseinrichtung in der Nähe der besonders „schützenswerten Bauteile" angebracht wird. Bei der Verwendung von Lasern oder LED-Lichtquellen kann vorgesehen sein, dass auch mehrere Lichtquellen verwendet werden, die z.B. Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen können. Bei der Verwendung von LEDs im Rückwärtsbetrieb zur Detektion kann vorgesehen sein, dass mit einer Anzahl von N LEDs (wobei N eine natürliche Zahl ist) N*(N- 1) optische Pfade gemessen werden. Ein Vorteil bei der Verwendung von rückwärtsbetriebenen LEDs zur Detektion, ist die Möglichkeit der Messung von unterschiedlichen Wellenlängen, da LEDs Licht mit einer Wellenlänge, welche größer ist als ihre eigene, nicht registrieren können. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das eingebrachte Medium die Wellenlängen signifikanter ändert als die Lichtpfade, da durch die genannte Methode eine geringere Anzahl von optischen Pfaden, verglichen mit vorab genannten Varianten, gemessen werden kann.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Streumedium transparentes Material umfasst, in dem zufällig verteilte lichtstreuende Streuelemente enthalten sind. Unter dem Ausdruck „lichtstreuend" können sowohl lichtreflektierende und/ oder zumindest teilweise absorbierend Eigenschaften verstanden werden. Ebenso sind Brechung (durch den Eintritt in ein Medium mit einem anderen Brechungsindex) und Beugungseffekte relevant. Der Begriff „lichtstreuend" wird daher als abstrakter Begriff verstanden, der jede Art der Manipulation umfassen kann, bei der verändertes Licht abgestrahlt wird. Die Veränderung kann also auch z.B. in der Wellenlänge, Amplitude, Phase, Ausbreitungsrichtung etc. liegen. Diese können z.B. durch Einschlüsse von Luftbläschen oder reflektierenden Granulaten in dem Streumedium realisiert werden. Folgende Materialien können z.B. zur Umsetzung als Streumedium und/ oder Streuelement dienen:
Transparentes, härtendes Gel mit Luftbläschen als Streuzentren: Hier können sogenannte „Optisch klare Silikon-Gele" verwendet werden. Es handelt sich dabei um sehr weiches Gel (Shore OO-OOO), welches durch ein Vermischen zweier Komponenten entsteht. Hier lassen sich Luftbläschen einbringen mit typischen Durchmessern von d= [100pm-2mm] . Ein Vorteil dabei ist, dass kein zusätzliches Granulat benötigt wird.
Transparentes, härtendes Gel mit Granulat als Streuzentren: In das Gel wird ein Granulat mit abweichender Brechzahl gemischt. (z.B.: Polycarbonatshredder; eventuell auch mit unterschiedlichen Farben. Dies kann bei Verwendung von verschiedenfarbigen LEDs besonders relevant sein). Ein Vorteil hierbei ist, dass diese Variante mechanisch besonders stabil ist.
Auch eine V ariante von Epoxidharz mit Lufteinschlüssen oder ebenfalls reflektierendem Granulat kann hier als kostengünstige Variante verwendet werden. Dieses Harz kann durchsichtig und im ausgehärteten Zustand dennoch ausreichend weich sein, sodass dieses im Falle eines Öffnens des Gehäuses reißen bzw. sich ein Spalt ausbilden kann und sich somit nicht einfach von den Kontaktflächen ablöst.
Ein Material, welches Fäden zieht: Ein solches Material würde ebenfalls den optischen Weg und somit das detektierte Signal signifikant ändern. In Frage kommen z.B. Variationen von synthetischem Kautschuk oder speziellen Zusammensetzungen basierend auf Harz.
- Auch ist der Einsatz eines Materials denkbar, das beim „Härten" absichtlich viele Schrumpfungsrisse erzeugt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Streumedium dergestalt ausgebildet, angeordnet und mit dem zweiten Teil als auch dem Schaltungsträger verbunden ist, dass im Falle eines Abhebens des zweiten Teils von dem ersten Teil des Gehäuses das Streumedium in zumindest zwei voneinander getrennte Materialbereiche reißt (d.h. ohne dass sich die zwei Materialbereiche von dem zweiten Teil des Gehäuses oder dem Schaltungsträger lösen). Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Material dabei Fäden zieht. Wie erwähnt, würde ein solches Material den optischen Weg und somit das detektierte Signal signifikant ändern.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung zur Abgabe des Überwachungssignals eine LED, insbesondere eine SMD-LED, oder eine Laserlichtquelle umfasst. Die Empfangseinrichtung kann z.B. eine rückwärtsbetriebene LED, eine Photodiode und/ oder eine Kamera aufweisen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Überwachungssignals zwischen 30m und lm liegt (bezogen auf das Umgebungsmedium Luft). Damit kann die Überwachung in einem Frequenzbereich von 10 MHz bis ca. 300 MHz erfolgen. Sollte aufgrund von Kriterien, wie z.B. Materialersparnis, eine punktuelle Verteilung des Streumediums gewünscht sein, wäre dies möglich, wenn der Fingerprint z.B. als Ohm' scher Widerstand realisiert ist. Dadurch hätte dieser sein eigenes EM-Feld (bzw. eine zugehörige Verteilung der Feldlinien) und eine Zerstörung seiner Struktur hätte einen signifikanten Einfluss auf den zu messenden Wert.
Als Streumedium bzw. hierfür eingesetztes Material für die Verwendung eines Überwachungssignals in einem Wellenlängenbereich zwischen 30m und lm kommen z.B. folgende Materialien in Frage:
Es kann ein Material gewählt werden bei dem sr (relative elektrische Permittivität) und mG (relative magnetische Permittivität) verschieden von Luft ist. Für eine größere Abweichung der EM (elektromagnetischen)-Strahlung bei zerstörtem bzw. intaktem Material ist der Wert mG noch entscheidender als der Wert von sr.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines Schaums mit zufällig verteilten Ferrit- oder Metallschnipseln.
Wenn der Fingerprint mittels OhrrL sehen Widerstand realisiert werden soll, sind natürlich die leitenden Eigenschaften des Materials von großer Relevanz. Dann sollte ein Material mit deutlich höherer elektrischer Leitfähigkeit als Luft gewählt werden.
Allgemein gesagt ist jedes Material geeignet, dessen Einfluss auf die EM-Strahlung groß genug ist, um eine Zerstörung messbar zu gestalten.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Streumedium den Schaltungsträger und den zweiten Teil des Gehäuses punktuell kontaktiert (mechanisch sowie gegebenenfalls elektrisch) und miteinander verbindet, wobei das Streumedium zwischen 5% und 95% des zu überwachenden Volumens ausfüllt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die von der elektronischen Steuereinheit in einem Sollbetrieb abgebebene Strahlung als Überwachungssignal herangezogen wird und somit die Sendeeinrichtung durch die elektronische Steuereinheit ausgebildet ist, oder die Sendeeinrichtung durch einen von der elektronischen Steuereinheit gesonderten Hochfrequenzmischer ausgebildet ist. Unter dem Ausdruck „Sollbetrieb" wird ein Betriebszustand verstanden, der routinemäßig vorgesehen ist und die Erfüllung einer Sollfunktion der elektronischen Steuereinheit zum Gegenstand hat (beispielsweise der Steuerung einer Lichtfunktion). Die Abstrahlung des Überwachungssignals erfolgt dabei als nützliches Beiprodukt aufgrund des entsprechenden Betriebs der elektronischen Steuereinheit. Der Ausdruck „Sollbetrieb" schließt dabei nicht aus, dass nicht noch andere gewünschte Betriebszustände der elektronischen Steuereinheit vorgesehen sein können. Es handelt sich dabei lediglich um zumindest einen Betriebsmodus, der von einer Vielzahl an unterschiedlichen Sollbetriebsmodi ausgewählt sein kann. Unter dem Ausdruck „Hochfrequenzmischer" wird ein Mischer verstanden, der ein bestimmtes Frequenzband in ein niedrigeres oder höheres Frequenzband überführt. Die Frequenz der Mischung wird durch einen lokalen Oszillator LO bestimmt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das zu messende Signal die interne elektromagnetische Abstrahlung der ECU (die als Teil der elektronischen Steuereinheit ausgebildet sein kann). Nachteil bei dieser Variante ist, dass hier das gemessene Spektrum genau definiert werden muss, um zu vermeiden, dass es zu einer Störung des gemessenen Signals durch externe EM-Einflüsse kommt. Des Weiteren sollte in dieser Variante auch der Betriebszustand, in dem die Messung durchgeführt wird, genau definiert werden, da der Betrieb von anderen Baugruppen bereits zu einer signifikanten Änderung des gemessenen Signals verursachen kann. Hierbei würde sich empfehlen einen speziellen Frequenzbereich zu betrachten, bei dem die von außen eindringenden Störsignale minimal sind. Auf der ECU-Platine kann dabei eine gedruckte Leitung vorgesehen sein, welche als Empfangsantenne dient. Ein Vorteil dieser Variante ist zum einen, dass kein zusätzlicher Sender von Nöten ist und zum anderen aufgrund der Differenzen im Rahmen der Bauteilherstellung die Individualität bereits durch das von der ECU erzeugte EM-Signal gegeben ist, wodurch eine zusätzliche Individualisierung mittels eines zufälligen Fingerprints die Individualität der jeweiligen elektronischen Einheit vergrößert.
Ebenso kann an diese Antenne ein HF(=Hochfrequenz)-Mischer mit Oszillator angeschlossen werden. Der Ausgang des Mischers soll mittels einem oder zwei Analogeingängen mit der CPU verbunden sein. Das ermöglicht die von der Antenne empfangene Hochfrequenzamplitude und die zugehörige Phase über einen gewissen Frequenzbereich zu ermitteln. Als Signal zur Tamper-Detection kann die Differenzfrequenz zwischen Eingangssignal und LO (=lokaler Oszillator) verwendet werden. Der realistische Messbereich liegt in diesem Fall zwischen 100kH-5GHz. Im Detail kann hier eine Frequenz gewählt werden, welche sich vom restlichen Spektrum sehr signifikant unterscheidet. Dies kann entweder mit einem zusätzlichen Bauteil, oder mit der zusätzlichen Ansteuerung eines bereits vorhandenen Bauteils realisiert werden. In der ersten Variante wird ein Bauteil auf die Leiterplatte aufgebracht, dessen einzige Aufgabe es ist, ein elektromagnetisches Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt auszusenden. Alternativ hierzu kann ein spezielles Bauteil mit einem signifikanten EM-Spektrum kurz angesteuert werden. Besonders eignen würde sich hierfür ein bereits auf dem Schaltungsträger vorhandener SBC (System Basis Chip). Für die Messung ist es vorteilhaft, wenn die Transmission zwischen Sender und Empfänger gemessen wird. Dies liegt daran, dass hier das Verhältnis zwischen Sendeamplitude und Empfangsamplitude betrachtet wird, wodurch der erhaltene Wert imabhängig von der Sendeleistung ist.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Streumedium eine Dielektrizitätszahl sr und/ oder eine Permeabilitätszahl mG aufweist, die von dem Wert 1 um zumindest 25% ab weicht.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Überwachungssignals zwischen 1mm und 30 cm liegt. In diesem Fall kann die Überwachung mittels Radarsignalen erfolgen. Im Streumaterial sollten Streuzentren entsprechend der Wellenlänge des Radars gewählt werden. Dieses Streuzentrum kann z.B. nur an einer Stelle im Raum vorhanden sein. Für diese Variante würden sich besonders Materialen eignen, welche Fäden ziehen, da diese besser vom Radar detektiert werden können. Bei einem „brüchigen" Material, wird das Material so gewählt, dass der Bruch für die Wellenlänge des Radars auch tatsächlich detektierbar ist.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung als Radarchip zur Abgabe eines Radarsignals ausgebildet ist, der auf dem Schaltungsträger angeordnet ist, und insbesondere als Bestandteil der elektronischen Steuereinrichtung ausgebildet ist. Mittlerweile gibt es bereits Radar Varianten, welche den Raum in 2x2 Dimensionen „abrastern" können. Dadurch entsteht ein Bild des gesamten Innenraums der ECU bzw. des gesamten zu überwachendem Volumens. Sollte das Gehäuse oder der Fingerprint deformiert sein, wird diese Änderung durch das Radar erkannt. Der Einbruch wird deteküert. Das bedeutet, dass die Abstrahlung in den Raum mit variablen Winkeln (z.B. in jede Richtung innerhalb des Öffnungswinkels des Radarchips) erfolgen kann, wobei damit ein 2D Bild erfasst werden kann. Dabei kann z.B. durch Laufzeitmessung ein 3D-Bild des überwachten Volumens errechnet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung und/ oder die Empfangseinrichtung von dem Streumedium überdeckt sind, das sich im Überdeckungsbereich bis hin zu dem zweiten Teil des Gehäuses erstreckt.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass sich das Streumedium lückenlos zwischen Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung erstreckt.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung zueinander beabstandet sind und sich zwischen den beiden Einrichtungen das zu überwachende Volumen befindet, wobei der Abstand zwischen den beiden Einrichtungen zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 75%, der Länge des Schaltungsträgers beträgt. Unter dem Ausdruck „Länge des Schaltungsträgers" wird die Längserstreckung eines typischerweise weitestgehend rechteckigen ebenen Trägers verstanden. Die Länge ist dabei größer oder zumindest gleich der Breite und erstreckt sich als Gerade zwischen zwei zueinander parallelen Seiten, wobei diese Gerade normal zu den Seiten orientiert ist.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung an der gleichen Stelle an dem Schaltungsträger angeordnet sind. Dies kann z.B. bei der Verwendung eines Radarchips günstig sein.
Ganz allgemein können zu dem Streumedium folgende Aussagen getroffen werden:
Ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann zur Verbesserung des thermischen Widerstands Rth führen
Eine Verbesserung der mechanischen Verbindung kann durch ein Material erzeugt werden, welches eine hohe Vibrationsabsorption aufweist.
Weitere Materialien (vermutlich besonders günstig für EM-Variante im Bereich 10MHz bis 300MHz) können auch zur Verbesserung der EMV beitragen. Dabei kann es sich z.B. um Materialien, die elektrisch leitfähige Partikel enthalten, handeln. Dies können z.B. Metallfäden oder Flakes, Graphit Kügelchen oder Flakes, Carbon Nano Tubes oder Graphen-Flakes sein. Möchte man Partikel mit hoher Leitfähigkeit (Metalle) einsetzen, die groß genug sind, dass sie im imbehandelten Zustand Kurzschlüsse am Print verursachen könnten, können zusätzlich entweder die Partikel oder der Print mit einer Isolierschicht (Lack, Oxidschicht etc.) überzogen werden. Auch kommen Ferrit-Partikel oder Partikel mit ferroelektrischen Eigenschaften wie z.B. Barium-Titanat in Betracht.
Auch wenn das Material nicht komplett raumfüllend dispensiert wird, wird durch die Methode der Messung der gesamte Raum überwacht. Somit wird nicht nur eine Änderung des verwendeten „Fingerprint"-Materials detektiert, sondern auch eine Änderung der Gehäuseform.
Materialien, die aus der Mischung einer Basis mit zufällig darin verteilten Streuzentren bestehen, können auch raumfüllend verarbeitet werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Überwachungssystem dazu eingerichtet ist, den erfassten Ist-Wert des Fingerprints mit dem Soll-Wert zu vergleichen und im Falle von einer Abweichung, die unterhalb eines Grenzwerts liegt, den erfassten Ist-Wert als neuen Soll-Wert abzuspeichern und für den nächsten Vergleich heranzuziehen. Dieser Grenzwert kann so gewählt werden, dass ein Toleranzbereich als Sicherheitspuffer berücksichtigt wird und nicht zu einer fehlerhaften Auslösung führt. Dadurch können Alterungserscheinungen des Fingerprints berücksichtigt werden. Hierfür kann eine Obergrenze für jenen Wert vorgesehen werden, der noch als alterungsbedingte Änderung technisch vorstellbar ist. Diese Obergrenze kann z.B. bei einer Abweichung von 10% des Sollwerts liegen. Überschreitet die Änderung diesen Wert, so kann z.B. von einer Manipulation ausgegangen werden. Auch könnte eine Zeitkomponente berücksichtigt werden, und der Grenzwert für die maximale Änderung aufgrund Alterung, in Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand zur letzten Inbetriebnahme, bestimmt werden. So kann vorgesehen sein, dass bei einem zeitlichen Abstand von nur wenigen Tagen eine Änderung von weniger als 1% zulässig ist, wohingegen bei zeitlichen Abständen von Monaten oder Jahren größere Änderungen zulässig sind. Durch ein einmaliges Messen, z.B. nur während des Startvorganges, kann Energie eingespart werden. Zudem kann beim Erkennen einer Manipulation eine Fehlerroutine eingeleitet werden, die z.B. das Zurücksetzen in einen betriebssicheren vordefinierten Zustand umfasst.
Die Erfindung betrifft weiters einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein erfindungsgemäßes Fahrzeugmodul. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugmoduls, wobei während des Herstellungs- und Konfigurationsprozesses des Fahrzeugmoduls eine Grundeinstellungsprozedur durchgeführt wird, in der ein anfänglicher Fingerprint festgestellt und als Referenzwert in dem Fahrzeugmodul und in einem externen Speicher gespeichert wird. Auf diese Weise kann das individuelle Fahrzeugmodul auch noch später aufgrund der Erfassung des individuellen Fingerprints z.B. durch Abgleich mit einer Datenbank eindeutig identifiziert werden. Weiters kann vorgesehen sein, dass der Grenzwert eine zeitliche Komponente aufweist und mit zunehmendem zeitlichem Abstand zur letzten Inbetriebnahme zunimmt.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht sind. Darin zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 3a eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 3b eine beispielhafte Darstellung eines ausgesendeten Überwachungssignals,
Figur 3c eine beispielhafte Darstellung eines empfangenen Überwachungssignals,
Figur 4a eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 4b eine Detaildarstellung von Feldlinien zu Komponenten der Ausführungsform gemäß Fig. 4a,
Figur 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
Figur 6a bis 6c ein Streumedium im applizierten Zustand vor, während und nach einer Manipulation, und
Figur 7a bis 7c ein Streumedium, das beim Fösen einer mechanischen Verbindung Fäden zieht. In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Darin ist ein Fahrzeugmodul 10 gezeigt, das eine manipulationserkennende elektronische Steuereinheit 1 umfasst. Die elektronische Steuereinheit 1 ist dazu eingerichtet zumindest eine elektrisch steuerbare Fahrzeugfunktion, z.B. eine Lichtfunktion, wie eine Abblendlichtfunktion oder einer Fernlichtfunktion, zu steuern, wobei die elektronische Steuereinheit 1 folgendes umfasst: Zumindest einen Schaltungsträger 2, insbesondere eine Printplatte, umfassend eine elektrische Schaltung 2a zur Durchführung der Steuerung durch die elektronische Steuereinheit 1, ein Gehäuse 3, das den Schaltungsträger 2 zumindest teilweise einschließt, wobei das Gehäuse 3 zumindest zwei Teile 3a, 3b umfasst, wobei an einem ersten Teil 3a des Gehäuses 3 der Schaltungsträger 2 befestigt ist, und wobei ein zweiter Teil 3b des Gehäuses 3 an dem ersten Teil 3a befestigbar ist, um das Gehäuse 3 zumindest teilweise zu verschließen und damit den Schaltungsträger 2 zumindest teilweise einzuschließen, und ein auf dem Schaltungsträger 2 angeordnetes Überwachungssystem 4 zur Detektion eines Eindringens in das Gehäuse 3.
Dieses Überwachungssystem 4 umfasst eine Sendeeinrichtung 5a zur Abgabe eines elektromagnetischen Überwachungssignals Us in das, durch das Gehäuse 3 eingeschlossene, zu überwachende Volumen V, wobei das elektromagnetische Überwachungssignal Us grundsätzlich in einem Wellenlängenbereich zwischen 230 nm und 30m liegt, Streumaterial 6, das in dem zu überwachenden Volumen V im nichtmanipulierten Zustand zumindest teilweise zufällig verteilt ist, und dazu eingerichtet ist, das abgegebene elektromagnetische Überwachsungssignal Us zu streuen, eine Empfangseinrichtung 5b zum Empfang des, innerhalb des zu überwachenden Volumens V, gestreuten elektromagnetischen Überwachungssignals Us, wobei die im nichtmanipulierten Zustand zumindest teilweise zufällige Verteilung des Streumaterials so gewählt ist, dass anhand eines Vergleiches des abgegebenen Überwachungssignals Us mit dem empfangenen, in dem Streumedium gestreuten Signals Us', ein Wert eines modulindividuellen Fingerabdrucks FP messbar ist, wobei dieser Wert einen Soll-Wert Ssou eines nichtmanipulierten Zustands repräsentiert, und eine Manipulationserkennungseinheit 7, der Informationen zu dem modulindividuellen Fingerabdruck FP im nichtmanipulierten Zustand, zumindest in Form des Soll-Werts zugeführt sind, wobei die Manipulationserkennungseinheit 7 mit der elektrischen Schaltung 2a verbunden ist, um durch Erfassung des empfangenen Ist-Zustands des Überwachungssignals Us auf den Ist-Wert SiSt des modulindividuellen Fingerabdruckes FP rückzuschließen, wobei die Manipulationserkennungseinheit 7 dazu eingerichtet ist, den Ist- Wert Sist und Soll-Wert Sson des Fingerabdruckes FP zu vergleichen (in Figuren 6a bis 7c ist der Sollwert durch den Fingerprint FP repräsentiert, der im nichtmanipulierten Zustand auch dem Ist-Wert entspricht; der Fingerprint FP' wird durch Erkennung des veränderten Ist-Werts erfasst) und ergebnisabhängig von dem Vergleich auf eine Manipulation des zu überwachenden Volumens V rückzuschließen. In den Beispielen gemäß Figuren 1 und 2 handelt sich bei dem Überwachungssignal Us um ein optisches Signal, sodass der Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Überwachungssignals Us zwischen 1000 nm und 230 nm liegt. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung 5a zur Abgabe des Überwachungssignals Us eine LED, insbesondere eine SMD-LED, oder eine Laserlichtquelle umfasst. Bei der Empfangseinrichtung 5b kann es sich z.B. um eine rückwärtsbetriebene LED, eine Photodiode oder eine Kamera handeln. Die Sendeeinrichtung 5a und/ oder die Empfangseinrichtung 5b sind in dieser Ausführungsform von dem Streumedium 6 überdeckt, das sich im Überdeckungsbereich bis hin zu dem zweiten Gehäuseteil 3b erstreckt.
Das Streumedium 6 umfasst transparentes Material, in dem zufällig verteilte lichtstreuende Streuelemente 6a aufgenommen sind. Das Streumedium 6 ist dergestalt angeordnet, dass es mit dem zweiten Gehäuseteil 3b als auch mit dem Schaltungsträger 2 verbunden ist, sodass im Falle eines Abhebens des zweiten Gehäuseteils 3b von dem ersten Gehäuseteil 3a das Streumedium 6 in zumindest zwei voneinander getrennte Materialbereiche reißt (siehe auch Fig. 6a bis 7c).
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Darin ist das Streumedium 6 nicht in Form einer durchgehenden Füllung angebracht, sondern durch einzelne säulenförmige Verbindungen ausgebildet, die an dem Schaltungsträger 2 und dem Gehäuseteil 3b angreifen. Sendeeinrichtung 5a und Empfangseinrichtung 5b sind dabei an gegenüberliegenden Enden des Schaltungsträgers 2 angeordnet, sodass sämtliche dazwischenliegende Bauteile überwacht werden können, indem all diese Bauteile von einzelnen Bereichen des Streumediums 6 umschlossen sind. Zur Erhöhung der Sensitivität der Überwachung kann auch vorgesehen sein, dass zusätzliche Sendeeinheiten 5a' oder Empfangseinheiten 5 b' vorgesehen sind. Die Sendeeinrichtung 5a und/ oder die Empfangseinrichtung 5b sind in dieser Ausführungsform von Luft umschlossen und das Streumedium 6 ist zu der Sendeeinrichtung 5a und/ oder der Empfangseinrichtung 5b beabstandet. Zwischen den beiden Einrichtungen 5a, 5b befindet sich das zu überwachende Volumen V, wobei der Abstand zwischen den beiden Einrichtungen zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 75%, der Länge des Schaltungsträgers 2 beträgt.
Figur 3a zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung, in der beispielsweise die Positionen der Sende- und Empfangseinrichtung 5a bzw. 5b im Vergleich zur ersten Ausführungsform vertauscht sind und das Streumedium 6 bzw. darin enthaltene Streuelemente so gewählt sind, dass sich das abgegebene Überwachsungssignal Us und das empfangene Überwachungssignal Us' z.B. durch das Verhältnis von elektrischer zu magnetischer Feldstärke, voneinander unterscheiden (siehe Fig. 3b und 3c). Dabei zeigt Figur 3b eine beispielhafte Darstellung eines ausgesendeten Überwachungssignals, wobei x die Ausbreitungsrichtung bezeichnet und die magnetische Feldstärke H sowie die elektrische Feldstärke E dargestellt sind, wobei es sich bei diesen Feldstärken um Vektoren handelt. Das Kreuzprodukt aus diesen Vektoren stellt den Poinüng Vektor dar, der den Leistungsfluss des elektromagnetischen Signals repräsentiert. In Fig. 3c ist erkennbar, dass bei dem empfangenen Überwachungssignal Us' die magnetische Feldstärke abgenommen und die elektrische Feldstärke zugenommen hat. Natürlich kann das Streumedium 6 bzw. können die Streuelemente 6a auch so gewählt werden, dass die elektrische Feldstärke abnimmt, und die magnetische Feldstärke zunimmt. Auch kann der Leistungsfluss in Summe, durch Absorption oder Reflektion entlang der Ausbreitungsstrecke, reduziert werden. All diese Informationen können durch Vergleich von abgegebenen Signal Us und empfangenen Signal Us' erfasst werden, wodurch sich ein modulindividueller Fingerprint FP berechnen lässt. Auch kann das Streumedium 6 so gewählt sein, dass diese Auswirkung auf die Frequenz bzw. die Frequenzverteilung des empfangenen Signals Us' aufweist. Durch Verwendung eines Frequenzmischers kann die Sensibilität der Manipulationserkennungsvorrichtung zusätzlich erhöht werden, indem sensible Frequenzbereiche, insbesondere Referenzfrequenzen, gezielt analysiert werden.
Figur 4a zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung, in der im Gegensatz zu den Varianten gemäß Fig. 1 bis 2 keine optischen Lichtstrahlen, sondern elektromagnetische Signale in einem Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 300 MHz abgestrahlt werden. Fig. 4b zeigt dabei die Verteilung von Feldlinien um zu überwachende Bauteile 8 in Form strichlierter elliptischer Linien. Zur besseren Übersicht wurde auf das Einfügen einer Mehrzahl der Bezugszeichen verzichtet. Sämtliche Komponenten können, abgesehen von dem anderen Frequenzbereich des Überwachungssignals Us, analog zu der Variante gemäß Fig. 2 ausgebildet sein.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der eine beispielhafte räumliche Verteilung des Streumediums 6 entlang der zweidimensionalen Ebene des Schaltungsträgers 2 erkennbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem abgegebenen Überwachungssignal Us sowie dem empfangenem, vorliegend reflektierten Überwachungssignal Us' um ein Radarsignal handelt. Die Sendeeinrichtung 5a und die Empfangseinrichtung 5b können z.B. einstückig in Form eines einzigen Radarchips 5' ausgebildet sein. Der Radarchip 5' ist dabei auf dem Schaltungsträger 2 angeordnet, und insbesondere als Bestandteil der elektronischen Steuereinrichtung 1 ausgebildet.
Figur 6a bis 6c zeigen ein Streumedium 6 im applizierten Zustand, und zwar vor (Fig. 6a), während (Fig. 6b) und nach einer Manipulation (Fig. 6c). Dabei ist erkennbar, wie das Streumedium 6 bei einem Abheben des Deckels 3b reißt. Auch ein erneutes Montieren des Deckels 3b bzw. ein Zurückführen in seine ursprüngliche Position (siehe Fig. 6c) bleibt weiterhin aufgrund der Veränderung des Streumediums 6 erkennbar, wodurch ein damit assoziierter Fingerprint FP verändert wurde (nämlich hin zu dem manipulierten Fingerprint FP'), wobei diese Veränderung wie bereits ausführlich beschrieben detektiert werden kann und zur Feststellung der Manipulation herangezogen wird. Dieser Veränderung des Fingerprints ist auch an der Änderung eines beispielhaften Strahlengangs LI (Fig. 6a) hin zu LI' (Fig. 6c) erkennbar.
Figur 7a bis 7c zeigen ein Streumedium 6, das beim Lösen einer mechanischen Verbindung Fäden zieht. Wie bereits erwähnt kann ein solches Material bei einer Manipulation den optischen Weg des Überwachungssignals Us und somit das detektierte Signal Us' signifikant ändern. Fig. 7a zeigt zudem, dass eine Lötstopplackschicht 9 auf der Oberfläche des Schaltungsträgers 2 ausgebildet sein kann.
Die Erfindung betrifft weiters einen in den Figuren nicht dargestellten Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein erfindungsgemäßes Fahrzeugmodul 10 sowie ein Verfahren zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugmoduls 10, wobei während des Herstellungs- und Konfigurationsprozesses des Fahrzeugmoduls 10 eine Grundeinstellungsprozedur durchgeführt wird, in der ein anfänglicher Fingerprint FP festgestellt und als Referenzwert in dem Fahrzeugmodul und einem externen Speicher gespeichert wird.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern durch den gesamten Schutzumfang der Ansprüche definiert. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Fahrzeugmodul (10), umfassend eine manipulationserkennende elektronische Steuereinheit (1), wobei die elektronische Steuereinheit (1) dazu eingerichtet ist, zumindest eine elektrisch steuerbare Fahrzeugfunktion, z.B. eine Lichtfunktion, wie eine Abblendlichtfunktion oder einer Fernlichtfunktion, zu steuern, wobei die elektronische Steuereinheit (1) folgendes umfasst:
- zumindest einen Schaltungsträger (2), insbesondere eine Printplatte, umfassend eine elektrische Schaltung (2a) zur Durchführung der Steuerung durch die elektronische Steuereinheit (1),
- ein Gehäuse (3), das den Schaltungsträger (2) zumindest teilweise einschließt, wobei das Gehäuse (3) zumindest zwei Teile (3a, 3b) umfasst, wobei an einem ersten Teil (3a) des Gehäuses (3) der Schaltungsträger (2) befestigt ist, und wobei ein zweiter Teil (3b) des Gehäuses (3) an dem ersten Teil (3a) befestigbar ist, um das Gehäuse (3) zumindest teilweise zu verschließen und damit den Schaltungsträger (2) zumindest teilweise einzuschließen, und
- ein auf dem Schaltungsträger (2) angeordnetes Überwachungssystem (4) zur Detektion eines Eindringens in das Gehäuse (3), wobei dieses Überwachungssystem (4) folgendes umfasst:
- eine Sendeeinrichtung (5a) zur Abgabe eines elektromagnetischen Überwachungssignals (Us) in das, durch das Gehäuse (3) eingeschlossene, zu überwachende Volumen (V), wobei das elektromagnetische Überwachungssignal (Us) in einem Wellenlängenbereich zwischen 230 nm und 30m liegt,
- Streumaterial (6), das in dem zu überwachenden Volumen (V) im nichtmanipulierten Zustand zumindest teilweise zufällig verteilt ist, und dazu eingerichtet ist, das abgegebene elektromagnetische Überwachsungssignal zu streuen,
- eine Empfangseinrichtung (5b) zum Empfang des, innerhalb des zu überwachenden Volumens (V), gestreuten elektromagnetischen Überwachungssignals (Us), wobei die im nichtmanipulierten Zustand zumindest teilweise zufällige Verteilung des Streumaterials so gewählt ist, dass anhand eines Vergleiches des abgegebenen Überwachungssignals (Us) mit dem empfangenen, in dem Streumedium gestreuten Signals, ein Wert eines modulindividuellen Fingerabdrucks (FP) messbar ist, wobei dieser Wert einen Soll-Wert (Sson) eines nichtmanipulierten Zustands repräsentiert, und
- eine Manipulationserkennungseinheit (7), der Informationen zu dem modulindividuellen Fingerabdruck (FP) im nichtmanipulierten Zustand, zumindest in Form des Soll-Werts zugeführt sind, wobei die Manipulationserkennungseinheit (7) mit der elektrischen Schaltung (2a) verbunden ist, um durch Erfassung des empfangenen Ist-Zustands des Überwachungssignals (Us) auf den Ist-Wert (Sist) des modulindividuellen Fingerabdruckes (FP) rückzuschließen, wobei die Manipulationserkennungseinheit (7) dazu eingerichtet ist, den Ist-Wert (Sist) und Soll-Wert (Sson) des Fingerabdruckes (FP) zu vergleichen und ergebnisabhängig von dem Vergleich auf eine Manipulation des zu überwachenden Volumens (V) rückzuschließen.
2. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 1, wobei der Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Überwachungssignals (Us) zwischen 1000 nm und 230 nm liegt.
3. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 2, wobei das Streumedium (6) transparentes Material umfasst, in dem zufällig verteilte lichtstreuende Streuelemente (6a) aufgenommen sind.
4. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Streumedium (6) dergestalt ausgebildet, angeordnet und mit dem zweiten Gehäuseteil (3b) als auch dem Schaltungsträger (2) verbunden ist, dass im Falle eines Abhebens des zweiten Teils (3b) von dem ersten Teil (3a) das Streumedium (6) in zumindest zwei voneinander getrennte Materialbereiche reißt.
5. Fahrzeugmodul (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Sendeeinrichtung (5a) zur Abgabe des Überwachungssignals (Us) eine LED, insbesondere eine SMD-LED, oder eine Laserlichtquelle umfasst.
6. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 1, wobei der Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Überwachungssignals (Us) zwischen 30m und lm liegt.
7. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 6, wobei das Streumedium (6) den Schaltungsträger (2) und den zweiten Teil (2b) punktuell kontaktiert und miteinander verbindet, wobei das Streumedium (6) zwischen 5 und 95% des zu überwachenden Volumens (V) ausfüllt.
8. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die von der elektronischen Steuereinheit (6) in einem Sollbetrieb abgegebene Strahlung als Überwachungssignal (Us) herangezogen wird und somit die Sendeeinrichtung (5a) durch die elektronische Steuereinheit (6) ausgebildet ist, oder die Sendeeinrichtung (5a) durch einen von der elektronischen Steuereinheit (6) gesonderten Hochfrequenzmischer ausgebildet ist.
9. Fahrzeugmodul (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Streumedium eine Dielektrizitätszahl sr und/ oder eine Permeabilitätszahl mG aufweist, die von dem Wert 1 um zumindest 25% abweicht.
10. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 1, wobei der Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Überwachungssignals (Us) zwischen 1mm und 30 cm liegt.
11. Fahrzeugmodul (10) nach Anspruch 10, wobei die Sendeeinrichtung (5a) als Radarchip (5') zur Abgabe eines Radarsignals ausgebildet ist, der auf dem Schaltungsträger (2) angeordnet ist, und insbesondere als Bestandteil der elektronischen Steuereinrichtung (1) ausgebildet ist.
12. Fahrzeugmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Sendeeinrichtung (5a) und/ oder die Empfangseinrichtung (5b) von dem Streumedium (6) überdeckt sind, das sich im Überdeckungsbereich bis hin zu dem zweiten Teil (3b) erstreckt.
13. Fahrzeugmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die Sendeeinrichtung (5a) und/ oder die Empfangseinrichtung (5b) von Luft umschlossen sind und das Streumedium (6) zu der Sendeeinrichtung (5a) und/ oder der Empfangseinrichtung (5b) beabstandet ist.
14. Fahrzeugmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Sendeeinrichtung (5a) und die Empfangseinrichtung (5b) zueinander beabstandet sind und sich zwischen den beiden Einrichtungen (5a, 5b) das zu überwachende Volumen (V) befindet, wobei der Abstand zwischen den beiden Einrichtungen zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 75%, der Länge des Schaltungsträgers beträgt.
15. Fahrzeugmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Überwachungssystem (4) dazu eingerichtet ist, den erfassten Ist-Wert (Sist) des Fingerprints (FP) mit dem Soll-Wert (Sson) zu vergleichen und im Falle von einer Abweichung, die unterhalb eines Grenzwertes liegt, den erfasst Ist-Wert (Sist) als neuen Soll-Wert (Sson) abzuspeichern und für den nächsten Vergleich heranzuziehen.
16. Fahrzeugmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Überwachungssystem (4) dazu eingerichtet ist, die Erfassung des Ist-Werts (Sist) des Fingerprints (FP) und den Vergleich mit dem Sollwert (Sson) ausschließlich während des Startvorganges der elektronischen Steuereinheit (1) durchzuführen, und im Falle der Erkennung einer Manipulation eine Fehlerroutine einzuleiten.
17. Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein Fahrzeugmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
18. Verfahren zur Verwendung eines Fahrzeugmoduls (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei während des Herstellungs- und Konfigurationsprozesses des Fahrzeugmoduls (10) eine Grundeinstellungsprozedur durchgeführt wird, in der ein anfänglicher Fingerprint (FP) festgestellt und als Referenzwert in dem Fahrzeugmodul und einem externen Speicher gespeichert wird.
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