一种车载定位跟踪及撞击报警装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种车载定位跟踪及撞击报警装置，属汽车电子技术领域。上下壳左右侧壁上都设有耳板、前后侧壁端部都设有限位面，上壳左或右侧壁上装有加速度传感器，下壳底壁上装有带发射单元的电路板；上下耳板经螺钉连接且其间压接有悬臂梁型金属基板，金属基板与其上下两侧所粘接的压电晶片构成压电振子；金属基板自由端上下两侧分别装有动磁铁一和质量块，质量块下端装有动磁铁二；动磁铁一、质量块及动磁铁二构成激励臂；上下壳内腔宽度小于金属基板宽度、大于压电晶片宽度；上壳顶壁上装有定磁铁一、下壳底壁上装有定磁铁二。优势特色：环境适应能力强、有效频带宽；发电能力强、可靠性高；可作为独立部件埋置于车身隐秘处，安全可靠。
【专利说明】
一种车载定位跟踪及撞击报警装置
技术领域
[0001] 本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种车载定位跟踪及撞击报警装置。
【背景技术】
[0002] 汽车定位导航系统在现实生活中已有广泛应用。但现有定位装置功能单一，主要 是以引导驾驶员前往目的地为目标的。从实用的角度，车载定位跟踪系统还可实现车速实 时监测上报、重大交通事故自动报警、或车辆被盗追踪等功能，但由于现有定位系统是利用 发动机供电的，发动机断电或出现故障时定位系统将无法继续工作;此外，现有定位系统都 是外置的，可人为地关闭或被破坏掉，也无法用于速度监测和失窃追踪等方面。因此，为拓 展定位系统的功能和实用性，首先需解决定位系统的能量供应问题，并需将电源及定位系 统隐秘、密闭地安装，以提高可靠性和安全性。
【发明内容】
[0003] 为拓展车载定位系统的功能、提高其实用性，本发明提出一种车载定位跟踪及撞 击报警装置。本发明采用的实施方案是:上壳左右侧壁上都设有上耳板、前后侧壁端部都设 有两个上限位面，下壳左右侧壁上都设有下耳板、前后侧壁端部都设有两个下限位面，上壳 内腔和下壳内腔左右方向的长度和前后方向的宽度分别相等，上壳左侧壁或右侧壁上安装 有加速度传感器，下壳底壁上经螺钉安装有带发射单元的电路板;左右两侧的上下耳板分 别经螺钉连接，左侧上下耳板之间、及右侧上下耳板之间都压接有悬臂梁型金属基板，金属 基板与其上下两侧所粘接的压电晶片构成压电振子;金属基板的自由端上下两侧分别经螺 钉安装有动磁铁一和质量块，质量块下端经螺钉安装有动磁铁二;动磁铁一、质量块及动磁 铁二构成激励臂;上下壳的内腔宽度小于金属基板宽度、大于压电晶片宽度;上壳顶壁上经 螺钉安装有定磁铁一、下壳底壁上经螺钉安装有定磁铁二，定磁铁一与动磁铁一距金属基 板固定端的距离相等，定磁铁二位于动磁铁二的正下方;定磁铁一与动磁铁一的异性磁极 相对安装，定磁铁二与动磁铁二的同性磁极相对安装。
[0004] 非工作时，激励臂重力与其所受的定磁铁一的吸引力及定磁铁二的排斥力之和相 等，压电振子不发生弯曲变形;车辆向左或向右行驶过程中，由于激励臂惯性力及惯性力矩 作用，与车辆行进方向平行的铅垂面内任意方向的颠簸和振动都将使压电振子产生弯曲振 动，从而将机械能转换成电能;所生成的电能经导线传输给电路板，经转换处理后为信号发 射单元供电，信号发射单元按所设定的时间间隔将车辆的位置及速度等信息发射出去；当 车辆受到强烈撞击时，加速度传感器的测量值超过所设定阈值，报警系统被唤醒，发射单元 发出求救信号。
[0005] 在高速公路等路况较好的行驶环境下，车辆自身的颠簸振动幅值较小，其振动幅 值通过定磁铁一和动磁铁一间的耦合作用放大，即当环境振动使压电振子及激励臂离开平 衡位置且向上振动时，定磁铁一和动磁铁一间距离逐渐减小、吸引力逐渐增加，从而使压电 振子的变形量和发电能力增加;定磁铁一和动磁铁一之间的非线性耦合作用不仅增加了压 电振子变形量和发电能力，同时也拓宽了振动响应的有效频带宽度。
[0006] 车辆经过减速带或行驶在凸凹不平路面时，过大的振动幅值将使金属基板贴靠在 上限位面或下限位面上，从而确保压电晶片不至因所受应力过大而损毁。本发明中，为提高压 电振子发电能力和可靠性，压电晶片为〇. 2mm的PZT4、金属基板为铍青铜，金属基板与压电晶 片厚度之比为1~2.5,此时压电振子的发电能力较强、能量比较大;能量比是指各不同厚度比 的压电振子一次弯曲变形所产生的电能与其中的最大值之比;对于本发明利用PZT4和铍青铜
基板构成的压电振子，上下限位面的合理曲率半径均为 其中a = hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板和压电晶片厚度。
[0007] 优势与特色:本发明的定位跟踪和报警装置可收集与车辆行进方向平行的铅垂面 内任意方向的颠簸和振动能发电，环境适应能力强、有效频带宽；同时承受力与弯矩的作 用，应力分布均匀且最大应力可控，发电能力强、可靠性高;定位跟踪和报警装置可作为独 立部件埋置于车身隐秘处，安全可靠。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明一个较佳实施例中定位跟踪与报警装置的结构示意图；
[0009] 图2图1的A-A剖视图；
[0010] 图3是本发明一个较佳实施例中上壳的结构示意图；
[0011] 图4是图3的B-B剖视图；
[0012] 图5是本发明一个较佳实施例中压电振子能量比与厚度比关系曲线。
【具体实施方式】
[0013] 上壳a的左右侧壁上都设有上耳板al、前后侧壁的端部都设有两个上限位面a2,下 壳b的左右侧壁上都设有下耳板bl、前后侧壁的端部都设有两个下限位面b2,上壳a的内腔 和下壳b的内腔左右方向的长度和前后方向的宽度分别相等，上壳a的左侧壁或右侧壁上安 装有加速度传感器S2,下壳b的底壁上经螺钉安装有带发射单元S1的电路板c;左右两侧的 上耳板al和下耳板bl分别经螺钉连接，左侧上耳板al和下耳板bl之间、及右侧的上耳板al 和下耳板bl之间都压接有悬臂梁型金属基板hl，金属基板hi与其上下两侧所粘接的压电晶 片h2构成压电振子h;金属基板hi的自由端的上下两侧分别经螺钉安装有动磁铁一 el和质 量块f，质量块f下端经螺钉安装有动磁铁二e2:动磁铁一el、质量块f及动磁铁二e2构成激 励臂J;上壳a和下壳b的内腔宽度小于金属基板hi的宽度、大于压电晶片h2的宽度;上壳a的 顶壁上经螺钉安装有定磁铁一 dl、下壳b的底壁上经螺钉安装有定磁铁二d2,定磁铁一 dl与 动磁铁一 el距金属基板hi固定端的距离相等，定磁铁二d2位于动磁铁二e2的正下方;定磁 铁一dl与动磁铁一el的异性磁极相对安装，定磁铁二d2与动磁铁二e2的同性磁极相对安 装。
[0014] 非工作时，激励臂J重力与其所受的定磁铁一 dl的吸引力及定磁铁二d2的排斥力 之和相等，压电振子h不发生弯曲变形;车辆向左或向右行驶过程中，由于激励臂J的惯性力 及惯性力矩作用，与车辆行进方向平行的铅垂面内任意方向的颠簸和振动都将使压电振子 h产生弯曲振动，从而将机械能转换成电能;所生成的电能经导线传输给电路板c，经转换处 理后为信号发射单元S1供电，信号发射单元S1按所设定的时间间隔将车辆的位置及速度等 信息发射出去；当车辆受到强烈撞击时，加速度传感器的测量值超过所设定阈值，报警系统 被唤醒，发射单元S1发出求救信号。
[0015] 在高速公路等路况较好的行驶环境下，车辆自身的颠簸振动幅值较小，其振动幅 值通过定磁铁一 dl和动磁铁一 el间的耦合作用放大，即当环境振动使压电振子h及激励臂J 离开平衡位置且向上振动时，定磁铁一 dl和动磁铁一 el间距离逐渐减小、吸引力逐渐增加， 从而使压电振子h的变形量和发电能力增加;定磁铁一 dl和动磁铁一 el之间的非线性耦合 作用不仅增加了压电振子h变形量和发电能力，同时也拓宽了振动响应的有效频带宽度。
[0016] 车辆经过减速带或行驶在凸凹不平路面时，过大的振动幅值将使金属基板hi贴靠 在上限位面a2或下限位面b2上，从而确保压电晶片h2不至因所受应力过大而损毁。本发明 中，为提高压电振子h的发电能力和可靠性，压电晶片为0.2mm的PZT4、金属基板为铍青铜， 金属基板hi与压电晶片h2的厚度之比为1~2.5,此时压电振子h的发电能力较强、能量比较 大;能量比是指各不同厚度比的压电振子h-次弯曲变形所产生的电能与其中的最大值之 比；对于本发明利用PZT4和铍青铜基板构成的压电振子h，上限位面a2和下限位面b2的合理 曲率半径均为
，其中a = hm/hP为厚度比，hn^Php分别为金属 基板hi和压电晶片h2的厚度。
[0017]显然，本发明的定位跟踪和报警装置可收集与车辆行进方向平行的铅垂面内任意 方向的颠簸和振动能发电，环境适应能力强、有效频带宽;压电振子h同时承受力与弯矩的 作用，应力分布均匀且最大应力可控，故发电能力强、可靠性高;可作为独立部件埋置于车 身隐秘处，安全可靠。
【主权项】
1. 一种车载定位跟踪及撞击报警装置，其特征在于:上壳左右侧壁上都设有上耳板、前 后侧壁端部都设有两个上限位面，下壳左右侧壁上都设有下耳板、前后侧壁端部都设有两 个下限位面，上下壳内腔左右方向的长度和前后方向的宽度分别相等，上壳左侧壁或右侧 壁上安装有加速度传感器，下壳底壁上安装有带发射单元的电路板;左右两侧的上下耳板 分别经螺钉连接，左侧上下耳板之间及右侧上下耳板之间都压接有悬臂梁型金属基板，金 属基板与其上下两侧所粘接的压电晶片构成压电振子;金属基板自由端上下两侧分别安装 有动磁铁一和质量块，质量块下端安装有动磁铁二;动磁铁一、质量块及动磁铁二构成激励 臂;上下壳内腔宽度小于金属基板宽度、大于压电晶片宽度;上壳顶壁上安装有定磁铁一、 下壳底壁上安装有定磁铁二，定磁铁一与动磁铁一距金属基板固定端的距离相等，定磁铁 二位于动磁铁二的正下方;定磁铁一与动磁铁一的异性磁极相对安装，定磁铁二与动磁铁 二的同性磁极相对安装;非工作激励臂重力与其所受的定磁铁一的吸引力及定磁铁二的排 斥力之和相等，压电振子不发生弯曲变形;车辆颠簸振动幅值较小时，振幅通过定磁铁一和 动磁铁一间的耦合作用放大;颠簸振动幅值较大时，金属基板贴靠在上限位面或下限位面 上。
【文档编号】H02N2/18GK106026773SQ201610459784
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】王淑云, 严梦加, 曾平, 汪彬, 阚君武
【申请人】浙江师范大学