TW201547222A - 電力及資料傳輸系統及方法 - Google Patents

Abstract

在一態樣中，提供一種用於經由一電連接將電力及資料自一主機裝置傳輸至一接收器裝置之系統，其包含：一主機裝置，其構造成經由一輸出端傳輸電力及資料，該主機裝置構造成在與該資料不同的時間經由該輸出端傳輸該電力；一接收器裝置，其具有可連接至該主機裝置之該輸出端的一輸入端，該接收器裝置包含一電力接收電路及一資料接收電路以及一切換元件，該切換元件構造成取決於自該輸入端所接收之一信號的一電壓而將該輸入端連接至該電力接收電路或該資料接收電路。在另一態樣中，提供一種用於自一主機裝置接收電力及資料之接收器裝置，其包含：一輸入端，其可連接至該主機裝置；一電力接收電路；一資料接收電路；及一切換元件，其構造成取決於自該輸入端所接收之一信號的一電壓而將該輸入端連接至該電力接收電路或該資料接收電路。

Description

電力及資料傳輸系統及方法

本揭示內容係關於用於允許電力及資料經由單對導線或電接點之傳輸的系統及方法。尤其是，本揭示內容係關於電力及資料經由單對電接點自充電裝置至可再充電裝置之傳輸。

使用頻率多工，使用單對導線或線來傳輸電力及資料兩者在此項技術中係已知的。資料係經由導線對使用高頻傳輸而傳輸。在接收端處使用低通或高通濾波器，從而允許資料與電力傳輸同時傳送。然而，此解決方案並非總是合乎需要的。尤其是，當接收裝置需要為小的且廉價的時，對於低通或高通濾波器之需求係不合乎需要的。此等元件對裝置電子設備增添額外費用，且亦占用裝置內之空間。

有需要提供廉價、小型且可靠的，用於經由單對電接點接收電力及資料之系統、裝置及方法。

在本揭示內容之第一態樣中，提供一種用於經由一電連接將電力及資料自一主機裝置傳輸至一接收器裝置之系統，其包含： 一主機裝置，其構造成經由一輸出端傳輸電力及資料，該主機裝置構造成在與該資料不同的時間經由該輸出端傳輸該電力；及一接收器裝置，其具有可連接至該主機裝置之該輸出端的一輸入端，該接收器裝置包含一電力接收電路及一資料接收電路以及一切換元件，該切換元件構造成取決於自該輸入端所接收之一信號的一電壓而將該輸入端連接至該電力接收電路或該資料接收電路。

該系統使用「時間多工」，時間多工係與頻率多工相比為更便宜且更容易之解決方案且不需要額外的濾波器。此外，該系統並不依賴於用於電力及資料之專用時槽(dedicated time slots)，且因此不需要主機裝置與接收器裝置之間的同步。該接收器裝置以一或多個電壓判定為基礎而判定資料而非電力何時被接收。

在第二態樣中，提供一種用於自一主機裝置接收電力及資料之接收器裝置，其包含：一輸入端，其可連接至該主機裝置；一電力接收電路；一資料接收電路；及一切換元件，其構造成取決於自該輸入端所接收之一信號的一電壓而將該輸入端連接至該電力接收電路或該資料接收電路。

該切換元件可構造成在該輸入端處之該電壓高於一第一電壓臨限值時自一第一狀態切換至一第二狀態。該切換元件可構造成在該輸入端處之該電壓低於一 第二電壓臨限值時自該第二狀態切換至該第一狀態。該第二電壓臨限值可低於該第一電壓臨限值。或者，該第二電壓臨限值可等於該第一電壓臨限值。

該第一狀態可為連接至該資料接收電路。該第二狀態可為連接至該電力接收電路。或者，該第一狀態可簡單地為自該電力接收電路斷開。在此狀況下，該資料接收電路可始終連接至該輸入端。該資料接收電路可接著構造成判定對應於電力傳輸之電壓位準，且丟棄在電力傳輸期間所接收之資料。

或者，該第一狀態可為連接至該資料接收電路，且該第二狀態可為自該資料接收電路斷開。在此狀況下，該電力接收電路可始終連接至該輸入端。

該第二電壓臨限值可低於該第一電壓臨限值。或者，該第二電壓臨限值可等於該第一電壓臨限值。

該第一電壓臨限值及該第二電壓臨限值可介於1伏與30伏之間，且有利地介於2伏與8伏之間。該第一臨限值較佳地為約4伏。

該資料接收電路可構造成藉由比較一輸入電壓與一第三臨限電壓而判定該資料之邏輯位準。該資料接收電路可構造成藉由以下操作來判定該資料之邏輯位準：在一輸入電壓正升高時比較該輸入電壓與該第三電壓臨限值，且在該輸入電壓正下降時比較該輸入電壓與一第四電壓臨限值。

該切換元件可包含一電壓比較器。

該接收器裝置可為一電池供電裝置。該接收器裝置可為一手持型裝置。

該接收器裝置可為一氣溶膠(aerosol)產生裝置。該氣溶膠產生裝置可構造成接收一氣溶膠形成基材。該氣溶膠產生裝置可構造成加熱氣溶膠形成基材或以其他方式使氣溶膠形成基材蒸發，以產生可遞送至一使用者之氣溶膠。該氣溶膠產生裝置可為一電動吸菸(smoking)系統。該氣溶膠產生裝置較佳地為使一使用者舒適地持於單手之手指之間的一手持型氣溶膠產生裝置。該氣溶膠產生裝置在形狀上可為實質上圓柱形的。

主要裝置之長度可介於約70mm與120mm之間，且外徑可介於約10mm與20mm之間。

該主機裝置可為一電池充電裝置。該主機裝置可自身藉由一電池供電。該主機裝置可為電池組、配備有電池之附件、具備USB功能之附件、USB或其他類型的AC配接器、車載充電器/配接器，或不同類型之電源或附件。該主機裝置可構造成將電力作為電流脈衝提供至該接收器裝置。藉由該主機裝置所提供之電流可介於0安培與5安培之間。

在第三態樣中，提供一種用於經由一電連接在一接收器裝置處自一主機裝置接收電力及資料之方法，該接收器裝置具有一電力接收電路及一資料接收電路，該方法包含：在一輸入端處接收來自該主機裝置的一電信號；及執行在該輸入端處所接收之該輸入信號之一電壓與一臨限電壓的一比較；及 取決於該比較之一結果而使該輸入端與該電力接收電路或該資料接收電路連接或斷開。

執行一比較之該步驟係有利地在該電信號正在該輸入端處被接收的同時連續地執行。該電信號有利地為包含電力及資料兩者之時間多工信號。

連接或斷開之該步驟可包含將該輸入端自連接至該電力接收電路及該資料接收電路中之一者切換至連接至該電力接收電路及該資料接收電路中的另一者。或者，連接或斷開之該步驟可包含使該輸入端與該電力接收電路及該資料接收電路中之僅一者連接或斷開，而該電力接收電路及該資料接收電路中的另一者保持永久地連接至該輸入端。

100‧‧‧主機裝置

102‧‧‧接收器裝置

104‧‧‧菸製品

106‧‧‧第一電池

108‧‧‧控制電子設備

110‧‧‧電接點

112‧‧‧空腔

116‧‧‧外殼

126‧‧‧第二電池

128‧‧‧控制電子設備

130‧‧‧電接點

130a‧‧‧接點

130b‧‧‧接點

132‧‧‧空腔

134‧‧‧加熱器

136‧‧‧外殼

140‧‧‧切換元件

142‧‧‧電力接收電路

144‧‧‧資料接收電路

146‧‧‧加熱器控制電路

148‧‧‧接地線

150‧‧‧切換元件

現將參看隨附圖式僅藉由實例詳細地描述本發明之實施例，在圖式中：第1圖為電動吸菸系統之示意圖；第2圖為第1圖之系統中的接收器裝置電子設備之一構造的示意圖；第3圖為說明第2圖之切換元件之操作的流程圖；及第4圖為第1圖之系統中的接收器裝置電子設備之替代性構造的示意圖。

第1圖展示根據本發明之一實施例的系統，該系統包含主機裝置100及接收器裝置102。在此實例 中，主機裝置100為用於電加熱吸菸系統之充電單元。在此實例中，接收器裝置102為適用於接收菸製品104之電加熱氣溶膠產生裝置，菸製品104包含氣溶膠形成基材。接收器裝置包括加熱器，以在操作中加熱氣溶膠形成基材。使用者在菸製品104之菸嘴部分上吸氣，以將氣溶膠吸引至使用者嘴中。接收器裝置102構造成接納於主機裝置100中之空腔112內，以便對接收器裝置中之電源供應器再充電。

主機裝置100包含第一電池106、控制電子設備108及電接點110，電接點110係構造成在接收器裝置與電接點110連接時，將電力自第一電池106提供至接收器裝置中之第二電池且將電資料自第一電池106提供至接收器裝置中的電子設備128。電接點110設置成鄰近空腔112之底部。空腔構造成接納接收器裝置102。主機裝置100之元件容納於外殼116內。

接收器裝置102包含第二電池126、次級控制電子設備128及電接點130。如上文所述，接收器裝置102構造成在電接點130與主機裝置100之電接點110接觸時自主機裝置接收電力及資料的供給。接收器裝置102進一步包含構造成接納菸製品104之空腔132。例如呈葉片加熱器之形式的加熱器134係設置於空腔132之底部。在使用中，使用者啟動接收器裝置102，且電力經由控制電子設備128自電池126提供至加熱器134。加熱器被加熱至標準操作溫度，該溫度足以自氣溶膠產生物品104之氣溶膠形成基材產生氣溶膠。接收器裝置 102之元件容納於外殼136內。舉例而言，在EP2110033中更全面地描述此類型之接收器裝置。

在此實例中，接收器裝置102係電加熱吸菸裝置。而，接收器裝置102係小的(習知香菸大小)，但必須在僅幾分鐘之時段內遞送高電力，通常對於單一吸菸階段為約7分鐘。第二電池可能接著需要返回至主機裝置100以用於再充電。

在此實例中，接收器裝置102具有多邊形截面。接收器裝置之外徑可自平坦面至相對平坦面量測介於約12.7mm與約13.65mm之間；自邊緣至相對邊緣(亦即，自接收器裝置之一側上之兩個面的相交部分至另一側上之相應相交部分)，量測介於約13.4mm與約14.2mm之間；且自按鈕之頂部至相對底部平坦面量測介於約14.2mm與約15mm之間。接收器裝置之長度為約80mm。

主機裝置中之第一電池106構造成持有足夠的電荷，以在需要對自身再充電之前對第二電池126再充電若干次。此向使用者提供攜帶型系統，該系統允許在需要自主插座再充電之前進行若干吸菸階段。

如在此實例中，為了滿足對於第二電池126的具有小的尺寸、足夠的容量及安全但快速之充電及放電以及可接受之壽命的競爭要求，可使用磷酸鋰鐵(LiFePO4)電池化學品。第二電池126在此實例中具有圓柱形形狀，直徑為10mm且長度為37mm。作為替代例，鈦酸鋰電池可用於第二電池。

主機裝置100中之第一電池106係稜柱類型之鋰鈷氧化物(LiCoO2)電池。鋰鈷氧化物電池與磷酸鋰鐵相比提供更高之電池電壓，從而允許磷酸鋰鐵電池自單一鋰鈷氧化物電池的充電。

氣溶膠形成基材較佳地包含含有菸草之材料，該材料含有在加熱時會自基材釋放的揮發性菸草味化合物。或者，氣溶膠形成基材可包含非菸草材料。較佳地，氣溶膠形成基材進一步包含氣溶膠形成物。合適之氣溶膠形成物的實例為甘油及丙二醇。

氣溶膠形成基材可為固體基材。該固體基材可包含，例如，以下各者中之一或多者：粉末、顆粒、丸、碎片、義大利麵條狀物(spaghettis)、條帶或薄片，其含有以下各者中之一或多者：香草葉、菸葉、菸草肋狀物之片段、重組型菸草、均質型菸草、擠壓型菸草及膨脹型菸草。或者，氣溶膠形成基材可為液體基材，且菸製品可包含用於保留液體基材之構件(means)。

第2圖為第1圖之接收器裝置之控制電子設備的示意圖。電信號在接點130處被接收。接點130b係接地連接，且接點130a係信號連接。來自接點130之輸入信號係藉由切換元件140接收。切換元件藉由接收器裝置電子設備128連接至電力接收電路142及資料接收電路144兩者。切換元件本質上為取決於輸入電壓而改變其切換狀態之電壓比較器。資料接收電路144及電力接收電路143兩者連接至接地線148，接地線148連接至接點130b。

電力接收電路142連接至裝置電池126，以根據預定充電協定遞送所接收電力。當裝置被用以在充電之後產生氣溶膠時，加熱器134係經由加熱器控制電路146自電池126被提供電力。

資料接收電路144在適當時將所接收之控制資料傳遞至加熱器控制電路146，例如，以提供軟體更新。資料可自資料接收電路傳遞至裝置電子設備之其他元件，諸如，電力接收電路142，例如，以證實主機裝置已被識別為供接收器裝置使用的相容裝置。

在使用中，當主機裝置連接至接收器裝置時，主機裝置經由接點130a將電力及資料發送至接收器裝置。資料亦可經由接點130自接收器裝置傳遞回至主機裝置。來自主機裝置之信號以順序型式而非同時地含有電力及資料。然而，電力傳輸及資料傳輸具有專用時槽並非必要的。在任何給定時刻，電力或資料正被傳輸。實情為，切換元件140能夠以電壓比較為基礎來判定電力抑或資料正在每一時刻被接收。

資料係藉由資料接收電路藉由偵測其輸入端上之電壓或電流位準而偵測。在此實施例中，資料接收電路144藉由在電壓正升高時比較輸入電壓與低臨限值1且在電壓正下降時比較輸入電壓與低臨限值2而偵測邏輯位準。資料位元率速度可為極高的，且可在每秒100個位元(100bps)至每秒50萬個位元(500kbps)的範圍內。

第3圖為說明第2圖中所示之切換元件140之功能的流程圖。當接收器裝置自主機裝置移除時，切 換元件構造成自電力接收電路斷開。因此，在開始步驟200處所指示之初始狀態下，切換元件將輸入端130a連接至資料接收電路。

在步驟210中，切換元件比較輸入電壓V與第一臨限電壓V1，第一臨限電壓V1在此實例中為4伏。若輸入電壓不大於4伏，則切換元件保持連接至資料接收電路且在步驟260中將所接收資料傳遞至資料接收電路，同時連續地再比較輸入電壓與V1。若輸入電壓大於4伏，則切換元件在步驟220中切換狀態以連接輸入端130a與電力接收電路。在步驟230中，切換元件自輸入端接收電力信號且將其傳遞至電力接收電路142。當在此狀態下將電力傳遞至電力接收電路時，切換元件連續地進行輸入電壓與第二電壓臨限值V2之比較，第二電壓臨限值V2在此實例中為3.5伏。此係顯示於步驟240。若輸入端處之電壓降低至低於V2，則切換元件在步驟250中切換狀態以連接輸入端130a與資料接收電路。在步驟260中，切換元件自輸入端接收資料信號且將其傳遞至資料接收電路144。當在此狀態下將資料傳遞至資料接收電路時，切換元件連續地進行輸入電壓與第一電壓臨限值V1之比較，如藉由返回至步驟210所指示。若輸入電壓不大於4伏，則切換元件在步驟260中繼續將資料傳遞至資料接收電路。只要在輸入端130a處接收到信號，則此切換行為得以連續地維持。在電力傳輸期間所傳輸之電流可與對於特定充電協定所要求一樣高，但在此實例中介於0安培與5安培之間。

第4圖說明用於切換元件之替代性配置。在第4圖中所示之實施例中，切換元件150並未連接至資料接收電路144，而僅連接至電力接收電路142。資料接收電路保持始終連接至輸入端130a。切換元件僅作用為取決於輸入電壓而使電力接收電路142與輸入端130a連接及斷開。與參看第3圖所述相同的控制策略可供此配置使用，但步驟250為自電力接收電路斷開而非切換至資料接收電路。

第4圖之資料接收電路構造成在其正傳輸電力時承受藉由主機裝置所施加之電壓。第4圖之資料接收電路構造成使用電壓比較器偵測對應於電力傳輸之電壓位準，且丟棄在電力傳輸階段期間所讀取的資料。

儘管所描述之實施例僅涉及自主機至接收器裝置之資料傳送，但接收器裝置經由相同的接點將資料傳輸至主機當然係可能的。舉例而言，有益的可以是，將所儲存之使用資料、診斷資料或電池相關資料傳送至主機裝置。

上文所述之例示性實施例說明係舉例，並非限制。鑒於上文所論述之例示性實施例，與以上例示性實施例一致的其他實施例現將對一般熟習此項技術者顯而易見。

126‧‧‧第二電池

128‧‧‧控制電子設備

130a‧‧‧接點

130b‧‧‧接點

134‧‧‧加熱器

140‧‧‧切換元件

142‧‧‧電力接收電路

144‧‧‧資料接收電路

146‧‧‧加熱器控制電路

148‧‧‧接地線

Claims (15)

1. 一種用於經由一電連接將電力及資料自一主機裝置傳輸至一接收器裝置之系統，其包含：一主機裝置，其構造成經由一輸出端傳輸電力及資料，該主機裝置構造成在與該資料不同的時間經由該輸出端傳輸該電力；一接收器裝置，其具有可連接至該主機裝置之該輸出端的一輸入端，該接收器裝置包含一電力接收電路及一資料接收電路以及一切換元件，該切換元件構造成取決於自該輸入端所接收之一信號的一電壓而將該輸入端連接至該電力接收電路或該資料接收電路。
2. 一種用於自一主機裝置接收電力及資料之接收器裝置，其包含：一輸入端，其可連接至該主機裝置；一電力接收電路；一資料接收電路；及一切換元件，其構造成取決於自該輸入端所接收之一信號的一電壓而將該輸入端連接至該電力接收電路或該資料接收電路。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之系統或接收器裝置，其中該切換元件構造成在該輸入端處之該電壓高於一第一電壓臨限值時自一第一狀態切換至一第二狀態。
4. 如申請專利範圍第3項之系統或接收器裝置，其中該切換元件構造成在該輸入端處之該電壓低於一第二電壓臨限值時自該第二狀態切換至該第一狀態。
5. 如申請專利範圍第4項之系統或接收器裝置，其中該第二電壓臨限值低於該第一電壓臨限值。
6. 如申請專利範圍第3項至第5項中任一項之系統或接收器裝置，其中該第一狀態係連接至該資料接收電路。
7. 如申請專利範圍第3項至第5項中任一項之系統或接收器裝置，其中該第一狀態係自該電力接收電路斷開。
8. 如申請專利範圍第4項或第5項之系統或接收器裝置，其中該第二狀態係連接至該電力接收電路。
9. 如申請專利範圍第3項至第8項中任一項之系統或接收器裝置，其中該第一電壓臨限值係介於1伏與30伏之間，且有利地介於2伏與8伏之間。
10. 如前述申請專利範圍中任一項之系統或接收器裝置，其中該資料接收電路構造成藉由比較一輸入電壓與一第三臨限電壓而判定該資料之邏輯位準。
11. 如前述申請專利範圍中任一項之系統或接收器裝置，其中該接收器裝置係一手持型電池供電裝置。
12. 如前述申請專利範圍中任一項之系統或接收器裝置，其中該接收器裝置係一電動吸菸系統。
13. 如前述申請專利範圍中任一項之系統，其中該主機裝置係一電池充電裝置。
14. 一種用於經由一電連接在一接收器裝置處自一主機裝置接收電力及資料之方法，該接收器裝置具有一電力接收電路及一資料接收電路，該方法包含：在一輸入端處接收來自該主機裝置的一電信號；及 執行在該輸入端處所接收之該輸入信號之一電壓與一臨限電壓的一比較；及取決於該比較之一結果而使該輸入端與該電力接收電路或該資料接收電路連接或斷開。
15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中執行一比較之該步驟係在該電信號正在該輸入端處被接收的同時連續地執行。