CN103909873B - 一种将平板电脑嵌入车辆仪表台的装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施公开了一种将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置。通过此装置，平板电脑可方便地插入轿车仪表台；为防止所插入平板电脑被盗，本装置内置电磁锁，只有在车辆电源接通的情况下，才可取出其中的平板电脑。平板电脑通常要求在室温环境工作，为使其能在车内环境温度范围内工作，本装置内设有冷热交换部件，可使平板电脑的本体温度在车辆启动后迅速进入正常工作范围。为使插入此装置中的平板电脑能完全受控于本装置中的控制器单元发出的唤醒、解锁或休眠指令，避免手动按键唤醒和解锁操作，本装置在配合平板电脑的磁感应传感器位置上设有唤醒/休眠电磁装置，可操控平板电脑的自动唤醒、解锁或使其休眠。

Description

一种将平板电脑嵌入车辆仪表台的装置

技术领域

本发明涉及平板电脑、机械结构、车载网络、温控、电磁铁和微控制器领域。

背景技术

当今以智能手机和平板电脑为代表的个人移动信息终端的发展突飞猛进。而iOS和Andriod是现在最为流行的两种个人信息终端用的操作系统。这两种操作系统都有非常强大的开发环境和完整的系统调用库，这使得开发者可以在一个很高的层次上进行开发。所以应用程序的开发成本低、时间短。以iOS或Andriod操作系统为平台的应用软件被大量开发出来，使得智能手机和平板电脑的功能越来越强大。而反观现在的车载信息终端系统，因没有统一的操作系统和硬件平台，各车厂或车载音响供应商都要从许多基本的软硬件做起。不仅效率低、开发周期长、成本高而且人机界面落后。许多在个人移动终端上很容易实现的功能，要在车载信息终端上实现十分困难。例如使用具有3G或4G通讯功能的平板电脑，很容易就能在移动中查询天气和路况信息，另外还有强大的人工智能语音操作功能。这些车辆驾驶中的必备功能即使在高档车载信息系统中也很难看到。再以地图导航软件为例。平板电脑和智能手机上的车用导航软件的价格多在100元以下，有不少甚至是免费的。而车载信息终端上的导航软件，仅仅每年一次的地图更新就要上千元的费用。个人移动信息终端和车载信息终端之所以有如此巨大的技术代差，主要是由于车用电子产品需要应付严苛的使用环境，开发商往往将安全可靠作为第一要务，而将功能开发放在第二位；其次是整车厂商在选择车辆电子产品供应商时要求非常苛刻，能入围的供应商很少，导致产品竞争不充分；最后是因为个人移动信息终端的用户群数量远超车载信息终端的用户数量，使得车载软件的开发成本不易被摊薄。因此如果能将个人移动信息终端搬到车上使用，无疑能大大降低成本；用户的使用体验也能提高。

考虑到车载信息终端和个人移动信息终端的差异性必须要解决四个问题。一是设备自身的安全性，也就是设备本身的防盗性能。二是温度特性，车载信息终端往往要求能在-40至+85摄氏度的温度范围内工作，而普通平板电脑的工作温度范围是0至+40摄氏度。三是操作性，与普通平板电脑的应用程序不同，车载应用程序要功能的调出要直接，按键或其它用户操作的次数要尽可能地少。例如，平板电脑的唤醒和解锁的操作在车上是不必要的，应由系统自动完成。而平板电脑的关机功能也有时需要由系统来控制。

本发明的初衷就是设计一个车辆和平板电脑的连接装置，基于以上考虑设计了相应的部分，使平板电脑能稳定可靠地工作于车载环境之中。

发明内容

为解决上述问题，本发明实例通过使用平板电脑仓、电磁锁机构、冷热交换装置及其它附属部件在控制单元的控制下，为平板电脑提供一个可靠的工作环境及接口方式，使其在车辆中可稳定工作。

本发明实例公开了如下技术方案：

一种将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置。其特征在于，包括可开合的平板电脑仓、电磁锁机构、开仓按键、唤醒/休眠电磁装置、冷热交换装置、温度传感器及控制单元。其中：

所述可开合平板电脑仓用于将平板电脑固定于车辆仪表台中，在解锁后平板电脑可自由取出。

所述电磁锁机构用于防止平板电脑被盗。当平板电脑仓被推入闭合时，所述电磁锁机构从本装置内部将平板电脑仓锁闭，在车辆未通电的状态下从外部无法打开。

在车辆经由钥匙或点火按键正常通电后，所述控制单元则开始扫描所述开仓按键。当发现该键被按下时，所述控制单元驱动所述电磁锁机构解锁，平板电脑可被取出。

所述唤醒/休眠电磁装置用于控制具有磁感应开关功能的平板电脑。所述控制单元驱动所述唤醒/休眠电磁装置关闭所产生的磁场，可使具有磁感应唤醒解锁功能的平板电脑被唤醒并解锁，避免人工手动操作。解锁后，所述控制单元可通过平板电脑的外设通讯接口启动所需应用程序。同理，所述控制单元驱动所述唤醒/休眠电磁装置产生磁场，可使具有磁感应唤醒解锁功能的平板电脑进入休眠状态，避免人工手动操作。

所述冷热交换装置由所述控制单元控制。当被插入所述平板电脑仓中的平板电脑温度过高时，所述冷热交换装置将起制冷作用，将平板电脑的温度降至最高工作温度之下。当被插入所述平板电脑仓中的平板电脑温度过低时，所述冷热交换装置将起制热作用，将平板电脑的温度提升至最低工作温度之上。

所述温度传感器用于测量平板电脑机壳温度。所述温度传感器将温度值转换为模拟信号或数字信号传给所述控制单元，作为所述控制单元控制所述冷热交换装置的输入参量。

所述控制单元用于读入所述开仓键电平信号，控制所述电磁锁机构解锁。所述控制单元读入所述温度传感器产生的模拟或数字信号，用于控制所述冷热交换装置保证插入的平板电脑的工作温度。所述控制单元与车载总线相连接，以获得车辆状态；或者，所述控制单元输入车辆点火开关通电信号，以控制所述平板电脑仓是否可被所述开仓按键开启。所述控制单元通过控制所述唤醒/休眠电磁装置控制平板电脑唤醒-解锁或休眠。

由上述实施例可以看出，通过使用平板电脑仓及电磁锁机构为平板电脑提供了一种车辆中控台上的安装方法，同时可防止平板电脑被轻易盗取。通过使用唤醒/休眠电磁装置减少人员对平板电脑的操作动作，以最大程度地保证驾驶安全，同时还可使平板电脑在停车或锁车后自动进入待机状态，降低功耗，满足汽车工业标准对车载设备的功耗要求。通过使用温度传感器和冷热交换装置可使平板电脑的温度尽可能地被维持在其设计工作温度范围内，保证用户在高、低温环境中的使用。所有以上操作都由控制单元进行控制操作。控制单元是由微控制器及周围附属电路组成的控制板，微控制器内运行的软件负责各个部件的动作协调、控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的总体示意图，显示平板电脑未插入本装置时的状态。

图2是平板电脑被插入仓内，且仓门闭合的状态。

图3是电磁铁控制的锁钩机构在锁闭时的状态。

图4是电磁铁控制的锁钩机构在解锁时的状态。

图5是唤醒/休眠电磁装置的安装位置、冷热交换装置示意图。

图6是冷热交换装置后视图及控制单元。

图7是控制单元及周边部件连接示意图。

具体实施方式

本发明的一个实施例。参照说明书附图1-7，本装置由图1所示的平板电脑仓101、开仓按键102、半导体制冷片105、温敏电阻106、图3、图4所示的电磁铁控制的锁钩机构、图5所示的唤醒/休眠电磁装置501、图6所示的控制单元601构成。图1所示为本装置的平板电脑仓101开启，平板电脑103未插入的状态。图2所示为平板电脑103插入本装置且平板电脑仓101关闭的状态。图1中的目标平板电脑103为苹果公司的iPadmini，其尺寸大小非常适合于嵌入车辆仪表板。需要指出的是本装置的工作原理同样适用于其它种类的平板电脑，但图5中所示扩展接口插头502的类型和唤醒/休眠电磁装置501的位置会有所不同。

苹果系列的平板电脑103为控制单元601之类的扩展外设提供了一套控制通信协议，平板电脑103在与控制单元601通过USB总线相连接后，既可以输出数字音频流，通过控制单元601播放数字音乐；也可以在连接时自动启动平板电脑103的相应应用程序与控制单元601内的软硬件协同工作，完成各种扩展功能。由控制单元601启动平板电脑103中特定应用程序的条件是，平板电脑103已经处于唤醒且屏幕解锁的状态。否则平板电脑103无法向用户显示该应用程序的画面内容。为最大限度地减少用户的操作或实现控制单元601对平板电脑103进行唤醒、休眠的操作。本发明利用了平板电脑103内置的磁感应器进行唤醒、解锁及休眠的控制。该磁感应器原本为配合该公司的磁性保护盖(SmartCover)使用。在用户翻开内置磁条的保护套上盖时，平板电脑103会自动唤醒并解锁，进入上次锁闭时正在运行的应用程序。在平板电脑仓门101上对应此磁感应器的位置安装有唤醒/休眠电磁装置501。本实施例中的目标平板电脑103为iPadmini，其磁感应器的位置对应于如图5所示的唤醒/休眠电磁装置501的位置。唤醒/休眠电磁装置501在不产生磁场时可唤醒并解锁平板电脑103，而产生磁场时可使平板电脑103休眠进入休眠状态。

如图7所示为所述控制单元601及周边部件连接示意图，所述控制单元601包含3路功率开关电路。第1路控制所述电磁锁机构的电磁铁401电流通断，控制电磁锁机构的开启。第2路控制唤醒/休眠电磁装置501的电流通断，可唤醒/休眠平板电脑103。第3路为H型桥式开关，负责控制半导体制冷器105的开关和极性。控制单元601输入车辆的发动机点火开关701通电信号，作为检测车辆被合法使用的根据。控制单元601输入开仓按键102的电平信号以检测其是否被按下。控制单元601输入温度传感器106的信号以测量平板电脑103的背板表面温度。控制单元601通过USB总线与平板电脑103进行通讯。控制单元601通过车载总线702(例如CAN总线)获取车辆状态的信息。

为防止置于车内的平板电脑103被盗，所述平板电脑仓101在车辆熄火时处于被所述电磁锁机构锁定的状态，如图3所示。如果控制单元601检测到点火开关处于被接通的状态，且发现开仓按键102被按下，则判断开仓指令有效。如图4所示，控制单元601闭合功率开关使所述电磁锁机构中的电磁铁401的线圈通电，吸引锁钩301上的吸铁303，仓门101被解锁，其中的平板电脑103可被取出。如图3所示，如果车辆处于断电状态，则开仓按键102无效，仓门101被弹簧302、锁钩301和锁钩槽104机构锁住，仓门101无法打开。

平板电脑103具有温度保护功能，在高温环境下会自动停机，在低温下会停止充电。为使得平板电脑103在车辆启动后能快速升、降温，在最短时间内进入工作温度范围，本发明实施例使用了冷热交换单元对平板电脑103的温度进行控制。所述冷热交换单元为半导体制冷器105，半导体制冷器105受弹簧支撑，一面紧贴于平板电脑103的后背板。如图6所示，另一面紧贴散热器602。半导体制冷器105由控制单元601控制其电源开关和电源极性。所述温度传感器106在本例中为温敏电阻，该电阻紧贴在平板电脑的外壳上。并与另外一个固定电阻产生的分压信号输入到控制单元601的A/D转换端口。控制单元601可根据A/D采样的值和此温敏电阻的温度/阻值特性计算出温度。当发现温度过高时，控制单元601接通半导体制冷器105的电源进行制冷。当发现平板电脑103的温度过低时则反转半导体制冷器105的电源极性，对平板电脑103进行加热。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于，包括可开合的平板电脑仓、电磁锁机构、开仓按键、唤醒/休眠电磁装置、冷热交换装置、温度传感器及控制单元，其中，所述可开合平板电脑仓用于将平板电脑固定于车辆仪表台中，在解锁后平板电脑可自由取出，所述电磁锁机构用于防止平板电脑被盗，当平板电脑仓被推入闭合时，所述电磁锁机构从本装置内部将平板电脑仓锁闭，在车辆未通电的状态下从外部无法打开，在车辆经由钥匙或点火按键正常通电后，所述控制单元则开始扫描所述开仓按键，当发现所述开仓按键被按下时，所述控制单元驱动所述电磁锁机构解锁，平板电脑可被取出，所述唤醒/休眠电磁装置用于控制具有磁感应开关功能的平板电脑，所述控制单元驱动所述唤醒/休眠电磁装置关闭所产生的磁场，可使具有磁感应唤醒解锁功能的平板电脑被唤醒并解锁，避免人工手动操作，解锁后，所述控制单元可通过平板电脑的外设通讯接口启动所需应用程序，同理，所述控制单元驱动所述唤醒/休眠电磁装置产生磁场，可使具有磁感应唤醒解锁功能的平板电脑进入休眠状态，避免人工手动操作，所述冷热交换装置由所述控制单元控制，当被插入所述平板电脑仓中的平板电脑温度过高时，所述冷热交换装置将起制冷作用，将平板电脑的温度降至最高工作温度之下，当被插入所述平板电脑仓中的平板电脑温度过低时，所述冷热交换装置将起制热作用，将平板电脑的温度提升至最低工作温度之上，所述温度传感器用于测量平板电脑机壳温度，所述温度传感器将温度值转换为模拟信号或数字信号传给所述控制单元，作为所述控制单元控制所述冷热交换装置的输入参量，所述控制单元用于读入所述开仓按键电平信号，控制所述电磁锁机构解锁，所述控制单元读入所述温度传感器产生的模拟或数字信号，用于控制所述冷热交换装置保证插入的平板电脑的工作温度，所述控制单元与车载总线相连接，以获得车辆状态，或者，所述控制单元输入车辆点火开关通电信号，以控制所述平板电脑仓是否可被所述开仓按键开启，所述控制单元通过控制所述唤醒/休眠电磁装置控制平板电脑唤醒-解锁或休眠。

2.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述电磁锁机构依靠电磁铁驱动。

3.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述电磁锁机构依靠电动机驱动。

4.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述冷热交换装置为半导体制冷器。

5.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述冷热交换装置为通往车载空调风道的冷热传导体。

6.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述温度传感器为具有串行通讯接口的温度传感器。

7.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述温度传感器为温敏电阻。

8.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述温度传感器为半导体温度传感器。

9.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述唤醒/休眠电磁装置为电磁线圈或电磁铁。

10.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述唤醒/休眠电磁装置为可受控移动的永磁体。

11.根据权利要求1所述的将平板电脑嵌入车辆仪表台的机电一体装置，其特征在于所述控制单元为由微控制器组成的控制电路。