[发明专利]一种智能网联宽频俘能非充气轮胎及其工作方法

说明书

本发明提供了一种智能网联宽频俘能非充气轮胎及其工作方法，包括橡胶外胎、蜂窝基体、压电能量捕获层、感知传感层，橡胶外胎覆盖在蜂窝体外面。压电能量捕获层夹在橡胶外胎和蜂窝基体之间，蜂窝基体设有六角形中空腔体，感知传感层设计在轮毂表面。本发明充分利用轮胎运动产生的振动，利用压电悬臂梁自由端的磁铁与铁磁材料之间的吸引力实现升频转换，通过压电能量捕获层的压电效应产生电荷，将电能储存在储能装置中。车轮通过轮胎中的无线传输模块电路将振动功转换的电能传输出去，为汽车蓄电装置提供电能，从而有效地节约能源。构建感知传感层，通过无线传输模块传输信息，实现轮胎联网，解决智能化程度低的问题。

技术领域

本发明属于智能轮胎领域，具体涉及一种智能网联宽频俘能非充气轮胎及其工作方法。

背景技术

随着地球资源即将消耗殆尽，节能减排工作迫在眉睫，合理使用并有效保护资源是每位科研人员乃至大学生不可推卸的责任。

随着生产力的发展和人们生活质量的不断提高，全球汽车保有量持续快速增长，汽车作为日常用品已经很受欢迎。2020年以来，智能网联汽车相关政策出台更加密集。智能驾驶产业发展潜力巨大，是未来的发展趋势。智能轮胎系统中的传感器可以实时监测轮胎的运行状态，包括轮胎压力和温度、轮胎与地面的摩擦、轮胎变形、侧向力和偏转角。这些数据将通过与传感器相连的无线发射模块传送到安装在驾驶室内的电控系统，电控系统接收数据并进行分析处理，然后将运行状态输出给人机。界面。然后，驾驶员可以从显示屏上读取这些信息，从而快速掌握车辆的行驶情况。

汽车的快速发展和性能提升对控制系统提出了更高的要求，全面了解各种轮胎信息对汽车控制系统性能的提升和提升起到关键作用。但是目前的轮胎是被动元件，无法直接监测轮胎的各种信息，而智能轮胎可以实现这一功能。智能轮胎是集成了传感技术、信号调理技术、实时通信技术等先进技术的轮胎。但目前，智能轮胎存在供能被动、智能化程度低、使用寿命短、能量收集效率低等问题。

随着人们对环境和能源的日益关注，振动能量收集技术已成为能量收集技术的主要研究热点。振动能广泛存在于日常生活和工程实践中，不易受位置、天气等因素的影响。因此具有很大的利用价值。振动能量收集技术在系统中主要起到供电的作用，不仅可以解决供电系统复杂的问题，还可以减少传统供电电池的污染，提高能源利用效率。

虽然汽车的安全性有所提高，但也出现了新的问题，即电子系统变得更加复杂，这对供电电池提出了更高的要求。但由于传统纽扣电池能量密度低、需要定期更换、对环境的污染较大，因此难以满足微电子快速发展的需要。

现阶段我国节能减排工作的重点是实现技术节能。在过去的两三年里，一些新的压电材料被发现并被制造出来。由于压电材料的优良特性，国内外对压电材料的研究较多，主要集中在压电传感器和压电元件方面。由于缺乏对压电发电技术的研究，压电发电技术必将成为未来的发展趋势。

发明内容

为克服轮胎易爆胎、智能化程度低、供电困难、能量收集效率低等技术问题，本发明提供了一种智能网联宽频俘能非充气轮胎及其工作方法，充分利用轮胎运动产生的振动，利用压电悬臂梁自由端的磁铁与铁磁材料之间的吸引力实现升频转换，通过压电能量捕获层的压电效应产生电荷，将电能储存在储能装置中。车轮通过轮胎中的无线传输模块电路将振动功转换的电能传输出去，为汽车蓄电装置提供电能，从而有效地节约能源。构建感知传感层，通过无线传输模块传输信息，实现轮胎联网，解决智能化程度低的问题。