具有能量收集的远程控制器的制作方法

专利名称：具有能量收集的远程控制器的制作方法
具有能量收集的远程控制器
背景技术：
1. 发明领域
本发明涉及给远程控制器供电或使用远程控制器。
2.
背景技术：
远程控制器向用户提供了便利性。然而，其可携带性通常需要它们依 赖于电池电能来操作。这对用于机动车辆的远程无钥匙进入(RKE)系统 特别如此。
例如，双向远程控制器具有向远程受控装置发送命令和显示远程受控 装置的状态的能力。与双向RKE系统相关联的一个问题是在维持电池寿 命和提供连续不断地更新的状态显示之间的冲突。钥匙挂件(key fob)与 车辆之间的持续的传输消耗钥匙挂件中的电池电能。

发明内容
本发明提供了一种包括能量收集(energy harvesting)的远程控制器。 在一个实施方案中，钥匙挂件将电池与能量收集系统相结合，以延长电池 寿命并增加钥匙挂件的有用性。在各种实施方案中，远程控制器功能可基 于能量可用性和其他因素由电池、能量收集系统或二者的结合提供。


图1是展示根据本发明实施方案的远程无钥匙进入系统的框图； 图2是展示了根据本发明实施方案的远程控制器的分解视图； 图3是展示了根据本发明实施方案的远程控制器的框图；及 图4是展示了根据本发明实施方案操作远程控制器的方法的流程图。优选实施方案的详细描述参考图1，其显示了展示根据本发明实施方案的远程无钥匙进入系统 的框图。通常由20显示的汽车远程无钥匙进入系统包括与车辆24双向通 信的远程控制器22。远程控制器22呈便携的手持钥匙挂件的形式，该钥 匙挂件包括通常由26显示的用户输入和通常由28显示的用户显示器。车辆24包括收发器30,用于建立与远程控制器钥匙挂件22的双向通 信链路32。通信链路32允许来自钥匙挂件22的命令由车辆24执行，并 允许车辆24的状态发送到钥匙挂件22以用于显示。通信链路32优选地 通过调制电》兹载波例如射频载波来实现。可使用多于一个的频率，例如用 于发射和接收或用于建立通信和用于传送信息的独立信道。本发明不被所 建立的通信链路的类型限制。各种类型的命令可由远程控制器挂件22发送，以发起车辆24中的各 种功能。这些功能包括如下功能中的一个或更多门锁定或解锁、行李箱 打开和关闭、车窗打开和关闭、^^警启动和解除、远程启动、车灯打开和 关闭、紧急报警、车辆温度控制、车辆定位指示、温度控制、在请求时状 态;险查等。各种车辆状态可由车辆24发送到挂件22。这些状态包括如下 状态中的一个或更多控制功能状态(例如门锁定)、内部温度、外部温 度、警告或报警情况、流体水平、发动机情况、车辆入侵或偷窃检测等。尽管已关于车辆钥匙挂件描述了本发明，但是各种其他实施方案是可 能的。本发明可作为进入包括房屋、商业建筑物、门控区域、车库等的各 种建筑物的远程控制器来使用。本发明还可用于控制各种装置，包括灯、 报警器、大门、房门、消费者电子产品、环境控制器等。现参考图2，其显示了说明才艮据本发明实施方案的远程控制器的分解视图。远程控制器22包括由前外壳部分42和后外壳部分44形成的外壳 40。支撑框架46设置在外壳40中，以对提供用户输入的键48提供支撑。 显示器板50带有LCD图形显示器52,其位于支撑框架46中，使得图形 显示器52通过前外壳部分42中的窗户54显示。图形显示器52焊接到印 刷电路板56上。印刷电路板56支撑键帽或锅仔片(Snap dome ) 58，其为印刷电路板 56的前侧上的用户键48产生电连接。天线60固定到印刷电路板56的前 侧，以提供双向射频信道。电池夹62固定到印刷电路板56的后侧，以保 持并提供电池64的电连通性。电池64可以是型号CR2032、 CR2045,或 任何其它合适的电池。各种电路元件，包括电阻器、电容器、集成电路芯 片等被焊接到集成电路板56的后侧。太阳能面板66设置成通过后外壳部分44中的窗户68接收光。太阳 能面板66将接收到的光转化成电，电通过与印刷电路板56后侧上的连接 器配合的电线70输送到印刷电路板56。如果用户期望使用远程控制器22, 则用户希望能够使远程控制器22暴露在户外，其中远程控制器22被暴露 给环境光。远程控制器22接着产生并存储能量，用于包括通信、显示等 的远程控制功能。在另一实施方案中，可由机械能到电能转换器来补充或取代太阳能面 板66,该转换器将远程控制器22的运动转换为电能。这种装置可用由所 连接的质量块施加压力的压电材料、穿过导电线圏运动的磁芯等实现，如 本领域中已知的。如果用户持有远程控制器22，那么远程控制器22随用 户移动，并将产生和存储能量，用于包括通信、显示等的远程控制功能。现参考图3,其显示了展示根据本发明实施方案的远程控制器的框图。 远程控制器22包括共享公共天线60的RF接收电路80和RF发射电路82。 RF发射电路82可用于调制由天线60发射的命令。RF接收电路80可用于 解调由天线60接收到的状态信息。许多可替换方案是可能的。RF发射电 路82和RF接收电路80可使用独立的天线。RF发射电路82和RF接收电 路80可被合并到收发器电路中。RF发射电路82和RF接收电路80中的一个或两个可被光学或红外电路或其他发射支持电路补充或取代，如本领 域中已知的。在一实施方案中，显示器84可向用户提供由远程控制器22所接收的 状态信息。显示器84还可向用户^是供其他信息，例如时间、日期、温度、 位置、方向、电池状态、收集的能量状态等。显示器84优选地是图形显 示器，但也可被单个指示灯和/或可听得见的声音补充或替代。术语显示意 味着指示用户通知的任何形式。显示器84可用例如液晶显示面板、发光 二极管、发光聚合物、白炽灯、荧光灯、压电或机电声音变换器等中的一 个或更多来实现。根据显示器84的类型，远程控制器22可包括用于照明 显示器84的背光灯(backlight) 86。在一实施方案中，远程控制器22包括用户输入88。用户输入88可允 许用户指定哪些命令由远程控制器22传送。用户输入88还可允许用户使 用由远程控制器22提供的功能，例如显示当前时间。用户输入88优选地 实现为离散开关。然而，任何形式的用户输入可用来取代或补充离散开关， 包括触摸屏、触摸板、操纵杆、多功能开关、用于可听得见的命令的声音 转换器等。在所显示的实施方案中，计算机90为远程控制器22提供控制逻辑。 计算机90向发射器82发送命令、接收来自接收器80的传输、将待显示 的信息发送到显示器84、接收来自用户输入88的输入信号、控制背光灯 86等。计算机90优选地用樣i处理器实现，例如，来自亚利桑那州(Arizona) 的钱德勒(Chandler)的Microchip Technology公司的PIC16F91;来自德 克萨斯州(Texas)的达拉斯(Dallas)的Texas Instruments 乂>司的 MSP403F413;来自瑞士的马4木(Marin)的EM Microelectronic-Marin SA 的EM6625;等等。计算机90可包括可编程逻辑、离散逻辑、固件、软件 等中的一个或更多。计算机90的功能也可分布在多个装置或部件之间。在所展示的实施方案中，远程控制器22包括电池64和能量收集部件 92。电池64通过化学过程产生电。能量收集部件92通过非化学过程产生 电，例如通过将光转化为电、将运动转化为电等。收集部件92产生的电 能存储在电容器94中。调节器可用于调节电源总线上的电压电平。当被提供到只有电池的总线98时，调节器96调节来自电池64的电压输出。当被提供到开关式总 线102时，调节器IOO调节存储在电容器94中的电压。用于调节电压电 平的电路在电子领域中是众所周知的。开关104在计算机90的控制下将只有电池的总线98切换到开关式总 线102上。开关104优选地是固态开关，例如双极晶体管(多个双极晶体 管)、MOS晶体管(多个MOS晶体管)、biCMOS晶体管(多个biCMOS 晶体管)、(多个二极管)等。开关104也可用一个或更多机电开关例如继 电器实现。在所显示的实施方案中，远程控制器22提供多种供电选项，包括未 调节的收集的能量、已调节的收集的能量、只有电池的电能和转换的收集 -电池能量。在本实施例中，背光灯86由未调节的收集的能量供电；发射 器82、接收器80和显示器84由开关式总线102供电；以及计算机90和 用户输入88由只有电池的总线98供电。基于包括远程控制器的类型、电 池(多块电池)类型、能量收集系统(多个能量收集系统)类型、功能和 部件类型、功能和部件的能量要求、对远程控制器的使用模式等特定应用 的需要和限制，通过任何可利用的供电选项向远程控制器22中的不同功能和部件供电处于本发明的范围内。如果在远程控制器20内可使用用于驱动特定的部件或功能的多个供 电选项，那么关于使用哪一个供电选项的决定可基于多种因素。例如，传 送命令的用户请求可能总是被切换到电池电能。可替换地，可进行检查以 查看是否存在充足的收集的能量，如果存在，则收集的能量被用来传送命 令。此后面的选项可用来节省电池电能。在另一个选项中，如果充足的收集的能量是可用的，那么显示器84 可以持续不断地开着。如果不可用，那么显示器84只在响应用户输入或 响应由接收电路80提供的输入时才一皮启动。在又一个选项中，如果充足的收集的能量是可用的，可只出现由发射 器82传送请求状态和/或由接收器80接收状态信息。可替换地，或除此选 项外，这些功能中的一个或两个还可在某些情况下由电池供电，例如，如果用户特别请求，如果自最近的状态更新以来已有足够的时间，如果远程 控制器处于特定的预定状态中等。才艮据所使用的电池(多块电池)64的类型，除其它因素外，远程控制器22还可包括电池充电电路106。在本发明的实施方案中，当从能量收集 系统92可得到充足的能量时，电池充电电路106按需要对电池64充电。远程控制器22可包括能量监控电路108,用于确定可从能量收集得到 的能量的数量。可使计算机90利用能量监控的输出，用在关于启动哪一 些部件或功能和应该如何对这些部件或功能供电的决定中。在一实施方案 中，来自能量监控器108的输出可用来控制开关104。在另一实施方案中， 来自能量监控器108的输出可用来确定是否使用或何时使用接收器80、发 射器82、显示器84等中的一个或更多。例如，能量监控器108可以用监 控电容器94的电压电平的模数转换器来实现。在可替换的实现中，能量 监控器108可以是独立的电路和/或可监控能量收集系统92的一个或更多 其它参数。现参考图4，其显示了展示根据本发明实施方案操作远程控制器的方 法的流程困。如本领域的普通技术人员应认识到的，所展示的操作不必是 顺序的操作。步骤的顺序可在本发明的精神和范围内修改，且这里所显示 的顺序是为了逻辑显示。此外，所展示的方法可由硬件、软件、固件等的 任何组合在一个位置或分布式地实现。本发明超越任何特定的实现，且为 了容易说明而以顺序的流程图形式显示实施方案。如方框120中所示的，电可通过非化学方式在远程控制器中产生。可 使用能量收集的一个或更多不同形式，例如将远程控制器的运动转化为电 能，将照在远程控制器上的光转化为电能等。如方框122中所示的，做出关于是否可在远程控制器内得到足够的能 量的决定。在一实施方案中，测量可从能量收集得到的能量的数量以确定 是否可得到足够的能量。在另一实施方案中，通过使用可利用的能量操作 期望的功能或部件的能力来隐含地做出决定。如方框124中所示的，如果有足够的能量可利用，则从远离远程控制器的位置接收状态。如在方框126中所示的，状态被显示。可在接收到状态时、当用户请求时、当有足够的电能可利用时等显示状态。可以存储最 新接收到的状态，使得当没有收到最近状态时， 一些信息仍然可利用。还 可显示所接收的状态时期或时间的指示，以及远程控制器是否有效地接收 到更新的指示。尽管已经示出和描述了本发明的实施方案，但意图不是这些实施方案 显示和描述了本发明的所有可能的形式。更确切地说，说明书中使用的词 语是描述性而不是限制性的词语，且应理解，可进行各种变更而不背离本 发明的精神和范围。
权利要求
1.一种远程控制器，其包括便携式外壳；用户输入；发射器和接收器中的至少一个，其设置在所述外壳内，所述发射器操作来发送命令，所述接收器操作来接收状态；显示器，其设置在所述外壳内；电池，其设置在所述外壳内；至少一个能量收集系统，其设置在所述外壳内，所述能量收集系统操作来向所述接收器、所述发射器和所述显示器中的至少一个提供电能；电能控制开关，其设置在所述外壳内，所述电能控制开关操作来将所述电池与所述接收器、所述发射器和所述显示器中的至少一个互相连接；以及控制逻辑，其与所述电能控制开关进行通信并设置在所述外壳内，所述控制逻辑操作来根据所述用户输入和来自所述能量收集系统的能量的可用性中的至少一个控制所述电能控制开关。
2. 如权利要求1所述的远程控制器，其中所述能量收集系统包括光 电转换器。
3. 如权利要求1所述的远程控制器，其中所述能量收集系统包括运 动到电转换器。
4. 如权利要求1所述的远程控制器，其中所述能量收集系统包括用 于存储收集的能量的电容器。
5. 如权利要求1所述的远程控制器，其进一步包括操作来从所述能 量收集系统对所述电池充电的电池充电电^各。
6. 如权利要求1所述的远程控制器，其进一步包括用于照明所述显示器的灯，其中所述灯仅由所述能量收集系统供电。
7. 如权利要求1所述的远程控制器，其中仅当能量可从所述至少一 个能量收集系统中得到时，所述控制逻辑才周期性地^接收状态。
8. 如权利要求1所述的远程控制器，其中所述控制逻辑操作来感测可从所述至少一个能量收集系统得到的能量的数量。
9. 如权利要求8所述的远程控制器，其中所述控制逻辑接收指示命 令的用户输入，并且如果可从所述至少一个能量收集系统得到的能量的数 量小于所需要的，则使用电池电能来传送所述命令。
10. 如权利要求1所述的远程控制器，其中所述接收器接收来自机动 车辆的状态且所述发射器向机动车辆发送命令。
11. 一种使用远程控制器的方法，其用于控制与所述远程控制器分开 的机动车辆中的至少一个车辆功能，所述远程控制器具有显示器，所述方 法包括以下步骤通过所述远程控制器内的能量收集产生能量，所述能量收集与所述远 程控制器内的电池^l是供的能量相分离；如果来自所述能量收集的足够数量的能量是可利用的，则周期性地接 收来自所述才几动车辆的车辆状态；以及在所述远程控制器显示器上显示所述车辆状态。
12. 如权利要求11所述的方法，其中产生能量的所述步骤包括将照在 所述远程控制器上的光转化成电。
13. 如权利要求11所述的方法，其中产生能量的所述步骤包括将所述 远程控制器的运动转化成电。
14. 如权利要求ll所述的方法，其进一步包括使用通过能量收集产生 的能量对所述电池充电。
15. 如权利要求11所述的方法，其进一步包括以下步骤 确定通过能量收集产生的可利用的能量的数量； 接收请求以远程控制所述至少一个车辆功能；以及如果所述确定的通过能量收集产生的所述可利用的能量的数量低于 阈值，则使用来自所述电池的能量来传送所述请求。
16. 如权利要求11所述的方法，其进一步包括以下步骤 接收请求以远程控制所述至少 一个车辆功能；使用来自所述电池的能量来传送所述请求。
17. 如权利要求11所述的方法，其进一步包括将所述电池可切换地连 接到所述远程控制器内的发射器、所述远程控制器内的接收器和所述远程 控制器内的用户显示器中的至少一个。
18. —种远程控制器，其包括 至少一个电池，其在所述远程控制器内；至少一个补充的电源装置，其在所述远程控制器内，所述补充的电源将运动和光中的至少一个转化为电，所述至少一个补充的电源装置连接到 所述远程控制器内的电源总线；以及开关，其将所述至少 一个电池可切换地连接到所述电源总线。
19.如权利要求18所述的远程控制器，其进一步包括连接到所述电 源总线的发射器和连接到所述电源总线的接收器中的至少 一个。
20.如权利要求18所述的远程控制器，其进一步包括连接到所述电 源总线的显示器，所述显示器操作来显示关于由所述远程控制器控制的装 置的信息。
全文摘要
本发明涉及具有能量收集的远程控制器。除电池外，远程控制器包括提供电能的能量收集。能量收集和电池可切换地用于为发射操作、接收操作和/或显示操作供电。远程控制器可作为机动车辆远程无钥匙进入系统的一部分使用，其中车辆状态由远程控制器显示。
文档编号B60R25/00GK101286246SQ20081008776
公开日2008年10月15日 申请日期2008年3月26日 优先权日2007年4月11日
发明者大卫·A·海恩, 帕维尔·W·史雷柏达 申请人:李尔公司