專利名稱：利用電磁共振給胎壓傳感器電池充電的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電磁共振給胎壓傳感器電池充電的裝置，具體地說(shuō)是
用于給輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)無(wú)線充電的裝置。
背景技術(shù)：
汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng))主要用于在汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí) 地對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車安全， 是駕車者和乘車人員的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。
基于壓力傳感器的TPMS是利用安裝在每一個(gè)輪胎里的壓力傳感器來(lái)直接 測(cè)量輪胎的氣壓，并對(duì)各輪胎氣壓進(jìn)行顯示及監(jiān)視，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。由于安裝在輪胎內(nèi)拆裝很不方便，所以電池的壽命決定 了整個(gè)系統(tǒng)的壽命。本發(fā)明利用無(wú)線充電對(duì)輪胎內(nèi)的傳感器電池充電設(shè)法解決 電池壽命問(wèn)題。
目前TPMS主要有三種實(shí)現(xiàn)方式直接TPMS系統(tǒng)、間接TPMS系統(tǒng)和正 在推出的混合TPMS。
間接TPMS是與車輛的防抱死系統(tǒng)(ABS) —起使用的。ABS采用車輪轉(zhuǎn) 速傳感器測(cè)量每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)一個(gè)輪胎的氣壓減小時(shí)，滾動(dòng)半徑就減小， 而車輪的旋轉(zhuǎn)速度就相應(yīng)地加快。但是，間接TPMS有一定的局限性。第一是 指示燈無(wú)法指出是哪個(gè)輪胎處于低壓狀態(tài)。第二，當(dāng)同一車軸或同一側(cè)的兩個(gè) 輪胎都處于低壓狀態(tài)時(shí)，它無(wú)法檢測(cè)出究竟是哪個(gè)輪胎充氣不足。第三，如果 所有四個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)，該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)現(xiàn)這一故障。另外，氣壓不足時(shí) 輪胎直徑的減少和氣壓的降低非常微小。
直接TPMS采用固定在每個(gè)車輪中的壓力傳感器直接測(cè)量每個(gè)輪胎的氣壓。 然后，這些傳感器會(huì)通過(guò)發(fā)送器將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送到中央接收器進(jìn)行分析，分析 結(jié)果將被傳送至安裝在車內(nèi)的顯示器上。
混合TPMS就是在常規(guī)的間接TPMS需要在系統(tǒng)中安裝兩個(gè)額外的胎壓傳 感器和一個(gè)射頻接收器。胎壓傳感器要安裝在車輪上，兩個(gè)傳感器呈對(duì)角安裝。 它們能夠檢測(cè)到在同一個(gè)車軸或車輛同一側(cè)的兩個(gè)處于低壓狀態(tài)的輪胎，當(dāng)所 有4個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)也可以檢測(cè)到故障。但是，和間接系統(tǒng)相 似，當(dāng)兩個(gè)呈對(duì)角的輪胎(不帶直接氣壓傳感器)都處于低壓狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)只 能檢測(cè)到一個(gè)輪胎充氣不足。
直接式TPMS包括射頻TPMS模塊，射頻發(fā)射器，射頻接收器，以及RISC 微控制器以及壓力傳感器等。完善的產(chǎn)品鏈自成系統(tǒng)，具有最高的匹配性，采 用的是ASK/FSK調(diào)制方案，工作在350MHz和450MHz免許可頻段。除了能夠 實(shí)現(xiàn)精確的胎壓監(jiān)測(cè)外，還能提供準(zhǔn)確的溫度檢測(cè)和加速度檢測(cè)。壓力范圍為 100-450kPa，而溫度范圍和加速度范圍則分別為-40 +125。C和-12 115g。
不管直接或混合TPMS都需利用氣壓傳感器并將壓力信號(hào)通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳出，傳感器及無(wú)線傳輸都需要電池供電。不用無(wú)線充電對(duì)電池的要求就很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用無(wú)線充電對(duì)安裝在汽車輪胎內(nèi)的胎壓傳感器電池進(jìn) 行充電，以解決胎壓傳感器電池壽命問(wèn)題，提供一種利用電磁共振給胎壓傳感 器電池充電的裝置。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案， 一種利用電磁共振給胎壓傳感器電池充電的 裝置，包括設(shè)置在車身下方的發(fā)射器和設(shè)置在車輪骨內(nèi)的能量接收器；所述發(fā) 射線圈包括發(fā)射電源和發(fā)射線圈，所述發(fā)射電源與車身供電線路連接，為發(fā)射 線圈提供工作電壓。
所述能量接收器與所在各輪胎的胎壓傳感器的電池充電器連接；所述發(fā)射 線圈在通電后以10MHz的頻率振動(dòng)，在周圍形成一個(gè)強(qiáng)大的非輻射磁場(chǎng)，所述 非輻射磁場(chǎng)使所述能量接收器產(chǎn)生電磁共振，所述能量接收器的線圈中產(chǎn)生電 流，流入電池充電器的輸入端給電池充電。
所述發(fā)射線圈和能量接收器均為直徑為50±lcm的圓形銅線圈，所述銅線 圈固有頻率為10MHz。
當(dāng)所述電池電壓低時(shí)，胎壓傳感器發(fā)出電壓低的信號(hào)，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收到 該信號(hào)后在車輛行進(jìn)時(shí)啟動(dòng)所述發(fā)射器。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，合理；采 用無(wú)線充電線圈的充電管理可免拆卸和免維護(hù)，長(zhǎng)時(shí)間使用，節(jié)能環(huán)保；能量 轉(zhuǎn)移的效率高，比普通的非共振磁感應(yīng)效率要高出100萬(wàn)倍之多；且對(duì)人體無(wú) 害。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，設(shè)置在車身下方的發(fā)射器和設(shè)置在車輪骨內(nèi)的能量接收器， 所述發(fā)射器包括發(fā)射電源和發(fā)射線圈。所述發(fā)射電源與車身供電線路連接，為 發(fā)射線圈提供工作電壓(9 28V)，工作電壓的大小視車輛大小而定。所述能量 接收器與所在各輪胎的胎壓傳感器的電池充電器連接。
所述發(fā)射線圈在通電后以10MHz的頻率振動(dòng)，在周圍形成一個(gè)強(qiáng)大的非輻 射磁場(chǎng)，所述非輔射磁場(chǎng)使所述能量接收器產(chǎn)生電磁共振，所述能量接收器的 線圈中產(chǎn)生電流，流入電池充電器的輸入端給電池充電。所述發(fā)射線圈和能量 接收器均為直徑為50±lcm的圓形銅線圈，所述銅線圈固有頻率為10MHz。
當(dāng)所述電池電壓低時(shí)，胎壓傳感器發(fā)出電壓低的信號(hào)，TPMS收到該信號(hào)后 在車輛行進(jìn)時(shí)啟動(dòng)所述發(fā)射器。
電池充電器采用充電管理芯片LT4054，為減少電池充電老化，延長(zhǎng)電池使 用壽命，充電管理采取三個(gè)階段
第一，小電流預(yù)充階段，針對(duì)傳感器送出電壓低信息時(shí)的電壓情況，限制 充電線圈的電流；第二，恒壓充階段，小電流預(yù)充階段完畢后，增大充電線圈的電流并恒壓充電；第三，小電流恒流充階段，在電池接近充滿時(shí)，恒壓充階 段完畢，限制充電線圈電流直到電池充滿。
充電電流隨電壓而變，變化范圍為0 6rnA。分段充電主要解決電池充電老 化現(xiàn)象，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
比較三種短距離無(wú)線充電技術(shù)
電磁感應(yīng)，傳輸功率為幾瓦到幾百瓦，傳輸距離小于或等于lcm。被充電 產(chǎn)品必須置于充電器附近；終端產(chǎn)品中的次級(jí)線圈和電路之間必須進(jìn)行屏蔽； 充電器必須具備對(duì)被充電產(chǎn)品進(jìn)行辨識(shí)能力，否則會(huì)想附近任意金屬物傳輸能 量，導(dǎo)致其發(fā)熱從而產(chǎn)生危險(xiǎn)。
無(wú)線電波，傳輸功率最高100毫瓦，傳輸距離最高10米。其傳輸功率小， 無(wú)法在1到2小時(shí)內(nèi)完成手機(jī)等電子產(chǎn)品的充電任務(wù)；功效低，發(fā)射器發(fā)送的 大量功率以無(wú)線電波的方式被浪費(fèi)。
電磁共振，傳輸功率可達(dá)幾千瓦，傳輸距離3-4米。其必須對(duì)所需頻率進(jìn)行 保護(hù)，在幾米范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸需要幾到幾百兆赫茲的頻率。
選用電磁共振可以給多個(gè)傳感器同時(shí)充電，選用了直徑為50厘米的銅線圈， 通過(guò)調(diào)整發(fā)射端頻率使多個(gè)線圈產(chǎn)生共振在lOMHz。
其可行性在于，通常情況下，電磁輻射具有發(fā)散性，相隔較遠(yuǎn)的接收器只 能接收到發(fā)射能量的極小一部分。而當(dāng)接收天線的固有頻率與發(fā)射端的電磁場(chǎng) 頻率一致時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振，此時(shí)磁場(chǎng)耦合強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，無(wú)線電力的傳輸效 率大幅度提高。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)收發(fā)雙方相隔2米時(shí)，傳輸60瓦功率的輻射損失 僅為5瓦。因此，在幾米內(nèi)傳輸電力是可行的。
其安全性在于，人體作為非磁性物體，暴露在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中不會(huì)有任何風(fēng) 險(xiǎn)。醫(yī)院對(duì)病人進(jìn)行核磁共振檢查時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)1T也不會(huì)對(duì)傷害人體。相 比之下，共振狀態(tài)下磁場(chǎng)強(qiáng)度處于10"T數(shù)量級(jí)，僅相當(dāng)于地磁場(chǎng)的強(qiáng)度，不會(huì) 對(duì)人體構(gòu)成危害。
權(quán)利要求
1、一種利用電磁共振給胎壓傳感器電池充電的裝置，包括設(shè)置在車身下方的發(fā)射器和設(shè)置在車輪骨內(nèi)的能量接收器，其特征是所述發(fā)射線圈包括發(fā)射電源和發(fā)射線圈，所述發(fā)射電源與車身供電線路連接，為發(fā)射線圈提供工作電壓；所述能量接收器與所在各輪胎的胎壓傳感器的電池充電器連接；所述發(fā)射線圈在通電后以10MHz的頻率振動(dòng)，在周圍形成一個(gè)強(qiáng)大的非輻射磁場(chǎng)，所述非輻射磁場(chǎng)使所述能量接收器產(chǎn)生電磁共振，所述能量接收器的線圈中產(chǎn)生電流，流入電池充電器的輸入端給電池充電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用電磁共振給胎壓傳感器電池充電的裝置，其 特征在于，所述發(fā)射線圈和能量接收器均為直徑為50±lcm的圓形銅線圈，所 述銅線圈固有頻率為10MHz。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用電磁共振給胎壓傳感器電池充電的裝置，其 特征在于，當(dāng)所述電池電壓低時(shí)，胎壓傳感器發(fā)出電壓低的信號(hào)，胎壓監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)收到該信號(hào)后在車輛行進(jìn)時(shí)啟動(dòng)所述發(fā)射器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用電磁共振給胎壓傳感器電池充電的裝置，其包括設(shè)置在車身下方的發(fā)射器和設(shè)置在車輪骨內(nèi)的能量接收器，所述發(fā)射線圈包括發(fā)射電源和發(fā)射線圈，發(fā)射電源與車身供電線路連接，為發(fā)射線圈提供工作電壓；所述能量接收器與所在各輪胎的胎壓傳感器的電池充電器連接；發(fā)射器在通電后以10MHz的頻率振動(dòng)，在周圍形成一個(gè)強(qiáng)大的非輻射磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)使能量接收器產(chǎn)生電磁共振，所述能量接收器的線圈中產(chǎn)生電流，流入電池充電器的輸入端給電池充電。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，合理；采用無(wú)線充電線圈的充電管理可免拆卸和免維護(hù)，長(zhǎng)時(shí)間使用，節(jié)能環(huán)保；能量轉(zhuǎn)移的效率高，比普通的非共振磁感應(yīng)效率要高出100萬(wàn)倍之多；且對(duì)人體無(wú)害。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101420134SQ20081024360
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者健 張 申請(qǐng)人:健 張