FR2901432A1 - Dispositif de conversion d'energie mecanique en energie electrique - Google Patents
Dispositif de conversion d'energie mecanique en energie electrique Download PDFInfo
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Abstract
Dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique recouvrable avec un premier composant (1, 5) et un second composant (2), lequel est relié mécaniquement au premier composant (1) et un convertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique, moyennant quoi le second composant (2) est relié au premier composant (1) au moyen d'un dispositif d'amortissement de mouvement (4), de sorte que le second composant (2) bouge par rapport au premier composant (1, 5) dans un état mobile avec une direction de mouvement (6, 7) et que le convertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique est découplé mécaniquement par les forces appliquées du premier composant (1, 5) et du second composant (2).La présente invention est plus particulièrement appropriée pour les systèmes de pression des pneus pour les véhicules.
Description
forte, au cas où la masse disposée entraîne une accélération. Un système
de mesure de pression des pneus avec un générateur d'énergie est présenté dans le document EP 1 043 577 Al. Grâce à un élément piézoélectrique, qui est monté sur un ressort, des déformations mécaniques sont converties en énergie électrique. Le ressort est monté de façon permanente d'un côté et oscille librement de l'autre côté, moyennant quoi une masse fixe supplémentaire renforce l'oscillation. L'inconvénient réside ici dans la précontrainte existante au niveau du barreau sollicité en flexion, qui est provoquée par la masse disposée et une accélération. Un générateur d'énergie basé sur un effet piézoélectrique, qui est disposé dans un pneu du véhicule, est également présenté dans le document JP 2004 032 929 A. Les éléments de flexion sont disposés verticalement par rapport à l'axe de rotation, de sorte qu'une rotation accélérée du pneu est nécessaire, laquelle entraîne une déviation de l'élément piézoélectrique qui est enfin convertie en énergie électrique. Dans les composants de génération d'énergie connus dans les pneus/les roues, on ne fait également pas la différence entre les liaisons d'interface et les systèmes/les éléments de conversion d'énergie. Par exemple, l'élément piézoélectrique est relié directement comme système/élément de conversion d'énergie à la liaison d'interface entre un composant fixe et un composant en mouvement relatif, par exemple un barreau sollicité en flexion. Lors de la conversion d'énergie dans la roue/le pneu, on essaie de convertir suffisamment d'énergie mécanique en énergie électrique recouvrable afin d'alimenter un composant électronique existant en énergie. L'énergie mécanique est définie comme suit : EMechanisd i 2 J F(x) * clxùfm (x) Emécanigue : énergie mécanique F(x) . force dx : déformation par F(x) m : masse a(x) : accélération Les paramètres d'influence de génération de l'énergie mécanique sont les suivants : - Force F(x) (la force peut être obtenue par l'augmentation de la masse m ou/et une accélération a(x)) - Déformation dx par la modification de la force (influence des constantes du ressort/d'amortissement) Le but du concept mécanique doit être de conserver suffisamment d'énergie mécanique, laquelle doit être convertie par différentes pièces en énergie électrique.
La présente invention a donc pour but de fournir un agencement pour la conversion d'une énergie de déformation mécanique en énergie électrique recouvrable, avec lequel un meilleur coefficient d'efficacité peut être atteint lors de la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique.
Ce but selon l'invention est atteint grâce à un dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique recouvrable avec un premier composant et un second composant, lequel est relié mécaniquement au premier composant et avec un convertisseur d'énergie mécanique-électrique, caractérisé en ce que le second composant est relié au premier composant au moyen d'un dispositif d'amortissement de mouvement, de sorte que le second composant bouge par rapport au premier composant dans un état mobile avec une direction de mouvement et que le convertisseur d'énergie mécanique-électrique n'est chargé que par une force, résultant de son propre poids et de l'accélération. D'autres modes de réalisation avantageux, peuvent être utilisés individuellement ou en combinaison les uns 10 avec les autres. Le dispositif selon l'invention de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique recouvrable comprend un premier composant et un second composant, lequel est relié mécaniquement au premier composant et un 15 convertisseur d'énergie mécanique-électrique, moyennant quoi le second composant est relié au premier composant au moyen d'un dispositif d'amortissement de mouvement, de sorte que le second composant bouge par rapport au premier composant dans un état mobile avec une direction de 20 mouvement et que le convertisseur d'énergie mécanique-électrique est découplé mécaniquement par les forces appliquées du premier composant et du second composant. Lors de la réalisation, le principe de base de génération d'énergie mécanique est un mouvement relatif 25 entre un composant fixe et un composant à mouvement relatif, de sorte qu'un convertisseur d'énergie mécanique-électrique peut être découplé. Une optimisation du mouvement relatif et une optimisation de la conversion d'énergie peuvent ainsi être prises en compte séparément. 30 Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif d'amortissement de mouvement comprend au moins un élément, par exemple un ressort à lames, un ressort à spirale, une commande par câble, un roulement à billes, etc., lequel représente un bras oscillant ou le tracé d'une portion de trajectoire ou réalise un mouvement relatif entre le premier composant et le second composant. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif d'amortissement de mouvement comporte au moins un élément, lequel représente le tracé d'une portion de trajectoire ou réalise un mouvement relatif entre le premier composant et le second composant. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le 10 convertisseur d'énergie mécanique-électrique comporte un matériau piézo-céramique. Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le convertisseur mécanique-électrique comporte un convertisseur inductif ou un convertisseur capacitif. 15 Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, une masse supplémentaire est fixée au convertisseur d'énergie mécanique-électrique. On utilise toujours, pour ces types de conversion d'énergie, un mouvement relatif de deux composants et/ou 20 une déformation d'un matériau par, par exemple, une modification de la force et/ou de l'accélération. Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le premier composant ou le second composant est réalisé comme plaque conductrice, comme logement, comme 25 antenne ou comme un autre composant déjà introduit dans un dispositif de mesure existant. D'autres particularités et avantages de l'invention sont expliqués en référence aux figures annexes. Les dessins illustrent de façon schématique : 30 La figure 1 illustre un dispositif de conversion d'énergie. La figure 2 illustre un dispositif de découplage pour les mouvements latéraux en cas de faible déviation.
La figure 3 illustre un dispositif de découplage pour les mouvements latéraux et verticaux en cas de faible déviation. La figure 4 illustre un dispositif de découplage avec 5 une jonction des câbles. La figure 5 illustre un dispositif de découplage pour les mouvements latéraux avec des paliers en cas de faible déviation. La figure 6 illustre un dispositif avec une plaque 10 conductrice déformable. Dans la description suivante d'un mode de réalisation préféré de la présente invention, les mêmes références désignent des composants identiques ou similaires. La figure 1 illustre un dispositif de conversion 15 d'énergie, tel que disposé par exemple dans un système de pression des pneus d'un véhicule. Le dispositif se compose d'un composant 1 monté de façon permanente, d'un composant 2 mobile et d'un convertisseur d'énergie 3 mécanique-électrique. Le composant 1 monté de façon 20 permanente et le composant 2 mobile sont reliés par un dispositif 4 d'amortissement de mouvement. Le dispositif se déplace généralement dans les directions indiquées 6,7. Le dispositif 4 d'amortissement de mouvement se compose par exemple de deux ressorts à lames tendus avec leurs 25 extrémités respectives entre le composant 1 monté de façon permanente et le composant 2 mobile. Le convertisseur d'énergie 3 mécanique-électrique peut être conçu comme convertisseur d'énergie piézo-céramique ou capacitif ou inductif. Le convertisseur d'énergie 3 piézo-céramique peut 30 ainsi être réalisé sous différentes formes, par exemple comme barreau sollicité en flexion uniquement, comme barreau bimorphique et/ou comme barreau bimorphiquecéramique/métallique, lequel reçoit le mouvement relatif comme déformation. Une masse 5 est de plus fixée au convertisseur d'énergie mécanique-électrique, laquelle gère une précontrainte au niveau du convertisseur d'énergie 3 mécanique-électrique et peut être reliée de façon rigide au premier composant 1, 5 monté de façon permanente. De plus, un convertisseur d'énergie 3 mécanique-électrique capacitif et/ou inductif peut être utilisé. Dans le cas d'un convertisseur capacitif, le mouvement relatif serait un transfert des charges entre les plaques et dans le cas d'un convertisseur inductif, une modification d'une densité de flux magnétique serait provoquée. Lors de la conversion d'énergie, l'amortissement électrique du matériau/du composite de conversion d'énergie ou du système de conversion d'énergie est une propriété importante. Pour générer le meilleur mouvement relatif possible et ainsi une importante énergie mécanique, laquelle est réalisée par la liaison d'interface de construction, tout le système doit être conçu de façon à osciller. L'aptitude à osciller/la rigidité du ressort ont ainsi une énorme influence. Grâce au découplage, les paramètres aptitude à osciller/rigidité du ressort et l'amortissement de tout le système peuvent être optimisés/conçus de façon à être séparés les uns des autres. Cela entraîne une aptitude à osciller/rigidité du ressort de la liaison d'interface de construction et on obtient un mouvement relatif optimal et un amortissement optimal du convertisseur d'énergie mécanique-électrique pour un gain d'énergie en cas d'influence transversale relativement faible.
De plus, le système de conversion d'énergie est chargé le moins possible par le découplage, car la masse complète oscillable et ainsi la force totale est reprise par la liaison d'interface de construction. Le système de conversion d'énergie est chargé uniquement par la force, résultant de son propre poids et l'accélération. Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le premier composant 1, le second composant 2 ou la masse 5 supplémentaire est réalisé respectivement comme plaque conductrice, comme logement, comme antenne ou comme un autre composant déjà introduit dans un dispositif de mesure existant. Ainsi, les composants doivent en outre accomplir les tâches précédentes et comporter des fonctions supplémentaires. Par exemple, la masse oscillable peut être réalisée par une plaque conductrice, sur laquelle les composants de l'unité de mesure sont disposés. De plus, le barreau sollicité en flexion pourrait être, comme fonction supplémentaire, la liaison entre le logement et la plaque conductrice et améliorer l'amortissement. Un autre exemple pourrait être que la tension fixe du barreau sollicité en flexion comporte la fonction logement et est ainsi protégée des influences extérieures.
Les avantages de l'utilisation d'un système de génération intégré sont les suivants : - aucune masse oscillable supplémentaire n'est nécessaire -réduction du poids de l'unité de mesure dans la 25 roue/le pneu (masse faible non suspendue) - construction compacte - décharge mécanique supplémentaire des quelques composants de l'unité de mesure (par exemple, faible probabilité d'endommagement des composants HW) 30 La figure 2 illustre un dispositif de découplage pour les mouvements latéraux en cas de faible déviation. Un composant 22 monté de façon permanente est relié à un composant 21 mobile via un dispositif 23 d'amortissement de mouvement, par exemple des ressorts à lames. Cela a pour conséquence que le composant 21 mobile se déplace dans un mouvement relatif latéral 24 vers un composant 22 monté de façon permanente en cas de faible déviation.
La figure 3 illustre un dispositif de découplage pour les mouvements latéraux et verticaux en cas de faible déviation. Un composant 32 monté de façon permanente est relié à un composant 31 mobile via des dispositifs d'amortissement de mouvement 33, 34, par exemple des ressorts à spirales. Cela a pour conséquence que le composant 31 mobile se déplace dans des mouvements relatifs latéraux et verticaux 35 vers le composant 32 monté de façon permanente en cas de faible déviation. Il est également question d'éléments en plastique déformables comme dispositifs d'amortissement de mouvement 33, 34. La figure 4 illustre un dispositif de découplage avec une jonction des câbles. Ainsi, un composant 41 mobile est relié à un composant 42 fixe via un câble 43. Le composant 41 mobile est précontraint en fonctionnement dans une direction verticale 45, de sorte qu'en cas de mouvement, le câble 43 agit en plus comme fixation en fonction de la déviation. Le composant 41 mobile se déplace ainsi dans un mouvement relatif 44 vers le composant 42 monté de façon permanente, sans l'influence négative de la rigidité de ressort du composant 43, qui amortit l'oscillation. La figure 5 illustre un dispositif de découplage pour les mouvements latéraux avec des paliers. Un composant 52 monté de façon permanente est relié à un composant 51 mobile via un dispositif d'amortissement de mouvement 53, par exemple une combinaison palier libre-palier fixe. Cela a pour conséquence que le composant 51 mobile se déplace dans un mouvement relatif latéral 54 en cas de faible déviation vers le composant 52 monté de façon permanente. La figure 6 illustre un dispositif avec une plaque conductrice déformable. Une plaque conductrice 61 est ainsi représentée dans un état non dévié et dans un état déformé dévié. La plaque conductrice 61 déformable est fixée des deux côtés à des zones d'extrémité opposées. L'invention et les modes de réalisation décrits présentent les avantages suivants par rapport à l'état de la technique, particulièrement comparé aux systèmes de mesure fonctionnant sur batteries : - aucune diminution de la durée de vie due à l'influence de la température - durée de vie plus longue - aucune masse oscillable supplémentaire nécessaire - réduction du poids de l'unité de mesure dans la roue/le pneu (faible masse non suspendue) - construction compacte -décharge mécanique supplémentaire des quelques 20 composants de l'unité de mesure (par exemple, faible probabilité d'endommagement des composants HW) - utilisable pour d'autres produits, par exemple des systèmes de contrôle d'accès pour des véhicules. La présente invention est plus particulièrement 25 appropriée pour un système de pression des pneus pour des véhicules. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et 30 d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Claims (7)
1. Dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique recouvrable avec un premier composant (1, 5) et un second composant (2), lequel est relié mécaniquement au premier composant (1) et avec un convertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique, caractérisé en ce que le second composant (2) est relié au premier composant au moyen d'un dispositif d'amortissement de mouvement (4), de sorte que le second composant (2) bouge par rapport au premier composant (1, 5) dans un état mobile avec une direction de mouvement (6, 7) et que le convertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique n'est chargé que par une force, résultant de son propre poids et de l'accélération.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement de mouvement (4, 23, 33, 34, 43, 53) comporte au moins un élément, qui représente un bras oscillant.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique 20 comporte un matériau piézo-céramique.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le convertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique comporte un convertisseur inductif. 25
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le convertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique comporte un convertisseur capacitif.
6. Dispositif selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une masse (5) supplémentaire est fixée au niveau duconvertisseur d'énergie (3) mécanique-électrique, laquelle masse peut être reliée au premier composant (1).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier composant (1), le second composant (2) ou la masse supplémentaire (5) sont respectivement réalisés comme plaque conductrice, comme logement, comme antenne ou comme un autre composant déjà introduit dans un dispositif de mesure existant.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20110131 |