用于车载外部灯具的无线通信和功率传输的方法和设备与流程

本发明描述的主题的实施例通常涉及无线通信和无线功率传输。更具体地，该主题的实施例涉及车载装置(例如灯具)的无线通信和无线功率传输。

背景技术：

汽车外灯或灯具包括连接器或线束，该连接器或线束从灯自身的外部延伸并连接至位于保持该灯的金属板“护盒”内的连接器。如当前所实现的，汽车外灯泄漏。水或其它碎屑通过连接器或线束开口可以进入行李舱或汽车灯。这种水泄漏最通常地与车身金属板变化相关联，导致车身密封垫密封配合不良和/或外部连接器密封不良。水浸入可降低汽车灯和车辆的使用寿命，导致保修费用。另外，汽车灯与车身密封垫的装配通常较难，且可能导致不能达到最佳车灯到车辆的密封。

因此，期望提供更有效的密封，来保护汽车灯和其所附接至的车辆。此外，通过以下详细说明和所附权利要求书，结合附图和前面的技术领域及背景技术，其它期望的特点和特征将变得显而易见。

技术实现要素：

本公开的一些实施例提供了一种使用车载外灯的方法。该方法在外灯的密封外壳内设置的收发器处来接收无线通信信号和无线功率信号；并利用无线通信信号和无线功率信号来操作外灯。

本公开的一些实施例提供了一种用于在车辆上使用的灯具设备。灯具设备包括：密封外壳，其配置成用于包覆灯具设备；收发器，其设置在密封外壳内，该收发器配置成用于接收无线通信信号和无线功率信号；以及至少一个处理器，其布置在密封外壳内，该至少一个处理器配置成用于利用无线通信信号和无线功率信号来操作灯具设备。

本公开的一些实施例提供了一种用于使用车载外部灯具的系统。该系统包括：嵌入到用于保持外部灯具的金属板护盒内的第一收发器，该第一收发器配置成用于无线地发射通信信号和功率信号；设置在外部灯具内的第二收发器，该第二收发器配置成用于无线地接收通信信号和功率信号；以及通信地耦接至第二收发器的至少一个处理器，该至少一个处理器配置成：解析通信信号和功率信号；并基于该解析，利用通信信号和功率信号来操作外部灯具。

提供此发明内容来简单地介绍概念选择，其在以下详细描述中将进一步描述。本发明内容并不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

通过参考详细说明书和权利要求书，当结合以下附图进行考虑时，可以获得本主题的更全面的了解，其中，在整个附图中相同的附图标记表示相同的元件。

图1是根据公开实施例的用于车载操作的外部照明系统100的示意图；

图2是根据公开实施例的内部收发器电路的示意图；

图3是示出了用于操作车载外部灯具控制系统的过程的实施例的流程图；以及

图4是示出了用于操作车载外部灯具的过程的实施例的流程图。

具体实施方式

以下详细说明在本质上仅仅是说明性的，并不旨在限制本主题的实施例或此种实施例的应用和使用。如本文中所用，词语“示例性”是指“用作实例、例子或说明。”本文示例性描述的任何实施例并不一定要被解释为相比其它实施例更优选或更有利。此外，并不旨在被任何前述的技术领域、背景技术、发明内容或以下详细说明中提出的任何表述的或暗示的理论约束。

本文提出的主题涉及用于利用无线通信信号和功率信号来操作车载外部灯具的方法和设备。外部灯具包括设置在完全密封外壳内的收发器。在某些实施例中，外部灯具通常是无线的(即不用导线连接)，并经由收发器来接收通信和功率信号。用于控制外部灯具的系统包括另一收发器，其从控制模块接收通信信号和功率信号，并将这些通信信号和功率信号发射至外部灯具。在某些实施例中，灯具和用于控制外部灯具的系统之间的通信是双向的。

对于本公开的各种实施例，使用了某些术语。车辆可为，但不限于，多种不同类型的汽车(轿车、货车、摩托车、赛车、有篷货车等)、航空交通工具(例如飞机、直升飞机等)、水运工具(轮船、船舶、滑板等)、列车、全地形车辆(雪上汽车、四轮车等)、军用车辆(悍马、坦克、卡车等)、救护车辆(消防车、云梯消防车、警车、应急医疗服务车和救护车等)、航天器、气垫船等的任何一种。外部灯具还可以被称为外灯或汽车灯，可以利用固定至车辆并通过车辆进行操作的任何灯具或发光设备来实现。收发器可以利用标准的无线电收发器和/或一个或多个发射器-接收器对来实现。

图1是根据公开的实施例的用于车载操作的外部照明系统100的示意图。应该认识到，图1示出了外部照明系统100的简化实施例，且外部照明系统100的现实和实际实施例可包括其它元件或部件。如图所示，外部照明系统100包括外部灯具102和用于操作外部灯具102的控制系统130。

外部灯具102可以利用前灯、尾灯或适用于车载操作的任何类型的外部照明装置来实现。在所示的实施例中，外部灯具102是密封结构。换句话说，外部灯具102包括密封外壳104，该密封外壳包含内部电路、硬件和/或用于操作外部灯具的其它物项。密封外壳104包覆外部灯具102。密封外壳104是“密封的”，因为它不包括进入外部灯具102的孔或其它开口，从而防止泄露且保护外部灯具102的内部物项使其免受水、污染物和其它碎屑的影响。外部灯具102的内部硬件和电路包括灯具收发器106、微处理器108、一个或多个照明灯泡110和内部线路112。

灯具收发器106可以使用与单线和/或多线串行通信协议相兼容的任何标准收发器来实现。相兼容的收发器的示例性实施例可以包括但不限于：无线功率传输(wpt)收发器、磁共振耦合(mrc)收发器、本地互联网络(lin)收发器和/或控制器区域网络(can)收发器。在一些实施例中，灯具收发器106可以包括单个收发器，或者一个或多个收发器，其中，每个收发器配置为发射器和接收器。然而，一些实施例可包括适于应用的任何数量的发射器和接收器。

灯具收发器106配置成用于接收外部灯具102的功率和通信的无线信号。功率信号被接收并用于为外部灯具102的操作提供电能。通信信号被接收并解析，以为外部灯具102的操作提供指令集。微处理器108可以利用一个或多个处理器与一些类型的系统存储器(如以下关于控制系统130的描述)的任何组合来实现。微处理器108解析由灯具收发器106接收到的通信信号，以识别指令集，并基于源自一个或多个通信信号的指令集来启动外部灯具102的各种操作。灯具收发器106进一步配置成用于发射提供有诊断信息、状态信息或与外部灯具102相关联的其它信息的无线信号。

照明灯泡110可以利用适用于车载灯具的任何类型的灯泡来实现。在示例性实施例中，照明灯泡110可以利用一个或多个发光二极管(led)来实现。然而，其它实施例可以使用有机发光二极管(oled)。内部线路112配置成用于在微处理器108和照明灯泡110之间传输信号，并可以利用适于汽车灯具应用的任何线路来实现。

在所示出的实施例中，外部灯具102并未物理地连接至车载线路(即在外部灯具102的密封外壳104的外部的线路)。此处，灯具收发器106用于发射和接收外部灯具102和其它车载系统之间的通信和功率信号，致使并不需要其它线路。在其它实施例中，外部灯具102可以连接到减少数量的线路，而不是排除连接外部灯具102的所有线路。此处，灯具收发器106发射和接收一个或多个通信和功率信号，且外部灯具102可以经由线路来接收和/或发射某些指定的信号。

用于操作外部灯具102的控制系统130是车载实现，且可以包括任何硬件元件、软件元件和用于操作外部灯具102所需的其它特征。另外，控制系统130的实际实施例将包括支持传统功能和操作的其它元件和特征。控制系统130可以包括但不限于：控制单元120、线束118和设计成用于保持车载外部灯具102的金属板护盒114内的控制系统收发器116。如本文所述，控制系统130的这些元件和特征可以操作地彼此相关联，彼此相耦接，或以其它方式配置成用于根据需要彼此配合，以支持所需功能-特别是操作外部灯具102。为了便于图示和清晰起见，图1中未示出这些元件和特征的各种物理、电气和逻辑耦接和互连。另外，应该认识到，控制系统130的实施例将包括互相配合以支持所需功能的其它元件、模块和特征。为了简单起见，图1仅示出了涉及以下更详细描述的技术的某些元件。

控制单元120适当地配置成用于为外部灯具102提供指令集和电能，并将这些能量和通信信号传输至控制系统收发器116，以进一步发射至外部灯具102。在某些实施例中，控制单元120利用车载电子控制单元(ecu)或多个ecu的组合来实现。例如，在一些实施例中，控制单元120利用特定类型的ecu(例如车身控制模块(bcm))来实现。控制单元120通常包括但不限于至少一个处理器122、系统存储器124和灯具控制模块126。

至少一个处理器122可以使用一个或多个通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、应用专用集成电路、现场可编程门阵列、任何适当的可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件、或设计成用于执行本文所述功能的任何组合来实现或执行。特别地，至少一个处理器122可以实现为一个或多个微处理器、控制器、微控制器或状态机。另外，至少一个处理器122可以实现为计算设备的组合，比如数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个与数字信号处理器核心结合的微处理器、或任何其它这种配置。

如适合于特定的实施例，控制单元120可以包括集成在其内的系统存储器124和/或可操作地耦接至其上的系统存储器124。实际上，系统存储器124可以实现为随机存取存储器(ram)、闪存存储器、可擦写可编程只读存储器(eprom)、缓存器、硬盘、可移动磁盘、或本领域已知的任何其它形式的存储媒介。在某些实施例中，系统存储器124包括硬盘，其还可以被用于支持控制单元120的功能。系统存储器124可以被耦接至至少一个处理器122，以使得至少一个处理器122可以读取来自系统存储器124的信息，以及将信息写至系统存储器124。在可选实施例中，系统存储器124可以集成至至少一个处理器122。作为实例，至少一个处理器122和系统存储器124可以位于适当设计的应用专用集成电路(asic)内。

灯具控制模块126适当地配置成用于生成和提供用于操作外部灯具102的合适的控制指令、命令和/或信号。实际上，灯具控制模块126可以采用至少一个处理器122(或与其配合)来实现，以执行本文将更详细描述的功能和操作的至少一些。在这点上，灯具控制模块126可以实现为适当的编写处理逻辑、应用程序代码等类似物。

灯具控制模块126启动传输电能(以功率信号的方式)以传输到外部灯具102。功率信号源自车辆电池，并被控制单元120接收，以进一步传输至外部灯具102。除了传输电能外，灯具控制模块126进一步提供通信信号至外部灯具102。这里，控制单元120可以不意识到灯具102的存在。在一些实施例中，控制单元120通过本地互联网络(lin)进行通信，不关注是否安装有无线灯的事实。在灯具102的基底处，本地互联网络(lin)接收器(即收发器106)和控制器(即微控制器108)将接收到的信号转换为由在接地本地生成的无线功率传输(wpt)信号。在其它实施例中，控制单元120通过现有的专用本地互联网络(lin)导线传输无线功率传输(wpt)信号，该信号在基底处被放大至功率传输和通信所需的水平。在又一些其它实施例中，控制单元120通过基底选择的、通过无线功率传输(wpt)处理和中继的电力线传输至灯具102。

由灯具控制模块126传输的通信信号包括用于操作外部灯具102的指令集。当车辆处接收到用户输入信号时，则由灯具控制模块126生成指令集，这指示该用户正在试图以某种方式来操作外部灯具102。例如，用户可能执行车载转弯信号。这里，控制单元120接收并解析用户输入，基于用户输入生成指令集，并将指令集传输至外部灯具102，以执行转弯信号(例如，外部灯具102的硬件的至少一部分的定时闪烁)。在该实例中，外部灯具102接收并执行指令集，导致根据用户输入指令来操作外部灯具102。在某些实施例中，灯具控制模块126配置成用于传输来自外部灯具102的请求逻辑和/或状态信息的指令集。在该实例中，外部灯具102接收并执行指令集，导致产生包括请求逻辑和/或状态信息的返回通信(即从外部灯具102至控制系统130的通信)。

控制单元120通过将信号经由线束118传输至控制系统收发器116，从而将上述功率信号和通信信号提供至外部灯具102。线束118可通信地耦接至控制单元120，且在某些实施例中，线束118可以利用车载用的、且与单线和/或多线串行通信相兼容的任何标准线束来实现。在某些实施例中，线束118传输与本地互联网络(lin)通信协议相兼容的通信信号。应该认识到，尽管在本发明的示例性实施例中可使用线束118，但本发明的实际应用可以使用适用于车载通信的任何信号传输方法。

类似于灯具收发器106，控制系统收发器116可以利用与单线和/或多线串行通信协议相兼容的任何标准收发器来实现。在某些实施例中，控制系统收发器116可以包括单个收发器，或者一个或多个收发器，其中，每个收发器配置为发射器和接收器。然而，一些实施例可包括适于应用的任何数量的发射器和接收器。

控制系统收发器116布置在或嵌入在用于保持外部灯具102的金属板护盒114内。控制系统收发器116将金属板护盒114密封，以防止水和其它碎屑进入车辆行李箱内。控制系统收发器116(其将金属板护盒114密封)结合灯具收发器106的使用(其位于外部灯具102的密封外壳104的内部)提供了全功能的外部照明系统100，这防止由于泄漏、水损坏、碎屑所致损坏等类似因素造成的车辆和/或外部灯具102的损坏。

控制系统收发器116配置成用于从控制单元120接收外部灯具102的功率和通信信号，并经由灯具收发器106将功率信号和通信信号无线地传输至外部灯具102。以下参考图2，示出了用于发射和接收控制系统收发器116与灯具收发器106之间的功率信号和通信信号的收发器的内部结构的示例性实施例。

图2是根据公开实施例的内部收发器电路200的示意图。如图所示，内部收发器电路200包括用于两个收发器的电路。每个收发器包括一个或多个线圈，该线圈用于发射和/或接收功率信号和通信信号。如上文参考图1所述，为了说明该实例，第一线圈组202可以与用于灯具的控制系统相关联，第二线圈组204可以与灯具相关联。在某些实施例中，第一线圈组202和/或第二线圈组204利用单线圈来实现。在一些实施例中，第一线圈组202和/或第二线圈组204的一个或两个利用一个以上的线圈来实现。在利用一个以上的线圈的实例中，每个线圈组表现为其像仅包括一个线圈时的那样。

第一线圈组202配置成用于发射用于操作外部灯具的功率信号和通信信号，且第二线圈组204配置成用于接收所发射的功率信号和通信信号。该发射和接收过程在每个线圈组处完成，从而在每个收发器处，利用相同的用于功率和通信信号的线圈，利用用于功率和通信信号的公用频率，且其中，功率信号和通信信号被同时发射和接收。

在第一线圈组202和第二线圈组204的某些实施例中，功率信号和通信信号由第一单线圈发射，由第二单线圈接收。换句话说，并非利用用于发射通信信号的单独的传输设备来发射功率信号，第一线圈组202利用相同的线圈以相同的频率来发射这两种信号。当第一线圈组202和/或第二线圈组204利用一个以上的线圈来实现时，发射功率信号的相同线圈组合也发射通信信号。换句话说，功率信号和通信信号通过公用线圈或公用线圈组发射。

如图所示，内部收发器电路200配置成用于从第一线圈组202提供无线功率传输(wpt)到第二线圈组204。这里，通信协议嵌入到将功率从一个收发器传递至另一个收发器的相同线圈(即第一线圈组202和第二线圈组204)中，从而提供通信信号和功率至车载外部灯具。本发明的示例性实施例采用二相相移键控(bpsk)来通过无限功率传输(wpt)线圈进行通信。然而，应该认识到，本发明的其它实施例可以采用其它方法来通过无限功率传输(wpt)所用的相同线圈来提供通信信号，比如m-相移键控(m-psk)、正交振幅调制(qam)、差分二相相移键控(dbpsk)等类似。

在某些实施例中，内部收发器电路可以配置成用于为外部灯具的每个功能提供隔离的电气系统。例如，单个发射线圈可以用于转弯信号功能，第二单个发射线圈可以用于制动灯功能，第三单个发射线圈可以用于标准尾灯功能。在该实例中，每个功能与单独的电路相关联，且因此每个功能与其它功能电隔离。电隔离的电路可以利用位于控制系统侧和外部灯具侧的多个收发器来实现。以这种方式配置的系统为每个功能相关联的硬件提供隔离电源的优点，且当特定功能变得不能操作时，其它功能依然可用。

图3是示出了用于操作车载外部灯具的控制系统的过程300的实施例的流程图。结合过程300执行的各种任务可以由软件、硬件、固件或它们的任何组合来实施。为了便于说明，过程300的以下描述可以指以上结合图1-2所提到的元件。实际上，过程300的部分可以通过所述系统的不同元件来实施。应该认识到，过程300可以包括任何数量的另外的或可选择的任务，在图3中示出的任务无需以所示的顺序实施，且过程300可以并入文中未详细描述的、具备其它功能的更为全面的程序或过程中。另外，只要想要的整体功能保持完好，过程300的实施例可以略去图3中所示的任务的一个或多个。

首先，过程300从车辆电池处接收电池电压(步骤302)，且将电池电压转换为适合无线传输至外部灯具的功率信号(步骤304)。适用于无线传输的功率信号是khz–mhz范围内的固定频率功率信号。

然后，过程300接收外部灯具操作信号(步骤306)。外部灯具操作信号可以由于用户输入和/或由于车载自动操作而被接收。例如，用户可以通过致动车辆内操纵杆来提供输入，以执行转弯信号。作为另一实例，车辆可以具有前灯和/或尾灯，当达到特定外部条件时它们自动启动(例如，致动风挡刮水器表示下雨天，或者车外黑暗)。在该实例中，当车辆接收到表明达到外部条件的信号时，车辆提供操作信号至外部灯具，以启动(即开始操作)外部灯具。

外部灯具操作信号还可以包括来自车载控制系统或诊断系统的请求，请求来自外部灯具的状态和/或诊断信息。状态和诊断信息可以包括报告灯泡或led灯何时损坏，外部灯具的功能何时无法可被操作，或外部灯具内的任何硬件或电路何时不起作用。

接下来，过程300将操作信号转换为用于无线传输至外部灯具的通信信号(步骤308)。通信信号通过功率信号进行调制。通信信号的振幅低得多，因此，观察到整个信号的q值仅有很小变动(例如，无线功率传输系统的效率依然很高)

然后，过程300传输功率信号和通信信号(步骤310)。这里，过程300利用相同的单个或多个线圈来传输功率信号和通信信号。过程300利用单个线圈(或线圈组)来传输两种信号。在一些实施例中，过程300通过相同的线圈同时传输功率信号和通信信号，且在一些实施例中，过程300利用相同的频率传输功率信号和通信信号。

图4是示出了用于操作车载外部灯具的过程400的实施例的流程图。过程400从外部灯具的角度进行了展示，并展示了在外部灯具处采取的步骤，以实施外部灯具的功能。首先，过程400接收功率信号和通信信号(步骤402)。这里，过程400利用相同的单个或多个线圈来接收功率信号和通信信号。过程400利用单个线圈(或线圈组)来接收两种信号。在一些实施例中，过程400通过相同的线圈来同时接收功率信号和通信信号，且在一些实施例中，过程400采用相同的频率接收功率信号和通信信号。

然后，过程400利用功率信号来为外部灯具的操作提供电能(步骤404)。功率信号被用于为外部灯具的内部硬件提供电能，该内部硬件可以包括微处理器，一个或多个灯泡和/或发光二极管(led)，以及执行外部灯具的功能所需的任何其它硬件或装置。

接下来，过程400解析通信信号，以识别指令集(步骤406)，并执行该指令集(步骤408)。在某些实施例中，指令集可以包括适用于外部灯具的操作的命令。外部灯具的操作可以包括前灯功能、尾灯功能、转弯信号功能、危险信号功能、闪光顺序、动画、或适用于车载灯具的任何其它功能。在一些实施例中，指令集可以包括与外部灯具相关联的状态信息和/或诊断信息的请求。

本文可能借助功能和/或逻辑块部件并参考各种计算部件或装置可执行的操作、处理任务和功能的符号表示来描述技术和工艺。这种操作、任务和功能有时被称作为计算机运行的、计算机化的、软件实现的或计算机实现的。实际上，一个或多个处理器装置可以通过操纵系统存储器内存储位置处表示数据位的电信号以及其它信号处理来执行所述操作、任务和功能。保持数据位的存储位置是物理位置，其具有对应于数据位的特定的电、磁、光或有机特性。应该认识到，图中所示的各种块部件可以通过配置成用于执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，系统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件(例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表等类似元件)，它们可以在一个或多个微处理器或者其它控制装置的控制下执行各种功能。

当在软件或固件内执行时，本文所述系统的各种元件基本上是执行各种任务的代码段或指令。程序或代码段可以存储在处理器可读介质中，或者通过体现在载波中的计算机数据信号经由传输介质或通信链路来传输。“计算机可读介质”、“处理器可读介质”、或“机器可读介质”可以包括能存储或传输信息的任何介质。处理器可读介质的实例包括电子电路、半导体存储器装置、只读存储器(rom)、闪存、可擦除只读存储器(erom)、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(rf)链路等类似物。计算机数据信号可包括经由传输介质(例如电子网络信道、光纤、空气、电磁场路、或射频链路)传播的任何信号。代码段可以经由计算机网络(例如互联网、内联网、局域网等类似网络)下载。

为了简明起见，与系统(以及系统的独立操作部件)的信号处理、数据传输、信号发送、网络控制、以及其它功能方面相关的常规技术在本文中可能并未详细描述。此外，本文包含的各图中示出的连接线旨在呈现各元件之间的示例功能关系和/或物理耦接。应该注意，在本主题的实施例中可以存在许多可选的或其它的功能关系或物理连接。

本说明书中所描述的功能单元的一些被称作为“模块”，以便更特别地强调其实施例的独立性。例如，本文中称作为模块的功能可以全部或部分地体现为硬件电路，该硬件电路包括定制的超大规模集成电路或门阵列、成品半导体器件(例如逻辑芯片)、晶体管、或其它离散部件。模块还可以实现于可编程硬件装置中，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置等。模块也可以实现于由各种类型的处理器执行的软件中。例如，可执行代码的识别模块可以包括可以例如被组织为对象、过程或功能的计算机指令的一个或多个物理或逻辑模块。然而，识别模块的可执行文件无需物理地位于一起，但可以包括存储在不同位置的离散指令，当被物理地连接在一起时，其包括该模块并实现该模块的所述目的。可执行代码的模块可以是单个指令或多个指令，并甚至可以在几个不同的代码段上、在不同的程序中和跨越几个存储器装置而分布。相同地，操作数据可以以任何合适的形式来体现，并在任何合适类型的数据结构中组织。操作数据可以被收集为单个数据集，或者分布到包括不同存储装置上的不同位置，而且可以至少部分地仅仅作为系统或网络上的电子信号而存在。

尽管在前述详细说明中已经阐述了至少一个示例性实施例，但应该理解到，存在许多变型。还应当理解到，本文描述的示例性实施例或多个实施例并不旨在以任何方式限制所要求保护主题的范围、应用性或配置。相反地，前述详细说明将用于实施实施例或多个实施例的便利指引提供给本领域技术人员。应当理解，在不背离权利要求书所限定的范围的情况下，可以对元件的功能和配置方面作出各种改变，此范围包括在提出本专利中请时已知的等价物和可预见的等价物。