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超级电容器以及具有长寿命特征的第二电源的充电器

阅读：1063发布：2020-06-18

专利汇可以提供超级电容器以及具有长寿命特征的第二电源的充电器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于通信设备的第二电源系统包括充电单元，其配置成接收主电源输入以及将用于充电的电流限制到预先确定的量。所述电流是所述充电单元的第一输出的一部分。所述系统还包括：存储单元，其包括存储电能的设备，所述存储单元配置成从具有受限制的电流的所述充电单元接收所述第一输出以及生成第二输出；调节单元，其配置成从所述存储单元接收所述第二输出以及生成第三输出；选择器单元，其配置成以所述主电源输入、所述充电单元的所述第一输出和所述调节单元的所述第三输出执行逻辑“或”运算以及生成第四输出；关断单元，其配置成当所述存储单元已耗尽时关断所述第二电源系统的操作。，下面是超级电容器以及具有长寿命特征的第二电源的充电器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于通信设备的第二电源系统，其包括：
全球定位系统天线和接收器，其配置成能确定通信设备的位置，其中，通信设备包括存储在存储器中的地图，所述地图配置成显示其他通信设备的位置；
充电单元，其配置成接收主电源输入以及将用于充电的电流限制到预先确定的量，其中，所述电流是所述充电单元的第一输出的一部分；
存储单元，其包括存储电能的设备，所述存储单元配置成从具有受限制的电流的所述充电单元接收所述第一输出以及生成第二输出；
调节单元，其配置成从所述存储单元接收所述第二输出以及生成第三输出，其中，所述调节单元还包括升压转换器；
选择器单元，其配置成以所述主电源输入、所述充电单元的所述第一输出和所述调节单元的所述第三输出执行逻辑运算以及生成第四输出；
关断单元，其配置成当所述存储单元已耗尽时关断所述第二电源系统的操作；以及隔离电路，其中，所述关断单元配置成通过所述隔离电路将所述升压转换器与所述存储单元隔离；
其特征在于，
所述隔离电路包括电阻，所述电阻随后接地，
其中，所述升压转换器包括响应于所述关断单元的关断输入，
其中，升压转换器的关断输入连接至所述电阻。
2.根据权利要求1所述的第二电源系统，其中，所述关断单元配置成将部件与同所述存储单元相关联的电压波动隔离。
3.根据权利要求1所述的第二电源系统，其中，所述存储电能的设备包括至少一个电容器。
4.根据权利要求1所述的第二电源系统，其中，所述存储电能的设备包括串联的多个超级电容器。
5.根据权利要求1所述的第二电源系统，其中，所述充电单元包括充电器，所述充电器提供到所述预先确定的量的电流限制并且包括热调节。
6.根据权利要求1所述的第二电源系统，其中，车辆和计算设备之间的所述通信设备的逻辑电路以第四输出提供电能，所述计算设备是个人计算机和诊断工具中的任一个。
7.一种诊断工具，其包括显示器、处理器和根据权利要求1所述的第二电源系统。
8.一种车辆通信接口，其包括根据权利要求1所述的第二电源系统。
9.一种用于在车辆和计算设备之间进行通信的设备的第二电源系统，其包括：
全球定位系统天线和接收器，其配置成能确定通信设备的位置，其中，通信设备包括存储在存储器中的地图，所述地图配置成显示其他通信设备的位置；
充电器，其接收主电源输入以及将用于充电的电流限制到预先确定的量，其中，所述电流是所述充电器的第一输出的一部分；
至少一个电容器，其由所述充电器的所述第一输出充电以及生成第二输出；
电压调节器，其从所述至少一个电容器的所述第二输出生成第三输出其中，所述电压调节器还包括升压转换器；
选择器，其配置成在所述主电源输入、所述充电器的所述第一输出和所述电压调节器的所述第三输出之间选择以及生成单一的第四输出；
关断电路，其配置成当所述至少一个电容器已耗尽时关断所述第二电源系统的操作,并且所述关断电路配置成通过隔离电路将所述升压转换器与所述至少一个电容器隔离；
其特征在于，
所述隔离电路包括电阻，所述电阻随后接地，
其中，所述升压转换器包括响应于所述关断电路的关断输入，
其中，升压转换器的关断输入连接至所述电阻。
10.根据权利要求9所述的第二电源系统，其中，所述关断电路还将所述电压调节器与同所述至少一个电容器相关联的电压波动隔离。
11.一种诊断工具，其包括显示器、处理器和根据权利要求9所述的第二电源系统。
12.一种车辆通信接口，其包括根据权利要求9所述的第二电源系统。
13.根据权利要求9所述的第二电源系统，其中，所述至少一个电容器包括多个电容器。
14.一种向通信设备提供第二电源的方法，所述方法包括：
通过全球定位系统天线和接收器来确定通信设备的位置，其中，通信设备包括存储在存储器中的地图，
在通信设备的显示器上显示地图，所述地图包括其他通信设备的位置；
通过充电单元接收主电源输入以及将用于充电的电流限制到预先确定的量，其中，所述电流是所述充电单元的第一输出的一部分；
接收具有受限制的电流的所述充电单元的所述第一输出以及在包括电容单元的存储单元中存储电能；
通过所述存储单元生成第二输出；
通过调节单元接收所述存储单元的所述第二输出，其中，所述调节单元包括升压转换器；
通过所述调节单元生成第三输出；
在所述主电源输入、所述充电单元的所述第一输出和所述调节单元的所述第三输出之间进行选择以生成第四输出；
当所述存储单元已耗尽时关断所述第二电源的操作，且关断操作还包括通过关断单元将所述调节单元与所述存储单元的电压波动隔离，其中，该隔离还包括通过隔离电路来隔离；以及
将具有电阻的隔离电路接地，
其中，所述升压转换器包括响应于所述关断单元的关断输入，
其中，升压转换器的关断输入连接至所述电阻。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述电容单元是具有能量密度的超级电容器或超电容器。

说明书全文

超级电容器以及具有长寿命特征的第二电源的充电器

技术领域

[0001] 本发明一般性地涉及具有长寿命特征的电源。更具体地，本发明涉及第二电源以及具有长寿命特征的第二电源的充电器。

背景技术

[0002] 当前，当出现向车辆或连接至车辆的设备的供电中断时，很多车辆的车载设备或连接至车辆的设备中的电路可能受到影响。这对于逻辑电路或通信设备上的其他存储器类型设备尤其重要，它们需要不间断供电以便保持存储器中的数据、系统中的设置、用于提供在连接至车辆的计算设备之间进行通信的电能，等等。

[0003] 例如，当主电源降低或切断时，存储器中的设置和数据可能丢失，尤其如果它是需要恒定供电来保持设置和数据的随机存取存储器。因此，当出现断电时，存储器单元丢失所有信息。

[0004] 提供诊断工具或连接至车辆的个人计算机之间的连接的通信设备内的电路或从主电源获取电能的车辆内的电路依赖于主电源。备用电源系统可以添加到设备，然而，这增加了成本并且存在备用电源的尺寸、更换以及给备用电源充电需要的时间的问题。此外，如果需要备用电源的设备或电路较小，则难以在所述设备或电路的壳体内提供所述备用电源。

[0005] 此外，还存在保持向电路和逻辑电路的适当供电的问题，因为供电必须保持在一定水平上从而逻辑电路不受损害。关键是供电不能与电路参数偏差太大，因为逻辑电路对所提供的电能非常敏感。

[0006] 由于因电能已中断(即使是很短的时间)可能存在数据丢失以及甚至电设备的故障，因此供电中断可能是灾难性的。如上所述，断电可以重置设备，如果使用了某些个性化设置，这可能产生问题。具体来说，可能发生主要数据丢失，包括在很长一段时间上收集的数据，这可能在纠正所述状况时导致重大延误和问题。

[0007] 用于解决以上提到的需求的一些先前方法是利用电容器作为第二电源。然而，由于电容器具有高度波动的输出电压，使用电容器作为第二电源可能出现许多问题。在这方面，现有技术降低电压输出，结果是第二电源内部确定第二电源的一个或多个电容器现在已耗尽。然后，第二电源可以采取适当措施来关断仅仅为了次要地且错误地确定由于现在空载的电容器的电压增加而电源未耗尽。然而，第二电源将向电容器提供负载，电压将显著下降，并且电源将再次内部确定电容器已经耗尽并且将再次启动关断程序。关断和错误重启第二电源的这种循环通常可以重复多次而影响第二电源的寿命。

[0008] 因此，希望提供一种电能存储单元和充电器作为第二电源，其具有处理设备以避免重复的关断和重新启动过程，以增加寿命。

发明内容

[0009] 通过本发明在很大程度上满足以上需求，其中提供设备的一个方面，其在一些实施例中将电能存储单元和充电器作为第二电源提供给具有更长使用寿命的设备。

[0010] 在一个方面，用于通信设备的第二电源系统包括充电单元、存储单元、调节单元、选择器单元和关断单元，所述充电电源配置成接收主电源输入(primary power input)以及将用于充电的电流限制到预先确定的量，其中所述电流是充电单元的第一输出的一部分，所述存储单元包括存储电能的设备，所述存储单元配置成从具有受限制的电流的充电单元接收第一输出以及生成第二输出，所述调节单元配置成从存储单元接收第二输出以及生成第三输出，所述选择器单元配置成以主电源输入、充电单元的第一输出和调节单元的第三输出执行逻辑运算以及生成第四输出，所述关断单元配置成当存储单元已耗尽时关断第二电源系统的操作。

[0011] 在另一方面，在车辆和计算设备之间进行通信的设备的第二电源系统包括用于接收主电源输入以及将用于充电的电流限制到预先确定的量的充电装置(其中所述电流是充电装置的第一输出的一部分)、由充电装置的第一输出进行充电以及生成第二输出的电容提供装置、从电容提供装置的第二输出生成第三输出的电压调节装置、在主电源输入、充电装置的第一输出和电压调节装置的第三输出之间进行选择以及生成单一的第四输出的装置以及当电容提供装置已耗尽时关断第二电源系统的操作的装置。

[0012] 在又一方面，向通信设备提供第二电源的方法包括通过充电单元接收主电源输入以及将用于充电的电流限制到预先确定的量(其中电流是充电单元的第一输出的一部分)、接收具有受限制的电流的充电单元的第一输出以及将电能存储在包括电容单元的存储单元中、通过存储单元生成第二输出、通过调节单元接收存储单元的第二输出、通过调节单元生成第三输出、在主电源输入、充电单元的第一输出和调节单元的第三输出之间进行选择以生成第四输出以及当存储单元已耗尽时关断第二电源的操作。

[0013] 为了更好地理解本文中的具体说明并且为了更好地明白对本领域的贡献，已经概述了、更确切地说宽泛概述了本发明的某些实施例。当然，本发明还有其他的实施例，其将在下面说明并且将形成所附权利要求书的主题。

[0014] 在这方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解本发明在其应用方面不限于在下面的描述中阐述的或在附图中示出的结构的细节和组件的布置。本发明能够具有除所描述的那些实施例以外的实施例并且能够以各种方式进行实施和实现。此外，应理解本文使用的短语和术语以及摘要是出于描述的目的并且不应视为限制性的。

[0015] 因此，本领域技术人员将认识到，本公开内容所基于的构想可以容易地用作用于实现本发明的若干个目的的其他结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是将权利要求视为包括这样的等效结构，只要它们不偏离本发明的精神和范围。

附图说明

[0016] 图1是根据本发明的实施例的供电单元的框图。

[0017] 图2是提供图1的框图的示例性细节的示意图。

[0018] 图3是具有与车辆的连接的供电单元的示图。

[0019] 图4是具有与车辆的替代连接的供电单元的示图。

[0020] 图5是根据本发明的车辆通信接口的前视图。

[0021] 图6是根据本发明的诊断工具的前视图。

[0022] 图7是采用图6的诊断工具的电路的示例性框图。

[0023] 图8是根据本发明的图3和图4的示例性计算机的框图。

具体实施方式

[0024] 现在将参照附图描述本发明，在附图中相似的附图标记始终涉及相似的部件。按照本发明的实施例包括提供不间断供电的第二电源。本发明提供电能存储单元和供应电能的充电器作为第二电源。本发明包括电容器的使用，所述电容器包括需充电的超级电容器。此外，本发明提供用于延长第二电源的寿命的关断电路。

[0025] 图1是根据本发明的实施例的供电单元的框图；图2是提供图1的框图的示例性细节的示意图。如在图1和图2中所示的那样，电流限制部20接受5V直流(伏特直流电)直流干线36(在图2中示出)并且利用直流干线36对超级电容器部40的超级电容器进行充电。也可以使用其他电压，5V仅仅是示例并且不意味着限制。电流限制部20可以将用于充电的电流量限制到例如200mA(毫安)或其他预先确定的水平的电流。可以使用其他电流水平，但电流应至少维持在预先确定的水平上或与所述预先确定的水平的一定偏差内。限制电流的目的是在充电期间至少维持一定的安全水平，否则系统将试图获取过量电流以立即对超级电容器部40的超级电容器进行充电。

[0026] 电涌可能潜在地产生火花并且可能点燃可燃气体。因此，具有电流限制部20可以有助于增加第二供电单元10的安全性和可靠性。

[0027] 参考图2，直流干线36可以馈入线性充电器26。线性充电器26可以对诸如锂离子、镍氢、镍镉或其他充电设备(例如超级电容器42、44)的电池进行充电。线性充电器26可具有热调节能力以维持系统中的稳定性。线性充电器26可以是恒流恒压线性充电器并且能够以例如USB(通用串行总线)的供电规格工作。当在第二供电单元10中使用所述线性充电器26时，可以不需要外部电阻器、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或阻断二极管。当移除5V直流干线36时，线性充电器26可以自动进入低电流状态，使电池电流消耗下降至低于设定电流。然而，当通过5V直流干线36供电时，线性充电器26可以置于供电电流位于设定电流上的模式中。线性充电器26的电能输入可以包括通过在线性充电器26和5V直流干线36之间的节点32处的电容器24的电容。对电池(BAT)进行充电的输出22可以流过二极管30，其限制电流流动方向从线性充电器26流出并且流入超级电容器部40。

[0028] 超级电容器部40可以包含超级电容器42、44。超级电容器42、44可以串联布置以增加它们的电压处理能力。也可以使用超级电容器的其他配置和数量。

[0029] 超级电容器通过物理分离正负电荷来存储能量，而电池将在化学基础上进行这样的活动。内部材料具有大表面积，这有助于可以存储的能量的高密度。超电容器可以包括极化电解溶液以静电地存储能量的双层结构。由于没有化学反应，超电容器像超级电容器42、44一样快速地充电以及放电。本发明可以使用超电容器或超级电容器。

[0030] 超级电容器42、44可以是两个非反应性的多孔板或集电器，悬浮在具有施加在集电器间的电压电势的电解质内。一旦超级电容器充电，则任何设备都可以使用它的能量。能量密度比普通电容器高得多。简单起见，本说明书将超电容器和超级电容器统称为超级电容器。

[0031] 超级电容器42、44中的物理动作有助于能量的快速释放和电容器的快速充电。超级电容器42、44可以置于具有电阻46和48的RC电路中，所述RC电路的输出进入升压调节器部60。

[0032] 升压调节器部60可以是用于生成例如4.6V直流电压的升压调节器。也可以根据第二供电单元10的应用生成其他电压。在该实施例中，利用4.6V直流电压，从而可以优选在输出部90中的二极管逻辑“或”节点中提供5V直流干线。

[0033] 超级电容器部40的输出可以通过超级电容器44和电感64的LC电路并且输入进入到同步升压转换器70。肖特基二极管68还可以由电感64发送信号并且馈入输出节点80，所述输出节点80还接收同步升压转换器70的输出。同步升压转换器70可以是从特定输入电压操作的升压直流/直流转换器。例如，同步升压转换器70可以包括MOSFET 开关和同步整流器。肖特基二极管68可以不需要但包含在示例中。输出节点80的输出馈入输出部90。

[0034] 输出部90逻辑“或”运算3个不同潜在电压源，由此可以生成单一的3.3V直流干线116。直流干线116可以是其他的电压，3.3V直流仅作为示例示出。

[0035] 输出节点80的输出可以通过肖特基二极管92并且输出至节点98。5V直流干线36和母线电压VBUS 109也可以通过肖特基二极管96在节点98处相遇。5V直流干线36、母线电压VBUS 109以及来自升压调节器部60的4.6V直流电压可以经逻辑“或”运算共同在节点98处形成单一的3.3V直流输出。节点98的输出可以发送至能够提供具有特定低压差电压的特定电流的低压差稳压器103，从而提供稳定的输出。

[0036] 关断部50可以确保同步升压转换器70在适当确定超级电容器42、44的电压过低以至于不能维持调节操作之后避免由于明显增加的电压而随后错误地重新启动，所述明显增加的电压由随后卸载的超级电容器42、44提供。更具体地说，当超级电容器42、44的能量耗尽时，同步升压转换器70可以确定超级电容器42、44中的电能过低以至于不能维持调节操作。此后，同步升压转换器70可以采取适当步骤以停止操作。然而，在采取适当步骤以停止操作的所述过程期间，超级电容器42、44卸载并且可能出现电压的明显增加。超级电容器42、44的电压的明显增加可能被同步升压转换器70或第二供电单元10的其他部件误解释为足以维持调节操作并且随后同步升压转换器70可能重新启动。关断部50防止同步升压转换器70的误解释并且允许同步升压转换器72适当地停止操作并且关断。因此，关断部50防止第二供电单元10的重新启动并且增加其部件的寿命。

[0037] 在更广泛的方面，关断部50使第二供电单元10的各部件与来自超级电容器部40的电压波动隔离。在这方面，关断部50可以提供第二供电单元10的部件中的一个或多个相对于超级电容器部40的电压波动的隔离。此外，关断部50可以隔离或处理关断过程的其他问题，包括第二供电单元10内的任何部件的电压波动、电流波动、功率波动，等等。此外，关断部50能够处理与关断过程相关的任何其他异常和/或当关断第二供电单元10时能够防止或是有问题的与第二供电单元10中的低功率、低电压、低电流等等相关联的任何其他异常。此外，关断部50可以配置成确保第二供电单元10不重新启动直到向超级电容器部40供电，等等。

[0038] 在一个特定方面中，关断部50可以隔离同步升压转换器70。在一种方法中，关断部50可以隔离至同步升压转换器70的关断输入(SHDN)52。隔离可以采取多种不同形式。在这方面，隔离可以包括将关断输入52连接至随后接地58的电阻56。此外，关断输入(SHDN)52还可以连接至复位按钮59。因此，用户可以通过操作复位按钮59向关断输入52提供输入来适当地关断第二供电单元10。此外，当超级电容器42、44中的电能水平过低以至于不能提供调节供电时，关断部50提供隔离和/或接地输入和参考以防止第二供电单元10感测到卸载的超级电容器42、44的电压的增加以及将所述电压的增加误解释为重新启动第二供电单元10的基础。因此，当超级电容器42、44中的电能低于预先确定的阈值时，第二供电单元10可以适当地关断。关断部50可以确保第二供电单元10保持关断直到向第二供电单元10提供真正外部电源。应指出的是，图2是示例性配置，提供相同功能的其他布置也在本发明的范畴和精神内。因此，关断部50防止第二供电单元10的重新启动并且增加其中的部件的寿命。

[0039] 参考图3和4，本发明可以将充电电压和电流限制到规定水平。本发明消除超级电容器42、44的过充电(这可能造成损害)并且当连接至车辆12时开弧(open arching)。本发明还用作任何类型设备的备用电源，例如包括在车辆12和诸如诊断工具510、个人计算机410，手持计算机等等的计算设备之间通信的车辆通信接口540，当车辆通信接口540从车辆主电源断开时。而且，尽管断电，仍可以传输下载到诊断工具510或个人计算机410的数据。

[0040] 图3是具有与车辆的连接的供电单元的图；图4是具有与车辆的替代连接的供电单元的图。参考图3和图4，例如，车辆12可以向车辆通信接口540提供主电源。第二供电单元10可以集成到车辆通信接口540中(如在图3中看到的那样)或者集成在车辆通信接口外部并且通过链接18电连接(如在图4中看到的那样)。诊断工具510或个人计算机410可以通过链接16无线地或有线地链接。

[0041] 此外，在来自车辆12的电压降低或消失期间，本发明向设备的核心逻辑电路提供调节供电。由于充电时间和电流的量显著减少，这比使用电池具有明显优势，如上所示。

[0042] 第二供电单元10供给诸如诊断工具510或个人计算机410的单元以至少在短时间段内独立于任何其他电源地与车辆12进行通信。独立电源能够与车辆12电源在线操作以允许诸如车辆通信接口540的单元具有不间断电源，例如在冷起动期间。

[0043] 在冷起动期间需要保持与诸如连接至第二供电单元10的车辆12的主机的可用通信。从3.3V直流干线116获取电能的电路块可以在冷起动期间接收电能。这将允许例如RS232、USB(通用串行总线)、蓝牙模块等等以及诸如S12X的微控制器、RAM(随机存取存储器)、诸如非易失性存储器的串行闪存等等(如在图3和图4中看到的那样)与第二供电单元10和车辆通信接口540的操作。当不需要时，软件可能需要关断未使用的主机通信接口，因为这将在冷起动期间最大化工具的操作持续时间，因为超级电容(超级电容器)42和46将用于支持这一功能。

[0044] 图5是根据本发明的车辆通信接口的前视图。特别地，图5示出可以包括或连接至第二供电单元10的车辆通信接口540。车辆通信接口540可以通过使用连接器542中的一个的连接14连接在车辆12或正在测试的设备之间。车辆通信接口540通过使用连接器542中的另一个的链接16也可以连接至诊断工具510或个人计算机410。车辆通信接口540还可以包括各种状态指示器544。状态指示器544可以是提供状态、供电、错误等等的指示的一系列LED。

[0045] 图6是根据本发明的诊断工具的前视图。参考图6，可能有标记SUPCAP PWR 570(连接至处理器402)的指示器信号，其指示与诊断工具510的通信正在从超级电容(超级电容器)42、44供电。然后，处理器402可以确保已准备好完全损失。超级电容器供电的指示器还可以位于车辆通信接口540自身上或位于个人计算机410显示器820上。

[0046] 返回参考图3和图4，第二供电单元10可以处于如上所述的多种不同配置中。例如，如在图3中看到的那样，第二供电单元10可以包括在车辆通信接口540中，其连接在具有连接14的车辆12或正在测试的设备与诊断工具510或个人计算机410之间。

[0047] 参考图4，第二供电单元10可以位于车辆通信接口540外部但与其连接，并且车辆通信接口540或其他通信接口连接至个人计算机410或(可选地)诊断工具510。

[0048] 图6和图7示出图3和图4的示例性诊断工具510的细节。制造商已经给其车辆车载计算机编程了检测各种问题的复杂方法。此外，美国环保局已经规定利用车载诊断II系统(也称为OBD II系统)在涉及车辆排放相关问题时设置DTC。

[0049] 然而，由于查找诊断工具功能异常的真正原因存在局限性，使用诊断工具也还存在问题。用户被迫看诊断工具的可能仅仅显示所执行的功能的DTC或简单指示以及表明通信失败的信息的有限显示器。

[0050] 在本发明的实施例中，诊断工具将运行应用程序，其提供记录所使用的电缆、已输入的确切车辆配置，记录通信传输和响应、硬件配置等等的工具。如果诊断工具未如预期响应，则用户可以标明这样的信息并且将这样的信息传达给技术服务线用于解释。然后这些信息将有助于确定用户是否错误地配置了用于车辆的工具(不正确的电缆，所输入的错误信息，等等)。也可以执行一些或全部过程的自动化。

[0051] 图6是根据本发明的实施例的诊断工具510的前视图。诊断工具510包括壳体512，所述壳体用于装载诊断工具510的各部件，诸如，显示器102、与图7中所示的键区输入电路404相关联的用户接口403、电源按钮518、存储卡读取器420以及连接器接口411。显示器102可以是任何类型的显示器，其例如包括但不限于液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、场发射显示器(FED)、电致发光显示器(ELD)，等等。此外，LCD例如可以是显示和执行用户和诊断工具510之间的接口连接的附加任务的触摸屏。用户接口403允许用户与诊断工具510进行交互，以便随用户喜欢来操作诊断工具。用户接口403可以包括功能键、箭头键或可以操纵诊断工具510的任何其他类型的键，以便通过软件来操作诊断工具。输入设备或用户接口403也可以是鼠标或用户接口403的任何其他适合的输入设备，其包括键区，触摸区等等。用户接口403也可以包括与数字或字母字符相关的键。此外，如上所述，当显示器
102是触摸敏感的时，显示器102可以补充或甚至取代用户接口403。电源键或电源按钮518允许用户根据需要打开或关闭诊断工具510的供电。

[0052] 存储卡读取器420可以是单一类型的读卡器，例如但不限于压缩闪存卡、软盘、记忆棒、安全数字、闪存或其他类型的存储器。存储卡读取器420可以是读取一个以上的前述存储器的读取器，例如组合存储卡读取器。此外，存储卡读取器420也可以读取任何其他计算机可读介质，诸如CD(光盘)、DVD(数字视频或多功能盘)等等。

[0053] 连接器接口411允许诊断工具510通过有线的或无线的连接连接至外部设备，例如但不限于车辆的ECU(电子控制单元)、计算设备、外部通信设备(诸如调制解调器)、网络，等等。连接器接口411也可以包括诸如USB(通用串行总线)、FIREWIRE(电气电子工程师协会(IEEE)1394)、调制解调器、RS232、RS48J的连接和其他连接以与诸如硬盘驱动器、USB驱动器、CD播放器、DVD播放器或其他计算机可读介质设备的外部设备进行通信。

[0054] 图7是根据本发明的实施例的诊断工具510的部件的框图。在图7中根据本发明的实施例的诊断工具510可以包括智能摄像机401、处理器402、现场可编程门阵列(FPGA)414、第一系统总线424、显示器102、复杂可编程逻辑器件(CPLD)406、键区输入电路404形式的输入设备(滚动设备等等)、存储器子系统408、具有数据库412的内部非易失性存储器(NVM)418、读卡器420(可选)、第二系统总线422、连接器接口411、信号转换器440、GPS天线432、GPS接收器434、可选的高度计436和无线通信电路438。测试车辆的车辆通信接口430通过连接器接口411经由外部电缆(未示出)与诊断工具510通信。

[0055] 可以包括信号转换器440，其通过连接器接口411与车辆通信接口430进行通信。信号转换器440通过车辆通信接口540将从ECU单元接收的信号调整为与诊断工具510兼容的调整信号。信号转换器440能够以例如以下通信协议进行通信：J1850(VPM和PWM)、ISO 9141-2信号、通信碰撞检测(CCD)(例如，Chrysler碰撞检测)、数据通信链路(DCL)、串行通信接口(SCI)、控制器局域网(CAN)、关键字2000(ISO 14230-4)、OBD II或在车辆中实现的其他通信协议。

[0056] 可以通过FPGA 414(例如，通过未使用的三态收发器)或通过提供插入连接器接口411的键控设备来选择在特定通信协议中进行转换以及发送的电路，所述连接器接口411由诊断工具510提供以将诊断工具510连接至车辆通信接口540。信号转换器440也可以经由第一系统总线424耦合至FPGA 414和读卡器420。FPGA 414通过信号转换器440传输信号至ECU单元以及从ECU单元接收信号(即，消息)。

[0057] FPGA 414可以由第二系统总线422通过各种地址、数据和控制线耦合至处理器402。FPGA 414还通过第一系统总线424耦合至读卡器420。处理器402也可以耦合至显示器
102以便向用户输出所需的信息。处理器402通过第二系统总线422与CPLD 406进行通信。此外，处理器402可以被编程为通过键区输入电路404经由CPLD 406从用户接收输入。CPLD
406可以提供用于解码来自诊断工具510的用户的各种输入的逻辑并且还提供用于各种其他接口任务的胶合逻辑。

[0058] 存储器子系统408和存储器418可以耦合至第二系统总线422，其允许与处理器402和FPGA 414进行通信。存储器子系统408可以包括取决于应用的量的动态随机存取存储器(DRAM)、硬盘驱动器和/或只读存储器(ROM)。运行诊断工具510的软件可以存储在存储器子系统408或418中，包括任何其他数据库。数据库412可以包括诊断信息和车辆相关的其他信息。

[0059] 存储器418可以是电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，闪存ROM或其他相似的存储器。存储器418可以提供例如用于启动代码、自诊断、各种驱动程序的存储和用于FPGA图像的空间，如果需要的话。如果不是所有模块都在FPGA 414中实现，则存储器418可以包含可下载的图像，从而FPGA 414可以针对不同的通信协议组重新配置。

[0060] 可以包括GPS天线432和GPS接收器434并且可以将其安装在壳体512中或壳体512上，或其任何组合。GPS天线432电子耦合至GPS接收器434并且允许GPS接收器与绕地球轨道运行的各种卫星进行通信(检测以及解码信号)。在一个实施例中，GPS天线和GPS接收器是一个设备而不是两个设备。GPS接收器434和GPS天线432可以电子耦合至处理器402，其可以耦合至存储器子系统408、存储器418或读卡器420中的存储器卡。存储器可以用于存储绘图数据，例如电子地图。诊断工具可以包括美国(或使用国家)、北美的所有地图或可以具有诊断工具所在的地区或国家。在替代实施例中，诊断工具可以具有用户所需的世界或世界任何部分的所有地图。这允许诊断工具是GPS设备，从而驾驶员能够从一个位置驾驶到另一个位置。地图可以覆盖或可以合并交通、本地事件和其他GPS设备(智能手机)的定位以及可能对技术人员有用的其他信息。能够使用GPS来定位其他诊断工具，则技术人员可能能够使用诊断工具来相互定位以便进行会议或社会活动。

[0061] GPS接收器与一定数量的卫星进行通信并且“锁定”一定数量的卫星以便在其全球位置上具有“方位(fix)”。一旦位置固定，则GPS接收器在处理器的帮助下可以确定准确的位置，包括经度、纬度、海拔高度、运动速度和诊断工具510的其他导航数据。

[0062] 如果GPS接收器不能锁定最小数量的卫星来确定海拔高度或者因为任何理由而不能确定海拔高度，则高度计436可以用于确定诊断工具510的海拔高度。高度计436电子耦合至处理器402并且可以提供诊断工具510的海拔高度或仰角。高度计436可以耦合至气压传感器(未示出)以便校准由高度计确定的仰角测量。传感器可以置于诊断工具510的壳体512的内部或外部。轻微的大气压变化可以影响高度计的精度，因此诊断工具可以通过使用所述传感器以及所述高度计连同本领域已知的校正因子来校正这些变化。

[0063] 无线通信电路438经由第二系统总线422与处理器402进行通信。无线通信电路可以配置为经由RF(射频)、卫星、移动电话(模拟的或数字的)、、Wi-Fi、红外、ZigBee、局域网(LAN)、WLAN(无线局域网)、其他无线通信配置和标准或它们的组合进行通信。无线通信电路438允许诊断工具与其他设备无线地进行通信，例如与具有远程数据库的远程计算设备500(图6)进行通信。无线通信电路438包括内置的并且容纳在壳体512内的或在外部位于壳体512上的天线。

[0064] 参考图8，个人计算机410的示例(但不限于个人计算机410的这个示例)可以读取包括本发明的计算机可执行指令的计算机可读介质。个人计算机410包括使用系统存储器804的处理器802并且包括计算机可读存储器设备806，所述计算机可读存储设备包括特定的计算机可读记录介质。系统总线将处理器802连接至网络接口808、调制解调器812或提供与另一计算机或诸如因特网的网络的连接的其他接口。系统总线也可以包括提供与多种其他设备的连接的输入输出(I/O)接口810。此外，个人计算机410可以通过例如接口810输出在显示器820上显示的数据。

[0065] 本发明或其部分可以实现为计算机可读介质中的计算机可执行指令。计算机可读介质包括计算机可读数据存储或包括在其中的所有可能种类的介质或者可以包括可以由计算机或处理单元读取的任何类型的数据。计算机可读介质例如包括且不限于存储介质，例如磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘，等等)、光学读取介质(例如，CD-ROM(光盘只读存储器)、DVD(数字多功能光盘)、可复写版本的光盘，等等)、混合磁光盘、有机盘、系统存储器(只读存储器、随机存取存储器)、诸如闪存的非易失性存储器或任何其他易失性或非易失性存储器、其他半导体介质、电子介质、电磁介质、红外以及诸如载波的其他通信介质(例如，通过因特网或其他计算机的传输)。通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或诸如载波的调制信号中的其他数据或包括任何信息传递介质的其他可传输机构。诸如通信介质的计算机可读介质可以包括诸如射频、红外微波的无线介质和诸如有线网络的有线介质。而且，计算机可读介质可以存储以及执行在通过网络连接的计算机中分布的计算机可读代码。计算机可读介质还包括所述处理系统中的或分布在相对于所述处理系统可以是本地的或远程的多个处理系统间的协作的或相互连接的计算机可读介质。本发明可以包括计算机可读介质，所述计算机可读介质具有存储在其上的数据结构，所述数据结构包括多个域，所述多个域包含代表本发明技术的数据。

[0066] 本发明可以包括通信信道，所述通信信道可以是任何类型的有线的或无线的电子通信网络，例如，有线局域网/无线局域网(LAN)、有线个域网/无线个域网(PAN)、有线家域网/无线家域网(HAN)、有线广域网/无线广域网(WAN)、校园网、城域网、企业专用网络、虚拟专用网(VPN)、网间网、骨干网(BBN)、全球区域网(GAN)、因特网、内联网、外联网、覆盖网络、移动电话网络、个人通信服务(PCS)，它们使用诸如移动通信全球系统(GSM)、CDMA(码分多址)、W-CDMA(宽带码分多址)、无线保真(Wi-Fi)、蓝牙和/或类似的已知协议，和/或，它们中的两种或更多种的组合。

[0067] 本发明可以在具有通过通信信道的有线通信能力/无线通信能力的任何类型的计算设备上实现，例如，桌面计算机，个人计算机，膝上/移动计算机、个人数据助理(PDA)、移动电话、平板计算机、云计算设备，等等。

[0068] 在实施例中，本发明可以在任何类型的移动智能手机上实现，所述移动智能手机由诸如AppleTMiOSTM 操作系统、GoogleTMAndroidTM操作系统、RIMTMBlackberryTM操作系统、NokiaTMSymbianTM操作系统、MicrosoftTMWindows MobileTM操作系统、MicrosoftTMWindows PhoneTM操作系统、LinuxTM操作系统等等的任何类型的先进移动数据处理与通信操作系统操作。

[0069] 进一步根据本发明的各种实施例，在此描述的方法旨在使用专用硬件实现的操作，其包括但不限于PC、PDA、半导体、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列、云计算设备以及构建实现在此描述的方法的其他硬件设备。

[0070] 本发明的许多特征和优点从详细的说明书中是显而易见的，因此旨在通过附加的权利要求书覆盖落入本发明的实质和范围内的本发明的所有这些特征和优点。此外，因为许多修改方案和变型方案对于本领域技术人员来说是容易想到的，所以不希望将本发明局限于举例说明和描述的具体结构和操作并且因此所有适合的修改方案和等同方案均可以认为落入本发明的范围内。

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