-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrberechtigungsmodul und ein Fahrberechtigungssystem für Kraftfahrzeuge.
-
Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Automobile, verfügen in zunehmendem Masse über automatische Fahrberechtigungssysteme. Dabei trägt der Fahrzeuglenker einen elektronischen Schlüssel mit sich, welcher über elektromagnetische Wellen mit dem fahrzeugseitigen Teil des Fahrberechtigungssystems kommuniziert. Fahrberechtigungssysteme, sowie mit Fahrberechtigungssystemen verbundene Zugangskontrollsysteme sind aus
DE 43 29 697 C2 ,
DE 199 01 364 A1 und
DE 198 36 973 A1 bekannt.
-
Bekannt sind einerseits Fahrberechtigungssysteme, bei welchen der elektronische Schlüssel ohne eigene Energieversorgung funktioniert, sondern mittels elektromagnetischer Feldkopplung mit dem fahrzeugseitigen Teil des Fahrberechtigungssystems kommuniziert. Diese Fahrberechtigungssysteme werden als Immobilizersysteme bezeichnet. Die Kommunikation findet dabei normalerweise in beiden Richtungen im Niederfrequenz-Bereich statt (bevorzugt sind Frequenzen zwischen 120 kHz und 135 kHz). Der Fahrzeuglenker muss dazu den elektronischen Schlüssel jedoch an die Antenne des fahrzeugseitigen Teils des Fahrberechtigungssystems halten, da der Sende-/Empfangsbereich eines solchen Systems räumlich eng begrenzt ist und typischerweise bis zu einige Zentimeter beträgt.
-
Andererseits sind Fahrberechtigungssysteme bekannt, bei welchen der elektronische Schlüssel eine eigene Energieversorgung benötigt. Bei solchen Systemen findet die Kommunikation vom Fahrzeug zum Schlüssel meist im Niederfrequenz-Bereich statt, während für die Kommunikation vom Schlüssel höhere Frequenzen verwendet werden, beispielsweise im Bereich zwischen 100 MHz und 1000 MHz.
-
Diese Systeme ermöglichen einen Kommunikationsbereich, welcher typischerweise den gesamten Fahrzeuginnenbereich umfasst. Das Fahrberechtigungssystem merkt somit automatisch, wenn sich ein berechtigter Lenker mit einem elektronischen Schlüssel im Fahrzeug aufhält, ohne dass der Lenker aktiv eine Handlung vornehmen muss. Diese Fahrberechtigungssysteme werden daher auch als passive Systeme bezeichnet. Nachteilig an solchen Fahrberechtigungssystemen ist, dass keine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Schlüssel und/oder zwischen Schlüssel und Fahrzeug möglich ist, falls die Schlüsselbatterie leer ist oder falls eine Störung in den verwendeten Frequenzbändern vorliegt.
-
Ein kombiniertes Fahrberechtigungssystem, also eine Kombination der beiden oben genannten Typen von Fahrberechtigungssystemen (Immobilizersysteme und passive Systeme) ermöglicht es, die Vorteile beider Systeme zu kombinieren. Die Zugangsberechtigung wird dabei zwischen Schlüssel und Fahrzeug im regulären Betrieb über das passive System verhandelt. Ist hingegen die Batterie des Schlüssels leer, so findet die Kommunikation über das Immobilizersystem statt. Dazu kann ein Schalter am Fahrzeug vorgesehen sein, welcher von dem Fahrzeuglenker betätigt werden kann, um das Immobilizersystem zu aktivieren. Denkbar sind jedoch auch Systeme, bei welchen beide Systeme permanent aktiv sind oder bei welchen die Aktivierung von den Systemen automatisch ausgehandelt wird.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Bauweise eines kombinierten Fahrberechtigungssystems zu vereinfachen.
-
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 bzw. 10 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
-
Das erfindungsgemässe Fahrberechtigungsmodul umfasst eine Antenne und eine mit der Antenne verbundene Modulator-Demodulator-Einheit zum Betreiben des Fahrberechtigungsmoduls in einem Sende-/Empfangsmodus. In dem Sende-/Empfangsmodus ist mittels der Antenne und der Modulator-Demodulator-Einheit ein Sende-/Empfangsbereich erzeugbar, der auf elektromagnetischer Feldkopplung beruht. Das Fahrberechtigungsmodul umfasst zudem Mittel zum Betreiben des Fahrberechtigungsmoduls in einem gegenüber dem Sende-Empfangsmodus anders gearteten Sendemodus und/oder das Fahrberechtigungsmodul umfasst zumindest Freiplätze zum Bestücken des Fahrberechtigungsmoduls mit Mitteln zum Betreiben des Fahrberechtigungsmoduls in einem derartigen Sendemodus. Die Freiplätze können beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnet sein, welche zum Bestücken der Leiterplatte geeignete Bohrungen und Leiterbahnen umfasst. In dem Sendemodus ist ein Sendebereich erzeugbar, welcher grösser als der Sende-/Empfangsbereich des Sende-/Empfangsmodus ist.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fahrberechtigungsmodul einen Antennenanschluss und einen Antennenumschalter. Indem das Fahrberechtigungsmodul mittels des Antennenumschalters in den Sende-/Empfangsmodus und/oder in den Sendemodus versetzbar ist, wobei in dem Sende-/Empfangsmodus die Antenne mit der Modulator-Demodulator-Einheit verbunden ist und in dem Sendemodus die Antenne mit dem Antennenanschluss verbunden ist, wird nur eine Antenne für sämtliche Niederfrequenz Teilsysteme benötigt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Fahrberechtigungsmodul einen Antennenumschalter und einen Modulator. Wiederum dient der Antennenumschalter dazu, das Fahrberechtigungsmodul in den Sende-/Empfangsmodus und/oder in den Sendemodus zu versetzen, wobei in dem Sende-/Empfangsmodus die Antenne mit der Modulator-Demodulator-Einheit verbunden ist und in dem Sendemodus die Antenne mit dem Modulator verbunden ist. Durch die Integration des Modulators in dem Fahrberechtigungsmodul vereinfacht sich der Einbau des Fahrberechtigungssystems in einem Kraftfahrzeug.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Fahrberechtigungsmodul eine Sendeantenne und einen Antennenanschluss. Der Antennenanschluss ist mit der Sendeantenne verbunden. Ein Modulator ist an den Antennenanschluss anschliessbar und die Modulator-Demodulator-Einheit ist mit der Antenne verbunden. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung des Fahrberechtigungssystems und dessen Einbau in ein Kraftfahrzeug.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Fahrberechtigungsmodul eine Sendeantenne und einen Modulator. Dabei ist der Modulator mit der Sendeantenne verbunden und die Modulator-Demodulator-Einheit ist mit der Antenne verbunden. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung des Fahrberechtigungssystems und dessen Einbau in ein Kraftfahrzeug.
-
Die folgenden vorteilhaften Ausgestaltungen können sich zusätzlich ergeben:
Normalerweise ist die Modulator-Demodulator-Einheit Teil eines Immobilizersystems. Dadurch wird eine Kommunikation zwischen einem elektronischen Schlüssel und dem Fahrberechtigungsmodul ermöglicht, ohne dass der elektronische Schlüssel eine eigene Energieversorgung benötigt.
-
Durch eine Integration der Antenne auf einer Leiterplatte vereinfacht sich der Herstellungsprozess des Fahrberechtigungsmoduls.
-
Indem die Antenne als Ferritantenne oder als Luftspule ausgebildet ist, ergibt sich der Vorteil einer höheren möglichen Feldstärke als bei einer Leiterplattenantenne.
-
Indem die Antenne eine Leiterplattenantenne ist und dass das Fahrberechtigungsmodul die Sendeantenne umfasst, welche als Ferritantenne ausgebildet ist, ergibt sich eine einfache Bauweise des Fahrberechtigungsmoduls. Zudem ist die Ferritantenne besonders geeignet um einen grossen Sendebereich – beispielsweise einen Fahrzeuginnenraum – abzudecken.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 ein Fahrberechtigungssystem mit einem Fahrberechtigungsmodul in einer ersten Ausführungsform;
-
2 ein Fahrberechtigungssystem mit einem Fahrberechtigungsmodul in einer zweiten Ausführungsform;
-
3 ein Fahrberechtigungssystem mit einem Fahrberechtigungsmodul in einer dritten Ausführungsform;
-
4 ein Fahrberechtigungssystem mit einem Fahrberechtigungsmodul in einer vierten Ausführungsform;
-
5 ein Fahrberechtigungssystem mit einem Fahrberechtigungsmodul in einer fünften Ausführungsform; und
-
6 ein Fahrzeug mit einem Fahrberechtigungssystem und einem Fahrberechtigungsmodul in einer sechsten Ausführungsform.
-
1 zeigt ein Fahrberechtigungssystem 1a mit einem Fahrberechtigungsmodul 10a in einer ersten Ausführungsform. Das Fahrberechtigungssystem 1a umfasst das Fahrberechtigungsmodul 10a und eine elektronische Kontrolleinheit (ECU) 20a. Das Fahrberechtigungsmodul 10a umfasst eine Antenne 12, einen Antennenumschalter 16, eine Modulator-Demodulator-Einheit 18, einen Antennenanschluss 14 und einen Modulator-Demodulator-Anschluss 19. Die Antenne ist über eine Antennenleitung 15a mit dem Antennenumschalter 16 verbunden. Der Antennenumschalter 16 ist über eine Antennenleitung 15b mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 und über eine Antennenleitung 15c mit dem Antennenanschluss 14 verbunden.
-
Der Antennenanschluss 14 ist über eine Antennenleitung 15d mit der ECU 20a verbunden. Die ECU 20a umfasst einen Modulator 22 für ein passives Fahrberechtigungssystem. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Antennenanschluss 14 des Fahrberechtigungsmoduls 10 direkt mit dem Modulator 22 der ECU 20a verbunden. Die ECU 20a umfasst zudem einen Mikrocontroller 24, welcher über eine Steuerleitung 17a mit dem Modulator 22 verbunden ist. Die ECU 20a ist zudem über eine weiter Steuerleitung 17b mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 des Fahrberechtigungsmoduls 10a verbunden. Das Fahrberechtigungsmodul 1a umfasst zum Verbinden der Modulator-Demodulator-Einheit 18 mit der ECU 20a einen Modulator-Demodulator-Anschluss 19, welcher mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 verbunden ist.
-
Der Antennenumschalter 16 ist über eine weitere Steuerleitung 17c mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 verbunden. Über diese Steuerleitung 17c kann der Antennenumschalter 16 angewiesen werden, in einen ersten Schaltzustand zu schalten, in welchem die Antenne 12 mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 verbunden ist, oder in einen zweiten Schaltzustand zu schalten, in welchem die Antenne 12 mit dem Antennenanschluss 14 und somit mit dem Modulator 22 verbunden ist.
-
Die Modulator-Demodulator-Einheit 18 und die Antenne 12 sind derart ausgestaltet, dass das Fahrberechtigungsmodul 10a im ersten Schaltzustand einen Sende-Empfangsbereich erzeugt, welcher auf elektromagnetischer Feldkopplung beruht. Typischerweise wird die Antenne 12 zusammen mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 von einem Immobilizer-System umfasst, also einem System, welches nur in einem relativ kleinen Sende-/Empfangsbereich mit dem Fahrzeugschlüssel kommunizieren kann (beispielsweise bis etwa 10 cm). Dafür braucht der Fahrzeugschlüssel für die Kommunikation mit dem Fahrzeug keine eigene Energieversorgung.
-
Der Modulator 22 und die Antenne 12 sind derart ausgestaltet, dass das Fahrberechtigungsmodul 10a einen Sendebereich erzeugt, welcher grösser als der Sende-/Empfangsbereich des ersten Modus ist. Typischerweise umfasst der Sendebereich den Fahrzeuginnenraum, oder einen Teilbereich des Fahrzeuginnenraums, wie beispielsweise die Fahrgastzelle oder den Bereich des Lenkersitzes.
-
2 zeigt ein Fahrberechtigungssystem 1b mit einem Fahrberechtigungsmodul 10b in einer zweiten Ausführungsform. Das Fahrberechtigungssystem 1b umfasst das Fahrberechtigungsmodul 10b, eine ECU 20b und ein Body Control Module 21. Das Fahrberechtigungsmodul 10b und die ECU 20b sind gleich ausgebildet wie im ersten Ausführungsbeispiel. Das Body Control Module 21 umfasst einen Mikrocontroller 24'.
-
Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Antennenanschluss 14 des Fahrberechtigungsmoduls 10b direkt mit dem Modulator 22 der ECU 20b verbunden. Hingegen wird die Modulator-Demodulator-Einheit 18 des Fahrberechtigungsmoduls 10b nicht durch die ECU 20b angesteuert, sondern durch das Body Control Module 21. Dazu ist der Mikrocontroller 24' des Body Control Modules 21 über eine Steuerleitung 17d mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 verbunden. Zudem ist das Body Control Module 21 zum Datenaustausch mit der ECU 20b, über eine weitere Steuerleitung 17e, welche beispielsweise als Controller-Area-Network-BUS (CAN-BUS) ausgestaltet sein kann, verbunden.
-
3 zeigt ein Fahrberechtigungssystem 1c mit einem Fahrberechtigungsmodul 10c in einer dritten Ausführungsform. Wie im ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrberechtigungssystem 1c das Fahrberechtigungsmodul 10c und eine ECU 20c. Das Fahrberechtigungsmodul 10c und die ECU 20c sind ähnlich ausgebildet wie im ersten Ausführungsbeispiel, jedoch ist der Modulator 22 nicht auf der ECU 20c untergebracht, sondern in dem Fahrberechtigungsmodul 10c. Der Modulator 22 ist über eine Antennenleitung 15e direkt an den Antennenumschalter 16 angeschlossen. Der Antennenumschalter 16 ist über eine Steuerleitung 17f an einen Steuerleitungsanschluss 19', der von dem Fahrberechtigungsmodul 10c umfasst wird, angeschlossen. Über den Steuerleitungsanschluss 19' und eine Steuerleitung 17g, ist der Modulator mit der ECU 20c, insbesondere mit einem Mikrocontroller 24 der ECU 20c verbunden. Über die Steuerleitung 17b ist der Mikrocontroller 24 mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 verbunden.
-
4 zeigt ein Fahrberechtigungssystem 1d mit einem Fahrberechtigungsmodul 10d in einer vierten Ausführungsform. Das Fahrberechtigungssystem 1d umfasst das Fahrberechtigungsmodul 10d und eine ECU 20d. Die ECU 20d umfasst einen Mikrocontroller 24 und einen Modulator 22.
-
Das Fahrberechtigungsmodul 10d umfasst wieder die Antenne 12 und die Modulator-Demodulator-Einheit 18, welche über eine Antennenleitung 15f miteinander verbunden sind und welche zum Betreiben des Fahrberechtigungsmoduls 10d in einem Sende-/Empfangsmodus dienen. In dem Sende-/Empfangsmodus ist mittels der Antenne 12 und der Modulator-Demodulator-Einheit 18 ein Sende-/Empfangsbereich erzeugbar, der auf elektromagnetischer Feldkopplung beruht. Das Fahrberechtigungsmodul 10d umfasst zudem eine Sendeantenne 12' welche über eine Antennenleitung 15g mit dem Antennenanschluss 14 verbunden ist.
-
Über eine Antennenleitung 15h, welche an dem Antennenanschluss 14 angeschlossen ist, ist die Sendeantenne 12' mit dem Modulator 22 der ECU 20d verbunden. Der Modulator 22 lässt sich über eine Steuerleitung 17a, welche den Modulator 22 mit dem Mikrocontroller 24 verbindet, ansteuern. Der Mikrocontroller 24 ist zudem über die Steuerleitung 17b mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 des Fahrberechtigungsmoduls 10d verbunden.
-
5 zeigt ein Fahrberechtigungssystem 1e mit einem Fahrberechtigungsmodul 10e in einer fünften Ausführungsform. Das Fahrberechtigungssystem 1e umfasst das Fahrberechtigungsmodul 10e und eine ECU 20e. Die ECU 20e ist gleich ausgebildet wie die ECU 20c des dritten Ausführungsbeispiels. Das Fahrberechtigungsmodul 10e ist ähnlich ausgebildet wie im vierten Ausführungsbeispiel, jedoch ist der Modulator 22 nicht auf der ECU 20 untergebracht, sondern in dem Fahrberechtigungsmodul 10e mittels einer Antennenleitung 15i direkt an die Sendeantenne 12' angeschlossen. Der Modulator 22 ist über eine Steuerleitung 17f mit einem Steuerleitungsanschluss 19' verbunden. Über den Steuerleitungsanschluss 19', der von dem Fahrberechtigungsmodul 10e umfasst wird, und über eine Steuerleitung 17g, kann der Modulator mit der ECU, insbesondere mit einem Mikrocontroller 24 der ECU 20e verbunden werden. Über eine weitere Steuerleitung 17b ist der Mikrocontroller 24 mit der Modulator-Demodulator-Einheit 18 des Fahrberechtigungsmoduls 10e verbunden.
-
6 zeigt ein Fahrzeug 100, in welchem ein erfindungsgemässes Fahrberechtigungssystem 1 eingebaut ist. Das Fahrberechtigungssystem 1 umfasst ein erfindungsgemässes Fahrberechtigungsmodul 10. Das Fahrberechtigungsmodul 10 ist in einem mittleren Bereich des Fahrzeugs 100 angeordnet, beispielsweise in der Mittelkonsole. Um das Fahrberechtigungsmodul 10 herum erstreckt sich ein Sende-/Empfangsbereich 5, welcher nur eine geringe Ausdehnung aufweist. Um über diesen Bereich mit dem Fahrzeug zu kommunizieren, muss ein Fahrzeuglenker den elektronischen Schlüssel nahe an das Fahrberechtigungsmodul 10 halten. Um das Fahrberechtigungsmodul 10 herum erstreckt sich zudem ein Sendebereich 6. Dieser ist wesentlich grösser als der Sende-/Empfangsbereich 5 und umfasst beispielsweise das gesamte Fahrzeug 100.
-
Um das Anschliessen des Fahrberechtigungsmoduls an externe Geräte, insbesondere an die ECU zu vereinfachen, lassen sich sämtliche Anschlüsse (14, 19, 19') des Fahrberechtigungsmoduls in einem einzigen Stecker unterbringen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e
- Fahrberechtigungssystem
- 5
- Sende-/Empfangsbereich
- 6
- Sendebereich
- 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e
- Fahrberechtigungsmodul
- 12
- Antenne
- 12'
- Sendeantenne
- 14
- Stecker, Anschluss
- 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g, 15h, 15i
- Antennenleitung
- 16
- Antennenumschalter
- 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g
- Steuerleitung
- 18
- Modulator-Demodulator-Einheit, Antennentreiber, Endstufe
- 19, 19'
- Steuerleitungsanschluss
- 20a, 20b, 20c, 20d, 20e
- Elektronische Kontrolleinheit, ECU
- 21
- Body Control Module
- 22
- Modulator, Antennentreiber, Endstufe
- 24
- Mikrocontroller
- 100
- Fahrzeug
