本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及車軸發(fā)電裝置、自供電傳感器和車輛狀態(tài)信息監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)：

車輛的安全性是其性能的重要指標(biāo)。在進(jìn)行車輛的安全性設(shè)計(jì)時(shí)通常需要采用對(duì)車輛多種狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。然而，在某些情況下，對(duì)傳感器的供電可能存在困難。例如，存在需要對(duì)現(xiàn)有車輛的特定部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)而該部位之前并未設(shè)計(jì)有電力供應(yīng)的情況。再例如，在鐵路應(yīng)用方面，鐵路運(yùn)行速度的不斷提升使得安全方面的信息監(jiān)測(cè)變得越來越重要，但目前部分鐵路貨運(yùn)列車上并未提供電源供應(yīng)，因此電子傳感器沒有在貨運(yùn)列車上得到普及使用，導(dǎo)致貨運(yùn)列車的安全信息化水平與客運(yùn)列車相比差距十分巨大。因此迫切需要一種在無外部供電電源、無任何電纜連接的車輛部件上實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了車軸發(fā)電裝置、自供電傳感器和車輛狀態(tài)信息監(jiān)控裝置。

本實(shí)用新型提供的車軸發(fā)電裝置，包括導(dǎo)磁齒盤和發(fā)電單元；

所述導(dǎo)磁齒盤具有至少一個(gè)凸出齒部或均勻間隔設(shè)置的多個(gè)凸出齒部；所述導(dǎo)磁齒盤固定于車軸上；

所述發(fā)電單元包括殼體，以及固定于殼體內(nèi)的電磁感應(yīng)線圈以及分別設(shè)置于所述電磁感應(yīng)線圈兩側(cè)的N極永磁體和S極永磁體；所述發(fā)電單元設(shè)置于距所述導(dǎo)磁齒盤的外側(cè)預(yù)定距離的位置。

上述導(dǎo)磁齒盤還包括以下特點(diǎn)：

所述發(fā)電單元還包括與所述電磁感應(yīng)線圈電信號(hào)連接的整流穩(wěn)壓電源，或者，還包括與所述整流穩(wěn)壓電源電信號(hào)連接的電池儲(chǔ)能單元。

上述導(dǎo)磁齒盤還包括以下特點(diǎn)：

所述凸出齒部的寬度為第一距離與容忍誤差距離之差至第一距離與容忍誤差距離之和的范圍內(nèi)的值，或者為第二距離與容忍誤差距離之差至第二距離與容忍誤差距離之和的范圍內(nèi)的值，或者為第三距離與容忍誤差距離之差至第三距離與容忍誤差距離之和的范圍內(nèi)的值；

所述第一距離為所述N極永磁體上距所述電磁感應(yīng)線圈距離最遠(yuǎn)的一側(cè)至所述電磁感應(yīng)線圈上距所述N極永磁體距離最遠(yuǎn)的一側(cè)的距離；

所述第二距離為所述S極永磁體上距所述電磁感應(yīng)線圈距離最遠(yuǎn)的一側(cè)至所述電磁感應(yīng)線圈上距所述S極永磁體距離最遠(yuǎn)的一側(cè)的距離；

所述第三距離為所述N極永磁體、所述S極永磁體的寬度與所述電磁感應(yīng)線圈的寬度之和。

上述導(dǎo)磁齒盤還包括以下特點(diǎn)：

所述導(dǎo)磁齒盤的凸出齒部的最外側(cè)為弧形結(jié)構(gòu)，所述發(fā)電單元的殼體上距離所述導(dǎo)磁齒盤最近的一側(cè)為弧形結(jié)構(gòu)，且所述凸出齒部的弧形結(jié)構(gòu)與所述發(fā)電單元的弧形結(jié)構(gòu)平行。

上述導(dǎo)磁齒盤還包括以下特點(diǎn)：

所述導(dǎo)磁齒盤100是一體形成的車軸端部的一部分。

上述導(dǎo)磁齒盤還包括以下特點(diǎn)：

所述導(dǎo)磁齒盤100的材料為導(dǎo)磁材料。

本實(shí)用新型還提供了一種自供電傳感器，包括：所述的車軸發(fā)電裝置，還包括物理敏感器件以及與物理敏感器件電信號(hào)連接的信號(hào)采集電路；其中，所述信號(hào)采集電路與所述整流穩(wěn)壓電源和所述電池儲(chǔ)能單元電信號(hào)連接。

所述自供電傳感器還包括以下特點(diǎn)：

所述物理敏感器件為溫度敏感元件；

或者，所述物理敏感器件為霍爾效應(yīng)半導(dǎo)體器件；

或者，所述物理敏感器件為振動(dòng)感應(yīng)器件；

或者，所述物理敏感器件為聲音感應(yīng)器件。

本實(shí)用新型還提供了一種車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括上述自供電傳感器，還包括與所述信號(hào)采集電路電連接的無線信號(hào)傳輸模塊。

所述車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)還包括以下特點(diǎn)：

所述系統(tǒng)還包括：與所述信號(hào)采集電路、所述電池儲(chǔ)能單元和所述整流穩(wěn)壓電源均電連接的有線電路接口。

本實(shí)用新型可以應(yīng)用于任何供電不便的車輛設(shè)備的供電，可以在無外部供電的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)電、車輛狀態(tài)檢測(cè)、車輛狀態(tài)系統(tǒng)監(jiān)控。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的車軸發(fā)電裝置的示意圖；

圖2是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的車軸發(fā)電裝置的安裝方式示意圖；

圖3是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的自供電傳感器的示意圖；

圖4是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的車軸發(fā)電裝置的示意圖。如圖所示，車軸發(fā)電裝置包括導(dǎo)磁齒盤100和發(fā)電單元200。導(dǎo)磁齒盤100具有至少一個(gè)凸出齒部或均勻間隔設(shè)置的多個(gè)凸出齒部；導(dǎo)磁齒盤100固定于車軸300上。發(fā)電單元200包括殼體1，以及固定于殼體1內(nèi)的電磁感應(yīng)線圈4以及分別設(shè)置于電磁感應(yīng)線圈4兩側(cè)的N極永磁體2和S極永磁體3；發(fā)電單元200設(shè)置于距導(dǎo)磁齒盤100的外側(cè)預(yù)定距離的位置。

導(dǎo)磁齒盤100作為車軸發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子部分設(shè)置于車軸300的一端并能夠與車軸300同心轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電單元200作為車軸發(fā)電裝置的定子部分安裝于導(dǎo)磁齒盤100外側(cè)的固定部位。N極永磁體2和S極永磁體3分別布置在電磁感應(yīng)線圈4的兩側(cè)。當(dāng)車軸300轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)磁齒盤100相對(duì)于發(fā)電單元200轉(zhuǎn)動(dòng)。

另一種實(shí)施例中，導(dǎo)磁齒盤100的凸出齒部的最外側(cè)為弧形結(jié)構(gòu)，發(fā)電單元200的殼體上距離導(dǎo)磁齒盤100最近的一側(cè)為弧形結(jié)構(gòu)，且凸出齒部的弧形結(jié)構(gòu)與發(fā)電單元200的弧形結(jié)構(gòu)平行，即凸出齒部的弧形結(jié)構(gòu)上每個(gè)點(diǎn)在其法線方向上與所述發(fā)電單元200的弧形結(jié)構(gòu)的距離均相同。

另一種實(shí)施例中，導(dǎo)磁齒盤100的內(nèi)側(cè)設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)螺栓孔，用于將導(dǎo)磁齒盤100固定在車輛車軸端部，使其能夠隨車軸一起同心轉(zhuǎn)動(dòng)。另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁齒盤100可通過直接將車軸200的軸端部件外輪廓加工成類似形狀而形成，導(dǎo)磁齒盤100是一體形成的車軸端部的一部分。另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁齒盤100可設(shè)置在車軸200的中間部位而非端部。

導(dǎo)磁齒盤100具有一個(gè)或多個(gè)凸出齒部，以使得同一時(shí)刻僅將一個(gè)永磁體的磁場導(dǎo)入電磁感應(yīng)線圈4，凸出齒部的寬度為第一距離與容忍誤差距離之差至第一距離與容忍誤差距離之和的范圍內(nèi)的值，或者為第二距離與容忍誤差距離之差至第二距離與容忍誤差距離之和的范圍內(nèi)的值，或者為第三距離與容忍誤差距離之差至第三距離與容忍誤差距離之和的范圍內(nèi)的值。容忍誤差距離為0.1厘米～0.5厘米。其中，第一距離為N極永磁體2上距電磁感應(yīng)線圈4距離最遠(yuǎn)的一側(cè)至電磁感應(yīng)線圈4上距N極永磁體2距離最遠(yuǎn)的一側(cè)的距離；第二距離為S極永磁體3上距電磁感應(yīng)線圈4距離最遠(yuǎn)的一側(cè)至電磁感應(yīng)線圈4上距S極永磁體3距離最遠(yuǎn)的一側(cè)的距離；第三距離為N極永磁體2、S極永磁體3的寬度與電磁感應(yīng)線圈4的寬度之和。

一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁齒盤100具有均勻間隔設(shè)置的多個(gè)凸出齒，凸出齒的形狀可為矩形。當(dāng)一個(gè)凸出齒靠近N極永磁體2時(shí)電磁感應(yīng)線圈4感應(yīng)到凸出齒傳導(dǎo)來的N極磁場，當(dāng)凸出齒靠近S極永磁體3時(shí)電磁感應(yīng)線圈4感應(yīng)到齒傳導(dǎo)來的S極磁場。換言之，導(dǎo)磁齒盤100轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，導(dǎo)磁齒盤100與發(fā)電單元之間的空間區(qū)域內(nèi)，當(dāng)凸出齒臨近發(fā)電單元時(shí)和凸出齒離開發(fā)電單元時(shí)的導(dǎo)磁率周期性交替變化。兩個(gè)不同極性的永磁體和電磁感應(yīng)線圈4之間由于導(dǎo)磁率的周期性交替變化，在電磁感應(yīng)線圈4上產(chǎn)生了極性周期性變化的交變磁場，從而使電磁感應(yīng)線圈4產(chǎn)生交流電。

電磁感應(yīng)線圈4的中心可加入軟磁料如硅鋼或純鐵等制作的磁芯，以提高發(fā)電效率。另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁齒盤100可選用純鐵，硅鋼等導(dǎo)磁材料加工制成。由于導(dǎo)磁齒盤100不是永磁材料，因此不會(huì)使車軸及軸承上磁，車軸運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的交變磁場還能夠使導(dǎo)磁齒輪盤消磁。

另一實(shí)施例中，車軸發(fā)電裝置還可以包括整流穩(wěn)壓電源5。整流穩(wěn)壓電源5將發(fā)出的交流電整流、濾波后變成直流電壓，并穩(wěn)壓成所需的電壓值后為其他電氣部分供電。

另一實(shí)施例中，車軸發(fā)電裝置還可以包括電池儲(chǔ)能單元6，以對(duì)車軸發(fā)電裝置發(fā)出的電能進(jìn)行存儲(chǔ)。

圖2是一個(gè)實(shí)施例的車軸發(fā)電裝置的安裝方式示意圖。發(fā)電單元密封于金屬保護(hù)殼1內(nèi)，金屬保護(hù)殼1可安裝于車輛軸承的承載鞍500外側(cè)與承載鞍500緊密貼合固定。車軸發(fā)電裝置的各部分除導(dǎo)磁齒盤100安裝于例如車軸的運(yùn)動(dòng)部位外，其它各部分均密封封裝到金屬保護(hù)殼1內(nèi)，并安裝于相對(duì)于車身靜止的部位。根據(jù)本實(shí)施例，由于所有電路部分可以采用密封結(jié)構(gòu)，因此可以防水、防油、防塵、防磕碰，適應(yīng)惡劣的環(huán)境要求。另外，由于本實(shí)用新型的車軸發(fā)電裝置除導(dǎo)磁齒盤100外的所有部分均集成在金屬保護(hù)殼11內(nèi)，因此安裝結(jié)構(gòu)簡單，可以對(duì)現(xiàn)有車輛進(jìn)行快速改裝，且便于檢查、拆裝、維護(hù)。

圖3為一實(shí)施例中自供電傳感器的示意圖。如圖3所示，自供電傳感器包括上述描述的車軸發(fā)電裝置、整流穩(wěn)壓電源5和電池儲(chǔ)能單元6，其中自供電傳感器中包含的車軸發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)和組成模塊在前文中已有描述，此處不再贅述。

物理敏感器件7對(duì)待測(cè)對(duì)象(例如車軸)的物理狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)待測(cè)對(duì)象物理特性的變化產(chǎn)生相應(yīng)的檢測(cè)輸出。一實(shí)施例中，自供電傳感器為自供電車軸傳感器。信號(hào)采集電路8其接收車軸發(fā)電裝置所提供的電能，整流穩(wěn)壓電源5在導(dǎo)磁齒盤100旋轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)采集電路8提供電源供給，電池儲(chǔ)能單元6對(duì)車軸發(fā)電裝置所生成的多余的電能進(jìn)行儲(chǔ)存，以在導(dǎo)磁齒盤100不旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速低時(shí)為信號(hào)采集電路8提供電源供給。物理敏感器件7感應(yīng)信號(hào)，信號(hào)采集電路8采集并處理物理敏感器件7所感應(yīng)到的信號(hào)，并將處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。

另一實(shí)施例中，物理敏感器件7可為溫度敏感元件。例如，物理敏感器件7可采用溫敏電阻或鉑電阻。車輛軸承400的溫度變化將會(huì)導(dǎo)致物理敏感器件7的電阻值發(fā)生對(duì)應(yīng)變化。信號(hào)采集電路8測(cè)量溫度敏感器件7的阻值，并通過內(nèi)部的數(shù)字電路計(jì)算出電阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值，實(shí)現(xiàn)自供電車軸溫度傳感器的功能。

另一個(gè)實(shí)施例中，物理敏感器件7可采用霍爾效應(yīng)半導(dǎo)體器件。車輛軸承400的速度變化將會(huì)導(dǎo)致物理敏感器件7的電壓或電流周期性同步變變化。信號(hào)采集電路8測(cè)量物理敏感器件7的信號(hào)頻率，并通過內(nèi)部的數(shù)字電路計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的車軸轉(zhuǎn)速值，實(shí)現(xiàn)自供電車軸速度傳感器的功能。另一個(gè)實(shí)施例中，通過車軸轉(zhuǎn)速和車輪周長可以算出當(dāng)前車輪的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)車輛行駛速度測(cè)量功能。此外，通過對(duì)車輛行駛速度和當(dāng)前車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，可判斷車輪實(shí)際轉(zhuǎn)速是否小于當(dāng)前車輛行駛速度所對(duì)應(yīng)的理論轉(zhuǎn)速值，從而實(shí)現(xiàn)車輪抱死的測(cè)量判斷，構(gòu)成車輛防滑，防抱死的檢測(cè)傳感器。

另一個(gè)實(shí)施例中，物理敏感器件7可采用振動(dòng)敏感的感應(yīng)器件。信號(hào)采集電路8可測(cè)量物理敏感器件7所產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度和頻譜，從而構(gòu)成用于車軸故障診斷的振動(dòng)傳感器。

另一個(gè)實(shí)施例中，物理敏感器件7可采用聲音敏感的感應(yīng)器件，以對(duì)待測(cè)對(duì)象的聲音變化進(jìn)行檢測(cè)。

另一個(gè)實(shí)施例中，物理敏感器件7可采用圖像傳感器，以對(duì)待測(cè)對(duì)象的圖像進(jìn)行采集。

另一個(gè)實(shí)施例中，自供電傳感器可同時(shí)采用多個(gè)物理敏感器件7，以分別對(duì)車軸的溫度、轉(zhuǎn)速，振動(dòng)、聲音、圖像等多種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，自供電傳感器的各部分除導(dǎo)磁齒盤100于例如車軸的運(yùn)動(dòng)部位外，其它各部分均密封封裝到金屬保護(hù)殼11內(nèi)，并安裝于相對(duì)于車身靜止的部位。如圖2所示，金屬保護(hù)殼11可安裝于車輛軸承承載鞍500外側(cè)與承載鞍500緊密貼合固定。根據(jù)本實(shí)施例，由于所有電路部分可以采用密封結(jié)構(gòu)，因此可以防水、防油、防塵、防磕碰，適應(yīng)惡劣的環(huán)境要求。另外，由于本實(shí)用新型的自供電傳感器除導(dǎo)磁齒盤100所有部分均集成在金屬保護(hù)殼11內(nèi)，因此安裝結(jié)構(gòu)簡單，可以對(duì)現(xiàn)有車輛進(jìn)行快速改裝，且便于檢查、拆裝、維護(hù)。

此外，由于根據(jù)本實(shí)施方式的傳感器可實(shí)現(xiàn)自供電，因此可靈活安裝于車輛的任何相關(guān)部位而無需考慮供電設(shè)計(jì)。其尤其適用于不便于提供電力供應(yīng)的車輛或車輛上不便于提供電力供應(yīng)的部位。

圖4是一實(shí)施例中車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。如圖4所示，車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)包括上述自供電傳感器和無線信號(hào)傳輸模塊9。自供電傳感器的結(jié)構(gòu)和組成模塊在前文中已有描述，此處不再贅述。

無線信號(hào)傳輸模塊9與信號(hào)采集電路8電連接，用于將信號(hào)采集電路8所生成的信號(hào)無線傳輸至外部接收設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)不同部位所有傳感器的組網(wǎng)功能。

另一個(gè)實(shí)施例中，車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)還包括有線電路接口10。有線電路接口10，提供與其他外部裝置(如其他傳感器)連接的有線連接接口，以實(shí)現(xiàn)所述車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)與其他外部裝置之間信號(hào)和電能的有線傳輸。根據(jù)一個(gè)示例，有線電路接口10對(duì)其他部位傳感器進(jìn)行供電，并采集其他部位傳感器的數(shù)據(jù)。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，車輛上的每個(gè)車輪600均安裝一套車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)，各個(gè)車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)通過無線信號(hào)傳輸模塊9將針對(duì)每個(gè)車輪600的檢測(cè)信號(hào)傳輸至同一處理器進(jìn)行匯總，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛狀態(tài)的整體監(jiān)控。

由于本實(shí)用新型的車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)除導(dǎo)磁齒盤100所有部分均集成在金屬保護(hù)殼11內(nèi)，因此安裝結(jié)構(gòu)簡單，可以對(duì)現(xiàn)有車輛進(jìn)行快速改裝，且便于檢查、拆裝、維護(hù)。

此外，由于根據(jù)本實(shí)施方式的車輛狀態(tài)信息監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自供電，因此可靈活安裝于車輛的任何相關(guān)部位而無需考慮供電設(shè)計(jì)，其尤其適用于不便于提供電力供應(yīng)的車輛或車輛上不便于提供電力供應(yīng)的部位。

本實(shí)用新型可以應(yīng)用于任何供電不便的車輛設(shè)備的供電，可以在無外部供電的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)電、車輛狀態(tài)檢測(cè)、車輛狀態(tài)系統(tǒng)監(jiān)控。

上面描述的內(nèi)容可以單獨(dú)地或者以各種方式組合起來實(shí)施，而這些變型方式都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，僅僅參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。