JP2006069526A - 多段式蓄積装置を備えた圧電式電源からの電力変換 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転するタイヤ16の機械的なエネルギーから電力を発生するためのシステム及び方法は、電力回収調整モジュール14が付属する圧電式電力発生装置60を有している。圧電構造体60は、タイヤ構造体内に取り付けられ、ホイール組立体が地面上を走行するときに電荷が発生される。圧電構造体の電極に接続された電力回収調整モジュールは、圧電構造体からの電流を整流し、調整し、多段式蓄積装置、好ましくは複数のキャパシタ45、55に蓄積する。電力発生装置に蓄積されたエネルギーから調整された電圧源が実現され、タイヤ又はホイールの組立体内に一体化された様々な電子システムに選択的に電力を供給するために使用され、1例には、タイヤ圧力、タイヤ温度、識別変数のような情報を遠隔の受信器位置に無線送信するタイヤ監視システムがある。
【選択図】図5
Description
本発明の同一又は同様な特徴又は要素を指示するために、本明細書全体及び全添付図面において同一の参照番号を使用する。
12 タイヤ電子装置
14 電力回収調整モジュール
16 タイヤ構造体
45、55 キャパシタ
60 圧電素子
Claims (23)
- 自己電力供給式電子装置が一体化されている空気タイヤ組立体であって、
地面と接触する外側トレッド部分を有するクラウン部分と、ホイールリムにタイヤを装着するビード部分と、各ビード部分とクラウン部分との間に延在する外側サイドウォール部分と、クラウン内側表面と、サイドウォール内側表面とを有するタイヤ構造体と、
前記タイヤ構造体の撓みで電気エネルギーを発生するように前記タイヤ構造体の選択した部分に一体化された圧電構造体と、
前記圧電構造体に電気的に接続されて、前記タイヤ構造体の撓みで前記圧電構造体内で発生された電荷を受けて、調整された電圧出力を供給する電力回収調整モジュールと、
前記電力回収調整モジュールに接続された電子装置パッケージであって、その内の選択された機能部分が、前記調整された電圧出力によって電力が供給される電子装置パッケージと
を具備することを特徴とする空気タイヤ組立体。 - 前記電力回収調整モジュールは、前記圧電構造体によって発生された前記電気エネルギーを整流する電圧整流器と、その整流された電気エネルギーを蓄積する少なくとも2つのエネルギー蓄積装置とを具備していることを特徴とする請求項1に記載の空気タイヤ組立体。
- 前記電圧整流器は全波ブリッジ整流器であり、前記少なくとも2つのエネルギー蓄積装置はそれぞれキャパシタを具備することを特徴とする請求項2に記載の空気タイヤ組立体。
- 前記少なくとも2つのエネルギー蓄積装置は前記電圧整流器から前記整流された電気エネルギーを受ける第1の蓄積装置と、第2の蓄積装置とを具備し、更に整流器から前記第2の蓄積装置へのエネルギーの転送を制御するコントローラを具備することを特徴とする請求項2に記載の空気タイヤ組立体。
- コントローラがマイクロコントローラである請求項4に記載の空気タイヤ組立体。
- 前記第1の蓄積装置と前記第2の蓄積装置とは共にキャパシタであり、前記第1の蓄積装置の容量値は、前記第2の蓄積装置の容量値より小さいことを特徴とする請求項4に記載の空気タイヤ組立体。
- 第1の蓄積装置の動作電圧は、第2のエネルギー蓄積装置の動作電圧より高いことを特徴とする請求項4に記載の空気タイヤ組立体。
- 空気タイヤ構造体と一体化されて、予め選択したタイヤ状態に係る情報を測定して送信するように構成されたタイヤ監視システムであって、
圧電構造体と、
前記圧電構造体に電気的に接続され、前記圧電構造体内で発生した電荷を受けて電力調整モジュール内に蓄積し、調整された電圧出力を独立して発生する電力回収調整モジュールと、
少なくとも1つの予め選択したタイヤ状態に係る情報を測定するための少なくとも1つのセンサと、
前記電力回収調整モジュールと前記少なくとも1つのセンサとに接続され、前記少なくとも1つのセンサからの情報を処理して、前記少なくとも1つの予め選択したタイヤ状態を表す選択した情報を発生するマイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続され、前記マイクロコントローラから前記選択した情報を受けて、搬送波信号を前記選択した情報で変調して、前記選択した情報を送信する無線送信器と、
を具備していることを特徴とするタイヤ監視システム。 - 前記電力調整モジュールは、前記圧電構造体によって発生された前記電気エネルギーを整流する電圧整流器と、電気エネルギーを蓄積する複数のエネルギー蓄積装置と、電圧調整器とを具備していることを特徴とする請求項8に記載のタイヤ監視システム。
- 前記電圧整流器は全波ブリッジ整流器であり、前記エネルギー蓄積装置は複数のキャパシタを含むことを特徴とする請求項9に記載のタイヤ監視システム。
- 電圧調整器は出力電圧を約3Vから約5Vまでの選択されたレベルに維持することを特徴とする請求項10に記載のタイヤ監視システム。
- 複数のセンサが設けられ、その内の選択されたセンサは、空気タイヤ組立体内の温度及び圧力に係る情報を出力することを特徴とする請求項10に記載のタイヤ監視システム。
- 前記マイクロコントローラによって発生された前記選択した情報は、前記タイヤ構造体の温度及び圧力の選択されたもの、前記タイヤ構造体が受けているタイヤ回転数、及びタイヤ識別タグを表していることを特徴とする請求項8に記載のタイヤ監視システム。
- ホイール組立体内に一体化された圧電材料から電力を発生する方法であって、
圧電構造体を用意して、前記ホイール組立体内部の選択した場所に沿って配置し、
前記ホイール組立体が地面に沿って回転してその結果前記ホイール組立体の一部が撓むときに普通に発生する機械的な歪みを前記ホイール組立体に生じさせて、前記圧電構造体内に電流を発生させ、
前記圧電構造体内に発生した前記電流を調整し、
その調整した電流を複数の蓄積装置に蓄積し、電圧源が、前記ホイール組立体に設けられた電子装置に電力を供給するために直に利用可能であるようにする
ことを特徴とする、電力を発生する方法。 - 前記調整工程は、前記圧電構造体内で発生された前記電流を整流することを含むことを特徴とする請求項14に記載の電力を発生する方法。
- 撓んだときに出力電圧を出力する出力端子を有する圧電素子と、
出力と、前記圧電素子の前記出力端子に接続された入力とを有する整流器と、
コントローラと、
前記整流器の前記出力に接続された第1の蓄積素子と、
前記コントローラによって前記整流器に選択的に接続される第2の蓄積素子と
を具備しており、前記圧電素子は、撓んだとき、電荷を発生し、その電荷は前記第1の蓄積素子に蓄積され、前記第1の蓄積素子の電圧が閾値レベルに到達すると、一部が前記第2の蓄積素子に送られることを特徴とする電力発生モジュール。 - 前記第1及び前記第2の蓄積素子はそれぞれキャパシタであることを特徴とする請求項16に記載の電力発生モジュール。
- 前記第1の蓄積素子のエネルギー蓄積容量は前記第2の蓄積素子のエネルギー蓄積容量より小さいことを特徴とする請求項17に記載の電力発生モジュール。
- 前記第1の蓄積素子と前記第2の蓄積素子との間に接続されたコンバータを更に具備していることを特徴とする請求項16に記載の電力発生モジュール。
- 前記コンバータはバックコンバータであることを特徴とする請求項19に記載の電力発生モジュール。
- 前記第1の蓄積素子の動作電圧は前記第2の蓄積素子の動作電圧より高いことを特徴とする請求項18に記載の電力発生モジュール。
- 前記コントローラは動作エネルギーを要求し、その動作エネルギーは最初前記第1の蓄積素子から供給されることを特徴とする請求項18に記載の電力発生モジュール。
- 前記コントローラのための補助動作エネルギーは前記第2の蓄積素子から供給されることを特徴とする請求項22に記載の電力発生モジュール。
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