CN115447320A - 一种阵列俘能的智能轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能轮胎技术领域，具体涉及一种阵列俘能的智能轮胎，包括轮胎、轮毂、两圈电极、导线、储能元件传感器模块和多个压电模块；压电模块绕轮胎中心阵列分布，在轮胎充气后，轮胎钢圈部位紧贴轮毂，压电模块与两圈电极分别接触连通，通过将阵列分布的压电模块并联，不断为车胎内传感器和储能装置提供能量；通过将压电模块设置在轮胎胎侧部位，胎侧作为整个轮胎在滚动中形变最大的部位，增加压电模块在每次轮胎旋转时的形变量，从而增加电量输出，解决了现有的轮胎俘能设备功率并不能提供轮胎内传感器长时间工作，导致只能间歇性的向车机发出信号的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能轮胎技术领域，尤其涉及一种阵列俘能的智能轮胎。
背景技术
随着时代的发展，人们对于汽车安全性的需求越来越大，汽车越来越智能化，车胎智能化作为其重要分支尤为重要，其中TPMS监测轮胎胎压减少了很多因为轮胎出现安全问题的情况，但是轮胎相对于整车来说是一个相对独立的部件，车胎内部传感器无法通过汽车蓄电池供电。
目前，为了对车胎内部传感器供电，现有的智能轮胎通过利用各种压电材料，各种压电俘能结构给汽车传感器提供能量，但是现有轮胎俘能设备功率并不能提供轮胎内传感器长时间工作，只能间歇性的向车机发出信号，供电效果不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阵列俘能的智能轮胎，增加俘能压电效率，在同样的时间内，为车胎内部传感器和储能装置提供更多的电量。
为实现上述目的，本发明提供了一种阵列俘能的智能轮胎，包括轮胎、轮毂、两圈电极、导线、储能元件传感器模块和多个压电模块；
所述轮毂设置在所述轮胎内侧，两圈所述电极分别与所述轮毂固定连接，并分别位于所述轮毂侧边；所述导线分别与两圈所述电极电连接，并位于所述电极侧边；所述储能元件传感器模块和所述轮毂固定连接，且与所述导线电连接，并位于所述轮毂侧边；多个所述压电模块分别和所述轮胎固定连接，并分别位于所述轮胎内侧。
其中，所述储能元件传感器模块包括浮能元件、整流电路、储能电路、稳压电路和第一传感器；
所述浮能元件和所述导线电连接，所述整流电路和所述浮能元件电连接，所述储能电路和所述整流电路电连接，所述稳压电路和所述储能电路电连接，所述第一传感器和所述稳压电路电连接。
其中，所述整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；
所述二极管D1正极和所述浮能元件连接，所述二极管D2正极和所述二极管连接，所述二极管D2负极和所述二极管D1负极连接；所述二极管D3负极和所述二极管D1正极连接，所述二极管D4正极和所述二极管D3正极连接，所述二极管D4负极和所述二极管D2正极连接。
其中，所述储能电路包括电容C1；所述电容C1一端和所述二极管D2负极连接，另一端和所述二极管D4正极连接。
其中，所述稳压电路包括电容C2、稳压器U1和电容C3；
所述电容C2一端和所述二极管D2负极连接，另一端和所述二极管D4正极连接；所述稳压器U1输入端和所述电容C2连接，所述稳压器接地端和所述第一传感器连接；所述电容C3一端和所述稳压器输出端连接，另一端和所述第一传感器连接。
其中，所述压电模块包括下柔性保护膜、下柔性片状引线、柔性压电材料、上柔性片状引线和上柔性保护膜；
所述下柔性片状引线设置在所述下柔性保护膜一侧，所述柔性压电材料设置在所述下柔性片状引线远离所述下柔性保护膜一侧，所述上柔性片状引线设置在所述柔性压电材料远离所述下柔性片状引线一侧，所述上柔性保护膜设置在所述上柔性片状引线远离所述柔性压电材料一侧。
本发明的一种阵列俘能的智能轮胎，所述压电模块通过粘贴的方式紧贴于所述轮胎内表面，所述压电模块绕所述轮胎中心阵列分布，在所述轮胎充气后，所述轮胎钢圈部位紧贴所述轮毂，所述轮毂上有两圈电极，所述压电模块与两圈电极分别接触连通，本发明通过该结构将阵列分布的所述压电模块并联，通过将各个阵列的压电模块并联的方式，不断为车胎内传感器和储能装置提供能量；通过将所述压电模块设置在所述轮胎胎侧部位，胎侧作为整个轮胎在滚动中形变最大的部位，增加所述压电模块在每次轮胎旋转时的形变量，从而增加电量输出。通过上述方式，解决了现有的轮胎俘能设备功率并不能提供轮胎内传感器长时间工作，导致只能间歇性的向车机发出信号的问题，本发明通过提供一种阵列结构，利用阵列的模式，使所述轮胎每转到一定角度，都能产生一定电量，使所述压电模块不断为所述轮胎产生电量，充分利用车胎变形的能量，让每个角度发电量更为充足；同时该轮胎结构提供了一种量产俘能车胎的方式，在车胎经过磨损消耗后，通过直接更换该类型车胎，不需要过多调试，就能利用该类型轮胎满足俘能要求，减少电池使用，从而减少环境污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的轮胎和多个压电模块的结构示意图。
图2是本发明的轮毂、两圈电极、导线和储能元件传感器模块的结构示意图。
图3是本发明的轮毂、两圈电极、导线和储能元件传感器模块的另一结构示意图。
图4是图3细节A的局部放大图。
图5是本发明的储能元件传感器模块的结构示意图。
图6是本发明的压电模块的结构示意图。
1-轮胎、2-轮毂、3-电极、4-导线、5-储能元件传感器模块、6-压电模块、11-下柔性保护膜、12-下柔性片状引线、13-柔性压电材料、14-上柔性片状引线、15-上柔性保护膜、51-浮能元件、52-整流电路、53-储能电路、54-稳压电路、55-第一传感器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1～图6，本发明提供一种阵列俘能的智能轮胎：包括轮胎1、轮毂2、两圈电极3、导线4、储能元件传感器模块5和多个压电模块6；
所述轮毂2设置在所述轮胎1内侧，两圈所述电极3分别与所述轮毂2固定连接，并分别位于所述轮毂2侧边；所述导线4分别与两圈所述电极3电连接，并位于所述电极3侧边；所述储能元件传感器模块5和所述轮毂2固定连接，且与所述导线4电连接，并位于所述轮毂2侧边；多个所述压电模块6分别和所述轮胎1固定连接，并分别位于所述轮胎1内侧。
在本实施方式中，所述压电模块6通过粘贴的方式紧贴于所述轮胎1内表面，所述压电模块6绕所述轮胎1中心阵列分布，在所述轮胎1充气后，所述轮胎1钢圈部位紧贴所述轮毂2，所述轮毂2上有两圈电极3，所述压电模块6与两圈电极3分别接触连通，本发明通过该结构将阵列分布的所述压电模块6并联，通过将各个阵列的压电模块6并联的方式，不断为车胎内传感器和储能装置提供能量；通过将所述压电模块6设置在所述轮胎1胎侧部位，胎侧作为整个轮胎1在滚动中形变最大的部位，增加所述压电模块6在每次轮胎1旋转时的形变量，从而增加电量输出。通过上述方式，解决了现有的轮胎俘能设备功率并不能提供轮胎内传感器长时间工作，导致只能间歇性的向车机发出信号的问题，本发明通过提供一种阵列结构，利用阵列的模式，使所述轮胎1每转到一定角度，都能产生一定电量，使所述压电模块6不断为所述轮胎1产生电量，充分利用车胎变形的能量，让每个角度发电量更为充足；同时该轮胎1结构提供了一种量产俘能车胎的方式，在车胎经过磨损消耗后，通过直接更换该类型车胎，不需要过多调试，就能利用该类型轮胎1满足俘能要求，减少电池使用，从而减少环境污染。
进一步的，所述储能元件传感器模块5包括浮能元件51、整流电路52、储能电路53、稳压电路54和第一传感器55；
所述浮能元件51和所述导线4电连接，所述整流电路52和所述浮能元件51电连接，所述储能电路53和所述整流电路52电连接，所述稳压电路54和所述储能电路53电连接，所述第一传感器55和所述稳压电路54电连接。
在本实施方式中，通过设置所述浮能元件51、所述整流电路52、所述储能电路53、所述稳压电路54，将所述浮能元件51产生的交流电整合，整合后的电储能后通过所述稳压电路54使电量达到所述第一传感器55的额定电压即可让整个系统稳定工作；所述第一传感器55优选包括胎压传感器在内的所有传感器，由于本申请能够提供充足的电量，因此可以支持在轮胎1内安装更多的传感器，所述第一传感器55根据实际需求选型即可。
进一步的，所述整流电路52包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；
所述二极管D1正极和所述浮能元件51连接，所述二极管D2正极和所述二极管连接，所述二极管D2负极和所述二极管D1负极连接；所述二极管D3负极和所述二极管D1正极连接，所述二极管D4正极和所述二极管D3正极连接，所述二极管D4负极和所述二极管D2正极连接。
进一步的，所述储能电路53包括电容C1；所述电容C1一端和所述二极管D2负极连接，另一端和所述二极管D4正极连接。
进一步的，所述稳压电路54包括电容C2、稳压器U1和电容C3；
所述电容C2一端和所述二极管D2负极连接，另一端和所述二极管D4正极连接；所述稳压器U1输入端和所述电容C2连接，所述稳压器接地端和所述第一传感器55连接；所述电容C3一端和所述稳压器输出端连接，另一端和所述第一传感器55连接。
在本实施方式中，通过所述整流电路52，所述储能电路53和所述稳压电路54将所述浮能元件51和所述第一传感器55连接，整流电路52通过所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管D3和所述二极管D4，将所述俘能元件产生的交流电整合，整合后的电通过所述电容C1储能，再通过所述稳压电路54使电量达到所述第一传感器55的额定电压即可让整个系统稳定工作。
进一步的，所述压电模块6包括下柔性保护膜11、下柔性片状引线12、柔性压电材料13、上柔性片状引线14和上柔性保护膜15；
所述下柔性片状引线12设置在所述下柔性保护膜11一侧，所述柔性压电材料13设置在所述下柔性片状引线12远离所述下柔性保护膜11一侧，所述上柔性片状引线14设置在所述柔性压电材料13远离所述下柔性片状引线12一侧，所述上柔性保护膜15设置在所述上柔性片状引线14远离所述柔性压电材料13一侧。
在本实施方式中，所述下柔性保护膜11、所述上柔性保护膜15为高性能聚酯材料，能耐受轮胎1高温和轮胎1橡胶剧烈形变，所述柔性压电材料13不局限于PVDF一种材料，其他新型高性能压电耐高温材料同样适用，所述下柔性片状引线12、所述上柔性片状引线14将所述柔性压电材料13随轮胎1转动所产生的电能引出，所述下柔性片状引线12、所述上柔性片状引线14不相互接触，该结构通过封装的方式合成所述压电模块6，该柔性结构能适应各种类型车胎，并不影响车胎旋转，在轮胎1旋转时，由于轮胎1滚动受压使轮胎1变形，带动贴于内表面阵列式压电模块6，将动能转化成电能，电能能通过所述导线4引出，存至所述轮毂2上的所述储能元件传感器模块5或直接供电至传感器；在所述压电模块6中，所述上柔性片状引线14和所述下柔性片状引线12长度不相等，片状引线通过长度不相等的结构，能分别与所述轮毂2上的两圈电极3相对应，在轮胎1充气后，所述轮胎1钢圈部位紧贴所述轮毂2，所述轮毂2上有两圈电极3，片状引线与两圈电极3分别接触连通，提供了一种量产智能化的可能性，方便智能汽车轮胎1拆装；本发明通过片状引线长度不相等的结构将阵列分布的压电模块6并联，通过将各个阵列模块并联的方式，不断为车胎内传感器和储能装置提供能量；该发明将阵列压电模块6设置在轮胎1胎侧部位，胎侧作为整个轮胎1在滚动中形变最大的部位，增加所述压电模块6在每次轮胎1旋转时的形变量，从而增加电量输出。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种阵列俘能的智能轮胎，其特征在于，
包括轮胎、轮毂、两圈电极、导线、储能元件传感器模块和多个压电模块；
所述轮毂设置在所述轮胎内侧，两圈所述电极分别与所述轮毂固定连接，并分别位于所述轮毂侧边；所述导线分别与两圈所述电极电连接，并位于所述电极侧边；所述储能元件传感器模块和所述轮毂固定连接，且与所述导线电连接，并位于所述轮毂侧边；多个所述压电模块分别和所述轮胎固定连接，并分别位于所述轮胎内侧。
2.如权利要求1所述的一种阵列俘能的智能轮胎，其特征在于，
所述储能元件传感器模块包括浮能元件、整流电路、储能电路、稳压电路和第一传感器；
所述浮能元件和所述导线电连接，所述整流电路和所述浮能元件电连接，所述储能电路和所述整流电路电连接，所述稳压电路和所述储能电路电连接，所述第一传感器和所述稳压电路电连接。
3.如权利要求2所述的一种阵列俘能的智能轮胎，其特征在于，
所述整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；
所述二极管D1正极和所述浮能元件连接，所述二极管D2正极和所述二极管连接，所述二极管D2负极和所述二极管D1负极连接；所述二极管D3负极和所述二极管D1正极连接，所述二极管D4正极和所述二极管D3正极连接，所述二极管D4负极和所述二极管D2正极连接。
4.如权利要求3所述的一种阵列俘能的智能轮胎，其特征在于，
所述储能电路包括电容C1；所述电容C1一端和所述二极管D2负极连接，另一端和所述二极管D4正极连接。
5.如权利要求4所述的一种阵列俘能的智能轮胎，其特征在于，
所述稳压电路包括电容C2、稳压器U1和电容C3；
所述电容C2一端和所述二极管D2负极连接，另一端和所述二极管D4正极连接；所述稳压器U1输入端和所述电容C2连接，所述稳压器接地端和所述第一传感器连接；所述电容C3一端和所述稳压器输出端连接，另一端和所述第一传感器连接。
6.如权利要求5所述的一种阵列俘能的智能轮胎，其特征在于，
所述压电模块包括下柔性保护膜、下柔性片状引线、柔性压电材料、上柔性片状引线和上柔性保护膜；
所述下柔性片状引线设置在所述下柔性保护膜一侧，所述柔性压电材料设置在所述下柔性片状引线远离所述下柔性保护膜一侧，所述上柔性片状引线设置在所述柔性压电材料远离所述下柔性片状引线一侧，所述上柔性保护膜设置在所述上柔性片状引线远离所述柔性压电材料一侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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