EP1145460A2 - Vorrichtung zur signalübertragung in einem fahrzeug - Google Patents
Vorrichtung zur signalübertragung in einem fahrzeugInfo
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung zur Signal- und Energieübertragung in einem Fahrzeug vorgeschlagen. Sie weist eine Antennenspule (10) auf, die an oder in einem bewegbaren Teil (16) angeordnet ist. Eine Koppelspule (12) ist an einem gegenüber dem bewegbaren Teil (16) feststehenden Teil (20) in räumlicher Nähe zu der Antennenspule (10) in der Weise angebracht, dass die Antennenspule (10) und die Koppelspule (12) induktiv/transformatorisch Energie und Signale austauschen können.
Description
Vorrichtung zur Signalübertragung in einem Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Signalübertragung in einem Fahrzeug .
Aus der DE-A 44 223 191 ist eine FensterScheibenantenne für Kraftfahrzeuge mit extremer Bandbreite bekannt. Diese Fensterscheibenantenne besteht aus einem metallischen Rahmen, der die Fensterscheibe des Kraftfahrzeugs umschließt, einem auf oder in der Fensterscheibe angebrachten ersten Antennen- leiter und einer Anschlußstelle auf diesem. Der spannungsführende Anschluß der Antennenanschlußstelle ist mit der zugehörigen Anschlußeinheit über eine kurze elektrische Leitung verbunden.
Eine derartige Leitung ist dann störend, wenn sich die Antennenstruktur in oder an einer versenkbaren Scheibe befindet und die zugehörige Anschlußeinheit unbeweglich montiert ist; neben der durch die Bewegung erhöhten mechanischen Bie- gebelastung der Leitung muß auch der entsprechende Bewegungsfreiraum für diese Leitung vorgesehen werden. Weitere Nachteile sind der Montageaufwand, die Gefahr des Verhakens
beweglicher Teile in dieser Verbindungsleitung sowie eventuelle Klappergeräusche.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische und funktionale Verbindung zwischen der in oder auf einer beweglichen Scheibe angebrachten Antenne und der zugehörigen fest verbauten Elektronikeinheit in Bezug auf die oben genannten Nachteile zu verbessern.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder elektrischen Signalen in einem Fahrzeug weist eine Antennenspule auf, die an oder in einem bewegbaren Teil, etwa einer versenkbaren Seitenscheibe, angeordnet ist. Eine Koppelspule ist an einem gegenüber dem bewegbaren Teil feststehenden Teil in räumlicher Nähe zu der Antennenspule in der Weise angebracht, daß die Koppelspule und die Antennenspule induktiv miteinander gekoppelt sind und elektrische Energie und Signale in beide Richtungen zwischen der Antennenspule und der Koppelspule übertragen werden können. Dadurch kann auf eine leitungsgebundene Signal- und Energieübertragung zwischen der Antennenspule als eigentlichen Sende-/Empfangsantenne eines schlüssellosen Zu- gangskontrollsystems für Fahrzeuge und der zugehörigen Steuerelektronik verzichtet werden. Die Antennenspule dient in einem schlüssellosen Zugangskontrollsystem zur induktiven Übertragung sowohl der zum Nachweis der Berechtigung zum Ent- bzw. verriegeln des Fahrzeugs erforderlichen Daten zwi- sehen einem oder mehreren tragbaren Transponder (n) als elektronische Berechtigungsausweise und dem Fahrzeug als auch der induktiven Übertragung elektrischer Energie zu Transpon-
dern ohne eigene Energiequelle mit Hilfe elektromagnetischer Felder. Dazu enthalten die Transponder ebenfalls Antennenspulen, die wie die Antennenspule und/oder die Koppelspule Teil eines auf die Betriebsfrequenz (en) abgestimmten Reso- nanzkreises sein können.
Der Datenaustausch zwischen Transponder und Fahrzeug ist vorzugsweise ein Frage-Antwor -Dialog, so daß die erfindungsgemäße Anordnung für Senden und Empfangen ausgelegt ist. Die transformatorische Signalübertragung gestattet dar- überhinaus bei geeigneter Dimensionierung auch eine einfache Anpassung an unterschiedliche Impedanzen oder Signalpegel des schlüssellosen Zutrittkontrollsystems. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung gestattet durch eine vom zugehö- rigen Steuergerät je nach Bedarf gesteuerte Änderung der wirksamen Windungszahl der Koppelspule eine verbesserte Anpassung der Pegel von Strömen und Spannungen (= variables Übersetzungsverhältnis des von Antennenspule und Koppelspule gebildeten Übertragers/Trafos) . Alle notwendigen Teile (Lei- tungen, Schaltmittel, Wicklungsanzapfungen) sind feststehend montierbar oder Teile der unbeweglich eingebauten Komponenten (Steuergerät, Koppelspule) .
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, daß als bewegbares Teil eine Fensterscheibe des Fahrzeugs, als feststehendes Teil die zugehörige Tür des Fahrzeugs verwendet wird. Die Integration der bewegbaren Antennenspule in die Fensterscheibe, insbesondere eine Seitenscheibe, ermöglicht den Energie- und Datenaustausch zwischen dem Fahrzeug und einem tragbaren Transponder zum Zwecke der Identifizierung und der Prüfung der Zutrittsberechtigung zu diesem Fahrzeug.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Koppelspule und/oder die Sende-/Empfangs-Antennenspule Teile von Schwingkreisen sind. Bei geeigneter Abstimmung und Kopplung können damit Fremdsignale und unerwünschte Störsignale wie etwa Oberwellen verringert bzw. unterdrückt werden. Die Spulen sind somit zugleich Teile eines entsprechenden Filters .
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die Figur den schematischen Aufbau des Ausführungsbei- spiels .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine Antennenspule 10 ist in oder an einer beweglichen Fensterscheibe 16 untergebracht. Die Antennenspule 10 bewegt sich dabei so vor einer Koppelspule 12, daß sich zumindest dann noch eine transformatorische Kopplung zwischen beiden Spulen ergibt, wenn die Fensterscheibe wenigstens zur Hälfte aus dem unteren Türteil herausgefahren ist und im Fensterausschnitt 18 sichtbar wird. Die Koppelspule 12 ist innerhalb der Tür 20 eines Fahrzeugs untergebracht und mit einem Steuergerät 14 elektrisch und funktional verbunden. Die dritte Verbindung zwischen Koppelspule 12 und Steuergerät 14 dient der Anzapfung der Koppelspule 12, um das Übertragungs- Verhältnis anpassen zu können.
Die Antennenspule 10 ist in einer Seitenscheibe 16 des Fahrzeugs angeordnet, die sich versenken läßt. Die Antennenspule 10 verläuft in Randnähe dieser Fensterscheibe 16 und kann Signale mit einem nicht näher beschriebenen und nicht dargestellten Transponder austauschen, der ein vom Steuergerät 14 als berechtigt erkanntes Signal abgeben muß, um dem Benutzer des Transponders den Zutritt zum Fahrzeug zu ermöglichen. Dazu sendet zunächst das Fahrzeug ein Aufforderungssignal über die Koppelspule 12 und die mit ihr transformatorisch gekoppelte Antennenspule 10 aus; erkennt der Transponder, daß diese Aufforderung für ihn bestimmt ist, verarbeitet er die in der Aufforderung enthaltenen Daten und sendet ein Antwortsignal aus. Diese Antwort wird von der Antennenspule 10 aufgenommen und ebenfalls transformatorisch an die Koppelspule 12 übertragen, die ihrerseits das Signal an das Steuergerät 14 weiterleitet. Das Steuergerät 14 vergleicht die Antwort mit einer zuvor von ihm selbst mit den Aufforderungsdaten korrelierten Antwort und erteilt bei Übereinstim- mung die Zutrittsberechtigung.
Enthält der Transponder keine eigene Energiequelle, kann er bei geeigneter Ausgestaltung genügend Energie aus dem fahr- zeugseitig abgestrahlten elektromagnetischen Wechselfeld entnehmen und ggf. speichern. Die Sendefrequenzen für diesen Energietransport, die Aufforderung/Frage und Transponder- Antwort können im LF-Bereich < 150 kHz oder einem anderen dafür zugelassenen Frequenzband liegen (sogenannte ISM- Frequenzen) .
Die Koppelspule 12 ist derart fest an der Innenseite der Tür des Fahrzeugs angebracht und so dimensioniert, daß in jeder
beliebigen Stellung der beweglichen Fensterscheibe 16 und damit der Antennenspule 10 die Signal- und Energieübertragung zwischen Antennenspule 10 und Koppelspule 12 gewährleistet ist. Dadurch wird sichergestellt, daß auch bei leicht geöffnetem Fenster eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Transponder möglich ist. Es ist nicht erforderlich, daß die Koppelspule 12 im Fensterausschnitt 18 der Tür 20 angebracht ist und somit sichtbar wird.
Da die Antennenspule 10 eine möglichst große Reichweite der Kommunikation ermöglichen soll und die Reichweite mit der von der Antennenspule 10 umschlossenen Fläche zunimmt, ist ihre großflächige Ausgestaltung zur transformatorischen Kopplung mit der feststehenden Koppelspule 12 über einen großen Positionsbereich der Scheibe und der damit verbundenen Antennenspule 10 kein Widerspruch.
Sowohl die Antennenspule 10 als auch die Koppelspule 12 können vorteilhafterweise als Teile von auf die Nutzfrequenzen abgestimmten Schwingkreisen verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Antennenspule als in die Scheibe eingelassene Leiterstruktur (Folie, Draht) realisiert oder auf ihr aufgedampft, gesputtert o. ä. wird und der zugehörige Schwingkreiskondensator ebenfalls als Leiterstruk- tur mit gleicher Technologie ausgeführt wird.
Da die Antennenspule 10 und die Koppelspule 12 möglichst gut ohne Streufeld miteinander koppeln sollen, ist eine parallele Ausrichtung zueinander und eine möglichst nahe Anbringung ohne großen Luftspalt zwischen ihnen sinnvoll; dadurch wird der erforderliche Bauraum klein gehalten. Windungszahlen,
Leiterquerschnitte usw. sind vom System abhängig (Stromstärken, zulässige Widerstände usw.).
Die Koppelspule 12 kann auch mehrere Teilwicklungen auf ei- sen, die vom Steuergerät 14 bedarfsgerecht ausgewählt bzw. zusammengeschaltet oder abgeschaltet werden. Damit ist durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses zwischen Antennenspule 10 und Koppelspule 12 eine variable Anpassung oder Transformation von Impedanzen, Spannungen und/oder Strömen möglich. Diese Anzapfung wird über einen dritten Anschluß der Koppel- spule realisiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich überall da einsetzen, wo eine Signalübertragung zwischen einem beweglichen und einem feststehenden Teil notwendig wird. Bevorzugte Verwendung findet sie in einem Fahrzeug, worauf sie jedoch nicht eingeschränkt ist .
Claims
1. Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder elektrischen Signalen in einem Fahrzeug, mit einer Antennenspule (10) , die an oder in einem bewegbaren Teil
(16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Koppelspule (12) an einem gegenüber dem bewegbaren Teil (16) feststehenden Teil (20) in räumlicher Nähe zu der Antennenspule (10) in der Weise angebracht ist, daß die Antennenspu- le (10) und die Koppelspule (12) induktiv miteinander gekoppelt sind und elektrische Energie und Signale in beide Richtungen zwischen der Antennenspule (10) und der Koppelspule (12) übertragen werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegbares Teil (16) eine Fensterscheibe (16) des Fahrzeugs verwendet ist .
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß als feststehendes Teil (20) eine
Tür (20) des Fahrzeugs verwendet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) und/oder die Koppelspule (12) Teile von Schwingkreisen sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreise abstimmbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) in jeder
Lage des bewegbaren Teils (16) mit der Koppelspule (12) induktiv gekoppelt ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) ein Signal zur Zutrittsberechtigung des Fahrzeugs sendet und empfängt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (10) und die Koppelspule (12) allein oder in Verbindung mit anderen Bauelementen zur Frequenzselektivität als elektrische Filter wirken.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen von Antennenspule (10) und Koppelspule (12) so aufeinander abgestimmt sind, daß sie einen Übertrager zur Impedanz- und/oder Signalpegelanpassung bilden.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Antennenspule (10) und Koppelspule (12) durch Verändern der wirksamen Wicklung der Koppelspule (12) vom Steuergerät (14) gesteuert werden kann durch Zu- oder Wegschalten von Teilwicklungen der Koppelspule (12) .
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| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): CH CY DE ES FR GB IT LI SE |
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| XX | Miscellaneous (additional remarks) |
Free format text: DERZEIT SIND DIE WIPO-PUBLIKATIONSDATEN A3 NICHT VERFUEGBAR. |
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| PUAK | Availability of information related to the publication of the international search report |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009015 |
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| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): CH CY DE ES FR GB IT LI SE |
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| RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Free format text: 7H 04B 5/00 A, 7B 60R 11/02 B, 7G 07C 9/00 B |
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| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 20020814 |
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| RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Ipc: 7H 02J 5/00 B Ipc: 7H 01Q 1/32 B Ipc: 7H 01Q 1/12 B Ipc: 7G 07C 9/00 B Ipc: 7B 60R 11/02 B Ipc: 7H 04B 5/00 A |
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| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20040507 |
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| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
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| 18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20051130 |