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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Sendevorrichtung
für ein Transponderzugangssystem
eines Fahrzeugs und eine Sendevorrichtung für ein Transponderzugangssystem
eines Fahrzeugs, und insbesondere eine Sendevorrichtung, welche
eine Niederfrequenzantenne (Low Frequency Antenne, LF-Antenne) eines Transponderzugangssystems
umfasst.
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Transponderzugangssysteme,
so genannte Keyless Access-Systeme oder automatische Schließ- und Startsysteme,
verwenden im Allgemeinen mehreren im Fahrzeug verteilte Antennen,
so genannte LF-Antennen im beispielsweise 125 kHz Frequenzbereich,
welche eine kodierte Anfrage an einen Transponder oder Funkschlüssel, welchen
ein Benutzer des Fahrzeugs mit sich führt, aussenden. Befindet sich
ein zu dem Fahrzeug gehöriger
Transponder in Reichweite, empfängt
der Transponder das LF-Antennensignal, dekodiert es und sendet eine
Antwort mit einer neuen Kodierung in einem Hochfrequenzband, einem
so genannten HF-Frequenzband von beispielsweise 432 MHz oder 868
MHz, an das Fahrzeug zurück.
Im Fahrzeug wird dieses Antwortsignal empfangen und dekodiert und
mit einer erwarteten Antwort verglichen. Wird eine korrekte Antwort
empfangen, so wird ein Zugang zu dem Fahrzeug, beispielsweise durch Öffnen einer
Zentralverriegelung des Fahrzeugs, freigegeben. Darüber hinaus
kann auch ein Starten des Fahrzeugs nach einer korrekt empfangenen
Antwort freigegeben werden.
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Ein
Verriegeln des Fahrzeugs erfolgt beispielsweise, wenn sich der Transponder
außerhalb einer
bestimmten Reichweite des Fahrzeugs befindet oder wenn sich der
Transponder außerhalb
einer vorbestimmten Reichweite des Fahrzeugs befindet und ein Verriegelungsknopf
beispielsweise an einer Außenseite
des Fahrzeugs betätigt
wird. Wichtig beim Verriegelungsvorgang ist, dass sichergestellt
ist, dass sich der Transponder nicht im Inneren des Fahrzeugs befindet,
da sich in diesem Fall der Benutzer des Fahrzeugs aussperren würde. Aus
diesem Grund sind häufig
mehrere der zuvor genannten LF-Antennen
im Fahrzeug verbaut, um eine so genannte Ausleuchtung des gesamten
Innenraums des Fahrzeugs sicherzustellen. Dies betrifft insbesondere auch
den Kofferraum des Fahrzeugs. Daher wird im Allgemeinen mindestens
eine LF-Antenne im Kofferraum des Fahrzeugs verbaut, um den Kofferraum möglichst
vollständig
mit dem LF-Feld der LF-Antenne
auszuleuchten, damit ein in dem Kofferraum befindlicher Transponder
zuverlässig
erkannt werden kann. Der optimale Verbauort der LF-Antenne im Kofferraum
befindet sich meistens in der Mitte des Kofferraums unterhalb des
Kofferraumbodens. Durch Materialeigenschaften (magnetisch, metallisch)
einer Zuladung des Fahrzeugs (z. B. Reserverad, Metallkoffer, Werkzeugkoffer
usw.) ist es möglich,
dass das LF-Feld der LF-Antenne
verändert
wird. Dies hat zur Folge, dass die Ausleuchtung nicht mehr vollständig ist.
Ein Transponder oder Funkschlüssel
wird somit nicht mehr an jeder Stelle als im Kofferraum befindlich
erkannt. Fehlfunktionen, wie z. B. ein Einschließen des Transponders im Kofferraum,
sind die Folge.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb
einer Sendevorrichtung für
ein Transponderzugangssystem bereitzustellen, welches eine erhöhte Zuverlässigkeit
bei dem zuvor beschriebenen Problem eines beispielsweise durch eine
Zuladung veränderten
LF-Feldes bereitstellt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren zum Betrieb einer Sendevorrichtung für ein Transponderzugangssystem
eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und eine Sendevorrichtung für ein Transponderzugangssystem
eines Fahrzeugs nach Anspruch 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren
bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Betrieb einer Sendevorrichtung für ein Transponderzugangssystem
eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Sendevorrichtung umfasst eine
Antenne, welche beispielsweise im Kofferraum des Fahrzeugs angeordnet
ist. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft
der Antenne und ein Bestimmen einer Abweichung der bestimmten elektrischen
Eigenschaft von einer vorbestimmten elektrischen Eigenschaft der
Antenne. Wenn die Abweichung eine vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet,
wird eine Informationsausgabe erzeugt.
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Eine
charakteristische elektrische Eigenschaft der Antenne, welche beispielsweise
während einer
Ausgabe eines Niederfrequenzsignals über die Antenne gemessen werden
kann, ist eine Impedanz der Antenne. Befinden sich in einem näheren Umfeld der
Antenne Gegenstände
aus beispielsweise Metall oder einem magnetischen Material, welche
eine Sendecharakteristik der Antenne beeinflussen, ändert sich
die Impedanz der Antenne. Durch Messen der Impedanz der Antenne
und vergleichen der gemessenen Impedanz mit einer vorgegebenen Sollimpedanz
der Antenne kann eine Abweichung bestimmt werden. Aufgrund dieser
Abweichung wird dann die entsprechende Informationsausgabe erzeugt.
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Die
Informationsausgabe kann beispielsweise ein Erzeugen eines akustischen
oder optischen Warnsignals für
einen Benutzer des Fahrzeugs umfassen. Das optische Warnsignal,
welches beispielsweise eine blinkende Leuchte sein kann, welche
an gut sichtbarer Stelle des Kofferraums angebracht ist oder das
akustische Warnsignal, welches beispielsweise einen Warnton aus
einem im Kofferraum des Fahrzeugs angebrachten Lautsprecher umfasst,
weisen den Benutzer des Fahrzeugs darauf hin, dass eine Erkennung,
ob sich der Transponder des Benutzers im Kofferraum befindet oder
nicht, derzeit nur eingeschränkt
möglich
ist.
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Die
Informationsausgabe kann alternativ oder zusätzlich ein Erzeugen eines Eintrags
in einem Diagnosespeicher des Fahrzeugs umfassen. Dadurch wird ermöglicht,
dass im Fall einer Reklamation des Benutzers des Fahrzeugs, dass
das Transponderzugangssystem nicht immer zufrieden stellend funktioniert
hat, durch Auslesen des Diagnosespeichers in einer Werkstatt die
Ursache für
diese unzureichende Funktionsweise des Transponderzugangssystems
bestimmt werden kann.
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Schließlich kann
das Verfahren auch ein Nachregeln des Niederfrequenzsignals umfassen, wenn
die bestimmte Abweichung die vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet.
So kann beispielsweise die Sendeleistung der Antenne durch das Nachregeln
erhöht
werden, um eine Ausleuchtung des Kofferraums auch im beladenen Zustand
sicherzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ferner eine Sendevorrichtung für ein Transponderzugangssystem
eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Sendevorrichtung umfasst eine
Antenne, welche an dem Fahrzeug angeordnet ist, eine Sendeeinheit, welche
mit der Antenne gekoppelt ist, und eine Steuereinheit, welche mit
der Sendeeinheit gekoppelt ist. Die Sendeeinheit ist derart ausgestattet,
dass sie eine elektrische Eigenschaft der Antenne, wie z. B. eine
Impedanz der Antenne, bestimmt und über eine entsprechende Kopplung
der Steuereinheit bereitstellt. Die Steuereinheit ist derart ausgestaltet,
dass sie eine Abweichung der bestimmten elektrischen Eigenschaft
von einer vorbestimmten elektrischen Eigenschaft bestimmen kann
und eine Informationsausgabe erzeugt, wenn die Abweichung eine vorbestimmte
zulässige
Abweichung überschreitet.
Da sich die elektrische Eigenschaft der Antenne, wie z. B. die Impedanz
der Antenne, in Abhängigkeit
einer Anwesenheit eines metallischen oder magnetischen Gegenstands
in der Nähe
der Antenne ändert,
kann das Vorhandensein eines derartigen Gegenstands, welcher die
Ausleuchtung beispielsweise des Kofferraums des Fahrzeugs beeinträchtigt,
zuverlässig
bestimmt werden.
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Die
elektrische Eigenschaft der Antenne, wie z. B. die Impedanz der
Antenne, kann bestimmt werden, während
die Sendeeinheit ein Niederfrequenzsignal über die Antenne ausgibt. Da
im Betrieb der Sendeeinheit, wie zuvor beschrieben, ohnehin ein Niederfrequenzsignal
ausgegeben wird, kann auf diese Art und Weise die elektrische Eigenschaft
der Antenne einfach und kostengünstig
bestimmt werden.
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Die
Steuereinheit kann mit einem akustischen Ausgabemittel, wie z. B.
einem Lautsprecher oder einem Piepser oder Summer koppelbar sein
und derart ausgestaltet sein, dass sie ein akustisches Warnsignal
ausgibt, wenn die Abweichung die vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet.
Dadurch wird ein Benutzer des Fahrzeugs darauf hingewiesen, dass
beispielsweise aufgrund der aktuellen Beladungssituation des Kofferraums
keine zuverlässige
Erkennung einer Anwesenheit des Transponders im Kofferraum möglich ist.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Steuereinheit mit einer Anzeige des Fahrzeugs koppelbar sein
und ein Warnsignal an die Anzeige ausgeben, wenn die Abweichung
die vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet.
Eine derartige Anzeige kann an einer gut sichtbaren Stelle im Kofferraum oder
beispielsweise an einem Griff eines Kofferraumdeckels oder dergleichen
angebracht sein, um den Benutzer des Fahrzeugs darauf hinzuweisen,
dass eine zuverlässige
Erkennung, ob sich ein Transponder im Kofferraum befindet, derzeit
nicht möglich
ist, und daher der Benutzer unbedingt darauf achten sollte, dass
er den Transponder aus dem Kofferraum entfernt, um ein Einschließen des
Transponders im Kofferraum zu vermeiden.
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Weiterhin
kann die Steuereinheit mit einem Diagnosespeicher des Fahrzeugs
koppelbar sein und einen Eintrag in dem Diagnosespeicher erzeugen,
wenn die Abweichung die vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet.
Dadurch wird eine Fehlersuche im Bereich des Transponderzugangssystems
in einer Werkstatt erleichtert, wenn der Benutzer eine unzuverlässige Arbeitsweise
des Transponderzugangssystems reklamiert.
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Schließlich kann
die Steuereinheit derart ausgestaltet sein, dass sie die Sendeeinheit
nachregel, wenn die Abweichung die vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet.
Durch Nachregeln der Sendeeinheit, beispielsweise Erhöhen der
Sendeleistung, kann die Ausleuchtung des Kofferraums mit dem LF-Feld
verbessert werden, und somit die Zuverlässigkeit, dass der Transponder
im Kofferraum trotz einer Beladung des Kofferraums mit metallischen
oder magnetischen Gegenständen
erkannt wird, verbessert werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert.
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1 zeigt
eine Sendevorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
einen Zusammenhang zwischen einer Induktivität einer Antenne und einem Abstand zwischen
der Antenne und einem elektrisch leitfähigen Material.
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3 zeigt
einen Zusammenhang zwischen einer Impedanz und einer Sendefrequenz
einer Antenne.
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1 zeigt
eine Sendevorrichtung 1 für ein Transponderzugangssystem
eines Fahrzeugs. Die Sendevorrichtung 1 umfasst eine Antenne 2,
eine Sendeeinheit 9, welche mit der Antenne 2 gekoppelt ist,
und eine Steuereinheit 10, welche mit der Sendeeinheit 9 gekoppelt
ist. Die Antenne 2 kann durch eine Ersatzschaltung, welche
eine Reihenschaltung aus einer Induktivität L, einer Kapazität C und
einem Widerstand R umfasst, wie in 1 dargestellt,
beschrieben werden. Die Antenne 2 kann beispielsweise als
eine Kofferraumantenne in einem Kofferraum eines Fahrzeugs angeordnet
sein. Darüber
hinaus kann die Antenne 2 natürlich auch an einem beliebigen
anderen Ort des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Antenne 2 wird
als so genannte LF-Antenne eines Transponderzugangssystems, eines
so genannten Keyless Entry-Systems, verwendet. Die Antenne 2 erzeugt
ein so genanntes Low Frequency-Feld, ein Niederfrequenzfeld im beispielsweise
125 kHz Frequenzbereich. Die Antenne 2 ist im Kofferraum
notwendig, damit bei einer Verriegelung des Fahrzeugs, welches mit
dem Transponderzugangssystem ausgestattet ist, kein Transponder
bzw. Funkschlüssel unbeabsichtigt
im Kofferraum eingeschlossen werden kann.
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Bei
der Entwicklung der Antenne 2 und der mit der Antenne 2 gekoppelten
Sendeeinheit 9 werden die Antennenparameter, wie z. B.
Induktivität
und Kapazität,
die Position der Antenne und der Strom durch die Antenne derart
ausgewählt,
dass ein von der Antenne 2 abgegebenes Niederfrequenzfeld,
ein so genanntes LF-Feld, den gesamten Kofferraum bis in die letzte
Ecke ausleuchtet und nur minimal aus dem Kofferraum herausstrahlt.
Ein sich daraus ergebender optimaler Verbauort der Antenne befindet sich
meistens in der Mitte des Kofferraums unterhalb des Kofferraumbodens.
Das LF-Feld der Antenne 2 ändert sich jedoch durch eine
Zuladung im Kofferraum. Durch Materialeigenschaften (magnetisch, metallisch)
der Zuladung (z. B. Reserverad, Metallkoffer, Werkzeugkoffer usw.)
ist es möglich,
dass das LF-Feld verändert
wird. Dies hat zur Folge, dass die Ausleuchtung beispielsweise nicht
mehr bis in die letzte Ecke reicht. Der Transponder oder Funkschlüssel wird
also nicht mehr an jeder Stelle als im Kofferraum liegend erkannt.
Dies hat Fehlfunktionen, wie z. B. Einschließen des Transponders oder Funkschlüssels im
Kofferraum, zur Folge.
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Andererseits ändert sich
nicht nur das LF-Feld durch die Zuladung, sondern es ändern sich auch
elektrische Eigenschaften der Antenne. Wenn die Antenne 2 in
eine elektrisch leitfähige
Umgebung gelangt oder ein metallischer Gegenstand in der direkten
Nähe der
magnetischen LF-Antenne 2 positioniert wird, ändern sich
die elektrischen Eigenschaften der magnetischen LF-Antenne 2.
Ein metallischer Gegenstand (z. B. eine Werkzeugkiste, ein Aluminiumkoffer
oder eine Stahlfelge) in direkter Umgebung der LF-Antenne 2 verstimmt
diese in der Form, dass Wirbelströme im leitfähigen Material die Effektivität des induktiven
Anteils der LF-Antenne
verringern. Wird beispielsweise ein metallischer Gegenstand 11, wie
in 1 dargestellt, im Abstand d von der Antenne 2 angeordnet,
so ändert
sich die Effektivität
des induktiven Anteils der Antenne 2. Eine derartige Änderung
der Induktivität
L in Abhängigkeit
des Abstands d ist beispielsweise in 2 dargestellt.
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Durch
die Änderung
der Induktivität ändert sich
auch die Resonanzfrequenz der Antenne
2. Eine Impedanz
Z der Antenne
2 mit einer Induktivität L, einer Kapazität C und
einem Widerstand R ergibt sich bei einer Kreisfrequenz ω = 2πf aus der
folgenden Formel:
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3 zeigt
die Abhängigkeit
der Impedanz Z von der Frequenz f. Bei der so genannten Resonanzfrequenz
fres erreicht die Impedanz Z ihr Minimum Zmin, welche dem ohmschen Widerstand R der
Impedanz Z entspricht.
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Da
die Antenne 2 typischerweise im Bereich der Resonanzfrequenz
fres betrieben wird und eine Änderung
der Induktivität
L aufgrund eines metallischen Gegenstands in der Umgebung der Antenne 2 eine Änderung
der Resonanzfrequenz fres zur Folge hat,
steigt dadurch die Gesamtimpedanz der Antenne 2 an. Demzufolge ändert sich
bei einem unveränderten
Spannungssignal an der Antenne der durch die Antenne 2 fließende Strom.
Somit kann beispielsweise durch Messen einer an der Antenne 2 anliegenden
Spannung und eines durch die Antenne 2 fließenden Stroms
die Impedanz der Antenne 2 bestimmt werden.
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Die
Sendeeinheit 9 der in 1 gezeigten Sendevorrichtung 1 umfasst
einen Sender 12, eine Spannungsmessvorrichtung 13 und
eine Strommessvorrichtung 14. Der Sender 12 gibt
ein Sendesignal in Form einer sich ändernden Spannung an die Antenne 2 aus.
Eine Spannungsmessvorrichtung 13 misst die an die Antenne 2 ausgegebene
Spannung. Aufgrund der an die Antenne 2 angelegten Spannung fließt ein Strom
durch die Antenne 2, welcher mit Hilfe der Strommessvorrichtung 14 und
eines Widerstands R1, einem so genannten
Shunt-Widerstand, gemessen wird. Aus der gemessenen Spannung und
dem gemessenen Strom bestimmt die Sendeeinheit 9 eine Impedanz
der Antenne 2. Diese Impedanz 7 wird der Steuereinheit 10 zugeführt.
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Die
Steuereinheit 10 vergleicht die Impedanz 7 mit
einer vorbestimmten Sollimpedanz und bestimmt daraus eine Abweichung
der tatsächlichen Impedanz
von der Sollimpedanz. Wenn diese Abweichung eine vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet,
erzeugt die Steuervorrichtung 10 eine Informationsausgabe 3,
welche an einen Lautsprecher 6 ausgegeben wird, wodurch
der Benutzer des Fahrzeugs beispielsweise aufgrund eines Hinweistons
des Lautsprechers 6 darauf hingewiesen wird, dass eine
Erfassung eines Transponders durch das Transponderzugangssystem
im Kofferraum nunmehr nicht sichergestellt ist. Darüber hinaus
erzeugt die Steuereinheit 10 einen Eintrag 4 in
einem Diagnosespeicher 5 des Fahrzeugs. Dieser Diagnosespeicher 5 kann
beispielsweise in einer Werkstatt ausgelesen werden. Wenn der Benutzer
des Fahrzeugs bei seinem nächsten
Werkstattbesuch reklamiert, dass eine zuverlässige Erkennung des Transponders
durch das Transponderzugangssystem zeitweise gestört war,
kann ein derartiger Eintrag 4 in dem Diagnosespeicher 5 dazu
beitragen, die Ursache für
die Störung
zu finden.
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Schließlich kann
die Steuereinheit 10 ein Signal 8 zum Nachregeln
der Sendeinheit 9 an die Sendeeinheit 9 ausgeben,
wenn die Abweichung die vorbestimmte zulässige Abweichung überschreitet.
So kann beispielsweise die von dem Sender 12 ausgegebene
Spannung an die Antenne 2 aufgrund des Signals 8 vergrößert werden.
Darüber
hinaus kann die Steuereinheit 10 aufgrund der Abweichung
der gemessenen Impedanz von der vorbestimmten Impedanz der Sendeeinheit 9 über das
Signal 8 eine Nachregelgröße zum Nachregeln der von dem
Sender 12 erzeugten Ausgangsspannung bereitstellen und
diese Nachregelgröße in Abhängigkeit
der bestimmten Abweichung einstellen. Dadurch kann eine Änderung
des Niederfrequenzfeldes durch die Zuladung kompensiert werden und
somit die Funktionssicherheit des Transponderzugangssystems erhöht werden.
Eine zusätzliche Sensorik
zum Messen des Niederfrequenzfeldes wird nicht benötigt, da
die Änderung
des Niederfrequenzfeldes über
die Impedanzänderung
der Antenne 2 gemessen wird.
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- 1
- Sendevorrichtung
- 2
- Antenne
- 3,
4
- Informationsausgabe
- 5
- Diagnosespeicher
- 6
- Ausgabemittel
- 7
- elektrische
Eigenschaft der Antenne, Impedanz
- 8
- Signal,
Regelgröße
- 9
- Sendeeinheit
- 10
- Steuereinheit
- 11
- metallischer
oder magnetischer Gegenstand
- 12
- Sender
- 13
- Spannungsmessvorrichtung
- 14
- Strommessvorrichtung