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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Detektieren der Annäherung eines Objektes, insbesondere in einem System zum Bereitstellen eines passiven schlüssellosen Fahrzeugzugangs.
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Viele Fahrzeuge können heutzutage schlüssellos ent- oder verriegelt werden. Schlüssellose Fahrzeug-Zugangs- und Startsysteme, wie beispielsweise das Passive Start Entry (PASE) System, sind automatische Systeme, um ein Fahrzeug ohne aktive Benutzung eines Autoschlüssels zu entriegeln und durch das bloße Betätigen des Startknopfes zu starten. Systeme zum schlüssellosen Fahrzeugzugang werden beispielsweise auch als Keyless-Entry-Systeme bezeichnet. Der Fahrer führt dabei einen elektronischen Schlüssel mit einem Chip mit sich. Sobald sich die Hand des Fahrers dem Türgriff eines entsprechend ausgestatten Fahrzeugs bis auf wenige Zentimeter nähert, wird diese Annäherung durch einen Näherungssensor (z. B. optisch oder kapazitiv) detektiert. Das System erwacht dann aus einem Standby-Modus und eine PASE-Kommunikation wird gestartet. Bei einer PASE-Kommunikation sendet das Zugangssystem im Fahrzeug ein anhand einer ersten Codiertabelle codiertes Anfragesignal auf einer LF-Frequenz (LF steht für „Low Frequency” mit Frequenzen zwischen beispielsweise 20 kHz und 200 kHz) aus, um die Berechtigung des elektronischen Schlüssels zu überprüfen. Dann wechselt das Zugangssystem in einen Empfangsmodus im UHF-Bereich (UHF steht für „Ultra High Frequency” mit Frequenzen beispielsweise im dreistelligen MHz-Bereich) und wartet auf Antwort. Ist ein mit einem Transponder ausgestatteter Schlüssel in Reichweite empfängt dieser das LF-Signal, decodiert es und sendet es unter Verwendung einer zweiten Codiertabelle mit einer neuen Codierung als UHF-Signal wieder aus. Das UHF-Signal wird im Fahrzeug decodiert. Da das Fahrzeug beide Codiertabellen kennt, kann es die eigene ursprüngliche Aussendung mit dem gerade empfangenen Antwortsignal vergleichen und bei Übereinstimmung den Zugang gewähren. Gibt es innerhalb einer definierten Zeit keine korrekte Antwort, passiert nichts und das System schaltet wieder in den Standby-Modus. Ein Ziehen des Türgriffes hat in diesem Fall keine Wirkung und das Fahrzeug bleibt verschlossen.
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Ein kapazitiver Näherungssensor zum Detektieren der Annäherung eines Objektes umfasst in der Regel eine so genannte Sensorelektrode, welche eine Elektrode eines Kondensators bildet. Als Gegenelektrode des Kondensators dient ein in den Erfassungsbereich des Sensors eindringendes geerdetes Objekt. Nähert sich ein Objekt (z. B. die Hand des Fahrers) dem Sensor, ändert sich die Kapazität des mittels Sensorelektrode und Gegenelektrode gebildeten Kondensators. Die Kapazitätsänderung wird direkt oder indirekt mittels einer Auswerteelektronik bestimmt, z. B. mittels Dual-Slope- (Umsetzung der Kapazität in eine Frequenz) oder Charge-Discharge-Verfahren (Messung der Lade- und Entladezeiten des Kondensators), und mit einem vorgegebenen Auslösekriterium verglichen, woraus die Auswerteelektronik auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts im Erfassungsbereich schließt. Zudem kann beispielsweise auch der Abstand des Objekts zu dem Sensor bestimmt werden. Eine solche Sensoranordnung ist beispielsweise in der Publikation
DE 10 2011 012 688 A1 beschrieben.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 102 701 A1 offenbart eine Türgriffanordnung für ein Kraftfahrzeug mit kapazitivem Näherungssensor und NFC-Sende-/Empfangseinheit. Dabei wird zwischen den Funktionen des Messens der Kapazität und der NFC-Kommunikation in festen Zeitintervallen umgeschaltet. Die NFC-Antennenspule wird in Abhängigkeit von dem Betriebszustand selektiv mit einem NFC-Baustein verbunden oder von diesem getrennt.
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Aus der Druckschrift
WO 2013/137892 A1 ist ein Verfahren zur Detektion der Annäherung eines Objektes bekannt. Dabei wird die selbe Antenne für den Näherungssensor verwendet als auch für eine NFC-Funktion. Der Näherungssensor ist somit in einem NFC-Modul integriert, wobei die Signale des Näherungssensors von den Signalen des NFC-Moduls voneinander getrennt werden.
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Hierfür sind verschiedene Komponenten wie beispielsweise ein Sensor und eine entsprechende Auswerteelektronik erforderlich, welche Platz im Fahrzeug benötigen und Kosten verursachen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren bereitzustellen, welche mit möglichst wenig Komponenten die Annäherung eines Objekts, insbesondere an ein Fahrzeug, detektieren können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 beziehungsweise ein Verfahren gemäß Anspruch 9.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Anordnung zum Erfassen der Annäherung eines Objekts weist dabei ein eine Antenne aufweisendes erstes Kommunikationsgerät auf, wobei die Antenne dazu ausgebildet ist, in regelmäßigen Abständen in einem Polling-Modus (Abfrage-Modus) ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Das erste Kommunikationsgerät ist in einem Fahrzeug angeordnet und ist ein Nahfeldkommunikationsgerät das dazu ausgebildet ist, über mindestens einen NFC-Standard Daten mit einem zweiten Kommunikationsgerät auszutauschen. Das erste Kommunikationsgerät ist weiterhin dazu ausgebildet, jedes Mal, wenn ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, wenigstens einen Betriebsparameter der Antenne zu ermitteln, den wenigstens einen ermittelten Betriebsparameter mit einem korrespondierenden zuvor ermittelten Betriebsparameter zu vergleichen und die Annäherung eines Objektes an das erste Kommunikationsgerät zu detektieren, wenn der Vergleich ergibt, dass sich ein Betriebsparameter verändert hat. Wenn während des Polling-Modus ein Objekt detektiert wird, wechselt das erste Kommunikationsgerät in einem aktiven Modus und sendet nacheinander Signale gemäß verschiedener NFC-Standards aus. Bei Erhalten einer gültigen Antwort von einem zweiten Kommunikationsgerät beginnt das erste Kommunikationsgerät einen Datenaustausch mit diesem. Der zuvor ermittelte Betriebsparameter kann dabei ein unmittelbar zuvor ermittelter oder ein zu einem beliebigen Zeitpunkt vorher ermittelter Betriebsparameter sein, welcher jedoch nicht der unmittelbar zuvor ermittelte Betriebsparameter ist.
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Es kann somit ein Kommunikationsgerät als Näherungssensor dienen, welcher die Annäherung eines Objektes erfassen kann, da sich verschiedene Betriebsparameter einer ein elektromagnetisches Feld erzeugenden Antenne ändern, wenn sich ein Objekt in das elektromagnetische Feld hinein bewegt.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Kommunikationsgeräts ist dieses derart ausgebildet, das Signal nur dann auszusenden, wenn der Vergleich aus ermitteltem und korrespondierendem zuvor ermitteltem Betriebsparameter ergibt, dass sich der Betriebsparameter um einen Betrag größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellbetrag geändert hat. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur bei einer angemessenen (großen) Änderung des Betriebsparameters ein Signal ausgesendet wird, und kleinere z. B. umweltbedingte oder systembedingte Schwankungen unberücksichtigt bleiben.
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Das Kommunikationsgerät kann ein Nahfeldkommunikationsgerät (NFC-Gerät) sein. Nahfeldkommunikationsgeräte sind beispielsweise in Fahrzeugen bereits für verschiedene andere Funktionen vorgesehen. Somit sind keine zusätzlichen Näherungssensoren sowie zugehörige Auswerteeinheiten erforderlich. Der wenigstens eine ermittelte Betriebsparameter kann eine Amplitude einer Spannung an der Antenne oder ein Phasenwinkel zwischen einer Spannung an und einem Strom durch die Antenne sein.
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Die Anordnung kann weiterhin ein Steuergerät aufweisen, das dazu ausgebildet ist, das Signal von dem Kommunikationsgerät zu empfangen und eine PASE-Kommunikation zu starten, wenn es das Signal empfängt. Die Anordnung kann somit als Näherungssensor in einem System zum Bereitstellen eines schlüssellosen Fahrzeugzugangs dienen. Mittels einer PASE-Kommunikation kann beispielsweise die Berechtigung eines in der Nähe befindlichen Fahrzeugschlüssels geprüft werden. Befindet sich ein gültiger Fahrzeugschlüssel in der Nähe, kann dann beispielsweise der Zugang zu einem Fahrzeug gewährt werden.
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Das Kommunikationsgerät kann hierfür in einem Fahrzeug angeordnet sein. In dem Fahrzeug kann das Kommunikationsgerät beispielsweise in einem Türgriff, an einer Fensterscheibe, an einem Seitenspiegel oder in der B-Säule des Fahrzeugs angeordnet sein.
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Das Kommunikationsgerät kann weiterhin dazu ausgebildet sein, nach dem Polling-Modus in einen Standby-Modus zu wechseln, in dem die Antenne kein elektromagnetisches Feld erzeugt. Auf diese Weise kann Energie gespart werden, da das elektromagnetische Feld nicht durchgehend erzeugt wird. Insbesondere in Fahrzeugen, in welchen die Komponenten aus der Fahrzeugbatterie versorgt werden, ist das Einsparen von Energie ein wichtiges Kriterium.
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Die Anordnung kann dazu ausgebildet sein, alle 25–50 ms den wenigstens einen Betriebsparameter zu ermitteln. So kann eine Annäherung beispielsweise der Hand eines Nutzers, welcher eine Fahrzeugtür öffnen will, detektiert und ein Zugang zum Fahrzeug bereitgestellt werden, ohne dass der Nutzer Verzögerungen bemerkt.
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Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass (NFC-fähige) Kommunikationsgeräte in Fahrzeugen bereits für verschiedenen anderen Applikationen vorhanden sind und somit zusätzliche Sensoren eingespart und dadurch Kosten gesenkt werden können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen der Annäherung eines Objekts mit den Schritten vorgeschlagen: Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes in regelmäßigen Abständen mittels einer Antenne in einem ersten Kommunikationsgerät, wobei das erste Kommunikationsgerät ein Nahfeldkommunikationsgerät ist das in einem Fahrzeug angeordnet ist und das dazu ausgebildet ist, über mindestens einen NFC-Standard Daten mit einem zweiten Kommunikationsgerät auszutauschen; Ermitteln wenigstens eines Betriebsparameters der Antenne, jedes Mal, wenn ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird; Vergleichen jedes ermittelten Betriebsparameters mit einem zuvor ermittelten Betriebsparameter, wobei eine Veränderung des wenigstens einen Betriebsparameters die Annäherung eines Objektes an das Kommunikationsgerät anzeigt; und Wechseln des ersten Kommunikationsgerätes in einen aktiven Modus und Aussenden aufeinander folgender Signale gemäß verschiedener NFC-Standards wenn ein Objekt detektiert wird, und beginnen eines Datenaustauschs mit einem zweiten Kommunikationsgerät, wenn von diesem eine gültige Antwort erhalten wurde.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind, soweit auf das Verfahren anwendbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
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1 in einem Blockschaltbild eine Anordnung mit einem Näherungssensor,
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2 in einem Blockschaltbild zwei Kommunikationsgeräte zur Nahfeldkommunikation,
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3 in einem Zustandsübergangsdiagramm schematisch den Ablauf eines NFC-Verfahrens,
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4 in einem Blockschaltbild eine Anordnung mit einem Kommunikationsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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5 in einem Blockschaltbild eine weitere Anordnung mit einem Kommunikationsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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6 in einem Zustandsübergangsdiagramm schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Zugangsgewährung, und
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7 in einem Ablaufdiagramm ein Verfahren zur Zugangsgewährung zu einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist in einem Blockschaltbild eine Anordnung mit einem Näherungssensor 1 dargestellt. Der Näherungssensor 1 kann beispielsweise ein kapazitiver oder optischer Näherungssensor 1 sein, welcher dazu ausgebildet ist, bestimmte Parameter zu ermitteln. Im Falle eines kapazitiven Näherungssensors 1 kann ein Parameter beispielsweise eine Kapazität sein. Ein kapazitiver Näherungssensor zum Detektieren der Annäherung eines Objektes umfasst in der Regel eine so genannte Sensorelektrode, welche eine erste Elektrode eines Kondensators bildet. Als Gegenelektrode des Kondensators dient ein in den Erfassungsbereich des Sensors eindringendes geerdetes Objekt. Nähert sich ein Objekt (z. B. die Hand des Fahrers) dem Sensor, ändert sich die Kapazität des mittels Sensorelektrode und Gegenelektrode gebildeten Kondensators.
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Die ermittelten Parameter werden einer Auswerteeinheit 2 zur Verfügung gestellt. Die Kapazitätsänderung wird in der Auswerteeinheit 2 direkt oder indirekt bestimmt, z. B. mittels Dual-Slope-Verfahren (Umsetzung der Kapazität in eine Frequenz) oder Charge-Discharge-Verfahren (Messung der Lade- und Entladezeiten des Kondensators), und mit einem vorgegebenen Auslösekriterium verglichen, woraus die Auswerteeinheit 2 auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts im Erfassungsbereich schließt.
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Wird das Vorhandensein eines Objektes in einem bestimmten Abstand zum Näherungssensor 1 detektiert, kann die Auswerteeinheit ein entsprechendes Signal an ein Steuergerät 3 zur Verfügung stellen. Das Steuergerät 3 kann dann eine PASE-Kommunikation (PASE = Passive Start Entry) starten.
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Bei einer PASE-Kommunikation sendet das Steuergerät 3, um die Berechtigung eines elektronischen Schlüssels zu überprüfen, ein mittels einer ersten Codiertabelle codiertes Anfragesignal auf einer LF-Frequenz (LF steht für „Low Frequency” mit Frequenzen zwischen beispielsweise 20 kHz und 200 kHz) aus. Dann geht das Steuergerät 3 in einen Empfangsmodus im UHF-Bereich (UHF steht für „Ultra High Frequency” mit Frequenzen beispielsweise im dreistelligen MHz-Bereich) und wartet auf Antwort. Ist ein mit einem Transponder ausgestatteter Schlüssel in Reichweite, empfängt dieser das LF-Signal, decodiert es und sendet es unter Verwendung einer zweiten Codiertabelle mit einer neuen Codierung als UHF-Signal wieder aus. Das UHF-Signal wird in dem Steuergerät 3 decodiert. Da das Steuergerät 3 beide Codiertabellen kennt, kann sie die eigene ursprüngliche Aussendung mit dem gerade empfangenen Antwortsignal vergleichen und bei Übereinstimmung den Zugang gewähren. Empfängt das Steuergerät 3 innerhalb einer definierten Zeit keine korrekte Antwort, passiert nichts und die Anordnung schaltet wieder in den Standby-Modus. Ein Ziehen des Türgriffes hat in diesem Fall keine Wirkung und das Fahrzeug bleibt verschlossen.
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Eine derartige Anordnung hat den Nachteil, dass zusätzlich zu im Fahrzeug bereits für andere Funktionen vorhandenen Komponenten ein Näherungssensor 1 und eine Auswerteeinheit 2 erforderlich sind.
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Für verschiedene Funktionen im Fahrzeug (z. B. Fahrzeugstartautorisierung, Fahrzeugstatusanzeige auf dem Mobiltelefon, automatisches WiFi- oder Bluetooth-Pairing oder Fahrzeugpersonalisierung) kommt heutzutage die so genannte Nahfeldkommunikation (engl. near field communication), kurz NEC, zum Einsatz. NEC ermöglicht einen kontaktlosen Datenaustausch zwischen Geräten über eine Distanz von wenigen Zentimetern. Mittels NEC können bis zu 424 kBits/s übertragen werden.
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Das Blockschaltbild in 2 zeigt ein erstes Kommunikationsgerät 4, welches beispielsweise in einem Fahrzeug angeordnet ist, und ein zweites Kommunikationsgerät 5. Das zweite Kommunikationsgerät 5 kann beispielsweise in einem Smartphone oder einem Fahrzeugschlüssel angeordnet sein. Das erste und das zweite Kommunikationsgerät 4, 5 sind dazu ausgebildet, Daten mittels NEC zu übertragen.
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Bei der Nahfeldkommunikation erfolgt der Datenaustausch über eine induktive Kopplung zwischen zwei Induktivitäten (z. B. Antennen). Die Induktivität eines Kommunikationsgerätes fungiert dabei als sogenannter Initiator, die Induktivität des anderen Kommunikationsgerätes als sogenanntes Target. Die elektromagnetischen Felder strahlen mit einer Frequenz von 13,56 MHz vom Initiator zum Target.
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In dem Zustandsübergangsdiagramm in 3 ist schematisch der Ablauf eines NFC-Verfahrens dargestellt. Ein im Fahrzeug befindliches erstes Kommunikationsgerät 4 geht zyklisch in einen sogenannten Polling-Modus (Zustand A). In diesem Polling-Modus erzeugt das erste Kommunikationsgerät 4 ein elektromagnetisches Feld. Während sich das erste Kommunikationsgerät 4 im Polling-Modus befindet, kann erkannt werden, ob sich ein Objekt in der Nähe befindet. Wird während des Polling-Modus kein Objekt erkannt, wechselt das erste Kommunikationsgerät 4 in einen Standby-Modus (Zustand B). In dem Standby-Modus erzeugt das erste Kommunikationsgerät 4 kein elektromagnetisches Feld. Anschließend geht das erste Kommunikationsgerät 4 wieder in den Polling-Modus und ein neuer Zyklus beginnt.
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Wird, während des Polling-Modus, ein Objekt, das ein NFC-fähiges zweites Kommunikationsgerät 5 sein kann, detektiert, wechselt das erste Kommunikationsgerät 4 in einen aktiven Modus (Zustand C). In diesem aktiven Modus prüft das erste Kommunikationsgerät 4 zunächst verschiedene NFC-Protokolle. Das heißt, es sendet nacheinander Signale gemäß verschiedener NFC-Standards aus und wartet auf eine Antwort. Mobile NFC-fähige Kommunikationsgeräte 5, wie beispielsweise Smartphones, verwenden in der Regel lediglich einen aus einer Reihe bekannter NFC-Standards. Ein im Fahrzeug befindliches Kommunikationsgerät 4 kann im Allgemeinen hingegen nach allen bekannten Standards kommunizieren. Erhält das erste Kommunikationsgerät 4 auf keines der Signale eine Antwort bedeutet dies, dass sich kein NFC-fähiges Gerät 5 nach einem gültigen Standard in der Nähe befindet. Das erste Kommunikationsgerät 4 wechselt dann wieder in den Standby-Modus (Zustand B), bevor mit dem nächsten Wechsel in den Polling-Modus (Zustand A) ein neuer Zyklus beginnt.
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Erhält das erste Kommunikationsgerät 4 auf ein Signal eine gültige Antwort, wurde ein NFC-fähiges Gerät 5 nach einem gültigen Standard erkannt (Zustand D). Das erste Kommunikationsgerät 4 beginnt dann eine Übertragung mit diesem Gerät (Zustand E). Ist die Übertragung beendet, geht das erste Kommunikationsgerät 4 in den Standby-Modus (Zustand B), bevor mit dem nächsten Wechsel in den Polling-Modus (Zustand A) ein neuer Zyklus beginnt.
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Das erste Kommunikationsgerät 4 weist eine Antenne auf, welche ein elektromagnetisches Feld für den Datenaustausch mit dem zweiten Kommunikationsgerät 5 erzeugt. Das von dem ersten, im Fahrzeug befindlichen, Kommunikationsgerät 4 ausgesendete elektromagnetische Feld macht sich die vorliegende Erfindung zu Nutze, um die Annäherung eines Objektes zu detektieren. Ein NFC-Gerät 4, welches bereits für andere Funktionen im Fahrzeug vorhanden ist, ersetzt somit den zusätzlichen (z. B. optischen oder kapazitiven) Näherungssensor.
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Dies ist beispielhaft in dem Blockschaltbild in 4 dargestellt. Das erste Kommunikationsgerät 4 weist eine Antenne 41 auf. Die Antenne 41 erzeugt einelektromagnetisches Feld, welches in 4 durch Halbkreise dargestellt ist. Bewegt sich ein Objekt 6 in das elektromagnetische Feld hinein, verändern sich verschiedene Betriebsparameter der Antenne 41. Die Antenne 41 umfasst beispielsweise eine Spule. Wird die Spule von einem sich zeitlich ändernden Strom durchflossen, entsteht um die Spule ein sich zeitlich ändernder magnetischer Fluss. Wenn sich ein Objekt 6 in das elektromagnetische Feld bewegt, verändert sich beispielsweise die Amplitude einer Spannung über der Antenne 41, da dem elektromagnetischen Feld Wirkleistung entzogen wird (sog. Wirbelstromverluste). Anstatt oder zusätzlich zu der Amplitude der Spannung kann sich auch der Phasenwinkel zwischen der Spannung an und dem Strom in der Antenne 41 verändern, wenn sich ein Objekt 6 in das elektromagnetische Feld bewegt. Die Annäherung eines Objektes 6 bewirkt demnach, bei einem vorgegebenen ersten Betriebsparameter (z. B. Strom in der Antenne 41), eine Änderung eines zweiten Betriebsparameters der Antenne (z. B. Spannung oder Phasenwinkel).
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Das erste Kommunikationsgerät 4 kann, unabhängig von dem oben beschriebenen Zyklus (zyklischer Übergang in den Polling-Modus aus dem Standby-Modus), wenigstens einen Betriebsparameter in regelmäßigen Abständen (z. B. alle 25–50 ms) erfassen. Anschließend kann das erste Kommunikationsgerät 4 den erfassten Wert mit einem zuvor ermittelten Wert dieses Betriebsparameters vergleichen. Die erfassten Werte der Betriebsparameter können hierfür jeweils für eine bestimmte Zeit im Kommunikationsgerät 4 gespeichert werden. Eine Veränderung der Betriebsparameter zeigt die Annäherung eines Objektes 6 an. Wird die Annäherung eines Objektes 6 erfasst, kann dann wie oben beschrieben eine PASE-Kommunikation gestartet werden, um zu prüfen, ob sich ein gültiger Transponder (z. B. Fahrzeugschlüssel) in der Nähe befindet und das Fahrzeug geöffnet wird.
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Das Blockschaltbild in 5 zeigt beispielhaft eine mögliche Implementierung eines Kommunikationsgerätes 4. Zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes weist das Kommunikationsgerät 4 eine Antenne 41 auf. Ein Antennen-Front-End 42 ist mit der Antenne 41 verbunden und ist dazu ausgebildet, die Frequenz des von der Antenne 41 erzeugten elektromagnetischen Feldes einzustellen. Ein mit dem Antennen-Front-End 42 verbundenes Basisgerät 43 ist beispielsweise dazu ausgebildet, das elektromagnetische Feld zu erzeugen und eine Demodulation eines empfangenen Signales vorzunehmen. Das Basisgerät 43 übernimmt somit die Aufgaben eines Senders und eines Empfängers.
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Ein Mikrocontroller 44 ist mit dem Basisgerät 43 verbunden. Der Mikrocontroller 44 ist dazu ausgebildet, Befehle an das Basisgerät 43 auszugeben. Über ein Bus-Interface 45 sendet der Mikrocontroller 44 beispielsweise ein Signal, wenn die Annäherung eines Objektes detektiert wurde. Das Bus-Interface 45 ist zwischen den Mikrocontroller 44 und einen Fahrzeugbus 7 geschaltet. Der Fahrzeugbus 7 kann beispielsweise ein LIN-Bus (LIN = Local Interconnect Network) oder ein CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) sein. Über den Fahrzeugbus 7 können Signale im Fahrzeug zwischen verschiedenen Steuergeräten übertragen werden. Wird die Annäherung eines Objektes detektiert, kann beispielsweise ein entsprechendes Signal an ein Steuergerät 3 gesendet werden. Das Steuergerät 3 ist dazu ausgebildet, eine PASE-Kommunikation durchzuführen. Die verschiedenen Komponenten des Kommunikationsgerätes 4 sind einerseits mit einem Bezugspotential GND und andererseits mit einem Spannungsregler 46 verbunden. Der Spannungsregler 46 ist mit dem Bezugspotential GND und mit einem Anschluss für ein positives Potential V+ verbunden und ist dazu ausgebildet, eine Versorgungsspannung für die Komponenten des Kommunikationsgerätes 4 zur Verfügung zu stellen. Die Versorgungsspannung kann beispielsweise 3 V betragen.
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In dem Zustandsübergangsdiagramm in 6 ist schematisch der Ablauf eines Verfahrens zur Zugangsgewährung unter Verwendung eines NFC-Kommunikationsgerätes 4 dargestellt. Das im Fahrzeug befindliche erste Kommunikationsgerät 4 wechselt wie oben bereits beschrieben zyklisch zwischen einem Polling-Modus (Zustand A), in welchem ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, und einem Standby-Modus (Zustand B), in welchem kein elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Wird während des Polling-Modus eine Änderung wenigstens eines Betriebsparameters in der Antenne 41 erkannt, wird also ein Objekt 6 detektiert, wird eine PASE-Kommunikation gestartet (Zustand F) und nach einem gültigen Fahrzeugschlüssel in der Nähe des Fahrzeugs gesucht. Die PASE-Kommunikation ist dabei unabhängig von der in Bezug auf 3 beschriebenen NFC-Kommunikation. Wird ein Objekt 6 im elektromagnetischen Feld detektiert (welches nicht zwangsläufig ein NFC-fähiges Gerät sein muss), kann beispielsweise eine PASE-Kommunikation gestartet werden, noch bevor das erste Kommunikationsgerät 4 mit der Abfrage der NFC-Protokolle beginnt (wie in Bezug auf Zustand C in 3 beschrieben). Es ist jedoch auch möglich, dass eine PASE-Kommunikation gestartet wird, während oder nachdem eine Abfrage der NFC-Protokolle durchgeführt wurde. Wird entweder ein gültiger Fahrzeugschlüssel detektiert oder wird innerhalb einer bestimmten Zeit kein gültiger Fahrzeugschlüssel detektiert, ist die PASE-Kommunikation beendet (Zustand G).
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7 zeigt in einem Ablaufdiagramm beispielhaft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Zuganges zu einem Fahrzeug. Dabei werden jedes Mal, wenn das erste Kommunikationsgerät 4 das elektromagnetische Feld erzeugt (Schritt 701), verschiedene Betriebsparameter der Antenne 41 ermittelt (Schritt 702). Diese Betriebsparameter werden gespeichert und mit zuvor ermittelten Betriebsparametern verglichen (Schritt 703). Zuvor ermittelte Betriebsparameter können dabei unmittelbar zuvor ermittelte oder zu einem beliebigen Zeitpunkt vorher ermittelte Betriebsparameter sein, welche jedoch nicht die unmittelbar zuvor ermittelten Betriebsparameter sind. Stimmen die Betriebsparameter mit den zuvor ermittelten Betriebsparametern überein, befindet sich kein Objekt im elektromagnetischen Feld. Das Verfahren beginnt dann von neuem bei Schritt 701 mit der Erzeugung des elektromagnetischen Feldes. Wie in Bezug auf 3 beschrieben, kann das erste Kommunikationsgerät 4 jedoch zunächst für eine bestimmte Zeit in einen Standby-Modus wechseln (in 7 nicht dargestellt), bevor es das elektromagnetische Feld erneut erzeugt.
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Stimmen die ermittelten Betriebsparametern mit den zuvor ermittelten Betriebsparametern nicht überein, sondern weichen um einen vorgebbaren Mindestbetrag davon ab, befindet sich ein Objekt 6 im elektromagnetischen Feld. Dies kann beispielsweise die Hand eines Nutzers sein. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei dem Objekt 6 um ein NFC-fähiges Kommunikationsgerät 5 handelt oder aber beispielsweise auch um Regentropfen. Das Erkennen der Annäherung eines Objektes 6 löst den Start einer PASE-Kommunikation aus, welche beispielsweise von einem entsprechenden Steuergerät 3 durchgeführt wird. Das Steuergerät 3 versucht eine Verbindung aufzubauen (Schritt 704) und sendet hierfür ein Anfragesignal aus (Schritt 705). Anschließend wartet das Steuergerät 3 auf Antwort (Schritt 706). Erhält das Steuergerät 3 keine Antwort auf das Anfragesignal, befindet sich also kein Schlüssel in Reichweite, wird die PASE-Kommunikation abgebrochen. Das Verfahren beginnt dann von neuem bei Schritt 701 mit der Erzeugung des elektromagnetischen Feldes.
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Erhält das Steuergerät 3 eine Antwort, decodiert es diese (Schritt 709) und prüft, ob es sich um eine gültige Antwort handelt. Das Steuergerät 3 vergleicht dabei die eigene ursprüngliche Aussendung mit dem gerade empfangenen Signal (Schritt 708). Gibt es keine Übereinstimmung, befindet sich also kein gültiger Fahrzeugschlüssel in Reichweite, wird die PASE-Kommunikation abgebrochen. Das Verfahren beginnt dann von neuem bei Schritt 701 mit der Erzeugung des elektromagnetischen Feldes. Wird eine Übereinstimmung festgestellt befindet sich ein gültiger Schlüssel in Reichweite und das Fahrzeug wird geöffnet (Schritt 709).
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NFC-Kommunikationsgeräte 4 können im Fahrzeug an verschiedensten Stellen angeordnet sein. Beispielsweise können Kommunikationsgeräte 4 im Türgriff angeordnet sein. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein, da an dieser Position erkannt werden kann, ob ein Nutzer zum Öffnen des Fahrzeugs nach dem Türgriff greift. Kommunikationsgeräte 4 können jedoch auch beispielsweise an Fensterscheiben angeordnet werden. Dies kann vorteilhaft sein, da an der Innenseite von Fensterscheiben angeordnete Kommunikationsgeräte 4 dort gut vor Regen, Wind, Staub oder sonstigen Umwelteinflüssen geschützt sind. Aber auch andere Positionen im Fahrzeug, wie beispielsweise in der B-Säule oder dem Seitenspiegel, sind möglich. Ist das Kommunikationsgerät 4, und somit der Näherungssensor, nicht im Türgriff angebracht, muss ein Nutzer jedoch beispielsweise seine Hand über die entsprechende Stelle (z. B. an der Seitenscheibe) bewegen, da mittels NEC nur Objekte 6 in wenigen Zentimetern Entfernung detektiert werden können.
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Die Verwendung eines im Fahrzeug bereits für andere Funktionen befindlichen NFC-Kommunikationsgerätes 4 hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher (kapazitiver oder optischer) Näherungssensor 1 sowie eine entsprechende Auswerteelektronik 2 vorgesehen werden müssen. Das Verfahren kommt somit mit bereits für andere Funktionen vorgesehenen Komponenten aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensor
- 2
- Auswerteeinheit
- 3
- Steuergerät
- 4
- erstes Kommunikationsgerät
- 5
- zweites Kommunikationsgerät
- 6
- Objekt
- 7
- Fahrzeugbus
- 41
- Antenne
- 42
- Antennen-Front-End
- 43
- Basisgerät
- 44
- Mikrocontroller
- 45
- Bus-Interface
- 46
- Spannungsregler
- A–G
- Zustände
- 701–709
- Verfahrensschritte
