用于識(shí)別電機(jī)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】用于識(shí)別電機(jī)的方法和設(shè)備。本發(fā)明涉及一種用于生成電機(jī)中的挑戰(zhàn)-應(yīng)答對(duì)作為識(shí)別或鑒定的基礎(chǔ)的方法,其中電機(jī)具有定子和轉(zhuǎn)子,其中作為挑戰(zhàn)在電機(jī)的所確定的第一點(diǎn)對(duì)(12,14)的兩個(gè)點(diǎn)之間施加第一交流電壓(V2),該第一交流電壓引起電機(jī)中的感應(yīng),其中作為應(yīng)答確定取決于所引起的感應(yīng)的參量,其特征在于,第一交流電壓(V2)具有高于電機(jī)的工作頻率的頻率。
【專利說明】用于識(shí)別電機(jī)的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于生成電機(jī)中的挑戰(zhàn)-應(yīng)答對(duì)以識(shí)別該電機(jī)的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]從DE 10 2010 038 703 B3中已知一種方法,其使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電特性來將同一生產(chǎn)批次的各個(gè)電機(jī)彼此區(qū)分開(“指紋”)。在該文獻(xiàn)中提出,使用電機(jī)的電特性、尤其是感應(yīng)來用于該電機(jī)的識(shí)別。該做法基于如下假設(shè),即例如由于各個(gè)電機(jī)的繞組中的區(qū)別——其應(yīng)當(dāng)也在唯一的生產(chǎn)批次的電機(jī)情況下得到確認(rèn),對(duì)應(yīng)的感應(yīng)變得不同,其中這些差異或區(qū)別可以用于將電機(jī)彼此區(qū)分開。但是該方法(在使用價(jià)格相對(duì)較高的測(cè)量系統(tǒng)的情況下)僅僅對(duì)于如下設(shè)備起作用,所述設(shè)備對(duì)應(yīng)于僅僅低的至中等的質(zhì)量要求并且具有對(duì)應(yīng)大的公差。對(duì)于必須對(duì)應(yīng)于較高公差要求的生產(chǎn)批次,所提到的參數(shù)或電特性方面的區(qū)別非常小,使得尤其是在使用相對(duì)簡(jiǎn)單的測(cè)量設(shè)備的情況下對(duì)各個(gè)電機(jī)的識(shí)別是困難的或幾乎不可能。無論如何為此必須使用非常耗費(fèi)的以及因此昂貴的測(cè)量系統(tǒng)。
[0003]利用本發(fā)明致力于為旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供一種簡(jiǎn)單的識(shí)別或鑒定方法,該方法也可用于具有小公差的生產(chǎn)批次。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種具有權(quán)利要求1的特征的方法以及一種具有權(quán)利要求9的特征的設(shè)備。
[0005]根據(jù)本發(fā)明,作為挑戰(zhàn)在電機(jī)的所確定的第一點(diǎn)對(duì)的點(diǎn)之間施加或生成第一電壓,該弟一電壓引起電機(jī)中的感應(yīng),其中作為應(yīng)答確定取決于所弓丨起的感應(yīng)的參量。所施加的第一電壓在此情況下是其頻率比電機(jī)的工作頻率高的交流電壓。
[0006]根據(jù)本發(fā)明將對(duì)待識(shí)別或鑒定的電機(jī)的頻率應(yīng)答的檢測(cè)考慮為物理上不可克隆的函數(shù)(physical unclonable funct1n, PUF)。
[0007]有利構(gòu)型是從屬權(quán)利要求以及以下描述的主題。
[0008]本發(fā)明以軟件形式的實(shí)現(xiàn)也是有利的,因?yàn)檫@特別是引起小成本,尤其是當(dāng)進(jìn)行實(shí)施的計(jì)算單元還用于其他任務(wù)以及因此無論如何都存在時(shí)。用于提供計(jì)算機(jī)程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是磁盤、硬盤、閃存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等)下載程序也是可行的。
[0009]本發(fā)明的有利構(gòu)型是從屬權(quán)利要求的主題。
[0010]優(yōu)選第一電壓具有如下頻率,該頻率具有電機(jī)工作頻率的至少50倍、尤其是至少100倍的頻率。
[0011]通過在電機(jī)的所確定的點(diǎn)對(duì)處施加這樣的頻率也可以利用非常小的公差對(duì)生產(chǎn)批次以及生產(chǎn)批次的各個(gè)電機(jī)有效地彼此區(qū)分。
[0012]特別優(yōu)選地,第一電壓具有至少10MHz、優(yōu)選至少15MHz的頻率。這種頻率對(duì)于電機(jī)來說可以通過有益的方式來采用,其中所述電機(jī)具有例如6kHz至1kHz范圍內(nèi)的頻率作為典型的工作頻率。在此,將對(duì)要識(shí)別或要鑒定的電機(jī)的高頻應(yīng)答的檢測(cè)考慮為物理上不可克隆的函數(shù)(physical unclonable funct1n, PUF)。
[0013]特別優(yōu)選地,針對(duì)不同的頻率來執(zhí)行本發(fā)明方法,其中所述頻率尤其是在預(yù)定頻率范圍上離散地或者連續(xù)地變化。10至15MHz的頻率范圍尤其被證實(shí)為對(duì)于許多應(yīng)用是特別適宜的。在例如以該頻率范圍上的均勻間距執(zhí)行本發(fā)明方法時(shí)得出對(duì)于各個(gè)要識(shí)別的電機(jī)特征性的挑戰(zhàn)-應(yīng)答-曲線。
[0014]特別優(yōu)選地,作為應(yīng)答確定電機(jī)的所確定的第二點(diǎn)對(duì)的點(diǎn)之間的第二電壓。這種對(duì)應(yīng)于第一電壓的高頻的第二電壓可通過簡(jiǎn)單和精確的方式來檢測(cè)。
[0015]優(yōu)選地,第一電壓施加到定子的三角形(Delta)連接的第一對(duì)連接端處,并且第二電壓在定子的三角形連接的與第一對(duì)不同的第二對(duì)連接端處檢測(cè)。但是同樣可能的是,在定子和/或轉(zhuǎn)子的三角式連接的對(duì)應(yīng)連接端對(duì)處施加或檢測(cè)本發(fā)明方法。尤其可能的是,第一對(duì)連接端設(shè)置在定子處并且第二對(duì)連接端設(shè)置在轉(zhuǎn)子處,或者相反。
[0016]根據(jù)本發(fā)明方法的特別適宜的實(shí)施方式,對(duì)于在預(yù)定的頻率范圍上的適當(dāng)頻率選擇,形成第一和第二電壓的比例并且相對(duì)于第一電壓的相應(yīng)頻率繪制該比例。
[0017]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型從說明書和附圖中得出。
[0018]可以理解,前面提到的和后面仍要闡述的特征不僅可以分別說明的組合、而且也可以其他組合或者單獨(dú)地使用,而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。
[0019]根據(jù)附圖中的實(shí)施例示意性示出本發(fā)明,并且在下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1示出本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施方式的電機(jī)電路的示例性構(gòu)型,用于生成或確定挑戰(zhàn)-應(yīng)答對(duì),和
圖2示出根據(jù)本發(fā)明可使用的應(yīng)答功能的優(yōu)選實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在圖1中用10表示構(gòu)造為三角式電路或三角形電路的電機(jī)定子繞組的電路。(未示出的)繞組附加地與三相二極管橋連接,但是該三相二極管橋在此出于簡(jiǎn)化附圖的原因同樣沒有示出。在根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行的生成挑戰(zhàn)-應(yīng)答對(duì)期間不接通這些二極管。同樣未示出用于供給繞組的導(dǎo)體。交流電壓發(fā)電機(jī)20用于生成挑戰(zhàn)或挑戰(zhàn)信號(hào)。由該交流電壓發(fā)電機(jī)生成的電壓幅度利用電壓測(cè)量設(shè)備22來測(cè)量。應(yīng)答或應(yīng)答功能利用電壓測(cè)量設(shè)備26來測(cè)量。
[0022]電壓V2借助于交流電壓發(fā)電機(jī)20被施加到三角形電路10的第一對(duì)連接端12、14上。所施加的電壓V2借助于第一電壓測(cè)量設(shè)備22來測(cè)量。設(shè)備22也可以設(shè)置在發(fā)電機(jī)20中或設(shè)置在要識(shí)別的電機(jī)的其他合適位置處。電壓V2在此情況下是頻率范圍在15和25MHz之間的高頻交流電壓。因?yàn)槎ㄗ油ǔ>哂械妥杩?,因此設(shè)置用于限制電流的電阻24。
[0023]在三角形電路10的第二連接端對(duì)14、16處借助于電壓測(cè)量設(shè)備26借助于第二電壓測(cè)量設(shè)備測(cè)量由第一電壓V2引起的或感應(yīng)的第二電壓VI。
[0024]電壓Vl和V2的幅度比例取決于定子繞組的互感率和自感率。為了確定該比例,將所述幅度作為電壓信號(hào)給出到(未示出的)分析裝置。該分析裝置根據(jù)所施加的高頻交流電壓確定的幅度比例V2/V1。
[0025]在圖1中示例性示出的電路是三角形三相電路。本發(fā)明方法可以應(yīng)用于電機(jī)的任意其他電路,例如星形電路,或者也可以應(yīng)用于具有多于三相的電路。
[0026]本發(fā)明參照?qǐng)D1示例性地針對(duì)如下情況被闡述:在定子的相應(yīng)的點(diǎn)對(duì)處確定挑戰(zhàn)以及應(yīng)答。同樣可以選擇或規(guī)定電機(jī)轉(zhuǎn)子處的兩個(gè)點(diǎn)對(duì)。同樣可以規(guī)定定子處的針對(duì)挑戰(zhàn)的第一點(diǎn)對(duì)和轉(zhuǎn)子處的針對(duì)應(yīng)答的第二點(diǎn)對(duì),或者相反地進(jìn)行。
[0027]根據(jù)本發(fā)明在合適的頻率范圍、優(yōu)選地所提到的15至25MHz頻率范圍上檢測(cè)幅度比例V2/V1,并且相對(duì)于電壓V2的相應(yīng)的交流電壓頻率來繪制該比例。
[0028]在圖2中示出該比例V2/V1作為示例性地針對(duì)同一生產(chǎn)批次的四個(gè)不同電機(jī)的頻率V2的函數(shù)。可以認(rèn)出,對(duì)于該頻率范圍可以基于各個(gè)電機(jī)的V2/V1比例將所述電機(jī)彼此區(qū)分開。
[0029]為了最優(yōu)地構(gòu)造或準(zhǔn)備本發(fā)明方法適宜的是,選擇交流電壓頻率或頻率范圍,對(duì)于所述交流電壓頻率或頻率范圍相應(yīng)電機(jī)的用作為應(yīng)答的電特性具有最大區(qū)別。在下面假設(shè)頻率f\、f2...至fn作為第一交流電壓V2的相應(yīng)頻率并且假設(shè)EpE^En作為對(duì)應(yīng)的或分別分配的電特性。在前面的示例中,因此幅度比例V2/V1是這些電特性。
[0030]在這里,例如主分量分析(英語!principal component analysis, PCA)形式的方法被證明為可有利地用于找出頻率或頻率范圍,在所述頻率或頻率范圍的情況下預(yù)期有一個(gè)生產(chǎn)批次的一組不同電機(jī)中的區(qū)別。所述頻率f\、fffn*這些頻率的子集在此情況下是對(duì)于物理上不能克隆的函數(shù)的挑戰(zhàn),并且所述電特性Ep E^En是相應(yīng)地預(yù)期的應(yīng)答。[0031 ] 在找出合適的頻率或頻率范圍之后,對(duì)于該生產(chǎn)批次的每個(gè)單獨(dú)的電機(jī)例如確定如在圖2中所示的函數(shù)。對(duì)應(yīng)的函數(shù)于是可以接著用于識(shí)別或鑒定相應(yīng)的電機(jī)。
[0032]對(duì)于稍后的識(shí)別僅須將所選擇的電壓頻率作為挑戰(zhàn)施加到相應(yīng)的電機(jī)上,并且測(cè)量對(duì)應(yīng)的應(yīng)答。在此情況下應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償噪聲效應(yīng)。應(yīng)當(dāng)注意,稍后用于識(shí)別的幅度可以對(duì)應(yīng)于原來選擇的電壓信號(hào)的幅度,但這不是必須的。
[0033] 電機(jī)、例如照明發(fā)動(dòng)機(jī)的典型工作頻率位于6KHz至1KHz的范圍內(nèi)。第一電壓V2在本發(fā)明范圍內(nèi)所采用的測(cè)量頻率或挑戰(zhàn)頻率通常為至少百倍,也就是至少約0.5或IMHz0特別優(yōu)選地,測(cè)量頻率如上所述地在15-25MHZ的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于生成電機(jī)中的挑戰(zhàn)-應(yīng)答對(duì)作為識(shí)別或鑒定的基礎(chǔ)的方法,其中電機(jī)具有定子和轉(zhuǎn)子,其中作為挑戰(zhàn)在電機(jī)的所確定的第一點(diǎn)對(duì)(12,14)的兩個(gè)點(diǎn)之間施加第一交流電壓(V2),該第一交流電壓引起電機(jī)中的感應(yīng),其中作為應(yīng)答確定取決于所引起的感應(yīng)的參量, 其特征在于, 第一交流電壓(V2)具有高于電機(jī)的工作頻率的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,第一交流電壓(V2)具有如下頻率,該頻率具有電機(jī)工作頻率的至少50倍、尤其是至少100倍的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一所述的方法,其特征在于,第一交流電壓(V2)具有至少10MHz、優(yōu)選至少15MHz的頻率。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,針對(duì)具有不同頻率的交流電壓來執(zhí)行所述方法,其中所述頻率尤其是在預(yù)定的頻率范圍、尤其是10-15MHZ的頻率范圍上離散地或連續(xù)地變化。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,在電機(jī)的所確定的第二點(diǎn)對(duì)(14,16)的兩個(gè)點(diǎn)之間確定第二交流電壓(Vl)作為應(yīng)答。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,第一交流電壓(V2)施加在定子的三角形連接的第一對(duì)連接端處,并且第二交流電壓(Vl)在定子的三角形連接的與第一對(duì)不同的第二對(duì)連接端處檢測(cè)。
7.根據(jù)前面的權(quán)利要求5或6之一所述的方法,其特征在于,對(duì)于在預(yù)定的頻率范圍、尤其是10-15MHZ的頻率范圍上的適當(dāng)頻率選擇,形成第一和第二交流電壓的幅度比例(V2/V1)并且相對(duì)于第一交流電壓(V2)的相應(yīng)頻率繪制該比例。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,確定或計(jì)算首先合適的頻率或頻率范圍。
9.用于生成電機(jī)中的挑戰(zhàn)-應(yīng)答對(duì)作為識(shí)別或鑒定的基礎(chǔ)的設(shè)備,所述電機(jī)具有定子和轉(zhuǎn)子,所述設(shè)備具有用于在電機(jī)的所確定的第一點(diǎn)對(duì)(12,14)的兩個(gè)點(diǎn)之間施加第一交流電壓(V2)的裝置,該第一交流電壓引起電機(jī)中的感應(yīng),并且所述設(shè)備具有用于檢測(cè)取決于所引起的感應(yīng)的參量作為應(yīng)答的裝置(26), 其特征在于, 裝置(20,22)生成具有比電機(jī)的工作頻率高的頻率的交流電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其特征在于,第一交流電壓具有如下頻率,該頻率具有電機(jī)工作頻率的至少50倍、尤其是至少100倍的頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10之一所述的設(shè)備,其特征在于,第一交流電壓具有至少10MHz、優(yōu)選至少15MHz的頻率。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK104035028SQ201410077865
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月6日
【發(fā)明者】J.肖克羅拉希, H.哈西奧格盧, H.貝克 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司