[发明专利]基于轮胎形变进行发电及信息反馈的系统和方法

权利要求书

1.一种基于轮胎形变进行发电及信息反馈的系统，其特征在于，包括：

第一PVDF压电薄膜、第二PVDF压电薄膜、调理电路、单片机、电源管理芯片以及整车控制单元；

所述第一、第二PVDF压电薄膜交替设置并均复合于所述轮胎中，所述第一PVDF压电薄膜与所述电源管理芯片通信连接，用于为轮胎提供电能；所述第二PVDF压电薄膜与所述调理电路通信连接，用于将行驶时与道路环境信息相对应的电荷信号传输给所述调理电路；

所述调理电路分别与所述第二PVDF压电薄膜和所述单片机相连，用于接收所述第二PVDF压电薄膜产生的电荷信号并将电荷信号转化为电压信号后发送至所述单片机进行数据处理；

所述单片机分别与所述调理电路、所述电源管理芯片以及所述整车控制单元通信连接，所述单片机用于对所述调理电路发送的反映道路环境信息的电压信号进行数据处理并将处理结果无线传输至所述整车控制单元进行反馈调节；

所述电源管理芯片用于将所述第一PVDF压电薄膜产生的电荷转换成稳定的直流电压为所述单片机供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一PVDF压电薄膜的尺寸为80mm*30mm*200μm，串/并联交替排布于所述轮胎中，用于根据轮胎胎面发生的形变向电源管理芯片输出与轮胎形变对应的电荷信号；所述第二PVDF压电薄膜的尺寸为30mm*30mm*100μm，串联排布于所述轮胎中，用于根据轮胎形变信息产生对应的电荷信号并将所述电荷信号发送至所述调理电路。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述将处理结果无线传输至所述整车控制单元进行反馈调节，包括：所述整车控制单元根据反映道路环境信息的所述处理结果按照预设公式计算调整控制策略、动力学输出。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述道路环境信息包括：路面参数和行驶状态的参数，所述路面参数包括附着系数、粗糙度、路面种类以及坡度，所述行驶状态参数包括滑移率和轮胎受力。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电源管理芯片包括相互连接的压电换能器和电源管理电路以及集成在所述电源管理电路上并相互连接的整流器和稳压器；所述压电换能器与所述第一PVDF压电薄膜相连接，用于将所述第一PVDF压电薄膜发送的电荷信号转化为交变电压；所述整流器与所述压电换能器相连接，采用全波桥式整流器，用于将压电换能器输出的交变电压整流为直流电压；所述稳压器采用降压型稳压器，用于调整整流器输出的直流电压并将其稳定在设定值范围内以便输出稳定的直流电压为单片机供电。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述单片机的型号为：Arduino maga2560；所述电源管理电路型号为LTC3588-1。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一、第二PVDF压电薄膜均复合于轮胎内靠外侧处；所述调理电路、单片机和电源管理芯片均设置于车轮轮毂内部。

8.一种基于轮胎形变进行发电及信息反馈的方法，其特征在于，所述方法由如权利要求1～7中任一项所述的系统执行，所述方法包括：

电源管理芯片收集第一PVDF压电薄膜根据轮胎形变产生的电荷信号，并处理输出稳定直流电压为单片机供电；

调理电路收集第二PVDF压电薄膜根据轮胎形变产生的电荷信号，并将所述电荷信号转化成电压信号发送至单片机进行数据处理；

单片机将处理后的数据无线传输至整车控制单元；

整车控制单元根据接收到的处理后的数据反馈调节控制策略以及动力学输出信息以控制车辆的行驶。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一PVDF压电薄膜的尺寸为80mm*30mm*200μm，串/并联交替排布于所述轮胎中；所述第二PVDF压电薄膜的尺寸为30mm*30mm*100μm，串联排布于所述轮胎中。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述单片机的型号为：Arduinomaga2560。