CN102015382A - 车辆访问控制器和锁止器的电路以及天线驱动器测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的访问控制器和锁止器的电路以及一种用于校准天线驱动器的方法。提出一种用于车辆的访问控制器和锁止器的电路。该电路具有用于驱动第一天线(19)的第一天线驱动器(12)，该第一天线用于在识别出车辆访问控制器的ID发送器(3)的情况下发送信号(100)。设有用于驱动第二天线(21)的第二天线驱动器(24)，该第二天线用于在识别出车辆锁止器的ID发送器(3)的情况下发出信号(104)。该电路还具有接收机构(14)，该接收机构用于接收由天线(21)接收的信号，该信号用于识别出锁止器的ID发送器(3)。第一天线驱动器(12)和接收机构(14)共同地集成在半导体芯片(1)中。

Description

车辆访问控制器和锁止器的电路以及天线驱动器测量方法
本发明涉及一种用于车辆的访问控制器和锁止器的电路以及一种用于测量天线驱动器的方法。
无线访问系统在车辆技术中用于将车辆解锁或者打开车门。就无源的无线访问系统而言，人们随身携带有ID(标识符)发送器。一旦相距车辆或基站小于一定距离，该ID发送器就与位于车辆中的基站通信。在无源系统中，基站通常发出长波范围内的信号，长波范围也称为低频(LF)。发送频率例如为125kHz或135kHz。ID发送器在下面也称为应答器，它以处于分米波段或超高频率(UHF)内的信号回答基站。该频率在欧洲例如为432MHz或868MHz。应答器以较高的频率进行发送，这是因为以较低的频率进行发送在相对远的距离内需要很多能量，而ID发送器的电池不能长久地提供这么多的能量。
US 7,317,376 B2披露了一种访问系统与锁止器相组合而成的系统。锁止器负责只有在驾驶员位于车内时才可以起动汽车。就US7,317,376 B2中所提出的锁止器而言，基站发出一低频信号，应答器也以低频信号对其做出反应。当应答器与基站之间的距离较短时，发送器还以较少的能量发出低频信号。就这种装置而言，用于锁止器和访问系统的低频信号通过相同的天线来控制，然而这是不利的，因为这两种系统对信号强度和振荡回路品质的要求是不同的，发送功率共同优化的效果会比较差。但如果针对这两种系统使用不同的天线，则系统成本就会上升。
本发明的目的是，提出一种用于访问控制器和锁止器的电路，其中天线的发送功率能得到更好的调节，尽管如此，却使得成本保持较低。
本发明的目的还在于，提出一种用于测量这种电路的天线电路的方法。
这些目的通过独立权利要求的主题得以实现。其它有利的改进可由从属权利要求得到。
提出一种用于车辆访问控制器和锁止器的电路。访问控制器控制车辆的打开和锁止，而锁止器负责使得车辆不能起动，直至锁被激活。该电路具有用于驱动第一天线的第一天线驱动器，该第一天线用于在识别出车辆访问控制器的ID发送器情况下发送信号。
设有用于驱动第二天线的第二天线驱动器，该第二天线用于在识别出车辆锁止器的ID发送器情况下发出信号。该电路还具有接收机构，用于接收由天线接收的信号，该信号用于识别出锁止器的ID发送器。天线可以是纯接收天线，在替代的实施方式中，它是第二天线。
第一天线驱动器和接收机构共同地集成在半导体芯片中。该电路的优点是，通过共同的集成而节省了成本，因为使用的部件较少，且部件之间例如第一天线驱动器与接收机构之间的通信得到了简化。
这特别是在如下情况下即为如此，即实际上用于接收锁止器的低频信号的接收机构还用于诊断第一天线驱动器。因此在第一实施方式中设有用于测量由第一天线发出的信号的诊断电路。由此例如可以测量第一驱动器电路的工作频率，以便识别出该工作频率是否由于环境状况而失调。位于半导体芯片之外的特殊部件如天线和电容器随温度变化很大。因而会使得所发出信号的信号强度发生变化，这通过对天线驱动器的调节来补偿。
不同的车辆车身和天线位置经常会使得驱动器的工作频率失调。这减小了由天线产生的磁场的有效距离，并有可能导致系统功能失误。如果还设有用于调节第一天线驱动器的校准电路，则可以根据在诊断电路中的测量，例如通过改变该第一天线驱动器的频率或输出功率来调节第一天线驱动器。
根据另一实施方式，设有第三天线驱动器，其用于在识别出车辆访问系统的ID发送器的情况下驱动第三天线。针对访问系统最好同时使用多个天线，因为使用者可能从不同的方向靠近车辆。也可以使用两个以上的天线，在一个实施例中使用六个天线和六个天线驱动器。第一天线驱动器的特性和第二天线驱动器的特性可以在同时工作的情况下相互独立地调节，因为它们的相应的信号强度或频率可以不同地调节。
根据一种实施方式，在半导体芯片上还安装有升压斩波器的控制电路。升压斩波器是一种由低压产生高压的电路。升压斩波器用来产生天线输出信号的工作高压。该控制电路最好也集成在半导体芯片中，以便进一步减小系统成本，并减少在天线驱动器、接收机构以及升压斩波器控制电路之间的通信。
优选还将第二天线驱动器与第一天线驱动器和接收机构一起集成在半导体芯片中，以便节省附加的成本。
根据一种实施方式，在半导体芯片中设置有用于输出基准节拍的同步输出端，基准节拍用于使得第一天线驱动器与至少一个其它半导体芯片同步。同步输出端能使得多个芯片的天线驱动器同时驱动一个单个的天线。这减小了每个单个芯片的功率消耗，因而延长了其寿命。
本发明还涉及这种电路在车辆中的应用。在使用不同的天线驱动器情况下将锁止器和访问系统的功能集成，这改善了两个系统之间的通信，并降低了相互干扰的可能性。
本发明还涉及一种用于测量本发明的电路的天线驱动器的方法。驱动第一天线驱动器，使得第一天线发出低频信号。接下来通过第二天线和接收机构来接收该低频信号，最后对所接收的信号进行诊断。接收机构被用作用于低频信号的接收机构，以便诊断第一天线驱动器。由第一天线发出的信号在ID发送器的工作中被接收和分析。
在诊断时，优选测量频率、信号-噪声比或低频信号的信号强度。由此可以检查是否发出了能在相距车辆规定的距离内被ID发送器识别到的低频信号。
根据一种优选的实施方式，在诊断步骤之后，接着进行按照给定值对第一天线驱动器进行调节的步骤，以便将来第一天线发出具有所希望特性的信号。给定值可以存储在半导体芯片中的查询表格内。
本发明将在一个实施例中对照附图来说明。图1示出车辆的访问系统以及锁止器(Wegfahrsperre)的装置。
该装置具有半导体芯片1、ID发送器3、升压斩波器的外部组件16、外部引线181和182、第一天线19、第二天线21和第三天线20。撇开ID发送器3不看，所有部件都属于车辆中的基站。
半导体芯片1具有控制机构和数据处理机构11、第一天线驱动器12、第二天线驱动器24、第三天线驱动器13、接收机构14、用于变压器15以及同步输出端17的电路部件。
第一天线驱动器12通过外部引线181与天线连接，而第三天线驱动器13通过外部引线182与第三天线20连接。接收机构14通过输入端与第二天线21连接。
第一天线19被用作车辆访问控制器的发送天线。如果车辆停车并锁定，则第一驱动器电路12定期地驱动第一天线19，然后发出频率为125kHz的低频信号。如果ID发送器3位于车辆附近，则它通过其天线31接收所述低频信号。
如果所发出的信号是由具有正确标识的车辆发出的，则ID发送器3将高频信号发送回到基站。用于该高频信号的在ID发送器3上的天线和在基站中的接收电路在图1中未示出。用于该高频信号的相关接收天线与用于访问控制器和锁止器的控制设备的另一半导体芯片连接。该另一半导体芯片处理高频信号。如果处理单元估计到接收的信号是由正确的ID发送器3发出的，它就将车辆解锁。
一旦车辆解锁，就由锁止器来决定车辆是否可以起动。为了使得锁止器解锁，通过天线21和31在半导体芯片1与ID发送器3之间进行通信。例如在应用中，第二天线21位于车辆的中央仪表盘(Mittelkonsole)的凹槽中。为了能起动车辆，驾驶员必须将ID发送器3置于该凹槽中。由于第二天线21和ID发送器3之间的间距较短，所以只需很少的能量就足以在两个组件之间无线地交换低频信号。间距较短还有助于限制对通信的可能的干扰。对锁止器的功能能力要求很高，且必须在尽可能全部的情况下确保无干扰地通信。
为了询问是否要将锁止器去激活，第二天线驱动器24驱动第二天线21，使得该第二天线发出频率在通常的125kHz范围内的低频信号104。但也可以使用例如20kHz或135kHz的频率。ID发送器3借助其天线31接收该信号104，将该信号解码，并通过天线31将低频信号102发送回去。低频信号102通过第二天线21被接收，并在接收机构14中被解调和解码。如果确定该信号满足要求，就将锁止器去激活，驾驶员于是可以例如通过按动按钮来起动车辆。
这些天线还在半导体芯片1中被诊断。第一天线驱动器12控制其输出端，使得第一天线19发出一定场强的信号101。该信号被接收天线21接收，并被接收机构14分析。接收机构14的至少一个输出端与诊断电路22的至少一个输入端连接，诊断电路本身具有至少一个被校准电路23接收的输出端。
如果在诊断电路22中确定信号不满足一定的要求，例如在频率、强度或信号-噪声比方面的要求，就由诊断电路22将相应的信号输出至校准电路23，由此正确地调节第一天线驱动器12。这例如可以通过改变输出功率或第一天线驱动器12的频率来进行。
因为负责驱动访问控制器的天线的第一天线驱动器12被安装在与用于锁止器的接收机构14相同的半导体芯片1上，所以可以将接收机构14用于校准第一天线驱动器12。
对信号的信号强度的调节(Verstellung)会使得由天线产生的磁场的有效距离减小，并有可能导致系统的功能失误。这种失调可能由变化的环境状况例如温度波动引起。通过这里所示的自动校准，甚至可以在半导体芯片1被装入到车辆中之后对第一天线驱动器12的输出功率进行校准。将第一天线驱动器12与接收机构14集成在半导体芯片1中，由此可以在半导体芯片1内部进行校准，而无需繁琐的例如通过外部的CAN总线进行的通信。
另外，将第一天线驱动器12、第二天线驱动器13和接收机构14共同地设置在一个单独的半导体芯片1上，会使得整个设备所需要的空间有所减小，由此还降低了成本。
可以采用相同的方式来校准第三天线驱动器13。现在可以非常精确地校准低频系统，这在以前无法实现或者很难实现。由此可以自动地调节功率，且可以独立于车辆类型并在车辆的整个寿命期间保证功率值。可以实现比目前高的品质，以便在驱动器功率相同的情况下实现较大的读有效距离。
外部组件16特别是具有升压斩波器的功率晶体管。这些功率晶体管通常需要专门适配的制造技术，因而优选由外部提供。
发出的信号100的强度取决于车辆的工作条件例如温度。出于这个原因，最好还在车辆工作期间现场校准第一天线驱动器12。这可以在一定的被编入程序的时间内进行。如果给出第一天线电路12不能再校准的诊断，则向驾驶员发出报警提示，以便他可以维修车辆。
根据图中未示出的实施方式，在天线驱动器12、13和24与相应的天线19、20、21之间设有切换器，利用该切换器可以切换天线驱动器与天线之间的连接。由此可以通过切换器使得第一天线19与第三天线驱动器13连接，并使得第三天线20与第一天线驱动器12连接。在一种实施方式中，切换器使得第一天线19与接收机构14连接，并使得第二天线21与第一天线驱动器12连接。
同步输出端17用来使得与另一个半导体芯片的或多个其它半导体芯片的天线驱动器同步。在第一实施方式中，第一天线19被另一半导体芯片的另一天线驱动器驱动，其中该另一天线驱动器的输出端与第一天线驱动器12并联连接。
为了同时接通第一天线驱动器12和该另一天线驱动器，需要例如通过共同的节拍发生器来实现同步。
在另一芯片中无需设置其它升压斩波器(Hochsetzsteller)15，因为由电路15和16提供的高达40V的高压可以被两个半导体芯片使用。用于产生基准频率的振荡器也只需设置在一个半导体芯片中。
用于交换同步所需信息的信号通过同步输出端17来提供。如果半导体芯片1是ASIC(专用集成电路)，则它基于同步输出端17被构造成可级联的ASIC。多个这种ASIC的驱动器通过基准节拍而相互同步，但多个半导体芯片也可以共同地使用升压器(DC-DC变换器)并与微控制器通信。
附图标记列表
1             半导体芯片
3             ID发送器
11            控制机构和数据处理机构
12            第一天线驱动器
13            第三天线驱动器
14            接收机构
15            变压器逻辑电路
16            变压器的外部组件
17            同步输出端
19            第一天线
20            第三天线
21            第二天线
22            诊断电路
23            校准电路
24                    第二天线驱动器
31                    天线
100、101、102、104    低频信号
181、182              外部引线

Claims (14)

1.一种用于车辆的访问控制器和锁止器的电路，具有：
-用于驱动第一天线(19)的第一天线驱动器(12)，该第一天线用于在识别出车辆访问控制器的ID发送器(3)的情况下发送信号(100)；
-用于驱动第二天线(21)的第二天线驱动器(24)，该第二天线用于在识别出车辆锁止器的ID发送器(3)的情况下发出信号；
-接收机构(14)，该接收机构用于接收由天线(21)接收的信号(102)，该信号用于识别出锁止器的ID发送器(3)，
其中第一天线驱动器(12)和接收机构(14)共同地集成在半导体芯片(1)中。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，在半导体芯片(1)中还设有用于测量由第一天线(19)发出的信号(101)的诊断电路(22)，其中该诊断电路(22)的至少一个输入端与接收机构(14)的输出端连接。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，设有用于调节第一天线驱动器(12)的校准电路(23)，其中该校准电路具有与诊断电路(22)的输出端连接的至少一个输入端。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，设有第三天线驱动器(13)，该第三天线驱动器用于在识别出车辆访问系统的ID发送器(3)的情况下驱动第三天线(20)，其中第一天线驱动器(12)和第三天线驱动器(13)的特性可以在同时工作的情况下相互独立地调节
5.如权利要求1至4中任一项所述的电路，其特征在于，在半导体芯片(1)中还安装有升压斩波器的控制电路(14)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电路，其特征在于第一天线(19)和第二天线(21)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电路，其特征在于，第二天线驱动器(24)与第一天线驱动器(12)和接收机构(14)一起集成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电路，其特征在于用于输出基准频率的同步输出端(17)，基准频率用于与至少一个其它半导体芯片同步。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电路，其特征在于一种切换器，利用该切换器可以切换天线驱动器(12、13、21)与天线(19、20、21)之间的或者接收机构(14)与天线(19、20、21)之间的连接。
10.根据权利要求1至9中任一项的电路在车辆中的应用。
11.一种用于测量根据权利要求1至9中任一项的电路的天线驱动器的方法，具有如下步骤：
a)驱动第一天线驱动器(12)，使得第一天线(19)发出低频信号(101)；
b)通过第二天线(21)和接收机构(14)来接收该低频信号(101)；
c)诊断所接收的信号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于另一步骤
d)按照给定值对第一天线驱动器(12)进行调节。
13.如权利要求11至12中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，对所接收的信号的频率、信号-噪声比或信号强度进行诊断。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，对由第一天线驱动器输出的电流进行调节。
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