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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer funkbasierten
Betätigungseinrichtung für eine Fahrzeugfunktion,
mit einer am Kraftfahrzeug angeordneten Auswerteeinrichtung und mindestens
einem, dem Kraftfahrzeug zugeordneten, von einem Fahrzeugbenutzer
mitführbaren Transponder, wobei die Auswerteeinrichtung
einen Sender mit mindestens einer Funkantenne zum Aussenden eines
als Wecksignal für den Transponder dienenden Funksignals,
wenigstens einen Empfänger zum Empfangen einer vom Transponder
zurückgesendeten Antwortkennung und eine Vergleichseinrichtung
zum Vergleichen der empfangenen Antwortkennung mit einer Referenzkennung
aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum Betätigen mindestens einer Fahrzeugfunktion eines Kraftfahrzeugs,
wobei von mindestens einer am Kraftfahrzeug angeordneten Funkantenne
ein Funksignal als Wecksignal ausgesendet und von einem Transponder
empfangen wird, wobei der Transponder während des Empfangens
des Funksignals und/oder danach eine Antwortkennung aussendet, wobei
die Antwortkennung vom Kraftfahrzeug empfangen und mit einer Referenzkennung
verglichen wird, und wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis
des Vergleichs die Fahrzeugfunktion ausgelöst wird.
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Ein
derartiges Kraftfahrzeug, bei dem die Betätigungseinrichtung
das Entriegeln der Fahrzeugtüren steuert, ist aus
DE 103 59 701 A1 bekannt.
Innerhalb des Kraftfahrzeugs ist eine Funkantenne angeordnet, die
ein niederfrequentes Funksignal aussendet, welches von einem vom
Benutzer des Kraftfahrzeugs mitführbaren Transponder empfangen
wird, sofern sich dieser im Sendebereich des Funksignals befindet.
Die Funkantenne weist eine Ferritspule und einen Kondensator auf,
die zu einem Schwingkreis elektrisch in Reihe geschaltet sind. Innerhalb
des Kraftfahrzeugs ist ein beliebter Standort für eine
solche Funkantenne auf einem Radkasten im hinteren Kofferraum oder
auf der Mittelkonsole im Innenraum.
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Durch
das Empfangen des Funksignals wird der Transponder dazu veranlasst,
seinerseits ein Funksignal auszusenden, welches von der Auswerteeinrichtung
innerhalb des Kraftfahrzeugs empfangen wird. Über dieses
Funksignal überträgt der Transponder eine Antwortkennung
an die Auswerteeinrichtung. In der Auswerteeinrichtung wird die
Antwort kennung mit einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten Referenzkennung
verglichen und bei Übereinstimung werden die Fahrzeugtüren
automatisch entriegelt oder die Entriegelung wird freigeschaltet.
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In
der Praxis kommt es jedoch vor, dass der Benutzer des Kraftfahrzeugs
in der Nähe der Funkantenne metallische Gegenstände,
wie zum Beispiel eine Werkszeugkiste aus Stahlblech, abstellt. Dadurch
verändert sich die Induktivität der Ferritspule. Die
damit einhergehenden Verstimmung des Schwingkreis hat einen kleineren
elektrischen Strom im Schwingkreis und somit eine Verkleinerung
des Sendebereichs der Funkantenne zur Folge. Dadurch kann es zu
Funktionsstörungen der Betätigungseinrichtung
kommen, d. h. die Türen werden nicht entriegelt, obwohl
der Benutzer am Kraftfahrzeug anwesend ist und den Transponder mit
sich führt.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Diagnosefunktion
für die Betätigungseinrichtung bzw. die Betätigungsfunktion
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird bezüglich des Kraftfahrzeugs dadurch gelöst,
dass am Kraftfahrzeug zusätzlich zu dem wenigstens einen
ersten Empfänger ein zweiter Empfänger angeordnet
ist, der zum Empfangen des Funksignals wenigstens eine von der mindestens
einen Funkantenne beabstandete Empfangsantenne aufweist, und dass
der zweite Empfänger mit einer Messeinrichtung zum Messen
der Signalstärke des von ihm empfangenen Funksignals verbunden
ist.
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Bezüglich
des Verfahrens wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Signalstärke des Funksignals an einer von der
mindestens einen Funkantenne beabstandeten Stelle gemessen wird.
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In
vorteilhafter Weise ist es dadurch möglich, auf einfache
Weise zu überprüfen, ob das von der Funkantenne
ausgesendete, niederfrequente Funksignal eine ausreichende Feldstärke
aufweist, um den Transponder zur Aussendung der Antwortkennung zu
veranlassen, wenn dieser an einer bestimmten Stelle des Kraftfahrzeugs
angeordnet ist. Die Empfangsantenne ist vorzugsweise im Inneren
des Kraftfahrzeugs an einer Stelle angeordnet, an der der Empfang
des Funksignals auch bei ordnungsgemäßer Funktion
der Funkantenne schwierig ist. Eine solche Stelle kann beispielsweise
eine Nische im Kofferraum des Kraftfahrzeugs sein, in der das Funksignal beispielsweise
durch metallische Karosserieteile teilweise abgeschirmt wird, so
dass es bei reduzierter Sendeleistung der Funkantenne dort vom Transponder
das Funksignal nicht oder nicht zuverlässig empfangen werden
kann. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung
kann insbesondere in eine Zugangseinrichtung und/oder eine Startvorrichtung
des Kraftfahrzeugs eingebunden sein. Mit Hilfe der Betätigungseinrichtung
können aber auch beliebige andere Funktionen des Kraftfahrzeugs
in Abhängigkeit von der Anwesenheit des Transponders berührungslos
betätigt und/oder freigeschaltet werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung
eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der Signalstärke
des empfangenden Funksignals mit einem vorbestimmten Sollwert oder
Sollwertbereich auf, wobei ein Ausgang der Vergleichsvorrichtung
mit einer am Kraftfahrzeug angeordneten Anzeige und/oder einem Fehlerspeicher
verbunden ist. Der Benutzer des Kraftfahrzeugs kann dann an der
Anzeige gleich Ablesen, ob die Feldstärke des von der Funkantenne ausgesendeten
Funksignals ausreichend ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
beim Auftreten einer zu geringen Feldstärke zunächst
in einem im Kraftfahrzeug befindlichen Fehlerspeicher eine entsprechende
Fehlermeldung abzulegen und diese dann beispielsweise bei einem
Werkstattaufenthalt mittels eines an dem Fehlerspeicher anschließbaren
Diagnosegeräts zur Anzeige zu bringen. Das Servicepersonal
der Werkstatt kann dann den Benutzer des Kraftfahrzeugs ggf. darauf
aufmerksam machen, dass er darauf achten soll, keine elektrisch
leitenden Gegenstände in der Nähe der Funkantenne
anzuordnen, in denen durch das Funksignal Wirbelströme
induziert werden können, die das von der Funkantenne ausgesendete
elektromagnetische Feld schwächen.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Vergleichseinrichtung einen Steuerausgang zur Ausgabe
eines Freigabesignals für die Fahrzeugfunktion aufweist,
und wenn die Vergleichseinrichtung derart mit der Vergleichsvorrichtung
in Steuerverbindung steht, dass das Freigabesignal gesperrt ist,
wenn das vom zweiten Empfänger empfangene Funksignal von
dem Sollwert und/oder dem Sollwertbereich abweicht. Das Betätigen
der Fahrzeugfunktion, wie z. B. das Starten eines Verbrennungsmotors,
wird also gesperrt, wenn das Funksignal nicht mit dem vorbestimmten
Sollwertbereich übereinstimmt. Dadurch können
Funktionsstörungen vermieden werden.
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Zweckmäßigerweise
sind der zweite Empfänger, die Messeinrichtung und die
Vergleichsvorrichtung in ein Steuergerät integriert, wobei
das Steuergerät über einen elektronischen und/oder
optischen Bus mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist. Das Steuergerät
und die Auswerteeinrichtung können dann relativ weit voneinander
entfernt im Kraftfahrzeug untergebracht sein, so dass die Feldstärke
des von der Funkantenne ausgesendeten Funksignals noch besser überprüft
werden kann. Gegebenenfalls ist es sogar denkbar, vorhandene Kraftfahrzeuge,
die mit der Auswerteeinrichtung und einem Bus ausgestattet sind,
mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät
und somit einer Diagnosefunktion für die Auswerteeinrichtung
nachzurüsten.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Anzeige mindestens ein optisches Anzeigemittel umfasst,
das an einer Armaturentafel des Kraftfahrzeugs angeordnet sind und
vorzugsweise in ein Kombiinstrument integriert ist. Das optische
Anzeigemittel kann beispielweise eine Kontrollleuchte sein. Das
Anzeigemittel kann aber auch ein bei modernen Kraftfahrzeugen meist sowieso
vorhandenes alphanumerisches und/oder graphisches Display aufweisen,
auf dem beim Auftreten eines Fehlers ein Symbol und/oder eine Hinweistext
angezeigt werden.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst
die Anzeige mindestens einen akustischen Signalgeber und/oder einen
Signalgeber zur Erzeugung einer Vibrationsschwingung. Der akustische
Signalgeber kann beispielsweise als Piepser oder Warngong ausgestaltet
sein. Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass der akustische
Signalgeber einen Lautsprecher aufweist, über den eine
Ansage ausgegeben wird, wenn die gemessene Feldstärke des
Funksignals zu gering ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Nachfolgend
sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Aufsicht auf ein Kraftfahrzeug, in dem drei Funkantennen für
eine eine funkbasierte Betätigungseinrichtung angeordnet
sind, wobei die Sendebereiche der einzelnen Funkantennen durch Schraffierungen
markiert sind,
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2 eine
Darstellung ähnlich 1, wobei jedoch
im Sendebereich einer der drei Funkantennen die Feldstärke
durch einen in der Nähe der Funkantenne abgestellten, metallischen
Gegenstand reduziert ist,
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3 ein
Blockschaltbild einer funkbasierte Betätigungseinrichtung,
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4 eine graphische Darstellung der Induktivität
L einer Ferritkern-Spule einer Funkantenne in Abhängigkeit
vom Abstand d zwischen der Ferritkern-Spule und einem an der Funkantenne
positionierten, elektrisch leitfähigen Körper,
und
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5 eine
graphische Darstellung der Schwingkreisimpedanz Z der Funkantenne
als Funktion der Frequenz f.
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Ein
in 1 und 2 im Ganzen mit 1 bezeichnetes
Kraftfahrzeug weist eine funkbasierte Betätigungseinrichtung 2 zum
Freigeben der Entriegelung der Türen 3 und/oder
der Kofferraumklappe 4 des sowie zum Freigeben des Startens
eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs 1 auf. Die
Betätigungseinrichtung 2 umfasst eine am Kraftfahrzeug 1 hinter
einer Armaturentafel angeordnete Auswerteeinrichtung 5 und
mindestens einen damit zusammenwirkenden, vom Benutzer des Kraftfahrzeugs
mitführbaren Transponder 6. Dieser dient als ID-Geber
und weist ein Speicherelement auf, in dem eine Antwortkennung abgelegt
ist.
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Die
Auswerteeinrichtung 5 hat einen Sender mit einer Sendeeinheit 7 und
mehreren Funkantennen 8a, 8b, 8c, die
jeweils ein Funksignal aussenden, das als Wecksignal für
den Transponder 6 dient. In 3 ist der
Einfachheit halber nur eine der Funkantennen 8a, 8b, 8c dargestellt.
Deutlich ist erkennbar, dass die Funkantennen 8a, 8b, 8c jeweils
eine Spule 9 mit einem magnetischen Kern, der typischerweise ein
Ferritkern ist, einen Kondensator 10 und einen ohmschen
Widerstand 11 aufweisen. Die Induktivität 9,
der Kondensator 10 und der Widerstand 11 sind
zu einem Schwingkreis in Reihe geschaltet.
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In 1 und 2 ist
erkennbar, dass die Funkantennen 8a, 8b, 8c quer
zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 jeweils
etwa mittig zum Kraftfahrzeug 1 angeordnet sind. Eine erste
Funkantenne 8a befindet sich in der Aufsicht auf das Kraftfahrzeug 1 im
vorderen Teil des Fahrzeuginnenraums etwa in Höhe des Lenkrads,
eine zweite Funkantenne 8b ist in der Aufsicht auf das
Kraftfahrzeug 1 etwa mittig im Fahrzeuginnenraum angeordnet
und eine dritte Funkantenne 8c ist am Boden eines hinteren
Kofferraums vorgesehen.
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Um
ein Funksignal auszusenden, wird mit Hilfe der Sendeeinheit 7 eine
niederfrequente Wechselspannung an die Funkantennen 8a, 8b, 8c angelegt,
deren Frequenz mit der Resonanzfrequenz der Funkantennen 8 übereinstimmt.
Die Frequenz der Wechselspannung kann beispielsweise 100–150 kHz,
typisch 125 kHz betragen.
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Wenn
der Transponder 6 im Sendebereich 12a, 12b, 12c mindestens
einer der Funkantennen 8a, 8b, 8c angeordnet
ist, empfängt er das Funksignal und sendet auf einer anderen
Frequenz, die z. B. etwa 433 MHz oder 315 MHz betragen kann, die
im Speicherelement abgelegte Antwortkennung aus.
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In 3 ist
erkennbar, dass die Auswerteeinrichtung 5 einen Empfänger 13 mit
einem Antennenelement 27 zum Empfangen der vom Transponder 6 zurückgesendeten
Antwortkennung aufweist. Der Empfänger 13 ist
zum Vergleichen der empfangenen Antwortkennung mit einem ersten
Eingang einer Vergleichseinrichtung 14 verbunden. Ein zweiter Eingang
der Vergleichseinrichtung 14 ist mit einem Speicher 15 verbunden,
in dem eine Referenzkennung abgelegt ist. Wenn die Antwortkennung
mit der Referenzkennung übereinstimmt, wird das Entriegeln der
Türen 3 und/oder der Kofferraumklappe 4 bzw. das
Starten des Verbrennungsmotors freigegeben. Wenn die Antwortkennung
nicht mit der Referenzkennung übereinstimmt, werden das
Entriegeln der Türen 3 und der Kofferraumklappe 4 sowie
das Starten des Verbrennungsmotors gesperrt.
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Wenn
in der Nähe der Funkantenne 8a, 8b, 8c ein
elektrisch leitfähiger Körper 16, wie
z. B. eine Blechwand oder ein Boden einer Werkzeugkiste positioniert
wird, vergrößert sich die Induktivität
L der Spule 9 mit abnehmendem Abstand d zwischen der Spule 9 und
dem Körper 16 (4).
Da sich die Impedanz Z in einem Serienschwingkreis aus der Induktivität
L, der Kapazität C und dem Widerstand R wie folgt berechnet
lässt Z = [R2 +
(ωL – 1/ωC)2]1/2,weist die Impedanz Z der Funkantenne 8a, 8b, 8c etwa
die in 5 gezeigte Frequenzabhängigkeit auf.
Durch die Anwesenheit des elektrisch leitfähigen Körpers 16 verstimmt
sich die Funkantenne 8a, 8b, 8c, so dass
ein geringerer elektrischer Strom durch die Funkantenne 8a, 8b, 8c fließt
als wenn der elektrisch leitfähige Körper 12 nicht
in der Nähe der Funkantenne 8a, 8b, 8c angeordnet
ist. Wie in 1 und 2 erkennbar
ist, verkleinert sich dadurch der Sendebereich 12c, 12c' der
Funkantenne 8c.
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Um
einen derartigen Fehler leicht auffinden zu können, ist
am Kraftfahrzeug 1 zusätzlich zu dem wenigstens
einen ersten Empfänger 13 ein zweiter Empfänger 17 angeordnet,
der zum Empfangen des von der dritten Funkantenne 8c ausgesendeten Funksignals
eine von der dritten Funkantenne 8c beabstandete Empfangsantenne 18 aufweist.
Die Empfangsantenne 18 umfasst drei Teilantennen, die zur betragsmäßigen
Messung der Signalstärke des Feldstärkevektors
des Funksignals in quer zueinander verlaufenden Richtungen angeordnet
sind.
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In 3 ist
erkennbar, dass der zweite Empfänger 17 ein mit
der Empfangsantenne 18 verbundenes Empfangsteil 19 aufweist.
Zum Messen der Signalstärke des von der Empfangsantenne 18 empfangenen
Funksignals der dritten Funkantenne 8c ist in das Empfangsteil 19 eine
in der Zeichnung nicht näher dargestellte Messeinrichtung
integriert. Das Empfangsteil 19 wird von einem Mikroprozessor
gesteuert.
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Zum
Vergleichen der Signalstärke des empfangenden Funksignals
mit einem vorbestimmten, in einem Speicher des Empfangsteils 19 abgelegten Sollwertbereich
ist die Messeinrichtung mit einem ersten Eingang einer in den Empfänger 17 integrierten
Vergleichsvorrichtung verbunden. Ein zweiter Eingang der Vergleichsvorrichtung
ist mit dem Speicher für den Sollwertbereich verbunden.
Ein Ausgang der Vergleichsvorrichtung ist über ein Bussystem
mit der Auswerteeinrichtung 5 und einer an der Armaturentafel
des Kraftfahrzeugs 1 angeordneten optischen Anzeige 20 verbunden.
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Das
Bussystem hat ein dem Empfänger 17 zugeordnetes
erstes Businterface 21, ein der Auswerteeinrichtung 5 zugeordnetes
zweites Businterface 22 und ein der Anzeige zugeordnetes
drittes Businterface 23. Die Businterface 21, 22, 23 sind
ein Buskabel 24 miteinander verbunden.
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Wenn
bei dem Vergleich der Signalstärke des empfangenen Funksignals
mit dem Sollwertbereich eine Abweichung festgestellt wird, sendet
der Empfänger 17 ein entsprechendes Fehlersignal
auf den Bus. Dieses wird von den der Auswerteeinrichtung 5 und
der Anzeige 20 zugeordneten Businterfaces 22, 23 empfangen,
woraufhin die Auswerte einrichtung 5 die Freigabe der Entriegelung
der Türen 3 und der Kofferraumklappe 4 sowie
die Freigabe des Startens des Verbrennungsmotors sperrt. An der
Anzeige 20 wird eine Fehlermeldung angezeigt, die den Benutzer
des Kraftfahrzeugs 1 auf den Fehler hinweist. Dieser kann
dann ggf. den Körper 16 von der dritten Funkantenne 8c entfernen.
Außerdem wird das Auftreten des Fehlers im Speicher des
Empfangsteils 19 vermerkt. Der entsprechende Fehlereintrag
kann bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt mittels einer
am Bussystem anschließbaren Diagnoseeinrichtung aus dem
Speicher ausgelesen und zur Anzeige gebracht werden.
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Sobald
der Vergleich der Signalstärke des empfangenen Funksignals
mit dem Sollwertbereich ergibt, dass die Signalstärke innerhalb
des Sollwertbereichs liegt, sendet der Empfänger 17 ein
entsprechendes Zustandssignal auf den Bus. Dieses wird von den der
Auswerteeinrichtung 5 und der Anzeige 20 zugeordneten
Businterfaces 22, 23 empfangen, woraufhin die
Auswerteeinrichtung 5 die Sperrung der Freigabe aufhebt.
Außerdem wird an der Anzeige 20 die Fehlermeldung
deaktiviert.
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In 3 ist
erkennbar, dass die zweite Empfangsantenne 18, das Empfangsteil 19,
das erste Businterface 21 und eine elektrische Spannungsversorgung 25 in
ein gemeinsames Gehäuse integriert sind. Das so gebildete
Kleinsteuergerät ist in einer Kofferraumnische untergebracht
(1 und 2).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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