用于車載外部燈具的無線通信和功率傳輸的方法和設備與流程

本發明描述的主題的實施例通常涉及無線通信和無線功率傳輸。更具體地，該主題的實施例涉及車載裝置(例如燈具)的無線通信和無線功率傳輸。

背景技術：

汽車外燈或燈具包括連接器或線束，該連接器或線束從燈自身的外部延伸并連接至位于保持該燈的金屬板“護盒”內的連接器。如當前所實現的，汽車外燈泄漏。水或其它碎屑通過連接器或線束開口可以進入行李艙或汽車燈。這種水泄漏最通常地與車身金屬板變化相關聯，導致車身密封墊密封配合不良和/或外部連接器密封不良。水浸入可降低汽車燈和車輛的使用壽命，導致保修費用。另外，汽車燈與車身密封墊的裝配通常較難，且可能導致不能達到最佳車燈到車輛的密封。

因此，期望提供更有效的密封，來保護汽車燈和其所附接至的車輛。此外，通過以下詳細說明和所附權利要求書，結合附圖和前面的技術領域及背景技術，其它期望的特點和特征將變得顯而易見。

技術實現要素：

本公開的一些實施例提供了一種使用車載外燈的方法。該方法在外燈的密封外殼內設置的收發器處來接收無線通信信號和無線功率信號；并利用無線通信信號和無線功率信號來操作外燈。

本公開的一些實施例提供了一種用于在車輛上使用的燈具設備。燈具設備包括：密封外殼，其配置成用于包覆燈具設備；收發器，其設置在密封外殼內，該收發器配置成用于接收無線通信信號和無線功率信號；以及至少一個處理器，其布置在密封外殼內，該至少一個處理器配置成用于利用無線通信信號和無線功率信號來操作燈具設備。

本公開的一些實施例提供了一種用于使用車載外部燈具的系統。該系統包括：嵌入到用于保持外部燈具的金屬板護盒內的第一收發器，該第一收發器配置成用于無線地發射通信信號和功率信號；設置在外部燈具內的第二收發器，該第二收發器配置成用于無線地接收通信信號和功率信號；以及通信地耦接至第二收發器的至少一個處理器，該至少一個處理器配置成：解析通信信號和功率信號；并基于該解析，利用通信信號和功率信號來操作外部燈具。

提供此發明內容來簡單地介紹概念選擇，其在以下詳細描述中將進一步描述。本發明內容并不旨在確定所要求保護的主題的關鍵特征或基本特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。

附圖說明

通過參考詳細說明書和權利要求書，當結合以下附圖進行考慮時，可以獲得本主題的更全面的了解，其中，在整個附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。

圖1是根據公開實施例的用于車載操作的外部照明系統100的示意圖；

圖2是根據公開實施例的內部收發器電路的示意圖；

圖3是示出了用于操作車載外部燈具控制系統的過程的實施例的流程圖；以及

圖4是示出了用于操作車載外部燈具的過程的實施例的流程圖。

具體實施方式

以下詳細說明在本質上僅僅是說明性的，并不旨在限制本主題的實施例或此種實施例的應用和使用。如本文中所用，詞語“示例性”是指“用作實例、例子或說明。”本文示例性描述的任何實施例并不一定要被解釋為相比其它實施例更優選或更有利。此外，并不旨在被任何前述的技術領域、背景技術、發明內容或以下詳細說明中提出的任何表述的或暗示的理論約束。

本文提出的主題涉及用于利用無線通信信號和功率信號來操作車載外部燈具的方法和設備。外部燈具包括設置在完全密封外殼內的收發器。在某些實施例中，外部燈具通常是無線的(即不用導線連接)，并經由收發器來接收通信和功率信號。用于控制外部燈具的系統包括另一收發器，其從控制模塊接收通信信號和功率信號，并將這些通信信號和功率信號發射至外部燈具。在某些實施例中，燈具和用于控制外部燈具的系統之間的通信是雙向的。

對于本公開的各種實施例，使用了某些術語。車輛可為，但不限于，多種不同類型的汽車(轎車、貨車、摩托車、賽車、有篷貨車等)、航空交通工具(例如飛機、直升飛機等)、水運工具(輪船、船舶、滑板等)、列車、全地形車輛(雪上汽車、四輪車等)、軍用車輛(悍馬、坦克、卡車等)、救護車輛(消防車、云梯消防車、警車、應急醫療服務車和救護車等)、航天器、氣墊船等的任何一種。外部燈具還可以被稱為外燈或汽車燈，可以利用固定至車輛并通過車輛進行操作的任何燈具或發光設備來實現。收發器可以利用標準的無線電收發器和/或一個或多個發射器-接收器對來實現。

圖1是根據公開的實施例的用于車載操作的外部照明系統100的示意圖。應該認識到，圖1示出了外部照明系統100的簡化實施例，且外部照明系統100的現實和實際實施例可包括其它元件或部件。如圖所示，外部照明系統100包括外部燈具102和用于操作外部燈具102的控制系統130。

外部燈具102可以利用前燈、尾燈或適用于車載操作的任何類型的外部照明裝置來實現。在所示的實施例中，外部燈具102是密封結構。換句話說，外部燈具102包括密封外殼104，該密封外殼包含內部電路、硬件和/或用于操作外部燈具的其它物項。密封外殼104包覆外部燈具102。密封外殼104是“密封的”，因為它不包括進入外部燈具102的孔或其它開口，從而防止泄露且保護外部燈具102的內部物項使其免受水、污染物和其它碎屑的影響。外部燈具102的內部硬件和電路包括燈具收發器106、微處理器108、一個或多個照明燈泡110和內部線路112。

燈具收發器106可以使用與單線和/或多線串行通信協議相兼容的任何標準收發器來實現。相兼容的收發器的示例性實施例可以包括但不限于：無線功率傳輸(wpt)收發器、磁共振耦合(mrc)收發器、本地互聯網絡(lin)收發器和/或控制器區域網絡(can)收發器。在一些實施例中，燈具收發器106可以包括單個收發器，或者一個或多個收發器，其中，每個收發器配置為發射器和接收器。然而，一些實施例可包括適于應用的任何數量的發射器和接收器。

燈具收發器106配置成用于接收外部燈具102的功率和通信的無線信號。功率信號被接收并用于為外部燈具102的操作提供電能。通信信號被接收并解析，以為外部燈具102的操作提供指令集。微處理器108可以利用一個或多個處理器與一些類型的系統存儲器(如以下關于控制系統130的描述)的任何組合來實現。微處理器108解析由燈具收發器106接收到的通信信號，以識別指令集，并基于源自一個或多個通信信號的指令集來啟動外部燈具102的各種操作。燈具收發器106進一步配置成用于發射提供有診斷信息、狀態信息或與外部燈具102相關聯的其它信息的無線信號。

照明燈泡110可以利用適用于車載燈具的任何類型的燈泡來實現。在示例性實施例中，照明燈泡110可以利用一個或多個發光二極管(led)來實現。然而，其它實施例可以使用有機發光二極管(oled)。內部線路112配置成用于在微處理器108和照明燈泡110之間傳輸信號，并可以利用適于汽車燈具應用的任何線路來實現。

在所示出的實施例中，外部燈具102并未物理地連接至車載線路(即在外部燈具102的密封外殼104的外部的線路)。此處，燈具收發器106用于發射和接收外部燈具102和其它車載系統之間的通信和功率信號，致使并不需要其它線路。在其它實施例中，外部燈具102可以連接到減少數量的線路，而不是排除連接外部燈具102的所有線路。此處，燈具收發器106發射和接收一個或多個通信和功率信號，且外部燈具102可以經由線路來接收和/或發射某些指定的信號。

用于操作外部燈具102的控制系統130是車載實現，且可以包括任何硬件元件、軟件元件和用于操作外部燈具102所需的其它特征。另外，控制系統130的實際實施例將包括支持傳統功能和操作的其它元件和特征。控制系統130可以包括但不限于：控制單元120、線束118和設計成用于保持車載外部燈具102的金屬板護盒114內的控制系統收發器116。如本文所述，控制系統130的這些元件和特征可以操作地彼此相關聯，彼此相耦接，或以其它方式配置成用于根據需要彼此配合，以支持所需功能-特別是操作外部燈具102。為了便于圖示和清晰起見，圖1中未示出這些元件和特征的各種物理、電氣和邏輯耦接和互連。另外，應該認識到，控制系統130的實施例將包括互相配合以支持所需功能的其它元件、模塊和特征。為了簡單起見，圖1僅示出了涉及以下更詳細描述的技術的某些元件。

控制單元120適當地配置成用于為外部燈具102提供指令集和電能，并將這些能量和通信信號傳輸至控制系統收發器116，以進一步發射至外部燈具102。在某些實施例中，控制單元120利用車載電子控制單元(ecu)或多個ecu的組合來實現。例如，在一些實施例中，控制單元120利用特定類型的ecu(例如車身控制模塊(bcm))來實現。控制單元120通常包括但不限于至少一個處理器122、系統存儲器124和燈具控制模塊126。

至少一個處理器122可以使用一個或多個通用處理器、內容可尋址存儲器、數字信號處理器、應用專用集成電路、現場可編程門陣列、任何適當的可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件、或設計成用于執行本文所述功能的任何組合來實現或執行。特別地，至少一個處理器122可以實現為一個或多個微處理器、控制器、微控制器或狀態機。另外，至少一個處理器122可以實現為計算設備的組合，比如數字信號處理器和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個與數字信號處理器核心結合的微處理器、或任何其它這種配置。

如適合于特定的實施例，控制單元120可以包括集成在其內的系統存儲器124和/或可操作地耦接至其上的系統存儲器124。實際上，系統存儲器124可以實現為隨機存取存儲器(ram)、閃存存儲器、可擦寫可編程只讀存儲器(eprom)、緩存器、硬盤、可移動磁盤、或本領域已知的任何其它形式的存儲媒介。在某些實施例中，系統存儲器124包括硬盤，其還可以被用于支持控制單元120的功能。系統存儲器124可以被耦接至至少一個處理器122，以使得至少一個處理器122可以讀取來自系統存儲器124的信息，以及將信息寫至系統存儲器124。在可選實施例中，系統存儲器124可以集成至至少一個處理器122。作為實例，至少一個處理器122和系統存儲器124可以位于適當設計的應用專用集成電路(asic)內。

燈具控制模塊126適當地配置成用于生成和提供用于操作外部燈具102的合適的控制指令、命令和/或信號。實際上，燈具控制模塊126可以采用至少一個處理器122(或與其配合)來實現，以執行本文將更詳細描述的功能和操作的至少一些。在這點上，燈具控制模塊126可以實現為適當的編寫處理邏輯、應用程序代碼等類似物。

燈具控制模塊126啟動傳輸電能(以功率信號的方式)以傳輸到外部燈具102。功率信號源自車輛電池，并被控制單元120接收，以進一步傳輸至外部燈具102。除了傳輸電能外，燈具控制模塊126進一步提供通信信號至外部燈具102。這里，控制單元120可以不意識到燈具102的存在。在一些實施例中，控制單元120通過本地互聯網絡(lin)進行通信，不關注是否安裝有無線燈的事實。在燈具102的基底處，本地互聯網絡(lin)接收器(即收發器106)和控制器(即微控制器108)將接收到的信號轉換為由在接地本地生成的無線功率傳輸(wpt)信號。在其它實施例中，控制單元120通過現有的專用本地互聯網絡(lin)導線傳輸無線功率傳輸(wpt)信號，該信號在基底處被放大至功率傳輸和通信所需的水平。在又一些其它實施例中，控制單元120通過基底選擇的、通過無線功率傳輸(wpt)處理和中繼的電力線傳輸至燈具102。

由燈具控制模塊126傳輸的通信信號包括用于操作外部燈具102的指令集。當車輛處接收到用戶輸入信號時，則由燈具控制模塊126生成指令集，這指示該用戶正在試圖以某種方式來操作外部燈具102。例如，用戶可能執行車載轉彎信號。這里，控制單元120接收并解析用戶輸入，基于用戶輸入生成指令集，并將指令集傳輸至外部燈具102，以執行轉彎信號(例如，外部燈具102的硬件的至少一部分的定時閃爍)。在該實例中，外部燈具102接收并執行指令集，導致根據用戶輸入指令來操作外部燈具102。在某些實施例中，燈具控制模塊126配置成用于傳輸來自外部燈具102的請求邏輯和/或狀態信息的指令集。在該實例中，外部燈具102接收并執行指令集，導致產生包括請求邏輯和/或狀態信息的返回通信(即從外部燈具102至控制系統130的通信)。

控制單元120通過將信號經由線束118傳輸至控制系統收發器116，從而將上述功率信號和通信信號提供至外部燈具102。線束118可通信地耦接至控制單元120，且在某些實施例中，線束118可以利用車載用的、且與單線和/或多線串行通信相兼容的任何標準線束來實現。在某些實施例中，線束118傳輸與本地互聯網絡(lin)通信協議相兼容的通信信號。應該認識到，盡管在本發明的示例性實施例中可使用線束118，但本發明的實際應用可以使用適用于車載通信的任何信號傳輸方法。

類似于燈具收發器106，控制系統收發器116可以利用與單線和/或多線串行通信協議相兼容的任何標準收發器來實現。在某些實施例中，控制系統收發器116可以包括單個收發器，或者一個或多個收發器，其中，每個收發器配置為發射器和接收器。然而，一些實施例可包括適于應用的任何數量的發射器和接收器。

控制系統收發器116布置在或嵌入在用于保持外部燈具102的金屬板護盒114內。控制系統收發器116將金屬板護盒114密封，以防止水和其它碎屑進入車輛行李箱內。控制系統收發器116(其將金屬板護盒114密封)結合燈具收發器106的使用(其位于外部燈具102的密封外殼104的內部)提供了全功能的外部照明系統100，這防止由于泄漏、水損壞、碎屑所致損壞等類似因素造成的車輛和/或外部燈具102的損壞。

控制系統收發器116配置成用于從控制單元120接收外部燈具102的功率和通信信號，并經由燈具收發器106將功率信號和通信信號無線地傳輸至外部燈具102。以下參考圖2，示出了用于發射和接收控制系統收發器116與燈具收發器106之間的功率信號和通信信號的收發器的內部結構的示例性實施例。

圖2是根據公開實施例的內部收發器電路200的示意圖。如圖所示，內部收發器電路200包括用于兩個收發器的電路。每個收發器包括一個或多個線圈，該線圈用于發射和/或接收功率信號和通信信號。如上文參考圖1所述，為了說明該實例，第一線圈組202可以與用于燈具的控制系統相關聯，第二線圈組204可以與燈具相關聯。在某些實施例中，第一線圈組202和/或第二線圈組204利用單線圈來實現。在一些實施例中，第一線圈組202和/或第二線圈組204的一個或兩個利用一個以上的線圈來實現。在利用一個以上的線圈的實例中，每個線圈組表現為其像僅包括一個線圈時的那樣。

第一線圈組202配置成用于發射用于操作外部燈具的功率信號和通信信號，且第二線圈組204配置成用于接收所發射的功率信號和通信信號。該發射和接收過程在每個線圈組處完成，從而在每個收發器處，利用相同的用于功率和通信信號的線圈，利用用于功率和通信信號的公用頻率，且其中，功率信號和通信信號被同時發射和接收。

在第一線圈組202和第二線圈組204的某些實施例中，功率信號和通信信號由第一單線圈發射，由第二單線圈接收。換句話說，并非利用用于發射通信信號的單獨的傳輸設備來發射功率信號，第一線圈組202利用相同的線圈以相同的頻率來發射這兩種信號。當第一線圈組202和/或第二線圈組204利用一個以上的線圈來實現時，發射功率信號的相同線圈組合也發射通信信號。換句話說，功率信號和通信信號通過公用線圈或公用線圈組發射。

如圖所示，內部收發器電路200配置成用于從第一線圈組202提供無線功率傳輸(wpt)到第二線圈組204。這里，通信協議嵌入到將功率從一個收發器傳遞至另一個收發器的相同線圈(即第一線圈組202和第二線圈組204)中，從而提供通信信號和功率至車載外部燈具。本發明的示例性實施例采用二相相移鍵控(bpsk)來通過無限功率傳輸(wpt)線圈進行通信。然而，應該認識到，本發明的其它實施例可以采用其它方法來通過無限功率傳輸(wpt)所用的相同線圈來提供通信信號，比如m-相移鍵控(m-psk)、正交振幅調制(qam)、差分二相相移鍵控(dbpsk)等類似。

在某些實施例中，內部收發器電路可以配置成用于為外部燈具的每個功能提供隔離的電氣系統。例如，單個發射線圈可以用于轉彎信號功能，第二單個發射線圈可以用于制動燈功能，第三單個發射線圈可以用于標準尾燈功能。在該實例中，每個功能與單獨的電路相關聯，且因此每個功能與其它功能電隔離。電隔離的電路可以利用位于控制系統側和外部燈具側的多個收發器來實現。以這種方式配置的系統為每個功能相關聯的硬件提供隔離電源的優點，且當特定功能變得不能操作時，其它功能依然可用。

圖3是示出了用于操作車載外部燈具的控制系統的過程300的實施例的流程圖。結合過程300執行的各種任務可以由軟件、硬件、固件或它們的任何組合來實施。為了便于說明，過程300的以下描述可以指以上結合圖1-2所提到的元件。實際上，過程300的部分可以通過所述系統的不同元件來實施。應該認識到，過程300可以包括任何數量的另外的或可選擇的任務，在圖3中示出的任務無需以所示的順序實施，且過程300可以并入文中未詳細描述的、具備其它功能的更為全面的程序或過程中。另外，只要想要的整體功能保持完好，過程300的實施例可以略去圖3中所示的任務的一個或多個。

首先，過程300從車輛電池處接收電池電壓(步驟302)，且將電池電壓轉換為適合無線傳輸至外部燈具的功率信號(步驟304)。適用于無線傳輸的功率信號是khz–mhz范圍內的固定頻率功率信號。

然后，過程300接收外部燈具操作信號(步驟306)。外部燈具操作信號可以由于用戶輸入和/或由于車載自動操作而被接收。例如，用戶可以通過致動車輛內操縱桿來提供輸入，以執行轉彎信號。作為另一實例，車輛可以具有前燈和/或尾燈，當達到特定外部條件時它們自動啟動(例如，致動風擋刮水器表示下雨天，或者車外黑暗)。在該實例中，當車輛接收到表明達到外部條件的信號時，車輛提供操作信號至外部燈具，以啟動(即開始操作)外部燈具。

外部燈具操作信號還可以包括來自車載控制系統或診斷系統的請求，請求來自外部燈具的狀態和/或診斷信息。狀態和診斷信息可以包括報告燈泡或led燈何時損壞，外部燈具的功能何時無法可被操作，或外部燈具內的任何硬件或電路何時不起作用。

接下來，過程300將操作信號轉換為用于無線傳輸至外部燈具的通信信號(步驟308)。通信信號通過功率信號進行調制。通信信號的振幅低得多，因此，觀察到整個信號的q值僅有很小變動(例如，無線功率傳輸系統的效率依然很高)

然后，過程300傳輸功率信號和通信信號(步驟310)。這里，過程300利用相同的單個或多個線圈來傳輸功率信號和通信信號。過程300利用單個線圈(或線圈組)來傳輸兩種信號。在一些實施例中，過程300通過相同的線圈同時傳輸功率信號和通信信號，且在一些實施例中，過程300利用相同的頻率傳輸功率信號和通信信號。

圖4是示出了用于操作車載外部燈具的過程400的實施例的流程圖。過程400從外部燈具的角度進行了展示，并展示了在外部燈具處采取的步驟，以實施外部燈具的功能。首先，過程400接收功率信號和通信信號(步驟402)。這里，過程400利用相同的單個或多個線圈來接收功率信號和通信信號。過程400利用單個線圈(或線圈組)來接收兩種信號。在一些實施例中，過程400通過相同的線圈來同時接收功率信號和通信信號，且在一些實施例中，過程400采用相同的頻率接收功率信號和通信信號。

然后，過程400利用功率信號來為外部燈具的操作提供電能(步驟404)。功率信號被用于為外部燈具的內部硬件提供電能，該內部硬件可以包括微處理器，一個或多個燈泡和/或發光二極管(led)，以及執行外部燈具的功能所需的任何其它硬件或裝置。

接下來，過程400解析通信信號，以識別指令集(步驟406)，并執行該指令集(步驟408)。在某些實施例中，指令集可以包括適用于外部燈具的操作的命令。外部燈具的操作可以包括前燈功能、尾燈功能、轉彎信號功能、危險信號功能、閃光順序、動畫、或適用于車載燈具的任何其它功能。在一些實施例中，指令集可以包括與外部燈具相關聯的狀態信息和/或診斷信息的請求。

本文可能借助功能和/或邏輯塊部件并參考各種計算部件或裝置可執行的操作、處理任務和功能的符號表示來描述技術和工藝。這種操作、任務和功能有時被稱作為計算機運行的、計算機化的、軟件實現的或計算機實現的。實際上，一個或多個處理器裝置可以通過操縱系統存儲器內存儲位置處表示數據位的電信號以及其它信號處理來執行所述操作、任務和功能。保持數據位的存儲位置是物理位置，其具有對應于數據位的特定的電、磁、光或有機特性。應該認識到，圖中所示的各種塊部件可以通過配置成用于執行指定功能的任何數量的硬件、軟件和/或固件部件來實現。例如，系統或部件的實施例可以采用各種集成電路部件(例如存儲器元件、數字信號處理元件、邏輯元件、查詢表等類似元件)，它們可以在一個或多個微處理器或者其它控制裝置的控制下執行各種功能。

當在軟件或固件內執行時，本文所述系統的各種元件基本上是執行各種任務的代碼段或指令。程序或代碼段可以存儲在處理器可讀介質中，或者通過體現在載波中的計算機數據信號經由傳輸介質或通信鏈路來傳輸。“計算機可讀介質”、“處理器可讀介質”、或“機器可讀介質”可以包括能存儲或傳輸信息的任何介質。處理器可讀介質的實例包括電子電路、半導體存儲器裝置、只讀存儲器(rom)、閃存、可擦除只讀存儲器(erom)、軟盤、cd-rom、光盤、硬盤、光纖介質、射頻(rf)鏈路等類似物。計算機數據信號可包括經由傳輸介質(例如電子網絡信道、光纖、空氣、電磁場路、或射頻鏈路)傳播的任何信號。代碼段可以經由計算機網絡(例如互聯網、內聯網、局域網等類似網絡)下載。

為了簡明起見，與系統(以及系統的獨立操作部件)的信號處理、數據傳輸、信號發送、網絡控制、以及其它功能方面相關的常規技術在本文中可能并未詳細描述。此外，本文包含的各圖中示出的連接線旨在呈現各元件之間的示例功能關系和/或物理耦接。應該注意，在本主題的實施例中可以存在許多可選的或其它的功能關系或物理連接。

本說明書中所描述的功能單元的一些被稱作為“模塊”，以便更特別地強調其實施例的獨立性。例如，本文中稱作為模塊的功能可以全部或部分地體現為硬件電路，該硬件電路包括定制的超大規模集成電路或門陣列、成品半導體器件(例如邏輯芯片)、晶體管、或其它離散部件。模塊還可以實現于可編程硬件裝置中，例如現場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯裝置等。模塊也可以實現于由各種類型的處理器執行的軟件中。例如，可執行代碼的識別模塊可以包括可以例如被組織為對象、過程或功能的計算機指令的一個或多個物理或邏輯模塊。然而，識別模塊的可執行文件無需物理地位于一起，但可以包括存儲在不同位置的離散指令，當被物理地連接在一起時，其包括該模塊并實現該模塊的所述目的。可執行代碼的模塊可以是單個指令或多個指令，并甚至可以在幾個不同的代碼段上、在不同的程序中和跨越幾個存儲器裝置而分布。相同地，操作數據可以以任何合適的形式來體現，并在任何合適類型的數據結構中組織。操作數據可以被收集為單個數據集，或者分布到包括不同存儲裝置上的不同位置，而且可以至少部分地僅僅作為系統或網絡上的電子信號而存在。

盡管在前述詳細說明中已經闡述了至少一個示例性實施例，但應該理解到，存在許多變型。還應當理解到，本文描述的示例性實施例或多個實施例并不旨在以任何方式限制所要求保護主題的范圍、應用性或配置。相反地，前述詳細說明將用于實施實施例或多個實施例的便利指引提供給本領域技術人員。應當理解，在不背離權利要求書所限定的范圍的情況下，可以對元件的功能和配置方面作出各種改變，此范圍包括在提出本專利中請時已知的等價物和可預見的等價物。