| 专利名称： | 一种汽车轮胎压监测器无线供电装置 | ||
| 专利名称(英文)： | An automobile tire pressure monitor wireless power supply device | ||
| 专利号： | CN201610216971.9 | 申请时间： | 20160408 |
| 公开号： | CN105680527A | 公开时间： | 20160615 |
| 申请人： | 西南交通大学 | ||
| 申请地址： | 610031 四川省成都市二环路北一段111号 | ||
| 发明人： | 张祖涛; 张兴田; 许晓勇; 南佳俊; 马子文; 姚家煊; 俞志伟; 李政; 刘昱岗; 胡广地; 潘亚嘉 | ||
| 分类号： | H02J7/00; H02J50/12 | 主分类号： | H02J7/00 |
| 代理机构： | 成都点睛专利代理事务所(普通合伙) 51232 | 代理人： | 葛启函 |
| 摘要： | 本发明提供了一种汽车轮胎压监测器无线供电装置，属于无线供电技术领域。馈能减振器输出端与无线供电装置的电路模块相连，发射端驱动电路的发射装置与轮毂转向节固结，发射端线圈沿转向节布置，接收端电路紧贴轮毂，接收端线圈沿轮毂环状布置，发射端线圈和接收端线圈位置正对布置；所述整流电路的输入端正、负极连接馈能减振器的输出端正、负极，其输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与储能装置连接，储能装置的输出端正、负极接高频逆变电路正、负极和发射端谐振电路，发射谐振电路输出端正、负极连接发射端线圈，接收端线圈两端与接收端谐振电路连接和整流滤波电路连接，整流滤波电路输出端正负极接胎压监测器。 | ||
| 摘要(英文)： | The present invention provides an automobile tire pressure monitor wireless power supply device, which belongs to the technical field of wireless power supply. Energy feeding vibration damper with the output end of the wireless power supply device is connected with the circuit module, the driving circuit of the transmitting end of the transmitting device and the wheel hub and steering knuckle, emission end coil arranged along the steering knuckle, the circuit is tightly attached to the hub at the receiving end, the receiving end are the hub of the coil, the coil and the receiving end of the transmitting end is opposite to the position of the coil is arranged; the correct input of the rectifier circuit, the output of the negative electrode can be shock absorber the connection feeds correct, negative, its output terminal is connected with the input end of the voltage stabilizing circuit, the output end of the voltage stabilizing circuit is connected with the energy storage device, correcting the output of the energy storage device, is connected with the negative pole of the high-frequency inverter the electric circuit is positive, cathode and a transmitting end resonant circuit, the resonant circuit to output the correct transmitted, transmitting end coil is connected with the cathode, and both ends of the coil receiving end of the receiving end is connected with the resonant circuit is connected and the rectifying and filtering circuit, rectifier filter circuit output voltage monitor for positive electrode and a negative electrode site operability. | ||
1.一种胎压监测器无线供电装置，包括馈能式减震器和电路模块，其特征在于馈能减振 器(1)输出端与无线供电装置的电路模块相连，该电路模块中设有发射端驱动电路(5)的 发射装置与轮毂转向节(7)固结，发射端线圈(6)沿转向节布置，接收端电路(2)紧贴轮 毂(4)，接收端线圈(3)沿轮毂(4)环状布置，发射端线圈(6)和接收端线圈(3)位置 正对布置；电路模块内部结构包括整流电路(8)、稳压电路(9)、高频逆变电路(11)、发射 端谐振电路(12)、接收端谐振电路(17)和整流滤波(18)电路，所述整流电路(8)的输入端正、 负极连接馈能减振器(1)的输出端正、负极，其输出端与稳压电路(9)的输入端连接，稳压电 路(9)的输出端与储能装置(10)连接，储能装置(10)的输出端正、负极接高频逆变电路(11) 正、负极和发射端谐振电路(12)，发射谐振电路(12)输出端正、负极连接发射端线圈(6)，通 过磁场谐振耦合，将发射端磁场能量转移并储存到接收端线圈(3)中，接收端线圈(3)两端与 接收端谐振电路(17)连接，接收端谐振电路(17)和整流滤波电路(18)连接，整流滤波电路(18) 输出端正负极接胎压监测器(19)。
2.根据权利要求1所述的一种胎压监测器无线供电装置，其特征在于：所述发射端谐振 电路(12)和接收端谐振电路(17)的交流电压频率一致。
3.根据权利要求1所述的一种胎压监测器无线供电装置，其特征在于：所述发射端驱动 电路(5)采用CBB电容器(16)与磁环电感(14)相互振荡，并采用两个MOS管(15)用于自激。 稳压电路(9)中使用7812稳压芯片。
4.根据权利要求1所述的一种胎压监测器无线供电装置，其特征在于所述发射端驱动电 路(5)前端加入继电器(13)，防止电路电压启动环节因为启动电压过小而损坏用来自激振荡 的MOS管(15)。
1.一种胎压监测器无线供电装置，包括馈能式减震器和电路模块，其特征在于馈能减振 器(1)输出端与无线供电装置的电路模块相连，该电路模块中设有发射端驱动电路(5)的 发射装置与轮毂转向节(7)固结，发射端线圈(6)沿转向节布置，接收端电路(2)紧贴轮 毂(4)，接收端线圈(3)沿轮毂(4)环状布置，发射端线圈(6)和接收端线圈(3)位置 正对布置；电路模块内部结构包括整流电路(8)、稳压电路(9)、高频逆变电路(11)、发射 端谐振电路(12)、接收端谐振电路(17)和整流滤波(18)电路，所述整流电路(8)的输入端正、 负极连接馈能减振器(1)的输出端正、负极，其输出端与稳压电路(9)的输入端连接，稳压电 路(9)的输出端与储能装置(10)连接，储能装置(10)的输出端正、负极接高频逆变电路(11) 正、负极和发射端谐振电路(12)，发射谐振电路(12)输出端正、负极连接发射端线圈(6)，通 过磁场谐振耦合，将发射端磁场能量转移并储存到接收端线圈(3)中，接收端线圈(3)两端与 接收端谐振电路(17)连接，接收端谐振电路(17)和整流滤波电路(18)连接，整流滤波电路(18) 输出端正负极接胎压监测器(19)。
2.根据权利要求1所述的一种胎压监测器无线供电装置，其特征在于：所述发射端谐振 电路(12)和接收端谐振电路(17)的交流电压频率一致。
3.根据权利要求1所述的一种胎压监测器无线供电装置，其特征在于：所述发射端驱动 电路(5)采用CBB电容器(16)与磁环电感(14)相互振荡，并采用两个MOS管(15)用于自激。 稳压电路(9)中使用7812稳压芯片。
4.根据权利要求1所述的一种胎压监测器无线供电装置，其特征在于所述发射端驱动电 路(5)前端加入继电器(13)，防止电路电压启动环节因为启动电压过小而损坏用来自激振荡 的MOS管(15)。
翻译：技术领域
本发明属于一种无线供电技术领域，特别涉及一种无线电力传输供电技术。
背景技术
胎压监测系统(TPMS)是保证汽车行驶安全的重要装置，它能够监测汽车各轮胎的胎压及胎温，在轮胎压力或温度异常时作出及时的预警，从而避免行车过程中的事故，有利于提高行驶安全性和驾驶舒适性。
目前，大多数私家车轮胎上的胎压监测器的供电系统较为简单，均采用纽扣电池供电，虽然纽扣电池具有所占空间小、使用方便和环境污染小等优点，但其存在一些缺陷：电池容量小，寿命较短，一般只有2-3年，且轮胎高速旋转产生的高热环境也会影响电池的寿命；纽扣电池可靠性较低，无法长时间存放，无法实时监测电量；且在电池电量耗尽后，对电池的更换也是一大难题。
例如：据检索，目前已有利用轮胎带动线圈旋转切割磁感线产生能量为胎压监测系统供电的装置，如公开号为CN204161006U的中国专利申请公开了一种胎压监测系统，包括：胎压监测装置、线圈和永磁铁；胎压监测装置和线圈电连接，并共同设置在轮胎内部；胎压监测装置实时监测轮胎的胎压；永磁铁设置在轮胎的外部，永磁铁产生磁感线；轮胎的带动线圈旋转用于切割磁感线，使线圈产生电能，并将产生的电能传送给胎压监测装置，从而为胎压监测装置供电。
又如公开号为CN103935197A的中国专利申请公开了一种实时胎压监测系统，其通过在胎压监测装置中设置角运动传感单元，检测轮胎运动状态，因此可以在约1ms的时间内侦测并判定轮胎为运动状态，即时唤醒胎压监测系统，降低整个胎压监测系统的功耗，延长电池使用时间。
上述两种新型的胎压监测器供电系统的技术方案均存在不足之处。第一种技术方案所产生的电压不稳定，即轮胎旋转速度快，产生的电压高；速度慢则低。且此方案将原本车辆行驶的机械能转换成电能，并没有达到节能的目的。
第二种胎压监测系统虽然利用了检测轮胎运动的装置来唤醒监测系统，一定程度上延长了电池的使用时间，但是仍不能避免电池失效的问题，也不能解决更换胎压监测系统电池带来的麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车轮胎压监测器无线供电装置，它能有效地解决胎压监测系统中纽扣电池寿命短的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种汽车轮胎压监测器无线供电装置，包括馈能式减震器和电路模块，馈能式减振器输出端与无线供电装置的电路模块相连，该电路模块中设有发射端驱动电路的发射装置与轮毂转向节固结，发射端线圈沿转向节布置，接收端电路紧贴轮毂，接收端线圈沿轮毂环状布置，发射端线圈和接收端线圈位置正对布置；电路模块内部结构包括整流电路、稳压电路、高频逆变电路、发射端谐振电路、接收端谐振电路和整流滤波电路，所述整流电路的输入端正、负极连接馈能减振器的输出端正、负极，其输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与储能装置连接，储能装置的输出端正、负极接高频逆变电路正、负极和发射端谐振电路，发射谐振电路输出端正、负极连接发射端线圈，通过磁场谐振耦合，将发射端磁场能量转移并储存到接收端线圈中，接收端线圈两端与接收端谐振电路连接，接收端谐振电路和整流滤波电路连接，整流滤波电路输出端正负极接胎压监测器。
所述发射端谐振电路和接收端谐振电路的交流电压频率一致。
所述发射端驱动电路采用CBB电容器与磁环电感相互振荡，并采用两个MOS管用于自激。稳压电路中使用7812稳压芯片。
所述发射端驱动电路前端加入继电器，防止电路电压启动环节因为启动电压过小而损坏用来自激振荡的MOS管。
本发明先将机械装置馈能减振器收集的机械能转化成电能，并通过整流稳压电路储存在储能装置中。其无线能量传输装置接收端的整流滤波电路采用同步整流控制，有利于提高无线供电效率。本发明中设计一个好的高频电路是实现高效电能传输的一个关键环节，所以采取小功率自激振荡逆变电路，用两个MOS管自激振荡。在自激振荡电路中，将发射端线圈等效为电感，线圈在驱动系统中作为一个谐振电感，实现零电压开关。
进一步，为实现更好的谐振效果，本发明选取高频性能较好的CBB电容器，其充电后的荷电量能保持较长时间不变，维持荷电量性能，性能远远大于纸介电容器，在少数局部介质被击穿后还能自愈并维持正常工作。CBB电容器在高频电路使用中具有电性能优良，可靠性高，耐温度高，体积小和自愈性能，且能抗高电压、大电流冲击。因此，本发明装置采用CBB电容器作为谐振耦合式电能无线传输系统的谐振电容。
特别地，本发明在发射端驱动电路中加入了一个继电器，目的是防止电路电压启动环节因为启动电压过小而损坏用来自激振荡的MOS管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
一、收集了减振器在起缓冲作用时原本会耗散的能量，对胎压监测系统进行供电，不需要消耗额外的能源，达到节能减排的目的。
二、延长整个胎压监测系统的工作寿命，解决需要频繁更换电池的问题，减少了成本投入。
三、无线传能式自供电技术取代传统的电池供电，无需限制胎压检测次数和数据发送次数，真正实现胎压实时监测，准确可靠效率高。
附图说明
图1是本发明实施实例的一个结构示意图
图2是本发明实施实例整流稳压及储能电路图
图3是本发明实施实例发射端驱动电路图
图4是本发明实施实例接收端电路图
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
如图，包括馈能式减震器和电路模块，馈能式减振器1输出端与无线供电装置的电路模块相连，该电路模块中设有发射端驱动电路5的发射装置与轮毂转向节7固结，发射端线圈6沿转向节7布置，接收端电路2紧贴轮毂4，接收端线圈3沿轮毂4环状布置，发射端线圈6和接收端线圈3位置正对布置；
电路模块内部结构包括整流电路8、稳压电路9、高频逆变电路11、发射端谐振电路12，接收端谐振电路17和整流滤波18电路，所述整流电路8的输入端正负极连接馈能减振器1的输出端正、负极，其输出端与稳压电路9的输入端连接，稳压电路9的输出端与储能装置10连接，储能装置10的输出端正、负极接高频逆变电路11正、负极和发射端谐振电路12，发射谐振电路12输出端正、负极连接发射端线圈6，通过磁场谐振耦合，将发射端磁场能量转移并储存到接收端线圈3中，接收端线圈3两端与接收端谐振电路17连接，接收端谐振电路17和整流滤波电路18连接，整流滤波电路18输出端正、负极接胎压监测器19。
所述发射端谐振电路12和接收端谐振电路17的交流电压频率一致。
所述发射端驱动电路5采用CBB电容器16与磁环电感14相互振荡，并采用两个MOS管(15)用于自激。稳压电路9中使用7812稳压芯片。
所述发射端驱动电路5前端加入继电器13，防止电路电压启动环节因为启动电压过小而损坏用来自激振荡的MOS管15。
