DE19850455C1 - Verfahren zum Erkennen eines im Innenraum eines Kraftfahrzeugs befindlichen Antwortgebers sowie Diebstahlschutzsystem - Google Patents

Abstract

Zum Erkennen eines im Innenraum eines Kraftfahrzeugs befindlichen Antwortgebers (30) wird im Fahrzeuginnenraum ein elektrisches Feld erzeugt, das vom Antwortgeber (30) erfaßt wird und zur Aussendung eines Antwortsignals vom Antwortgeber (30) führt. Ein solches elektrisches Feld ist in einfacher Weise dadurch erzeugbar, daß vom Fahrzeuginnenraum wenigstens eine Elektrode (8, 10) angeordnet ist, die gegenüber der Fahrzeugkarosserie ein unterschiedliches Potential aufweist. Wegen der metallischen Fahrzeugkarosserie ist das elektrische Feld auf den Innenraum beschränkt und im gesamten Innenraum vorhanden, so daß eine sichere und kostengünstige Erkennung des Antwortgebers (30) möglich ist.

Description

Verfahren zum Erkennen eines im Innenraum eines Kraftfahr­ zeugs befindlichen Antwortgebers sowie Diebstahlschutzsystem.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines im Innenraum eines Kraftfahrzeugs befindlichen Antwortgebers ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter ein Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Insbesondere bei elektronischen Diebstahlschutzsystemen für Kraftfahrzeuge, die beispielsweise einen Zutritt in das Fahr­ zeug und/oder eine Inbetriebsetzung erlauben, ohne daß ein mechanischer Schlüssel in ein Türschloß oder Zündschloß ge­ steckt werden muß, stellt sich die Aufgabe, zu erkennen, ob sich ein elektronischer Schlüssel, beispielsweise in Form ei­ ner mit einem Transponder versehenen Scheckkarte, im Innen­ raum des Fahrzeugs befindet oder nicht. Wenn sich der elek­ tronische Schlüssel im Innenraum befindet, dürfen beispiels­ weise die Türen beim Verlassen des Fahrzeugs nicht verriegelt werden, da ein erneuter Zutritt in das Fahrzeug dann nicht möglich wäre. Desweiteren könnte das Fahrzeug entwendet wer­ den, wenn man sich gewaltsam Zutritt in das Innere ver­ schafft.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 197 18 764.1 ist bekannt, an der Außenseite des Innenraums eines Kraftfahrzeugs mehrere Rahmenantennen anzubringen, mit denen ein Fragesignal in den Innenraum gesendet wird. Durch Veränderung der Sendeparameter der Rahmenantennen ist es mög­ lich, die das Fragesignal enthaltenden magnetischen Wellen derart in den Innenraum abzustrahlen, daß gewährleistet ist, daß ein mit einer Empfangsantenne versehener Antwortgeber, beispielsweise der elektronische Fahrzeugschlüssel, das Fra­ gesignal sicher empfängt und aufgrund des daraufhin von ihm abgestrahlten Antwortsignals erkannt wird. Die Ausrüstung des Kraftfahrzeugs mit mehreren Rahmenantennen und die Elektronik zur Abänderung der Sendeparameter der Rahmenantennen sind verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen eines im Innenraum eines Kraftfahrzeug befindlichen Antwortgebers zu schaffen, das bei einfacher Durchführbarkeit ein sicheres Erkennen des Antwortgebers ermöglicht.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Dieb­ stahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit dem auf einfache und sichere Weise ein im Kraftfahrzeug be­ findlicher Antwortgeber erkennbar ist.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß werden in den Fahrzeuginnenraum nicht elek­ tromagnetische Wellen gesendet, sondern es wird ein elektri­ sches Feld im Innenraum erzeugt, das von dem Antwortgeber er­ kannt wird und auf das hin der Antwortgeber das Antwortsignal sendet. Die Erzeugung eines elektrischen Feldes ist in einfa­ cher Weise mittels wenigstens einer im Fahrzeuginnenraum an­ geordneten Elektrode möglich, die auf ein Potential gebracht wird, das von dem der metallischen Karosserieteile, die den Fahrzeuginnenraum begrenzen, verschieden ist. Auf diese Weise baut sich im gesamten Fahrzeuginnenraum ein elektrisches Feld auf, das einen Potentialunterschied zwischen zwei von einer gleichen Feldlinie durchsetzten, in gegenseitigem Abstand be­ findlichen Empfangselektroden hervorruft. Wenn der Antwortge­ ber mit solchen Empfangselektroden, die beispielsweise als Feldplatten ausgebildet sind, versehen ist, kann die Poten­ tialdifferenz von einer entsprechenden auf dem Antwortgeber vorgesehenen Einrichtung detektiert werden und zur Triggering der Abgabe eines Antwortsignals verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit den Merkmalen des An­ spruchs 2 weitergebildet.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend weitergebildet, daß sicher erkannt wird, daß sich der Antwortgeber außerhalb des Fahrzeugs im Sende- und Empfangsbereich der fahrzeugfesten Sende- /Empfangseinrichtung befindet.

Der Anspruch 4 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau eines Diebstahlschutzsystems zur Lösung des entsprechenden Teils der Erfindungsaufgabe.

Die Unteransprüche 5 bis 9 bilden das erfindungsgemäße Dieb­ stahlschutzsystem in vorteilhafter Weise weiter.

Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo ein Antwortge­ ber in einem Innenraum detektiert werden soll, der bei Emp­ fang eines Fragesignals ein Antwortsignal sendet. Der Einsatz eines elektrischen Feldes in einem von Metallteilen umgebenen Innenraum hat den Vorteil, daß das Feld nur im Innenraum er­ zeugt wird, d. h. ein Antwortgeber zuverlässig nur dann de­ tektiert wird, wenn er sich im Innenraum befindet, und nicht detektiert wird, wenn er sich außerhalb des Innenraums befin­ det. Die Energie, die zum Aufbau eines elektrischen Feldes notwendig ist, ist im Vergleich zur Ausstrahlung elektroma­ gnetischer Strahlung klein, so daß die Erkennung des Antwort­ gebers mit geringem Energieverbrauch verbunden ist. Auf dem Antwortgeber sind für den Fall, daß er nicht außerhalb des Fahrzeugs ein Fragesignal empfangen muß, keine aufwendigen, induktiven Empfangsantennen notwendig, was Kosten- und Plat­ zeinsparung bedeutet. Desweiteren gehen von einem elektri­ schen Feld in der zu seiner Detektion notwendigen Stärke kei­ nerlei gesundheitliche Beeinträchtigungen für im Fahrzeug be­ findlichen Menschen aus.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläu­ tert.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf ein Fahrzeug, teilwei­ se aufgeschnitten,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Steuergerätes eines Dieb­ stahlschutzsystems und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Antwortgebers.

Gemäß Fig. 1 weist ein Kraftfahrzeug eine Batterie 2 auf, de­ ren negativer Pol mit der Fahrzeugkarosserie 4 verbunden ist. Die Batterie dient zur Spannungsversorgung eines Steuergerä­ tes 6 eines in seinem Aufbau an sich bekannten Diebstahl­ schutzsystems.

Vom Steuergerät 6 aus werden zwei metallische Elektroden 8 und 10 im Innenraum des Fahrzeugs auf unterschiedliche Poten­ tiale gelegt, wobei das Potential der Elektrode 8 niedriger ist als das der Karosserie 4 und das Potential 10 höher ist als das der Karosserie 4, so daß zwischen den Elektroden 8 und 10 einerseits und den Elektroden 8 und 10 und der Karos­ serie 4 andererseits eine Spannung bzw. Potentialdifferenz besteht, die zur Ausbildung eines elektrischen Feldes führt, dessen Feldlinien 12 gestrichelt dargestellt sind. In der Nä­ he der Elektroden 8 und 10 bildet das Feld im wesentlichen ein Dipolfeld, dessen Feldlinien zur Karosserie hin abgelenkt werden, und etwa senkrecht in die metallischen Karosserietei­ le einmünden, die den Innenraum begrenzen. Es versteht sich, daß die metallischen Karosserieteile unter sich elektrisch kurzgeschlossen sind. Vorteilhafterweise sind die Fenster des Fahrzeugs metallisch beschichtet und elektrisch leitend mit den Karosserieteilen verbunden. Die Elektrode 10 befindet sich in der Kopfstütze des Fahrersitzes; die Elektrode 8 ist in der Kopfstütze des Beifahrersitzes untergebracht.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Steuergerätes 6.

Das Steuergerät 6 enthält einen Mikroprozessor 14 mit zugehö­ rigem Programm- und Datenspeicher. Der Mikroprozessor 14 ist über Datenleitungen 16 beispielsweise mit einer nicht darge­ stellten Zentralverriegelungseinheit des Kraftfahrzeugs und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Motorsteuergerät ver­ bunden, dessen Betrieb für den Motorbetrieb unbedingt erfor­ derlich ist. Weiter ist der Mikroprozessor 14 mit einer Sen­ de-/Empfangseinheit 16 verbunden, die mit einer Sende- /Empfangsantenne 18 verbunden ist. Zusätzlich ist der Mikro­ prozessor 14 mit einem Spannungsgenerator 20 verbunden, der zwei Ausgänge 22 und 24 aufweist, die mit den Elektroden 8 und 10 verbunden sind.

Fig. 3 zeigt einen auch als elektronischen Schlüssel für das Diebstahlschutzsystem dienenden Antwortgeber 30, der in Form einer Scheckkarte ausgebildet ist.

Der Antwortgeber 30 enthält einen mit Mikroprozessor und zu­ gehörigen Speichern versehenen Transponderbaustein 32, der über eine Empfangs-/Sendeeinheit 34 mit einer Empfangs- /Sendeantennte 36 verbunden ist. Weiter ist der Antwortgeber 30 mit sich gegenüberliegenden und in gegenseitigem Abstand befindlichen, als Feldplattenpaaren ausgebildeten Elektroden­ paaren 38a, 38b und 40a, 40b versehen, die mit Eingängen ei­ ner Interface-Einheit 42 verbunden sind. Ein drittes Elektro­ denpaar befindet sich beidseitig des Grundkörpers des Ant­ wortgebers 30 parallel zur Zeichnungsebene und ist ebenfalls mit der Interface-Einheit 42 verbunden. Die Interface-Einheit 42 führt den Potentialdifferenzen zwischen den Elektrodenpaa­ ren entsprechende Signale der Empfangs-/Sendeeinrichtung 34 zu, von wo aus die Signale dem Transponderbaustein 32 zuge­ führt werden. Durch die Anordnung der drei Plattenpaare, de­ ren Abstände jeweils zueinander senkrecht sind, ist ge­ währleistet, daß bei Vorhandensein eines elektrischen Feldes dessen Feldlinien zumindest eines der Elektrodenpaare durch­ schneiden, d. h. einen Potentialunterschied hervorrufen.

Die Funktion der beschriebenen Bausteine und Einheiten ist an sich bekannt und wird daher nicht im einzelnen erläutert.

Für einen Zutritt in ein mit dem Diebstahlschutzsystem ausge­ rüstetes Fahrzeug wird beispielsweise bei einer Annäherung einer Person an das Fahrzeug von der Antenne 18 ein Anfrage­ signal gesendet. Bei Empfang des Anfragesignals sendet die Antenne 36 des Antwortgebers 30, den eine befugte Person mit sich trägt, ein mit einem in dem Transponderbaustein 32 ge­ speicherten Code codiertes Antwortsignal, das vom Mikropro­ zessor 14 des Steuergerätes 6 mit einem in ihm gespeicherten Code verglichen wird. Bei einem positivem Vergleich, der den Antwortgeber 30 bzw. den elektronischen Schlüssel als zur Be­ tätigung des Fahrzeugs berechtigt ausweist, werden die Fahr­ zeugschlösser entsperrt und der Zutritt zum Fahrzeug ist mög­ lich. Wenn ein Zündschalter oder Anlaßschalter betätigt wird, erfolgt eine erneute Gültigkeitsüberprüfung des Antwortgebers 30 bzw. des elektronischen Schlüssels. Erst nach einer Gül­ tigkeitsprüfung bzw. Authentifizierung kann das Fahrzeug in Betrieb gesetzt werden.

Bei Senden eines Fragesignals in das Innere des Fahrzeugs stellt sich das eingangs geschilderte Problem der sicheren Erkennung des Antwortgebers bzw. des sicheren Empfangs des Fragesignals. Um dieses Problem zu lösen, ist das Steuergerät 6 mit dem Spannungsgenerator 20 versehen, der über die Aus­ gänge 22 und 24 mit den Elektroden 8 und 10 verbunden ist. Ein Fragesignal, das den im Innenraum des Fahrzeugs befindli­ chen Antwortgeber 30 erkennen soll, wird dadurch generiert, daß die Elektroden 8 und 10 vom Spannungsgenerator 20 auf un­ terschiedliches Potential gebracht werden, so daß im Fahrzeu­ ginnenraum ein elektrisches Feld mit dem in Fig. 1 darge­ stellten Verlauf entsteht. Die Feldlinien, die wegen der me­ tallischen Karosserie auf den Fahrzeuginnenraum beschränkt sind, durchdringen zumindest eines der drei Elektrodenpaare des Antwortgebers 30, so daß die von einer Feldlinie durch­ schnittenen Elektrodenpaare unterschiedliche Potentiale an­ nehmen, deren Differenz vom Transponderbaustein 32 erkannt wird und zur Aussendung eines Antwortsignals über die Antenne 36 führt.

Für die Erkennung bzw. Codierung eines Fragesignals gibt es unterschiedlichste Möglichkeiten. Ein Fragesignal kann ledig­ lich dadurch erkannt werden, daß eine Potentialdifferenz ei­ nen vorbestimmten Wert überschreitet, d. h. die Feldstärke im Fahrzeuginnenraum - an jeder Stelle des Fahrzeuginnenraums - eine vorbestimmte Stärke überschreitet. Alternativ kann das elektrische Feld sich in vorbestimmter Weise ändern, wobei die Änderungsmodulation erkannt wird und als Fragesignal ge­ wertet wird. Die Änderungsmodulation kann entsprechend einem vorbestimmten Identifikationscode codiert sein, so daß der Transponderbaustein 32 ein Antwortsignal nur sendet, wenn die Identifikationscodierung der Veränderung des elektrischen Feldes mit einem in dem Transponderbaustein 32 gespeicherten Identifikationscode übereinstimmt. Die Stärke des elektri­ schen Feldes und/oder dessen Modulation wird durch entspre­ chende Ansteuerung des Spannungsgenerators 20 vom Mikropro­ zessor 14 eingestellt. Die an den Elektrodenpaaren entstehen­ den Potentialdifferenzen werden in der Empfangs-/Sendeeinheit 34 oder im Transponderbaustein 32 vektoriell addiert.

Mit Vorteil ist das Diebstahlschutzsystem derart ausgelegt, daß, nachdem das Fahrzeug von den Insassen verlassen ist und die Fahrzeugtüren über die Zentralverriegelung wiederum ver­ sperrt werden sollen, zunächst eine Abfrage des Innenraums nach Vorhandensein des Antwortgebers erfolgt. Wenn der Ant­ wortgeber dann detektiert wird, erfolgt ein Warnsignal, was darauf hindeutet, daß der Antwortgeber sich im Fahrzeuginnen­ raum befindet und dort möglicherweise vergessen wurde. Die Fahrzeugschlösser werden von der Zentralverriegelung erst dann versperrt, wenn der Antwortgeber aus dem Fahrzeuginnen­ raum entfernt ist.

Es versteht sich, daß das beschriebene System in vielfältiger Weise abgeändert werden kann. Beispielsweise kann im Fahrzeu­ ginnenraum lediglich eine Elektrode angeordnet sein, die ge­ genüber der Fahrzeugkarosserie vom Spannungsgenerator 20 mit einem unterschiedlichen Potential beaufschlagt wird. Im Fahr­ zeuginnenraum können mehrere, vom Spannungsgenerator auf un­ terschiedlichste Potential gebrachte Elektroden angeordnet sein, so daß die Feldstärke im Fahrzeuginnenraum möglichst homogen ist usw.. Der Antwortgeber kann auch anders als eine Scheckkarte, beispielsweise als Schlüssel mit mechanisch wirksamem Bart, ausgebildet sein.

Das beschriebene System kann dahingehend erweitert werden, daß mit hoher Sicherheit erkannt wird, daß sich der Antwort­ geber 30 außerhalb des Fahrzeugs befindet. Wenn eine weitere Sende-/Empfangsantenne 18 des Steuergerätes 6 außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist und ein Fragesignal sendet, kann dieses elektromagnetisch gesendete Fragesignal auch in den Innenraum des Fahrzeugs gelangen. Wenn der Antwortgeber 30 auf ein solches Fragesignal antwortet, ist dies somit keine Gewähr dafür, daß er sich im Außenraum befindet. Wenn aber gleichzeitig mit dem elektromagnetisch gesendeten Fragesignal über die im Innenraum befindlichen Elektroden 8, 10 ein Fra­ gesignal gesendet wird, das in dem im Innenraum aufgebauten elektrischen Feld enthalten ist, und der Antwortgeber 30 auf dieses Signal nicht mit einem Antwortsignal (das unterschied­ lich zu dem auf das elektromagnetisch gesendete Fragesignal hin gesendeten Antwortsignal ist und im Steuergerät ent­ sprechend erkannt wird) antwortet, so ist dies sichere Gewähr dafür, daß sich der Antwortgeber 30 außerhalb des Fahrzeugs befindet. Beispielsweise kann das System derart ausgebildet sein, daß eine Türverriegelung nach Verlassen des Fahrzeugs nur erfolgt, wenn positiv festgestellt ist, daß sich der Ant­ wortgeber außerhalb des Fahrzeugs befindet. Es versteht sich, daß auch die im Innenraum des Fahrzeugs angeordnete Antenne 18 so ausgebildet sein kann, daß der Sende-/Empfangsbereich nach außerhalb des Fahrzeugs reicht.

Claims (9)

1. Verfahren zum Erkennen eines im Innenraum eines Kraftfahrzeugs befindlichen Antwortgebers (30), bei welchem Verfahren von einer fahrzeugfesten Sende- und Empfangsein­ richtung im Innenraum des Fahrzeugs ein ein Fragesignal ent­ haltendes Feld erzeugt wird, und ein Antwortgeber bei Empfang des Fragesignals ein Antwortsignal sendet, das von der Sende- /Empfangseinrichtung empfangen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Fragesignal in einem elektrischen Feld (12) ent­ halten ist, welches von der Sende- und Empfangseinrichtung zwischen wenigstens einer im Fahrzeuginnenraum befindlichen Elektrode (8, 10) und der Fahrzeugkarosserie (4) oder zwi­ schen zwei oder mehreren Elektroden untereinander erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fragesignal in der Modulation des elektrischen Feldes enthalten ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein weiteres Fragesignal elektromagnetisch der­ art gesendet wird, daß es außerhalb und innerhalb des Fahr­ zeugs empfangbar ist und der Antwortgeber (30) bei Empfang dieses Fragesignals mit einem weiteren Antwortsignal antwor­ tet, wobei das Vorhandensein des weiteren Antwortsignals und Fehlen des Antwortsignals auf ein mittels des elektrischen Feldes im Fahrzeuginnenraum übertragenen Fragesignals als au­ ßerhalb des Fahrzeugs befindlicher Antwortgeber (30) gewertet wird.

4. Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug, enthal­ tend
eine im Kraftfahrzeug angeordnete, fahrzeugfeste Sen­ de-/Empfangseinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) zum Aussenden eines Fragesignals und Empfangen eines Antwortsignals,
einen tragbaren Antwortgeber (30) mit einer Empfangs- /Sendeeinrichtung (34, 36, 38a, b, 40a, b, 42) zum Empfangendes Fra­ gesignals und Aussenden des Antwortsignals bei Empfang eines Fragesignals,
dadurch gekennzeichnet, daß
die fahrzeugfeste Sende-/Empfangseinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) einen Spannungsgenerator (20) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen an den Fahrzeuginnenraum angren­ zenden Karosserieteilen (4) und wenigstens einer, im Fahrzeu­ ginnenraum angeordnete Elektrode (8, 10) enthält, und
daß der Antwortgeber (30) zwei in gegenseitigem Ab­ stand angeordnete Elektroden (38a, 38b, 40a, 40b) aufweist, die an die Empfangs-/Sendeeinrichtung (34, 36, 38a, b, 40a, b, 42) angeschlossen sind.

5. Diebstahlschutzsystem nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Antwortgeber (30) drei jeweils etwa senkrecht zueinander angeordnete Elektrodenpaare (38a, 38b, 40a, 40b) enthält.

6. Diebstahlschutzsystem nach Anspruch 4 oder S. dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrzeuginnenraum zwei mit dem Span­ nungsgenerator (20) verbundene Elektroden (8, 10) angeordnet sind.

7. Diebstahlschutzsystem nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine erste Elektrode (10) in einer Kopf­ stütze eines Fahrersitzes und eine zweite Elektrode (8) in der Kopfstütze eines Beifahrersitzes angeordnet sind, und daß das Potential der einen Elektrode über und das der anderen Elektrode unter Potential der an den Fahrzeuginnenraum an­ grenzenden Karosserieteile (4) liegt.

8. Diebstahlschutzsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Fahrzeuginnenraum begren­ zende Fenster metallisiert sind.

9. Diebstahlschutzsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsgenerator (20) derart ausgebildet ist, daß sich bei einem Fragesignal das elektrische Feld im Fahrzeuginnenraum in einem Identifikati­ onscode entsprechender vorbestimmter Weise ändert, daß der Antwortgeber (30) eine Einrichtung (32) aufweist, die den Identifikationscode mit einem in ihr gespeicherten Identifi­ kationscode vergleicht und bei positivem Vergleich das Ant­ wortsignal sendet.