DE102005047012A1

DE102005047012A1 - System zum Steuern der Entriegelung oder Verriegelung der Türen eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102005047012A1
Application number: DE200510047012
Authority: DE
Inventors: Stefan Wöstemeyer
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Es wird ein System (Passive Entry/Exit) zum Steuern der Entriegelung oder Verriegelung der Türen eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Ein derartiges System weist einen benutzerseitig mitführbaren, tragbaren ID-Geber (10) und mindestens eine fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung (20) für eine funkbasierte Authentifikationskommunikation mit dem ID-Geber (10) auf. Dabei wird die Authentifikationskommunikation durch das Aussenden eines Funk-Startsignals durch die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung (20) gestartet, wenn ein Zugangs- oder Verriegelungswunsch detektiert wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird als Zugangs- oder Verriegelungswunsch ein akustisches Signal generiert, wobei fahrzeugseitig ein akustischer Sensor (40) zur Detektion des Zugangs- oder Verriegelungswunsches vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Steuern der Entriegelung oder Verriegelung der Türen eines Kraftfahrzeuges mit einem benutzerseitig mitführbaren, tragbaren ID-Geber und mit mindestens einer fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung für eine funkbasierte Authentifikationskommunikation mit dem ID-Geber. Nach erfolgreicher Authentifikationskommunikation wird dann über die Ansteuerung entsprechender Aktoren eine Entriegelung bzw. eine Verriegelung der Fahrzeugtüren bewirkt.

Die gattungsgemäßen Systeme werden auch Passive Entry/Exit genannt, wobei – im Unterschied zu herkömmlichen funkfernbedienbaren Fahrzeugzugangsystemen – die Authentifikationskommunikation durch das Aussenden eines Funk-Startsignals über die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung automatisch gestartet wird, wenn ein Zugangs- oder Verriegelungswunsch detektiert wird. Im Unterschied hierzu war bei herkömmlichen funkfernbedienbaren Fahrzeugzugangsystemen ein aktives Betätigen (Drücken) einer Taste an einem Funkschlüssel notwendig, um die Authentifikationskommunikation zu starten.

Beim gattungsgemäßen ID-Geber handelt es sich um einen IDENTIFIKATIONS-GEBER, der ebenfalls als Funkschlüssel bezeichnet werden kann. Allerdings ist in dem gattungsgemäßen System ein aktives Betätigen einer Taste an dem ID-Geber zum Starten der Authentifikationskommunikation und damit zur Signalisierung eines Zugangs- oder Verriegelungswunsches nicht mehr notwendig.

Aus dem Stand der Technik (beispielsweise aus der DE 196 17 038C2 ) ist es bekannt, in den Türgriffen der Fahrzeugtüren kapazitive Näherungssensoren vorzusehen, um die Annäherung einer menschlichen Hand zu detektieren, wobei die Annäherung einer Hand als Zugangs- oder Verriegelungswunsch interpretiert wird, woraufhin dann die Authentifikationskommunikation mit dem ID-Geber durch das Aussenden eines Funk-Startsignals über die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung automatisch gestartet wird.

Dabei reicht es selbstverständlich nicht aus, nur den Türgriff einer Fahrzeugtür, z.B. der Fahrertür, mit einem Näherungssensor auszustatten, vielmehr sind die Türgriffe sämtlicher Türen (Fahrertür, Beifahrertüren, Heckklappe) mit einem Näherungssensor auszustatten. Wenn man dann noch bedenkt, dass in jedem Türgriff zwei Näherungssensoren, nämlich einer für die Entriegelung und einer für die Verriegelung, vorgesehen sind, so benötigt man bei einem 5-türigen Fahrzeug 10 Näherungssensoren. Die hohe Zahl der Näherungssensoren und der damit verbundene Verkabelungsaufwand verursachen erhebliche Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Passive Entry/Exit-System für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem die Detektion eines Zugangs- oder Verriegelungswunsches zum Starten der Authentifikationskommunikation in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als Zugangs- oder Verriegelungswunsch, vorzugsweise durch Klopfen an eine Fahrzeugscheibe, ein akustisches Signal generiert wird, wobei fahrzeugseitig ein akustischer Sensor zur Detektion des Zugangs- oder Verriegelungswunsches vorgesehen ist. Das akustische Klopfsignal kann in einfacher Weise an jeder Fahrzeugtür erzeugt werden, ohne dass dazu besondere Mittel oder Einrichtungen notwendig wären. Zur Detektion des akustischen Signals reicht im Unterschied zum Stand der Technik ein einziger akustischer Sensor aus, der vorteilhafter Weise im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Die akustischen Signale zur Signalisierung eines Zugangs- oder Verriegelungswunsch können also dezentral an verschiedenen Türen erzeugt und mit einem einzigen akustischen Sensor zentral detektiert werden. Da nur ein einziger Sensor anstatt einer Vielzahl von Sensoren benötigt wird, lassen sich die Kosten des Gesamtsystems erheblich reduzieren. Außerdem ist der Verkabelungsaufwand wesentlich geringer. Bei der Anordnung des akustischen Sensors im Fahrzeuginnenraum ist dieser vor störenden Umgebungsgeräuschen weitestgehend geschützt.

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

Es zeigt:

1 eine schematische Übersicht des erfindungsgemäßen Systems,

2 ein Mikrophon als akustischen Sensor mit einer nachgeschalteten Signalverarbeitungs- und Auswerteeinheit.

1 zeigt eine schematische Übersicht des erfindungsgemäßen Systems zum Steuern der Entriegelung oder Verriegelung der Türen eines Kraftfahrzeuges. In diesem System tragen die zur Entriegelung/Verriegelung der Fahrzeugtüren berechtigten Personen zur Authentifikation einen ID-Geber (10) bei sich, wobei die Authentifikationskommunikation zwischen dem ID-Geber (10) und mindestens einer fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung (20) per Funk erfolgt. Nach erfolgreicher Authentifikationskommunikation wird dann über ein zentrales Steuergerät (50) die Ansteuerung entsprechender Aktoren (30A, 30B) zur Entriegelung bzw. eine Verriegelung der Fahrzeugtüren bewirkt.

Im Fahrzeuginnenraum befindet sich nun ein akustischer Sensor (40) zur Detektion eines akustischen Signals. Dem akustischen Sensor (40) ist eine Signalverarbeitungs- und Auswerteeinheit (60) nachgeschaltet, die ein elektrisches Zugangs- oder Verriegelungswunschsignal generiert und an das zentrale Steuergerät (50) weiterleitet. Wenn das zentrale Steuergerät (50) ein elektrisches Zugangs- oder Verriegelungswunschsignal empfängt steuert es seinerseits die fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung (20) an, damit diese ein Funk-Startsignal an den ID-Geber (10) zum Starten der Authentifikationskommunikation sendet. Das Funkstart-Signal wird auch als Aufwecksignal bezeichnet.

Als akustischer Sensor (40) wird vorzugsweise ein Mikrophon verwendet. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, als akustischen Sensor (40) den Empfänger eines Ultraschallüberwachungssystems für den Fahrzeuginnenraum zu nutzen. Diese Ausführungsform ist besonders kostengünstig, da überhaupt kein separater, zusätzlicher Sensor zur Detektion eines Zugangs- oder Verriegelungswunsches benötigt wird.

Um die Montage und den Einbau des akustischen Sensors (40) ebenfalls möglichst einfach und kostengünstig zu gestalten, wird dieser bevorzugt in ein Bauteil am Fahrzeughimmel integriert. Hierfür eignet sich besonders die Integration in eine sogenannte Dachbedieneinheit, in der bereits Leseleuchten und entsprechende Bedienschalter integriert sind. Die Integration in ein Bauteil am Fahrzeughimmel hat darüber hinaus den Vorteil, dass der akustische Sensor nicht im Schallschatten von anderen Gegenständen/Komponenten im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, so dass ein guter Empfang des akustischen Zugangs- oder Verriegelungswunsches sichergestellt ist. In einer weiteren Ausführungsform wird der akustische Sensor (40) am Armaturenbrett angeordnet.

2 zeigt die dem akustischen Sensor (40) nachgeschaltete Signalverarbeitungs- und Auswerteeinheit (60). Dabei umfasst die Signalverarbeitungseinheit (61) einen Verstärker (61A), einen Bandfilter (61B) und eine Impulsauswertung (61C).

Zur Filterung störender Umgebungsgeräusche ist ein Mittel zur frequenzselektiven Detektion von akustischen Signalen vorgesehen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die akustischen Signale, die als Zugangs- oder Verriegelungswunsch generiert werden, eine charakteristische Frequenz/Frequenzen aufweisen. Akustische Signale mit einem Frequenzspektrum, die vom systemgemäßen Frequenzspektrum für den akustischen Zugangs-/Verriegelungswunsch abweichen, werden herausgefiltert, so dass störende Umgebungsgeräusche nicht zu einem unerwünschten Starten der Authentifikationskommunikation führen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Zugangs- oder Verriegelungswunsch durch Anklopfen an eine Fahrzeugscheibe erzeugt. Dementsprechend ist das Mittel zur frequenzselektiven Detektion auf die Frequenz/Frequenzen abgestimmt ist, die beim Anklopfen an eine Fahrzeugscheibe erzeugt wird werden. Dabei erfolgt die frequenzabhängige Abstimmung unter Berücksichtigung verschiedener Scheibenparameter (Scheibengröße, Scheibendicke, Scheibengeometrie und/oder Einbausituation). Dabei können Erwartungswerte für die Frequenz/Frequenzen empirisch ermittelt oder auch berechnet werden. Es ist auch vorgesehen, verschiedene Erwartungswerte im System zu hinterlegen, und zwar für das Anklopfen an verschiedene Fahrzeugscheiben (Seitenscheibe, Frontscheibe, Heckscheibe, Sonnendach). Für den Fall, dass die zu erwartenden akustischen Signale in einem Frequenzband liegen, ist als Mittel (61B) zur frequenzselektiven Detektion ein Bandfilter vorgesehen, das nur Signale oberhalb einer Minimalfrequenz und unterhalb einer Maximalfrequenz an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) überträgt.

Um Fehlauslösungen des Systems durch Fremdgeräusche zu vermeiden ist ferner ein unterer Schwellwert für die Signalstärke des akustischen Signals vorgesehen, wobei nur Signale mit einer Signalstärke oberhalb des Schwellwertes an die nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden. Damit wird sichergestellt, dass sehr schwache Geräusche (z.B. kleine Regentropfen, die auf das Fahrzeugdach fallen) nicht zu einem unerwünschten Starten der Authentifikationskommunikation führen. Der untere Schwellwert definiert somit eine Art Minimallautstärke für das Anklopfgeräusch. Diese Minimallautstärke kann empirisch bestimmt oder berechnet werden. In Ergänzung oder alternativ hierzu kann auch ein oberer Schwellwert für die Signalstärke des akustischen Signals vorgesehen sein, wobei nur Signale mit einer Signalstärke unterhalb des Schwellwertes an die nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden. Damit wird sichergestellt, dass sehr starke Geräusche (z.B. Schließen/Zuschlagen einer Fahrzeugtür, große Regentropfen, die auf das Fahrzeugdach fallen oder Hupensignale) nicht zu einem unerwünschten Starten der Authentifikationskommunikation führen. Der obere Schwellwert definiert somit eine Art Maximallautstärke für das Anklopfgeräusch. Diese Maximallautstärke kann wiederum empirisch bestimmt oder berechnet werden. Die Signalübertragung in Abhängigkeit der Signalstärke bezogen auf einen Schwellwert erfolgt in der Impulsauswertung (61C).

Naturgemäß handelt es sich bei einem Anklopfsignal als Zugangs- oder Entriegelungswunsch um einen akustischen Impuls, dessen Pulsdauer in einer charakteristischen Bandbreite liegt. Um die Zuverlässigkeit des Systems gegenüber Fehlauslösungen zu erhöhen ist, wird in der Impulsauswertung (61C) zusätzlich die Pulsdauer ausgewertet, wobei nur Signale, deren Pulsdauer vorbestimmten Kriterien genügen, an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden. Die typischen Pulsdauern bei Anklopfsignalen werden empirisch bestimmt oder berechnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird, um die Zuverlässigkeit des Systems gegenüber Fehlauslösungen weiter zu erhöhen, eine Impulsfolge von zwei oder mehr Impulsen generiert und ausgewertet wird, wobei das Zugangs- oder Verriegelungswunschsignal nur dann generiert wird, wenn der zeitliche Abstand zwischen zwei Impulsen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne liegt. Dabei liegt die Zeitspanne vorzugsweise zwischen 100 Millisekunden und 2 Sekunden. Dabei ist die Zeitspanne vorteilhafter Weise auch nachträglich einstellbar, um den individuellen Klopfgewohnheiten (Dynamik, Reaktionsvermögen) des Fahrers gerecht zu werden. Da das Mehrfachanklopfsignal eine weitestgehend definierte Impulsfolge darstellt, ist eine bessere Unterscheidung gegenüber statistischen Klopfsignalen hervorgerufen durch Regentropfen gegeben.
Die Auswertung der Impulsfolge findet in der Signalauswerteeinheit (62) statt. Zum Zählen der Impulse, zur Bestimmung der Zeitabstände sowie zur Bewertung der Zeitabstände weist die Signalauswerteeinheit (62) einen Zähler (62A), einen Timer (62C) und eine entsprechende Logik (62B) auf.
Zum Schutz der die Systemkomponenten, insbesondere auch die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinheit (20), mit elektrischer Energie speisenden Fahrzeugbatterie vor Entladung, ist es in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass wenn zum wiederholten Male ein akustischer Zugangs- oder Entriegelungswunsch generiert wurde, ohne dass ein ID-Geber (10) auf den Start der Authentifikationskommunikation geantwortet hat, der akustische Sensor (40) und/oder die Signalverarbeitungs- und Auswerteeinheit (60) für eine vorgegebene Zeitdauer deaktiviert wird. Grundlage dieser Maßnahme ist eine Plausibilitätsüberlegung. Wenn zum wiederholten Male ein akustischer Zugangs- oder Entriegelungswunsch generiert wurde, ohne dass ein ID-Geber (10) auf den Start der Authentifikationskommunikation geantwortet hat, wird es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um unerwünschte Fehlauslösungen (z.B. verursacht durch Regen oder spielende Kinder) handeln. In diesem Fall wäre der Fahrer immer noch in der Lage, die Authentifikationskommunikation per Tastendruck an seinem ID-Geber (10) manuell zu starten oder einen mechanischen Notschlüssel zu verwenden. Auf jeden Fall würde durch die temporäre Deaktivierung das weitere Aussenden von unerwünschten, energieverbrauchenden Funk-Startsignalen verhindert. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird die Deaktivierung dann automatisch wieder zurückgenommen.
Um im Fall von Fehlauslösungen durch Regentropfen weitere Fehlauslösungen zu vermeiden, ist alternativ oder ergänzend zur oben beschriebenen Maßnahme ein unterer Schwellwert für die Signalstärke des akustischen Signals vorgesehen, wobei nur Signale mit einer Signalstärke oberhalb des Schwellwertes an die nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden.
Wenn nun zum wiederholten Male ein akustischer Zugangs- oder Entriegelungswunsch generiert wurde, ohne dass ein ID-Geber (10) auf den Start der Authentifikationskommunikation geantwortet hat, wird der Schwellwert angehoben. Mit anderen Worten wird die Empfindlichkeit des Systems im Fall von Regen herabgesetzt. Auch hier wird nach einer vorbestimmten Zeitdauer der Schwellwert automatisch wieder herabgesetzt und damit die Empfindlichkeit wieder angehoben.
Um Energie zu sparen sind lediglich der akustische Sensor (40) und die Signalverarbeitungseinheit (61A–C) ständig aktiviert, während die Auswerteeinheit (62) erst bei Detektion eines Signals aus einem Ruhezustand heraus aktiviert wird.
Bei verriegelten Fahrzeugtüren wird ein detektiertes akustisches Signal als Zugangswunsch interpretiert. Im umgekehrten Fall, wird bei entriegelten Fahrzeugtüren ein detektiertes akustisches Signal als Verriegelungswunsch interpretiert.

Claims

System zum Steuern der Entriegelung oder Verriegelung der Türen eines Kraftfahrzeuges – mit einem benutzerseitig mitführbaren, tragbaren ID-Geber (10), – mit mindestens einer fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung (20) für eine funkbasierte Authentifikationskommunikation mit dem ID-Geber (10), – wobei die Authentifikationskommunikation durch das Aussenden eines Funk-Startsignals durch die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung (20) gestartet wird, wenn ein Zugangs- oder Verriegelungswunsch detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass – als Zugangs- oder Verriegelungswunsch ein akustisches Signal generiert wird, – fahrzeugseitig ein akustischer Sensor (40) zur Detektion des Zugangs- oder Verriegelungswunsches vorgesehen ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Sensor (40) im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Sensor (40) ein Mikrophon ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als akustischer Sensor (40) der Empfänger eines Ultraschallüberwachungssystems für den Fahrzeuginnenraum genutzt wird.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Sensor (40) in ein Bauteil am Fahrzeughimmel integriert ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Sensor (40) am Armaturenbrett angeordnet ist.
System nach Anspruch einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Signalverarbeitungs- und Auswerteeinheit (60; 61A–C, 62) für das akustische Signal vorgesehen ist, um anhand des akustischen Signals ein elektrisches Zugangs- oder Verriegelungswunschsignal zur Ansteuerung der fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung (20) zu generieren.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mittel (61B) zur frequenzselektiven Detektion von akustischen Signalen vorgesehen ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (61B) zur frequenzselektiven Detektion auf die Frequenz/Frequenzen abgestimmt ist, die beim Anklopfen an eine Fahrzeugscheibe erzeugt wird werden.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (61B) zur frequenzselektiven Detektion ein Bandfilter ist, das nur Signale oberhalb einer Minimalfrequenz und unterhalb einer Maximalfrequenz an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) überträgt.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Schwellwert für die Signalstärke des akustischen Signals vorgesehen ist, wobei nur Signale mit einer Signalstärke oberhalb des Schwellwertes an die nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Schwellwert für die Signalstärke des akustischen Signals vorgesehen ist, wobei nur Signale mit einer Signalstärke unterhalb des Schwellwertes an die nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugangs- oder Entriegelungswunsch mindestens ein akustischer Impuls generiert wird.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (61C) zur Bestimmung der zeitlichen Pulsdauer vorgesehen ist, wobei nur Signale deren Pulsdauer vorbestimmten Kriterien genügen, an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden.
System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impulsfolge von zwei oder mehr Impulsen generiert und ausgewertet wird, wobei das Zugangs- oder Verriegelungswunschsignal nur dann generiert wird, wenn der zeitliche Abstand zwischen zwei Impulsen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne liegt.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Wert für die Zeitspanne 100 Millisekunden beträgt und der obere Wert 2 Sekunde
System nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenn zum wiederholten Male ein Zugangs- oder Entriegelungswunsch generiert wurde, ohne dass ein ID-Geber auf den Start der Authentifikationskommunikation geantwortet hat, der akustische Sensor (40) und/oder die Signalverarbeitungs- und Auswerteeinheit (60) für eine vorgegebene Zeitdauer deaktiviert wird.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass – ein unterer Schwellwert für die Signalstärke des akustischen Signals vorgesehen ist, wobei nur Signale mit einer Signalstärke oberhalb des Schwellwertes an die nachgeschaltete Auswerteeinheit (62) übertragen werden, – wenn zum wiederholten Male ein Zugangs- oder Entriegelungswunsch generiert wurde, ohne dass ein ID-Geber (10) auf den Start der Authentifikationskommunikation geantwortet hat, der Schwellwert angehoben wird.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Sensor (40) und die Signalverarbeitungseinheit (61A–C) ständig aktiviert ist, während die Auswerteeinheit (62) bei Detektion eines Signals aus einem Ruhezustand heraus aktiviert wird.