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KR100415469B1 - 차량용도난방지시스템 - Google Patents

차량용도난방지시스템 Download PDF

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KR100415469B1
KR100415469B1 KR10-1998-0700271A KR19980700271A KR100415469B1 KR 100415469 B1 KR100415469 B1 KR 100415469B1 KR 19980700271 A KR19980700271 A KR 19980700271A KR 100415469 B1 KR100415469 B1 KR 100415469B1
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oscillation
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energy
vehicle
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KR10-1998-0700271A
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헤르베르트 침머
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

트랜스폰더(2)의 충전 커패시터(3)는 트랜시버(1)로 부터의 에너지 신호에 의해 무선으로 충전된다. 에너지 레벨은 트랜스폰더(2)와 트랜시버(1)간의 유도 전송 특성에 좌우되어 전달된다. 트랜시버 발진회로(6,7)의 여자 주파수(fE)가 성분 공차로 인해 이 발진회로의 공진 주파수(fR)와 일치하지 않으면 에너지가 거의 전달 되지 않는다. 충전 커패시터(3)가 항상 신속하고 적절히 충전되는 것을 보장하기 위해, 여자 주파수(fE)는 적어도 한번 공진 주파수(fR) 근처를 통과하도록 충전 페이스 동안 소정 주파수 범위내에서 변화한다.

Description

차량용 도난방지 시스템
공지된 차량 도난방지 시스템(US 5,053,774)은 정지 트랜시버(transceiver) 로부터 질의코드(inquiry code) 신호를 수신하는 휴대용 트랜스폰더(transponder) 를 갖는다. 질의코드 신호가 수신된 후, 응답코드(reply code) 신호가 트랜시버에 반송된다. 응답코드 신호를 트리거링하는 에너지도 질의코드 신호로 전달된다. 이 에너지는 임시로 어큐물레이터(accumulator)에 저장된다. 충분한 에너지가 어큐물레이터에 임시저장되면, 코드 신호가 트리거링된다.
만일 트랜스폰더 및 트랜시버가 서로 잘 결합되지 않았다면, 특정 상황하에서 어큐물레이터가 충전되기 까지는 오랜시간이 걸리는 경우가 있다.
본 발명은 동력차량용 도난방지 시스템에 관한 것으로 특히, 동력차량의 고정장치(immobility)를 작동시키는 잠금 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 도난방지 시스템의 블록 회로도.
도 2a내지 2e는 도난방지 시스템의 트랜시버 및 트랜스폰더의 펄스 다이어 그램을 나타낸 도.
도 3은 발진회로의 공진 곡선도.
도 4는 발진 발생을 위한 바람직한 제 1 실시예의 블럭도.
도 5는 바람직한 제 2실시예의 블록 회로도.
본 발명의 목적은 트랜스폰더의 에너지 어큐물레이터를 신뢰성 있고 빠르게 충전시키므로써, 질의코드 신호의 수신 이후 즉시 응답코드 신호(이하 코드 신호)가 전송될 수 있는 동력 차량용 도난방지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 특징부에 따라 달성된다. 여기서, 질의코드신호의 여자 주파수(exciting frequency)를 변화시키므로써, 트랜스폰더와 트랜시버간의 신뢰성 있는 결합이 획득된다.
본 발명의 유익한 세부사항은 종속항에서 특징지워진다.
본 발명의 바람직한 실시예가 개략도를 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
본 발명에 따른 도난방지 시스템은 동력차량에 구비되는 트랜시버(1)(도 1 참조)를 가지며, 상기 트랜시버는 트랜스폰더(2)가 근접해 있으면 변압기 결합을 통해 휴대용 트랜스폰더(2)와 상호작용한다. 트랜시버(1)는 에너지를 트랜스폰더(2)에 전달시키는 교번 자계(alternating field)를 생성하며, 이렇게 하여 트랜스폰더(2)의 커패시터(충전 커패시터(3)) 또는 어큐물레이터는 충전된다. 만일 충분한 에너지가 충전 커패시터(3)에 충전되면, 트랜스폰더(2)가 작동되어 코드신호가 트랜시버(1)로 되돌려 전송된다.
에너지를 전달하고 데이터를 되돌려 전달하기 위해, 트랜시버(1)는 오실레이터(4)로 발진되는 발진회로(이하 안테나 발진회로)를 갖는다. 이를 위해, 안테나 발진회로는 하나 이상의 안테나 커패시터(5) 및 코일(안테나(6))을 갖는다. 안테나(6)는 예를 들면, 점화 잠금장치 주위에 감겨질 수 있다.
트랜스폰더(2)는 또한 코일(7) 및 트랜스폰더 커패시터(8)를 갖춘 발진회로(이하 트랜스폰더 발진회로)를 갖는다. 안테나(6) 및 코일(7)이 서로 인접해 있으면, 유도 결합이 발생되고 이렇게하여 데이터 또는 에너지 전달이 발생한다. 이것은 예를 들면, 트랜스폰더(2)가 점화 키에 구비되는 경우이다. 점화 키가 점화 잠금장치에 꽂혀져서 돌려진 순간, 안테나(6) 및 코일(7)은 서로 전기적으로 결합된다.
안테나 발진회로(5,6)의 발진은 코드 정보 항목과 클록 동기로 트랜스폰더(2)에 의해 변조된다. 이를 위해, 트랜스폰더(2)는 코드 정보와 클록 동기로 추가 커패시터(10)를 트랜스폰더 발진회로(7,8)의 트랜스폰더 커패시터(8)에 연결하는 스위치(9)를 갖는다. 그러나, 코드 정보 항목과 클록 동기로 스위치(9)를 스위칭시키기 위해 충전 커패시터(3)가 에너지에 의해 충분히 충전될 때 까지는 변조가 이루어지지 않는다.
이러한 관점에서, 스위치(9)는 집적회로로 설계될 수 있는 트랜스폰더 제어 유닛(트랜스폰더 IC 12)에 의해 제어된다.
점화 키가 점화 잠금장치에 꽂혀져서 돌려진 순간, 트랜시버(1)는 고 자계강도(에너지 신호)(도 2a)를 갖는 교번 자계를 생성한다. 약 50ms 수명의 에너지 신호가 예를 들면 소정 시간 주기내(충전 상태)에서 발생한다. 이들 신호는 약 100V의 진폭을 갖는다. 트랜스폰더(2)와 트랜시버(1)간의 결합특성에 따라서 즉, 수신된 자계강도에 따라서, 이들 에너지 신호는 상이한 속도로 충전 커패시터(3)를 충전한다(도 2b 참조).
에너지 신호의 전송이 종료되었을 때, 충전 커패시터(3)는 충분히 충전되어야 한다. 그후 트랜시버(1)가 단지 저 자계강도(수 mV의 진폭 정도)를 갖는 교번 자계를 생성하므로, 트랜스폰더(2)는 에너지 신호의 스위칭 오프(switching off)를 검출한다. 그후, 스위치(9)가 코드 정보와 클록 동기로 추가의 소정 시간 주기(판독 상태)내에서 스위칭되므로써 코드 신호를 산출한다(도 2c 참조). 코드 신호는 예를들어 약 1mV의 작은 진폭을 갖는 신호이고, 약 20ms 동안 존재한다. 충전 커패시터(3)는 스위치를 스위칭시키는 에너지를 공급하기 때문에, 코드신호의 진폭은 계속 감소하며 그 결과 계속 방전된다.
안테나(6) 및 코일(7)이 서로 유도 결합되어 있기 때문에, 코드신호는 안테나 발진회로(5,6)에 영향을 미친다. 그 결과, 안테나 발진회로(5,6)의 발진은 변조된다(도 2d 참조). 추가 커패시터(10)는 트랜스폰더 커패시터(8)에 접속 및 단락되기 때문에, 안테나 발진회로(5,6)는 상이하게 로드(load)되며, 그 결과 안테나 발진회로(5,6)의 발진은 자신의 주파수에 대해 변조된다.
안테나 발진회로(5,6)가 여자되는 129kHz의 평균 여자 주파수(fE)를 가정하면, 안테나 발진회로(5,6)의 발진 주파수는 코드신호에 의한 주파수 변조로 인해, 예를들어 123kHz 로부터 134kHz 까지 변화한다.
안테나 발진회로(5,6)의 변조된 발진은 복조기(13)에 의해 감지되고 제어 및평가유닛(14)에 의해 평가된다. 이를 위해, 변조된 발진 주파수 또는 주기가 측정된다. 변조된 발진의 주파수가 임계값, 예를들어 129KHz 미만이면, 고레벨의 변조 신호가 검출되고, 발진 주파수가 129KH2 이상이면 저레벨의 변조신호가 검출된다(도 2a 참조). 이러한 방식으로, 트랜스폰더(2)의 코드 정보는 변조된 발진으로부터 복조된다.
상기 코드정보는 제어 또는 평가유닛(14)의 규정된 기준 코드 정보의 항목과 비교된다. 만약 이들이 일치하면, 허가 신호가 동력 차량의 보안 장치로 전송된다.
이러한 보안 장치는 예를 들면 도어 잠금장치 또는 고정장치일 수 있다. 만일 코드신호가 승인된 올바른 신호이면, 도어 잠금장치가 잠금해제되거나 고정장치가 작동되지않게 되므로써 엔진을 시동할 수 있게 된다.
안테나 발진회로(5,6)는 여자변수(exciting variable )를 사용하여, 오실레이터(4)에 의해 여자 주파수(fE)로 발진하게 된다. 사용된 여자 변수는 오실레이터(4)의 출력전압 또는 출력전류일 수 있다. 오실레이터(4)는 오실레이터 주파수(fo)로 발진한다. 오실레이터 주파수(fo)를 원하는 여자 주파수(fE)로 분할하는 주파수 분할기(15)는 오실레이터(4)와 안테나 발진회로(5,6) 사이에 추가로 배열될 수 있다.
여자 변수는 안테나 발진회로(5,6)에 정상상태의 강제 발진을 일으키고, 이것은 그후 여자 주파수(fE)로 발진한다. 각각의 발진회로는 공진주파수(fR)로 언급되는 표준 주파수를 가지며, 이것은 발진회로의 컴포넌트인 안테나(6) 및 안테나 커패시터(5)에 의해 결정된다. 발생된 강도(자계 강도/진폭)는 발진회로가 공진주파수(fR)와 동일한 여자 주파수(fE)로 여자될 때 가장 크다(따라서 발진회로의 동작점(Pi)은 공진점(Po)이다; 도 3 참조). 이 경우에, 대부분의 에너지가 트랜스폰더(2)에 전달되어, 충전 커패시터(3)는 신속하게 충전될 수 있다.
공진 곡선에 대한 전력 밸런스(power balance )가 도 3에 도시되어 있다. 여기서 주파수(f)는 가로축(x 축)에 표시되어 있고, 여자 전압 또는 여자 전류의 진폭인 여자변수로 인한 발진강도(I)는 세로 축(y 축)에 표시되어 있다. 만일 여자주파수(fE)(동작점(Pi))가 공진주파수(fR)로부터 유도되면, 발진강도(I)는 더욱 작아지고, 보다 작은 에너지가 트랜스폰더(2)에 전달된다. 만약 여자 주파수(fE)가 공진주파수(fR)와 동일하면 동작점(Pi)에서 동작한다. 동작점들은 두 주파수간의 차이에 따라서 작은 강도(I)(동작점(P1또는 P2)을 참조)에 위치하게 된다.
동작점이 미리 결정된 전력 한계치(16) 아래에 있다면, 자계 에너지는 트랜스폰더(2)에 거의 도달하지 못한다. 이러한 이유로, 전달된 에너지가 너무 작기 때문에, 충전 커패시터(3)는 더 이상 신속하게 충전되지 않거나, 충분히 충전될 수 없다. 트랜스폰더(2)는 더 이상 안테나 발진회로(5,6)를 변조시키지 않거나 안테나 발진회로(5,6)가 개시된 후 변조를 종료한다.
이러한 도난 방지 시스템이 설계될 때, 여자 주파수(fE)는 공진주파수(fR)와 거의 일치시킬 수 있다. 그러나, 트랜시버(1) 및 트랜스폰더(2)의 컴포넌트 공차(component tolerance )로 인해, 공진주파수(fR) 및 여자 주파수(fE)는 서로 편이(deviate)되고, 따라서 트랜스폰더(2)로의 최적 에너지 전달이 발생하지 않는다.
이들 두 주파수 사이에 작은 편차가 있는 경우에도, 고품질 발진회로에서는 전달된 교번 자계의 강도(자계 강도)가 상당히 감소될 수 있다(도 3에 점선으로 도시된 폭이 좁은 품질 곡선).
만일 발진회로 및 오실레이터(4)의 컴포넌트가 기준값으로부터 단지 미미한 편차를 나타내어 결과적으로 항상 동일한 상태가 유지되도록 선택되어진다면, 최적의 전력 밸런스를 얻을 수 있다. 그러나, 이를 달성하기 위해선 고비용이 든다. 또한, 온도변동과 같은 외부 환경이 컴포넌트에 영향을 미쳐 상기 조건이 급속히 변화될 수 있다. 그러므로, 최대 에너지가 전달되지 않을 수 있다.
따라서, 충전 커패시터(3)는 항상 신뢰성 있고 완전하게 충전되고, 적어도 충전 상태에서 변화되어야 할 여자 주파수(fE)를 위해 본 발명에 따라 제공된다. 트랜스폰더(2)가 점화 잠금장치의 점화 키로 돌려지자 마자, 오실레이터(4)의 에너지는 스위칭 온 된다. 오실레이터(4)는 규정된 주파수(fO)로 발진하기 시작한다. 오실레이터 주파수(fO)와 일치될 수 있는 여자 주파수(fE)는 규정된 주파수 범위의 충전 상태내에서 변경된다. 이것은 충전 커패시터(3)를 충분히 충전시키기 위해, 적어도 한번은 최대 에너지 전송의 동작점(도 3 참조)에 거의 도달되도록 하기에 충분하다.
여자 주파수(fE)는 소정 주파수 범위내에서 규정된 증분으로 변화될 수 있다. 예를들어, 여자 주파수(fE)는 500Hz증분으로 129KHz ± 3% (129KHz ± 3%의 소정 주파수 범위)로 변화될 수 있다.
여자 주파수(fE)는 또한 소정 주파수 범위내에서 연속적으로 변화될 수 있다.
또한, 소정 증분으로 여자 주파수(fE) 마다 안테나 발진회로(5,6)의 공진주파수(fR)를 변화시킬 수 있다. 이를 위해, 상이한 임피던스가 각각의 여자 주파수(fE)에서 안테나 발진회로(5,6)에 연결되거나 이 회로(5,6)로부터 분리될수 있으며, 이에 따라 공진 주파수(fR)는 여자 주파수(fE)에 대해 변화된다.
소정의 단계로 여자 주파수(fE)를 변화시키는 회로장치가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서, 구동기(driver ; 17)는 클록 주파수(CLK)로 클록킹되어 동작된다.주파수 시퀀스 제어 유닛(18)은 주파수 증분(increment )을 규정하며 이것으로 프로그램머블 구동기(18)가 동작되어 진다. 점화 키가 점화잠금장치에서 돌려지자 마자, 즉 에너지 공급이 스위칭 온 되자마자(참고로, 도 4 및 도 5에서, ON/OFF 신호가 AND 게이트(20)를 통해 공급됨), 안테나 발진회로(5,6)는 증폭기(19)를 통해 규정된 여자 주파수(fE)로 여자된다.
여자 주파수(fE)는 또한 전압-제어 오실레이터(VCO)(4)를 이용하여 연속적으로 변화될 수 있다(도 5 참조). 이를 위해, 적절한 제어 신호(톱니파 신호 발생기(21)의 톱니파 전압)가 오실레이터(4)의 입력단에 인가된다.
예시적인 실시예에서, 안테나 발진회로(5,6)는 자신의 컴포넌트에 의해 결정되는 약 129KHz의 공진주파수(fR)로 구현된다. 예컨대 오실레이터 주파수(fO)는 약 4MHz를 사용할 수 있다. 따라서, 오실레이터(4)는 발진회로를 여자시키기 위해서도 사용될 수 있고, 1/32 주파수 분할기(15)는 오실레이터(4)와 안테나 발진회로(5,6) 사이에 배열된다. 이로써 여자 주파수(fE)가 약 129KHz가 된다.
규정된 값으로 오실레이터 주파수(fO)를 변화시키므로써, 여자 주파수(fE)는 변화될 수 있고, 따라서 거의 최대 에너지가 전달되는 동작점을 적어도 한번 이상 획득할 수 있다. 이 결과, 충분한 에너지가 트랜스폰더(2)에 전달되고 충전 커패시터(3)가 신뢰성 있고 고속으로 충전될 수 있다.
고정된 주파수 분할기(15) 대신에, 오실레이터 주파수(fO)를 여자 주파수(fE)로 하향 분주하는 디지털 주파수 분할기도 사용될 수 있다. 이러한 디지털 주파수 분할기는 무한대로 조정할 수 있는 분주율(divider ratio)을 갖는다.
제어유닛 또는 평가유닛(14)는 마이크로프로세서 또는 기능적으로 등가인 회로장치로 실현될 수 있다. 이러한 이유로, 복조기(13)의 기능도 마이크로프로세서에 의해 수행될 수 있다. 트랜스폰더(2)에 의해 공급된 코드정보와 비교되는 기준 코드 정보는 도시되지 않은 메모리(ROM,EEPROM)에 저장된다.
코드정보는 트랜스폰더(2)의 상기 메모리에도 저장될 수 있다.
여자 주파수(fE)는 주파수 범위가 규정되지 않았지만 충전 상태내에서 연속 적으로 변화하고, 오히려 여자 주파수(fE)가 충전 상태의 소정 시간주기가 종료할때까지 변화하는 규정이 있을 수 있다. 따라서, 이것은 고정 주파수 범위를 초과 하는 것이 아니며 오히려 단순히 시간주기 동안 주파수를 변화시키는 경우이다.
바람직한 실시예에서, 충전 상태는 약 5ms 동안 지속된다. 이 시간주기 내에서, 본 발명에 따라 여자 주파수(fE)는 변화하고 충전 커패시터(3)는 트랜시버(1)에 의해 유도적으로 충전된다.
여자 주파수(fE)는 또한 반복해서 소정 주파수 범위를 초과할 수 있고, 따라서 최대 발진 강도(I)를 갖는 동작점에 여러번 도달한다. 에너지 신호가 트랜스폰더(2)로 전송되기 위한 소정 시간주기 및 주파수 범위는 충전 커패시터(3)의 용량 및 트랜스폰더(2)에 필요한 에너지에 의해 좌우된다.
스위치(9)는 또한 집적회로로 구현될 수 있으며, 상기 집적회로는 또한 추가 커패시터(10)도 포함할 수 있다. 스위치(9) 및 추가 커패시터(10)는 트랜스폰더-IC 12에 포함될 수 있다. 추가 커패시터(10) 대신에 인덕터도 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명의 중요한 요인은 트랜스폰더 발진회로(7,8)가 코드정보의 함수로서 변화되고 이 결과 안테나 발진회로(5,6)의 발진이 변조된다는 것이다. 주파수 변조, 진폭 변조 또는 펄스-폭 변조가 이를 위해 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 발진회로(5,6)의 일부인 안테나(6)를 가지며 고정식으로 배열된 유닛(1),
    - 에너지 어큐물레이터(3)에 연결된 제 2 발진회로(7,8)의 일부인 코일(7)을 갖는 휴대용 유닛(2), 그리고
    - 발진 주파수(fO)로 발진하며, 그 출력변수가 상기 제 1 발진회로(5,6)의 발진을 야기시키기 위해 여자 주파수(fE)와 함께 여자 변수로서 사용되는 오실레이터(4)를 포함하며,
    상기 여자 주파수(fE)는, 에너지 신호를 유도작용으로 상기 안테나(6)로부터 상기 코일(7)로 전달하기 위해, 상기 고정식으로 배열된 유닛(1)의 에너지 공급이 스위칭 온 되자마자 소정 주파수 범위내에서 제1 소정 시간주기 동안 변경되고, 그 결과 상기 휴대용 유닛(2)의 에너지 어큐물레이터(3)가 적어도 부분적으로 충전되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    -상기 고정식으로 배열된 유닛은 동력 차량에 배열된 트랜시버(1)이고,
    - 상기 휴대용 유닛은 코드정보의 항목을 갖는 휴대용 트랜스폰더(2)이고, 상기 트랜스폰더(2)는 에너지 어큐물레이터가 적어도 부분적으로 충전되자 마자 상기 발진회로(5,6)의 코드정보의 작용으로서 제 2 소정 시간주기 범위내에서 상기 발진회로(5,6)의 발진을 변조하여 상기 트랜스폰더(2)에 에너지를 공급하고,
    - 평가유닛(14)에는 상기 발진회로(5,6)의 발진이 공급되고, 그리고
    - 상기 변조된 발진은 상기 평가유닛(14)에 의해 감지되고, 상기 코드정보는 평가유닛(14)으로부터 복조되고 비교기의 기준 코드정보의 항목과 비교되어 일치하면 허가 신호가 보안 장치에 전송되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 여자 주파수(fE)는 소정 주파수 범위내에서 규정된 중분으로 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 여자 주파수(fE)는 소정 주파수 범위내에서 연속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랜시버(1)의 발진회로(5,6)의 공진주파수(fR)는 모든 여자 주파수(fE)에서 규정된 증분으로 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 여자 주파수(fE)는 조정가능한 주파수 분할기(15)에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 여자 주파수(fE)는, 그 출력변수가 발생기(generator; 21)의 변수 제어 파라미터에 종속되는 오실레이터(4)에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스폰더(2)는 점화키상에 배치되고, 점화키를 점화 잠금장치에서 돌리므로써 상기 트랜시버(1)에 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 도난 방지 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 여자 주파수(fE)는 에너지 공급이 스위칭 온 된 후 소정 시간 주기 범위내에서만 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스폰더(2)는 상기 코일(7)을 통하여 상기 안테나(6)에 유도결합된 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 보안 장치는 도어 잠금장치 또는 고정장치인 것을 특징으로 하는 차량용 도난방지 시스템.
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