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Die Erfindung betrifft einen RFID-Transponder, ein RFID-System und ein Verfahren zum Betreiben eines RFID-Transponders.
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Die RFID-Technologie wird schon seit langer Zeit in der Logistik und Warensicherung eingesetzt. Ein Erkennen sowie Identifizieren von Gütern kann mit der RFID-Technologie über größere Reichweiten schnell und fehlertolerant durchgeführt werden, ohne dass eine optische Bestimmung eines zu erkennenden Objekts nötig ist und unabhängig von einer Lage des zu bestimmenden Objekts.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2005 061 249 A1 ist eine Prüfeinrichtung zur Prüfung und drahtlosen Übermittlung des Zustands eines Signalgebers bekannt. Die Prüfeinrichtung umfasst einen passiven Transponder mit einem Transponderchip und einer Koppelantenne, jedoch ohne eigene Energieversorgung, sowie einen Signalgeber, der zumindest zwei Zustände einnehmen kann. Der Signalgeber ist elektrisch so mit der Koppelantenne des Transponders verbunden, dass der Transponder in einem ersten Zustand des Signalgebers außer Funktion gesetzt ist, und die Funktion des Transponders in einem zweiten Zustand des Signalgebers im Wesentlichen unbeeinträchtigt ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2006 046 229 A1 beschreibt ein System aus RFID-Tags, die an Gegenständen, insbesondere Verkaufsgütern, angebracht sind, und ein zugehöriges Auswertegerät. Dabei weist ein einzelner RFID-Tag ein technologisches Bauteil auf, das das Antwortverhalten des RFID-Tags beeinflusst.
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Ein Bauteil mit einem Transponder zur Überwachung und Verfolgung eines Bauteils ist aus der Druckschrift
DE 10 2012 018 508 A1 bekannt. Hierbei ist eine Deaktivierungsvorrichtung zur automatischen Deaktivierung des Transponders vorgesehen, wobei die Deaktivierungsvorrichtung durch ein externes Signal aktivierbar ist.
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Die Druckschrift
DE 101 09 128 C1 beschreibt eine Betätigungseinrichtung für eine Verriegelung mit einer Sende- und Empfangseinrichtung für kontaktlos übertragbare Signale und einem mit dieser Betätigungseinrichtung in einem Abfragedialog korrespondierenden passiven Transponder.
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Ein Verfahren und ein Gerät zum Aufrechterhalten einer Privatsphäre in einem RFID-System sind aus der Druckschrift
US 2010/0026468 A1 bekannt.
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Die Druckschrift
US 4 325 146 A beschreibt ein nicht-synchrones Identifikationssystem für ein Objekt, bspw. für ein Fahrzeug, wobei dieses System auch einen Transponder aufweist.
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Ein aus der Druckschrift
DE 10 2006 040 723 A1 bekannter RFID-Transponder ist in einem Funkfeld einer Lesevorrichtung in einer Umgebung mit mindestens einer Umgebungsbedingung positionierbar. Dabei können zum Aktivieren des RFID-Transponders physikalische oder chemische Bedingungen berücksichtigt werden.
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Vor diesem Hintergrund werden ein RFID-Transponder, ein RFID-System und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Der erfindungsgemäße RFID-Transponder ist einer Funktionskomponente eines Kraftfahrzeugs zuzuordnen bzw. zugeordnet und weist einen Mikrochip, mindestens eine Antenne und mindestens einen Kontakt auf, über den der Mikrochip mit der mindestens einen Antenne verbindbar ist. Der mindestens eine Kontakt ist durch Schaltsignale, die dem RFID-Transponder von der Funktionskomponente bereitzustellen sind, zu schließen oder zu unterbrechen. Sofern der mindestens eine Kontakt über ein Schaltsignal geschlossen ist, ist der RFID-Transponder aktiviert bzw. eingeschaltet. Umgekehrt ist der mindestens eine Kontakt deaktiviert bzw. ausgeschaltet, wenn der mindestens eine Kontakt über ein Schaltsignal unterbrochen bzw. geöffnet ist.
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Bei geschlossenem Kontakt ist der Mikrochip mit der Antenne verbunden, bei unterbrochenem bzw. offenem Kontakt ist der Mikrochip nicht mit der Antenne verbunden.
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Der Mikrochip des RFID-Transponders ist nur dann durch Lesesignale oder Schreibsignale, die über elektromagnetische Wellen bereitzustellen sind, zu lesen oder zu beschreiben, wenn der mindestens eine Kontakt geschlossen ist, wohingegen der Mikrochip gegenüber Lesesignalen gesperrt ist, wenn der mindestens eine Kontakt unterbrochen ist.
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Der mindestens eine Kontakt des in Ausgestaltung passiven RFID-Transponders ist als mechanischer Schalter, als elektrischer bzw. elektronischer Schalter, bspw. Transistor, und/oder als elektromechanischer Schalter ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße RFID-System weist zumindest einen RFID-Transponder und eine Funktionskomponente eines Kraftfahrzeugs auf, wobei der RFID-Transponder der Funktionskomponente zugeordnet ist und einen Mikrochip, mindestens eine Antenne und mindestens einen Kontakt aufweist, über den der Mikrochip mit der mindestens einen Antenne verbindbar ist. Die Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs ist dazu ausgebildet, den mindestens einen Kontakt durch Schaltsignale, die von der Funktionskomponente dem RFID-Transponder bereitzustellen sind, zu schließen oder zu unterbrechen.
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Üblicherweise sind der RFID-Transponder und die Funktionskomponente in dem Kraftfahrzeug angeordnet und je nach Definition als Bauteile des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs ist bspw. als Relais oder Magnetrelais ausgebildet. Die bspw. als Relais ausgebildete Funktionskomponente ist in Ausgestaltung über einen Schaltkreis zu steuern. Hierbei wird von der Funktionskomponente ein jeweils vorgesehenes bzw. erforderliches Schaltsignal zum Schließen oder zum Unterbrechen des mindestens einen Kontakts erzeugt. Der mindestens eine Kontakt wird von der Funktionskomponente über ein jeweils vorgesehenes Signal geschaltet.
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Außerdem umfasst das RFID-System zumindest ein RFID-Lesegerät, das dazu ausgebildet ist, über elektromagnetische Wellen Lesesignale und/oder Schreibsignale bereitzustellen, wobei diese Lesesignale und/oder Schreibsignale nur dann zu lesen sind, wenn der mindestens eine Kontakt des zumindest einen RFID-Transponders durch ein von der Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs erzeugtes Schaltsignal geschlossen ist. Im Gegensatz hierzu ist der Mikrochip gegenüber Lesesignalen und/oder Schaltsignale gesperrt, wenn der mindestens eine Kontakt des zumindest einen RFID-Transponders durch ein von der Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs erzeugtes Schaltsignal unterbrochen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben eines RFID-Transponders vorgesehen, der einer Funktionskomponente eines Kraftfahrzeugs zugeordnet wird bzw. ist, und einen Mikrochip, mindestens eine Antenne und mindestens einen Kontakt aufweist, über den der Mikrochip mit der mindestens einen Antenne zu verbinden ist. Bei Durchführung des Verfahrens wird der mindestens eine Kontakt durch Schaltsignale, die von der Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs dem RFID-Transponder bereitgestellt werden, geschlossen oder unterbrochen.
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Der mindestens eine Kontakt des RFID-Transponders wird von der Funktionskomponente zum Bereitstellen der Schaltsignale mechanisch, elektrisch bzw. elektronisch und/oder elektromechanisch geschaltet.
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In Ausgestaltung wird der mindestens eine Kontakt durch ein Schaltsignal der Funktionskomponente geschlossen, wenn sich das Kraftfahrzeug im Betrieb befindet, wohingegen der mindestens eine Kontakt des RFID-Transponders von der Funktionskomponente geöffnet wird, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt ist.
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Üblicherweise ist die Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs durch eine Interaktion eines Nutzers bzw. Fahrers des Kraftfahrzeugs zu beaufschlagen und somit ein jeweils vorgesehenes Schaltsignal zu erzeugen, mit dem der mindestens eine Kontakt des RFID-Transponders in der Regel betriebs- und/oder situationsabhängig umzuschalten, d. h. zu schließen oder zu öffnen und somit zu unterbrechen ist.
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Im Rahmen des Verfahrens ist es möglich, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs mindestens eine Einrichtung des Kraftfahrzeugs, bspw. einen Motor, eine Informations- und/oder Unterhaltungseirichtung oder eine Klimaanlage, startet, wodurch die Funktionskomponente nunmehr betriebsabhängig beaufschlagt wird und ein Schaltsignal zum Schließen des mindestens einen Kontakts bereitstellt. Falls der Fahrer die mindestens eine Einrichtung des Kraftfahrzeugs wieder ausschaltet, wird die Funktionskomponente ebenfalls beaufschlagt und ein Schaltsignal zum Öffnen des mindestens einen Kontakts bereitgestellt.
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Weiterhin kann die Funktionskomponente mit einem Schloss als Einrichtung des Kraftfahrzeugs zusammenwirken. Falls das Schloss des bislang abgestellten Kraftfahrzeugs geöffnet wird, um einen Einstieg in das Kraftfahrzeug zu ermöglichen, kann von der Funktionskomponente ein Schaltsignal zum Schließen des bislang geöffneten, mindestens einen Kontakts bereitgestellt werden. Nach einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug wird dieses abgestellt und verlassen, wobei das Schloss des Kraftfahrzeugs wieder verriegelt wird. In diesem Fall kann von der Funktionskomponente ein Schaltsignal zum Öffnen des bislang geschlossenen mindestens einen Kontakts bereitgestellt werden.
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Außerdem kann von einem Positionierungssystem, bspw. GPS, des Kraftfahrzeugs eine Position des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Der mindestens eine Kontakt des RFID-Transponders wird von der Funktionskomponente durch ein Schaltsignal geschlossen, wenn sich das Kraftfahrzeug an einem Ort bzw. einer Position befindet, an dem der RFID-Transponder zu aktivieren ist, wohingegen der mindestens eine Kontakt des RFID-Transponders von der Funktionskomponente geöffnet wird, wenn sich das Kraftfahrzeug an einem Ort bzw. einer Position befindet, an dem der RFID-Transponder zu deaktivieren ist.
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Somit kann der RFID-Transponder abhängig von einem Ort bzw. einer Position, an dem bzw. der sich das Kraftfahrzeug während einer Fahrt befindet oder an dem bzw. der das Kraftfahrzeug, bspw. zum Halten oder Parken, angeordnet ist, aktiviert oder deaktiviert werden. Diesbezüglich können Orte als sicher definiert werden, wobei der RFID-Transponder an solchen Orten aktiv bzw. eingeschaltet sein darf, wodurch der Mikrochip gelesen und/oder beschrieben werden kann. Andererseits können andere Orte, an denen der RFID-Transponder deaktiviert bzw. ausgeschaltet sein sollte, als unsicher eingestuft werden. An solchen unsicheren Orten ist der mindestens eine Kontakt über die Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs zu öffnen. An sicheren Orten kann der mindestens eine Kontakt von der Funktionskomponente über ein Schaltsignal geschlossen werden. Sichere und unsichere Orte können über eine Karte als solche definiert und mit dem Positionierungssystem über Geofencing ermittelt werden.
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Das Verfahren kann für einen RFID-Transponder mit nur einer Antenne und einem Kontakt oder für einen RFID-Transponder mit einer Anzahl von mehreren Antennen und derselben Anzahl an Kontakten durchgeführt werden, wobei jeweils eine Antenne über einen Kontakt mit dem Mikrochip zu verbinden ist. Hierbei werden sämtliche Kontakte des RFID-Transponders durch ein einziges bereitgestelltes Schaltsignal, das von der Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird, entweder simultan geschlossen oder simultan unterbrochen.
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Der Mikrochip des RFID-Transponders kann nur dann durch Lesesignale oder Schreibsignale, die über elektromagnetische Wellen bereitgestellt werden, von dem Mikrochip gelesen, bspw. ein- und/oder ausgelesen, bzw. beschrieben werden, wenn der mindestens eine Kontakt und somit sämtliche Kontakte von der Funktionskomponente geschlossen ist bzw. sind. Der Mikrochip ist gegenüber Lesesignalen oder Schreibsignalen gesperrt, wenn der mindestens eine Kontakt und somit sämtliche Kontakte von der Funktionskomponente unterbrochen wird bzw. werden.
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In Ausgestaltung wird ein von der Funktionskomponente erzeugtes, als Unterbrechungs-Schaltsignal ausgebildetes Schaltsignal dazu verwendet, den mindestens einen geschlossenen Kontakt zu unterbrechen. Ein von der Funktionskomponente erzeugtes, als Schließ-Schaltsignal ausgebildetes Schaltsignal wird dazu verwendet, den mindestens einen unterbrochenen Kontakt zu schließen.
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Das vorgestellte RFID-System ist in dem Kraftfahrzeug angeordnet und umfasst einen passiven und physikalisch deaktivierbaren RFID-Transponder, der auch als RFID-Etikett bzw. RFID-Tag bezeichnet werden kann. Der RFID-Transponder, wobei RFID für „radio-frequency identification“ steht, ist, sofern der mindestens eine Kontakt geschlossen ist, über elektromagnetische Wellen zu lesen und identifizierbar.
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Das RFID-Lesegerät des RFID-Systems ist zum Auslesen von Informationen über elektromagnetische Wellen des RFID-Transponders, auf dem spezifische Daten gespeichert sind, ausgebildet, sofern der mindestens eine Kontakt durch ein Schaltsignal von der Funktionskomponente geschlossen ist.
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Der passive RFID-Transponder benötigt zum Durchführen einer Funktion keine eigene Energie- und/oder Spannungsquelle, da die für den Betrieb notwendige Energie über elektromagnetische Wellen von dem RFID-Lesegerät zu dem RFID-Transponder bei einem Auslesen des RFID-Transponders direkt übermittelt werden. Dabei wird eine Anfrage des RFID-Lesegeräts zu dem passiven RFID-Transponder mit dem Lesesignal durch elektromagnetische Wellen übermittelt, wobei der RFID-Transponder auf die Anfrage eine Antwort zu der für ihn vorgesehenen Identität bereitstellt. Der passive RFID-Transponder umfasst den Mikrochip, den mindestens einen Kontakt, üblicherweise einen Schalter, sowie die mindestens eine Antenne und weist deshalb nur eine geringe Größe auf. Zum Öffnen oder Schließen des mindestens einen Kontakts benötigt der RFID-Transponder auch keine eigene Energiequelle, da der mindestens eine Kontakt zum Umschalten, d. h. zum Ein- oder Ausschalten, über ein von der Funktionskomponente bereitgestelltes Schaltsignal bereitgestellt wird.
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Das RFID-System mit dem RFID-Transponder wird im automotiven Umfeld und somit für kraftfahrzeugbezogene Funktionen und/oder Dienste verwendet. Dabei ist vorgesehen, eine Funktionalität des RFID-Transponders nur in bestimmten Situationen zuzulassen und somit die auf dem Mikrochip gespeicherten Informationen vor einem unberechtigten Zugriff zu schützen, wenn z. B. das mit dem RFID-Transponder ausgerüstete Kraftfahrzeug in einer Umgebung angeordnet und/oder benutzt wird, in der eine Deaktivierung des RFID-Transponders sinnvoll und/oder sicher erscheint. Eine Situation, in der ein lesender oder schreibender Zugriff auf den Mikrochip des RFID-Transponders gestattet oder eben nicht gestattet werden darf, kann abhängig von einem Ort, an dem sich das Kraftfahrzeug befindet, und/oder abhängig von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs definiert werden.
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Jeweils eine Antenne des RFID-Transponders ist mit einem Kontakt ausgestattet, der dazu ausgebildet ist, eine Verbindung zwischen der Antenne und dem Mikrochip zu schließen oder zu unterbrechen. Ein derartiger, bspw. als Schalter ausgebildeter Kontakt, wird von der Funktionskomponente des Kraftfahrzeugs extern geschaltet, wobei der Betrieb des RFID-Transponders nur unter gewissen Voraussetzungen bzw. situationsabhängig ermöglicht wird, die von einem Nutzer des RFID-Systems definiert und dabei geschaffen und/oder beurteilt werden.
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Ein von außen zu unterbrechender Kontakt kann als elektronischer und/oder mechanischer und demnach auch als elektromechanischer Schalter ausgebildet sein. Dabei kann der RFID-Transponder als universelle Schnittstelle für ein dem RFID-Transponder nachgeschaltetes Gerät verwendet werden.
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Die im Rahmen des Verfahrens zu verwendenden Lesesignale können bspw. über bzw. durch elektromagnetische Wellen im Ultrahochfrequenzbereich (UHF), die auch als Dezimeterwellen bezeichnet werden, übermittelt und somit bereitgestellt werden. Ein Schaltsignal kann durch Betätigung der Funktionskomponente durch einen Nutzer erzeugt sowie bereitgestellt werden. Alternativ oder ergänzend kann ein derartiges Schaltsignal der Funktionskomponente über ein sogenanntes Online-Signal, das bspw. über Geofencing, ortsabhängig erzeugt werden kann, ausgelöst werden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen RFID-Systems.
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Die in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen RFID-Systems 2 umfasst eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen RFID-Transponders 4, der einer Funktionskomponente 6 eines Kraftfahrzeugs zugeordnet und in Ausgestaltung in und/oder an dieser Funktionskomponente 6 und somit in dem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße System 2 ein RFID-Lesegerät 18.
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Der hier passive RFID-Transponder 4 des Kraftfahrzeugs umfasst einen Mikrochip 8 sowie eine erste Antenne 10 und eine zweite Antenne 12. Dabei ist der Mikrochip 8 über einen ersten, als Schalter ausgebildeten Kontakt 14 mit der ersten Antenne 10 und über einen zweiten, ebenfalls als Schalter ausgebildeten Kontakt 16 mit der zweiten Antenne 12 verbunden.
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Weiterhin können von der Funktionskomponente 6 Schaltsignale, d. h. Unterbrechungs-Schaltsignale sowie Schließ-Schaltsignale, mit denen die Kontakte 14, 16 zu beaufschlagen und somit zu schalten, üblicherweise umzuschalten sind, bereitgestellt werden.
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Das RFID-Lesegerät 18 umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung 20 und eine Antenne 22, mit der Lese- und/oder im Fall, dass das RFID-Lesegerät 18 auch als RFID-Schreibgerät ausgebildet ist, Schreibsignale über elektromagnetische Wellen zu übermitteln, d. h. zu senden und/oder zu empfangen sind, mit denen der Mikrochip 8 einzulesen, auszulesen, zu beschreiben und/oder zu identifizieren ist.
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Wie 1 situationsabhängig zeigt, sind die beiden Kontakte 14, 16 hier explizit unterbrochen bzw. geöffnet und somit der Mikrochip 8 von beiden Antennen 10, 12 getrennt. Falls von dem RFID-Lesegerät 18 in diesem Zustand ein Lesesignal zum Lesen des Mikrochips 8 gesendet wird, kann dieses zwar von den Antennen 10, 12 empfangen jedoch nicht zu dem Mikrochip 8 weitergeleitet werden. Demnach ist der Mikrochip 8 von den Antennen 10, 12 des RFID-Transponders 2 isoliert und vor einem Zugriff durch ein Lesesignal geschützt.
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Weiterhin kann dem RFID-Transponder 4 von der Funktionskomponente 6 ein als Schließ-Schaltsignal ausgebildetes Signal bereitgestellt werden, mit dem die bislang geöffneten bzw. unterbrochenen Kontakte 14, 16 geschlossen werden. Ein bei geschlossenen Kontakten 14, 16 bereitgestelltes Lesesignal, das von den Antennen 10, 12 empfangen wird, wird zu dem Mikrochip 8 weitergeleitet, wobei der Mikrochip 8 über dieses Lesesignal eingelesen und/oder ausgelesen werden kann.
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Sofern ein Ein- und/oder Auslesen des Mikrochips 8 abgeschlossen ist, kann dem RFID-Transponder 4 von der Funktionskomponente 6 ein als Unterbrechungs-Schaltsignal ausgebildetes Schaltsignal bereitgestellt werden, mit dem die geschlossenen Kontakte 14, 16 wieder unterbrochen werden und vor einem Zugriff durch ein Lesesignal geschützt sind.
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Die Schaltsignale zum Umschalten der Kontakte 10, 12 können nur von der hier vorgestellten Funktionskomponente 6 des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Das RFID-Lesegerät 18, das lediglich Lesesignale jedoch keine Schaltsignale bereitstellen kann, kann den Mikrochip 8 des RFID-Transponders 4 nicht lesen, wenn dessen Kontakte 14, 16 unterbrochen und somit geöffnet sind.
