DE102007044871A1

DE102007044871A1 - Schlüsselloses Zugangssystem mit Notlauffunktion

Info

Publication number: DE102007044871A1
Application number: DE102007044871A
Authority: DE
Inventors: Michael Bräuer; Stefan Hermann; Franz Plattner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-04-09
Also published as: WO2009040316A1

Abstract

Schlüsselloses Zugangssystem für ein Fahrzeug mit einer in oder an dem Fahrzeug angebrachten quasistationären Einheit (1), die eine Sende- (2) und Empfangsstufe (3) für hochfrequente Signale (16) aufweist, einer in oder an dem Fahrzeug angebrachten quasistationären Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) und einer mobilen Einheit (6), die eine Sende- (7) und Empfangsstufe (8) für hochfrequente Signale (16), eine Empfangsstufe (8) für niederfrequente Signale (17) sowie zur eigenen Energieversorgung eine Energiequelle (10) und einen Energiespeicher (11) aufweist, wobei die mobile und die quasistationäre Einheit (1, 6) drahtlos anhand der hochfrequenten Signale (16) Informationen austauschen und in einem Notlauffall, wenn in der mobilen Einheit (6) die Energiequelle (10) die Sende- und Empfangsstufe (7, 8) für hochfrequente Signale (16) nicht ausreichend mit Energie versorgt, die quasistationäre Sendestufe (5) zur Empfangsstufe (9) für niederfrequente Signale (17) in der mobilen Einheit (6) anhand der niederfrequenten Signale (17) Energie überträgt, die in dem Energiespeicher (11) der mobilen Einheit gespeichert wird und die Sende- und Empfangstufe (7, 8) für hochfrequente Signale (16) in der mobilen Einheit (6) versorgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein schlüsselloses Zugangssystem mit Notlauffunktion.
In einer Vielzahl von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, wird bereits heute eine Vielzahl von Funktionen über Fernsteuerungen ausgelöst oder gesteuert. Üblicherweise wird dafür eine Funkstrecke in lizenzfreien Frequenzbändern für die hochfrequente Übertragung vom und zum Kraftfahrzeug genutzt. Für den Fahrzeugzugang und beispielsweise auch den Motorstart sind dies so genannte „Remote Keyless Entry" Systeme (kurz: RKE-Systeme), wie sie zum Beispiel zur Funkzentralverriegelung verwendet werden. RKE-Systeme sind inzwischen die Standardlösung nicht nur für komfortables Ver- und Entriegeln eines Fahrzeuges, sondern auch für weitere Komfortfunktionen. Die Steuerung dieser Komfortfunktionen erfolgt mittels einer meist in einem Fahrzeugschlüssel integrierten Funksteuerung, die neben dem Ver- und Entriegeln der Türen und des Kofferraums auch zum Aktivieren und Deaktivieren der Wegfahrsperre verwendet werden.
Weitere Funktionen, wie beispielsweise komfortables Öffnen und Schließen von Fenstern, Sonnendächern, Schiebetüren oder Heckklappen können ebenso mitintegriert sein. Eine weitere Komfortfunktion und Sicherheitsfunktion ist die Aktivierung der Vorfeldbeleuchtung des Fahrzeuges. Für zusätzliche Sicherheit sorgt ein im Schlüssel integrierter so genannter Notfall-Knopf, der auf Druck einen akustischen und visuellen Alarm am Fahrzeug auslöst.
Solche RKE Systeme arbeiten dabei je nach Anforderung mit uni- oder bidirektionaler Kommunikation im Bereich von weltweit zu diesem Zweck freigegebenen ISM-Frequenzen. Weitere Merkmale sind zum Beispiel eine erhöhte Datenübertragungssicherheit durch ein Challenge-Response-Authentifi zierungsverfahren (bidirektional) sowie ein niedriger Energieverbrauch. Zudem sehen weitergehende Anwendungen eine Personalisierung der Funktionen eines RKE-Systems auf ausgewählte Personen vor.
Ein weiteres auf Funkkommunikation basierendes System ist das so genannte PASS-System. PASS steht dabei für PAsive Start and Entry und beschreibt eine schlüsselloses Zugangs- und Startsystem. Bei diesem schlüssellosen Fahrzeugzugangssystem muss der Fahrer lediglich einen Identifikationsgeber (ID) mit sich führen und erhält durch einfaches Berühren des Türgriffes Zugang zum Fahrzeug. Sobald sich der Fahrer im Innern des Fahrzeuges befindet und eine gültige Kommunikation zwischen der Sende- und Empfangseinheit des mobilen Identifikationsgebers und einer quasistationär im Kraftfahrzeug angeordneten Sende- und Empfangseinheit besteht, kann der Motor durch Knopfdruck gestartet werden.
Verlässt der Fahrer das Fahrzeug, so verriegelt das PASE-System das Fahrzeug entweder automatisch oder auf Knopfdruck. Der Identifikationsausweis des Fahrers ersetzt herkömmliche mechanische oder funkgesteuerte Schlüssel und soll maximalen Komfort und einfachste Handhabung für den Fahrer bieten. Auch hier besteht wiederum die Möglichkeit der Personalisierung auf ausgewählte Personen. Üblicherweise wird dabei eine mehrkanalige bidirektionale Datenübertragung eingesetzt, die ebenfalls drahtlos und verschlüsselt, zum Beispiel im Bereich der oben bereits genannten ISM-Frequenzen erfolgt.
Alle Funktionen, die eine solche drahtlose Datenübertragung über ein schlüsselloses Zugangssystem ermöglichen, erfordern eine Energiequelle, welche die für den Betrieb der mobilen Sende- und Empfangseinheit (zum Beispiel eines Identifikationsgebers) notwendige Energie zur Verfügung stellt. Diese Energiequelle ist üblicherweise eine Batterie.
Es ist offensichtlich, dass die oben genannten Funktionen der mobilen Sende- und Empfangseinheit nicht mehr zur Verfügung stehen, wenn die Batterie die zum ordnungsgemäßen Betrieb der mobilen Sende- und Empfangseinheit notwendige Energie nicht mehr zur Verfügung stellen kann, zum Beispiel aufgrund Entladung oder Defekt in der Batterie. Da ein Anwender üblicherweise nicht ständig eine Ersatzbatterien mit sich führt, wäre in einem solchen Fall eventuell sogar der Zutritt zum Kraftfahrzeug selbst (siehe schlüssellose Identifikationsgeber und PASS) und dessen Betrieb, wie zum Beispiel der Motorstart (siehe Deaktivierung der Wegfahrsperre), nicht mehr möglich.
Aus diesem Grund wird bisher in solche mobilen, schlüssellosen Zugangssysteme eine so genannte Notlauffunktion integriert, die den Zugang zum Kraftfahrzeug und das Starten des Kraftfahrzeugs, also insbesondere das Deaktivieren der Wegfahrsperre ermöglicht. Dabei finden die Energieversorgung der mobilen Sende- und Empfangseinheit im Notlauffall sowie die Kommunikation mit der mobilen Sende- und Empfangseinheit nach dem Stand der Technik über ein Feld mit niedriger Frequenz, zum Beispiel ein Magnetfeld statt. Die Übertragung von Energie durch ein Feld niedriger Frequenz ist von so genannten Transpondern bekannt.
Ein magnetisches Feld mit niedriger Frequenz ist in seiner Reichweite beschränkt und erlaubt daher eine sichere Einschränkung der Entfernung, aus der die entsprechenden Funktionen ausgeführt werden können. So darf aus Sicherheitsgründen zum Beispiel die Aufhebung der Wegfahrsperre nur ausgeführt werden, wenn sich die mobile Sende- und Empfangseinheit des schlüssellosen Zugangssystems in einer Entfernung von maximal 10 cm von einem vordefinierten Punkt im Fahrzeug befindet.
Im Fall der Notlauffunktion erfolgt üblicherweise die Übertragung der zum Betrieb der mobilen Sende- und Empfangseinheit benötigten Energie an diese durch das niederfrequente Magnetfeld. Nachteilig ist dabei, dass die ebenfalls über das niederfrequente Magnetfeld erfolgende Kommunikation zwischen der mobilen Sende- und Empfangseinheit und einer stationären Sende- und Empfangseinheit im Kraftfahrzeug einen hohen Ener giebedarf hat, der sich wiederum nachteilig auswirkt. Dies führt dazu, dass stärkere Magnetfelder für die Energieversorgung erforderlich sind, um fortlaufend ausreichend Energie der mobilen Sende- und Empfangseinheit bereit zu stellen.
Gleichzeitig ist dadurch in einem Notlauffall auch die mögliche Entfernung von mobiler Sende- und Empfangseinheit zum Fahrzeug beziehungsweise dem definierten Punkt, von dem aus die niederfrequente Energieversorgung vom Fahrzeug ausgehend erfolgt, eingeschränkt. Fällt das magnetische Feld aufgrund der Entfernung unter einen Wert ab, der die Energieversorgung der mobilen Sende- und Empfangseinheit nicht mehr gewährleistet, kann dann auch keine Notlauffunktion der mobilen Sende- und Empfangseinheit aufrecht erhalten werden. Dies kann zum Beispiel bei einer schlüssellosen PASS-Funktion dazu führen, dass kein Zutritt zum Fahrzeug mehr möglich ist, da der besagte Punkt wegen der erforderlichen Nähe zum Startknopf innerhalb des Fahrzeugs liegen könnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine mobile Sende- und Empfangseinheit anzugeben, zu deren zuverlässiger Energieversorgung auch ein niederfrequentes Magnetfeld mit geringerem Pegel verwendet werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Sende- und Empfangseinheit gemäß Anspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine mobile Sende- und Empfangseinheit für ein schlüsselloses Zugangssystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Energiespeicher, der durch das niederfrequente Magnetfeld aufgeladen wird und die Energieversorgung der Sende- und Empfangseinheit im Notlauffall sicherstellt, wobei die mobile Sende- und Empfangseinheit im Notlauffall weiterhin eine hochfrequente Kommunikation mit der fahrzeugseitigen Sende- und Empfangseinheit ausführt, die weniger Energie benötigt als eine entsprechende niederfrequente Kommunikation.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
1 in einem Blockschaltbild ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zugangssystems mit einer quasistationären Einheit mit Sende- und Empfangsstufe für hochfrequente Signale und einer davon getrennten quasistationären Einheit mit Sendestufe für niederfrequente Signale;
2 in einem Blockschaltbild ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zugangssystems mit einer quasistationären Einheit, die sowohl eine Sende- und Empfangsstufe für hochfrequente Signale sowie eine Sendestufe für niederfrequente Signale aufweist;
3 in einem Diagramm den Ablauf einer niederfrequenten Energieübertragung und der hochfrequenten Kommunikation zwischen den quasistationären und den mobilen Einheiten; und
4 in einem Diagramm den Ablauf der zeitlich begrenzten niederfrequenten Energieübertragung und der hochfrequenten Kommunikation zwischen den quasistationären und den mobilen Einheiten.
1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zugangssystems, bei dem eine quasistationäre Einheit 1, eine Sendestufe 2 zum Erzeugen hochfrequenter Signale 16a (zum Beispiel größer 200 kHz), eine Empfangsstufe 3 zum Auswerten hochfrequenter Signale 16b sowie eine Antenne 12 zum Abstrahlen und Empfangen der hochfrequenten Signale 16a, 16b aufweist. Das Zugangssystem umfasst weiterhin eine aktivierbare und deaktivierbare quasi stationäre Einheit 4 mit einer Sendestufe 5 zum Erzeugen niederfrequenter Signale 17 (zum Beispiel kleiner 200 kHz) und eine Antenne 13 zum Abstrahlen dieser Signale.
Weiterhin umfasst das Zugangssystem nach 1 eine mobile Einheit 6 mit einer Sendestufe 7 zum Erzeugen der hochfrequenten Signale 16b und einer Empfangsstufe 8 zum Auswerten der hochfrequenten Signale 16a sowie einer Antenne 14 zum Abstrahlen und Empfangen der hochfrequenten Signale 16b, 16a. Weiterhin weist die Einheit 6 gemäß 1 eine Energiequelle 10, einen Energiespeicher 11, eine Empfangsstufe 11 zum Auswerten der niederfrequenten Signale 17 sowie eine Antenne 15 zum Empfang der niederfrequenten Signale 17 auf. Die quasistationären Einheiten 1 und 4 sind dabei beispielsweise in oder an einem Fahrzeug angebracht und die mobile Einheit 6 wird von einem Nutzer des Fahrzeuges mitgeführt.
Gemäß 1 ist die Sende- und Empfangsantenne 12 der quasistationären Einheit 1 sowohl mit der Sendestufe 2 als auch mit der Empfangsstufe 3 verbunden und die Sendeantenne 13 ist mit der Sendestufe 5 verbunden. In der mobilen Einheit 6 ist die Sendestufe 7 und die Empfangsstufe 8 mit der Sende- und Empfangsantenne 14 gekoppelt und die Empfangsstufe 9 ist mit der Empfangsantenne 15 gekoppelt. Weiterhin ist in der mobilen Einheit 6 eine Energiequelle 10 mit der Sendestufe 7 und der Empfangsstufe 8 verbunden. Der Energiespeicher 11 der mobilen Einheit 6 ist mit der Sendestufe 7, mit der Empfangsstufe 8 und mit der Empfangsstufe 9 verbunden.
In einem normalen Betriebszustand, wenn die Energiequelle 10 ausreichend Energie für den Betrieb der Sendestufe 7 und der Empfangsstufe 8 zur Verfügung stellt, werden die Empfangsstufe 8 und die Sendestufe 7 von der Energiequelle 10 mit Energie für deren Betrieb versorgt, wie dies in 1 durch die von der Energiequelle 10 zu den Sende- und Empfangsstufen 7 und 8 führenden Pfeile dargestellt ist. Dabei ist als Energiequelle 10 einer mobilen Einheit 6 eine Batterie, z. B. eine nicht-wiederaufladbare Trockenbatterie, vorgesehen. Über die hochfrequenten Sende- und Empfangssignale 16a, 16b (zusammen auch nur mit "16" bezeichnet) werden dabei zwischen den Einheiten 1, 6 hochfrequent Informationen ausgetauscht, wenn sich die mobile Einheit 6 in ausreichender Nähe zu der quasistationären Einheit 1 befindet, um eine ausreichende Feldstärke der hochfrequenten Signale 16 zu gewährleisten.
Diese zwischen den Einheiten 1 und 6 hochfrequent ausgetauschten Informationen ermöglichen dabei die eingangs beschriebenen Komfortfunktionen in Fahrzeugen wie zum Beispiel der Funkzentralverriegelung, die Aktivierung des Diebstahlschutzes sowie die Aktivierung beziehungsweise Deaktivierung der Wegfahrsperre. Auch die Funktion eines schlüssellosen Zugangs- und Startsystems (FASE) wird entsprechend über die hochfrequente Kommunikation zwischen den Einheiten 1 und 6 zur Verfügung gestellt. Die zu diesem Zweck notwendige weitere Verarbeitungslogik ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt.
In einem Notlauffall, wenn die Energiequelle 10, zum Beispiel eine Batterie, keine ausreichende Energie für den Betrieb der Sendestufe 7 und der Empfangsstufe 8 zur Verfügung stellt, werden die Empfangsstufe 8 und die Sendestufe 7 durch den Energiespeicher 11 mit Energie für deren Betrieb versorgt, wie dies in 1 durch die vom Energiespeicher 11 zu den Sende- und Empfangsstufen 7 und 8 führenden Pfeile gekennzeichnet ist. Wenn die niederfrequenten Signale 17 nicht fortlaufend übertragen werden, dann setzt dies voraus, dass ein solcher Notlauffall durch das schlüssellose Zugangssystem erkannt wird und der Energiespeicher 11 entsprechend mit Energie aufgeladen wird, um den Betrieb der mobilen Einheit 6 in einem solchen Notlauffall zu ermöglichen.
Die Auslösung der Erkennung eines Notlauffalls erfolgt dabei beispielsweise durch ein bestimmtes Ereignis und nachfolgendes Nichtzustandekommen einer hochfrequenten Kommunikation zwischen der quasistationären Einheit 1 und der mobilen Einheit 6. Dieses Nichtzustandekommen einer auf Grund des be stimmten Ereignisses angestoßenen hochfrequenten Kommunikation zwischen den Einheiten 1 und 6 wird von der quasistationären Einheit 1 am Fehlen entsprechender hochfrequenter Antwortsignale der mobilen Einheit 6 auf eine Anfrage hin erkannt.
Die bestimmten Ereignisse, die eine hochfrequente Kommunikation zwischen der quasistationären Einheit 1 und der mobilen Einheit 6 auslösen, können bei einem schlüssellosen Zugangssystem zum Beispiel eine Betätigung des Startknopfs zum Motorstart des Fahrzeugs oder eine Betätigung eines Türgriffs sein (PASS). Tritt ein solches bestimmtes Ereignis ein und es wird dann ein Notlauffall erkannt, wird die Sendestufe 5 der quasistationären Einheit 4 aktiviert. Als Folge davon sendet die Sendestufe 5 der quasistationären Einheit 4 über die Sendeantenne 13 ein niederfrequentes Signal 17 aus (siehe 1). Das Signal kann dabei, je nach Anwendungsfall, auch Informationen enthalten (Kompatibilität mit bestehenden Systemen) oder rein zur Energieübertragung dienen.
Befindet sich die mobile Einheit 6 zu diesem Zeitpunkt in ausreichender Nähe zur Sendestufe 5, wird das niederfrequente Signal 17 von der Empfangsantenne 15 empfangen und durch die Empfangsstufe 9 ausgewertet, d. h. auf jeden Fall die übertragene Energie aufbereitet und unter Umständen noch enthaltene Informationen abgetrennt und weitergeleitet an andere (nicht gezeigte) Einheiten. Das niederfrequente Signal 17 dient aber ausschließlich oder zumindest vorrangig zur Übertragung von Energie zur mobilen Einheit 6 und versorgt bei ausreichender Feldstärke am Empfangsort die mobile Einheit 6 mit Energie zu deren Betrieb. Die Empfangsstufe 9 bereitet dazu die über das niederfrequente Signal 17 übertragene Energie so auf, dass damit der Energiespeicher 11 aufgeladen werden kann. Dies wird in 1 durch den von der Empfangsstufe 9 zum Energiespeicher 11 gerichteten Pfeil angezeigt. Der Energiespeicher 11 ist dabei beispielsweise ein Kondensator, insbesondere ein sogenannter Gold-Cap ausreichender Kapazität.
Sobald der Energiespeicher 11 ausreichend mit Energie aufgeladen ist, kann dieser nunmehr im Notlauffall als Ersatz für die Energiequelle 10 zum Betrieb der Empfangsstufe 8 und der Sendestufe 7 eingesetzt werden, wodurch die erwünschte hochfrequente Kommunikation (Signale 16) zwischen der quasistationären Einheit 1 und der mobilen Einheit 6 auch im Notlauffall zur Verfügung gestellt werden kann. Dies ist in 1 durch entsprechende Verbindungen mit Pfeilen gekennzeichnet, die vom Energiespeicher 11 zur Sendestufe 7 und zur Empfangsstufe 8 führen.
Im Gegensatz zu bekannten Systemen wird bei erfindungsgemäßen Systemen auch im Notlauffall des schlüssellosen Zugangssystems weiterhin eine bidirektionale hochfrequente Kommunikation zwischen quasistationärer und mobiler Einheit aufrecht erhalten, wodurch ohne Einschränkung des Funktionsumfanges weniger Energie für die Kommunikation benötigt wird, als dies bei einer bidirektionalen niederfrequenten Kommunikation im Notlauffall der Fall wäre. Darüber hinaus wäre bei der vorliegenden Erfindung ohne größere Einbußen zusätzlich auch zudem eine unidirektionale Kommunikation von der quasistaionären Einheit 4 zu mobilen Einheit 6 möglich.
Wie weiter oben beschrieben, kann die quasistationäre Einheit 1 auch zur Steuerung einer Wegfahrsperre des Fahrzeugs ausgebildet sein. In einem solchen Fall darf aus Sicherheitsgründen, um den Motorstart aus größeren Entfernungen zu unterbinden, erst dann ein Signal zur Deaktivierung der Wegfahrsperre erzeugt werden, wenn die mobile Einheit weniger als eine maximale Entfernung von einem bestimmten Punkt am Fahrzeug entfernt ist. Ein solcher bestimmter Punkt befindet sich typischerweise im Innenraum eines Kraftfahrzeugs, zum Beispiel in entsprechender Entfernung zu einer Aufnahme für die mobile Einheit 6, in die diese eingesetzt werden muss, um den Motorstart des Fahrzeugs zu ermöglichen. Die maximale Entfernung zu diesem bestimmten Punkt im Fahrzeug beträgt beispielsweise 10 cm.
Der bestimmte Punkt im oder am Fahrzeug kann zum Beispiel durch die Antenne 12 gegeben sein. Dabei wird der Abstand zwischen der Antenne 12 und der mobilen Einheit 6 über eine Feldstärkemessung ermittelt. Dazu wird die erzeugte Feldstärke an der Sende- und Empfangsantenne 14 mittels der Empfangsstufe 8 in der mobilen Einheit 6 ausgewertet und der Wert der gemessenen Feldstärke wird an die quasistationäre Einheit 1 gesendet. Auf diese Weise kann der jeweils aktuelle Abstand zwischen dem bestimmten Punkt im oder am Fahrzeug und der mobilen Einheit 6 zuverlässig bestimmt werden. Basierend auf dieser Information wird dann die Entscheidung getroffen, ob die Wegfahrsperre deaktiviert werden kann.
Alternativ dazu kann insbesondere in einem Notlauffall auch die Feldstärke des niederfrequenten Signals 17 ausgewertet werden, dass zur Energieübertragung durch die Sendestufe 5 der quasistationären Einheit 4 an die mobile Einheit 6 übertragen wird. In einem solchen Fall definiert die Sendeantenne 13 den bestimmten Punkt im oder am Fahrzeug, auf den zur Bestimmung der Entfernung der mobilen Einheit 6 mittels einer Feldstärkemessung Bezug genommen wird, die wiederum zum Beispiel als Kriterium für die Deaktivierung der Wegfahrsperre dient. Zur Feldstärkemessung wird die von der quasistationären Einheit 4 erzeugte Feldstärke am Ort der mobilen Einheit 6, genauer gesagt am Ort der Empfangsantenne 15 ausgewertet und der Wert der gemessenen Feldstärke wird unter Verwendung hochfrequenter Kommunikation (Signale 16) an die quasistationäre Einheit 1 gesendet.
Weiterhin kann die quasistationäre Einheit 1 des schlüssellosen Zugangssystems (auch) zur Steuerung einer schlüssellosen Zugangssteuerung zu einem Fahrzeug ausgebildet sein. In diesem Fall wird, wie weiter oben beschrieben, ein Notlauffall dann festgestellt, wenn auf die Betätigung eines Türgriffs eines Fahrzeuges keine hochfrequente Kommunikation zwischen der quasistationären Einheit 1 und der mobilen Einheit 6 zustande kommt, wodurch zunächst ein Zutritt zum Fahrzeug nicht möglich wäre. Dieser Zutritt zum Fahrzeug wird dann wieder ermöglicht, wenn im Notlauffall wie oben beschrieben die Aufladung des Energiespeichers 11 erfolgt ist und damit die hochfrequente Kommunikation möglich ist.
In einem solchen Fall muss die Sendestufe 5 der quasistationären Einheit 4 das niederfrequente Signal über die im oder am Fahrzeug angebrachte Sendeantenne 13 mit so hoher Energie abstrahlen, dass eine Aufladung des Energiespeichers 11 auch in der nahen Umgebung zum Fahrzeug (außerhalb des Fahrzeuginnenraums) gewährleistet ist. Auch hier macht sich vorteilhaft bemerkbar, dass die auch im Notlauffall hochfrequent ausgeführte Kommunikation zwischen der mobilen Einheit 6 und der quasistationären Einheit 1 deutlich weniger Energie benötigt, als die bisher übliche bidirektionale niederfrequente Kommunikation im Notlauffall.
Die abgestrahlte Energie beziehungsweise die Feldstärke des niederfrequenten Signals 17 der quasistationären Einheit 4 kann dementsprechend geringer ausgelegt werden, was sich wiederum günstig auf Kosten und Baugröße auswirkt.
Wie in 1 gezeigt, können die quasistationären Einheiten 1 und 4 dabei aus zwei physisch getrennten Einheiten bestehen, so dass der Einbauort der quasistationären Einheit 4 je nach Anwendungsfall und Anforderungen an den Fahrzeugaufbau getrennt von der quasistationären Einheit 1 bestimmt werden kann. Die Antenne 12 kann sich zum Beispiel nahe der zentralen Bordelektronik des Fahrzeugs oder im Bereich des Armaturenbretts befinden. Die Antenne 13 könnte in einem solchen Fall zum Beispiel so angebracht werden, dass die mobile Einheit 6 in einem Notlauffall zum Beispiel zur Sicherstellung der Türöffnungsfunktion auch bereits außerhalb des Fahrzeugs bei geringer Feldstärke mit Energie versorgt werden kann. Als Einbauort für die Antenne 13 eignet sich dabei zum Beispiel ein Ort an der äußeren Karosserie des Fahrzeugs, von wo die niederfrequente Übertragung von Energie an die mobile Einheit 6 weniger stark gedämpft wird, als dies bei einer im Fahrzeuginnenraum angeordneten Sendeantenne der Fall wäre.
Mobile Einheiten bekannter schlüsselloser Zugangssysteme können dabei mit wenig Aufwand zu einer mobilen Einheit 6 für ein erfindungsgemäßes Zugangssystem umgerüstet werden. Wie eingangs erwähnt umfasst eine mobile Einheit eines bekannten schlüssellosen Zugangssystems üblicherweise bereits die Komponenten zur hochfrequenten Kommunikation sowie die Empfangsstufe für niederfrequente Signale in einem Notlauffall. Da die Steuerung einer solchen mobilen Einheit häufig per Software erfolgt, kann eine Anpassung im einfachsten Fall bereits durch entsprechendes Abändern der Software und Hinzufügen zumindest des Energiespeichers 11 (zum Beispiel eines Kondensators) erfolgen und stellt somit eine kostengünstige und leicht zu realisierende Lösung dar.
Bei der Realisierung der quasistationären Einheit 4 kann auch auf andere, bereits im oder am Fahrzeug vorhandene Komponenten zurück gegriffen werden. Ist zum Beispiel das Fahrzeug mit einer PASS-Funktion ausgestattet, so kann die zugehörige Sendestufe zur niederfrequenten Übertragung von Energie an die mobile Einheit 6 genutzt werden. In diesem Fall werden an Stelle der Sendestufe 5 und der Sendeantenne 13 gemäß 1 die entsprechenden Komponenten, nämlich die Sendestufe und die Antenne der bereits vorhandenen und in das Fahrzeug integrierten PASS-Einheit zur niederfrequenten Energieübertragung verwendet. Diese Komponenten werden dementsprechend in die Wirkungs- und Funktionsweise des schlüssellosen Zugangssystems gemäß 1 mit einbezogen, wodurch die Anzahl zusätzlich benötigter Komponenten und der Aufwand zur Integration in das Fahrzeug weiter reduziert werden.
2 zeigt in einem Blockschaltbild ein weiteres Ausführungsbeispiel, das aus dem in 1 gezeigten dadurch hervorgeht, dass die Sendestufe 5 für niederfrequente Signale 17 und die zugehörige Sendeantenne 13 in die quasistationäre Sendeinheit 1 mitintegriert und nicht wie in 1 in einer getrennten quasistationären Sendeinheit 4 untergebracht ist. Daraus kann sich eine weitere Kosteneinsparung und eine Ver ringerung des Aufwandes für die Verdrahtung und Integration des schlüssellosen Zugangssystems erzielen lassen.
3 zeigt in einem Zeitdiagramm den von einem bestimmten Ereignis ausgelösten Ablauf einer kontinuierlichen niederfrequenten Energieübertragung und der hochfrequenten Kommunikation zwischen den quasistationären und den mobilen Einheiten bei den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2. Wie oben bereits dargelegt kann das bestimmte Ereignis zum Beispiel das Auslösen eines Startvorgangs des Motors oder das Betätigen eines Türgriffs sein, bei dem zunächst keine hochfrequente Kommunikation zwischen der mobilen Einheit 6 und der quasistationären Einheit 1 stattfindet, also ein Notlauffall durch die quasistationäre Einheit 1 festgestellt wird.
Die Abszisse des Diagramms gemäß 3 bezeichnet die Zeit t, die Ordinate schematisch die Aktivitäten in Zusammenhang mit einem bestimmten Ereignis 21, einem Feststellen des Notlauffalls 24, einer niederfrequenten Energieübertragung 22 an die mobile Einheit 6 und einer hochfrequenten, bidirektionalen Kommunikation 23 zwischen der mobilen Einheit 6 und der quasistationären Einheit 1 bei einem Zugangssystem gemäß den 1 und 2. Die niederfrequente Energieübertragung 22 an die mobile Einheit 6 wird aktiviert, nachdem das Ereignis 21 aufgetreten ist und eine Feststellung des Notlauffalls 24 getroffen wurde.
Nach einer gewissen Zeitdauer, die beispielsweise zwischen 100 ms und 2 s (z. B. bei 500 ms) liegt, ist der Energiespeicher 11 der mobilen Einheit 6 durch die niederfrequente Energieübertragung 22 ausreichend aufgeladen, um die erwünschte hochfrequente Kommunikation 23 auszuführen. Die Zeitdauer, die benötigt wird, um einen Energiespeicher in einer mobilen Einheit zum Betrieb der mobilen Einheit ausreichend aufzuladen, hängt unter Anderem von der Kapazität des Energiespeichers, der Feldstärke des niederfrequenten Signals am Ort der Antenne 15 und dem Wirkungsgrad der Antenne 15 und der Empfangsstufe 9 ab.
Die Dauer einer solchen in 3 schematisch dargestellten hochfrequenten, bidirektionalen Kommunikation 23 zwischen der mobilen Einheit 6 und der quasistationären Einheit 1 liegt dabei beispielsweise zwischen 10 ms und 200 ms (z. B. bei 50 ms). Die kurze Kommunikationszeit stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber einer bekanten bidirektionalen niederfrequenten Kommunikation im Notlauffall dar, da der selbe Informationsgehalt aufgrund der höheren Übertragungsfrequenz und der damit verbundenen höheren Datenrate in einem wesentlich kürzeren Zeitraum übertragen werden kann.
Der Energiespeicher 11 der mobilen Einheit 6 muss daher bedeutend weniger Energie für den Betrieb der mobilen Einheit zur Verfügung stellen als es dies bei einer entsprechenden niederfrequenten Kommunikation der Fall wäre. Er kann daher eine geringere Kapazität aufweisen und dementsprechend auch schneller und mit geringerem Energiebedarf ausreichend aufgeladen werden. Darüber hinaus können auch in einem solchen Notlauffall, wie in einem ungestörten Betriebszustand, weiterhin alle hochfrequenten Informationssignale der Einheiten 1 und 6 ausgetauscht werden und sind nicht auf eine niederfrequente Notlaufkommunikation eingeschränkt. Der ursprüngliche Funktionsumfang der mobilen Einheit bleibt damit auch im Notlauffall vollständig erhalten.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Sendestufe 5 der quasistationären Einheit für niederfrequente Signale 17 zur Energieübertragung an die mobile Einheit 6 kostengünstig als reine Sendestufe ausgeführt werden kann, da auch im Notlauffall keine bidirektionale niederfrequente Kommunikation stattfinden muss und keine entsprechende niederfrequente Empfangsstufe und nachgeschaltete Verarbeitungslogik benötigt werden. Dabei wird in einem Notlauffall solange kontinuierlich Energie an die mobile Einheit 6 übertragen und damit der Energiespeicher 11 geladen, solange eine hochfrequente Kommunikation zwischen mobiler Einheit 6 und quasistationärer Einheit 1 stattfindet. Ist eine solche hochfrequente Kommunika tion nicht mehr notwendig, kann die quasistationäre Sendestufe 5 optional auch die Aussendung des niederfrequenten Signals einstellen, um Energie zu sparen.
Eine weitere Situation, in der die quasistationäre Sendestufe 5 die Aussendung des niederfrequenten Signals einstellen kann, um Energie zu sparen, ist der Fall, in dem trotz Eintreten eines bestimmten Ereignisses und Feststellen des Notlauffalls keine hochfrequente Kommunikation stattfindet, da sich in diesem Fall die mobile Einheit 6 offensichtlich so weit von der quasistationäre Sendestufe 5 entfernt befindet, dass eine ausreichende Aufladung des Energiespeichers nicht erfolgen und/oder keine hochfrequente Kommunikation zwischen mobiler Einheit 6 und quasistationärer Einheit 1 stattfinden kann.
Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn das bestimmte Ereignis die Betätigung eines Türgriffs des Fahrzeugs ist, ohne dass sich die mobile Einheit 6 tatsächlich in ausreichender Nähe zum Fahrzeug beziehungsweise zur Sendeantenne 13 der quasistationären Sendestufe 5 befindet. In diesem Fall soll aus Sicherheitsgründen keine weitere Aktion als Reaktion auf das bestimmte Ereignis erfolgen.
4 zeigt in einem Diagramm den von einem bestimmten Ereignis ausgelösten Ablauf einer nicht kontinuierlichen niederfrequenten Energieübertragung und der hochfrequenten Kommunikation zwischen den quasistationären und den mobilen Einheiten gemäß der 1 und 2. Der grundlegende Aufbau des Diagramms entspricht dem in 3 gezeigten. Aus 4 ist aber zu ersehen, dass im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten Diagramm nach einer gewissen Zeitdauer (beispielsweise wiederum etwa 500 ms) die niederfrequente Energieübertragung 22 beendet wird, wobei von der Annahme ausgegangen wird, dass der Energiespeicher 11 der mobilen Einheit 6 ausreichend aufgeladen ist, um die erwünschte hochfrequente Kommunikation 23 auszuführen. Anstelle eines Auslösens durch ein bestimmtes Ereignis kann in gleicher Weise auch ein zyklisches Auslösen ohne Auftreten eines bestimmten Ereignisses treten.
Die Dauer dieser hochfrequenten, bidirektionalen Kommunikation 23 zwischen der mobilen Einheit 6 und der quasistationären Einheit 1 beträgt wiederum beispielsweise etwa 50 ms. Ist auf diese Weise die Reaktion auf ein bestimmtes Ereignis, zum Beispiel die Betätigung eines Türgriffs oder die Betätigung eines Startknopfs für den Motorstart durch die durchgeführte hochfrequente Kommunikation abgearbeitet, werden zunächst keine weiteren niederfrequenten Signale durch die quasistationäre Sendestufe 5 abgestrahlt. Erst bei einem erneuten Eintreten eines bestimmten Ereignisses und erneutem Feststellen des Notlauffalls wird wiederum ein entsprechendes niederfrequentes Signal zur mobilen Einheit 6 gesandt. Gegenüber einem Ausführungsbeispiel gemäß 3 mit einem für zumindest eine bestimmte Zeitdauer weiter übertragenen niederfrequentem Signal 17 lässt sich dadurch die im Gesamtsystem benötigte Energie weiter verringern.
Bei einem zwischenzeitlichen Ersatz der verbrauchten oder ausgefallenen Energiequelle 10 in der mobilen Einheit 6 kein Notlauffall mehr durch das schlüssellose Zugangssystem festgestellt wird (hochfrequente Kommunikation erfolgt sofort, siehe oben), und in diesem Fall auch die quasistationäre Sendestufe 5 für niederfrequente Signale zur Energieübertragung nicht aktiviert wird.
Neben den gezeigten und erläuterten Ausführungsbeispielen gibt es noch eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungen, wie zum Beispiel den Einbau einer der quasistationären Antennen, in den Start-Stop-Knopf des Fahrzeuges oder in den Türgriff, besonders ausgestaltete Spulen als Antennen oder die Verwendung von Micro-Controllern in den einzelnen Einheite.

1: quasistationäre Einheit
2: Sendestufe
3: Empfangsstufe
4: aktivierbare und deaktivierbare quasistationäre Einheit
5: Sendestufe
6: mobile Einheit
7: Sendestufe
8: Empfangsstufe
9: Empfangsstufe
10: Energiequelle
11: Energiespeicher
12: Antenne
13: Antenne
14: Antenne
15: Antenne
16: hochfrequente Signale
17: niederfrequente Signale
21: Ereignis
22: Energieübertragung
23: hochfrequente Kommunikation
24: Notlauffall

Claims

Schlüsselloses Zugangssystem für ein Fahrzeug mit einer in oder an dem Fahrzeug angebrachten quasistationären Einheit (1), die eine Sende- (2) und Empfangsstufe (3) für hochfrequente Signale (16) aufweist, einer in oder an dem Fahrzeug angebrachten quasistationären Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) und einer mobilen Einheit (6), die eine Sende- (7) und Empfangsstufe (8) für hochfrequente Signale (16), eine Empfangsstufe (9) für niederfrequente Signale (17) sowie zur eigenen Energieversorgung eine Energiequelle (10) und einen Energiespeicher (11) aufweist, wobei die mobile und die quasistationäre Einheit (1, 6) drahtlos anhand der hochfrequenten Signale (16) Informationen austauschen und in einem Notlauffall, wenn in der mobilen Einheit (6) die Energiequelle (10) die Sende- und Empfangsstufe (7, 8) für hochfrequente Signale (16) nicht ausreichend mit Energie versorgt, die quasistationäre Sendestufe (5) zur Empfangsstufe (9) für niederfrequente Signale (17) in der mobilen Einheit (6) anhand der niederfrequenten Signale (17) Energie überträgt, die in dem Energiespeicher (11) der mobilen Einheit gespeichert wird und die Sende- und Empfangsstufe (7, 8) für hochfrequente Signale (16) in der mobilen Einheit (6) versorgt.
Zugangssystem nach Anspruch 1, bei dem der Energiespeicher (11) der mobilen Einheit (6) ein Kondensator ist.
Zugangssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Energiequelle (10) der mobilen Einheit eine Batterie ist.
Zugangssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die quasistationäre Einheit (1) zur Steuerung einer Wegfahrsperre des Fahrzeugs ausgebildet ist und erst dann ein Signal zur Deaktivierung der Wegfahrsperre erzeugt, wenn die mobile Einheit (6) weniger als 10 cm von einem bestimmten Punkt am Fahrzeug entfernt ist.
Zugangssystem nach Anspruch 4, bei dem der Abstand zwischen dem bestimmten Punkt am Fahrzeug und der mobilen Einheit (6) über eine Feldstärkemessung ermittelt wird.
Zugangssystem nach Anspruch 5, bei dem zur Feldstärkemessung die von der Sendestufe (2) für hochfrequente Signale (16) in der quasistationären Einheit (1) oder der quasistationären Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) erzeugte Feldstärke durch die mobile Einheit (6) ausgewertet und der Wert der Feldstärke an die quasistationäre Einheit (1) gesendet wird.
Zugangssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der bestimmte Punkte die Sendestufe (2) für hochfrequente Signale (16) in der quasistationären Einheit (1) und die quasistationäre Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) eine Antenne (12, 13) aufweisen, von denen eine den bestimmten Punkt am Fahrzeug darstellt.
Zugangssystem nach Anspruch 7, bei dem die Antenne (13) der quasistationären Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) den bestimmten Punkt am Fahrzeug darstellt und die mobile Einheit (6) die Feldstärke der niederfrequenten Signale auswertet.
Zugangssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die quasistationäre Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) eine Antenne (13) für Passive-Start-And-Entry(PASE)-Anwendungen aufweist.
Zugangssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die hochfrequenten Signale (16) eine Frequenz größer 200 Kilo-Hertz und die niederfrequenten Signale (17) eine Frequenz kleiner 200 Kilo-Hertz aufweisen.
Zugangssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die niederfrequenten Signale (17) überwiegend eine magnetische Komponente aufweisen.
Zugangssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die quasistationäre Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) in die quasistationäre Einheit (1) für hochfrequente Signale (16) mitintegriert ist.
Zugangssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die quasistationäre Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) aktivierbar und deaktivierbar ist und erst dann aktiviert wird, wenn ein bestimmtes Ereignis eintritt.
Zugangssystem nach Anspruch 13, bei dem die quasistationäre Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) bei Betätigung eines Türgriffs oder des Startknopfes des Fahrzeugs aktiviert wird.
Zugangssystem nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die quasistationäre Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) nach Eintritt des bestimmten Ereignisses für eine vorgegebene Zeitdauer aktiviert wird und dann wieder deaktiviert wird.
Zugangssystem nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15, bei dem die quasistationäre Sendestufe (5) für niederfrequente Signale (17) erst dann aktiviert wird, wenn ein Ausfall der Energiequelle (10) in der mobilen Einheit erkannt wird.
Zugangssystem nach Anspruch 16, bei dem ein Ausfall der Energiequelle (10) in der mobilen Einheit (6) dann angenommen wird, wenn auf ein hochfrequentes Signal (16) der quasistationären Einheit (1) kein hochfrequentes Signal (16) als Antwort von der mobilen Einheit (6) gesendet wird.