CN112373251A - 一种无电池胎压监测电路、监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无电池胎压监测电路、监测系统及监测方法，所述监测电路包括发电装置，与所述发电装置电连接的全波整流器，与所述全波整流器电连接的超级电容，与所述超级电容电连接的胎压监测电路模块，所述胎压监测电路模块包括上电复位电路、发射机和传感器；所述发电装置切割磁感线产生交流电，所述全波整流器将所述交流电整流后储存至所述超级电容，所述超级电容的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，上电复位电路发出可激励所述传感器对轮胎进行实时监测以获得传感数据的使能信号，所述传感数据被所述发射机发送至汽车中控接收器。本发明所述胎压监测系统不需电池，自动发电，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及胎压监测技术领域，尤其涉及一种无电池胎压监测电路、监测系统及监测方法。
背景技术
汽车轮胎压力实时监视系统(Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS)，主要用于对行驶汽车的轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。TPMS系统主要由两个部分组成：其一是安装在汽车轮胎上的远程轮胎压力监测模块，其二是安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD/LED显示器)。
TPMS系统将监测得到的轮胎压力和温度信号调制后通过高频无线电波(RF)发射出去，中央监视器接收TPMS监测模块发射的信号，将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常，中央监视器根据异常情况，发出报警信号，提醒驾驶者采取必要的措施。
TPMS系统可以通过记录轮胎转速或安装在轮胎中的电子传感器对轮胎的各种状况进行实时自动监测，但是现有的TPMS系统需要昂贵的高性能电池来供电，并且电池的寿命即决定了TPMS系统的使用年限，另外TPMS系统的电子设备还需要配合复杂的微控制单元(MCU)系统来工作，一方面加大了用户在TPMS系统上的经济投入，另一方面复杂的微控制单元配合工作会加大汽车中控的运行压力，在一定意义上来说，较复杂的程序其实更容易出错，且出错后的故障排查也相对复杂。
因此，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中TPMS系统的使用寿命取决于给其供电的电池寿命的问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，一方面，本发明提供一种无电池胎压监测电路，采用的技术方案如下：
一种无电池胎压监测电路，其包括：
发电装置，其包括传动杆、与所述传动杆相连的磁铁，以及套设在所述磁铁外围的线圈；与所述线圈电连接的全波整流器；与所述全波整流器电连接的超级电容；与所述超级电容电连接的胎压监测电路模块，其包括上电复位电路、发射机，以及一个或多个传感器；
其中，所述发电装置通过所述传动杆带动所述磁铁在所述线圈内移动，以使得所述线圈内产生交流电，所述全波整流器将所述交流电整流后储存至所述超级电容，所述超级电容的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述上电复位电路给所述传感器发出使能信号，所述使能信号激励所述传感器对轮胎进行实时监测以获得传感数据，所述传感数据被所述发射机发送至汽车中控接收器。
上述技术方案进一步的，所述超级电容的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块的上电复位电路对所述胎压监测模块产生一个复位信号，并产生一个使能信号，所述使能信号激励所述传感器获得传感数据，所述传感器获得传感数据后发出一个完成信号，所述完成信号激励所述发射机将所述传感数据调制到高频载波上通过天线发送至汽车中控接收器。
另一方面，本发明还提供一种无电池胎压监测系统，其包括：
胎压监测装置，其被装设于轮胎气门嘴上，所述胎压监测装置包括如上所述的胎压监测电路，其中，所述胎压监测电路的所述发电装置被配置的给超级电容充电，且在所述超级电容两端产生电压差，所述超级电容被配置的给胎压监测电路模块提供电能。
上述技术方案进一步的，所述发电装置的传动杆在车轮转动时带动磁铁运动，以使得所述磁铁在线圈内往复滑移，所述线圈内部产生电能，所电能通过所述全波整流器产生可供所述超级电容充电的充电电压。
进一步的，所述超级电容两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块中的上电复位电路对所述胎压监测电路模块进行复位并产生使能信号，所述胎压监测电路模块的传感器接收所述使能信号，并在所述使能信号的指令下测得传感数据，所述传感器测得传感数据后向所述发射机发送一个完成信号，所述发射机将所述传感数据通过天线传送至汽车中控系统。
进一步的，所述发电装置还包括固定导向槽，所述固定导向槽与轮胎气门嘴连接，所述传动杆的一端与所述固定导向槽活动连接，另一端与所述磁铁相连，车轮转动带动所述传动杆在所述固定导向槽内往复滑移，所述磁铁在所述传动杆的带动下在所述线圈内往复滑移，所述线圈内产生电流。
进一步的，所述发电组件产生的电能以交流电的形式通过所述线圈传递给所述全波整流器，所述全波整流器将所述交流电整流后储存至超级电容中，所述超级电容的两端产生电压差，所述电压差大于所述胎压监测电路模块的工作电压值，所述上电复位电路对所述胎压监测电路模块发出复位信号。
进一步的，所述全波整流器为所述超级电容提供充电电压，所述超级电容的一端为所述胎压监测电路模块的电源端，所述超级电容的另一端为接地端，所述电源端与所述接地端形成电压差，所述电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块中的上电复位电路对所述胎压监测电路模块发出复位信号，所述复位信号促进所述胎压监测电路模块正常运行，并通过所述上电复位电路发出使能信号。
进一步的，所述使能信号激励所述胎压监测电路模块的传感器启动，所述传感器测得传感数据后产生一个完成信号；所述完成信号的电压值与所述胎压监测电路模块的电源端的电压值相等，所述完成信号激励所述发射机启动，所述发射机将所述传感数据调制到高频载波上经天线发送至汽车中控系统。
再一方面，本发明还提供一种无电池胎压监测系统的监测方法，其包括：
车轮转动，所述胎压监测系统中的发电装置通过传动杆带动磁铁在线圈内往复滑移，所述线圈内产生电能，所电能通过所述全波整流器产生可供所述超级电容充电的充电电压，所述超级电容两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块中的上电复位电路对所述胎压监测电路模块进行复位并产生使能信号，所述胎压监测电路模块的传感器接收所述使能信号，并在所述使能信号的指令下测得传感数据，所述传感器测得传感数据后向所述发射机发送一个完成信号，所述发射机将所述传感数据通过天线传送至汽车中控系统。
上述技术方案进一步的，车轮转动，与轮胎气门嘴连接的固定导向槽随车轮一起转动，使得所述发电装置的传动杆在所述固定导向槽内往复滑移，所述传动杆带动磁铁在线圈内往复滑移，所述线圈产生电流，全波整流器将所述电流整流后储存至超级电容，所述超级电容的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后所述超级电容给所述胎压监测电路模块充电。
与现有技术相比，本发明提供一种无电池胎压监测电路、监测系统及监测方法，该监测电路利用电磁感应现象形成电源，从而代替了原有的电池，这种自带发电装置的设计延长了胎压监测系统的使用寿命，不存在电池长期使用导致的亏损或者报废的问题，且本发明所述胎压监测系统不需汽车中控发出启动监测的指令，当超级电容两端电压差值大于所述胎压监测电路模块的工作电压值后胎压监测模块的上电复位电路发送一个复位信号，表明电压已稳定可以正常运行了，此时上电复位电路再次发送一个使能信号，该信号可以激励胎压监测系统的传感器对轮胎进行自动监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明所述胎压监测系统在一种实施例下的系统图。
其中，1-固定导向槽；2-传动杆；3-磁铁；4-线圈；5-全波整流器；6-超级电容；7-胎压监测电路模块；71-上电复位电路；72-压力传感器；73-发射机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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者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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，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。
下面结合附图与实施例进一步说明本发明要旨。
实施例：
参见图1，为了降低现有胎压监测装置的成本，将胎压监测装置中的易亏损的电池替换掉以延长胎压监测装置的寿命。一方面，本发明提供一种无电池胎压监测电路，其包括：发电装置，所述发电装置包括传动杆2、与所述传动杆2相连的磁铁3，以及套设在所述磁铁3外围的线圈4。
本发明提供的一种无电池胎压监测电路还包括与所述线圈4电连接的全波整流器5，与所述全波整流器5电连接的超级电容6，与所述超级电容6电连接的胎压监测电路模块7，所述胎压监测电路模块7包括上电复位电路(即图1中的POR)71、发射机73，以及一个或多个传感器；其中，所述发电装置通过所述传动组件带动所述发电组件切割磁感线产生交流电，所述全波整流器5将所述交流电整流后储存至所述超级电容6，所述超级电容6的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述上电复位电路71给所述传感器发出使能信号(即图1中的EN)，所述使能信号激励所述传感器对轮胎进行实时监测以获得传感数据(即图1中的DATA)，所述传感数据被所述发射机73发送至汽车中控接收器。本发明所述监测电路利用磁生电的原理为电路提供电源，相当于在整车上装了一个专门为胎压监测装置提供电能的发电机，将其与其他车载电源分隔开来减少了故障率，且不需电池也大大减小了胎压监测模块的成本，延长了使用寿命。
在一个进一步的实施例中，本发明所述超级电容6的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块7的上电复位电路71对所述胎压监测模块产生一个复位信号，并产生一个使能信号，所述使能信号的电压值与所述胎压监测电路模块7的电源端的电压值(即图1中的VDD)相等时，所述使能信号激励所述传感器获得传感数据，所述传感器获得传感数据后发出一个完成信号，所述完成信号激励所述发射机73将所述传感数据调制到高频载波(可以将图1中的DONE理解为所述高频载波)上通过天线发送至汽车中控接收器。本发明所述的监测电路中的传感器在接收到上电复位电路71发出的使能信号后启动，而现有的胎压监测系统需在接收整车控制系统发出的控制信号后才能启动压力传感器72进行胎压监测，即现有的胎压监测系统需外部激励才能启动监测功能，而本发明所述的胎压监测电路可以在超级电容6的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块7的上电复位电路71就对所述胎压监测模块产生一个使能信号，所述使能信号就可以启动传感器。
另一方面，本发明还提供一种无电池胎压监测系统，其包括胎压监测装置，其被装设于轮胎气门嘴上，所述胎压监测装置包括所述的胎压监测电路，其中，所述胎压监测电路的所述发电装置被配置的给超级电容6充电，且在所述超级电容6两端产生电压差，所述超级电容6被配置的给胎压监测电路模块7提供电能。所述超级电容6既有储能作用也有充电作用。
在一个进一步的实施例中，本发明所述发电装置的传动杆2在车轮转动时带动磁铁3运动，以使得所述磁铁3在线圈4内往复滑移，所述线圈4内部产生电能，所电能通过所述全波整流器5产生可供所述超级电容6充电的充电电压，所述超级电容6两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块7中的上电复位电路71对所述胎压监测电路模块7进行复位并产生使能信号，所述胎压监测电路模块7的传感器接收所述使能信号，并在所述使能信号的指令下测得传感数据，所述传感器测得传感数据后向所述发射机73发送一个完成信号，所述发射机73将所述传感数据通过天线传送至汽车中控系统。
在一个进一步的实施例中，本发明所述发电装置还包括固定导向槽1，所述固定导向槽1与轮胎气门嘴连接，所述传动杆2的一端与所述固定导向槽1活动连接，另一端与所述磁铁3相连，车轮转动带动所述传动杆2在所述固定导向槽1内往复滑移，所述磁铁3在所述传动杆2的带动下在所述线圈4内往复滑移，所述线圈内产生电流。所述传动杆2上的磁铁3在线圈4内做切割磁感线的运动，即实现了机械能到电能的转化，依据此原理为所述胎压监测系统提供支撑电源。
在一个进一步的实施例中，本发明所述发电组件产生的电能以交流电的形式通过所述线圈4传递给所述全波整流器5，所述全波整流器5将所述交流电整流后储存至超级电容6中，所述超级电容6的两端产生电压差，所述电压差大于所述胎压监测电路模块的工作电压值，所述上电复位电路71对所述胎压监测电路模块7发出复位信号。所述复位信号即表示系统电压稳定，监测系统正常启动运行。
在一个进一步的实施例中，本发明所述全波整流器5为所述超级电容6提供充电电压，所述超级电容6的一端为所述胎压监测电路模块7的电源端(即图1中的VDD)，所述超级电容6的另一端为接地端(即图1中的GND)，所述电源端与所述接地端形成电压差，所述电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块7中的上电复位电路71对所述胎压监测电路模块7发出复位信号，所述复位信号促进所述胎压监测电路模块7正常运行，并通过所述上电复位电路71发出使能信号。
在一个进一步的实施例中，本发明所述使能信号的电压值与所述胎压监测电路模块7的电源端的电压值相等，所述使能信号激励所述胎压监测电路模块7的传感器启动，所述传感器测得传感数据后产生一个完成信号；所述完成信号的电压值与所述胎压监测电路模块7的电源端的电压值相等，所述完成信号激励所述发射机73启动，所述发射机73将所述传感数据调制到高频载波上经天线发送至汽车中控系统。
再一个方面，本发明还提供一种无电池胎压监测系统的监测方法，其包括：车轮转动，所述胎压监测系统中的发电装置通过传动杆2带动磁铁3在线圈4内往复滑移，所述线圈4内产生电能，所电能通过所述全波整流器5产生可供所述超级电容6充电的充电电压，所述超级电容6两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块7中的上电复位电路71对所述胎压监测电路模块7进行复位并产生使能信号，所述胎压监测电路模块7的传感器接收所述使能信号，并在所述使能信号的指令下测得传感数据，所述传感器测得传感数据后向所述发射机73发送一个完成信号，所述发射机73将所述传感数据通过天线传送至汽车中控系统。
在一个进一步的实施例中，车轮转动，与轮胎气门嘴连接的固定导向槽1随车轮一起转动，使得所述发电装置的传动杆2在所述固定导向槽1内往复滑移，所述传动杆2带动磁铁3在线圈4内往复滑移，所述线圈4产生电流，全波整流器5将所述电流整流后储存至超级电容6，所述超级电容6的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后所述超级电容给所述胎压监测电路模块充电。
本发明所述的胎压监测系统中的所述超级电容6的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块7的上电复位电路71对所述胎压监测模块产生一个复位信号，并产生一个使能信号，所述使能信号的电压值与所述胎压监测电路模块7的电源端的电压值相等时，所述使能信号激励所述传感器获得传感数据，所述传感器获得传感数据后发出一个完成信号，所述完成信号激励所述发射机73将所述传感数据调制到高频载波上通过天线发送至汽车中控接收器。因此，本发明所述胎压监测系统不需汽车中控发出启动监测的指令，当超级电容6两端电压差值大于所述胎压监测电路模块的工作电压值后胎压监测模块的上电复位电路71发送一个复位信号，表明电压已稳定可以正常运行了，此时上电复位电路71再次发送一个使能信号，该信号可以激励胎压监测系统的传感器对轮胎进行自动监测。
本发明所述无电池胎压监测系统中的发电装置通过磁生电的原理替换了电路中电池的应用，而发电装置中的固定导向槽随车轮一起转动，而一端活动连接在固定导向槽内的传动杆可以说是通过重力作用被动在固定导向槽内往复滑移的，相应的，传动杆往复滑移的过程中带动磁铁在线圈的中心往复滑移，线圈内产生了交流电，即机械能向电能的转换。
综上所述，本发明提供的一种无电池胎压监测电路、监测系统及监测方法，使得胎压监测系统不需电池，这种自带发电装置的设计延长了胎压监测系统的使用寿命，不存在电池长期使用导致的亏损或者报废的问题，也降低了制造胎压监测系统的成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。
Claims (10)
1.一种无电池胎压监测电路，其特征在于，其包括：
发电装置，其包括传动杆、与所述传动杆相连的磁铁，以及套设在所述磁铁外围的线圈，
与所述线圈电连接的全波整流器，
与所述全波整流器电连接的超级电容，
与所述超级电容电连接的胎压监测电路模块，其包括上电复位电路、发射机，以及一个或多个传感器；
其中，所述发电装置通过所述传动杆带动所述磁铁在所述线圈内移动，以使得所述线圈内产生交流电，所述全波整流器将所述交流电整流后储存至所述超级电容，所述超级电容的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述上电复位电路给所述传感器发出使能信号，所述使能信号激励所述传感器对轮胎进行实时监测以获得传感数据，所述传感数据被所述发射机发送至汽车中控接收器。
2.根据权利要求1所述的一种无电池胎压监测电路，其特征在于，
所述超级电容的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块的上电复位电路对所述胎压监测模块产生一个复位信号，并产生一个使能信号，所述使能信号激励所述传感器获得传感数据，所述传感器获得传感数据后发出一个完成信号，所述完成信号激励所述发射机将所述传感数据调制到高频载波上通过天线发送至汽车中控接收器。
3.一种无电池胎压监测系统，其特征在于，其包括：
胎压监测装置，其被装设于轮胎气门嘴上，所述胎压监测装置包括如权利要求1-2任一所述的胎压监测电路，其中，所述胎压监测电路的所述发电装置被配置的给超级电容充电，且在所述超级电容两端产生电压差，所述超级电容被配置的给胎压监测电路模块提供电能。
4.根据权利要求3所述的一种无电池胎压监测系统，其特征在于，
所述发电装置的传动杆在车轮转动时带动磁铁运动，以使得所述磁铁在线圈内往复滑移，所述线圈内部产生电能，所电能通过所述全波整流器产生可供所述超级电容充电的充电电压，
所述超级电容两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块中的上电复位电路对所述胎压监测电路模块进行复位并产生使能信号，所述胎压监测电路模块的传感器接收所述使能信号，并在所述使能信号的指令下测得传感数据，所述传感器测得传感数据后向所述发射机发送一个完成信号，所述发射机将所述传感数据通过天线传送至汽车中控系统。
5.根据权利要求4所述的一种无电池胎压监测系统，其特征在于，
所述发电装置还包括固定导向槽，所述固定导向槽与轮胎气门嘴连接，所述传动杆的一端与所述固定导向槽活动连接，另一端与所述磁铁相连，车轮转动带动所述传动杆在所述固定导向槽内往复滑移，所述磁铁在所述传动杆的带动下在所述线圈内往复滑移，所述线圈内产生电流。
6.根据权利要求5所述的一种无电池胎压监测系统，其特征在于，
所述发电组件产生的电能以交流电的形式通过所述线圈传递给所述全波整流器，所述全波整流器将所述交流电整流后储存至超级电容中，所述超级电容的两端产生电压差，所述电压差大于所述胎压监测电路模块的工作电压值，所述上电复位电路对所述胎压监测电路模块发出复位信号。
7.根据权利要求6所述的一种无电池胎压监测系统，其特征在于，
所述全波整流器为所述超级电容提供充电电压，所述超级电容的一端为所述胎压监测电路模块的电源端，所述超级电容的另一端为接地端，所述电源端与所述接地端形成电压差，所述电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块中的上电复位电路对所述胎压监测电路模块发出复位信号，所述复位信号促进所述胎压监测电路模块正常运行，并通过所述上电复位电路发出使能信号。
8.根据权利要求7所述的一种无电池胎压监测系统，其特征在于，
所述使能信号激励所述胎压监测电路模块的传感器启动，所述传感器测得传感数据后产生一个完成信号；
所述完成信号的电压值与所述胎压监测电路模块的电源端的电压值相等，所述完成信号激励所述发射机启动，所述发射机将所述传感数据调制到高频载波上经天线发送至汽车中控系统。
9.一种无电池胎压监测系统的监测方法，其特征在于，其包括：
车轮转动，所述胎压监测系统中的发电装置通过传动杆带动磁铁在线圈内往复滑移，所述线圈内产生电能，所电能通过所述全波整流器产生可供所述超级电容充电的充电电压，所述超级电容两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后，所述胎压监测电路模块中的上电复位电路对所述胎压监测电路模块进行复位并产生使能信号，所述胎压监测电路模块的传感器接收所述使能信号，并在所述使能信号的指令下测得传感数据，所述传感器测得传感数据后向所述发射机发送一个完成信号，所述发射机将所述传感数据通过天线传送至汽车中控系统。
10.根据权利要求9所述的一种无电池胎压监测系统的监测方法，其特征在于，车轮转动，与轮胎气门嘴连接的固定导向槽随车轮一起转动，使得所述发电装置的传动杆在所述固定导向槽内往复滑移，所述传动杆带动磁铁在线圈内往复滑移，所述线圈产生电流，全波整流器将所述电流整流后储存至超级电容，所述超级电容的两端的电压差超过所述胎压监测电路模块的工作电压值后所述超级电容给所述胎压监测电路模块充电。
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