[发明专利]一种基于PVDF压电膜与磁致伸缩材料磁电耦合的轮胎自供集能充电设备及方法

权利要求书

1.一种基于PVDF压电膜与磁致伸缩材料磁电耦合的轮胎自供集能充电设备，其特征在于：

由压电能量采集结构系统和充电系统两部分组成；

其中压电能量采集结构系统由胎体增强层(1)、一号环形永磁体(2)、二号环形永磁体(3)、PVDF压电膜(4)、磁致伸缩材料(5)、轮胎气密层(6)、轮辋(7)组成；一号环形永磁体(2)与胎体增强层(1)在其位于与轮胎气密层(6)的顶部交界面连接，二号环形永磁体(3)与轮辋(7)连接，二号环形永磁体(3)轮辋(7)的正上方，位于在PVDF压电膜(4)两侧与胎体增强层(1)和轮胎气密层(6)两侧的交界面连接，PVDF压电膜(4)上下两侧与磁致伸缩材料(5)连接，PVDF压电膜(4)位于磁致伸缩材料(5)的中间；

其中充电系统由压电能量采集放大与稳压电路与Boost升压充电电路组成；

其中压电能量收集放大与稳压电路由AC交流电源(8)、C1电容器(9)连接成作为压电能量采集结构系统等效电学模型的正弦电压源(33)、D1二极管(10)、C2电容器(11)、C3电容器(12)、D2二极管(13)、D3二极管(14)、C4电容器(15)组成的三倍压放大整流电路(34)、电源管理芯片(16)与C4电容器(15)连接的稳压电路(35)组成；AC交流电源(8)上端与C1电容器(9)连接，AC交流电源(8)两端与A1电路接口(21)连接，C1电容器(9)与D1二极管(10)正极连接，同时与C3电容器连接，D1二极管(10)负极与D2二极管正极、C2电容器(11)连接，D3二极管(14)正极与C3电容器(12)、D2二极管(13)负极连接，C4电容器(15)上端与D3二极管(14)负极、电源管理芯片(16)的PZ1接口(17)连接，C4电容器(15)下端与电源管理芯片(16)的PZ2接口(18)连接，电源管理芯片(16)的Vout接口(19)与A2电路接口(20)连接；

其中Boost升压充电电路由电感线圈(22)、运算放大器(23)、D4二极管(30)、MOS管(26)、D4二极管(30)、C5滤波电容器(31)、蓄电池组(32)组成；电感线圈(22)左端与A2电路接口(20)连接、电感线圈(22)右端与MOS管(26)D极(28)、D4二极管(30)正极连接，运算放大器(23)的同相输入端口(24)与A1电路接口(21)连接，运算放大器(23)的反相输入端口(25)接地，运算放大器(23)的输出端与MOS管(26)G极(27)连接，MOS管(26)的S极接地，C5滤波电容(31)上端与D4二极管(30)负极、蓄电池组(32)正极连接，C5滤波电容(31)下端与蓄电池组(32)负极连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于PVDF压电膜与磁致伸缩材料磁电耦合的轮胎自供给集能充电设备，其特征在于：

电源管理芯片(16)为LTC3588-1集成电路。

3.根据权利要求1所述的一种基于PVDF压电膜与磁致伸缩材料磁电耦合的轮胎自供集能充电设备，其特征在于：

MOS管(26)型号为N沟道耗尽型。

4.根据权利要求1所述的一种基于PVDF压电膜与磁致伸缩材料磁电耦合的轮胎自供集能充电设备，其特征在于：

磁致伸缩材料(5)材质为铁镓合金Galfenol。

5.根据权利要求1所述的一种基于PVDF压电膜与磁致伸缩材料磁电耦合的轮胎自供集能充电设备，其特征在于：

PVDF压电膜(4)与磁致伸缩材料(5)以导电银胶(36)粘连，形成层状磁电复合材料(37)，产生磁致伸缩效应及压电效应的乘积效应，形成磁电耦合。