JP4334076B2 - 自動車に対する盗難防止装置および該盗難防止装置の作動方法 - Google Patents

自動車に対する盗難防止装置および該盗難防止装置の作動方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドアが施錠および開錠される自動車に対する盗難防止装置、およびこの盗難防止装置に対する作動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知の盗難防止装置（ＤＥ４３２９６９７Ｃ２）は、車両側に送受信ユニットを有し、この送受信ユニットは信号を送受信することができる。ユーザが自分の自動車に乗車したい場合には、トリガスイッチの操作により質問／応答ダイアローグがトリガされる。ここでは、質問信号が送受信ユニットから、ユーザの携帯するコード発生器へ送信される。コード発生器は、質問信号を前に受信していれば暗号化された応答信号を自動的に返信する。自動車で応答信号は予期される目標信号と比較され、両者が一致する場合（認証の成功）にはドアが施錠または開錠される。
【０００３】
しかしこのような盗難防止装置では、第３者からの応答信号が記録装置により違法に記録されることが起こり得る。この第３者がトリガスイッチを操作し、引き続き前もって記録した応答信号を送信したなら、この第３者がコード発生器を所有していなくてもドアが開錠されてしまう。従って不当者が容易に車両に乗り込み、これを使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、自動車に対する盗難防止装置、並びに盗難防止装置の動作方法を、応答信号の偽造に対して改善された保護が得られるように改善することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、車両側の送受信ユニットと、該送受信ユニット内の評価ユニットと、携帯可能なコード発生器と、該コード発生器内の測定装置とを有する自動車に対する盗難防止装置であって、
前記送受信ユニットは、要求信号を送信し、応答信号を受信するものであり、
前記コード発生器は、前記要求信号を受信し、符号化された応答信号を返信し、かつ前記コード発生器は、前記要求信号の受信された電力を測定し、この電力を値として前記応答信号に添付し、
前記評価ユニットは、前記応答信号を評価し、当該応答信号に含まれるコード情報を予期される目標コード情報と比較し、安全装置を当該比較結果と、前記添付された電力の値に依存して制御するように構成して解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ここで送受信ユニットは第１の要求信号を送信し、この要求信号の受信電力がコード発生器で測定される。測定された値は応答信号で送受信ユニットへ返信される。同じように第２の要求信号の受信電力が測定され、応答信号で送受信ユニットに返信される。送受信ユニットでは２つの受信電力が相互に比較され、この比較に依存して安全装置が制御される。
【０００７】
本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。安全装置は、ギヤ制御装置または電子的発進阻止部（自動車の不当使用に対する装置）とすることができる。要求信号の電力が変化され、要求信号が種々異なるアンテナを介して送信されると有利である。
【０００８】
本発明の実施例を以下、図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
【実施例】
自動車に対する本発明の盗難防止装置（図１）は送受信ユニット２を自動車１に有する。送受信ユニット２は信号をアンテナ３（３’、３”、３"'）を介して無線で送信し、信号を受信し、この信号を評価し、自動車１にある安全装置６，７を制御する。
【００１０】
送受信ユニット２は、前方運転者側ドアにあるアンテナ３’、前方同乗者側ドアにあるアンテナ３”、後方運転者側ドアにあるアンテナ３"'、別のドアにあるアンテナ３，トランクルームまたはトランクカバー、タンク錠の領域、バンパーの領域、または自動車１のその他のボデーに分散された箇所にあるアンテナ３と接続されている。アンテナ３を介してそれぞれ質問信号がトリガスイッチ４，１２の操作の際に送信される。質問信号が携帯可能なコード発生器または応答発生器（以下、トランスポンダ５と称する）により受信された場合には、これは応答信号を返信する。
【００１１】
質問信号はまた、要求信号または単に呼びかけ（英語：チャレンジ）と称することもできる。応答信号はまた応答（英語：レスポンス）と称することもできる。呼びかけの受信により自動的に応答が返信される。このことは質問／応答ダイアローグと称する。
【００１２】
応答信号はアンテナ３の１つ、または自動車にあるその他のアンテナにより受信される。各アンテナは送受信ユニット２と接続されているから、応答信号は送受信ユニット２にさらに導通され、そこで評価される。
【００１３】
送受信ユニット２は安全装置、例えばドア錠６、または動作に関連する制御装置（ここには電子的発進阻止部が含まれている）、例えば機関制御部７と、自動車１で制御データ線路を介して接続されている。トランスポンダ５がその応答信号に基づいて正当であると判明すると（認証の成功）、応答信号に含まれる制御情報に応じて１つまたは複数のドア錠６が施錠または開錠されるか、または発進阻止が解除される。付加的に別の電子機器、例えば室内灯、電気的パワーウィンド装置、電気的サンルーフ装置、ヒータ等を応答信号により制御することもできる。
【００１４】
自動車１とトランスポンダ５との間の質問／応答ダイアローグを開始するために、質問信号をまずトリガしなければならない。このためにトランスポンダ５は図示しないトリガスイッチを有し、その操作の際にスタート信号が自動車１に送信される。これに基づいて、送受信ユニット２は質問信号を送信する。トリガスイッチ４は自動車１の外部であって、ドアグリップの近傍に設けることもでき、ドアグリップを手動で操作する際に質問信号が送信される。同じように近接センサを設け、この近接センサが質問信号の送信を、人が接近したときにトリガすることもできる。
【００１５】
しかし本発明に対しては、どのように質問信号がトリガされるかは重要でない。これに対して重要なことは、質問信号の受信の結果、トランスポンダ５により自動的に応答信号が返信されることである。
【００１６】
トランスポンダ５は本発明では測定装置（図２）を有する。この測定装置により、質問信号の受信される電力（受信電力と称する）が測定される。受信電力は、アンテナ３の１つ（トランスポンダ５の箇所を担当する）により形成された（電）磁界の強度と同義である。
【００１７】
本実施例では、自動車１のアンテナ３はフレームアンテナとして構成されており、交番磁界を形成し、この交番磁界によって質問信号が誘導的に伝送される。受信コイルがこの磁界内にあると、このコイルに電圧が誘導され、これにより受信信号が受信される。誘導された電圧の高さは実質的に、磁界強度およびフレームアンテナを基準にしたコイルの配向または位置に依存する。
【００１８】
トランスポンダ５は受信コイル９を有し、トランスポンダが磁界内にあるとき、この受信コイルに電圧が誘導される。トランスポンダ５が送信アンテナ３から離れるに従い、誘導される電圧は低くなる。誘導電圧は測定装置８，例えば電圧測定器により測定することができる。従って測定された電圧は受信電力に対する尺度である。
【００１９】
誘導された電圧はデジタル（Ａ／Ｄ変換器を用い）またはアナログで測定することができる。検出された値は、本発明により応答信号に添付される。応答信号はトランスポンダＩＣ１０で、秘密ユーザデータまたは車両固有データから符号化または暗号化により形成される。受信電力は応答信号において、不正によって応答信号が簡単に識別されたり取り出したりできないように処理される。次に応答信号は変調され、車両の送受信ユニット２へ伝送される。そこで応答信号はデコード／解読され、これに含まれるコード情報が評価される。このようにして受信電力、すなわち応答信号から誘導された電圧に対する値が得られる。受信電力は送受信ユニット２に中間記憶される。
【００２０】
盗難防止装置を十分に確実にするため、質問信号が本発明では複数回、すなわち電力を変化させるか、または別のアンテナ３を介して送信される。質問／応答ダイアローグの過程は数ｍｓ内で行われる。とりわけ質問信号は時間的に順次連続して、その間に短い休止を挟んで送信される。位置／配向およびトランスポンダ５の箇所は短時間では変化しないか、またはほとんど変化しないから、測定された受信電力はトランスポンダ５とアンテナ３との間隔を表す明確な物理量である。従って質問信号は、出力およびトランスポンダとアンテナとの間隔に関する送信条件が変化すると異なる受信電力で受信されなければならない。
【００２１】
受信電力はそれぞれ送受信ユニット２へ返信され、そこで評価される。受信電力が常に一定であれば、このことはこの応答信号が高い確率で、近くにあるトランスポンダ５から発生したものではなく、不正に記録され、手動でトリガされて再送信されたものであることを示す。
【００２２】
以下に、ドアの開錠方法の詳細（図３，５および図７：乗車コントロール）、および機関始動方法（図４と６：発進阻止）の詳細を示す。ここで図３から図７には、右側に自動車で実行される方法ステップが示されており、トランスポンダ５で実行される方法ステップが左側に示されている。
【００２３】
トリガスイッチ４が操作されると、まず図３では第１の質問Ａが第１の送信電力で送信される。トランスポンダ５は質問Ａを受信し、受信電力Ｘを測定する。受信電力Ｘは、トランスポンダ５から送信アンテナ３までの間隔に依存する。トランスポンダ５は、受信電力Ｘの値をその応答Ａに添付し、応答Ａを送受信ユニット２に返信する。そこで応答Ａは評価され、応答の受信電力Ｘが取り出される。
【００２４】
引き続くステップで、第２の質問Ｂが第１の送信電力とは明らかに異なる送信電力で、前と同じアンテナ３を介して送信される。次にトランスポンダ５では受信電力Ｙが測定される。トランスポンダ５は受信電力Ｙを第２の応答Ｂに添付し、これを送受信ユニット２に返信する。そこで応答Ｂは評価され、受信電力Ｙがそこから取り出される。
【００２５】
続いて２つの受信電力ＸとＹが相互に比較される。通常はこの場合、受信電力ＸとＹは異なっていることが前提である。なぜなら、送信電力が異なっておりかつトランスポンダ５の箇所は大きく変化していないからである。従って、受信電力ＸとＹが実際に明りょうに異なっている場合だけ開錠される。しかし取り敢えずは、受信電力がほぼ同じ場合には開錠されない。
【００２６】
とりわけ、各応答ＡまたはＢに含まれるコード情報が送受信ユニット２に記憶されていて、予期されるコード情報と一致した場合だけ開錠される。このコード情報によってのみ、自分のトランスポンダ５を有するユーザは自分の正当性を証明できる（認証）。受信電力ＸとＹの比較は単に正当性の付加的検査である。
【００２７】
別の電力で送信する代わりに、質問Ｂを別のアンテナ３を介して送信することもできる。図１に示すように、アンテナ３は運転者側ドアにも運転者側後部ドアにも配置されている。従って各アンテナ３によりそれぞれの磁界が得られ、この磁界の到達距離１１が例えば破線により示されている。ここで破線は同じ受信電力の箇所を示す。トランスポンダ５がアンテナ３に近ければ近いほど、受信電力は大きくなる。
【００２８】
図１にハッチングで示した領域内では、２つのアンテナ３’と３"'の磁界が重なっている。従ってこのハッチング領域の中央では、トランスポンダ５が各アンテナ３’および３"'から同じ受信電力を受信すると言うことがあり得る。しかしこの中央ラインの外側では、前方アンテナ３’および後方アンテナ３"'からはそれぞれ異なる電力が受信される。これらの受信電力が明りょうに異なって送受信ユニット２へ返信されれば、ドアを開錠することができる。アンテナ３’、３"'の受信電力を明りょうに検出できるようにするため、質問信号が異なる時点で順次送信される。これによりエラーは、生じる干渉磁界によって回避される。
【００２９】
トランスポンダ５が偶然に２つのアンテナ３’、３"'の中央に位置するという特別な場合には、再度、質問／応答ダイアローグを実行することができる。このダイアローグでは２つのアンテナ３’、３"'の一方の送信電力を明りょうに変化させる。その結果、受信された受信電力Ｚは受信電力Ｘ、Ｙとは明りょうに異ならなければならず、従って開錠することができる。
【００３０】
同じようにして、機関始動方法を図４により実行することができる。トリガスイッチ１２，例えば点火スタートスイッチ１２またはスタータスイッチが操作されると直ちに、第１の質問が第１のアンテナ３を介して所定の送信電力Ａで送信される。このときは車両内部にあるトランスポンダ５は受信電力Ｘを測定する。トランスポンダは受信電力Ｘをその応答信号に添付し、これを送受信ユニット２に返信し、送受信ユニットは応答信号を評価する。続いて、第２の質問が第２のアンテナ３を介して同じ電力Ａで送信される。トランスポンダ５は受信電力Ｙで受信する。トランスポンダは受信電力Ｙを再び応答に添付し、これを送受信ユニット２に返信し、ここで応答が評価される。
【００３１】
運転者はトランスポンダ５を通常は携帯しており、車両のスタートの際に運転者シートに置くから、トランスポンダ５は車両１に非対称に配置される（すなわち運転者シートの領域に）。第１の質問が前方の運転者側アンテナ３’を介して、そして第２の質問が前方の同乗者側アンテナ３”を介して送信されれば、受信された受信電力ＸとＹは異ならなければならない。その結果、発進阻止を解除することができ、内燃機関を始動することができる。受信電力ＸとＹが同じであれば、この方法は遮断される。なぜなら、応答が前もって不正ユーザによって記録され、トリガスイッチの操作後に再び入力されたと疑うことができるからである。
【００３２】
しかし安全のために、再度、質問／応答ダイアローグを実行することができる。なぜなら、トランスポンダ５が偶然に車両の中央のコンソールボックスに存在することもあるからである。この場合は、トランスポンダ５は２つのアンテナ３’および３”から同じだけ離れている。
【００３３】
質問／応答ダイアローグを再度行う場合には、アンテナ３の送信電力を先行する質問／応答ダイアローグに対して明りょうに変化させることができる。その結果、受信電力Ｚで受信されることになり、この受信電力は受信電力ＸおよびＹとは明りょうに異なっている。そうであれば発進阻止を解除することができる。
【００３４】
送受信ユニット２の評価ユニットは受信電力Ｘ、ＹおよびＺを、これらが同じか、またはどれが他方より大きくどれが小さいかに基づいて検査することができる。応答が不正ユーザによって、不当に記録された応答信号の再生によって行われたならば、通常受信電力は常に同じである。応答信号が偶然に異なる送信条件で記録されたならば、記録機器は瞬時の送信条件を共に得るわけではないから、受信電力ＸがＹより大きいか、または小さいかを知ることはない。このことは誤用に対する付加的な保護である。
【００３５】
送信電力を変化させる代わりに、別の質問を別のアンテナ３を介して送信することができる。従って第１の質問／応答ダイアローグの際には第１の質問を運転者側前方のアンテナ３を介して、第２の質問を同乗者側前方のアンテナ３を介して送信することができる。受信電力がほぼ同じであれば、第３の質問を運転者側後方のアンテナ３を介して送信することができる。トランスポンダ５が運転者シートと同乗者シートの間にある中央コンソールにある場合には、第３の受信電力Ｚが測定される。この第３の受信電力Ｚは受信電力ＸおよびＹとは異なっている。なぜなら、トランスポンダ５は後方運転者側アンテナ３からは前方運転者側アンテナ３よりも離れているからである。受信電力Ｘ、ＹとＺが異なっていなければ、機関は始動されない。場合によっては警報をトリガすることができ、これにより不正な乗り込み、または始動試行が指示される。
【００３６】
トランスポンダ５は、自身のコイル９の他にさらに２つの別のアンテナを有することができる。これらのアンテナは相互のほぼ垂直に配置されている（いわゆる３Ｄカード、トランスポンダ５がチップカードに配置されている場合）。アンテナとしていわゆるフェライトコイルおよび／または空隙コイルを使用することができる。各コイルには固有の入力段が配属されており、この入力段には誘導された電圧を測定するための測定装置がそれぞれ配置されている。従ってトランスポンダ５は受信電力を、おける磁界中のトランスポンダ５の箇所にその３つの空間座標Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ、またはＹｚ，Ｙｙ，Ｙｚに測定することができる。
【００３７】
このようなトランスポンダ５により、ドアの開錠方法（図５と図７による）または機関始動方法（図６による）を実行することができる。これらの方法では、受信電力の空間座標（すなわち、Ｘ，Ｘｙ，ＸｚまたはＹｘ，Ｙｙ，Ｙｚ）がそれぞれ測定され、先行する座標と比較される。ここでそれぞれ個々の座標が相互に比較されるか、または３つすべての座標相互の大きさ関係が比較される。個々の座標Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ、またはＹｘ，Ｙｙ，Ｙｚ、または大きさの関係は、変化した送信電力または送信側での位相角変化に相応して変化しなければならない。変化が測定されなければ、自動車への不正な接近が存在する可能性がある。
【００３８】
電力の変化（図３および図５に示したように）または送信アンテナの交換（図４および図６に示すように）を行う代わりに、図７に示すように、送信される質問信号の位相角の変化をドアの開錠に対して使用することもできる。位相角は同じように機関始動方法に対しても変化することができる。送信される質問信号の位相角を変化することによって、トランスポンダ５の箇所において位相シフトに基づき別の受信電力が生じる。この別の受信電力を本発明の方法に対して使用することができる。なぜなら、受信電力は空間的に位相角により変化するからである。
【００３９】
位相角の変化はとりわけ、１８０゜であってはならず、またその倍数であってもならない。なぜならそのような場合には受信電力の絶対値を先行する受信電力と区別することができないからである。第２の質問信号の際の位相角は例えば４５゜または９０゜だけ先行して送信された第１の受信信号から異なることができる。ただし、先行の質問信号は０゜の位相角で送信されたものとする。
【００４０】
質問信号は通常、ドアにあるフレームアンテナを介して、約１２５ｋＨｚの周波数で送信される。応答信号は通常、４３３ｋＨｚの周波数で返信することができる。安全装置としてドア錠６または発進阻止を用いることができる。
【００４１】
ドア錠６はドアを施錠または開錠することができる。従って自動車１への接近を阻止すること、ないしは可能にすることができる。発進阻止はいずれにしろ機関制御部７に存在している電子回路とすることができる。この発進阻止によって、自動車１のスタートおよび使用が、正当性の証明された場合だけ許容される。応答信号がそれに含まれている符号かコード情報に基づいて正当であると識別された場合だけ、符号化イネーブル信号が形成され、この信号により機関制御部がアクティブにされ、機関が始動される。機関制御部７の代わりに、他の制御機器も発進阻止として使用することができる。同じように点火回路のオン・オフスイッチ、または燃料回路の逆止弁も発進阻止として使用することができる。複数の制御機器を発進阻止に関連させることもできる。しかし自動車１の不正使用に対する各安全装置は、応答信号が正当であると判明した場合、ただ１つの符号化イネーブル信号だけによってイネーブルされる。
【００４２】
質問信号の受信電力はその絶対量を測定する必要はない。受信電力を相互に相対的に、またはその後に測定された受信電力を比較により検出するだけで十分である。ここでは、受信電力が以前に測定された受信電力と等しいか、これより大きいか、またはこれより小さいかを検出すれば十分である。
【００４３】
トランスポンダ５は、図２に示すように、チップカードに配置されている。同じようにトランスポンダは従来のキーのグリップ部に配置することもできる。しかしトランスポンダ５の形状構成は本発明にとっては重要でない。
【００４４】
質問／応答ダイアローグの際に誘導性に伝送するのはなく、別の伝送形式、例えば無線を使用することもできる。ただし受信電力がトランスポンダとアンテナとの間隔に依存しなければならない。
【００４５】
測定装置８は、電流計、電力計またはその他の測定機器とすることができ、これによってトランスポンダ５の箇所で受信電力が測定できればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、自動車に対する盗難防止装置のブロック回路図である。
【図２】図１の盗難防止装置の携帯可能コード発生器のブロック回路図である。
【図３】図１の盗難防止装置の作動方法のフローチャートである。
【図４】図１の盗難防止装置の作動方法のフローチャートである。
【図５】図１の盗難防止装置の作動方法のフローチャートである。
【図６】図１の盗難防止装置の作動方法のフローチャートである。
【図７】図１の盗難防止装置の作動方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 自動車
２ 送受信ユニット
３ アンテナ
６，７ 安全装置
４，１２ トリガスイッチ

Claims (7)

  1. 車両側の送受信ユニット（２）と、該送受信ユニット（２）内の評価ユニットと、携帯可能なコード発生器と、該コード発生器（５）内の測定装置（８）と、自動車の不正使用に対する安全装置（６，７）とを有する自動車に対する盗難防止装置であって、
    前記送受信ユニット（２）は、要求信号を送信し、応答信号を受信するものであり、
    前記コード発生器（５）は、前記要求信号を受信し、符号化された応答信号を返信し、かつ前記コード発生器（５）は、前記要求信号の受信された電力を測定し、この電力を値として前記応答信号に添付し、
    前記評価ユニットは、前記応答信号を評価し、当該応答信号に含まれるコード情報を予期される目標コード情報と比較し、前記安全装置（６，７）を当該比較結果と、前記添付された電力の値に依存して制御する、
    ことを特徴とする盗難防止装置。
  2. 安全装置（６，７）は、ドア錠および/または機関制御部を含む、請求項１記載の盗難防止装置。
  3. 前記コード発生器（５）はコイルを受信アンテナとして有し、
    該コイルに、前記応答信号の受信の際に誘導された電圧が受信電力に対する尺度である、請求項１または２記載の盗難防止装置。
  4. 前記送受信ユニット（２）により第１の要求信号を送信し、当該要求信号の受信電力を前記コード発生器（５）で測定し、応答信号で送受信ユニット（２）に返信し、
    前記送受信ユニット（２）により第２の要求信号を、条件を変えて送信し、当該要求信号の受信電力を前記コード発生器（５）で測定し、応答信号で送受信ユニット（２）に返信し、
    前記送受信ユニット（２）にて第１の受信電力を第２の受信電力と比較し、
    前記応答信号に含まれるコード情報が予期される目標コード情報と一致する場合、前記安全装置（６，７）を当該比較に依存して制御する、
    ことを特徴とする請求項１記載の盗難防止装置の作動方法。
  5. 第１の要求信号と第２の要求信号とを異なる電力で送信する、請求項４記載の方法。
  6. 第１の要求信号と第２の要求信号とを、送受信ユニット（２）に接続された異なるアンテナ（３）を介して、同じ電力で送信する、請求項４記載の方法。
  7. 第１の要求信号と第２の要求信号とを異なる位相角で送信する、請求項４記載の方法。
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