CN107914706A - 蓝牙控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(12)的蓝牙控制单元(10)，该蓝牙控制单元具有微控制器(14)以及连接至该微控制器(14)的收发器(16)，该收发器(16)具有用于连接至天线的端子(18)，该蓝牙控制单元(10)包括多个天线端子(20)以及无源电路(22)，并且该无源电路(22)以无源的方式连接该收发器(16)的该端子(18)和该多个天线端子(20)。本发明还涉及一种用于接收用于车辆(12)的蓝牙信号的接收设备(30)，该接收设备具有蓝牙控制单元(10)以及多个天线(26)，这些天线被连接至该控制单元(10)的天线端子(20)。本发明还涉及一种可远程控制的自主停车设备(40)和一种车辆(12)。

Description

蓝牙控制单元
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的蓝牙控制单元，该蓝牙控制单元具有微控制器以及连接至该微控制器的收发器，该收发器具有用于连接至天线的端子。
本发明还涉及一种用于接收用于车辆的蓝牙信号的接收设备，该接收设备具有上述的蓝牙控制单元。
本发明还涉及一种可远程控制的自主停车设备，该可远程控制的自主停车设备具有用于执行自主停车操作的控制装置以及被连接至该控制装置的上述接收设备。
本发明同样涉及一种具有上述接收设备的车辆。
最后，本发明涉及一种具有上述的可远程控制的自主停车设备的车辆。
背景技术
无线电连接被用于车辆中的不同功能，以便使得这些功能是可远程控制的并且以便向使用者提供最大可能的舒适度。例如，相对长的时间以来已经已知的实践是，使车辆配置有可以使用无线电远程控制来致动的中央锁定系统。在这种情况下，无线电远程控制通常被整合在车钥匙中。
此外，针对“远程控制停车”功能(也被称为自主停车)，在车辆与智能手机之间例如借助于智能手机建立低能量蓝牙连接。借助于蓝牙连接来唤醒并启动车辆并且控制停车操作。由于对停车操作的控制是在没有驾驶者的情况下使车辆移动时攸关安全的要素，因此在智能手机与车辆之间必须存在非常好的、无中断的连接。这要求在车辆周围有良好的场覆盖。例如，必须在车辆周围多达10m的半径中确保无中断的连接。
如果没有确保在车辆与智能手机之间有这种连接，则出于安全原因，车辆自动停止。考虑到攸关安全的功能，在蓝牙连接的情况下必须遵从少于120ms的等待时间，以便在“远程控制停车”的过程中确保车辆在高达4km/h的速度下的紧急停止。因此，即使在车辆与智能手机之间的蓝牙连接中有很短的中断也是不可接受的。
在现有技术中，已知的实践是将用于蓝牙连接的天线(例如呈顶蓬天线的形式)装配到车辆顶蓬上、典型地在车辆顶蓬的后部区域中，因此使得在车辆周围实现均匀的场覆盖成为可能。从天线技术的观点来看，这个位置是有利的，因为通过在这个位置的天线可以很好地实现要求以及在车辆周围的场覆盖。然而，考虑到车辆尺寸，场覆盖在相应的方向上要减掉车辆的尺寸。如果驾驶者从前方接近车辆，则到天线的距离实际上与到车辆前端的距离相比多出高达四米或更多。
因此，无法在所有车辆中装配天线。例如，在敞篷车的情况下，无法将天线装配到顶蓬上。
顶蓬天线的另一个缺点是，顶蓬天线可见地从车辆顶蓬向上突出。这对于空气动力学的原因是不利的。此外，对于许多驾驶者而言这样的顶蓬天线在美学上是不可接受的。
此外，顶蓬天线通常呈竖直极化天线的形式，这些竖直极化天线例如对智能手机的不同保持位置是敏感的。
在此背景下，EP 2 295 281 A1披露了一种驾驶者辅助装置，在机动车辆的自主停车操作过程中，该驾驶者辅助装置可以被机动车辆的驾驶者用于检测危险情况。提供驾驶者辅助装置，其控制装置被设计成用于向机动车辆的驱动或转向设备输出控制信号，这些控制信号致使执行自主停车操作。该控制装置还被设计成用于接收来自远程控制的指令并且用于在接收到预定的中断指令之后中断已经启动的停泊机动车辆的操作。
DE 92 11 012 U1也披露了一种天线组合，该天线组合具有导电结构并且具有至少两个单个天线，在该导电结构上形成实质上谐振电路，该至少两个单个天线耦合至该谐振电路的电场。附加地使用耦合至该谐振电路的磁场的至少一个另外的单个天线导致来自谐振车身电路的进一步输出，因此明显改善了性能增益。由于耦合至谐振电路的磁场的单个天线从谐振电路输出额外的能量，还导致该谐振电路更大地衰减，这除了性能增益之外还以令人期望的方式增大了整个天线安排的带宽。
发明内容
因此，基于上述的现有技术，本发明所基于的目的在于给出：一种用于车辆的蓝牙控制单元；一种接收用于车辆的蓝牙信号的接收设备，该接收设备具有这样的蓝牙控制单元以及多个天线；一种可远程控制的自主停车设备，该可远程控制的自主停车设备具有用于执行自主停车操作的控制装置以及上述的接收设备；以及一种车辆，该车辆具有上述的接收设备或上述类型的可远程控制的自主停车设备，该接收设备或该可远程控制的自主停车设备可以独立于车辆类型地使用、在车辆周围实现良好的场覆盖、尽可能地独立于对应发送器的定向、并且在行驶过程中具有高水平的接收。
根据本发明，该目的是通过下述1、3、6-7和10所述的特征来实现的。在下述2、4-5和8-9中给出了本发明的多种有利构型。
1.一种用于车辆的蓝牙控制单元，该蓝牙控制单元具有微控制器以及连接至该微控制器的收发器，该收发器具有用于连接至天线的RF端子，其特征在于，该蓝牙控制单元包括多个天线端子以及一个无源电路，并且该无源电路以无源的方式将该收发器的该RF端子与该多个天线端子连接。
2.如上述1所述的蓝牙控制单元，其特征在于，该无源电路包括威尔金森分离器。
3.一种接收用于车辆的蓝牙信号的接收设备，该接收设备具有如前述1-2之一所述的蓝牙控制单元以及多个天线，这些天线被连接至该控制单元的天线端子。
4.如上述3所述的接收设备，其特征在于，这些天线呈槽型补片天线的形式。
5.如前述3和4中任一项所述的接收设备，其特征在于，这些天线呈防水天线的形式。
6.一种可远程控制的自主停车设备，具有用于执行自主停车操作的控制装置以及如前述3至5之一所述的、被连接至该控制装置的接收设备。
7.一种车辆，具有如前述3至5之一所述的接收设备。
8.如上述7所述的车辆，其特征在于，该接收设备具有两个天线，并且相应的天线被安排在该车辆的前端处和该车辆的后端处。
9.如上述8所述的车辆，其特征在于，各自基于该车辆的行进方向，在该车辆的该前端处的该天线被安排在该车辆的前保险杠上、尤其在左手侧，并且在该车辆的该后端处的该天线被安排在该车辆的后保险杠上、尤其在右手侧。
10.一种车辆，具有如前述6所述的可远程控制的自主停车设备。
因此，本发明给出一种用于车辆的蓝牙控制单元，该蓝牙控制单元具有微控制器以及连接至微控制器的收发器，该收发器具有用于连接至天线的端子，该蓝牙控制单元包括多个天线端子以及一个无源电路，并且该无源电路以无源的方式将该收发器的该端子与该多个天线端子连接。
本发明还给出一种接收用于车辆的蓝牙信号的接收设备，该接收设备具有以上描述的蓝牙控制单元以及多个天线，这些天线被连接至该控制单元的天线端子。
本发明同样给出一种可远程控制的自主停车设备，该可远程控制的自主停车设备具有用于执行自主停车操作的控制装置以及被连接至该控制装置的上述接收设备。
本发明还给出一种具有上述的接收设备的车辆。
此外，本发明给出一种具有上述的可远程控制的自主停车设备的车辆。
因此，本发明的基本思想是，使得可以经由无源电路将多个天线连接至控制单元。这使得可以提供具有多个天线的接收设备，该多个天线一起可以在车辆周围实现良好的场覆盖。与顶蓬天线相比，这还实现了定位这些天线时的多自由度，因此不需要将这些天线定位在车辆顶蓬上。因此，该控制单元和该接收系统可以在没有附加的适配的情况下直接地安装在不同的车辆中(SUV、轿车、豪华轿车、旅行车、敞篷车、Targa等)。在这种情况下，具有无源电路的控制单元的配置是重要的，以便能够将多个天线连接至该控制单元。目前市场上可获得的蓝牙收发器芯片具有仅一个端子(RF I/O天线)。因此，无法将两个单独的天线直接地连接至该收发器/控制单元。由于无源的互连，该控制单元可以具有简单的结构并且可以在没有附加的能量消耗的情况下实施这两个天线端子。
这些天线呈用于蓝牙信号的天线的形式并且被优化成用于接收和传输在2.4GHz的ISM频带中的信号。
该无源电路优选地被安排在该蓝牙控制单元中。该无源电路特别优选地被安排成靠近该收发器。然而，原则上，该无源电路还可以被安排在该控制单元外部，在此情况下，在此可能出现较高的功率损耗。如果该无源电路被安排在控制单元中，原则上，在蓝牙控制单元与天线之间的缆线长度可能有四米至五米或更长。
该可远程控制的自主停车设备的控制装置被设计成用于执行自主停车操作。因此，该自主停车操作包括将车辆停泊在停车空间中以及将车辆从停车空间移出。该蓝牙控制单元可以例如经由车辆的总线(例如，iCAN总线)来连接至可远程控制的自主停车设备的控制装置。该控制装置被设计成用于经由该蓝牙控制单元来接收远程控制信号。这些远程控制信号例如是从智能手机传输的。这些远程控制信号包括“唤醒”车辆、启动停车操作并且还包括控制停车操作。具体地讲，这些远程控制信号包括停止或中断停车操作。基于此，该控制装置被设计成用于独立地使车辆移动到停车空间中或使车辆从停车空间移出。
在本发明的有利构型中，该无源电路包括威尔金森分离器。该威尔金森分离器是在RF技术中使用的功率分离器。该威尔金森分离器将一个第一端口连接至两个第二端口。在这种情况下，该威尔金森分离器仅具有低的功率损耗。该功能实质上是基于λ/4线变换的。在传输过程中，来自第一端口的功率在两个第二端口之间被等分。如果在信号路径上发生反射，其他相应的信号路径不受影响。在接收过程中，威尔金森分离器(作为功率组合器)组合来自这两个第二端口的信号并且在第一端口处输出这些信号。在分流电阻器中消除了在这些第二端口之间的差模部件。
在本发明的有利构型中，这些天线呈槽型补片天线的形式。这些槽型补片天线通常是圆形极化的并且可以提供高的天线增益。这些槽型补片天线使得可以实现近似高达10dBi的天线增益。因此，它们可以补偿天线供电线中的缆线衰减。尽管在供电线或在无源电路中例如存在不同可能的衰减，天线增益使得可以提供具有良好接收性能的纯无源系统。不需要具有有源放大器的复杂有源系统。由于圆形极化，槽型补片天线非常独立于对应发送器的取向。这两个槽型补片天线提供增强的接收设备，即使在发送器(例如智能手机)的不同固持位置中该接收设备也能够可靠地接收发射的信号。还可以实现良好的全向辐射特性。这些槽型补片天线还具有能够被不可见地装配到车辆上的扁平结构。这些槽型补片天线优选地被优化用于接收蓝牙信号、尤其用于接收在2.4GHz频率下的低能量蓝牙信号。
在本发明的有利构型中，这些天线呈防水天线的形式。因此，这些天线还可以被装配在乘客舱外部的车辆区域中，在这些区域中这些天线曝露于天气影响。
在本发明的有利构型中，相应的天线被安排在该车辆的前端处和该车辆的后端处。这使得可以通过两个天线实现很好的场覆盖，该场覆盖在整个车辆周围均匀地实现。具体地讲，借助于被装配在那里的天线，在车辆前部区域中可以实现增进的范围。与装配在车辆的后部区域中的顶蓬天线相比，该增进的范围可以高达四米或更大。
在本发明的有利构型中，各自基于该车辆的行进方向，在该车辆的该前端处的该天线被安排在该车辆的前保险杠上、尤其在左手侧，并且在该车辆的该后端处的该天线被安排在该车辆的后保险杠上、尤其在右手侧。在保险杠上的安排是特别有利的，因为保险杠通常限定车辆的前端和后端，因此使得可以实现良好的场覆盖。这些天线特别优选地被定位在对应的保险杠的下方，因此这些天线可以通过被保护免受天气影响的方式被安装。此外，这些天线可以不可见地安装在那里。现在，由于保险杠通常由塑料来制造，因此可以在没有任何额外的天线损耗的情况下将这些天线安装在保险杠的下方。借助于在右前方和左后方(或反之亦然)的优选安排可以实现场覆盖的额外增大。
在此情况下，具体地已经参照对用于执行自主停车操作的蓝牙信号的接收来对控制单元和接收设备进行了描述。不言而喻的是，同样的优点还适于在基于使用蓝牙为基础的远程控制的其他应用中。在可以经由蓝牙单元识别的驾驶者靠近的过程中，这例如涉及中央锁定系统的远程控制、无钥匙进入、车辆个性化设定等。车辆个性化设定例如涉及座椅位置的设定、优选的车辆温度、配件或车辆内部的照明、多媒体系统的设定等。
下面基于优选的实施方案参照附图更详细地解释本发明。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据第一实施方案的、具有蓝牙控制单元和两个天线的接收设备的示意性图示，
图2示出了根据第一实施方案的、具有图1的接收设备的可远程控制的自主停车设备的示意性图示，
图3通过额外的天线性质图详细地示出了第一实施方案的槽型补片天线的图示，
图4以从前部和从后部的视图示出了根据第一实施方案的车辆，天线被装配到该车辆的保险杠上，并且
图5示出了安装有天线的前保险杠和后保险杆的详细视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的根据第一实施方案的蓝牙控制单元10。该蓝牙控制单元10被设计为用于在例如图4中展示的车辆12中使用，并且以未详细展示的方式被装配在车辆12中。
蓝牙控制单元10包括微控制器14以及连接至微控制器14的收发器16。收发器16具有用于接收和传输RF信号的RF端子18。蓝牙控制单元10包括多个天线端子20，这些天线端子以无源的方式经由无源电路22来连接至收发器16的端子18。
无源电路22呈威尔金森分离器的形式。在这个示例性实施方案中，无源电路22被安排成靠近收发器16并且经由短的RF线24来连接至收发器。
在蓝牙控制单元10中还安排有电路板28作为主机PCB。在该电路板上实现了该蓝牙控制单元的不同功能，例如用于整合在车辆12中。
如也在图1中展示的，蓝牙控制单元10是用于接收蓝牙信号的接收设备30的一部分。接收设备30同样地被设计为用于在车辆12中使用并且除了蓝牙控制单元10之外还包括两个天线26，这些天线26经由RF线24被连接至蓝牙控制单元10的天线端子20。
天线26呈用于蓝牙信号的天线的形式并且被优化成用于接收和传输在2.4GHz的ISM频带中的信号、尤其用于低能量蓝牙信号。详细地，天线26呈防水槽型补片天线的形式，这些防水槽型补片天线是圆形极化的并且提供高的天线增益。在图3中详细地示出了第一实施方案的槽型补片天线26，在图3中表明了包含所示出的槽型补片天线26的天线性质的额外的图。如在那里清楚示出的，槽型补片天线26具有扁平结构并且具有良好的全向辐射特性。
图2示出了根据第一实施方案的可远程控制的自主停车设备40。该可远程控制的自主停车设备40包括图1的接收设备30以及用于执行自主停车操作的控制装置42。蓝牙控制单元10具有被设计成用于连接至iCAN总线46的总线端子44。蓝牙控制单元10的总线端子44被连接至车辆12的iCAN总线46，因此，控制装置42经由iCAN总线46来连接至蓝牙控制单元10。
控制装置42被设计成用于自主地停泊车辆12。因此，控制装置42被设计成用于经由蓝牙控制单元10接收远程控制信号。这些远程控制信号例如是从智能手机传输的。远程控制信号包括“唤醒”车辆12、启动停车操作并且还包括控制停车操作。具体地讲，这些远程控制信号包括停止或中断停车操作。基于此，控制装置42被设计成用于独立地使车辆12移动到停车空间中或使车辆从停车空间移出。
在图4中详细地展示了根据第一实施方案的车辆12。车辆12包括第一实施方案的可远程控制的自主停车设备40，在图4中仅展示了可远程控制的自主停车设备40的天线26。
在这个示例性实施方案中，天线26被安排在车辆12的前端50处和车辆12的后端52处。为此目的，在车辆12的前端50处的天线26被安排在车辆12的前保险杠54上(具体地在基于行进方向的左手侧)。在车辆12的后端52处的天线26被安排在车辆12的后保险杠56上(具体地在基于行进方向的右手侧)。为了更好的可见性，在图4中，天线26被展示在对应的保险杠54、56的外部。然而，如在图5中详细地展示的，根据第一实施方案的天线26被定位在对应的保险杠54、56的下方，因此，天线26被不可见地装配到车辆12上。保险杠54、56是由塑料或碳制造的。
参考符号列表：
蓝牙控制单元 10
车辆 12
微控制器 14
收发器 16
RF端子 18
天线端子 20
无源电路 22
RF缆线 24
天线 26
电路板、主机PCB 28
接收设备 30
停车设备 40
控制装置 42
总线端子 44
iCAN总线 46
前端 50
后端 52
前保险杠 54
后保险杠 56

Claims (10)

1.一种用于车辆(12)的蓝牙控制单元(10)，该蓝牙控制单元具有微控制器(14)以及连接至该微控制器(14)的收发器(16)，该收发器(16)具有用于连接至天线(26)的RF端子(18)，其特征在于，该蓝牙控制单元(10)包括多个天线端子(20)以及一个无源电路(22)，并且该无源电路(22)以无源的方式将该收发器(16)的该RF端子(18)与该多个天线端子(20)连接。
2.如权利要求1所述的蓝牙控制单元(10)，其特征在于，该无源电路(22)包括威尔金森分离器。
3.一种接收用于车辆(12)的蓝牙信号的接收设备(30)，该接收设备具有如前述权利要求之一所述的蓝牙控制单元(10)以及多个天线(26)，这些天线(26)被连接至该控制单元(10)的天线端子(20)。
4.如权利要求3所述的接收设备(30)，其特征在于，这些天线(26)呈槽型补片天线的形式。
5.如前述权利要求3和4中任一项所述的接收设备(30)，其特征在于，这些天线(26)呈防水天线(26)的形式。
6.一种可远程控制的自主停车设备(40)，具有用于执行自主停车操作的控制装置(42)以及如前述权利要求3至5之一所述的、被连接至该控制装置(42)的接收设备(30)。
7.一种车辆(12)，具有如前述权利要求3至5之一所述的接收设备(30)。
8.如权利要求7所述的车辆(12)，其特征在于，该接收设备(30)具有两个天线(26)，并且相应的天线(26)被安排在该车辆(12)的前端(50)处和该车辆(12)的后端(52)处。
9.如权利要求7或8所述的车辆(12)，其特征在于，各自基于该车辆(12)的行进方向，在该车辆(12)的该前端(50)处的该天线(26)被安排在该车辆(12)的前保险杠(54)上、尤其在左手侧，并且在该车辆(12)的该后端(52)处的该天线(26)被安排在该车辆(12)的后保险杠(56)上、尤其在右手侧。
10.一种车辆(12)，具有如前述权利要求6所述的可远程控制的自主停车设备(40)。
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