[发明专利]能量采集/轮胎压力、温度和轮胎数据发射器

说明书

技术领域

在非常概括的程度上来说，本发明涉及封闭系统中的能量守恒，特别是涉及在诸如轮胎结构之类的封闭系统中的能量采集。更具体地，根据本发明的采集器涉及在有关采集器的独立权利要求的前序部分中已经指出的领域。本发明还涉及在有关采集器矩阵的独立权利要求的前序部分中已经指出的领域中的采集器矩阵。本发明还涉及在有关采集器矩阵系统的独立权利要求的前序部分中已经指出的领域中的采集器矩阵系统。本发明还涉及在有关采集器矩阵模块的独立权利要求的前序部分中已经指出的领域中的采集器矩阵模块。此外，本发明也涉及在有关轮胎的独立权利要求的前序部分中已经指出的领域中的轮胎。另外，本发明也涉及在有关鞋类（foot-ware）的独立权利要求的前序部分中已经指出的领域中的鞋类。

背景技术

我们生活在包括多种类型能量的环境中，这些能量在使用中从一次来源（primary source）流出并且当所使用的能量的主要目的已经得以实现时可以形成小的能量流，但是仍然有以衰减的水平或者另一种形式存在于系统中的剩余能量或者二次能量。

当今，汽车轮胎中的压力测量系统是普遍的。在本领域系统的典型状态下，压力及温度传感器模块与无线电发射器结合并且被装配在轮胎内部的阀杆（valve stem）上。该模块的电能由电池供给。来自电池的可利用的能量限制了信号传送频率和该模块的工作寿命。所述传送频率可能为每分钟一次这样低。而且，仅当轮胎以足够高的速度转动时，动作开关（motion switch）才处于使用状态以使得传送能够进行。

曾经提出了能量源的一些替代方案。一个方案是通过电磁场向压力及温度传感器模块供给电能。已经既使用了高频无线电信号又使用了低频磁场耦合。能够传送足够的能量，以使得更新频率（update frequency）达到每秒一次。也不需要有动作开关。缺点是：在每一个轮胎附近都需要天线及相关电缆。这使得系统在实际实施方面过于昂贵。

本领域解决方案的第三个替代状态是从可能存在于轮胎中的可利用的机械、热、辐射或者类似能量源中产生电能。轮胎的转动运动提供了机械能的可靠来源。与所需要的10～100μW电功率相比，可以获得大量的能量作为机械功率。

还期望在轮胎的内衬层（inner liner）上安装测量模块，因为在这个位置能够获得代表性的温度读数而不会受到刹车的影响。此外，如果测量模块与轮胎结合而不与阀门（valve）或轮辋（rim）结合，那么除了能够传送压力和温度读数之外，还能够传送轮胎参数信息。

然而，在例如轮胎这样的封闭系统中，如果考虑到与外部能量源的连接，那么上述各方案难以可靠地实施。必须替换和/或装载外部能量源来恢复轮胎内系统电子设备（诸如测量电子设备和/或用于收集、保存和/或对测量结果进行无线报告的发射器等）的功能。在外部能量源的应用即便不是完全不可能但至少是十分困难的系统条件下，就需要内部能量源。

然而，尽管在世界上能量是以多种形式围绕在我们周围，但是这样的松散能量（loose energy）（有时也称作退化能量）的利用是个问题，尤其在例如转动的轮胎内部这样的封闭系统中是个问题。这样的能量的量对于数字电子设备的许多用途而言是足够的，但是就根据已知的技术本身而言，除了所要获得的非常低水平的能量收益之外，还没有发现用于发掘这样的能量的实施方式和/或将可获得的能量转换成可利用形式的实施方式，因而在轮胎结构中所涉及到的电子设备可能不是切实可行的。

发明内容

本发明的实施例解决了涉及能量采集的现有技术中存在的上述这些问题，本发明的实施例即使不能完全地解决，至少以新的方式提供了缓解方案。

根据本发明的采集器的特征是有关采集器的独立权利要求的特征部分所指出的特征。

根据本发明的采集器矩阵的特征是有关采集器矩阵的独立权利要求的特征部分所指出的特征。

根据本发明的采集器矩阵系统的特征是有关采集器矩阵系统的独立权利要求的特征部分所指出的特征。

根据本发明的采集器模块的特征是有关采集器模块的独立权利要求的特征部分所指出的特征。

根据本发明的轮胎的特征是有关轮胎的独立权利要求的特征部分所指出的特征。

根据本发明的鞋类的特征是有关鞋类的独立权利要求的特征部分所指出的特征。

根据本发明实施例，一种把能量从机械领域转换到电气领域的采集器包括：

至少一个惯性体；

至少一个梁；

支撑所述至少一个梁的支撑体；和

转换器装置，