一種基于能量收集裝置的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于能量收集裝置的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)公安部交管部門(mén)交通事故數(shù)據(jù)顯示，每年的交通事故中約20%是由于爆胎引起的。在美國(guó)，國(guó)家高速公路交通安全管理局(NHTSA)發(fā)布規(guī)定所有新車(chē)在2007年均要求安裝胎壓監(jiān)控系統(tǒng)，在中國(guó)，2003年11月24日頒布的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件(征求意見(jiàn)稿)》也對(duì)安裝輪胎壓力檢測(cè)裝置作出了說(shuō)明。汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)胎壓，接收端輪流顯示發(fā)射端通過(guò)無(wú)線通訊方式發(fā)來(lái)的胎壓及胎溫?cái)?shù)據(jù)；可以進(jìn)行輪胎慢漏氣胎壓過(guò)低報(bào)警、車(chē)輛超載胎壓過(guò)高報(bào)警、輪胎老化胎壓異常報(bào)警、胎溫過(guò)高報(bào)警、主機(jī)電池低電量提示等工作，并且在停車(chē)時(shí)顯示屏自動(dòng)關(guān)閉、電池供電時(shí)主機(jī)可自動(dòng)進(jìn)入停車(chē)省電模式，還可根據(jù)車(chē)型及輪胎位置設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力值。安裝汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的好處有:檢測(cè)胎壓，預(yù)防爆胎；節(jié)省燃油，汽車(chē)降低排放；減少磨損，輪胎壽命更長(zhǎng)；確保操控性能；避免車(chē)輛部件非正常磨損。
[0003]汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用是在汽車(chē)行駛過(guò)程中對(duì)輪胎氣壓、溫度、變形等進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以確保行車(chē)安全。其工作原理是:輪胎上安裝一個(gè)傳感器，傳感器中包括感應(yīng)氣壓的電橋式電子氣壓感應(yīng)裝置，它將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)無(wú)線發(fā)射裝置將信號(hào)發(fā)射出來(lái)。有的輪胎檢測(cè)傳感器還包含有測(cè)量溫度、應(yīng)變、將速度等參數(shù)的功能，為汽車(chē)行駛提供更多安全信息。該傳感器通過(guò)無(wú)線方式發(fā)射到接收端，在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù)變化或以蜂鳴等形式，提醒駕車(chē)者。并在輪胎漏氣和壓力變化超過(guò)安全限制時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以保障行車(chē)安全。
[0004]正因?yàn)樘簷z測(cè)有諸多益處，可以降低交通事故發(fā)生幾率，保護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全，所以擁有廣闊市場(chǎng)。由于輪胎是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法通過(guò)有線方式供電，一般采用化學(xué)電池作為電源，但化學(xué)電池存在體積大，使用壽命短的不足，且廢舊電池處理不當(dāng)還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此近年來(lái)能量采集成為眾多學(xué)者研究熱門(mén)領(lǐng)域。能量采集系統(tǒng)研究的是如何為更換電池不方便的設(shè)備利用周?chē)h(huán)境中的能量實(shí)現(xiàn)能量自給的。
[0005]能量收集自2000年初就出現(xiàn)了，但只是憑借近期的技術(shù)發(fā)展才將其推近至商業(yè)化階段。其運(yùn)用在運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)線醫(yī)療設(shè)備，輪胎壓力檢測(cè)，樓宇自動(dòng)化等等多個(gè)方面。能量收集技術(shù)主要包括壓電能量收集技術(shù)、電磁能量收集技術(shù)、熱電能量收集技術(shù)、薄膜電池材料與技術(shù)、生物MEMS能量收集技術(shù)等，但是能實(shí)現(xiàn)微型化的能量收集技術(shù)不多，而胎壓檢測(cè)裝置本身體積較小，如何采取有效的能量收集技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其本身的低能耗也是亟需解決的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明基于現(xiàn)有的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，首次提供了一種基于能量收集裝置的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決了目前胎內(nèi)傳感器及無(wú)線發(fā)射裝置不易供電的行業(yè)共性難題，與同類(lèi)產(chǎn)品比較本項(xiàng)目研發(fā)的產(chǎn)品具有體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)；使用時(shí)無(wú)環(huán)境污染，對(duì)節(jié)約資源和能源、減少環(huán)境污染，促進(jìn)我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要意義。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于能量收集裝置的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括發(fā)射器(I)和接收顯示裝置(2)，所述發(fā)射器(I)包括:胎壓信號(hào)傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎壓力溫度；發(fā)射端中央處理器，連接到胎壓信號(hào)傳感器并用于處理監(jiān)測(cè)到的輪胎壓力溫度信號(hào)，然后通過(guò)RF發(fā)射出去；能量收集模塊采用壓電能量收集器，用于收集輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量；電能存儲(chǔ)模塊，用于將能量收集模塊收集的能量轉(zhuǎn)換成電能并存儲(chǔ)以及對(duì)發(fā)射器(I)進(jìn)行供電；所述接收顯示裝置(2)包括接收機(jī)，用于接收所述輪胎壓力溫度信號(hào)；接收端中央處理器，用于處理接收到的輪胎壓力溫度信號(hào)，然后發(fā)送給顯示屏進(jìn)行顯示；電源對(duì)接收顯示裝置(2)進(jìn)行供電。
[0008]其能量收集模塊包括一安裝框架(3)，一支撐桿(4)，一偏心轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量塊(5)，一固定軸出)，和多個(gè)壓電彎曲元件(7);支撐桿(4)的一端部固定安裝在安裝框架(3)的底面上，另一端部上設(shè)置有固定軸￠);偏心轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量塊(5)通過(guò)固定軸(6)安裝到支撐桿(4)上，并基于車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)可以圍繞固定軸(6)轉(zhuǎn)動(dòng)；在安裝框架(3)的頂面和側(cè)面的中部分別設(shè)有一壓電彎曲元件(7)，壓電彎曲元件(7)結(jié)構(gòu)為三層結(jié)構(gòu)，中間層為柔性支撐基片，上下壓電層形成在柔性支撐基片兩側(cè)；偏心轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量塊(5)的端部在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)撥動(dòng)壓電彎曲元件⑵的端部，從而使得壓電彎曲元件(7)發(fā)生彎曲形變，來(lái)誘發(fā)材料內(nèi)部電荷位移產(chǎn)生電場(chǎng)/電壓。
[0009]其發(fā)射器(I)安裝在輪圈上、氣門(mén)嘴上、輪轂上或者輪胎內(nèi)。
[0010]其能量收集模塊的柔性支撐基片是塑料，金屬或者其他的柔性材料，以允許上下壓電層粘合于其上。
[0011]其偏心轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量塊(5)的形狀是橢圓形，固定軸(6)位于其一個(gè)焦點(diǎn)上。
[0012]其發(fā)射器(I)通過(guò)綁帶或者膠帶固定在輪圈中間；或者通過(guò)固定裝置固定到輪轂上，再通過(guò)延伸氣管和車(chē)輪氣門(mén)嘴相連接；或者直接通過(guò)固定裝置固定在車(chē)輪氣門(mén)嘴上；又或者首先固定在橡膠的補(bǔ)胎片上，補(bǔ)胎片再通過(guò)硫化膠固定在輪胎內(nèi)壁上。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1:為本發(fā)明的基于能量收集裝置的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)架示意圖；
[0014]圖2:為現(xiàn)有技術(shù)的壓電能量收集器示意圖；
[0015]圖3:為本發(fā)明的壓電能量收集器的示意圖；
[0016]圖4:為本發(fā)明的發(fā)射器安裝到汽車(chē)輪胎上的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示:本發(fā)明的基于能量收集裝置的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括發(fā)射器I和接收顯示裝置2，發(fā)射器I可以安裝在輪圈上、氣門(mén)嘴上、輪轂上或者輪胎內(nèi)，所述發(fā)射器I包括胎壓信號(hào)傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎壓力溫度；發(fā)射端中央處理器，連接到胎壓信號(hào)傳感器并用于處理監(jiān)測(cè)到的輪胎壓力溫