DE10225569A1

DE10225569A1 - Schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10225569A1
Application number: DE2002125569
Authority: DE
Inventors: Rainer Vens
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Es wird eine schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten, im Hochfrequenzbereich (HF-Bereich) arbeitenden Sende-Empfangseinrichtung, der zumindest eine zur Abstrahlung und zum Empfang der HF-Signale vorgesehene Antenne zugeordnet ist, und mit einem mobilen Transponder, welcher eine HF-Sende-Empfangseinrichtung umfaßt, vorgeschlagen. DOLLAR A Dabei soll das technische Problem gelöst werden, eine solche schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge so zu gestalten, daß auch ohne die Nutzung niederfrequenter und entsprechend langsamer Signalübertragungen eine Bestimmung der Position eines Transponders bezüglich des Fahrzeugs ermöglicht ist. DOLLAR A Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die der fahrzeugseitigen Sende-Empfangseinrichtung zugeordnete, zumindest eine Antenne als Schlitzantenne ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet schlüsselloser Zugangskontrolleinrichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten, im Hochfrequenzbereich (HF-Bereich) arbeitenden Sende-Empfangseinrichtung, der zumindest eine zur Abstrahlung und zum Empfang der HF-Signale vorgesehene Antenne zugeordnet ist, und mit einem mobilen Transponder, welcher eine HF-Sende-Empfangseinrichtung umfaßt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus den Aufsätzen "Ein Fahrzeugsicherungssystem ohne mechanischen Schlüssel" von Ch. Schneider und U. Schrey, erschienen in: "Automobiltechnische Zeitschrift 96" (1994) Nr. 5 sowie "Smart-Card - Abschied vom Autoschlüssel" von U. Schrey, Ch. Schneider und M. Siedentrop, erschienen in: "Siemens-Zeitschrift 1/96" bekannt. Die in diesen Dokumenten beschriebene Zugangskontrolleinrichtung besteht im wesentlichen aus einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten Sende- Empfangseinrichtung und aus einem mobilen Transponder. Die Sende- Empfangseinrichtung umfaßt drei im induktiven Frequenzbereich arbeitende Sender (NF-Sender), von denen jeweils einer der Fahrertür, ein weiterer der Beifahrertür und der dritte dem Fahrzeugheck zugeordnet sind. Die Sendeantennen der NF-Sender sind in die jeweiligen Seitentüren bzw. in die hintere Stoßstange integriert. Jeder NF-Sender ist mit dem der jeweiligen Tür zugeordneten Türgriff bzw. Kofferraumtaste dergestalt verbunden, daß beim Betätigen eines solchen der diesem Fahrzeugbereich zugeordnete NF-Sender ein niederfrequentes Codesignal (NF-Signal) aussendet. Die übrigen NF- Sender verbleiben dagegen ruhig und senden keine NF-Signale aus.

Die dem Kraftfahrzeug zugeordnete Sende-Empfangseinrichtung ist ferner mit einem HF-Empfänger zum Empfangen eines HF-Signals des Transponders ausgerüstet. Das in dem HF-Empfänger empfangene Antwortsignal des Transponders beaufschlagt ein mit einem Prozessor ausgestattetes Steuergerät, in welchem das empfangene Antwortsignal, welches als Kryptocode empfangen worden ist, entschlüsselt und auf seine Gültigkeit hin überprüft wird. Wird eine Übereinstimmung festgestellt, wird ein entsprechendes Steuersignal an den jeweiligen Türverriegelungsmechanismus zum Entriegeln derjenigen Türe gegeben, deren Türgriff zuvor betätigt worden ist.

Als Transponder ist eine sogenannte Zugangskarte mit einem NF-Empfänger und einem HF-Sender kleiner Leistung vorgesehen. Die induktive Empfangsantenne ist als Rahmenantenne, die hochfrequent strahlende Sendeantenne als Leiterplattenantenne ausgeführt. Das von dem NF- Empfänger des Transponders empfangene NF-Signal wird in dem Transponder decodiert. Anschließend verrechnet ein dem Transponder zugeordneter Mikroprozessor das in dem NF-Signal enthaltene Codewort mit einem Sicherheitsalgorithmus und sendet das Ergebnis mittels der HF-Sende- Einheit an den HF-Empfänger der dem Kraftfahrzeug zugeordneten Sende- Empfangseinrichtung.

Durch die Versendung von NF-Signalen zum "Wecken" des Transponders ist durch das rasch abnehmende magnetische Feld eine Funktionsradiusbegrenzung vorgegeben. Ein Empfang des ausgesendeten NF-Signals ist lediglich innerhalb eines Funktionsradius von 1,5 bis 2 Metern möglich. Dadurch wird gewährleistet, daß nur diejenigen Transponder von dem betätigten NF-Sender geweckt werden, die sich tatsächlich in diesem Nahfeld befinden.

Zum Ermöglichen eines möglichst raschen Entriegelns der jeweiligen Kraftfahrzeugtür werden modifizierte Türgriff- und Schloßmechaniken eingesetzt, die ein sofortiges Aufspringen des Einstieges, an welchem der Griff gezogen wurde, ermöglichen. Selbst durch Vorsehen derartiger Mechaniken ist es nicht möglich, diejenige Zeit, welche die zum Transport der vom NF- Sender zum Transponder übersandten Daten benötigen, abzukürzen. Dies gilt insbesondere wenn auf dieser Niederfrequenzstrecke kompliziert aufgebaute Kryptocodes übermittelt werden sollen, da ein solches Vorgehen aufgrund der geringen Datenübertragungsgeschwindigkeit eine gewisse Zeitdauer in Anspruch nimmt. Das Übermitteln des decodierten Antwortsignals des Transponders an den HF-Empfänger verzögert den Beginn der Türentriegelung dagegen nur geringfügig.

Eine weitere schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung ist in der DE 197 28 761 C1 beschrieben, bei der mehrere NF-Sender eingesetzt sind, die jeweils bestimmten Fahrzeugbereichen zugeordnet sind und jeweils ein sich von den anderen NF-Sendern unterscheidendes Signal aussenden. Der mobile Transponder, der sowohl einen NF-Empfänger als auch eine HF- Sende-Empfangseinheit umfaßt, wird durch einen der NF-Sender geweckt und tritt daraufhin in einen die Zugangsberechtigung überprüfenden Frage- Antwort-Dialog mit der dem Kfz zugeordneten Sende-Empfangs-Einrichtung ein, der nach erfolgreicher Abwicklung zum Entriegeln der entsprechenden Fahrzeugtür führt. Durch die Zuordnung der NF-Sender zu Fahrzeugbereichen ist sowohl eine gezielte Öffnung bestimmter Türen als auch eine Unterscheidung, ob sich der Transponder im Innen oder Außenraum des Fahrzeugs befindet, möglich. Nachteilig ist jedoch auch hier die verhältnismäßig langsame Signalübertragung, so daß eine Übertragung komplizierterer Protokolle in akzeptablen Zeiträumen nicht möglich ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge vorzuschlagen, die auch ohne Nutzung niederfrequenter und entsprechend langsamer Signalübertragungen eine Bestimmung der Position eines Transponders bezüglich des Fahrzeugs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die der fahrzeugseitigen Sende- Empfangseinrichtung zugeordnete, zumindest eine Antenne als Schlitzantenne ausgeführt ist.

Eine solche Schlitzantenne bietet durch Abschirmung des Schlitzes zu einer Seite hin die Möglichkeit eine halbkreisförmige Richtcharakteristik auszubilden, und weist im Vergleich zu λ/2-Dipolen oder λ/2-Schleifendipolen eine verhältnismäßig hohe wirksame Antennenfläche sowie einen damit verbundenen hohen Antennengewinn auf.

Dabei ist es vorteilhaft, das vorhandene Blech der Fahrzeugtüren oder einer Heckklappe für die Ausbildung des Schlitzes zu nutzen, bzw. sogar vorhandene Schlitze in der Karosserie als Antennenschlitze zu nutzen.

Durch Füllung solcher Schlitze im Fahrzeugblech mit Kunststoff und anschließendes Überlackieren können solche Antennen praktisch unsichtbar gemacht werden und somit vor Beschädigung bzw. Vandalismus geschützt werden.

Der Anschluß der Schlitzantenne erfolgt bevorzugt über Koaxialkabel oder Mikrostreifenleitungen, die dabei entweder asymmetrisch oder symmetrisch ausgeführt sind.

Durch einen geeigneten Anschluß des Antennekabels sowie mit Hilfe von Anpaßgliedern zur Impedanzanpassung kann der relativ hohe Strahlungswiderstand der Antenne reduziert werden.

Auslöschungseffekte bzw. schlechte Koppelfaktoren werden z. B. durch mehrere zueinander gedreht angeordnete Schlitzantennen vermieden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in der eine schematisierte Darstellung einer schlüssellosen Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge wiedergegeben ist.

Die Zugangskontrolleinrichtung besteht aus einer im schematisiert dargestellten Kraftfahrzeug 1 angeordneten, im Hochfrequenzbereich (z. B. im 2.45 GHz-oder 24 GHz-Band) arbeitende Sende-Empfangseinrichtung 2 an die über entsprechende Leitungen zur Abstrahlung sowie zum Empfang der hochfrequenten Signale vorgesehene Antennen 3, 4, 5 angeschlossen sind. Die Antennen 3, 4, 5 sind dabei als sogenannte Schlitzantennen ausgeführt, die jeweils einer Fahrzeugseite zugeordnet sind. So ist die Antenne 3 in der Tür auf der Fahrerseite 3', die Antenne 4 in der Tür auf der Beifahrerseite 4' und die Antenne 5 in der Tür an der Heckseite 5' des Fahrzeugs angeordnet. Die Antennen werden durch Schlitze in der metallischen Außenhaut, d. h. in dem jeweiligen Türblech gebildet, wobei die Länge der Schlitze in etwa der halben Nutzwellenlänge in dem verwendeten Frequenzband entspricht. Die Schlitzantennen werden i. a. mittig durch die Antennenleitungen kontaktiert, zur Reduzierung des Eingangswiderstandes bzw. zur Impedanzanpassung kann der Anschlußbereich des Antennenleitung jedoch auch zu einer Seite des Schlitzes hin verschoben sein.
Die Sende-Empfangseinrichtung 2 dient zum Durchführen eines Frage- Antwort-Dialogs mit einem mobilen Transponder 6, der ebenfalls eine HF- Sende-Empfangseinheit umfaßt.
Durch den doppelwandigen Aufbau der Fahrzeugtüren oder durch speziell vorgesehene, zusätzliche Bleche wird eine Abschirmung der Antennenwirkung in Richtung des Fahrzeuginnenraums erreicht, so daß die Antennen nur in Richtung der jeweiligen Fahrzeugseite nach außen hin abstrahlen bzw. von dort empfangen. Damit ist die für die Bestimmung der Position des mobilen Transponders 6 erforderliche Richtcharakteristik der Antennen 3, 4, 5 gegeben.

Claims

1. Schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer dem Kraftfahrzeug (1) zugeordneten, im Hochfrequenzbereich (HF- Bereich) arbeitenden Sende-Empfangseinrichtung (2), der zumindest eine zur Abstrahlung und zum Empfang der HF-Signale vorgesehene Antenne (3, 4, 5) zugeordnet ist, und mit einem mobilen Transponder (6), welcher eine HF-Sende-Empfangseinrichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die der fahrzeugseitigen Sende-Empfangseinrichtung (2) zugeordnete, zumindest eine Antenne (3, 4, 5) als Schlitzantenne ausgeführt ist.

2. Zugangskontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine als Schlitzantenne ausgeführte Antenne (3, 4, 5) zum Fahrzeuginnenraum hin durch eine metallische Wand abgeschirmt ist.

3. Zugangskontrolleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fahrzeugseitigen Sende-Empfangseinrichtung (2) mehrere an jeweils einer Fahrzeugseite (3', 4', 5') angeordnete Antennen (3, 4, 5) zugeordnet sind.

4. Zugangskontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schlitzantennen ausgeführten Antennen (3, 4, 5) als Ausnehmungen in der metallischen Außenhaut des Fahrzeugs realisiert sind.

5. Zugangskontrolleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlitzantennen bildenden Ausnehmungen in der metallischen Außenhaut des Fahrzeugs mit elektrisch nichtleitendem Material gefüllt sind.

6. Zugangskontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Schlitzantennen über Koaxialkabel und/oder Mikrostreifenleitungen erfolgt.

7. Zugangskontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Antennenleitungen und den Antennen (3, 4, 5) Anpaßglieder zur Impedanzanpassung vorgesehen sind.

8. Zugangskontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß pro Fahrzeugseite mehrere zueinander gedreht angeordnete Schlitzantennen vorgesehen sind.

9. Zugangskontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Sende-Empfangseinrichtungen zur Durchführung eines die Zugangsberechtigung überprüfenden bidirektionalen Frage-Antwort-Dialogs vorgesehen sind.