專利名稱：汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用壓電自供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用壓電自供電裝置。
背景技術(shù)：
月臺(tái)J￡力HSiiJ胃.(Remote tire pressure monitoring system, M^TPMS) 的主要功能是對(duì)汽車輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)壓力過(guò)高、欠壓和漏氣進(jìn)行報(bào)警，以預(yù)防由于汽車輪胎爆裂或欠壓而引發(fā)的交通事故、避免欠壓引起的油耗增加和輪胎磨損加劇。 TPMS系統(tǒng)主要由安裝在駕駛室內(nèi)的監(jiān)視器和安裝在每個(gè)輪胎里的檢測(cè)發(fā)射器構(gòu)成?，F(xiàn)有的檢測(cè)發(fā)射器包括集壓力、溫度、加速度以及電壓檢測(cè)和后信號(hào)處理的智能傳感器、單片機(jī) (MCU)、RF發(fā)射芯片、電池、天線，其功能是檢測(cè)輪胎內(nèi)部壓力與溫度信號(hào)并將其發(fā)射出去， 監(jiān)視器接收到檢測(cè)發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)并顯示與報(bào)警。目前，有關(guān)信號(hào)采集、發(fā)射與接收的技術(shù)已相當(dāng)成熟，TPMS系統(tǒng)面臨的最大問(wèn)題是電池使用壽命較短、受環(huán)境影響性能不穩(wěn)定，還存在電池能量耗盡時(shí)無(wú)法報(bào)警所形成的安全隱患。此外，電池的存在很難降低發(fā)射器的重量。中國(guó)專利申請(qǐng)《用于汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自供電裝置》、專利申請(qǐng)?zhí)?200510016838.0中提供一種自供電裝置，該專利包含至少兩個(gè)安裝平面不相互平行的壓電振子，且使其中一個(gè)所述壓電振子所在的安裝平面與輪緣的某個(gè)切平面平行。這樣安裝的壓電振子在實(shí)際工作中，并不能穩(wěn)定的發(fā)電，沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用壓電自供電裝置，以解決電池使用壽命較短、或因壓電振子布置不當(dāng)而不能正常工作的問(wèn)題。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是，壓電自供電裝置與輪轂固定連接，該壓電自供電裝置采用的壓電振子為懸臂結(jié)構(gòu)、且壓電振子的懸臂平面既與輪軸相平行又與車輪滾動(dòng)方向相垂直，壓電振子數(shù)為一個(gè)或一個(gè)以上。本實(shí)用新型的壓電自供電裝置由一個(gè)或一個(gè)以上將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的壓電振子、印刷電路板以及在所述印刷電路板上的由其它電子器件組成的電源管理控制電路構(gòu)成，所述壓電振子由彈性基板、粘貼在基板上的壓電陶瓷片和固定于基板一自由端的集中質(zhì)量塊構(gòu)成，所述壓電振子一端固定在殼體上，另一自由端利用限位裝置進(jìn)行限位；當(dāng)基板兩側(cè)均粘貼壓電陶瓷片時(shí)，兩陶瓷片之間通過(guò)導(dǎo)線連接；當(dāng)壓電振子為兩個(gè)及以上時(shí)，各壓電振子分別通過(guò)導(dǎo)線與印刷電路板上的電源電路相連，所述的印刷電路板及其電源管理控制電路通過(guò)連接件固定在殼體上，經(jīng)整流、能量積聚處理的脈沖電壓通過(guò)導(dǎo)線輸送給檢測(cè)發(fā)射器，所述的導(dǎo)線由殼體上的通孔弓I出。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于可避免更換電池帶來(lái)的使用不便和電池電能耗盡所帶來(lái)的安全隱患。按本實(shí)用新型布置的壓電振子，由此可最大限度的利用車輛行駛時(shí)輪轂的振動(dòng)和速度變化等使壓電振子產(chǎn)生彎曲變形，進(jìn)而在所述壓電振子的壓電元件兩端產(chǎn)生交流電壓，所述交流電經(jīng)進(jìn)一步整流及能流積累后按需要以脈沖電能的形式輸出給檢測(cè)發(fā)射器，驅(qū)動(dòng)其工作。由于本實(shí)用新型的壓電自供電裝置能夠?qū)崟r(shí)地將汽車運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，因此不需要設(shè)計(jì)節(jié)能電路和使用昂貴的節(jié)能器件，這可以大幅降低汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制造成本。


圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例在輪轂上安裝方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的壓電自供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源管理控制電路，16為比較器，17為觸發(fā)器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)及原理作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，壓電自供電裝置與輪轂14固定連接，該壓電自供電裝置采用的壓電振子1為懸臂結(jié)構(gòu)、且壓電振子的懸臂平面既與輪軸相平行又與車輪滾動(dòng)方向相垂直，壓電振子數(shù)為一個(gè)或一個(gè)以上。如圖2所示，本實(shí)用新型的壓電自供電裝置由2個(gè)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的壓電振子一 1和壓電振子二 1’、印刷電路板4以及在所述印刷電路板上的由其它電子器件組成的電源管理控制電路3構(gòu)成。所述壓電振子由彈性基板10、粘貼在基板上的壓電陶瓷片9和固定于基板一自由端的集中質(zhì)量塊8構(gòu)成；所述壓電振子一端固定在殼體12上，另一自由端利用限位裝置7進(jìn)行限位；當(dāng)基板兩側(cè)均粘貼壓電陶瓷片9時(shí)，兩陶瓷片之間通過(guò)導(dǎo)線 11向連接；當(dāng)壓電振子為兩個(gè)及以上時(shí)，各個(gè)壓電振子分別通過(guò)導(dǎo)線13與印刷電路板4上的電源電路3相連。所述的印刷電路板4及其電源管理控制電路通過(guò)連接件2固定在殼體 12上，經(jīng)整流、能量積聚處理的脈沖電壓通過(guò)導(dǎo)線6輸送給檢測(cè)發(fā)射器，所述的導(dǎo)線6由殼體12上的通孔5引出。如圖1、圖2所示，殼體將壓電振子、印刷電路板和電源電路封閉起來(lái)，所述的殼體12通過(guò)緊箍扣15固定在輪轂14上，并隨輪轂一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)車輪顛簸或轉(zhuǎn)速變化時(shí)，所述壓電振子的固定端受到激勵(lì)作用使集中質(zhì)量塊的受力狀態(tài)發(fā)生變化，在徑向慣性力和切向慣性力綜合作用下沿垂直于壓電振子的方向在壓電振子的平衡位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。如圖3所示，所述電源電路3包括整流電路模塊310、電壓檢測(cè)模塊320、開關(guān)控制模塊330和電壓輸出模塊340構(gòu)成，其功能是為信號(hào)采集、處理及發(fā)射單元提供滿足其使用要求的電能。所述整流電路模塊由兩個(gè)分別與壓電振子相連的整流橋311構(gòu)成的兩組全波整流電路以及存儲(chǔ)電容312組成，其作用是將各個(gè)壓電振子輸出的交流電轉(zhuǎn)化成直流電并存儲(chǔ)在電容內(nèi)。所述的電壓檢測(cè)模塊320由比較電器及外圍器件321和穩(wěn)壓元件322組成， 當(dāng)所述電容312的電壓低于電路321所設(shè)定的電壓參考值時(shí)，電路321輸出為0，壓電振子產(chǎn)生的電能繼續(xù)在電容312上累積；當(dāng)所述電容312的電壓達(dá)到電路321所設(shè)定電壓參考值時(shí)，電路321輸出穩(wěn)定的電壓。所述開關(guān)控制電路330由CMOS開關(guān)331和電能緩沖電路 332組成，其作用是控制存儲(chǔ)電容312與電壓輸出模塊340連接的通斷，其電能由321提供。 所述電壓輸出模塊340由一個(gè)穩(wěn)壓元件341和一個(gè)濾波電容342構(gòu)成，當(dāng)321輸出穩(wěn)定電壓驅(qū)動(dòng)CMOS開關(guān)331工作時(shí)，電壓輸出模塊進(jìn)而輸出一 個(gè)脈沖電壓。
權(quán)利要求1.一種汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用壓電自供電裝置，其特征在于壓電自供電裝置與輪轂固定連接，該壓電自供電裝置采用的壓電振子為懸臂結(jié)構(gòu)、且壓電振子的懸臂平面既與輪軸相平行又與車輪滾動(dòng)方向相垂直，壓電振子數(shù)為一個(gè)或一個(gè)以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用壓電自供電裝置，其特征在于壓電自供電裝置由一個(gè)或一個(gè)以上將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的壓電振子、印刷電路板以及在所述印刷電路板上的由其它電子器件組成的電源管理控制電路構(gòu)成，所述壓電振子由彈性基板、粘貼在基板上的壓電陶瓷片和固定于基板一自由端的集中質(zhì)量塊構(gòu)成，所述壓電振子一端固定在殼體上，另一自由端利用限位裝置進(jìn)行限位；當(dāng)基板兩側(cè)均粘貼壓電陶瓷片時(shí)，兩陶瓷片之間通過(guò)導(dǎo)線連接；當(dāng)壓電振子為兩個(gè)及以上時(shí)，各壓電振子分別通過(guò)導(dǎo)線與印刷電路板上的電源電路相連，所述的印刷電路板及其電源管理控制電路通過(guò)連接件固定在殼體上，經(jīng)整流、能量積聚處理的脈沖電壓通過(guò)導(dǎo)線輸送給檢測(cè)發(fā)射器，所述的導(dǎo)線由殼體上的通孔引出。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用壓電自供電裝置，屬于汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域。壓電自供電裝置與輪轂固定連接，該壓電自供電裝置采用的壓電振子為懸臂結(jié)構(gòu)、且壓電振子的懸臂平面既與輪軸相平行又與車輪滾動(dòng)方向相垂直，壓電振子數(shù)為一個(gè)或一個(gè)以上。優(yōu)點(diǎn)在于可避免更換電池帶來(lái)的使用不便和電池電能耗盡所帶來(lái)的安全隱患。由于本實(shí)用新型的壓電自供電裝置能夠?qū)崟r(shí)地將汽車運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，因此不需要設(shè)計(jì)節(jié)能電路和使用昂貴的節(jié)能器件，這可以大幅降低汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制造成本。
文檔編號(hào)B60C23/02GK202094819SQ20112015999
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者劉勇, 吳越, 楊志剛, 田豐君, 閆世偉 申請(qǐng)人:常州志邦電子科技有限公司