本發(fā)明涉及胎壓監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其安裝方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)公安部交管部門交通事故數(shù)據(jù)顯示，每年的交通事故中約20％是由于爆胎引起的。在美國(guó)，國(guó)家高速公路交通安全管理局(NHTSA)發(fā)布規(guī)定所有新車在2007年均要求安裝胎壓監(jiān)控系統(tǒng)，在中國(guó)，2003年11月24日頒布的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)－《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件(征求意見稿)》也對(duì)安裝輪胎壓力檢測(cè)裝置作出了說明。汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)胎壓，接收端輪流顯示發(fā)射端通過無線通訊方式發(fā)來的胎壓及胎溫?cái)?shù)據(jù)；可以進(jìn)行輪胎慢漏氣胎壓過低報(bào)警、車輛超載胎壓過高報(bào)警、輪胎老化胎壓異常報(bào)警、胎溫過高報(bào)警、主機(jī)電池低電量提示等工作，并且在停車時(shí)顯示屏自動(dòng)關(guān)閉、電池供電時(shí)主機(jī)可自動(dòng)進(jìn)入停車省電模式，還可根據(jù)車型及輪胎位置設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力值。安裝汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的好處有：檢測(cè)胎壓，預(yù)防爆胎；節(jié)省燃油，汽車降低排放；減少磨損，輪胎壽命更長(zhǎng)；確保操控性能；避免車輛部件非正常磨損。

汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用是在汽車行駛過程中對(duì)輪胎氣壓、溫度、變形等進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以確保行車安全。其工作原理是：輪胎上安裝一個(gè)傳感器，傳感器中包括感應(yīng)氣壓的電橋式電子氣壓感應(yīng)裝置，它將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過無線發(fā)射裝置將信號(hào)發(fā)射出來。有的輪胎檢測(cè)傳感器還包含有測(cè)量溫度、應(yīng)變、將速度等參數(shù)的功能，為汽車行駛提供更多安全信息。該傳感器通過無線方式發(fā)射到接收端，在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù)變化或以蜂鳴等形式，提醒駕車者。并在輪胎漏氣和壓力變化超過安全限制時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以保障行車安全。

正因?yàn)樘簷z測(cè)有諸多益處，可以降低交通事故發(fā)生幾率，保護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全，所以擁有廣闊市場(chǎng)。由于輪胎是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法通過有線方式供電，一般采用化學(xué)電池作為電源，但化學(xué)電池存在體積大，使用壽命短的不足，且廢舊電池處理不當(dāng)還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此近年來能量采集成為眾多學(xué)者研究熱門領(lǐng)域。能量采集系統(tǒng)研究的是如何為更換電池不方便的設(shè)備利用周圍環(huán)境中的能量實(shí)現(xiàn)能量自給的。

能量收集裝置或其思想自2000年初就出現(xiàn)了，但只是憑借近期的技術(shù)發(fā)展才將其推近至商業(yè)化階段。其運(yùn)用在運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，無線醫(yī)療設(shè)備，輪胎壓力檢測(cè)，樓宇自動(dòng)化等等多個(gè)方面。能量收集技術(shù)主要包括壓電能量收集技術(shù)、電磁能量收集技術(shù)、熱電能量收集技術(shù)、薄膜電池材料與技術(shù)、生物MEMS能量收集技術(shù)等。

但現(xiàn)有的能量收集技術(shù)的裝置體積較大，小型化過程存在著一定的困難，而由于胎壓監(jiān)測(cè)設(shè)備本身體積較小。因此，在胎壓監(jiān)測(cè)設(shè)備中應(yīng)用能量收集技術(shù)來降低其能耗是亟需解決的問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其安裝方法，旨在解決現(xiàn)有的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能耗較高，無法與能量采集裝置兼容的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括用于獲取胎壓數(shù)據(jù)的發(fā)射器以及接收所述胎壓數(shù)據(jù)的接收顯示裝置，其中，所述發(fā)射器還包括：用于存儲(chǔ)電能的電能存儲(chǔ)模塊以及用于采集機(jī)械能，轉(zhuǎn)換為電能的能量采集單元；

所述能量采集單元與所述電能存儲(chǔ)模塊連接，向所述電能存儲(chǔ)模塊輸入電能，所述電能存儲(chǔ)存儲(chǔ)模塊為所述發(fā)射器供電；

所述能量采集單元包括：固定外框；設(shè)置在固定外框內(nèi)側(cè)的壓電元件；以及隨車輪旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)部的一側(cè)向所述固定外框延伸并與所述固定外框固定連接，沿旋轉(zhuǎn)方向撥動(dòng)所述壓電元件；

所述壓電元件的壓電陶瓷片為等邊三角形，頂點(diǎn)設(shè)置有至少一個(gè)金屬壓點(diǎn)。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)部具體包括：與固定外框固定連接的支撐桿；設(shè)置在所述支撐桿上的質(zhì)量塊；所述質(zhì)量塊通過固定軸偏心固定在所述支撐桿上；所述質(zhì)量塊可沿所述固定軸偏心旋轉(zhuǎn)。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述質(zhì)量塊為橢圓形，所述固定軸固定所述質(zhì)量塊的其中一個(gè)焦點(diǎn)在所述支撐桿上；所述質(zhì)量塊繞其中一個(gè)焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述壓電元件設(shè)置為三個(gè)，分別設(shè)置在固定外框的兩側(cè)和頂面；所述旋轉(zhuǎn)部固定在所述固定外框的底面。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述壓電元件包括柔性支撐基片以及粘合在所述柔性支撐基片兩側(cè)的壓電層。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器設(shè)置在輪胎的輪圈、氣門嘴、輪轂或者輪胎內(nèi)。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器包括：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎壓力溫度的胎壓信號(hào)傳感器，用于處理監(jiān)測(cè)到的輪胎壓力溫度信號(hào)的發(fā)射端中央處理器以及用于發(fā)射信號(hào)的RF模塊；

所述胎壓信號(hào)傳感器、發(fā)射端中央處理器以及RF模塊依次連接。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述接收顯示裝置包括：用于接收所述輪胎壓力溫度信號(hào)的接收機(jī)，用于處理接收到的輪胎壓力溫度信號(hào)的接收端中央處理器、用于顯示數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示屏以及電源；

所述接收機(jī)、接收端中央處理器以及顯示屏依次連接，所述電源為所述接收顯示裝置供電。

所述的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝方法，其中，所述方法包括：將所述發(fā)射器通過綁帶或者膠帶固定在輪圈中間；或者通過固定裝置固定到輪轂上，再通過延伸氣管和車輪氣門嘴相連接；或者直接通過固定裝置固定在車輪氣門嘴上；或者首先固定在橡膠的補(bǔ)胎片上，再通過硫化膠將補(bǔ)胎片固定在輪胎內(nèi)壁上。

有益效果：本發(fā)明提供的一種胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其安裝方法，通過增設(shè)壓電能量收集單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中機(jī)械能的采集，有利于降低胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在使用過程中的功耗。而且該壓電能量收集單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠很好的實(shí)現(xiàn)小型化，便于在胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這樣小型的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能框圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量采集單元的示意圖。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的壓電能量收集器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的智能封條的示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)處理與移動(dòng)傳輸模塊的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其安裝方法。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：用于獲取胎壓數(shù)據(jù)的發(fā)射器10以及接收所述胎壓數(shù)據(jù)的接收顯示裝置20。

其中，所述發(fā)射器10還包括：用于存儲(chǔ)電能的電能存儲(chǔ)模塊100以及用于采集機(jī)械能，轉(zhuǎn)換為電能的能量采集單元200。在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)實(shí)際電能采集需求，使用一個(gè)或者多個(gè)能量采集單元200。

所述能量采集單元200與所述電能存儲(chǔ)模塊100連接，向所述電能存儲(chǔ)模塊輸入電能，所述電能存儲(chǔ)存儲(chǔ)模塊為所述發(fā)射器10供電。

具體的，如圖1所示，所述發(fā)射器10包括：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎壓力溫度的胎壓信號(hào)傳感器11，用于處理監(jiān)測(cè)到的輪胎壓力溫度信號(hào)的發(fā)射端中央處理器12以及用于發(fā)射信號(hào)的RF模塊13。所述胎壓信號(hào)傳感器、發(fā)射端中央處理器以及RF模塊依次連接。

更具體的，如圖1所示，所述接收顯示裝置20包括：用于接收所述輪胎壓力溫度信號(hào)的接收機(jī)21，用于處理接收到的輪胎壓力溫度信號(hào)的接收端中央處理器22、用于顯示數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示屏23以及電源24。所述接收機(jī)、接收端中央處理器以及顯示屏依次連接，所述電源為所述接收顯示裝置供電

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量采集單元的示意圖。如圖2所示，所述能量采集單元200包括：固定外框210；設(shè)置在固定外框內(nèi)側(cè)的壓電元件220；以及隨車輪旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部230。

所述旋轉(zhuǎn)部230的一側(cè)向所述固定外框延伸并與所述固定外框210固定連接。所述旋轉(zhuǎn)部230具有至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的部件，該部件可以沿旋轉(zhuǎn)方向撥動(dòng)所述壓電元件220從而使壓電元件采集機(jī)械能并轉(zhuǎn)換為電能。

在本發(fā)明實(shí)施例中，如圖2所示，所述旋轉(zhuǎn)部230具體包括：與固定外框固定連接的支撐桿231；設(shè)置在所述支撐桿上的質(zhì)量塊232以及固定軸233。

所述質(zhì)量塊232通過固定軸233偏心固定在所述支撐桿231上。通過上述設(shè)置，可以使所述質(zhì)量塊232沿所述固定軸偏心旋轉(zhuǎn)，從而沿旋轉(zhuǎn)方向依次撥動(dòng)設(shè)置在固定外框中的各個(gè)壓電元件220。所述壓電元件220可以設(shè)置為三個(gè)，分別設(shè)置在固定外框的兩側(cè)和頂面；所述旋轉(zhuǎn)部固定在所述固定外框的底面。

更具體的，如圖2所示，所述質(zhì)量塊232為橢圓形。所述固定軸233固定所述質(zhì)量塊的其中一個(gè)焦點(diǎn)在所述支撐桿231上。所述質(zhì)量塊232繞其中一個(gè)焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)上述偏心旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)過程中撥動(dòng)壓電元件220，使其發(fā)生彎曲形變從而誘發(fā)材料內(nèi)部電荷位移產(chǎn)生電場(chǎng)/電壓，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明實(shí)施例中，如圖2所示，所述壓電元件220具體可以包括：柔性支撐基片221以及粘合在所述柔性支撐基片兩側(cè)的壓電層222。所述柔性支撐基片是塑料，金屬或者其他的柔性材料，設(shè)置有相應(yīng)的平面以允許上下壓電層粘合于其上，形成所述壓電元件。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中常用的壓電能量收集器，其中Si基片(101)基礎(chǔ)上制備的SiO2懸臂梁是結(jié)構(gòu)支撐層，Pt/Ti復(fù)合層(102)作為上下電極采集壓電層PZT材料(103)模式下的壓點(diǎn)電荷。

壓電能量收集器其基本工作原理是壓電效應(yīng)，當(dāng)器件諧振工作于外界振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，壓電結(jié)構(gòu)發(fā)生最大形變，壓電材料產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變，從而誘發(fā)材料內(nèi)部電荷位移產(chǎn)生最強(qiáng)電場(chǎng)/電壓。通過電路整流、電荷存儲(chǔ)等即可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換和采集。

雖然采用壓電能量收集技術(shù)的壓電能量收集單元能夠很好的實(shí)現(xiàn)小型化，但是由于通常輪胎內(nèi)環(huán)境的振動(dòng)源基本特征頻率比較低(在1KHz以下甚至低于100Hz)。而通常情況下隨著裝置尺寸的減小，結(jié)構(gòu)的固有頻率會(huì)上升，導(dǎo)致壓電能量收集裝置難以應(yīng)用在胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，需要設(shè)計(jì)壓電能量收集器結(jié)構(gòu)諧振工作于低頻振動(dòng)。

所述壓電元件的壓電陶瓷片為等邊三角形，頂點(diǎn)設(shè)置有至少一個(gè)金屬壓點(diǎn)。設(shè)置為等邊三角形的壓電陶瓷片能夠具有較其他幾何形狀更優(yōu)秀的許用應(yīng)力，避免壓點(diǎn)陶瓷片因震動(dòng)而受到疲勞損傷等情況發(fā)生，與實(shí)際應(yīng)用過程中的低頻震動(dòng)更為適應(yīng)。該金屬壓點(diǎn)可以提高懸臂梁式壓電能量收集器的帶寬，避免在偏離工作頻率時(shí)，發(fā)電效率迅速下降。

具體的，所述發(fā)射器可以設(shè)置在輪胎的輪圈、氣門嘴、輪轂或者輪胎內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于胎壓的檢測(cè)。該發(fā)射器可以通過能量收集單元將車輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能實(shí)現(xiàn)供電，解決了輪胎內(nèi)傳感器和無線發(fā)射裝置不容易供電的問題。

相對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了應(yīng)用上述胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，安裝發(fā)射器10的方法。所述方法包括：將所述發(fā)射器通過綁帶或者膠帶固定在輪圈中間。

若需要設(shè)置在氣門嘴上時(shí)，通過固定裝置固定到輪轂上，再通過延伸氣管和車輪氣門嘴相連接，或者直接通過固定裝置固定在車輪氣門嘴上。

還可以采用首先固定在橡膠的補(bǔ)胎片上，再通過硫化膠將補(bǔ)胎片固定在輪胎內(nèi)壁上的方法。

在設(shè)置過程中，還可以增設(shè)如圖4所示的智能封條。所述智能封條包括：封條鎖鋼絲1，電子鎖扣2以及數(shù)據(jù)處理與移動(dòng)傳輸模塊3。

數(shù)據(jù)處理和移動(dòng)傳輸模塊3具體可以包括如圖5所示的功能模塊(包括數(shù)據(jù)傳輸模塊37，處理器31，第一信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊32，復(fù)用端口33、第二信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊36、數(shù)據(jù)編碼模塊35以及數(shù)據(jù)源模塊34)。其中，智能封條的數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)源模塊34獲得，其位置或者其他合適的信息則可以通過例如移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)等方式，由數(shù)據(jù)傳輸模塊37向外傳輸。

通過設(shè)置該智能封條，可能很好的保持在發(fā)射器設(shè)置過程中的位置，若不慎在修理或者進(jìn)行其他操作時(shí)，破壞了封條，也可以及時(shí)的反饋信息，從而更好的避免對(duì)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常工作造成影響。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及本發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。