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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Identifikationssystem für ein Kraftfahrzeug
mit einer in eine Basisstation des Kraftfahrzeuges integrierten
elektronischen Schaltung mit einer für den Empfang von Steuersignalen
ausgelegten Antenne.
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Ein
Kraftfahrzeug besitzt als Schutzvorrichtung gegen die Benutzung
durch unbefugte Benutzer typischerweise sowohl mindestens ein Türschloss, das
den Zugang zum Fahrzeug verhindert oder freigibt, als auch ein Zündschloss,
welches das Starten des Motors steuert. Um die Berechtigung zum Öffnen eines
Kraftfahrzeuges und zum Starten des Motors oder zur Deaktivierung
der Wegfahrsperre, die in modernen Kraftfahrzeugen standardmäßig eingebaut ist,
zu erhalten, wird üblicherweise
im Rahmen eines Identifikationssystems ein so genannter Identifikationsgeber
eingesetzt.
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Der
berechtigte Benutzer des Kraftfahrzeuges sendet bei Bedarf, beispielsweise
zum Öffnen der
Fahrzeugtüren, über einen
derartigen elektronischen Identifikationsgeber ein codiertes Signal
an eine Basisstation im Kraftfahrzeug. Die Software einer in die
Basisstation integrierten Auswerteeinheit überprüft den Code des empfangenen
Signals, wertet ihn aus und erteilt im Falle einer positiven Identifikation
damit verknüpfte
Freigaben. Der Einsatz eines solchen Identifikationsgebers, beispielsweise
zum Öffnen
der Fahrzeugtüren
und/oder zur Deaktivierung der Wegfahrsperre, der unter Verwendung
einer Ansteuerungselektronik in der Zugangs- und Fahrberechtigung
für ein
Kraftfahrzeug eingesetzt wird, hat sich gegenüber der vorher eingesetzten
mechanischen Schließtechnik
bewährt.
Die mechanische Manipulation der Zugangsberechtigung durch Öffnen des
Schlosses mittels eines Nachschlüssels
oder eines so genannten Dietrichs oder durch gewaltsames Umgehen
der Abtast- und Verriegelungsvorrichtung in einem mechani schen Schloss
und der damit verbundene unberechtigte Zugang zum Innenraum des Kraftfahrzeuges
wird durch einen elektronischen Identifikationsgeber weitestgehend
verhindert. Ebenso kann die Erlangung der Fahrberechtigung durch Zerstören der
mechanischen Lenkradsperre sowie durch Kurzschließen der
Zündungskabel
durch den Einsatz einer elektronischen Wegfahrsperre, die ausschließlich durch
einen elektronischen Identifikationsgeber zu deaktivieren ist, erschwert
werden.
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Auch
wird ein weiterer der typischen Nachteile von mechanischen Schlössern, die
begrenzte Anzahl von Codierungen für die Schlösser, durch den Einsatz der
Identifikationssysteme vermieden. Identifikationssysteme sind nahezu
beliebig codierbar und verfügen
daher über
eine weitaus größere Anzahl von
Codierungen. Sie senden ein individuell zugewiesenes Erkennungssignal
an die Basisstation im ihnen zugeordneten Kraftfahrzeug. Das Erkennungssignal
kann daher prinzipiell nicht mit dem Erkennungssignal eines anderen
Identifikationsgebers verwechselt werden; der Nachteil von mechanischen Schlüsseln, dass
sich eine Codierung wiederholt und ein anderes als das zugeordnete
Kraftfahrzeug mit dem Schlüssel
bedient werden kann, wird durch den Einsatz eines elektronischen
Identifikationssystems vermieden.
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Identifikationssysteme
eliminieren auch die Anfälligkeit
mechanisch zu betätigender
Türverriegelungen
und Schlösser
gegenüber
mechanischen Beeinträchtigungen
wie beispielsweise Beschädigung oder
Vereisung sowie mechanische Manipulation der Zugangsberechtigung
durch Öffnen
des Schlosses und der Fahrberechtigung durch Zerstören der
mechanischen Lenkradsperre sowie Kurzschließen der Zündungskabel. Die Verwendung
eines elektronischen Identifikationsgebers in einem übergeordneten Identifikationssystem
schließt
die genannten Risiken einer mechanischen Deaktivierung von Sicherheitsmaßnahmen
und damit einhergehende Beschädigungen
weitestgehend aus.
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Der
Benutzer eines elektronischen Identifikationssystems ist zudem gegenüber den
rein mechanischen Systemen nicht mehr gezwungen, sich dem Fahrzeug
an einem bestimmten Punkt, beispielsweise der Fahrertür, anzunähern, um
das Fahrzeug zu öffnen,
sondern kann von einem beliebigen Punkt außerhalb des Kraftfahrzeuges
innerhalb einer durch die Auslegung des Identifikationssystems vorgegebenen
Reichweite über
den Identifikationsgeber den Öffnungs-
und Schließmechanismus
betätigen.
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Heutzutage übliche Identifikationssysteme für den Einsatz
in Kraftfahrzeugen verwenden mindestens zwei unterschiedliche Kommunikationsarten,
um die Zugangs- und die Fahrberechtigung zu steuern. Um die Zugangsberechtigung
zu einem Kraftfahrzeug zu erhalten, sendet der Identifikationsgeber
nämlich
einerseits ein UHF-Signal an die Basisstation im Kraftfahrzeug.
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Über diese
Funktion hinaus kann in modernen Identifikationssystemen auch noch
eine automatisierte Deaktivierung einer im Kraftfahrzeug integrierten
Wegfahrsperre vorgesehen sein, sofern der Identifikationsgeber – und damit
der Benutzer – sich sehr
nahe am oder bereits im Kraftfahrzeug befindet. Für eine derartige
Deaktivierung der Wegfahrsperre, das so genannte IMMObilizer-Signal,
sendet der Identifikationsgeber andererseits ein LF-Signal an die
Basisstation im Kraftfahrzeug. Ein LF-Signal verfügt gegenüber dem
UHF-Signal nämlich über eine auf
kurze Distanzen begrenzte Reichweite. Da die Wegfahrsperre ausschließlich zu
deaktivieren ist, wenn der Benutzer und der mitgeführte Identifikationsgeber
sich innerhalb des Kraftfahrzeuges befinden, vorzugsweise auf den
vorderen Sitzen, befindet sich im Deaktivierungsfall die Antenne
in geringer Entfernung zur vorgesehenen Position des Benutzers.
Die geringere Reichweite des LF- gegenüber dem UHF-Signal impliziert
somit eine Begrenzung der Reichweite auf das Innere des Kraftfahrzeugs und
damit eine Erhöhung
der Sicherheit. Zudem wird die Position des Benutzers über ein
Auswertemodul in der Basisstation, das die Feldstärke des
empfangenen LF-Signals
misst, ermittelt und die Wegfahrsperre ausschließlich im Falle eines positiven
Ergebnisses der Auswertung deaktiviert.
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Zur
Erfassung und Weiterverarbeitung der genannten Signale ist jeder
Kommunikationsart zumindest im Kraftfahrzeug eine eigene elektronische Schaltung
zugeordnet, wobei die jeweiligen elektronischen Schaltungen in einer
einzigen Basisstation untergebracht oder auf mehrere Komponenten
im Kraftfahrzeug verteilt sein können.
Jede elektronische Schaltung erfordert für das Senden und Empfangen der
ihr zugeordneten Signale eine eigene passend ausgelegte Antenne
mit einer optimierten Auslegung und Ausführungsform. Demzufolge sind übliche Ausführungen
der Basisstation vergleichsweise komplex aufgebaut, um die erforderlichen
Komponenten bereitstellen zu können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltung
der oben genannten Art anzugeben, die eine einfachere und kompaktere Ausführung der
Basisstation ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
eine der Antenne zugeordnete Ansteuerungselektronik für den Empfang
von UHF-Signalen als auch für
den Empfang von LF-Signalen ausgelegt ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorzugsweise
sind insbesondere die Antenne selbst wie auch die der Antenne zugeordnete
Auswertelogik derart ausgelegt, dass eine bidirektionale Kommunikation
einschließlich
der Energieversorgung eines Identifikationsgebers ohne eigene Spannungsversorgung
in unmittelbarer Nähe
der Sendeantenne möglich
ist (Immobilizer in Transponder Funktionalität mit wenigen cm Reichweite)
sowie eine Datenübertragung
zu einem Identifikationsgeber mit eigener Spannungsversorgung auf
größerer Reichweite
möglich
ist (Passive Entry, Passive Start, Passive Lock etc.).
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Die
Erfindung geht von der Überlegung
aus, daß zur
einfacheren und kompakteren Ausführung der
Basisstation elektronische Komponenten konsequent eingespart werden
sollen. Insbesondere gehören
dazu die Ansteuerungselektronik für die Antennen für die verschiedenen
Kommunikationssignale sowie die zugehörigen Antennen. Ziel der Überlegung
ist es, die Installation mehrerer Antennen für das Senden und Empfangen
von verschiedenen, der jeweiligen Antenne zugeordneten Kommunikationssignale
zu vermeiden. Die Funktionen der bisherigen Kommunikationsarten
sollen dadurch sichergestellt sein, daß eine gemeinsame Antenne für mehrere Kommunikationstechniken
ausgelegt ist. Die Überlegung
geht weiterhin dahin, die bestehende LF-Sendeantenne für das passive-entry-Signal
auch für
das Senden und Empfangen des IMMO-/Transpondersignals für die Fahrberechtigung
zu nutzen. Dazu ist eine Modifikation der Schaltung der Ansteuerungselektronik
dahingehend vorgesehen, dass die unterschiedlichen Signale über die
gleiche Ausführung
der gemeinsamen Antenne zu senden und zu empfangen sind.
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Vorteilhafterweise
ist die Ansteuerungselektronik der Antenne derart ausgelegt, dass
das Senden und Empfangen von Transpondersignalen der IMMO-Schaltung
ebenso möglich
ist, wie das Aussenden von Abfragesignalen für mindestens Passive Entry,
Passive Start und/oder Passive Lock Funktionen.
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Vorzugsweise
ist die gemeinsame Antenne für
das Senden und Empfangen von LF-Signalen als Ferrit-Stabantenne
ausgelegt, da diese dann zur Standardausstattung der Basisstation
eines Identifikationssystems gehört
und für
die Übertragung
von beiden Kommunikationssignalen nutzbar zu machen ist.
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Ebenfalls
ist die Ausführung
der Antenne als eine mit magnetisch wirksamen Materialien gefüllte Spule
vorteilhaft, da die Antenne in dieser Ausführung platzsparend in der Basisstation
unterzubringen ist.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass Kosten für
die Fertigung und Installation verschiedener Komponenten in das
Kraftfahrzeug eingespart sind sowie der notwendige Platzbedarf für die Basisstation
reduziert werden kann. Erreicht wird dies dadurch, dass die für die Erlangung
der Fahrberechtigung üblicherweise verwendete
elektronische Schaltung durch eine geeignete Auslegung der Antenne
einerseits, die bisher ausschließlich für die Wegfahrsperre vorgesehen war,
sowie die erforderliche Modifikation der Ansteuerungselektronik
andererseits in die Lage versetzt wird, beide Kommunikationssignale über nur
eine elektronische Schaltung und nur eine gemeinsame Antenne in
der Basisstation im Kraftfahrzeug vorzunehmen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1 ein
Identifikationssystem mit einer Basisstation in einem Kraftfahrzeug
und einen Identifikationsgeber, und
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2 den
schematischen Aufbau der Basisstation im Kraftfahrzeug.
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Das
Identifikationssystem 1 gemäß 1 ist zur
drahtlosen Berechtigungsfreigabe beim Zugang oder für den Betrieb
eines Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen. Dazu umfasst das Identifikationssystem 1 einen Identifikationsgeber 3,
der auf drahtlosem Wege, beispielsweise über eine geeignet gewählte Funkverbindung,
Signale, insbesondere Funksignale, mit einer im Kraftfahrzeug 2 angeordneten
Basisstation 4 austauscht. Die Basisstation 4 umfasst
dabei eine integrierte Auswerteeinheit 6, in der über eine
entsprechend hinterlegte Software ein Code des empfangenen Signals
individuell ausgewertet wird, wobei im Falle eines positiven Ergebnisses
dieser Auswertung der empfangenen Signale auf eine korrekte Identifikation
und somit auf eine Berechtigung des Benutzers geschlossen wird.
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Falls
auf eine derartige Berechtigung erkannt wird, öffnet eine nicht näher dargestellte,
mit der Empfangseinheit 4 datenseitig verbundene Steuereinheit
bedarfsweise die Schlösser
an den Fahrzeugtüren
und/oder erteilt eine Freigabe zur Deaktivierung einer im Kraftfahrzeug 2 vorgesehenen
Wegfahrsperre. Durch die Benutzung eines derartigen Identifikationssystems 1 ist
der Benutzer somit gegenüber
beispielsweise mechanischen Schlüsselsystemen
oder dergleichen nicht mehr gezwungen, sich dem Kraftfahrzeug 2 an
einem bestimmten Punkt, beispielsweise der Fahrertür, anzunähern, um das
Kraftfahrzeug 2 zu öffnen,
sondern die entsprechende Bedienbarkeit der Steuerelemente ist von
einem beliebigen Punkt außerhalb
des Kraftfahrzeugs 2 innerhalb einer systembedingt durch
die Komponenten des Identifikationssystems 1 vorgegebenen Reichweite
möglich.
Die Reichweite ist abhängig
von der Signalstärke
und der Auslegung der Antenne 8 in der Basisstation 4 sowie
der entsprechenden Ausführung
der Komponenten im zugeordneten Identifikationsgeber 3.
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Zur Übermittlung
der entsprechend kodierten Signaldaten umfasst das Identifikationssystem 1 einen
Identifikationsgeber 3. Der Identifikationsgeber 3 ist
dementsprechend geeignet ausgelegt, um innerhalb der vorgegebenen
Reichweite ein Signal an die zugeordnete Basisstation 4 im
Kraftfahrzeug 2 zu übermitteln.
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Die
Komponenten des Identifikationssystems 1 sind grundsätzlich zur Übertragung
zweier Typen von Kommunikationssignalen ausgelegt, nämlich einerseits
die so genannten passive-entry-Signale,
die die Zugangsberechtigung eines Benutzers ermitteln, und andererseits
die so genannten IMMO- oder Transpondersignale im LF-Frequenzbereich, die
eine Fahrberechtigung erkennen und die Wegfahrsperre des Kraftfahrzeuges 2 deaktivieren.
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Für die Erlangung
der Zugangsberechtigung (passive entry) wird gemäß 2 von der
zugehörigen
elektronischen Schaltung 10 in der Basisstation 4 im
Kraftfahrzeug 2 über
die UHF-Sende- und Empfangseinheit 12 und die über die
Auswerteeinheit 6 und die Ansteuerungselektronik 10 mit
ihr verbundene Antenne 8 mindestens ein Abfragesignal an
einen von einem Benutzer mitzuführenden
Identifikationsgeber 3 gesendet. Der Identifikationsgeber 3 erzeugt mindestens
ein Antwortsignal, das an die Basisstation 4 im Kraftfahrzeug 2 gesendet
wird.
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Die
zum Senden notwendige Energie entnimmt der Identifikationsgeber 3 einer
eigenen Spannungsversorgung oder aus, durch geeignete Modulation
von der Basisstation 4 erzeugten, nicht näher gekennzeichneten
Wechselfeld. Dazu muß sich
der Identifikationsgeber 3 in unmittelbarer Nähe zur Antenne 8 der
Basisstation 4 befinden.
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Um
die Fahrberechtigung (IMMObilizer) zu erlangen, wird ebenfalls von
der zugehörigen
elektronischen Schaltung 10 in der Basisstation 4 im
Kraftfahrzeug 2 über
die LF-Sende- und Empfangseinheit 14 und die über die
Auswerteeinheit 6 und die Ansteuerungselektronik 10 mit
ihr verbundene Antenne 8 mindestens ein Abfragesignal an
einen von einem Benutzer mitzuführenden
Identifikationsgeber 3 gesendet. Dazu wird typischerweise
ein Funksignal gesendet. Der Identifikationsgeber 3 sendet über den genannten
Funkweg mindestens ein Antwortsignal an die Basisstation 4 im
Kraftfahrzeug 2. Nach mindestens einer wechselseitigen
Datenübertragung
erfolgt nach Auswertung des Signals in der Auswerteeinheit 6 und
der positiven Authentifikation des Benutzers die Freigabe zum Starten
des Motors im Kraftfahrzeug 2.
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Für Identifikationsgeber 3 ohne
eigene Spannungsversorgung oder unzureichender eigener Spannungsversorgung
wird die nötige
Energie zur Datenübertragung
aus dem von der Basisstation 4 gesendeten Signals entnommen
und auf dem selben Signal mindestens ein Antwortsignal zurück übertragen,
sofern sich der Identifikationsgeber in unmittelbarer Nähe zur Sendeantenne 8 befindet.
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Die
Reichweite des Identifikationsgebers 3 für das IMMO-Signal
ist derart ausgelegt, dass eine Datenübertragung zumindest im Bereich
der vorderen Sitze des Kraftfahrzeuges 2 möglich ist.
Dadurch soll dem Benutzer eine komfortable Deaktivierung der Wegfahrsperre
ermöglicht,
aber aus Sicherheitserwägungen
ausgeschlossen werden, dass die Deaktivierung von einer Position
außerhalb
des Kraftfahrzeuges 2 erfolgen kann. Dazu ist die LF-Sende-
und Empfangseinheit 14 der Basisstation 4 abhängig mit
einer Auswerteeinheit 6 verbunden, die derart ausgelegt
ist, dass sie im Falle des Empfangs eines Antwortsignals des Identifikationsgebers 3 aus
dem in dem Antwortsignal zusätzlich
enthaltenen kodierten Wert der Feldstärke des vom Identifikationsgeber 3 empfangenen
LF-Signals und der kryptologischen Signale eine Abstandsmessung durchführt und
daraus die Reichweite des Signals ermittelt. In einer weiteren Ausführungsform
ist der Identifikationsgeber 3 in der Lage aus der Signalstärke des
empfangenen LF-Signals selbst eine Abstandsmessung durchzuführen und
mindestens ein Antwortsignal an die Basisstation 4 zur
Deaktivierung der Wegfahrsperre überträgt, sofern
der Abstand einen definierten Wert nicht überschreitet.
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- 1
- Identifikationssystem
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Identifikationsgeber
- 4
- Basisstation
- 6
- Auswerteeinheit
- 8
- Antenne
- 10
- Ansteuerungselektronik
- 12
- UHF-Sende-/Empfangseinheit
- 14
- LF-Sende-/Empfangseinheit