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CN113103831A - 供电装置及无源式胎压监测传感器 - Google Patents

供电装置及无源式胎压监测传感器 Download PDF

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CN113103831A CN202110486156.5A CN202110486156A CN113103831A CN 113103831 A CN113103831 A CN 113103831A CN 202110486156 A CN202110486156 A CN 202110486156A CN 113103831 A CN113103831 A CN 113103831A
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肖满成
凡金海
梁建忠
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Shenzhen Haoyue Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种供电装置及无源式胎压监测传感器，装置包括：能量发射模块，包括控制单元、升压单元、第一电子开关和第一振荡电路，所述升压单元的输出端串联第一电子开关后与第一振荡电路电连接，所述控制单元与第一电子开关的驱动端电连接，控制单元以预设频率驱动第一电子开关导通，所述第一振荡电路用于激发产生交变磁场；能量存储模块，包括第二振荡电路、能量接收单元、电能存储单元，第二振荡电路和电能存储单元分别与能量接收单元电连接，第二振荡电路用于通过交变磁场产生电能并输出至能量接收单元，能量接收单元对电能存储单元进行充能，以及对轮胎监测传感器进行供电。本发明提供的供电装置，实现轮胎监测传感器的无源供电。

Description

供电装置及无源式胎压监测传感器
技术领域
本发明涉及胎压监测技术领域，具体地说，涉及一种供电装置及无源式胎压监测传感器。
背景技术
自2004年美国对于胎压监测产品进行强配，国内的要求于2019年开始实施，但对于市面上胎压监测而言胎压监测目前是一种需要人工维护的产品，集团用户(公交、物流、旅游、工程车等)对于胎压监测的使用率明显增大，但因客货、危化品用车的行驶时间比乘用车的行驶时间要多五倍之上，乘用车每天行驶2小时左右，而客货车每天行驶最起码在十小时以上，所以对于轮胎监测传感器的使用寿命就显得尤为重要。
轮胎监测传感器如果失效需要更换就更加繁琐，停车、扒开轮胎等一系列的工时人工，所以做一个长时间有效的产品显得尤为重要，如果通过增加电池的容量目前市面上耐高温、脉冲放电的专用电池都是330ma.h或者550ma.h，按照传感器的正常寿命和使用频率满足不了现有技术，同样的道理，在容量增加的同时体积也在增加，导致轮胎动平衡也需要改动，操作很复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种供电装置及无源式胎压监测传感器，实现轮胎监测传感器的无源供电，无需人员再去维护轮胎监测传感器，去掉多余的扒胎、装车等一系列的人工、材料成本。
本发明公开的供电装置所采用的技术方案是:
一种供电装置，包括：能量发射模块，所述能量发射模块包括控制单元、升压单元、第一电子开关和第一振荡电路，所述升压单元的输出端串联第一电子开关后与第一振荡电路电连接，所述控制单元与第一电子开关的驱动端电连接，所述控制单元以预设频率驱动第一电子开关导通，所述第一振荡电路用于产生交变磁场；能量存储模块，所述能量存储模块包括第二振荡电路、能量接收单元、电能存储单元，所述第二振荡电路和电能存储单元分别与能量接收单元电连接，所述第二振荡电路用于通过交变磁场产生电能并输出至能量接收单元，所述能量接收单元对电能存储单元进行充能，以及对轮胎监测传感器进行供电。
作为优选方案，所述第一振荡电路包括依次串联的第一电容、第一电感和第一电阻，串联后所述第一电容与第一电子开关的输出端连接，所述第一电阻接地。
作为优选方案，所述第一电容和第一电感之间还串联有第一二极管，所述第一二极管的正极与第一电容电连接，所述第一二极管的负极与第一电感电连接。
作为优选方案，所述第一振荡电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极接地，所述第二二极管的负极与第一电子开关的输出端电连接。
作为优选方案，所述升压单元包括升压芯片，所述升压芯片的输入端设有第一滤波电路，所述升压芯片的输出端设有第二滤波电路。
作为优选方案，所述升压芯片的反馈端电连接第一分压电阻的一端和第二分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另一端接地，所述第二分压电阻的另一端与升压芯片的输出端电连接，所述第二分压电阻为可调电阻。
作为优选方案，所述升压单元的输出端与第一电子开关的输入端之间设有第三滤波电路。
作为优选方案，所述控制单元包括控制芯片和第二电子开关，所述第二电子开关串联于第一电子开关的驱动端和地之间，所述第二电子开关的驱动端与控制芯片电连接，所述控制芯片用于输出低频的PWM信号至第二电子开关的驱动端。
作为优选方案，还包括与能量接收单元电连接的应变片，所述应变片用于安装于轮胎内壁，所述应变片形变后产生的能量输出至能量接收单元。
本方案还提供了一种无源式胎压监测传感器，包括胎压传感器，还包括上述的供电装置，所述胎压传感器与能量接收单元电连接。
本发明公开的实施例有益效果是：供电电流经过升压单元升压后输出至第一电子开关，第一电子开关由控制单元以预设频率驱动导通，然后通过第一振荡电路产生交变磁场。第二振荡电路通过交变磁场产生电能并输出至能量接收单元，能量接收单元对电能存储单元进行充能，以及对轮胎监测传感器进行供电。通过能量发射模块和能量存储模块实现轮胎监测传感器的无源供电，无需人员再去维护轮胎监测传感器，免去了多余的扒胎、装车等一系列的人工、材料成本。
附图说明
图1是本发明供电装置的结构示意图。
图2是本发明供电装置的能量发射模块电路示意图。
图3是本发明供电装置的能量存储模块电路示意图。
图4是本发明供电装置的安装示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:
请参考图1、图2和图3，供电装置包括：
能量发射模块，所述能量发射模块包括控制单元、升压单元、第一电子开关和第一振荡电路。所述升压单元的输出端串联第一电子开关后与第一振荡电路电连接，所述控制单元与第一电子开关的驱动端电连接，所述控制单元以预设频率驱动第一电子开关导通。所述第一振荡电路用于产生交变磁场。
能量存储模块，所述能量存储模块包括第二振荡电路、能量接收单元、电能存储单元。所述第二振荡电路和电能存储单元分别与能量接收单元电连接，所述第二振荡电路用于通过交变磁场产生电能并输出至能量接收单元。所述能量接收单元对电能存储单元进行充能，以及对轮胎监测传感器进行供电。
供电电流经过升压单元升压后输出至第一电子开关，第一电子开关由控制单元以预设频率驱动导通，然后通过第一振荡电路产生交变磁场。第二振荡电路通过交变磁场产生电能并输出至能量接收单元，能量接收单元对电能存储单元进行充能，以及对轮胎监测传感器进行供电。通过能量发射模块和能量存储模块实现轮胎监测传感器的无源供电，无需人员再去维护轮胎监测传感器，免去了多余的扒胎、装车等一系列的人工、材料成本。
本实施例中，能量发射模块安装在轮胎上方，只要有固定位置即可，能量存储模块与轮胎监测传感器电连接，并一同安装于轮胎上。能量接收单元可以通过型号LTC3588的芯片进行能量的收集以及输出供电，芯片的PZ1端和PZ2端进行能量的采集，然后通过收集的能量通过VI N端输出至电能存储单元进行充电，并通过OUT端输出对轮胎监测传感器进行供电。电能存储单元可以是超级电容，第二振荡电路可以是LC振荡电路，LC振荡电路中的电感通过交变磁场产生电能。
本实施例中，所述控制单元包括控制芯片和第二电子开关Q2。所述第二电子开关Q2串联于第一电子开关的驱动端和地之间，所述第二电子开关Q2的驱动端与控制芯片电连接，所述控制芯片用于输出低频的PWM信号至第二电子开关Q2的驱动端。具体的，控制芯片产生125khz的信号，使得第二电子开关Q2以该频率进行导通，从而使得第一电子开关以该频率进行导通。由于低频具有很强的穿透性，且不受金属屏蔽，从而可以保证较好的接收效果。
本实施例中，所述升压单元包括升压芯片，所述升压芯片的输入端设有第一滤波电路，所述升压芯片的输出端设有第二滤波电路。升压芯片的输入电流可以由外部电池提供，也可以通过能量发射模块与车载系统电连接后由车载系统进行提供。升压芯片对提供的电流进行升压后输出，电压升高后用于提高后续第一振荡电路的振荡电压，以及磁场的辐射距离。而第一滤波电路和第二滤波电路分别对升压芯片的输入和输出进行滤波，具体的，第一滤波电路包括电解电容C2和电容C4，电解电容C2和电容C4分别并联与升压芯片的输入端与地之间。第二滤波电路包括电解电容C3、电容C5和电感T3，电解电容C3、电容C5和电感T3组成CLC滤波电路。升压芯片的型号是XL6009。
进一步的，所述升压芯片的反馈端电连接第一分压电阻R1的一端和第二分压电阻RP1的一端，所述第一分压电阻R1的另一端接地，所述第二分压电阻RP1的另一端与升压芯片的输出端电连接，所述第二分压电阻RP1为可调电阻。通过对第二分压电阻RP1的阻值进行调整，使得升压芯片输出不同幅值的电压，从而调整后续第一振荡电路的振荡电压，以及磁场的辐射距离。
进一步的，所述升压单元的输出端与第一电子开关的输入端之间设有第三滤波电路。第三滤波电路包括电解电容C6和电感T4组成LC滤波电路。
本实施例中，所述第一振荡电路包括依次串联的第一电容C10、第一电感L2和第一电阻R7，串联后所述第一电容C10与第一电子开关的输出端连接，所述第一电阻R7接地。第一电容C10、第一电感L2和第一电阻R7组成RLC振荡电路，升压单元升压后可达到60V，再经匹配的RLC振荡电路后，其最高峰值电压达到158V以上，然后通过第一电感L2产生交变磁场。本实施例中，第一电子开关为型号AO4441的场效应管芯片U2，其和第一振荡电路共同组成了次反向振荡电路。
进一步的，所述第一电容C10和第一电感L2之间还串联有第一二极管，所述第一二极管的正极与第一电容C10电连接，所述第一二极管的负极与第一电感L2电连接。进一步的，所述第一振荡电路还包括第二二极管D2，所述第二二极管D2的正极接地，所述第二二极管D2的负极与第一电子开关的输出端电连接。第二二极管D2作为反向电压保护。
进一步的，供电装置还包括与能量接收单元电连接的应变片，所述应变片用于安装于轮胎内壁，所述应变片形变后产生的能量输出至能量接收单元。当车辆运行时，轮胎滚动后变形，使得轮胎内壁的应变片发生形变，从而产生能量，该能量被能量接收单元接收，并用于电能存储单元的充电。通过能量发射模块和应变片产生的双向能量，可以使轮胎监测传感器进行正常工作。
请参考图4，能量发射模块20安装于车体10的底部且位于轮胎的上方，能量存储模块30安装于轮胎上并用于胎压监测传感器的供电，而应变片40安装于轮胎内壁，其随着轮胎的滚动而产生形变，并将对应产生的能量传输至能量存储模块30。
本实施例还提供了一种无源式胎压监测传感器，包括胎压传感器，还包括上述的供电装置，所述胎压传感器与能量接收单元电连接。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于，包括：
能量发射模块，所述能量发射模块包括控制单元、升压单元、第一电子开关和第一振荡电路，所述升压单元的输出端串联第一电子开关后与第一振荡电路电连接，所述控制单元与第一电子开关的驱动端电连接，所述控制单元以预设频率驱动第一电子开关导通，所述第一振荡电路用于激发产生交变磁场；
能量存储模块，所述能量存储模块包括第二振荡电路、能量接收单元、电能存储单元，所述第二振荡电路和电能存储单元分别与能量接收单元电连接，所述第二振荡电路用于通过交变磁场产生电能并输出至能量接收单元，所述能量接收单元对电能存储单元进行充能，以及对轮胎监测传感器进行供电。
2.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述第一振荡电路包括依次串联的第一电容、第一电感和第一电阻，串联后所述第一电容与第一电子开关的输出端连接，所述第一电阻接地。
3.如权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述第一电容和第一电感之间还串联有第一二极管，所述第一二极管的正极与第一电容电连接，所述第一二极管的负极与第一电感电连接。
4.如权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述第一振荡电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极接地，所述第二二极管的负极与第一电子开关的输出端电连接。
5.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述升压单元包括升压芯片，所述升压芯片的输入端设有第一滤波电路，所述升压芯片的输出端设有第二滤波电路。
6.如权利要求5所述的供电装置，其特征在于，所述升压芯片的反馈端电连接第一分压电阻的一端和第二分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另一端接地，所述第二分压电阻的另一端与升压芯片的输出端电连接，所述第二分压电阻为可调电阻。
7.如权利要求5所述的供电装置，其特征在于，所述升压单元的输出端与第一电子开关的输入端之间设有第三滤波电路。
8.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片和第二电子开关，所述第二电子开关串联于第一电子开关的驱动端和地之间，所述第二电子开关的驱动端与控制芯片电连接，所述控制芯片用于输出低频的PWM信号至第二电子开关的驱动端。
9.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括与能量接收单元电连接的应变片，所述应变片用于安装于轮胎内壁，所述应变片形变后产生的能量输出至能量接收单元。
10.一种无源式胎压监测传感器，包括胎压传感器，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一所述的供电装置，所述胎压传感器与能量接收单元电连接。
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