TWM609142U

TWM609142U - 發電感測傳輸裝置

Info

Publication number: TWM609142U
Application number: TW109215540U
Authority: TW
Inventors: 林家欣; 董泯言
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-03-11
Also published as: TW202120349A; US20210155059A1; TWI771808B; JP2021101606A; EP3828013B1; CN214057141U; EP3828013A1; US11919336B2; CN112848815A; JP7270590B2

Abstract

本案提出一種發電感測傳輸裝置，包括壓電發電器、與壓電發電器疊合之承載結構、包含有用以封裝壓電發電器和承載結構的封裝部與連接於封裝部兩端的二支撐部之封裝支撐結構、以及用於與二支撐部匹配耦接並固定於一可彎曲面之固定支撐結構。本案之發電感測傳輸裝置可應用於輪胎監測系統及運動監測系統。

Description

發電感測傳輸裝置

本案係關於一種發電感測傳輸裝置，詳而言之，係關於一種利用壓電發電以用於感測傳輸之裝置。

胎壓偵測器TPMS(Tire pressure monitoring system)已在全球列為汽車標準配備，惟，路上爆胎造成車禍的事件仍層出不窮，雖然路上汽車爆胎的原因很複雜，然胎壓不足則係主要原因之一。

傳統商用胎壓溫度偵測器使用一次性電池，在偵測器設定的壓力值下限以上時，為了節省電力，偵測發送頻率設定為30sec~60sec才發送一次。若將偵測及發送頻率提高，一次性電池的電力將很快地耗盡。另外，傳統商用胎壓溫度偵測器由於輪胎內的高壓高濕度環境，一次性電池通常利用膠體予以密封，導致消費者無法更換一次性電池。如此，即使裝配了胎壓偵測器仍無法使爆胎事故降低。究其原因，極可能在於偵測發送胎壓訊息的時間間隔過長，意謂著安全係數不佳。

此外，傳統商用胎壓溫度偵測器係鎖固在鋼圈(鋁圈)上，因而僅能偵測輪胎內的氣壓及/或溫度，無法真正偵測輪胎接觸地面的最貼近參數，例如胎皮厚度、加速度、垂直荷載等。實際上輪胎在爆胎前的不規則抖動是最需要被偵測的。

因此，如何開發出一種能解決上述電力耗盡、訊號傳輸延遲和偵測不夠真實的問題，為目前業界積極朝向的目標之一。

於一實施例中，本案之發電感測傳輸裝置包括：壓電發電器；承載結構，係與該壓電發電器疊合；封裝支撐結構，係包含有用以封裝該壓電發電器與該承載結構之封裝部以及與該封裝部兩端連接之二支撐部；以及固定支撐結構，係用以與該二支撐部匹配耦接並用以固定於一可彎曲面。

以下藉由特定的實施例說明本案之實施方式，熟習此項技藝之人士可由本文所揭示之內容輕易地瞭解本案之其他優點及功效。本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等均僅用於配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，非用於限定本案可實施之限定條件，故任何修飾、改變或調整，在不影響本案所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本案所揭示之技術內容能涵蓋之範圍內。另外，本說明書所使用的元件符號若在所屬段落所參閱的圖式中未出現，則於本案之其他圖式中皆能查閱到。

請參閱圖1A、1B和圖2，本案之發電感測傳輸裝置包括壓電發電器1、承載結構2、封裝支撐結構3以及固定支撐結構4。

壓電發電器1包括壓電薄膜11以及位在壓電薄膜11上下兩側的二導電電極12，並與承載結構2疊合。壓電發電器1例如為壓電陶瓷之發電器，承載結構2例如為具有彈性的薄型金屬板。如圖1A所示，壓電發電器1貼附於承載結構2之一側；或如圖1B所示，壓電發電器1貼附於承載結構2之相對兩側，以於承載結構2受機械能而形變時，壓電發電器1將機械能轉換為電能。

封裝支撐結構3包括用以封裝壓電發電器1和承載結構2之封裝部31以及連接於封裝部31兩端的二支撐部32。封裝支撐結構3的材料例如橡膠、矽膠或塑膠等具有可彈或可塑功能之相似材料。須說明的是，封裝部31和支撐部32基本上為一體成型的，使得二支撐部32像橋墩般支撐著封裝部31，讓封裝有壓電發電器1和承載結構2之封裝部31能在二支撐部32支撐之下進行振動。

固定支撐結構4用以與二支撐部32匹配耦接，並且固定支撐結構4固定在一可彎曲面S上，如圖3所示。於一實施例中，本案之發電感測傳輸裝置10安裝於可彎曲面S，例如輪胎20的內表面(請見圖3)，又例如鞋子30的內表面(請見圖8)。

請繼續參閱圖2，固定支撐結構4包含有兩個第一匹配件41，且二支撐部32各自包含有一第二匹配件321，其中第一匹配件41與第二匹配件321係以物理方式相互鑲嵌。舉例而言，第一匹配件41為凸出件，而第二匹配件321為凹入件。再具體言之，第一匹配件41包括頭部411和頸部412，第二匹配件321包括貫穿支撐部32的穿孔3211以及自穿孔3211延伸至支撐部32邊緣的開口3212，且開口3212的尺寸(寬度)實質上小於或等於頸部412的尺寸(寬度)。由此，第一匹配件41利用相對於頭部411具有較小尺寸的頸部412進入第二匹配件321的開口3212直到到達穿孔3211為止，在此過程中，由於第一匹配件41具有類似於橡膠栓之類的特性，頸部412能被開口3212的邊緣稍微擠壓直到穿孔3211時再回彈，再藉由頭部411與穿孔3211之間的卡合，完成固定支撐結構4與封裝支撐結構3之間的匹配耦合。另一方面，固定支撐結構4的第一匹配件41也可為凹入件，而封裝支撐結構3的第二匹配件321為凸出件，藉此完成固定支撐結構4與封裝支撐結構3之間的匹配耦合。

請參閱圖4A和圖4B，其顯示固定支撐結構4安裝於可彎曲面S之示意圖。首先，固定支撐結構4係以如貼合膠方式黏附於可彎曲面S，在一實施例中，如圖3所示，固定支撐結構4例如黏附於輪胎內冠部位，也可在輪胎製造過程中開模一體成型出固定支撐結構4，簡言之，固定支撐結構4在可彎曲面S上為固定的而非易拆的。此外，當封裝支撐結構3匹配耦接於固定支撐結構4時，是以封裝部31的曲率半徑小於或等於可彎曲面S的曲率半徑來執行，以使封裝部31的彎曲曲率大於或等於可彎曲面S的彎曲曲率，即固定支撐結構4對封裝支撐結構3施加預應力。須說明的是，可彎曲面的彎曲程度，即曲率（curvature），係以半徑的倒數來定義，半徑越小越彎曲則曲率越大，而平面的曲率半徑為無窮大。

在安裝時，先稍微彎曲封裝支撐結構3，使得封裝支撐結構3的兩個支撐部32容納於兩個第一匹配件41之間，接著將支撐部32的開口3212對準第一匹配件41，然後稍微減少原本彎曲封裝支撐結構3的力量，讓第一匹配件41沿著開口3212進入穿孔3211。第一匹配件41匹配耦合支撐部32之後，封裝部31存在有預應力。

如圖4A所示，固定支撐結構4包括兩個第一匹配件41，各個第一匹配件41在圖式中由上至下可分為頭部、頸部和基部，其中兩個基部可分離或一體成型，且兩個第一匹配件41係朝遠離可彎曲面S方向而相互接近延伸(即漸縮延伸)，封裝部31朝面對可彎曲面S的方向彎曲(也就是說，封裝部31的中央處相較於二支撐部32距離可彎曲面S比較近)，而封裝部31可完全不接觸或稍微部分地接觸可彎曲面S。因此，隨著可彎曲面S的形變而產生機械能，例如輪胎滾動導致輪胎內表面形變，機械能傳輸至封裝部31致使封裝部31發生振動，而封裝在封裝部31內的承載結構2受機械能而形變時，壓電發電器1將機械能轉換為電能。

在另一實施例中，固定支撐結構4例如黏附於鞋子內表面中，請見圖8。如圖4B所示，固定支撐結構4包括兩個第一匹配件41，各個第一匹配件41包括頭部411、頸部412和基部413，其中兩個基部413原則上為分離，且兩個第一匹配件41係朝遠離可彎曲面S方向而相互遠離延伸(即漸擴延伸)，封裝部31朝遠離可彎曲面S的方向彎曲(也就是說，封裝部31的中央處相較於二支撐部32距離可彎曲面S比較遠)，而封裝部31可完全不接觸或稍微部分地接觸可彎曲面S。因此，隨著可彎曲面S的形變，例如鞋子由於走動導致鞋子內表面形變以產生機械能，該機械能傳輸至封裝部31致使封裝部31發生振動，而封裝在封裝部31內的承載結構2受機械能而形變時，壓電發電器1將機械能轉換為電能。

接著參閱圖5A和5B，本案之發電感測傳輸裝置另包括電路模組5以及將電路模組5連接至壓電發電器1和承載結構2之連接元件6，其中電路模組5和連接元件6可被封裝支撐結構3包覆住而在封裝部31內。此外，電路模組5包括整流器51、儲電器52（如暫存控制電路或可充式電池）和傳感器53（如包括感測模組和訊號傳輸模組），電路模組5將壓電發電器1產生的交流電經過整流後進入暫存控制電路，以調壓IC及電容做為控制輸出電壓水位，直接給予感測模組和訊號傳輸模組使用；或者電路模組5將壓電發電器1產生的交流電經過直流整流後充至可充式電池，由感測模組內的加速度晶片在G值大於或等於零的時候連結可充式電池獲取需要的電力。另外，壓電發電器1可為一個整體的單元疊合在承載結構2上，如圖5A所示，或為多個分開的單元並分別疊合在承載結構2上，如圖5B所示，則壓電發電器1’和1”則相對地連接各自的電路模組5’和5”。在一實施例中，可在壓電發電器1上疊加一薄金屬板，以於壓電發電器1發生裂縫時，能透過薄金屬板持續保持與電路模組5之間的電性導通；在另一實施例中，可利用導電膠連接壓電發電器1、承載結構2和電路模組5，以於承載結構2振動時能確實電連接壓電發電器1、承載結構2和電路模組5；而在又一實施例中，可利用封裝導電膠將壓電發電器1和電路模組5封裝、承載結構2和電路模組5封裝，以確保與電路模組5之間的電性導通。

在一實施例中，例如，當車輛靜止時，發電感測傳輸裝置可能難以進行能量擷取，則可設計一最小電能損耗電路，即將壓電發電器1產生的交流電經由整流後進入電路模組5的儲電器52（如暫存控制電路或可充式電池），以調壓IC及電容做為控制輸出電壓水位，直接提供給予傳感器53（如包括感測模組和訊號傳輸模組）的負載使用。在另一實施例中，又例如，為降低在路上行駛時遇到中釘的風險，其將可壓電發電器1設計為兩個分開的單元，或在同一塊超薄型壓電陶瓷上分割兩個電極區域即成兩個分離式發電器。另外，可將其中之一發電器所產生的交流電經由整流後進入電路模組5的儲電器52（如暫存控制電路或可充式電池），車輛行駛的時候加速器感應G值大於零，該壓電發電器產生的電能直接對傳感器53進行供電，而另一發電器則將行駛時候產生的電能輸入儲電器52，不對負載進行供電，僅當車輛靜止時，需要進行檢測時提供電力。

因此，根據圖1A、1B、2、3、4A-4B及5A-5B及上述說明可知，本案之發電感測傳輸裝置10中的固定支撐結構4係固定在可彎曲面S（輪胎內表面）上，而壓電發電器1、承載結構2、電路模組5和連接元件6則被封裝支撐結構3封裝為一體，藉由支撐部32與固定支撐結構4匹配偶接，讓封裝部31具有小於和等於可彎曲面S的曲率半徑的曲率半徑，且完全不接觸或稍微接觸可彎曲面S，以在可彎曲面S的形變期間產生振動。

此外，在一實施例中，電路模組5的儲電器52可設計成為取代一次性電池，藉由壓電發電器1擷取輪胎滾動能量，而壓電發電器1具有可調整的曲率，使其可產生足夠電能供給溫度、胎壓及加速度計等感測模組及訊號傳輸模組所需電力。換言之，本案之發電感測傳輸裝置10可應用於輪胎監測系統，以設計成為一種可重複拆卸、固定在輪胎內壁的輪胎參數感測裝置。當輪胎使用一定期限後，還可移植至下一個輪胎持續使用。

請參閱圖6A並配合參閱圖1A、1B和圖2，於一實施例中，如圖6A所示，輪胎20開始轉動，輪胎內壁形變以產生機械能，發電感測傳輸裝置10接收機械能，承載結構2形變帶動壓電發電器1振動，壓電發電器1原本即具有小於輪胎內壁曲率半徑之曲率半徑。接著如圖6B所示，輪胎20轉動期間，輪胎內壁形變以產生機械能，發電感測傳輸裝置10接收機械能，承載結構2形變帶動壓電發電器1振動。如圖6C所示，當輪胎20與地面貼平時，封裝部31中的承載結構2形變最大，壓電發電器1的振動幅度最大，所具有的曲率半徑最大。因此，隨著輪胎20的轉動，安裝在輪胎內表面的發電感測傳輸裝置10即可自行發電以執行感測和訊號傳輸。

接著，以下表1A表示壓電發電器彎曲的曲率半徑與所產生的電壓之關係，採用壓電陶瓷作為壓電發電器，其具有75mm*30mm*0.04m (Lp* Wp * Tp)之尺寸，並採用金屬板作為承載結構，其具有100mm*32mm*0.1mm (L* W * T)之尺寸。壓電發電器連接1kΩ負載，量測負載電壓(V _max)。

表1A

曲率半徑(cm)	15	20	25	30	35	40
電壓(V)	9.3	7.4	6.3	3.4	2.5	1.9

由表1A可知，壓電陶瓷的曲率半徑越小，所產生的電壓越大。

以下表1B表示壓電發電器的厚度與所產生的電壓/電流之關係，採用壓電陶瓷作為壓電發電器，其壓電陶瓷具有75mm*30mm之尺寸，並採用金屬板作為承載結構，其具有100mm*32mm*0.1mm (L* W * T)之尺寸，壓電陶瓷的曲率半徑為15cm。壓電發電器連接1kΩ負載，量測負載電壓(V _max) 。

表1B

厚度(mm)	0.04	0.07	0.1	0.12	0.15
電壓(V)	9.3	11.2	14.5	15.1	16.7
電流mA	18	15	12	8	7

由表1B可知，壓電陶瓷的厚度越小，所產生的電能越大。

請參閱以下表2A和表2B，本案之發電感測傳輸裝置係安裝於輪胎的內表面，以設計成一種智慧輪胎。具體來說，發電感測傳輸裝置的固定支撐結構係固定安裝於輪胎的內表面，或與輪胎一體成形，而發電感測傳輸裝置的封裝支撐結構係與固定支撐結構匹配耦接，以利於拆卸更換。接著分別以轎車常見的16吋胎（約35cm）以及卡車胎（約65cm）來進行可行性應用實施例述明。由於輪胎主要以特殊橡膠包埋多層鋼絲線圈結構構成，而卡車胎則是更多層次鋼絲線圈緊密地包埋在橡膠內。因此在測試時，轎車輪胎內部的訊號傳遞以433MHz的無線射頻為訊號傳送方式，卡車胎則選用2.4GHz的藍芽通訊方式。

於表2A中，首先以具有同樣輪胎曲率半徑的伏貼方式將本案的發電感測傳輸裝置固定在輪胎內冠部位的中央位置。使用在轎車胎的發電器面積為單一個超薄型壓電陶瓷，其厚度為45μm；而使用在卡車胎的發電器則是兩片超薄型壓電陶瓷以雙層壓電片(bimorph)方式組成，厚度同樣為45μm，面積略微加大，以雙層壓電片(bimorph)方式讓兩片壓電陶瓷疊合在同一金屬板，可節省面積。測試條件從靜止開始加速至最高120km/hr，分別在時速30km/hr、60km/hr及120km/hr下行駛1個小時，在輪胎運轉外的10m處放置對碼後的訊號接收器，觀察紀錄其傳送出來的胎壓、溫度及加速度訊號間隔。

表2A

壓電發電器面積(cm ²)	測試輪胎種類(曲率半徑cm)	靜態電容(μF)	傳送訊號方式	30km/hr每一次傳送訊號時間間隔(sec)	60km/hr每一次傳送訊號時間間隔(sec)	120km/hr每一次傳送訊號時間間隔(sec)
15cm ²	16吋轎車胎(35cm)	1	433HMz(RF)	5	1	1
22cm ²*2(bimorph)	卡車胎(65cm)	2.3	2.4GHz	15	8	1

由表2A可知，以轎車胎而言，時速30km/hr下即能以每5秒一次的時間間隔在接收器收到輪胎內部傳來的參數訊息。當時速提升至60km/hr以上時，轎車胎的實施例已經可以達到每秒一次的頻率訊號傳遞。卡車胎的實施例也同樣於轎車胎的趨勢，只是卡車胎的輪徑非常大，輪胎轉動一圈需要長度達4米多，以時速30km/hr來計算轎車胎及卡車胎接觸地面變形可以發電的時間間隔，轎車胎每0.264秒可以發電一次；卡車胎則是0.49秒才能發電一次。隨著輪胎速度提高至高速運轉時，卡車胎亦能在時速120km/hr下達到近乎每秒一次的藍芽訊號傳送。

於表2B中，以同樣的測試速度條件進行測試，與表2A所示表格的差別在於：發電感測傳輸裝置中封裝支撐結構與固定支撐結構具有上傾的契合斜度，如圖4A所示，使得發電感測傳輸裝置因此具有較輪胎內壁更小的曲率半徑，亦或稱之為具有更彎折的起始狀態。

表2B

壓電發電器面積(cm ²)	測試輪胎種類(曲率半徑cm)	靜態電容(μF)	傳送訊號方式	30km/hr每一次傳送訊號時間間隔(sec)	60km/hr每一次傳送訊號時間間隔(sec)	120km/hr每一次傳送訊號時間間隔(sec)
15cm ²	16吋轎車胎(35cm)	1	433HMz(RF)	3	1	1
22cm ²*2(bimorph)	卡車胎(65cm)	2.3	2.4GHz	10	5	1

根據表2B可知，轎車胎在低速30km/hr時，每一次傳送訊號出來的時間間隔已縮短至3秒左右，意謂著發電感測傳輸裝置能夠提供車輛在市區慢速行駛或塞車時亦能擷取緩慢微小的機械能變化從而轉換提供輪胎感測器及訊號發射器所需電力。而卡車胎的例子亦顯示隨著時速增加，發電感測傳輸裝置因為預應力的關係使發電效能提升，從而使每次傳送藍芽訊號的時間間隔大幅降低至10秒(在30km/hr時)、5秒(在60km/hr時)及1秒(在120km/hr時)。

請參閱圖7，以更大的發電器22cm ²*2 (雙層壓電片，也就是bimorph)進行轎車胎的測試，以同樣表2B所示的例子的固定方式進行長時間累計訊號次數觀察，時速從30km/hr開始，每一時速固定行駛5分鐘(300秒)，依序增加至最高時速150km/hr。結果如圖7所示，由於發電器面積增加，發電量亦增加，轎車胎的RF訊號在低速行駛(30~40km/hr)時已經能夠達到將近每秒發射一次胎壓訊號，並隨著時速增加，在高速範圍都可以達到小於一秒一直發送訊號，累計從低速到高速總共3900sec的測試時間，接收器總共收到5017次訊號。從圖7顯示，每秒一次，甚至小於一秒即發送胎壓訊號可以構成連續式的偵測輪胎胎壓狀況，比傳統一次性電池的TPMS(30秒才發送一次)具有更高的偵測頻率，使安全係數的增加。例如車輛行駛時如果輪胎中釘，輪胎洩氣的速率將會快速變化，藉由本案之發電感測傳輸裝置將可即時判讀輪胎胎壓是否因中釘或者遭受異物刺穿而減少，而於更換輪胎時，可將發電感測傳輸裝置的封裝支撐結構自固定支撐結構拆下，待更換另一安裝有固定支撐結構的輪胎後，再將封裝支撐結構匹配耦接至輪胎上的固定支撐結構，以繼續感測輪胎壓、溫度、加速度等。

請參閱圖8，本案之發電感測傳輸裝置10或10’亦可應用於運動監測系統，其係安裝在鞋子30的內表面。在一種實施例中，可設計成一種智慧鞋，本案之發電感測傳輸裝置10或10’可設置於鞋子30的內表面之腳尖和腳掌處、腳跟處或其他處，藉此輸出腳的感測數據，例如體重、走路或跑步狀態、關於運動之計步、公里數等等。例如發電感測傳輸裝置10安裝於鞋子30的內表面的腳尖或腳掌處，而發電感測傳輸裝置10’ 安裝於鞋子30的內表面的腳跟處。發電感測傳輸裝置10或10’中封裝支撐結構之曲率半徑係小於或等於發電感測傳輸裝置10或10’安裝處的鞋底的曲率半徑，且封裝支撐結構之彎曲方向可相同或相反於鞋底的彎曲方向。當鞋底接觸地面，即提供機械能予發電感測傳輸裝置10或10’，讓封裝部中的薄型金屬板形變，以供薄型壓電陶瓷將機械能轉換為電能，以作為輸出感測數據之電源。如圖8，於本實施例中，本案之發電感測傳輸裝置應用於運動監測系統，發電感測傳輸裝置10與10’安裝在鞋子30的內表面(也就是可彎曲面)，發電感測傳輸裝置之其中一者(圖8中的發電感測傳輸裝置10)設置於鞋子內裡的鞋頭的內表面，而發電感測傳輸裝置之其中另一者(圖8中的發電感測傳輸裝置10’)則設置於鞋子內裡的鞋跟的內表面，且該些發電感測傳輸裝置之其中一者的封裝支撐結構的封裝部之彎曲方向與另一者的封裝支撐結構的封裝部之彎曲方向係相反。

綜上所述，本案之發電感側傳輸裝置為一種可重複拆卸、固定在例如輪胎內表面和鞋子內裡底表面以感測輪胎或運動等參數之裝置，並藉由擷取輪胎滾動（鞋子走動）能量，並供給溫度、壓力、加速度計等感測模組及訊號傳送模組所需電力。本案之發電感側傳輸裝置利用具有機電轉換能力的超薄型壓電陶瓷來擷取輪胎（鞋子）接觸地面的機械能變化，貼附在輪胎內表面（鞋子內裡底表面）的薄型壓電陶瓷具有小於和等於輪胎內表面（鞋子內裡底表面）的曲率半徑，當該裝置持續性地受到輪胎（鞋子）接觸地面的機械能變化，使壓電陶瓷在長度上拉伸，造成厚度上變化，就會產生足夠的電能來供給感測模組及訊號傳輸模組來感測及傳輸即時的壓力及/或溫度等參數訊號，因此解決傳統胎壓偵測器使用一次性電池的不便性。此外，本案之發電感側傳輸裝置還具有可重複拆卸的特性，當輪胎使用一定期限後，還可移植至下一個輪胎持續使用，具有綠能、環保、經濟的優點。

上述實施例僅例示性說明本案之功效，而非用於限制本案，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本案之精神及範疇下對上述該些實施態樣進行修飾與改變。因此本案之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1、1’、1”:壓電發電器 10、10’:發電感測傳輸裝置 11:壓電薄膜 12:導電電極 2:承載結構 20:輪胎 3:封裝支撐結構 30:鞋子 31:封裝部 32:支撐部 321:第二匹配件 3211:穿孔 3212:開口 4:固定支撐結構 41:第一匹配件 411:頭部 412:頸部 413:基部 5、5’、5”:電路模組 51:整流器 52:儲電器 53:傳感器 6:連接元件 S:可彎曲面

圖1A與圖1B顯示本案之發電感測傳輸裝置之壓電發電器及承載結構之示意圖。

圖2顯示本案之發電感測傳輸裝置之封裝支撐結構及固定支撐結構之示意圖。

圖3顯示本案之發電感測傳輸裝置安裝於可彎曲表面之示意圖。

圖4A和圖4B顯示本案之發電感測傳輸裝置之封裝支撐結構及固定支撐結構之匹配偶接示意圖。

圖5A和圖5B顯示本案之發電感測傳輸裝置之電路模組及連接元件之示意圖。

圖6A至圖6C顯示本案之發電感測傳輸裝置安裝於輪胎內表面並隨輪胎轉動接觸地面之動作示意圖。

圖7顯示本案之發電感測傳輸裝置之訊號傳輸結果。

圖8顯示本案之發電感測傳輸裝置安裝於鞋子的內表面。

3:封裝支撐結構

31:封裝部

32:支撐部

321:第二匹配件

3211:穿孔

3212:開口

4:固定支撐結構

41:第一匹配件

411:頭部

412:頸部

Claims

一種發電感測傳輸裝置，係包括：壓電發電器；承載結構，係與該壓電發電器疊合；封裝支撐結構，係包含有用以封裝該壓電發電器與該承載結構之封裝部以及與該封裝部兩端連接之二支撐部；以及固定支撐結構，係用以與該二支撐部匹配耦接，以固定於一可彎曲面。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該固定支撐結構係與該二支撐部匹配耦接，以使該封裝部的曲率半徑小於或等於該可彎曲面之曲率半徑。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該封裝部相較於該二支撐部距離該可彎曲面比較近。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該封裝部相較於該二支撐部距離該可彎曲面比較遠。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該固定支撐結構係與該二支撐部匹配耦接，以使該封裝部完全不接觸該可彎曲面或部分接觸該可彎曲面。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該固定支撐結構具有兩個第一匹配件，且該二支撐部各自具有與該第一匹配件匹配耦接之第二匹配件。
如請求項6所述之發電感測傳輸裝置，其中，該固定支撐結構係固定於該可彎曲面，且該二第一匹配件係以遠離該可彎曲面之方向而相互接近延伸。
如請求項6所述之發電感測傳輸裝置，其中，該固定支撐結構係固定於該可彎曲面，且該二第一匹配件係以遠離該可彎曲面之方向而相互遠離延伸。
如請求項6所述之發電感測傳輸裝置，其中，該第一匹配件為凸出件，且該第二匹配件為凹入件。
如請求項6所述之發電感測傳輸裝置，其中，該第一匹配件係包括頭部和頸部，且該第二匹配件包括貫穿該支撐部之穿孔以及自該穿孔延伸至該支撐部的邊緣之開口，該開口的尺寸並係小於或等於該頸部的尺寸。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，形成該封裝支撐結構的材料為橡膠、矽膠或塑膠。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，更包括電路模組及連接元件，其中，該電路模組係藉由該連接元件連接至該壓電發電器和該承載結構，且該電路模組及該連接元件係由該封裝支撐結構的該封裝部予以封裝。
如請求項12所述之發電感測傳輸裝置，其中，該電路模組包括整流器、儲電器、及傳感器。
如請求項13述之發電感測傳輸裝置，其中，於該可彎曲面形變而產生機械能時，該機械能傳輸至該封裝支撐結構致使該封裝支撐結構的封裝部產生振動，以由該承載結構將該機械能傳輸至該壓電發電器，俾由該壓電發電器所產生之電能經由該整流器而傳輸至該儲電器，再由該儲電器供電至該傳感器。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該壓電發電器係包括壓電薄膜以及位在該壓電薄膜兩側之二導電電極。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該壓電發電器係疊合於該承載結構的一側或相對兩側上。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該壓電發電器為多個分開的單元所構成者並分別疊合在該承載結構上。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其中，該壓電發電器為一整體者並疊合在該承載結構上。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其係應用於輪胎監測系統，其中，該可彎曲面係為輪胎的內表面。
如請求項1所述之發電感測傳輸裝置，其係應用於運動監測系統，其中，該可彎曲面係為鞋子的內表面。
如請求項20所述之發電感測傳輸裝置，其中，一個或多個該發電感測傳輸裝置之其中一者係設置於該鞋子的鞋頭的內表面，而另一者則設置於該鞋子的鞋跟的內表面，以及其中，一個或多個該發電感測傳輸裝置之該其中一者的封裝支撐結構的封裝部之彎曲方向與該另一者的封裝支撐結構的封裝部之彎曲方向係相反。