[发明专利]轮式物体的动力发电系统和方法

说明书

相关的优先权申请

【0001】根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2005年3月18日提交的美国临时专利申请第60/663,147、60/663,327和60/663,195号的优先权，并且其全部内容被并入本文作为参考。本申请和下述的非临时申请一同提交，该非临时申请的公开内容被并入本文作为参考：2006年3月20日提交的名称为“NAVIGATION SYSTEMS AND METHODSFOR WHEELED OBJECTS(下文称为“导航专利申请”)”的申请号为11/277,027的美国专利申请，和2006年3月20日提交的名称为“TWO-WAY  COMMUNICATION  SYSTEM  FOR TRACKINGLOCATIONS AND STATUSES OF WHEELED VEHICLES(下文称为“双向通讯专利申请”)”的申请号为11/277,016的美国专利申请。

背景技术

领域

【0002】本发明的公开内容关于电力发电系统。更特别地是，公开内容关于存储和管理轮式物体旋转运动而产生的电力的系统和方法。

相关技术说明

【0003】轮式车辆用于各种目的，例如，运输物体或人。经常，车辆包括一个或多个车载的、要求电源来运转的系统、装置或部件。例如，该车辆可以包括电子或电气线路、照明系统、导航系统、通讯系统等。此外，这些系统可以与其它车载的电气部件相互作用，这些电气部件包括，例如，电脑、处理器、输入/输出装置、收发器、灯、制动器和许多其它装置。

【0004】用来给车辆上车载系统提供能量的电源包括，例如，发动机、引擎、电池系统、太阳能电池和其它类似的。然而，这些电源有缺点。例如，发动机和引擎经常很重、有噪音并且可能需要来自外部源的燃料。发动机和引擎经常是不适合用于室内的。电池系统会放电，这需要电池能够被替换或再充电。太阳能电池在室内或晚上不能提供足够能量。此外，许多车辆，例如，由人驱动的手推车或拖车，使用上述电源不利地增加了额外的重量并且占用了车辆上的有用空间。

【0005】轮式物体的动力发电系统包括发电机，该发电机机构连接在物体的一个或多个轮上，将轮的旋转能转换为电能。该动力发电系统可以包括电存储装置，该电存储装置被配置成存储所述发电机产生的电力。发电机和/或电存储装置中输出的动力可以用来向物体内或物体上的其它电气系统提供动力。在某些优选实施例中，电存储装置包括一组串联的高容量电容器。一些实施例使用控制电路，例如，来调节电容器组的充电和放电并为其它系统提供适当的电压。在一些实施例中，动力发电系统被配置成安装在物体的轮内。

【0006】在一个优选实施例中，轮的旋转运动被传递到安装在(全部或部分)该轮上的交流(AC)发电机上。在某些实施例中，电容器组包括一个或多个高能量密度的超级电容器，这些超级电容器中的一些或全部有超过1法拉(F)的电容。一些或全部电容器组可以被装在轮内。在一些适用于手推车(例如购物车)的实施例中，发电机被配置成：当轮已经行进了大约从10m到30m范围的一段距离后，给电容器组充电到适当的工作电压(例如从大约2V到大约5V)。

【0007】在一个实施例中，被配置成用于车辆上的轮内的动力发电机包括带有线圈的外壳、安装在外壳内可操纵绕轴旋转的磁化元件和用来引起磁化元件响应轮的旋转而旋转的驱动机构。该动力发动机被配置成：磁化元件的旋转使线圈内产生电力，使得发电机能提供电力。该发电机进一步被配置成：外壳、磁化元件和驱动机构都安装在轮内。

【0008】在有轮的可活动物体中使用的动力管理系统的一个实施例包括能响应该物体运动而运转的发电机和连接到该发电机上的电容储能器。动力管理系统进一步包括电子部件，该电子部件用来基于储能器中的能量水平来控制来自储能器的动力的使用。发电机、电容储能器和电子部件都安装在轮内。

【0009】在物体的轮的制动系统的一个实施例中，制动系统包括和轮关联的制动机构，以便制动或释放轮的旋转。该制动系统进一步包括和制动机构关联的控制器，该控制器被配置成能引起制动机构制动或释放轮的旋转。此外，制动系统包括动力存储装置，该连接的动力存储装置响应控制器发出的信号，来给制动机构提供动力。制动系统进一步包括轮上的发电机，该发电机被配置成给存储装置提供动力。发动机响应轮的旋转而运转。