DE10355891A1 - Verfahren zur Steuerung eines Antennensystems eines Zugangsberechtigungssystems für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antennensystems eines Zugangsberechtigungssystem für Kraftfahrzeuge mit wenigstens zwei Detektionsbereichen und wenigstens einer im Kraftfahrzeug angeordneten Antenne zur Ortsdetektion eines ID-Geberelementes. DOLLAR A Ein solches Verfahren ist aus der DE 10017973 A1 bekannt, bei dem die Detektion eines ID-Geberelementes mittels einer auf einem mathematisch-geometrischen Verfahren beruhenden Zeit- und/oder Phasenmessung in Reaktion auf ein von mindestens zwei Antennen auf eine Kennungsaufforderung hin empfangenen und vom ID-Geberelement ausgesandten Antwortsignal durchgeführt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird zur Detektion eines sich im Kofferraumbereich oder im Heckbereich befindenden ID-Geberelementes eine im Kofferraum angeordnete Laderaumantenne durch entsprechende Regelung zur Erzeugung von elektromagnetischen Feldern mit unterschiedlichen Feldstärken angesteuert, um damit beide Bereiche abzudecken. In vorteilhafter Weise kann auf eine weitere Antenne, insbesondere eine Stoßfängerantenne, verzichtet werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antennensystems eines Zugangsberechtigungssystems für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• ID(Identifikations)-Geberelemente, beispielsweise ausgeführt als Transponder – auch Authentikationselement genannt –, dienen als elektronische Schlüssel für schlüssellose Zutrittssysteme (Keyless-Go-System) für Fahrzeuge. Auf ein von einem Sender im Kraftfahrzeug ausgesandtes Signal hin sendet dieses ID-Geberelement ein codiertes Antwortsignal, das nach Empfang durch einen fahrzeugeigenen Empfänger ausgewertet wird und ggf. den Zugang zum Fahrzeug bzw. eine Diebstahlschutzeinrichtung (Wegfahrsperre) deaktiviert.
• Bei einem Keyless-Go-System werden in der Regel mehrere, verteilt im oder am Kraftfahrzeug angeordnete NF-Antennen vorgesehen, um damit das ID-Geberelement lokalisieren zu können, indem über diese Antennen nur Nf-Signale gesendet werden. Die von diesen Antennen gesendeten Signale können von dem ID-Geberelement empfangen werden, wobei der dann ausgelöste Datenaustausch über eine separate bidirektionale Funkverbindung, bspw. eine HF-Verbindung erfolgt. Die Anzahl solcher Antennen hängt dabei von den Karosserieabmessungen sowie von den verschiedenen vorgesehenen Funktionsbereichen, wie Innenraum, links außen, rechts außen und Heckbereich ab.
• In der Regel sind fünf Detektionsbereiche vorgesehen, die einen möglichen Aufenthaltsort des ID-Geberelementes darstellen können. Diese Detektionsbereiche befinden sich in der Regel seitlich rechts und links und am Heck des Fahrzeuges sowie in dessen Innenbereich und dessen Kofferraumbereich. Für jeden dieser Detektionsbereiche ist mindestens eine Antenne erforderlich, die so angesteuert werden muss, dass deren Fangbereich den jeweiligen Funktionsbereich umfasst.
• 1 zeigt ein Fahrzeug F mit einem bekannten Zugangsberechtigungssystem, bei dem in dem Fahrzeug NF-Antennen 1 bis 5 vorgesehen sind. Hierbei erzeugt die Antenne 1 einen Fangbereich D zur Erfassung des Kofferraumbereiches 6 des Fahrzeuges, die Antenne 2, die von dem Stoßfänger des Fahrzeuges aufgenommen wird, zur Erfassung des Heckbereiches einen Fangbereich E, die Antennen 3 bzw. 5, die beispielsweise in der 8-Säule des Fahrzeuges F angeordnet sind, einen seitlichen Fangbereich A bzw. B und schließlich die Antenne 4, die an einem zentralen Ort im Innenraum des Fahrzeuges angeordnet ist, einen Fangbereich C zur Erfassung des Innenbereichs des Fahrzeuges.
• Ein ID-Geberelement T erzeugt ein Antwortsignal, wenn es sich in einem dieser Fangbereiche A bis E befindet, das von einer Antenne (in den Figuren nicht dargestellt) erfasst und von einem Keyless-Go-Steuergerät ausgewertet wird. Diese Fangbereiche A bis E stellen elektromagnetische Felder dar, die in dem ID-Geberelement, in der Regel als Transponder T ausgeführt, eine Spannung erzeugen, so dass dadurch ein Antwortsignal erzeugt werden kann. Bei dem in 1 dargestellten bekannten Zugangsberechtigungssystem werden die Sende- und Empfangsantennen 1 bis 5 zeitlich nacheinander angesteuert, um zunächst ein Wecksignal mit einer Feldstärke H_W1 und anschließend ein Ortungssignal mit einer Feldstärke H_O1 mit H_O1 < H_W1 zu erzeugen, um damit das ID-Geberelement T zu lokalisieren und eine Authentikation mittels einer bidirektionalen Kommunikation durchzuführen. Bei erfolgreicher Authentikation können beispielsweise die Fahrzeugtüren entriegelt bzw. der Heckdeckel geöffnet werden, falls das ID-Geberelement T im Außenbereich des Fahrzeuges F detektiert wird. Ein solches Zugangsberechtigungssystem wird auch Keyless-Go-System genannt.
• Ein gattungsbildendes Verfahren ist aus der DE 100 17 973 A1 bekannt, das die Detektion einer Position eines ID-Geberelementes mittels eines auf einem mathematisch-geometrischen Verfahren beruhenden Zeit- und/oder Phasenmessung in Reaktion auf ein von mindestens zwei Antennen auf ein Abfragesignal hin empfangenes, vom ID-Geberelement ausgesandtes Antwortsignal durchführt.
• Dieses bekannte Verfahren erfordert jedoch zur Lokalisierung eines ID-Geberelementes in einem bestimmten Funktionsbereich, also bspw. im Funktionsbereich "Kofferraum" wenigstens zwei Antennen. Eine Antennenoptimierung hinsichtlich der erforderlichen Anzahl der Antennen kann mit diesem bekannten Verfahren nicht erzielt werden.
• Ferner ist aus der DE 195 42 441 A1 eine Antennenvorrichtung für ein Diebstahlschutzsystem bekannt, bei dem die Antennen eine Doppelkeulencharakteristik aufweisen, so dass Antennen an einer Außenseite des Fahrzeuges zum Außenbereich hin mit maximaler Feldstärke und zum Innenraum hin mit geringerer Feldstärke senden können. Auch bei diesem bekannten System kann ein ID-Geberelement nur durch Ansteuerung von zwei An tennen im Kofferraum detektiert werden. Dem gleichen Zweck dient eine aus der DE 198 39 350 A1 bekannte Antennenanordnung, die aus einer im hinteren Bereich des Heckdeckels oder im Stossfänger angeordneten ersten Antenne mit Doppelkeulencharakteristik und einer zweiten im Hutablagebereich angeordneten zweiten Antenne mit Doppelkeulencharakteristik besteht.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, das eingangs genannte Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass zur Ortsdetektion eines ID-Geberelementes eine möglichst geringe Anzahl von im oder am Fahrzeug angeordneten Antennen erforderlich ist.
• Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, wonach zur Ortsdetektion eines im Kofferraumbereich oder im Heckbereich des Kraftfahrzeuges sich befindenden ID-Geberelementes eine im Bereich des Kofferraumes angeordnete Laderaumantenne angeordnet ist, wobei zur Erzeugung eines den Heck- und Kofferraumbereich umfassenden Fangbereiches diese Laderaumantenne derart angesteuert wird, dass ein erstes elektromagnetisches Feld mit einem ersten Wert der Feldstärke erzeugt wird und zur Erzeugung eines ausschließlich den Kofferraumbereich umfassenden Fangbereiches derart angesteuert wird, dass ein zweites elektromagnetisches Feld mit einem gegenüber dem ersten Wert kleineren zweiten Wert der Feldstärke erzeugt wird.
• Damit sind für die Erfassung des Kofferraumbereiches und des Heckbereiches nicht zwei Antennen erforderlich, sondern zur Erfassung des Heckbereiches wird der Fangbereich der dem Kofferraum zugeordneten Antenne entsprechend erweitert, indem durch entsprechende Ansteuerung dieser Laderaumantenne die erzeugte Feldstärke erhöht wird.
• Somit kann die für den Heckbereich in der Regel im Stoßfänger angeordnete Antenne, einschließlich deren Montage und Ansteuerung entfallen.
• Eine Ortung eines im Heckbereich oder im Kofferraumbereich des Fahrzeuges sich befindenden ID-Geberelementes erfolgt durch Auswertung des durch die erzeugten Felder veranlassten Antwortsignales eines solchen ID-Geberelementes. Wird nämlich auf das zur Erzeugung des den Heck- und Kofferraum umfassenden Fangbereiches gesendeten Wecksignals mit einem ersten Feldstärkewert ein Antwortsignal des ID-Geberelementes empfangen, jedoch auf ein lediglich den Kofferraum umfassenden Fangbereich erzeugendes Ortungssignal mit einem zweiten kleineren Feldstärkewert kein Antwortsignal empfangen, befindet sich dieses ID-Geberelement im Heckbereich, also im Außenbereich des Fahrzeuges. Um festzustellen, ob ein Fahrer ein ID-Geberelement versehentlich im Kofferraum liegen lässt, kann durch Ansteuerung der Laderaumantenne zur Erzeugung eines Wecksignals mit einem zweiten Feldstärkewert und anschließendem Ortungssignal mit gleichem Feldstärkewert festgestellt werden.
• Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine weitere Antenne im Kraftfahrzeug mit zugehörigem Detektionsbereich angeordnet, beispielweise links oder rechts am Fahrzeug, wobei zur Ortsdetektion eines ID-Geberelements zunächst als Weckfeld ein elektromagnetisches Feld mit dem zweiten Wert der Feldstärke erzeugt wird und anschließend als Ortungsfeld ein elektromagnetisches Feld mit gleichem, dem Wert des zweiten Feldes entsprechenden Wert der Feldstärke erzeugt wird.
• Damit sind insgesamt für die im Fahrzeug vorhandenen und anzusteuernden Antennen nur zwei unterschiedliche Schaltungsva rianten im Steuergerät des Zugangsberechtigungssystems zu realisieren, nämlich eine erste hohe Feldstärke zur Erzeugung eines den Heck- und Kofferraumbereich des Fahrzeuges umfassenden Fangbereiches und eine zweite geringere Feldstärke zur Erzeugung eines nur den Kofferraumbereich umfassenden Fangbereiches, wobei auch das Ortungsfeld zur Ortsdetektion von im Kofferraumbereich des Fahrzeuges sich befindenden ID-Geberelements die zweite geringere Feldstärke aufweist.
• Im Folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit Zeichnungen erläutert und dargestellt werden. Es zeigen:
• 1 ein Fahrzeug mit jeweils einer dem Kofferraumbereich und dem Heckbereich zugeordneten Antenne eines bekannten Zugangsberechtigungssystems, und
• 2 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung.
• 2 zeigt ein Antennensystem eines Zugangsberechtigungssystem für ein Fahrzeug F, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung dieses Antennensystems zur Ortsdetektion eines ID-Geberelementes T erläutert wird. Der Unterschied zu dem bekannten Antennensystem nach 1 besteht darin, dass zur Erfassung des Heckbereiches 7 keine Antenne 2 mehr erforderlich ist. Die Erfassung dieses Bereiches wird mittels einer im Kofferraumbereich 6 angeordneten Laderaumantenne 1 durchgeführt, indem ein entsprechend großer Fangbereich D2, der sowohl den Kofferraum 6 als auch den Heckbereich 7 umfasst, erzeugt wird, wie im Folgenden näher erläutert werden soll.
• Wie bei dem bekannten Zugangsberechtigungssystem gemäß 1 werden auch die Antennen 1 und 3 bis 5, die als Nf-Antennen ausgeführt sind, zeitlich nacheinander zur Erzeugung eines entsprechenden Fangbereiches mittels einer Steuereinheit μP des Zugangsberechtigungssystems angesteuert. Eine solche in äquidistanten Zeitpunkten durchgeführte Abfrage beginnt mit einer Ansteuerung der Antennen 1, 3, 4 und 5 zur Erzeugung eines Wecksignales mittels eines elektromagnetischen Feldes mit einem ersten Feldstärkewert H_W1, wodurch die in der 2 dargestellten zugehörigen Fangbereiche D₂, A, B und C entstehen. Falls ein ID-Geberelement T in einem dieser Fangbereiche A, B oder C sich befindet, wird dieses dadurch aktiv geschaltet und sendet ein erstes Antwortsignal, das nach Empfang durch eine im Fahrzeug F angeordnete Antenne (nicht dargestellt) von einem Keyless-Go-Steuergerät ausgewertet wird. Die nachfolgende Ansteuerung der Antennen 1, 3, 4 und 5 durch ein Ortungssignal mit einem zweiten, geringeren Feldstärkewert H_O1 (H_O2 < H_W1) erzeugt jedoch neben den Fangbereichen A, B und C ausschließlich den Kofferraum umfassende Fangbereich D₁. Je nachdem ob sich das ID-Geberelement T außerhalb des Fahrzeuges im Heckbereich 7 oder in den Fangbereichen A oder B oder innerhalb des Fahrzeuges F (im Kofferraum 6 oder im Fahrzeuginnenraum im Fangbereich C) befindet, wird dieses Ortungssignal als Abfragesignal von dem ID-Geberelement T empfangen oder nicht empfangen und somit nur dann kein Antwortsignal abgegeben, wenn es sich außerhalb des Fahrzeugs F im Heckbereich 7 befindet. Infolgedessen ist eindeutig feststellbar, wo sich das ID-Geberelement T befindet.
• Falls ein solches Antwortsignal von einer Empfangsantenne (nicht dargestellt) empfangen wird, wird dieses von der Steuereinheit μP ausgewertet, ggf. eine Authentikation über eine bidirektionale Hf-Kommunikationsverbindung durchgeführt und – falls diese erfolgreich ist – der angeforderte Vorgang freigegeben, also Fahrzeugtüren entriegelt und/oder eine Wegfahrsperre deaktiviert.
• Soll dagegen lediglich festgestellt werden, ob sich überhaupt ein ID-Geberelement T im Fahrzeug F befindet, ob bspw. der Fahrer seine Keyless-Go-Karte im Fahrzeug, z. Bsp. im Kofferraum unabsichtlich liegen ließ, werden die Antennen 1, 3 bis 5 zur Erzeugung der Fangbereiche D₁, A, B und C mit einem elektromagnetischen Feld mit einem zweiten, gegenüber dem ersten Wert H_W1 kleineren Wert H_W2 als Wecksignal erzeugt. Wenn das anschließend erzeugte Ortungssignal mit gleichem Feldstärkewert H_O2 (H_W2 = H_O2) zu einem Antwortsignal führt, lässt sich der Ort der Keyless-Go-Karte bestimmen. Gegebenenfalls kann auch ausschließlich die Laderaumantenne 1 mit dem Wecksignal H_W2 und dem Ortungssignal H_O2 angesteuert werden, um festzustellen, ob sich die Keyless-Go-Karte im Kofferraum befindet.
• Damit ist es möglich durch erfindungsgemäße Ansteuerung einer solchen Laderaumsende- und Laderaumempfangsantenne 1 auf eine Stoßfängerantenne zu verzichten, wodurch erhebliche Kosten eingespart werden können.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung eines Antennensystems eines Zugangsberechtigungssystems für Kraftfahrzeuge (F) mit a) wenigstens zwei Detektionsbereichen (6, 7) und wenigstens einer im Kraftfahrzeug (F) angeordneten Antenne (1) zur Ortsdetektion eines ID-Geberelementes (T), dadurch gekennzeichnet, b) dass zur Ortsdetektion eines im Kofferraumbereich (6) oder im Heckbereich (7) des Kraftfahrzeuges (F) sich befindenden ID-Geberelementes (T) eine im Bereich des Kofferraumes (6) angeordnete Laderaumantenne (1) angeordnet ist, c) die zur Erzeugung eines den Heck- und Kofferraumbereich (6, 7) umfassenden Fangbereiches (D₂) derart angesteuert wird, dass ein erstes elektromagnetisches Feld mit einem ersten Wert (H_W1) der Feldstärke erzeugt wird und d) die zur Erzeugung eines ausschließlich den Kofferraumbereich (6) umfassenden Fangbereiches (D₁) derart angesteuert wird, dass ein zweites elektromagnetisches Feld mit einem gegenüber dem ersten Wert (H_W1) kleineren, zweiten Wert (H_W2, H_O2) der Feldstärke erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aufgrund der erzeugten Felder empfangenen Antworten eines ID-Geberelementes (T) bestimmt wird, ob dieses ID-Geberelement (T) sich im Heckbereich (7) oder im Kofferraumbereich (6) des Fahrzeuges (F) befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Antenne (3, 4, 5) im Kraftfahrzeug mit zugehörigem Detektionsbereich angeordnet ist, dass zur Erzeugung eines den Detektionsbereich umfassenden Fangbereiches (A, B, C) die Antenne (3, 4, 5) derart angesteuert wird, dass als Weckfeld ein elektromagnetisches Feld mit dem zweiten Wert (H_W2) der Feldstärke erzeugt wird und anschließend als Ortungsfeld ein elektromagnetisches Feld mit einem dem zweiten Wert (H_W2) entsprechend Wert (H_O2) der Feldstärke erzeugt wird.