CN103493107A - 包含可拆式nfc组件的汽车进入系统用id发送器 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车进入系统的ID发送器（1），包括壳体（2），所述壳体将设有元器件的印制电路板包围。所述元器件主要包括供电电池及配套支架、低频线圈装置、用于与汽车端收发装置通信的高频收发元件以及至少一个控制器元件。在被盖子盖住的壳体凹槽（5）中容置有NFC组件，其具有NFC芯片（9）、与所述NFC芯片耦合的适配器（8）以及机械式应急钥匙（10）。所述NFC组件（8，9，10）具有触点，当所述NFC组件固定于所述壳体凹槽（5）时，所述触点与所述壳体（2）的对应触点（11）连接，其中，所述对应触点（11）与所述ID发送器的壳体中的印制电路板和/或元器件连接，从而可以为所述NFC组件供电并且在所述NFC组件与所述印制电路板和/或所述元器件之间进行信号交换。所述应急钥匙（10）可与所述适配器（8）分离地容置在所述适配器（8）的凹槽中。

Description

包含可拆式NFC组件的汽车进入系统用ID发送器

技术领域

本发明涉及一种用于汽车进入系统的ID发送器，其包括塑料壳体以及被所述壳体包围且设有元器件的印制电路板，其中，所述元器件主要包括供电电池及配套支架、低频线圈装置、用于与汽车端收发装置通信的高频收发元件以及至少一个控制器元件。

背景技术

前述类型的ID发送器属公知技术。尚未公开的专利申请DE 10 2010 061 351.7描述的是针对这类ID发送器的改进，一方面是创造一种包含最小尺寸印制电路板的紧凑型ID发送器，另一方面是为该ID发送器配置NFC通信手段，本案将完全参考该专利申请的内容。该专利申请所描述的ID发送器在其塑料壳体内包含印制电路板，该印制电路板的顶面装有用于接收汽车端发射的低频唤醒信号的低频3D线圈装置、用于容置电池组的支架以及NFC芯片卡插口。其他元器件布置于印制电路板背面，如控制器、用于与汽车端收发装置进行高频双向通信的收发器和配套振荡石英。邻近印制电路板的背面设有大体平行于印制电路板的天线结构单元，其形式为载有导电带的载体膜。天线结构单元的导电带包括NFC天线线圈，其通过印制电路板的印制导线与NFC芯片卡插口的接头耦合。这种ID发送器的芯片卡插口内可以插入又称“NFC安全元件（NFC secureelement）”且例如具有微型SD卡格式的NFC芯片卡。NFC芯片卡包含用于高频通信的收发电路、用于为被传输信号加密和解密的电路以及控制器电路和接口电路。NFC芯片卡插入插口时与ID发送器内部的NFC天线线圈耦合。如该专利申请所述，NFC芯片卡一般自身配备天线，与ID发送器的NFC天线线圈进行耦合的作用是扩大有效通信范围。

出于各种原因而将ID发送器和NFC模块分开设置。举例而言，使用NFC模块可以授权实施有偿服务（例如购买或预订服务）。然而，人们并不总是希望这种授权功能或者说与之相关的存储在NFC芯片上的数据与ID发送器结合在一起。举例而言，当ID发送器被转交于车辆的第二使用人或服务站的工作人员时，这些人虽能访问汽车的功能，但无法访问NFC芯片的数据。

但事实是，NFC芯片不与ID发送器的NFC天线线圈耦合就无法进行期望的通信。然而人们又希望能与ID发送器耦合的NFC芯片从ID发送器中取出后也能进行NFC通信。由于NFC芯片缺乏必要的电池组供电装置，因而至少需要实现转发器模式下的通信，在此过程中，能量通过高频场传输给包含小型储能器或者与小型储能器耦合的NFC芯片。

此外，最好配合ID发送器提供机械式应急钥匙，以便例如在供能装置失效时将车辆解锁。

发明内容

本发明的目的是提供一种包含应急钥匙且能进行NFC通信的ID发送器，其中，用以实现通信的NFC组件可与所述ID发送器分离。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种具有权利要求1所述特征的ID发送器。本发明用于汽车进入系统的ID发送器具有塑料壳体、被所述壳体包围且设有元器件的印制电路板以及安装在壳体凹槽中的可拆式壳体盖。所述印制电路板的元器件主要包括供电电池及配套支架、低频线圈装置、用于与汽车端收发装置通信的高频收发元件以及至少一个控制器元件。

本发明ID发送器的特征在于，在所述安装在壳体凹槽中的可拆式壳体盖下面整合有NFC组件，其中，所述NFC组件包括可从所述NFC组件中取出的NFC芯片（其可插入NFC组件的芯片插口，因而可以单独或者与NFC组件一起从壳体中取出）、与所述NFC芯片耦合的NFC天线线圈以及多个布置在所述NFC组件上且与所述NFC芯片耦合的触点。

当组件插入壳体并且壳体盖固定在壳体凹槽中后，上述触点就可以与壳体的对应触点连接，其中，这些对应触点与印制电路板和/或元器件连接，从而可以为NFC组件供电并且在NFC组件与印制电路板和/或元器件之间进行信号交换。NFC组件具有储能器并且被构造成即使在取出NFC组件后也能与NFC组件通信。

机械式应急钥匙可分离地与NFC组件耦合。为此，NFC组件具有用于容置应急钥匙的插口。这样就可以将应急钥匙和NFC组件作为一个单元从ID发送器中取出。但也可以从NFC组件中取出应急钥匙，而将NFC组件留在ID发送器中。

本发明的ID发送器将NFC芯片和耦合的NFC天线线圈整合在可拆式模块以及与组件可分离耦合的机械式应急钥匙中。NFC组件被取出后也能至少以转发器模式进行工作，亦即，在NFC组件和应急钥匙与ID发送器分离的情况下，实现NFC通信。其优点主要在于，ID发送器的持有人可以在不同时交出NFC组件的情况下将ID发送器转交于第三人（例如汽车服务站），但持有人仍能利用所取出的NFC组件进行NFC通信，即仍能使用NFC组件。当然，NFC组件此时不再得到ID发送器的供电电池支持。但可以通过包含在NFC组件中的小型储能器（例如电容器）来加以补偿。NFC模块或NFC组件的大小须足以能容置NFC天线线圈。

所述壳体盖优选平面设于ID发送器背面，所述NFC组件容置在壳体盖下面的空腔内。取出组件后可以再度装上壳体盖以密封封闭开口。

优选地，所述NFC天线线圈的导电带布置在NFC模块的邻近NFC模块边缘的区域内，以便达到尽可能大的线匝直径。

根据所述ID发送器的优选实施方式，所述ID发送器在正面具有至少一个可由使用者操作的按键，所述可拆式壳体盖是ID发送器的后壁的一部分。

所述可拆式壳体盖优选盖住ID发送器用以安置供电电池的内部空间，尤其是电池组盒。壳体盖在此具有电池组盒盖的功能且同时盖住NFC组件。NFC组件位于壳体盖下方，并且也可覆盖ID发送器的电池组，因此为ID发送器更换电池组时须将NFC组件取出。

根据优选实施方式，盖住NFC组件的可拆式壳体盖大体占据ID发送器的整个后壁面积。在此情况下，位于下方的NFC组件的尺寸可以最大化，从而使得安置于其中且邻近NFC模块边缘环绕式布置的NFC天线线圈可以占据最大面积。这能扩大有效通信范围。与此同时，壳体盖在该实施方式中可以用作稳定的电池组盒盖。

为了避免在暂时取下壳体盖时电池组盒或内部空间变脏发潮，壳体盖在取出NFC组件后可再度与ID发送器连接并封闭ID发送器，使其免受环境因素影响。

根据所述ID发送器的优选实施方式，所述NFC模块具有USB接头。该USB接头提供了另一种在供电的同时与NFC组件交换数据的可能性。根据优选实施方式，该USB接头可以部分由直接形成在可拆式NFC芯片上的触点构成。用于容置NFC芯片的适配器至少构成该USB接头的一部分，以便能顺利地与USB插式连接器建立机械耦合。

所述NFC组件优选包括耦合在天线线圈和NFC芯片之间的匹配元件。

根据本发明ID发送器的有益改进方案，所述控制器元件如此这般与所述触点耦合并且如此配置，使得组件插入ID发送器的壳体凹槽时被识别到，并且在插入壳体凹槽后在NFC组件和控制器元件之间进行信号交换以登录NFC组件。

本发明的有益和/或优选改进方案包含在从属权利要求中。

附图说明

下面借助附图所示的优选实施例对本发明进行详细说明。其中：

图1为本发明ID发送器的实施方式的背面示意图，其壳体盖处于插入状态；

图2为图1所示ID发送器的背面示意图，其壳体盖处于推出状态；

图3为图1所示ID发送器的背面示意图，其NFC模块放置在支架中且处于推出状态；以及

图4a和图4b为ID发送器与NFC模块分离时的元件示意图。

具体实施方式

图1为本发明ID发送器1的实施方式的背面示意图，其壳体2用塑料制成，大体呈立方形，棱角倒圆。ID发送器1在本实施例中呈扁平矩形。壳体2在图1所示的背面具有壳体盖3。在本实施方式中，通过沿壳体盖的插口侧平面方向移动壳体盖，可以从壳体2上移除壳体盖3。当然，适用于ID发送器的壳体形状还有很多（例如圆形或椭圆形），壳体盖3插入壳体2或者从壳体上移除的方式也有很多种，例如通过向外翻转或者通过旋转运动。

图2为图1所示ID发送器1的示意图，此处仍示出背面，其中，壳体盖3已从容置壳体盖的壳体凹槽5中推出。从壳体2中推出壳体盖3时，壳体凹槽5变得可见。

这个壳体凹槽5中设有支架6，该支架容置在侧面导引装置7中且可移动。由适配器8、芯片卡9和应急钥匙10组成的NFC模块容置在支架6中。该适配器是各元件的机械连接部件，因为应急钥匙10插在适配器的一个凹槽中，芯片卡9插在适配器8的另一插口中。此外，NFC天线（未图示）以封装方式容置在适配器本体内。如下所示，支架6具有与适配器相适配的凹槽，以便可靠容置NFC模块并且使插入后的NFC模块与ID发送器的电子系统发生接触。

如图3所示，可以将支架6连同NFC模块一起从ID发送器中取出，在此过程中，NFC模块与布置于支架下方的触点11之间的接触被解除（参阅下文）。

由此可见，支架6将ID发送器的内部空间与NFC模块隔开，但能实现电接触。但是，支架6能为布置于ID发送器内的元件如电池组12和其他电子部件（未图示）提供保护，使其免受NFC模块的机械影响。

图4a和图4b示出本发明ID发送器系统的完全分离的组成部分。

支架6已从ID发送器中推出，适配器8已从支架6中取出。应急钥匙10已从适配器8上的插口中推出，芯片卡9同样已从适配器8上的对应插口中移除。

如图所示，支架6具有凹槽6a，当适配器8插入支架6时，适配器8的凸出区段容置在该凹槽中。此外，适配器8在其底面（图4b）具有使得芯片9底面的触点裸露出来的凹槽。插入后，ID发送器的触点11透过这个凹槽与芯片9上的对应触点发生接触。芯片9在其顶面的自由端部具有其他触点，这些触点与适配器8的插口共同形成USB兼容结构。亦即，插有芯片卡9的适配器在这个区段内具有能够建立USB插接连接的尺寸和触点。

由于适配器8内还以封装方式设有NFC天线及其配套电子装置，适配器在被遮住的插入区（无法看到）内具有其他触点，以便在芯片卡9插入适配器8时在芯片9的电子部件与适配器的部件（天线、储能器、电子控制装置等等）之间建立连接。通过这种方式不但能实现适配器8在插有芯片卡9时独立于ID发送器1的自主运行，还能实现插入状态下的运行，在此情况下，ID发送器通过触点11承担控制工作。适配器8中的元件包括通过适配器内部的上述触点与NFC芯片14连接的NFC天线线圈。线匝沿适配器8的边缘设置，以便使该天线线圈具有尽可能大的面积。

应急钥匙10适于确保基本的汽车关闭功能，供能装置失效时也是如此。此外，钥匙10以能够机械稳定NFC模块、防止其弯曲的方式布置在适配器8中。

据此，各元件可以完全容置在ID发送器中，但也可以按需要与ID发送器分离。支架6取出后可以再度插入ID发送器，ID发送器1的壳体可用盖子3封闭。如此一来，就可以在不提供NFC模块所具有的NFC功能的情况下，使用ID发送器来操作车辆。连同NFC模块所包含的NFC组件元件一起取出NFC模块（8，9，10）的优点在于，NFC组件的功能和ID发送器1其余部分的功能可以被分开使用。举例而言，用户可以取出存储有受保护数据的模块（8，9，10）后，再将ID发送器1转交于第三人，例如汽车服务站或其他想要暂时使用汽车的人。ID发送器中保留有进入汽车所需要的全部功能。

NFC模块（8，9，10）从壳体2中被取出后也能进行NFC通信。但取出后无法再与ID发送器1的其余元件进行数据通信；也得不到ID发送器的供电电池的供电支持。为了在取出NFC模块（8，9，10）后还能与NFC芯片9进行NFC通信，适配器8中设有与NFC芯片9耦合的储能器（未图示），该储能器例如是电容器或小型供电电池（蓄电池、电池组）。使用电容器作为储能器，可以使包含在NFC模块（8，9，10）中的NFC芯片例如以转发器模式进行工作，在此情况下，运行所需的能量将通过供电场和适配器8中的NFC天线线圈传输给NFC芯片9和适配器8中的储能器并暂时储存于此。

在优选实施方式中，包含在ID发送器1中的控制器（例如其中一控制器元件）如此配置，使得NFC模块（8，9，10）插入ID发送器时触点11与芯片9的连接会触发一信号（例如中断）到该控制器。控制器以此方式识别到模块插入这一事件并开始执行程序，该程序启动与NFC组件的通信并且在交换数据（尤其是从NFC组件读出数据）后实施NFC组件的登录。完成该登录过程后，控制器软件知道包含NFC组件的NFC模块（8，9，10）已经插入且可用于数据交换。相关触点例如可以包括供电触点、接地触点以及两个用于双向通信的数据通信触点。

上述实施例虽然包括用于耦合NFC模块与ID发送器并可靠容置NFC模块的支架。但该支架并非本发明的创新点。也可以将NFC模块直接插入ID发送器。此时只需以其他方式提供支架6的保护功能和导引功能，例如在ID发送器的电子部件上方设置护盖，但该护盖应当使得用于接触已插入NFC组件的触点裸露出来。

NFC芯片与适配器之间以及NFC芯片与ID发送器之间如图所示的接触只是示范性的。ID发送器与芯片之间的接触也可发生于芯片顶面而非芯片底面。在此情况下，适配器将借助合适的印制导线和触点例如承担接触和信号传输任务，并在适当的位置上具有用以在插入ID发送器时在ID发送器与NFC芯片（通过适配器）之间建立接触的触点。适配器可以具有其他电子元件。特定而言，适配器中可以容置耦合在天线线圈和NFC芯片之间的匹配元件。

Claims (8)

1.一种用于汽车进入系统的ID发送器（1），其具有：

塑料壳体（2），

被所述壳体（2）包围且设有元器件的印制电路板，其中，所述元器件主要包括供电电池及配套支架、低频线圈装置、用于与汽车端收发装置通信的高频收发元件以及至少一个控制器元件，

可与所述壳体（2）分离的壳体盖（3），所述壳体盖盖住壳体凹槽（5），

其特征在于，

所述壳体凹槽（5）中容置有NFC组件，

其中，所述NFC组件具有NFC芯片（9）、与所述NFC芯片耦合的适配器（8）以及机械式应急钥匙（10），

其中，所述NFC组件（8，9，10）具有触点，当所述NFC组件固定于所述壳体凹槽（5）时，所述触点与所述壳体（2）的对应触点（11）连接，其中，所述对应触点（11）与所述ID发送器的壳体中的印制电路板和/或元器件连接，从而可以为所述NFC组件供电并且在所述NFC组件与所述印制电路板和/或所述元器件之间进行信号交换，以及

其中，所述应急钥匙（10）可与所述适配器（8）分离地容置在所述适配器（8）的凹槽中。

2.根据权利要求1所述的ID发送器，其特征在于，所述适配器（8）包括电容器形式的储能器和/或其他供电电池。

3.根据权利要求1或2所述的ID发送器，其特征在于，所述可拆式壳体盖（3）是所述ID发送器（1）的后壁的一部分。

4.根据权利要求3所述的ID发送器，其特征在于，所述可拆式壳体盖（3）除所述NFC模块（8，9，10）外还盖住电池组盒，所述供电电池安置在所述电池组盒内。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的ID发送器，其特征在于，设有可与所述ID发送器和所述NFC模块分离的支架（6），所述支架可以作为所述ID发送器与所述NFC模块之间的耦合元件插入所述凹槽（5）。

6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的ID发送器，其特征在于，所述NFC模块具有至少部分由所述适配器（8）构成的USB接头。

7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的ID发送器，其特征在于，所述控制器元件如此这般与所述触点（11）耦合并且如此配置，使得所述NFC模块存在于所述壳体凹槽（5）时被识别到，并且在所述NFC模块（8，9，10）插入所述壳体凹槽（5）后在所述NFC芯片（9）和所述控制器元件之间进行信号交换以登录所述NFC组件。

8.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的ID发送器，其中，所述应急钥匙（10）在所述适配器（8）中的布置方式使得所述应急钥匙至少部分覆盖容置在所述适配器中的电子部件，并且在这些区域内对所述适配器起机械稳定作用。

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