[发明专利]用于汽车轮胎状态监测无线传感器的PVDF薄膜能量采集器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于汽车轮胎状态监测无线传感器的PVDF薄膜能量采集器，属于压电能量转换领域。

背景技术

汽车轮胎状态监测系统的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压、温度、变形等进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。其工作原理是：轮胎的胎骰上安装一个内置传感器，传感器中包括感应气压的电桥式电子气压感应装置，它将气压信号转换为电信号，通过无线发射装置将信号发射出来。有的轮胎监测传感器还包含有测量温度、应变、加速度等参数的功能，为汽车行驶提供更多安全信息。该传感器通过无线方式发射到接收器，在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式，提醒驾车者。并在轮胎漏气和压力变化超过安全门限时进行报警，以保障行车安全。

轮胎状态监测的功能有：实时监测轮胎压力；轮流显示当前轮胎压力及温度；高压低压报警，高温报警；快速漏气报警；主机电池低电量提示；停车时显示屏自动关闭；电池供电时主机可自动进入停车省电模式；可根据车型及轮胎位置设定相应的标准压力值。安装汽车胎压监测系统有如下好处：有效防止爆胎；有效避免缺气行驶造成的轮胎损毁；有效避免油耗增加；确保车辆最佳操控性能；避免车辆部件非正常磨损。

正因为轮胎状态监测具有很多好处，能降低交通事故，确保生命财产安全，所以拥有广阔的市场价值。基于压力传感器的轮胎状态监测是利用每一个安装在轮胎内的压力传感器来直接测量轮胎的气压。由于安装在轮胎内装拆很不方便，所以电池的寿命决定了整个系统的寿命。近几年来，振动能量回收成为众多学者研究的热门领域。振动能量收集系统研究的是如何为更换电池不方便的设备利用周围环境中的振动能量实现能量自给的。

胎压监测系统目前可以由两种方式实现，一种是间接式：即利用ABS监测车轮转速的扩展功能来实现，但此种方式缺点是只有在车子跑上一段距离后才能发挥作用，尤其是汽车起步时不能报警，并且无法知道是哪个轮胎亏气。另一种是直接式：即直接在汽车轮胎内埋入传感器，传感器传送胎压、温度信息给系统主机，系统主机再予以显示。优点是监测灵敏，信息全。因此直接式将是未来胎压监测系统的发展主流和趋势。直接式的缺点是目前市面上的传感器电池都是一体化设计，电池一旦没电，就要连传感器一起更换，后期维护成本非常高。因此解决胎压监测系统的传感器的供电问题成为制约胎压监测系统发展的关键技术之一。

发明内容

本发明在于提供一种用于汽车轮胎状态监视无线传感器的PVDF薄膜能量采集器。利用PVDF薄膜传感器把振动能量转换成电能来解决电池寿命问题。为无线胎压传感器提供长期的电源供给，使其在其使用周期内不需要更换电池。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明用于汽车轮胎状态监测无线传感器的PVDF薄膜能量采集器，其特征在于：由PVDF薄膜依次串接充电控制电路、储能电路、电源输出电路构成，所述PVDF薄膜沿轮胎径向粘贴于汽车轮胎内部侧面上或者沿轮胎周向粘贴在轮胎内部底面上，所述电源输出电路给汽车轮胎状态监测无线传感器供电。

所述的用于汽车轮胎状态监测无线传感器的PVDF薄膜能量采集器，其特征在于：PVDF薄膜为单层或3到8层或bimorph结构。

本发明采用的PVDF压电薄膜为柔性有机材料，其具有较高的介电性、较强的压电性和很高的机械强度，以及很好的柔韧性，并且，其频响范围宽、能抗化学和油性腐蚀等优良特性。PVDF的压电性比石英高很多，并且可以做得更薄，重量轻，体积小，结构简单，可粘贴在材料的表面，与结构有着良好的相容性。本发明结构简单紧凑合理，能长期使用，节能环保。

附图说明

图1为本发明的结构简图

图2为PVDF薄膜供电模块在汽车轮胎内部侧面沿径向粘贴示意图

图3为PVDF薄膜供电模块在汽车轮胎内部底面沿周向粘贴示意图

图4为一种简单的充电控制电路图

附图中标记说明：1、PVDF薄膜供电模块  2、汽车轮胎截面  3、PVDF薄膜供电模块。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：