DE102004031810A1 - System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten - Google Patents
System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004031810A1 DE102004031810A1 DE102004031810A DE102004031810A DE102004031810A1 DE 102004031810 A1 DE102004031810 A1 DE 102004031810A1 DE 102004031810 A DE102004031810 A DE 102004031810A DE 102004031810 A DE102004031810 A DE 102004031810A DE 102004031810 A1 DE102004031810 A1 DE 102004031810A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- tire
- transponder
- piezoelectric
- electrical energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 19
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 16
- 238000004382 potting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 1-[6-[2-[3-[3-[3-[2-[2-[3-[[2-[2-[[(2r)-1-[[2-[[(2r)-1-[3-[2-[2-[3-[[2-(2-amino-2-oxoethoxy)acetyl]amino]propoxy]ethoxy]ethoxy]propylamino]-3-hydroxy-1-oxopropan-2-yl]amino]-2-oxoethyl]amino]-3-[(2r)-2,3-di(hexadecanoyloxy)propyl]sulfanyl-1-oxopropan-2-yl Chemical compound O=C1C(SCCC(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(=O)N[C@@H](CSC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CO)C(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(N)=O)CC(=O)N1CCNC(=O)CCCCCN\1C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2CC/1=C/C=C/C=C/C1=[N+](CC)C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C1 UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
- B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
- B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
- B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
- B60C23/0411—Piezoelectric generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
- B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
- B60C23/0486—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre comprising additional sensors in the wheel or tyre mounted monitoring device, e.g. movement sensors, microphones or earth magnetic field sensors
- B60C23/0488—Movement sensor, e.g. for sensing angular speed, acceleration or centripetal force
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Tires In General (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten mit einem piezoelektrischen Element (1, 11, 110), das in einem Fahrzeugluftreifen angeordnet ist, der einen an der Außenseite angeordneten Laufstreifen (2) aufweist. Das piezoelektrische Element (1, 11, 110) ist an der Reifeninnenseite dem Laufstreifen (2) gegenüberliegend angeordnet.
Description
- Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten mit einem piezoelektrischen Element, das auf einem Fahrzeugluftreifen angeordnet ist, der einen an der Außenseite angeordneten Laufstreifen aufweist.
- Fahrzeugreifen, insbesondere Kraftfahrzeugreifen, werden zunehmend mit Transpondern ausgerüstet, die Informationen über den Reifen beinhlten bzw. aufnehmen und an Auswerteeinrichtungen am oder im Fahrzeug senden. Darüber hinaus können Betriebsparameter von Fahrzeugreifen, wie Temperatur oder Luftdruck, sowie die Laufleistung über entsprechende Sendeeinrichtungen aus dem Fahrzeugreifen an Auswerteeinheiten gesendet werden.
- Aus der
DE 44 0 236 A1 ist ein System zur Bestimmung der Betriebsparameter von Fahrzeugreifen bekannt, bei der im Fahrzeugreifen integriert eine Trägereinheit angeordnet ist, die eine Sensoreinheit mit mindestens einem Detektor und eine Auswerteelektronikeinheit trägt. Auf dem Trägerkörper ist ein zur Energieversorgung der Systemkomponenten dienendes piezoelektrisches Element angeordnet, das zugleich als Sensor für die Reifenumdrehungen dient. Ebenfalls ist der Trägerkörper mit einer Datenübertragungseinheit versehen. Das Sys-tem ist in dem Reifengummi integriert, so dass aufgrund des piezoelektrischen Effektes aufgrund der sich im Reifengummi zyklisch ändernden hydrostatischen Druckspannung elektrische Energie gewonnen wird. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes System bereitzustellen, das eine höhere Energieausbeute zulässt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
- Das erfindungsgemäße System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten mit einem piezoelektrischen Element, das an einem Fahrzeugluftreifen angeordnet ist, die einen an der Außenseite angeordneten Laufstreifen aufweist, sieht vor, dass das piezoelektrische Element an der Reifeninnenseite dem Laufstreifen gegenüberliegend angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass sich im Betrieb eines Fahrzeugreifens hohe, sprunghafte Änderungen bei den Zentripetalkräften einstellen, wenn beim Abrollen des Reifens der Übergang zur Reifenaufstandsfläche stattfindet. Dabei finden sowohl beim Auftreffen auf den Fahrbelag als auch beim Verlassen des Fahrbelages sehr hohe Sprünge im Verlauf der Zentripetalbeschleunigungen statt. Durch die hohen Beschleunigungswechsel ist es möglich, einen sehr großen piezoelektrischen Effekt damit eine große Menge elektrischer Energie zu erzeugen.
- Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das piezoelektrische Element als ein Biegebalken, ein Piezostack mit aufeinandergestapelten piezoelektrischen Elementen oder als ein Torsionselement ausgebildet ist, das aufgrund der sprunghaften Wechsel im Verlauf der Zentripetalbeschleunigung elektrische Energie erzeugt. Durch die Drehbewegung des Reifens werden am Ort des piezoelektrischen Elementes Zentrifugal- und Zentripetalkräfte erzeugt. Diese wirken auf das Piezoelement je nach dessen Aufbau als Druck-, Biege-, Torsions- und/oder Scherkräfte, das elektrische Energie erzeugt. Die dominierende Kraftkomponente wird durch den gewählten mechanischen und elektrischen Aufbau des Piezoelementes bestimmt.
- Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das als Biegebalken ausgebildete piezoelektrische Element zwischen zwei Kontaktlücken gelagert ist, die wiederum über eine Gleichrichterschaltung mit einem Ladungsspeicher verbunden sind. Der Ladungsspeicher kann beispielsweise als Akku, Elko oder Kondensator, vorzugsweise Keramikkondensator, ausgebildet sein.
- Bei einer Ausbildung als übereinandergestapelte Piezoelemente in Gestalt eines Piezostacks ist dieser auf einer elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet, um von dort die elektrische Energie zu dem Verbraucher oder dem elektrischen Ladungsspeicher zu leiten.
- Vorzugsweise sind die piezoelektrischen Elemente oder das piezoelektrische Element auf einem Träger montiert, der auf oder in der Reifeninnenseite angeordnet ist. Auf diesem Träger sind auch die Gleichrichterschaltung und weitere Leitungselemente oder elektronische Bauteile angeordnet, die mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Anordnung auf einem Träger hat den Vorteil eines mechanischen Schutzes der darauf angeordneten Komponenten.
- Ein weitergehender Schutz des piezoelektrischen Elementes und der elektronischen Komponenten wird durch eine Abdeckung gewährt, die bevorzugt auf dem Träger angeordnet ist und die elektronischen Komponenten umfasst. Die Abdeckung ist wahlweise als ein festes Gehäuse oder als ein Globtop ausgebildet, wobei die hochelastische Glob-top-Hülle das piezoelektrische Element gegen eine Fixierung durch eine Vergussmasse schützt.
- Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem piezoelektrischen Element versetzt zueinander angeordnete Kontaktflächen zugeordnet sind, die zur Ermittlung von Quer- oder Längsbeschleunigung mit einer Auswerteschaltung verbunden sind. Auf diese Art und Weise kann z.B. die Drehrichtung des Reifens damit die Bewegungsrichtung des Fahrzeugreifens und des Fahrzeuges erkannt werden.
- Das System sieht weiterhin vor, dass ein Transponder oder eine Sendeeinrichtung zum Übermitteln gespeicherter oder ermittelter Daten bezüglich des Reifens mit dem piezoelektrischen Element verbunden ist und von diesem mit Energie versorgt wird.
- Zur Erhöhung des piezoelektrischen Effektes ist auf dem piezoelektrischen Element zumindest eine seismische Masse angeordnet, vorzugsweise bildet der Transponder diese seismische Masse.
- Eine Befestigung des piezoelektrischen Elementes an der Reifeninnenseite ist über ein Band oder einen Gurt ausgeführt, eine Vergussmasse schützt den Transponder vor Beschädigungen.
- Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren bezeichnen gleiche Komponenten. Es zeigen:
-
1 – eine schematische Darstellung eines Reifens; -
2 – einen Verlauf einer drehwinkelabhängigen Zentrifugalbeschleunigung über eine komplette Reifenumdrehung; -
3 – eine erste Ausgestaltung eines Piezogenerators in einem Gehäuse; -
4 – einen Piezogenerator gemäß3 mit einem Globtop; -
5 – eine Variante eines Piezogenerators mit Globtop; -
6 – einen Piezogenerator gemäß5 mit elastischer Kontaktschicht; -
7 – eine Einzeldarstellung einer Kontaktschicht gemäß6 ; -
8 – eine schematische Ansicht eines Sensortransponders; sowie -
9 – eine montierte Sensortransponderanordnung. - In der
1 ist ein auf einer Felge3 montierter Reifen gezeigt, an dessen äußerem Umfang ein Laufstreifen2 angeordnet ist. Auf der Reifeninnenseite, dem Laufstreifen2 gegenüber, ist ein Sensortransponder1 mit einem piezoelektrischen Element zur Messung reifenspezifischer Kennwerte befestigt. Aufgrund der Radlast ist der auf einer Fahrbahn5 abrollende Reifen im Bereich einer Reifenaufstandsfläche6 abgeflacht, und zwar um die Eindrückstrecke4 . - In der
2 ist über den Drehwinkel β des Reifens der winkelabhängige Verlauf einer Zentripetalbeschleunigung a gezeigt, abhängig von dem Ort, an dem sich das piezoelektrische Element in dem Sensortransponder1 befindet. Ist das piezoelektrische Element an der Felge3 angeordnet, stellt sich bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit ein konstanter Zentripetalbeschleunigungsverlauf8 ein. Im Gegensatz zu einem Anbringungsort an der Felge beschreibt der im Bereich des Laufstreifens angebrachte Sensortransponder nur zum Teil eine Kreisbahn, im Bereich der Bodenaufstandsfläche bewegt er sich auf einer Geraden. Diese Tatsache führt zu Beschleunigungsänderungen, über die der piezoelektrische Effekt ausgenutzt werden kann. Im Bereich der Reifenaufstandsfläche6 wirkt keine Zentripetalbeschleunigung a auf das Piezoelement in einem Sensortransponder1 . Anhand der Beschleunigungsspitzen im Einlaufbereich E und Auslaufbereich A bzw. dem Verringern der Beschleunigung auf Null kann eine Reifendrehzahlerkennung durchgeführt werden. Die Anordnung des Piezoelementes an der Reifeninnenseite hat eine hohe Beschleunigungsänderung des Piezoelementes zur Folge, da die Zentripetalbeschleunigung a größer wird, je weiter entfernt das Piezoelement von dem Drehpunkt ist. - Die
3 zeigt einen möglichen Aufbau eines Piezogenerators an einer Reifeninnenseite, bei dem auf einem Träger9 , vorzugsweise einer Trägerplatte, ein piezoelektrischer Biegebalken11 zwischen zwei Kontaktblöcken10 montiert sind. Die Kontaktblöcke10 sind elektrisch leitend und verbinden den piezoelektrischen Biegebalken11 mit einer Schaltung zur Richtungserkennung, die in der7 dargestellt ist. Von dort aus führen Kabel zu einem Ladungsspeicher. - Um die Bewegungsfreiheit des Biegebalkens
11 zu gewährleisten, ist ein Gehäuse12 als Haube darüber angeordnet, während ein unelastischer Verguss13 die Gesamtanordnung an der Reifeninnenseite mechanisch schütz. Die Befestigung des Piezogenerators erfolgt über einen Gurt oder ein Band an die Reifeninnenseite bzw. wird an die Reifeninnenseite geklebt oder vulkanisiert. - Durch die Beschleunigungskräfte, wie sie in der
2 dargestellt sind, werden die Enden des Biegebalkens11 in Richtung der Doppelpfeile bewegt und verformen den Biegebalken11 . Dadurch wird elektrische Energie aufgrund des piezoelektrischen Effektes erzeugt. Der piezoelektrische Biegealken der3 und4 kann als Singlelayer, Multilayer oder als Piezo-Metall-Verbund ausgeführt werden. - In der
4 ist eine Variante des Piezogenerators1 dargestellt, die in der Funktionsweise und im Aufbau sich von der3 dadurch unterscheidet, dass anstelle einer starren Haube12 ein hochelastischer Globtop16 den Biegebalken11 vor einer Blockierung durch eine starre Vergussmasse13 schützt. Aufgrund der Elastizität der Globtop-Hülle ist es möglich, dass sich der Biegebalken11 aufgrund der Beschleunigungskräfte, die montagebedingt beim Übergang in den und aus den Bereich der Reifenaufstandsfläche6 auf den Sensortransponder1 wirken, verformen kann. - Eine alternative Ausgestaltung des piezoelektrischen Elementes ist in der
5 dargestellt, bei der statt eines Biegebalkens11 gemäß der3 und4 ein mehrlagiger als Piezoelement ausgebildeter Axialsensor110 über eine elektrisch leitfähige Schicht14 auf dem Träger9 montiert ist. Die Montage kann über Kleben, Löten oder Leihpressen erfolgen. Zusätzlich ist eine seismische Masse15 auf dem als Piezoelement ausgebildeten Axialsensor110 aufgebracht, um den piezoelektrischen Effekt zu erhöhen. Umgeben ist der Sensortransponder1 wieder von einem Globtop16 , der eine Trennung von einer festen Vergussmasse13 bewirkt und eine Bewegung des Piezoelementes ermöglicht. - Eine alternative Ausgestaltung des Piezogenerators
1 ist in der6 dargestellt, bei der die elastische Kontaktschicht14 , wie in der7 gezeigt, als eine facettenförmige Kontaktschicht ausgebildet ist, die zur Richtungserkennung dient. Dabei sind verdrahtungsseitige Kontaktierflächen111 ,112 ,113 des Piezoelementes110 in Facettenform ausgeführt, wodurch es möglich ist, durch Differenzbildungen über die Padspannungen zusätzlich die Quer- und Längsbeschleunigungen zu erkennen. Auch ist zu erkennen, dass drei der Kontaktflächen111 ,112 ,113 ,114 mit einer Differenzierschaltung verbunden sind. - In der
8 ist der grundsätzliche Aufbau eines Sensortransponders1 mit einer Trägerplatte9 gezeigt, auf der ein piezoelektrisches Element110 angeordnet ist, auf dem eine seismische Masse15 positioniert ist. Damit eine Beweglichkeit aufgrund der Zentripetalbeschleunigungen ermöglicht ist, ist die Anordnung aus dem piezoelektrischen Element110 und seismischer Masse15 über ein Gehäuse12 oder ein Globtop geschützt. Ein Kondensator17 dient als Ladungsspeicher, ebenfalls ist eine ECU18 auf der Trägerplatte9 angeordnet, verbunden mit über einer Übertragungseinrichtung19 , beispielsweise einem Sender. Zusätzlich können Sensoren für Druck und Temperatur auf der Trägerplatte9 montiert und von der ECU18 abgefragt werden. - Durch den grundsätzlichen Aufbau und die Anordnung eines Sensortransponders
1 an einer Reifeninnenseite in der Äquatorialebene des Reifens wird ein Piezogenerator bereitgestellt, der zur Aufladung eines elektrischen Ladungsspeichers17 oder als zusätzliche Energiequelle für batterie- oder hochfrequenzgespeiste Transpondersysteme dient. Der Energiegenerator nutzt die Beschleunigung, die auf ein an einen Reifen angebrachten Transpondermodul während der Raddrehung einwirken. Ab einer bestimmten Ladespannung kann die Messung über einen Sensor und nachfolgend die Übertragung über den Transponder gestartet werden. Eine Triggerung kann sowohl asynchron bei Erreichen einer bestimmten Ladung oder synchron auf externe Anforderung erfolgen. Als Piezowerkstoff sind Quarz, Piezokeramik oder Piezofolien geeignet, die bei einer mehrlagigen Stapelung als Piezostack110 als reine Axialkraftsensoren eingesetzt werden können. Alternativ ist die Ausbildung des Piezoelementes als ein Biegebalken11 vorgesehen. Ebenfalls ist es möglich, Screrkräfte oder Torsionskräfte durch eine entsprechende Anordnung der piezoelektrischen Elemente auszunutzen. - Insbesondere beim Übergang in und aus der Reifenaufstandsfläche wirken hohe Änderungen der Beschleunigungskräfte auf das piezoelektrische Element, die zu Ladungsverschiebungen führen. Die mit dem piezoelektrischen Element verbundene Gleichrichterschaltung polarisiert diese Ladung und speichert sie in einem Ladungsmengenspeicher, beispielsweise Kondensator
17 . Der Kondensator17 , die Schaltung18 und die Transponderelektronik19 sind in einer starren Vergussmasse13 oder auch einem Mould geschützt, während eine elastische Globtop-Hülle16 oder ein Gehäuse12 das piezoelektrische Element schützen und eine Beweglichkeit ermöglichen. - Die durch das piezoelektrische Element erzeugte Energie kann über leistungsstarke Kondensatoren gesammelt werden. Diese Energie wird zur Versorgung der ECU
18 , der HF-Strecke und der Sensorelektronik verwendet. Desweiteren kann das piezoelektrische Element als Energiegenerator zum Betrieb einer Mikropumpe dienen, die Diffusionsverluste in einem Reifen ausgleicht, ohne dass zusätzliche Energie zugeführt werden muss. Der Piezogenerator ermöglicht eine Einsparung von Elektronik im Radkasten sowie höhere Sendereichweiten, was zu einer Verringerung der Anzahl der Sendeantennen führt. Ebenfalls ist es möglich, aufgrund der hohen Zentripetalbeschleunigungen relativ kleine Generatoren mit piezoelektrischen Elementen zu verwenden. - In der
9 ist eine montierte Sensortransponderanordnung gezeigt, bei der ein piezoelektrisches Element11 an einem Verdrahtungsträger angeordnet ist. Zusätzlich befinden sich auf dem Träger9 eine elektrische Beschaltung18 des Sensortransponders und gegebenenfalls ein zusätzlicher Beschleunigungssensor30 . Das Piezoelement11 ist über eine Kontaktierschicht25 mit dem Träger9 verbunden. Die mechanische Anbindung des Piezoelementes11 an die Reifeninnenseite21 erfolgt über eine elastische Koppelschicht22 . Diese elastische Koppelschicht22 ermöglicht es, dass sich das piezoelektrische Element11 bei einer Beschleunigungsänderung bewegt und elektrische Energie erzeugt. Der Verdrahtungsträger9 ist partiell mit einem Moldmaterial13' umspritzt. Die elektrische Anbindung des Verdrahtungsträgers9 erfolgt über Leadframe23 , der wiederum mit Steckerpins20 verbunden ist. Zusätzlich erfolgt eine mechanische Fixierung des durch das Moldmaterial13' geschützten Sensortransponders innerhalb des Gehäuses12 über eine Vergussmasse13 . Das Gehäuse12 wird über eine umlaufende Verbindungsstelle24 , beispielsweise als Gurt oder Band ausgebildet, mit der Reifeninnenseite21 verbunden. Das Gehäuse12 kann in der Reifeninnenseite21 auch einvulkanisiert werden. Die auf das piezoelektrische Element einwirkenden Kräfte können Axial-, Biege-, Scher- oder Torsionskräfte sein. Eine Ankopplung des piezoelektrischen Elementes11 an den Reifen1 erfolgt über die elastische Koppelschicht22 , die auch als visko-elastische Klebeschicht ausgebildet sein kann.
Claims (14)
- System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten mit einem piezoelektrischen Element, das in einem Fahrzeugluftreifen angeordnet ist, der einen an der Außenseite angeordneten Laufstreifen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (
1 ,11 ,110 ) an der Reifeninnenseite (21 ) dem Laufstreifen (2 ) gegenüberliegend angeordnet ist. - System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (
1 ) als ein Biegebalken (11 ), Piezostack (110 ) oder als Torsionselement ausgebildet ist. - System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebalken (
11 ) zwischen Kontaktblöcken (10 ) gelagert ist. - System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezostack (
110 ) auf einer elektrisch leitfähigen Schicht (14 ) angeordnet ist. - System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (
1 ,11 ,110 ) auf einem Träger (9 ) montiert ist, der an oder in der Reifeninnenseite (21 ) angeordnet ist. - System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Träger (
9 ) und der Reifeninnenseite eine elastische Koppelschicht (22 ) angeordnet ist. - System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (
1 ,11 ,110 ) mit einer Abdeckung (12 ,16 ) versehen ist. - System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (
12 ,16 ) als Gehäuse oder als Globtop ausgebildet ist. - System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem piezoelektrischen Element (
110 ) versetzt zueinander angeordnete Kontaktflächen (111 ,112 ,113 ) zugeordnet sind, die zur Ermittlung von Quer- oder Längsbeschleunigung mit einer Auswerteschaltung verbunden sind. - System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transponder mit dem piezoelektrischen Element (
1 ,11 ,110 ) verbunden ist. - System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem piezoelektrischen Element (
1 ,11 ,110 ) zumindest eine seismische Masse (15 ) angeordnet ist. - System nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder die seismische Masse (
15 ) bildet. - System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (
1 ,11 ,110 ) in einer Vergussmasse (13 ) eingebettet ist. - System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (
11 ,110 ) Bestandteil eines Sensortransponders (1 ) ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004031810.7A DE102004031810B4 (de) | 2004-07-01 | 2004-07-01 | System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten |
PCT/EP2005/052238 WO2006003052A1 (de) | 2004-07-01 | 2005-05-17 | System zur erzeugung elektrischer energie für elektrische komponenten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004031810.7A DE102004031810B4 (de) | 2004-07-01 | 2004-07-01 | System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004031810A1 true DE102004031810A1 (de) | 2006-01-26 |
DE102004031810B4 DE102004031810B4 (de) | 2017-11-09 |
Family
ID=35511440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102004031810.7A Active DE102004031810B4 (de) | 2004-07-01 | 2004-07-01 | System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004031810B4 (de) |
WO (1) | WO2006003052A1 (de) |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007099159A1 (de) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler |
WO2007147675A1 (de) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur messung des luftdrucks in einem fahrzeugreifen |
WO2008017537A2 (de) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Robert Bosch Gmbh | Piezo-element zur sensorenergieversorgung |
WO2008017531A1 (de) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsmodul |
DE102007010782A1 (de) * | 2006-03-02 | 2008-02-14 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
WO2008034825A1 (de) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler |
WO2008083872A1 (de) * | 2007-01-09 | 2008-07-17 | Robert Bosch Gmbh | Energieerzeugende einrichtung für ein reifensensormodul |
DE102008012659A1 (de) | 2007-04-16 | 2008-10-23 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
DE102008029534A1 (de) | 2007-08-24 | 2009-02-26 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
DE102008035498A1 (de) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezosensitivem Sensor |
DE102007041920A1 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-05 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Mikroenergiewandler zur Energiegewinnung in Reifen, insbesondere Autoreifen |
DE102009034334A1 (de) | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Radmodul |
DE102008046270A1 (de) * | 2008-09-08 | 2010-03-18 | Continental Automotive France | Drehrichtungsgeber und Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung eines Rades |
US8035502B2 (en) | 2006-03-02 | 2011-10-11 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Tire module with piezoelectric converter |
DE102010038136A1 (de) | 2010-10-12 | 2012-04-12 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen |
EP2375431A3 (de) * | 2010-04-09 | 2013-04-03 | EnOcean GmbH | Sendeeinrichtung |
WO2013131704A1 (de) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | Contitech Transportbandsysteme Gmbh | Piezoelektrischer energiewandler |
WO2013153088A1 (de) | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler und damit ausgestatteter reifen |
DE102012007071A1 (de) | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen |
DE102007007016B4 (de) * | 2006-02-08 | 2016-01-14 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul |
DE102007010780B4 (de) * | 2006-03-02 | 2016-01-28 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
EP3816633A1 (de) * | 2019-10-29 | 2021-05-05 | ALSTOM Transport Technologies | System zur erfassung der geschwindigkeit eines fahrzeugs mit mindestens einem an mindestens einem rad befestigten piezoelektrischen element und mindestens einem zusätzlichen sensor sowie zugehöriges verfahren und computerprogramm |
DE102020121337A1 (de) | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Tdk Electronics Ag | Piezoelektrischer Wandler und Verfahren zur Einstellung der elektromechanischen Eigenschaften eines piezoelektrischen Wandlers |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005062872A1 (de) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrische Keramiken als Vibrationssensoren zur Rollerkennung in Reifendrucksystemen |
US8387452B2 (en) | 2007-07-18 | 2013-03-05 | Pirelli Tyre S.P.A. | Method and system for generating electrical energy within a vehicle tyre |
MX2018009577A (es) | 2016-02-08 | 2019-05-06 | Mtpv Power Corp | Sistema termofotovoltaico de intervalo micrometrico radiativo con emisor transparente. |
DE202018001843U1 (de) | 2018-04-12 | 2018-04-30 | Rudi Danz | Multifunktionale Module zur Erzeugung elektrischer Energie auf Verkehrswegen für die Elektromobilität |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4246567A (en) * | 1979-07-23 | 1981-01-20 | Facet Enterprises, Inc. | Device for detecting and indicating low pressure and high heat in pneumatic tires |
DE4402136C2 (de) * | 1994-01-26 | 1997-12-18 | Telefunken Microelectron | Vorrichtung zur Bestimmung der Betriebsparamter von Fahrzeugreifen |
FR2764241B1 (fr) * | 1997-06-10 | 1999-08-20 | Dassault Electronique | Surveillance d'un pneumatique par mesure d'acceleration |
GB9726594D0 (en) * | 1997-12-17 | 1998-02-18 | Sumitomo Rubber Ind | Sensor for a pneumatic tyre |
WO2000002741A1 (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-20 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Self-powered tire revolution counter |
US20030058118A1 (en) * | 2001-05-15 | 2003-03-27 | Wilson Kitchener C. | Vehicle and vehicle tire monitoring system, apparatus and method |
US6725713B2 (en) * | 2002-05-10 | 2004-04-27 | Michelin & Recherche Et Technique S.A. | System for generating electric power from a rotating tire's mechanical energy using reinforced piezoelectric materials |
GB0222680D0 (en) * | 2002-10-01 | 2002-11-06 | Haswell Moulding Technologies | Power generation |
KR101023712B1 (ko) * | 2003-12-29 | 2011-03-25 | 피렐리 타이어 소시에떼 퍼 아찌오니 | 차량 타이어 내에서 전기 에너지를 생산하는 방법 및시스템 |
-
2004
- 2004-07-01 DE DE102004031810.7A patent/DE102004031810B4/de active Active
-
2005
- 2005-05-17 WO PCT/EP2005/052238 patent/WO2006003052A1/de active Application Filing
Cited By (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007007016B4 (de) * | 2006-02-08 | 2016-01-14 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul |
DE102007010782B4 (de) * | 2006-03-02 | 2016-02-04 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
WO2007099159A1 (de) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler |
US8035502B2 (en) | 2006-03-02 | 2011-10-11 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Tire module with piezoelectric converter |
DE102007010782A1 (de) * | 2006-03-02 | 2008-02-14 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
DE102007010780B4 (de) * | 2006-03-02 | 2016-01-28 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
WO2007147675A1 (de) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur messung des luftdrucks in einem fahrzeugreifen |
WO2008017531A1 (de) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsmodul |
WO2008017537A3 (de) * | 2006-08-11 | 2008-05-08 | Bosch Gmbh Robert | Piezo-element zur sensorenergieversorgung |
US8113059B2 (en) | 2006-08-11 | 2012-02-14 | Robert Bosch Gmbh | Circuit module |
WO2008017537A2 (de) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Robert Bosch Gmbh | Piezo-element zur sensorenergieversorgung |
WO2008034825A1 (de) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler |
WO2008083872A1 (de) * | 2007-01-09 | 2008-07-17 | Robert Bosch Gmbh | Energieerzeugende einrichtung für ein reifensensormodul |
US8074507B2 (en) | 2007-04-16 | 2011-12-13 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Tire module with piezoelectric transducer |
DE102008012659B4 (de) | 2007-04-16 | 2019-02-21 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
DE102008012659A1 (de) | 2007-04-16 | 2008-10-23 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
WO2008125549A1 (de) * | 2007-04-16 | 2008-10-23 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler |
DE102008029534A1 (de) | 2007-08-24 | 2009-02-26 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
DE102008029534B4 (de) * | 2007-08-24 | 2019-11-07 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler |
DE102008035498A1 (de) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezosensitivem Sensor |
WO2009027423A1 (de) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul mit piezosensitivem sensor |
US8291754B2 (en) | 2007-08-31 | 2012-10-23 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Tire module having a piezo-sensitive sensor |
DE102008035486A1 (de) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Reifenmodul sowie Verfahren zur Signalaufbereitung |
DE102007041920A1 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-05 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Mikroenergiewandler zur Energiegewinnung in Reifen, insbesondere Autoreifen |
DE102009034334A1 (de) | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Radmodul |
US8248062B2 (en) | 2008-09-08 | 2012-08-21 | Continental Automotive Gmbh | Rotational direction detector and method for determining the direction of rotation of a wheel |
DE102008046270A1 (de) * | 2008-09-08 | 2010-03-18 | Continental Automotive France | Drehrichtungsgeber und Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung eines Rades |
DE102008046270B4 (de) * | 2008-09-08 | 2017-01-05 | Continental Automotive France | Drehrichtungsgeber und Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung eines Rades |
EP2375431A3 (de) * | 2010-04-09 | 2013-04-03 | EnOcean GmbH | Sendeeinrichtung |
DE102010038136B4 (de) * | 2010-10-12 | 2015-12-17 | Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen |
DE102010038136A1 (de) | 2010-10-12 | 2012-04-12 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen |
US8578767B2 (en) | 2010-10-12 | 2013-11-12 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Tire module and tires equipped therewith |
WO2013131704A1 (de) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | Contitech Transportbandsysteme Gmbh | Piezoelektrischer energiewandler |
DE102012007071A1 (de) | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen |
WO2013153088A1 (de) | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler und damit ausgestatteter reifen |
EP3816633A1 (de) * | 2019-10-29 | 2021-05-05 | ALSTOM Transport Technologies | System zur erfassung der geschwindigkeit eines fahrzeugs mit mindestens einem an mindestens einem rad befestigten piezoelektrischen element und mindestens einem zusätzlichen sensor sowie zugehöriges verfahren und computerprogramm |
DE102020121337A1 (de) | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Tdk Electronics Ag | Piezoelektrischer Wandler und Verfahren zur Einstellung der elektromechanischen Eigenschaften eines piezoelektrischen Wandlers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006003052A1 (de) | 2006-01-12 |
DE102004031810B4 (de) | 2017-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102004031810B4 (de) | System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten | |
WO2009027423A1 (de) | Reifenmodul mit piezosensitivem sensor | |
DE102010038136B4 (de) | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen | |
EP1605528B1 (de) | Piezoelektrische Keramikfasern mit metallischem Kern | |
EP2734388A1 (de) | Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler und damit ausgestatteter reifen | |
EP1650057B1 (de) | System und Verfahren zur Erzeugung elektrischer Leistung aus der mechanischen Energie eines drehenden Reifens | |
EP0386035B1 (de) | Einrichtung zur funktionskontrolle von beschleunigungssensoren | |
EP2051867A2 (de) | Piezo-element zur sensorenergieversorgung | |
WO2008083872A1 (de) | Energieerzeugende einrichtung für ein reifensensormodul | |
DE102012007071A1 (de) | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen | |
DE112017004489T5 (de) | An einem reifen montierbarer sensor | |
DE102007010780B4 (de) | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler | |
DE102008007774A1 (de) | Biegewandler zum Erzeugen von elektrischer Energie aus mechanischen Verformungen | |
DE102009012268A1 (de) | Sensoreinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Drehrate einer Drehbewegung | |
WO2016128160A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum kommunizieren mit einer batteriezelle sowie batteriezelle, batteriemodul, batterie, batteriesystem und fahrzeug | |
DE102008012659B4 (de) | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler | |
DE19747001C2 (de) | Dehnungsmeßstreifen sowie ein mit diesen Dehnungsmeßstreifen hergestellter mechanisch-elektrischer Wandler | |
DE102007005282A1 (de) | Fahrzeugreifen mit einem Laufstreifen, Seitenwänden und einem auf der Reifeninnenseite angeordneten Reifenmodul | |
EP1985000A2 (de) | System und verfahren zur erzeugung von elektrischem strom aus mechanischen anspannungen in einem fahrzeugfederungssystem | |
DE102007007016B4 (de) | Reifenmodul | |
WO2016074844A1 (de) | Galvanische zelle und verfahren zur herstellung einer galvanischen zelle | |
WO2007031414A1 (de) | Piezoelektrische keramiken als vibrationssensoren zur rollerkennung in reifendrucksystemen | |
DE102007044723A1 (de) | Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler | |
DE102021204927A1 (de) | Sensorsystem | |
DE112021001390T5 (de) | Reifenmontierter sensor und sitz |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20110318 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H02N0002000000 Ipc: H02N0002180000 |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |