DE19832911A1

DE19832911A1 - Vorrichtung zur Signalübertragung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE19832911A1
Application number: DE19832911A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ernst Weis; Bernd Diebold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-02-10
Also published as: KR20010072667A; AU5151099A; WO2000005824A2; AU753316B2; EP1145460A2; WO2000005824A3

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Signal- und Energieübertragung in einem Fahrzeug vorgeschlagen. Sie weist eine Antennenspule (10) auf, die an oder in einem bewegbaren Teil (16) angeordnet ist. Eine Koppelspule (12) ist an einem gegenüber dem bewegbaren Teil (16) feststehenden Teil (20) in räumlicher Nähe zu der Antennenspule (10) in der Weise angebracht, daß die Antennenspule (10) und die Koppelspule (12) induktiv/transformatorisch Energie und Signale austauschen können.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Signalüber tragung in einem Fahrzeug.

Aus der DE-A 442 23 191 ist eine Fensterscheibenantenne für Kraftfahrzeuge mit extremer Bandbreite bekannt. Diese Fen sterscheibenantenne besteht aus einem metallischen Rahmen, der die Fensterscheibe des Kraftfahrzeugs umschließt, einem auf oder in der Fensterscheibe angebrachten ersten Antennen leiter und einer Anschlußstelle auf diesem. Der spannungs führende Anschluß der Antennenanschlußstelle ist mit der zu gehörigen Anschlußeinheit über eine kurze elektrische Lei tung verbunden.

Eine derartige Leitung ist dann störend, wenn sich die An tennenstruktur in oder an einer versenkbaren Scheibe befin det und die zugehörige Anschlußeinheit unbeweglich montiert ist; neben der durch die Bewegung erhöhten mechanischen Bie gebelastung der Leitung muß auch der entsprechende Bewe gungsfreiraum für diese Leitung vorgesehen werden. Weitere Nachteile sind der Montageaufwand, die Gefahr des Verhakens beweglicher Teile in dieser Verbindungsleitung sowie eventu elle Klappergeräusche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische und funktionale Verbindung zwischen der in oder auf einer beweglichen Scheibe angebrachten Antenne und der zugehörigen fest verbauten Elektronikeinheit in Bezug auf die oben ge nannten Nachteile zu verbessern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von elek trischer Energie und/oder elektrischen Signalen in einem Fahrzeug weist eine Antennenspule auf, die an oder in einem bewegbaren Teil, etwa einer versenkbaren Seitenscheibe, an geordnet ist. Eine Koppelspule ist an einem gegenüber dem bewegbaren Teil feststehenden Teil in räumlicher Nähe zu der Antennenspule in der Weise angebracht, daß die Koppelspule und die Antennenspule induktiv miteinander gekoppelt sind und elektrische Energie und Signale in beide Richtungen zwi schen der Antennenspule und der Koppelspule übertragen wer den können. Dadurch kann auf eine leitungsgebundene Signal- und Energieübertragung zwischen der Antennenspule als ei gentlichen Sende-/Empfangsantenne eines schlüssellosen Zu gangskontrollsystems für Fahrzeuge und der zugehörigen Steu erelektronik verzichtet werden. Die Antennenspule dient in einem schlüssellosen Zugangskontrollsystem zur induktiven Übertragung sowohl der zum Nachweis der Berechtigung zum Ent- bzw. verriegeln des Fahrzeugs erforderlichen Daten zwi schen einem oder mehreren tragbaren Transponder(n) als elek tronische Berechtigungsausweise und dem Fahrzeug als auch der induktiven Übertragung elektrischer Energie zu Transpon dern ohne eigene Energiequelle mit Hilfe elektromagnetischer Felder. Dazu enthalten die Transponder ebenfalls Antennen spulen, die wie die Antennenspule und/oder die Koppelspule Teil eines auf die Betriebsfrequenz(en) abgestimmten Reso nanzkreises sein können.

Der Datenaustausch zwischen Transponder und Fahrzeug ist vorzugsweise ein Frage-Antwort-Dialog, so daß die erfin dungsgemäße Anordnung für Senden und Empfangen ausgelegt ist. Die transformatorische Signalübertragung gestattet dar überhinaus bei geeigneter Dimensionierung auch eine einfache Anpassung an unterschiedliche Impedanzen oder Signalpegel des schlüssellosen Zutrittkontrollsystems. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung gestattet durch eine vom zugehö rigen Steuergerät je nach Bedarf gesteuerte Änderung der wirksamen Windungszahl der Koppelspule eine verbesserte An passung der Pegel von Strömen und Spannungen (= variables Übersetzungsverhältnis des von Antennenspule und Koppelspule gebildeten Übertragers/Trafos). Alle notwendigen Teile (Leitungen, Schaltmittel, Wicklungsanzapfungen) sind fest stehend montierbar oder Teile der unbeweglich eingebauten Komponenten (Steuergerät, Koppelspule).

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, daß als bewegbares Teil eine Fensterscheibe des Fahrzeugs, als fest stehendes Teil die zugehörige Tür des Fahrzeugs verwendet wird. Die Integration der bewegbaren Antennenspule in die Fensterscheibe, insbesondere eine Seitenscheibe, ermöglicht den Energie- und Datenaustausch zwischen dem Fahrzeug und einem tragbaren Transponder zum Zwecke der Identifizierung und der Prüfung der Zutrittsberechtigung zu diesem Fahrzeug.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Koppelspule und/oder die Sende-/Empfangs-Antennenspule Teile von Schwingkreisen sind. Bei geeigneter Abstimmung und Kopp lung können damit Fremdsignale und unerwünschte Störsignale wie etwa Oberwellen verringert bzw. unterdrückt werden. Die Spulen sind somit zugleich Teile eines entsprechenden Fil ters.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die Figur den schematischen Aufbau des Ausführungsbei spiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine Antennenspule 10 ist in oder an einer beweglichen Fen sterscheibe 16 untergebracht. Die Antennenspule 10 bewegt sich dabei so vor einer Koppelspule 12, daß sich zumindest dann noch eine transformatorische Kopplung zwischen beiden Spulen ergibt, wenn die Fensterscheibe wenigstens zur Hälfte aus dem unteren Türteil herausgefahren ist und im Fenster ausschnitt 18 sichtbar wird. Die Koppelspule 12 ist inner halb der Tür 20 eines Fahrzeugs untergebracht und mit einem Steuergerät 14 elektrisch und funktional verbunden. Die dritte Verbindung zwischen Koppelspule 12 und Steuergerät 14 dient der Anzapfung der Koppelspule 12, um das Übertragungs verhältnis anpassen zu können.

Die Antennenspule 10 ist in einer Seitenscheibe 16 des Fahr zeugs angeordnet, die sich versenken läßt. Die Antennenspule 10 verläuft in Randnähe dieser Fensterscheibe 16 und kann Signale mit einem nicht näher beschriebenen und nicht darge stellten Transponder austauschen, der ein vom Steuergerät 14 als berechtigt erkanntes Signal abgeben muß- um dem Benutzer des Transponders den Zutritt zum Fahrzeug zu ermöglichen. Dazu sendet zunächst das Fahrzeug ein Aufforderungssignal über die Koppelspule 12 und die mit ihr transformatorisch gekoppelte Antennenspule 10 aus; erkennt der Transponder, daß diese Aufforderung für ihn bestimmt ist, verarbeitet er die in der Aufforderung enthaltenen Daten und sendet ein Antwortsignal aus. Diese Antwort wird von der Antennenspule 10 aufgenommen und ebenfalls transformatorisch an die Kop pelspule 12 übertragen, die ihrerseits das Signal an das Steuergerät 14 weiterleitet. Das Steuergerät 14 vergleicht die Antwort mit einer zuvor von ihm selbst mit den Aufforde rungsdaten korrelierten Antwort und erteilt bei Übereinstim mung die Zutrittsberechtigung.

Enthält der Transponder keine eigene Energiequelle, kann er bei geeigneter Ausgestaltung genügend Energie aus dem fahr zeugseitig abgestrahlten elektromagnetischen Wechselfeld entnehmen und ggf. speichern. Die Sendefrequenzen für diesen Energietransport, die Aufforderung/Frage und Transponder- Antwort können im LF-Bereich < 150 kHz oder einem anderen dafür zugelassenen Frequenzband liegen (sogenannte ISM-Frequenzen).

Die Koppelspule 12 ist derart fest an der Innenseite der Tür des Fahrzeugs angebracht und so dimensioniert, daß in jeder beliebigen Stellung der beweglichen Fensterscheibe 16 und damit der Antennenspule 10 die Signal- und Energieübertra gung zwischen Antennenspule 10 und Koppelspule 12 gewährlei stet ist. Dadurch wird sichergestellt daß auch bei leicht geöffnetem Fenster eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Transponder möglich ist. Es ist nicht erforderlich, daß die Koppelspule 12 im Fensterausschnitt 18 der Tür 20 angebracht ist und somit sichtbar wird.

Da die Antennenspule 10 eine möglichst große Reichweite der Kommunikation ermöglichen soll und die Reichweite mit der von der Antennenspule 10 umschlossenen Fläche zunimmt, ist ihre großflächige Ausgestaltung zur transformatorischen Kopplung mit der feststehenden Koppelspule 12 über einen großen Positionsbereich der Scheibe und der damit verbunde nen Antennenspule 10 kein Widerspruch.

Sowohl die Antennenspule 10 als auch die Koppelspule 12 kön nen vorteilhafterweise als Teile von auf die Nutzfrequenz(en) abgestimmten Schwingkreisen verwendet werden. Besonders vor teilhaft ist dabei, wenn die Antennenspule als in die Schei be eingelassene Leiterstruktur (Folie, Draht) realisiert oder auf ihr aufgedampft, gesputtert o. ä. wird und der zu gehörige Schwingkreiskondensator ebenfalls als Leiterstruk tur mit gleicher Technologie ausgeführt wird.

Da die Antennenspule 10 und die Koppelspule 12 möglichst gut ohne Streufeld miteinander koppeln sollen, ist eine paralle le Ausrichtung zueinander und eine möglichst nahe Anbringung ohne großen Luftspalt zwischen ihnen sinnvoll; dadurch wird der erforderliche Bauraum klein gehalten. Windungszahlen, Leiterquerschnitte usw. sind vom System abhängig (Stromstärken, zulässige Widerstände usw.).

Die Koppelspule 12 kann auch mehrere Teilwicklungen aufwei sen, die vom Steuergerät 14 bedarfsgerecht ausgewählt bzw. zusammengeschaltet oder abgeschaltet werden. Damit ist durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses zwischen Antennenspule 10 und Koppelspule 12 eine variable Anpassung oder Transfor mation von Impedanzen, Spannungen und/oder Strömen möglich. Diese Anzapfung wird über einen dritten Anschluß der Koppel spule realisiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich überall da ein setzen, wo eine Signalübertragung zwischen einem beweglichen und einem feststehenden Teil notwendig wird. Bevorzugte Ver wendung findet sie in einem Fahrzeug, worauf sie jedoch nicht eingeschränkt ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder elektrischen Signalen in einem Fahrzeug, mit einer Antennenspule (10), die an oder in einem bewegbaren Teil (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kop pelspule (12) an einem gegenüber dem bewegbaren Teil (16) feststehenden Teil (20) in räumlicher Nähe zu der Antennen spule (10) in der Weise angebracht ist, daß die Antennenspu le (10) und die Koppelspule (12) induktiv miteinander gekop pelt sind und elektrische Energie und Signale in beide Rich tungen zwischen der Antennenspule (10) und der Koppelspule (12) übertragen werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegbares Teil (16) eine Fensterscheibe (16) des Fahr zeugs verwendet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als feststehendes Teil (20) eine Tür (20) des Fahrzeugs verwendet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) und/oder die Koppelspule (12) Teile von Schwingkreisen sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schwingkreise abstimmbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) in jeder Lage des bewegbaren Teils (16) mit der Koppelspule (12) in duktiv gekoppelt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) ein Signal zur Zutrittsberechtigung des Fahrzeugs sendet und empfängt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) und die Koppelspule (12) allein oder in Verbindung mit anderen Bau elementen zur Frequenzselektivität als elektrische Filter wirken.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen von Antennen spule (10) und Koppelspule (12) so aufeinander abgestimmt sind, daß sie einen Übertrager zur Impedanz- und/oder Si gnalpegelanpassung bilden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwi schen Antennenspule (10) und Koppelspule (12) durch Verän dern der wirksamen Wicklung der Koppelspule (12) vom Steuer gerät (14) gesteuert werden kann durch Zu- oder Wegschalten von Teilwicklungen der Koppelspule (12).