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Die
Erfindung betrifft eine Diebstahlwarneinrichtung eines mobilen Systems
mit einer Datenverarbeitungseinheit, die über mindestens einen Signaleingang
zur Erfassung eines widerrechtlichen Vorgangs am mobilen System
verfügt,
mit mindestens einer mit der Datenverarbeitungseinheit verbundenen
Sendeeinheit zur Aussendung eines Alarmsignals, mit einem Versorgungseingang
zum Zuführen einer
Betriebsspannung für
die Datenverarbeitungseinheit und die mindestens eine Sendeeinheit
sowie mit einem Energiespeicher zur Aufrechterhaltung der Energieversorgung
der Datenverarbeitungseinheit und der mindestens einen Sendeeinheit
im Fall eines Nichtanliegens der Betriebsspannung.
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Heutzutage
werden verschiedenartige mobile Systeme, beispielsweise Kraftfahrzeuge,
Container, Trailer oder Nutzfahrzeuge, vor Diebstahl geschützt, indem
bei Erkennung eines widerrechtlichen Vorgangs, beispielsweise eines
unbefugten Eindringens oder Bewegens des mobilen Systems, ein Alarmsignal
ausgesendet wird.
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So
ist aus der DE-19540833-C1 eine Diebstahlschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
bekannt, die nach dem Parken bzw. Verriegeln des Kraftfahrzeugs
aktiviert und nach dem Entriegeln wieder deaktiviert wird. Ein widerrechtliches
Eindringen in das Kraftfahrzeug wird über Sensoren in den Türen, im
Kofferraumdeckel, in der Motorhaube und im Innenraum erfasst und
ein widerrechtliches Bewegen des Kraftfahrzeug über Bewegungssensoren detektiert.
In beiden Fällen
wird ein Alarmsignal erzeugt und an einen stationär angeordneten Überwachungsempfänger ausgesendet.
Die Diebstahlschutzvorrichtung weist eine eigenständige Energiequelle
auf, um damit zu gewährleisten,
dass sie nicht durch einen Eingriff in die Kfz-Batterie oder eine
Unterbrechung der Stromzuführungsleitung
außer
Kraft gesetzt werden kann.
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Das
Vorhandensein einer solchen, von der normalen Stromversorgung unabhängigen Energiequelle
wird heute insbesondere aus versicherungstechnischen Gründen verstärkt gefordert.
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Die
DE-19962783-A1 offenbart eine Vorrichtung zur Sicherung von Transportfahrzeugen
gegen Diebstahl ihres Inhalts, wobei ein Öffnungsversuch bzw. das Öffnen des
Laderaums an eine Steuerschaltung gemeldet wird, welche eine Verriegelung bzw.
Sperrung von Fahrzeugfunktionen und eine Alarmierung oder Dokumentation
des widerrechtlichen Vorgangs veranlasst. Die Vorrichtung verfügt über einen
Empfänger
zur satellitengestützten
Ortung des Transportfahrzeugs. Die Ortskoordinaten werden bei einem
erkannten widerrechtlichen Öffnen des
Laderaums mit einem vorgesehenen Ankunfts- bzw. Umladeort verglichen
und bei Nichtübereinstimmung
werden die Diebstahlschutzmaßnahmen
aktiviert.
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Ortungsmodule
zum Auffinden von gestohlenen Fahrzeugen oder Gütern werden auf dem heutigen
Markt auch als Nachrüstlösungen angeboten. Die
Firma Falcom GmbH beschreibt beispielsweise auf ihrer Internetseite
http://www.falcom.de ein kombiniertes GSM/GPS-Gerät namens
STEPP zur Positionsverfolgung von Fahrzeugen, dem so genannten Tracking.
Das GSM/GPS-Gerät
wird direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen und verfügt zusätzlich über eine
Li-Ion-Pufferbatterie. Fällt
die Spannung der Fahrzeugbatterie ab, so wird das GSM/GPS-Gerät noch für eine gewisse
Zeit über
die Pufferbatterie versorgt.
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Bei
Li-Ion-Batterien bzw. -Akkumulatoren ist ebenso wie bei Ausführungen
mit NiCd-Akkumulatoren zu beachten, dass diese einen hohen Erhaltungsladestrom
benötigen
und lediglich eine Lebensdauer von 2 bis 3 Jahren aufweisen. Daraus
resultieren ein relativ hoher Wartungsaufwand sowie eine geringe Sicherheitseinstufung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Diebstahlwarneinrichtung
für mobile
Systeme anzugeben, mit der die versicherungstechnische Vorgabe einer
bei abgeklemmter Spannungsversorgung über möglichst längere Zeit gewährleisteten
Funktion erfüllt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit einer eingangs genannten Diebstahlwarneinrichtung
gelöst,
die als Energiespeicher über
mindestens einen Doppelschichtkondensator verfügt.
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Doppelschichtkondensatoren
weisen gegenüber
den bekannten Li-Ion-Akkus
bzw. -Batterien mehrere Vorteile auf. Ihre Lebensdauer liegt mit
rund 90000 Stunden im Bereich der Lebensdauer eines heutigen Fahrzeugs,
was den Wartungsaufwand erheblich reduziert. Da damit ein erforderliches
Auswechseln nahezu ausgeschlossen ist, kann eine erfindungsgemäße Diebstahlwarneinrichtung
mit Doppelschichtkondensator an schwer zugänglichen Stellen eingebaut
werden. Des weiteren sind gegenüber herkömmlichen
Akkumulatoren deutlich mehr Lade- und Entladezyklen möglich. Während ein
Akkumulator bis zu 2'000
Mal ge- und wieder
entladen werden kann, liegt diese Zahl bei Doppelschichtkondensatoren
bei 500'000. Im
Gegensatz zur exponentiell ansteigenden Verschlechterung der Lebensdauer
von Batterien bei hohen Temperaturen zeichnet sich ein Doppelschichtkondensator
durch eine nur geringfügige
Verschlechterung der elektrischen Kenngrößen aus. Insgesamt kann über den
gesamten im automobilen Sektor geforderten Temperaturbereich von –30°C bis +70°C die volle
Funktionalität
und insbesondere die uneingeschränkte
Lade- und Entladefähigkeit
des Doppelschichtkondensators gewährleistet werden. Der Leck-
bzw. Ruhestrom liegt bei einem an 12 V Autobatterie-Spannung angeschlossenen Doppelschichtkondensatormodul
und bei einer Temperatur von 25°C
deutlich unter 0,5 mA, womit die von Automobilherstellern geforderten
1mA deutlich unterschritten werden. Da Doppelschichtkondensatoren
demnach nur langsam selbstentladen werden, kann nach einem Abklemmen
der Be triebsspannung die Funktion der Diebstahlwarneinrichtung über eine verhältnismäßig lange
Zeitdauer aufrechterhalten werden. Bei einem in der Diebstahlwarneinrichtung vorhandenen
Ortungsmodul, welches über
die Sendeeinheit, wie beispielsweise ein GSM-Modul, minütlich die
Positions-, Geschwindigkeits- und
Richtungsdaten per SMS an eine Leitstelle sendet, ist der Notbetrieb
beispielsweise für
mehr als 3 Stunden gewährleistet.
Diese Zeitdauer kann durch Herabsetzung des Sendetaktes der Sendeeinheit
auf mehrere Wochen verlängert
werden. Bei einer Temperatur von 25°C können beispielsweise über 6 Wochen
verteilt noch 60 SMS-Nachrichten versendet werden, entsprechend
rund 10 Nachrichten pro Woche.
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Da
heutige Doppelschichtkondensatoren eine relativ geringe Nennspannung
von 2,5 V aufweisen, wird in einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung der Energiespeicher der Diebstahlwarneinrichtung durch
eine Reihenschaltung von mindestens zwei Doppelschichtkondensatoren
gebildet. Je nach Anzahl der in Reihe geschalteten Kondensatoren sind
damit unterschiedliche Spannungspegel realisierbar.
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Um
insbesondere im Notbetrieb, also bei Nichtanliegen der Betriebsspannung
an der Diebstahlwarneinrichtung, eine Aussage über die noch zur Verfügung stehende
Restenergie des bzw. der Doppelschichtkondensatoren treffen zu können, ist
in einer weiteren Ausgestaltung eine elektronische Steuereinheit
vorgesehen. Die elektronische Steuereinheit überwacht die über dem
mindestens einen Doppelschichtkondensator abfallende Spannung. Sie
kann entweder als eigenständige
Einheit vorhanden sein oder in der Datenverarbeitungseinheit integriert
sein. Anhand von abgespeicherten Datentabellen, die beispielsweise
den Zusammenhang zwischen der aktuellen Kondensatorspannung und
dem Leckstrom wiedergeben, kann die elektronische Steuereinheit
bzw. die übergeordnete
Datenverarbeitungseinheit dann beispielsweise berechnen, über welche
verbliebene Zeitdauer die Aufrechterhaltung der Notbetriebs-Funktion noch gegeben
ist.
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In
einer Unterausführung
versendet die Sendeeinheit das Alarmsignal zyklisch mit einer vorgegebenen
Taktrate, wobei die Taktrate in Abhängigkeit von der über dem
mindestens einen Doppelschichtkondensator abfallenden Spannung variiert
wird. Die Variation der Taktrate wird dabei entweder direkt von der
elektronischen Steuereinheit ausgelöst oder von der übergeordneten
Datenverarbeitungseinheit veranlasst. Als Variation ist in einer
besonderen Unterausführung
die Reduzierung des Sendetaktes bei abfallender Kondensatorspannung
vorgesehen, um damit die verbliebene Restdauer des Notbetriebs der Diebstahlwarneinrichtung
zu verlängern.
Auf diese Weise kann die elektronische Steuereinheit bzw. die Datenverarbeitungseinheit
die Einhaltung einer vorgegebenen Mindest-Notbetriebsdauer sicher stellen.
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In
einer weiteren Unterausführung
ist in der Diebstahlwarneinrichtung eine mit der elektronischen Steuereinheit
bzw. der Datenverarbeitungseinheit verbundene Empfangseinheit vorgesehen,
welche Steuersignale zur Variation der Taktrate empfängt und
an die elektronische Steuereinrichtung bzw. die Datenverarbeitungseinheit
weiterleitet. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die
Position eines gestohlenen mobilen Systems von einer Überwachungszentrale
aus verfolgt wird. Wird in der Zentrale festgestellt, dass das mobile
System im Notbetrieb läuft
und dass ein Wiederauffinden des Systems innerhalb der voraussichtlichen
Notbetriebszeitdauer nicht zu schaffen sein wird, so kann die Sende-Taktrate
ferngesteuert herabgesetzt werden, um die Zeitdauer bis zur vollständigen Entladung
des mindestens einen Doppelschichtkondensators zu verlängern.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
Diebstahlwarneinrichtung;
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2 eine
Diebstahlwarneinrichtung für
einen Transportcontainer;
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3 eine
Diebstahlwarneinrichtung für
einen Personenkraftwagen.
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Die
in 1 dargestellte Diebstahlwarneinrichtung 1 enthält eine
Datenverarbeitungseinheit 2, die über einen Signaleingang 3 verfügt, über den
ein Sensorsignal 4 eingespeist wird. Das Sensorsignal 4 ist
das Signal eines, hier nicht dargestellten, Türöffnungssensors. Die Datenverarbeitungseinheit 2 tauscht über den
Datenbus 5 Signale mit einer als Sendeeinheit fungierenden
Funkeinheit 6 aus. Die Funkeinheit 6 wird weiterhin über die
Datenverbindung 7 von einer elektronischen Steuereinheit,
in diesem Fall einem Mikrocontroller 8, angesteuert. Am Versorgungseingang 9 der
Diebstahlwarneinrichtung 1 liegt eine Betriebsspannung 10 an
zur Energieversorgung der Datenverarbeitungseinheit 2,
der Funkeinheit 6 sowie des Mikrocontrollers 8.
Um zu verhindern, dass bei einem Abklemmen der Betriebsspannung 10 die
Diebstahlwarneinrichtung 1 sofort ausfällt, sind zwei Doppelschichtkondensatoren 11 und 12 in
Reihe zueinander und parallel zur Betriebsspannung 10 geschaltet.
Die Doppelschichtkondensatoren 11 und 12 werden
durch die Betriebsspannung 10 geladen und geben nach dem
Abklemmen der Betriebsspannung 10 ihre Energie an die Datenverarbeitungseinheit 2,
die Funkeinheit 6 sowie den Mikrocontroller 8 ab,
so dass diese noch für
eine gewisse Zeitdauer, den so genannten Notbetrieb, weiterarbeiten
können.
Stellt die Datenverarbeitungseinheit 2 mittels des Sensorsignals 4 ein
widerrechtliches Öffnen
einer Tür
fest, so löst
sie über
die Funkeinheit 6 das Versenden eines Alarmsignals an eine Überwachungszentrale
aus. Das Alarmsignal wird dabei mit einem festen Takt, beispielsweise
einmal pro Minute, versendet. Es enthält Informationen über den
Zeitpunkt des Türöffnens sowie über die
Identität des
mobilen Systems, zu dem die Diebstahlwarneinrichtung 1 gehört.
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Der
Mikrocontroller 8 überwacht
ständig
die Spannungen 13 und 14, die über den Doppelschichtkondensatoren 11 und 12 abfallen.
Im Normalbetrieb kann der Mikrocontroller 8 auf diese Weise
Funktionsstörungen
der Doppelschichtkondensatoren 11 oder 12 erkennen
und über
die Funkeinheit 6 an die Überwachungszentrale melden.
Liegt der Notbetrieb vor, so berechnet der Mikrocontroller 8 aus
den Spannungen 13 und 14, wie lange mit der in
den Doppelschichtkondensatoren 11 und 12 verbliebenen
Energie der Notbetrieb noch aufrecht erhalten werden kann. Wurde
gleichzeitig ein Diebstahl erkannt und damit das zyklische Aussenden
des Alarmsignals gestartet, wird die verbliebene Energie schneller
aufgebraucht sein als im Ruhezustand der Funkeinheit 6.
Der Mikrocontroller 8 vergleicht die berechnete Restzeitdauer
des Notbetriebs und vergleicht sie mit einer in seinem internen
Speicher abgelegten Mindestzeitdauer. Unterschreitet die Restzeitdauer
die Mindestzeitdauer, so veranlasst der Mikrocontroller 8 im
Nicht-Diebstahlfall die Funkeinheit 6, eine Warninformation
an die Überwachungszentrale
zu versenden. Im Fall eines Diebstahls setzt der Mikrocontroller 8 die
Taktrate der Funkeinheit 6 soweit herab, dass die daraufhin
berechnete Restzeitdauer über
der Mindestzeitdauer liegt.
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In 2 ist
eine Diebstahlwarneinrichtung 15 eines Transportcontainers
dargestellt. Um die in dem Container transportierten Waren vor Diebstahl oder
Beschädigung
zu schützen,
werden der Öffnungsstatus 16 der
Containertür,
die Innentemperatur 17, die Innenluftfeuchte 18 und
die Beschleunigungen 19 des Containers gemessen und über eine Datenumwandlungseinheit 20 einem
Mikrocontroller 21 zugeführt. Als Sende- und gleichzeitige
Empfangseinheit ist ein GSM-Modem 24 vorhanden. Um die
Position des Transportcontainers zu Land und zu Wasser verfolgen
zu können,
sind außerdem
ein GPS-Empfänger 25 zur
Satellitennavigation und ein Loran C-Empfänger 26 zur Funknavigation
vorhanden. An einen Versorgungseingang 31 kann eine Ladespannung 22 von
230 V Wechselspannung angeschlossen werden, aus der mittels einem
externen Ladenetzteil 23 eine ers te Gleichspannung 27 erzeugt
wird. Über
diese Gleichspannung 27 wird ein Energiespeicher-Modul 28,
welches mehrere in Reihe geschaltete Doppelschichtkondensatoren
enthält, aufgeladen.
Das Energiespeicher-Modul 28 versorgt dann während des
Transports des Containers die Diebstahlwarneinrichtung 15 mit
der erforderlichen Energie. Ein Gleichspannungs-Wandler 29 erzeugt aus
der ersten Gleichspannung 27 eine für den Betrieb des Mikrocontrollers 21 und
den Betrieb der Sende- bzw. Empfangseinheiten 24, 25 und 26 erforderliche
zweite Gleichspannung 30. Der Mikrocontroller 21 überwacht über den
Gleichspannungs-Wandler 29 zusätzlich den Ladezustand des Energiespeicher-Moduls 28.
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Die
Diebstahlwarneinrichtung 15 bucht sich im normalen Betriebszustand
des Transportcontainers mit dem GSM-Modem 24 in das Mobilfunknetz ein.
Der GPS-Empfänger 25 und
der Loran C-Empfänger 26 sind
ausgeschaltet. Im normalen Betriebszustand versendet das GSM-Modem 24 einmal
täglich
ein Standardsignal, um anzuzeigen, dass die Diebstahlwarneinrichtung 15 aktiv
und funktionsfähig ist.
Bevor der Transportcontainer zwecks Beförderung in Bewegung gesetzt
wird, wird das Energiespeicher-Modul 28 über das
Ladenetzteil 23 aufgeladen. Sind die Doppelschichtkondensatoren
entladen, dauert der Ladevorgang nicht mehr als eine halbe Stunde.
Anschließend,
d.h. während
des Transports, überwacht
der Mikrocontroller 21 den Öffnungsstatus 16 der
Containertür,
die Innentemperatur 17, die Innenluftfeuchte 18 und
die Beschleunigungen 19 in den drei Raumrichtungen. Von
einer Leitstelle kann an die Diebstahlwarneinrichtung 15 eine
SMS gesendet werden, mit der eine gewünschte Sende-Taktrate am GSM-Modem 24 eingestellt
wird. Außerdem
ist der Ladezustand des Energiespeicher-Moduls 28 per SMS
abfragbar.
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Detektiert
der Mikrocontroller 21 über
die Sensorsignale 16 bis 19 ein unbefugtes Öffnen der Containertür oder ein
nicht vorgesehenes Bewegen des Containers, so wird der Diebstahlmodus
aktiviert. Wird der Container gerade über Land befördert, so wird
der GPS-Empfänger 25 eingeschaltet.
Beim Transport auf einem Schiff wird der Loran C-Empfänger 26 aktiviert.
Die von dem Empfänger 25 oder 26 ermittelte
Position des Empfängers
sowie Identifizierungsdaten des Containers werden per SMS über das
GSM-Modul 24 mit der vorgegebenen Taktrate an die Leitstelle
ausgesendet.
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3 gibt
eine Diebstahlwarneinrichtung 32 eines PKW wieder. Über die
Datenschnittstelle 33 werden mehrere Signale eingelesen:
ein Statussignal 34 einer Wegfahrsperre, ein Alarmsignal 35 eines Zugangskontrollsystems
und ein Statussignal 36 der Zündung. Ein GSM-Modem 43 dient
als Sende- und Empfangseinheit und ein GPS-Empfänger 44 wird zur Positionsverfolgung
des PKW im Fall des Diebstahls genutzt. Sofern im PKW bereits ein
GSM-Modem und ein GPS-Empfänger
vorhanden sind, beispielsweise für
Navigations- und Kommunikationszwecke, wird die Diebstahlwarneinrichtung 32 nicht über eigene
Module 43 und 44 verfügen, sondern über Datenein-
und -ausgänge
mit den bereits im Fahrzeug vorhandenen GSM-Modem und GPS-Empfänger verbunden
sein. Die Signale 34, 35 und 36 sowie
die Ausgangssignale des GSM-Modems 43 und des GPS-Empfängers 44 werden
einem Mikrocontroller 45 zur Erkennung eines Diebstahls und
zur Auslösung
der entsprechenden Diebstahlschutzfunktionen zugeführt.
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An
einem ersten Gleichspannungs-Wandler 38 liegt über einen
Versorgungseingang 46 eine von der Fahrzeugbatterie gelieferte
erste Gleichspannung 37, die Betriebs-Spannung von 12 V
an. Diese wird in eine zweite Gleichspannung 39 umgewandelt. Über die
zweite Gleichspannung 39 wird ein Energiespeicher-Modul 40,
welches mehrere in Reihe geschaltete Doppelschichtkondensatoren
enthält,
aufgeladen. Die zweite Gleichspannung 39 wird über einen
zweiten Gleichspannungswandler 41 in eine dritte Gleichspannung 42 umgewandelt,
welche an dem Mikrocontroller 45, dem GSM-Modem 43 sowie
dem GPS-Empfänger 44 anliegt.
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Im
normalen Betriebszustand des PKW ist das GSM-Modem im Mobilfunknetz
eingebucht und der GPS-Empfänger 44 ist
ausgeschaltet bzw. wird nicht vom Mikrocontroller 45 ausgewertet.
Erkennt der Mikrocontroller 45 anhand der Signale 34 bis 36, dass
jemand widerrechtlich in den PKW eingedrungen ist bzw. diesen unberechtigterweise
bewegt, so löst
er einen entsprechenden Diebstahlstatus aus und veranlasst das GSM-Modem 43,
die von dem GPS-Empfänger 44 bestimmte
Position, Richtung und Geschwindigkeit des PKW per SMS an eine Überwachungszentrale
auszusenden. Die Position wird mit einem festen Takt, beispielsweise
einmal pro Minute, verschickt. Zusätzlich werden per SMS Informationen
zur Identifizierung des PKW, beispielsweise Kennzeichen und Fahrgestellnummer,
versendet werden.
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Wird
nun die Fahrzeugbatterie abgeklemmt, d.h, liegt die erste Gleichspannung 37 nicht
mehr an, so beginnt der Notbetrieb, bei dem für eine verbliebene Zeit von
mindestens 2 Stunden das minütliche Versenden
der SMS aufrecht erhalten werden kann. Die Energie für den Notbetrieb
wird aus dem Energiespeicher-Modul 40 geliefert. Erkennt
der Mikrocontroller 45 anhand des Ladezustandes des Energiespeicher-Moduls 40,
dass die Zeitdauer von 2 Stunden nicht erreicht werden kann, so
veranlasst er eine entsprechende Herabsetzung der Taktrate und ein Versenden
einer Warn-SMS an die Überwachungszentrale.
Alternativ kann die Taktrate auch von der Überwachungszentrale aus per
SMS variiert werden.