[发明专利]用来在诸如胎压监测系统里进行能量收集的压电组件

说明书

技术领域

本发明涉及能量收集(energy harvesting)的压电组件，诸如可 以用于胎压监测系统电源。

背景技术

压电能量收集设备可以广泛应用于众多范围。这种能量收集设 备可以利用压电材料的一种或多种特性，例如，压电材料若有材料变形便 会产生电压。在一些情况下，可以使用压电能量收集设备以代替电池，例 如，不方便、非常困难和/或异常昂贵替换电池的情况下，有一个或多个作 用力施加到压电材料，从而使材料变形以产生一个电压的情况下。胎压监 测系统(tire pressure monitoring system)就是压电能量收集设备的一个示 例应用。但是，在复杂环境下(如在胎压监测系统情况下的汽车轮胎)使 用压电能量收集设备可能会产生有关可靠性、尺寸、重量、成本、制造和/ 或产生适当电压方面的困难。 发明内容 为克服现有技术的缺陷，本发明提出如下技术方案： 一种压电能量收集方法，包括： 弯曲一个压电元件以产生第一电压； 通过一个限制件压缩同一个压电元件以产生第二电压；和 施加第一和第二电压到一个能量存储电路。 一种压电能量收集装置，包括： 用来弯曲一个压电元件以产生第一电压的装置； 通过一个限制件来压缩同一个压电元件以产生第二电压的装置；和 用来施加第一和第二电压到一个能量存储电路的装置。 一种车轮装置，包括： 一个车轮；和 一个胎压监测传感器，其被固定到车轮上，使得如果轮胎被安装到车 轮上，胎压监测传感器暴露在轮胎气压下，其中胎压监测传感器包括： 一个包含压电元件的压电组件，当车轮传递加速度到压电组件上，压电元 件发生弯曲而产生电压，并当车轮传递加速度到压电组件上，压电元件发 生压缩而产生另一个电压。 一种能量收集装置，包括： 一个主体； 一个横杆，包括第一端和第二端，第一端被固定到主体上，横杆还包 含面对主体的第一侧，横杆将会产生弯曲以对应传递到主体的加速度；和 第一压电元件，被固定到横杆的第一侧，压电元件产生第一电压以对应横 杆的弯曲，并产生第二电压以对应第一压电元件抵向主体的压缩。 一种能量收集系统，包括： 一个传感器； 一个连接到传感器的无线发射机，无线发射机发射由传感器产生的信 息； 一个连接到传感器和无线发射机的能量存储电路；和 一个连接到能量存储电路的压电组件，压电组件包括： 一个主体， 一个横杆，包含第一端和第二端，第一端被固定到主体上，横杆 还包括朝向主体的第一侧，横杆产生弯曲以对应传递到主体的加速度， 和 第一压电元件，其被固定到横杆的第一侧，第一压电元件产生第一电压以 对应横杆弯曲，并产生第二电压以对应第一压电元件抵向主体而产生的压 缩。

附图说明

本发明的结构和/或运行方法，与其目的、特征和/或优点，通过 附图并参考以下的详细描述可以被更好地理解，其中：

图1a描述一个示例压电元件因为压缩力而产生电压；

图1b描述一个示例压电元件因为使压电材料弯曲和/或伸长的 一个作用力而产生电压；

图2描述一个压电组件示范实施例的侧面图；

图3描述一个压电组件的另一个示范实施例的侧面图；

图4描述一个压电组件的另一个示范实施例的侧面图；

图5a描述一个包括压电组件的传感器组件的一个示范实施例 的俯视图；

图5b描述图5a示范实施例的侧面图；

图6a描述一个包括压电组件的传感器组件的另一个示范实施 例的俯视图；

图6b描述图6a示范实施例的侧面图；

图7描述一个包括压电组件的示例传感器组件的示范实施例 侧面图；

图8描述一个包括压电组件的示例传感器组件的另一个示范 实施例的侧面图；

图9描述一个包括压电组件的示例传感器组件的另一个示范 实施例的侧面图；

图10是一种在压电元件上产生电压的方法的示范实施例的流 程图；

图11是一个示例测试数据的示意图，描述了一个示例压电组 件经受的加速度和该压电组件产生的电荷之间关系；

图12是一个示例测试数据的示意图，描述了当组件随时间循 环加速时由该压电组件产生的电压；

图13是一个示例测试数据的示意图，描述了当组件随时间循 环加速时由该压电组件产生的电荷；