CN111546838B - 轮辐支撑体组件、非充气轮胎的转速感应装置及估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非充气轮胎技术领域，尤其涉及一种轮辐支撑体组件、非充气轮胎的转速感应装置及估算方法。本发明的轮辐支撑体组件包括摩擦纳米发电机和轮辐支撑体，轮辐支撑体中相邻两个弹性支撑段在连接处形成内夹角和外夹角；轮辐支撑体在非充气轮胎的径向上周期性受压时，相邻两弹性支撑段对内夹角和/或外夹角中的摩擦纳米发电机周期性挤压使其产生交流电。以上结构实现了摩擦纳米发电机能够很好地应用于非充气轮胎领域，拓展了摩擦纳米发电机的应用场景。本发明的非充气轮胎的转速感应装置、非充气轮胎的转速估算方法，用于估算非充气轮胎的转速。

Description

轮辐支撑体组件、非充气轮胎的转速感应装置及估算方法

技术领域

本发明属于非充气轮胎领域，特别地，涉及一种轮辐支撑体组件、非充气轮胎的转速感应装置及估算方法。

背景技术

现有的摩擦纳米发电机，在运用于轮胎领域时，仅是与充气轮胎进行组合应用，尚未很好地应用于非充气轮胎领域。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轮辐支撑体组件，实现能够将摩擦纳米发电机应用于非充气轮胎。

本发明还提出了一种非充气轮胎的转速感应装置，能够替代常见的传感器对非充气轮胎的转速进行感应。

本发明还提出了一种非充气轮胎的转速估算系统以及一种非充气轮胎的转速估算方法，用于估算本发明的非充气轮胎的转速感应装置所在的非充气轮胎的转速。

本发明的轮辐支撑体组件，用于非充气轮胎，包括：轮辐支撑体，所述轮辐支撑体包括两个或三个以上依次连接的弹性支撑段，相邻两个所述弹性支撑段在连接处形成内夹角，所述内夹角背侧为外夹角；三个以上所述弹性支撑段依次连接形成的所述内夹角中，每相邻两个所述内夹角位于所述轮辐支撑体的不同侧；

至少一个摩擦纳米发电机，每个所述摩擦纳米发电机固定安装在所述内夹角一侧或者所述外夹角一侧；

所述轮辐支撑体在其延伸方向上受压时，相邻所述弹性支撑段对安装在二者之间的内夹角和/或外夹角中的所述摩擦纳米发电机进行挤压；所述轮辐支撑体所受压力减小时，所述弹性支撑段逐渐恢复至原位，解除对所述摩擦纳米发电机的挤压；在所述摩擦纳米发电机受压至所受挤压解除的过程中，所述摩擦纳米发电机产生交流电。

可选地，所述摩擦纳米发电机包括，封装腔、分别固定设置在所述封装腔两相对内壁上的两个导电层、分别固定设置在两个所述导电层远离所述封装腔的面上的两个摩擦层，以及固定安装在两个所述摩擦层之间且位于两个所述摩擦层边角处的绝缘支撑层；两个所述导电层彼此电性连接，两个所述摩擦层彼此材质不同；

在两个所述摩擦层的相对方向上，所述封装腔受压时两个所述摩擦层的中间区域能够靠近接触并挤压摩擦，所述封装腔所受压力减小时两个所述摩擦层的中间区域逐渐脱离接触至相互远离。

可选地，固定安装在所述内夹角一侧的所述摩擦纳米发电机的摩擦层延伸方向与所述非充气轮胎的径向垂直，和/或固定安装在所述外夹角一侧的所述摩擦纳米发电机的摩擦层的延伸方向与所述非充气轮胎的径向平行。

可选地，所述内夹角中设置有弹性支撑部,所述摩擦纳米发电机封装在所述弹性支撑部中；

且/或，所述外夹角中设置有弹性拉伸部；所述摩擦纳米发电机封装在所述弹性拉伸部中。

一种非充气轮胎的转速感应装置，包括：上述任一项所述的轮辐支撑体组件中的轮辐支撑体，还包括信号输出模块以及与所述信号输出模块分别电性连接的能量模块和转速感应模块；

所述转速感应模块包括至少一个能作感应单元用的上述任一项所述的轮辐支撑体组件中的摩擦纳米发电机，所述感应单元产生的交流电的电信号特征与所述非充气轮胎的转速大小存在特定关联；

所述信号输出模块能够在所述能量模块的供能下将从所述转速感应模块处获得的电信号特征进行输出。

可选地，所述能量模块包括至少一个能作发电单元用的上述任一项所述的轮辐支撑体组件中的摩擦纳米发电机，所述发电单元产生的交流电用作能量供应；

所述非充气轮胎的转速感应装置还包括能量管理模块，所述能量模块、所述能量管理模块以及所述信号输出模块依次串联，所述能量管理模块能够将所述发电单元产生的交流电转化为直流电供给至所述信号输出模块。

可选地，所述能量模块包括至少一个发电单元，每个所述发电单元包括封装腔以及在所述封装腔中依次堆叠设置的若干子发电单元；

每个所述子发电单元包括绝缘支撑层、分别设置在所述绝缘支撑层两侧的两个摩擦层，以及分别设置在两个所述摩擦层远离所述绝缘支撑层的面上的两个导电层，同一子发电单元中的两个所述导电层电性连接、两个所述摩擦层的材质不同，且所述绝缘支撑层设置在两个所述摩擦层之间的边角处；

在相邻两个所述摩擦层的相对方向上，所述封装腔受压时，每个子发电单元中的两个所述摩擦层的中间区域能够靠近接触并挤压摩擦，所述封装腔所受压力减小时，每个子发电单元中的两个所述摩擦层的中间区域逐渐脱离接触至相互远离。

一种非充气轮胎的转速估算系统，用于估算非充气轮胎的转速，包括：上述任一项所述的非充气轮胎的转速感应装置，还包括设置在车内与汽车的车载电源电性连接的估算模块，所述估算模块与所述信号输出模块信号连接，能够利用所述转速感应模块发送的感应单元的电信号特征估算所述非充气轮胎的转速。

可选地，所述非充气轮胎的转速估算系统还包括车载电控系统，所述估算模块估算得到的所述非充气轮胎的转速超出预设范围时，所述车载电控系统能够对汽车的运行速度进行调整。

一种非充气轮胎的转速估算方法，用于估算非充气轮胎的转速：

通过仿真或者试验手段构建上述任一项所述的非充气轮胎的转速感应装置中所述感应单元其电信号特征与非充气轮胎的转速之间的特定关联；

汽车行驶的实际工况下，测得所述感应单元的电信号特征，根据其与非充气轮胎的转速之间的特定关联计算非充气轮胎的转速。

可选地，通过非充气轮胎有限元仿真或者非充气轮胎室内台架试验，测得所述感应单元的短路电流峰值数据与对应时刻非充气轮胎的转速数据；

构建所述感应单元的短路电流峰值数据与非充气轮胎的转速数据的第一关系模型；

汽车行驶的实际工况下，测得所述感应单元的短路电流峰值数据，根据所述第一关系模型计算得到非充气轮胎的转速。

可选地，通过非充气轮胎有限元仿真或者非充气轮胎室内台架试验，

测得所述感应单元相邻两次接地的短路电流周期T，或者测得所述感应单元相邻两次接地的开路电压周期T；

根据

计算可得到非充气轮胎的转速ω。

本发明的有益效果是：

本发明的轮辐支撑体组件，用于非充气轮胎，包括轮辐支撑体和摩擦纳米发电机，所述轮辐支撑体包括两个或三个以上依次连接的弹性支撑段，相邻两个所述弹性支撑段在连接处形成内夹角和外夹角，三个以上所述弹性支撑段依次连接形成的所述内夹角中每相邻两个所述内夹角位于所述轮辐支撑体的不同侧；每个摩擦纳米发电机固定安装在所述内夹角一侧或者所述外夹角一侧。所述轮辐支撑体在其延伸方向上受压时，相邻所述弹性支撑段对安装在二者之间的内夹角和/或外夹角中的所述摩擦纳米发电机进行挤压；所述轮辐支撑体所受压力减小时，所述弹性支撑段逐渐恢复至原位，解除对所述摩擦纳米发电机的挤压；在所述摩擦纳米发电机受压至所受挤压解除的过程中，所述摩擦纳米发电机产生交流电。以上结构实现了摩擦纳米发电机能够很好地应用于非充气轮胎领域，拓展了摩擦纳米发电机的应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明的轮辐支撑体组件的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的轮辐支撑体组件的第二个实施例的结构示意图；

图3是本发明的轮辐支撑体组件中摩擦纳米发电机的一个实施例的剖视图；

图4是本发明的轮辐支撑体组件中摩擦纳米发电机的第二个实施例的剖视图；

图5是本发明的轮辐支撑体组件中摩擦纳米发电机的第三个实施例的剖视图；

图6是本发明的轮辐支撑体组件中摩擦纳米发电机的第四个实施例的剖视图；

图7是本发明的非充气轮胎的转速感应装置的一个实施例的结构示意图；

图8是本发明的非充气轮胎的转速感应装置中发电单元的一个实施例的剖视图；

图9是本发明的非充气轮胎的转速估算系统的一个实施例的结构示意图，图中同时示出了汽车的车载电源。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”“内”“外”“轴向”“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提出了一种轮辐支撑体组件，用于非充气轮胎，包括轮辐支撑体和摩擦纳米发电机，其中：

轮辐支撑体包括两个依次连接的弹性支撑段101(如图2所示的两段式关节型轮辐支撑体)，或者包括三个以上(本发明中的“以上”包括本数)依次连接的弹性支撑段101(如图1所示的三段式关节型轮辐支撑体)，相邻两个弹性支撑段101在连接处形成内夹角102，内夹角102的背侧夹角为外夹角103；当三个以上弹性支撑段101依次连接时，形成的内夹角102中每相邻两个内夹角102位于轮辐支撑体的不同侧。此时，轮辐支撑体因为弹性支撑段101本身具有的弹性，以及两个以上弹性支撑段101在连接时造型设计，使轮辐支撑体在其延伸方向上受压时能够发生弹性形变(根据轮辐支撑体在非充气轮胎中的常见用法，轮辐支撑体沿非充气轮胎的径向设置)。当然，此处的轮辐支撑体的结构并不局限在图1、图2所示实施例中，以上仅为可能的常见结构。

设置至少一个摩擦纳米发电机，且每个摩擦纳米发电机固定安装在内夹角102一侧或者外夹角103一侧；

轮辐支撑体在其延伸方向上受压时(非充气轮胎滚动，轮辐支撑体随之周期性地经过非充气轮胎的接地印迹区域，当轮辐支撑体处于接地印迹区域时，在非充气轮胎的径向上受压)，相邻弹性支撑段对安装在二者之间的内夹角102和/或外夹角103中的摩擦纳米发电机进行挤压；轮辐支撑体所受压力减小时(该轮辐支撑体离开接地印迹区域)，弹性支撑段101逐渐恢复至原位，解除对摩擦纳米发电机的挤压；在摩擦纳米发电机受压至所受挤压解除的过程中，摩擦纳米发电机产生交流电。

本发明的以上结构，实现了摩擦纳米发电机能够很好地应用于非充气轮胎领域，拓展了摩擦纳米发电机的应用场景。

以上结构中的摩擦纳米发电机的第一个实施例，如图3所示，包括：

封装腔2、分别固定设置在封装腔2两相对内壁上的两个导电层3、分别固定设置在两个导电层3远离封装腔2的面上的两个摩擦层4，以及固定安装在两个摩擦层4之间且位于两个摩擦层4边角处的绝缘支撑层5；两个导电层3彼此电性连接，两个摩擦层4彼此材质不同；

在两个摩擦层4的相对方向上，封装腔2受压时两个摩擦层4的中间区域(未受绝缘支撑层5阻隔)能够靠近接触并挤压摩擦，以产生正负静电荷，封装腔2所受压力减小时，两个摩擦层4的中间区域逐渐脱离接触至相互远离，以上正负静电荷分离导致两导电层3之间存在电势差，此电势差能够驱动电子在两导电层3之间电性连接的电路中运动，进而形成交流电。

本实施例中，进一步地，可以设置封装腔2为柔性封装腔，以提高本发明的摩擦纳米发电机的柔性，且柔性封装腔的柔性强于其所在的轮辐支撑体的柔性，此时摩擦纳米发电机的安装，不会过分影响轮辐支撑体的弹性支撑段101在受力时的力学性能。

本实施例中，进一步地，可以设置绝缘支撑层5包括弹簧和/或弹性聚合物，此时，绝缘支撑层5不仅能够确保在初始的自然状态下，两个摩擦层4之间始终保持一定间隔，还能够在封装腔2所受压力减小时，为两个摩擦层4提供恢复力使其快速恢复至初始位置。

以上实施例的摩擦纳米发电机的结构简单，其封装腔2能够缓冲所受压力，保护内部的导电层3、摩擦层4以及绝缘支撑层5，并且为内部的以上结构提供一个相对清洁、干燥的封闭环境，提高了摩擦纳米发电机整体结构的稳定性、可靠性，延长了其服役寿命，并且电输出性能和能量转化效率得到优化。

本发明的轮辐支撑体组件中的摩擦纳米发电机的第二个实施例，如图4所示，是在其第一个实施例的结构的基础上：

设置摩擦纳米发电机中的至少一个导电层3，其包括一柔性基底层301和一电极层302，且柔性基底层301固定安装在封装腔2的内壁上，电极层302固定安装在柔性基底层301靠近摩擦层4的面上。

图4示出的是两个导电层3中，每个导电层3都包括有一柔性基底层301和一电极层302。

本实施例中，柔性基底层301的设置使其所属的导电层3具有柔性，也就提高了本实施例的摩擦纳米发电机整体结构的柔性，进一步减小了摩擦纳米发电机在弹性支撑段101上的安装对弹性支撑段101在受力时的力学性能的影响。

本发明的轮辐支撑体组件中的摩擦纳米发电机的第三个实施例，如图5所示，是在其第二个实施例的结构的基础上：

设置至少一个柔性基底层和封装腔为材质相同的一体绝缘结构，以此来简化摩擦纳米发电机的结构；图5示出的是两个柔性基底层和封装腔三者为材质相同的一体绝缘结构。

此处，也可以理解为，当选用的柔性基底层301的材质同时适合做封装腔2的材质时，封装腔2的内壁可以在围合形成封闭腔体的同时，充当电极层302的基底；而当柔性基底层301的选材不适合做封装腔2的材质时，柔性基底层301与封装腔2需要各自独立设置。

本发明的轮辐支撑体组件中的摩擦纳米发电机的第四个实施例，如图6所示，是在其第二个或者第三个实施例的结构的基础上：

设置两摩擦层4中的任一摩擦层4和与其邻近的电极层302为材质相同的一体导电结构，在能够保证摩擦纳米发电机能够正常发电的同时，简化其结构。图6示出了摩擦纳米发电机的两摩擦层4中位于下方的摩擦层和与其邻近的电极层为材质相同的一体导电结构6。

以上各实施例中对于导电层302的结构，还可以采用以下设计：

两导电层3中的至少一个导电层3包括柔性基底和与该柔性基底混合形成柔性导电膜层的导电介质。例如，此处的柔性基底可以选用柔性良好的硅胶基底，甚至是经过硫化处理的硅胶基底，此处的导电介质可以选用镀银玻璃粉，或者是碳纳米管和炭黑。当然，此处对柔性基底以及导电介质的选材不做具体限制，只要二者能够混合形成柔性导电膜层即可。此时，导电层302的结构的柔性得到提升，且柔性基底与导电介质的混合的组成方式提高了结构的一体性，使其更加稳定可靠。

本发明的轮辐支撑体组件的第二个实施例，如图1、图2所示，是在本发明的轮辐支撑体组件具有上述实施例所述的摩擦纳米发电机的结构的基础上，设置：

固定安装在内夹角102一侧的摩擦纳米发电机的摩擦层延伸方向与非充气轮胎的径向垂直，和/或固定安装在外夹角103一侧的摩擦纳米发电机的摩擦层的延伸方向与非充气轮胎的径向平行。此时，可以保证本发明的轮辐支撑体在非充气轮胎的径向上受压时，摩擦纳米发电机均呈受压状态。

本发明的轮辐支撑体组件的第三个实施例，如图1、图2所示，是在本发明的轮辐支撑体组件的前两个实施例的结构的基础上，设置内夹角102中设置有弹性支撑部104，摩擦纳米发电机封装在弹性支撑部104中；

且/或，外夹角103中设置有弹性拉伸部105；摩擦纳米发电机封装在弹性拉伸部105中。

此时，轮辐支撑体在其延伸方向上受压时，内夹角102减小，外夹角103增大，相邻的两个弹性支撑段101之间的弹性支撑部104受压，相邻的两个弹性支撑段101之间的弹性拉伸部105受拉，进而封装在弹性支撑部104和弹性拉伸部105中的摩擦纳米发电机受压。弹性支撑部104和弹性拉伸部105能够帮助弹性支撑段101复位，进而有助于摩擦纳米发电机的弹性形变恢复至初始状态。

本发明还提出了一种非充气轮胎的转速感应装置，其第一个实施例，包括上述任一轮辐支撑体组件中的轮辐支撑体，还包括信号输出模块9以及分别与信号输出模块9电性连接的能量模块7和转速感应模块8；

转速感应模块8包括至少一个能作感应单元A用的上述任一实施例所述的摩擦纳米发电机，感应单元A产生的交流电的电信号特征与非充气轮胎的转速大小存在特定关联；

信号输出模块9能够在能量模块7的供能下将从转速感应模块8处获得的电信号特征进行输出。

以上结构中，感应单元A产生交流电的电信号特征与非充气轮胎的转速相关联的原理在于：非充气轮胎在滚动时，感应单元A会随之周期性的经过非充气轮胎的接地印迹区域，并在经过接地印迹区域时受压产生交流电，在感应单元A的结构和材料确定的条件下，产生的交流电的短路电流只受压力大小、压力加载频率的影响，而压力加载频率可用于衡量非充气轮胎的转速，故感应单元A产生的交流电的短路电流与非充气轮胎的转速存在特定关联，进而实现本发明的非充气轮胎的转速感应装置能够对非充气轮胎的转速进行感应。另外，感应单元A所产生的交流电的短路电流的周期和开路电压的周期与轮胎的转速也存在特定联系，进而也可以实现本发明的非充气轮胎的转速感应装置能够对非充气轮胎的转速进行感应。

本实施例中，进一步地，如图7所示，信号输出模块9包括电性连接的RF射频发射器91和MCU微控制单元92。其中，RF射频发射器91能够将从转速感应模块8处收到的电信号调制以高频滤波的形式向外发送；MCU微控制单元92能够实现信号输出模块9从接收数据到发射信号的深入控制。

当感应单元A有多个时，若干个感应单元A均设置在内夹角102一侧，或者均设置在外夹角103一侧，有利于感应单元A处于相同或近似的受力环境中，方便对其交流电的电信号特征进行分析。

本发明的非充气轮胎的转速感应装置的第二个实施例的结构，是在第一个实施例的结构的基础上，设置能量模块7包括至少一个能作发电单元B用的上述任一实施例所述的轮辐支撑体组件中的摩擦纳米发电机，发电单元B产生的交流电用作能量供应。

所述非充气轮胎的转速感应装置还包括能量管理模块10，能量模块7、能量管理模块10以及信号输出模块9依次串联，能量管理模块10能够将发电单元B产生的交流电转化为直流电供给至信号输出模块9。

进一步地，如图7所示，可以设置能量管理模块10包括电性连接的开关111、变压器112、整流桥113以及电容114。其中，开关111能够解决电能的阻抗失配问题，提高电能的转移效率；变压器112能够增大输出电流，提高电容114的充电速度；经过变压器112输出的交流电经整流桥113转化为直流电后，存储到电容114中，为后续的信号输出模块9供电。

本实施例的非充气轮胎的转速感应装置，能够在不额外接入其他电源的情况下实现无源工作。

需要注意的是，选用的发电单元B的尺寸以不影响非充气轮胎的力学性能为准，选用的发电单元B的数量、若干个发电单元B的电性连接关系(串联和/或并联)、每个发电单元B中摩擦层的面积、两摩擦层之间的间隔需要综合设计，以使整个能量模块7能够满足信息输出模块9所需的电功率为必须。

需要注意的是，以上实施例中，作为感应单元A的摩擦纳米发电机和作为发电单元B的摩擦纳米发电机，仅是结构相同，其具体的尺寸设计需要根据具体的应用需求而定，例如，感应单元A中的绝缘支撑层5的强度需要优化设计，当需要构建感应单元A产生的交流电其短路电流峰值与非充气轮胎的转速之间的关系时，需要使得感应单元A中两个摩擦层4在非充气轮胎受载荷时可灵敏接触，以消除两个摩擦层4之间的原始间距对短路电流峰值的影响，且短路电流峰值只与感应单元A进入接地印迹区域的频率线性相关。

本发明的非充气轮胎的转速感应装置的第三个实施例的结构，是在第一个实施例的结构的基础上，设置能量模块7包括至少一个发电单元B，如图8所示，每个发电单元B包括封装腔2以及在封装腔2中依次堆叠设置的若干子发电单元；

每个子发电单元包括绝缘支撑层5、分别设置在绝缘支撑层5两侧的两个摩擦层4，以及分别设置在两个摩擦层4远离绝缘支撑层5的面上(即两个摩擦层4相背的面上)的两个导电层3，同一子发电单元中的两个导电层3电性连接、两个摩擦层4的材质不同，且绝缘支撑层5设置在两个摩擦层4之间的边角处；

在相邻两个摩擦层4的相对方向上，封装腔2受压时，每个子发电单元中的两个摩擦层4的中间区域能够靠近接触并挤压摩擦，封装腔2所受压力减小时，每个子发电单元中的两个摩擦层4的中间区域逐渐脱离接触至相互远离。本实施例中的作为发电单元B受压能够产生更多电能。

进一步地，可以设置相邻两个子发电单元共用一个导电层3，以简化结构。

进一步地，本实施例中的封装腔2，也可以选用柔性封装腔；本实施例中的绝缘支撑层，也可以选用弹簧和/或弹性聚合物。

本发明还提出了一种非充气轮胎的转速估算系统，用于估算非充气轮胎的转速，其包括：上述任一实施例所述的非充气轮胎的转速感应装置，还包括设置在车内与汽车的车载电源C电性连接的估算模块12，估算模块12与信号输出模块9信号连接，能够利用转速感应模块8发送的感应单元A的电信号特征估算非充气轮胎的转速。

进一步地，可以设计估算模块12包括电性连接的RF射频接收器121、车载控制单元122以及LED显示屏123。其中，RF射频接收器121接收RF射频发射器91发出的高频滤波，并将其调制转化为电信号，经车载控制单元122(可以选用微控制单元)分析处理后，将以上电信号以数据形式显示到LED显示屏123上以供车内人员、特别是驾驶员查看。

进一步地，本发明的非充气轮胎的转速估算系统还包括车载电控系统13，估算模块12估算得到的轮胎转速超出预设范围(保证汽车行驶安全的非充气轮胎转速范围)时，车载电控系统13能够对汽车的运行速度进行调整。

本发明还提出了一种非充气轮胎的转速估算方法，用于估算非充气轮胎的转速：

通过仿真或者试验手段构建上述任一实施例所述的本发明的非充气轮胎的转速感应装置中感应单元A其电信号特征与非充气轮胎的转速之间的特定关联；

汽车行驶的实际工况下，测得感应单元A的电信号特征，根据其与非充气轮胎的转速之间的特定关联计算非充气轮胎的转速大小。

具体可以设置为，

通过非充气轮胎有限元仿真或者非充气轮胎室内台架试验，测得感应单元A的短路电流峰值数据与对应时刻非充气轮胎的转速数据；

构建感应单元A的短路电流峰值数据与非充气轮胎的转速数据的第一关系模型；

在汽车行驶的实际工况下，测得感应单元A的短路电流峰值，根据第一关系模型计算得到非充气轮胎的转速。

再或者，可以设置为：

通过非充气轮胎有限元仿真或者非充气轮胎室内台架试验，

测得感应单元A相邻两次接地的短路电流周期T，或者测得所述感应单元相邻两次接地的开路电压周期T；(获得短路电流周期T或者开路电压周期T之前，可以先对短路电流或者开路电压的波形进行滤波处理，去除其中因环境噪音、结构干扰以及共振等因素形成的干扰波。)

根据

计算可得到非充气轮胎的转速ω。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种非充气轮胎的转速感应装置，其特征在于，包括轮辐支撑体，还包括信号输出模块以及与所述信号输出模块分别电性连接的能量模块和转速感应模块；

所述转速感应模块包括至少一个能作感应单元用的摩擦纳米发电机，所述感应单元产生的交流电的电信号特征与所述非充气轮胎的转速大小存在特定关联；

所述信号输出模块能够在所述能量模块的供能下将从所述转速感应模块处获得的电信号特征进行输出；

所述能量模块包括至少一个能作发电单元用的摩擦纳米发电机，所述发电单元产生的交流电用作能量供应；

所述非充气轮胎的转速感应装置还包括能量管理模块，所述能量模块、所述能量管理模块以及所述信号输出模块依次串联，所述能量管理模块能够将所述发电单元产生的交流电转化为直流电供给至所述信号输出模块；

所述轮辐支撑体包括两个或三个以上依次连接的弹性支撑段，相邻两个所述弹性支撑段在连接处形成内夹角，所述内夹角背侧为外夹角；三个以上所述弹性支撑段依次连接形成的所述内夹角中，每相邻两个所述内夹角位于所述轮辐支撑体的不同侧；

每个所述摩擦纳米发电机固定安装在所述内夹角一侧或者所述外夹角一侧；

所述轮辐支撑体在其延伸方向上受压时，相邻所述弹性支撑段对安装在二者之间的内夹角和/或外夹角中的所述摩擦纳米发电机进行挤压；所述轮辐支撑体所受压力减小时，所述弹性支撑段逐渐恢复至原位，解除对所述摩擦纳米发电机的挤压；在所述摩擦纳米发电机受压至所受挤压解除的过程中，所述摩擦纳米发电机产生交流电；

所述摩擦纳米发电机包括，封装腔、分别固定设置在所述封装腔两相对内壁上的两个导电层、分别固定设置在两个所述导电层远离所述封装腔的面上的两个摩擦层，以及固定安装在两个所述摩擦层之间且位于两个所述摩擦层边角处的绝缘支撑层；两个所述导电层彼此电性连接，两个所述摩擦层彼此材质不同；

在两个所述摩擦层的相对方向上，所述封装腔受压时两个所述摩擦层的中间区域能够靠近接触并挤压摩擦，所述封装腔所受压力减小时两个所述摩擦层的中间区域逐渐脱离接触至相互远离；

固定安装在所述内夹角一侧的所述摩擦纳米发电机的摩擦层延伸方向与所述非充气轮胎的径向垂直，和/或固定安装在所述外夹角一侧的所述摩擦纳米发电机的摩擦层的延伸方向与所述非充气轮胎的径向平行；

所述内夹角中设置有弹性支撑部,所述摩擦纳米发电机封装在所述弹性支撑部中；

且/或，所述外夹角中设置有弹性拉伸部；所述摩擦纳米发电机封装在所述弹性拉伸部中；

作为所述感应单元用的摩擦纳米发电机和作为所述发电单元用的摩擦纳米发电机，仅是结构相同，其具体的尺寸设计需要根据具体的应用需求而定。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎的转速感应装置，其特征在于：所述能量模块包括至少一个发电单元，每个所述发电单元包括封装腔以及在所述封装腔中依次堆叠设置的若干子发电单元；

每个所述子发电单元包括绝缘支撑层、分别设置在所述绝缘支撑层两侧的两个摩擦层，以及分别设置在两个所述摩擦层远离所述绝缘支撑层的面上的两个导电层，同一子发电单元中的两个所述导电层电性连接、两个所述摩擦层的材质不同，且所述绝缘支撑层设置在两个所述摩擦层之间的边角处；

在相邻两个所述摩擦层的相对方向上，所述封装腔受压时，每个子发电单元中的两个所述摩擦层的中间区域能够靠近接触并挤压摩擦，所述封装腔所受压力减小时，每个子发电单元中的两个所述摩擦层的中间区域逐渐脱离接触至相互远离。

3.一种非充气轮胎的转速估算系统，用于估算非充气轮胎的转速，其特征在于，包括：权利要求1至2中任一项所述的非充气轮胎的转速感应装置，还包括设置在车内与汽车的车载电源电性连接的估算模块，所述估算模块与所述信号输出模块信号连接，能够利用所述转速感应模块发送的感应单元的电信号特征估算所述非充气轮胎的转速。

4.根据权利要求3所述的非充气轮胎的转速估算系统，其特征在于：所述非充气轮胎的转速估算系统还包括车载电控系统，所述估算模块估算得到的所述非充气轮胎的转速超出预设范围时，所述车载电控系统能够对汽车的运行速度进行调整。

5.一种非充气轮胎的转速估算方法，用于估算非充气轮胎的转速，其特征在于：

通过仿真或者试验手段构建权利要求1至2中任一项所述的非充气轮胎的转速感应装置中所述感应单元其电信号特征与非充气轮胎的转速之间的特定关联；

汽车行驶的实际工况下，测得所述感应单元的电信号特征，根据其与非充气轮胎的转速之间的特定关联计算非充气轮胎的转速。

6.根据权利要求5所述的非充气轮胎的转速估算方法，其特征在于：

通过非充气轮胎有限元仿真或者非充气轮胎室内台架试验，测得所述感应单元的短路电流峰值数据与对应时刻非充气轮胎的转速数据；

构建所述感应单元的短路电流峰值数据与非充气轮胎的转速数据的第一关系模型；

汽车行驶的实际工况下，测得所述感应单元的短路电流峰值数据，根据所述第一关系模型计算得到非充气轮胎的转速。

7.根据权利要求5所述的非充气轮胎的转速估算方法，其特征在于：

通过非充气轮胎有限元仿真或者非充气轮胎室内台架试验，

测得所述感应单元相邻两次接地的短路电流周期T，或者测得所述感应单元相邻两次接地的开路电压周期T；

根据

计算可得到非充气轮胎的转速ω。

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