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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wegfahrsperre, die mit einem
elektronisch gesteuerten Motor betrieben werden kann, und insbesondere
die Erkennung der tatsächlichen
Motorbetriebsbedingungen, um die Wegfahrsperre zu reaktivieren.
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Die
Verwendung von Kraftfahrzeug-Sicherheitssystemen, die HF-abgefragte
Transponder verwenden, ist weit verbreitet. Transponder können typischerweise
im Kopf eines Schlüssels
eingebettet sein, mit einem Schaft, um zum Beispiel ein mechanisches
Standardschloß an
einer Lenksäule
zu betätigen.
Jeder Transponder weist einen einmaligen digitalen Sicherheitscode
auf, der an ein Fahrzeugsicherheitsmodul übertragen wird und dann mit
zulässigen
Codes verglichen wird, die im Fahrzeugsicherheitsmodul gespeichert
sind. Das Sicherheitsmodul kann ein unabhängiges Modul sein oder, typischer,
in ein elektronisches Motorsteuermodul integriert sein, das die
Motorsteuerfunktionen erfüllt
und eine geeignete Motorsteuerstrategie ausführt.
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Die
Wegfahrsperrenfunktion umfaßt
einen aktivierten Zustand und einen deaktivierten Zustand, der von
einer Wegfahrsperrensoftware bestimmt wird, die im Sicherheitsmodul
ausgeführt
wird. Im aktivierten Zustand wird der Motor gesperrt, indem die Ausführung der
Motorsteuerfunktionen verhindert wird (z.B. durch Sperrung der Zündanlage
und/oder der Kraftstoffeinspritzanlage). Im deaktivierten Zustand
wird der Motor nicht gesperrt, und die Ausführung der Motorsteuerfunktionen
ist freigegeben.
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Wenn
der Zündschalter
des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, liegt normalerweise kein Strom
am Sicherheitsmodul an. Wenn der Strom dann wieder an das Sicherheitsmodul
angelegt wird, wird die Wegfahrsperre im aktivierten Zustand initialisiert,
wodurch das Fahrzeug nicht betrieben werden kann, bis ein Transponder
abgefragt und ein übereinstimmender
einmaliger Sicherheitscode erkannt worden ist. Bei Übereinstimmung
tritt die Wegfahrsperre in einen deaktivierten Zustand ein.
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Um
den ständigen
sicheren Betrieb eines Fahrzeugs zu gewährleisten, müssen die
Ereignisse, die zu einer Reaktivierung der Wegfahrsperre führen (d.h.
das Schalten in den aktivierten Zustand), sorgfältig in Betracht gezogen werden.
Zum Beispiel könnte
die Reaktivierung auf der Basis der Überwachung der Zündschalterstellung
erfolgen, so daß die Wegfahrsperre
reaktiviert wird, wenn erkannt wird, das der Zündschalter in die Ausschaltstellung
gestellt wurde. Doch ein Fehler in der Stromleitung zur Überwachung
der Zündschalterstellung
kann eine Reaktivierung und Sperrung des Motors zur Folge haben, wenn
der Motors sonst weiterlaufen würde.
Deshalb haben Sicherheitsmodule des Stands der Technik die Reaktivierung
statt dessen auf der Basis der tatsächlichen Abschaltung des Stroms
zum Modul durchgeführt.
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Andrerseits
kann ein Fehler auftreten, der die Abschaltung des Stroms zum Sicherheitsmodul selbst
dann verhindert, wenn der Zündschalter
ausgeschaltet wurde und der Benutzer aus dem Fahrzeug ausgestiegen
ist. Zum Beispiel werden viele elektronische Motorsteuermodule von
einem (entweder elektromechanisch oder voll elektronisch schaltenden)
Stromrelais, das vom Zündschalter
gesteuert wird, mit Strom versorgt. Wenn eine Fehlfunktion am Relais
auftritt (z.B. ein gefrorenes Solenoid oder ein kurzgeschlossener
Transistor), kann dem elektronischen Motorsteuermodul weiter Strom
zugeführt
werden. Wenn die Wegfahrsperrenfunktion im elektronischen Motorsteuermodul
enthalten ist, kann die Reaktivierung der Wegfahrsperrenfunktion
fehlschlagen. Da andere kritische Motorkomponenten wie z.B. Kraftstoffeinspritzaggregate
ihren Strom durch andere Mittel als dem Stromrelais für das elektronische Motorsteuermodul
erhalten können,
kann der Motor dennoch abgestellt werden, so daß dem Benutzer nichts ungewöhnliches
auffällt,
wenn er den Motor abstellt und aus dem Fahrzeug aussteigt. Mit anderen
Worten, der Fahrer schaltet den Zündschalter aus und der Motor
wird abgestellt, weil eine andere kritische Motorkomponente als
das elektronische Motorsteuermodul nicht mehr mit Strom versorgt wird.
Doch das elektronische Motorsteuermodul erkennt lediglich einen
Motorstillstand und reaktiviert die Wegfahrsperre nicht.
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Die
Wegfahrsperrenfunktion kann auch in einem separaten Sicherheitsmodul
implementiert sein, das mit dem elektronischen Motorsteuermodul
verbunden ist. Solch ein separates Sicherheitsmodul kann durch ein
Relais mit Strom versorgt werden und wäre dem gleichen Problem ausgesetzt.
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Die
US-Patentschrift 5.703.413 beschreibt ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug,
das einen Motor aufweist, das zwischen motorbetreibenden elektrischen
Komponenten verbunden ist, die mit einer elektrischen Stromquelle
verbunden sind, und einen Verriegungsschalter, der zwei Betriebsstellungen
aufweist. Das Sicherheitssystem weist einen Schlüssel mit einem Speichergerät auf, das
daran getragen wird, wobei im Speichergerät ein erster Sicherheitscode
gespeichert ist. Ein Diebstahl(schutz)steuermodul weist einen Speicher
auf, der einen zweiten Sicherheitscode speichert. Das Diebstahl(schutz)steuermodul
wirkt, um den elektrischen Motorkomonenten das Starten des Motors
zu erlauben, und vergleicht dann die ersten und zweiten Sicherheitscodes.
Vor dem Starten des Motors wird ein Zähler mit einer vorgegebenen
Zahl verglichen, so daß das
Starten des Motors nur auf eine vorgegebene Zahl von Versuchen beschränkt ist.
Der Motor wird gesperrt, wenn die Zahl der Versuche die vorgegebene
Zahl übersteigt.
Eine Motorsteuerung sendet ferner einen Anforderungscode an das
Diebstahl(schutz)steuermodul, das auf der Basis eines geheimen Algorithmus
einen Antwortcode berechnet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt nun eine Wegfahrsperre für einen
Motor in einem Fahrzeug bereit, wobei dieses Fahrzeug einen Zündschalter mit
mindestens einer Ausschalt- und einer Einschaltstellung aufweist,
wobei diese Wegfahrsperre umfaßt:
einen Transponder, der mit einem einmaligen Sicherheitscode codiert
ist, der sich im Besitz eines befugten Benutzers des Fahrzeugs befindet;
einen Transceiver, der im Fahrzeug eingebaut ist, um den Transponder
zum Erhalt des Sicherheitscodes abzufragen; mindestens ein Motorsensormittel,
das im Fahrzeug eingebaut ist, um zu erkennen, ob der Motor läuft oder
nicht; und einen Controller, der mit dem Transceiver und dem Motorsensormittel
gekoppelt ist und mindestens einen zulässigen Sicherheitscode speichert,
wobei dieser Controller einen aktivierten Zustand aufweist, in welchem
er den Motor sperrt, und einen deaktivierten Zustand aufweist, in
welchem er den Motor nicht sperrt; wobei auf einen Versuch hin,
den Motor durch Betätigung
des Zündschalters
zu starten, der im aktivierten Zustand befindliche Controller den
Transceiver veranlaßt,
den einmaligen Sicherheitscode abzufragen, das Vorliegen einer Übereinstimmung
zwischen dem einmaligen Sicherheitscode und dem zulässigen Sicherheitscode
erkennt, und in den deaktivierten Zustand schaltet, wenn eine Übereinstimmung
vorliegt; dadurch gekennzeichnet, daß; der im deaktivierten Zustand
befindliche Controller im deaktivierten Zustand bleibt, solange
der Motor läuft,
das Motorsensormittel überwacht
und selbst, wenn erkannt wurde, daß der Zündschalter nicht in der Ausschaltstellung
ist, in den aktivierten Zustand schaltet, wenn das Motorsensormittel
angibt, daß der
Motor zu laufen aufgehört
hat.
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Die
Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Steuerung einer Wegfahrsperre
für einen
Motor in einem Fahrzeug bereit, wobei ein befugter Benutzer dieses
Fahrzeugs einen Transponder mitführt,
der mit einem einmaligen Sicherheitscode codiert ist, wobei das
Fahrzeug einen Transceiver umfaßt,
der im Fahrzeug eingebaut ist, um den Transponder zum Erhalt des
Sicherheitscodes abzufragen, einen Zündschalter mit mindestens einer
Ausschalt- und einer Einschaltstellung, einen Controller, der mindestens einen
zulässigen
Sicherheitscode speichert, und mindestens einen Motorsensor, der
im Fahrzeug eingebaut ist und erkennt, ob der Motor läuft oder
nicht, und wobei der Controller einen aktivierten Zustand aufweist,
in welchem er den Motor sperrt, und einen deaktivierten Zustand
aufweist, in welchem er den Motor nicht sperrt, wobei dieses Verfahren
die Schritte umfaßt
des:
Abfragens des einmaligen Sicherheitscodes auf einen Versuch
hin, den Motor während
des aktivierten Zustands durch Betätigen des Zündschalters zu starten;
Erkennens
des Vorliegens einer Übereinstimmung zwischen
dem einmaligen Sicherheitscode und dem zulässigen Sicherheitscode und
Schaltens in den deaktivierten Zustand, wenn eine Übereinstimmung vorliegt;
und
Überwachens
des Motorsensors während
des deaktivierten Zustands;
wobei der im deaktivierten Zustand
befindliche Controller im deaktivierten Zustand bleibt, solange
der Motor läuft,
und
das Verfahren den Schritt des Schaltens in den aktivierten
Zustand umfaßt,
wenn der Motorsensor angibt, daß der
Motor zu laufen aufgehört
hat, selbst wenn erkannt wurde, daß der Zündschalter nicht in der Ausschaltstellung
ist.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft Bezug nehmend auf die beiliegenden
Zeichnungen ausführlich
beschrieben, wobei:
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1 ein
Sicherheitssystem für
ein Fahrzeug zeigt, das mit einer elektronischen Motorsteuerung
gekoppelt ist;
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2 ein
Diagramm ist, das Zündschalterstellungen
zeigt;
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3 ein
Blockdiagramm ist, das die erfindungsgemäße Wegfahrsperre zeigt;
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4 ein
Flußdiagramm
ist, das ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zeigt;
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5 ein
Flußdiagramm
ist, das das Verfahren von 4 in näheren Details
zeigt; und
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6 ein
Blockdiagramm ist, das eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt,
die ein separates Sicherheitsmodul verwendet.
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Bezug
nehmend auf 1 wird ein Sicherheitssystem
für ein
Kraftfahrzeug gezeigt (allgemein als passive Diebstahlsichernug
bekannt), das allgemein bei 10 angegeben ist.
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Das
Sicherheitssystem umfaßt
einen Zündschlüssel 12,
der einen Transponder 14 aufweist, der im Kopf des Schlüssels eingebettet
ist. Ein Transceiver 16 ist in einer Lenksäule 15 eingebaut
und mit einer Antennenspule 18 verbunden, die um einen Zündschalter 20 herum
installiert ist. Der Transceiver 16 ist mit einem elektronischen
Motorsteuermodul 22 verbunden, das eine Software zur Implementierung der
passiven Diebstahlsicherungsfunktionen umfaßt.
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Das
Modul 22 steuert auch den Fahrzeugmotor über seine
Verbindung mit einer Vielzahl von Motorstellgliedern und -sensoren 24.
Das Modul 22 empfängt
durch ein Stromrelais 26, das vom Zündschalter 20 gesteuert
wird, Strom von der Batteriespannung +V.
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Motorsensoren 24 führen dem
elektronischen Motorsteuermodul 22 Daten zu, um eine Motorsteuerstrategie
zu implementieren. Der Motorbetrieb wird direkt vom Modul 22 über Motorstellglieder 24 gesteuert,
die zum Beispiel Zündspulen
und Kraftstoffeinspritzaggregate umfassen können. Das Modul 22 führt den
Motorstellgliedern 24 Steuersignale zu und kann einige
Stellglieder direkt mit Strom versorgen, während andere Stellglieder eine
separate Stromquelle verwenden. Das Stromrelais 26 wird
verwendet, weil das Modul 22 eine größere Strommenge zieht als die,
deren Durchgang durch den Zündschalter 20 erwünscht ist.
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Die
verschiedenen Stellungen des Zündschalters 20 sind
in 2 dargestellt. Der Schalter 20 umfaßt einen
Schloßzylinder,
der in die Stellungen Accessory, Off, On und Start bewegt werden
kann. Eine elektrische Schaltstruktur wird durch den Zylinder betätigt, um
je nach Zylinderstellung verschiedene Kombinationen von Ausgängen mit
Batteriespannung zu versorgen. Zum Beispiel nimmt eine Run-Start-Signalleitung
die Batteriespannung +V an, wenn der Zylinder in der Position On
oder Start ist. Eine Run/Accessory-Leitung (nicht gezeigt) erhält Batteriespannung,
wenn der Zylinder in diesen jeweiligen Positionen ist. Der Betrieb
des Stromrelais 26 wird typischerweise dem Run/Start-Signal
entsprechend gesteuert.
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Die
Systemkomponenten der Wegfahrsperre werden in 3 detaillierter
dargestellt. Das elektronische Motorsteuermodul 22 empfängt Strom
vom Stromrelais 26. Der Controller 22 überwacht
auch das Run/Start-Signal. Steuersignale werden dem Transceiver 16 vom
elektronischen Motorsteuermodul 22 zugeführt, um über HF-Signale eine Abfrage zu
veranlassen, um einen Code vom Transponder in einem Schlüssel zu
erhalten, der im Zündschloß steckt.
Daten bezüglich
des Transceiver-Status
und jeder Sicherheitscode, der durch Abfrage erhalten wurde, werden
vom Transceiver 16 zum elektronischen Motorsteuermodul 22 rückgekoppelt.
Wenn vom Transceiver 16 ein einmaliger Sicherheitscode erhalten
wird, der mit mindestens einem zulässigen Sicherheitscode übereinstimmt,
der in der elektronischen Motorsteuerung 22 gespeichert
ist, dann wird der Motorbetrieb vom elektronischen Motorsteuermodul 22 freigegeben.
Signale von Sensoren 24a versorgen eine Motorsteuerstrategie
mit Eingaben. Ausgaben dieser Strategie werden im Betrieb der Zündanlage 24b und
einer Kraftstoffanlage 24c verwendet. Die Sensoren 24a umfassen
zum Beispiel einen Kurbelwellenpositionssensor, einen Nockenwellenpositionssensor,
einen Massenluftdurchsatz (MAF)-Sensor, Absolutluftdruck (MAP)-Sensor,
und einen Sonde (EGO) für
den Sauerstoff im erwärmten Abgas.
Ein Signal von einem Sensor oder ein Kombination von Signalen verschiedener
Sensoren wird in der vorliegenden Erfindung verwendet, um zu erkennen,
ob der Motor überhaupt
in Betrieb ist. Andere Sensoren und/oder Motorparameter können verwendet
werden, um die Motorbetriebsbedingungen zu erkennen, wie im Stand
der Technik bekannt.
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Die
elektronische Motorsteuerung 22 implementiert eine Wegfahrsperrenstrategie,
die eine verbesserte Reaktivierung auf der Basis der Messung der
Motorbedingungen aufweist. Das heißt, wenn Motorsensoren angeben,
daß der
Motor eine bestimmte Zeitperiode lang stand war, wie z.B. etwa 60 Sekunden,
dann reaktiviert sich die Wegfahrsperre, es sei denn, der Transponder
mit einem zulässigen Sicherheitscode
ist noch vorhanden. Die Verwendung einer Zeitperiode, die lang genug
ist, gewährleistet,
daß die
Wegfahrsperre nicht bei abgewürgtem
Motor auf der Straße
aktiviert wird. Indem die Reaktivierung der Wegfahrsperre bei neu
bestätigtem Vorhandensein
eines zulässigen
Sicherheitscodes verhindert wird, wird die Arbeitsweise der Wegfahrsperre
für den
Fahrzeugbenutzer transparent (d.h., der Betrieb des Fahrzeugs ist
stets möglich,
wenn der Zündschalter
eingeschaltet bleibt, ohne daß der Motor
läuft).
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Die
Arbeitsweise der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit dem
Flußdiagramm
von 4 ausführlicher
beschrieben. Beim Einschalten des elektronischen Motorsteuermoduls
wird die Steuersoftware für
die Wegfahrsperre in Schritt 30 initialisiert. Das heißt, die
Wegfahrsperre ist anfangs aktiviert und der Motor gesperrt. In Schritt 32 wird
geprüft,
ob das Run/Start-Signal vorliegt. Wenn nicht, wird ein Rücksprung
zur weiteren Überwachung durchgeführt, um
den Beginn des Run/Start-Signals zu erkennen. Sobald das Run/Start-Signal
erkannt wurde, wird in Schritt 34 eine HF-Abfrage vom Transceiver
durchgeführt.
Ein einmaliger (und typischerweise verschlüsselter) Sicherheitscode, der
im Transponder gespeichert ist und/oder von diesem erzeugt wird,
wird im elektronischen Motorsteuermodul verarbeitet, um in Schritt 36 zu
bestimmen, ob er mit einem gespeicherten zulässigen Sicherheitscode übereinstimmt.
Wenn keine Übereinstimmung
erkannt wird, dann wird der aktivierte Zustand beibehalten (d.h.,
der Motor bleibt weiterhin gesperrt), und ein Rücksprung zu Schritt 32 wird
durchgeführt,
um das Vorliegen eines Run/Start-Signals zu überwachen und weitere Abfragen
durchzuführen,
um die Verwendung eines zulässigen
Schlüssels
und Transponders zu erkennen.
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Wenn
in Schritt 36 eine Übereinstimmung
erkannt wird, tritt die Wegfahrsperre in Schritt 38 in
ihren deaktivierten Zustand ein, wodurch der Motorbetrieb freigegeben
wird. Während
des Motorbetriebs werden in Schritt 40 Sensordaten überwacht,
um den Motorzustand zu erkennen. In Schritt 42 wird eine Prüfung durchgeführt, um
zu bestimmen, ob ein vorgegebenes Motorereignis aufgetreten ist,
das darauf hindeutet, daß eine
Reaktivierung erfolgen sollte. Wenn kein solches Ereignis erkannt
wird, wird ein Rücksprung
zu Schritt 40 durchgeführt,
um die Sensordaten weiter zu überwachen.
Wenn das vorgegebene Ereignis erkannt wird, tritt der Controller
in Schritt 44 in seinen aktivierten Zustand ein.
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Sobald
ein Motor in Schritt 44 durch Reaktivierung gesperrt wurde,
ist es sehr wünschenswert, eine
schnelle Ansprechzeit beizubehalten, wenn ein befugter Benutzer
versucht, das Fahrzeug wieder zu starten. Deshalb wird in Schritt 46 nach
einer kurzen Wartezeit eine weitere Abfrage nach einem zulässigen Transponder
durchgeführt.
Ein typische Wartezeit kann etwa zwei Sekunden betragen. Wenn eine Übereinstimmung
zwischen einem empfangenen einmaligen Sicherheitscode und einem
gespeicherten zulässigen
Sicherheitscode erkannt wird, dann wird ein Rücksprung zum deaktivierten
Zustand in Schritt 38 durchgeführt. Wenn keine Übereinstimmung
erhalten wird, dann wird ein Rücksprung
zu Schritt 46 durchgeführt,
um die Abfrage nach einem zulässigen
Transponder nach der kurzen Wartezeit periodisch zu wiederholen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
für das Motorereignis
von Schritt 42 wird in 5 gezeigt.
In dieser Ausführungsform
ist das vorgegebene Motorereignis ein Motorstillstand, der eine
vorgegebene Zeit lang anhält,
obwohl (wie vom Motorsteuermodul festgestellt) durch den Zündschalter
anscheinend noch Strom verfügbar
ist. Daher wird in Schritt 50 eine Prüfung durchgeführt, um
zu bestimmen, ob der Motor abgewürgt
wurde oder abgestellt ist. Wenn der Motor noch läuft, wird ein Rücksprung
zu Schritt 40 durchgeführt,
um die Sensordaten weiter zu überwachen.
Wenn die Sensordaten aber angeben, daß der Motor steht, wird in
Schritt 52 ein Zeitgeber gestartet. In Schritt 54 wird
eine Prüfung
durchgeführt,
um zu bestimmen, ob der Motor noch steht. Wenn der Motor nicht mehr
steht, dann wird ein Rücksprung
von Schritt 54 zu Schritt 40 durchgeführt, um
die Sensordaten weiter zu überwachen.
Wenn der Motor noch steht, wird in Schritt 56 eine Prüfung durchgeführt, ul zu
bestimmen, ob der Zeitgeber abgelaufen ist. Wenn der Zeitgeber nicht
abgelaufen ist, dann wird ein Rücksprung
zu Schritt 54 durchgeführt,
um zu bestimmen, ob der Motor noch steht. Wenn der Zeitgeber abgelaufen
ist, dann wird die Wegfahrsperre in Schritt 44 aktiviert.
Eine Zeitperiode von etwa 60 Sekunden oder mehr wird bevorzugt,
um zu gewährleisten,
daß die
Wegfahrsperre nicht aktiviert wird, wenn der Motor auf der Straße abgewürgt wurde.
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Die
Erkennung eines Motorstillstands mit den vorgenannten Motorsensoren
kann die Prüfung einschließen, ob
die Drehzahl gleich null ist. Alternativ dazu kann ein stillstehender
Zustand durch einen Massenluftdurchsatz (MAF)-Sensor erkannt werden, der
keine Last anzeigt, einen Nockenpositionssensor, der kein Signal
abgibt, oder einen HEGO-Sensor, der einen extrem mageren Zustand
(d.h. keinen Kraftstoff) anzeigt.
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Auch
andere Sensoren oder eine Kombination von Signalen aus mehrfachen
Sensoren können verwendet
werden, um zu erkennen, wenn der Motor abgestellt ist.
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6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei ein separates Sicherheitsmodul 60 die
Wegfahrsperrenfunktion handhabt. Das Sicherheitsmodul 60 ist
durch Steuer- und Datenleitungen mit dem Transceiver 16 verbunden.
Eine Datenleitung 61 verbindet das Sicherheitsmodul 60 mit
der elektronischen Motorsteuerung 22. Wenn das Sicherheitsmodul 60 in
seinem deaktivierten Zustand ist, sendet es über die Datenleitung 61 ein
Motorfreigabesignal an die Motorsteuerung 22. Das Fehlen
eines Freigabesignals vom Sicherheitsmodul 60 kann die
Motorsteuerung 22 veranlassen, in einen gesperrten Zustand
einzutreten. Das Sicherheitsmodul 60 kann auch ein Sperrsignal
an die Motorsteuerung 22 senden, wenn es im seinem aktivierten
Zustand ist.
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Die
Datenleitung 61 führt
dem Sicherheitsmodul 60 auch Motorsensordaten zu, wodurch
das Sicherheitsmodul 60 einen abgestellten Motorzustand
erkennen kann und sich reaktivieren kann; wenn der abgestellte Motorzustand
eine vorgegebene Zeitperiode lang anhält.