[发明专利]汽车胎压无源监测仪

说明书

技术领域

本发明专利涉及汽车电子领域，具体涉及基于压电自发电的汽车胎压无源监测仪。

背景技术

本发明专利所涉及的是国外继防抱死刹车系统(ABS)、安全气囊之后第三个立法的汽车安全类电子产品。目前由爆胎导致的车祸事故居高速公路意外事故榜首，爆胎已经成为道路交通杀手之一。作为爆胎的“克星”，TPMS(轮胎压力监测系统)可通过对行驶中车辆轮胎压力的实时自动监测，及时准确地对气压异常的轮胎进行报警，进而预防车辆失控及爆胎。据悉，2013年年底由全国汽车标准化技术委员会制定的TPMS标准有望出台，这对我国TPMS产业来说，将带来巨大的发展机遇。

目前，汽车上使用的直接式轮胎压力监测系统中，轮胎压力检测传感器电路都是由小容量的电池提供电量，受电池电容量小以及电池更换不易的限制，汽车直接式轮胎压力监测系统在实际应用中存在很多不方便之处。随着电子技术的发展，新的环境振动能源-压电发电能源应运而生。由于压电自发电能源装置相对于其他微型发电装置，具有结构简单、不发热、无电磁干扰等优点，因此压电自发电装置广泛应用于不同领域，从而使其成为自供能系统研究领域中的焦点，本发明专利涉及的基于压电自发电的汽车胎压无源监测仪采用了压电材料振动供电的方式，解决了目前胎内传感器及无线发射装置不易供电的行业共性难题，与同类产品比较本项目研发的产品具有体积小、重量轻、使用寿命长，稳定性和可靠性强；使用时无环境污染，对节约资源和能源、减少环境污染，促进我国循环经济发展具有极其重要意义。产品作为新兴车载电子产品，可以广泛的应用于汽车行业中，具有广阔的市场前景和良好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明专利所要解决的技术问题是：汽车轮胎胎内传感器及无线发射装置不易供电的行业共性难题，提供一种基于压电自发电的汽车胎压无源化监测的解决方案。

本发明专利解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明专利将压电能量采集技术、能量储存技术以及电源管理技术有机结合，并设计成能量转换、储存装置和能量管理的技术方案，并应用于汽车轮胎胎内传感器及无线发射装置的供电，因此，与现有技术相比主要有以下的优点：

其一.建立了可持续利用的清洁能源：由于采用了压电振动能供电的技术方案，所以为持续利用清洁能源开辟了一条行之有效的通道。

其二.解决了能量不足的问题：由于建立了可持续利用的清洁能源，使传感器和胎压无线发射模块稳定持续供电的要求得到满足，从而可以确保整个系统正常运行。

其三.管理方便：由于建立了可持续利用的清洁能源，使传感器和胎压无线发射模块能源供电管理问题变得简单，容易操作。

其四.提高了系统工作的可靠性。

本发明专利主要针对汽车胎压无源化监测的问题进行设计，利用压电陶瓷材料振动提供电能，解决了胎压传感器及发射模块持续供电问题。

附图说明

图1是本发明专利总体结构的原理图。

图2是压电自发电振动发电装置的安装示意图

图3是压电能量收集模块输出3.3V电压典型电路。

图4是SP12的引脚图。

图5是微处理器控制单元电路原理图。

图6是压力传感器数据采集模块硬件电路图。

图7是无线发射模块与微控制器硬件电路图。

图8是监测芯片与控制开关电路原理图。

图中：1.压电自发电振动发电装置；2.压电能量收集模块；3.电能储存及供电装置；5.胎压信号传感器；6.胎压信号发射模块；7.控制开关；8.电源状态监测芯片；9.微处理器控制单元。

具体实施方式

本发明专利提供的基于压电自发电的汽车胎压无源监测仪，其结构如图1至图8所示：由依次相连的压电自发电振动发电装置、压电能量收集模块、电能储存及供电装置和依次相连的第一控制开关S1、胎压信号传感器以及与电能储存及供电装置依次相连的第二控制开关S2、胎压信号发射模块以及电源状态监测芯片和微处理器控制单元组成。其中，压电自发电振动发电装置与压电能量收集模块，压电能量收集模块与电能储存及供电装置相连，电能储存及供电装置与电源状态监测芯片和微处理器控制单元依次相连；电能储存及供电装置与第一控制开关相连后与胎压信号传感器相连，同时电能储存及供电装置与第二控制开关相连后与胎压信号发射模块相连，而第一控制开关与第二控制开关均与微处理器控制单元相连；胎压信号传感器的输出端与胎压信号发射模块相连，胎压信号发射模块与微处理器控制单元相连。