低姿態、表面安裝式發電系統的製作方法
2023-10-23 11:08:02 2
專利名稱：低姿態、表面安裝式發電系統的製作方法
技術領域：
本發明指向收穫車輛能量的設備及方法，更具體的講，指向一種收穫車輛能量的低姿態、表面安裝式能量生成系統。
背景技術：
儘管這些年來有多個組織提出了針對捕獲經過車輛的能量的各種的設計方案，但真正實施的卻很少。諸如效率、可靠性以及可製造性等都限制了車輛能量收穫設備的實用性。此外，還有諸如車輛尺寸、車速、軸配置以及車道位置等因素的挑戰，這些都極大的影響著試圖捕獲車輛動能的設備的運行以及將捕獲得能量轉換成可用形式的能量。因此，需要提供一種具有改善的效率、可靠性、可製造性以及實用性的能量捕獲裝置和方法。還需要提供一種能夠在將捕獲得能量轉換為可用形式的能量的過程中慮及不同車輛在車輛尺寸、車速、軸配置以及車道位置等參數上的差異的能量捕獲裝置和方法。
發明內容
本發明解決了前述以及其他技術問題，本發明提出了一種新型的車輛能量收穫器，該車輛能量收穫器克服了常規設備產生的問題，因此，比常規設備更適用。該發明的一種具體實施方式
是能利用汽車在出口匝道及收費口等地點剎車時浪費掉的能量(以熱能形式)生產能量等。車輛能量收穫器10能從通過的(或者剎車的)汽車中吸收機械能，並將機械能轉換成可利用的電能，例如軸驅動發電機。公開的實施例提供了一種車輛能量收穫器以及能量發生系統，其安裝簡單，成本回收期短，並且可擴展。更具體地講，公開的實施例可以提供一種簡單且可靠的機械配置，該機械配置可以承受嚴酷的環境條件。低成本的系統配置還可提供更短的成本回收期，並因此令該系統更具可實施性，更適於實際應用。此外，該系統的易安裝性使得其更具可實施性，且更適於實際應用。與傳統設備的幾天的安裝用時不同，本發明公開的實施例僅需要很少的挖掘或根本不需要挖掘並，從而可以在幾個小時內安裝完畢。在已公開的實施例中，也提供了可擴展的配置使其在使用地點佔有絕對的優勢，例如出口匝道，收費廣場，山路及其它地點。該發明的一種實施例中，一種低姿態的子單元直接安裝在現有路面。除此之外，其它的常規設備無法測量開來汽車的速度。在已公開的實施例中，開來的汽車的速度比汽車限速快時，車輛能量收穫器單元使其速度降低，並將部分動能轉化成電能，避免能量在剎車系統中以熱能形式散失，使該實施例佔有重大的優勢。相反的，汽車在行駛時的速度低於限速時，即可順利通過，不會受到何阻止。本發明的一種具體實施例指向例如一種低姿態、表面安裝式車輛能量收穫器，其包括一低姿態、表面安裝式的子單元，該子單元的上表面形成一道路表面；一位於子單元上的由車輛啟動的踏板，該由車輛啟動的踏板能夠在第一位置與第二位置之間運動，其中，該第一位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成角度設置的位置，該第二位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成平齊設置的位置；一發電機，該發電機作為對該由車輛啟動的踏板的運動的響應生成電能；一位於路面收穫器道路表面的第一端的入口匝道；以及一位於收穫器道路表面的第二端的出口匝道。在該發明的另一個具體實施例指向例如一種車輛能量收穫器，其包括多個子單元，每一個子單元的上表面形成道路表面；一設於至少一個子單元上的由車輛啟動的踏板，該由車輛啟動的踏板能夠在第一位置與第二位置之間運動，其中，該第一位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成角度設置的位置，該第二位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成平齊設置的位置；一發電機，該發電機作為對該由車輛啟動的踏板的運動的響應生成電能；一位於路面收穫器道路表面的第一端的入口匝道，以及一位於收穫器道路表面的第二端的出口匝道。
結合後附的附圖研讀下面的說明書，將更便於理解本發明各實施例的各方面及其特點，其中圖1是一種車輛能量收穫器的能量吸收器的俯視圖。圖2是一種車輛能量收穫器的一部分的立體圖。圖3是一種低姿態的，表面安裝式的車輛能量收穫器的俯視圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明做完整的說明，其中附圖示出了本發明的各實施例。當然，本發明也可通過其他不同形式的實施例實現，因此不能僅在下文中已給出的實施例範圍內理解本發明，更確切的講，這些實施例的給出旨在全面完整的公開本發明，並向本領域普通技術人員完整的傳達本發明的保護範圍。下面參照附圖，圖1至3描繪了車輛能量收穫器10。本發明車輛能量收穫器的一種具體實施方式
是能利用汽車在出口匝道及收費口等地點剎車時浪費掉的能量(以熱能形式)生產能量等。車輛能量收穫器10能從通過的(或者減速時)汽車中吸收機械能，並將機械能轉換成可利用的電能，例如驅動軸發電機。將機械能轉換為電能的其它方法還有待研究。在其中的一個具體實施例中，發電機產生的電力可轉換，測量，並且可應用於商業電力網。該實施例另一個方面在於，每一個地點都可配備無線通訊系統以監測系統的電力的輸出狀況以及/或者輸出量。能量吸收裝置的配置所說明的實施例可包括具有集成的發電機的單獨裝置。也可採用例如是分體式發電機的其他發電機配置。如圖1所示，車輛能量收穫器單元10可是低姿態的表面安裝裝配。車輛能量收穫器單元10可包括一駛入匝道12和一駛出匝道14。車輛能量收穫器單元10可包括多個分別具有頂面或者行駛面17的子單元16。各子單元可分別包括一個或者多個由車輛啟動的踏板18。在一實施例中，各子單元16可分別包括一發電機單元20。在其他的實施例中，可將車輛能量收穫器單元10設置在路面內。表面安裝裝配最易於實施。附加的是，單元的數量可根據道路/減速的需要衡量。在一實施例中，可為各發電機單元20提供一公用的能量匯總/轉換單元22。可通過簡單的電纜連接M將各發電機單元20與公用的能量匯總/轉換單元22連接在一起。可通過設置故障安全配置保護系統不受單個單元故障的影響。能量轉換單元在一說明的實施例中，單個的吸收器單元16可通過電纜組件對連接。能量可被匯總並應用於無損逆變器單元。該能量可被立即轉換為可傳輸至電網的形式。該輸出可被計量並應用於電網作傳輸。吸收器單元的運行參照圖2，車輛能量收穫器單元10的子單元16的一實施例可包括具有踏板齒輪30的彈簧裝載踏板18，踏板齒輪30與驅動齒輪32相嚙合。驅動齒輪32耦接於軸34上。運行時，一個或者多個車輛輪胎在滾過踏板18的過程中對彈簧裝載踏板18施加向下的力。踏板齒輪30驅動多個驅動齒輪32使軸34轉動。軸34上纏繞有扭簧36，進而吸收瞬間的踏板驅動力。一制轉杆作為旋轉末端鎖定軸34。扭簧36使飛輪38旋轉，進而始終傳遞踏板驅動的動力，以將輸出提供給發電機40。飛輪38可使例如是液壓泵的發電機40轉動。發電機40這就可產生供出售/使用/存儲的電能。這一具體實施例改善了了該系統在實際應用場景中的耐用性。常規的設備通常要求大量的安裝工作，可能包括路基挖掘(以及其它相關建築物的挖掘)或者對路面的其它的大幅度修改，該具體實施例提供一種矮的車輛能量收穫器單元10直接安裝在現有路面上。除此之外，其它的常規設備無法測量開來汽車的速度。開來的汽車的速度比汽車限速快時，車輛能量收穫器單元使其速度降低，並將部分動能轉化成電能，避免能量在剎車系統中以熱能形式散失。相反的，汽車在行駛時的速度低於限速時，即可順利通過，不會受到何阻止。這一改進將在下面討論。低姿態、表面安裝式的設計參照圖1至3，一種低姿態，表面安裝的車輛能量收穫器單元10的具體實施案例在下文中將詳細說明。該具體實施例中展示的車輛能量收穫器單元10被設計為可直接安裝在現有路面的低姿態組件，且不需要對路面做任何改動或者僅做微小改動。這一結構在安裝和維護方面具有實際利益。它與其他的需要對路面進行大規模修改或者安裝程序複雜的方法相比，具有很大的成本優勢。在一個具體實施例中，車輛能量收穫器單元10安裝時間大約在幾個小時至幾天。同樣地，因其避免了大量的建築施工以及施工做帶來的交通不便，且能夠快捷、簡單的更換已損部件，使其在維護方面也得到了很大的改善。用於實現這個配置的首選的部件是定做設計的永磁交流發電機，例如，它是一個圓柱形，直徑大約4英寸、高約2英寸。車輛能量收穫器單元10的運行請參照圖1至3。車輛能量收穫器單元10包含了一個含有多個子單元16的模塊結構，因此使其安裝及維護方法簡易明了。這一包含多個子單元16的模塊結構是可擴展的配置，因此車輛能量收穫器單元10可以滿足多種應用，空間需求，電力需求等。在一個具體實施例中，每一個子單元16的高度應小於等於3英寸，然而，例如，由於入口匝道12和出口匝道14處的斜率和長度不盡相同，其它高度也可適用該實施例。入口匝道12和出口匝道14處的斜率和長度可以根據子單元16的高度和車輛能量收穫器單元10的具體的應用來選定。例如，入口匝道12和/或出口匝道14可增加，從而降低入口匝道12和/或出口匝道14的斜率以符合子單元16設定的高度並將汽車對車輛能量收穫器單元10的影響(撞擊)最小化，也最大程度的減輕了汽車通過車輛能量收穫器單元10時駕駛員的不適感。車輛能量收穫器單元10有一個精簡的布置可以為加固結構提供充足的空間。本發明已經在幾個優先實施例中被描述。然而，這些實施例的修改和附件對於那些常規技術在前述事項的閱讀方面愈加明顯。這種修改和附件在某種程度上組成了發明的一部分，且在附加的權利要求範圍內。相似的編號通篇指代相似的元件。為清晰起見，在附圖中可能有將某些線、層、元件、部件或特徵放大的情況。本文中使用的術語僅為對具體的實施例加以說明，其並非意在對本發明進行限制。除非另有定義，本文中使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)均與本發明所屬領域的一般技術人員的理解相同。還須明確的是，除在本文中有明確的定義外，諸如字典中通常定義的術語應該解釋為在本說明書以及相關技術的語境中可具有一致的意思，而不應解釋的理想化的或過分形式化。公知的功能或結構處於簡要和清楚地考慮或不再贅述。在此使用的單數「一種」、「該」也意在包含複數形式，除非在上下文中另有清楚地說明。還需要理解的是，本申請文件中的術語「包括」例舉所述的特徵、整數、步驟、動作、部件及/或元件的出現，但並不排除一個或多個其他的特徵、整數、步驟、動作、部件及/或元件，以及它們的組的出現或增加。在此用到的「及/或」包括一個或多個例舉的相關項目的任意及所有組合。在此用到的詞組如「X和Y之間」以及「大致在X和Y之間」應理解為包含X和Y，在此使用的詞組「大致在X和Y之間」應理解為「在大致X和大致Y之間」。在此用到的「從約X到Y」應理解為「從約X到約Y」。應當理解的是，當指出一部件「在另一部件上」、「附加於另一部件上」、「連接於另一部件上」、「耦接於另一部件上」、「與另一部件相接觸」等，其可直接的「在另一部件上」、「附加於另一部件上」、「連接於另一部件上」、「耦接於另一部件上」、「與另一部件相接觸」，也可能在兩者間還有其他部件或中介部件。相反，如果指出一部件「直接在另一部件上」、「直接附加於另一部件上」、「直接連接於另一部件上」、「直接耦接於另一部件上」、「直接與另一部件相接觸」，則表示沒有中介部件。對於一般技術人員而言，一特徵被設置於「臨近」另一特徵的位置上應可以理解為包括一特徵與另一特徵部分疊加或位於其下方的情況。
在本文中使用了諸如「之下」、「下方」、「靠下」、「之上」、「靠上」、「橫向」、「左」、「右」等表示空間相對位置術語來說明如圖中所示的一個部件或特徵與另一部件或特徵的位置關係。應當理解這些表示空間相對位置的術語意在包圍設備在使用或運行過程中的不同定向，而這些定向是在附圖已經示出的定向之外的。例如，如果將附圖中的設備反轉，則曾被表示為「位於另一部件或特徵之下」、或「在另一部件或特徵下方」的一個部件或特徵，就因被表示為「位於另一部件或特徵之上」了。還可以將設備作其他定向(如旋轉90度或旋至其他方向)，則本文中的相對空間關係描述詞則作對應的解釋。
權利要求
1.一種低姿態、表面安裝式車輛能量收穫器，其包括一低姿態、表面安裝式子單元，該子單元的上表面形成一道路表面；一設於子單元上的由車輛啟動的踏板，該由車輛啟動的踏板能夠在第一位置與第二位置之間運動，其中，該第一位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成角度設置的位置，該第二位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成平齊設置的位置；一發電機，該發電機作為對該由車輛啟動的踏板的運動的響應生成電能；一位於路面收穫器道路表面的第一端的入口匝道；以及，一位於收穫器道路表面的第二端的出口匝道。
2.根據權利要求1所述的車輛能量收穫器，其中該低姿態、表面安裝的子單元的高度應小於或等於3英寸。
3.根據權利要求1所述的車輛能量收穫器，其包括一對連接在汽車激活踏板上的踏板齒輪；安裝在一個轉軸上的驅動齒輪，該驅動齒輪與踏板齒輪嚙合且被踏板齒輪的移動驅動；其中，轉軸耦接至發電機。
4.根據權利要求3所述的車輛能量收穫器，包括在轉軸和發電機之間耦接有一扭簧。
5.根據權利要求4所述的車輛能量收穫器，包括，耦接於扭簧和發電機之間的一飛輪。
6.一種車輛能量收穫器，其包括多個子單元，每一個子單元的上表面形成道路表面；一設於至少一個子單元上的由車輛啟動的踏板，該由車輛啟動的踏板能夠在第一位置與第二位置之間運動，其中，該第一位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成角度設置的位置，該第二位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成平齊設置的位置；一發電機，該發電機作為對該由車輛啟動的踏板的運動的響應生成電能；一位於路面收穫器道路表面的第一端的入口匝道；以及一位於收穫器道路表面的第二端的出口匝道。
全文摘要
一種低姿態、表面安裝式車輛能量收穫器，其包括一低姿態、表面安裝式子單元，該子單元的上表面形成一道路表面；一設於子單元上的由車輛啟動的踏板，該由車輛啟動的踏板能夠在第一位置與第二位置之間運動，其中，該第一位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成角度設置的位置，該第二位置為踏板的上表面相對道路表面的上表面成平齊設置的位置；一發電機，該發電機作為對該由車輛啟動的踏板的運動的響應生成電能；一位於路面收穫器道路表面的第一端的入口匝道；以及一位於收穫器道路表面的第二端的出口匝道。
文檔編號H02N11/00GK102369658SQ201080014615
公開日2012年3月7日 申請日期2010年1月27日 優先權日2009年1月27日
發明者尤金·J·甘迺迪 申請人:動力能源公司