一种汽车轮毂灯磁控系统的制作方法

1.本实用新型涉及汽车轮毂灯技术领域,特别涉及一种汽车轮毂灯磁控系统。


背景技术：

2.目前常见汽车轮毂灯以能源提供方式分为：太阳能发电—蓄电池存储方式和惯性轮磁力发电—蓄电池存储两种方式。太阳能发电—蓄电池存储方式受到自身表面积、汽车使用环境以及汽车使用工作状况影响其稳定工作时间很短，比如：汽车长时间停放在地下停车场太阳能电池发电就很弱，使用时间就会短；汽车长时间夜间行驶蓄电池电能耗尽就会停止工作；太阳能电池表面沾污积尘(这种情况在车轮部位是非常容易和普遍的)，发电效能下降储存电能不够夜间工作也就得不到保障。惯性轮磁力发电轮毂灯是依靠汽车加减速时自由轮的惯性转动和固定部分形成速差使固定在惯性轮上的磁钢和固定部分的线圈产生位移发电，蓄电池存储，这种结构需要汽车加速减速来产生电能，如果汽车在高速公路基本恒速的情况下电能产出将大大减少，工作稳定性自然无法保障。以上两种汽车轮毂灯都是以蓄电池作为能量蓄积器件，是有源系统。该系统对使用环境温度要求较高(一般镍铬—镍氢电池工作温度50度，磷酸锂铁电池65度)，汽车轮毂紧靠刹车系统温度变化剧烈，瞬间就能达到过百的高温，电池充放性能变差且寿命非常短。从控制角度分析以上两种轮毂灯都需要无线遥控方式实现，存在能耗高、抗干扰能力差、电磁污染大、体积大的问题。从安装位置上来看这两种方式的轮毂灯只能安装于轮毂中心，光源由中心发出放射状照射到轮毂外围，这样不仅要受到轮毂形状的限制(如轮毂盖较深的车型就会有遮挡，光线投射效果不好，只能看到轮毂中心一点在发光。要使其照射效果好就要突出轮毂平面，这样碰撞损坏又无法避免。)还要受到轮毂盖形状大小的制约。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中汽车轮毂灯采用无线遥控方式实现，能耗高、抗干扰能力差、电磁污染大、体积大，目的在于提供一种汽车轮毂灯磁控系统，解决汽车轮毂灯的无源(无内置电源)工作，使轮毂灯小型化、轻量化、长寿化和智能化的问题。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种汽车轮毂灯磁控系统，包括励磁模块、固定系统和随动系统，所述固定系统包括主控模块，所述随动系统包括从控模块、整流模块、稳压模块、蓄能模块和电压取样模块；所述励磁模块包括一次侧线圈和二次侧线圈，所述一次侧线圈包括第一线圈和第二线圈，所述二次侧线圈包括第三线圈和第四线圈；所述主控模块上设置有电源输入端口、监控数据输出端口、主控参数调节端口和控制信号输入端口，所述主控模块连接所述第一线圈和所述第二线圈；所述从控模块上设置有从控参数调节端口、控制信号输出端口和监控信号回传端口，所述从控模块连接所述第四线圈；所述第三线圈、所述整流模块、所述稳压模块、所述蓄能模块和所述从控模块依次连接；所述从控模块连接所述电压取样模块，所述电压
取样模块连接所述第四线圈。
6.本实用新型包括固定系统和随动系统，固定系统和随动系统之间通过励磁模块传递电能和电压信号。主控模块可以是一块现有技术中的单片机，主控模块将来自控制信号输入端口的电压信号，进行处理后经一次侧线圈转变为电磁能量和电磁信号传递给随动系统一端的一次侧线圈；随动系统通过二次侧线圈，将固定系统一次侧线圈送来的电磁能量转化为电能，为随动系统供电，并分离出控制信号控制从控模块完成控制指令；随动系统采集监测信息，通过第四线圈转变为电磁信号传递给固定系统。
7.进一步的，还包括设置于汽车轮胎上的发光组件，所述控制信号输出端口连接所述发光组件，所述控制信号输入端口用于输入汽车车灯信号。
8.本实用新型将固定系统设置于汽车上，随动系统设置于汽车的轮胎上，随着轮胎一起转动，通过对轮胎的转动产生电能，对轮毂灯进行供电。由于电能电压的不稳定，在随动系统设置电压取样模块，对输出的电压进行取样，以随时调整输出电压，适应轮毂灯发光组件的需求。同时，根据汽车车灯信号的不同，输入不同的控制号，可以使得发光组件产生不同的发光状态。
9.进一步的，所述发光组件设置于汽车轮辐外侧，所述发光组件包括横向发光组件和竖向发光组件，所述横向发光组件沿轮胎转轴方向背向汽车设置，所述竖向发光组件沿轮辐方向面向轮胎转轴设置。
10.进一步的，所述横向发光组件包括多个横向发光装置，所述竖向发光组件包括多个竖向发光装置。
11.进一步的，多个所述横向发光装置等间距布置于所述汽车轮辐外侧面，多个所述竖向发光装置等间距布置在所述汽车轮毂外侧面上。
12.进一步的，所述横向发光装置为直射发光器件，所述竖向发光装置为漫射发光器件。
13.进一步的，所述横向发光装置和竖向发光装置均采用高亮度发光二极管。
14.进一步的，所述横向发光组件和竖向发光组件等间距交错布置于所述汽车轮辐外侧。
15.进一步的，所述一次侧线圈还包括第五线圈，所述第五线圈连接所述主控模块。
16.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
17.本实用新型的汽车轮毂灯实现了无源(无内置电源)工作，解决了轮毂灯小型化、轻量化、长寿化和智能化的问题。本实用新型结构简单、易于安装、安全警示效果明显、装饰效果炫酷，是一种值得推广的行车安全警示、装饰轮毂灯。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
19.图1为实施例1结构示意图；
20.图2为励磁/信号发送线圈输入电压与转速的关系示意图
21.图3为发电/信号接收线圈输出电压与转速的关系示意图；
22.图4为励磁/信号发送线圈输入电压与转速的关系示意图；
23.图5为发电/信号接收线圈输出电压与转速的关系示意图；
24.图6为轮胎平面上轮毂灯位置示意图；
25.图7为轮胎剖面上轮毂困位置示意图。
26.附图中标记及对应的零部件名称：
27.1-固定系统，2-随动系统，3-励磁模块，4-发光组件，5-轮辐，11-主控模块，21-从控模块，22-整流模块，23-稳压模块，24-蓄能模块，25-电压取样模块，41-横向发光组件，42-竖向发光组件，101-控制信号输入端口，102-电源输入端口，103-监控数据输出端口，104-主控参数调节端口，201-从控参数调节端口，202-控制信号输出端口，203-监控信号回传端口，301-第一线圈，302-第二线圈，303-第三线圈，304-第四线圈，305-第五线圈。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
29.本实施例1是一种汽车轮毂灯磁控系统，如图1所示，包括励磁模块3、固定系统1和随动系统2，固定系统1包括主控模块11，随动系统2包括从控模块21、整流模块22、稳压模块23、蓄能模块24和电压取样模块25；励磁模块包括一次侧线圈和二次侧线圈，一次侧线圈包括第一线圈301和第二线圈302，二次侧线圈包括第三线圈303和第四线圈304；主控模块11上设置有电源输入端口102、监控数据输出端口103、主控参数调节端口104和控制信号输入端口101，主控模块11连接第一线圈301和第二线圈302；从控模块21上设置有从控参数调节端口201、控制信号输出端口202和监控信号回传端口203，从控模块21连接第四线圈304；第三线圈303、整流模块22、稳压模块23、蓄能模块24和从控模块21依次连接；从控模块21连接电压取样模块25，电压取样模块25连接第四线圈304。一次侧线圈还包括第五线圈305，第五线圈305连接主控模块11。
30.本实施例1包括固定系统和随动系统，固定系统和随动系统之间通过励磁模块传递电能和电压信号。主控模块可以是一块现有技术中的单片机，主控模块将来自控制信号输入端口的电压信号，进行处理后经一次侧线圈转变为电磁能量和电磁信号传递给随动系统一端的一次侧线圈；随动系统通过二次侧线圈，将固定系统一次侧线圈送来的电磁能量转化为电能，为随动系统供电，并分离出控制信号控制从控模块完成控制指令；随动系统采集监测信息，通过第四线圈转变为电磁信号传递给固定系统。
31.本实施例1中第一线圈为励磁/信号发送线圈，第二绕圈为监控回传信号接收线圈，第三线圈为发电/信号接收线圈，第四线圈为监控回传励磁回传线圈，第五线圈为转速传感线圈。实施例1有两种工作模式，一种是开关控制模式，如图2和图3所示，另一种是比例控制模式，如图4和图5所示。
32.本实施例1的随动系统设置在汽车轮胎上，随着轮胎一起转动。一次侧线圈和二侧线圈相当于一台励磁交流发电机，磁场强度一定时，转速越高，其输出电压越高，反之低；转速一定时，其磁场越强输出电压越高，反之低。在发电机转速高时减小发电机励磁电流来削弱磁场，在发电机转速低时增大发电机励磁电流来增强磁场，用来稳定输出电压。
33.在开关模式下，不同转速的励磁电压如图1和图2所示，(当v＝3000ub＝73.16，当v
＝7000ub＝35.24)，主控模块11根据预置参数和转速产生基准电压(无控制信号输入时的励磁线圈输入电压)ub，进而产生一个随基准电压ub变化的磁场强度。(转速在0-10000时，基准励磁电压ub在101.60-6.8之间，当v＝3000ub＝73.16，当v＝7000ub＝35.24)。当控制信号输入端口101输入控制命令信号后，主控模块11根据单片机程序指令在基准电压ub上叠加控制指令电压uk1，进而产生控制输入1励磁电压u1，进一步产生强度随u1变化的励磁磁场。u2是在u1基础上叠加，以此类推可以叠加多个(图2和图3中，举例4个)。
34.比例控制模式与开关模式的不同点是：当控制信号输入端口101输入一个比例控制信号时，ub上叠加的是一个相对基准电压连续升高的的电压ux，产生一个随ux变化的励磁磁场。如图4和图5所示。
35.随动系统2运动，发电\信号接收线圈在旋转中切割励磁磁场产生感应电压。经整流、稳压、蓄能环节为从控模块及执行机构供电，并产生基准电压ub。由于固定部分(即主控系统1)励磁线圈产生的是经主控模块调制随转速变高而变小、转速变低而变大且叠加了控制信号的磁场，故发电\信号接收线圈输出电压最大值为＝ub u1 u2 u3 u4。发电线圈输出端(即控制信号输出端口202)连接信号ui，电压取样模块25通过导线与控制信号输出端口202相连，对发电/信号接收线圈(第三线圈303)输出电压进行取样，经主控模块(11)与基准电压ub对比解码输出控制信号。
36.解码逻辑是：
37.ui＝5v＝ub参数调整或校准；
38.ui＝10v＝u1＝控制信号1输出控制信号；
39.ui＝15v＝u2＝控制信号2输出控制信号；
40.ui＝20v＝u3＝控制信号3输出控制信号；
41.ui＝20v＝u4＝控制信号4输出控制信号；
42.当某一控制通道输出信号其它通道关闭，控制波形为锯齿波形。比例控制模式则是连续电压输出如图4和图5。当连续控制电压出现时信号输出则为连续比例信号输出，带动随动系统工作。监控信号回传端口203通过第三线圈303和第四线圈304，回传监控信号到主控模块11，与比例控制模式是相反工作过程。(第三线圈303为发电/信号接收线圈，第四线圈304为监控回传励磁回传线圈)。
43.开关控制模式工作原理如图2和图3所示：
44.固定系统1：开关控制信号由控制信号输入端口101送入主控模块11，主控模块内置单片机，单片机内预置运行程序，运行程序对开关控制信号参照转速进行处理，在一次侧线圈第一线圈端301输出相应电压产生励磁磁场。
45.随动系统2：随动系统部分设置有发电/接收线圈，即二次侧线圈中的第三线圈303将励磁产生磁场转化为电动势，经整流、稳压、蓄能元件后成为基准供电源，当运动起来后该部分启动工作，为随动系统提供稳定、持续的电能。发电/信号接收线圈303输出端设有电压取样25与从控模块21相连，从控模块将电压信号与基准电压进行比对解码控制相应输出端输出控制指令信号。
46.监控回传部分：监控回传部分是设置在运动执行部分内的子系统，主要作用是将运动部分内诸如：温度、压力等数据无接触化传递到主控模块，经主控模块解码后输出数据信号对运动部件内温度、压力等信息进行显示。其工作原理与比例控制模式相同，只是过程
相反，信号由运动部分传递至固定部分。
47.调参接口：由于励磁线圈与发电/接收线圈之间，在安装时存在少量公差，可通过运动执行部分控制模块与监控回传系统的连接将实际基准电压回传至主控模块，再由主控模块调参端口104对基准电压由于公差产生的误差进行校准。调参接口的另一作用是从控模块单片机运行程序的写入。
48.比例控制模式工作原理如图4和图5所示：
49.固定系统1：比例控制信号是一个连续可调的电压信号，控制信号由控制信号输入端口101送入主控模块，主控模块内置单片机，单片机内预置运行程序，运行程序对开关控制信号参照转速进行处理，在励磁线圈端输出相应电压产生励磁磁场。
50.随动系统2：运动执行部分上安装的发电/接收线圈将励磁产生磁场转化为电动势，经整流、稳压、蓄能元件后成为基准供电源，当运动部分运动起来后该部分启动工作，为运动部分提供稳定、持续的电能。发电/信号接收线圈输出端设有电压取样25与从控模块相连，从控模块将电压信号与基准电压进行比对解码控制相应输出端输出比例控制指令信号驱动比例执行机构。
51.监控回传部分：监控回传部分是设置在运动执行部分内的子系统，主要作用是将运动部分内诸如：温度、压力等数据无接触化传递到主控模块，经主控模块解码后输出数据信号对运动部件内温度、压力等信息进行显示。其工作原理与比例控制模式相同，只是过程相反，信号由运动部分传递至固定部分。
52.调参接口：由于励磁线圈与发电/接收线圈之间在安装时存在少量公差，可通过运动执行部分从控模块与监控回传系统的连接将实际基准电压回传至主控模块，再由主控模块调参端口对基准电压由于公差产生的误差进行校准。调参接口的另一作用是控制模块单片机运行程序的写入。
53.本实施例1中的主控模块(11)为一块现有技术的单片机，从控模块(21)可以是单独的单片片，也可共用主控模块(11)的单片机，还可以是断开器等断合的开关结构。
54.实施例2
55.本实施例2是在实施例1的基础上，如图6和图7所示，还包括设置于汽车轮胎上的发光组件4，控制信号输出端口202连接发光组件4，控制信号输入端口101用于输入汽车车灯信号。发光组件4设置于汽车轮辐5外侧，发光组件4包括横向发光组件41和竖向发光组件42，横向发光组件41沿轮胎转轴方向背向汽车设置，竖向发光组件42沿轮辐5方向面向轮胎转轴设置。横向发光组件41包括多个横向发光装置，竖向发光组件42包括多个竖向发光装置。多个横向发光装置等间距布置于汽车轮辐5外侧面，多个竖向发光装置等间距布置在汽车轮辐5外侧面上。横向发光装置为直射发光器件，竖向发光装置为漫射发光器件。横向发光装置和竖向发光装置均采用高亮度发光二极管。横向发光组件41和竖向发光组件42等间距交错布置于汽车轮辐5外侧。
56.轮胎组件是汽车最重要的部件之一，在其侧面视觉感受面积和动态感受上占有绝对的位置。本实施例是在实施例1的基于电—磁转换技术及磁控电压控制技术实现汽车轮毂灯的无源(无内置电源)工作，使轮毂灯小型化、轻量化、长寿化和智能化，灯体部分安装于轮辋位置(也就是轮辐外圈)光线投射部分由横向直射发光器件和竖向漫射发光组件组成，横向直射发光组件在工作时时向车轮轴向发射光线，当汽车周围有雾、雨雾、路面水飞
溅、沙尘等不良环境时由于车轮旋转和视觉暂留现象会在车轮轴向方向、轮毂直径大小形成一个圆柱形光柱，为周围车辆行人提供可见光警示信号、环境较好的使用环境下为轮毂内侧提供照明，在汽车轮毂的反射下使轮毂径向平面通亮，从而使车辆轮毂平面成为指示灯，为其他车辆和行人提供醒目警示，竖向漫射发光器件还解决了现有轮毂灯中心发光光线杂乱的缺陷。
57.本实施例2的轮毂灯由安装于车身上的控制部分和安装于轮胎内的灯体部分组成。灯体部分安装于轮辐外侧轮辋外壁平面，光源选用高亮度发光二极管，由横向灯和竖向灯组成，内置伺服电路推动。在汽车行驶时轮毂灯横向灯点亮形成以轮辋内侧圆相同直径的亮环并横向射出，立向灯点亮照明轮毂内侧及轮轴通过轮辐反射使整个轮毂呈现整体光亮状态。每个车轮轮毂灯又根据车辆小灯、刹车灯、转向灯的开关控制开启不同颜色和闪烁状态(小灯开启常亮、转向灯闪烁、刹车灯刹车亮)。轮毂灯灯体电路部分由于是无内置电源设计没有内置蓄电池故其体积小、寿命长、免维护；轮毂灯能量供给系统设计为电磁能量交换系统故无论汽车在任何使用工况都能得到完美、可靠的使用效果；该设计可使轮毂灯布置在轮辐外侧，横向灯光线平行于轮轴射出雨雾天光线漫射具有示宽作用提高行车安全性；直向灯设计可使轮毂通体由外而内被照明，灯光形状整齐轮毂灯效果极佳；轮毂灯点亮时可以通过实施例1的磁电控制系统控制其点亮状态(刹车、转向、示宽灯)，控制结构简单、可靠、安全、环保，其安全警示效能远远大于其装饰效果。控制部分由转速传感器、刹车灯传感器、转向灯传感器、尾灯传感器、电磁交换组件、单片机及外围线路组成，各传感器信号经单片机运算处理后精确的控制电磁能量交换系统和磁电控制系统，为灯体部分提供能量和控制实现其灯光功能和效果。综上，本实施例2的新型磁控轮毂灯结构简单、易于安装、安全警示效果明显、装饰效果炫酷，是一种值得推广的行车安全警示、装饰灯具，技术含量高。
58.本实用新型中的，整流模块为现有技术中具有整流功能的电路，稳压模块为现有技术中具有稳压功能的电路，蓄能模块为现有技术中具有蓄能功能的电路，电压取样模块为现有技术中具有电压取样功能的电路。因此，整流模块、稳压模块、蓄能模块和电压取样模块均为现有技术可以实现的。
59.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。