CN102666146A - 用于在轮胎中产生电能的方法 - Google Patents

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Abstract

用于在轮胎中产生电能的方法和系统，其中：装置包括：按照纵向轴线X延伸的外壳；至少一个电绕组；在所述外壳内沿着所述纵向轴向X能够运动的磁体；和定位在所述外壳的两个相对的端部中的至少一个端部处的提供力的元件，所述提供力的元件适于沿着所述纵向轴线X将力施加在所述磁体上；所述装置固定到轮胎的胎冠部分上；轮胎在滚动表面上旋转，以便确定每次当装置由于轮胎的滚动在轮胎的印迹上通过时作用于装置上的力的变化；利用由力提供元件所施加的力和力沿着所述纵向轴线X的所述变化，以便引起磁体相对于至少一个电绕组的位置发生变化；以及收集由所述磁体相对于电绕组的位置的变化而在至少一个电绕组上产生的电能。

Description

用于在轮胎中产生电能的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在轮胎中产生电能的方法和系统。
背景技术
在轮胎中产生电能可以用于向与轮胎相连的电子装置供电。
为了提高车辆的安全性，在轮胎内结合电子装置日趋重要。这些装置例如能够包括适于获得涉及轮胎的多种量的信息的传感器和其它部件，所述量例如是温度、压力、加速度、轮胎转数、车辆或致动器的速度，所述致动器比如是适于保持轮胎内部压力基本恒定的泵。这些装置还能够包括：发射器(典型地是无线的)，所述发射器将由传感器获得的信息发送到轮胎外部(典型地发送到车辆的车载控制单元)；和微处理器，所述微处理器适于在信号被发射之前收集并且处理来自传感器的信号。任选地，这些装置还能够包括接收器(典型地为无线的)，以便接收来自外部(例如，来自车辆的车载控制单元)的可能的信息。
EP 1700351描述了一种用于在轮胎内部中产生电能的处理和系统，其中，包括有压电元件的外壳与在轮胎的胎面区域处的轮胎部分相接合。压电元件被沿着垂直于轮胎的径向方向的平面布置，并且具有固定到外壳的第一端部和固定到载荷质量的第二端部。在外壳的内壁和所述载荷质量的外表面之间形成有间隙。压电元件、载荷质量和间隙的尺寸设置成以便实现：a)在轮胎以低于给定速度的第一旋转速度在滚动表面上旋转期间，固定到压电元件的载荷质量在所述间隙内的振动；和b)在轮胎以高于所述给定速度的第二旋转速度在滚动表面上旋转期间，在轮胎完整一转的第一部分期间载荷质量与外壳内壁接触，而在轮胎完整一转的第二部分期间固定到压电元件的载荷质量在间隙内振动。在轮胎旋转的第一部分期间，胎面区域没有与滚动表面相接触，而在第二部分期间，胎面区域与滚动表面相接触。
US 2008/0264537描述了一种检测关于轮胎状态的各种参数的轮胎模块，所述轮胎模块包括转化单元和锁定到一个端部的弹性元件，其中，动能转化成电能。在转化单元的感应实施例中，模块具有沿着圆筒的轴线对称于放置在所述模块内的永磁体的圆筒形。通过圆筒的壁闭合铁磁回路。弹簧元件具有圆形叶片或同心叶片设计，并且被固定到圆筒的盖上。在圆筒形的轴线处，震动质量被布置在有叶片的弹性元件的中心处。下压(优选同心的)使得带叶片的弹性元件振动。在沿着轮胎与路面的接触区域通过期间，由于加速度跳动而导致永磁体和震动质量之间的空间发生变化，从而铁磁回路中的磁通也发生变化。通过适当的绕组能够将磁通的变化转化为电压。在转化单元的另一个感应实施例中，模块包括弹簧元件、固定到弹簧元件的自由端的永磁体和固定在弹簧元件的固定端上的绕组。
US 7285868描述了一种用于在轮胎中产生电能的技术，所述技术利用由轮胎的在胎肩并且靠近胎面的内壁的偏转所引起的载荷。在径向实施例中，发电机包括安装在胎面的内部表面上的腔室、固定到腔室基部的磁体、沿着导管可运动的绕组、固定到两个内壁中的一个的弹簧、电缆和辊。当发电机处的胎面抵达与路面的接触区域时，轮胎的内壁被压扁，由轮胎的旋转所产生的离心力变为零并且弹簧-电缆-辊系统朝向轮辋牵拉绕组，从而产生电压脉冲。另一方面，当胎面离开与路面的接触区域时，轮胎的内壁伸展，由轮胎的旋转所产生的离心力恢复并且朝向胎面的内表面推动绕组，从而产生第二电压脉冲。
US 7285868还描述了水平实施例，在所述水平实施例中，发电机包括水平安装的腔室，所述腔室通过两个附接装置固定到轮胎的在胎肩处的内壁。腔室包括在导管内可运动的磁体，绕组围绕所述导管卷绕。内壁的交替运动(在与路面接触的接触区域内被压扁，而在接触区域外伸展)引起磁体相对于绕组运动。
B.P.Mann和N.D.Sims(“Energy harvesting from the nonlinearoscillations of magnetic levitation”，Journal of sound and Vibration319(2009)，515-530)描述了通过磁系统基于振动产生电能进行分析的分析结果，所述磁系统包括聚四氟乙烯(teflon)管，所述聚四氟乙烯管在两个端部处具有两个磁体。磁体机械地固定到两个相应的带螺纹的支撑件，并且能够通过使所述磁体沿着这样的支撑件滑动而改变所述磁体之间的距离。这个系统还包括中央磁体，所述中央磁体定位在位于管内部并且位于其它两个磁体之间。磁极被定向成排斥中央磁体，从而利用非线性恢复力使所述中央磁体悬浮。而且，这个系统包括围绕管卷绕的上部绕组和下部绕组，所述上部绕组和所述下部绕组分别位于管的外表面的上半部和下半部上。作者分析了装置在谐波激励作用下的特性。
WO 2008/062377描述了一种用于将机械能转化为电能的装置，所述机械能与连接到这个装置的振动设备所产生的振动有关。这个装置包括至少一个具有同轴绕组的电磁定子和相对于定子可运动的磁性质量。定子、绕组和磁性质量形成磁路。磁性质量响应由振动设备产生的振动而垂直于绕组轴线运动，从而改变定子和磁性质量之间的距离。当磁性质量远离定子时，电磁回路开放并且磁路的整体磁阻较高。当磁性质量与定子相接触时，磁路闭合并且磁路的整体磁阻较低。因此，可运动的磁性质量的位置影响磁路的整体磁阻，并且因此也影响耦合在绕组上的磁通量。
发明内容
本申请人面临通过这样的装置在轮胎中产生电能的技术问题，所述装置紧凑且尺寸较小(例如，小于2cm3)、牢固、能够耐受轮胎高旋转速度(例如，高于280km/h)，这允许即使在轮胎的低旋转速度(例如，30-40km/h)也能够产生很大的能量值。而且，本申请人面临提供这样的装置的技术问题，所述装置的产生的平均功率和所述装置所占据的体积的比率很高(例如，大于1mW/cm3)。
本申请人还面临向轮胎的复杂监控系统供电的技术问题，所述复杂监控系统相对于简单监控系统在轮胎低速旋转和高速旋转时均需要更大的供应能量值(例如，对应于至少1mW-2mW的时间平均功率)。复杂监控系统指的是适于以高采样/发射频率(例如，轮胎每旋转一转进行一次)监控、处理大量数据并且将大量数据(例如，至少180kbit/s-200kbit/s)发射到车辆的车载控制单元的系统。复杂监控系统的示例是由本申请人开发的CyberTM Tyre系统，所述系统能够监测并且将关于轮胎温度、压力和由橡胶和沥青之间的相互作用所产生的三轴加速度(纵向加速度、横向加速度以及径向加速度)的数据发送到布置在车辆的车载控制单元，并且也能够接收来自车辆的对其运转有用的信息和数据。简单监控系统指的是适于以非常低的采样/发射频率(例如，每5分钟到10分钟一次)监控、处理并且将有限数量的数据(例如，200bit/s)传输到车辆的车载控制单元。简单监控系统的示例是TPMS(轮胎压力监控系统)轮胎系统，所述TPMS轮胎系统适于监控轮胎的压力，所述系统通常需要对应于数十微瓦的平均功率的能量供应值。
本申请人已经发现，可以通过使一装置与轮胎相连来解决这个技术问题，所述装置包括：磁体，所述磁体能够沿着运动方向运动机；至少一个电绕组；以及提供力的元件，所述提供力的元件适于沿着该运动方向将力施加在磁体上。通过利用由提供力的元件所施加的力，以及利用由于每次装置由于轮胎的滚动而对应于轮胎的印迹经过时作用在装置上的力所经受的变化，磁体相对于至少一个电绕组的位置能够发生变化，从而产生在至少一个电绕组上的电能。
本申请人已经发现这种装置能够在通常轮胎可以达到的滚动速度范围内(例如，120km/h至180km/h)产生高的平均功率值(例如，甚至为10mW至14mW)，并且能够获得所产生的平均功率和由装置所占据的体积的高比率(例如，甚至为8mW/cm3至11mW/cm3)。
在本发明的第一方面中，本发明涉及一种用于在轮胎中产生电能的方法，所述方法包括：
-将装置固定在轮胎的胎冠部分，所述装置包括：按照纵向轴线X延伸的外壳；至少一个电绕组；在外壳内可运动的磁体；以及定位在外壳的两个相对的端部中的至少一个端部处的提供力的元件，所述磁体能够沿着所述纵向轴线X相对于电绕组运动，并且所述提供力的元件适于沿着所述纵向轴线X将力施加在磁体上；
-在滚动表面上旋转轮胎，以便确定每次所述装置由于轮胎的滚动而对应于所述轮胎的印迹通过时作用在所述装置上的力的变化；
-利用由提供力的元件所施加的力和力沿着所述纵向轴线X的变化，以便致使磁体相对于至少一个电绕组的位置发生变化；
-收集由于磁体相对于至少一个电绕组的位置发生变化而在至少一个电绕组上产生的电能。
在本说明书的其余部分中以及在所附权利要求中：
-表述轮胎的“胎冠部分”用于表示轮胎的按照轮胎的横向方向在所述轮胎的侧壁之间延伸的部分；
-术语“横向的”和“横向地”用于表示沿着平行于轮胎的旋转轴线的方向测量得到的量；
-术语“径向的”和“径向地”用于表示沿着垂直于轮胎的旋转轴线的方向测量得到的量；
-术语“纵向的”和“纵向地”，在参照轮胎使用时，用于表示与轮胎相切并且垂直于横向方向和径向方向测量得到的量。
在轮胎在所述滚动表面上滚动期间作用于装置上的力能够被分成径向力、横向力以及纵向力。
有利地，利用在每次轮胎完整一转期间作用在装置上的径向力、横向力和/或纵向力所具有的沿着外壳的纵向轴线X的强度的变化。
有利地，利用在轮胎每完整一转时每次装置由于轮胎的滚动对应于轮胎印迹通过时作用在所述装置上的径向力、横向力和/或纵向力所具有的沿着外壳的纵向轴线X的强度的变化。
有利地，利用在轮胎滚动速度变化时作用在装置上的径向力、横向力和/或纵向力所具有的沿着外壳的纵向轴线X的强度的变化。
有利地，所述装置被固定到所述胎冠部分的径向内部部分上。优选地，所述装置被固定到所述胎冠部分的径向内表面上。
有利地，所述至少一个电绕组包括围绕绕组轴线布置的多匝。
有利地，磁体和电绕组相对于彼此布置，使得磁体的位置在所述外壳内沿着所述纵向方向X的变化引起由至少一个绕组的匝耦合的磁通的变化。
有利地，所述至少一个绕组的轴线平行于纵向轴线X。这允许使得装置更加紧凑。
有利地，所述至少一个绕组的轴线与纵向轴线X一致。
有利地，所述至少一个绕组围绕外壳的外表面卷绕。
在优选的实施例中，装置包括至少两个电绕组。至少两个电绕组有利地逆串联。逆串联电绕组指的是，两个串联定位的相同定向的绕组，其中一个绕组的近端端部连接到另一个绕组的远端端部；或者指的是串联定位的反向绕组，其中两个近端端部或两个远端端部连接在一起。
至少两个电绕组围绕外壳的在不同部分处的外表面卷绕。
有利地，磁体沿着外壳的所述纵向轴线X的一个尺寸不长于所述至少两个电绕组中的一个绕组的沿着所述轴线X的尺寸。然而，磁体沿着所述纵向轴线X的尺寸长于所述至少两个绕组中的一个绕组沿着所述轴线X的尺寸。
至少两个电绕组有利地被间隔件间隔开。在一实施例中，间隔件包括由磁惰性材料制成的环。在另一个实施例中，间隔件包括两个同轴的环，所述环中的一个由磁惰性材料制成，另一个环由铁磁材料制成。优选地，内部的一个环由磁惰性材料制成，而外部的一个环由铁磁材料制成。
在一实施例中，装置包括至少一个内部绕组和至少一个外部绕组，所述内部绕组和所述外部绕组是同轴的。有利地，至少一个内部绕组和至少一个外部绕组构造成根据将由装置输出的电压选择性地串联或并联(例如，通过适当的开关)。例如当装置被用于向外部载荷供应具有下限和上限的电压时，这种解决方案能够是有利的。实际上，当由装置输出的电压超过上限(例如，5V)时，通常逆串联以便确保电压大于上述下限的这些绕组能够被切换成并联。能够通过装置自身自动地实施切换或者在外部指令的作用下实施所述切换。
在一实施例中，外壳能够被外部元件包围。外壳和外部元件优选地同轴。外部元件有利地包括铁磁材料。这使得能够避免磁通分散并且能够将磁通集中在装置内，从而允许获得装置的更高效率。
有利地，外壳的两个端部被适当的盖所封闭。
有利地，外壳还包括阻尼器元件，所述阻尼器元件适于减弱外壳的两个端部对可运动的磁体的冲击。
在一实施例中，阻尼器元件包括两个减震器，所述两个减震器定位在外壳的两个端部处，例如，定位在两个盖的内表面上。减震器有利地由高弹性的弹性体混合物制成。在优选的实施例，减震器能够具有截头圆锥体的形状。
在替代实施例中，阻尼效果能够由封闭在外壳内的空气(或其它流体)所提供。
在优选的实施例中，提供力的元件和可运动的磁体构造成使得，对于轮胎的预定滚动速度，每次装置位于印迹外部时，可运动的磁体(除了振动之外)均位于操作位置，在所述操作位置，所述至少两个绕组的匝所耦合的总磁通λ对可运动的磁体的沿着外壳的轴线X的位置的图案(dλ/dx)具有最大梯度。如下文更清晰解释的那样，这允许最大化由于磁体在该操作位置的周围振动而在所述至少两个绕组上产生的电压。
此外，提供力的元件和可运动的磁体有利地还构造成使得，对于轮胎的所关心的预定滚动速度，在可运动的磁体的上述操作位置，装置的自有谐振频率基本对应于与沿着外壳的所述轴线X作用在能量产生装置上的力的高阶成分峰值有关的频率。如以下更加清楚解释的那样，这使得能够最充分地利用上述高阶成分(即，轮胎每转一转发生多于一次的事件)，以便由以对应于这种成分的频率的振动在所述至少两个绕组上产生电压。
在一实施例中，提供力的元件适于将斥力施加在磁体上，所述斥力的绝对值随着磁体靠近定位有提供力的元件的端部而增加大。
在优选的实施例中，由提供力的元件所施加的力是磁力。
在另一个实施例中，由提供力的元件所施加的力是弹力。
在第一实施例中，提供力的元件包括预载磁体，所述预载磁体适于将磁性预载力施加在可运动的磁体上，以便当轮胎没有旋转时，将所述可运动的磁体保持在确定的静止位置中。
在所述第一实施例的变形方案中，提供力的元件能够包括弹簧或由弹性材料(例如具有开孔的材料)制成的元件。优选地，弹簧是具有可变弹性常数的类型的(例如，螺旋形弹簧或盘状弹簧)。
在提供力的元件的所述第一实施例的情况下，装置有利地被固定到轮胎上，使得外壳的轴线X基本平行于轮胎的径向方向。而且，提供力的元件有利地定位成对应于外壳的两个端部中的仅一个端部(例如定位在两个盖中的一个地外表面上)，所述一个端部根据轮胎的径向方向面朝轮胎自身外部。另外，提供力的元件有利地适于在轮胎上施加按照轮胎的径向方向朝向轮胎内部的力。在上述静止位置，可运动的磁体优选地定位在外壳的两个端部中的按照轮胎的径向方向面朝轮胎内部的一个端部处。
在第二个实施例中，提供力的元件包括两个预载磁体，所述预载磁体适于将预载力施加在可运动的磁体上，以便当轮胎不旋转时将所述可运动的磁体保持在特定的静止位置。
在上述第二实施例的变形方案中，提供力的元件包括两个弹簧或两个由弹性材料(例如，具有开孔的材料)制成的元件。弹簧优选地是具有可变弹性常数的类型的(例如，螺旋形弹簧或“杯状”弹簧)。
在提供力的元件的第二实施例的情况下，装置有利地被固定到轮胎，使得外壳的轴线X基本平行于轮胎的横向或纵向方向。而且，提供力的元件有利地定位成对应于外壳的两个端部(例如，在两个盖的外表面上)。
有利地，所述方法还包括将所收集的电能供应给发射器和/或微处理器和/或与轮胎相连的接收器和/或至少一个适于测量轮胎的至少一个运转参数的传感器。
有利地，轮胎以介于20km/h和320km/h之间的至少一个速度在滚动表面上旋转。
在本发明的第二方面中，本发明还涉及一种轮胎，所述轮胎包括：
-胎冠部分；
-监控装置，所述监控装置包括至少一个传感器，所述传感器适于测量轮胎的至少一个运转参数；
-能量产生装置，所述能量产生装置与轮胎的胎冠部分相连并且适于向所述监控装置供应能量；
其中：
-所述能量产生装置包括：按照纵向轴线X延伸的外壳；至少一个电绕组；在外壳内可运动的磁体；和位于外壳的两个相对的端部中的至少一个端部处的提供力的元件，所述磁体相对于电绕组沿着所述纵向轴线X可运动，并且提供力的元件适于沿着所述纵向轴线X将力施加在磁体上；并且其中
-所述至少一个电绕组、所述磁体和所述提供力的元件被构造成使得在所述轮胎滚动期间，由于所述提供力的元件施加的力，并且由于每次所述装置因所述轮胎的滚动而对应于所述轮胎的印迹通过时作用于所述能量产生装置上的力所经受的变化，所述能够运动的磁体相对于所述至少一个电绕组的位置发生变化。
在优选的实施例中，装置被固定到轮胎上，使得外壳的纵向轴线X基本平行于轮胎的径向方向。
在另一个实施例中，装置被固定到轮胎上，使得外壳的纵向轴线X基本平行于轮胎的横向方向。
在另一个实施例中，装置被固定到轮胎上，使得外壳的纵向轴线X基本平行于轮胎的纵向方向。
有利地，监控装置还包括发射装置，所述发射装置操作地与所述至少一个传感器相连并且适于将关于由所述至少一个传感器测量得到的参数的数据朝向轮胎的外部发送，例如朝向布置在车辆上的控制单元发送。
有利地，监控装置还包括接收装置，所述接收装置适于接受来自轮胎外部的数据或指令，例如来自布置在车辆上的控制单元的数据或指令。
有利地，监控装置还包括处理单元(例如，微处理器)，所述处理单元适于处理来自所述至少一个传感器的信号，以为了析取监控数据。
有利地，所述至少一个传感器包括加速度传感器。
有利地，传感器能够检测轮胎与滚动表面相互作用的影响。
有利地，所述至少一个传感器包括压力传感器。
有利地，所述至少一个传感器包括温度传感器。
有利地，所述至少一个传感器包括轮胎转数计数器。
就本发明的第二方面的其它结构和功能特征而言，参照针对本发明的第一方面已经描述的结构和功能特征。
附图说明
从本发明的一些解释性实施例的以下详细描述中，本发明的其它特性和优势将变得清晰，所述解释性实施例仅作为示例而非用于限制目的，参照附图进行所述描述，在所述附图中：
-图1示意性示出了根据本发明的能够在轮胎中使用的能量产生装置的第一实施例的纵向剖视图；
-图2示意性示出了根据本发明的能够在轮胎中使用的能量产生装置的第二实施例的纵向剖视图；
-图3示出了根据本发明的能够在轮胎中使用的监控装置的示例性方案；
-图4示意性示出了根据本发明的能够在轮胎中使用的能量产生装置的第三实施例的纵向剖视图；
-图5示意性示出了根据本发明的轮胎；
-图6a、6b和6c分别示出了在轮胎转一转期间所产生的径向加速度、纵向加速度、和横向加速度的示例；
-图7a和7b示出了轮胎在粗糙的滚动表面上(图7a)和在光滑的滚动表面上(图7b)旋转多圈期间所产生的径向加速度信号的频率成分(用右侧的纵坐标表示)；
-图8a和8b示出了使用图1类型的具有由磁惰性材料制成的单个间隔环(图8a)和具有由磁惰性材料制成的内部环以及由铁磁材料制成的外部环(图8b)的装置在轮胎的不同滚动速度获得的功率与时间的关系的示例；
-图9示出了在根据图1的实施例的能量产生装置中由预载磁体施加在可运动的磁体上的磁致弹性力与可运动的磁体沿着装置的纵向轴线X的位置x的关系的示例；
-图10示出了对位于相对于装置的外壳的中心对称的位置的两匝而言，平均耦合磁通Ф1和Ф2对在图1的类型的能量产生装置中的可运动的磁体的位置x的图案，以及总耦合磁通λ对可运动磁体位置x的图案；
-图11示出了在根据图2的实施例的能量产生装置中由两个预载磁体施加在可运动磁体上的磁致弹性力对可运动磁体沿着装置的纵向轴线X的位置x的示例；
-图12示出了通过由本申请人实施的关于根据图1的实施例的能量产生装置的特性的仿真获得的平均功率值(曲线A)、最大电压(曲线B)、电压的平均二次值(曲线C)和最小电压(曲线D)对轮胎的滚动速度；
-图13是和图14分别示出了由可运动磁体沿着被仿真的能量产生装置的轴线X所占据的位置x和由这个装置在轮胎以40km/h的滚动速度旋转一转所产生的电压V；
-图15和图16分别示出了由可运动磁体12沿着被仿真的能量产生装置的轴线X所占据的位置x和由这个装置在轮胎以80km/h的滚动速度旋转一转所产生的电压V；
-图17和图18分别示出了径向加速度的曲线，所述径向加速度为被仿真的能量产生装置在轮胎以40km/h和80km/h的滚动速度完成旋转一转期间沿着纵向轴线X所经受的径向加速度。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的能量产生装置1，所述能量产生装置1包括管状外壳10、磁体12、两个电绕组11和13、以及提供力的元件16。
管状外壳10有利地由磁惰性(magnetically inactive)摩擦学材料制成(即，具有低摩擦系数)，例如添加有聚四氟乙烯(teflon)的聚芳醚酮(polyaryletherketone)(由Vitrex公司生产，商品名为VitrexPeek 450FE20)。
磁体12定位在管状外壳10内部。磁体12的磁轴沿着外壳10的纵向轴线X定位。有利地，磁体12是永磁体。在图解的实施例中，磁体12是圆筒形并且尺寸设置成允许所述磁体12沿着平行于外壳10的纵向轴线X的方向在外壳10内活动。磁体12的直径略微小于管状外壳10的内径。有利地，磁体12的高度不高于管状外壳10的高度的一半。有利地，磁体12的高度大约等于绕组11、13中的每一个绕组的高度。
例如，磁体12能够由Magneti Calamit-Cologno Monzese-Milan生产的钕铁硼材料制成。
有利地，磁体12涂覆有低摩擦材料(例如，镉)。
优选地，磁体12具有大于1T的剩余磁感应强度Br。
外壳10能够装备有开口(未示出)，所述开口具有使得空气在磁体在外壳10内运动期间流动的的功能。优选地，外壳10具有至少三个等角度地间隔开的纵向槽(在三个槽的情况下，以120°间隔开)。通过保持位于外壳10的尺寸和磁体12的尺寸之间的间隙也能够确保空气流动。
在一实施例中(未图解)，磁体12能够由两个圆筒形磁体构成，所述两个圆筒型磁体被如软铁的铁磁材料制成的圆筒形薄箔间隔开，其中两个磁体以相同标记的磁极彼此面对。
两个电绕组11、13在管状外壳10的外部分别围绕外壳10的外部表面的第一半体和第二半体卷绕，以便形成位于基本垂直于管状外壳的纵向轴线X的平面上的匝。
电绕组11和13能够由导电材料制成(例如，铜)，所述导电材料优选地利用漆包绝缘层绝缘。
电绕组11和13有利地是逆串联(in counter-series)(在整个以这种方式连接的绕组上，对于可运动磁体的各种位置，电路因此具有耦合磁通的大约最大变化)。
绕组11和13能够沿着轴线X具有相同或不同的尺寸。
绕组11和13的匝数可以相同或不同。
优选地，两个绕组11和13完全相同。
电绕组11和13有利地被环形间隔件间隔开，所述环形间隔件定位在管状外壳10的外表面上。在图解的实施例中，间隔件定位在外壳10的垂直于外壳10的纵向轴线X的中面上。而且，间隔件包括两个同轴的环14a、14b，所述两个同轴的环14a、14b中的内部的一个环14b由磁惰性材料制成，并且外部的一个环14a由铁磁材料制成。根据需要，两个同轴的环14a、14b能够具有相同或不同的纵向和/或径向尺寸。稍后将参照图8a和8b对这个具有两个同轴的环14a、14b的实施例的优势进行详细描述。
例如，铁磁材料是如由瑞典公司Hoganas制造的SMC(SomaloyPrototyping Material)。
例如，磁惰性材料是由Vitrex生产的Vitrex Peek 450G。
根据实施例(未图解)，间隔件包括单个由磁惰性材料制成的环。稍后将参照图8a和8b对这个具有单个环的实施例的优势进行详细描述。
尽管在图1图解的实施例中，装置1包括两个电绕组11、13，但是所述装置1也能够包括单个的绕组(即使这种解决方案相对低效)或者具有多于两个的由适当的间隔件分开的绕组。例如，图4示出了一个实施例，除了装置1包括被两对间隔环14a、14b和14a′和14b′分开的三个绕组11、13、17之外，该实施例整体上与图1中的实施例相似。还在这种情况下，三个绕组11、13、17有利地逆串联。绕组11、13和17的沿着轴线X的尺寸可以彼此相同或不同。
在一实施例中(未示出)，装置1包括至少两对绕组，所述至少两对绕组中的每一对均由相互同轴的内部绕组和外部绕组构成，其中，根据将由装置1输出的电压，内部绕组和外部绕组构造成选择性地串联或并连(例如，通过适当的开关)。这种解决方案例如能够在装置1被用于向具有供应电压上限和下限的外部载荷供电时是有利的。实际上，当由装置1输出的所供应的电压超过上限(例如5V)时，通常被串连以保证高于下限的电压的绕组能够被切换成并联。
外壳10的两个端部被适当的盖21、22封闭，在所述盖21、22的基部搁置有由极具弹性的弹性体混合物制成的减震器18、19(在外壳10内部)。两个盖21、22优选地由耐冲击材料制成。
在图1、2和4的实施例中，两个减震器18、19例如是截头圆锥体形状的。
在图1的实施例中，提供力的元件16包括圆柱形的预载磁体，所述预载磁体具有平行于外壳10的纵向轴线的磁轴。
在两个盖21、22中的一个盖的外表面上，预载磁体16定位在外壳10的端部中的一个端部处(例如，定位在形成在这个外表面上的适当的座部中)。
预载磁体16有利地是永磁体。磁体12和预载磁体16具有定向成以便相互排斥的磁极。
预载磁体16和磁体12可以由相同的材料或由不同的材料制成。例如，预载磁体16也能够利用由Magneti Calamit-ColognoMonzese-Milan生产的钕铁硼材料制成。
优选地，预载磁体16具有大于1T的剩余磁感应强度Br。
有利地，磁体12的体积大于预载磁体(preload magnet)16。优选地，磁体12的体积和预载磁体16的体积之间的比大于4。
装置1也能够包括平行于外壳10且与外壳10同轴的外部管状元件15，所述外部管状元件15包围装置1的上述各种元件。这个外部管状元件15具有避免磁通分散和使所述磁通集中在装置1内的优势。然而，为了容纳装置1的尺寸，可以省略这种元件。
优选地，外部管状元件15由铁磁材料制成，并且具有圆筒形形状。例如，外部管状元件15由瑞典公司Hoganas制造的SMC(SomaloyPrototyping Material)材料制造而成。
图2示出了根据本发明的第二实施例的能量产生装置1，除了提供力的元件包括两个具有平行于外壳10的纵向轴线X的磁轴的圆柱形的预载磁体16′和16″之外，所述能量产生装置1与图1的装置相类似。预载磁体16′和16″均具有定向成以便排斥磁体12的磁极。
有利地，磁体12的体积大于每个预载磁体16′和16″的体积。优选地，磁体12的体积和每个预载磁体16′和16″的体积之间的比大于4。
优选地，在如在图2的实施例中的两个完全相同的电绕组的情况下，两个圆柱形预载磁体16′和16″完全相同。
在图1、2和4的多个实施例中，优选地外壳10具有介于3mm和6mm之间的内径和介于0.3mm和1mm之间的厚度；磁体12具有介于3mm和6mm之间的高度和直径；间隔件具有介于0.3mm和1.5mm之间的径向尺寸；预载磁体(多个预载磁体)16、16′、16″具有介于2mm和4mm之间的直径和介于1mm和3mm之间的高度；外部管状元件15具有介于8mm和16mm之间的内径、介于0.3mm和2mm之间的厚度以及介于9mm和16mm之间的长度；截头圆锥体减震器具有介于0.4mm和2mm之间的厚度和小于外壳10的直径。有利地，装置占据的体积介于300mm3和1500mm3之间。
装置1能够被用于向一个或多个安装在车轮上和/或轮胎中/轮胎上的装置供电。这些装置能够例如包括传感器，所述传感器用于检测轮胎自身的一个或多个运转参数(例如，压力、温度、局部变形、加速度、速度等)。作为向检测系统供电的补充或替代方案，装置1能够被用于向致动器供应必须的电力，所述致动器例如是适于保持轮胎内部正确压力的泵。装置1还能够有利地用于向以下装置供电：发射器，所述发射器适于将由传感器所获得的信息发射到轮胎外部(典型地发射到布置在车辆上的控制单元)；和微处理器，所述微处理器适于在发射之前收集并且处理来自传感器的信号。任选地，装置1还能够被用于向接收器供电，所述接收器适于接受来自外部的可能的信息(例如，来自布置在车辆上的控制单元)。
通过适当地分析装置1对应于在印迹内每次通过所产生的电压信号，装置还能够被用于推算一些数据，所述数据能够通过检测这种电压信号的变化得出。例如，由于在印迹内通过而在一定时间段内产生的脉冲数量对应于轮胎在这个时间段内的轮胎转动的圈数，并且所述脉冲数量表示轮胎的角速度。而且，一旦已知角速度和/或压力，能够从每个脉冲的时间长度推算出关于印迹的长度和/或作用在轮胎上的载荷的信息。
图5示出了根据本发明的轮胎2，所述轮胎2包括监控装置28，所述监控装置28又包括根据本发明的能量产生装置1。
轮胎2被安装在轮辋3上。所述轮胎2能够安装在任何类型的车辆上，例如，汽车、诸如卡车和厢式货车的货物运输车辆、摩托车辆等。
轮胎2优选地旨在应用在设置有车载安装的电子装置的车辆上，所述电子装置适于与监控装置28相配合或相互作用。
轮胎2包括胎体结构4，所述胎体结构4具有至少一个未详细图解的胎体帘布层，所述胎体帘布层按照基本环面构造进行构造，并且通过其相对的圆周边缘与两个环形锚固结构(通常被称作“轮胎钢丝”)相接合，所述环形锚固结构中的每一个均布置在通常称作“胎圈”的区域5中。两个环形锚固结构沿着轮胎的横向方向“A”间隔开，所述横向方向“A”平行于轮胎2自身的几何滚动轴线。
在周向外部位置，包括一个或多个带条的带束结构6被施加到胎体结构4上。
带束结构6周向地与胎面带7并置，在所述胎面带7上典型地形成有纵向和横向的凹陷部，所述凹陷部布置成限定期望的胎面花纹。
轮胎2还包括一对所谓的侧壁8，所述侧壁8侧向地施加在胎体结构4上的相对的侧部上。
胎体结构4的内壁典型地被密封层或所谓的“衬里”所覆盖，所述密封层或所谓的“衬里”包括一层或多层不透气的弹性体材料，所述弹性体材料适于确保轮胎自身的气密性。
轮胎2的胎圈5接合在轮辋3的边缘32上。
轮辋3还设置有孔33，在所述孔33中容纳有被圆筒形主体35所限定的阀34。在圆筒形主体35的内部安装有未图解的阀体，并且这种圆筒形主体35具有面向轮胎2内部的第一端部36和与第一端部36相对的第二端部37，所述第二端部37从轮辋3伸出并且设置有封闭盖38。
阀34的第一端部36被例如由橡胶制成的易弯曲的部分所限定，所述易弯曲的部分接合在形成在轮辋3中的孔33的边缘处。
通过轮胎2的充气压力，胎圈5被压抵在轮辋3的边缘32上，并且确保将轮胎2密封在轮辋3自身上。
在图5示出的实施例中，监控装置28被适当的固定元件(未示出)固定到轮胎2的衬里。优选地，监控装置28基本布置在轮胎2的赤道面处。
固定元件有利地适于使其自身成形为滚动期间的轮胎结构所承受变形，以便保持长时间的稳定附接。
作为示例，图3示出了监控装置28的方块图，所述监控装置28包括根据本发明的能量产生装置1和电压制备电路42，所述电压制备电路42典型地包括例如二极管整流桥(未示出)，所述二极管整流桥适于将交流电转化成直流电。电压制备电路42还包括电容器(未示出)，所述电容器适于贮存由装置1所产生的电压。电压制备电路42还能够包括电压控制器(未示出)，所述电压控制器适于确认经过电容器的电压高于预定的最小值(例如，2.7V)。由装置1产生且贮存在电压制备电路42中的电能被供应给微型控制器43、测量装置44(通过开关45)以及射频发射器46。电压制备电路42还能够包括：位于能量产生装置1和微型控制器43、测量装置44以及射频发射器46之间的阻抗适配器元件(未示出)。测量装置44包括适于测量所关心的物理量(例如，压力、温度、加速度)。测量装置44还包括控制电路，所述控制电路适于产生表示测量到的物理量的电信号。射频发射器46适于通过天线47将包含关于测量到的物理量的数据的信息帧发射到轮胎2外部的接收器(未示出)，所述接收器典型地位于安装有轮胎的车辆上。微型控制器43典型地包括中央处理器，所述中央处理器控制监控装置28的运转。在图3示出的优选实施例中，微型控制器43通过第一计时/使能电路48使得开关45能够闭合通向测量装置44的电路，以向所述测量装置44供给能量，以便测量特性参数或将被监控的参数。此外，微型控制器43通过第二计时/使能电路50使得能够将帧传输到外部接收器。此外，微型控制器43收集来自测量装置44的信号，并通过模拟/数字转换器49将所述信号转换成数字形式，并且处理它们以便提取待由射频发射器46发射到轮胎2外部的信息。能够以预定的时间间隔实施开关45的闭合和通过发射器46发射帧。例如，能够在电压制备电路42中的电压高于预定阈值时闭合开关45和/或发射数据。第一和/或第二计时/使能电路48、50能够以任何传统的方式制成为与微型处理器43分开的硬件电路或者制成为集成在微型控制器43的存储器中的软件产品。
如稍后更加充分解释的那样，监控装置28优选地固定到轮胎2上，使得能量产生装置1的外壳10的纵向轴线X平行于轮胎的径向方向、纵向方向(也称作切向方向)或横向方向(也称作轴向方向)(在图中分别被表示为“R”、“L”和“A”)中的一个。
装置1能够通过转换由轮胎2的滚动所产生的机械能而产生电能。
当轮胎2在滚动表面上旋转时，产生加速度，所述加速度能够被分成作用在装置1上的径向加速度、横向加速度和纵向加速度。
作为示例，图6a、6b和6c示出了在轮胎旋转期间固定到轮胎部分的装置1能够承受的径向加速度、纵向加速度和横向加速度与时间的三个相应的曲线。以恒定的轮胎滚动速度、沿着直线并且在光滑的滚动表面上获得图6a、6b和6c的曲线。
能够看出的是在所有三种情况中，在轮胎完整一转的第一部分期间(其间装置1离开轮胎的印迹(即，当对应于固定有装置1的轮胎部分的胎面没有与地面接触时))，除了图6a、6b和6c中可见的小振动之外，加速度基本恒定。对于径向加速度，该恒定加速度的值取决于轮胎的滚动速度。对于纵向加速度，该恒定加速度的值基本等于零。对于横向加速度，由于力(诸如因通常被称为“角度效应(ply-steer)”的现象所产生的和/或由外倾角的作用而产生的那些力)，该恒定加速度的值典型地略微不同于零。
在轮胎完整一转的第二部分期间(其间装置1经过轮胎的印迹(即当对于安装有装置1的轮胎部分的胎面区域接触地面时))，如在图6a和6c的中央部分中能够看见的那样，在由于轮胎在刚好在轮胎和地面之间的接触区域的起始处从圆周构造变形为扁平构造时所经受的变形而产生的初始增加之后，径向和横向加速度的水平下降到基本为零。当装置再次位于轮胎印迹的外部时，加速度的水平再次增大。对于纵向加速度，在轮胎完整一转的所述第二部分期间，加速度的水平首先在进入印迹处具有峰值，然后在离开印迹处具有反号(opposite sign)的另一个峰值。
因此，在轮胎滚动期间，装置1所经受的径向加速度、纵向加速度和横向加速度在轮胎每旋转一转每次装置由于轮胎的滚动而在轮胎的印迹内通过时发生急剧的变化。
根据本发明，利用加速度的这种变化，沿着平行于外壳10的纵向轴线X的运动方向，改变磁体12相对于绕组11、13(任选地23)的位置。
例如，根据图1或图4的实施例的装置1具体适于固定在轮胎上，其中外壳10的纵向轴线X根据轮胎的径向方向“R”定向(以便利用径向加速度的变化)，并且以便外壳10的固定有预载磁体16的端部根据这样的径向方向R面朝轮胎的外部。
另一方面，根据图2的实施例的装置1具体适于被固定在轮胎上，其中外壳10的纵向轴线X根据轮胎的纵向方向“L”或根据轮胎的横向方向“A”定位，以便利用纵向加速度或横向加速度的变化。
我们将参考根据图1或图4的实施例的能量产生装置，所述装置被固定到轮胎2，其中纵向轴线X平行于轮胎的径向方向R，并且其中预载磁体16根据这样的径向方向R面朝轮胎的外部。在轮胎完整一转的上述第一部分期间，该装置逆着由磁体预载16所产生的力承受沿着方向R朝向轮胎的外部的径向加速度，另一方面，所述预载磁体16所产生的力指向轮胎内部。这样的径向加速度在高速时能够达到数百g的值(例如，150km/h时500g)。基于这种加速度，磁体12被朝向轮胎的外部从静止位置推到操作位置。
静止位置我们指的是磁体12的在轮胎停止时的位置。当轮胎停止时，作用在磁体12上的力是由预载磁体16所施加的力(所述力沿着装置1的纵向轴线X朝向轮胎内部起作用)和重力。鉴于重力沿着平行于轴线X的方向的分力根据装置1相对于轮胎印迹的位置而发生变化，磁体12的静止位置能够根据装置1的上述位置发生轻微变化。在优选的实施例中，磁体12和预载磁体16有利地构造成(在尺寸、体积比和剩余磁感应强度Br)，使得在静止时以及对应于印迹时，磁体12抵接减震器18，所述减震器18面朝轮胎内部(即，在与固定有预载磁体16的端部相对的端部处)。
这使得能够最大化磁体12在装置1中的行程。
根据径向加速度的值(即，轮胎的旋转速度)，上述操作位置(当装置1处于印迹外部时由磁体12所占据的位置)能够抵接减震器19，所述减震器19面朝轮胎的外部或在位于该位置和静止位置之间的中间位置。旋转速度越大，上述操作位置距离静止位置越远，直到由与面朝轮胎外部的减震器19相接触表示的最大值为止。
另一方面，在轮胎完整一转的上述第二部分中，即，当装置对应于印迹通过时，由于径向加速度突然下降到基本为零，并且不再克服由预载磁体16施加的力而将磁体12保持在操作位置，所以被由预载磁体16施加的力推压的磁体12趋于突然返回到静止位置。任选地，对应于印迹，磁体也能够因从相对端部的反弹而发生振动。磁体12朝向静止位置的运动和可能的振动致使由绕组11、13的匝所耦合的磁通发生变化，即，由于电磁感应效应而在两个绕组11、13上产生电压。
一旦装置1离开印迹，便通过使磁体12再次回到操作位置而恢复径向加速度。磁体12朝向操作位置的运动引致耦合到绕组11、13的匝的磁通发生变化，并且所以，在两个绕组11、13上电压。
除其它事项外，在磁体12的每次运动中所产生的电压总量取决于轮胎的滚动速度。
在轮胎低速滚动(例如，小于50km/h)时，装置每次对应于轮胎印迹通过时，磁体12的运动幅度相对较小，使得磁通的变化影响绕组11和/或13的有限数量的匝。而且，在给定的时间段内，装置1的对应于印迹通过的次数相对较低。然而，在每次通过时，装置对应于印迹停留更长时间，使得对应于印迹，磁体12能够承受更多次数的振动。
在轮胎中速滚动(例如，介于50km/h和100km/h之间)时，装置每次对应于印迹通过时，磁体12的运动幅度较大，使得磁通的变化影响绕组11和/或13的更多数量的匝。而在，在给定的时间段内，装置1的对应于印迹通过的次数更多。然而，对于每一转，装置对应于印迹停留较短的时间，使得磁体12能够承受显著更少次数的振动。
在轮胎高速滚动(例如，超过100km/h)时，离开印迹的操作位置将对应于外壳10的底部，抵接朝向轮胎外部的减震器19。而且，在给定的时间段内，装置1对应于与印迹通过的次数非常多。然而，这种通过的频率能够变得如此高，以至于在某些特定情况下可能发生磁体几乎停止在位于印迹外的操作位置，并且仅仅在所述操作位置附近振动。
截至现在已经参照装置1经受的加速度的所谓“第一谐波”成分解释了磁体12的行为，即，轮胎每转一转，装置1每次对应于印迹通过时所起的作用。根据轮胎的旋转速度，与这种成分有关的频率能够在从零赫兹到数十赫兹的低频范围内变化(例如，对于以大约150km/h的速度的汽车轮胎，大约为20Hz至25Hz)。这个频率对应于每秒装置1对应于印迹通过的次数。由于这种“第一谐波”的影响，能够通过磁体12的“脉动的”振动获得“脉动地”产生电荷，其中“脉动频率”取决于轮胎的旋转速度。
然而，如能够从图6a示出的径向加速度曲线中存在的振动所见的那样，装置1经受的沿着径向方向的实际加速度还具有频率范围比上述“第一谐波”分量更高的分量。这些“高”频分量是由高阶谐波成分引起的，即，由于在轮胎每旋转一转发生多于一次的事件引起的。
例如，高阶谐波成分能够是由于形成轮胎的胎面的块体与路面的相互作用引起的。其它高阶谐波成分能够是源自轮胎的整个结构的振动模式，其中，该振动模式归因于轮胎在印迹下承受的变形被传递到轮胎的位于印迹之外的部分。此外，高阶成分能够由更小的胎面部分与路面的相互作用引起，这能够取决于轮胎在其上滚动的地面(例如沥青)的颗粒度。
作为示例，图7a和7b示出了径向加速度信号的频率成分，所述径向加速度信号通过附接到轮胎P7205/55R16的衬里的加速计获得，所述轮胎以100km/h的旋转速度在粗糙的滚动表面(图7a)上以及在光滑的滚动表面上(图7b)旋转多转。具体地，图7a和7b示出了不同的曲线，每条曲线均在单转中获得。横坐标示出了不同加速度分量的频率(赫兹)，而在左侧的纵坐标示出了加速度的程度(用g表示)。如能看见的那样，不同的曲线在上述“第一谐波”频率和一定量的高阶成分(在粗糙表面的情况下达到大约800Hz，在光滑表面的情况下达到大约200Hz)处具有峰值。
如下文充分解释的那样，除了那些由上述“第一谐波”成分所带来的影响之外，径向加速度信号中的上述高阶频率成分能够对磁体12的运动产生其它影响。例如，能够利用这些成分使磁体12在当装置1离开印迹以及任选地当装置1对应于印迹时占据的操作位置周围振动。
如图9中的示例示出的那样，在根据图1的实施例的装置1中，由预载磁体16施加在磁体12上的磁致弹性力F(即，沿着外壳10的轴线X的斥力)随着磁体12靠近预载磁体16而增大。在图9中的考虑的坐标系统中，x＝0表示磁体12在外壳10中部的位置，x＜0表示磁体12的朝向轮胎的外部的位置(靠近预载磁体16)，并且x＞0表示磁体12的朝向轮胎内部的位置(远离预载磁体16)。而且，沿着轴线X朝向轮胎内部的力被认为是正的，而沿着轴线X朝向轮胎外部的力被认为是负的。
本申请人已经发现，磁体12和预载磁体16形成“磁力弹簧”，所述磁力弹簧具有刚度系数K(由上述磁致弹性力F的曲线的切线表示)和自有频率，所述自有频率根据关系(K/m)1/2取决于该刚度系数K和可运动磁体12的质量m。本申请人还已经发现的是，刚度系数K和自有频率随着磁体12靠近预载磁体16(在图9中，随着高度x变得逐渐趋于负)而一起增大。
磁体12和预载磁体16因此能够有利地设定成具有适当的尺寸，以便在所关心的滚动速度最佳地利用径向加速度的上述高阶频率成分使磁体12在当装置1离开轮胎的印迹时所占据的操作位置周围振动。具体地，磁体12和预载磁体16能够有利地设定成具有适当的尺寸，以便上述磁致弹性力F使得，在磁体12处于对应于由离开印迹的磁体12所占据的操作位置的位置时，对于所关心的速度，磁力弹簧的自有频率相当于径向加速度的上述高阶成分的最大峰值的频率(例如，大约200Hz)。
例如，本申请人已经发现，这能够有利地最优化在轮胎的低滚动速度时(例如，20km/h至40km/h)(即，当由轮胎的旋转所产生的径向加速度没有足够强到基本抵消所有其它频率分量时)电能的产生，以便使得磁体12在上述操作位置周围振动。这种由于上述高阶成分而产生的振动对于以低中速度产生电能非常有利。另一方面，在高速时，所产生的径向加速度相对于形成径向加速度的其它分量变得如此之强，以致几乎防止了磁体12的任何振动。但是，在这种情况下，所产生的电压非常大，这是因为装置1每时间单元对应于轮胎的印迹通过的次数非常高。而且，因为磁体12的行程能够对应于外壳10的长度的大部分或全部，所以每个脉冲的强度较大。
本申请人发现，鉴于上述由离开印迹的磁体12所占据的操作位置随着轮胎的滚动速度的增加而靠近预载磁体16，以及鉴于径向加速度的高阶成分的峰值的频率也随着轮胎的滚动速度增加而增加，磁体12和预载磁体16能够形成“自适应谐振系统”，即，具有自有谐振频率的谐振系统，所述自有谐振频率和径向加速度的高阶成分的峰值频率一起随着速度的增加而增加。
所以，一旦磁体12和磁预载16的尺寸设定成以便使在所关心的特定速度使装置1的谐振频率适应径向加速度的高阶成分的峰值频率，即使在上述所关心的速度周围的特定速度范围内，装置1也能够保持这样的适应性。
本申请人还已经发现的是，根据以下关系，在逆串联的两个绕组11、13上产生的电压e(t)取决于由这些绕组耦合的全部磁通λ随时间的变化：
e(t)＝-dλ/dt＝-(dλ/dx)＊(dx/dt)其中
λ＝(Ф1-Ф2)＊N，因此
e(t)＝-N(dФ1/dx-dФ2/dx)＊(dx/dt)
其中dx表示可运动磁体12在给定的时间dt沿着外壳10的纵向轴线X的运动，N表示每个绕组的总匝数，并且Ф1和Ф2分别表示耦合到绕组11和绕组13的一匝中的平均磁通。
上述关系表明在逆串联的两个绕组11、13上所产生的电压e(t)随着磁体12相对于外壳10的相对速度(dx/dt)的增加以及随着耦合磁通相对于磁体12的位置的梯度(dλ/dx)的增加而增加。
作为示例，图10定性地示出了对于绕组11和13的位于相对于外壳10的中心的对称位置的两匝而言(x＝0)，Ф1和Ф2与图1的类型的装置中的磁体12的位置x的图案。可以观察到，在图10中，x＝0表示磁体12的在外壳10中部的位置，x＜0表示磁体12的朝向轮胎外部的位置(靠近预载磁体16)，x＞0表示磁体12的朝向轮胎内部的位置(远离预载磁体16)。
图10还示出了所有耦合的磁通λ与磁体12的位置x的图案(曲线dλ/dx)。如从图10中所见的那样，所有耦合的磁通λ具有相对于磁体12的中央位置(x＝0)对称的图案，其中，曲线dλ/dx具有最大的斜度。磁体12在该位置周围的振动因此能够最大化在两个绕组11、13上所产生的电压e(t)。
总之，本申请人已经发现在逆串联的两个绕组11、13上所产生的电压e(t)能够通过以下方式最大花：构造装置1并且尤其是构造磁体12和预载磁体16，使得在所关心的特定速度由离开印迹的磁体12所占据的操作位置对应于曲线dλ/dx具有最大的梯度(在图1和图10的情况中x＝0)的位置。
在优选的实施例中，磁体12和预载磁体16因此有利地构造成(在尺寸、体积比和剩余磁感应Br方面)使得，对于所关心的轮胎特定滚动速度，每次装置离开印迹时，可运动的磁体(除了振动之外)均处于操作位置，在所述操作位置曲线dλ/dx具有最大的梯度。而且，磁体12和预载磁体16还有利地构造成使得在可运动的磁体的上述操作位置，装置具有相当于沿着所述轴线X作用在装置上的力的高阶成分的峰值的频率的自有谐振频率。本申请人已经发现磁体12和预载磁体16能够构造成满足两种情况。
本申请人还已经发现，通过使用与如图1、2和4中示出的具有两个环14a、14b的间隔件类似的间隔件来替代包括由磁惰性材料制成的单个环的间隔件，其中所述两个环14a和14b中的内部环14b由磁惰性材料制成而外部环14a由铁磁材料，制成曲线dλ/dx的最大斜度的绝对值能够增大。本申请人还已经发现的是，通过改变两个同轴的环14a、14b的径向尺寸，能够改变上述曲线的最大斜度的绝对值。
对此，本申请人发现，尽管一方面铁磁材料制成的环14a使由磁体12在曲线dλ/dx具有最大斜度的位置周围运动而在两个绕组11、13上产生的电压e(t)增大，但是，另一方面，所述环14a在磁体12上施加引力，使得需要更大的力使磁体12运动离开该位置。
因此，根据是否希望最大化在中高滚动速度时在逆串联的两个绕组11、13上产生的电压e(t)，或者根据是否希望即使在低滚动速度时也确保较大的电功率值(例如，至少等于1-2mW)，设有铁磁材料制成的环14a或多或少是有利的。实际上，对于低滚动速度，由环14a施加在磁体12上的引力能够限制磁体12在曲线dλ/dx具有最大斜度的上述位置的运动幅度。
作为示例，图8a和8b示出了功率(用mW表示)与时间(用秒表示)的关系，所述关系通过由本申请人使用根据图1的实施例制成的两个装置在轮胎的不同滚动速度下实施仿真获得的，除了一个装置(所述装置的结果用图8a示出)具有由磁惰性材料制成的单个的间隔环，而另一个装置(所述装置的结果用图8b示出)具有厚度均为2mm的磁惰性材料制成的内部环和铁磁材料制成的外部环之外，所述两个装置完全相同。如能够从这些结果中看到的那样，对于相同几何形状的装置(除了由铁磁材料制成的间隔环之外)而言，对于使用由铁磁材料制成的间隔环的情况，装置的在产生功率方面的性能高大约3至4倍。从底部向上，图8a和8b表示在20km/h、40km/h、60km/h、80km/h和100km/h时获得的功率值。
与关于图1和图4的实施例所做的那些考虑类似的考虑也适用于图2的实施例的情况，然而在所述图2的实施例的情况中，能量产生装置1固定到轮胎2，其中纵向轴线X平行于轮胎的纵向方向L或横向方向A，并且替代径向加速度的变化，利用当每次装置1对应于轮胎印迹通过时发生的纵向加速度或横向加速度的变化。
具体地，在纵向加速度的情况下，在轮胎完整一转的上述第一部分期间(其间装置1离开轮胎的印迹)，除了与高阶频率成分有关联的在图6b中可见的振动之外，装置1经受大体为零的纵向加速度。因此，在轮胎完整一转的第一部分期间，除了由于纵向加速度的上述高阶分量所产生的振动之外，磁体12保持在几乎对应于静止位置(当轮胎停止时)的操作位置中。这些振动引起由绕组11、13的匝耦合的磁通的变化，即，在两个绕组11、13上产生电压。在优选的实施例中，磁体12和预载磁体16′以及16″有利构造成使得上述操作位置对应于曲线dλ/dx具有最大斜度的位置(即，在图2的情况下，在外壳10的中部，其中x＝0)。如以上解释的那样，这使得能够最大化在两个绕组11、13上所产生的电压e(t)。而且，通过构造装置1(尤其磁体12和两个预载磁体16′和16″)，使得当磁体12处于上述操作位置(几乎对应于静止位置)时，磁力弹簧具有相当于纵向加速度的上述高阶频率成分的峰值的频率(例如，大约200Hz)的自有频率，能够进一步最优化电压的产生。
对此，图11示出了由两个预载磁体16′和16″施加在磁体12上的磁致弹性力F(即，沿着外壳10轴线X的斥力)与磁体12的沿着图2的装置的轴线X的位置的关系。在图11中的坐标系统，x＝0表示磁体12的在外壳中部的位置，x＜0表示磁体12的靠近预载磁体16′的位置，x＞0表示磁体12的靠近预载磁体16″的位置。
与在图9中示出的磁致弹性力不同，对于根据图1的装置而言，图11的力相对于x＝0具有对称的图案，并且具有围绕x＝0几乎恒定的刚度系数K(用曲线的切线表示)。
在轮胎完整一转的上述第二部分期间，即，当装置对应于轮胎的印迹时，由于纵向加速度首先急剧减小，然后又急剧增大(见图6b)，所以磁体12首先沿着一个方向然后沿着相反的方向运动离开上述操作位置。一旦装置1离开轮胎的印迹，纵向加速度值便恢复为基本等于零的值，并且磁体12将在上述操作位置周围振动，直到上述磁体12由于摩擦力而停止或直到由于轮胎的滚动而使装置再次与印迹对应为止。
在横向速度的情况下，适用上述对纵向情况所做的那些考虑相类似的考虑。
应当发现的是，尽管在上述实施例中，已经参考了提供力的元件，所述提供力的元件包括一个预载磁体16(图1和图4的实施例)或两个预载磁体16′和16″(图2的实施例)，但是本发明还适用于这种情况，在所述情况中提供力的元件包括由弹性材料(诸如具有开孔的材料)制成的一个或两个元件或者一个或两个弹簧(例如，具有可变弹性常数的弹簧，如螺旋状的或“杯状”弹簧)。
本申请人发现，本发明在其多个方面中使得能够通过这样的解决方案在轮胎中产生电能，所述解决方案允许通过利用多个设计参数等获得期望的能量值，所述设计参数例如是绕组的匝数、绕组的数量、构成绕组的电线的直径、铁磁间隔环的厚度、磁体12的尺寸和/或材料、磁体或预载磁体16、16′、16″的尺寸和/或材料、可运动的磁体和预载磁体之间的尺寸比、磁体和绕组之间的相对距离。每次，根据应用，能够利用这些参数获得期望的性能。
本申请人还已经发现，本发明在其多个方面中使得能够利用这样的装置产生高平均功率值(例如，在30km/h至40km/h时至少1mW)，所述装置坚固(例如，能够承受超过280km/h的速度)、紧凑且尺寸小，并且产生的平均功率与装置所占据的体积的比较高。
而且，本申请人已经发现本发明在其多个方面中使得能够通过具有相对较的低输出阻抗(例如，50ohm至100ohm)的装置产生电压，所述输出阻抗能够容易地与外部负载电路(诸如，图3中的测量装置44和射频发射器46)的输入阻抗匹配。
作为示例，本申请人仿真了根据图1的实施例的装置1的性能，其中所述装置1安装在轮胎的衬里上，并且装置的纵向轴线X根据轮胎的径向方向“R”定向，外壳10的具有预载磁体16的端部根据该径向方向R面朝轮胎的外部。
用于仿真的装置具有：外壳10，所述外壳10的内径为5mm并且外径为6mm；可运动的磁体12，所述可运动的磁体12的高度为5mm并且直径为5mm；两个同轴的环14a、14b，所述环14a、14b的总径向尺寸为1mm；预载磁体16，所述预载磁体16直径为3mm并且高度为1mm；外部管状元件15，所述外部管状元件15的内径为10mm、外径为11mm并且长度为14.40mm；截头圆锥体减震器18、19，所述减震器18、19的高度为0.8mm、最大直径为4.9mm并且最短直径为4.8mm；由铜线制成的绕组11、13，铜线的直径均为0.1mm、每个绕组具有709匝并且每个所述绕组的电阻均为40Ohm；并且所占据总体积为1.3cm3。
在图12至18中示出了利用这样的仿真获得的结果。
具体地，图12示出了所获得的平均功率值(曲线A)、最大电压值(曲线B)、电压的二次方平均值(曲线C)和最小电压值(曲线D)与轮胎在滚动路面上的滚动速度的关系，其中两个绕组11、13连接到具有特定等效电阻的匹配负载。
图13和图14分别示出了在轮胎以40km/h的滚动速度完整一转时，由可运动的磁体12沿着装置1的轴线X所占据的位置x和由装置1所产生的电压V。在这两张附图中，x＝0表示磁体12的在外壳10的中部的位置，x＜0表示磁体12的朝向轮胎外部的位置，以及x＞0表示磁体12的朝向轮胎内部的位置。另一方面，图15和图16分别示出了在轮胎以80km/h的滚动速度完整一转时，由可运动的磁体12沿着装置1的轴线X所占据的位置x和由装置1所产生的电压V。继而，图17和图18分别示出了在轮胎以40km/h和80km/h的滚动速度完整一转期间，装置1沿着纵向轴线X经受的径向加速度的曲线轮廓。
如从所实施的仿真的结果中能够看到的那样，本发明使即使在低滚动速度(例如，40km/h)也能够产生非常高的平均功率值(例如，2.2mW)。
这对向轮胎的复杂监控系统供电尤为有利，相对于简单的监控系统，所述复杂监控系统在轮胎低旋转速度和高旋转速度时均需要非常高的能量供应值(例如，对应于至少1mW至2mW的时间平均功率)。
在160km/h时，上述装置使得能够获得大约12mW的平均功率值，因此，产生的平均功率和装置所占据的体积的比率大约为9.2mW/cm3。

Claims (15)

1.一种用于在轮胎中产生电能的方法，所述方法包括：
-将装置固定在轮胎的胎冠部分，所述装置包括：外壳，所述外壳按照纵向轴线X延伸；至少一个电绕组；磁体，所述磁体在所述外壳内能够运动；和提供力的元件，所述提供力的元件定位在所述外壳的两个相对的端部中的至少一个端部处，所述磁体沿着所述纵向轴线X相对于所述电绕组能够运动，并且所述提供力的元件适于沿着所述纵向轴线X将力施加在所述磁体上；
-在滚动表面上旋转轮胎，以便使在所述装置由于所述轮胎的滚动而每次对应于所述轮胎的印迹通过时作用在所述装置的力发生变化；
-利用由所述提供力的元件所施加的力和力沿着所述纵向轴线X发生的变化，致使磁体相对于所述至少一个电绕组的位置发生变化；
-收集由于所述磁体的位置相对于所述至少一个电绕组发生变化而在所述至少一个电绕组上产生的电能。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述装置固定到所述胎冠部分上，使得所述外壳的所述纵向轴线X基本按照所述轮胎的径向方向定向，并且利用在轮胎滚动期间在所述装置每次对应于轮胎的印迹通过时作用在所述装置上的径向力沿着所述外壳的纵向轴线X所经受的变化。
3.一种轮胎，所述轮胎包括：
-胎冠部分；
-监控装置，所述监控装置包括至少一个传感器，所述传感器适于测量所述轮胎的至少一个运转参数；
-能量产生装置，所述能量产生装置与所述胎冠部分相连，并且适于向所述监控装置供给能量；
其中：
-所述能量产生装置包括：沿着纵向轴线X延伸的外壳；至少一个电绕组；在所述外壳内能够运动的磁体；和位于所述外壳的两个相对的端部中的至少一个端部处的提供力的元件，所述磁体沿着所述纵向轴线X相对于所述电绕组能够运动，并且所述提供力的元件适于沿着所述纵向轴线X将力施加在所述磁体上；并且其中
-所述至少一个电绕组、所述磁体和所述提供力的元件被构造成使得在所述轮胎滚动期间，由于所述提供力的元件施加的力的作用，并且由于每次所述装置因所述轮胎的滚动而对应于所述轮胎的印迹通过时作用于所述能量产生装置上的力所经受的变化，所述能够运动的磁体相对于所述至少一个电绕组的位置发生变化。
4.根据权利要求3所述的轮胎，其中，所述提供力的元件适于将斥力施加在所述磁体上，所述斥力的绝对值随着所述磁体靠近定位有所述提供力的元件的所述端部而增大。
5.根据权利要求3或4所述的轮胎，其中，所述能量产生装置与所述胎冠部分相连，使得所述外壳的纵向轴线X基本按照所述轮胎的径向方向定向。
6.根据权利要求5所述的轮胎，其中，所述提供力的元件定位在所述外壳的所述两个相对的端部中的一个端部处。
7.根据权利要求6所述的轮胎，其中，所述能量产生装置与所述胎冠部分相连，使得所述外壳的定位有所述提供力的元件的端部按照所述轮胎的径向方向面朝所述轮胎自身的外部。
8.根据权利要求3或4所述的轮胎，其中，所述提供力的元件定位在所述外壳的所述两个相对的端部处。
9.根据权利要求8所述的轮胎，其中，所述能量产生装置与所述胎冠部分相连，使得所述外壳的纵向轴线X基本按照所述轮胎的横向或纵向方向定向。
10.根据权利要求3到9中任意一项所述的轮胎，其中，所述能量产生装置包括至少两个电绕组。
11.根据权利要求10所述的轮胎，其中，所述至少两个电绕组逆串联。
12.根据权利要求10或11所述的轮胎，其中，所述至少两个电绕组通过包括两个同轴的环的间隔件相互间隔开来，所述两个同轴的环中的一个环由磁惰性材料制成，而另一个环由铁磁材料制成。
13.根据权利要求3到12中任意一项所述的轮胎，其中，所述能够运动的磁体具有大于1T的剩余磁感应强度Br。
14.根据权利要求10到13中任意一项所述的轮胎，其中，所述提供力的元件和所述能够运动的磁体构造成使得，对于轮胎的预定滚动速度，每次所述能量产生装置位于印迹的外部时，能够运动的磁体除了振动之外均位于操作位置，在所述操作位置，由所述至少两个电绕组的匝所耦合的总磁通λ对所述能够运动的磁体沿着所述外壳的所述纵向轴线X的位置的图案dλ/dx具有最大梯度。
15.根据权利要求14所述的轮胎，其中，所述提供力的元件和所述能够运动的磁体构造成使得，对于所述轮胎的预定滚动速度，在所述能够运动的磁体的所述操作位置，所述能量产生装置具有自有谐振频率，所述自有谐振频率基本对应于沿着所述外壳的纵向轴线X作用在所述能量产生装置上的力的高阶成分峰值有关的频率。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836411A (zh) * 2015-05-04 2015-08-12 刘言成 小振幅大功率空心轴体直线永磁发电机
CN106945473A (zh) * 2016-10-31 2017-07-14 湖北文理学院 离心力磁电式胎压检测电路供电装置
CN110920632A (zh) * 2019-12-17 2020-03-27 温州鑫锐翔科技有限公司 车辆起始预检系统
CN113644802A (zh) * 2021-08-06 2021-11-12 上海工程技术大学 一种基于列车动能转化的零碳发电装置
CN114421732A (zh) * 2021-12-23 2022-04-29 南京理工大学 一种用于智能轮胎的电磁式发电装置

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8841785B2 (en) * 2008-04-15 2014-09-23 Infineon Technologies Ag Energy harvester
DE102010038136B4 (de) * 2010-10-12 2015-12-17 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen
EP2655104B1 (en) 2010-12-23 2015-02-18 Pirelli Tyre S.p.A. Method and system for estimating the load acting on a tire
IT1403280B1 (it) * 2010-12-23 2013-10-17 Pirelli Metodo e sistema per stimare la pressione di gonfiaggio di un pneumatico
US8718868B2 (en) * 2011-06-30 2014-05-06 GM Global Technology Operations LLC Vehicle using tire temperature to adjust active chassis systems
WO2013035057A2 (en) * 2011-09-06 2013-03-14 Kocain Industries S.R.L. Electric generator and method for producing electrical energy
ITMI20111598A1 (it) * 2011-09-06 2013-03-07 Kocain Ind S R L Generatore elettrico
JPWO2013057897A1 (ja) * 2011-10-19 2015-04-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 振動発電器、回転体および通信装置
ITTO20120441A1 (it) * 2012-05-18 2012-08-17 Torino Politecnico Dispositivo harvester perfezionato
WO2013188215A2 (en) * 2012-06-13 2013-12-19 University Of Southern California Electromagnetic energy conversion through coil and magnet arrays
WO2014036662A1 (de) * 2012-09-04 2014-03-13 H. Lenz Ag Bl linear generator
ITTO20130642A1 (it) 2013-07-29 2013-10-28 Torino Politecnico Mouse autoalimentato dotato di dispositivo harvester magneto-meccanico di generazione elettrica.
FR3013907B1 (fr) 2013-11-27 2016-01-01 Michelin & Cie Systeme de lecture dynamique de donnees de transpondeurs
FR3013870B1 (fr) * 2013-11-27 2016-01-01 Michelin & Cie Systeme de lecture dynamique de donnees de transpondeurs
US20150333598A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Vibrational energy harvesting for structural health instrumentation
GB2543733B (en) * 2015-08-03 2021-09-01 Gilchrist Murray Brian Energy conversion apparatus
JP2017108536A (ja) * 2015-12-09 2017-06-15 株式会社ブリヂストン 発電装置及びタイヤ
EP3829902B1 (en) * 2018-08-02 2022-09-07 Pirelli Tyre S.p.A. Tyre comprising a monitoring device
CN113825655B (zh) * 2019-04-18 2022-05-17 普利司通美国轮胎运营有限责任公司 用于为电子设备收集能量的系统和方法以及被构造用于与电子设备一起使用的轮胎
US11571936B1 (en) 2019-05-13 2023-02-07 Unicus Innovations Llc Self contained tire inflator
US11001109B1 (en) 2019-05-13 2021-05-11 Unicus Innovations Llc Tire stem having breather
US11203235B2 (en) * 2020-05-05 2021-12-21 Enervibe Ltd System for tires pressure and wear detection
KR102673557B1 (ko) * 2022-01-17 2024-06-11 권혁기 타이어에 내장되는 선형발전기를 이용한 전기차 발전장치
DE102022102317A1 (de) 2022-02-01 2023-08-03 Montfix GmbH Rad für ein kraftfahrzeug zur energierückgewinnung
GB2623107A (en) * 2022-10-06 2024-04-10 Andrew Karim Arif Motion energy harvesting device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3699367A (en) * 1971-08-13 1972-10-17 Stephen E Thomas Mechanism for obtaining energy from tire flexure
US4405872A (en) * 1978-09-07 1983-09-20 Thomas Stephen E Method and apparatus for generating electrical energy from the rotation of a wheel
JP2004187429A (ja) * 2002-12-04 2004-07-02 Tokai Rika Co Ltd 発電装置及びタイヤ内圧検出装置
CN1647351A (zh) * 2002-02-19 2005-07-27 洛克威尔科学许可有限公司 带有铁磁流体支承的发电装置
WO2007000781A1 (en) * 2005-06-28 2007-01-04 Pirelli Tyre S.P.A. A tyre provided with a device for detecting at least one functional parameter of the tyre itself, and a method for detecting at least one functional parameter in a tyre
WO2009080374A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Stichting Imec Nederland Power generation for circuitry on vehicle wheel

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6291901B1 (en) * 2000-06-13 2001-09-18 ćEFO NEVRES Electrical power generating tire system
US7285868B2 (en) * 2002-07-25 2007-10-23 Kitchener Clark Wilson Apparatus and method for energy generation within a tire
US7415874B2 (en) 2003-12-29 2008-08-26 Pirelli Pneumatici S.P.A. Method and system for generating electrical energy within a vehicle tyre
US7089099B2 (en) * 2004-07-30 2006-08-08 Automotive Technologies International, Inc. Sensor assemblies
DE102005000996A1 (de) 2005-01-07 2006-07-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Reifenmodul sowie Luftreifen mit Reifenmodul
US7363806B2 (en) * 2006-06-22 2008-04-29 Silicon Valley Micro C Corp. Tire parameter monitoring system with inductive power source
ITFI20060294A1 (it) 2006-11-24 2008-05-25 Accent S P A Generatore miniaturizzato per l'ottenimento di energia elettrica da vibrazioni.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3699367A (en) * 1971-08-13 1972-10-17 Stephen E Thomas Mechanism for obtaining energy from tire flexure
US4405872A (en) * 1978-09-07 1983-09-20 Thomas Stephen E Method and apparatus for generating electrical energy from the rotation of a wheel
CN1647351A (zh) * 2002-02-19 2005-07-27 洛克威尔科学许可有限公司 带有铁磁流体支承的发电装置
JP2004187429A (ja) * 2002-12-04 2004-07-02 Tokai Rika Co Ltd 発電装置及びタイヤ内圧検出装置
WO2007000781A1 (en) * 2005-06-28 2007-01-04 Pirelli Tyre S.P.A. A tyre provided with a device for detecting at least one functional parameter of the tyre itself, and a method for detecting at least one functional parameter in a tyre
WO2009080374A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Stichting Imec Nederland Power generation for circuitry on vehicle wheel

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836411A (zh) * 2015-05-04 2015-08-12 刘言成 小振幅大功率空心轴体直线永磁发电机
CN106945473A (zh) * 2016-10-31 2017-07-14 湖北文理学院 离心力磁电式胎压检测电路供电装置
CN110920632A (zh) * 2019-12-17 2020-03-27 温州鑫锐翔科技有限公司 车辆起始预检系统
CN110920632B (zh) * 2019-12-17 2021-05-07 温州鑫锐翔科技有限公司 车辆起始预检系统
CN113644802A (zh) * 2021-08-06 2021-11-12 上海工程技术大学 一种基于列车动能转化的零碳发电装置
CN113644802B (zh) * 2021-08-06 2022-08-09 上海工程技术大学 一种基于列车动能转化的零碳发电装置
CN114421732A (zh) * 2021-12-23 2022-04-29 南京理工大学 一种用于智能轮胎的电磁式发电装置
CN114421732B (zh) * 2021-12-23 2024-05-24 南京理工大学 一种用于智能轮胎的电磁式发电装置

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