DE19908216A1 - Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeugs und Zündstartvorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei manuellem Betätigen eines Auslöseschalters (17) werden Berechtigungsdaten vom Schlüssel (13) zum Schloß (10) übertragen. Eine Lenkungsverriegelung (26, 27) entriegelt die Lenkung, wenn die Berechtigungsdaten mit Referenzdaten übereinstimmen. Anschließend wird die Zündung eingeschaltet und die Lenkungsverriegelung (26, 27) stromlos geschaltet, solange die Zündung eingeschaltet bleibt. Folglich kann die Lenkungsverriegelung (26, 27) während des Betriebs nicht aus Versehen aktiviert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Kraft­ fahrzeugs und eine Zündstartvorrichtung, die mit einem sol­ chen Verfahren betrieben wird.

Ein bekanntes Zündstartschloßsystem (EP 0 720 545 B1) weist einen elektronischen Zündschlüssel und ein zugehöriges elek­ tronisches Zündstartschloß auf. Der Zündschlüssel sendet ein codiertes Berechtigungssignal zu dem Schloß, wo das Berechti­ gungssignal auf seine Berechtigung überprüft wird. Bei Be­ rechtigung wird eine Sperre elektromagnetisch gelöst, damit der Zündschlüssel in das Schloß eingesteckt oder in diesem verdreht werden kann, damit weitere Schaltvorgänge (wie Lösen der Wegfahrsperre) ausgelöst werden können.

Bei einem solchen Zündstartschloßsystem kann auch eine Len­ kungsverriegelung vorhanden sein, die das Lenken des Fahr­ zeugs bei Berechtigung zuläßt. Solche Lenkungsverriegelungen werden mit dem Drehen des Zündschlüssels im Zündschloß akti­ viert oder deaktiviert.

Werden jedoch keine Schlüssel mit Bart, der in dem Schloß verdreht werden kann, verwendet, sondern eine Chipkarte als Schlüssel, so ist die Sicherheit gefährdet, da die Lenkungs­ verriegelung nicht mehr mechanisch durch den gedrehten Schlüssel aktiviert und deaktiviert wird. Die Lenkungsverrie­ gelung kann daher bei eingeschalteter Zündung versehentlich aktiviert werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeugs und eine Zündstartvorrichtung zu schaffen, die auch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs sicher funktioniert.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 6 gelöst. Dabei wird durch manuelles Betätigen eines Auslöseschalters ein Berech­ tigungssignal vom Schlüssel zum Schloß übertragen. Die Len­ kungsverriegelung wird aktiviert, wodurch die Lenkung elek­ tromechanisch freigegeben wird. Nach Einschalten der Zündung wird die Lenkungsverriegelung stromlos geschaltet, damit die Lenkungsverriegelung nicht aus Versehen die Lenkung sperren kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Un­ teransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematischer Aufbau einer Zündstartvorrichtung,

Fig. 2 schematischer Aufbau der Zündstartvorrichtung nach Fig. 1 mit einem eingesteckten Schlüssel,

Fig. 3 (setzt sich aus den Fig. 3A und 3B zusammen) ein Ablaufdiagramm zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs und

Fig. 4 ein Verfahren zum Stoppen des Verbrennungsmotor.

Eine erfindungsgemäße Zündstartvorrichtung (Zündstartschloß 10; Fig. 1) weist schloßseitig eine Schlüsselaufnahme 11 mit einem Schlüsselloch 12 auf, in das ein Bart eines elektroni­ schen Schlüssels 13 (siehe Fig. 2) eingesteckt werden kann. Die Schlüsselaufnahme 11 ist durch eine mechanische Feder 14 nach vorne zu einem Schlüsselloch 12 hin vorgespannt und liegt an einem Anschlag 15 an.

Beim Einstecken des Schlüssels 13 wird die Schlüsselaufnahme 11 entgegen der Federkraft nach hinten gedrückt. Dabei betä­ tigt ein Dorn 16 der Schlüsselaufnahme 11 einen ersten Posi­ tionssensor 17. Durch das dadurch ausgelöste Schaltsignal wird erkannt, ob der Schlüssel 13 steckt.

Die Zündstartvorrichtung weist schloßseitig einen Hubmagneten 18 auf, dessen axial beweglicher Anker 19 einen Mitnehmer 20 hin und her bewegt. Wenn der Mitnehmer 20 mittels des Hubma­ gneten 18 nicht angezogen ist, so wird das Einstecken des Schlüssel 13 durch eine Schlüsselraste 21 verhindert. Wenn der Hubmagnet 18 seinen Anker 19 anzieht, so wird das Stecken des Schlüssels 13 freigegeben.

Wenn der Schlüssel 13 steckt und der Mitnehmer 20 nicht ange­ zogen ist, so wird das Abziehen des Schlüssels 13 (Abzugs­ sperre) durch die Schlüsselraste 21 verhindert. Infolgedessen kann der Schlüssel 13 bei laufendem Motor nicht abgezogen werden. Ein zweiter Positionssensor 22 erkennt, ob der Hubma­ gnet 18 aktiviert und damit die Schlüsselraste 21 gelöst ist.

Die Zustände der Positionssensoren 17, 22 werden an eine Steuerschaltung auf einer Leiterplatte 23 geliefert, wo diese Zustände in der Steuerschaltung ausgewertet werden. Auf der Leiterplatte 23 ist auch ein Empfänger 24 angeordnet, der ein codiertes Signal (Codesignal) des in der Schlüsselaufnahme 11 steckenden Schlüssels 13 empfängt und auswertet.

Vorzugsweise weist der Schlüssel 13 einen nicht dargestellten Lichtsender (IR-Sender) auf. Das von dem Schlüssel 13 ausge­ sendete IR-Codesignal wird über einen nicht gezeigten Licht­ leiter in der Schlüsselaufnahme 11 zu dem Empfänger 24 gelei­ tet.

Vorteilhafterweise befindet sich - wie in der Fig. 2 darge­ stellt - das eine Ende des Lichtleiters in unmittelbarer Nähe zu dem Empfänger 24, wenn der Schlüssel 13 steckt. Der Schlüssel 13 wurde also gegen die Federkraft der Feder 14 in das Schloß 10 eingesteckt und verbleibt - gehalten durch die Schlüsselraste 21 - in dieser Position.

Wenn das Codesignal als berechtigt erkannt wird, so kann von der Steuerschaltung auf der Leiterplatte 23 aus eine Len­ kungsverriegelung freigegeben und eine Wegfahrsperre gelöst werden.

Die Lenkungsverriegelung weist einen Bolzen 26 auf, der über einen Elektromagneten 27 gesteuert in eine Ausnehmung 28 der Lenksäule 29 eingreift. Infolgedessen wird die Lenksäule 29 verriegelt.

Die Funktion der Wegfahrsperre kann in einem nicht darge­ stellten Motorsteuergerät enthalten sein. Nur bei berechtig­ tem Codesignal wird das Motorsteuergerät in seiner Funktion freigegeben und das Kraftfahrzeug kann ordnungsgemäß benutzt werden.

Ein Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeugs wird anhand eines Kraftfahrzeugs mit Automatikgetriebe (Fig. 3) näher erläutert, bei dem der elektronische Schlüssel 13 in das Zündstartschloß 10 zwar eingesteckt, aber dort nicht mehr verdreht wird.

Zunächst sei vorausgesetzt, daß der Fahrer die Türen seines Kraftfahrzeug mit Hilfe eines durch Tasten 30 auf dem Schlüs­ sel 13 manuell ausgelösten Fernbediensignals (Codesignal) ordnungsgemäß entriegelt hat.

Nach Öffnen der Fahrertür oder der Beifahrertür wird abge­ fragt, ob alle verfügbaren Bordnetzspannungen ordnungsgemäß anliegen. Ist dies der Fall, so wird die Schlüsselraste 21 freigegeben, damit der Schlüssel 13 (auch als ID-Geber be­ zeichnet) in die Schlüsselaufnahme 11 eingesteckt werden kann. Wenn nicht alle Bordnetzspannungen vorhanden sind, wird das Verfahren abgebrochen, gegebenenfalls kann eine optische oder akustische Warnung für den Fahrer ausgegeben werden.

Anschließend kann vorgesehen sein, daß die Schlüsselraste 21 beispielsweise 30 Minuten gelöst ist und der Fahrer Zeit hat, den Schlüssel 13 in die Schlüsselaufnahme 11 einzustecken. Nach dieser Zeitdauer (Time-out) wird das Einstecken des Schlüssels 13 verhindert, außer der Benutzer betätigt weitere Organe, wie beispielsweise das Bremspedal.

Wenn der Schlüssel 13 innerhalb der Wartezeit in die Schlüs­ selaufnahme 11 eingesteckt wird, so wird der steckende Schlüssel 13 durch den ersten Positionssensor 17 erkannt (Key-In-Erkennung). Dies kann durch Berühren eines Anschlags, an dem die Schlüsselraste 21 bei eingestecktem Schlüssel 13 anliegt, geschehen. Insofern entspricht dieses Vorgehen einem manuellen Betätigen eines Auslöseschalters.

Sobald der Schlüssel 13 steckt (und dies auch erkannt ist) weist die Steuerschaltung einen Energiesender 31 an den elek­ tronischen Schlüssel 13 vom Schloß 10 aus mit Energie zu ver­ sorgen. Hierzu kann sowohl im Schloß 10 (beispielsweise am Mitnehmer 20 oder auf der Leiterplatte 23) ein Energiesender 31 in Form einer Spule als auch im Schlüssel 13 ein Ener­ gieempfänger in Form einer Spule vorhanden sein, über die Energie induktiv übertragen wird.

Sobald der Schlüssel 13 genügend Energie hat, sendet er ein verschlüsseltes Berechtigungssignal (Codesignal) zum Schloß 10 zurück. Das Senden der Energie vom Schloß 10 aus und das Senden des Codesignal vom Schlüssel 13 aus wird auch als bi­ direktionaler Datenaustausch zwischen Schlüssel 13 und Schloß 10 (ELV/EZS = elektronische Lenkungsverriegelung/elektroni­ sches Zündstartschloß 10) oder als Frage-Antwort-Dialog be­ zeichnet.

Das Codesignal wird dann sowohl durch die Steuerschaltung für die Lenkungsverriegelung (ELV) als auch in dem Motorsteuerge­ rät (MSG) ausgewertet. Hierzu wird die in dem Codesignal ent­ haltene Codeinformation entschlüsselt und mit einer gespei­ cherten Sollcodeinformation als Referenzdaten verglichen. Falls sich das Codesignal - selbst bei mehrmaliger Wiederho­ lung - nicht als berechtigt herausstellt, so wird die Benut­ zung des Kraftfahrzeugs verweigert und ein Alarmsignal er­ zeugt.

Falls das Codesignal berechtigt ist, d. h. falls die Daten in Ordnung sind, so wird die Lenkungsverriegelung elektromagne­ tisch aktiviert, um die Lenkung freizugeben.

Es wird allerdings überprüft, ob die Lenkung auch tatsächlich freigegeben ist oder nicht. Dies kann durch einen nicht dar­ gestellten, induktiven Näherungssensor geschehen, der die Po­ sition des Bolzens 26 erfaßt. Ist die Lenkung tatsächlich entriegelt, so wird dies der Steuerschaltung auf der Leiter­ platte 23 durch ein Rückmeldesignal angezeigt. Wenn die Len­ kung nicht entriegelt ist, so kann die Lenkungsverriegelung erneut einige Mal aktiviert werden. Falls sie dann immer noch nicht entriegelt ist, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben und das Verfahren abgebrochen.

Wenn die Lenkung korrekt entriegelt ist und eine nicht darge­ stellte Starttaste zumindest einmal gedrückt wird, so wird einerseits eine Abzugssperre aktiviert, die verhindert, daß der Schlüssel 13 im eingesteckten Zustand wieder abgezogen werden kann (die Schlüsselraste 21 greift hierzu in den ein­ gesteckten Schlüssel 13 ein). Andererseits wird ein Strom­ schalter 32 geöffnet, wodurch die Stromversorgung für den Elektromagneten 27 und damit für die Lenkungsverriegelung ab­ geschaltet wird. Im stromlosen Zustand des Elektromagneten 27 greift der Bolzen 26 nicht in der Lenksäule 29 ein. Die Len­ kung bleibt dann sicher freigegeben.

Wenn die Schlüsselraste 21 tatsächlich als Abzugssperre akti­ viert ist, so können anschließend diverse elektrische Ver­ braucher mit den fahrzeugtypischen Stromklemmen mit den Klem­ menbezeichnungen K115R, K115 und K150 verbunden werden. Dabei bedeuten die K115R die elektrische Verbindung zu der Zündspu­ le, die K115 zum Pluspol der Batterie und die K150 die Ver­ bindung zum Starter. Dies bedeutet also, daß die Zündung ein­ geschaltet und der Verbrennungsmotor gestartet wird (Wegfahr­ sperre wird gelöst).

Zu den Klemmen K115R, K115 und K150 kann jeweils schrittweise dann durchgeschaltet werden, wenn bei einem Automatikgetriebe das Bremspedal jeweils betätigt ist. Bevor der Starter oder Anlasser (K150) eingeschaltet wird, kann nochmals überprüft werden, ob das Codesignal auch tatsächlich berechtigt ist (dies wird auch als Authentifizierung bezeichnet). Wenn nicht, so kann eine Fehlermeldung oder ein Alarm erzeugt wer­ den.

Wenn der Verbrennungsmotor abgestellt werden soll (Stopvor­ gang Automatik; siehe Fig. 4), so muß bei laufendem Motor zunächst die Starttaste als Auslöseschalter gedrückt werden. Wenn der Gangwählhebel in der Position P ( = Parken) steht, so wird die Abzugssperre aufgehoben, damit der Schlüssel 13 aus der Schlüsselaufnahme 11 herausgezogen werden kann. Gleich­ zeitig wird der Stromschalter 32 wieder geschlossen, so daß die Stromversorgung der Lenkungsverriegelung eingeschaltet wird, damit die Lenkung verriegelt werden kann. Der Elektro­ magnet 27 wird erst dann bestromt und somit die Lenkung ver­ riegelt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beispielswei­ se kleiner als 3 km/h beträgt. In diesem Fall wird angenommen, daß der Fahrer das Fahrzeug abstellen möchte.

Falls die Fahrgeschwindigkeit allerdings noch größer als der Schwellwert von 3 km/h ist und bereits die Fahrertür geöffnet wird, so wird einer Fehlermeldung ausgelöst. Das Öffnen der Türen kann über die ohnehin vorhandenen Türkontaktschalter erkannt werden.

Nachdem die Lenkung durch Eingreifen des Bolzens 26 in die Lenksäule 29 verriegelt und der Schlüssel 13 abgezogen ist, wird die Schlüsselraste 21 wieder aktiviert, so daß der Schlüssel 13 nicht ohne weiteres in die Schlüsselaufnahme 11 des Schlosses eingesteckt werden kann.

Wenn statt des einsteckbaren Schlüssels 13 eine Chipkarte verwendet wird, auf der eine Sende- und Empfangseinheit (Transponder) vorhanden ist, so wird als Schlüsselraste 21 ein separater Zündtastschalter (entspricht der Starttaste) verwendet. Solange die Türen nicht entriegelt und geöffnet sind, kann der Zündtastschalter zwar betätigt werden, löst allerdings keine weiteren Funktionen aus. Erst wenn die Türen berechtigt entriegelt sind und geöffnet werden, kann durch Betätigen des Zündtastschalters der bidirektionale Dialog (Frage-Antwort-Dialog) zwischen Schlüssel 13 und Schloß 10 durchgeführt werden, indem Energie zum Schlüssel 13 gesendet wird und dieser sein Codesignal zurücksendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet das Betreiben einer Wegfahrsperre und einer elektronischen Lenkungsverriegelung. Die Lenkungsverriegelung ist dabei auf jedem Fall inaktiv, solange die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet ist. Somit kann die Lenkung nicht aus Versehen während des Betriebs des Fahrzeugs blockiert werden.

Mit diesem Verfahren wird auch verhindert, daß der Schlüssel 13 in die Schlüsselaufnahme 11 gesteckt werden kann, wenn die Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugs nicht ausreichend ist. In diesem Fall wird die Schlüsselraste 21 nicht aktiviert. Der Schlüssel 13 kann auch während der Fahrt nicht abgezogen werden.

Die Positionssensoren 17, 22 können mechanisch betätigt wer­ den oder auch berührungslos (induktiv, Hallsensoren, Ultra­ schall, fotoelektrisch, elektromagnetisch, Ladungsgekoppelt) arbeiten. Auf die tatsächliche Ausführungsform des jeweiligen Positionssensors kommt es bei der Erfindung nicht an. Wesent­ lich hingegen ist, daß ein jeweiliger Zustand oder eine Posi­ tion eines Gegenstands erkannt wird und daraufhin ein aus­ wertbares Schaltsignal ausgelöst wird.

Das Codesignal wird berührungslos (optisch, per Funk oder akustisch) übertragen. So können beispielsweise nur eine schlüsselseitige und eine schloßseitige Spule vorhanden sein, die dann sowohl als Energiespule 31 als auch als Empfänger 24 dienen. In die eine Richtung wird ein - gegebenenfalls ver­ schlüsseltes - Energiesignal und in umgekehrter Richtung das Codesignal zurückübertragen (dies kann auch als Frage- Antwort-Dialog bezeichnet werden, bei dem die Antwort nur bei Empfang der Frage ausgesendet wird). Der Schlüssel 13 kann auch einen IR-Sender und eine Spule als Energieempfänger auf­ weisen.

Unter dem Begriff "Wegfahrsperre" sind alle Vorrichtungen im Kraftfahrzeug zu verstehen, die ein Benutzen des Kraftfahr­ zeug verhindern können. Diese Vorrichtungen werden nur dann freigegeben, wenn zuvor eine Authentifizierung erfolgreich stattgefunden hat. In eine Wegfahrsperre kann beispielsweise das Motorsteuergerät, eine Absperrventil für die Kraftstoff­ zufuhr, ein Schalter zum Zuschalten der Batterie, ein Getrie­ besteuergerät, ein Schalter zum Einschalten des Zündkreises, ein Bremssteuergerät, die Lenkung, usw. einbezogen werden.

Die Signale, die beim Frage-Antwort-Dialog übertragen werden, wie das Energiesignal und das Codesignal sind Signale, die jeweils eine binärcodierte, verschlüsselte Information (Be­ rechtigungsdaten) aufweisen. Je länger die Information ist, desto sicherer ist die Information vor unberechtigtem Ent­ schlüsseln. Durch das Verschlüsseln ändert sich das Codesi­ gnal bei jedem neuen Verschlüsselungsvorgang. Dem Codesignal können mehrere Bit vorausgehen oder nachfolgen, die gegebe­ nenfalls zu einer sicheren Datenübertragung benötigt werden. Die in dem Codesignal enthaltene Codeinformation wird mit den Referenzdaten verglichen. Bei Übereinstimmung wird ein co­ diertes Freigabe- oder Steuersignal erzeugt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Starten eine Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - manuelles Betätigen eines Auslöseschalters (17), wodurch codierte Berechtigungsdaten zwischen einem Schlüssel (13) und einem Zündstartschloß (10) berührungslos übertragen werden,
• - Aktivieren einer Lenkungsverriegelung (26, 27), falls die Berechtigungsdaten mit Referenzdaten übereinstimmen, wo­ durch die Lenkung des Kraftfahrzeugs elektromechanisch freigegeben wird,
• - Lösen einer Wegfahrsperre, falls die Berechtigungsdaten mit den Referenzdaten übereinstimmen, und
• - Stromlosschalten der Lenkungsverriegelung (26, 27), solange der Verbrennungsmotor eingeschaltet bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einstecken des Schlüssels (13) in eine Schlüsselaufnahme (11), in der ein Positionssensor als Auslöseschalter den eingesteckten Schlüssel (13) erkennt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Aktivieren einer Abzugssperre (18, 21), damit der Schlüssel (13) nicht abgezogen werden kann, solange der Verbrennungsmotor einge­ schaltet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch Aktivieren einer Schlüsselraste (21), die das Einstecken des Schlüssels (13) zuläßt, sobald alle Bordnetz­ spannungen korrekt anliegen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüsselraste (21) gelöst wird, wenn Türen berechtigt ent­ riegelt und/oder geöffnet werden.

6. Zündstartvorrichtung, die mit einem Verfahren nach An­ spruch 1 betrieben wird, die aufweist:

• - einen Auslöseschalter (17), der durch einen manuellen Vor­ gang geschaltet wird, wodurch codierte Berechtigungsdaten von einem tragbaren, elektronischen Schlüssel (13) zu der Zündstartvorrichtung (10) berührungslos übertragen werden,
• - einer Lenkungsverriegelung (26, 27), die die Lenkung des Kraftfahrzeugs elektromechanisch entriegelt, wenn die Be­ rechtigungsdaten als berechtigt erkannt werden,
• - einer Wegfahrsperre, die gelöst wird, damit der Verbren­ nungsmotor gestartet werden kann, falls die Berechtigungs­ daten mit den Referenzdaten übereinstimmen, und
• - einem Stromschalter (32), der die Stromversorgung für die Lenkungsverriegelung (26, 27) abschaltet, solange die Zün­ dung eingeschaltet ist, wodurch die Lenkung während dieser Zeit freigegeben ist.

7. Zündstartvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schlüssel (13) einen Bart aufweist, der in ein Schlüsselloch (12) eingesteckt wird.

8. Zündstartvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schlüssel (13) in Form einer Chipkarte mit einer Sende- und Empfangseinheit realisiert ist.

9. Zündstartvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Auslöseschalter (17) in der Schlüsselaufnahme (11) angeordnet ist und bei eingestecktem Schlüssel (13) ak­ tiviert wird.

10. Zündstartvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine elektromechanische Abzugssperre (18, 21), die ver­ hindert, daß der eingesteckte Schlüssel (13) abgezogen werden kann, solange die Zündung eingeschaltet ist.