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Die Erfindung betrifft ein Schließsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei erhöhten Sicherheitsanforderungen werden elektronische Schließsysteme verwendet, die mittels elektromagnetischer Wellen arbeiten. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen werden solche Schließsysteme als Türschließsysteme für die Zugangsberechtigung und/oder als Zündschloßsysteme, Lenkradverriegelungen, Wegfahrsperren, Motorsteuergeräte o. dgl. für die Fahrberechtigung verwendet.
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Derartige Schließsysteme sind aus der
DE 43 40 260 A1 bekannt. Das Schließsystem besteht aus einer wenigstens zwei Zustände besitzenden, als Steuereinrichtung zur Ent- und/oder Verriegelung der Autotüren in der Art einer Zentralverriegelung oder des Zündschlosses ausgebildeten ersten Einrichtung und einer zugehörigen, in der Art eines elektronischen Schlüssels ausgebildeten zweiten Einrichtung. Die beiden Einrichtungen besitzen zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb Sender und/oder Empfänger für die Übertragung der elektromagnetischen Funksignale. Im bestimmungsgemäßen Betrieb ist zwischen dem Schlüssel und der Steuereinrichtung wenigstens ein Signal als codiertes Betriebssignal zur Authentifikation des Schlüssels übertragbar, so daß nach positiver Auswertung des übertragenen Betriebssignals und damit bei berechtigtem Schlüssel eine Änderung des Zustandes der Steuereinrichtung bewirkbar ist. Der Sender wird mit einem eine vorgegebene Sendefrequenz aufweisenden Sendekanal betrieben, es werden also bei solchen Funkschließungssystemen die Daten auf einem Funkkanal gesendet.
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Solche Schließsysteme sind auch mit sogenannten ”Keyless”-Funktionalitäten weiterentwickelt. So ist bei der ”KeylessEntry”- bzw. ”PassivEntry”-Funktionalität eine manuelle Betätigung des elektronischen Schlüssels durch den Benutzer nicht mehr notwendig. Es genügt, daß der Benutzer den Schlüssel mit sich führt. Das Betriebssignal wird dann für die Zugangsberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen, wenn der Benutzer sich in einem, in der Nähe des Kraftfahrzeugs befindlichen Wirkbereich aufhält und dort beispielsweise den Türgriff an der Autotüre betätigt. Ebenso können diese Schließsysteme eine ”KeylessGo”- bzw. ”PassivGo”-Funktionalität aufweisen, wobei das Betriebssignal für die Fahrberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen wird, wenn der Benutzer sich innerhalb des Kraftfahrzeugs befindet und beispielsweise eine Start/Stop-Taste im Armaturenbrett betätigt.
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Im Fall der Funkschließungssysteme für Kraftfahrzeuge wird in Europa ein schmales Frequenzband von 433,92 MHz ± 900 kHz verwendet. Bei einem schmalbandigen Funksystem werden wiederum Quarze mit sehr geringer Toleranz benötigt, um diverse Anforderungen, wie beispielsweise gesetzliche Auflagen, zu erfüllen. Diese Quarze sind jedoch sehr teuer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstigeres Funkschließsystem zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schließsystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Schließsystem ist die Sendefrequenz mittels eines PLL(Phase-locked Loop)-Synthesizers einstellbar. Der PLL-Synthesizer weist einen Quarz auf, der jedoch eine höhere Toleranz besitzen kann. Durch den Einsatz eines Synthesizers kann nämlich die benötigte Frequenz direkt eingestellt werden. Die Abweichungen des Quarzes können damit in einem gewissen Bereich kompensiert werden. Folglich können kostengünstige Quarze verwendet werden, wobei dennoch die Schmalbandigkeit des Funkkanals gewährleistet ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Synthesizer um einen ΔΣ(Delta-Sigma)-Fractional N-PLL Synthesizer. Dieser besitzt eine hohe Auflösung, so daß die Sendefrequenz mit hoher Genauigkeit einstellbar ist. Da die Sendefrequenz mittels des Synthesizers variabel einstellbar ist, kann der Sender mit mehreren Sendekanälen betreibbar sein, womit dessen Störfestigkeit gesteigert ist.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Schließsystems ist nachfolgendes festzustellen. Für die Frequenzaufbereitung des HF-Transceivers werden stabile Arbeitsfrequenzen durch einen Synthesizer mittels PLL(Phase-locked loop) erzeugt. Die hohe Frequenzstabilität wird dabei aus der Referenz eines Quarzoszillators erzeugt. Für die Auslegung des Systems sind die dabei gegebenenfalls auftretenden Frequenzabweichungen durch Umwelteinflüsse und herstellbedingten Initialtoleranzen der Quarze zu beachten. Die Initialtoleranz wird über eine Abgleichvorrichtung in der Schaltung eliminiert. Dabei fallen jedoch Kosten für das Abgleichbauteil, nämlich den Trimmer, sowie Zeitaufwand für den üblichen mechanischen Einstellvorgang einschließlich der mechanischen Sicherung, nämlich das Auftragen von Sicherungslack, an. Alternativ können auch durch Vergrößern der Empfängerbandbreite, und zwar über den systemtechnischen Minimalwert, die Initialtoleranzen abgefangen werden. Durch die Vergrößerung der Empfängerbandbreite können allerdings gewisse Leistungseinbußen für die gesamte nachrichtentechnische Übertragungsstrecke auftreten.
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Um hierin eine weitere Verbesserung zu erzielen, insbesondere um für den Betrieb von Schmalbandsystemen sehr genaue Einstellungen der Sende- und/oder Empfangsfrequenzen zu erreichen, bietet sich die Verwendung eines speziellen Synthesizers, und zwar einer ΔΣ-Fractional N-PLL mit hoher Auflösung, beispielsweise von 0,5 ppm, an. Gemäß der Genauigkeitsklasse haben Quarze für die Referenzfrequenzerzeugung des Synthesizers Abweichungen. Weiter ergeben sich zusätzliche Frequenzverschiebungen durch parasitäre Einflüsse der Beschaltung und der Leiterplatte. Diese lassen sich mm durch Festlegung eines Korrekturwerts mit der Frequenzeinstellung der ΔΣ-Fractional N-PLL kompensieren. Der Korrekturwert wird durch eine Kalibrierungsmessung, beispielsweise der Sendefrequenz, ermittelt und in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Geschaffen ist damit die Kompensation hoher Toleranzen bei Quarzen in einem mehrkanaligen Funksystem durch Abgleich von Initialtoleranzen der Arbeitsfrequenz mit Hilfe einer ΔΣ-Fractional N-PLL, wobei sich vorteilhafterweise folgendes ergibt:
- – die Vermeidung der Verwendung eines abgleichbaren Kondensators (Trimmers) zur Frequenzkorrektur, was ein Entfall von Bauteilkosten bedeutet,
- – die Einsparung des mechanischen Abgleichvorgangs am Trimmer, womit Arbeitskosten entfallen,
- – das Vermeiden der Veränderung bzw. Verschiebung des abgeglichenen Trimmers durch mechanischen Schock oder Vibration bei der Anwendung im Schließsystem,
- – der Einsatz von kostengünstigen Quarzen mit großer Initialtoleranz ist ermöglicht.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß beim Schließsystem kostengünstige Quarze mit einer hohen Toleranz eingesetzt werden können. Dies führt zu einer Reduzierung der Systemkosten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 ein mit einem Schließsystem ausgestattetes Kraftfahrzeug,
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2 ein schematisches Blockschaltbild des zwei Einrichtungen umfassenden Schließsystems mit einem Diagramm zur Übertragung der Signale und
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3 die zweite Einrichtung des Schließsystems in teilweise aufgeschnittener sowie schematischer Ansicht.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit dem berechtigten Benutzer 2 zu sehen. Das Kraftfahrzeug 1 ist für die Zugangsberechtigung mit einem Schließsystem 3 als Türschließsystem versehen, das eine als eine Steuereinrichtung ausgebildete erste Einrichtung 4 und eine zugehörige zweite Einrichtung 5 umfaßt. Die zweite Einrichtung 5 ist in der Art eines elektronischen Schlüssels, eines Identifikations(ID)-Gebers, einer Chipkarte, einer Smartcard o. dgl. ausgebildet. Die zweite Einrichtung 5 befindet sich im Besitz des berechtigten Benutzers 2, womit dieser innerhalb eines Wirkbereichs 8 Zugang zum Kraftfahrzeug 1 besitzt.
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Die erste Einrichtung 4 besitzt wenigstens zwei Zustände, wobei im ersten Zustand eine Verriegelung und im zweiten Zustand eine Entriegelung der Autotüren 6 vorliegt. Die beiden Einrichtungen 4, 5 besitzen zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb Mittel zum Senden und/oder Empfangen von Signalen 7 mittels einer elektromagnetischen Trägerwelle. Bei wenigstens einem dieser zwischen der zweiten Einrichtung 5 und der ersten Einrichtung 4 übertragenen Signale 7 handelt es sich um ein codiertes, elektromagnetisches Betriebssignal 15 (siehe 2). Das codierte Betriebssignal 15 dient zur Authentifikation der zweiten Einrichtung 5, womit bei berechtigter zweiter Einrichtung 5 nach positiver Auswertung des übertragenen Betriebssignals 15 eine Änderung des Zustandes der ersten Einrichtung 4 bewirkbar ist. Die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 erfolgt dann, wenn der berechtigte Benutzer 2 den Türgriff 16 an der Autotüre 6 betätigt oder sich dem Türgriff 16 annähert. Dadurch wird die Entriegelung der Autotüren 6 entsprechend der bedienungsunabhängigen KeylessEntry-Funktionalität ausgelöst. Ebensogut kann die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 auch selbsttätig ohne Mitwirkung des Benutzers 2 erfolgen, sobald dieser den Wirkbereich 8 betritt, was jedoch im folgenden nicht näher betrachtet wird. Schließt der Benutzer 2 die Autotüren 6 von außen, so erfolgt eine selbsttätige Verriegelung der Autotüren 6. Ebensogut kann die selbsttätige Verriegelung der Autotüren 6 erfolgen, nachdem der Benutzer den Wirkbereich 8 verlassen hat.
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Im übrigen ist neben der KeylessEntry-Funktionalität auch noch eine fernbedienbare Ent- sowie Verriegelung der Autotüren 6 möglich, die mittels in 3 sichtbarer, in der Art von Tasten ausgestalteten Betätigungsorgane 9 an der zweiten Einrichtung 5 durch den Benutzer 2 auslösbar ist, um dem Benutzer 2 eine bedienungsabhängige Zugangsberechtigung zum Kraftfahrzeug 1 zu gestatten. Beispielsweise läßt sich durch manuelle Betätigung der Betätigungsorgane 9 die Zentralverriegelung ver- und/oder entsperren sowie der Kofferraumdeckel öffnen, indem entsprechende codierte Betriebssignale 15 von der zweiten Einrichtung 5 zur ersten Einrichtung 4 gesendet werden. Auf den Betätigungsorganen 9 sind die diesen Funktionen entsprechenden Symbole 10 angebracht.
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Das Schließsystem 3 stellt weiterhin die Fahrberechtigung für das Kraftfahrzeug 1 fest. Hierzu bewirkt die als Steuereinrichtung ausgebildete erste Einrichtung 4 ebenfalls entsprechend den beiden Zuständen die Ent- und/oder Verriegelung des elektronischen Zündschlosses oder der Lenkradverriegelung. Ebensogut kann ein sonstiges funktionsrelevantes Bauteil des Kraftfahrzeugs 1 durch die erste Einrichtung 4 dementsprechend angesteuert werden. Beispielsweise kann dadurch eine Freigabe und/oder Sperrung einer Wegfahrsperre, des Motorsteuergeräts o. dgl. erfolgen. Die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 zur Authentifikation der zweiten Einrichtung 5 erfolgt dann, wenn der berechtigte Benutzer 2 sich im Kraftfahrzeug 1 befindet und einen Start/Stop-Schalter 11 betätigt. Dadurch wird der Start-Vorgang o. dgl. des Kraftfahrzeugs 1 entsprechend der KeylessGo-Funktionalität ausgelöst.
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Zusätzlich kann ein Notbetrieb, beispielsweise bei leerer Batterie der zweiten Einrichtung 5 vorgesehen sein, indem die zweite Einrichtung 5 als elektronischer Schlüssel in das Zündschloß des Kraftfahrzeugs 1 zur manuellen Bedienung durch den Benutzer 2 einführbar ist.
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Die Funktionsweise entsprechend der Keyless-Funktionalität des erfindungsgemäßen Schließsystems
3 soll nun anhand der
2 näher erläutert werden. Zunächst sendet die erste Einrichtung
4 mittels eines Senders/Empfängers
24 als Mittel zum Senden und/oder Empfangen von Signalen ein als Wecksignal bezeichnetes erstes elektromagnetisches Signal
12 für die zugehörige zweite Einrichtung
5. Dadurch wird die zweite Einrichtung
5 aus einem Ruhezustand mit verringertem Energiebedarf in einen aktivierten Zustand für den bestimmungsgemäßen Betrieb übergeführt. Danach sendet die erste Einrichtung
4 wenigstens ein weiteres, drittes elektromagnetisches Signal
13, das nachfolgend auch als Bereichsabgrenzungssignal bezeichnet ist. Dadurch kann die zugehörige zweite Einrichtung
5 deren Standort in Bezug auf die erste Einrichtung
4 bestimmen. Insbesondere läßt sich feststellen, ob die zweite Einrichtung
5 außerhalb am Kraftfahrzeug
1 sowie gegebenenfalls an welcher Stelle des Außenraums
23 und/oder im Innenraum
22 des Kraftfahrzeugs
1 befindlich ist. Nachfolgend sendet die zweite Einrichtung
5 mittels eines Senders/Empfängers
17 ein die Information zum ermittelteten Standort beinhaltendes viertes Signal
14 zur ersten Einrichtung
4, das im folgenden auch als Rückantwortsignal bezeichnet ist. Schließlich wird dann, wie bereits beschrieben, das fünfte elektromagnetische Signal als codiertes elektromagnetisches Betriebssignal
15 zur Authentifikation mittels der Sender/Empfänger
24,
17 zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung
4,
5 übertragen. Das Signal
15 kann insbesondere aus mehreren Teilsignalen bestehen und in einer bidirektionalen Kommunikation zwischen den beiden Einrichtungen
4,
5 übertragen werden. Im Hinblick auf nähere Einzelheiten zur bidirektionalen Kommunikation an sich wird auch auf die
DE 43 40 260 A1 verwiesen.
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Das Wecksignal 12 kann beispielsweise eine Kennung zum Kraftfahrzeug-Typ enthalten. Nach Empfang des Wecksignals 12 sind zunächst sämtliche im Wirkbereich 8 befindliche zweite Einrichtungen 5, die zum selben Kraftfahrzeug-Typ gehören, aktiviert. In einer weiteren Ausgestaltung des Schließsystems 3 sendet die erste Einrichtung 4 zwischen dem ersten Signal 12 und dem dritten Signal 13 ein zweites elektromagnetisches Signal 18 zur zweiten Einrichtung 5 als Selektionssignal, wie näher anhand von 2 zu erkennen ist. Das zweite Signal 18 enthält eine Information über die nähere Identität des Kraftfahrzeugs 1. Dadurch wird bewirkt, daß lediglich die tatsächlich zur ersten Einrichtung 4 zugehörigen zweiten Einrichtungen 5 im aktivierten Zustand verbleiben. Im aktivierten Zustand befindliche, nicht zum Kraftfahrzeug 1 zugehörige zweite Einrichtungen werden jedoch in den Ruhezustand zurückgeführt.
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Das Signal 15 wird als Funksignal, beispielsweise im HF(Hochfrequenz)-Bereich übertragen. Auch bei den weiteren Signalen 12, 13, 14, 18 handelt es sich um Funksignale, die bedarfsgerecht im NF(Niederfrequenz)-Bereich und/oder im HF(Hochfrequenz)-Bereich übertragen werden können. Der jeweilige Sender 17, 24 wird zur Übertragung der Signale 7 mit einem eine vorgegebene Sendefrequenz aufweisenden Sendekanal 19 betrieben, wie schematisch in 3 angedeutet ist. Die Sendefrequenz für den Sendekanal 19 ist mittels eines einen Quarz 25 aufweisenden PLL(Phase-locked Loop)-Synthesizers 21 einstellbar. Bei dem Synthesizer 21 kann es sich um einen Delta-Sigma Fractional N-PLL Synthesizer handeln.
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In einer Weiterbildung ist der Sender 17 mit mehreren Sendekanälen 19, 20, 20' betreibbar, so daß das Betriebssignal 15 auch auf den weiteren Sendekanälen 20, 20' mit unterschiedlichen Sendefrequenzen gesendet werden kann. Es besteht dann die Möglichkeit, das Betriebssignal 15 redundant auf mehreren Sendekanälen 19, 20, 20' zu übertragen. Die zugehörige Sendefrequenz für den jeweiligen Sendekanal 19, 20, 20' wird wiederum mittels des Synthesizers 21 eingestellt.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein derartiges Schließsystem nicht nur im Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Es ist auch eine Verwendung für ein sonstiges Türschloß, das sich beispielsweise an einer Immobilie o. dgl. befindet, möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- (berechtigter) Benutzer
- 3
- Schließsystem
- 4
- erste Einrichtung
- 5
- zweite Einrichtung/elektronischer Schlüssel
- 6
- Autotüre
- 7
- Signal
- 8
- Wirkbereich
- 9
- Betätigungsorgan
- 10
- Symbol (am Betätigungsorgan)
- 11
- Start/Stop-Schalter
- 12
- (erstes) Signal/Wecksignal
- 13
- (drittes) Signal/Bereichsabgrenzungssignal
- 14
- (viertes) Signal/Rückantwortsignal
- 15
- (fünftes) Signal/(codiertes) Betriebssignal/Code
- 16
- Türgriff
- 17
- Sender/Empfänger (in der zweiten Einrichtung)
- 18
- (zweites) Signal/Selektionssignal
- 19
- Sendekanal
- 20, 20'
- (weiterer) Sendekanal
- 21
- (PLL-)Synthesizer
- 22
- Innenraum (vom Kraftfahrzeug)
- 23
- Außenraum (vom Kraftfahrzeug)
- 24
- Sender/Empfänger (in der ersten Einrichtung)
- 25
- Quarz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4340260 A1 [0003, 0022]
