无线胎压监测系统供电电源的仿真研究

摘要

近年来，随着人们对汽车需求量的快速增长，对汽车的舒适性和安全性也提出了更高要求。汽车轮胎是汽车安全性能标准评价的一个重要方面，然而汽车在高速行驶时的爆胎现象已成为发生交通事故的一个主要原因，因此及时发现胎压的异常现象，并及时发出报警指令是非常必要的。由此无线胎压监测系统（TPMS）应运而生，它主要是对行驶中汽车的轮胎压力及温度情况进行实时检测，然后通过无线传输将数据显示在车内的显示屏上，并对胎压异常进行报警。TPMS技术的一个关键问题是供电电源，只有良好的电源供给才能保证系统持续、稳定、正常地工作。传统的有源TPMS技术存在诸多问题，因此无源TPMS是未来胎压监测系统的发展方向。
　　本文研究了一种新型的无源TPMS供电系统，利用轮胎高速旋转所具有的巨大转动惯性能量转换为电能的设计思想。设计一个转动惯性能量分离装置，并将其固定于轮毂上，在转动惯性能量分离装置内部光滑的环形管道内放置磁体和隔磁材料，环形管道外部均匀缠绕多个线圈，环形管道与线圈随着轮毂同步转动，环形管道内的磁体和隔磁材料由于管道内壁光滑和重力的作用而不随管道转动，这将在线圈和磁体间产生相对运动，导致线圈内磁通变化而产生电能。利用有限元分析软件对所设计的转动惯性能量分离装置进行仿真试验，首先建立发电装置的3D模型，利用有限元方法分析环形管道中磁体长度与线圈长度关系对产生感应电动势的影响；磁体间距对产生感应电动势的影响；线圈长度对产生感应电动势的影响；磁体截面尺寸对产生感应电动势的影响；环形管道转动速度对产生感应电动势的影响；针对以上影响因素对发电装置进行优化设计；分析外接负载对发电装置输出功率的影响；并对电能的存储方案进行了研究。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 胎压监测系统的工作原理

1.3 胎压监测系统国内外研究现状

1.4 胎压监测系统无源化发展方向

1.5 课题研究的意义和内容

第二章 转动惯性能量分离装置的发电原理与结构分析

2.1 电磁感应的理论基础

2.2 模型中相邻磁体之间磁场分布分析

2.3 转动惯性分离装置中磁体长度分析

2.4 有限元法的基本介绍

2.5 本章小结

第三章 转动惯性能量分离装置模型的仿真设计与分析

3.1 转动惯性能量分离装置模型分析与建立

3.2 转动惯性分离装置中磁体的受力分析

3.3 转动惯性能量分离装置的仿真结果与分析

3.4 本章小结

第四章 转动惯性分离装置调整电路设计及电能存储

4.1 调整电路的设计与分析

4.2 几种发电方式发电能量的比较

4.3 仿真结果分析

4.4 发电装置的能量存储方案

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文主要工作与成果

5.2 需要进一步研究的工作

参考文献

攻读学位期间的科研成果

致谢