Energy Harvester Design for Intelligent Tyre Systems
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2016-04-04
Department
Major/Subject
Automaatio- ja systeemitekniikka
Mcode
AS-3001
Degree programme
AUT - Automaatio- ja systeemitekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
7+61
Series
Abstract
Modern tyres can have sensor systems which require energy. Currently these systems are powered by batteries, which limit the power available and lifetime of the systems. This study presents an energy harvester system to power such sensor systems. Piezoelectric and electromagnetic harvester designs are presented and the piezoelectric harvester design was selected for use in the tyre. Electrical energy was harvested from tyre rotation and deformation, harvested power was rectified and stored into a supercapacitor at a voltage level usable by modern microcontrollers. Tens of milliwatts of electrical power was obtained from both harvesters in a vibration exciter test setup, and the piezoelectric harvester produced 13 microwatts of electrical power in a chassis dynamometer test rig. Further testing indicates 50 microwatts of power is obtainable at a higher speed of the tyre. The power obtained from harvester exceeds sleep mode power requirement of sensor system, and the sensor system could be theoretically operated intermittently with the power available from harvester. Continuous operation of a sensor system is not feasible with the presented harvester.Moderneissa renkaissa voi olla anturijärjestelmiä jotka tarvitsevat energiaa. Nykyään nämä järjestelmät saavat tehonsa pattereista, mikä rajoittaa käytettävissä olevaa tehoa ja järjestelmän käyttöaikaa. Tässä työssä esitetään energianharvestointijärjestelmä rengasantureiden tarpeisiin. Työssä esitetään pietsosähköinen ja sähkömagneettinen harvesteri, joista pietsosähköinen harvesteri todettiin paremmin renkaaseen soveltuvaksi. Sähköistä energiaa kerättiin renkaan pyörimisliikkeestä ja muodonmuutoksista. Kerätty energia tasasuunnattiin ja varastoitiin superkapasitoriin modernille mikrokontrollerille soveltuvalla jännitetasolla. Molemmat harvesterit tuottivat kymmeniä milliwatteja tärinägeneraattorilla testattuna ja pietsosähköinen harvesteri tuotti 13 mikrowattia dynamometrialustalla. Myöhempi testaus ennustaa että pietsosähköinen generaattori voisi tuottaa 50 mikrowattia tehoa korkeammilla rengasnopeuksilla. Harvesterista saatu teho ylittää anturijärjestelmän lepovirran kulutuksen, ja anturijärjestelmää voisi teoriassa käyttää jaksottaisesti käytettävissä olevalla teholla. Anturijärjestelmän jatkuva käyttäminen ei ole mahdollista tässä työssä esitetyllä harvesterilla.Description
Supervisor
Visala, ArtoThesis advisor
Xiong, YiTuononen, Ari
Keywords
energy harvesting, tyre sensors, active safety systems, low-power electronics