CN110525378B - 提供无线充电器资源的peps装置及操作该装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方面涉及一种电子装置(ED)，用于使用便携式识别器来控制对车辆的访问并且向该车辆内的便携式装置提供电力，所述电子装置包括多个低频天线(LA)、无线电接收器(TRC)或无线电收发器(TRC)、包括至少一个线圈(COI)的无线充电器(WIC)。所述电子装置(ED)被配置为以至少两种相互排斥的模式操作：第一模式，其中电子装置(ED)被配置为使用所述多个低频天线(LA)向便携式识别器发送高功率信号，并且使用无线电接收器(TRC)和低频天线(LA)或收发器(TRC)与所述便携式识别器终端交换数据；第二模式，其中电子装置(ED)被配置成检测放置在无线充电器(WIC)附近的便携式装置，与便携式装置交换数据，并且通过无线充电器(WIC)使用高功率信号向便携式装置提供电力。

Description

提供无线充电器资源的PEPS装置及操作该装置的方法

技术领域

本发明涉及无钥匙进入无钥匙启动装置。更具体地，本发明涉及提供无线充电器资源的无钥匙进入无钥匙启动装置。本发明还涉及操作这种装置的方法。

背景技术

车辆、特别是汽车通常配备有允许用户远程解锁所述车辆的电子系统。为了允许这样的远程控制，车辆通常配备称为PEPS(无钥匙进入无钥匙启动)系统。这种系统使用低频信号来定位便携式识别器(例如智能钥匙)。一旦便携式识别器在车辆附近，它就可以使用RF信号(例如蓝牙

连接)与所述车辆交换数据。另一方面，得益于智能手机市场的崛起，车辆也提供了与汽车中的这种便携式装置进行交互的方式。一个感兴趣的互动在于利用位于车辆内部的无线充电器对便携式装置的电池无线地充电。然而，这样的无线充电系统使用与用于PEPS功能的频率接近的频率，并且可产生干扰，干扰使得无法同时提供这两种服务。

因此，需要一种能够允许使用这两种技术同时避免两者之间的干扰的系统。管理这种干扰意味着PEPS模块和无线充电发射器之间的通信。如果给予PEPS功能优先级，则充电过程将在执行PEPS功能所需的时间内停止。通常情况下，PEPS请求需要以严格的时机得到满足，以便迅速做出响应，从而使系统具有相应的指定和设计难度。

发明内容

本发明通过提出一种避免任何系统通信需求的实现这两种功能的电子装置来解决上述问题。这是通过使用两种或三种不同的工作模式完成的，每种模式具有其自己的调制和解调协议以及其自己的电源类型(高功率或低功率)。此外，通过在所有这些模式中使用独特的电子部件来发射信号，避免了干扰，一次只有一种模式处于激活状态。

本发明的第一方面涉及一种电子装置，其使用便携式识别器来控制对车辆的访问并启动所述车辆，并且向该车辆内的便携式装置无线地提供电力。根据本发明第一方面的电子装置包括多个低频天线、无线电接收器或无线电收发器、包括至少一个电力发送线圈的无线充电器。此外，电子装置被配置为以至少两种互斥模式进行操作。当以第一模式操作时，电子装置被配置为使用多个低频天线向便携式识别器发送高功率信号，并且使用射频接收器和多个低频天线或收发器交换来自所述便携式识别器终端的数据。当以第二模式操作时，电子装置被配置为检测放置在无线充电器附近的便携式装置，与便携式装置交换数据，并且通过电力发送线圈使用高功率信号向便携式装置提供电力。

通过使用两种互斥模式，电子装置确保在PEPS功能和无线充电功能之间不发生干扰。此外，装置能够提供两种功能，使得可以使用两者共用的电子部件，并因此降低底层电子装置的复杂性。例如，相同的天线控制器可用于PEPS和无线充电。该简化还导致根据本发明的第一方面的电子装置在车辆中的集成的简化(例如更少或更简单的连接器或固定件)。

在一个实施例中，电子装置包括低频天线控制器和H桥多路分用器，所述H桥多路分用器连接到低频天线控制器，并被配置为当装置处于第一模式时将低频天线控制器连接到所述多个低频天线，并且当电子装置处于第二模式时将低频天线控制器连接到无线充电器的线圈中的一个。

在这种配置中，可以针对用于提供PEPS的低频天线和用于提供无线充电能力的无线充电器两者使用相同的低频天线控制器。因此它减少了多余的需求，并确保两种功能之间不会发生干扰。

在一个实施例中，电子装置被配置成以第三模式操作，在该第三模式中，电子装置被配置为向便携式识别器提供低频低功率信号，以便向便携式识别器提供电力并且与所述便携式识别器交换数据。该第三模式是当便携式识别器的电池耗尽并且需要为所述便携式识别器提供电力以操作时方便的备用模式。

在一个实施例中，电子装置包括备用天线(也称为防盗器(immobilizer))，使用备用天线将低频低功率信号提供给便携式识别器。

在一个实施例中，使用无线充电器的一个线圈将低频低功率信号提供给便携式识别器。因此，对备用天线的需求被消除，无线充电器提供了该功能。

在一个实施例中，当电子装置处于第一模式或第三模式时，电子装置被配置为使用移位键控调制来发送和/或接收信号。它确保可以使用标准协议并提供射频连接的安全性。

在一个实施例中，当电子装置处于第二模式时，电子装置被配置为使用频移键控(FSK)调制将数据发送到便携式装置并且使用幅度调制(AM)信号从便携式装置备接收数据。此配置确保电子装置与用于无线充电的QI标准兼容。

本发明的第二方面涉及一种用于操作根据本发明的第一方面的电子装置的方法，包括：

-以第一模式切换电子装置以便检测便携式识别器并与其交换数据的第一步骤；

-认证便携式识别器的第二步骤；

-当便携式识别器被肯定地认证时，将电子装置切换到第二模式中的第三步骤。

在一个实施例中，所述方法还包括当在第一模式下不能与便携式识别器进行通信时(例如，便携式识别器的电池耗尽)时，将所述电子装置切换到所述第三模式中的步骤。

本发明的第三方面涉及一种计算机程序，其包括用于使根据本发明的第一方面的电子装置执行根据本发明的第二方面的方法的步骤的指令。

本发明的第四方面涉及一种其上存储有根据本发明的第三方面的计算机程序的计算机可读介质。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一方面的装置的示意图。

图2示出了对应于第一模式的配置的示意图。

图3示出了对应于第二模式的配置的示意图。

图4示出当不使用备用天线时对应于第三模式的配置的示意图。

图5示出了当使用备用天线时对应于第三模式的配置的示意图。

图6示出了根据本发明的第二方面的方法的标图(logogram)。

具体实施方式

图1中示出的第一实施例涉及电子装置ED，其使用便携式识别器来控制对车辆的访问并向该车辆内的便携式装置提供电力。电子装置ED例如可以连接到车载计算机，以操作访问控制或发送进一步的指令，诸如启动车辆的发动机。该连接可以使用诸如CAN(控制局域网)的车辆总线来完成。电子装置ED包括多个低频天线LA、无线电接收器TRC或无线电收发器TRC、包括至少一个电力发送线圈COI的无线充电器WIC(在下文中，为了简洁起见，术语线圈COI应理解为电力发送线圈COI)。在一个实施例中，低频天线的数量取决于车辆配置，通常在3(包括)和7(包括)之间，但实际上不限于7。所述多个低频天线LA的天线位于车辆内部或外部，以提供车辆内部的良好空间覆盖从而检测占用(即位于车辆内的便携式识别器)，并提供近距离外部的良好空间覆盖从而检测进入的或出去的标识符移动。便携式识别器可以是智能钥匙或具有智能钥匙能力的便携式装置。便携式装置可以是智能手机、功能手机或可以无线充电的任何其他便携式装置。在一个实施例中，无线电收发器TRC是蓝牙收发器。此外，电子装置ED被配置为以至少两种互斥模式进行操作。

在第一模式中，电子装置ED被配置为使用多个低频天线LA向便携式识别器发送高功率信号，并且使用射频接收器TRC和多个低频天线LA或收发器TRC与所述便携式识别器终端交换数据。换句话说，当装置ED包括无线电接收器TRC时，所述多个低频天线LA被用于将数据发送到便携式识别器，而当装置ED包括无线电收发器TRC时，使用收发器TRC来交换数据。当所述便携式识别器处于近距离范围内，通常为十米或更近时，高功率信号允许便携式识别器通过RSSI(接收信号强度指示)定位其本身。在一个实施例中，使用移位键控调制来调制高功率信号。例如，可以使用幅移键控调制(ASK)或频移键控调制(FSK)来发送高功率信号。在一个实施例中，高功率信号的频率在100kHz至200kHz的范围内。在一个实施例中，高功率信号的频率等于125kHz。在一个实施例中，用于与便携式识别器交换数据的频率在300至800MHz的范围内。在一个实施例中，用于与便携式识别器交换数据的频率等于315MHz，在433至434MHz的范围内，或在767至768MHz的范围内。在一个实施例中，无线电收发器TRC是

收发器，并且通过蓝牙连接完成数据交换。

图2示出了第一种模式配置的示例。在这个示例中，电子装置ED包括H桥多路分用器BDP。H桥多路分用器BDP连接到低频天线控制器ANC，并被配置为：将低频天线控制器ANC连接到所述多个低频天线LA(如图2所示)，并当电子装置ED处于第二模式时(如图3所示)将低频天线控制器ANC连接到无线充电器WIC的线圈COI中的一个。当然，这里作为示例给出H桥多路分用器BDP的使用，可以使用允许选择性地连接若干个电子部件的任何器件。在一个实施例中，为了处理从无线电接收器/收发器TRC接收到的信号，电子装置ED包括连接到射频接收器/收发器TRC的射频接口RFI。

在第二模式中，电子装置ED被配置为检测放置在无线充电器WIC附近的便携式装置，与便携式装置交换数据，并且通过无线充电器WIC使用高功率信号向所述便携式装置提供电力。在一个实施例中，当电子装置处于第二模式时，电子装置ED被配置为使用FSK调制将数据发送到便携式装置，并且使用Qi标准中的无线电力联盟(Wireless PowerConsortium)所规定的幅度调制从便携式装置接收数据。在一个实施例中，发送到便携式装置的信号具有在85kHz至205kHz范围内的频率。在一个实施例中，发送到便携式装置的信号具有在120kHz至135kHz范围内的频率。

图3中示出了第二模式配置的示例。在这个示例中，电子装置ED包括H桥多路分用器BDP。H桥多路分用器BDP连接到低频天线控制器ANC，并被配置为：当电子装置ED处于第一模式时(如图2)将低频天线控制器ANC连接到所述多个低频天线LA，并且当电子装置ED处于第二模式时(如图3所示)将低频天线控制器ANC连接到无线充电器WIC的一个线圈COI。因此，数据和电力可以使用无线充电器WIC的一个线圈COI由低频天线控制器ANC发送到便携式装置。电子装置ED还包括多路复用器MP和幅度解调器AMD。多路复用器MP连接到无线充电器WIC的线圈COIL，并被配置为当电子装置处于第二模式时将用于将数据发送到便携式装置的线圈COIL连接到幅度解调器AM。当然，在此作为示例给出H桥多路分用器BDP或多路复用器MP的使用，并且可以使用允许选择性地连接几个电子部件的任何器件。如上所述，在这两种模式中，发送给低频天线LA或无线充电器WIC的信号是高功率信号，这意味着所使用的电流通常超过一(1)安培。但是，这种高功率信号不适合与便携式识别器进行通信。当标识符电池完全耗尽时需要这种通信。

在图4和图5所示的实施例中，电子装置ED被配置成以第三模式操作，在第三模式中，其向便携式识别器提供低频低功率信号，以便向便携式识别器供应电力并与所述便携式识别器交换数据。在一个实施例中，使用移位键控调制来发送和/或接收信号。例如，可以使用幅移键控调制(ASK)或频移键控调制(FSK)来发送信号。

在一个实施例中，使用无线充电器WIC的一个线圈COI将低频低功率信号供应到便携式识别器。图4中示出了对应配置的示例。在该示例中，电子装置ED包括H桥多路分用器BDP。H桥多路分用器BDP连接到低频天线控制器，并且被配置为当电子装置ED处于第三模式时将低频天线控制器ANC连接到无线充电器WIC的线圈COI中的一个。因此，数据和电力可以使用无线充电器WIC的一个线圈COI由低频天线控制器ANC发送到便携式识别器。电子装置ED还包括多路复用器MP和移位键控解调器SKM。多路复用器MP连接到无线充电器WIC的线圈COIL，并被配置为当电子装置处于第三模式时将用于将数据发送到便携式识别器的线圈COIL连接到移位键控解调器SKM。在一个实施例中，电子装置ED永久性地扫描紧邻线圈COI的便携式识别器的存在。在一个实施例中，电子装置被配置为测量线圈COIL品质因数，并且在指示存在便携式识别器(也称为Qi标准中的数字测距)的线圈COI品质因数变化时开始扫描。因此，在第三模式中，天线控制器ANC使用无线充电器WIC的一个线圈COIL将低频低功率信号发送到便携式识别器。此外，便携式识别器发送的数据由移位键控解调器SKM通过无线充电器WIC的线圈COIL接收。

在一个实施例中，电子装置ED包括备用天线，并且使用备用天线将低频低功率信号供应给便携式识别器。图5中示出了对应配置的示例。在该示例中，电子装置ED包括H桥多路分用器BDP。H桥多路分用器BDP连接到低频天线控制器，并且被配置为当电子装置ED处于第三模式时将低频天线控制器ANC连接到备用天线BA。因此，可以使用备用天线BA将数据和电力通过低频天线控制器ANC发送到便携式识别器。电子装置还包括多路复用器MP和移位键控解调器SKM。多路复用器MP连接到备用天线BA，并被配置为当电子装置ED处于第三模式时将备用天线BA连接到移位键控解调器SKM。在一个实施例中，电子装置ED被配置为永久性地扫描紧邻备用天线的便携式识别器的存在。因此，在第三模式中，低频低功率信号由低频天线控制器ANC使用备用天线BA被发送到便携式识别器。此外，便携式识别器发送的数据由移位键控解调器SKM通过备用天线BA接收。

如已经提到的，在该第三模式中，发送到备用天线BA或无线充电器WIC的信号是低功率信号，这意味着所使用的电流低于一(1)安培。如果其电池完全耗尽并且不再能够提供与第一和第二模式相关联的功能，则这种低功率信号适合与便携式识别器通信。因此，在一个实施例中，电子装置ED包括受控电源，该受控电源被配置为当电子装置ED处于第一或第二模式时提供高功率供应，并且当电子装置ED处于第三模式时提供低功率供应。

在一个实施例中，电子装置ED包括被配置为管理系统的两个或三个操作模式的微控制器。在一个实施例中，微控制器控制H桥多路分用器BDP、多路复用器MP和/或受控电源，以便从第一模式切换到第二模式或第三模式，反之亦然。在一个实施例中，当电子装置被启动时，控制器被配置为将电子装置切换到第一模式。在一个实施例中，微控制器被配置为仅在PEPS认证完成时(并且因此配件和点火电源接通)将电子装置ED切换至第二模式。

图6中所示的第二实施例涉及用于操作根据本发明的第一方面的电子装置控制对车辆的访问并向该车辆内的便携式装置提供电力的方法100。方法100包括第一步骤E1，用于以第一模式切换电子装置ED，以便检测便携式识别器并与其交换数据。在一个实施例中，当以第一模式启动时，电子装置ED被配置为处于睡眠状态等待例如在汽车门上的诸如触摸检测之类的唤醒触发。在另一个实施例中，当以第一模式启动时，电子装置ED被配置为扫描车辆附近的便携式识别器。更确切地，在第一模式中，电子装置ED被配置为发送高功率低频信号以轮询并等待来自便携式识别器的射频响应。该轮询由低频天线控制器ANC使用多个低频天线LA完成。一旦便携式识别器在配备有根据本发明的电子装置ED的车辆的附近，它就使用具有有效凭证的射频信号来响应轮询。该响应由无线电接收器/收发器TRC接收，无线电接收器/收发器TRC将与车辆的其他设备交互以解锁车门。在一个实施例中，便携式识别器和射频接收器之间的通信是双向的，采用收发器而不是接收器。在另一个实施例中，射频通信可以由

类型的通信来代替。

方法100还包括认证便携式识别器的第二步骤E2。一旦便携式识别器已被正确认证，电子装置ED也可以向车辆发送命令，诸如发动机启动请求。

方法100还包括当便携式装置被肯定地认证时将电子装置切换到第二模式的第三步骤E3。因此，一旦认证活动已经完成和/或已经发送指令，电子装置ED被配置为以第二模式操作。在第二模式中，电子装置被配置为检测放置在无线充电器WIC附近的便携式装置。电子装置ED还被配置为与便携式装置交换数据并且通过无线充电器WIC使用高功率信号向便携式装置提供电力。此功能操作由无线充电联盟Qi标准规定。然而，也可以使用嵌入装置ED内或位于其附近的NFC天线检测移动装置的存在。因此，一旦检测到便携式装置，多路复用器MP将一个线圈COI连接到幅度解调器AM，从而可以通过幅度解调器AM从便携式装置接收信号。此外，H桥多路分用器将低频天线控制器ANC连接到无线充电器WIC的相同线圈COIL，从而可以通过天线控制器ANC将信号发送到便携式装置。对应的指令可以由微控制器发送到H桥多路分用器BDP和多路复用器MP。

然而，在一些情况下，例如由于便携式识别器的电池完全耗尽并且在第一模式下与电子装置ED的通信是不可行的，所以不能正确地进行认证。通常，通过其他方式访问车辆，但不能进行认证，并且不能发送发动机启动指令。为了提供备用解决方案，方法100进一步包括，当在第一模式中通信不可行的时(在这种情况下，通常通过诸如机械钥匙之类的外部器件授权对车辆的访问)，将电子装置ED切换到第三模式的步骤。该切换可以由微控制器执行。H桥多路分用器BDP然后将低频天线控制器ANC连接到备用天线BA或无线充电器WIC的线圈COIL中的一个。多路复用器MP将移位键控调制器SKM连接到备用天线BA或无线充电器WIC的一个线圈COI。此外，天线控制器ANC的电源从高功率切换到低功率，以便不损坏便携式识别器并且保护乘客免受辐射，例如使用受控电源。一旦切换有效，就可以使用备用天线BA或无线充电器WIC的一个线圈COI通过天线控制器ANC将电力和信号发送到便携式识别器。此外，由便携式识别器发送的数据可以由移位键控解调器SKM通过备用天线BA或无线充电器WIC的线圈COI接收。

为了实现这样的方法100，在一个实施例中，电子装置ED包括与至少一个存储器相关联的计算器件，例如微控制器。计算器件可以是通用处理器、FPGA或ASIC。存储器包括指令，当所述指令被计算器件读取时，指示根据本发明的第一方面的电子装置ED的电子部件执行根据本发明的第二方面的方法100的步骤。

Claims (10)

1.一种电子装置(ED)，用于使用便携式识别器来控制对车辆的访问并且向该车辆内的便携式装置提供电力，电子装置包括多个低频天线(LA)、无线电接收器(TRC)或无线电收发器(TRC)、包括至少一个线圈(COI)的无线充电器(WIC)，所述电子装置(ED)被配置为以至少两种相互排斥的模式操作：

-第一模式，其中电子装置(ED)被配置为使用所述多个低频天线(LA)向便携式识别器发送高功率信号，并且使用所述无线电接收器(TRC)和所述低频天线(LA)或收发器(TRC)与所述便携式识别器终端交换数据；

-第二模式，其中电子装置(ED)被配置为检测放置在无线充电器(WIC)附近的便携式装置，与便携式装置交换数据，并且通过无线充电器(WIC)使用大功率信号向便携式装置提供电力；

其中，所述电子装置(ED)包括低频天线控制器(ANC)和H桥多路分用器(BDP)，所述H桥多路分用器(BDP)连接到所述低频天线控制器(ANC)并且被配置为：当电子装置(ED)处于第一模式时将所述低频天线控制器(ANC)连接到所述多个低频天线(LA)，并且当电子装置(ED)处于第二模式时将所述低频天线控制器(ANC)连接到所述无线充电器(WIC)的线圈(COI)中的一个。

2.根据权利要求1所述的电子装置(ED)，其被配置为以第三模式操作，在该第三模式中，电子装置(ED)被配置为向所述便携式识别器提供低频低功率信号，以便向所述便携式识别器提供电力并且与所述便携式识别器交换数据。

3.根据权利要求2所述的电子装置(ED)，包括备用天线(BA)，使用备用天线(BA)将所述低频低功率信号提供给所述便携式识别器。

4.根据权利要求2所述的电子装置(ED)，其中使用无线充电器(WIC)的一个线圈(COI)将所述低频低功率信号提供给所述便携式识别器。

5.根据权利要求2所述的电子装置(ED)，其中当电子装置(ED)处于第一模式或第三模式时，电子装置(ED)被配置为使用移位键控调制发送和/或接收信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子装置(ED)，其中，当电子装置(ED)处于第二模式时，电子装置(ED)被配置为使用频移键控(FSK)调制将数据发送到便携式装置，并且使用幅度调制接收来自便携式装置的数据。

7.一种操作方法(100)，用于操作根据权利要求1-6中的任一项所述的电子装置(ED)，包括：

-第一步骤(E1)：以第一模式切换电子装置以便检测便携式识别器并与其交换数据；

-第二步骤(E2)：认证便携式识别器；

-第三步骤(E3)：当便携式识别器被肯定地认证时，将电子装置(ED)切换到第二模式中。

8.根据权利要求7所述的操作方法(100)，包括当在第一模式下不能与便携式识别器进行通信时，将电子装置切换到第三模式的步骤。

9.一种计算机程序，包括使如权利要求1至6中任一项所述的电子装置(ED)执行如权利要求7或权利要求8所述的操作方法(100)的步骤的指令。

10.一种计算机可读介质，其上存储有权利要求9所述的计算机程序。

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