电力和数据传输系统及方法与流程

本发明涉及用于允许电力和数据经由单对电线或电触头传输的系统及方法。确切地说，本发明涉及电力和数据经由单对电触头从充电装置到可充电装置的传输。

背景技术：

使用单对电线或线来传输电力和数据两者在本领域中是已知的，使用频分复用。通过电线对使用高频传输来传输数据。低通或高通过滤器运用于接收端，允许数据传输与电力传输同时发生。然而，此解决方案并不总是合乎需要的。确切地说，当接收装置需为小而廉价时，对低通或高通过滤器的要求为不合乎需要的。这些组件为装置电子元件增加额外花费且还占据装置内的空间。

将需要提供用于通过廉价、紧凑且可靠的单对电触头接收电力和数据的系统、装置和方法。

技术实现要素：

在本发明的第一方面中，提供用于将电力和数据经由电连接从主机装置传输到接收器装置的系统，所述系统包括：

配置成经由输出传输电力和数据的主机装置，所述主机装置配置成经由输出在不同的时间将电力传输到数据；及

具有可连接到所述主机装置的所述输出的输入的接收器装置，所述接收器装置包括电力接收电路和数据接收电路和配置成根据从所述输入所接收的信号的电压将输入连接到所述电力接收电路或所述数据接收电路的开关元件。

系统采用“时分复用”，此为比频分复用更廉价且更容易的解决方案且不需要额外过滤器。此外，系统不依赖于电力和数据的专用时槽，且因此不需要主机装置与接收器装置之间的同时性。接收器装置根据一个或多个电压确定而确定何时接收数据而非电力。

在第二方面中，提供用于从主机装置接收电力和数据的接收器装置，所述接收器装置包括：

可连接到所述主机装置的输入；

电力接收电路；

数据接收电路；和

配置成根据从所述输入所接收的信号的电压将所述输入连接到所述电力接收电路或所述数据接收电路的开关元件。

开关元件可配置成在输入的电压高于第一电压阈值时从第一状态切换到第二状态。开关元件可配置成当输入的电压低于第二电压阈值时从第二状态切换到第一状态。第二电压阈值可低于第一电压阈值。可替代地，第二电压阈值可等于第一电压阈值。

第一状态可与数据接收电路关联。第二状态可与电力接收电路关联。可替代地，第一状态可仅与电力接收电路无关联。在此情况下，数据接收电路可总是连接到输入。数据接收电路可接着配置成确定与电力传输相对应的电压电平且丢弃在电力传输期间所接收的数据。

可替代地，第一状态可与数据接收电路关联且第二状态可与数据接收电路无关联。在此情况下，电力接收电路可总是连接到输入。

第二电压阈值可低于第一电压阈值。可替代地，第二电压阈值可等于第一电压阈值。

第一和第二电压阈值可在1到30伏特之间且有利地在2到8伏特之间。第一阈值优选地为约4伏特。

数据接收电路可配置成通过将输入电压与第三阈值电压相比较而确定数据中的逻辑电平。数据接收电路可配置成通过在输入电压升高且到第四电压阈值时，在输入电压降低时将输入电压与第三电压阈值相比较而确定数据中的逻辑电平。

开关元件可包括电压比较器。

接收器装置可为电池操作装置。接收器装置可为手持装置。

接收器装置可为气溶胶生成装置。气溶胶生成装置可配置成接收气溶胶形成基质。气溶胶生成装置可配置成加热或以其它方式蒸发气溶胶形成基质以产生可递送给使用者的气溶胶。气溶胶生成装置可为电操作吸烟系统。气溶胶生成装置优选是手持气溶胶生成装置，其对于使用者在单手的手指之间握住是舒适的。气溶胶生成装置在形状上可基本为圆柱形。

主要装置的长度可在约70mm到120mm之间且外径可为在约10mm到20mm之间。

主机装置可为电池充电装置。主机装置自身可由电池供电。主机装置可为电池组，装备有电池的配件、启用USB的配件、USB或其它类型的AC适配器、汽车充电器/适配器或不同类型的电源或配件。主机装置可配置成将电力作为电流的脉冲提供到接收器装置。由主机装置提供的电流可在0至5安倍之间。

在第三方面中，提供了用于在具有电力接收电路和数据接收电路的接收器装置处经由电连接从主机装置接收电力和数据的方法，所述方法包括：

在输入处从所述主机装置接收电信号；及

执行在所述输入处所接收的所述输入信号的电压与阈值电压的比较；及

根据所述比较的结果将所述输入与所述电力接收电路或所述数据接收电路连接或断开连接。

当在输入接收到电信号后，执行比较的步骤有利地连续地执行。电信号有利地为包括电力和数据两者的时分复用信号。

连接或断开连接的步骤可包括将输入从与电力接收电路和数据接收电路中的一个连接切换到电力接收电路和数据接收电路中的另一个。可替代地，连接或断开连接的步骤可包括将输入与电力接收电路和数据接收电路中的仅一个连接或断开连接，而电力接收电路和数据接收电路中的另一个保持永久连接到输入。

附图说明

现在将参照附图仅作为示例详细地描述本发明的实施例，在附图中：

图1是电操作吸烟系统的示意图；

图2是图1的系统中的接收器装置电子元件的一个配置的示意图；

图3是说明图2的开关元件的操作的流程图；及

图4是图1的系统中的接收器装置电子元件的替代配置的示意图。

具体实施方式

图1展示根据本发明的一个实施例的包括主机装置100和接收器装置102的系统。此实例中的主机装置100是用于电加热吸烟系统的充电单元。此实例中的接收器装置102是适于容纳包括气溶胶形成基质的吸烟制品104的电加热气溶胶生成装置。接收器装置包含加热器以在操作中加热气溶胶形成基质。使用者吮吸吸烟制品104的烟嘴部分以将气溶胶抽吸到使用者的口中。接收器装置102配置成容纳于主机装置100的腔112内以便对接收器装置中的电源再充电。

主机装置100包括第一电池106、控制电子元件108和电触头110，所述电触头配置成在接收器装置与电触头110连接时，将电功率从第一电池106提供到接收器装置中的第二电池且将电数据提供到接收器装置中的电子元件128。电触头110邻近腔112的底部提供。腔配置成容纳接收器装置102。主机装置100的组件容纳在壳体116内。

接收器装置102包括第二电池126、第二控制电子元件128和电触头130。如上所述，当电触头130与主机装置100的电触头110接触时，接收器装置102配置成从主机装置接收电力供给和数据。接收器装置102进一步包括配置成容纳吸烟制品104的腔132。以例如刀片加热器形式的加热器134提供在腔132的底部。在使用中，使用者启动接收器装置102，且经由控制电子元件128将电力从电池126提供到加热器134.加热器加热至标准操作温度，所述温度足以由气溶胶生成制品104的气溶胶形成基质生成气溶胶。接收器装置102的部件容纳在壳体136内。例如，在EP2110033中更全面地描述此类型的接收器装置。

在此实例中，接收器装置102为电加热吸烟装置。由于接收器装置102较小(传统香烟尺寸)但必须在仅几分钟时间段内递送高电力，通常单以吸烟环节约7分钟。第二电池可接着需要返回到主机装置100以进行再充电。

在此实例中，接收器装置102具有多边形截面。从平坦面到相对平坦面测量，接收器装置的外径可为在约12.7mm到约13.65mm之间；从边缘到相对边缘(即，从接收器装置的一个侧上的两个面的交点到另一侧上的相应交点)测量，在约13.4mm到约14.2mm之间；以及从按钮顶部到相对底部平坦面测量，在约14.2mm到约15mm之间。接收器装置的长度为约80mm。

主机装置中的第一电池106配置成容纳足够充电量以在需要对自身再充电之前对第二电池126再充电若干次。此在需要从主出口再充电之前为使用者提供允许若干吸烟环节的便携式系统。

为了满足较小大小，充足容量和安全，但快速充电与放电，以及可接受寿命的第二电池126的竞争要求，如在此实例中可使用磷酸锂铁(LiFePO4)化学电池。此实例中的第二电池126具有圆柱形状，直径为10mm及长度为37mm。作为替代方案，钛酸锂电池可用于第二电池。

主机装置100中的第一电池106为棱柱型氧化钴锂(LiCoO2)电池。氧化钴锂电池提供比磷酸锂铁更高的电池电压，允许磷酸锂铁电池从单个氧化钴锂电池充电。

气溶胶形成基质优选包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，在加热时所述挥发性烟草香味化合物从基质中释放。此外，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。优选地，气溶胶形成基质还包含气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的例子是甘油和丙二醇。

气溶胶形成基质可为固体基质。固体基质可包含例如下述中的一种或多种：包含下述中的一种或多种的粉末、颗粒、小球、碎片、通心管(spaghettis)、条或片材：草本植物叶、烟叶、烟肋片段、再生烟草、均质烟草、挤出烟草和膨胀烟草。可替代地，气溶胶形成基质可为液体基质，且吸烟制品可包括用于保持液体基质的设备。

图2是图1的接收器装置的控制电子元件的示意图。在触点130处接收电信号。触点130b为接地连接且触点130a为信号连接。来自130的输入信号由开关元件140接收。开关元件通过接收器装置电子元件128连接到电力接收电路142和数据接收电路144两者。开关元件实质上为根据输入电压改变其开关状态的电压比较器。数据接收电路144和电力接收电路143两者连接到接地线148，所述接地线连接到触点130b。

电力接收电路142连接到装置电池126以根据预定充电协议递送所接收的电力。当装置将用于产生气溶胶时，在充电之后，通过加热器控制电路146从电池126为加热器134提供电力。

数据接收电路144将所接收的控制数据根据情况传递到加热器控制电路146，例如以提供软件更新。数据可从数据接收电路传递到装置电子元件的其它元件(例如，电力接收电路142)，例如以确认已经将主机装置识别为用于和接收器装置一起使用的兼容装置。

在使用中，当主机装置连接到接收器装置时，主机装置经由触点130a将电力和数据发送到接收器装置。数据也可经由触点130从接收器装置传递回主机装置。来自主机装置的信号以连续方式而非同时含有电力和数据。然而，电力传输和数据传输不必具有专用时槽。在任何给定时刻，其可为正在传输的电力或数据。而开关元件140能够根据电压比较来及时确定在每一时刻正在接收的电力或数据。

数据由数据接收电路通过对其输入检测电压或电流电平而检测。在此实施例中，数据接收电路144通过在电压升高时将输入电压与低阈值1，在电压降低时与低阈值2相比较而检测逻辑电平。数据比特速率可为极高且可在每秒100比特(100bps)到每秒500千比特(500kbps)的范围内。

图3是说明图2中所展示的开关元件140的功能的流程图。当接收器装置自主机装置移除时，开关元件配置成与电力接收电路断开连接。因此在初始状态下，在开始步骤200处所指示，开关元件将输入130a连接到数据接收电路。

在步骤210中，开关元件将输入电压V与第一阈值电压V1(在此实例中为4伏特)相比较。如果输入电压不大于4伏特，那么开关元件仍连接到数据接收电路且在步骤260中将所接收的数据传递至数据接收电路，同时继续将输入电压与V1相比较。如果输入电压大于4伏特，那么开关元件在步骤220中切换状态以将输入130a与电力接收电路连接。在步骤230中，开关元件从输入接收电力信号且将其传递到电力接收电路142。当在此状态下，将电力传递到电力接收电路，开关元件继续对输入电压与第二电压阈值V2(在此实例中为3.5伏特)作出比较。这展示为步骤240。如果输入处的电压降低到V2以下，那么开关元件在步骤250中切换状态以将输入130a与数据接收电路连接。在步骤260中，开关元件从输入接收数据信号且将其传递到数据接收电路144。当在此状态下，将数据传递到数据接收电路，开关元件继续对输入电压与第一电压阈值V1作出比较，如通过返回到步骤210所指示。如果输入电压不大于4伏特，那么在步骤260中开关元件继续将数据传递到数据接收电路。只要在输入130a处接收到信号，此开关行为继续保持。在电力传输期间所传输的电流可与特定充电协议所需要的一样高，但在此实例中在0到5安倍之间。

图4说明用于开关元件的替代布置。在图4中所展示的实施例中，开关元件150不连接到数据接收电路144但仅连接到电力接收电路142。数据接收电路总是保持连接到输入130a。开关元件运行仅为了根据输入电压将电力接收电路142与输入130a连接或断开连接。关于图3所描述的相同控制策略可与此布置一起使用，但其中步骤250与电力接收电路断开连接而不是切换到数据接收电路。

图4的数据接收电路配置成在其正在传输电力时承受由主机装置所施加的电压。图4的数据接收电路配置成使用电压比较器检测与电力传输相对应的电压电平，且在电力传输阶段期间丢弃所读取的数据。

尽管所描述的实施例仅指从主机到接收器装置的传输，但接收器装置经由相同触点将数据传输到主机当然是可能的。举例来说，将存储的使用数据、诊断数据或电池相关数据传输到主机装置可为有利的。

上文描述的示范性实施例是举例说明而不是限制性的。考虑到上述的示例性实施例，现在本领域的普通技术人员将理解到与以上示例性实施例一致的其它实施例。