胎压智能监测系的设计相关 外文资料翻译.doc

Proc IMechE Part C:J Mechanical Engineering Science2015, Vol. 229(9) 1639–1651 无电池式轮胎压力监测系统的超磁致伸缩振动发电方法的研究 刘慧芳1、王世捷1、张宇1、王文国2 沈阳工业大学机械工程学院，汽车工程研究院EE部 摘 要 目前，确保汽车轮胎内的空气压力保持在正常状态，最方便和有效的方法，是使用轮胎压力监测系统来实时监测轮胎的内部压力和温度。针对汽车工业中直接压力监测系统的供电问题，提出了一种新型超磁致伸缩振动发电技术，通过采集振动产生电能提出汽车能源。基于逆磁致伸缩效应和法拉第的耦合效应，开发出以超磁致伸缩材料为核心的发电装置原型。它可能是超磁致伸缩振动发电模块的原型为轮胎压力监测系统提供电力，而不是按钮电池供电模式。为了准确地描述超磁致伸缩振动力（压力）与输出电压之间的关系从逆磁致伸缩本质的本质，建立了振动发电过程的数学模型效果。根据在发电过程中产生的能量转换使用超磁致伸缩材料，建模过程分为2个部分。此外，为了获取能量转换超磁致伸缩振动发电装置的效率，提出了发电效率的计算方法。实验结果表明，该模型能准确地描述振动力（压力）和输出电压之间的关系。超磁致伸缩振动产生的输出电压幅值与发电机振动振幅或频率成正比。根据超磁致伸缩材料研制的振动发电样机，其能量转换效率能达到32.6%。研究结果为解决轮胎压力监测系统的供电问题提供了一种有效的方法。这对无电池式轮胎压力监测系统的实现起到了一定的促进作用。 关键词 超磁致伸缩振动发电，汽车轮胎压力监测系统，无电池 图1。主动式轮胎压力监测系统的结构图。 图2。超磁致伸缩式轮胎压力被动监测系统的总体框架。 由于在超磁致伸缩发电装置的功率可用性随时间变化的外部振动，而不是常规的，超磁致伸缩发电模块需要额外的模块，以接口与轮胎压力检测和发射模块和管理所收获的电能。这是一个电能管理电路。电能管理电路由储能电路、充电电路、智能调节电路、能量监测电路组成。充电电池和超级电容器是常用的储能装置。充电电路是储能装置的一个条件电路，具有至少2个功能。一个是整流，转换为直流电压由一个二极管桥实现。另一功能是匹配的能量存储设备的充电配置文件。智能调节器电路类似于一个智能的值调节输出功率的超磁致伸缩发电模块驱动的轮胎压力检测和发射模块。除了电压调节，它是能够自关机时的能量存储装置不能负担的轮胎压力检测和发射模块的消费。能源监控从环境中跟踪可用的能源，以及能源储存装置的状态。这样的数据将被馈送到学习能源环境的功率管理算法。 除了固有的一些单位，轮胎压力检测发射模块包括两个新的模块，这是功率开关模块和电源控制模块。他们需要被集成的轮胎压力检测和发射模块，用于建立一个兼容的接口与电能量管理电路。功率由功率开关控制的超磁致伸缩功率产生模块，驱动了轮胎压力检测和发射模块的所有元素。这个模块是用于打开或关闭各种元件作为环境的可用性量变化。功率控制模块是一个至少有两个原因独特的基本成分。首先，环境能源的高度变化。与电池供电，这是一个简单的特点是由大量的剩余能量和可靠的可用，表征环境能量是时间依赖性和更复杂。二，环境能源有可能被起诉永久。能源监测记录环境能量的表征和发送功率控制模块。它可以集成的内置传感器处理器的一部分，预装的电源管理算法。 2.1利用GMM的振动发电装置的结构设计 在本文中，采用GMM为汽车轮胎压力监测系统的能量发生装置设计的核心要素。利用GMM的振动发电的基本实现机制是基于逆磁致伸缩效应的强度和法拉第电磁效应的变化。超磁致伸缩振动发电的实现过程如图3所示。当振动载荷GMM棒的自由端，逆磁致伸缩效应产生的GMM棒。它会导致磁场的移动和旋转，因此，相对磁导率和磁化强度会改变，磁通密度也会有所不同。在这个过程中，机械能转换成磁场能量。由于周围有GMM棒线圈、磁通密度不同的时间会造成法拉第电磁效应产生的线圈。逆磁致伸缩效应和法拉第电磁效应耦合在一起。电压是在GMM棒和磁能线圈引起的是在这个过程中转化为电能。然后，所产生的电能被处理后的电信号存储的能量存储电路和其他管理电路。在此基础上，通过控制方法和控制器对放电过程进行控制，对轮胎压力监测系统的检测和发射模块提供了电。在本文中，主要研究在振动机械能转换成电能，利用GMM发电过程的理论内容，而电能存储和放电过程控制将阐述在另一篇文章。 基于GMM的发电原理实现，超磁致伸缩振动发电装置的GMM棒作为关键元件的设计。该结构如图4所示。它主要由一个GMM棒，永磁体，两块电工纯铁、线圈、振动传动元件，外壳。其中，关键部件是一个圆柱形的GMM棒和线圈是一种薄壁空心线圈和环绕GMM棒。当汽车行驶的道路上，所产生的振动，轮胎由于凸点传送到GMM棒通过振动传动元件。在振动作用下，磁通密