CN205239028U - 一种电磁感应式胎压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁感应式胎压传感器，包括：安装在轮胎的气门嘴总成上的壳体；一发电模块，发电模块包括一设置在壳体内的感应线圈以及一设置在刹车片上的磁铁，当轮胎转动时，感应线圈通过切割所述磁铁所产生的磁力线来产生脉动感生电动势；一设置在壳体内且与感应线圈连接的电源转换模块；以及一设置在壳体内且与电源转换模块连接的传感器模块，传感器模块由电源转换模块将发电模块产生的脉动感生电动势转换成的稳定电能供电。本实用新型的有益效果在于：利用电磁感应产生电能为其供电，有效地解决了现有采用电池供电的问题，同时提高了胎压传感器使用寿命以及胎压参数监测的安全性、稳定性和可靠性。

Description

一种电磁感应式胎压传感器

技术领域

本实用新型涉及轮胎压力检测装置技术领域，尤其涉及一种电磁感应式胎压传感器。

背景技术

汽车轮胎是汽车最重要的组成部件，其对于保障汽车的安全行驶具有至关重要的作用，轮胎压力检测系统(TirePressureMonitoringSystem，TPMS)是通过采用无线射频通信的胎压传感器和胎压监测单元，实现了对轮胎压力的实时监控。

目前市场上在售的胎压传感器均采用电池供电，电池上有正极片和负极片，通过锡焊将正极片和负极片锡焊在电路板上形成电路，再经过灌胶工艺将电池和电路板灌封在壳体内，电池不可更换。目前的胎压监测系统绝大部分都是采用电池供电的胎压传感器，这使得该系统存在如下缺点：

1、受电池使用寿命的限制，当电池放完电后，则需要更换电池，但由于电池是直接灌胶封装的，更换电池十分不方便，往往需要更换整个胎压传感器；

2、轮胎压力监测系统的TPMS模块与接收装置通讯间隔较长，监测数据的实时性不够，TPMS模块的功耗主要发生在数据无线收发的时间短，为了节省电量，采用电池供电的轮胎胎压监测系统尽量减少收发次数来降低功耗；当电池的能量不足时，TPMS模块的发射功率不足，容易导致数据丢失；

3、供电电池对高低温、高气压等环境敏感，这种敏感环境对电池性能和质量损坏较大，易导致电池电压跌落。

此外，专利申请号为201110357843.3的中国专利申请公开了一种无线充电的汽车胎压的监测装置，其提出通过电磁感应线圈进行能量耦合，输入能量，实现无源监测胎压，克服电池供电的不足。然而，该专利申请中并未给出磁场来源、磁场和线圈的安装位置以及传感器结构等信息。

为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题：针对现有技术的不足而提供一种电磁感应式胎压传感器，该胎压传感器利用电磁感应产生电能为其供电，有效地解决了现有采用电池供电的问题，同时提高了胎压传感器使用寿命以及胎压参数监测的安全性、稳定性和可靠性。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种电磁感应式胎压传感器，包括：

安装在轮胎的气门嘴总成上的壳体；

一发电模块，所述发电模块包括一设置在所述壳体内的感应线圈以及一设置在刹车片上的磁铁，当轮胎转动时，所述感应线圈通过切割所述磁铁所产生的磁力线来产生脉动感生电动势；

一设置在所述壳体内且与所述感应线圈连接的电源转换模块；以及

一设置在所述壳体内且与所述电源转换模块连接的传感器模块，所述传感器模块由所述电源转换模块将所述发电模块产生的脉动感生电动势转换成的稳定电能供电。

在本实用新型的一个优选实施例中，还包括一设置在所述壳体内且分别与所述电源转换模块和传感器模块连接的储能装置，当轮胎转动时，所述电源转换模块将所述发电模块产生的脉动感生电动势转换成的稳定电能一部分为所述传感器模块供电，剩余另一部分存储在所述储能装置内，当轮胎停止转动时，所述传感器模块由所述储能装置供电。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述储能装置为蓄电池。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述电源转换模块包括一电路板以及集成在所述电路板上的隧道二极管D1、D2、全波整流桥、二极管D7、电容C1、C2、电阻R1以及LDO调压芯片U1，所述全波整流桥的第一、第二交流输入端分别与所述感应线圈的两端连接，其第一、第二直流输出端分别与所述LDO调压芯片U1的输入端、传感器模块的电源输出端连接，所述LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块的电源输入端连接，所述隧道二极管D1、D2的输入端分别与所述全波整流桥的第一、第二交流输入端连接，其输出端相互连接；所述电容C1的一端并接在所述全波整流桥的第一直流输出端与LDO调压芯片U1的输入端之间，其另一端并接在所述全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块的电源输出端之间；所述电容C2的一端并接在所述LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块的电源输入端之间，其另一端并接在所述全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块的电源输出端之间；所述电阻R1的一端与二极管D7的输入端并接后与储能装置的正极端连接，所述电阻R1的另一端和二极管D7的输出端分别并接在所述LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块的电源输入端之间；所述储能装置的负极端并接在所述全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块的电源输出端之间。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述传感器模块为一SP370传感器芯片，所述SP370传感器芯片内集成有温度传感器、压力传感器、加速度传感器、电压传感器、RF发射电路、LF接收电路以及MUC处理单元。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述磁铁通过非导磁性材料制成的紧固件安装在所述刹车片上。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述刹车片上围绕所述磁铁设置有导磁部件。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：

1、通过发电模块产生的电能为传感器模块进行供电，剩余的电能能够自动存储在蓄电池内，确保蓄电池有持久充足的电能，有效地解决了因电池寿命限制而导致TPMS使用时间缩短的问题，同时，也可以大大降低蓄电池的容量，比如传统TPMS电池容量至少为550mAH，而本实用新型的蓄电池容量要求不大于10mAH，降低了生产成本；

2、提高了TPMS模块发射功率及单位时间内与接收单元通讯的次数，降低了误码率和通讯碰撞导致的丢包率，同时也提高了胎压参数监测的实时性，相比传统的TPMS一个小时内只收发6-10次，而本实用新型的胎压传感器对胎压参数每分钟监测一次，这样使得胎压异常报警更快更准确；

3、本实用新型的胎压传感器可以在任何恶劣环境下进行工作，为传感器模块提供可持续利用的清洁能源，既节能又环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型的各组成部分的结构简图。

图2是本实用新型安装在轮毂上的结构示意图。

图3是本实用新型的结构示意图。

图4是本实用新型的电源转换模块的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1至图3，图中给出的是一种电磁感应式胎压传感器，包括壳体100、发电模块200、电源转换模块300、传感器模块400以及储能装置500。

轮毂10上设置有气门嘴总成20，壳体100由安装在轮胎的气门嘴总成20上的带底圆筒状壳体110以及盖设在带底圆筒状壳体110的开口上的盖板120构成，壳体100内构成有一容置腔室。

发电模块200包括一感应线圈210和一磁铁220。感应线圈210设置在壳体100的容置腔室内，磁铁220通过非导磁性材料制成的紧固件安装在刹车片30上，当轮胎转动时，感应线圈210通过切割磁铁220所产生的磁力线来产生脉动感生电动势，即将机械能转换成电能。感应线圈210每切割一次磁铁220所产生的磁力线所生产的电量根据线圈匝数、磁铁大小、材料等决定，此外，在刹车片30上围绕磁铁220设置有导磁部件，增大磁铁220所产生的磁力线。

电源转换模块300设置在壳体100的容置腔室内，并且与感应线圈210连接。

传感器模块400设置在壳体100的容置腔室内，并且与电源转换模块300连接，传感器模块400由电源转换模块300将发电模块200产生的脉动感生电动势转换成的稳定电能供电。传感器模块400为一SP370传感器芯片，所述SP370传感器芯片内集成有温度传感器、压力传感器、加速度传感器、电压传感器、RF发射电路、LF接收电路以及MUC处理单元。

储能装置500设置在壳体100的容置腔室内，并且分别与电源转换模块300和传感器模块400连接，当轮胎转动时，电源转换模块300将发电模块200产生的脉动感生电动势转换成的稳定电能一部分为传感器模块400供电，剩余另一部分存储在储能装置500内，当轮胎停止转动时，传感器模块400由所述储能装置供电。本实施例中，储能装置500为蓄电池。

电源转换模块300包括一电路板310以及集成在电路板310上的隧道二极管D1、D2、由二极管D3、D4、D5、D6组成的全波整流桥、二极管D7、电容C1、C2、电阻R1以及LDO调压芯片U1。

全波整流桥的第一、第二交流输入端分别与感应线圈210的两端连接，其第一、第二直流输出端分别与LDO调压芯片U1的输入端、传感器模块U2(对应于上述的传感器模块400)的电源输出端连接，LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块U2的电源输入端连接，隧道二极管D1、D2的输入端分别与全波整流桥的第一、第二交流输入端连接，其输出端相互连接。电容C1的一端并接在全波整流桥的第一直流输出端与LDO调压芯片U1的输入端之间，其另一端并接在全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块U2的电源输出端之间。电容C2的一端并接在LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块U2的电源输入端之间，其另一端并接在全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块U2的电源输出端之间。电阻R1的一端与二极管D7的输入端并接后与蓄电池V1(对应于上述的储能装置500)的正极端连接，电阻R1的另一端和二极管D7的输出端分别并接在所述LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块U2的电源输入端之间。蓄电池V1的负极端并接在全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块U2的电源输出端之间。

当轮胎转动时，感应线圈210通过切割放置在刹车片20上的磁铁220产生的磁力线来产生脉动感生电动势；隧道二极管D1、D2组成二极管双向钳位电路，将脉动感生电动势幅度限制在二极管设定值，防止后续电子元器件和模块因过压或过流导致击穿损坏。由二极管D3、D4、D5、D6组成的全波整流桥将双向脉动的交流电压转换成单向脉动的直流电压，C1为滤波电容，将脉动直流电压转换成平滑的直流电压，此电压有效值与车轮转速成正比，轮速快则有效值大。LDO调压芯片U1为电源调压芯片，主要作用是将随车速变化的输入电压转化成固定电压输出；电容C2、电阻R1、二极管D7组成备用电池充放电回路，当汽车正常行驶时，脉动感生电动势经过变换后，通过电阻R1向蓄电池V1充电，同时，为传感器模块U2提供正常工作所需的能量；当汽车静止不动或行车速度远远低于正常速度时，胎压监测系统自动切换到备用蓄电池供电模式，蓄电池V1通过二极管D7放电为传感器模块U2提供正常工作所需的能量。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种电磁感应式胎压传感器，其特征在于，包括：

安装在轮胎的气门嘴总成上的壳体；

一发电模块，所述发电模块包括一设置在所述壳体内的感应线圈以及一设置在刹车片上的磁铁，当轮胎转动时，所述感应线圈通过切割所述磁铁所产生的磁力线来产生脉动感生电动势；

一设置在所述壳体内且与所述感应线圈连接的电源转换模块；以及

一设置在所述壳体内且与所述电源转换模块连接的传感器模块，所述传感器模块由所述电源转换模块将所述发电模块产生的脉动感生电动势转换成的稳定电能供电。

2.如权利要求1所述的电磁感应式胎压传感器，其特征在于，还包括一设置在所述壳体内且分别与所述电源转换模块和传感器模块连接的储能装置，当轮胎转动时，所述电源转换模块将所述发电模块产生的脉动感生电动势转换成的稳定电能一部分为所述传感器模块供电，剩余另一部分存储在所述储能装置内，当轮胎停止转动时，所述传感器模块由所述储能装置供电。

3.如权利要求2所述的电磁感应式胎压传感器，其特征在于，所述储能装置为蓄电池。

4.如权利要求3所述的电磁感应式胎压传感器，其特征在于，所述电源转换模块包括一电路板以及集成在所述电路板上的隧道二极管D1、D2、全波整流桥、二极管D7、电容C1、C2、电阻R1以及LDO调压芯片U1，所述全波整流桥的第一、第二交流输入端分别与所述感应线圈的两端连接，其第一、第二直流输出端分别与所述LDO调压芯片U1的输入端、传感器模块的电源输出端连接，所述LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块的电源输入端连接，所述隧道二极管D1、D2的输入端分别与所述全波整流桥的第一、第二交流输入端连接，其输出端相互连接；所述电容C1的一端并接在所述全波整流桥的第一直流输出端与LDO调压芯片U1的输入端之间，其另一端并接在所述全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块的电源输出端之间；所述电容C2的一端并接在所述LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块的电源输入端之间，其另一端并接在所述全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块的电源输出端之间；所述电阻R1的一端与二极管D7的输入端并接后与储能装置的正极端连接，所述电阻R1的另一端和二极管D7的输出端分别并接在所述LDO调压芯片U1的输出端与传感器模块的电源输入端之间；所述储能装置的负极端并接在所述全波整流桥的第二直流输出端与传感器模块的电源输出端之间。

5.如权利要求1所述的电磁感应式胎压传感器，其特征在于，所述传感器模块为一SP370传感器芯片，所述SP370传感器芯片内集成有温度传感器、压力传感器、加速度传感器、电压传感器、RF发射电路、LF接收电路以及MUC处理单元。

6.如权利要求1所述的电磁感应式胎压传感器，其特征在于，所述磁铁通过非导磁性材料制成的紧固件安装在所述刹车片上。

7.如权利要求1所述的电磁感应式胎压传感器，其特征在于，在所述刹车片上围绕所述磁铁设置有导磁部件。