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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugangs- und/oder Startanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, sowie ein Fahrzeug, das mit einer derartigen Zugangs- und/oder Startanordnung ausgerüstet ist.
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In heutigen Fahrzeugen gehören Wegfahrsperren bzw. Einrichtungen zur Motorstartfreigabe zur Standardausrüstung. Dabei wird mittels Nahfeldkommunikation, insbesondere durch eine Transponderkommunikation, bei der ein Identifikationsgeber eines Benutzers sich im Innenraum des Fahrzeugs in einem bestimmten Abstand von einer fahrzeugseitigen Leseeinrichtung entfernt befindet, auf ein Anfragesignal hin, ein Code des Identifikationsgebers an das fahrzeugseitige Lesegerät übertragen, wobei eine fahrzeugseitige Auswerteeinrichtung dann eine Wegfahrsperre freigibt, bzw. eine Motorstartfreigabe erteilt, wenn der von dem Identifikationsgeber übertragene Code gleich einem Sollcode ist.
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Neben derartigen, gerade beschriebenen Startsystemen für Fahrzeuge, gibt es auch Zugangssysteme, um einen unbefugten Zutritt zu einem Fahrzeug zu verhindern. Insbesondere 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 Identifikationsgebers eines 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, worauf hin dieses bei korrektem Identifikationscode entriegelt bzw. verriegelt wird.
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Bei einer sog. passiven Zugangsanordnung werden zunächst von einer ersten Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs in regelmäßigen Zeitabständen Anfragesignale einer bestimmten Stärke ausgesendet, um zu überprüfen, ob sich ein mobiler Identifikationsgeber in einem Annäherungsbereich bzw. Erfassungsbereich um das Fahrzeug befindet. Nähert sich ein mobiler Identifikationsgeber dem Fahrzeug und kann schließlich dessen Anfragesignale empfangen, so wird er auf den Empfang eines Anfragesignals antworten, um einen Authentifizierungsvorgang bzw. Vor-Authentifizierungsvorgang einzuleiten. Das Anfragesignal kann überdies noch zur Ortung bzw. Lokalisierung des Identifikationsgebers gegenüber dem Fahrzeug verwendet werden. Dazu misst der Identifikationsgeber die Empfangsfeldstärke des Anfragesignals an seinem Ort, und kann daraus auf die Entfernung zum Fahrzeug schließen, wenn davon ausgegangen wird, dass das Anfragesignal mit einer vorbestimmten Sendefeldstärke ausgesendet wurde.
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Bei einem Authentifizierungsvorgang werden dabei Daten ausgetauscht, in denen letztlich der mobile Identifikationsgeber seinen Authentifizierungscode dem Fahrzeug übermittelt. Bei erfolgreichem Überprüfen 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 erzielt. Da hier kein aktives Betätigen eines mechanischen oder elektrischen Identifikationsgebers bzw. Schlüssels durch einen Benutzer vorgenommen werden muss, wird diese Art der Zugangsberechtigung auch als passive Zugangsberechtigungsprüfung, und die entsprechenden Zugangsberechtigungssysteme als passive elektronische Zugangsberechtigungssysteme bezeichnet.
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Nun verwenden heutige moderne Fahrzeuge Sicherheitsanordnungen, bei denen die Funktion einer elektronischen Wegfahrsperre sowie eines passiven Zugangssystems zusammengefasst sind. Wie oben beschrieben, basieren derartige Sicherungssystemen bzw. Sicherungsanordnungen auf einem „Frage-Antwort-Dialog“, bei dem als Anfragesignal ein niederfrequentes Signal mit einem entsprechenden Anfragetelegramm an den tragbaren Identifikationsgeber ausgesendet wird, das dieser insbesondere bei der Wegfahrsperre mit einem niederfrequenten Antwortsignal oder bei einem Zugangssystem insbesondere mit einem hochfrequenten Antwortsignal beantwortet. Eine für derartige Anfragesignale übliche Trägerfrequenz liegt dabei bei 125 kHz, auf die das Nutzersignal in Form des Anfragetelegramms aufmoduliert ist. Als nachteilig bei derartigen kombinierten Start- bzw. Zugangssystemen stellt sich heraus, dass von einem Niederfrequenz(low frequency: LF)-Sender des Fahrzeugs ausgesendete Anfragesignale die Karosserie eines Fahrzeugs kaum durchdringen. Aus diesem Grund sind für einen zuverlässigen Betrieb einer kombinierten Start- bzw. Zugangsanordnung Niederfrequenzantennen sowohl im Fahrzeug, als auch außerhalb des Fahrzeugs anzuordnen, was zu einem erhöhten vorrichtungstechnischen Aufwand führt.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit zu schaffen, ein Zugangs- und/oder Startsystem zu schaffen, das bei minimiertem vorrichtungstechnischem Aufwand in effizienter Weise mit hoher Zuverlässigkeit betreibbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Dabei umfasst eine Zugangs- und/oder Startanordnung für ein Fahrzeug folgende Merkmale. Sie hat eine fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung zum Übertragen eines niederfrequenten Anfragesignals mit einem Anfragetelegramm und zum Empfangen eines entsprechenden Antwortsignals. Ferner hat sie eine fahrzeugseitige Auswerteeinrichtung zum Auswerten des Antwortsignals und zum Vergleichen einer in dem Antwortsignal enthaltenen Codeinformation mit einer erwarteten Sollcodeinformation, sowie zum Ansteuern einer Sicherheitseinrichtung (hier eine Wegfahrsperre oder eines Türschlosses in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs). Gemäß der Erfindung ist dabei die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung dafür ausgelegt, das niederfrequente Anfragesignal im Basisband auszusenden bzw. zu übertragen. Anders ausgedrückt, wird das Anfragesignal nicht wie bei herkömmlichen Systemen auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert, sondern die Übertragung des Anfragesignals erfolgt direkt im Basisband, d. h. in dem Frequenzbereich, in dem sich das zu übertragene Anfragesignal als Nutzersignal befindet. Derartige Frequenzbereiche von Anfragesignalen, die von 0 bis mehrere kHz reichen können also sehr tiefe Frequenzen darstellen, sind in der Lage, auch Metallteile wie eine Fahrzeugkarosserie zu durchdringen. Auf diese Weise ist es somit möglich, beispielsweise die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung im Fahrzeuginneren anzubringen, wobei beispielsweise für die Funktion einer Startanordnung sowieso eine ungehinderte Ausbreitung von niederfrequenten Magnetfeldern bzw. Signalen gegeben ist, und auch für die Funktion einer Zugangsanordnung dann ein Durchdringen der Karosserie ermöglicht wird. Dadurch kann insbesondere eine zuverlässige kombinierte Zugangs- und/oder Startanordnung für ein Fahrzeug geschaffen werden, ohne dabei auf die üblich hohe Datenrate (z.B. 5 kbit/s) und die Ortungs-Möglichkeiten zu verzichten.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist die Zugangs- und/oder Startanordnung ferner einen tragbaren Identifikationsgeber zum Empfangen eines niederfrequenten Anfragesignals und zum Zurücksenden eines Antwortsignals auf.
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Dabei kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung ausgebildet sein, ein hochfrequentes Antwortsignal zu empfangen, und kann der tragbare Identifikationsgeber dazu ausgebildet sein, ein hochfrequentes Antwortsignal auszusenden. Die Übertragung von hochfrequenten Signalen ermöglicht dabei eine Übertragung von Daten mit hoher Bandbreite und großer Reichweite, was insbesondere für einen Authentifizierungsvorgang vorteilhaft ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es denkbar, dass die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung ausgebildet ist, ein niederfrequentes Antwortsignal zu empfangen, und der tragbare Identifikationsgeber dazu ausgebildet ist, ein niederfrequentes Antwortsignal auszusenden. Insbesondere im Rahmen einer Startanordnung bzw. einer elektronischen Wegfahrsperre wird es vorteilhaft sein, ein niederfrequentes Antwortsignal zu senden, um eine im gesamten niederfrequente Kommunikation mit geringer Reichweite zu schaffen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Frequenzbereich des Anfragesignals (also das Basisband) im Bereich von 200 Hz bis 5 kHz.
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Werden für die Übertragung von Nutzsignalen, wie des Anfragesignals sehr tiefe bzw. niedrige Frequenzen verwendet, so ist die Erfassung von entsprechenden niederfrequenten Signalen durch den tragbaren Identifikationsgeber eine große Herausforderung. Je niedriger die Frequenz ist, desto größer müssten die in herkömmlichen Identifikationsgebern verwendeten Induktionsspulen ausgebildet sein, um darin genügend Spannung für eine zuverlässige Erfassung eines Anfragesignals induzieren zu können. Um jedoch dem Wunsch eines Benutzers bzw. Fahrers eines Fahrzeugs zu entsprechen, seinen Identifikationsgeber, der beispielsweise in der Form eines elektronischen Schlüssels ausgebildet sein kann, in den Abmessungen so gering wie möglich zu halten, umfasst der tragbare Identifikationsgeber gemäß einer Ausgestaltung einen magnetoresistiven Sensor zum Empfangen des oder der niederfrequenten Anfragesignale. Ein derartiger magnetoresistiver Sensor umfasst dabei ein Material, dessen elektrischer Widerstand durch Anlegen eines äußeren Magnetfelds (gezielt) veränderbar ist. Somit ist es möglich, dass durch eine Änderung eines externen Magnetfelds (aufgrund des niederfrequenten Anfragesignals) in den magnetoresistiven Sensor eine Änderung des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit der Frequenz des Anfragesignals erfassbar ist, und somit aufgrund der elektrischen Widerstandsänderung das Anfragesignal detektierbar ist. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, magnetoresistive Sensoren zu verwenden, die auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt (AMR-Effekt) oder dem gigantischen magnetoresistiven Effekt (GMR) beruhen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der magnetoresistive Sensor drei magnetoresistive Sensorabschnitte, um das externe Magnetfeld (eines Anfragesignals) in den drei Raumrichtungen bestimmten zu können. Insbesondere können die Sensorabschnitte dabei senkrecht zueinander ausgerichtet sein, um die Richtung und Feldstärke der Komponenten des externen Magnetfelds in kartesischen Koordinaten bestimmen zu können.
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Allgemein hat die Verwendung von magnetoresistiven Sensoren den Vorteil, dass aufgrund ihrer geringen Abmessungen der Platzbedarf in einem Identifikationsgeber gering gehalten wird, und dass somit auch das Gesamtgewicht eines Identifikationsgebers klein gehalten werden kann. Somit können mittels derartiger magnetoresistiver Sensoren niedrige Frequenzen (und eine Übertragung im Basisband) genutzt werden, wodurch deutlich niedrigere Systemkosten entstehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer Zugangs- und/oder Startanordnung gemäß obiger Darstellung bzw. einer Ausgestaltung hiervon geschaffen. Insbesondere kann das Fahrzeug einen Fahrzeuginnenraum, wie beispielsweise den Fahrgastraum umfassen, der von einer Fahrzeugkarosserie umgeben ist. Die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung oder genauer gesagt eine Spule bzw. Antenne davon kann dann im Fahrzeuginnenraum angeordnet sein, da die Übertragung eines niederfrequenten Anfragesignals im Basisband sowohl von einem Identifikationsgeber im Inneren des Fahrzeugs, als auch außerhalb des Fahrzeugs erfassbar ist. Auf diese Weise kann eine insbesondere kombinierte Zugangs- und/oder Startanordnung geschaffen werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Zugangs- und/oder Startanordnung sind, soweit auf das Fahrzeug übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugs anzusehen, und umgekehrt.
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Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung erläutert werden. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Zugangs- und/oder Startanordnung.
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Es sei dabei auf 1 verwiesen, in der auf der linken Seite der Figur ein Fahrzeug FZ, insbesondere in der Form eines Kraftfahrzeugs, gezeigt ist. Das Fahrzeug weist Fahrzeugtüren FZT1 und FZT2 auf, durch die ein Fahrer bzw. Benutzer Zugang zu einem Fahrzeuginnenraum FZI, der von einer Fahrzeugkarosserie FK umgeben ist, erlangt. Dabei ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Fahrzeugtüre FZT1 ausführlich dargestellt, nämlich dass sie Komponenten einer Zugangs- und/oder Startanordnung ZSA aufweist. Entsprechende Komponenten können jedoch auch in der weiteren Fahrzeugtür FZT2 enthalten sein.
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Der fahrzeugseitige Teil der Zugangs- und/oder Startanordnung umfasst dabei eine fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE, die mit einer Antenne bzw. einer fahrzeugseitigen Spule FSP verbunden ist, um ein niederfrequentes Anfragesignal ANF mit einem Anfragetelegramm AT auszusenden bzw. an einen in der Nähe befindlichen Identifikationsgeber IDG zu übertragen. Dabei ist das niederfrequente Anfragesignal in Form von in der Spule (periodisch) erzeugten Magnetfeldern skizziert, welche noch am Ort des Identifikationsgebers IDG erfassbar sind. Die Übertragung der niederfrequenten Magnetfelder findet dabei im Basisband, d. h. in dem Frequenzbereich statt, in dem sich das Anfragesignal ANF als Nutzsignal befindet. Insbesondere wird hier ein Frequenzbereich von 200 Hz bis 5 kHz verwendet.
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Dieses niederfrequente Anfragesignal, das im Basisband übertragen wird, wird von einem Identifikationsgeber IDG, der sich in einem Abstand bis zu 5 m in der Nähe des Fahrzeugs befindet, empfangen. Der Identifikationsgeber IDG weist dazu eine identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung ISE auf, die mit einem magnetoresistiven Sensor IMR verbunden ist. Die identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung ISE misst dabei insbesondere die Empfangsfeldstärke des Anfragesignals als sogenannten RSSI (Received Signal Strength Indication)-Wert. Dieser RSSI-Wert kann dann zusammen mit dem noch später beschriebenen Code CO in dem Antwortsignal AW zurück zum Fahrzeug gesendet werden. Da die Empfangsfeldstärke des Anfragesignals eine Funktion des Abstands zwischen Fahrzeug FZ und Identifikationsgeber IDG ist, kann das Fahrzeug somit (bei bekannter Sendefeldstärke des Anfragesignals) die Entfernung zum Identifikationsgeber IDG bestimmen. Folglich kann der RSSI-Wert zur Ortung des Identifikationsgebers IDG verwendet werden.
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Der magnetoresistive Sensor IMR, der beispielsweise ein Material aufweist, dessen elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit eines äußeren Magnetfelds verändert (beispielsweise basierend auf einem AMR-Effekt) ist somit in der Lage, Änderungen eines äußeren Magnetfelds, die durch das Aussenden des niederfrequenten Anfragesignals ANF bewirkt werden, zu erfassen. Insbesondere bei diesen niedrigen Frequenzen des Anfragesignals ANF ist es vorteilhaft, einen derartigen magnetoresistiven Sensor zu verwenden, da seine Abmessungen sehr gering gehalten werden können, so dass auch der entsprechende tragbare Identifikationsgeber IDG klein gehalten werden kann.
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Aufgrund des Empfangs des Anfragesignals ANF mit dem Anfragetelegramm AT wird die identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung ISE eine damit verbundene identifikationsgeberseitige Steuereinrichtung IST veranlassen, einen entsprechenden Code aus einem Speicher (nicht dargestellt) auszulesen und/oder einen Code CO zu generieren, der dann über einen Hochfrequenzpfad genauer gesagt über eine identifikationsgeberseitige Antenne IHA mittels eines hochfrequenten Antwortsignals AWS zum Fahrzeug FZ übertragen wird. Am Fahrzeug FZ wird das Antwortsignal ebenfalls von einem Hochfrequenzpfad der fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung FSE zunächst über die fahrzeugseitige Antenne FHA empfangen und dann verarbeitet. Der empfangene Code CO wird dann in einer fahrzeugseitigen Steuereinrichtung bzw. fahrzeugseitigen Auswerteeinrichtung FST mit einem dort bereitgestellten Sollcode SC verglichen, wobei bei Übereinstimmung der beiden Codes eine Sicherheitseinrichtung des Fahrzeugs angesteuert wird. In dem in 1 gezeigten Fall, bei dem sich ein Identifikationsgeber bzw. ein Benutzer außerhalb des Fahrzeugs FZ befindet, und somit gerade die Funktion einer Zugangsanordnung realisiert ist, wird bei übereinstimmendem Sollcode SC und empfangenem Code CO eine Türschließeinrichtung bzw. ein Türschloss TS durch die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST angesteuert. Dabei kann durch die Ansteuerung das Türschloss entriegelt werden, so dass ein Fahrer bzw. Benutzer die Fahrzeugtür FZT1 öffnen und den Innenraum FZI des Fahrzeugs betreten kann.
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Wird hingegen der Identifikationsgeber bzw. dessen Benutzer sich im Innenraum des Fahrzeugs befinden, und beispielsweise einen Zündschlüssel in einem Zündschloss umdrehen oder eine Start/Stopp-Taste am Armaturenbrett (nicht dargestellt) betätigen, um den Wunsch zum Starten des Antriebsmotors kundzutun, so findet in diesem Rahmen einer Startanordnung wieder das Aussenden eines Anfragesignals ANF statt, das vom Identifikationsgeber IDG empfangen und mittels eines einen Code CO umfassenden Antwortsignals AWS beantwortet wird. Stimmt auch in diesem Fall einer Startanordnung der vom Fahrzeug empfangene Code CO mit einem vorbestimmten Sollcode SC überein, so wird in diesem Fall eine Sicherheitseinrichtung in Form einer Wegfahrsperre WFS freigegeben, um ein Starten des Antriebsmotors (nicht dargestellt) des Fahrzeugs FZ zu ermöglichen.
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Wie es in 1 gezeigt ist, befindet sich die fahrzeugseitige Spule FSP zum Aussenden des niederfrequenten Anfragesignals in der Türe FZT1 im Fahrzeuginneren FZI. Aufgrund der Verwendung einer Basisbandübertragung (der Nutzung des Frequenzbereichs des Anfragesignals ANF ohne eine Aufmodulation auf eine Trägerfrequenz für die Übertragung) ist es möglich, dass dieses Anfragesignal ANF Metallteile der Karosserie in großem Maße durchdringen und einen außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Identifikationsgeber IDG erreichen kann. Somit ist eine zuverlässige Funktion sowohl als Startanordnung als auch als Zugangsanordnung gewährleistet.
