DE102010017493A1 - Key remote controller for triggering e.g. unlocking/locking functions of motor car, has control devices transmitting signal to motor car-side control device through coils that receive signals from motor car-side transmitter coils - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schlüsselfernbedienung zum Auslösen von Entriegelungs/Verriegelungs- und/oder Start/Stopp-Funktionen eines Kraftfahrzeugs. Eine solche Schlüsselfernbedienung wird häufig auch elektronischer Schlüssel oder ID-Geber genannt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Austausch von Signalen zwischen einer solchen Schlüsselfernbedienung und einem kraftfahrzeugseitigen Steuergerät.The invention relates to a key remote control for triggering unlocking / locking and / or start / stop functions of a motor vehicle. Such a key remote control is often called an electronic key or ID transmitter. Furthermore, the invention relates to a method for exchanging signals between such a key fob and a motor vehicle-side controller.
Eine Schlüsselfernbedienung der eingangs genannten Art weist üblicherweise eine mit einer Steuereinrichtung, beispielsweise einem Mikrocontroller, gekoppelte Code-Einrichtung sowie Sende- und Empfangseinrichtungen auf. Insbesondere ist die Steuereinrichtung über eine Empfangseinrichtung mit einer Spulenanordnung zur drahtlosen Kommunikation mit einer Antennenspulenanordnung eines kraftfahrzeugseitigen Steuergeräts gekoppelt. Die Signalübertragung zwischen der Antennenspulenanordnung des kraftfahrzeugseitigen Steuergeräts und der Empfangspulenanordnung der Schlüsselfernbedienung findet typischerweise im LF-Frequenzbereich, beispielsweise bei 125 kHz statt.A key-operated remote control of the type mentioned initially has a code device coupled to a control device, for example a microcontroller, and transmitting and receiving devices. In particular, the control device is coupled via a receiving device with a coil arrangement for wireless communication with an antenna coil arrangement of a motor vehicle-side control device. The signal transmission between the antenna coil arrangement of the motor vehicle-side control device and the reception coil arrangement of the key remote control typically takes place in the LF frequency range, for example at 125 kHz.
Herkömmliche Schlüsselfernbedienungen werden auch für passive Zugangsfunktionen oder passive Startfunktionen benutzt. Zur Übertragung von Signalen aus der Schlüsselfernbedienung zu einem kraftfahrzeugseitigen Steuergerät enthält die Schlüsselfernbedienung herkömmlicherweise einen Sender, der im UHF-Frequenzbereich arbeitet. Ein entsprechender Empfänger ist mit dem kraftfahrzeugseitigen Steuergerät gekoppelt. Bei einem schlüssellosen oder passiven Zugang zu dem Kraftfahrzeug beispielsweise übermittelt das kraftfahrzeugseitige Steuergerät über die Antennenspulenanordnung ein Aufwecksignal im LF-Frequenzbereich an die Spulenanordnung der Schlüsselfernbedienung, woraufhin die Schlüsselfernbedienung über ihren UHF-Sender an das kraftfahrzeugseitige Steuergerät zurücksendet. Bei diesem Dialog, der mehrere Signalaustausche in beiden Richtungen umfassen kann, findet auch ein Austausch von Codes statt. Sofern ein den Zutritt berechtigender Code erkannt wird, wird ein den Zugang zum Kraftfahrzeug ermöglichendes Schloss entriegelt.Conventional key remotes are also used for passive access functions or passive startup functions. To transmit signals from the key fob to a motor vehicle-side controller, the key fob conventionally includes a transmitter operating in the UHF frequency range. A corresponding receiver is coupled to the motor vehicle-side control unit. In the case of a keyless or passive access to the motor vehicle, for example, the motor vehicle-side control unit transmits a wake-up signal in the LF frequency range to the coil arrangement of the keyfob remote control via the antenna coil arrangement, whereupon the keyfob transmitter sends it back to the motor vehicle-side control unit via its UHF transmitter. In this dialogue, which may involve multiple signal exchanges in both directions, an exchange of codes also takes place. If a code authorizing access is recognized, a lock enabling access to the motor vehicle is unlocked.
Darüber hinaus werden bekannte Schlüsselfernbedienungen auch im Rahmen einer Wegfahrsperre eingesetzt. Dazu ist die Schlüsselfernbedienung mit ihrer Spulenanordnung an einem vorgegebenen Ort innerhalb des Kraftfahrzeugs anzuordnen, beispielsweise in eine entsprechende Aufnahme einzuführen. Kraftfahrzeugseitig ist an dieser Aufnahme eine weitere Spulenanordnung positioniert, die an die Spulenanordnung in der Schlüsselfernbedienung Signale überträgt und die von der Schlüsselfernbedienung über ihre Spulenanordnung ausgesendete Antwortsignale auch wieder empfängt. Für diesen Signalaustausch zwischen den in vorgegebener Positionierung und in unmittelbarer Nähe zueinander angeordneten Spulen ist auch ein Transponderbetrieb bekannt, bei dem zunächst nicht nur Signale von der kraftfahrzeugseitigen Spule an die Spulenanordnung in der Schlüsselfernbedienung übertragen werden, sondern darüber hinaus auch die Energie, die erforderlich ist, damit die Schlüsselfernbedienung die Antwortsignale erzeugen und in umgekehrter Richtung übertragen kann.In addition, known key remotes are also used as part of an immobilizer. For this purpose, the key remote control is to arrange with their coil assembly at a predetermined location within the motor vehicle, for example, to introduce into a corresponding receptacle. On the motor vehicle side, a further coil arrangement is positioned on this receptacle, which transmits signals to the coil arrangement in the key remote control and also receives the response signals emitted by the key fob via its coil arrangement. Transponder operation is also known for this signal exchange between the coils arranged in predetermined positioning and in the immediate vicinity of one another, in which not only signals from the motor vehicle-side coil are transmitted to the coil arrangement in the key fob, but also the energy which is required so that the key fob can generate the response signals and transmit in the reverse direction.
Nachteilig bei der bekannten Verwendung der Schlüsselfernbedienung für eine Wegfahrsperre ist es, dass die Schlüsselfernbedienung unmittelbar benachbart zu der kraftfahrzeugseitigen Spulenanordnung angeordnet werden muss und darüber hinaus eine bestimmte Lage (Orientierung) einhalten muss, damit eine Signalübertragung zwischen kraftfahrzeugseitigem Steuergerät und Schlüsselfernbedienung in beiden Richtungen in ausreichender Qualität möglich ist.A disadvantage of the known use of the key remote control for an immobilizer is that the key remote control must be located immediately adjacent to the motor vehicle coil arrangement and beyond a certain position (orientation) must comply, so that signal transmission between motorfahrzeugseitigem controller and key remote control in both directions in sufficient Quality is possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schlüsselfernbedienung zu schaffen, die eine Kommunikation mit einem kraftfahrzeugseitigen Steuergerät auch ohne eine vorgegebene Positionierung in vorgegebener Lage und in unmittelbarer Nähe zu der Spulenanordnung des kraftfahrzeugseitigen Steuergeräts gestattet.The object of the invention is to provide an improved key remote control that allows communication with a motor vehicle-side control unit without a predetermined positioning in a predetermined position and in close proximity to the coil assembly of the motor vehicle side controller.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schlüsselfernbedienung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Schlüsselfernbedienung zum Auslösen von Entriegelungs/Verriegelungs- und/oder Start/Stopp-Funktionen eines Kraftfahrzeugs enthält eine mit einer Steuereinrichtung gekoppelte Code-Einrichtung und eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spulenanordnung zur drahtlosen Kommunikation mit einer Antennenspulenanordnung eines kraftfahrzeugseitigen Steuergeräts, wobei die Spulenanordnung der Schlüsselfernbedienung wenigstens drei in drei Raumrichtungen orientierte Spulen umfasst. Die Orientierung einer Spule bezeichnet hierbei weniger ihre geometrische Gestalt und Ausrichtung als vielmehr die Richtung ihrer größten Empfangsempfindlichkeit. Die Spulen sind derart mit der Steuereinrichtung gekoppelt, dass die Steuereinrichtung beim Empfang eines von der kraftfahrzeugseitigen Antennenspulenanordnung abgestrahlten ersten Signals durch die Spulenanordnung der Schlüsselfernbedienung feststellen kann, welche der Spulen das erste Signal mit der größten Empfangsfeldstärke empfangen hat. Dabei wird ein darauffolgend von der Schlüsselfernbedienung an das kraftfahrzeugseitige Steuergerät zu übermittelndes zweites Signal von der Steuereinrichtung über diejenige Spule oder eine derjenigen Spulen abgestrahlt, die das erste Signal mit der größten Empfangsfeldstärke empfangen hat bzw. haben. Vorzugweise umfasst das von der Schlüsselfernbedienung an das kraftfahrzeugseitige Steuergerät zu übermittelnde zweite Signal einen mittels der Code-Einrichtung erzeugten Code, der eine Berechtigung anzeigt.This object is achieved by a key remote with the features of claim 1. The key remote control according to the invention for triggering unlocking / locking and / or start / stop functions of a motor vehicle includes a code device coupled to a control device and coupled to the control device coil arrangement for wireless communication with an antenna coil assembly of a motor vehicle-side controller, wherein the coil assembly of Key remote control comprises at least three oriented in three spatial directions coils. The orientation of a coil refers less to its geometric shape and orientation as the direction of their greatest reception sensitivity. The coils are coupled to the control device such that upon receipt of a first signal radiated from the motor vehicle side antenna coil arrangement by the coil arrangement of the key fob, the control device can determine which of the coils has received the first signal with the greatest reception field strength. In this case, a subsequent signal to be transmitted from the key remote control to the motor vehicle-side control unit is emitted by the control device via that coil or one of the coils which transmits the first signal to the control unit has received or have received the largest reception field strength. Preferably, the second signal to be transmitted from the keyfob to the motor vehicle-side control unit comprises a code generated by means of the code device, which indicates an authorization.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austausch von Signalen zwischen einer Schlüsselfernbedienung zum Auslösen von Entriegelungs/Verriegelungs- und/oder Start/Stopp-Funktionen eines Kraftfahrzeugs und einen kraftfahrzeugseitigen Steuergerät, bei dem die Schlüsselfernbedienung eine mit einer Steuereinrichtung gekoppelte Code-Einrichtung und eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spulenanordnung zur drahtlosen Kommunikation mit einer Antennenspulenanordnung des kraftfahrzeugseitigen Steuergeräts aufweist und bei dem die Spulenanordnung der Schlüsselfernbedienung wenigstens drei in drei Raumrichtungen orientierte Spulen umfasst, wird zunächst ein erstes Signal von der Antennenspulenanordnung des kraftfahrzeugseitigen Steuergeräts abgestrahlt. Dann wird das erste Signal von der Spulenanordnung der Schlüsselfernbedienung empfangen, wobei von der Steuereinrichtung ermittelt wird, welche der wenigstens drei Spulen das erste Signal mit der größten Signalstärke empfangen hat. Darauffolgend wird von der Schlüsselfernbedienung an das kraftfahrzeugseitige Steuergerät ein zweites Signal übermittelt, wobei das zweite Signal über diejenige Spule oder eine derjenigen Spulen abgestrahlt wird, die das erste Signal mit der größten Signalstärke empfangen hat bzw. haben. Vorzugsweise wird mittels der Code-Einrichtung ein Code erzeugt und in das zweite Signal eingebracht.The object underlying the invention is further achieved by a method having the features of
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch wenigstens drei in unterschiedlichen Raumrichtungen orientierte Spulen eine verminderte Richtungsabhängigkeit bzw. eine Richtungsunabhängigkeit der Signalübertragung zwischen Kraftfahrzeug und Schlüsselfernbedienung erzielt werden kann. Dadurch wird es bei ansonsten vergleichbarer Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit der verwendeten Schaltungen möglich, den Abstand zwischen der kraftfahrzeugseitigen Antennenspulenanordnung und der Schlüsselfernbedienung gegenüber der herkömmlichen, nur eine Spule verwendenden Schlüsselfernbedienung zu vergrößern, beispielsweise auf eine Distanz von etwa 10 bis 15 cm. Somit braucht die Schlüsselfernbedienung von ihrem Bediener nur noch in die räumliche Nähe der kraftfahrzeugseitigen Antennenspulenanordnung gehalten zu werden, wobei die Orientierung oder Positionierung der Schlüsselfernbedienung einen geringeren oder keinen Einfluss mehr hat. Die kraftfahrzeugseitige Antennenspulenanordnung kann beispielsweise in der Nähe eines Start/Stopp-Knopfes angeordnet sein, so dass der Bediener die Schlüsselfernbedienung vor diesen Startknopf hält, wobei beispielsweise nach dem Austausch des ersten und des zweiten Signals eine Leuchtanzeige aktiviert wird, die den Bediener darauf hinweist, dass nunmehr der Startknopf betätigt werden kann.The invention is based on the idea that by at least three coils oriented in different spatial directions a reduced directional dependence or a directional independence of the signal transmission between motor vehicle and key remote control can be achieved. This makes it possible with otherwise comparable transmission power and receiving sensitivity of the circuits used to increase the distance between the motor vehicle side antenna coil assembly and the key remote control over the conventional, using only one coil key remote control, for example, to a distance of about 10 to 15 cm. Thus, the key remote control needs to be held by its operator only in the vicinity of the vehicle-side antenna coil assembly, the orientation or positioning of the key fob has less or no influence. The motor vehicle-side antenna coil arrangement may, for example, be arranged in the vicinity of a start / stop button, so that the operator holds the keyfob in front of this start button, for example, after the first and second signals have been exchanged, activating an indicator light which indicates to the operator that that now the start button can be operated.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schlüsselfernbedienung dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung drei in drei orthogonalen Raumrichtungen orientierte Spulen umfasst. Das heißt, die Richtungen der maximalen Empfindlichkeit liegen in den drei senkrecht aufeinander stehenden Raumrichtungen. Die drei Spulen brauchen selbstverständlich nicht baulich völlig voneinander getrennt zu sein; es kann sich auch um eine Spule mit mehreren Abgriffen handeln, deren Spulenabschnitte entsprechend geformt ist. Durch die Verwendung von drei orthogonal orientierten Spulen wird eine weitgehende Richtungsunabhängigkeit mit einer minimalen Anzahl von Spulenwicklungen erreicht.In a preferred embodiment, the key-operated remote control is characterized in that the coil arrangement comprises three coils oriented in three orthogonal spatial directions. That is, the directions of maximum sensitivity are in the three mutually perpendicular spatial directions. Of course, the three coils need not be structurally completely separated from each other; it may also be a coil with multiple taps whose coil sections are shaped accordingly. By using three orthogonally oriented coils, a substantial directional independence is achieved with a minimum number of coil windings.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlüsselfernbedienung finden das Empfangen des ersten Signals und das Abstrahlen des zweiten Signals im Rahmen eines Dialogs mit einem mit einer ELV (Elektronischen Lenkungsverriegelung) gekoppelten Steuergerät für eine Wegfahrsperre statt. Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Schlüsselfernbedienung ist die Steuereinrichtung derart konfiguriert, dass sie nach Empfang eines im Rahmen eines Dialogs mit einem kraftfahrzeugseitigen Steuergerät zur Steuerung eines Zugangs zu dem Kraftfahrzeug übermittelten Wecksignals über die drei orthogonal orientierten Spulen einen einem Mittelwert der drei Signalstärken der drei Spulen entsprechenden Wert bestimmt, so dass auf der Basis dieses Werts ein Abstand zwischen der kraftfahrzeugseitigen Antennenspulenanordnung und der Schlüsselfernbedienung abgeschätzt werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird der Vorteil der Spulenanordnung mit den in drei Raumrichtungen orientierten Spulen zusätzlich für eine weitere Funktion im Rahmen eines schlüssellosen oder passiven Zutrittssystems ausgenutzt. Die Richtungsunabhängigkeit des auf der Grundlage der drei empfangenen Signale berechneten Mittelwerts ermöglicht die Schätzung des Abstands zwischen der kraftfahrzeugseitigen Antennenspulenanordnung und der Schlüsselfernbedienung. Diese Abstandsschätzung kann beispielsweise innerhalb der Steuereinrichtung der Schlüsselfernbedienung oder auch kraftfahrzeugseitig vom Steuergerät vorgenommen werden, wobei in dem zuletzt genannten Fall der von der Schlüsselfernbedienung errechnete Mittelwert an das kraftfahrzeugseitige Steuergerät im Rahmen einer weiteren Signalübertragung übermittelt wird. Diese Abstandsschätzung erhöht die Sicherheit des Zugangssystems, beispielsweise gegen eine sogenannte Relay-Station-Attack.In a preferred embodiment of the key fob according to the invention receiving the first signal and emitting the second signal take place in the context of a dialogue with an immobilizer control unit coupled to an ELV (electronic steering lock). In a preferred refinement of this key remote control, the control device is configured such that it receives an average value of the three signal strengths of the three coils after receiving a wake-up signal transmitted in a dialogue with a motor vehicle-side control device for controlling access to the motor vehicle via the three orthogonally oriented coils Value, so that a distance between the motor vehicle side antenna coil assembly and the key fob can be estimated on the basis of this value. In this embodiment, the advantage of the coil arrangement with the coils oriented in three spatial directions is additionally utilized for a further function in the context of a keyless or passive access system. The directional independence of the average calculated on the basis of the three received signals allows estimation of the distance between the vehicle-side antenna coil assembly and the key fob. This distance estimate can be made, for example, within the control device of the key remote control or on the motor vehicle side by the control unit, in which case the mean value calculated by the key remote control is transmitted to the motor vehicle-side control unit within the framework of a further signal transmission. This distance estimation increases the safety of the Access system, for example, against a so-called relay station Attack.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlüsselfernbedienung ist es vorgesehen, dass die Schlüsselfernbedienung einen Energiespeicher aufweist, der derart mit der Spulenanordnung gekoppelt ist, dass der Energiespeicher durch mit dem ersten Signal übertragene und von der Spulenanordnung empfangene Energie aufgeladen wird und dass der Energiespeicher derart mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, dass die gespeicherte Energie zum Erzeugen des zweiten Signals verwendet wird. Als Energiespeicher wird beispielsweise ein Kondensator verwendet. Bei dieser bevorzugten Weiterbildung kann der das erste und das zweite Signal einschließende Dialog auch dann ausgeführt werden, wenn die Batterie der Schlüsselfernbedienung für die Erzeugung des zweiten Signals zu schwach ist. Vorzugsweise arbeitet die Schlüsselfernbedienung als Transponder zur Kommunikation mit einem kraftfahrzeugseitigen Steuergerät einer Wegfahrsperre bzw. ELV. Durch die Verwendung der in drei Richtungen orientierten Spulen wird unabhängig von der Orientierung der Schlüsselfernbedienung in der Summe eine maximale Energiemenge übertragen. Die anschließende Auswahl der Spule mit der höchsten Empfangsfeldstärke als Sendespule führt darüber hinaus zu einer optimalen Nutzung der gespeicherten Energie.In a preferred embodiment of the key fob according to the invention, it is provided that the key fob has an energy storage, which is coupled to the coil arrangement such that the energy storage is charged by transmitted with the first signal and received by the coil assembly energy and that the energy storage such with the Control means is coupled, that the stored energy is used to generate the second signal. As energy storage, for example, a capacitor is used. In this preferred embodiment, the dialog including the first and second signals may be executed even if the battery of the key fob is too weak to generate the second signal. Preferably, the key remote control works as a transponder for communication with a motor vehicle-side control unit of an immobilizer or ELV. By using the coils oriented in three directions, a maximum amount of energy is transferred in total, regardless of the orientation of the key remote control. The subsequent selection of the coil with the highest reception field strength as a transmitting coil also leads to an optimal use of the stored energy.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Übertragung des zweiten Signals derart kurzzeitig nach dem Empfang des ersten Signals erfolgt, dass davon ausgegangen werden kann, dass die Schlüsselfernbedienung ihre Orientierung im Wesentlichen beibehalten hat. Die bei diesem Signaldialog stattfindenden Abläufe sind üblicherweise erheblich schneller als die mechanischen Bewegungsabläufe der Schlüsselfernbedienung bei ihrer Handhabung.It should be noted at this point that the transmission of the second signal takes place in such a short time after the receipt of the first signal that it can be assumed that the keyfob has essentially retained its orientation. The processes taking place in this signal dialogue are usually considerably faster than the mechanical movements of the key-operated remote control during their handling.
Vorteilhafte und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous and / or preferred developments of the invention are characterized in the subclaims.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:In the following the invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment shown in the drawing. In the drawing shows:
Das kraftfahrzeugseitige Steuergerät
Das kraftfahrzeugseitige Steuergerät
Schließlich enthält das kraftfahrzeugseitige Steuergerät
Die Schlüsselfernbedienung
Die Spulenanordnung
Nachfolgend werden die diversen Funktionen der Schlüsselfernbedienung beschrieben.The various functions of the key remote control are described below.
Wenn der Fahrer die Schlüsselfernbedienung
Die für das Verarbeiten des Empfangssignals, das Erzeugen des Antwortsignals und das Abstrahlen des Antwortsignals über die ausgewählte Spule der Spulenanordnung
Zusätzlich kann die Spulenanordnung
Bei der in
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