用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的pvdf薄膜能量採集器的製作方法
2023-07-17 15:56:41 1
專利名稱：用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的pvdf薄膜能量採集器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的PVDF薄膜能量採集器，屬於壓電能量轉換領域。
背景技術：
汽車輪胎狀態監測系統的作用是在汽車行駛過程中對輪胎氣壓、溫度、變形等進行實時自動監測，並對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以確保行車安全。其工作原理是輪胎的胎骰上安裝一個內置傳感器，傳感器中包括感應氣壓的電橋式電子氣壓感應裝置，它將氣壓信號轉換為電信號，通過無線發射裝置將信號發射出來。有的輪胎監測傳感器還包含有測量溫度、應變、加速度等參數的功能，為汽車行駛提供更多安全信息。該傳感器通過無線方式發射到接收器，在顯示器上顯示各種數據變化或以蜂鳴等形式，提醒駕車者。並在輪胎漏氣和壓力變化超過安全門限時進行報警，以保障行車安全。 輪胎狀態監測的功能有實時監測輪胎壓力；輪流顯示當前輪胎壓力及溫度；高壓低壓報警，高溫報警；快速漏氣報警；主機電池低電量提示；停車時顯示屏自動關閉；電池供電時主機可自動進入停車省電模式；可根據車型及輪胎位置設定相應的標準壓力值。安裝汽車胎壓監測系統有如下好處有效防止爆胎；有效避免缺氣行駛造成的輪胎損毀；有效避免油耗增加；確保車輛最佳操控性能；避免車輛部件非正常磨損。
正因為輪胎狀態監測具有很多好處，能降低交通事故，確保生命財產安全，所以擁有廣闊的市場價值。基於壓力傳感器的輪胎狀態監測是利用每一個安裝在輪胎內的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓。由於安裝在輪胎內裝拆很不方便，所以電池的壽命決定了整個系統的壽命。近幾年來，振動能量回收成為眾多學者研究的熱門領域。振動能量收集系統研究的是如何為更換電池不方便的設備利用周圍環境中的振動能量實現能量自給的。
胎壓監測系統目前可以由兩種方式實現， 一種是間接式即利用ABS監測車輪轉速的擴展功能來實現，但此種方式缺點是只有在車子跑上一段距離後才能發揮作用，尤其是汽車起步時不能報警，並且無法知道是哪個輪胎虧氣。另一種是直接式即直接在汽車輪胎內埋入傳感器，傳感器傳送胎壓、溫度信息給系統主機，系統主機再予以顯示。優點是監測靈敏，信息全。因此直接式將是未來胎壓監測系統的發展主流和趨勢。直接式的缺點是目前市面上的傳感器電池都是一體化設計，電池一旦沒電，就要連傳感器一起更換，後期維護成本非常高。因此解決胎壓監測系統的傳感器的供電問題成為制約胎壓監測系統發展的
關鍵技術之一。
發明內容
本發明在於提供一種用於汽車輪胎狀態監視無線傳感器的PVDF薄膜能量採集器。利用PVDF薄膜傳感器把振動能量轉換成電能來解決電池壽命問題。為無線胎壓傳感器提供長期的電源供給，使其在其使用周期內不需要更換電池。
本發明為實現上述目的，採用如下技術方案 本發明用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的PVDF薄膜能量採集器，其特徵在於由PVDF薄膜依次串接充電控制電路、儲能電路、電源輸出電路構成，所述PVDF薄膜沿輪胎徑向粘貼於汽車輪胎內部側面上或者沿輪胎周向粘貼在輪胎內部底面上，所述電源輸出電路給汽車輪胎狀態監測無線傳感器供電。 所述的用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的PVDF薄膜能量採集器，其特徵在於PVDF薄膜為單層或3到8層或bimorph結構。 本發明採用的PVDF壓電薄膜為柔性有機材料，其具有較高的介電性、較強的壓電性和很高的機械強度，以及很好的柔韌性，並且，其頻響範圍寬、能抗化學和油性腐蝕等優良特性。PVDF的壓電性比石英高很多，並且可以做得更薄，重量輕，體積小，結構簡單，可粘貼在材料的表面，與結構有著良好的相容性。本發明結構簡單緊湊合理，能長期使用，節能環保。
圖1為本發明的結構簡圖 圖2為PVDF薄膜供電模塊在汽車輪胎內部側面沿徑向粘貼示意圖
圖3為PVDF薄膜供電模塊在汽車輪胎內部底面沿周向粘貼示意圖
圖4為一種簡單的充電控制電路圖 附圖中標記說明1、PVDF薄膜供電模塊2、汽車輪胎截面3、PVDF薄膜供電模塊。
具體實施例方式
下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明 結合
本發明的安裝過程本發明可以在安裝TSM(輪胎狀態監測)系統的同時安裝，也可以把本發明的安裝集成到輪胎的製造過程中。無論是採用PVDF薄膜多層結構( 一般採用3到8層)、bimorph結構還是單層結構，都把PVDF薄膜以及充電控制電路、儲能電路、電源輸出電路集成在一個模塊中，從外形看就是一塊長方形柔軟的帶狀結構。將PVDF薄膜供電模塊1粘貼在汽車輪胎內部側面，使其長度方向沿輪胎的徑向，如附圖2所示。也可以把PVDF薄膜供電模塊3沿輪胎內部底面粘貼，其長度方向沿輪胎周向，如附圖3所示。安裝好後，該模塊便可為TSM提供電源了。 結合
本發明的具體工作過程汽車在行駛時，PVDF薄膜與輪胎一起發生周期性形變，由於壓電效應，會在PVDF薄膜的兩個電極上產生電荷。通過充電控制電路，附圖4為一種簡單的充電控制電路，起濾波整流作用，使儲能電路儲存PVDF產生的電能，電源輸出模塊把電壓轉化到一定範圍後輸出給胎壓傳感器，給其供電。這樣，只要汽車在行駛時可持續對儲能元件充電。而無論在行駛還是靜止狀態，傳感器由於有儲能元件給其供電，可以一直工作。 本發明結構簡單，使用方便，綠色環保，壽命長。
權利要求
一種用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的PVDF薄膜能量採集器，其特徵在於由PVDF薄膜依次串接充電控制電路、儲能電路、電源輸出電路構成，所述PVDF薄膜沿輪胎徑向粘貼於汽車輪胎內部側面上或者沿輪胎周向粘貼在輪胎內部底面上，所述電源輸出電路給汽車輪胎狀態監測無線傳感器供電。
2. 根據權利要求1所述的用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的PVDF薄膜能量採集器，其特徵在於PVDF薄膜為單層或3到8層或bimorph(雙壓電晶片)結構。
全文摘要
本發明公布了一種用於汽車輪胎狀態監測無線傳感器的PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜能量採集器，由PVDF薄膜依次串接充電控制電路、儲能電路、電源輸出電路構成，所述PVDF薄膜沿輪胎徑向粘貼於汽車輪胎內部側面上或者沿輪胎周向粘貼在輪胎內部底面上，所述電源輸出電路給汽車輪胎狀態監測無線傳感器供電。本發明結構簡單緊湊合理，能長期使用，節能環保。
文檔編號H02N2/18GK101719736SQ200910264889
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者唐海洋, 朱莉婭, 陳仁文 申請人:南京航空航天大學