DE102019134038A1 - Umgebungs-rf-rückstreuungskommunikation für fahrzeugfernbedienung - Google Patents

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Vivekanandh Elangovan
Aaron M. DeLong
John R. Van Wiemeersch
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Abstract

Ein Fahrzeug kommuniziert mit einem entfernten Funkschlüssel, während sichergestellt wird, dass eine RF-Umgebung ausreichend ist, um eine ausreichende Stromversorgung von einer RF-sammelnden Stromversorgung, die es dem Handsender ermöglicht, ohne Batterie betrieben zu werden, aufrechtzuerhalten. Das Fahrzeug weist einen Empfänger auf, der dazu angepasst ist, ein Rückstreuungskommunikationssignal von dem Handsender zu erfassen. Ein Sammelemulator in dem Fahrzeug reagiert auf Umgebungs-RF um das Fahrzeug, um eine gleichzeitige Reaktion der Handsenderstromversorgung zu duplizieren. Ein durch das Fahrzeug mit Strom versorgter RF-Sender wird aktiviert, um energetisierende RF-Strahlung um das Fahrzeug zu senden, wenn die duplizierte Antwort unter einem Schwellenwert liegt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Rückstreuungskommunikation, die von einer mobilen Einheit durchgeführt wird, die von einer RF-Sammelstromversorgung gespeist wird, und insbesondere eine Fahrzeugkommunikation zum Sicherstellen einer RF-Umgebung, die ausreichend ist, um einen angemessenen Strom von der RF-Sammelstromversorgung aufrechtzuerhalten.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Rückstreuung verwendet die Reflexion einfallender Funksignale als ein Kommunikationsmittel. Geräte, die RF rückstreuen, benötigen im Allgemeinen sehr wenig Leistung (z. B. einige Mikrowatt bis einige zehn Mikrowatt) und können tatsächlich durch einfallende Funksignale in der lokalen RF-Umgebung (einschließlich des RF-Signals als Rückstreuung und/oder andere einfallende RF-Strahlung) betrieben werden. Dies ermöglicht RF-Identifizierungs-Tags (RFID-Tags), für die keine Batterie erforderlich ist.
  • Bei einigen Arten von RFID-Systemen, die Rückstreuung verwenden, überträgt ein aktiver Leser ein Signal an ein batterieloses Tag. Einige Tags können die Frequenz des übertragenen Signals in eine andere rückgestreute Frequenz umwandeln. Das Tag verwendet die Energie des eingehenden Signals, um eine Steuerung mit Strom zu versorgen, die die Impedanz einer Antenne ändert, um das Signal zu modulieren und das Signal mit neuen Informationen, die vom Lesegerät decodiert werden können, zu reflektieren.
  • Personenkraftwagen verwenden typischerweise ein schlüsselloses Fernzugangssystem (Remote Keyless Entry - RKE), bei dem ein von einem Benutzer mitgeführter Funkschlüssel mit einem RKE-Empfänger im Fahrzeug kommuniziert, um dem Benutzer Fernzugriff auf Funktionen wie das Verriegeln und Entriegeln von Türen und Kofferraum, das motorische Öffnen und Schließen von Heckklappen, Auto-Finder, Panikalarm, Aktivierung von Lichtern und Fernstart des Motors zu ermöglichen. Bekannte Funkschlüssel verwenden aktive Sender, die Batterien erfordern. Es wäre wünschenswert, Batterien wegzulassen, um dem Benutzer mehr Komfort, eine verbesserte strukturelle Robustheit und geringere Kosten zu bieten.
  • Funkschlüssel können vom Fahrzeugbenutzer mitgeführte Vorrichtungen (z. B. in einer Tasche oder Handtasche) sowie an der Fahrzeugaußenseite angebrachte Tastenfeldeinheiten beinhalten, die über RF ohne direkte Verbindung mit dem Bordnetz funktionieren. Die Erfindung gilt auch für andere RF-Signalsysteme in einem Fahrzeug, wie beispielsweise ein Reifendrucküberwachungssystem (tire pressure monitoring system - TPMS) oder andere Sensoren, bei denen Sensordaten drahtlos von einer elektrisch isolierten Vorrichtung an einen mit dem Bordnetz verbundenen Empfänger gesendet werden. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff Handsender sowohl benutzeraktivierte Fernbedienungsgeräte als auch selbstauslösende drahtlose Sensoren, die die Rückstreuung von RF zur Übertragung von Befehlen und/oder Daten verwenden.
  • RFID-Rückstreuung ist das derzeit am häufigsten verwendete Beispiel für die Rückstreuungskommunikation, wobei die Rückstreuung jedoch auch mit anderen RF-Protokollen verwendet werden kann, z. B. Wi-Fi und Bluetooth ® Low Energy (BLE). Da viele Fahrzeuge bereits mit Wi-Fi- und BLE-Systemen hergestellt werden, besteht die Möglichkeit, passive Rückstreuungsvorrichtungen zu integrieren, die in der Nähe des Fahrzeugs arbeiten können, indem diese (oder andere) RF-Signale gesammelt werden und die gesammelte Energie dazu verwendet wird, eine Antennenschaltung zu betreiben, um diese (oder andere) RF-Signale rückzustreuen, um mit dem Fahrzeug zu kommunizieren, um zum Beispiel Authentifizierungsdaten und Fernsteuer-Benutzerbefehle zu senden.
  • Bei Verwendung eines am Fahrzeug befestigten Senders, um RF-Signal zu senden, das das entfernte Gerät mit Strom versorgt und das dann vom entfernten Gerät rückgestreut wird, wäre es erforderlich, das RF kontinuierlich zu senden, während ein Fahrzeug geparkt ist. Andernfalls stehen dem Benutzer die RKE-Funktionen nicht dauerhaft zur Verfügung. Dies würde zu einem hohen Energieverbrauch im Fahrzeug führen, was möglicherweise zu einer Entladung der Fahrzeugbatterie bis zu einem Punkt, an dem das Starten des Motors fehlschlagen könnte, sowie zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Batterie führen könnte. Eine andere Option wäre, dass der Funkschlüssel RF-Umgebungssignale in der Umgebung verwendet, wie z. B. Fernseh- oder Mobilfunksignale, um Strom abzuleiten und eine modulierte Rückstreuung durchzuführen, die vom Fahrzeug erfasst und decodiert werden könnte. Es ist jedoch nicht immer ausreichende Umgebungs-RF verfügbar, z. B. wenn sich das Fahrzeug und der Schlüssel in einer Tiefgarage oder in einem abgelegenen ländlichen Gebiet befinden.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Um einen kontinuierlichen und zuverlässigen Betrieb eines batterielosen Rückstreuungsfunkschlüssels zum Kommunizieren mit einem am Fahrzeug befestigten Empfänger bereitzustellen, wird bordeigenes Tag mit einer im Wesentlichen identischen Stromsammelvorrichtung als Referenz verwendet, um die Fähigkeit einer umgebenden RF-Umgebung zu bewerten, ausreichend Strom bereitzustellen, um den Funkschlüssel zu betreiben. Basierend auf der Bewertung durch das bordeigene Tag kann das Fahrzeug eine RF-Quelle im Fahrzeug einschalten, um ein RF-Signal zu senden, wenn dies für die Verwendung durch den Funkschlüssel erforderlich ist. Während das Fahrzeug das RF-Signal sendet, kann es vorzugsweise weiterhin überwachen, ob von einer anderen Quelle eine ausreichende RF-Umgebung vorhanden ist, die das Ausschalten des RF-Senders des Fahrzeugs ermöglichen würde.
  • Die adaptive Steuerung des Fahrzeugsenders reagiert möglicherweise empfindlich auf die Interaktion mit anderen Fahrzeugen, die ebenfalls mit adaptiven Sendern ausgestattet sind, und kann die Verfügbarkeit beeinträchtigen oder einen übermäßigen Stromverbrauch verursachen. Wenn zum Beispiel ein Fahrzeug zusammen mit anderen ähnlich ausgestatteten Fahrzeugen (z. B. in einem Fertigungswerk, einem Autohaus, einem Geschäftssitz oder einem Einkaufszentrum) auf einem Parkplatz abgestellt wird, könnten, falls die umgebende RF-Umgebung zu schwach wird, viele der Fahrzeuge ihre RF-Generatoren alle gleichzeitig anschalten. In Anbetracht des daraus resultierenden RF-Anstiegs könnten dann alle Fahrzeuge ihre RF-Generatoren ausschalten, sodass die Umgebung die Rückstreueinheiten erneut nicht unterstützen kann. Der Mangel an verfügbarer RF-Energie würde dann zur Aktivierung von RF-Generatoren in einer Vielzahl von Fahrzeugen führen usw. Um eine solche kontraproduktive Schleife zu vermeiden, kann jeder Sender ein Tag in seinem Sender-RF-Signal codieren, um das Fahrzeug zu identifizieren und den Betrieb der Sender zu koordinieren.
  • In einem besonderen Aspekt der Erfindung weist ein Fahrzeug einen Empfänger auf, der dazu ausgelegt ist, ein Rückstreuungskommunikationssignal von einem drahtlosen Handsender zu erfassen, der durch eine RF-sammelnde Stromversorgung im Handsender versorgt wird. Ein Sammelemulator in dem Fahrzeug reagiert auf Umgebungs-RF um das Fahrzeug, um eine gleichzeitige Reaktion der Handsenderstromversorgung zu duplizieren. Ein durch das Fahrzeug mit Strom versorgter RF-Sender wird aktiviert, um energetisierende RF-Strahlung um das Fahrzeug zu senden, wenn die duplizierte Antwort unter einem Schwellenwert liegt.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Typ eines Rückstreuungskommunikationssystems nach dem Stand der Technik zeigt.
    • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrzeugkommunikationssystem zeigt, das einen mobilen Funkschlüssel mit RF-Stromsammlung in einem schlüssellosen Fernsteuerungszugangssystem verwendet.
    • 3 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines bordeigenen Stromsammelemulators.
    • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein bevorzugtes Verfahren der Erfindung zeigt, das unter Verwendung der Vorrichtung aus 3 ausgeführt werden kann.
    • 5 ist ein Diagramm, das mehrere Fahrzeuge in unmittelbarer Nähe zeigt, bei denen die Möglichkeit einer unerwünschten Wechselwirkung zwischen RF-Sendern besteht.
    • 6 ist ein Blockdiagramm, das Fahrzeugsendeempfänger zum Koordinieren des Betriebs zum Energetisieren von RF-Sendungen unter den Empfängern aus 5 zeigt.
    • 7 ist ein Blockdiagramm, das eine mobile Einheit zeigt, die auf mehrere RF-Bänder anspricht.
    • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugvorrichtung zeigt, um mit der mobilen Einheit aus 7 zu interagieren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine im Stand der Technik bekannte Rückstreuungsvorrichtung 10 zur Kommunikation mit einem Empfänger 11 durch Rückstreuen von umgebenden RF-Signalen gezeigt. Eine Sendequelle 12 kann viele Arten von Übertragungen enthalten, wie beispielsweise Fernsehen, Mobilfunk, AM- oder FM-Radio, Wi-Fi und Bluetooth-Signale. Umgebende RF-Signale 13 von der Quelle 12 tragen zu einer RF-Umgebung in der Nähe der Rückstreuungsvorrichtung 10 und des Empfängers 11 bei.
  • Die Vorrichtung 10 weist eine Antenne 14 zum Empfangen von umgebenden RF-Signalen 13 auf, die in Reihe mit einem Transistor 15 geschaltet ist, der als steuerbare Last in Reihe mit der Antenne 14 wirkt, um selektiv ein Rückstreuungs-RF-Signal 16 zu erzeugen, das sich zum Empfänger 11 ausbreitet. Durch Ein- und Ausschalten der Rückstreuungsfunktion codiert die Vorrichtung 10 das RF-Signal mit einem gewünschten Datensignal, das von der direkten Ausstrahlung des RF-Signals 13 durch den Empfänger 11 unter Verwendung verschiedener, im Stand der Technik bekannter Techniken unterschieden werden kann.
  • Um einen batterielosen Betrieb bereitzustellen, umfasst die Vorrichtung 10 eine Stromsammelschaltung 17, die mit der Antenne 14 verbunden ist. RF-Energie von der Antenne 14 kann gleichgerichtet und gespeichert werden, um verschiedene elektronische Komponenten 18 unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Techniken zu versorgen. Das Sammeln kann das rückzustreuende RF-Signal sowie andere RF-Quellen innerhalb der RF-Umgebung, die auf die Antenne 14 einwirken, beinhalten. Zusätzlich können andere Antennen zum Sammeln von RF-Quellen in anderen Teilen des RF-Spektrums bereitgestellt werden. Die mit Strom versorgten elektrischen Komponenten umfassen einen Steuerblock 20, einen Datenspeicher 21, einen Codierer 22 und Eingabe/Ausgabe (E/A)-Komponenten 23. RF-Rückstreuungsvorrichtungen werden für viele verschiedene Anwendungen verwendet, beispielsweise für RF-Tagging-Systeme, Fernsensoren und Fernbedienungen. Die Daten 21 können Identifikationsdaten umfassen und der E/A-Block 23 kann Sensoren wie etwa berührungsempfindliche Schalter zum manuellen Auslösen verschiedener zu sendender Benutzerbefehle durch Bilden von Befehlsdaten im Steuerblock 20 und anschließendes Codieren der Daten im Codierer 22 zum Ansteuern des Transistors 15 mit den codierten Daten beinhalten.
  • In einem Rückstreuungssystem ähnlich zu 1 kann der Empfänger 11 auch eine Ausstrahlungs-RF-Quelle enthalten, um die Vorrichtung 10 zu energetisieren und ein RF-Signal bereitzustellen, das zur Rückstreuung geeignet ist. Je nach Art des zu implementierenden Systems kann der Empfänger 11 eine aktiv betriebene Vorrichtung oder auch batterielos sein. Bei Verwendung in einem Personenkraftwagen kann der Empfänger 11 typischerweise Strom von einer Fahrzeugbatterie erhalten. In batterielosen Ausführungsformen könnte der Empfänger 11 eine andere rückstreuende Vorrichtung sein, wie etwa ein anderes Fernbedienungsgerät oder ein RFID-Tag.
  • Wie in 2 gezeigt, kann die Rückstreuungsvorrichtung 10 in Verbindung mit einem entfernten schlüssellosen Zugangssystem in einem Fahrzeug 25 verwendet werden. Eine RKE-Steuerung 26 umfasst eine Antenne 27 zum Empfangen von rückgestreuten Signalen von der Vorrichtung 10, um verschiedene Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise Türschlösser 28 oder das Starten eines Verbrennungsmotors 29 zu steuern. Da das Fahrzeug 25 jedoch an verschiedenen entfernten oder RF-abgeschirmten Orten geparkt werden kann, kann das Vorhandensein ausreichender umgebender RF-Signale in der Umgebung der Vorrichtung 10 zur Bereitstellung ausreichender Energie zum Sammeln und zum Rückstreuen nicht unter allen Umständen garantiert werden.
  • Um kontinuierlich verfügbare RF-energetisierende Signale und ein zur Rückstreuung geeignetes Signal zur Verwendung in einem Fahrzeug-Fernzugriffssystem sicherzustellen, ist in 3 eine Ausführungsform gezeigt, die eine Rückstreuungsvorrichtung 30 zur Kommunikation mit einem Fahrzeug 31 beinhaltet. Wenn verfügbar, können RF-Signale von einer umgebenden Ausstrahlungsquelle 32 (wie etwa TV, Mobiltelefon und Wi-Fi-Ausstrahlungssignale) herangezogen werden, sodass Strom aus einer Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) gespart wird. Die Rückstreuungsvorrichtung 30 umfasst vorzugsweise einen drahtlosen Funkschlüssel mit einer Stromsammelschaltung 33, die mit einer Antenne 34 verbunden ist, die mit einem Transistorschalter 35 in Reihe geschaltet ist. Wenn durch die Sammelschaltung 33 ausreichend Strom erzeugt wird, kann ein Sender 36 auf Sensoren 37 reagieren, die manuelle Aktivierungen durch einen Benutzer erfassen, um die Übertragung von Authentifizierungs- und Befehlssignalen an das Fahrzeug 31 durch Modulieren der Rückstreuung durch die Antenne 34 über Übergänge des Transistors 35 auszulösen, um ein rückgestreutes Signal 38 zu erzeugen.
  • Um zu bestimmen, ob eine RF-Umgebung am Ort des Fahrzeugs 31 und des Funkschlüssels 30 ausreicht, um allein unter Verwendung von Umgebungssignalen eine zuverlässige Kommunikation bereitzustellen, ist in dem Fahrzeug 31 ein Stromsammelemulator 40 mit einer Antenne 41 vorgesehen, die auf die umgebende RF um das Fahrzeug 31 herum anspricht, sodass er eine RF-Antwort dupliziert, die gleichzeitig in der Stromsammelschaltung 33 des Funkschlüssels 30 auftritt. Zum Beispiel kann der Emulator 40 eine Stromsammelschaltung und eine Antenne beinhalten, die in dem Fahrzeug 31 montiert sind und im Wesentlichen mit denen in dem Funkschlüssel 30 identisch sind (der Emulator 40 sollte in einer Anordnung platziert sein, die die gleiche Empfindlichkeit für die umgebende RF-Umgebung bereitstellt). Die Ausgabe des Emulators 40 (z. B. ein gemessener Strompegel) kann durch einen Komparator 42 mit einem Schwellenwert T verglichen werden, und das Ergebnis des Vergleichs wird einem RF-Generator 43 bereitgestellt, der ein Ausstrahlungssignal an eine Sendeantenne 44 ausgeben kann. Konkreter, wenn die duplizierte Antwort des Emulators 40 unter dem Schwellenwert liegt, wird der RF-Generator 43 angeschaltet, um ein energetisierendes RF-Strahlungssignal 45 auszustrahlen, das sich zum Funkschlüssel 30 ausbreitet. Ansonsten ist der RF-Generator 43 ausgeschaltet. Das energetisierende Strahlungssignal 45 ist dazu angepasst, mit der Antenne 34 gekoppelt zu werden und ausreichend Strom bereitzustellen, um das Sammeln innerhalb der Schaltung 33 zu unterstützen. Ferner ist die RF-Strahlung 45 für eine Rückstreuung durch den Funkschlüssel 30 angepasst, sodass das rückgestreute RF-Signal 38 durch einen Empfänger 46 und eine Antenne 47 erfasst und demoduliert werden kann. Obwohl getrennt gezeigt, können der RF-Generator 43 und der Empfänger 46 zu einem einzigen Sendeempfänger kombiniert werden.
  • Obwohl das energetisierende RF-Strahlungssignal 45 mit dem vom Empfänger 46 zu erfassenden rückgestreuten Signal zusammenfallen kann, könnte die Rückstreuungskommunikation alternativ unter Verwendung eines anderen RF-Signals durchgeführt werden, das vorhanden ist (z. B. in einem anderen Frequenzspektrum), während das Signal 45 nur zum Sammeln von Strom verwendet wird. Wie später in Verbindung mit den 7 und 8 erläutert, können ein Empfänger und eine Mehrbandantenne in dem Funkschlüssel 30 enthalten sein, sodass Zwei-Wege-Kommunikation durchgeführt werden kann, um zu ermöglichen, dass der Funkschlüssel 30 und das Fahrzeug 31 sich auf ein Frequenzband einigen, das rückgestreut werden soll.
  • Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren ist in 4 dargestellt, wobei der bordeigene Emulator die umgebende RF-Umgebung sammelt, um Strom auf einem Pegel zu erzeugen, der den Strompegel, der gleichzeitig in dem Funkschlüssel in Schritt 50 gesammelt wird, (d. h. schätzt). In Schritt 51 wird eine Prüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die duplizierte Antwort größer als der Schwellenwert ist. Der Schwellenwert kann so eingestellt werden, dass die Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem Handsender geschätzt werden kann und der Signalverlust zwischen dem Fahrzeug und dem Funkschlüssel angenommen wird, wenn sich das Signal mit der Entfernung verschlechtert. Wenn größer als der Schwellenwert, wird zu Schritt 50 zurückgekehrt, um die umgebende RF-Umgebung weiter zu überwachen. Wenn der Strom nicht ausreicht, wird der RF-Generator in Schritt 52 eingeschaltet.
  • Wann immer sie verfügbar sind (z. B. wenn ein Benutzer einen Eingabeschalter manuell betätigt), werden Rückstreuungsdaten in Schritt 53 vom Bordempfänger erfasst. In einer optionalen Ausführungsform mit Zwei-Wege-Kommunikation kann die energetisierende RF-Strahlung von dem RF-Generator in Schritt 54 moduliert werden, um Befehle an einen Funkschlüssel mit einem optionalen Empfänger zum Erfassen und Demodulieren der Befehle zu senden. Beispielsweise kann der Funkschlüssel optional eine Empfängerschaltung enthalten, die auf Variationen der energetisierenden RF-Strahlung (z. B. ein impulscodiertes Datensignal) zum Implementieren verschiedener Aktionen, wie etwa zum Einstellen einer Rückstreuungsfrequenz, wie nachstehend detaillierter beschrieben wird, reagiert. Wie hierin verwendet, kann der RF-Generator eine beliebige RF-Sendevorrichtung in dem Fahrzeug umfassen und erfordert keine eigenständige Einheit. In Schritt 55 wird die umgebende RF-Umgebung periodisch neu abgetastet und in Schritt 56 mit dem Stromschwellenwert verglichen, sodass der RF-Generator ausgeschaltet werden kann, wenn eine umgebende RF-Ausstrahlungsquelle oder andere nahegelegene Quellen vorhanden sind, und dann wird zu Schritt 50 zurückgekehrt.
  • Die Verwendung eines eingebauten RF-Senders über einen längeren Zeitraum bei geparktem Fahrzeug kann insbesondere in bestimmten Situationen zu einer übermäßigen Batterieentladung führen. Beispielsweise zeigt 5 eine Situation, in der das Fahrzeug 31 und andere Fahrzeuge 57 und 58 in einem gemeinsamen Bereich 59 wie etwa einem Parkplatz geparkt sind, was dazu führt, dass sich alle Fahrzeuge innerhalb eines maximalen Betriebsbereichs des Rückstreuungskommunikationssystems befinden. Zu einem ersten Zeitpunkt t0 tritt kein umgebendes RF-Ausstrahlungssignal in die RF-Umgebung ein, das ausreichend ist, um das RF-Sammeln und/oder Rückstreuung zu unterstützen. In den Fahrzeugen 31, 57 und 58 würde das Fehlen einer ausreichenden umgebenden RF festgestellt werden, wodurch jeder von ihnen seinen RF-Generator zu einem Zeitpunkt t1 einschalten würde. Jedes Fahrzeug erkennt dann jedoch die von den anderen Fahrzeugen ausgestrahlte RF. Folglich können dann alle Fahrzeuge gleichzeitig ihre RF-Generatoren zu einem Zeitpunkt t2 ausschalten. Eine resultierende Schwingung der RF-Generatoren zwischen deren Ein- und Aus-Zuständen ermöglicht keine Rückstreuungskommunikation und führt zu einem übermäßigen Stromverbrauch in den Batterien aller Fahrzeuge.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der verschiedene alternative Modifikationen vorgenommen werden können, um ein Schwingen der Generatoren zu verhindern und/oder um das gemeinsame Nutzen der RF-Ausstrahlungsfunktion zwischen verschiedenen Fahrzeugen auf eine Weise, die den Stromverbrauch minimiert, zu verbessern. Insbesondere ist ein Fahrzeug 60 dazu angepasst, mit einem zweiten Fahrzeug 61 auf eine Weise zusammenzuwirken, die fehlerhaftes Anschalt-/Ausschaltzyklen der Generatoren verhindert. In einer erweiterten Ausführungsform können Fahrzeuginteraktionen den Energieverbrauch auf optimierte Weise auf die Fahrzeuge verteilen. Relevante Schaltungen in den Fahrzeugen 60 und 61 können identisch sein, aber 6 zeigt ausgewählte Details in jedem Fahrzeug, um die zugehörigen Kommunikationsfunktionen aus der Perspektive des Fahrzeugs 60 zu beschreiben.
  • Ein Rückstreuungskommunikationssystem 62 im Fahrzeug 60 beinhaltet einen Trägergenerator 63, der von einem Stromversorgungsschalter 64 gesteuert wird. In einer Ausführungsform könnte ein Logikblock 65 ein Modussignal dazu zwingen, basierend auf einer manuellen Eingabe einen Aus-Zustand anzunehmen, der anzeigt, dass das RKE-System nicht betriebsbereit sein sollte (beispielsweise, wenn sich das Fahrzeug in der Fertigungsstätte befindet oder zu einem Händler transportiert wird). Wenn der Schalter 64 ausgeschaltet ist, fehlt dem Trägergenerator der Strom zum Betreiben.
  • In einer anderen Ausführungsform, in der der RF-Generatorbetrieb zwischen einem nahe gelegenen Fahrzeug koordiniert werden kann, bestimmt die Logikschaltung 65 das Modussignal unter Verwendung zusätzlicher Informationen, um das Gatter des Schalters 64 zu steuern, um die RF-Generatorfunktion selektiv anzuschalten. Ein Trägersignal von dem Trägerblock 63 wird in einem Multiplizierer 67 gemäß einem Identifikations-Tag 66 moduliert, bevor es als ein energetisierendes Signal 70 von einer Antenne 68 ausgestrahlt wird. In dem Fahrzeug 61 empfängt eine Antenne 71 ein energetisierendes Signal 70 und ein Stromsammelemulator 72 sammelt das Signal an der Antenne 71, um eine Gleichstromausgabe zu erzeugen. Ein gemessener Strom des Gleichstromausgangs wird mit einem Schwellenwert in einem Komparator 73 verglichen, dessen Ausgang mit einem Eingang eines UND-Gatters 74 verbunden ist. Ein Tag-Detektor 75 ist mit der Antenne 71 verbunden, um das Identifikations-Tag 66 zu erfassen, das in dem energetisierenden Signal 70 codiert wurde. Der Tag-Detektor 75 ist ferner dazu angepasst, das erfasste Tag dahingehend zu charakterisieren oder zu klassifizieren, ob das Vorhandensein des Fahrzeugs 60 den Betrieb der RF-Generatorfunktion des Fahrzeugs 61 beeinflussen sollte. Beispielsweise können Identifikations-Tags Fahrzeuge identifizieren, die ein gemeinsames Design aufweisen (z. B. von demselben Fahrzeughersteller hergestellt). Dies kann darauf hindeuten, dass das allgemeine/kompatible Rückstreuungssystem es unnötig macht, dass beide Fahrzeuge gleichzeitig energetisierende RF ausstrahlen. Wenn der Tag-Detektor 75 feststellt, dass er seinen RF-Generator nicht betreiben soll, weil das Fahrzeug 60 bereits ausstrahlt, stellt ein Ausgangssignal des Detektors 75, das mit einem invertierenden Eingang des UND-Gatters 74 gekoppelt ist, sicher, dass ein Modussignal innerhalb des Fahrzeugs 61 auf einen Aus-Zustand gesetzt wird.
  • In einer anderen Ausführungsform kann eine optimale Zuordnung von Fahrzeugen zum Betreiben ihres RF-Generators unter Verwendung eines RF-Sendeempfängers 76 mit Antenne 77 (der in allen zusammenarbeitenden Fahrzeugen dupliziert werden würde) erhalten werden. Eine Moderatorschaltung 78 kann dazu programmiert sein, zwischen verschiedenen Fahrzeugen basierend auf einem Ladezustand (state of charge - SOC) von jeder jeweiligen Fahrzeugbatterie oder anderen Faktoren zu vermitteln. Beispielsweise können Moderatorschaltungen in den Fahrzeugen vereinbaren, für vorbestimmte Zeiträume zwischen jeweiligen Fahrzeugen zu wechseln, um den Stromverbrauch unter den Fahrzeugen zu teilen. Beispielsweise sendet der RF-Sendeempfänger 76 in dem Fahrzeug 60 sein Identifizierungs-Tag über den RF-Sendeempfänger 76 (und/oder innerhalb des RF-energetisierenden Signals 70), um sich gegenüber in der Nähe befindlichen Fahrzeugen zu identifizieren. Der RF-Sendeempfänger 76 erfasst gleichzeitig zusätzliche ID-Tags, die von anderen Fahrzeugen ausgestrahlt werden (innerhalb dedizierter Kommunikationsverbindungen oder unter Verwendung entsprechender energetisierender RF-Strahlungssignale), sodass eine Gruppe von Fahrzeugen identifiziert/verfolgt werden kann, die dazu angepasst ist, miteinander zu kooperieren und untereinander zu entscheiden, welcher RF-Generator zu einem beliebigen Zeitpunkt arbeiten wird.
  • Um zu vermeiden, dass der Ladezustand einer Hauptbatterie eines Fahrzeugs auf einen Pegel sinkt, bei dem kritische Funktionen (wie z. B. Starten des Motors) nicht ausgeführt werden können, kann die SOC-Überwachung auch dann verwendet werden, wenn keine Koordination zwischen Fahrzeugen in der Nähe erfolgt. Zum Beispiel kann der Batterie-SOC mit einem Stromreservenschwellenwert verglichen werden, und wenn der gemessene SOC unter dem Stromreservenschwellenwert liegt, könnte die Aktivierung des RF-Generators gehemmt werden. Dies kann den Benutzer dazu zwingen, unter Verwendung anderer Mittel als dem Rückstreuungssystem (z. B. Verwendung eines mechanischen Schlüssels oder eines am Fahrzeug befestigten Tastenfelds) Zugang zum Fahrzeug zu erhalten.
  • 7 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der eine Rückstreuungsvorrichtung 80 einen Mehrbandbetrieb unter Verwendung einer ersten Antenne 81 und einer zweiten Antenne 82 vorsieht. In einigen Ausführungsformen kann alternativ dazu eine einzelne Antenne verwendet werden, um auf mehreren Bändern gleichzeitig zu empfangen/senden. Beide Antennen 81 und 82 sind mit der Stromsammelschaltung 83 verbunden. Eine Antenne 79 kann auch mit der Stromsammelschaltung 83 verbunden sein, die nur zum Sammeln von Energie innerhalb eines jeweiligen Frequenzbandes bestimmt ist, falls dies gewünscht wird. Durch gleichzeitiges Sammeln von Strom aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbändern wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass ausreichend gesammelter Strom bereitgestellt wird.
  • Ein Codierer 84 kann mit den Transistoren 85 und 86 verbunden sein, die mit der Antennen 81 bzw. 82 in Reihe geschaltet sind. Der Codierer 84 kann nur einen oder beide Transistoren 85 und 86 ansteuern, abhängig davon, ob es erwünscht ist, Umgebungssignale innerhalb jedes jeweiligen Frequenzbandes zurückzustreuen.
  • Damit ein Fahrzeugsendeempfänger ein zu verwendendes Rückstreufrequenzband einstellen kann, ist ein Empfänger 87 enthalten, der mit der Antenne 81 verbunden ist, wodurch Befehlssignale vom Fahrzeugsendeempfänger empfangen werden können. Eine dedizierte Frequenz oder ein dedizierter Kanal könnte zum Senden der Befehle verwendet werden (z. B. unter Verwendung des durch die Antenne 81 empfangenen Frequenzbandes). Befehlssignale werden im Empfänger 87 decodiert und einem Steuerlogikblock 88, der den Codierer 84 steuert, zugeführt. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform können die Eingabe/Ausgabe-Komponenten 89 auch mit dem Steuerlogikblock 88 verbunden sein, um Benutzerbefehle in den Funkschlüssel einzugeben.
  • 8 zeigt ein bevorzugtes Verfahren unter Verwendung der Mehrbandfähigkeiten der Rückstreuungsvorrichtung in 7. Somit wird in Schritt 90 der Strom in mehreren Bändern gesammelt. Ein im Wesentlichen identischer Stromsammelemulator innerhalb des Fahrzeugs führt in Schritt 91 eine Überprüfung durch, um zu bestimmen, ob in den mehreren Bändern ausreichend Strom verfügbar ist. Wenn nicht, wird der RF-Generator in Schritt 92 eingeschaltet. In Schritt 93 identifiziert der fahrzeugmontierte Sendeempfänger Frequenzbänder, die verfügbare umgebendes -RF-Signale enthalten, die zur Rückstreuung geeignet sind. Für den Fall, dass keine Zwei-Wege-Kommunikation verwendet wird, kann der Fahrzeugempfänger in Schritt 94 alle geeigneten RF-Signale überwachen (z. B. dem Funkschlüssel erlauben, eine zu modulierende Antenne auszuwählen). Wenn Zwei-Wege-Kommunikation verfügbar ist, kann die Fahrzeugvorrichtung in Schritt 95 unter allen verfügbaren RF-Signalen Rangordnungskriterien anwenden, um das wünschenswerteste Signal für die Rückstreuung auszuwählen. Dann sendet der Fahrzeugsendeempfänger in Schritt 96 einen Frequenzbefehl an den Handsender und die Kommunikation wird mit dem ausgewählten Frequenzband fortgesetzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein zugewiesener Sender bestimmt, indem für vorbestimmte Zeiträume zwischen jeweiligen Fahrzeugen gewechselt wird, um einen Stromverbrauch unter den jeweiligen Fahrzeugen zu teilen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Aktivierung des durch das Fahrzeug mit Strom versorgten RF-Senders verhindert, wenn ein Ladezustand einer Speicherbatterie im Fahrzeug unter einem Stromreservenschwellenwert liegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Verwenden von RF-Kommunikations-Tags in RF-Signalen, die von einer Vielzahl von durch das Fahrzeug mit Strom versorgten Sendern der jeweiligen Fahrzeuge in der Nähe gesendet werden, um die Fahrzeuge zu verfolgen und den Betrieb der Sender der jeweiligen Fahrzeuge zu koordinieren, um einen Energieverbrauch unter den Fahrzeugen zu verteilen.
  • Gemäß einer Ausführungsform bestimmt der Koordinierungsschritt ein Fahrzeug mit einem höchsten Ladezustand einer jeweiligen Speicherbatterie, die einen jeweiligen Sender antreibt, und weist das bestimmte Fahrzeug an, ausschließlich das RF-Signal zum Verstärken der lokalen RF-Umgebung zu senden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Koordinierungsschritt zyklisch für vorbestimmte Zeiträume jeweilige Fahrzeuge zu, um einen Stromverbrauch unter den jeweiligen Fahrzeugen zu teilen.

Claims (15)

  1. Fahrzeug, umfassend: einen Empfänger, der dazu ausgelegt ist, ein Rückstreuungskommunikationssignal von einem drahtlosen Handsender zu erfassen, der durch eine RF-sammelnde Stromversorgung versorgt wird; einen Sammelemulator, der auf Umgebungs-RF um das Fahrzeug reagiert, um eine gleichzeitige Reaktion der Handsenderstromversorgung zu duplizieren; und einen durch das Fahrzeug mit Strom versorgten RF-Sender, der aktiviert wird, um energetisierende RF-Strahlung um das Fahrzeug zu senden, wenn die duplizierte Antwort unter einem Schwellenwert liegt.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Empfänger eine Rückstreuung der energetisierenden RF-Strahlung erfasst, um das Rückstreuungskommunikationssignal zu empfangen.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Empfänger eine Rückstreuung eines umgebenden Sendesignals, das nicht die energetisierenden RF-Strahlung ist, erfasst.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der RF-Sender die energetisierende RF-Strahlung moduliert, um dem Handsender ein Befehlssignal zu übermitteln.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei das Befehlssignal ein Frequenzband identifiziert, das durch den Handsender rückgestreut werden soll.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Sammelemulator periodisch die umgebende RF während der Aktivierung des RF-Senders neu einliest, die duplizierte gleichzeitige Antwort, die von der energetisierenden RF-Strahlung nicht beeinflusst wird, zu aktualisieren.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Empfänger einen Sendeempfänger umfasst, der dazu angepasst ist, i) die energetisierende RF-Strahlung gemäß einem Identifizierungs-Tag zu modulieren und ii) zusätzliche Tags, die von anderen Fahrzeugen innerhalb der jeweiligen energetisierenden RF-Strahlung der anderen Fahrzeuge ausgestrahlt werden, zu erfassen; wobei die Aktivierung der durch das Fahrzeug mit Strom versorgten RF-Sender ferner von zusätzlichen Tags, die empfangen werden, abhängt.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei zusätzliche Tags dazu angepasst sind, eine Gruppe von zusammenarbeitenden Fahrzeugen zu identifizieren, zu denen das Fahrzeug gehört, und wenn ein erfasstes Tag die Gruppe identifiziert, dann wird der durch das Fahrzeug mit Strom versorgte RF-Sender nicht aktiviert.
  9. Fahrzeug nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Moderator, der dazu angepasst, mit Moderatoren in den anderen Fahrzeugen zu kommunizieren, um jeweilige, durch das Fahrzeug mit Strom versorgte RF-Sender zum Ausstrahlen der energetisierenden RF-Strahlung jeweils einzeln zusammenwirkend zuzuweisen.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei ein zugewiesener Sender als Reaktion auf einen höchsten der jeweiligen Ladezustände der jeweiligen Speicherbatterien in den Fahrzeugen bestimmt wird.
  11. Fahrzeugkommunikationsverfahren, umfassend: Betreiben eines Rückstreuungshandsenders unter Verwendung von Strom, der aus einer lokalen RF-Umgebung einschließlich umgebender RF-Signale gesammelt wird; Emulieren der Stromsammlung des Handsender in einem fahrzeugmontierten Emulator, der die umgebenden RF-Signale empfängt, um einen gemessenen Strom bereitzustellen, und Anschalten eines durch das Fahrzeug mit Strom versorgten Senders, um die lokale RF-Umgebung zu verstärken, wenn der gemessene Strom unter einem Schwellenwert liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Handsender einen Funkschlüssel umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Erfassen von Rückstreuung, durch den Funkschlüssel, eines RF-Signals, das durch den durch das Fahrzeug mit Strom versorgten Sender übertragen wird, um die lokale RF-Umgebung zu verstärken; und Demodulieren der erkannten Rückstreuung, um Authentifizierungsdaten und Benutzerbefehle, die manuell am Funkschlüssel ausgewählt werden, wiederherzustellen.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Handsender einen Funkschlüssel umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Erfassen von Rückstreuung, durch den Funkschlüssel, eines umgebenden RF-Signals von einem entfernten Ausstrahler an die lokale RF-Umgebung; und Demodulieren der erkannten Rückstreuung, um Authentifizierungsdaten und Benutzerbefehle, die manuell am Funkschlüssel ausgewählt werden, wiederherzustellen.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Anschaltens des durch das Fahrzeug mit Strom versorgten Senders Modulieren des RF-Signals, das durch den durch das Fahrzeug mit Strom versorgten Sender übertragen wird, um die lokale RF-Umgebung zu verstärken, beinhaltet, um Befehlssignale vom Sender zum Handsender zu übertragen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die übertragenen Befehlssignale ein Frequenzband identifizieren, das durch den Handsender rückgestreut werden soll.
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