DE102016218618A1

DE102016218618A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016218618A1
Application number: DE102016218618.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Obermaier
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Eine Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug weist ein erstes Nahfeldkommunikationsgerät (21) auf, das in einem tragbaren Gerät angeordnet ist. Das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) ist dazu ausgebildet, in einem Polling-Modus ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, ein im Fahrzeug angeordnetes zweites Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu detektieren, wenn sich das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) innerhalb des elektromagnetischen Feldes befindet, eine Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu initiieren, und ein Authentifizierungssignal an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu senden, wobei im Fahrzeug anhand des Authentifizierungssignals eine Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes (21) durchgeführt wird und das Fahrzeug geöffnet und/oder gestartet werden kann, wenn die Authentifizierung erfolgreich war.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug.
In Fahrzeugen, vor allem in Kraftfahrzeugen, wird heute eine Vielzahl von Funktionen über mobile, von Benutzern mitgeführte Funkschlüssel ausgelöst oder gesteuert. Für den Fahrzeugzugang sind dies unter anderem so genannte „Remote Keyless Entry“ Systeme (kurz: RKE-Systeme), wie sie zum Beispiel zur Zentralverriegelung verwendet werden, „Smart Access“ Systeme sowie „Passive Entry“ Systeme (PASE). Schlüssellose Fahrzeug-Zugangs- und Fahrzeug-Startsysteme sind automatische Systeme, um ein Fahrzeug ohne aktive Benutzung eines Autoschlüssels zu entriegeln und durch das bloße Betätigen des Startknopfes zu starten. Ermöglicht wird das durch einen elektronischen Fahrzeugschlüssel mit Chip, den der Fahrzeuglenker mit sich führt.
Im Fahrzeug befindet sich eine Basisstation und im Fahrzeugschlüssel ein Transponder (bzw. Tag). Befindet sich der Fahrzeugschlüssel mit dem Transponder in unmittelbarer Nähe (z.B. wenige Zentimeter) zu der Basisstation, wird über eine am Fahrzeug befindliche Antenne ein Anfragesignal ausgesendet. Der Transponder im Fahrzeugschlüssel empfängt das Signal und sendet ein Antwortsignal an die Basisstation zurück, um sich zu identifizieren. Ist das Antwortsignal korrekt, kann das Fahrzeug geöffnet, bzw. gestartet werden. Gibt es innerhalb einer definierten Zeit keine korrekte Antwort, passiert nichts.
Ein derartiges System weist daher eine Basisstation im Fahrzeug und einen entsprechenden Transponder im Fahrzeugschlüssel auf. Es werden somit verschiedenste Komponenten zur Realisierung der Basisstation und des Transponders benötigt, welche Platz benötigen und Kosten verursachen. Insbesondere im Fahrzeug ist der Platz besonders kritisch, da mit steigender Anzahl an Funktionen immer mehr Steuergeräte und Komponenten verbaut werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, welche möglichst kostengünstig und platzsparend realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 16 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Eine Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug weist ein erstes Nahfeldkommunikationsgerät auf. Das erste Nahfeldkommunikationsgerät ist in einem tragbaren Gerät angeordnet und ist dazu ausgebildet, in einem Polling-Modus ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, ein in einem Fahrzeug angeordnetes zweites Nahfeldkommunikationsgerät zu detektieren, wenn sich das zweite Nahfeldkommunikationsgerät innerhalb des elektromagnetischen Feldes befindet, eine Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät zu initiieren, und ein Authentifizierungssignal an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät zu senden, wobei im Fahrzeug anhand des Authentifizierungssignals eine Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes durchgeführt wird und das Fahrzeug geöffnet und/oder gestartet werden kann, wenn die Authentifizierung erfolgreich war.
Ein Nahfeldkommunikationsgerät, das dazu ausgebildet ist ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, ist in vielen tragbaren Geräten, wie beispielsweise Smartphones, heutzutage bereits für verschiedene andere Funktionen vorhanden. Indem dieses bereits vorhandene erste Nahfeldkommunikationsgerät auch für die Funktion der Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug verwendet wird, sind nur wenige zusätzliche Komponenten im tragbaren Gerät und im Fahrzeug erforderlich.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann eine erste Antenne aufweisen und das zweite Nahfeldkommunikationsgerät kann eine zweite Antenne aufweisen. Die Antennen können dazu verwendet werden, das elektromagnetische Feld zu erzeugen und zu empfangen, und Daten zu übertragen.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann dazu ausgebildet sein, das elektromagnetische Feld mit einer Frequenz von 13,56MHz zu erzeugen. Eine Frequenz von 13,56MHz wird zum Austausch von Daten mittels Nahfeldkommunikation (NFC) meist verwendet. Ein im tragbaren Gerät vorhandenes Nahfeldkommunikationsgerät muss daher zur Verwendung in der vorliegenden Vorrichtung nicht angepasst werden.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann dazu ausgebildet sein, nach einem gültigen Nahfeldkommunikations-Standard zu kommunizieren. Dies ermöglicht die Verwendung bereits vorhandener Komponenten. Zudem können andere Nahfeldkommunikationsgeräte dadurch erkannt werden.
Ein Datenaustausch zwischen dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät und dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät kann über eine induktive Kopplung zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne erfolgen. Die induktive Kopplung der Geräte ist bei der Nahfeldkommunikation vorgesehen.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann dazu ausgebildet sein, in regelmäßigen Abständen aus einem Ruhezustand, in welchem kein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, in den Polling-Modus zu wechseln. Das Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes verbraucht Energie. Indem nicht dauerhaft ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird und das Nahfeldkommunikationsgerät dazwischen in einen Ruhezustand wechselt, kann Energie gespart werden.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann jedoch alternativ dazu ausgebildet sein, nur auf ein auslösendes Ereignis hin aus einem Ruhezustand, in welchem kein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, in den Polling-Modus zu wechseln. Indem das Feld nur auf ein auslösendes Ereignis hin erzeugt wird, kann deutlich mehr Energie gespart werden, da sich das erste Nahfeldkommunikationsgerät für wesentlich längere Zeit im Ruhezustand befindet.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann dazu ausgebildet sein, in dem Polling-Modus Energie an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät zu übertragen. Dadurch kann ein Öffnen des Fahrzeugs ermöglicht werden, auch wenn eine Energieversorgung im Fahrzeug nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung steht und nicht ausreichend Energie zum Betrieb des zweiten Kommunikationsgerätes und der Fahrzeugschlösser zur Verfügung stellt.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann dazu ausgebildet sein, die Energie induktiv an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät zu übertragen. Es können somit die bereits in den Nahfeldkommunikationsgeräten vorhandenen Antennen zur Energieübertragung verwendet werden.
Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann aus dem Polling-Modus in einen aktiven Modus wechseln, bevor es eine Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät initiiert. Im aktiven Modus können, im Gegensatz zum Polling-Modus, noch weitere Funktionen des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes aktiviert werden um eine Kommunikation durchzuführen.
Die Kommunikation kann eine einseitige Kommunikation und das erste Nahfeldkommunikationsgerät dazu ausgebildet sein das Authentifizierungssignal auszusenden, wenn es ein zweites Nahfeldkommunikationsgerät detektiert hat.
Die Kommunikation kann jedoch auch eine zweiseitige Kommunikation sein. Das erste Nahfeldkommunikationsgerät kann dann ein Triggersignal aussenden, wenn es ein zweites Nahfeldkommunikationsgerät detektiert hat. Auf den Empfang eines Triggersignals hin kann das zweite Nahfeldkommunikationsgerät ein Anfragesignal aussenden. Empfängt das erste Nahfeldkommunikationsgerät ein Anfragesignal, kann es ein Authentifizierungssignal aussenden.
Eine Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes kann dann erfolgreich sein, wenn das zweite Nahfeldkommunikationsgerät ein gültiges Authentifizierungssignal von dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät empfängt. So kann die Authentizität des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes auf einfache Art und Weise geprüft werden.
Ein Authentifizierungssignal vom ersten Nahfeldkommunikationsgerät kann eine eindeutige Identifikationsnummer des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes enthalten. Dadurch kann eindeutig erkannt werden, ob das erste Nahfeldkommunikationsgerät (bzw. das tragbare Gerät oder der Fahrzeugschlüssel) zum zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (bzw. zum Fahrzeug) gehört und ein Nutzer autorisiert ist das Fahrzeug zu öffnen bzw. zu starten.
Die Authentifizierung kann erfolgreich sein, wenn die eindeutige Identifikationsnummer des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes im Fahrzeug bekannt ist und das tragbare Gerät mit dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät als zum Fahrzeug gehörig erkannt wird. Die Identifikationsnummern berechtigter Fahrzeugschlüssel können im Fahrzeug bekannt sein. So kann durch einen Vergleich der übermittelten Nummer mit den im Fahrzeug bekannten Nummern auf einfache Art und Weise festgestellt werden, ob der Fahrzeugschlüssel zum Fahrzeug gehört.
Ein Verfahren zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug weist das Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes in einem Polling-Modus mittels eines ersten Nahfeldkommunikationsgerätes auf, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät in einem tragbaren Gerät angeordnet ist. Ein zweites Nahfeldkommunikationsgerät wird detektiert, wenn sich das zweite Nahfeldkommunikationsgerät innerhalb des elektromagnetischen Feldes befindet, wobei das zweite Nahfeldkommunikationsgerät in einem Fahrzeug angeordnet ist. Eine Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät wird durch das erste Nahfeldkommunikationsgerät initiiert und ein Authentifizierungssignal wird von dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät ausgesendet. Im Fahrzeug wird eine Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes anhand des Authentifizierungssignals durchgeführt, wobei das Fahrzeug geöffnet und/oder gestartet werden kann, wenn die Authentifizierung erfolgreich war.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
1 in einer skizzenhaften Darstellung das Prinzip einer Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug,
2 in einer skizzenhaften Darstellung ein Beispiel einer Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 in einem Ablaufdiagramm ein Beispiel eines Verfahrens zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt in schematischer Darstellung das grundsätzliche Prinzip einer Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung nach dem Stand der Technik in einem Fahrzeug 10. In dem Fahrzeug 10 ist eine Sendeeinrichtung 11 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, Signale auszusenden. Diese Signale werden von einer Transpondereinheit 12 empfangen, wenn diese sich in der Nähe der Sendeeinrichtung 11 befindet, und anschließend in der Transpondereinheit 12 decodiert, ausgewertet und/oder weiter verarbeitet. Im Anschluss an die Auswertung und/oder Weiterverarbeitung in der Transpondereinheit 12 können entsprechende Antwortsignale wieder an die Sendeeinrichtung 11 zurückgesendet werden. Wird die Transpondereinheit 12 als zum Fahrzeug 10 gehörig erkannt, kann das Fahrzeug 10 geöffnet, bzw. gestartet werden. Gibt es innerhalb einer definierten Zeit keine korrekte Antwort von der Transpondereinheit 12, passiert hingegen nichts. Die Transpondereinheit 12 kann beispielsweise in einem Fahrzeugschlüssel oder einem mobilen Gerät (z.B. Smartphone) angeordnet sein, welches der Fahrer des Fahrzeugs 10 mit sich führt.
Zum Empfangen der von der Sendeeinrichtung 11 gesendeten Signale muss sich die Transpondereinheit 12 innerhalb eines bestimmten Radius um die Sendeeinrichtung 11 befinden. Dieser Radius kann, abhängig von dem verwendeten Kommunikationsstandard, wenige Zentimeter, zum Beispiel 10cm, bis zu mehreren Metern betragen. Daher kann es bei kurzen Reichweiten erforderlich sein, den Fahrzeugschlüssel oder das mobile Gerät mit der Transpondereinheit 12 in die Nähe der Sendeeinrichtung 11 zu halten oder im Fahrzeug 10 in eine dafür vorgesehene Vorrichtung einzuführen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich die Transpondereinheit 12 nahe genug an der Sendeeinrichtung 11 befindet und eine Kommunikation möglich ist.
Die Sendeeinrichtung 11 kann kontinuierlich Signale aussenden oder nur auf ein bestimmtes Ereignis hin. Der Stromverbrauch der Sendeeinrichtung 11 beim Aussenden von Signalen ist in der Regel verhältnismäßig hoch. Werden Signale nur auf ein bestimmtes, auslösendes Ereignis hin gesendet, kann der Stromverbrauch daher deutlich reduziert werden. Ein solches auslösendes Ereignis kann beispielsweise das Ziehen eines Türgriffs oder das Betätigen eines Startknopfes sein. Das heißt, dass die Sendeeinrichtung 11 ein Anfragesignal aussendet, sobald beispielsweise der Türgriff des Fahrzeugs betätigt wird. Befindet sich die Transpondereinheit 12 in der Nähe der Sendeeinrichtung 11 und sendet diese nach dem Empfang des Anfragesignals ein korrektes Antwortsignal zurück, kann das Fahrzeug 10 geöffnet, bzw. gestartet werden. Das bedeutet, dass der Nutzer den Türgriff dann noch einmal betätigen muss, um das Fahrzeug öffnen zu können. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, welche die Annäherung eines Nutzers mittels Sensoren erfassen, z.B. mittels kapazitiver Sensoren im Türgriff. Der Autorisierungsvorgang kann dann stattfinden, noch bevor der Nutzer den Türgriff tatsächlich betätigt. Eine mehrmalige Betätigung des Türgriffes ist in solchen Fällen nicht nötig.
Für viele Funktionen in Smartphones oder anderen tragbaren Geräten kommt heutzutage die so genannte Nahfeldkommunikation (engl. near field communication), kurz NFC, zum Einsatz. NFC ermöglicht einen kontaktlosen Datenaustausch zwischen Geräten über eine Distanz von wenigen Zentimetern. Mittels NFC können bis zu 424 kBit/s übertragen werden. In dem tragbaren Gerät befindet sich hierfür ein so genannter NFC-Reader. Damit können beispielsweise über NFC-Tags an Sehenswürdigkeiten oder Werbeplakaten mit dem Smartphone oder Tablet o.ä. Informationen ausgelesen werden. In tragbaren Geräten ermöglicht NFC es beispielsweise auch, Fahrkarten oder Eintrittskarten zu kaufen. Viele andere Funktionen sind ebenfalls möglich.
2 zeigt eine Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung weist ein erstes Kommunikationsgerät 21 (NFC-Reader) auf, welches beispielsweise in einem tragbaren Gerät oder Fahrzeugschlüssel angeordnet ist. Weiterhin weist die Vorrichtung ein zweites Kommunikationsgerät 22 (NFC-Tag) auf. Das zweite Kommunikationsgerät 22 kann beispielsweise im Fahrzeug angeordnet sein. Das erste und das zweite Kommunikationsgerät 21, 22 sind dazu ausgebildet, Daten mittels NFC zu übertragen.
Bei der Nahfeldkommunikation erfolgt der Datenaustausch über eine induktive Kopplung zwischen zwei Induktivitäten (z.B. Antennen). Das erste Kommunikationsgerät 21 kann daher eine erste Antenne aufweisen und das zweite Kommunikationsgerät 22 kann eine zweite Antenne aufweisen (nicht dargestellt). Die Induktivität (Antenne) des ersten Kommunikationsgerätes 21, des so genannten NFC-Readers, fungiert dabei als Initiator, die Induktivität (Antenne) des zweiten Kommunikationsgerätes 22, des so genannten NFC-Tags, fungiert als Target. Die elektromagnetischen Felder strahlen mit einer Frequenz von 13,56MHz vom Initiator zum Target.
Das im tragbaren Gerät befindliche erste Kommunikationsgerät 21, also der NFC-Reader, geht dabei zyklisch oder auf ein auslösendes Ereignis hin in einen sogenannten Polling-Modus über. Ein auslösendes Ereignis kann dabei beispielsweise sein, dass das tragbare Gerät als in der Nähe des Fahrzeugs befindlich erkannt wird. Es sind beispielsweise Smartphone Applikationen (Apps) bekannt, welche den Standort des Fahrzeugs kennen und anhand des Bewegungsprofils des Smartphones erkennen können, ob sich der Nutzer auf dem Weg zurück zu seinem Fahrzeug befindet. Es können jedoch auch andere auslösende Ereignisse dazu verwendet werden, damit das erste Kommunikationsgerät 21 in den Polling-Modus übergeht. In dem Polling-Modus erzeugt das erste Kommunikationsgerät 21 ein elektromagnetisches Feld. Während sich das erste Kommunikationsgerät 21 im Polling-Modus befindet, kann erkannt werden, ob sich ein zweites NFC-fähiges Kommunikationsgerät in der Nähe befindet. Wird während des Polling-Modus kein zweites NFC-fähiges Kommunikationsgerät erkannt, wechselt das erste Kommunikationsgerät 21 zurück in einen Standby-Modus. In dem Standby-Modus erzeugt das erste Kommunikationsgerät 21 kein elektromagnetisches Feld.
Wird während des Polling-Modus, z.B. aufgrund der induktiven Kopplung der Induktivitäten, ein zweites Kommunikationsgerät 22 detektiert, kann das erste Kommunikationsgerät 21 in einen aktiven Modus wechseln. In dem aktiven Modus können weitere Funktionen des ersten Kommunikationsgerätes 21 aktiviert werden. Die Kommunikationsgeräte 21, 22 können dann beispielsweise im aktiven Zustand miteinander kommunizieren.
Das erste Kommunikationsgerät 21 kann im aktiven Modus eine einseitige Kommunikation mit dem zweiten Kommunikationsgerät 22 starten und ein Authentifizierungssignal an das zweite Kommunikationsgerät 22 senden. Das Authentifizierungssignal kann ausgesendet werden, wenn das erste Kommunikationsgerät 21 erkannt hat, dass sich ein zweites Kommunikationsgerät 22 innerhalb der Reichweite befindet, z.B. wenn ein Nutzer sein Smartphone oder ein anderes tragbares Gerät in welchem das erste Kommunikationsgerät 21 angeordnet ist an eine vorgegebene Stelle im Fahrzeug hält.
Das Authentifizierungssignal kann beispielsweise Daten enthalten, welche eine Authentifizierung des ersten Kommunikationsgerätes 21 ermöglichen. Das Fahrzeug führt anhand des übermittelten Authentifizierungssignals eine Authentifizierung des ersten Kommunikationsgerätes 21 durch. Beispielsweise kann mit dem Authentifizierungssignal eine eindeutige Identifikationsnummer des ersten Kommunikationsgerätes 21 übertragen werden. Im Fahrzeug können die Identifikationsnummern eines oder mehrerer berechtigter mobiler Geräte gespeichert sein. Ist die mit dem Authentifizierungssignal übermittelte Identifikationsnummer dem Fahrzeug bekannt und die Authentifizierung somit erfolgreich, kann der Zugang zum Fahrzeug gewährt oder der Start des Fahrzeugs ermöglicht werden. Die Übermittlung einer eindeutigen Identifikationsnummer ist jedoch lediglich ein Beispiel. In einem Authentifizierungssignal des ersten Kommunikationsgerätes 21 kann zusätzlich oder alternativ jegliche andere Information mitgesendet werden, aus welcher eindeutig erkannt werden kann, ob das erste Kommunikationsgerät 21 und das zweite Kommunikationsgerät 22, also das Fahrzeug und der Fahrzeugschlüssel, bzw. das tragbare Gerät, zusammen gehören.
Anstatt einer einseitigen Kommunikation kann das erste Kommunikationsgerät 21 im aktiven Modus jedoch auch eine zweiseitige Kommunikation mit dem zweiten Kommunikationsgerät 22 initiieren. Dabei kann das erste Kommunikationsgerät 21 zunächst ein Triggersignal an das zweite Kommunikationsgerät 22 senden. Empfängt das zweite Kommunikationsgerät 22 ein solches Triggersignal, kann es beispielsweise ein mittels einer ersten Codiertabelle codiertes Anfragesignal an das erste Kommunikationsgerät 21 aussenden. Erhält das erste Kommunikationsgerät 21 ein solches Anfragesignal vom zweiten Kommunikationsgerät 22, kann es dieses decodieren, auswerten und/oder weiter verarbeiten. Im Anschluss an die Auswertung und/oder Weiterverarbeitung in dem ersten Kommunikationsgerät 21 kann das erste Kommunikationsgerät 21 unter Verwendung einer zweiten Codiertabelle ein Authentifizierungssignal mit einer neuen Codierung wieder aussenden. Dieses Authentifizierungssignal wird vom zweiten Kommunikationsgerät 22 empfangen und kann im Fahrzeug decodiert werden. Da das Fahrzeug beide Codiertabellen kennt, kann es die eigene ursprüngliche Aussendung mit dem gerade empfangenen Authentifizierungssignal vergleichen und bei Übereinstimmung den Zugang zum Fahrzeug gewähren oder den Start des Fahrzeugs ermöglichen.
Auch in dem während einer zweiseitigen Kommunikation vom ersten Kommunikationsgerät 21 gesendeten Authentifizierungssignal kann zusätzlich oder alternativ eine Identifikationsnummer des ersten Kommunikationsgerätes 21 oder jegliche andere Information mitgesendet werden, anhand welcher eindeutig erkannt werden kann, ob das erste Kommunikationsgerät 21 und das zweite Kommunikationsgerät 22, also das Fahrzeug und der Fahrzeugschlüssel, bzw. das tragbare Gerät, zusammen gehören.
Die Authentifizierung des ersten Kommunikationsgerätes 21 erfolgt im Fahrzeug. Ist die Authentifizierung erfolgreich, können bestimmte Funktionen im Fahrzeug freigegeben werden. Beispielsweise kann bei erfolgreicher Authentifizierung das Fahrzeug geöffnet oder gestartet werden. Ist die Authentifizierung dagegen nicht erfolgreich, passiert nichts.
Da in der Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung als NFC-Reader ein bereits im tragbaren Gerät für andere Funktionen vorhandener NFC-Reader verwendet wird, ist es nicht erforderlich einen zusätzlichen NFC-Reader im Fahrzeug oder im tragbaren Gerät vorzusehen.
Funktionen, wie beispielsweise das Auswerten von empfangenen Signalen und das Prüfen der Authentizität des ersten Kommunikationsgerätes 21 können entweder direkt vom zweiten Kommunikationsgerät 22 oder von einem mit dem zweiten Kommunikationsgerät 22 verbundenen Steuergerät 23 ausgeführt werden. Das zweite Kommunikationsgerät 22 kann in einem solchen Fall beispielsweise nur als NFC-Schnittstelle fungieren. Das heißt, es kann nur grundlegende Funktionen durchführen, wie beispielsweise Signale empfangen und aussenden. Beispielsweise kann das zweite Kommunikationsgerät 22 einen Transferspeicher aufweisen (nicht dargestellt). Erkennt das zweite Kommunikationsgerät 22 beispielsweise, dass Daten im Transferspeicher vorliegen, kann es diese Daten, z.B. empfangene Triggersignale oder Authentifizierungssignale, an das Steuergerät 23 zur weiteren Verarbeitung senden. Im Falle einer zweiseitigen Kommunikation kann das Steuergerät 23 über das zweite Kommunikationsgerät 22 das Aussenden eines Anfragesignales an das erste Kommunikationsgerät 21 einleiten. Das zweite Kommunikationsgerät 22 kann somit beispielsweise als eine Art elektronischer Briefkasten zwischen dem ersten Kommunikationsgerät 21 und dem Steuergerät 23 fungieren. Das zweite Kommunikationsgerät 22 kann mit einem Steuergerät 23 beispielsweise über einen Datenbus verbunden sein. Der Datenbus kann beispielsweise ein Serial Peripheral Interface (SPI) oder ein I2C-Bus sein. Es können jedoch auch andere Datenbusse oder sonstige geeignete Verbindungen Verwendung finden.
Die von einem Funkschlüssel ausgelösten Entriegelungs- und Verriegelungsvorgänge bei einer oder mehreren Türen eines Fahrzeugs werden üblicherweise durch elektro-mechanische Schlösser ausgeführt, welche elektrisch betriebene Schlossmotoren aufweisen. In Fahrzeugen wird die für den Betrieb der Schlösser notwendige elektrische Energie dabei durch eine Batterie des Fahrzeugs bereitgestellt. Der mobile Funkschlüssel verfügt über eine eigene Energieversorgung, zum Beispiel eine Batterie oder eine aufladbare Energiequelle, wie beispielsweise einen Akkumulator.
Dabei kann es bei herkömmlichen Zugangssystemen passieren, dass durch einen elektrisch betriebenen Schlüssel ohne integrierten oder zusätzlich mitgeführten mechanischen Schlüssel ein Fahrzeug nicht zu entriegeln ist, dessen Schloss auf Grund einer nicht ordnungsgemäß arbeitenden oder erschöpften Fahrzeugbatterie nicht funktionsfähig ist. Die Fahrzeugbatterie kann beispielsweise auf Grund gebrochener Verbindungsleitungen oder sonstigen Kontaktproblemen nicht funktionsfähig sein. In einem solchen Fall wäre bei bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ein Entriegeln des Schlosses beziehungsweise ein Zugang zu dem Fahrzeug nur möglich, wenn mindestens eine Tür des Fahrzeugs über ein zusätzliches mechanisches Schloss verfügt und vom Benutzer ein entsprechender mechanischer Notschlüssel (zum Beispiel integriert in den Fahrzeugschlüssel) mitgeführt würde. Das Bereitstellen eines solchen zusätzlichen mechanischen Schlosses und das notwendige Mitführen eines entsprechenden mechanischen Schlüssels werden durch die erfindungsgemäße Anordnung vermieden.
Ist zwischen dem tragbaren Gerät und dem Schloss mittels NFC eine Verbindung hergestellt, kann die Energiequelle des tragbaren Gerätes das Schloss beispielsweise mit Energie versorgen, wenn die eigentliche Energieversorgung des Schlosses keine ausreichende Energie zum Betrieb liefert (fehlende oder unzureichende Spannung der Energieversorgung im Fahrzeug). Von der Antennenspule des ersten Kommunikationsgerätes 21 wird dazu ein starkes hochfrequentes, elektromagnetisches Feld erzeugt. Ein Teil dieses Feldes durchdringt die Antennenspule des zweiten Kommunikationsgerätes 22, wenn dieses sich in der Nähe des ersten Kommunikationsgerätes befindet. Durch Induktion wird dadurch an der Antennenspule des zweiten Kommunikationsgerätes 22 eine Spannung erzeugt, welche zur Energieversorgung genutzt werden kann. Eine Energieversorgung kann dabei beispielsweise unabhängig davon erfolgen ob und in welcher Richtung gerade Daten übertragen werden. Die Energieübertragung kann jedoch auch zeitversetzt zu der Datenübertragung stattfinden. Die übertragene Energie kann dafür ausreichend sein, um die für die Authentifizierung erforderlichen Schritte auch auf Fahrzeugseite zu ermöglichen und wenigstens ein Fahrzeugschloss zu entriegeln.
Sobald die Energie aus dem tragbaren Gerät zur Verfügung steht, wird ganz normal die Authentifizierung durchgeführt. Ist die Authentifizierung erfolgreich, kann das Fahrzeug trotz fehlender oder unzureichender Energieversorgung geöffnet werden.
3 zeigt in einem Ablaufdiagramm ein Verfahren zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug. Dabei wird zunächst ein elektromagnetisches Feld mittels eines ersten Nahfeldkommunikationsgerätes in einem Polling-Modus erzeugt (Schritt 301). Das erste Nahfeldkommunikationsgerät ist in einem tragbaren Gerät angeordnet (z.B. Smartphone oder Tablet). Ein zweites Nahfeldkommunikationsgerät wird detektiert, wenn sich das zweite Nahfeldkommunikationsgerät innerhalb des elektromagnetischen Feldes befindet (Schritt 302). Das zweite Nahfeldkommunikationsgerät ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das erste Nahfeldkommunikationsgerät initiiert eine Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (Schritt 303). Anschließend sendet das erste Nahfeldkommunikationsgerät ein Authentifizierungssignal an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (Schritt 304). Im Fahrzeug wird anschließend anhand des Authentifizierungssignals eine Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes durchgeführt (Schritt 305), wobei das Fahrzeug geöffnet und/oder gestartet werden kann, wenn die Authentifizierung erfolgreich war.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
11: Sendeeinrichtung
12: Transpondereinheit
21: erstes Nahfeldkommunikationsgerät
22: zweites Nahfeldkommunikationsgerät
23: Steuergerät

Claims

Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung ein erstes Nahfeldkommunikationsgerät (21) aufweist, das in einem tragbaren Gerät angeordnet ist und das dazu ausgebildet ist, in einem Polling-Modus ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen; ein in dem Fahrzeug angeordnetes zweites Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu detektieren, wenn sich das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) innerhalb des elektromagnetischen Feldes befindet; eine Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu initiieren; und ein Authentifizierungssignal an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu senden, wobei im Fahrzeug anhand des Authentifizierungssignals eine Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes (21) durchgeführt wird und das Fahrzeug geöffnet und/oder gestartet werden kann, wenn die Authentifizierung erfolgreich war.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) eine erste Antenne aufweist und das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) eine zweite Antenne aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, das elektromagnetische Feld mit einer Frequenz von 13,56MHz zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, nach einem gültigen Nahfeldkommunikations-Standard zu kommunizieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Datenaustausch zwischen dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät (21) und dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (22) über eine induktive Kopplung zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, in regelmäßigen Abständen aus einem Ruhezustand, in welchem kein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, in den Polling-Modus zu wechseln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, auf ein auslösendes Ereignis hin aus einem Ruhezustand, in welchem kein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, in den Polling-Modus zu wechseln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, in dem Polling-Modus Energie an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, die Energie induktiv an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) zu übertragen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) aus dem Polling-Modus in einen aktiven Modus wechselt, bevor es eine Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (22) initiiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikation eine einseitige Kommunikation ist und das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, das Authentifizierungssignal auszusenden wenn es ein zweites Nahfeldkommunikationsgerät (22) detektiert hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die Kommunikation eine zweiseitige Kommunikation ist; das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, ein Triggersignal auszusenden, wenn es ein zweites Nahfeldkommunikationsgerät (22) detektiert hat; das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) dazu ausgebildet ist ein Anfragesignal auszusenden, wenn es ein Triggersignal empfangen hat; und das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) dazu ausgebildet ist, das Authentifizierungssignal auszusenden, wenn es ein Anfragesignal empfangen hat.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes (21) erfolgreich ist, wenn das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) ein gültiges Authentifizierungssignal von dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät (21) empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein Authentifizierungssignal vom ersten Nahfeldkommunikationsgerät (21) eine eindeutige Identifikationsnummer des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes (21) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Authentifizierung erfolgreich ist, wenn die eindeutige Identifikationsnummer des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes (21) im Fahrzeug bekannt ist und das tragbare Gerät mit dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät (21) als zum Fahrzeug mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (22) gehörig erkannt wird.
Verfahren zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes in einem Polling-Modus mittels eines ersten Nahfeldkommunikationsgerätes (21), wobei das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21) in einem tragbaren Gerät angeordnet ist; Detektieren eines zweiten Nahfeldkommunikationsgerätes (22), wenn sich das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) innerhalb des elektromagnetischen Feldes befindet, wobei das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22) in einem Fahrzeug angeordnet ist; Initiieren einer Kommunikation mit dem zweiten Nahfeldkommunikationsgerät (22) durch das erste Nahfeldkommunikationsgerät (21); Aussenden eines Authentifizierungssignals von dem ersten Nahfeldkommunikationsgerät (21) an das zweite Nahfeldkommunikationsgerät (22); und Durchführen einer Authentifizierung des ersten Nahfeldkommunikationsgerätes (21) anhand des Authentifizierungssignals im Fahrzeug, wobei das Fahrzeug geöffnet und/oder gestartet werden kann, wenn die Authentifizierung erfolgreich war.