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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Steuerbefehlen
und/oder Daten in ein und/oder aus einem Kraftfahrzeug.
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Es
kann sich hierbei z. B. um Steuerbefehle für die Ansteuerung eines Garagentors
handeln. Daten können
Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs sein oder auch solche Daten, die
von elektronischen Wiedergabegeräten
in dem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, z. B. vom Kraftfahrzeug-Navigationssystem.
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Eine
Garagentorsteuerung erfolgt im Stand der Technik über Funk
oder Infrarot. In der Regel bedient ein Kraftfahrzeugführer hierzu
von Hand einen Sender, um das Garagentor zum Öffnen und Schließen zu veranlassen.
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Aus
der WO 2005/002080 A1 ist es bekannt, einen Funksender fest im Kraftfahrzeug
vorzusehen, der programmierbar ist.
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Auch
bei ersten bisherigen Ansätzen
zum Übermitteln
von ganzen Datensätzen
an ein Auto wird bisher Funk verwendet. Im Rahmen eines entsprechenden
W-LAN-Systems könnte
ein Fahrzeug beispielsweise mit einem Funksender und einem Funkempfänger ausgestattet
sein.
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Die
Verwendung von Funk wie auch von Infrarot, hat den Nachteil, dass
die Signale durch Dritte jederzeit abhörbar sind. Bei der Datenübertragung wirkt
sich zudem bei einem Kraftfahrzeug von Nachteil aus, dass das Kraftfahrzeug
möglicherweise
aus einem Metallkörper
besteht, der als Faradaykäfig elektromagnetische
Strahlung abschirmt. Dies beeinflusst zumindest die Signalqualität in negativer
Weise.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Übertragen
von Steuerbefehlen und/oder Daten in ein und/oder aus einem Kraftfahrzeug
bereitzustellen, bei dem insbesondere eine gute Abhörsicherheit
gewährleistet
ist, das aber dennoch nicht besonders aufwändig ist.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
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Die
Erfindung verwendet ein aus der WO 2004/036784 A1 bekanntes Kommunikationsverfahren.
Bei dem dort offenbarten Verfahren werden elektromagnetische Signale übertragen,
auch über
weite Strecken, wobei weder eine elektrische Leitung zwischen Sender
und Empfänger
vorliegen muss, noch elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden. Stattdessen
verwendet das in der WO 2004/036784 A1 offenbarte Verfahren das
elektrische Nahfeld. In Sender und Empfänger sind Kapazitäten vorgesehen.
Dies können
einzelne leitfähige
Platten sein, die gegen Erde kapazitiv wirken. Das Nahfeld dieser Platten
kann sich über
einen Bereich von 1,50 Meter erstrecken. In das elektrische Nahfeld
wird nun ein Leiter eingebracht. Es können Signale durch eine Variation
der Ladung und damit der Spannung an der Kapazität erzeugt werden, wobei sich
jeweils das Nahfeld ändert.
Signale werden über
das Nahfeld, also kapazitiv, in den Leiter eingekoppelt. Empfangsseitig
geschieht genau umgekehrt eine kapazitive Kopplung des elektrischen
Leiter mit einem Empfänger,
d. h. abermals eine Signalübertragung
unter Einsatz des Nahfeldes.
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Während die
WO 2004/036784 A1 das dort offenbarte Kommunikationsverfahren innerhalb
eines Kraftfahrzeugs verwendet, nämlich bei einem Reifendruckmesssystem,
bei dem Sender und Empfänger beide
im Kraftfahrzeug angeordnet sind, beruht das folgende erfindungsgemäße Verfahren
auf der Erkenntnis, dass auch das Nahfeld zur Auskopplung von Signalen
aus einem Kraftfahrzeug heraus und zur Einkopplung von Signalen
in ein Kraftfahrzeug hinein verwendet werden kann.
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Zum
erfindungsgemäßen Verfahren
gehören die
folgenden Schritte:
- – Bereitstellen eines Kraftfahrzeugs
mit einem kraftfahrzeuginternen Sender, der zumindest ein Koppelelement
zum Erzeugen eines elektrischen Nahfelds außerhalb des Kraftfahrzeugs
aufweist und/oder mit einem kraftfahrzeuginternen Empfänger, der
zumindest ein Koppelelement zum Einkoppeln eines elektrischen Nahfelds
von außerhalb
des Kraftfahrzeugs aufweist,
- – Bereitstellen
eines Halteplatzes für
das Kraftfahrzeug, mit einem leitenden Strukturelement, das ein
im Nahfeldbereich von einem an dem Halteplatz haltenden Kraftfahrzeug
(d.h. ca. 1,50 Meter oder weniger von dem kraftfahrzeuginternen Sender
bzw. Empfänger
entfernt) befindliches kraftfahrzeugnahes Ende sowie ein kraftfahrzeugfernes
Ende aufweist, in dessen Nahfeldbereich (also wiederum im Bereich
von 1,50 Meter oder weniger) ein kraftfahrzeugexterner Empfänger mit einem
Koppelelement zum Einkoppeln eines elektrischen Nahfelds und/oder
ein kraftfahrzeugexterner Sender mit einem Koppelelement zum Erzeugen
eines elektrischen Nahfelds angeordnet ist,
- – Fahren
des Kraftfahrzeugs zu dem Halteplatz,
- – Aussenden
von Signalen durch den kraftfahrzeuginternen Sender, die über das
Nahfeld in das leitende Strukturelement eingekoppelt werden und
von diesem zum kraftfahrzeugexternen Sender ausgekoppelt werden
und/oder
- – Aussenden
von Signalen durch den kraftfahrzeugexternen Sender, die über das
Nahfeld in das leitende Strukturelement eingekoppelt werden und
von diesem zum kraftfahrzeuginternen Empfänger ausgekoppelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass die Signale jenseits des Nahfeldbereichs nicht
zugreifbar sind, wodurch das Verfahren abhörsicher wird. Das leitende
Strukturelement kann auf sehr einfache Weise bereitgestellt werden.
Beispielweise kann es sich um eine frei endende (ansonsten gegenüber Erde
isolierte) Metallleitung handeln. Insbesondere an einem Holzgaragentor
können Metallstreben
als leitende Strukturelemente fungieren. Da sowohl sende- als auch
empfangsseitig keine leitende Verbindung notwendig ist, sondern
jeweils das Nahfeld verwendet wird, entfällt die Notwendigkeit, von
einem Sender zu einem Empfänger
durchgehend eine leitende Verbindung bereitzustellen. Das Kraftfahrzeug
kann somit einfach zu dem Halteplatz gefahren werden und Signale
aussenden bzw. Signale empfangen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der kraftfahrzeugexterne Empfänger mit einer Motorsteuerung
zum Öffnen
und Schließen
eines Tors (vermittels eines Motors) wie beispielsweise eines Garagentors
verbunden. Mit den Signalen werden Steuerbefehle zur Durchführung durch
die Motorsteuerung übertragen.
Es kann hierbei automatisch bei einem Halt des Kraftfahrzeugs ein
Signal von einem kraftfahrzeuginternen Sender erzeugt werden. Alternativ kann
ein solches Signal vom Kraftfahrzeugführer auslösbar sein.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
werden mit den Signalen Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs vom Kraftfahrzeug
an eine kraftfahrzeugexterne Datenverarbeitungseinrichtung übertragen.
Hierfür
notwendig ist eine Verbindung der elektronischen Steuerung des Kraftfahrzeugs
mit dem kraftfahrzeuginternen Sender und eine Verbindung der kraftfahrzeugexternen
Datenverarbeitungseinrichtung mit dem kraftfahrzeugexternen Empfänger. Diese
bevorzugte Ausführungsform
eignet sich insbesondere dann, wenn eine ganze Kraftfahrzeugflotte
unterhalten wird, so dass die Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs regelmäßig erfasst
werden müssen.
Beispielsweise können
die Betriebsdaten gleichzeitig mit dem Übertragen eines Steuerbefehls
an ein Tor übertragen
werden. Wenn dies das Tor des Heimatstandorts der Kraftfahrzeuge
ist, steht dem Kraftfahrzeughalter auf diese Weise eine Information über seine
gesamte Kraftfahrzeugflotte zur Verfügung, jeweils sobald die Kraftfahrzeuge
das Betriebsgelände
erreichen.
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Gemäß einem
weiterem Aspekt der Erfindung werden Daten von kraftfahrzeuginternen
elektronischen Wiedergabegeräten
zu einem kraftfahrzeugexternen Rechner (insbesondere Personalcomputer) übertragen
bzw. umgekehrt Daten von einem kraftfahrzeugexternen Rechner zu
kraftfahrzeuginternen elektronischen Wiedergabegeräten übertragen.
Kraftfahrzeuginterne elektronische Wiedergabegeräte können Audio- und Video-Geräte sein,
das Navigationssystem des Kraftfahrzeugs oder auch ein in dem Kraftfahrzeug
anschließender
persönlicher
digitaler Assistent (PDA).
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Naturgemäß sollte
der kraftfahrzeugexterne Rechner mit dem kraftfahrzeugexternen Sender/Empfänger verbunden
sein.
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Die
kraftfahrzeuginternen elektronischen Wiedergabegeräte können entweder
einzeln mit einem kraftfahrzeuginternen Sender verbunden sein. Es
ist auch möglich,
dass eine Mehrzahl von kraftfahrzeuginternen elektronischen Wiedergabegeräten (oder
alle) mit einer Servereinrichtung verbunden sind, die mit dem Sender
verbunden ist und Durchführungen
von Datenübertragungen
steuert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein mit einem kraftfahrzeugexternen Rechner durchzuführender
Datenabgleich an die Betätigung
des Tors gekoppelt. Dies ist besonders bedienerfreundlich, weil
der Fahrzeugführer
in seinem Hause lediglich den Rechner eingeschaltet lassen muss.
Fährt das
Fahrzeug in die Garage ein, erfolgt dann beispielsweise ein Vergleich
von Daten des Navigationssystems mit Daten, die mit Hilfe eines
Routenplaners (beispielsweise aus dem Internet) gewonnen wurden
und auf dem Rechner abgespeichert sind. Auch ist es möglich, dass,
während
das Fahrzeug abwesend war, auf den Rechner neue Liedtitel oder Videofilme
geladen worden sind. Dann ist es sinnvoll, diese auch gleich den
entsprechenden Wiedergabegeräten
bzw. Abspielgeräten
im Kraftfahrzeug zur Verfügung
zu stellen.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
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1 schematisch
das erfindungsgemäße Verfahren
gemäß einem
ersten Aspekt veranschaulicht,
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2 schematisch
das erfindungsgemäße Verfahren
gemäß einem
zweiten Aspekt veranschaulicht.
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3 das
anhand von 2 beschriebene Verfahren mit
abgewandeltem Kraftfahrzeug veranschaulicht.
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Ein
in 1 gezeigtes Kraftfahrzeug 10 umfasst
einen kraftfahrzeuginternen Sender 12. Der Sender weist
ein Koppelelement (nicht gezeigt) zum Erzeugen eines elektrischen
Nahfelds auf, welches symbolisch dargestellt und mit 14 bezeichnet
ist. Das Koppelelement ist beispielsweise eine ausreichend große kapazitive
Platte, die gegen Erde (symbolisiert durch die Bezugszahl 16)
aufgeladen ist.
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In 1 ist
das Fahrzeug auf einem Halteplatz vor einem Garagentor 18 dargestellt.
Der Halteplatz ist so ausgestattet, dass er eine Datenübertragung
gemäß dem in
der WO 2004/036784 A1 bekannten Kommunikationsverfahren ermöglicht.
Hierzu weist der Halteplatz im Bereich des Nahfeldes 14 des
Kraftfahrzeugs 10 (bzw. des kraftfahrzeuginternen Senders 12)
als leitendes Strukturelement z. B. ein im Boden verlegtes Metallkabel 20 auf.
Anstelle eines Metallkabels 20 können auch Metallrohre oder die
Stahlarmierung von Beton als leitendes Strukturelement dienen. Das
Metallkabel 20 ist zu einem kraftfahrzeugexternen Empfänger 22 geführt, wobei es
mit diesem nicht notwendigerweise elektrisch verbunden sein muss.
Es genügt,
dass das Kabel 20 in einem Abstand von weniger als 1,50
Metern von dem Empfänger 22 endet.
Der Empfänger
weist ein Koppelelement, üblicherweise
auch hier eine kapazitive Platte, auf, mit dem er ein von dem Metallkabel 20 ausgehendes
Nahfeld 24 erfassen kann.
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Das
auf dem Halteplatz vor einem geschlossenen Garagentor 18 befindliche
Kraftfahrzeug 10 erzeugt nun vermittels eines kraftfahrzeuginternen Senders 12 ein
Nahfeld 14, das dadurch Signale beinhaltet, dass sich das
Nahfeld 14 zeitlich ändert.
Die Signale werden somit kapazitiv in das Metallkabel 20 eingekoppelt
und über
das Nahfeld 24 wieder kapazitiv zu dem kraftfahrzeugexternen
Empfänger 22 ausgekoppelt.
Der Empfänger
erfasst, dass sich ein Kraftfahrzeug vor dem Tor befindet und erzeugt
ein Signal für
eine Datenverarbeitungseinheit 26. Die Datenverarbeitung 26 gibt
ein entsprechendes Signal an eine Motorsteuerungseinheit 28 an
der Garage 18 weiter, welche einen Motor (nicht gezeigt)
zum Öffnen
des Garagentors 18 ansteuert. Somit wird aufgrund des von
dem kraftfahrzeuginternen Senders 12 ausgesendeten Signals
schließlich
das Garagentor 18 geöffnet.
Das Kraftfahrzeug kann nun in die Garage einfahren.
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Bei
der Gelegenheit, dass das Kraftfahrzeug 10 Signale zum
Empfänger 22 sendet,
können
auf umfangreiche Weise gleich eine Vielzahl von Daten übermittelt
werden. Insbesondere, wenn das Kraftfahrzeug 10 zu einer
Kraftfahrzeugflotte gehört,
können
die Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs von Interesse sein. Auch diese
Betriebsdaten können über den
Sender 12 in Form von Sendesignalen übermittelt werden. Hierzu ist
notwendig, dass ein elektronisches Steuersystem 30 des
Kraftfahrzeugs 10 mit Sender 12 verbunden ist.
Betriebsdaten können dann über den
Sender 12, das Nahfeld 14, das Metallkabel 20,
das Nahfeld 24 zum Sender 22 und damit zur Datenverarbeitungseinrichtung 26 gelangen. Die übermittelten
Daten können
aussehen, wie hier symbolisch auf einem Bildschirm 32 gezeigt:
Zu sehen ist die Kennung des Kraftfahrzeugs (R-M 6511), der Kilometerstand,
der Verbrauch, und die Tatsache, ob eine Zutrittsberechtigung zur
Garage vorliegt. (Falls eine solche nicht vorliegen würde, würde die Datenverarbeitungseinrichtung 26 kein
Steuersignal an die Motorsteuerungseinheit 28 abgeben,
damit das Garagentor 18 geschlossen bleibt.) Es gibt eine Vielzahl
vom Möglichkeiten,
wie diese Signalabgabe durch den Sender 12 ausgelöst werden
kann. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug jedes Mal, wenn es steht,
den Sen der 12 kurzzeitig einschalten, oder der Kraftfahrzeugführer kann
eine entsprechende Taste auf der Armatur drücken. Ebenfalls gibt es die Möglichkeit,
den Sender 12 gleichzeitig als Empfänger 34 auszugestalten
und umgekehrt den Empfänger 22 als
Sender 36 auszugestalten. In diesem Falle würde der
Sender 36 zeitlich konstant oder wiederholt in großen Takten
ein Abfragesignal erzeugen, was über
das Nahfeld 38 zum Empfänger
34 im Kraftfahrzeug 10 gelangen würde. In Antwort auf ein solches
Abfragesignal würden
die beschriebenen Sendevorgänge
stattfinden.
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Wie
bereits anhand der Übermittlung
der Betriebsdaten zu erkennen, kann das verwendete Kommunikationsverfahren
auch umfangreich zur Übermittlung
von Daten verwendet werden. Dies gilt in beide Richtungen. Es muss
sich hierbei nicht notwendigerweise um Daten des elektronischen
Steuerungssystems 30 des Kraftfahrzeugs 10 handeln.
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Eine
Alternative oder Ergänzung
hierzu ist in 2 veranschaulicht: Das Kraftfahrzeug 10' weist ein Navigationssystem 40,
ein Audiosystem 42, ein Videosystem 44 und einen
persönlichen
digitalen Assistenten 46 auf.
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Insbesondere
letzterer kann entnehmbar gestaltet sein. Die genannten Einheiten 40, 42, 44 und 46 lassen
sich unter den Begriff des elektronischen Wiedergabegeräts zusammenfassen.
(Auch ein Navigationssystem und ein PDA geben elektronische Daten
wieder.)
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In 2 veranschaulicht
ist, dass Navigationssystem 40, Audiosystem 42,
Videosystem 44 und persönlicher
digitaler Assistent 46 sämtlich mit einem Sender 12' verbunden sind.
Jedes einzelne dieser elektronischen Wiedergabegeräte kann
daher über das
elektronische Nahfeld 14' Signale
abgeben, die kapazitiv in das Metallkabel 20' eingekoppelt werden, und über das
Nahfeld 24' kapazitiv
an den Empfänger 22' abgegeben werden.
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Der
Empfänger 22' kann auch als
Sender 36' ausgestaltet
sein, der über
das Nahfeld 48 und das Metallkabel 20' Signale an
das Kraftfahrzeug 10' abgibt
(Nahfeld 38'),
wobei dann der Sender 12' gleichzeitig
als Empfänger 34' fungiert.
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Der
Empfänger 22' bzw. der Sender 36' ist mit einem
Personalcomputer 50 verbunden. Auf dem Personalcomputer 50 sind
Dateien 52 gespeichert.
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Es
erfolgt nun ein Datenaustausch zwischen dem Kraftfahrzeug 10' und dem Personalcomputer 50.
Der Datenaustausch hat insbesondere das Ziel eines Datenabgleichs:
So sollen diejenigen Dateien, die auf dem Personalcomputer 50 als
Musikdateien gespeichert sind, dem Audiosystem 42 zur Verfügung stehen.
Videodateien im Personalcomputer 50 sollen dem Videosystem 44 zur
Verfügung
stehen. Adresslisten aus dem Personalcomputer 50 sollen dem
persönlichen
digitalen Assistenten 46 zur Verfügung stehen, und eine Routenplanung,
die mit Hilfe eines Planungssystems durch den Personalcomputer erfolgt
ist, soll an das Navigationssystem 40 übermittelt werden.
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Der
Datenabgleich beginnt damit, dass sich das Kraftfahrzeug zu dem
Halteplatz bewegt, so dass erstmals ein Datenaustausch ermöglicht ist.
(Sender 12' zu
Empfänger 22' und Sender 36' zu Empfänger 34'). Der Personalcomputer 50 prüft, welche
Dateien auf den elektronischen Wiedergabegeräten 40, 42, 44 und 46 abgespeichert
sind bzw. welche Dateninhalte abgespeichert sind und überspielt
diejenigen Dateien der Dateien 52, die sich nicht auf den
elektronischen Wiedergabesystemen 40, 42, 44 und 46 befinden.
Es muss nicht unbedingt ein vollständiger Vergleich erfolgen.
Vielmehr kann in dem Personalcomputer der letzte Überspielzeitpunkt
abgespeichert sein und automatisch eine Suche nach solchen Dateien
erfolgen, die auf den Personalcomputer 50 nach diesem Zeitpunkt
aufgespielt wurden.
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Auch
in umgekehrter Richtung kann ein Überspielen von Dateien erfolgen,
beispielsweise wenn auf andere Weise als von dem Personalcomputer 50 Dateien
auf die elektronischen Wiederga begeräte gelangt sind. Dies kann
entweder auf herkömmliche
Weise mit Hilfe von Memory-Sticks geschehen sein oder im Falle des
Navigationssystems durch Bedienung erzeugte Dateien (Speicherung
der gefahrenen Fahrtroute), die Daten können aber selbstverständlich auch
an einem anderen Ort ebenfalls durch einen Personalcomputer übermittelt
worden sein. (Die Erfindung schließt nicht aus, dass das Kraftfahrzeug
an mehreren unabhängigen
Orten jeweils einen Datenaustausch vornimmt.)
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Während in 2 die
elektronischen Wiedergabegeräte 40, 42, 44 und 46 jeweils
einzeln mit dem Personalcomputer 50 über den Sender 12' bzw. den Empfänger 34' kommunizieren,
zeigt 3 eine alternative Ausführungsform, bei der die elektronischen
Wiedergabegräte 40, 42, 44, 46 an
einem gemeinsamen Server 54 angeschlossen sind. Die Ankopplung
an den Sender erfolgt dann (nicht gezeigt) vom Server 54 aus,
und nicht von den einzelnen Geräten
aus. Die Verwendung des Servers 54 hat den Vorteil, dass
die Geräte 40, 42, 44 und 46 bei
dieser Ausführungsform
herkömmliche
Geräte
sein können, die
nicht eigens zur Kommunikation mit dem Personalcomputer 50 ausgestaltet
sind. Sämtliche
Kommunikationsaufgaben werden stattdessen vom Server 54 übernommen.
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Die
Ausführungsform
gemäß 1 einerseits
und 2 und 3 andererseits können selbstverständlich gleichzeitlich
verwirklicht sein, d. h. es kann in ein und dem selben Auto die
elektronische Steuerung des Kraftfahrzeugs mit externen Systemen
kommunizieren, und es können
beliebige, von der elektronischen Kraftfahrzeugsteuerung getrennte
elektronische Wiedergabegeräte,
mit einem externen System kommunizieren. Gemeinsam ist die Verwendung
des Kommunikationssystems gemäß der WO
2004/036784 A1, das sich von der Verwendung von Funk und Infrarot
unterscheidet.