DE3921893A1 - Elektronisches identifizierungssystem, insbesondere zur betaetigung von lenkschlossdiebstahlsicherungen, tuerschloessern und anderen automobiltechnischen anwendungen - Google Patents

Elektronisches identifizierungssystem, insbesondere zur betaetigung von lenkschlossdiebstahlsicherungen, tuerschloessern und anderen automobiltechnischen anwendungen

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Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Identifizierungssystem, bestehend aus einer Haupteinheit zur Betätigung von Schalteinrichtungen, durch die vorgegebene Funktionen ausgeführt werden, und wenigstens einer Zubehöreinheit zur selektiven Sendung von Befehlsmeldungen an die Haupteinheit zur Auslösung dieser vorgegebenen Funktionen, mit ersten und zweiten Antennenmitteln, die an die Haupteinheit bzw. Zubehöreinheit zur Übertragung von elektromagnetischen Wellensignalen angeschlossen sind, durch die die Befehlsmeldungen übermittelt werden.
In der im Fahrzeugsektor gebräuchlichsten Ausführungsform umfassen solche Systeme eine Haupteinheit oder "feststehende" Einheit, die z. B. in ein Fahrzeug eingebaut ist (und z. B. der Lenkschloßdiebstahlsicherung, der Öffnungs- und Schließbetätigung der Türen usw. zugeordnet ist) und eine Zubehöreinheit oder bewegliche Einheit, welche die Form eines mechanisch-elektronischen Schlüssels hat.
In der feststehenden und in der beweglichen Einheit sind identische oder zumindest untereinander übereinstimmende Codes erfaßt. Das System führt eine Kontrolle auf Übereinstimmung der beiden Codes durch, und die am Fahrzeug angebrachte Einheit kann nach Feststellung dieser Übereinstimmung eine Reihe von Vorgängen, z. B. das Ein-/Ausschalten der elektronischen Diebstahlsicherung, Öffnen/Schließen der Türen usw. einleiten.
Wegen allgemeiner Erläuterungen zu den Betriebskriterien eines Systems der o. g. Art kann z. B. auf die Patentanmeldung 67 331-A/85, die auf denselben Anmelder lautet, verwiesen werden. In der ebenfalls auf denselben Anmelder lautenden Patentanmeldung 67 929-A/86 sind die Teile zur Herstellung einer Übertragungsvorrichtung beschrieben, die als Schlüssel in einem solchen System benutzt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen die Schaffung eines Systems der o. g. Art, das hinsichtlich der möglichen Verwendung im automobiltechnischen Bereich vor allem bezüglich folgender Eigenschaften optimiert ist:
  • - Reduzierung der Gesamtabmessungen der feststehenden und der beweglichen Einheit;
  • - Wegfall von Versorgungsquellen (Batterien) in der beweglichen Einheit;
  • - Vermeidung ohmscher Kontakte zwischen beweglicher und feststehender Einheit;
  • - die Möglichkeit, eine fast unbegrenzte Anzahl codierter Meldungen vorzusehen;
  • - die Möglichkeit, beide Einheiten des Systems vor der Montage des Fahrzeugs individuell aufeinander abzustimmen;
  • - Reduzierung des Verschleißes;
  • - Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit;
  • - die Möglichkeit, den Bereich möglicher Funktionen zu erweitern, nachdem die Übereinstimmung zwischen der an der beweglichen Einheit erfaßten codierten Meldung und der in der feststehenden Einheit erfaßten Meldung festgestellt wurde, und
  • - die Verfügbarkeit eines modularen Systems, welches an unterschiedlichen Personenkraftwagen einfach durchzuführende individuelle Einstellungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem elektronischen Identifizierungssystem der oben genannten Art dadurch erreicht, daß
  • - die ersten Antennenmittel zum Empfang durch die zweiten Antennenmittel ein erstes Signal elektromagnetischer Wellen auf einer ersten vorgegebenen Frequenz abgeben können;
  • - mit den zweiten Antennenmitteln Aufnehmer/Geber zur Erzeugung einer Versorgungsspannung aus dem ersten elektromagnetischen Wellensignal verbunden sind, und
  • - die Zubehöreinheit Übertragungsmittel umfaßt, die durch die Versorgungsspannung aktiviert werden und den genannten zweiten Antennenmitteln wenigstens ein für die Übertragung an die Haupteinheit bestimmtes zweites Signal aus elektromagnetischen Wellen liefern, welches die Befehlsmeldungen auf einer zweiten Frequenz übermittelt, die im allgemeinen von der ersten vorgegebenen Frequenz abweicht.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau des Systems gemäß der Erfindung, das eine Haupteinheit bzw. feststehende Einheit und eine Zubehöreinheit bzw. bewegliche Einheit umfaßt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Aufbaus der beweglichen Einheit des Systems in einen Schlüssel;
Fig. 3 eine Darstellung eines möglichen Einbaus der beweglichen Einheit des Systems in einen Schlüssel;
Fig. 4 ein Blockschaltbild des Aufbaus der Haupteinheit des Systems;
Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer weiteren Einbaumöglichkeit.
Wie einleitend bereits ausgeführt wurde, ist in einem Identifizierungssystem 1 gemäß der Erfindung bei Anwendung im automobiltechnischen Bereich im allgemeinen zwischen folgenden Bestandteilen zu unterscheiden:
  • - einem Zubehörteil bzw. "beweglichen" Teil 2, das üblicherweise am Zündschlüssel und/oder Türschlüssel K angebracht ist, den der Autofahrer bei sich trägt, und
  • - einem Hauptteil oder "feststehendem" Teil 3, das am Fahrzeug normalerweise in der Nähe des Schlosses angebracht ist, in welches der Schlüssel K eingeführt wird, also z. B. bei der Lenkschloßdiebstahlsicherung.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Zündschlüssels K, auf dem maßstabsgerecht die Größe eines integrierten Schaltkreises zur Durchführung der im Blockschaltbild der Fig. 2 dargestellten Schaltfunktionen eingetragen ist.
In diesem Blockschaltbild ist mit 4 ein Speicher in Form eines EEPROM bezeichnet, in welchem eine oder mehrere codierte Meldungen eingetragen sind, von denen jede aus einer Kette von binären Ziffern besteht, die in drei Blöcke 4 a, 4 b und 4 c unterteilt sind.
Der erste Block 4 a enthält eine Reihe von Binärziffern oder Bits, welche den Identifizierungsschlüssel einer jeden "Paarung" aus beweglicher Einheit 2 und feststehender Einheit 3 darstellen. Der zweite Block 4 b ist im wesentlichen eine Parity-Kontrolle (check sum), die es der feststehenden Einheit 3 ermöglicht, festzustellen, ob der empfangene Code syntaktisch korrekt ist.
Der dritte Bitblock 4 c leitet eine Reihe von Daten weiter, die es z. B. ermöglichen, eine Vielzahl von modularen Vorrichtungen zu steuern, welche an Baureihen verschiedener Modelle von Personenkraftwagen zur Ergänzung unterschiedlicher Funktionen eingebaut sind.
Hierzu wird in der in Fig. 1 wiedergegebenen Darstellung des Aufbaus der Haupteinheit bzw. feststehenden Einheit 3 angenommen, daß diese Einheit in Form einer Verarbeitungseinheit (z. B. Mikroprozessor) aufgebaut ist, die mit einer Input-Output-Schnittstelle ausgestattet ist, die den Informationsaustausch mit einem oder mehreren Schalteinrichtungen A und gegebenenfalls einem oder mehreren Sensoren S steuert, so daß eine Vielzahl von vorgegebenen Funktionen realisiert werden kann, wie z. B. Verriegelung - Entriegelung der Lenkschloßdiebstahlsicherung, Öffnen - Schließen einer oder mehrerer Türen usw.
Jede der Meldungen 4 a-4 c kann also (mit Wahlmöglichkeiten seitens des Benutzers gemäß den bekannten und jedenfalls für das Verständnis der Erfindung unerheblichen Kriterien, die nachstehend deshalb nicht weiter erläutert werden) eine oder mehrere Funktionen, deren Durchführung gesteuert werden soll, kennzeichnen.
In der Beschreibung des Blockschaltbildes nach Fig. 2 ist mit 5 ein Schieberegister bezeichnet, über das jeder String der im EEPROM 4 gespeicherten Daten über eine Codierzwischenschaltung 6 an eine Übertragungslogik 7 zur Übertragung an einen Ausgangs-Oszillator/Verstärker 8 weitergeleitet werden kann. Dieser Ausgang speist eine Spule 9, welche als Antenne für die Zubehöreinheit bzw. bewegliche Einheit 2 dient.
Die Teile 4 bis 8 sind an eine Gleichspannungsversorgungsleitung Vcc angeschlossen, die zu einer Aufnehmerstufe führt (z. B. bestehend aus einer Hüllkurvendemodulatorgruppe mit Stabilisator in Kaskadenschaltung), welche wiederum an die Spule 9 angeschlossen ist und eine Versorgungsgleichspannung von z. B. 5 V in die Gleichspannungsleitung einspeisen kann, wie dies nachstehend noch beschrieben werden wird.
Mit 11 ist eine Spule bezeichnet, die als Antenne für die feststehende Einheit 3 dient und z. B. in der Nähe des unteren Randes oder um das Schloß T herum, in das der Schlüssel K gesteckt wird, angebracht ist.
Wenn der Schlüssel K in das Schloß T eingeführt wird, stellt sich zwischen den Spulen 9 und 11 eine elektromagnetische Kopplung ein, welche die Übertragung von Signalen über elektromagnetische Wellen von der Spule 11 zur Spule 9 und umgekehrt ermöglicht.
Mit 12 ist ein Oszillator bezeichnet, der ein Signal mit einer Frequenz f 1 von z. B. 200 kHz an die Spule 11 anlegen kann.
Im Gegensatz dazu kann der Oszillator/Verstärker 8 der beweglichen Einheit 2 im allgemeinen ein Signal (das entsprechend dem von der Übertragungslogik 7 ausgesandten Bitstring z. B. pulsbreitenmoduliert oder amplitudenmoduliert ist) mit einer Frequenz f 2 von z. B. 10 kHz und somit mit einer anderen Frequenz als f 1 liefern.
Mit 13 ist ein Empfangsverstärker bezeichnet, der ein von der Spule 11 aufgenommenes Signal empfängt und verstärkt, um es über einen Rechteckimpulsformer und gegebenenfalls Impulsaufbereiter 14 an eine Verarbeitungseinheit 15 weiterzuleiten. Diese Verarbeitungseinheit steuert über eine Input-Output-Einheit 16 den Betrieb der Schalteinrichtungen A, gegebenenfalls in Abhängigkeit von den von den Fühlern S empfangenen Signalen.
Mit 17 ist ein Element aus magnetischem Werkstoff bezeichnet, das in der Nähe des unteren Randes des Schlosses T angebracht ist und über eine Feder 17 a elastisch in Richtung zur Öffnung des Schlosses T hingedrückt wird.
Wenn der Schlüssel K in das Schloß T eingeführt wird, so drückt er mit seiner Spitze entgegen der Rückstellkraft der Feder 17 a gegen das Element 17. Die Bewegung des magnetischen Elementes 17 wird von einem Fühler 18 aufgenommen, wobei der Fühler z. B. aus einer Hall-Sonde besteht. Unter diesen Bedingungen sendet der Fühler ein Aktivierungssignal an den Oszillator 12.
Bei Einsatz des Systems wird in dem Augenblick, in dem der Schlüssel K in das Schloß T, z. B. das Blockierschloß (Lenkradschloß), eingeführt wird, eine elektromagnetische Kopplung von Spule 9 zu Spule 11 aufgebaut.
Gleichzeitig bewirkt die Spitze des Schlüssels K die Verschiebung des Elementes aus magnetischem Werkstoff 17, welche von dem Fühler (Hall-Sonde) 18 aufgenommen wird, der seinerseits den Oszillator 12 aktiviert.
Das von dem Oszillator generierte Signal der Frequenz f 1 gelangt zur Spule 11, wird von der Spule 9 der beweglichen, in den Schlüssel K eingebauten Einheit 2 aufgenommen, geglättet und von der Schaltung auf einen festen Wert stabilisiert (z. B. 5 V).
Über die Gleichspannungsleitung aktiviert diese Schaltung die Übertragungselemente 4 bis 8 der beweglichen Einheit 2. Insbesondere die Übertragungslogik 7 lädt über das Schieberegister 5 den codierten String (Zeichenkette), der bei der Herstellung der Einheit in den EEPROM-Speicher 4 eingespeichert wurde.
Der Umstand, daß dieser Code (der wie oben angegeben in drei Blöcke 4 a, 4 b, 4 c unterteilt ist) in einen EEPROM-Speicher geschrieben ist und nicht durch eine Codierung auf Hardware-Ebene realisiert wird, ermöglicht es, eine fast unbegrenzte Anzahl von Codes zu erreichen, ohne daß es erforderlich ist, einen integrierten Schaltkreis mit ständig steigenden Abmessungen einzusetzen. In diesem Zusammenhang darf auf die vorige Patentanmeldung 67 919-A/86 Bezug genommen werden, die bereits in der Einleitung zu vorliegender Beschreibung erwähnt wurde.
Die in die Logik 7 geladene codierte Meldung wird an den Übertragungs-Verstärker/Oszillator 8 weitergeleitet, der sie auf der Frequenz f 2 zur Übertragung an die feststehende Einheit 3 an die Spule 9 schickt.
Das Signal mit der Frequenz f 2, das den Code des Schlüssels enthält, wird von der Spule 11 empfangen und (nachdem es bei 13 verstärkt und rechteckig geformt und gegebenenfalls bei 14 aufbereitet wurde) zur Einheit 15 geleitet.
Wenn diese Einheit 15 die Übereinstimmung zwischen dem empfangenen Code und dem von der feststehenden Einheit 3 gespeicherten Code feststellt, so bewirkt die Input-Output-Einheit 16 die Aktivierung der Schalteinrichtungen A entsprechend den erhaltenen Befehlsmeldungen.
Das Vorhandensein des magnetischen Elements 17 und der Hall-Sonde 18 ermöglicht es, die Verbrauchswerte des feststehenden Teils 3 des Systems zu reduzieren und gleichzeitig auf die Ausstrahlung störender elektromagnetischer Wellen zu verzichten: die Frequenz f 1 wird ja nur im Anschluß an das Einführen des Schlüssels K in das Schloß T gesendet und endet mit der erfolgten Entschlüsselung des von Teil 2 übertragenen Codes.
Alternativ zu dieser Lösung kann das Auslösesignal zum Senden der Frequenz f 1 durch das Erreichen der Fahrstellung des Schlüssels K gegeben werden, die durch einen nicht dargestellten Fühler bekannter Art erfaßt wird.
Die Feststellung der Übereinstimmung der in der beweglichen Einheit 2 und in der feststehenden Einheit 3 vorhandenen Codes ermöglicht die Durchführung verschiedener Schutzfunktionen.
So kann z. B. die Erregung eines Mikromagneten veranlaßt werden, der dann die Drehung des Schlüssels K im Schloß T aus der Halte-Stellung in die Fahrstellung ermöglicht. Eine weitere recht wirksame Schutzfunktion kann darin bestehen, daß der als übereinstimmend erkannte Code an die Kontrolleinheit zum Anlassen des Fahrzeugmotors geschickt wird. Auf diese Weise wird der Betrieb dieser Kontrolleinheit nur in dem Falle zugelassen, in dem die Übereinstimmung der beiden Codes zeigt, daß der Benutzer im Besitze des Schlüssels des Fahrzeugs ist. Diese Funktion stellt eine sehr wirksame Diebstahlschutzfunktion dar.
Neben den o. g. Schutzfunktionen können weitere Funktionen von der feststehenden Einheit 3 über die Schalteinrichtungen A durchgeführt werden, z. B. die automatische Einstellung der Sitze des Fahrzeugs und/oder der Rückspiegel usw. in Stellungen, die zuvor entsprechend den ergonomischen Eigenschaften und/oder des Wunsches des Benutzers entsprechend gewählt und abgespeichert werden. Das Ganze kann z. B. über die Benutzung von Schlüsseln mit verschiedenen Codes erzielt werden.
Was die Anwendungsmöglichkeiten der Speicherkodierung betrifft, wie z. B. im Hinblick auf eine eventuelle selbstlernfähige Funktion, so ist es möglich, auf bereits in der Vergangenheit vorgeschlagene Lösungen zurückzugreifen, wie z.B. die Verwendung eines Programmierdruckknopfes und einer oder mehrerer LED als "Benutzerführung" (die in der Zeichnung aber nicht ausdrücklich dargestellt sind).
Fig. 5 zeigt, wie außer der beweglichen Einheit 2 des Systems gemäß der Erfindung auch ein Geber (z. B. eine LED 19, die mit Infrarot arbeitet) zur Fernsteuerung des Öffnungs-/Schließvorgangs der Fahrzeugtüren in das Gehäuse des Schlüssels K eingebaut werden kann.
In diesem Fall kann eine Versorgung der LED-Fernbedienung über eine in das Gehäuse des Schlüssels K eingebaute Batterie 20 vorgesehen werden, wobei - was die elektronische Identifizierungsfunktion des Systems gemäß der Erfindung betrifft - die Funktion der "Fernspeisung/Fernversorgung" erhalten bleibt, die mit Hilfe des von der Spule 11 und 9 übertragenen Signals mit der Frequenz f 1 realisiert ist.
Diese Lösung stellt sicher, daß auch im Falle der leergewordenen Versorgungsbatterie 20 der Fernbedienung der Einstieg ins Fahrzeug dennoch über die Verwendung der mechanischen Komponente des Schlosses gewährleistet ist, wobei die zuvor beschriebenen Schutz- und Diebstahlschutzfunktionen unverändert aufrecht erhalten werden.

Claims (9)

1. Elektronisches Identifizierungssystem, bestehend aus einer Haupteinheit (3) zur Betätigung von Schalteinrichtungen (A), durch die vorgegebene Funktionen ausgeführt werden und wenigstens einer Zubehöreinheit (2) zur selektiven Sendung von Befehlsmeldungen an die Haupteinheit (3) zur Auslösung dieser vorgegebenen Funktionen, mit ersten (11) und zweiten (9) Antennenmitteln, die an die Haupteinheit (3) bzw. Zubehöreinheit (2) zur Übertragung von elektromagnetischen Wellensignalen angeschlossen sind, durch die die Befehlsmeldungen übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die ersten Antennenmittel (11) zum Empfang durch die zweiten Antennenmittel (9) ein erstes Signal elektromagnetischer Wellen auf einer ersten vorgegebenen Frequenz (f 1) abgeben können (12);
  • - mit den zweiten Antennenmitteln (9) Aufnehmer/Geber (10) zur Erzeugung einer Versorgungsspannung aus dem ersten elektromagnetischen Wellensignal (f 1) verbunden sind, und
  • - die Zubehöreinheit (2) Übertragungsmittel (4 bis 8) umfaßt, die durch die Versorgungsspannung Vcc aktiviert werden und den genannten zweiten Antennenmitteln (9) wenigstens ein für die Übertragung an die Haupteinheit (3) bestimmtes zweites Signal aus elektromagnetischen Wellen liefern, welches die Befehlsmeldungen auf einer zweiten Frequenz (f 2) übermittelt, die im allgemeinen von der ersten vorgegebenen Frequenz (f 1) abweicht.
2. Identifizierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (f 1) und zweite (f 2) Frequenz im wesentlichen gleich 200 kHz bzw. gleich 10 kHz sind.
3. Identifizierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zubehöreinheit (2) als Schlüssel (K) ausgebildet ist, der im Gebrauch dazu bestimmt ist, mit der Haupteinheit (3) in Verbindung (T) zu treten und die Haupteinheit (3) Fühlermittel (17, 18) umfaßt, welche die erfolgte Verbindung des Schlüssels (K) mit der Haupteinheit (3) im Hinblick auf das zu generierende erste Signal elektromagnetischer Wellen (f 1) durch die ersten Antennenmittel (11, 12) feststellen.
4. Identifizierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fühlermittel (17, 18) ein durch den Schlüssel (K) beim Verbinden mit der Haupteinheit (3) bewegbares magnetisches Element (17) und ein Fühlerelement (18) zur Erfassung der Bewegung des magnetischen Elements (17) umfassen.
5. Identifizierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerelement (18) eine Hall-Sonde (Hall-Effekt-Sensor) ist.
6. Identifizierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (11) und zweiten (9) Antennenmittel als Spulen ausgebildet sind.
7. Identifizierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsmeldungen aus Ketten binär codierter Zeichen bestehen, die eine erste Gruppe binärer Zeichen (4 a) umfassen, die einen Identifizierungscode für das System darstellen, weiter eine zweite Gruppe binärer Zeichen (4 b), die zur Kontrolle der Korrektheit der übertragenen Meldung benutzt werden können, und eine dritte Gruppe binärer Zeichen (4 c), die die von der Haupteinheit (3) im Anschluß an den Empfang der Befehlsmeldung durchzuführenden Funktionen kennzeichnen.
8. Identifizierungssystem nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zubehöreinheit (2) wenigstens einen Speicher, vorzugsweise vom Typ EEPROM, zur Speicherung der Befehlsmeldungen umfaßt.
9. Identifizierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zubehöreinheit (2) durch einen weiteren Geber (19) ergänzt ist, der zu der Haupteinheit (3) jeweils Befehlsmeldungen schickt und mit entsprechenden Speisemitteln (20) ausgestattet ist, sowie dadurch, daß die Zubehöreinheit (2) betriebsmäßig von den Speisemitteln des zusätzlichen Gebers (19) unabhängig ist.
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