CN105024456A - 一种接插件、该接插件的工作方法及具有该接插件的汽车电子系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种接插件、该接插件的工作方法及具有该接插件的汽车电子系统，目的在于提供一种通过非接触电性连接方式连接第一端子和第二端子的接插件，包括具有至少一个第一端子的接件外壳，具有至少一个第二端子的插件外壳，接件外壳内还设有一发送模块、一第一天线，发送模块一端与至少一个第一端子连接，另一端与所述第一天线连接，且配置为调制和/或解调信号和/或电能；插件外壳内还设有一接收模块，一第二天线，接收模块一端与至少一个第二端子连接，另一端与第二天线连接，且配置为解调和/或调制信号和/或电能；及当接件外壳与插件外壳连接时，第一天线与第二天线以电磁能量传输的方式互相传输信号和/或电能。

Description

一种接插件、该接插件的工作方法及具有该接插件的汽车电子系统

技术领域

本发明涉及于一种接插件。

本发明还涉及于一种接插件的工作方法。

本发明还涉及于一种具有接插件的汽车电子系统。

背景技术

近年来，随着社会经济的快速增长，电子业及相关产业的急速发展，信息交流日益增长。在此发展形势下，接插件越来越多的被使用到，其主要用于连接两个装置，使得这两个装置之间能够传输电流和信号。然而现有的接插件结构，是通过第一端子和第二端子之间接触连接来实现电流和信号传输的。这样的结构会产生以下不足：1.硬件接口种类繁多，不同接插件对应不同行业制造标准，造成了有线接插件在物理层面各不统一，比如常见的3.5mm音频接口与2.5mm音频接口，由于物理层面的问题而不能通用。2.密封性较差，容易受环境影响，工作在恶劣环境中，比如雨水，高低温，接口无法正常工作，即使有外部防护措施，由于接插件的第一端子与第二端子最终要通过物理接触，所以依然无法有效的对其进行保护。3.稳定性差，在运动系统中，系统持续运动所带来的颠簸，容易使得接插件产生松动，无法正常工作。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种通过非接触电性连接方式连接第一端子和第二端子的接插件。

本发明公开了一种接插件，包括具有至少一个第一端子的接件外壳，具有至少一个第二端子的插件外壳，所述至少一个第一端子用于接收信号和/或电能，所述至少一个第二端子用于输出信号和/或电能；所述接件外壳内还设有一发送模块、一第一天线，所述发送模块一端与所述至少一个第一端子连接，另一端与所述第一天线连接，且配置为调制和/或解调信号和/或电能；所述插件外壳内还设有一接收模块，一第二天线，所述接收模块一端与所述至少一个第二端子连接，另一端与所述第二天线连接，且配置为解调和/或调制信号和/或电能；及当所述接件外壳与所述插件外壳连接时，所述第一天线与所述第二天线以电磁能量传输的方式互相传输信号和/或电能，使得所述至少一个第一端子和所述至少一个第二端子非接触电性连接。

优选地，在本发明中,所述发送模块包括一第一调制单元，所述接收模块包括一第一解调单元，所述第一调制单元接收所述至少一个第一端子的第一信号，并且将所述第一信号进行调制后传输给所述第一天线；所述第一解调单元通过所述第二天线接收所述第一信号，并且将所述第一信号进行解调后传输给所述至少一个第二端子。

优选地，在本发明中,所述发送模块和所述接收模块的调制方式为幅度调制或频率调制或相位偏移调制。

优选地，在本发明中，所述发送模块还包括一第一微处理单元，所述第一微处理单元配置为接收所述至少一个第二端子的信号，并对所述信号进行整合后传输给第一调制单元；所述接收模块还包括一第二微处理单元，所述第二微处理单元配置为接收从所述第一解调电源传输来的所述信号，并进行分解后传输至所述至少一个第二端子。

优选地，在本发明中，所述接收模块还包括一第二调制单元，所述发送模块还包括一第二解调单元；所述第二调制单元接收所述至少一个第二端子的第二信号，并进行负载调制后传输给所述第二天线；所述第二解调单元通过所述第一天线接收所述第二信号，并进行负载解调后传输给所述至少一个第一端子。

优选地，在本发明中，所述发送模块还包括一逆变单元；所述接收模块还包括一整流单元；所述至少一个第一端子将直流电传输至所述逆变单元；所述逆变单元将所述直流电转化成交流电并传输至所述第一天线；所述整流单元通过所述第二天线接收所述交流电并转化成直流电；所述至少一个第二端子接收从所述整流单元输出的直流电。

优选地，在本发明中，所述电磁能量传输的方式为磁共振或磁感应。

优选地，在本发明中，所述第一天线、第二天线为线圈，且当所述接件外壳与所述插件外壳连接时，所述第二天线插入所述第一天线内。

本发明还公开了一种接插件的工作方法，包括以下步骤，步骤A:将第一端子上的信号和/或电能传输至发送模块；步骤B:通过发送模块将所述信号和/或电能调制后传输至所述第一天线；步骤C:将第一天线的所述信号和/或电能以电磁能量传输的方式发送至第二天线；步骤D:将第二天线上接收到的所述信号和/或电能传输至接收模块；步骤E:通过接收模块将所述信号和/或电能解调后传输至第二端子。

本发明还公开了一种使用接插件的汽车电子系统。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.接插件之间的接口的形状不受限制；

2.接插件的使用不受环境影响；

3.增加了接插件工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明一实施例的截面图；

图2为本发明一实施例的模块连接示意图；

图3为本发明一实施例的信号传输示意图；

图4为本发明一实施例的电能传输示意图；

图5为本发明一实施例的工作方法流程图。

其中：接件外壳100、发送模块101、第一天线102、插件外壳200、接收模块201、第二天线202。

具体实施方式

以下将结合具体实施例以及附图进一步阐述本发明的优点。

如图1、图2所示，本发明的一实施例中，包括一接件外壳100和一插件外壳200，接件外壳100内还设有第一端子，发送模块以及第一天线102，并且其依次连接，第一端子连接外部驱动装置（例如具有调节功能的电源）和发送模块101，用于接收外部驱动装置传来的信号和/或电能，而发送模块101配置为调制和/或解调信号和/或电能，使得信号和/或电能够通过第一天线102发送出去，或者通过第一天线102接收；同时，插件外壳200内还设有第二端子，接收模块201以及第二天线202，并且其依次连接，其第二端子连接外部负载装置（例如能控制色彩的LED灯）和接收模块201，用于向外部负载装置输出信号和/或电能，接收模块201配置为通过第二天线202接收信号和/或电能并解调，或者将信号调制后通过第二天线202发出，当接件外壳100和插件外壳200连接时，第一天线102与第二天线202以电磁能量传输的方式互相传输信号和/或电能，采用电磁能量传输的天线耦合方式是因为考虑到接插件不仅需要传输信号，同时还需要传输电能，而一般的无线信号传输方式无法将电能向外传输，或者其传输电能量很小,无法带动后续的外部负载装置。这样的结构使得第一端子和第二端子之间形成了非接触电性连接，需要说明的是，本申请中的第一端子、第二端子可以理解为使得信号和电能能够从接插件外部传输到发送模块101或从接收模块201向接插件外部传输的介质，比如，接芯或者插芯，这是本领域人员能够轻易想到的。通过上述结构，本实施例的具体工作方式为：外部驱动装置将信号和/或电能通过第一端子传输给发送模块101，发送模块101进行调制，然后将调制后的信号和电能通过第一天线102发送给第二天线202，然后接收模块201接收调制后的信号和电能，并对调制后的信号解调，将解调后的信号和电能通过第二端子传输给外部负载装置，外部负载装置相应做出动作。以上非接触式连接的结构带来了许多好处，首先，只需要使得第一端子和第二端子在一定距离内，其两者就能够正常工作，不会存在插口大小不同而导致不能使用的问题；其次，第一端子和第二端子可以非常好的包裹在接件外壳100和插件外壳200内，使得其能够完全密封，适应恶劣环境；再者，由于第一端子和第二端子非接触电性连接，根据天线情况和频率，其具有一定的冗余度，小范围的位移不会产生明显的影响。

如图3所示，本申请的一个优选实施例中，发送模块101包括一第一调制单元，接收模块201包括一第一解调单元，第一调制单元接收第一端子传来的的第一信号（如图中实线箭头所示），并将该第一信号进行调制后传输给第一天线102，第一解调单元通过第二天线202接收该第一信号，并且将第一信号进行解调后传输给第二端子，用于控制外部负载装置。通过以上的结构实现了，第一端子中的第一信号传输给第二端子的目的。而该第一信号的调制方式可以有许多种，优选的，采用幅度调制的方式（其调制的具体方法作为现有技术不再详述），最大的好处就是调制和解调非常简单，通常只需要简单的电阻和电容就能够实现调制和解调，使得电路结构简单，非常有利于降低成本。当然，其他的调制方式，也有其相应的优势，如频率调制（FM），由于其通过频率改变来进行调制，更适合于音频和视频方面的接插件，又比如相位偏移调制（PSK），由于其具有很好的抗干扰，抗噪声能力，更适用于对信号要求较高的接插件。

优选的，发送模块101还包括一第一微处理单元，该第一微处理单元配置为接收至少一个第二端子的信号，并对该信号进行整合后传输给第一调制单元，该整合可以理解为，给不同的第二端子传来的信号进行改变使得其能够统一传输给第一调制单元，比如，将不同第二端子传输来的信号，并列信号，进行顺序排列，使得其能够通过第一调制单元调制而不会互相产生影响，发送模块101还包括一第二微处理单元，其配置为接收从第一解调单元传来的该信号，并进行分解后传输给至少一个第二端子，比如，将顺序排列的信号进行分解，然后分别传输给对应的第二端子。这样，就使得本发明的接插件可以适用于具有多种接口的情况，在有多个外部驱动装置和有多个外部负载装置的情况下，只需要一个接插件就能够实现其连接。大大提高了方便。当然，以上信号整合和分解的方法还有许多种，如，正交频分复用（OFDM）、波分复用（WDM）、码分复用（CDM）等等，其方法作为现有技术，在此不再详述。

如图3所示，优选的，接收模块201还包括一第二调制单元，发送模块101还包括一第二解调单元，第二调制单元接收第二端子的第二信号（如图中虚线箭头所示），并进行负载调制后传输给第二天线202，第二解调单元通过第一天线102接收第二信号，并进行负载解调后传输给第一端子。此处采用负载调制的方式，同样是考虑到控制成本的目的，因为一般情况下，接插件主要是接插向第二端子传输信号和/或电能，而第二端子向第一端子传输信号的量相对要小的多，比如，简单的开关状态，电压状态、转动速度等等，这样采用负载调制就具有很大的优势，因为负载调制只需要与外部负载装置的负载电阻并联一调制电阻或并联一调制电容即可，其电路结构简单，能够在满足简单的信息传输的同时，减少了工艺难度和成本。

如图4所示，本申请的一个优选实施例中，发送模块101还包括一逆变单元，接收模块201还包括一整流单元，逆变单元配置为将自第一端子的直流电(该直流电通常由外部电源或者外部驱动装置提供)转化成交流电并传输至第一天线102，第二天线202再接收该交流电并通过整流单元将交流电变回直流电，再输送给第二端子。采用以上结构是考虑到，接插件的使用范围较广，特别是大多数情况下，第一端子的电能是直流电，此时就必须进行交直流变换，才能使得本申请中的接插件能够正常工作，因为直流电不能产生变化的磁场，无法实现电磁能量的传输，电能无法通过第一天线102传输给第二天线202。需要说明的上述逆变单元可以是逆变器、由二极管构成的逆变电路等等，凡是能够实现直流电转化成交流电功能的装置，都在本申请的保护范围内，同样的，整流单元可为整流器、由二极管构成的整流电路等等，凡是能够实现交流电转化成直流电功能的装置，都在本申请的保护范围内。

本申请的一个优选实施例中，电磁能量的传输方式为磁共振或磁感应，采用磁共振的传输方式，其传输距离远，通常在200cm内,也就是说当接件外壳100和插件外壳200脱离时，接插件依旧能正常工作，而且其传输能量效率也高，而磁感应传输方式的传输距离较近，通常在10cm内，一旦接件外壳100和插件外壳200脱落，接插件就无法正常工作，但是相对而言，由于磁感应的工作频率（通常在KHz范围内）低于磁共振的工作频率(通常在MHz范围内)，其对于天线的要求更低，有效的减小了工艺复杂度和成本。

本申请的一个优选实施例中，第一天线102和第二天线202为线圈，且当接件外壳100与插件外壳200连接时，第二天线202插入第一天线102内，因为线圈内部的磁通量最大，其电磁能量强度也因此最大，且由于电能是从第一天线102传输至第二天线202，所以使得第二天线202插入第一天线102内，可以让第二天线202所获得电能最大化。

如图5所示，本申请的一个优选实施例中，接插件的工作方法，包括了以下步骤，

步骤A:将第一端子上的信号和/或电能传输至发送模块，该信号和/电能由外部驱动装置提供。

步骤B:通过发送模块将所述信号和/或电能调制后传输至所述第一天线102；发送模块将信号进行调制，使得其能够通过无线传输，当电能是交流电是可以直接通过传输到第一天线102，而当电能是直流电时，通过交直流变换使得直流电变为交流电传输到第一天线102；

步骤C:将第一天线102的所述信号和/或电能以电磁能量传输的方式发送至第二天线202；此时电能通过第一天线102形成一变化的磁场，且借由该磁场第二天线202相应的产生电能。同时信号也通过第一天线102传输至第二天线202；

步骤D:将第二天线202上接收到的所述信号和/或电能传输至接收模块201；此时传输给接收模块201的信号时调制后的，而电能是交流电；

步骤E:通过接收模块201将所述信号和/或电能解调后传输至第二端子，接收模块201必须将调制后的信号解调后才能利用，而电能则需要更具第二端子所需要的电能的形式来判断是否需要将交流电变成直流电。

本申请的一个优选实施例中，本发明的接插件使用于汽车电子系统中，考虑到车辆在工作环境是非常多变又恶劣的，其主要为频繁的振动，积水和雨水，阳光暴晒等等，而其对于电子系统的安全性要求却是非常高的，本发明由于采用了非接触电性连接的方式，只要第一天线102、第二天线202在一定距离内就能正常工作，不会因振动或热胀冷缩（由阳光暴晒引起）而导致接触不良，而且其电子元件包裹在壳体内，不会接触到水，积水和雨水不会对其产生影响，这样就使得其完全可以在以上的恶劣环境中正常使用，所以在这种情况下，本申请的该结构所具有的优势将最明显。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种接插件，包括具有至少一个第一端子的接件外壳，具有至少一个第二端子的插件外壳，所述至少一个第一端子用于接收信号和/或电能，所述至少一个第二端子用于输出信号和/或电能；

其特征在于，

所述接件外壳内还设有一发送模块、一第一天线，所述发送模块一端与所述至少一个第一端子连接，另一端与所述第一天线连接，且配置为调制和/或解调信号和/或电能；

所述插件外壳内还设有一接收模块，一第二天线，所述接收模块一端与所述至少一个第二端子连接，另一端与所述第二天线连接，且配置为解调和/或调制信号和/或电能；及

当所述接件外壳与所述插件外壳连接时，所述第一天线与所述第二天线以电磁能量传输的方式互相传输信号和/或电能，使得所述至少一个第一端子和所述至少一个第二端子非接触电性连接。

2.如权利要求1所述的接插件，其特征在于，所述发送模块包括一第一调制单元，所述接收模块包括一第一解调单元，

所述第一调制单元接收所述至少一个第一端子的第一信号，并且将所述第一信号进行调制后传输给所述第一天线；

所述第一解调单元通过所述第二天线接收所述第一信号，并且将所述第一信号进行解调后传输给所述至少一个第二端子。

3.如权利要求2所述的接插件，其特征在于，所述发送模块和所述接收模块的调制方式为幅度调制或频率调制或相位偏移调制。

4.如权利要求2所述的接插件，其特征在于，所述发送模块还包括一第一微处理单元，所述第一微处理单元配置为接收所述至少一个第二端子的信号，并对所述信号进行整合后传输给第一调制单元；

所述接收模块还包括一第二微处理单元，所述第二微处理单元配置为接收从所述第一解调电源传输来的所述信号，并进行分解后传输至所述至少一个第二端子。

5.如权利要求1所述的接插件，其特征在于，所述接收模块还包括一第二调制单元，所述发送模块还包括一第二解调单元；

所述第二调制单元接收所述至少一个第二端子的第二信号，并进行负载调制后传输给所述第二天线；

所述第二解调单元通过所述第一天线接收所述第二信号，并进行负载解调后传输给所述至少一个第一端子。

6.如权利要求1所述的接插件，其特征在于，所述发送模块还包括一逆变单元；所述接收模块还包括一整流单元；

所述至少一个第一端子将直流电传输至所述逆变单元；

所述逆变单元将所述直流电转化成交流电并传输至所述第一天线；

所述整流单元通过所述第二天线接收所述交流电并转化成直流电；

所述至少一个第二端子接收从所述整流单元输出的直流电。

7.如权利要求1所述的接插件，其特征在于，所述电磁能量传输的方式为磁共振或磁感应。

8.如权利要求1所述的接插件，其特征在于，所述第一天线、第二天线为线圈，且当所述接件外壳与所述插件外壳连接时，所述第二天线插入所述第一天线内。

9.一种如权利要求1所述的接插件的工作方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤A:将第一端子上的信号和/或电能传输至发送模块；

步骤B:通过发送模块将所述信号和/或电能调制后传输至所述第一天线；

步骤C:将第一天线的所述信号和/或电能以电磁能量传输的方式发送至第二天线；

步骤D:将第二天线上接收到的所述信号和/或电能传输至接收模块；

步骤E:通过接收模块将所述信号和/或电能解调后传输至第二端子。

10.一种使用如权利要求1所述的接插件的汽车电子系统。