CN111431294A - 提供无线充电器资源的无钥匙进入启动设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子设备，其使用便携式标识符控制对车辆的访问并向便携式标识符或车辆内便携设备供电，车辆包括多个外部低频天线；电子设备包括控制外部低频天线的装置、中央内部天线、无线电接收器或收发器、有至少一线圈的无线充电器，电子设备以至少三种互斥模式操作：第一模式：用多个外部低频天线和中央内部天线将高功率信号发到便携式标识符，并用无线电接收器、外部低频天线和中央内部天线或收发器与便携式标识符交换数据；第二模式：检测中央内部天线附近的便携式标识符，与其交换数据并经中央内部天线以低功率信号向便携式标识符供电；第三模式：检测无线充电器附近的便携式设备，与其交换数据并经无线充电器以高功率信号向便携式设备供电。

Description

提供无线充电器资源的无钥匙进入启动设备及其操作方法

技术领域

本发明涉及无钥匙进入及启动设备。更具体地，本发明涉及一种提供无线充电器资源的无钥匙进入及启动设备。本发明还涉及操作这种设备的方法。

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。为了允许这种遥控，车辆通常配备有称为PEPS(无钥匙进入及启动)的系统。这种系统使用低频信号来定位便携式标识符(例如智能钥匙)。一旦便携式标识符在车辆附近，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，由于智能电话的市场崛起，一旦在车内配备了这种便携式设备，车辆也提供了与其相互作用的方式。一种感兴趣的交互为包括了使用位于车辆内部的无线充电器以无线方式对便携式设备的电池充电的交互。然而，这样的无线充电系统使用频率，该频率在用于PEPS功能的频率的范围内，并且可以产生干扰，该干扰阻止同时提供两个服务。

因此，需要一种系统，该系统可以允许使用两种技术，同时避免两者之间的干扰。管理此干扰意味着PEPS模块和无线充电发射器之间的通信。优先考虑PEPS的功能，充电过程将在PEPS的功能执行所需的时间内停止。通常，PEPS请求将在严格的时间内得到满足，以便及时响应，从而使系统难以相应地指定和设计。

发明内容

本发明通过提出一种电子设备解决了上述问题，该电子设备实现了两种功能而避免了任何系统通信的需求，并且该电子设备嵌入了中央内部天线。这是通过使用三种不同的工作模式来完成的，每种模式都有自己的调制和解调协议以及自己的电力供应类型(高功率或低功率)。此外，通过使用独特的电子元件在所有这些模式中发射信号，避免了干扰，在同一时间内只有一种模式是有效的。

本发明的第一方面涉及一种电子设备，用于使用便携式标识符控制对车辆的访问，并向所述便携式标识符或该车辆内的便携式设备提供电力。该车辆配备有无钥匙进入及启动系统PEPS，其包括多个外部低频天线和根据本发明的电子设备，所述电子设备包括：控制外部低频天线的装置、中央内部天线、射频接收器或者射频收发器，以及包括至少一个线圈的无线充电器。换句话说，中央内部天线和无线充电器物理地集成在根据本发明第一方面的电子设备中。此外，电子设备被配置为以至少三种互斥模式操作。当其以第一模式运行时，电子设备被配置为使用多个外部低频天线和中央内部天线将高功率信号发送到便携式标识符，并且使用射频接收器或射频收发器、外部低频天线和中央内部天线与所述便携式识别符交换数据。当其以第二模式运行时，电子设备被配置为检测放置在中央内部天线附近的便携式标识符，与便携式标识符交换数据，并通过中央内部天线，使用低功率信号向便携式标识符提供电力；当其以第三模式运行时，电子设备被配置为检测放置在无线充电器附近的便携式设备，与该便携式设备交换数据，并通过无线充电器使用高功率信号向该便携式设备提供电力。

因此，在包括根据本发明第一方面的电子设备的无钥匙进入及启动系统中，中央内部天线位于电子设备内部。

通过使用三种互斥模式，电子设备确保在PEPS功能和无线充电功能之间不发生干扰。此外，该设备能够提供两种功能，可以使用两种实施通用的电子组件，因此降低了底层电子设备的复杂性。例如，相同的天线控制器可用于PEPS和无线充电。这种简化还导致了根据本发明第一方面的电子设备在车辆中的集成被简化(例如，更少或更简单的连接器或固定装置)。特别地，中央内部天线CA包括在电子设备ED中，意味着电子设备不仅提供使用无线充电器对便携式设备充电的装置，而且还提供用于PEPS功能的中央内部天线。这种嵌入式中央内部天线抑制了放置通常位于仪表板内部的外部低频天线的需求。此外，中央内部天线也可以用作备用天线。总的来说，中央内部天线嵌入电子设备内部的事实减少了连接和集成的需求，使得PEPS系统在车辆内的安装更容易。

在一个实施例中，电子设备包括低频天线控制器和H桥多路复用器，所述H桥多路复用器连接到低频天线控制器并且被配置为：当设备处于第一模式时，将低频天线控制器连接到多个低频天线和中央内部天线，当设备处于第二模式时，将低频天线控制器连接到中央内部天线，当电子设备处于第三模式时，将低频天线控制器连接到一个或几个无线充电器线圈。

在这种配置中，可以将相同的低频天线控制器用于低频天线以及无线充电器二者，该低频天线用于提供PEPS，该无线充电器用于提供无线充电功能。因此，它减少了冗余需求，并确保两个功能之间不会发生干扰。

在一个实施例中，当所述电子设备处于所述第一模式或所述第二模式时，所述电子设备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，当电子设备处于第三模式时，电子设备被配置为使用频移键控调制将数据发送到便携式设备，并使用幅度调制信号接收来自便携式设备的数据。该配置确保电子设备与通常用于无线充电的无线充电联盟QI标准兼容。

本发明的第二方面涉及一种无钥匙进入及启动系统，该系统包括多个外部低频天线和根据本发明第一方面的电子设备，所述电子设备连接到多个外部低频天线。

本发明的第三方面涉及一种用于操作根据本发明的第一方面的电子设备或根据本发明的第二方面的无钥匙进入及启动系统的方法，所述方法包括：

-第一步骤，切换电子设备为第一模式，以便检测便携式标识符并与便携式标识符交换数据；

-第二步骤，认证便携式标识符；

-当便携式设备被肯定地(positively)认证时，在第三步骤中，将电子设备切换到第三模式。

在一个实施例中，该方法还包括：当在第一模式中不可能与便携式标识符通信时(例如，便携式标识符的电池耗尽)，将电子设备切换到第二模式的步骤。

本发明的第四方面涉及一种计算机程序，其包括指令，该指令使根据本发明的第一方面的电子设备执行根据本发明的第三方面的方法的步骤。

本发明的第五方面涉及一种计算机可读介质，其上存储有根据本发明第四方面的计算机程序。

附图说明

图1示出了根据本发明第一方面的设备的示意图；

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示出了对应于第三模式的配置的示意图；

图5示出了根据本发明第三方面的方法的简图。

具体实施方式

图1中所示的第一实施例涉及一种电子设备ED，其使用便携式标识符控制对车辆的访问并向该车辆内的便携式设备提供电力。电子设备ED例如可以连接到车载计算机，以便操作访问控制或发送诸如启动车辆发动机的其他指令。可以使用诸如CAN(控制局域网络)的车辆总线来进行该连接。电子设备ED包括：控制多个外部低频天线LA的装置、中央内部天线CA、射频接收器TRC或射频收发器TRC，无线充电器WIC。该无线充电器WIC包括至少一个电力传输线圈COI(在下文中，为了简洁起见，术语线圈COI应理解为电力传输线圈COI)。换句话说，无线充电器WIC和中央内部天线CA嵌入在同一电子设备中。外部低频天线LA的数量取决于车辆配置，通常在2和6之间，但实际上不限于6。多个外部低频天线LA的天线LA位于车辆内部或外部，以提供车辆内部良好空间覆盖以便检测占用(occupancies)(即位于车辆内的便携式标识符)，并提供车辆的外部近距离的良好空间覆盖以便检测传入或传出的标识符移动。它们不是根据本发明第一方面的电子设备ED的一部分(因此称为外部低频天线)，而是由所述电子设备ED控制。便携式标识符可以是智能钥匙或具有智能钥匙功能的便携式设备。便携式设备可以是智能电话、功能电话或可以无线充电的任何其他便携式设备。在一个实施例中，射频收发器TRC是蓝牙收发器。

通过嵌入中央内部天线CA，根据本发明的电子设备不仅提供使用无线充电器对便携式设备充电的装置，而且还提供用于PEPS功能的车辆内部的天线(即中央内部天线)。这种集成抑制了在仪表板中放置外部低频天线的需求。此外，中央内部天线也可以用作备用天线。总的来说，根据本发明的中央内部天线在电子设备内的集成减少了连接和集成的需要，使得PEPS系统在车辆内的安装更容易。

此外，电子设备ED被配置为以至少三种互斥模式操作。在第一模式中，电子设备ED被配置为使用多个外部低频天线LA和中央内部天线CA将高功率信号发送到便携式标识符，并且使用射频接收器TRC、外部低频天线LA和中央内部天线CA或使用射频收发器TRC与所述便携式识别符终端交换数据。换句话说，当设备ED包括射频接收器TRC时，多个外部低频天线LA和中央内部天线CA用于将数据发送到便携式标识符。此外，当电子设备ED包括射频收发器TRC时，至少部分数据仅使用收发器TRC进行交换。当所述便携式标识符处于近距离(通常在十米内)或当它位于车辆内部时，高功率信号允许便携式标识符通过RSSI(接收信号强度指示)定位自身。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，用于与便携式标识符交换数据的频率在300MHz至800MHz的范围内。在一个实施例中，用于与便携式标识符交换数据的频率等于315MHz、在433MHz至434MHz的范围内或在767MHz至768MHz的范围内。在一个实施例中，无线电收发器TRC是蓝牙收发器，并且通过蓝牙配对连接完成数据交换。

图2中示出第一模式的配置的示例。在该示例中，电子设备ED包括H桥多路复用器BDP。H桥多路复用器BDP连接到低频天线控制器ANC，并且当电子设备处于第一模式时，H桥多路复用器BDP被配置为将低频天线控制器ANC连接到多个低频天线LA，并将低频天线控制器ANC连接到中央内部天线CA。当然，这里作为示例给出了H桥多路复用器BDP的使用，但可以使用允许选择性地连接多个低频天线的任何装置。在一个实施例中，为了处理从无线电接收器/收发器TRC接收的信号，电子设备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，电子设备ED被配置为检测放置在中央内部天线CA附近的便携式标识符，以与便携式标识符交换数据，并且使用低功率信号，通过中央内部天线CA向便携式标识符提供电力。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。

图3中示出了相应的配置的示例。在该示例中，电子设备ED包括H桥多路复用器BDP。H桥多路复用器BDP连接到低频天线控制器ANC，并且当电子设备处于第二模式时，H桥多路复用器BDP被配置为将低频天线控制器ANC连接到中央内部天线CA。因此，可以通过低频天线控制器ANC，使用中央内部天线CA，将数据和电力发送到便携式标识符。电子设备还包括多路复用器MP和移位键控解调器SKM。多路复用器MP连接到中央内部天线CA，并且当电子设备ED处于第二模式时，多路复用器MP被配置将中央内部天线CA连接到移位键控解调器SKM。在一个实施例中，电子设备ED被配置为在中央内部天线CA的紧邻区域中扫描便携式标识符的存在。因此，在第二模式中，低频天线控制器ANC使用中央内部天线CA将低频低功率信号发送到便携式标识符。此外，由便携式标识符发送的数据由移位键控解调器SKM通过中央内部天线CA接收。

在第三模式中，电子设备ED被配置为检测放置在无线充电器WIC附近的便携式设备，与所述便携式设备交换数据，并通过无线充电器WIC，使用高功率信号向所述便携式设备供应电力。在一个实施例中，当电子设备处于第三模式时，电子设备ED被配置为使用FSK调制将数据发送到便携式设备，并使用Qi标准中由无线充电联盟规定的幅度调制接收来自便携式设备的数据。在一个实施例中，发送到便携式设备的信号具有的频率在85kHz至205kHz的范围内。在一个实施例中，发送到便携式设备的信号具有的频率在120kHz至135kHz的范围内。

图4中示出第三模式的配置的示例。在该示例中，电子设备ED包括H桥多路复用器BDP。H桥多路复用器BDP连接到低频天线控制器ANC，并且当电子设备处于第三模式时，H桥多路复用器BDP被配置为将低频天线控制器ANC连接到无线充电器WIC的线圈COI中的一个。因此，可以通过低频天线控制器ANC，使用无线充电器WIC的线圈COI中的一个，将数据和电力发送到便携式设备。电子设备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，并且当电子设备处于第三模式时，多路复用器MP被配置为将用于将数据发送到便携式设备的线圈COIL连接到幅度解调器AMD。当然，这里作为示例给出了H桥多路复用器BDP或多路复用器MP的使用，但可以使用允许选择性地连接多个电子组件的任何装置。

如已经提到的，在第一或第三模式中，发送到低频天线LA、中央内部天线CA或无线充电器WIC的信号是高功率信号，这意味着使用的电流通常超过一(1)安培。然而，这种高功率信号不适合与便携式标识符通信。因此，在第二模式中，发送到中央内部天线CA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模式相关联的功能，则这种低功率信号适于与便携式标识符通信。

因此，必须在第一或第三模式与第二模式之间执行高功率和低功率信号之间的切换。为了从高功率信号切换到低功率信号，在一个实施例中，电子设备ED包括控制电力供应的装置，该装置被配置为当电子设备ED处于第一或第三模式时提供高电力供应，并且当电子设备ED处于第二模式时提供低电力供应。

在一个实施例中，电子设备ED包括微控制器，其被配置为管理所述系统的三种操作模式。在一个实施例中，微控制器控制H桥多路复用器BDP，多路复用器MP和/或受控的电力供应，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，当启动电子设备ED时，控制器被配置为将电子设备ED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(并且因此配件和点火功率为ON)时才切换电子设备ED为第三模式。

图5示出了第二实施例，其涉及一种方法100，该方法用于操作根据本发明的第一方面的控制对车辆的访问的电子设备并向该车辆内部的便携式设备提供电力，或者操作根据本发明的第二方面的无钥匙进入及启动系统PEPS。方法100包括第一步骤E1：切换电子设备ED为第一模式，以便检测便携式标识符并与便携式标识符交换数据。在一个实施例中，当以第一模式启动时，电子设备ED被配置为等待唤醒触发的睡眠状态，该唤醒触发诸如触摸检测，其例如在汽车的门上的触摸检测。在另一实施例中，当以第一模式启动时，电子设备ED被配置为扫描车辆附近的便携式标识符。更确切地说，在第一模式中，电子设备ED被配置为发送高功率低频信号，其被配置为轮询并等待来自便携式标识符的射频响应。该轮询由低频天线控制器ANC使用多个低频天线LA和中央内部天线CA完成。一旦在配备有根据本发明的电子设备ED的车辆附近有便携式标识符，该便携式标识符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，该无线电接收器/收发器TRC将与车辆的其他设备交互以解锁门。在一个实施例中，假设是收发器而不是接收器，则便携式标识符和射频接收器之间的通信是双向的。在另一个实施例中，射频通信可以由蓝牙类型的通信代替。

方法100还包括第二步骤E2：认证便携式标识符。一旦便携式标识符被正确认证，电子设备ED也可以向车辆发送命令，该命令例如是发动机启动请求。

方法100还包括，当便携式设备被肯定地认证时，在第三步骤E3中，将电子设备ED切换到第三模式。因此，一旦完成了认证活动和/或已经发送了指令，电子设备ED就被配置为以第三模式操作。在第三模式中，电子设备被配置为检测放置在无线充电器WIC附近的便携式设备。电子设备ED还被配置为与便携式设备交换数据，并通过无线充电器WIC使用高功率信号向便携式设备提供电力。此功能操作由无线充电联盟Qi标准指定。然而，还可以使用嵌入在设备ED内部或位于其附近的NFC天线来检测移动设备的存在。因此，一旦检测到便携式设备，多路复用器MP就将一个线圈COI连接到幅度解调器AMD，从而可以通过幅度解调器AMD从便携式设备接收信号。此外，H桥多路复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，因此可以通过天线控制器ANC将信号发送到便携式设备。微控制器可以将相应的指令发送到H桥多路复用器BDP和多路复用器MP。

然而，在某些情况下，不能正确地进行认证，例如因为便携式标识符的电池完全耗尽而在第一模式中不可能与电子设备ED通信。通常，通过其他方式完成对车辆的访问，但是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还包括：当在第一模式中不可能进行通信时(在那种情况下，通常通过诸如机械钥匙的外部装置来授予对车辆的访问)，将电子设备ED切换到第二模式的步骤。该切换可以由微控制器执行。然后，H桥多路复用器BDP将低频天线控制器ANC连接到中央内部天线CA。多路复用器MP将移位键控调制器SKM连接到中央内部天线CA。此外，例如使用受控电源，将天线控制器ANC的电力供应从高功率切换到低功率，以便不损坏便携式标识符并保护乘客免受辐射。一旦切换生效，就可以使用中央内部天线CA将天线控制器ANC的功率和信号发送到便携式标识符。此外，由便携式标识符发送的数据可以由移位键控解调器SKM通过中央内部天线CA接收。

为了实现这样的方法100，在一个实施例中，电子设备ED包括与至少一个存储器相关联的计算装置，例如微控制器。计算装置可以是通用处理器、FPGA或ASIC。存储器包括指令，当由计算装置读取该指令时，指示根据本发明第一方面的电子设备ED的电子组件，执行根据本发明第三方面的方法100的步骤。

Claims (8)

1.一种电子设备(ED)，所述电子设备(ED)用于使用便携式标识符控制对车辆的访问，并向所述便携式标识符或所述车辆内的便携式设备提供电力，所述车辆包括多个外部低频天线(LA)；所述电子设备(ED)包括控制外部低频天线(LA)的装置、中央内部天线(CA)、无线电接收器(TRC)或无线电收发器(TRC)、无线充电器(WIC)，所述无线充电器(WIC)包括至少一个线圈(COI)，所述电子设备(ED)被配置为以至少三种互斥模式操作：

-第一模式，其中电子设备(ED)被配置为使用多个外部低频天线(LA)和中央内部天线(CA)将高功率信号发送到便携式标识符，并且使用无线电接收器(TRC)、外部低频天线(LA)和中央内部天线(CA)或收发器(TRC)与所述便携式标识符交换数据；

-第二模式，其中电子设备(ED)被配置为检测放置在中央内部天线(CA)附近的便携式标识符，与便携式标识符交换数据并通过中央内部天线(CA)使用低功率信号向便携式标识符提供电力；

-第三模式，其中电子设备(ED)被配置为检测放置在无线充电器(WIC)附近的便携式设备，与所述便携式设备交换数据，并通过无线充电器(WIC)使用高功率信号向所述便携式设备提供电力。

2.根据前一权利要求所述的电子设备(ED)，其中，当所述电子设备(ED)处于所述第一模式或所述第二模式时，所述电子设备(ED)被配置为使用移位键控调制来发送和/或接收信号。

3.根据前述权利要求中的一项所述的电子设备(ED)，其中，当所述电子设备(ED)处于第三模式时，所述电子设备(ED)被配置为使用频移键控(FSK)调制将数据发送到便携式设备，并使用幅度调制接收来自便携式设备的数据。

4.一种无钥匙进入及启动系统(PEPS)，其包括多个外部低频天线(LA)和根据前述权利要求中的一项所述的电子设备，所述电子设备连接到所述多个外部低频天线(LA)。

5.一种用于操作根据前述权利要求1-3中的一项所述的电子设备(ED)或根据前一权利要求所述的无钥匙进入及启动系统(PEPS)的方法(100)，所述方法(100)包括：

-第一步骤(E1)，切换电子设备(ED)为第一模式，以便检测便携式标识符并与便携式标识符交换数据；

-第二步骤(E2)，认证便携式标识符；

-当便携式标识符被肯定地认证时，在第三步骤(E3)中，将电子设备(ED)切换到第三模式。

6.根据前一权利要求所述的方法，其包括：当在第一模式中不可能与便携式标识符通信时，将电子设备切换到第二模式的步骤。

7.一种计算机程序，其包括指令，所述指令使权利要求1至3中的电子设备(ED)执行权利要求4或权利要求5的方法(100)的步骤。

8.一种计算机可读介质，其上存储有根据权利要求7所述的计算机程序。

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