[發明專利]一種為車輪無線傳感器供電的能量收集裝置

在審

• 申請號: 201910060723.3
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109687764A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 芮小博;李一博;曾周末;鄭曉雷;劉悅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;G01D21/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

本發明涉及一種為車輪無線傳感器供電的能量收集裝置，包括車輪、輪輞輻條、基座、懸臂梁、壓電片、質量塊、能量收集電路、電能存儲器件；所述壓電片固定設置在懸臂梁上，所述懸臂梁一端與所述基座固定連接，所述懸臂梁另一端固定設有質量塊，所述壓電片與能量收集電路相連接，所述能量收集電路連接電能存儲器件，所述電能存儲器件連接車輪無線傳感器并為其供電；所述懸臂梁、壓電片位于車輪輪輞的任一輪輞輻條內，所述基座固定在車輪輪輞內部靠近輪胎一側，質量塊位于靠近車輪的中心；所述懸臂梁與壓電片的連接面與所述車輪圓形截面垂直。本發明結構簡單，易于設計與制作，成本低；解決了傳統車輪無線傳感器需要經常更換電池的問題。

技術領域

本發明屬于能量轉化與收集技術領域，尤其涉及一種為車輪無線傳感器供電的能量收集裝置。

背景技術

車輪是汽車唯一與路面直接接觸的部位，承載著車身重量與高速轉動，車輪的狀態直接影響了車輛的行駛安全。可以獲取多種行駛信息的智能車輪概念在十幾年前就被提及，但沒有得到長足的發展。隨著MEMS技術及自動駕駛汽車技術的興起，智能車輪再次獲得了重視。這種概念車輪可以搭載多種傳感器以獲取輪輞壓力、溫度、摩擦力矩、路況信息、周圍環境信息等。

目前，有一些特別針對于車輪研發的傳感器及算法，有基于加速度、壓電、磁和表面波原理的傳感器，基于不同的算法有對胎壓、接觸形變、扭矩、轉角等參數的測量。這些傳感器大部分是無線傳感器,因為在車輪狹小的空間中,使用傳統的有線傳感器將會增加車輪的開孔數量,降低系統強度。同時，多余的線纜一旦脫落或松散，將會對旋轉車輪的安全造成一定的風險。但是，無論使用哪種無線傳感器用于汽車車輪的性能監測，都需要能量的供給。目前，能量是限制智能車輪發展的一個瓶頸。傳統的電池供電方法具有維護頻繁、體積大等缺點，對于具有多種傳感器的智能輪輞來說，不是一種理想的解決方案。

因此，基于這些問題，提供一種為車輪無線傳感器供電的能量收集方法，用于解決現有技術中傳感器供電難以解決的問題，以提供一種無需外部能源、穩定、高效的供電技術，具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種為車輪無線傳感器供電的能量收集方法，用于解決現有技術中傳感器供電難以解決的問題，以提供一種無需外部能源、穩定、高效的供電技術。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種為車輪無線傳感器供電的能量收集裝置，包括車輪、輪輞輻條、基座、懸臂梁、壓電片、質量塊、能量收集電路、電能存儲器件；

所述壓電片設置在懸臂梁上，所述懸臂梁一端與所述基座固定連接，所述懸臂梁另一端固定設有質量塊，所述壓電片與能量收集電路相連接，所述能量收集電路連接電能存儲器件，所述電能存儲器件連接車輪無線傳感器并為其供電；

所述懸臂梁、壓電片位于車輪輪輞的任一輪輞輻條內，所述基座固定在車輪輪輞內部靠近輪胎一側，質量塊位于靠近車輪的中心；

所述懸臂梁與壓電片的連接面與所述車輪圓形截面垂直。

進一步的，所述懸臂梁采用非鐵磁性金屬。

進一步的，所述質量塊采用非鐵磁性材料。

進一步的，所述壓電片采用壓電陶瓷、粗壓電纖維復合材料、聚偏氟乙烯中的任一種。

進一步的，所述能量收集電路為橋式整流電路。

進一步的，所述電能存儲器件為電池或超級電容器。

本發明的優點和積極效果是：

1、本發明以懸臂梁為基礎能量收集結構，附加質量塊與壓電片，結構簡單，易于設計與制作，成本低；以能量收集的方法為傳感器供電，解決了傳統車輪無線傳感器需要經常更換電池的問題；