DE19845649A1

DE19845649A1 - Schlüssellose Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19845649A1
Application number: DE19845649A
Authority: DE
Inventors: Volker Pretzlaff; Frank Blaesing; Peter Raab; Klaus Nieding
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: DE19845649B4

Abstract

Eine schlüssellose Zugangs- und/oderFahrberechtigungskontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kraftfahrzugseitigen Sende-Empfangseinheit und mit einem mobilen Identifikationsgeber (ID-Geber), welche kraftfahrzeugseitige Sende-Empfangseinrichtung zwei unterschiedlichen Fahrzeugseiten zugeordnete Sendermodule 2, 3 zum Senden eines Signals auf einer niederfrequenten Funkstrecke und eine Empfangseinheit zum Empfangen eines von dem ID-Geber 6 gesendeten Antwortsignals und welcher ID-Geber 6 ein Sende-Empfangsteil umfassen, ist entweder dadurch bestimmt, daß sowohl die das Signal sendenden kraftfahrzeugseitig angeordneten Sendermodule 2, 3 als auch die Antenneneinheit des ID-Gebers jeweils zwei orthogonal zueinander angeordnete Antennenspulen A¶1¶, A¶2¶; B¶1¶, B¶2¶ umfassen, welche Sntennenspulen A¶1¶, A¶2¶; B¶1¶, B¶2¶ eines Sendermoduls 2, 3 im Hinblick auf zumindest einen Sendeparameter dergestalt unterschiedlich angesteuert sind, daß sich die räumliche vektorielle Überlagerung der Felder stetig ändert, oder dadurch bestimmt, daß die das Signal sendenden kraftfahrzeugseitig angeordneten Sendermodule drei orthogonal zueinander angeordnete Antennenspulen und der ID-Geber eine Antennenspule umfassen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet schlüsselloser Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine schlüssellose Zugangs- und/oder Fahrberechtigungs kontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kraftfahrzeugseitigen Sende-Empfangseinheit und mit einem mobilen Identifikationsgeber (ID-Geber), welche kraftfahrzeugseitige Sende-Empfangseinrichtung zwei unterschiedlichen Fahrzeugseiten zugeordnete Sendermodule zum Sen den eines Signals auf einer niederfrequenten Funkstrecke und eine Emp fangseinheit zum Empfangen eines von dem ID-Geber gesendeten Ant wortsignals und welcher ID-Geber ein Sende-Empfangsteil umfassen.

Schlüssellose Schließsysteme werden bei zahlreichen Anwendungen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Erhöhung des Bedienkomforts ein gesetzt. Herkömmlich werden als Fernbedienungssysteme Infrarotsy steme oder Funksysteme verwendet, bei denen der berechtigte Benutzer aktiv den ID-Geber betätigt, um ein Signal an die Basisstation, beispiels weise an eine im Kraftfahrzeug vorgesehene Empfangseinheit zum Öff nen des Fahrzeuges zu übermitteln. Zur weiteren Erhöhung des Be dienkomforts ist man bei Kraftfahrzeugen inzwischen dazu übergegangen, passive Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrollsysteme zu entwic keln, so daß der berechtigte, einen gültigen ID-Geber mitführende Benut zer sein Kraftfahrzeug öffnen kann, ohne aktiv den ID-Geber betätigen zu müssen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus den Aufsätzen "Ein Fahrzeugsiche rungssystem ohne mechanischen Schlüssel" von Ch. Schneider und U. Schrey, erschienen in: "Automobiltechnische Zeitschrift 96" (1994) Nr. 5 sowie "Smart-Card - Abschied vom Autoschlüssel" von U. Schrey, Ch. Schneider und M. Siedentrop, erschienen in: "Siemens-Zeitschrift 1/96" bekannt. Die in diesen Dokumenten beschriebene Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung besteht im wesentlichen aus einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten Sende-Empfangseinrichtung und aus einem mobilen ID-Geber. Die Sende-Empfangseinrichtung umfaßt drei im induktiven Frequenzbereich arbeitende Sendermodule, von denen jeweils einer der Fahrertürseite, ein weiterer der Beifahrertürseite und der dritte dem Fahrzeugheck zugeordnet sind. Die als Spule ausgebildete Sende antenne eines NF-Senders ist in der jeweiligen Seitentür bzw. in der hinte ren Stoßstange integriert. Jedes Sendermodul ist mit dem der jeweiligen Tür zugeordneten Türgriff bzw. Kofferraumtaste dergestalt verbunden, daß beim Betätigen eines solchen das diesem Fahrzeugbereich zugeord nete Sendermodul ein niederfrequentes Fragesignal sendet. Die übrigen Sendermodule verbleiben dagegen ruhig und senden keine Signale.

Die dem Kraftfahrzeug zugeordneten Sende-Empfangseinrichtung ist fer ner mit einem HF-Empfänger zum Empfangen eines HF-Signales des ID-Gebers ausgerüstet. Das mit dem HF-Empfänger empfangene Antwort signal des ID-Gebers beaufschlagt ein mit einem Prozessor ausge stattetes Steuergerät, in welchem das empfangene Antwortsignal auf sei ne Gültigkeit hin überprüft wird. Wird der ID-Geber als zutrittsberechtigt erkannt, wird ein entsprechendes Steuersignal an den jeweiligen Türver riegelungsmechanismus zum Entriegeln derjenigen Türe gegeben, deren Türgriff zuvor betätigt worden ist.

Zum bestimmungsgemäßen Arbeiten einer solchen Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung ist es notwendig, zu erkennen, ob der ID-Geber sich innerhalb oder außerhalb des Kraftfahrzeuges befindet. Daß sich der ID-Geber innerhalb des Kraftfahrzeuges befindet, kann da durch ermittelt werden, daß von diesem sowohl das von dem der Fahrer tür zugeordneten Sendermodul gesendete Fragesignal als auch das von dem der Beifahrertür zugeordnete Sendermodul gesendete Fragesignal empfangen und die entsprechenden Antwortsignale vom ID-Geber ge sendet werden. Dabei ist der Überschneidungsbereich der beiden Sen dermodule so ausgelegt, daß diese sich tatsächlich nur im Innenraum des Kraftfahrzeuges überschneiden. Problematisch bei einer solchen ID-Ge ber-Detektion im Kraftfahrzeuginneren ist jedoch, daß eine Detektion nur möglich ist, wenn die Empfangsspule des lD-Gebers so orientiert ist, daß sie von dem von der Sendeantenne eines Sendermoduls abge strahlten Feld durchflutet wird. Da sich jedoch für jeden Ort im Raum theo retisch eine Orientierung der Empfängerspule finden läßt, bei der eine Durchflutung nicht stattfindet, kann es vorkommen, daß ein gewünschter Motorstart verhindert ist oder daß die Türverriegelung geschlossen wird, da der Nichtempfang eines Antwortsignales darauf schließen läßt, daß sich der ID-Geber außerhalb des Empfangsbereiches des Fragesignals befindet und somit sich wieder vom Kraftfahrzeug entfernt hat.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße schlüssellose Zu gangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung bereitzustellen, mit der unabhängig von der Ausrichtung der Empfangsantenne des ID-Gebers eine sichere ID-Geber-Detektion innerhalb und außerhalb des Kraftfahrzeuginnenraums möglich ist.

Diese Aufgabe wird zum einen dadurch gelöst, daß sowohl die das Signal sendenden kraftfahrzeugseitig angeordneten Sendermodule als auch die Antenneneinheit des ID-Gebers jeweils zwei orthogonal zueinander ange ordnete Antennenspulen umfassen, welche Antennenspulen eines Sen dermoduls im Hinblick auf zumindest einen Sendeparameter dergestalt unterschiedlich angesteuert sind, daß sich die räumliche vektorielle Über lagerung der Felder stetig ändert.

Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die das Fragesignal sendenden kraftfahrzeugseitig angeordneten Sendermodule drei orthogonal zueinander angeordnete Antennenspulen und der ID-Geber eine Antennenspule umfassen.

Mit der schlüssellosen Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrollein richtung gemäß dem ersten Lösungsvorschlag wird ausgenutzt, daß durch die Überlagerung der gesendeten Wellen der beiden bezüglich eines Sendeparameters unterschiedlich angesteuerten Antennenspulen eines Sendermoduls anstelle einer mit herkömmlichen Einrichtungen erzielbaren örtlich feststehenden Auslöschung eine Auslöschung auf einen bestimm baren Ort bezogen nur temporär auftritt. Durch die Überlagerung erfolgt eine Wanderung des Ortes der Auslöschung im Raum. Bei einem Einsatz von jeweils zwei einem Sendermodul zugeordneten Antennenspulen in einer orthogonalen Anordnung zueinander bewegt sich der Ort der tempo rären Auslöschung auf Trajektorien. Ein im Kraftfahrzeuginnenraum zu detektierender ID-Geber befindet sich dann allenfalls nur für eine kurze Zeitspanne in einem solchen Auslöschungsbereich. Dabei ist die unter schiedliche Ansteuerung der beiden Antennenspulen so ausgelegt, daß die Bewegung des sich verschiebenden Auslöschungsbereich so rasch ist, daß eine Beeinträchtigung einer ID-Geber-Detektion nicht gegeben ist. Folglich kann ein im Kraftfahrzeug befindlicher ID-Geber in jeder mögli chen Ausrichtung zu den Sendermodulen detektiert werden.

Ein solcher Sendeparameter zum unterschiedlichen Betreiben der ortho gonal zueinander angeordneten Antennenspulen eines Sendermoduls kann beispielsweise die Sendefrequenz sein. Durch das gleichzeitige An steuern der beiden Antennenspulen auf unterschiedlichen Frequenzen entsteht eine Schwebung, bei der sich die Phasenlagen der Felder zuein ander ständig verschieben, so daß der quasi stationäre Charakter der ge sendeten Felder aufgehoben ist, indem die Maxima und Minima im Raum wandern uns somit nicht mehr ortsfest sind. Die Schwebungsfrequenz gibt ein Maß dafür, wie rasch sich die Phasenlagen der Felder zueinander ver schieben und somit wie rasch sich der Auslöschungsbereich bewegt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die beiden Antennenspulen der Sendermodule zwar gleichfrequent, jedoch unter schiedlich amplitudenmoduliert angesteuert sind. Die sich einstellende Überlagerung der amplitudenmodellierten Sendesignale führt zu einer entsprechenden Wanderung der Auslöschungsbereiche und somit zu ei nem vergleichbaren Ergebnis wie der oben dargestellte Betrieb einer Zu gangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung, bei der die beiden Antennenspulen eines Sendermoduls mit unterschiedlichen Frequenzen angesteuert sind.

Gemäß dem zweiten Lösungsvorschlag ist vorgesehen, daß jedem kraft fahrzeugseitig angeordneten Sendermodul drei orthogonal zueinander angeordnete Antennenspulen zugeordnet sind. Durch die Anordnung der drei Antennenspulen zueinander, die mit gleichen oder auch wie oben dargestellt mit unterschiedlichen Sendeparametern betrieben werden können, kann ein ID-Geber in jeder beliebigen Position im Kraftfahrzeug auch dann detektiert werden, wenn dieser lediglich eine einzige Anten nenspule als Empfangsantenne aufweist. Folglich ist ein Signalempfang von der Antennenspule des ID-Gebers in jeder Raumlage möglich.

Ist eine höhere Detektionsauflösung innerhalb des Kraftfahrzeuges ge wünscht, können dem Kraftfahrzeug ein oder mehrere weitere Sendermo dule an zu den ersten beiden Kraftfahrzeugseiten unterschiedlichen Kraftfahrzeugseiten angeordnet sein.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung und Weiterbildungen sind Be standteil der übrigen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschrei bung eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die beigefügten Figu ren. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Kraftfahrzeuges 1 mit einer schlüssellosen Zugangs- und/oder Fahrberechtigungs kontrolleinrichtung,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung der sich einstel lenden Felderüberlagerung beim Betrieb der Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung der Fig. 1.

Die schlüssellose Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrich tung umfaßt zwei Sendermodule 2, 3, die jeweils in einer B-Säule 4, 5 des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet sind. Die Sendermodule 2, 3 sind an nicht näher dargestellte Steuer- und Auswerteeinheiten angeschlossen. Die Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung umfaßt ferner ID-Geber 6, der sich in der Darstellung der Fig. 1 in starker Vergröße rung beispielsweise auf dem Fahrersitz F befindet.

Jedes Sendermodul 2, 3 umfaßt zwei zum Senden niederfrequenter Si gnale vorgesehene Antennenspulen A₁, A₂, die jeweils in einer orthogo nalen Anordnung zueinander stehen. Die Ausrichtung der Antennenspu len A₁ verläuft parallel zu Längserstreckung des Kraftfahrzeuges 1; die Ausrichtung der Antennenspulen A₂ verläuft im wesentlichen in vertikaler Richtung und somit entsprechend der Längserstreckung der B-Säule 4 bzw. 5. Der ID-Geber 6 umfaßt ebenfalls zwei Antennenspulen B₁, B₂, die orthogonal zueinander angeordnet sind. Dabei verläuft die Ausrichtung der Antennenspule B₁ entsprechend der Querrichtung des ID-Gebers 6; die Ausrichtung der Antennenspule B₂ verläuft in Längsrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte schlüssellose Zugangs- und/oder Fahrberechti gungskontrolleinrichtung funktioniert wie folgt: Nähert sich eine den ID-Geber 6 mitführende Person dem Kraftfahrzeug und wird von dieser Per son der Türgriff beispielsweise der Fahrertürgriff betätigt, werden die Sen dermodule 2, 3 zum zeitversetzten, zyklischen Senden von codierten Si gnalen angesteuert. Das Signal kann eine Information zur Identifizierung des jeweiligen Sendermoduls 2 oder 3 enthalten. Das von dem Sender modul 2 nach Betätigen des Türgriffes der Fahrertür gesendete Signal wird von dem ID-Geber 6 empfangen und auf einer anderen Funkstrecke an eine im Kraftfahrzeug angeordnete Sende-Empfangseinheit zurückge sendet. Nach positivem Abschluß einer Gültigkeitsüberprüfung wird die Türverriegelung geöffnet, so daß der den ID-Geber 6 mitführende Benut zer in das Kraftfahrzeug 1 einsteigen kann.

Die Antennenspulen A₁, A₂ der Sendermodule 2, 3 werden mit einer Grundfrequenz von etwa 8 kHz betrieben, wobei die Antennenspulen A₁ bei 8 kHz und die Antennenspulen A₂ bei 8,5 kHz betrieben werden. Beide Antennenspulen A₁, A₂ eines Sendermoduls 2 bzw. 3 senden gleichzeitig das Signal. Durch den Frequenzversatz stellt sich eine Schwebung mit einer Schwebungsfrequenz von 500 Hz ein. Durch die schwebungsbe dingte Verschiebung der Phasenlagen der Felder zueinander ändern sich die vektoriellen Summen der Felder an jedem Ort ständig. Daher ist ein Empfang des Fragesignals von dem ID-Geber 6 in jeder beliebigen Raumlage der Antennenspulen B₁, B₂ des lD-Gebers 6 möglich. Eine al lenfalls zufällig temporär eintretende Auslöschung ist von so kurzer Dauer, daß dies zu keiner merklichen Verzögerung des gewünschten Verfah rensablaufes führt.

Die schwebungsbedingte Verschiebung der Phasenlagen der Felder zu einander ist in einer vereinfachten Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen.

Dieses Diagramm stellt nach Art einer dreidimensionalen Darstellung die sich bezüglich eines Ortes einstellende zeitliche Verschiebung einer Aus löschung dar. Dabei ist auf der x-Achse der Abstrahlwinkel, auf der y-Achse die Zeit (t) und auf der z-Achse die Feldstärke (F) aufgetragen. Bei einer Betrachtung der Zeitachse (t) wird deutlich, daß über die Zeit gese hen die sich in dem Diagramm als Minimum darstellenden Auslöschungs bereiche in einem Ort nur temporär eintreten. Eine ortsfeste und somit zeitlich sich nicht ändernde Auslöschung würde sich in einem parallel zur Zeitachse (t) verlaufenden Minimum bemerkbar machen.

Nach einem Entriegeln der Fahrertür steigt der Benutzer mit dem ID-Geber 6 in das Kraftfahrzeug 1 ein, so daß sich der ID-Geber 6 im Bereich des Fahrersitzes F befindet. Durch das zeitversetzte zyklische Senden der Fragesignale durch das Sendermodul 2 und das Sendermodul 3 werden von dem ID-Geber 6 in entsprechend zyklischer Folge Antwortesignale enthaltend eine Sendermodulidentifikation betreffend das Sendermodul 2 bzw. das Sendermodul 3 zurückgesendet. Der Sendebereich der beiden Sendermodule 2, 3 ist so abgestimmt, daß diese sich nur innerhalb des Kraftfahrzeuges 1 überschneiden. Wird der ID-Geber 6 aus dem Kraft fahrzeug 1 herausgenommen, empfängt dieser nur die Signale beispiels weise des Sendermodules 2, so daß dem zufolge von dem ID-Geber 6 lediglich Antwortsignale enthaltend die Senderidentifikation des Sender moduls 2 an die kraftfahrzeugseitige Sende-Empfangseinheit zurück ge sendet werden. Entsprechend kann dann eine Türverriegelung erfolgen.

Bezugszeichenliste

1

Kraftfahrzeug

2

Sendermodul

3

Sendermodul

4

B-Säule

5

B-Säule

6

ID-Geber
A₁

-A₂

Antennenspule
B₁

-B₂

Antennenspule
F Fahrersitz

Claims

1. Schlüssellose Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrollein richtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kraftfahrzeugseitigen Sen de-Empfangseinheit und mit einem mobilen Identifikationsgeber (ID-Geber), welche kraftfahrzeugseitige Sende-Empfangseinrich tung zwei unterschiedlichen Fahrzeugseiten zugeordnete Sender module (2, 3) zum Senden eines Signals auf einer niederfrequen ten Funkstrecke und eine Empfangseinheit zum Empfangen eines von dem ID-Geber (6) gesendeten Antwortsignals und welcher ID-Geber (6) ein Sende-Empfangsteil umfassen, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl die das Signal sendenden kraftfahrzeugseitig angeordneten Sendermodule (2, 3) als auch die Antenneneinheit des ID-Gebers jeweils zwei orthogonal zueinander angeordnete Antennenspulen (A₁, A₂; B₁, B₂) umfassen, welche Antennenspulen (A₁, A₂; B₁, B₂) eines Sendermoduls (2, 3) im Hinblick auf zumindest einen Sendeparameter dergestalt unterschiedlich angesteuert sind, daß sich die räumliche vektorielle Überlagerung der Felder stetig ändert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspulen (A₁, A₂) der Sendermodule mit unterschiedlichen Frequenzen angesteuert sind, wobei durch die Überlagerung der beiden gesendeten Frequenzen eine Schwebung im überlagerten Feld hervorgerufen wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspulen der Sendermodule gleichfrequent und unter schiedlich amplitudenmoduliert angesteuert sind.

4. Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrolleinrichtung nach ei nem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Antennenspulen (A₁) eines Sendermoduls (2, 3) mit sei ner Längsachse parallel zur Kraftfahrzeuglängserstreckung und die andere Antennenspule (A₂) in vertikaler Richtung ausgerichtet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß den Sendermodulen jeweils eine dritte Antennen spule in einer orthogonalen Anordnung zu den beiden übrigen An tennenspulen zugeordnet ist.

6. Schlüssellose Zugangs- und/oder Fahrberechtigungskontrollein richtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kraftfahrzeugseitigen Sen de-Empfangseinheit und mit einem mobilen Identifikationsgeber (ID-Geber), welche kraftfahrzeugseitige Sende-Empfangseinrich tung zwei unterschiedlichen Fahrzeugseiten zugeordnete Sender module zum Senden eines Signals auf einer niederfrequenten Funkstrecke und eine Empfangseinheit zum Empfangen eines von dem ID-Geber gesendeten Antwortsignals und welcher ID-Geber ein Sende-Empfangsteil umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal sendenden kraftfahrzeugseitig angeordneten Sen dermodule drei orthogonal zueinander angeordnete Antennenspu len und der ID-Geber eine Antennenspule umfassen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspulen eine Sendermodules im Hinblick auf zumindest ei nen Sendeparameter dergestalt unterschiedlich angesteuert sind, daß sich die räumliche vektorielle Überlagerung der Felder stetig ändert.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzlich zu den beiden Sendermodulen ein oder mehrere weitere Sendermodule im Kraftfahrzeug angeordnet sind.