用于机动车的被动访问系统的可携带的识别传感器和节能地运行识别传感器的方法

用于机动车的被动访问系统的可携带的识别传感器和节能地运行识别传感器的方法
【专利摘要】电气缓冲蓄能器(8)与低频电路装置(6、7)耦合，以便通过由耦合低频天线的电磁场的能量摄入给所述电气缓冲蓄能器充电。此外，提供电子开关装置(9)，其能够耦合供电电池(3)与微控制器(4)。微控制器和低频电路装置如此与缓冲蓄能器(8)耦合和构成，使得在缓冲蓄能器充电超过预定的充电水平时，用于耦合供电电池(3)与微计算机(4)的、开启的电子开关装置(9)在从缓冲蓄能器对微计算机进行供能时可以通过微控制器来控制。
【专利说明】用于机动车的被动访问系统的可携带的识别传感器和节能 地运行识别传感器的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可携带的识别传感器，用于机动车的被动访问系统，所述识别传 感器在一个壳体中具有：供电电池；微控制器；由微控制器控制的高频发送接收电路，用于 与机动车侧的控制装置通信；以及与微控制器耦合的低频接收电路，用于接收在低频范围 中发送的低频唤醒信号并且用于输出唤醒信号到微控制器。
[0002] 此外本发明涉及一种用于节能地运行这样可携带的识别传感器的方法。

【背景技术】
[0003] 这样的可携带的识别传感器，也称为电子钥匙或ID传感器，用于使识别传感器的 拥有者或持有者进入机动车或者解锁机动车，而无需使用者主动地操作识别传感器的输入 按键。操作者仅仅需要随时携带所述识别传感器（例如在衣服中或随身携带的包中）。
[0004] 所述功能被称为"被动无钥匙进入"或"无钥匙进入"。相比于传统的远程操作，在 "被动无钥匙进入功能"中主动操作移动识别传感器用于锁定和解锁（锁住和解开）关闭装 置或解除防盗锁的冻结不是必要的。例如在操作机动车的门把手时开始机动车与识别传感 器之间的通信并且在主动识别检测（验证）时激活关闭装置的电气解锁。这表示，随时携 带有效识别传感器的使用者可以断开其机动车，而无需主动操作识别传感器。
[0005] 在期望地访问车辆的情况下例如产生以下过程：携带识别传感器的使用者接近机 动车的驾驶车门并且例如从后面接近门把手。在这个时刻使用者的接近或门把手的从后面 接近由一个在门上安装的传感器（例如由一个在门把手上装配的容性接近传感器）检测并 且提供给机动车侧上的控制装置。自然地，如果使用者没有权限，也就是没有携带适合的识 别传感器，那么也进行接近使用者的这样的检测和通知。如果任何一个其他个体以确定的 方式接近所述传感器，那么也可以考虑接近检测和相应的通知。因此，在由机动车侧的控制 装置解锁车门并且释放用于断开车门的门把手的操作之前，应该检测访问合法性。出于这 个目的，发生在机动车侧的控制装置与在识别传感器中包含的微控制器之间的借助于无线 信号交换实现的对话。所述对话原则上可以在机动车侧的控制装置方面以高频询问信号开 始并且以一个由识别传感器发出的高频应答信号继续。然而在这个情况下识别传感器必须 包含持续激活的高频接收器。这样的高频通信的另一缺点在于，在车辆附近构成准确划定 的空间上的接收范围。为了仅仅当所述识别传感器位于在预定的空间区域（与机动车车门 相邻）中时实现识别传感器的激活，在现有技术中通常的是，机动车侧的控制装置首先通 过具有所属的发送线圈的低频发送器发射在低频范围（例如在125kHz)中的唤醒信号，其 中发送线圈（例如在门把手中）如此设置，使得产生绕车门的例如几米的预定的发射区域。 识别传感器另一方面配备有所属的低频接收器，所述低频接收器除了低频放大电路之外还 包括接收线圈。
[0006] 低频接收器的输出端与微控制器的输入端耦合。如果现在位于在使用者处的配 备低频接收电路的识别传感器当使用者访问门把手时同时位于在机动车侧的控制装置的 低频发送线圈的发射范围中时，那么所述机动车侧的控制装置接收在低频范围中的唤醒信 号，所述唤醒信号直接在检测操作者的访问或操作者接近机动车侧的控制装置之后通过发 送线圈发射。所接收的低频唤醒信号用于，唤醒微控制器并且程序控制地启动所述微控制 器，开始与机动车侧的控制装置的高频信号对话。因此微控制器和高频发送接收电路可以 在静止状态下低档地保持低能耗。自然低频接收电路必须保持持续接通（激活），以便提供 唤醒信号的接收。
[0007] 因为低频接收电路的所述持续准备导致能耗并由此导致识别传感器的电池的放 电，那么在专利申请DE 102010036787. 1中提出，让低频接收电路不持续地接通，而是仅仅 以预定的间隔短时地激活。
[0008] 此外由EP 0808971已知的是，给可携带的发送接收器配备移动开关。
[0009] 虽然所提出的措施自然在传统ID传感器的情况下电压源在不使用时放电。特别 是如果ID传感器在出厂并且与车辆耦合之前在制造之后较长时间不使用地存储，可以出 现的情况是，如果ID传感器出厂那么所述电池大幅地放电。此外这样的ID传感器在制造 之后在激活的运行中显示了例如在运输中或在存储中与环境的不期望的相互作用。


【发明内容】

[0010] 作为本发明基础的任务在于，在不使用识别传感器的时间中，特别是在识别传感 器第一次调试之前，保护可携带的识别传感器的蓄能器。
[0011] 所述任务按照本发明通过具有权利要求1的特征的用于机动车的被动访问系统 的可携带的识别传感器解决。此外所述任务通过具有权利要求8的特征的方法解决。
[0012] 按照本发明用于机动车的被动访问系统的识别传感器在一个壳体中具有：供电电 池；微控制器；由微控制器控制的高频发送接收电路，用于与机动车侧的控制装置通信；与 微控制器耦合的低频接收电路，其具有低频接收线圈，用于接收在低频范围中发送的低频 唤醒信号并且用于输出唤醒信号到微控制器。
[0013] 用于电能的缓冲蓄能器与低频接收电路耦合。缓冲蓄能器可以在低频线圈与电磁 场耦合的情况下例如在机动车的询问区域中在收发器询问的情况下充电。
[0014] 缓冲蓄能器与微控制器耦合，从而微控制器可以由缓冲蓄能器供电，以便处理存 储的指令。
[0015] 供电电池与微控制器如果必要也与其余元件通过电子开关（例如Mosfet)耦合。 所述开关在初始状态下是断开的，供电电池与其余系统分离，特别是不给微控制器的供电。 [0016] 如果缓冲蓄能器充电超过一个阈值，那么可以在通过微控制器的控制下接通电子 开关。在此如此确定阈值的大小，使得缓冲蓄能器存储足够能量，以便实施用于开关电子开 关的微计算机的指令的处理和开关过程自身。
[0017] 电子开关在此如此设计和控制，使得电池持久地也就是在缓冲蓄能器中的电荷和 低频区域取消之后保持与系统的其余元件耦合。
[0018] 按照本发明也就是说低频组件首先与供电电池分离。在所述系统与交变电磁场耦 合时，例如在防盗锁接口（防盗接口）中然而通过供电电池发生电压供电的持续激活，其方 法是从低频范围抽走能量，以便在微控制器的控制下闭合电子开关用于供能。
[0019] 如果开关是闭合的，那么电池给系统供以电流，所述系统也就是微控制器和高频 通信的元件。在所述状态下开关在电池与微控制器之间保持闭合，其中如果可能为此需要 的电能取自电池自身。
[0020] ID传感器也就是在生产之后在一种状态下，在所述状态下电池通过电子开关与其 余元件分离并且可以不发生值得一提的放电。在所述状态下也可以通过ID传感器不产生 干扰电磁场，例如在运输路径上或在制造区域的存储中。
[0021] 仅仅当第一次环形低频电路并且在此给缓冲蓄能器充电时，电池耦合并且钥匙具 有完全功能能力地作为被动钥匙可用。
[0022] 电池的所述耦合通常最晚在ID传感器到车辆的训练过程中发生。那么ID传感器 引入到车辆的耦合接口中并且对于电池的自由接通施加足够电能。
[0023] 在一个优选实施形式中，使用金氧半场效晶体管（M0SFET)作为电子开关，所述金 氧半场效晶体管在漏极连接端与源极连接端之间形成用于耦合的电池的开关路径并且其 栅极由微控制器在唤醒过程中可控制。在特别简单的设计中，在首次接通金氧半场效晶体 管之后通过从元件的供电的电路施加适合的控制电压附加地供给线路，所述线路又与金氧 半场效晶体管的栅极耦合。通过这种方式金氧半场效晶体管通过电池调节自身保持在导通 位置，也就是在所述状态下是自锁的。
[0024] 在所述状态下然而开关在更换电池的情况下没有中间供电时又处于初始状态，与 其余元件的解耦的电池。那么必须重新通过与机动车的连接接口释放电子开关。
[0025] 这样的自锁电路然而也可以通过任意其他如在技术中已知的方式实现。
[0026] 在本发明的另一实施形式中，如此设计ID传感器，使得如果达到预定的状态条 件，微控制器在存在电池供电的情况下通过激活电子开关分离电池。
[0027] 所述附加条件可以特别是通过经由高频或低频接收的通信消息启动。如果ID传 感器传送相应的命令组并且在微控制器中分析处理，那么可以有目的地解耦电池，以便例 如在ID传感器的测试之后使得所述ID传感器处于未供电和放电保护的状态。备选地，如 果例如许多周地不使用所述ID传感器，那么时间信息可以导致ID传感器的解除。如果例 如在ID传感器的设计中存储第二钥匙，那么通过这种方式阻止ID传感器的放电，所述ID 传感器必须仅仅在使用的恢复中一次推入到机动车的相应容纳处，由此发生通过低频电路 的激活。
[0028] 原则上电压供电的解耦也可以在安全相关的事件中被解除。如果例如确定了在高 频路径上的妥协的数据传输，那么可以使得钥匙处于被动状态下，由所述状态可以仅仅通 过收发器耦合又唤醒所述钥匙。
[0029] 本发明有利和/或优选的改进在从属权利要求中表征。

【专利附图】

【附图说明】
[0030] 在下文中根据在附图中示出的优选实施形式进一步阐明本发明。其中：
[0031] 图1示出了按照本发明的识别传感器的示意方框图。

【具体实施方式】
[0032] 图1示出了用于机动车的被动访问系统的按照本发明的可携带的识别传感器1的 示意图。在壳体2中安置多种电路元件和供电电池3。电路装置包括微控制器4(其包含通 常的元件，例如微处理器）、用于程序和设置数据的非易失性的存储器、用于数据存储的易 失性的存储器（RAM)和多种输入和输出接口电路以及耦合这些元件的内部总线系统。为了 与机动车侧的控制装置的双向通信提供高频发送接收电路5,其与微控制器4的输入/输出 端口连接。高频发送接收电路5的高频信号的接收和高频信号的发射通过天线实现。在高 频发送接收电路5与机动车侧的控制装置之间的通信例如在MHz范围中发生。电路5的细 节在图1中未进一步示出并且在此也未进一步描述，因为所述细节对于本发明的本质是次 要的。在图1中示意地示出了 ID传感器。ID传感器以其示意的内部结构和按照本发明的 部件示出。自然地ID传感器可以具有附加的功能元件，例如按键或机械关闭机构。
[0033] 识别传感器1包含低频接收电路，其由3D接收线圈7和低频耦合电路（LF-K) 6组 成。这样的3D线圈装置例如由DE60107512T2已知。这样的低频线圈装置具有沿不同空间 方向的基本上正交的线圈，所述线圈与低频接收器（LF接收器）连接（原则上也可能的是， 使用多个低频接收器）。
[0034] 低频耦合电路与微控制器4的输入端口耦合。低频耦合电路不仅用于低频通信而 且用于缓冲蓄能器8的无线充电。所述缓冲蓄能器在所述例子中构成为电容器，所述电容 器具有适合的电容，以便在通过低频耦合电路提供的电压下充电到一定电荷，所述电荷可 以驱动微控制器。低频耦合电路为此包含相应的充电电路，所述充电电路在作用的低频供 电范围中自动施加充电电压到缓冲蓄能器。
[0035] 已知的是，将ID传感器推入或装入到机动车上的容纳处中，以便以可以在耗尽的 ID传感器的能源的情况下释放车辆的防盗锁。在此通过发送器区域将用于通信的电能通过 低频线圈装置7传输到ID传感器中。
[0036] 同样已知的是，通过感应耦合给ID传感器中的蓄能器充电。文献DE 102004023197公开了一种在ID传感器中蓄能器的这样的充电。这样的充电例如仅仅当已 经发生钥匙的成功安全询问之后才实现（也参见US 2002/0209582)。在此按照本发明采用 相同方案，以便从低频区域抽取并且存储用于与电池的耦合过程的电能。
[0037] 如果电容器8足够充电，这可以通过电压检测确认，那么所述电容器提供电能，由 此是ID传感器的控制装置的一部分的微控制器4可以起动电池的耦合过程。微控制器4 处理命令序列，所述命令序列给金氧半场效晶体管9的栅极供电并且如此耦合位于在钥匙 中的电压源3用于钥匙元件的供电。一旦所述供电通过线路10通过金氧半场效晶体管9 的开关引起，那么控制装置独立于缓冲蓄能器8并且持久地通过电池3供电。在通过电池 3的完全供电状态下微控制器也可以访问高频模块5用于高频通信并且执行相应的高频通 信。所述钥匙那么是激活的并且不再依赖于通过电磁场到线圈装置7的耦合的供电。相应 的电路装置用于通过线路11此外保持金氧半场效晶体管9的导通。
[0038] 仅仅当一次地已经通过线圈装置7的供能发生相应的唤醒过程，那么所述ID传感 器相应地耦合电池3用于其余元件的供电。通过这种方式可以长时间地甚至长年地没有值 得注意的放电地储存ID传感器，并且在调试中被激活用于弯曲的功能释放。此外可以通过 适合的控制措施经由控制装置特别是微控制器4又解除电子开关9,例如如果在很多周或 月没有发生ID传感器的使用。这是特别有利的，如果例如用于机动车的备用钥匙未经使用 地存储。通过将钥匙推入到机动车上相应的容纳处中，使得所述系统又处于激活状态并且 耦合电压供电。
[0039] 因此在本发明中重要的是，由通过区域耦合到低频线圈的暂时的供能唤醒ID传 感器的电压供电。在所述唤醒过程之后整个系统独立于通过低频线圈的供能。
[0040] 开关装置9可以在此也绝对地如此设立，使得所述开关装置持久地进行电池的耦 合，而独立于电子开关的持续控制。电池从系统的重新解除和解耦仅仅是用于持久未使用 的ID传感器的有利的改进。
【权利要求】
1. 一种可携带的识别传感器（1)，用于机动车的被动访问系统，所述识别传感器在一 个壳体（2)中具有 ： a) 供电电池（3); b) 微控制器（4); c) 由微控制器（4)控制的高频发送接收电路（5)，用于与机动车侧的控制装置通信； d) 与微控制器（4)耦合的低频电路装置（6、7)，其具有低频天线（7)用于在低频范围 中耦合电磁场； 其特征在于， e) 电气缓冲蓄能器（8)，其与低频电路装置（6、7)耦合，以便通过由耦合低频天线的电 磁场的能量摄入给所述电气缓冲蓄能器充电； f) 电子开关装置（9)，其能够使供电电池（3)与微控制器（4)脱耦， 其中，微控制器和低频电路装置如此与缓冲蓄能器（8)耦合和构成，使得在缓冲蓄能 器充电超过预定的充电水平时，用于耦合供电电池（3)与微计算机（4)的、开启的电子开关 装置（9)在从缓冲蓄能器对微计算机进行供能时可以通过微控制器来控制。
2. 根据权利要求1所述的可携带的识别传感器，其中缓冲蓄能器（8)是电容器。
3. 根据权利要求1或2所述的可携带的识别传感器，其中，电子开关装置（9)具有金氧 半场效晶体管。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的可携带的识别传感器，其中，提供自锁电路，一旦 微计算机⑷已经建立电池⑶与微计算机的耦合，那么所述自锁电路维持电子开关装置 (9)的导通的耦合位置。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的可携带的识别传感器，其中，电子开关装置（9) 可通过微计算机控制来实现开启，并且由此电池与微计算机是可解耦的。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的可携带的识别传感器，其中，电池经由电子开关 装置与识别传感器的其它电子元件耦合。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的可携带的识别传感器，其中，在电池通过电子开 关装置耦合之前，在微计算机控制的情况下并且在从缓冲蓄能器对微计算机进行供能的情 况下实施安全检测，其中分析处理经由低频天线接收的数据，并且其中电池的耦合仅仅在 成功实现安全检测的情况下进行。
8. -种方法，用于节能地运行机动车的被动访问系统的可携带的识别传感器，其中，识 别传感器（1)在壳体（2)中具有供电电池（3)、微控制器（4)、由微控制器（4)控制的用于 与机动车侧的控制装置通信的高频发送接收电路（5)以及与微控制器（4)耦合的低频电路 装置（6、7)，所述低频电路装置具有用于在低频范围中耦合电磁场的低频天线， 具有以下步骤： 耦合低频天线（7)与电磁场，并且通过来自由低频天线耦合的电磁场的能量摄入给电 气缓冲蓄能器（8)充电，所述缓冲蓄能器与低频电路装置出、7)耦合； 借助缓冲蓄能器（8)如此耦合和运行微控制器（4)和低频电路装置，使得在缓冲蓄能 器充电超过预定的充电水平时，在电池（3)与微计算机（4)之间用于耦合电池与微计算机 的开启的电子开关装置（9)通过微控制器并且在从缓冲蓄能器对微计算机进行供能时被 控制。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，使用电容器作为缓冲蓄能器，而使用金氧半场效 晶体管作为电子开关装置。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其中，一旦建立电池与微计算机的耦合，那么持久 地维持电子开关装置的导通耦合位置。
11. 根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，在电池通过电子开关装置耦合之 前实施安全检测，其中分析处理经由低频天线接收的数据，并且其中电池的耦合仅仅在成 功实现安全检测的情况下进行。
【文档编号】B60R25/24GK104114415SQ201380009290
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月13日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】贝恩德·史特格曼, 鲍里斯·齐勒尔 申请人:胡夫·许尔斯贝克和福斯特有限及两合公司