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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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Aufgrund der zunehmenden Belegung von Funkfrequenzen unterschiedlicher Systeme werden Frequenzen mehrfach von unterschiedlichen Nutzern und Geräten gleichzeitig belegt. Dabei ist festzustellen, dass durch verschiedene Funksender, wie Babyphone, Funkkopfhörer etc., immer wieder Funktionsausfälle bei der Funkschließung durch Interferenzen auftreten können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionssicherheit eines solchen Schließsystems zu verbessern.
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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 wird das übertragene Signal im Empfänger auf Gültigkeit ausgewertet, wobei die erste Einrichtung lediglich bei Vorliegen eines gültigen Signals aktiviert wird, und zwar insbesondere um die Authentifikation durchzuführen. Es wird also durch verschiedene Kriterien die Qualität eines Übertragungskanals bewertet. Dabei kann bestimmt werden, in welchem Kanal die Datenübertragung ungestört funktioniert. Dieser Kanal wird dann für die Übertragung ausgewählt. Vorteilhafterweise ist dadurch die Funkübertragung auch beim Auftreten von Störungen möglich, indem eine entsprechende Kanalauswahl für das mehrkanalige Funkschließungs- und/oder KeylessEntry/Go-System getroffen wird. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird zur Bewertung der Gültigkeit der Frequenzhub des Signals ausgewertet. Der Frequenzhub des Signals ist insbesondere bei einer FSK(Frequency Shift Keying)-Modulation der mit dem Signal übertragenen Daten charakteristisch. In einer anderen Ausbildung enthält das Signal eine Checksumme, die wiederum für die Bewertung der Gültigkeit ausgewertet wird. In nochmals einer anderen Ausbildung enthält das Signal eine Identifikation (ID) für das zugeordnete Kraftfahrzeug, wobei die Identifikation (ID) für die Bewertung der Gültigkeit ausgewertet wird. Diesen Ausbildungen ist gemeinsam, dass es sich um einfach zu realisierende Kriterien handelt.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Schließsystems ist nachfolgendes festzustellen. Es handelt sich dabei um die Erkennung und/oder die Auswahl des freien Kanals von gültigen Funkschließbotschaften aufgrund von Kriterien wie SIGID (Auswertung Modulationsindex), CS (Botschaftschecksumme) und Fahrzeug-ID (Identifikation).
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Fahrzeugempfänger für Funkschließbotschaften werden zur Reduzierung der mittleren Stromaufnahme zyklisch betrieben. Dabei wird der Empfänger kurzzeitig eingeschaltet und befindet sich für den Rest der Zykluszeit im ausgeschalteten Zustand. Mit einer Signalerkennung während der Einschaltphase wertet der Empfänger aus, ob der Anfang einer gültigen Schließbotschaft empfangen wird. Beim Erkennen dieser, wird das auswertende (Steuer-)Gerät geweckt und der Empfänger auf Dauerbetrieb geschaltet. Es ist üblich, eine gültige Funkbotschaft an der Präambel mit einer festen Datenrate und -inhalt zu erkennen, dies muss aber nicht zwangsläufig so sein. Entsprechend den Verhältnissen können Funkbotschaften auf dem Übertragungsweg verzerrt oder gestört werden. Es treten am Empfänger aber auch zufällige Signale und/oder Störsignale auf, die den gültigen Funkbotschaften ähnlich sind. Werden diese zu häufig als gültige Funkbotschaft gewertet, so steigt die Stromaufnahme des Systems merklich an, da immer das auswertende (Steuer-)-Gerät mit geweckt wird. Die Schärfe der Auswertung ist deshalb von Kompromissen behaftet, die zu einem nur mäßigen Ergebnis bezüglich der tatsächlichen Stromaufnahme des Empfangssystems führen.
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Um den Spielraum für die Festlegung der Auswertungsschärfe zu verbessern, werden weitere Kriterien des empfangenen Signals herangezogen. Als besonders geeignete Kriterien hierfür haben sich die folgenden erwiesen.
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(1) SIGID (Auswertung des Modulationsindex)
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Bei der Übertragung mit FSK-Modulation ist der Frequenzhub eine charakteristische Größe des gesendeten Signals. Mit der Auswertung dieses Frequenzhubs innerhalb eines bestimmten Erkennungsfensters steht eine weitere Größe zu Signalerkennung zur Verfügung. Hierdurch lässt sich der Kompromiss bezüglich Erkennung gültiger und Resistenz der Fehlerkennung deutlich besser erfüllen.
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(2) CS (Botschaftschecksumme)
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Um zu erkennen, welcher der beispielsweise drei Übertragungskanäle die Information ”Funkschließbotschaft” richtig übermittelt hat, wird gegebenenfalls an diese Funkbotschaft eine Checksumme angefügt. Hierdurch kann der Funkempfänger selbst entscheiden, ob die Botschaft gültig ist und an das nachfolgende (Steuer-)Gerät übertragen wird.
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(3) Fahrzeug-ID (Identifikation)
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Um die Aufweckrate des nachfolgenden (Steuer-)Geräts und damit den Gesamtstromverbrauch des Funksystems innerhalb des Fahrzeugs weiter zu senken wird in den Funkempfänger die ID (Identifikation) des Fahrzeugs eingeschrieben. Es werden nur die Botschaften der dem Fahrzeug zugeordneten Fahrzeugschlüssel, d. h. mit der richtigen ID, an das nachfolgende (Steuer-)Gerät weitergeleitet. Botschaften von fahrzeugfremden Schlüsseln werden ignoriert.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine nahezu störungsfreie Übertragung der Daten ermöglicht ist. Es ist eine sichere Signalerkennung gültiger Funkbotschaften sowie eine niedrige Fehlerkennung von Fremd- und/oder Störsignalen gegebenen. Dadurch wird eine deutlich höhere Zuverlässigkeit bei Funkschließungssystemen als bisher erzielt.
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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,
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3 die zweite Einrichtung des Schließsystems in teilweise aufgeschnittener sowie schematischer Ansicht,
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4 ein Diagramm für die Übertragung eines Signals in einer ersten Ausführung,
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5 ein Diagramm für die Übertragung eines Signals in einer zweiten Ausführung und
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6 ein Diagramm für die Übertragung eines Signals in einer dritten Ausführung.
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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 Entsowie 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.
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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. So kann beispielsweise die Trägerwelle für das erste Signal 12 und/oder das dritte Signal 13 eine im induktiven, niederfrequenten NF-Bereich liegende Frequenz von in etwa 20, 120, 125 kHz o. dgl. aufweisen. Die Trägerwelle für das zweite Signal 18 und/oder das vierte Signal 14 und/oder das fünfte Signal 15 kann beispielsweise eine im höherfrequenten RF-Bereich liegende Frequenz von in etwa 315, 433, 868 MHz o. dgl. aufweisen. Der jeweilige Sender/Empfänger 17, 24 ist zur Übertragung der die entsprechenden Daten enthaltenden Signale 7 mit einem eine vorgegebene Sendefrequenz aufweisenden Sendekanal 19 betreibbar, wie schematisch in 3 angedeutet ist. Desweiteren ist der Sender/Empfänger 17, 24 mit wenigstens einem weiteren Sendekanal 20 betreibbar. Um einen Sendekanal 19, 20 auszuwählen, der ungestört ist, wird zunächst das übertragene Signal 7 im Empfänger 24 auf Gültigkeit ausgewertet. Dann wird der Sendekanal 19, 20 gewählt, der das gültige Signal 7 aufweist. Um den Energieverbrauch zu senken, wird ebenso zunächst das übertragene Signal 7 im Empfänger 24 auf Gültigkeit ausgewertet. Die erste Einrichtung 4 wird dann lediglich bei Vorliegen eines gültigen Signals 7 aktiviert. Vor allem erfolgt diese Maßnahme im Hinblick auf die aufwendige Authentifikation mittels des Betriebssignals 15.
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Die Gültigkeit des Signals 7 lässt sich anhand unterschiedlicher Kriterien beurteilen. Sind die Daten des Signals 7 mittels einer FSK(Frequency Shift Keying)-Modulation codiert, so lässt sich als Kriterium für die Gültigkeit der Frequenzhub 21 des Signals 7 heranziehen, wie in 4 schematisch gezeigt ist. Ein anderes Kriterium für die Gültigkeit des Signals 7 ist eine im Signal 7 enthaltene Checksumme 25. Wie in 5 zu sehen ist, sind den Daten 26 eine Checksumme 25 angefügt, wobei die Checksumme 25 zur Bewertung der Gültigkeit für das Signal 7 entsprechend ausgewertet wird. Nochmals ein weiteres Kriterium stellt die Identifikation (ID) 27 des Kraftfahrzeugs dar. Wie der 6 entnommen werden kann, ist den Daten 26 die Identifikation 27 beigefügt, so dass das Signal 7 die Identifikation (ID) 27 für das zugeordnete Kraftfahrzeug enthält. Die Identifikation (ID) 27 wird dann für die Bewertung der Gültigkeit des Signals 7 ausgewertet.
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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
- (weiterer) Sendekanal
- 21
- Frequenzhub
- 22
- Innenraum (vom Kraftfahrzeug)
- 23
- Außenraum (vom Kraftfahrzeug)
- 24
- Sender/Empfänger (in der ersten Einrichtung)
- 25
- Checksumme
- 26
- Daten
- 27
- Identifikation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4340260 A1 [0003, 0030]
