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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugangsanordnung für ein Fahrzeug, sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Zugangsanordnung. Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit der gerade erwähnten Zugangsanordnung.
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Um einen unbefugten Zutritt zu einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug zu verhindern, verwenden moderne Zugangsberechtigungssysteme oder Zugangsanordnungen in Fahrzeugen elektronische Sicherungssysteme, bei denen zur Authentifizierung eines Benutzers eine Datenkommunikation zwischen einer ersten Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs mit einer zweiten Kommunikationseinrichtung in einem mobilen Identifikationsgeber des Benutzers, wie einem Schlüssel oder Schlüsselanhänger, erfolgt. Dabei werden bei einer aktiven Zugangsanordnung von dem mobilen Identifikationsgeber Steuersignale sowie ein Identifikationscode beispielsweise durch Drücken einer entsprechenden Taste durch den Benutzer des mobilen Identifikationsgebers an das Fahrzeug gesendet, woraufhin dieses bei korrektem Identifikationscode entriegelt beziehungsweise verriegelt wird.
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Bei einer sogenannten passiven Zugangsanordnung werden zunächst von einer ersten Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs in regelmäßigen Zeitabständen (insbesondere niederfrequente) Anfragesignale mit einer bestimmten Feldstärke ausgesendet, um zu überprüfen, ob sich ein mobiler Identifikationsgeber in einem Annährungsbereich um das Fahrzeug befindet. Nährt sich ein mobiler Identifikationsgeber dem Fahrzeug und kann schließlich dessen Anfragesignale empfangen, so wird er auf den Empfang eines Anfragesignals hin Antworten, um einen Authentifizierungsvorgang beziehungsweise Vor-Authentifizierungsvorgang einzuleiten. Dabei werden Datentelegramme ausgetauscht, in denen letztlich der mobile Identifikationsgeber seinen Authentifizierungscode dem Fahrzeug übermittelt. Bei erfolgreicher Überprüfung des Authentifizierungscodes ist es dann möglich, dass ein Benutzer, der sich direkt am Fahrzeug befindet, durch Betätigen eines Türgriffs ein Entriegeln der entsprechenden Fahrzeugtür oder aller Fahrzeugtüren initiiert. Da hier kein aktives Betätigen eines mechanischen oder elektrischen Identifikationsgebers beziehungsweise Schlüssels durch einen Benutzer vorgenommen werden muss, wird diese Art der Zugangsberechtigung auch als passive Zugangsberechtigungsüberprüfung, und die entsprechenden Zugangsberechtigungssysteme als passive elektronische Zugangsberechtigungssysteme bezeichnet.
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Als nachteilig bei einem derartigen, oben erwähnten Verfahren zum Erlangen eines Zugangs zu einem Fahrzeug stellt sich heraus, dass durch das regelmäßige Aussenden von Anfragesignalen durch das Fahrzeug ein hoher Energieverbrauch im Fahrzeug stattfindet, der zu einer ungewollten Entleerung der Fahrzeugbatterie, insbesondere bei einem länger stehenden Fahrzeug führt.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit zum Zugang zu einem Fahrzeug zu schaffen, die einen verringerten Energieverbrauch und eine lange Standzeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Dabei umfasst eine Zugangsanordnung für ein Fahrzeug einen mobilen, insbesondere von einem Benutzer mitführbaren, Identifikationsgeber zum Aussenden eines Auslösesignals. Das Auslösesignal ist dabei insbesondre ein Funksignal. Desweiteren umfasst die Zugangsanordnung eine fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung einerseits zum Empfangen des Auslösesignals, und andererseits zum Aussenden von einem oder mehreren Anfragesignalen zum Lokalisieren des Identifikationsgebers, ansprechend bzw. als Reaktion auf den Empfang des Auslösesignals. Bei dem einen oder den mehreren Anfragesignalen kann es sich auch wiederum insbesondere um Funksignale handeln. Die gerade beschriebene Zugangsanordnung, bei der das Aussenden der Anfragesignale seitens der fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung erst dann begonnen wird, wenn ein Auslösesignal eines Identifikationsgebers empfangen wird, hat den Vorteil, dass im Gegensatz zum Stand der Technik nicht regelmäßig beziehungsweise ununterbrochen Anfragesignale ausgesendet werden, sondern lediglich nach Empfang des Auslösesignals. Auf diese Weise wird trotz hohen Komforts des Zugangsverfahrens der Energieverbrauch im Fahrzeug zum Aussenden der Anfragesignale gesenkt. Als weitere vorteilhafte Nebeneffekte wird andererseits die Umweltbelastung durch die abgestrahlten Anfragesignale verringert und es wird die Störung mehrerer Fahrzeuge, beispielsweise auf Parkplätzen, die Anfragesignale zum Lokalisieren eines zugeordneten Identifikationsgebers aussenden, minimiert.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Zugangsanordnung umfasst der mobile Identifikationsgeber eine identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung zum Aussenden des Auslösesignals. Ferner umfasst der mobile Identifikationsgeber einen Bewegungssensor, wie beispielsweise einen Beschleunigungssensor, der bei Erfassen einer Bewegung des mobilen Identifikationsgebers ein Triggersingal an die identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung ausgibt, um diese zum Aussenden des Auslösesignals zu aktivieren. Auf diese Weise wird im Identifikationsgeber ein Mechanismus geschaffen, durch den dieser nicht ununterbrochen ein Auslösesignal aussendet, sondern nur dann, wenn der Bewegungssensor eine Bewegung des mobilen Identifikationsgebers erfasst. Auf diese Weise kann auch im Identifikationsgeber der Energieverbrauch reduziert und somit die Standzeit der Batterie des Identifikationsgebers erhöht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Zugangsanordnung ist die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung ferner dafür ausgelegt, ansprechend auf den Empfang des Auslösesignals ein Bestätigungssignal zum Aktivieren einer Ausgabeeinrichung für einen Benutzer auszugeben. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der den mobilen Identifikationsgeber mitführende Benutzer weiß, dass sein mobiler Identifikationsgeber bereits Kontakt zum Fahrzeug aufgenommen hat, und somit eine Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers des Fahrzeugs erfolgt. Dabei kann die Ausgabeeinrichtung dafür ausgelegt sein, ein optisches Signal an den Benutzer auszugeben, und kann dazu eine Blinkereinrichtung, oder eine sonstige Beleuchtungseinrichtung, wie das Standlicht umfassen, das gemäß einem bestimmten Blinkoder Beleuchtungsmuster aktiviert wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Ausgabeeinrichtung auch eine akustische Einrichtung, wie beispielsweise eine Hupe des Fahrzeugs umfassen, die ebenso nach einem bestimmten arkustischen Muster ansprechend auf das Bestätigungssignal aktiviert wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich bei dem Auslösesignal um ein Hochfrequenzsignal. Entsprechend ist die identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung dazu ausgebildet, dieses Hochfrequenzsignal als Auslösesignal auszusenden, was den Vorteil hat, dass dieses Hochfrequenzsignal für große Reichweiten eine geringere Leistung benötigt, als beispielsweise ein Niederfrequenzsignal. Auf diese Weise kann wiederum elektrische Energie in beiden Identifikationsgeber eingespart werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Zugangsanordnung ist die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung dafür ausgelegt, das oder die mehreren Anfragesignale in Form von Niederfrequenzsignalen auszusenden, und ist der mobile Identifikationsgeber dafür ausgelegt, diese Anfragesignale zu empfangen, deren Intensität zu messen und den jeweiligen gemessenen Intensitätswert in Form eines hochfrequenten Antwortsignals zurückzusenden. Durch die Verwendung von Niederfrequenzsignalen als Anfragesignale kann sichergestellt werden, dass diese Anfragesignale lediglich eine geringe Reichweite ausgehend vom Fahrzeug aufweisen, sodass eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem mobilen Identifikationsgeber nur in einem geringen Abstand erfolgen kann. Dadurch wird sichergestellt, dass nur der rechtmäßige Benutzer, der sich in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeug befindet, um dieses zu Betreten, mit dem korrekten Identifikationsgeber einen Lokalisierungs- und später einen eventuellen Authentisierungsvorgang am Fahrzeug durchführen kann. Somit wird die Sicherheit der Zugangsanordnung erhöht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung dafür ausgelegt, das Aussenden der Anfragesignale ansprechend auf den Empfang des Auslösesignals für eine vorbestimmte Zeitdauer zu aktivieren. Anders ausgedrückt, empfängt die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung das Auslösesignal des mobilen Identifikationsgebers, so wird sie in dem vorbestimmten Zeitintervall beziehungsweise der vorbestimmten Zeitdauer ein oder mehrere Anfragesignale aussenden, und wird dann das Aussenden wieder beenden. Somit sendet die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung nicht ununterbrochen Anfragesingale aus, was wiederum zur Verringerung des Energiebedarfs im Fahrzeug und somit zur Erhöhung der Standzeit der Fahrzeugbatterie führt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer Zugangsanordnung geschaffen, wie sie oben geschildert worden ist, eventuell auch in einer bestimmten Ausgestaltung hiervon.
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Gemäß einem weiterem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Zugangsanordnung für ein Fahrzeug geschaffen, das folgende Schritte umfasst. Zunächst wird ein Auslösesignal an das Fahrzeug gesendet. Dies geschieht vorteilhafter Weise durch einen mobilen Identifikationsgeber. Anschließend wird das Auslösesignal von dem Fahrzeug empfangen. Daraufhin wird ansprechend auf den Empfang des Auslösesignals ein Anfragesignal von dem Fahrzeug an den mobilen Identifikationsgeber zu dessen Lokalisierung gesendet. Auf diese Weise kann durch Triggern des Fahrzeugs mittels eines Auslösesignals zum Starten des Aussendens der Anfragesignale im Fahrzeug Energie gespart werden, da dieses nicht ununterbrochen Anfragesignale aussenden muss, sondern nur, wenn das Auslösesignal eintrifft.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird zunächst von dem mobilen Identifikationsgeber eine Bewegung erfasst, beispielsweise, wenn der mobile Identifikationsgeber von einem Benutzer mitgeführt wird, weil sich der Benutzer schnellen Schrittes auf ein Fahrzeug zubewegt. Ansprechend auf diese Bewegung wird der mobile Identifikationsgeber dann das Auslösesignal zum Fahrzeug senden, damit dieses mit der Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers beginnen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, dass der mobile Identifikationsgeber nach Empfang eines Anfragesignals dessen Intensität am Ort des mobilen Identifikationsgebers misst und den jeweiligen gemessenen Intensitätswert in Form eines jeweiligen Antwortsignals oder in Form eines Antwortsignals, das mehrere Messwerte umfasst, zurücksendet. Anhand der am Ort des mobilen Identifikationsgeber gemessenen Intensitätswert eines Anfragesignals ist dann die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung oder eine daran angeschlossene Steuereinrichtung in der Lage, die Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem mobilen Identifikationsgeber zu bestimmen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann dann nach erfolgter Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers ein Authentifizierungsvorgang eingeleitet werden, bei dem das Fahrzeug ein weiteres Anfragesignal zum mobilen Identifikationsgeber sendet, woraufhin der Identifikationsgeber in einem folgenden Kommunikationsprozess seinen Authentifizierungscode zum Fahrzeug übermittelt. Ist dieser Authentifizierungscode korrekt, und stimmt beispielsweise mit einem im Fahrzeug gespeicherten oder berechneten Code überein, so können eine oder mehrere Türen des Fahrzeugs entriegelt, und eventuell zusätzlich dazu geöffnet werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Zugangsanordnungen sind, soweit auf das Fahrzeug und das Verfahren anwendbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugs und des Verfahrens anzusehen, und umgekehrt.
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Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines schlüssellosen elektronischen Zugangsberechtigungssystems beziehungsweise einer Zugangsanordnung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 einen Verfahrensablauf zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers mittels einer Zugangsanordnung gemäß 1.
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Es sei zunächst auf 1 verwiesen, in der ein Zugangsberechtigungssystem beziehungsweise eine Zugangsanordnung ZA gezeigt ist, welche für die Anwendung in einem Fahrzeug, hier dem Kraftfahrzeug FZ ausgelegt ist. Die Zugangsanordnung umfasst dabei einen fahrzeugseitigen Teil bestehend aus einer fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung SEF, die in der Lage ist, über eine Funkstrecke Signale mit dem zweiten Teil der Zugangsanordnung ZA, nämlich einem mobilen Identifikationsgeber IDG auszutauschen.
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Betrachtet man nun den Identifikationsgeber IDG, so umfasst dieser einen Bewegungssensor BWS, der insbesondere als ein Beschleunigungssensor ausgebildet ist. Wird der Identifikationsgeber IDG bewegt, weil er beispielsweise von einem Benutzer mitgeführt wird, der gerade geht oder läuft, so kann der Bewegungssensor BWS diese Bewegung erfassen. Ansprechend auf die Bewegung kann er ein Signal ST an eine identifikationsgeberseitige Steuereinrichtung STI ausgeben, welche dieses Signal ST quasi als Triggersignal an eine identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung SEI weiterleitet. Diese identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung SEI umfasst einen Hochfrequenzteil HFI und einen Niederfrequenzteil NFI, die jeweils mit Antennen AN1I beziehungsweise AN2I verbunden sind, um entweder Hochfrequenzsignale oder Niederfrequenzsignale zu empfangen beziehungsweise auszusenden.
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Entsprechend hat die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung SEF einen entsprechenden Hochfrequenzabschnitt HFF und einen Niederfrequenzabschnitt NFF, die in der Lage sind, über jeweilige Antennen AN1F beziehungsweise AN2F Hochfrequenzsignale beziehungsweise Niederfrequenzsingale zu senden oder zu empfangen. Gemäß der Ausführung von 1 umfasst die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung SEF eine Zeitmesseinrichtung (beziehungsweise einen Timer) ZME, mit dem die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung in der Lage ist, eine vorbestimmte Zeitdauer beziehungsweise ein vorbestimmtes Zeitinterwal TA festzulegen, indem die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung aktiviert wird, um Anfragesignale zur Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers IDG auszusenden. Der fahrzeugseitige Teil der Zugangsanordnung ZA umfasst ferner eine Steuereinrichtung STE, die mit einer Beleuchtungseinrichtung BL, wie beispielsweise einem Blinker oder einem Standlicht verbunden ist. Dabei kann die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung auf den Empfang eines unten noch näher zu erläuternden Auslösesignals ein Bestätigungssignal SB an die Steuereinrichtung STE ausgeben, die dieses Signal an die Beleuchtungseinrichtung BL weiterleitet, um beispielsweise ein Aktivieren nach einem bestimmten Muster, wie beispielsweise ein kurzes Blinken zu bewirken.
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Es sei nun auf 2 verwiesen, in der ein Verfahren zum Betreiben der in 1 dargestellten Zugangsanordnung beziehungsweise zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers erläutert werden wird. Es sei davon ausgegangen, dass das Fahrzeug FZ beispielsweise auf einem Parkplatz geparkt, verriegelt und verschlossen ist. In dieser Situation befindet sich die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung SEF in einem Zustand, in dem sie lediglich in der Lage ist, Hochfrequenzsingale mittels des Hochfrequenzteils HFF zu empfangen (und beispielsweise keine Niederfrequenzsignale mittels Niederfrequenzteil NFF sendet). Desweiteren wird davon ausgegangen, dass ein Benutzer beziehungsweise ein Fahrer, der beabsichtigt, zu seinem Fahrzeug FZ zugehen, um es zu betreten, seinen mobilen Identifikationsgeber IDG in einer Tasche verstaut hat, und mit dem Identifikationsgeber IDG schnellen Schrittes zum Fahrzeug geht. Aufgrund der Bewegung des Benutzers bewegt sich somit auch der Identifikationsgeber IDG, was in einem ersten Schritt S1 von dem Bewegungssensor BWS erfasst wird. Ansprechend auf die Erfassung der Bewegung sendet der Bewegungssensor BWS ein Triggersignal ST aus, das über die Steuereinrichtung STI an die identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung SEI, genauer gesagt zu deren Hochfrequenzteil HFI weitergeleitet wird. Aufgrund dieses Triggersignals ST sendet nun der Hochfrequenzteil HFI über die Antenne AN1I ein Auslösesignal SAS gemäß einem zweiten Schritt S2 aus. Dieses Signal kann beispielsweise eine Frequenz von 433 MHz aufweisen. Da es sich hierbei um ein Hochfrequenzsignal handelt, hat es eine Reichweite von mehreren Metern. Befindet sich nun das Fahrzeug FZ in Reichweite des Auslösesignals SAS (d.h. in einer Entfernung, in der das Auslösesignal SAS ordnungsgemäß von dem Fahrzeug empfangen werden kann), so wird mittels der Antenne AN1F das Auslösesignal SAS empfangen, und durch den Hochfrequenzteil HFF verarbeitet werden können.
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Befindet sich der mobile Identifikationsgeber IDG doch noch außerhalb der Reichweite des Auslösesignals vom Fahrzeug entfernt, so wird der Bewegungssensor BS weiterhin die Bewegung des Identifikationsgebers IDG überwachen, und bei erfasster Bewegung ein Triggersignal ST ausgeben, um den Hochfrequenzteil HFI dazu zu veranlassen, dass Auslösesignal SAS auszusenden.
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Befindet sich schließlich der Benutzer mit seinem mobilen Identifikationsgeber IDG in einer derartigen nahen Entfernung zum Fahrzeug FZ, dass das Auslösesignal SAS vom Fahrzeug FZ empfangbar ist, so wird dieses Auslösesignal gemäß einem dritten Schritt S3 über die Antenne AN1F von dem Hochfrequenzteil HFF der fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung SEF empfangen. Desweiteren wird die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung als Reaktion auf den Empfang des Auslösesignals SAS ein Bestätigungssignal SB ausgeben, mittels dem die Beleuchtungseinrichtung BL gemäß einem gewissen Beleuchtungsmuster aktiviert wird, um dem Benutzer des Identifikationsgebers IDG auf optischem Wege mitzuteilen, dass das Fahrzeug ein Auslösesignal von dem Identifikationsgeber IDG empfangen hat. Desweiteren wird die Zeitmesseinrichtung ZME nun gestartet, ein vorbestimmtes Zeitinterwal TA zu messen.
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Anschließend wird der Niederfrequenzteil NFF der fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung SEF dazu veranlasst, in einem Schritt S4 eines oder mehrere Anfragesignale SAN auszusenden. Diese vom Niederfrequenzteil NFF ausgesendeten Niederfrequenzsignale haben beispielsweise eine Frequenz von 125 kHz und werden solange, beispielsweise in regelmäßigen Zeitintervallen, ausgesendet, solange das von der Zeitmesseinrichtung ZME zu messende Zeitintervall TA noch nicht abgelaufen ist. Aufgrund ihrer niederfrequenten Natur sollen die Anfragesignale lediglich eine Reichweite von einem bis drei Meter ums Fahrzeug besitzen. Zum Zwecke der Lokalisierung eines mobilen Identifikationsgebers IDG rund ums Fahrzeug wird ferner angenommen, dass die Anfragesignale SAN mit einer vorbestimmten gleichen Intensität IO abgestrahlt werden.
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Befindet sich der mobile Identifikationsgeber IDG dann in Reichweite der Anfragesignale SAN (d.h. befindet sich der mobile Identifikationsgeber in einer derartigen Entfernung vom Fahrzeug, so dass die Anfragesignale ordnungsgemäß empfangbar sind), so kann ein jeweiliges Anfragesignal SAN gemäß einem fünften Schritt S5 über die Antenne AN2I von dem Niederfrequenzteil NFI der identifikationsgeberseitigen Sende-/Empfangseinrichtung SEI empfangen werden. Beim Empfang wird dann ferner (am Ort des Identifikationsgebers) die Feldstärke beziehungsweise Intensität eines jeweiligen Anfragesignals beispielsweise in Form eines digitalisierten Intensitätswerts oder RSSI (Received Signal Strength Indication)-Wert gemessen.
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Dieser RSSI-Wert wird dann zum Hochfrequenzteil HFI übertragen, der diesen RSSI-Wert zusammen mit einem hochfrequenten Antwortsignal SAW über die Antenne AN1I zurück zum Fahrzeug gemäß einen sechsten Schritt S6 sendet. Dort wird der RSSI-Wert über die Antenne AN1F von dem Hochfrequenzteil HFF empfangen und ausgewertet. Unter der Annahme, dass die Anfragesignale immer mit der gleichen Intensität IO vom Fahrzeug weggesendet wurden, kann somit anhand des am Ort des Identifikationsgebers IDG gemessenen RSSI-Werts die Entfernung zwischen Fahrzeug und mobilen Identifikationsgeber IDG in einem siebten Schritt S7 bestimmt werden. Somit kann eine Lokalisierung des Identifikationsgebers mit Bezug zum Fahrzeug beziehungsweise einer bestimmten Antenne des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Es weiterhin denkbar, dass nach der Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers, beispielsweise ausgelöst durch ein Hochfrequenzsignal des Fahrzeugs, eine Hochfrequenzkommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem mobilen Identifikationsgeber von statten geht, in der der mobile Identifikationsgeber schließlich im Rahmen eines Authentifizierungsvorgangs seinen Authentifizierungscode an das Fahrzeug überträgt. Stimmt dieser Code mit einem im Fahrzeug gespeicherten oder berechneten Code überein, so können im Fahrzeug verschiedene Aktionen ausgelöst werden, wie beispielsweise das Entriegeln von/oder Öffnen einer Fahrzeugtür.
