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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen bordseitigen Signalgeber für ein Kraftfahrzeug,
der mit einem tragbaren Empfänger
kommunizieren kann, um ein schlüsselloses
Zugangs- und/oder Zündverfahren
zu verwirklichen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
typische Anordnung für
ein schlüsselloses
Fahrzeugsystem besteht in der Verwendung einer gegenseitigen Funkverbindung
zwischen dem Fahrzeug und einem elektronischen Schlüssel. Aus
Sicherheitsgründen
muss die Position des elektronischen Schlüssels während der Kommunikationsverbindung überwacht werden.
Zur Detektion der Position des elektronischen Schlüssels bezüglich des
Fahrzeugs, d.h. einer Innen-/Außen-Detektion
und einer Bereichsdetektion Außen,
haben Systeme des Standes der Technik einen erwiesenen Vorteil,
wenn eine niederfrequente Verbindung (beispielsweise 20 kHz, 125
kHz, 13,56 MHz) verwendet wird. Für die Kommunikation und den
Datenaustausch zwischen dem Fahrzeug und dem elektronischen Schlüssel ist
eine höhere
Frequenz empfehlenswert (beispielsweise 315 MHz, 433 MHz, 868 MHz,
2,45 GHz), um von einer höheren
Datenrate zu profitieren und Kommunikationszeit zu sparen und damit
die Lebensdauer der Batterie zu vergrößern.
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Für den Uplink
(vom Fahrzeug zum elektronischen Schlüssel) werden beim System gemäß Stand
der Technik Spulenantennen mit Ferritkern verwendet, die in den
Türgriffen
oder innerhalb der Türen
angeordnet sind. Jede Antenne muss abgestimmt und separat mit der
Zentraleinheit verbunden werden. Dies ist arbeitsintensiv und kostenträchtig, denn
ein vollständig
geschütztes
schlüsselloses
System würde
bis zu zehn Ferritantennen benötigen.
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FR2839785 beschreibt ein
Fahrzeug, welches einen bordseitigen Signalgeber umfasst, der mit
einem tragbaren Empfänger
kommunizieren kann, um ein schlüsselloses
Zugangs- und/oder
ein schlüsselloses Zündverfahren
zu verwirklichen.
1 zeigt das Signalübertragungssystem
50 des
Fahrzeugs des Standes der Technik. Es weist ein Paar Ausgangsleitungen
51 und
52 auf,
die elektrisch mit einem Paar entsprechender Anschlusspunkte
53 und
54 auf
dem Fahrzeugkörper
55 verbunden
sind. Eine Antennentreiberschaltung
56 mit einem Stromtransformator
57 erzeugt
einen elektrischen Strom in den Ausgangsleitungen
51 und
52,
so dass ein magnetisches Feld ausgestrahlt wird, welches der Kommunikation
mit einem elektronischen Schlüssel
dienen kann. Wegen der Leitfähigkeit
des Metalls wird ein elektrischer Strom I
body hervorgerufen,
der, wie in
1 dargestellt, von einem Anschlusspunkt
zu dem anderen durch den Fahrzeugkörper
55 fließt.
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Dieser
Stand der Technik beschreibt außerdem
eine Schleifenantenne aus einem Draht, der um die Fahrgastzelle
des Fahrzeugs herum verläuft.
Aufgrund der großen
Ausdehnung der Schleife ist das ausgestrahlte Magnetfeld jedoch
nicht innerhalb der gesamten Fahrgastzelle nicht homogen und verringert
sich in der Mitte der Schleife stark.
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US 4 873 530 beschreibt
ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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EP 1 014 479 beschreibt
ein Antennensystem zum schlüssellosen
Einsatz in einem Fahrzeug, welches mehrere Antennen umfasst, die
außerhalb
des Fahrzeugs angeordnet sind, sowie eine innerhalb des Fahrzeugs
angeordnete Antenne.
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WO
99/23716 beschreibt eine Antennenvorrichtung für en diebstahlverhinderndes
Fahrzeugsystem, bei dem ein Sekundärfeld mittels einer Sekundärspule erzeugt
wird, wobei die Sekundärspule
mit einer Kopplungsspule verbunden ist, die in der Nähe der Primärspule zur
Erzeugung eines Primärfeldes
angeordnet ist.
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US 5 812 095 beschreibt
eine Montagestruktur für
ein kombiniertes Fahrzeugverkleidungsteil und eine Antenne. Eine
Funkempfangsantenne des Fahrzeugs ist innerhalb eines Verkleidungsteils
des Fahrzeugkörpers,
wie beispielsweise einem Spoiler oder einem Gepäckständer, verborgen.
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EP 1 184 236 beschreibt
ein Funksystem, bei welchem ein stationäres Gerät die aktuelle Position eines
tragbaren Geräts
durch Nutzung der Daten der Empfangsintensität der Fundsignale des tragbaren
Geräts bestimmt.
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US
2002/0027498 beschreibt ein Kraftfahrzeug, das mit einem ausgeklügelten „handfreien" Zugangssystem ausgerüstet ist,
um den Aufenthaltsort einer tragbaren Marke zu bestimmen, wobei
mehrere Antennen mit überlappenden
Abdeckungsbereichen vorgesehen sind und die Erkennungsvorrichtung
so konstruiert ist, dass abwechselnd jede Antenne aktiviert wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines bordseitigen
Signalgebers mit Übertragungsantennen,
welcher eine präzise
Ortsbestimmung eines elektronischen Schlüssels ermöglicht, während Material- und Installationskosten
der Vorrichtung verringert werden.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen
und kostengünstigen
Antennensystems, das eine gleichmäßige Abdeckung des Fahrzeuginnenraums
ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung ein Fahrzeug gemäß Anspruch
1 bereit.
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Zwei
Leitungsdrähte,
die jeweils eine Ausgangsklemme des Signalgebers mit einem Anschlusspunkt am
Fahrzeugkörper
verbinden, bilden eine Übertragungsantenne,
die ein Magnetfeld ausstrahlen kann. Tatsächlich bilden ein Abschnitt
des Fahrzeugkörpers,
der zwischen den beiden Anschlusspunkten verläuft, und die beiden mit diesen
verbundenen Leitungsdrähten
einen Stromkreis, durch den ein elektrischer Strom von einer der
Ausgangsklemmen zu der anderen fließen kann. Eine solche Anordnung,
d.h. eine Hybridschleife, die sowohl aus Leitungsdrähten als
auch aus dem Körpermaterial
besteht, strahlt ein Magnetfeld ab, das demjenigen einer aus Draht
bestehenden Antennenschleife entspricht. Der Fahrzeugkörper trägt jedoch
nur einen kleinen Teil zu der magnetischen Strahlung der Antenne
bei. Die Feldstärke
dieser Übertragungsantennenarchitektur
hängt vom
Abstand zwischen den Anschlusspunkten, der Fläche zwischen beiden Leitungsdrähten, der
Länge der
beiden Leitungsdrähte,
der Form der Fläche
zwischen den beiden Leitungsdrähten
und dem elektrischen Strom in der aus beiden Leitungsdrähten und
dem Körpermaterial
bestehenden Hybridschleife ab.
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Das
Ausgangswahlmittel ermöglicht
es, eine elektrische Anregung an eine große Zahl derartiger Übertragungsantennen
abzugeben und folglich ein Signal an eine große Zahl von spezifischen Ausstrahlbereichen innerhalb
und/oder außerhalb
des Fahrzeugs zu übermitteln,
so dass eine präzise
Bestimmung der Position des Empfängers,
d.h. der Position des elektronischen Schlüssels, ermöglicht wird.
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Vorzugsweise
gehört
wenigstens eine der Ausgangsklemmen zu wenigstens zweien der Paare
von Ausgangsklemmen, die elektrisch in wenigstens zwei unterschiedlichen
Zuständen
der Ausgangswahlmittel anregbar sind. Dadurch kann eine große Zahl
von Ausstrahlbereichen mit einer geringeren Zahl von Ausgangsklemmen
auf der Signalgeberseite gebildet werden und es ist weniger Antennenverdrahtung
erforderlich, denn jede Ausgangsklemme und der damit verbundene
Leitungsdraht kann mit einer Anzahl anderer Ausgangsklemmen zusammenwirken,
um eine Anzahl unterschiedlicher Übertragungsantennen mit unterschiedlichem
Abdeckungsbereich zu bilden.
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Vorteilhaft
sind die beiden Leitungsdrähte
entlang eines Abschnitts ihrer Länge,
der im Wesentlichen von dem Signalgeber bis zu einem Verzweigungspunkt
reicht, wo sich die beiden Leitungsdrähte voneinander trennen, miteinander
verdrillt. Dieses Merkmal ermöglicht
es, eine Hybridschleife unabhängig
von der Position des Signalgebers an einer beliebigen Position vorzusehen,
indem man den Abstand zwischen Signalgeberausgang und Hybridschleife
mittels miteinander verdrillten Leitungsdrähten überbrückt. Verdrillte Leitungen liefern
keinen merklichen Beitrag zur Magnetstrahlung der Antenne. Folglich
entspricht eine solche Anordnung im Wesentlichen einer Magnetschleife,
die am Verzweigungspunkt geschlossen ist.
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Vorteilhaft
umfassen die elektrischen Antriebsmittel eine Treiberschaltung und
die Ausgangswahlmittel eine Schalteinrichtung, die in wenigstens
zwei unterschiedlichen Zuständen
betreibbar ist, um selektiv die Treiberschaltung mit wenigstens
zwei entsprechenden Paaren der Ausgangsklemmen zu verbinden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
ist eine einzige Treiberschaltung mit allen entsprechenden Paaren
der Ausgangsklemmen verbindbar. Damit erhält man also einen sehr kostengünstigen
Signalgeber.
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform
der Erfindung umfasst die sowohl aus Leitungsdrähten als auch aus Körpermaterial
bestehende Hybridschleife einen Abstimmkondensator.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das elektrische Antriebsmittel einen elektrischen
Transformator mit einer Sekundärwicklung,
die mit wenigstens einem der Paare der Ausgangsklemmen verbunden
oder verbindbar ist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Schleife eine Antennenschleife, die auf einem leitfähigen Material
besteht und, in der Projektion gesehen, um wenigstens einen Teil
des Fahrzeuginnenraums herum angeordnet ist, um ein magnetisches
Feld auszustrahlen, wobei die Antennenschleife durch die von dem
Signalgeber ausgehenden beiden Leitungsdrähte mit dem Signalgeber verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungsdrähte entlang
eines Abschnitts ihrer Länge
bis zu einem Verzweigungspunkt hin, wo sich die beiden Leitungsdrähte voneinander
trennen, um einen Abschnitt der Antennenschleife zu bilden, miteinander
verdrillt sind.
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Dieses
Merkmal ermöglicht
es, die Antennenschleife unabhängig
von der Position des Signalgebers an einer beliebigen Position anzuordnen,
indem der Abstand zwischen dem Signalgeberausgang und der Antennenschleife
mittels miteinander verdrillten Leitungsdrähten überbrückt wird. Ineinander verdrillte
Leitungsdrähte
liefern keinen merklichen Beitrag zu der magnetischen Strahlung
der Antenne. Folglich entspricht eine solche Anordnung im Wesentlichen
einer magnetischen Schleife, die an dem Verzweigungspunkt geschlossen ist.
Da der verdrillte Abschnitt des Leitungsdrähtepaars das Abstrahlmuster
der Antennenschleife nicht beeinflusst, kann die Antenne unabhängig von
der Platzierung des Signalgebers in dem Fahrzeug an jeder hinsichtlich
des zu überdeckenden
Ausstrahlbereichs geeigneten Stelle angeordnet werden,. Folglich
ist das Antennensystem sehr flexibel und kann leicht an alle Fahrzeugtypen
angepasst werden.
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform
der Erfindung ist jeder der Leitungsdrähte mit einem entsprechenden
Anschlusspunkt am Fahrzeugkörper
verbunden, wobei die Antennenschleife aus den beiden Leitungsdrähten und
einem Abschnitt des Fahrzeugkörpers
besteht, der zwischen beiden Anschlusspunkten verläuft. Zwei
Leitungsdrähte,
die jeweils eine Ausgangsklemme des Signalgebers mit einem Anschlusspunkt
auf den Fahrzeugkörper
verbinden, bilden eine Übertragungsantenne,
die in der Lage ist, ein Magnetfeld abzustrahlen. Tatsächlich bildet
der Abschnitt des Fahrzeugkörpers,
der zwischen den beiden Anschlusspunkten verläuft, und die beiden damit verbundenen
Leitungsdrähte
einen Kreis, durch den ein elektrischer Strom von einer der Ausgangsklemmen
zu der anderen fließen
kann. Eine solche Anordnung, d.h. eine Hybridschleife, die aus beiden
Leitungsdrähten
und dem Fahrzeugkörper
besteht, strahlt ein magnetisches Feld aus, das demjenigen einer
aus Drähten
bestehenden Antennenschleife entspricht. Der Fahrzeugkörper liefert
jedoch nur einen geringen Beitrag zu der magnetischen Strahlung
der Antenne. Die Feldstärke
dieser Übertragungsantennenarchitektur
hängt vom
Abstand zwischen den Anschlusspunkten, der Fläche zwischen beiden Leitungsdrähten, der
Länge der
beiden Leitungsdrähte,
der Form der Fläche
zwischen beiden Leitungsdrähten und
dem elektrischen Strom in der aus den beiden Leitungsdrähten und
dem Körpermaterial
bestehenden Hybridschleife ab.
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Vorzugsweise
ist in diesem Fall ein Kondensator zwischen einem Leiter und dem
entsprechenden Anschlusspunkt am Fahrzeugkörper angeordnet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung besteht die Antennenschleife vollständig aus den
Leitungsdrähten.
So sind die beiden Leitungsdrähte
vorzugsweise zwei Abschnitte eines einzigen Drahts in einem ununterbrochenen
Schaltkreis, der in Form einer vollständigen Schleife angeordnet
ist.
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Vorteilhaft
bildet ein Abschnitt der beiden Leitungsdrähte, der zwischen dem verdrillten
Abschnitt und dem Signalgeber angeordnet ist, eine zweite Antennenschleife,
die, in der Projektion gesehen, um wenigstens einen Teil des Fahrzeuginnenraums
herum angeordnet ist, wobei der verdrillte Abschnitt die beiden
Antennenschleifen in Reihe miteinander verbindet. Nach dem gleichen
Prinzip ist es möglich,
eine Anzahl in Reihe geschalteter Antennenschleifen mit aus verdrillten
Drähten
bestehenden Verbindungen aufzubauen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfassen die beiden Leitungsdrähte einen weiteren verdrillten
Abschnitt, der zwischen der zweiten Antennenschleife und dem Signalgeber
verläuft.
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Vorteilhaft
bestehen die beiden Antennenschleifen und die beiden miteinander
verdrillten Paare aus einem einzigen Draht in einem ununterbrochenen
Schaltkreis, wobei die beiden Leitungsdrähte zwei Abschnitte dieses
einzigen Drahtes bilden.
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Gemäß spezieller
Ausführungsformen
der Erfindung ist wenigstens eine Schleife, in der Vertikalprojektion
gesehen, um den Kofferraum des Fahrzeugs herum und/oder, in der
Vertikalprojektion gesehen, um einen zentralen Bereich des Fahrgastraums
des Fahrzeugs und/oder, in der Vertikalprojektion gesehen, um eine rechte
Hälfte
und/oder eine linke Hälfte
des Fahrgastraums des Fahrzeugs herum und/oder, in der seitlichen Projektion
gesehen, um eine vordere Hälfte
und/oder eine hintere Hälfte
des Fahrgastraums herum und/oder, in der Längsprojektion gesehen, um den
gesamten Fahrgastraum des Fahrzeugs herum ausgebildet. Diese Anordnungen
stellen definierte Ausstrahlbereiche bereit, welche äußerst nützlich sind,
um das Vorhandensein oder das Fehlen des elektronischen Schlüssels während der
Kommunikation zu überwachen.
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Gemäß einer,
von den in Reihe geschalteten Antennenschleifen verschiedenen Option
ist es möglich, eine
Parallelschaltung von mehreren Schleifen oder Hybridschleifen an
demselben Paar Ausgangsklemmen des Signalgebers vorzusehen. In diesem
Fall ist es vorteilhaft, unterschiedliche Durchmesser für jedes
Schleifenkabel vorzusehen, um die gewünschten Stromverhältnisse
in den parallelen Drahtschleifen oder Hybridschleifen anzupassen.
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Vorzugsweise
sind die Leitungsdrähte
innerhalb des Kabelnetzes des Fahrzeugs angeordnet. Insbesondere
kann die Position der Anschlusspunkte an dem Fahrzeugkörper an
jede vorhandene Kabelnetzarchitektur angepasst werden. Der Hauptvorteil
dieser Ausführungsform
besteht darin, dass die Antennen bildenden Leitungsdrähte an die
vorhandenen Kabelnetze einer beliebigen Fahrzeugarchitektur angepasst
werden können.
Wenn die Leitungsdrähte
mit dem Fahrzeugkörper
verbunden werden, ist kein geschlossenes Kabelnetz erforderlich.
Folglich kann das Fahrzeug mit Antennen für ein schlüsselloses Zugangssystem ausgerüstet werden,
ohne dass ein zusätzliches
spezielles Kabelnetz erforderlich ist und ohne wesentliche Veränderungen des
vorhandenen Kabelnetzes. Die Antennen können die typische Architektur
mit offenen Schleifen des Kabelnetzes in einem Fahrzeug nutzen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Zum
besseren Verständnis
des Gegenstandes der Erfindung werden im Folgenden verschiedene
ihrer in den beigefügten
schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen als rein illustrative
und keineswegs erschöpfende
Beispiele beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigt:
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1 das
Signalübertragungssystem
eines Fahrzeugs des Standes der Technik
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2 eine
Draufsicht, in welcher ein mit einem Signalgeber gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ausgerüstetes
Fahrzeug dargestellt ist
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3 die Übertragungsantennen
in dem Fahrzeug der 2,
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4 die
Ausstrahlbereiche, die selektiv mit dem Signalgeber der 2 erreicht
werden können,
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5 eine
Signalgeberarchitektur, die für
die Ausführungsform
der 2 geeignet ist,
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6 eine
der 2 entsprechende Ansicht, in welcher ein Fahrzeug
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist;
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7 eine
perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung,
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8 eine
modifizierte Ausführungsform
des Signalgebers,
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9 eine
perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform
der Erfindung,
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10 eine
perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
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11 eine
Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung.
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Alle
Figuren betreffen ein Kraftfahrzeug, das mit einem schlüssellosen
Zugangssystem ausgerüstet ist.
Das Fahrzeug wird in 2 mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Dieses System umfasst eine bordseitige zentrale Kontrolleinheit,
die eine gegenseitige Funkverbindung mit einem in 2 dargestellten
elektronischen Schlüssel 12 gemäß einem
verschlüsselten
Protokoll durchführen
kann, um den elektronischen Schlüssel
zu erkennen und die Fahrzeugschlösser
zu betätigen,
sobald der elektronische Schlüssel 12 erkannt
worden ist. Die zentrale Kontrolleinheit umfasst Antennentreiber
und eine Datenverarbeitungseinheit, wie beispielsweise einen digitalen
Prozessor. Beispielsweise kann die Kommunikation durch Betätigung des
Türgriffs
ausgelöst werden.
Im Folgenden liegt der Schwerpunkt der Beschreibung auf dem Uplink
von der bordseitigen Zentraleinheit zu dem elektronischen Schlüssel 12.
Die anderen Elemente des Systems sind dem Fachmann bekannt.
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Die
bordseitige Zentraleinheit umfasst einen niedertrequenten Signalgeber 11 (der
beispielsweise bei 20 kHz, 125 kHz oder 13,56 MHz) arbeitet mit
einer Anzahl Ausgangsklemmen O1–O5, die mittels Leitungsdrähten 1–5 mit
einer Anzahl Anschlusspunkten P1–P5 an dem Boden 13 des Fahrzeugkörpers verbunden sind.
Um die Positionen der Anschlusspunkte zu verdeutlichen, sind einige
herkömmliche
Komponenten des Fahrzeugs in 5 durch
strichpunktierte Linien dargestellt, nämlich der Lufteinlass 15,
der Motorraum 16, die Vordersitze 17, die Rücksitze 18,
der Gepäckraum 19,
die Fahrgastzelle 20 und die Rücklichter 21. Beispielsweise
befinden sich P1 und P2 zu
beiden Seiten des Mitteltunnels in der Mitte der Fahrgastzelle 20.
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Die
Leitungsdrähte 1–5 sind
bevorzugt in dem vorhandenen Kabelnetz des Fahrzeugs angeordnet, d.h.
in der Ansammlung von Drähten
und Kabeln, welche verschiedene Elemente des Fahrzeugs mit Strom und/oder
Datensignalen versorgen. Beispielsweise ist ein Kabelnetz für die Rücklichter
im allgemeinen in einem Tunnel angeordnet, der entlang des Bodens
des Türrahmens
verläuft.
Die Leitungsdrähte 1–5 sind
durch eine Isolierschicht individuell isoliert.
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Die
Leitungsdrähte 1–5 und
die entsprechenden Anschlusspunkte P1–P5 sind so angeordnet, dass eine Anzahl spezifischer
Bereiche innerhalb des Fahrzeugs jeweils im wesentlichen durch eine
Hybridschleife umgeben sind, die aus einem Paar der Leitungsdrähte und
dem Abschnitt des Fahrzeugkörperbodens
besteht, der zwischen dem entsprechenden Paar der Anschlusspunkte
angeordnet ist. Wie beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt,
ist der vordere mittlere Bereich der Fahrgastzelle, d.h. zwischen
den Vordersitzen 17, im Wesentlichen von den Leitungsdrähten 1 und 2 und
dem Segment P1–P2 des
Fahrzeugkörperbodens
umgeben. Entsprechendes gilt für
den Gepäckraum 19 und
die Leitungsdrähte 4 und 5;
die rechte Seite der Fahrgastzelle 20 und die Leitungsdrähte 1 und 3;
die linke Seite der Fahrgastzelle 20 und die Leitungsdrähte 2 und 4.
Um ein Signal zu übertragen
wählt der
Signalgeber 11 eines der oben erwähnten Leitungsdrähtepaare
aus und erzeugt in ihnen einen elektrischen Strom, so dass das resultierende
Magnetfeld in dem entsprechend spezifizierten Bereich eine größere Amplitude
als irgendwo sonst hat. Wenn ein Signal unter Verwendung eines ausgewählten Leitungsdrähtepaares
zu dem elektronischen Schlüssel 12 übertragen
wird, kann in dem Signal ein spezifischer Antennenidentifikationscode
enthalten sein, um die entsprechende Übertragungsantenne zu identifizieren.
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Wie
in 3 durch gestrichelte Linien angedeutet, können die
Abschnitte der Leitungsdrähte 1–5,
die derselben Bahn folgen, miteinander verdrillt sein. Die Leitungsdrähte 1–3 bilden
ein ineinander verflochtenes Bündel
von Leitungsdrähten 22,
welches von dem Signalgeber 11 bis zu einem Verzweigungspunkt
B2 reicht, wo sich der Draht 2 von
dem Bündel
trennt, und einem Verzweigungspunkt B1,
wo Draht 1 sich von Draht 3 trennt. Der zusätzliche
Abschnitt von verflochtenen Drähten
beeinflusst das Magnetfeld in den Hybridantennenschleifen nicht.
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5 zeigt
einen Signalgeber 11 mit Ausgangswahlmitteln detaillierter.
Der Signalgeber umfasst einen elektrischen Generator 30,
der in der Primärwicklung 32 eines
Stromtransformators 31 elektrischen Strom erzeugt. Der
elektrische Generator 30 kann als Treiberschaltung 56 der 1 konstruiert
sein. Die Sekundärwicklung 33 des
Transformators 31 ist mit verschiedenen Paaren der Ausgangsklemmen
O1–O5 durch eine Schalteinrichtung 34 verbindbar,
die vier Kontaktrelais A–D
umfasst. Abstimmkondensatoren C1-C4 sind zwischen den Relais A, B und D und
den Ausgangsklemmen O1, O3 und
O5 angeschlossen. Ein separater Kondensator
ist zum Abstimmen jeder Hybridschleife erforderlich, wenn diese
unterschiedliche Induktivitäten
aufweisen. Jedes Kontaktrelais hat eine mit 0 bezeichnete Vorgabeposition
und eine mit 1 bezeichnete aktivierte Position. Die Relais A–D werden
von der (nicht dargestellten) Zentraleinheit des Systems gesteuert.
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Auf
der Basis dieser Antennenarchitektur sollte es möglich sein, den elektronischen
Schlüssel 12 in jeder
möglichen
Situation innerhalb und außerhalb
des Fahrzeugs 10 zu ermitteln. Mögliche Abstrahlbereiche innerhalb
und außerhalb
des Fahrzeugs sind in 4 dargestellt. Der Bereich 20 befindet
sich innerhalb der Fahrgastzelle. Bereich 19 befindet sich
innerhalb des Gepäckraums.
Bereich 23 befindet sich auf der linken Seite außerhalb
des Fahrzeugs. Bereich 24 befindet sich hinter dem Gepäckraum außerhalb
des Fahrzeugs. Bereich 25 befindet sich auf der rechten
Seite außerhalb
des Fahrzeugs.
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Zur
Bestimmung der aktuellen Position des elektronischen Schlüssels 12 innerhalb
oder außerhalb des
Fahrzeugs, werden die Hybridantennenschleifen wie in Tabelle 1 beschrieben
nacheinander mit dem gleichen Leistungsniveau oder mit unterschiedlichen
Niveaus betrieben. Der Ortsbestimmungsvorgang des elektronischen
Schlüssels 12 basiert
auf einer Messung der Feldamplitude bei der Empfangsantenne des
elektronischen Schlüssels.
Jedes Mal, wenn er ein Signal empfängt, misst der elektronische
Schlüssel 12 dementsprechend
die Feldamplitude (d.h. eine elektronische Spannung an der Empfangsantenne)
und kommuniziert diesen Wert, gegebenenfalls zusammen mit dem Identifikationscode
der Antenne, an die bordseitige Zentraleinheit. Die bordseitige
Zentraleinheit stellt fest, dass sich der elektronische Schlüssel 12 in
einem der Abstrahlbereiche befindet, wenn sie eine Antwort auf das
Signal erhält,
das unter Verwendung der entsprechend aktivierten Drähte übertragen
wurde, und wenn die entsprechende Bedingung der Feldmessung verifiziert wird.
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In
Tabelle 1 sind die Faktoren k0 und k1 vorgegebene Niveaus (k0 =
k1 oder k0 < k1),
die festlegen, ob sich der Schlüssel
innerhalb oder außerhalb
des Fahrzeugs befindet. Solche vorgegebenen Niveaus können anhand
von experimentellen Kalibriermessungen festgelegt werden. Obwohl
der Status des Relais D in einigen Fällen keine Rolle spielt, kann
man eine einfachere Kontrolle der Schalteinrichtung dadurch erreichen, dass
man das gleiche Kontrollsignal zum Schalten beider Relais C und
D zusammen verwendet (d.h. zu allen Zeiten ist Status C = Status
D).
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsform 110 des
Fahrzeugs. Die Anschlusspunkte P3 und P5 sind verglichen mit der ersten Ausführungsform
in P'3 und
P'5 geändert worden.
Der Signalgeber 111 befindet sich anstelle des linken hinteren
Ecks im rechten vorderen Eck der Fahrzeugzelle. Die Bauteile, die
identisch oder analog denjenigen der ersten Ausführungsform sind, werden mit
den gleichen, um 100 vergrößerten Bezugsziffern bezeichnet.
Der Signalgeber 111 entspricht dem Signalgeber 11 der 5 und
ist, wie in 5 gezeigt, mit Leitungsdrähten 101–105 verbunden.
Drahtabschnitte, welche auf gleichen Bahnen liegen, sind vorzugsweise
miteinander verdrillt oder verflochten. Die Ausstrahlbereiche entsprechen
im Wesentlichen denen der ersten Ausführungsform. Die Detektion des
elektronischen Schlüssels
wird in entsprechender Weise unter Verwendung der Schalt- und Detektionsregeln
durchgeführt,
die in Tabelle 2 dargestellt sind. Hier ist die Vorgabeposition
der Kontaktrelais A–D
so gewählt,
dass die Leitungsdrähte
der Antenne, die in dieser Position angeregt werden, diejenigen
sind, welche einen Ausstrahlbereich abdecken, der sich bezogen auf
den Fahrer seitlich vom Fahrzeug befindet (Bereich 23),
so dass eine schnellere Antwortzeit erreicht wird, wenn der Fahrer durch
Betätigen
des Griffs an der Fahrertür
Zugang zum Fahrzeug verlangt.
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7 zeigt
eine dritte Ausführungsform 210 des
Fahrzeugs. Zur besseren Klarheit sind die Türen weggelassen worden. Elemente,
die identisch oder analog zu denjenigen der ersten Ausführungsform
sind, werden durch die gleiche, um 200 vergrößerte Bezugsziffer
bezeichnet. Der Signalgeber 211 ist auf der linken Seite
des Gepäckraums
angeordnet und weist eine Schaltung auf, die derjenigen der 5 entspricht,
wobei drei Ausgangsklemmen mit Leitungsdrähten 201–203 verbunden
sind. Die Leitungsdrähte 201 und 202 verlaufen gemeinsam
entlang der linken Seite des Fahrzeugkörperbodens 213 von
dem Signalgeber 211 bis zu einem Verzweigungspunkt B3, der sich am Boden der linken zentralen
Säule 40 befindet.
Dieser erste Abschnitt der Leitungsdrähte 201 und 202 bildet
ein verflochtenes Drahtpaar 222 mit einer gleichmäßigen helikalen
Verflechtung, damit die magnetische Abstrahlung in diesem Bereich
minimiert wird. Ausgehend vom Punkt B3 verläuft der
Draht 201 entlang des Fahrzeugkörperbodens 213, entlang
der Vorderseite des Vordertürrahmens 44 und an
der linken Frontsäule 41 bis
zum Anschlusspunkt P201. Vom Punkt B3 verläuft
der Draht 202 entlang der zentralen Säule 40 hinauf zum
Anschlusspunkt P202. Der Draht 203 verläuft entlang
der linken hinteren Säule 42 hinauf
zum Anschlusspunkt P203. Die Anschlusspunkte
P201–P203 befinden sich auf der linken Seite des
Fahrzeugdaches 43, so dass elektrischer Strom von einem
zu anderen fließen
kann.
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Wenn
die Leitungsdrähte 201 und 202 ausgewählt werden,
ergibt sich ein Ausstrahlbereich, der, in der seitlichen Projektion
betrachtet, im Wesentlichen die vordere Hälfte der in 4 dargestellten
Bereiche 20 und 23 abdeckt. Wenn die Leitungsdrähte 203 und 202 ausgewählt werden,
erhält
man einen Ausstrahlungsbereich, der, in der seitlichen Projektion
gesehen, im Wesentlichen die hintere Hälfte der Bereiche 20 und 23 abdeckt.
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In
einer zu derjenigen der 5 alternativen Ausführungsform
umfasst der Signalgeber elektrische Antriebsmittel in Form von mehreren
Treiberschaltungen, die mit verschiedenen Paaren von Ausgangsklemmen
verbunden sind. Die zentrale Kontrolleinheit weist Treiberschaltungsauswahlmittel
auf, die in unterschiedlichen Zuständen betrieben werden können, um
die verschiedenen Treiberschaltungen selektiv zu aktivieren. Eine
Schalteinrichtung, wie beispielsweise die Einrichtung 34,
ist in diesem Fall nicht erforderlich.
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Bei
dem in 5 dargestellten Signalgeber werden die Antennenleitungsdrähte über einen
Transformator 31 gespeist, der verhindert, dass ein Kurzschluss
zwischen der Treiberschaltung und dem Fahrzeugkörper auftritt. Alternativ ist
es möglich,
die Antennenleitungsdrähte
direkt ohne Transformator anzutreiben, wie dies in der modifizierten
Ausführungsform
der 8 gezeigt ist. Wie in 8 gezeigt,
weist der modifizierte Signalgeber 311 einen Niederfrequenzgenerator 330 (beispielsweise
von 20 kHz oder 125 kHz) mit zwei Ausgangsklemmen O1 und
O2 auf, die über Leitungsdrähte 301 und 302 an
Anschlusspunkten P1 und P2 mit
dem Fahrzeugkörper
verbunden sind. Bezugsziffer 322 repräsentiert einen verflochtenen
Abschnitt. Auf jedem Draht sind Kondensatoren 47 und 48 angeordnet,
beispielsweise an den Anschlusspunkten P1 und
P2, damit die Gefahr eines Kurzschlusses
für Gleichstrom
zwischen dem Generator und dem Fahrzeugkörper vermieden wird. Obwohl
der Einfachheit halber nur zwei Antennenausgangsklemmen und Antennenleitungsdrähte dargestellt
sind, versteht es sich, dass eine beliebige Anzahl von Ausgangsklemmen
entsprechend mit dem Fahrzeugkörper
verbunden werden kann. Auch hier kann das entsprechende Ausgangswahlmittel
in Form einer Schalteinrichtung ausgebildet sein, die zwischen einer
einzelnen Treiberschaltung und einer Anzahl Ausgangsklemmen angeordnet
ist, oder in Form einer Anzahl wählbarer
Treiberschaltungen oder in anderer Form.
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9 zeigt
eine vierte Ausführungsform 410 des
Fahrzeugs. Die Bauteile, die identisch oder analog denjenigen der
ersten Ausführungsform
sind, werden mit den gleichen, um 400 vergrößerten Bezugsziffern
bezeichnet. Der Signalgeber 411 ist auf der linken Seite
des Gepäckraums
angeordnet und weist Ausgangsklemmen auf, mit denen isolierte Leitungsdrähte 401 und 402 verbunden
sind. Von den Signalgeberausgängen
bis zu einem Verzweigungspunkt B401, der
an der Unterseite der linken zentralen Säule 40 angeordnet
ist, verlaufen die Leitungsdrähte 401 und 402 zusammen
durch einen linksseitigen Kabelbaum des Fahrzeugkörpers, der
sich in Längsrichtung
entlang der linken Seite des Fahrzeugkörperbodens 413 erstreckt.
Dieser erste Abschnitt der Leitungsdrähte 401 und 402 bildet
ein verdrilltes Drahtpaar 422 mit einer gleichmäßigen helikalen Verflechtung,
damit die magnetische Abstrahlung in diesem Abschnitt minimiert
wird. Ausgehend vom Punkt P401 weist der
Draht 401 einen Abschnitt 401a auf, der quer über das
Fahrzeug auf den Fahrzeugkörperboden 413 verläuft, und
einem Abschnitt 401b, der entlang der rechten zentralen
Säule hinauf
zu einem Anschlusspunkt P401 verläuft. Ausgehend
vom Punkt B401 verläuft der Draht 402 die
zentrale Säule 40 hinauf
zu einem Anschlusspunkt P402. Die Anschlusspunkte
P401 und P402 befinden
sich auf der Unterseite des Fahrzeugdaches 43 auf gegenüberliegenden
Seiten des Fahrzeugkörpers.
Das Fahrzeugdach 43 stellt eine elektrische Verbindung
zwischen beiden Seiten des Fahrzeugs her. Folglich bilden die Drähte 401 und 402 eine
Hybridantennenschleife, welche, in der Längsprojektion gesehen, die
Fahrgastzelle umgibt.
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Eine
entsprechende Hybridantennenschleife erhält man in dem in 10 dargestellten
Fahrzeug 510, wo Bauteile, die identisch oder analog denjenigen
der ersten Ausführungsform
sind, mit der gleichen, um 500 vergrößerten Bezugsziffer bezeichnet werden.
Hier verläuft
das verflochtene Drahtpaar 522 entlang der rechten hinteren
Säule 42 des
Fahrzeugkörpers
und entlang der linken Seite des Dachs 43 des Fahrzeugkörpers hinauf
zu einem Verzweigungspunkt B501, der sich
auf der Oberseite der linken zentralen Säule 40 befindet. Vom
Punkt B501 ausgehend weist der isolierte
Draht 501 einen Abschnitt 501a auf, der auf der
Unterseite des Fahrzeugdaches 43 quer über das Fahrzeug verläuft, und
einem Abschnitt 501b, der entlang der rechten Zentralsäule hinab
zu dem Anschlusspunkt P501 verläuft. Ausgehend
von Punkt P501 verläuft der isolierte Draht 502 entlang
der zentralen Säule 40 hinab
zu dem Anschlusspunkt P502. Die Anschlusspunkte
P501 und P502 befinden sich
auf dem Fahrzeugkörperboden 513 auf
gegenüberliegenden
Seiten des Fahrzeugkörpers.
Der Fahrzeugkörperboden 513 stellt
eine elektrische Verbindung zwischen beiden Seiten des Fahrzeugs
her.
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Die
Hybridantennenschleifen der 9 und 10 können auch
am vorderen Ende oder am hinteren Ende der Fahrgastzelle realisiert
werden, indem man die Drähte
entlang der vorderen oder hinteren Säulen des Fahrzeugkörpers anstelle
der zentralen Säulen
führt.
Die in den 9 und 10 gezeigten
Drahtpaare 401/402 oder 501/502 können als
die einzigen Ausstrahlungsantennen des Systems verwendet werden,
wobei in diesem Fall nur zwei Signalgeberausgänge benötigt werden. Sie können auch
mit anderen Hybridschleifen, wie sie in den vorherigen Ausführungsformen
gezeigt worden sind, kombiniert werden, wobei in diesem Fall der
Signalgeber mit mehr Ausgängen
ausgerüstet
ist und, wie oben beschrieben, Ausgangswahlmittelumfasst.
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Die
Position der zentralen Kontrolleinheit mit dem Signalgeber und die
Positionen und die Anzahl der Anschlusspunkte muss nicht denjenigen
der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen entsprechen. So kann
die Bahn der Antennenleitungsdrähte
leicht an jede gewünschte
Position des Signalgebers angepasst werden, denn geeignete Plätze für Anschlusspunkte
gibt es auf den meisten Bauteilen eines jeden Fahrzeugkörpers und
verflochtene Drahtpaare können
immer dann gebildet werden, wenn ein Drahtabschnitt nicht abstrahlen
soll. Anders ausgedrückt
bietet die vorgeschlagene Antennenarchitektur eine große Flexibilität.
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Unter
Bezugnahme auf 11 wird nun eine sechste Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Die gleichen Bezugsziffern wie in 2 beziehen
sich auf die gleichen Fahrzeugbauteile wie in der ersten Ausführungsform.
Bei dem Fahrzeug 610 weist der Signalgeber 611 zwei
Ausgangsklemmen auf, die zwei in Reihe geschaltete Antennenschleifen 61 und 62 speisen,
die vollständig
aus isoliertem elektrischem Draht bestehen. Die Antennenschleifen 61 und 62 sind
so angeordnet, dass ihre jeweiligen Ausstrahlbereiche im Wesentlichen mit
der Fahrgastzelle 20 beziehungsweise dem Kofferraum 19 übereinstimmen.
Die Antennenschleife 61 befindet sich am Fahrzeugkörperboden 13 im
Zentrum der Fahrgastzelle 20, d.h. um den Mitteltunnel
und das Getriebegehäuse
herum. Die Antennenschleife 62 befindet sich am Fahrzeugkörperboden 13 in
der Draufsicht der 11 um den Bereich 19 des
Gepäckraums
herum. Beide Schleifen sind mittels eines verflochtenen Drahtpaares 60 in
Reihe geschaltet, welches das Abstrahlungsmuster jeder Schleife
nicht beeinflusst. Ein verflochtenes Drahtpaar 622 wird
auch verwendet, um die Antennenschleife 62 mit den Ausgangsklemmen
des Signalgebers zu verbinden.
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Genauer
gesagt verläuft
das verflochtene Drahtpaar 622 von den Signalgeberausgangsklemmen
bis zu einem ersten Verzweigungspunkt B601,
wo sich zwei Drahtabschnitte 603 und 604 voneinander
trennen. Die Drahtabschnitte 603 und 604 verlaufen
entlang der Seiten des Gepäckraums 19 in
zueinander entgegen gesetzte Richtungen hinab zu einem Treffpunkt
B603, der sich in der Mitte des Fahrzeugs
an der Vorderseite des Gepäckraums
befindet. Von den Punkten B601 bis B603 bilden die Drahtabschnitte 603 und 604 die
Antennenschleife 62. Am Punkt B603 treffen
sich die Drahtabschnitte 603 und 604 wieder, um
ein verflochtenes Drahtpaar 622 zu bilden, das entlang
des Fahrzeugkörperbodens 13 hinab
zu einem zweiten Verzweigungspunkt B602 verläuft, wo
sich zwei Drahtabschnitte 601 und 602 voneinander
trennen. Von dem Punkt B602 aus verlaufen die
Drahtabschnitte 601 und 602 auf gegenüberliegenden
Seiten des Mitteltunnels und werden am vorderen Ende der Fahrgastzelle
zur Bildung der Antennenschleife 62 wieder miteinander
verbunden.
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Beide
Antennenschleifen und beide verflochtenen Drahtpaare können aus
einem einzigen ununterbrochenen Draht bestehen. Sie können aber
ebenso aus einer Anzahl kürzerer
Drahtabschnitte bestehen, die mit geeigneten Verbindern in Reihe
geschaltet sind, um die Installation der Antennenanordung zu vereinfachen. Vorzugsweise
werden die entsprechenden Drähte
oder Drahtabschnitte innerhalb des Kabelnetzes des Fahrzeugs angeordnet.
Alternativ können
sie über
einen oder mehrere Standardverbinder zwischen verschiedenen bordseitigen
Systemmobilen des Fahrzeugs verbunden werden.
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Der
Signalgeber 611 umfasst eine Antennentreiberschaltung,
die derjenigen entsprechen kann, die in 1 gezeigt
ist, d.h. mit einem elektrischen Stromtransformator zur Impedanzanpassung.
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Mehr
als zwei in Reihe geschalteter Antennenschleifen können entsprechend
gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform
erhält
man eine sehr einfache und kostengünstige Antennenanordnung, die
eine Anzahl von gut definierten Ausstrahlbereichen liefert, weil
die verflochten das Ausstrahlungsmuster der Antennenschleifen nicht
beeinflussen, was es ermöglicht,
eine einfache Treiberschaltung bei den beiden Ausgangsklemmen zu
verwenden.
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Die
Erfindung ist auch für
ein schlüsselloses
Zündsystem
geeignet.
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Obwohl
die Erfindung im Zusammenhang mit einer Anzahl spezieller Ausführungsformen
beschrieben wurde, versteht es sich, dass sie in keiner Weise auf
diese beschränkt
sein soll und dass sie alle technischen Äquivalente der beschriebenen
Mittel und deren Kombinationen umfasst, solange diese in den Schutzbereich der
beanspruchten Erfindung fallen.
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Tabelle
1: Detektionslogik zur Lokalisierung des elektronischen Schlüssels in
der Ausführungsform
der Figur 2
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Tabelle
2: Detektionslogik zur Lokalisierung des elektronischen Schlüssels in
der Ausführungsform
der Figur 6