(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスポンダ装置であって、物体に設けられて充電可能なエネルギ蓄勢装置を含むトランスポンダと、物体側にあってエネルギ蓄勢装置を充電する装置とを有し、少なくとも１つの送信運転モードのため、トランスポンダがエネルギ蓄勢装置から電力を取出すものにおいて、ポンプ回路（ＰＳ）が物体に固有のエネルギ源に接続されて、充電信号を発生し、この充電信号により、ポンプ回路（ＰＳ）に接続されている結合コイル（ＫＳ３）及びトランスポンダ側結合コイル（ＫＳ１）を経て、充電過程において誘導結合を介してエネルギ伝送が行われることを特徴とする、トランスポンダ装置。
【請求項２】
トランスポンダ側結合コイルが、エネルギ蓄勢装置の充電及び外部問合わせ装置との通信のために構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
トランスポンダ側結合コイルが、物体側アンテナループに誘導結合されていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
トランスポンダとポンプ回路又はアンテナループとの結合のため変成器を有することを特徴とする、請求項１〜３の１つのに記載の装置。
【請求項５】
ポンプ回路の充電信号の充電周波数がトランスポンダの運転周波数と相違していることを特徴とする、請求項１〜４の１つのに記載の装置。
【請求項６】
トランスポンダの運転周波数における信号のためのエネルギ蓄勢装置へ至る信号路を阻止する周波数選択手段を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ポンプ回路の充電信号の充電周波数が、トランスポンダ運転のための外部問合わせ装置の運転周波数に等しいことを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の装置。
【請求項８】
充電過程が必要に応じて行われることを特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の装置。
【請求項９】
ポンプ回路がエネルギ蓄勢装置の充電状態を規則正しい時間間隔で問合わせ、必要な場合エネルギ蓄勢装置を充電することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
エネルギ蓄勢装置の充電状態が規定可能な閾値以下に低下した場合、トランスポンダが充電要求信号をポンプ回路へ与えることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
必要とは無関係に規則正しいか又は連続的な充電過程を特徴とする、請求項１〜１０の１つに記載の装置。
【請求項１２】
規則正しい充電過程において、充電過程の期間が順次に続く充電過程の時間間隔より小さいことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
エネルギ蓄勢装置から供給される送信運転モードのほかに、外部問合わせ装置の電磁界から供給される別の受動運転モードが設けられていることを特徴とする、請求項１〜１２の１つに記載の装置。
【請求項１４】
トランスポンダが暗号化データ通信装置を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１３の１つに記載の装置。
【請求項１５】
トランスポンダが同時送信−受信運転用に構成されていることを特徴とする、請求項１〜１４の１つに記載の装置。
【請求項１６】
トランスポンダが目覚まし回路を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１５の１つに記載の装置。
【請求項１７】
エネルギ蓄勢装置が蓄電池又はコンデンサであることを特徴とする、請求項１〜１６の１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体に設けられるトランスポンダを持つトランスポンダ装置に関する。
【０００２】
こトランスポンダは、特に問合わせ装置の電磁界を介して、無接触の問合わせに対して確認又は認証のため特に物体を特徴づけるのに使用される。自動化技術において使用するほかに、例えば交通把握又は特に盗難後車両の不適切な利用の検出のために、特に車両における使用が重要な役割を果たす。
【０００３】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許第１９５０７７２１号明細書から、受動トランスポンダを持つ装置が公知であり、問合わせ装置の近傍電磁界による問い合わせの際、このトランスポンダが別の周波数で応答信号を問合わせ装置へ戻し、その際トランスポンダ電子装置の運転のためのエネルギを問合わせ電磁界から受ける。トランスポンダ本体に比較して大きいアンテナループは、両方向データ伝送のため結合コイルを介してトランスポンダに結合されており、トランスポンダから離れた所に設けられることが可能である。しかしトランスポンダ運転は、問合わせ電磁界の大きい電磁界強さの範囲においてのみ可能で、従って問合わせ装置から僅かに離れた所でのみ可能である。
【０００４】
問合わせ電磁界から電力を受けるトランスポンダ装置は欧州特許出願公開０４４２３９０号明細書に記載されている。ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２８５７３号明細書は、電圧比較器を持ちかつ電磁界から給電されるトランスポンダ装置を記載しており、この電圧比較器は整流された受信信号の電圧を検出し、電圧閾値を超過した際はじめて応答回路を動作させる。
【０００５】
Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ  １９／１９９４，Ｓｅｉｔｅ  １２６〜１３５には種々のトランスポンダ技術が記載されており、大きい到達距離又はデータ暗号化を含む複雑な電子回路を持つシステムのために、トランスポンダは電気化学的一次電池特にリチウム電池を備えている。しかしこのような一次電池は、その限られた寿命及び温度感度のため、すべての使用事例に対して使用可能ではない。同様に半二重運転態様の上述したシステムは、問合わせ電磁界又は異なる周波数の別個の外部電磁界による問合わせの場合、送信運転のためエネルギを供給され、コンデンサの形のエネルギ蓄勢装置を持つことができる。しかしコンデンサの充電のため、トランスポンダは充分長い間問合わせ装置の電磁界内に留まらねばならない。ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９０９３０１号明細書から公知のこのようなトランスポンダ装置の回路装置は、蓄勢コンデンサの充電状態を監視し、充分な充電の際、蓄勢コンデンサから給電されるトランスポンダ装置の応答発信器を動作させる。
【０００６】
欧州特許出願公開第０５２１５４７号明細書から公知の車両の盗難防止装置では、車両側装置が携帯装置と互いに大きく離れた２つの周波数範囲で通信する。車両側装置は車内電源からエネルギ供給され、携帯装置は一体化された電池から供給される。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６４３２３６号明細書は、充電可能な蓄電池を持つ人間保護無線装置としてのトランスポンダ装置を記載している。運転の際装置の運動により機械−誘導変換器が操作され、その誘導電圧が整流後蓄電池の充電に用いられる。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０１００４号明細書から公知のシステムでは、電磁界から純誘導的に供給されるトランスポンダ装置が、暗号能力を持つ開閉回路を含んでいる。しかし問合わせ装置とトランスポンダ装置との間の距離は非常に小さく、典型的にはこのシステムは、点火錠における電子点火キーの認証のために設けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の基礎になっている課題は、固有の一次エネルギなしに問合わせ電磁界内における短い滞在時間でも大きい到達距離を可能にする最初にあげた種類のトランスポンダ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴によって解決される。従属請求項は本発明の有利な構成及び展開を含んでいる。
【００１１】
本発明による装置によって、トランスポンダ装置が常に充分大きく定められた予備エネルギを含み、一般に数ミリ秒しか持続しない短い送信区間のために、大きい送信出力従って大きい到達距離で、問合わせに対する応答信号を放射することができる。内部エネルギ蓄勢装置の充電のために、問合わせ装置の外部電磁界に頼らないので、トランスポンダ装置は問合わせ装置から比較的大きく離れた所にあってもよく、問合わせ装置の電磁界内に長く留まる必要がない。本発明の展開では、内部エネルギ蓄勢装置を介して、高いクロツク周波数で運転される複合プロセツサ例えば暗号プロセツサをトランスポンダに設け、必要な場合エネルギ蓄勢装置から供給することができる。更に内部エネルギ蓄勢装置の存在は、一層強く電力を消費する技術の実現を可能にし、特にＧＨｚ範囲における応答信号を放射するため、例えばＧａＡｓ技術における送信段の構成の形で、トランスポンダ内で異なる技術のグループ分けを可能にする。
【００１２】
多くの適用のために、トランスポンダ電子装置を、複雑な運転電子装置と簡単に構成されかつ電力を僅かしか消費しない目覚まし回路とに区分するのが有利であり、その場合一般に運転回路は電力のない初期状態にあり、問合わせ信号がまず目覚まし回路を動作させ、それからこの目覚まし回路が運転回路にエネルギ蓄勢装置から電力を供給し、問合わせ装置との対話の展開のため始動させる。
【００１３】
トランスポンダのために、エネルギ蓄勢装置から供給される送信運転のほかに、大きい到達距離又は暗号プロセツサの使用又は異なる技術の使用等により、純粋に電磁界から給電される普通の種類のトランスポンダの受動運転も行われるので、物体例えば車両の運転状態に応じて、トランスポンダの運転をエネルギ蓄勢装置からも不可能にすることができ、純粋に電磁界から給電されるトランスポンダの従来のやり方でのみ、トランスポンダの問合わせを行うことができる。種々の運転方式の間のこのような変更は、例えば駐車状態で大きい到達距離で速やかな問合わせをやめることができる自動車にとって有利である。なぜならば、この状態で車両は遠い所に設けられている問い合わせ装置により、高い速度では明らかに動かず、多数の車両が密に駐車している場合、例えば手動操作の問合わせ装置による短い距離からの問合わせは、多数のトランスポンダの同時の応答を防止する。その場合トランスポンダは、問合わせ装置のこのような近接電磁界に受動的に応答する。
【００１４】
物体に設けられるポンプ回路を、トランスポンダの結合コイルを介してトランスに誘導結合することは、特に有利である。この場合公知のトランスポンダもこのような結合回路を持ち、この結合回路によりトランスポンダが外部電磁界又はなるべく比較的大きい面積のアンテナコイルに結合され、このアンテナコイルが一次的に外部の問合わせ電磁界を受け、応答信号を放射する、という事実を有利に利用することができる。別個のアンテナコイルの中間接続は、トランスポンダを操作及び破壊に対して充分安全に秘密に収容するのも可能にする。エネルギ蓄勢装置として、例えば化学的二次電池の形の蓄電池又はなるべくコンデンサ特に固体電解質コンデンサが考慮される。
【００１５】
物体側エネルギ源から供給されているポンプ回路は、第１の実施形態によればトランスポンダのエネルギ蓄勢装置へ中断なしに僅かな電力を供給することができ、その場合例えば完全な充電状態にあるエネルギ蓄勢装置の引続くエネルギ受入れを、得られる充電電圧又は電子充電制限回路又はオーム抵抗における僅かな程度の電気エネルギの適切な消費によって、制限されることができる。トランスポンダの運転を妨げないようにするため、トランスポンダの安定した充電が、トランスポンダの運転周波数とは充分異なる周波数特に低い周波数で有利に行われ、供給されるポンプ電力と外部の問合わせ電磁界との分離は、周波数選択手段に例えばエネルギ蓄勢装置へ至る導線中にある低域フイルタを介して簡単に行うことができる。
【００１６】
別の実施形態は、ポンプ回路によりトランスポンダのエネルギ蓄勢装置の必要な場合のみの充電であり、トランスポンダにおいてエネルギ蓄勢装置の充電状態の問合わせ及び評価が可能である。充電の必要がある場合、一方ではトランスポンダがみずから充電要求信号をポンプ回路へ送信し、それからポンプ回路が充電過程を開始することができる。その代わりに又はそれに加えて、規則正しい時間間隔でポンプ回路によりトランスポンダへ充電要求の問合わせが向けられるか、又は要求なしに充電過程が開始されるようにすることができる。充電過程がトランスポンダの同時運転と両立しない場合、エネルギ蓄勢装置の充電のための時間を少なくし、例えば非常に短い強力な電力の充電区間として形成し、この充電区間の持続時間をこのよいうな充電区間に続く規則正しい時間より小さくするのが有利である。充電区間とこれに続く時間とのタイミング比は、有利なように０．０１以下特に０．０００１である。
【００１７】
別の実施形態では、特別な充電電信によりエネルギ蓄勢装置の充電をトランスポンダ運転から区別し、この充電電信がトランスポンダを原理的にエネルギ蓄勢装置の充電状態にするか、又は充電過程の開始のためポンプ回路へのトランスポンダの充電受入れ電信により確認可能にされる。第１の場合原理的に充電過程が優先し、第２の場合トランスポンダ運転に優先性が与えられるか、又は一層複雑な決定のために、充電過程の受入れ又は拒否のためエネルギ蓄勢装置の充電状態が一緒に考慮されるようにすることができる。トランスポンダ運転より充電過程が優先される場合、トランスポンダが特定の時間後通常運転へ戻されるか、または充電過程の終りが別のやり方で検出されるか、又は特別な充電信号がポンプ回路により受信されるか、又はトランスポンダがポンプ回路への充電終了電信により充電過程を中止するように、トランスポンダを有利に構成することができる。
【００１８】
本発明による装置では、トランスポンダが有利なように全二重運転で動作し、応答信号の送信又はクロツク信号を固有の周波数標準なしに問合わせ信号の送信又はクロツク信号から誘導することができる。この性質は、特に問合わせ装置の近接電磁界において純受動運転のために有利である。
【００１９】
図を参照して本発明の好ましい実施例を以下に説明する。
【００２０】
【実施例】
図１に示す装置では、第１の結合コイルＫＳ１を持つトランスポンダＴＲ、第２の結合コイルＫＳ２を持つ大きい面積のループアンテナＡ、及び第３の結合コイルＫＳ３を持つポンプ回路ＰＳが、破線で示す変成器Ｕにおいて互いに誘導結合されている。結合コイルを介するアンテナＡとトランスポンダＴＲとの誘導結合は、最初にあげた従来技術から公知であり、かつよく使用されている。ポンプ回路ＰＳは接続端子Ｚ及びＭを介して物体に固有のエネルギ源例えば車両の電池に接続され、充電信号発生器としての高周波発生器ＨＦにより周波数ｆｇのポンプ信号を発生する。この充電周波数は、外部問合わせ電磁界の運転周波数ｆａ及び場合によってはトランスポンダの別の運転周波数と相違している。特に充電周波数ｆｇは運転周波数ｆａより低い。トランスポンダＴＲに変成器Ｕ及び結合コイルＫＳ３及びＫＳ１を介して結合されるポンプ回路ＰＳの充電信号は、トランスポンダＴＲにおいて、ｆｇ＜ｆａに対して簡単な低域フイルタ回路とすることができる周波数選択回路Ｆを介して、問合わせ信号から分離され、整流され、充電のためエネルギ蓄勢装置ＳＰへ供給される。それにより、有効信号としての運転周波数ｆａにおける問合わせ信号の減衰が回避される。なぜならば有効信号の電力はエネルギ蓄勢装置ＳＰへ流れ去らないからである。
【００２１】
トランスポンダ電子装置に至る通路に、トランスポンダ電子装置へ周波数ｆｇの充電信号が印加されるのを防止する周波数選択手段を設けることができる。ループアンテナＡ及び変成器Ｕの結合コイルＫＳ２，ＫＳ１を介して問合わせ信号が発生され、トランスポンダ電子装置ＩＣにより検出されると、トランスポンダ電子装置ＩＣは、結合コイルＫＳ１，ＫＳ２及びループアンテナＡを介して問合わせ装置へ放射される応答信号を発生するため、エネルギ蓄勢装置ＳＰから電力を取る。
【００２２】
ポンプ回路ＰＳの充電信号を発生する高周波発生器ＨＦの運転は、既に述べたように、点火装置が付勢されている車両の運転状態に限定することができる。点火装置が消勢されると、エネルギ蓄勢装置ＳＰは一般に若干時間後放電し、トランスポンダ電子装置ＩＣは純受動的に動作し、即ち応答信号のためのエネルギを外部の問合わせ装置の問合わせ電磁界のみから取る。
【００２３】
図２に示す装置ではポンプ回路ＰＳにクロツク信号発生器Ｔが設けられて、充電信号発生器ＨＦを、特定の時間区間においてのみ、トランスポンダＴＲへのエネルギ伝送のため、結合コイルＫＳ３に接続される。充電信号発生器は、例えば規則正しい時間間隔で充電過程を開始することができる。充電区間が充電区間に続く時間より短い場合、運転周波数ｆａから充電周波数ｆｇの明確な分離をやめることができ、特に両方の周波数ｆａ，ｆｇを等しくすることができる。その場合トランスポンダＴＲには、充電信号と問合わせ信号とを分離する周波数選択回路は不要になる。トランスポンダにおいて、例えば特別な充電信号確認回路の存在によるか、又は特別な問合わせ信号確認回路の不存在により、充電信号を問合わせ信号から区別することができる。
【００２４】
必ずしも等しくなくて、種々の運転パラメータに関係することができる時間間隔を持って順次に続く区間における充電過程は、要求に関係なく開始できるか、又はポンプ回路ＰＳからトランスポンダＴＲへの問合わせ電信及びトランスポンダ側からの応答信号によるか、又はトランスポンダＴＲからの要求信号によって、まず充電の必要性が確認される。ポンプ回路ＰＳからトランスポンダＴＲへの問合わせ信号を持つ構成では、更にトランスポンダからの応答信号が現われないと、トランスポンダのエネルギ蓄勢状態が空であるものと解釈され、いずれにせよ充電過程が開始されるようにすることができる。充電状態をトランスポンダ側又はポンプ回路側の検出回路により検査できるエネルギ蓄勢装置が特定の充電状へ至る導線に接続されている。
【００２５】
充電信号及び外部の問合わせ信号の周波数が少なくともほぼ同じであると、一般に充電過程中電磁界コイルとしてのループアンテナＡを介して、トランスポンダを問合わせて読出すことはできない。トランスポンダ運転をできるだけ僅かしか妨げないようにするため、充電区間の期間は有利なように充電区間に続く時間より非常に小さく選ばれ、典型的には平均して全運転時間の１％より小さく特に１％より小さい。充電信号へのトランスポンダ電子装置の反作用を防止するため、充電信号の区間が例えばトランスポンダ電子装置の反作用時間閾値より下にあるか、又は特別な電力信号確認回路を持つようにすることができる。
【００２６】
図３に示す実施例では、トランスポンダが複合プロセツサ例えばデータ暗号化、誤差修正等のための暗号プロセツサＫｒｙｐｔｏ−Ｐｒｏｚを持っている。このプロセツサは問合わせ電磁界のみから受けるエネルギによっては運転可能でなく、エネルギ蓄勢装置ＳＰからのエネルギ供給に頼っている。その場合トランスポンダは、プロセツサが一般に電子スイツチによりエネルギ蓄勢装置ＳＰから遮断され、トランスポンダ電子装置ＩＣによる問合わせ信号の確認後に初めて電子スイツチが閉じられ、プロセツサが始動せしめられるように、有利に構成されている。プロセツサの始動をエネルギ蓄勢装置ＳＰの充電状態にも関係させることができるので、低すぎる充電状態では、トランスポンダ電子装置ＩＣは付加的なプロセツサなしに受動運転のみで動作することができる。トランスポンダ電子装置ＩＣと暗号プロセツサＫｒｙｐｔｏ−Ｐｒｏｚとの間に別個のデータ導線ＤＬを設けることができる。
【００２７】
既に述べた有利な可能性即ちトランスポンダが、エネルギ蓄勢装置ＳＰから給電される送信運転方式において、大きい到達距離又は付加的な複合電子装置又は強く電力を消費する技術等により、また問合わせ装置の電磁界から給電される受動運転方式において、動作できることは、前述した構成について変更なしに成立する。
【００２８】
図４に示す装置では、ループアンテナＡが物体の表面の凹所Ｍに機械的に保護されて収容され、導線Ｌを介して付属する結合コイルに接続されている。トランスポンダＴＲ、ループアンテナ及びポンプ回路の高周波発生器ＨＦへ通じる複数の結合コイルは、変成器において互いに誘導結合されている。変成器は、結合を高めるため例えば環状、Ｅ状又はＵ状磁心の形のフエライト磁心Ｋを含むことができる。変成器における誘導結合を伴ってループアンテナとトランスポンダＴＲとを空間的に分離することにより、公知で有利なように、ループアンテナＡの問合わせに有利な位置に対する要求と、操作及び破壊に対して保護されるトランスポンダＴＲの収容に対する要求とを、一緒に満たすことができる。
【００２９】
本発明は、上述した好ましい実施例に限定されず、等業者の能力の範囲内で多様に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続充電されるトランスポンダの構成図である。
【図２】間欠充電されるトランスポンダの構成図である。
【図３】付加的なプロセツサを持つトランスポンダの構成図である。
【図４】トランスポンダの構造例の側面図である。
【符号の説明】
ＴＲ                    トランスポンダ
ＳＰ                    エネルギ蓄勢装置
ＰＳ                    ポンプ回路
ＫＳ１，ＫＳ２          結合コイル
【図１】
0003564636.tif 000002
【図２】
0003564636.tif 000003
【図３】
0003564636.tif 000004
【図４】
0003564636.tif 000005