DE102014101086A1

DE102014101086A1 - Mobilgerät für ein schlüsselloses Zugangs- oder Betätigungssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102014101086A1
Application number: DE102014101086.8A
Authority: DE
Inventors: Mirko Schindler
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-07-30
Also published as: EP3100242A1; WO2015113710A1; CN106104637A; US20170050615A1

Abstract

Mobiles Kommunikationsgerät (2), welches zur Kommunikation über ein öffentliches Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist, wobei das Kommunikationsgerät außerdem eine Schnittstelle (15) zur Hochfrequenzkommunikation mit kurzer Reichweite aufweist. Das mobile Kommunikationsgerät (2) hat eine LF-Spulenanordnung (10a, 10b, 10c) mit wenigstens drei Empfangsspulen für niederfrequente (LF) Signale, wobei die LF-Empfangsspulen jeweils in unterschiedliche Raumrichtungen orientiert sind. Die LF-Spulenanordnung (10a, 10b, 10c) ist mit einer Steuereinheit (14) im mobilen Kommunikationsgerät (2) derart gekoppelt, dass in Abhängigkeit von einem über die LF-Spulenanordnung (10a, 10b, 10c) empfangenen Signal die Schnittstelle (15) zur Hochfrequenzkommunikation ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mobiles Kommunikationsgerät, beispielsweise ein Mobiltelefon oder einen Tablet-Computer, welcher mit einem schlüssellosen Zugangssystem für ein Fahrzeug verwendet wird.
Im Stand der Technik sind schlüssellose Zugangs- und Startsysteme (keyless-entry, keyless-go) für Fahrzeuge bekannt. Derartige Systeme erlauben es für den Fall, dass der Benutzer ein elektronisches Legitimationsmittel bei sich trägt (ID-Geber), die Freigabe von Fahrzeugfunktionen zu veranlassen, beispielsweise die Türöffnung. Dies geschieht, ohne dass vom Benutzer aktiv ein Autorisierungsdialog gestartet werden muss. Die Fahrzeugschlüssel oder ID-Geber können dazu mit vorgefertigten Komponenten ausgestattet sein, beispielsweise sogenannten Front-Ends für die Niederfrequenzkommunikation, beispielsweise einsatzfertige Komponenten der Firma NXP Semiconductors N.V.
Die bekannten Keyless-Entry-Systeme arbeiten derart, dass bei Annäherung eines Benutzers an ein Fahrzeug ein niederfrequenter (LF) Dialog zwischen der Fahrzeugseite und einer dort angebrachten Antennen und dem vom Benutzer mitgeführten Fahrzeugschlüssel initiiert wird. Zunächst sendet das Fahrzeug ein niederfrequentes Wecksignal aus, welches der Schlüssel empfängt und daraufhin wird eine hochfrequente Autorisierungskommunikation zwischen Schlüssel und Fahrzeug durchgeführt. Unter LF ist in diesem Zusammenhang ein Signal im Bereich von einigen Kilohertz bis einigen Hundert Kilohertz, z.B. 125 KHz zu verstehen.
Am mitgeführten Schlüssel ist eine dreidimensionale Niederfrequenzantenne (3D-LF) und eine Hochfrequenzantenne (HF) angeordnet. Die 3D-LF-Antenne weist mehrere Spulen in unterschiedlichen Raumrichtungen auf, beispielsweise entlang der X-, Y- und Z-Achse eines kartesischen Koordinatensystems im dreidimensionalen Raum.
Einen derartigen Aufbau gibt beispielsweise die EP 2 429 033 wieder, wo die LF-Spulenanordnung in geeigneter Weise beschrieben wird.
Außerdem ist es im Stand der Technik bekannt, mobile Kommunikationsgeräte die unabhängig vom Fahrzeug dem Benutzer zusätzliche Funktionen bieten, mit einem Fahrzeug zu koppeln. Beispielsweise ist die Kopplung von Mobiltelefonen über Funk mit geringer Reichweite (z.B. Bluetooth) an Kraftfahrzeuge bekannt, wobei Funktionen des Fahrzeuges mit Funktionen des Mobilgerätes kombiniert werden. Es ist ebenfalls bekannt, die Zugangsautorisierung zu einem Fahrzeug mit Mobiltelefonen durchzuführen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Zugang zu Fahrzeugen mit Hilfe von multifunktionalen Mobilgeräten weiter zu verbessern und sicher zu gestalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Gemäß der Erfindung wird vorgesehen, dass ein Mobilgerät in Gestalt eines Mobiltelefons oder eines tragbaren Mobilcomputers mit einer zusätzlichen Antennenanordnung ausgestattet wird.
Dazu wird dem Mobilgerät eine dreidimensionale Antennenanordnung zugeordnet, beispielsweise ein 3D-LF-Front-End, wie es in der vorstehend genannten Druckschrift EP 2 429 033 offenbart ist.
Diese Ergänzung an Hardwarekomponenten eines Mobilgerätes erweitert die Einsatzmöglichkeiten des Mobilgerätes für die Zugangskontrolle. Ein weiteres, ebenfalls einsetzbares Beispiel für eine derartige dreidimensionale Niederfrequenzantennenanordnung ist auch der WO 2005/088560 zu entnehmen.
Die Einbringung einer derartigen 3D-Niederfrequenzantennenanordnung erlaubt es, das Mobiltelefon mit einem bordseitig ausgesandten Wecksignal zu wecken. Weiterhin ist die präzise Ortung des Mobilgerätes mit dem darin angeordneten 3D-LF-Front-End durch das Fahrzeug möglich. Die Ortung mit einem derartigen Antennenpaket ist im Stand der Technik bekannt. Um die jeweils gewünschte und/oder zulässige Keyless-Funktionalität auszulösen, ist es notwendig, dass das Schließsystem den Schlüssel wecken sowie den jeweiligen Ort des Schlüssels feststellen kann. Bei Keyless-Systemen heute bekannter Bauart wird das Wecken durch Abstrahlung eines magnetischen Weckfeldes über niederfrequente LF-Antennen am Fahrzeug vorgenommen. Weiter ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal die exakte Abgrenzung zwischen dem Innen- und dem Außenbereich des Kraftfahrzeugs. Für diese Abgrenzungsmessungen werden mehrere Antennen verwendet, welche nacheinander angesteuert werden, um die Position des elektronischen Schlüssels zu lokalisieren.
Durch die unterschiedliche Orientierung der Antennenspulen in einer 3d-LF Anordnung wird ein Ortungssignal in unterschiedlicher Stärke, je nach Lage und Position des Mobilgerätes durch die unterschiedlichen Spulen registriert. Durch diese Lagedetektion mit kurzer Reichweite kann beispielsweise eine Prüfung durchgeführt werden, welche Fahrzeugtür dem Bediener am nächsten ist, und ob diese zu entriegeln ist oder ob ein Bediener sich bereits im Fahrzeuginneren befindet und zum Starten des Motors berechtigt ist.
Die Ergänzung des Mobilgerätes um ein 3D-LF-Front-End erlaubt die vollständige Funktionsübernahme eines der bisher im Fahrzeugschlüssel angeordneten Funktionalität in ein mobiles Kommunikationsgerät. Der bei bisherigen Keyless-Entry- oder Keyless-Go-Verfahren vorgesehene Autorisierungsdialog kann über die im Mobilgerät ohnehin vorhandenen Kommunikationsmittel für Hochfrequenzkommunikation erfolgen. Hochfrequenz bedeutet in diesem Kontext einen Frequenzbereich oberhalb 10 MHz (z.B. NFC-Schnittstellen), insbesondere oberhalb von 1 GHz. Beispielsweise kann zunächst eine Positionsbestimmung mit Hilfe des 3D-LF-Front-Ends stattfinden. Die eigentliche Autorisierung erfolgt via Kommunikation mit kurzer Reichweite über Bluetooth zwischen Fahrzeug und Mobilgerät, um den Autorisierungsdialog abzuwickeln. Der wesentliche Vorteil gegenüber bisherigen Konzepten des Zugangs mit Mobilgeräten zu einem Fahrzeug besteht darin, dass eine zusätzliche Hardwarekomponente im Mobilgerät die verlässliche Lageortung im unmittelbaren Nahbereich des Fahrzeuges erleichtert und die Sicherheit des gesamten Zugangssystems erhöht.
Andererseits bietet das System deutliche Komfortvorteile gegenüber Konzepten, bei denen beispielsweise das Mobilgerät in unmittelbare Nähe einer Fahrzeugkomponente gebracht werden muss, um eine Legitimation herbeizuführen, beispielsweise per NFC-Kommunikation.
Der Benutzer kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung das Mobilgerät beispielsweise in einer Tasche bei sich tragen und der Kommunikationsdialog zwischen Mobilgerät und Fahrzeug läuft in derselben Weise ab, wie bei bisherigen Keyless-Entry-Systemen, ohne jedoch eine Mitführung des zusätzlichen Fahrzeugschlüssels zu erfordern.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die 3D-LF-Spulenanordnung in einem Modul zur Erweiterung vorhandener Mobilgeräte ausgebildet. Auf diese Weise können Mobilgeräte um die erfinderische Funktion erweitert werden. Das 3d-LF-Modul kann dazu z.B. über eine am Mobilgerät vorhandene Stecker-Schnittstelle mit dem Gerät gekoppelt werden und mit diesem Gerät Daten austauschen. Bei dieser Ausführungsform kann durch Entkopplung des Moduls die Funktion auch wieder entfernt werden, z.B. um das Mobilgerät ohne die Zugangsmöglichkeit zu dem Fahrzeug zu nutzen oder z.B. zu verleihen.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert.
1 zeigt in schematischer Weise die Signalwege zwischen Fahrzeug und Mobiltelefon gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 zeigt in schematischer Weise die Funktionskomponenten einer Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, welchem sich ein Benutzer mit einem Mobiltelefon 2 nähert, um zu Zugang zu dem Fahrzeug zu erhalten. Das Mobiltelefon 2 weist eine 3D-LF-Spulenanordnung auf, wie weiter unten erläutert wird. Bei Annäherung des Benutzers an das Fahrzeug 1, beispielsweise bei Annäherung der Hand des Nutzers an den Türgriff der Fahrertür, wird im Fahrzeug die Aussendung eines Wecksignals im Niederfrequenzbereich (LF) ausgelöst. Dieses Wecksignal ist hier durch den Pfeil 5 dargestellt. Das Wecksignal wird entweder von einer oder mehreren LF-Sendespulen am Fahrzeug ausgesandt.
Im Mobiltelefon 2 wird das LF-Signal 5 empfangen, wobei die in unterschiedlichen Raumrichtungen angeordneten LF-Spulen jeweils unterschiedliche Signalstärken empfangen, je nachdem wie ihre Lage im Raum zum abgestrahlten Signal 5 ist. Da die Spulen jedoch in einer 3D-Anordnung, also beispielsweise in rechten Winkeln zueinander in allen drei Raumrichtungen oder zumindest schräg zueinander angeordnet sind, ist bei jeder Lage des Gerätes 2 ein Empfang des LF-Signales möglich, sofern sich das Mobiltelefon 2 im Abstrahlbereich des Signals 5 befindet was üblicherweise höchstens einige Meter um das Fahrzeug herum der Fall ist.
Mit der Antennenanordnung im Mobiltelefon 2 sind Mittel zur Messung der Feldstärke des empfangenen LF-Signals angeordnet. Dazu ist beispielsweise ein RSS-Chip (Radio Signal Strength Chip) mit den LF-Spulen gekoppelt. Ein solcher Chip kann eine Signalstärkeanzeige (RSSI) aus dem empfangenen LF-Signal ermitteln, beispielsweise kann das RSSI-Signal in logarithmischer Abhängigkeit zur Feldstärke des LF-Signals dargestellt werden. Das RSSI-Signal erlaubt dann die Standortbestimmung des Mobiltelefons gegenüber dem Fahrzeug.
Durch das Wecksignal 5 wird das Mobiltelefon in einem Autorisierungsmodus versetzt, in dem es über eine andere, Funkschnittstelle, beispielsweise eine Bluetooth-Verbindung, mit dem Fahrzeug 1 in Dialog tritt. Dieser Funkdialog mit höherer Frequenz ist hier durch den Pfeil 6 dargestellt. Fahrzeuge verfügen heutzutage regelmäßig bereits über eine Bluetooth-Schnittstelle. Über die Bluetooth-Verbindung können die RSSI-Daten an das Fahrzeug geliefert werden, welches dann eine Überprüfung durchführt, ob die Lage des Mobiltelefons eine Autorisierung überhaupt rechtfertigt. Des Weiteren können im Fahrzeug und im Mobiltelefon gespeicherte Autorisierungsdaten geprüft und ausgetauscht werden, um die Legitimation des Mobiltelefons 2 für den Zugang des Fahrzeugs 1 zu überprüfen. Einem solchen Autorisierungsdialog hat üblicherweise eine Anlernung des Telefons am Fahrzeug voranzugehen, wie im Stand der Technik bekannt ist. Dabei wird dem Fahrzeug das Mobilgerät 2 als legitimes Zugangsmittel vorgestellt und dort gespeichert – ein solcher Vorgang, auch Pairing genannt, ist jedoch bekannt.
Wesentliches erfinderisches Element in diesem Zusammenhang ist jedoch die Verarbeitung der LF-Signale unmittelbar im Telefon 2 durch eine entsprechende Spulenanordnung, welche die Sicherheit der Zugangskontrolle signifikant erhöht.
Die LF-Signalaussendung und damit durchgeführte Positionsbestimmung hat sich in der Vergangenheit nämlich als äußerst verlässliches Sicherheitsmerkmal bei dem Zugang zum Fahrzeug bewehrt. Durch die Ausstattung des Mobiltelefons mit einer solchen Spulenanordnung, sei es im Telefon selbst oder durch ein ankoppelbares Modul, kann die Zugangssicherheit wesentlich erhöht werden.
In 2 sind schematisch die Funktionskomponenten sowohl des Fahrzeuges 1 als auch des Mobiltelefons 2 dargestellt, soweit sie für die erfindungsgemäße Einrichtung relevant sind. Das Fahrzeug 1 enthält einen LF-Sender 7, in diesem Beispiel einen 125 KHz-Sender, der mit einem Mikrokontroller 8 gekoppelt ist. Ebenfalls mit dem Mikrokontroller 8 ist ein Bluetooth-Interface 9 gekoppelt, um einen hochfrequenten Autorisierungsdialog mit dem Mobiltelefon 2 durchzuführen.
Während die fahrzeugseitige Anordnung über mindestens eine LF-Sendespule 10 verfügt, empfängt das Mobiltelefon 2 mit seinem 3D-LF-Front-End über in drei Raumrichtungen orientierte Empfangsspulen 11a, 11b, 11c. Diese sind mit einer Empfangseinheit 12 für den 125 KHz-Bereich gekoppelt, an die wiederum eine Einrichtung 13 zur Erkennung des Wecksignales gekoppelt ist. Diese Einrichtung 13 ist in äußerst energiesparender Weise, analog zu den bisher bereits bekannten ID-Gebern zu betreiben und weckt das Mobiltelefon mit dessen weiteren Komponenten im Übrigen nur dann auf, wenn tatsächlich über die LF-Funkstrecke ein entsprechendes Wecksignal vom Fahrzeug 1 empfangen wird.
Ein Mikrokontroller 14 ist mit der 125 KHz-Empfangseinrichtung 12 gekoppelt, wobei der Mikrokontroller 14 auch eine Signalstärkeauswertung mit der Chipeinrichtung 14 durchführen kann. Der Mikrokontroller 14 weckt bei vorliegendem LF-Wecksignal das im Mobiltelefon 2 angeordnete Bluetooth-Interface 15 und startet einen Autorisierungsdialog mit dem Bluetooth-Interface 9 im Fahrzeug 1.
Es wird deutlich, dass die übliche Funktionalität eines Mobiltelefons 2 gemäß der Erfindung durch eine entsprechende Empfangsantennenanordnung zusammen mit einem entsprechenden Empfänger verbessert wird. Die Sicherheit eines Zugangsverfahren zum Fahrzeug mit einem derart ausgestatteten Mobiltelefon ist deutlich höher als die Legitimation allein über eine Bluetooth-Schnittstelle, da ein zusätzlicher Signalweg und die akkurate Lagebestimmung des Mobilgerätes als Zugangsmittel möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2429033 [0005, 0010]
WO 2005/088560 [0011]

Claims

Mobiles Kommunikationsgerät (2), welches zur Kommunikation über ein öffentliches Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist, wobei das Kommunikationsgerät außerdem eine Schnittstelle (15) zur Hochfrequenzkommunikation mit kurzer Reichweite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Kommunikationsgerät (2) eine LF-Spulenanordnung (10a, 10b, 10c) mit wenigstens drei Empfangsspulen für niederfrequente (LF) Signale aufweist, wobei die LF-Empfangsspulen jeweils in unterschiedliche Raumrichtungen orientiert sind, wobei die LF-Spulenanordnung (10a, 10b, 10c) mit einer Steuereinheit (14) im mobilen Kommunikationsgerät (2) derart gekoppelt ist, dass in Abhängigkeit von einem über die LF-Spulenanordnung (10a, 10b, 10c) empfangenen Signal die Schnittstelle (15) zur Hochfrequenzkommunikation ansteuerbar ist.
Mobiles Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei die LF-Spulenanordnung (10a, 10b, 10c) mit einer Einrichtung (14) zur Bestimmung der Signalstärke der empfangenen LF-Signale gekoppelt ist.
Mobiles Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schnittstelle zur Hochfrequenzkommunikation als Bluetooth-Schnittstelle oder als NFC-Schnittstelle ausgebildet ist.
Mobiles Kommunikationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die LF-Spulenanordnung als Bestandteil eines Moduls ausgebildet ist, welches mit einem mobilen Kommunikationsgerät über eine Standard-Schnittstelle gekoppelt ist.
Mobiles Kommunikationsgerät nach Anspruch 4, wobei das Modul mit dem mobilen Kommunikationsgerät über eine Steckverbindung zur Datenübertragung gekoppelt ist.
Mobiles Kommunikationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die LF-Spulenanordnung zum Empfang von Signalen um eine Frequenz von 125 kHz ausgebildet ist.