[发明专利]旋转轮和能量收集系统

说明书

本申请涉及旋转轮和能量收集系统。一种设备包括轮辋、轮胎和能量收集部件。轮辋被配置成旋转和移动。轮胎联接到轮辋。轮胎在充气时配置成将力传递到轮辋，该力由作用在轮胎的与道路接触的部分上的压缩力造成。能量收集部件被定位在轮辋上，并且被配置为当轮辋旋转时，响应于作用在轮胎的与道路接触的部分上的压缩力来捕获动能。

背景

技术和数据挖掘的进步已经在日常生活中变得普遍。例如，以自动驾驶交通工具为目的的数据挖掘已经成为日常现象。类似地，为了提高产品的可用性和安全性，其他行业中的数据挖掘也有所增加。例如，收集车祸中的数据并对其进行调查可能通向事故的原因(例如轮胎压力、发动机故障等)。因此，传感器在日常生活中的使用已经变得无处不在。传感器使用的增加造成了电力需求和数据传输的增加。不幸的是，目前的电源，例如锂离子电池，除了难以更换它们之外(例如，当它们向例如充气轮胎内部的传感器供电时)，其容量有限且耐用性低。此外，锂离子电池对环境产生不利影响。此外，锂离子电池经受加速放电循环，这需要频繁或过早地更换整个传感器模块，从而增加了成本。

为了解决电力需求增加的问题，人们已经尝试收集能量。例如，已经介绍了从动力源(例如振动、冲击等)、热源、光源等收集能量的技术。不幸的是，目前收集能量的技术及其效率取决于轮子的不同速度。此外，诸如质量弹簧阻尼器的其他装置具有窄的频率范围，并且不太适合通过在非共振条件下具有非线性输出来收集能量。

概述

因此，需要有效地收集能量，并且收集能量与诸如交通工具的移动物体的变化速度无关。在一些实施例中，能量收集部件(energy harvesting component)定位在可旋转部件上，使得其独立于可旋转部件的速度来捕获可旋转部件的动能。

在根据一些实施例的一个示例中，一种设备包括轮辋(rim)、轮胎和能量收集部件。轮辋被配置成旋转和移动。轮胎联接到轮辋。轮胎在充气时被配置成将力传递到轮辋，该力由作用在轮胎的与道路接触的部分上的压缩力产生。能量收集部件被定位在轮辋上，并且被配置为当轮辋旋转时，响应于作用在轮胎的与道路接触的部分上的压缩力来捕获动能。

应当理解，在根据一些实施例的一个示例中，能量收集部件定位于轮辋的侧壁上。在一些示例中，能量收集部件定位于轮胎的胎圈区域和轮辋之间。能量收集部件产生能量，该能量由作用在轮胎胎圈区域上的压缩力造成。根据一个示例，能量收集部件是换能器、压电能量收集器等。

在一些实施例中，能量收集部件可以是围绕轮辋的圆周定位的能量收集部件阵列。当轮辋旋转时，能量收集部件阵列产生大体上连续的能量。应当理解，大体上连续的能量独立于共振或非共振条件。

根据一些实施例，该设备还包括轮胎压力监测系统(TPMS)模块，其被配置为接收捕获的动能。动能通过具有携带电流的电极的圆周互连带传递到TPMS模块。在一些实施例中，该设备可以进一步包括由捕获的动能供电的传感器。

在一些实施例中，一种装置包括可旋转部件，该可旋转部件被配置成旋转并响应于该可旋转部件旋转而移动运输工具。该设备还可以包括位于可旋转部件上的能量收集部件。能量收集部件被配置成响应于可旋转部件旋转而捕获移动的运输工具的动能。

在一些实施例中，能量收集部件是换能器、压电能量收集器等。该装置还可以包括联接到可旋转部件的轮胎。能量收集部件位于轮胎的胎圈区域和可旋转部件之间，并且产生能量，该能量由作用在轮胎胎圈区域上的运输工具的压缩力造成。

应当理解，能量收集部件可以是围绕可旋转部件的圆周定位的能量收集部件阵列。当可旋转部件旋转时，能量收集部件阵列可以产生大体上连续的能量。

根据一些实施例，该装置还包括被配置为接收捕获的动能的TPMS模块。动能通过具有携带电流的电极的圆周互连带传递到TPMS模块。在根据一些实施例的一个示例中，该装置还包括由捕获的动能供电的传感器。