背景
本申请以及本文公开的创新和相关主题(统称为本“公开”)涉及能量收集器、能量储存器、被配置为收集能量和/或以可用形式储存能量的系统以及相关方法。更具体地但非排他地，所公开的收集器可以在编织和非编织(例如针织、毡制等)纺织品中实现。在特定实施例中，这种纺织品在熟悉的产品(包括例如鞋类、服装、运动用品、行李箱、遮篷和其他预制纺织品)中除了常规纺织品以外也被使用或可代替常规纺织品，以将原本将被浪费的或不可用的环境能量转换成一种或更多种可用形式的能量。针对运动服装、运动用品和/或鞋类，描述了包括这种创新纺织品的系统的某些例子，尽管本文所公开的创新原理可以在各种其他实施例中实现，如本领域中的普通技术人员将在审查本公开之后承认和认识到的。
对个人电子设备(包括例如智能电话)的使用的主要限制是可用的电源的缺乏。例如，电池在传统上基于由消费者移动性要求所强加的尺寸和重量限制遭受有限的容量且因此遭受有限使用时间。在需要移动电源的情况下，使用便携式电池。电池选项前面是以气体为动力的发电机。电池很重，同时发电机需要化学燃料输入。电池也出故障，随着时间的过去需要更换。更换电池可能变得昂贵、耗时且在环境上无法承受。
尽管如此，对电力的需求持续增长。当对电力和电的需求增加时，对移动电源的需求也增加。与此并行和处于紧张状态中，对绿色和可再生能源的需求增加了。
用于克服有限的电池寿命的有效方法是使用从可用环境能量转换的能量为电池再充电。许多周围环境(也被称为“环境”)能源是可用的：太阳能、风能、热能、水力电气、人或动物运动以及机械(例如动力学或机械势)能量。在服装和织物应用的背景中，太阳能和机械(风、雨、运动)能通常是可用的，但是这种能量的常规收集器对消费品是不够的。
常规能量收集器以各种不同的形式出现。光伏太阳能电池(solarcell)从僵硬的刚性太阳能板改进到通过将面板分割成更小的面板来实现柔性的面板。目前，研究正在迈向有机光伏电池，其被认为比早些时候的光伏电池更可持续。一些以前的能量收集器已被用于为微处理器、传感器、街灯、停车收费器、led、手电筒、收音机等提供电力。对于较大的电子应用，许多产品并入太阳能板。由于难以提高太阳能板的效率，许多太阳能板常常被无牌地销售，而且它们的性能是未知的。
光伏板固定到纺织衬底或沉积到纺织衬底上，并且被并入在背包、服装和帐篷中。然而，以前提出的光伏板覆盖大区域，并且它们的难看的外观限制了消费品(包括服装、背包和帐篷)的审美变化性和吸引力。当这种板被应用时，常规纺织品的其它期望特征例如柔性、透气性和甚至洗涤纺织品的能力也丧失。同样，将光伏板并入到包、帐篷和服装中也可能需要额外的缝纫和洗涤技术，增加所有权的总成本并阻止光伏能量收集器在纺织品中的采用。
风和雨的能量收集器也被提出。然而，这种收集器难以并入到织物和服装内。例如，由风驱动的风力涡轮机可用于为发电机供能，将机械能转化为电能。然而，这种涡轮机不容易并入到对消费者关注的产品(例如服装、鞋类、行李箱等)可用的纺织品之中或之上。常规太阳能电池的制造可能是昂贵的，并且大多数仍然是死板的和低效的，表现出关于在某些产品类别(例如服装、鞋类、帽类和诸如例如运动用品和行李箱的“装备”)中的使用的设计限制。
因此，依然存在对可提供既有效又有成本效益的持续的可再生能源的能量收集器的需要。还存在对提高移动平台的能量收集技术的效率和应用的需要。依然存在对表现出与常规纺织品类似的一种或更多种特性例如洗涤耐久性、柔韧性、易整合、蓬松性(和缺乏蓬松性)、寿命、成本、一般的美学和易于制造同时提供有效的能量转换和有用的输出功率的能量收集器的进一步需要。
概述
本文公开的创新克服了现有技术中的许多问题，并解决了前述或其它需要中的一个或更多个。在一些方面中，本文公开的创新涉及能量收集器、能量储存器、被配置为收集能量和/或以可用形式储存能量的系统以及相关方法。在一些实施例中，这种能量收集器可以并入到纺织结构诸如例如单独的纤维中。在其它实施例中，这种能量收集器可以由组合成编织物、针织物或非编织(例如缠绕或缠结的)纺织结构的互补纤维形成。这样的纺织结构又可以并入到熟悉的形式内，以提供增强的使用者体验，鞋类、服装、帽类、行李箱、运动用品是这样的熟悉的形式的特定示例。仅作为一个特定的示例，包含如本文所述的能量收集纺织品的衣服可以通过将可用的环境能量转换成适用于为电子设备供电的有用形式的能量来提供电子设备的延长和/或连续的离网(off-the-grid)使用。
根据其他方面，能量收集纺织品可以提供用于向各种耗电设备提供电力并与各种耗电设备兼容的高效、舒适和安全的平台。仅作为这样的平台的一个示例，包含能量收集纺织品的衣服可以包括适于将所收集的电能传送到附属设备(例如，灯、无线电收发器、智能电话、计算台、gps设备、生物或其他类型的传感器以及现在已知或以后开发的各种其它耗电设备中的任何一种)的物理和/或近场电连接器。如本文所使用的，术语“近场电连接器”意指适于传输或接收以可用于为电气设备供电的形式的电磁能的无线耦合器。如本文所使用的，近场电连接器与传输或接收携带能量的信号的无线电发射器或接收器区分开。
根据参考附图进行的下列详细描述，前述的和其它的特征和优点将变得更加明显。
附图简述
除非另有说明，附图说明本文描述的创新的主题的方面。参考附图，其中相同的数字在全部几个视图和本说明书中指代相同的部件，当前公开的原理的几个实施例通过示例的方式而不是通过限制的方式示出，其中：
图1示出了包含能量收集纤维的间隔网的示例；
图2a示出了导电纤维或纱线的示例；
图2b示出了包含电导体的编织纺织品的示例；
图2c示出了包含电导体的针织纺织品的示例；
图3a示出了被实施为鞋类物品的能量平台；
图3b示出了与被实施为在图4中描绘的类型的照明元件的兼容附件结合的在图3a中描绘的能量平台；
图4描绘了被实施为照明元件的附件；
图5示出了被实施为衣服、且更具体地被实施为外衣的物品的能量平台；
图5a、图5b、图5c和图5d示出了被实施为各种衣服的能量平台；
图6示出了与兼容附件结合的在图5中描绘的能量平台；
图7a示出了被实施为背包的能量平台；
图7b示出了与兼容附件结合的图7a中所示的能量平台；
图8a和图8b示出了与被实施为压力传感器、智能材料和控制器的几个附件结合的、被实施为鞋类的能量平台；
图8c示出了一对能量平台，每个能量平台被实施为与图8a和图8b中所示的附件类似的附件组合的手套；
图9a、图9b和图9c示出了与被实施为压力传感器、智能材料和控制器的几个附件组合的、被实施为鞋类的能量平台；
图10示出了与被实施为压力传感器、智能材料和控制器的几个附件组合的、被实施为鞋类的能量平台；
图11示出了适于实现一个或更多个所公开的技术示例的计算环境的示意图。
详细描述
下面通过参考能量收集纤维和纺织品、以及包含这种纤维和纺织品的装置和系统的特定示例以及更特别地但不排他地参考包含这种纤维和纺织品的衣服、鞋类、运动用品和行李箱的特定实施例以及适合于与一个或更多个能量收集器一起使用的电气和电子附件的特定实施例来描述与能量收集器、能量储存器、配置成收集能量和/或以可用形式储存能量的系统和相关方法有关的各种创新原理。然而，所公开的原理中的一个或更多个可以合并在各种其它设备、系统或方法中以实现各种相应的期望特性中的任何一个。关于特定的配置、应用或用途所述的技术和系统仅仅是结合本文公开的一个或更多个创新原理的技术和系统的示例并且用于说明所公开的原理的一个或更多个创新的方面。
因此，具有不同于本文讨论的那些特定示例的属性的设备、系统和方法可以实施创新原理中的一个或更多个，并且可以在本文中未详细描述的应用中使用。因此，这样的可选实施例也落入本公开的范围内。
概览
所公开的基于纤维的能量收集器可以是柔性和重量轻的，并且可以形成(例如编织、针织、缠结等)为多个构型和许多功能结构，而不会妨碍或偏离目前已知的和充分理解的纺织品形成工艺。在美国专利申请号61/991,293和相关的国际专利申请号pct/us2015/027975中描述了纺织品形成工艺的几个示例，这两个申请的内容在此为了所有目的而以其整体并入，好像全部被叙述一样。
例如，一些所公开的纺织结构(无论是针织的、编织的和/或缠结的)可以包含一个或更多个能量收集纤维。这种纤维可以包括下列项中的一个或更多个：被配置为通过纤维的移动将机械能转换成电流的压电纤维、被配置为将光能转换成电流的光伏纤维和/或具有组合的压电和光伏特性使得它被配置为将机械能以及入射光转换成电流的纤维。一些所公开的纺织结构包括具有能量收集纤维的常规纤维的混合结构，以提供具有由常规纤维和能量收集纤维的组合使用产生的混合能量收集和常规特征的纺织品。在具体实施例中，一些所公开的纺织结构可以包括电导体(例如，导电纤维、细丝、例如印刷油墨的沉积物等)，其被布置成将所收集的电能传送到公共平面、汇流条、电路、连接器或其它设备以用于将电流进一步传送到电气或电子附件和/或电池或其他电储存设备(例如，电容器)。纺织结构的这种互连可以是并联的或串联的，例如，以增加从相互连接的纺织结构产生的电压电势或电流。
上面简要描述的类型的能量收集器可以被并入在一个或更多个基于纺织品的设备诸如鞋类、服装、帽类、行李箱、运动用品等中。这样的基于纺织品的设备又可以被用作例如通过专用或开放源连接器与各种可互操作的附件兼容的能源。这种连接器可以是导电的(即，被配置为将电路的第一部分和第二部分彼此物理耦合以允许电流从部分中的一个流向另一个部分)，或者连接器可以是感应的(即，被配置为通过例如磁场将电路的第一部分和第二部分彼此耦合，以感应出与通过另一部分的另一电流相对应的在一个部分中的电流)。这种可互操作的附件(有时被称为“平台附件”)通常可以是任何电气设备，例如智能电话、传感器、发射器、接收器、定位信标、gps设备、灯、加热器、电池、智能材料、手表、耳机等
示例1：基于纺织品的能量收集器
迄今为止，已经报道了对用于纺织品和/或织物应用的柔性能量收集器的很多研究。例如，sphelar电力公司已经创建了被编织到一块织物中的小的球形太阳能电池。这种织物由编织在一起的薄晶圆太阳能电池制成。所谓的powerfelt可以将温差转换为电流。在powerfelt中，并置的碳纳米管和塑料绝缘物的层可以将任何温差转换成电流。parasol(http://www.ncmbc.us/product-providers/documents/parasol_enertex_technology_farahi.pdf)使用利用波导辅助能量收集以将入射光聚集并集中在光伏电池的相对较小的区域上的纤维。
目前的研究在许多国内外大学和机构继续研究能量收集技术。对许多技术来说，焦点是将太阳能收集并入到纺织纤维内。
两个欧洲组织将研究聚焦于基于纺织品的光伏新型纤维上。dephotex是旨在开发柔性光伏纺织品以为可穿戴消费品以及并网/离网系统(on/offgridsystem)供电的欧洲合作研究项目(http://www.dephotex.com/)。powerweave是一个专注于开发用于电能产生和储存的纺织品、由欧洲委员会通过用于能量和环境保护市场的先进纺织品的研究和技术开发的第七框架计划支持的项目。该项目的目的基于用于在完全纤维状的基质内产生能量(10w/m2)和储存能量(10wh/m2)的织物的开发(http://www.powerweave.eu/)。
宾夕法尼亚州立大学已经开发出具有太阳能电池容量的基于硅的光纤。该光纤允许将太阳能电池硅线编织在一起以产生柔性、弯曲或扭曲的太阳能织物的可能性。
除了所有这些发展以外，波尔顿大学还创建了“开发了新型的低成本技术，其将压电聚合物基底和有机光伏涂层系统整合，以产生能够从包括太阳、雨、风、海浪和潮汐的大自然收集能量的3d纤维结构。它们是柔性的且可以被并入在纺织品中，用于在地球、水下和可能空间上的各种应用”。(http://www.idtechex.com/events/presentations/smart-functional-materials-for-energy-harvesting-from-laboratory-to-commercialisation-006028.asp)。该纤维将柔性光伏材料与柔性压电纤维组合。这种纤维通过收集太阳能以及从运动、雨水和风收集能量来产生电。在波尔顿大学已经开发了其他基于纤维和/或纺织品的能量收集器。这种收集器例如在美国公布号2013/0257156、2014/0145562和2014/0331778中被描述，这些公布中的每个在此为了所有目的而以其整体并入，好像被全部再现一样。
在一些实施例中，如图1所示，具有第一纺织品面11和相对的第二纺织品面12的间隔网10可以包含在其间延伸的一个或更多个压电纤维13。如果间隔网被压缩(例如，面11、12朝着彼此被推压)，则压电纤维可以物理地变形并产生电流和/或电势。间隔网可以被配置为从每个压电纤维13沿其一个或更多个边缘14a、14b收集电流/电势，并且将这样的电流/电势传送到电极15a、15b，该电极被配置为将间隔网电耦合到另一纺织结构和/或电路或其一部分。
适用于传送电力的其他布置是可能的。例如，其它编织纺织品、针织纺织品或非编织纺织品可以包含压电(pe)纤维、光伏(pv)纤维或混合pe/pv纤维或适合于将环境能量转化为可用的电能的其它纤维。仅作为一个示例，编织纺织品的至少一个经纱和/或纬纱可以包括这种能量收集纤维以形成能量收集纺织品。能量收集纺织品又可以以类似于在图1中示意性示出的电极15a、15b的方式结合电极，以通过所公开的连接器将所收集的电能传送到耦合到纺织品的电路。
可以在给定的纺织品内选择适合于将环境能量转换为可用的电能的纤维的位置，pv纤维可以在使用期间暴露于预期暴露于光的区。例如，纺织面板可以被定向成使pe纤维受到期望量的运动(例如，在鞋类物品的鞋面上的、在使用者的整个跨步中遭受弯曲的区域中)。
图2a、图2b和图2c图示了适于在上述类型的能量收集器之间传送电流的导电纺织结构的示例。在图2a中，导电纤维或纱线20a可以在适于使纤维20a电耦合到电极15a、15b之一的布置中并入在(例如，如图1所示的)纺织面板中。可选地，电导体20b、20c的沉积层可被施加到纺织面板的表面，如分别在图2b(编织纺织品)和图2c(针织纺织品)中所示的。在一些实施例中，沉积层可以包括适于纺织品印花的导电油墨。另外或作为可选方案，沉积层可以包括一个或更多个电气设备(例如，电阻器、电容器、电感器、晶体管、存储器单元、处理器、可操作电路、电操作材料等)以形成智能纺织品/或形成可以与一个或更多个其它纺织面板和/或更常规的印刷电路板互连的纺织面板。
电极15a、15b可以耦合到第一电感线圈(未示出)。相邻的纺织面板或附件可以包括互补的第二电感线圈(未示出)，并且由通过第一线圈的电流感应出的磁场可以在第二电感线圈中感应出相应的第二电流。第二电流可以为在相邻的纺织品或附件中的电路供电。这样的纺织品或附件可以包括现在已知或以后开发的一种或更多种电气设备。
示例2：能量平台
可操作的设备可包含能量收集纤维和/或纺织品以形成能量平台，可互操作的附件可以耦合到该能量平台并且它们可以从该能量平台接收能量(例如，以电流的形式)。例如，基于pe的间隔网可以并入在鞋类物品的鞋底单元中。如本文所使用的，鞋底单元可以构成鞋类物品的鞋内底、鞋中底、鞋外底或其组合。可互操作的附件可以直接或间接地耦合到间隔网的功率输出端，以从间隔网接收功率用于操作附件。这样的附件可以是如本文所述的各种附件中的任何一种。
仅作为许多所设想的示例的几个其他示例，能量平台可以包括背包、遮篷或帐篷、其他户外装备和/或服装。如将认识到的，一些能量平台更适合于并入用于能量收集的基于pe的纺织品，并且一些能量平台更适合于基于混合pe/pv纺织品或仅基于pv的纺织品，取决于该平台将被投入的可能用途。例如，鞋底单元将可能遭受压缩/解压缩荷载的许多循环，并且将可能不暴露于有意义的入射光能量。因此，以鞋底单元构型的形式的能量平台可以适当地依赖于基于pe的纺织品。另一方面，旨在被拉紧并且不允许飘荡的帆将主要暴露于光能且仅受到中等量的机械变形。因此，以帆的形式的能量平台可能适当地主要依赖于基于pv的纺织品。作为另一个示例，骑行裤可暴露于相当多的光能以及物理变形。因此，以骑行裤的形式的能量平台可以适当地依赖于基于混合pe/pv的纺织品。
不管给定能量平台的具体实施例如何，与给定平台互补或与给定平台互操作的附件是可能的。例如，电池(例如，可再充电和/或印刷电池)、沉积电路(例如，印刷导电油墨、沉积或印刷的电子设备诸如例如led、传感器)、无线充电和姿态控制器等可以操作地耦合到给定的能量平台，以提供完全功能性和自主的使用者体验。
此外，当电子设备例如基于软件升级和新应用而发展时，可以保留所公开的能量平台以仅通过用新的附件代替较老的附件来提供扩展的使用者体验。可互操作组件的这种模块化布置允许在平台当中采用和混合旧的充电技术和新的充电技术。仅作为一个示例，微软的自动充电(autocharge)灯可以并入到背包和服装内。在这种情况下，当电话进入房间时，传感器可以检测例如电话电池的充电功率水平。在检测之后，直接和聚焦的光束可以被引导到基于pv的纺织品的面板以感生出电流，电流又可以对电池充电或者为附件供电。
示例3：鞋类
如上所指示的，用于鞋类的鞋底单元可以包括间隔网，并且从行走和跑步的冲击(间隔网的压实和扩张)收集能量。也可以通过间隔网的弯曲来收集能量。在一些实施例中，这种弯曲可以跨整个脚床(footbed)例如从脚后跟到脚趾发生。网也可以放置到特定区域例如脚后跟和前足的高冲击区域内。
使用压电纤维的网可以足够耐用以延长鞋类的寿命。同样，一些鞋底单元可以被移除并放入新的鞋中。
将能量收集设备并入到鞋类中允许开发的许多不同的选项，其比以前有效得多。因为连续提供能量，所以目前用于为给定电气设备供电的电池的尺寸可被减小，消除了对电子设备到纺织品内的并入的现有阻碍。印刷或沉积电路可以提供额外的选择，以减轻重量。
可印刷的导电油墨例如石墨烯可以放置在鞋底单元和/或相应的鞋面周围的各个区域中。如图3a所示，鞋类物品30可以具有电连接器31。
在整个本公开中，应当理解，术语电连接器包括导电连接器以及用于将电路部分彼此耦合并且促使电流通过所选择的电路部分的电感或“近场”连接器。
在某些情况下，电连接器31位于鞋的内部、鞋的外部或嵌在例如鞋的鞋面中。连接器31可以包括沉积层或被形成为沉积层。如图4所示，附件单元40可以包括一个或更多个灯。仅作为将附件耦合到能量平台的一个说明性示例，灯40可以在相对于连接器31(图3a)的可操作的关系中固定到或以其他方式耦合到鞋类物品30。附件可以接收适于为附件供电的电能，如在图3b中由照明灯40a、40b所描绘的。
除了鞋底单元包含基于pe的纺织品之外，鞋的鞋面也可以包含pe/pv混合纺织品(或根据需要，包含基于pe或pv的纺织品)。用于形成鞋面的纺织品可以包括包含例如混合pe/pv纤维的针织或编织材料。因此，与仅包含能量收集鞋底单元的鞋相比，包含能量收集纺织品的鞋面可以提供来自鞋的附加能量收集。例如，鞋面通常可以暴露于阳光和室内照明以及来自在使用者的整个步态中的屈曲的运动。
一些能量收集纺织品足够柔性，以允许使用各种选定的针织和/或编织技术将鞋的鞋面构造成单件。可以在鞋已被组装后添加组件和电气连接。可选地，一些所设想的附件例如传感器和电子组件可以在挤出期间并入在一层或更多层纤维(多层芯鞘)中。
如将理解的，包含基于纺织品的能量收集器的能量平台可以通过使用在纱线和纤维中的纤维电池、纤维能量收集器和纤维传感器来被进一步优化。此外，纱线和纤维可以在先进的针织和编织机中被对准，以允许例如一件式鞋类鞋面用在特定(例如期望)位置处的能量收集的特定纱线/纤维、传感器和/或电池被构造。类似地，在力纺丝(forcespinning)例如一件式鞋类鞋面的情况下，这些纤维、纤维网、纤维传感器、纤维电池、电子组件和其他能量收集器可以在力纺丝过程中、在将纤维力纺丝到鞋楦上之前、之后或期间被放置。在衣服/鞋类组件的一件式衣服的情况下力纺丝到模型或模具上的情况下，这些组件也可以被并入。在国际专利申请号pct/us14/045484中公开了力纺丝的方面，该专利申请的内容特此为了所有目的通过引用被全部并入，并在附录中被复制。
示例4：电导体
尽管可以使用导线或其他公共电路元件来从网收集和传送电流，但是在所选择的能量平台(例如鞋类)的背景下，这种组合可能变得庞大和繁琐。
因此，一些实施例并入智能传导纺织品和纤维，如关于图2a、图2b和图2c所描述的。导电纤维可以包括具有沉积在其上的金属颗粒的合成/天然纤维、可以或可以不被合成/天然纤维包裹的金属线、内部具有导电颗粒的聚合物。为了减少空间以及减少电线和金属的使用，可以使用包括导电油墨的沉积层。这种沉积材料的常见供应商包括t-ink、nagase和dupont。
在一些实施例中，基于pe的纺织品可以被封装以便较不易受到水或其它液体的损害。导电印刷油墨可以连接到间隔网上的两个引线15a、15b。导电油墨又可连接到鞋上或鞋内的可再充电电池。
示例5：电池
所公开的电池可以具有任何选定的电力容量或尺寸。一些所设想的电池包括在适于组合地形成电池的纺织品上的所沉积的材料的并置层。其他电池包含用于存储的基于纤维的电池。在一些情况下，能量收集纤维可以被编织、针织或以其他方式连接以形成与电池纤维组合的纺织结构。当考虑尺寸、重量和电荷保持容量的竞争要求时，这种电池被认为非常适合于鞋类(和其他能量平台)。
在任何情况下，所设想的电池可以是可拆卸的或完全集成在能量平台(例如鞋类)中。在可拆卸电池的情况下，设想用于将电池附接到鞋的不同方法，包括系带系统、磁铁、钩环紧固件、卡扣、拉链袋和其它已知的紧固件。如将认识到的，这样的电池可以具有不规则形状以与鞋类融为一体和/或提供期望的设计美学(例如，融入并提供隐形外观(incognitoappearance))。
给定的电池可以具有一个或更多个充电端口(例如usb-c端口)以跨各种电流额定值对各种附件充电，和/或从次级源(例如常规墙壁插座)对电池充电。电池可以直接地或间接地可操作地耦合到如下面更充分描述的各种附件中的任何一个。
示例6：服装
包含基于pe、pv和混合pe/pv的纤维的能量收集纺织品可以形成并入到各种服装中的一个或更多个面板。此外，导电纤维和/或沉积层沿着接缝(防水接缝仅仅是一个特定的例子)可以收集和传送由收集器产生的电流。一个或更多个电池、连接器和/或附件可以操作地耦合到收集器，如在本文中的其他例子中所述的。
服装的一些具体、非限制性的例子包括性能衬衫、连帽衫和外套。图5、图5a、图5b、图5c、图5d和图6示出了包含能量收集纺织品并且具有与在图3a和图3b中所描绘的连接器31类似地操作地耦合到纺织品的多个连接器51的示例性衣服50。在图6中，如在图3b中的，示出了根据从能量收集纺织品获得的功率操作的几个附件51b。
示例7：运动用品、遮蓬和帐篷
运动用品和装备的各种物品(包括例如遮篷、帐篷和飞行器(flyes))可以包含基于pe、pv和/或混合pe/pv纤维的能量收集纺织品的一个或更多个面板。这种纺织面板可以将太阳能和机械能(例如，从风和/或下降的雨转移到纺织面板的动量)转换成可用的电能。如同上面所述的鞋类和服装例子一样，电导体可以以上述方式收集电流并将电流传送到连接器和/或附件。
示例8：行李箱、袋子和背包
通过参考图7a和图7b，行李箱、袋子和背包的各个部分可以包含基于pe、pv和混合pe/pv纤维的能量收集纺织面板。例如，基于pe/pv的纺织品可以包围整个背包70以提供连续的电力源。电池最初可以被无线地充电，且然后通过混合纤维被连续充电。这可以用于无线地或使用电缆对电子设备的任何组合充电。它还可以向并入到背包本身内的物品(包括但不限于：相机、灯、扬声器、手势控制设备等)提供额外的电力。可以经由连接到软电路开关的蓝牙或印刷和导电油墨来控制这些物品中的一些或全部。通过能量收集器的性质，肩带73可以在拉伸和移动期间收集能量，并且间隔网可以在包的底部处插入以在负载的压缩期间收集能量。
如图7a所示，一个或更多个电连接器72可以例如被放置在与主要的使用者接触表面(诸如例如肩带73的内表面72a或背包70的与使用者的背部接触的面)成操作关系中。类似地，与背包70兼容的可互操作的衣服50(图5)可以包含一个或更多个互补定位的连接器51，以便从背包70接收电力或向背包70传递电力，实现组合能量平台(在这个例子中，为背包和衬衫)的增加的能量收集和储存。
示例9：帽类、连指手套和手套
如在本文所述的其它示例服装和外衣中，能量收集纺织品可以形成帽类和/或手套的一个或更多个面板，并且收集的电流可以被传送到连接器和/或附件。
示例10：平台附件
平台附件的几个实施例通过示例的方式被描述，虽然基于对本公开的审阅，平台附件的许多其他实施例对于本领域中的普通技术人员将变得明显。
图9a、图9b和图9c示意性地示出了包含以加热器91、92和控制器93的形式的平台附件的几个能量平台实施例90a、90b。加热器91、92可以在电流从其通过时由于电阻加热而增加温度。可以使用沉积层例如导电、可印刷的油墨(诸如石墨烯)来形成加热元件91、92。由于它们的自然电阻，这种材料很少过热或引起火灾，且可以安全地在服装和鞋中使用以及结合其他能量收集平台来使用。
在用于加热基于大量绝缘材料的鞋、衣服和手套或连指手套的常规方法中，该材料不是空气渗透的或透气的，或者大体积的电池和电线系统被并入。差的电路和常规连接器可能导致火灾和过早故障。虽然这样的鞋子可以是温暖的，但它们也可能是热和湿粘的。
所公开的能量收集平台可以包含控制器93，提供瞬时调节到加热元件90a、90b的电力的能力并允许冬季靴子和鞋子的构造例如改变。根据智能手机，使用者可以设置合适的温度范围。传感器可以监测温度，并且控制器93可以响应于观察到的温度降至选定的阈值温度以下而发射适合于激活加热元件的控制信号。因为在使用期间可以有从能量平台90a、90b收集的恒定的或持续的能量源，所以加热元件91、92和/或控制器93的连续操作可以是可能的。通过不断调节的加热元件，寒冷天气的服装、鞋类和装备可以与常规寒冷天气的服装、鞋类和装备相比更轻和更灵活，允许更透空气和透气的不同结构并减少常常在常规寒冷天气服装、鞋类和装备中出现的过热和湿粘感。这很容易适用于滑雪靴、工作靴等。
组合本文所述的能量收集、印刷电子设备、传感器、蓝牙、无线充电和/或电池系统示例可以允许以前从未设想的许多鞋类修改。维持恒定能量源的能力为自调节捆扎系统100提供能量平台，如在例如图9a、图9b、图9c和图10中描绘的。
当跑步者跑长距离(高英里数和半程马拉松和更长)时，他们的脚常常开始肿胀。常规的鞋对这种肿胀没有反应，并且常常鞋对于跑步者的肿胀的脚变得太小。当脚肿胀时，脚趾可能摩擦鞋类物品101中的内包头(toebox)102的一端，导致水泡且将脚趾甲拉掉导致出血和穿用者的不适。
组合地采用一个或更多个上述技术例子，自调节捆扎系统可被设计到创新的鞋类物品100中。例如，根据智能电话应用或其他计算环境，捆扎系统的期望压力可以与所选择的活动(例如步行、远足、跑步或站立)相一致地被设置。可以例如使用(例如，在鞋中或从智能设备被并入的)陀螺仪/gps传感器/压力传感器来观察每个所选择的活动。
当使用者增加活动时，捆扎系统100可以激活。在鞋面中的压力传感器可以连续监测足部肿胀，或者定时器可以监测活动的持续时间。一旦超过所选择的压力或持续时间阈值，捆扎系统100就可以缓和压缩力，减轻在脚上的压力。捆扎系统可以完全取代常规鞋带、与鞋带结合或者放置在鞋面周围的各个地方：脚踝/脚后跟、内包头、足弓中。不同的材料可用于捆扎系统。这可以作为智能纤维直接编织或针织到鞋面内并与不同组件连接，或者在鞋面的构造期间单独缝合。智能聚合物和形状记忆聚合物和形状记忆金属可用作捆扎系统。
然而理想地，为了用于能量收集和集成到该系统内，可以使用聚合物合成肌肉。许多研究人员正在开发用于机器人四肢的人造肌肉系统。这些是低成本的，并且可以应用于打开和关闭遮阳窗帘等。这些材料可以用于捆扎系统100以及用于调节温度。如果被完全针织或编织到织物中，打开和关闭在纤维与纱线之间的间隙空间，则使鞋面收缩或膨胀，如由图11中的实线和虚线的比较所描绘的。
在捆扎系统的情况下，mit、得克萨斯大学达拉斯分校、伍伦贡大学(澳大利亚)已经开发了可用作柔性捆扎系统或者以及温度调节系统的不同形式的人造肌肉。人造肌肉可以基于不同的刺激：水分、热、电刺激来扩张和收缩。这些纤维可以是独立的或者是管子并被编织在上面。在后者中，在ikedaseichusho和冈山大学已经创造出在随后被编织在上面的管中通过气流扩张和收缩的人造肌肉。如果热是必要的，则可以用可以使用电阻加热的导电纤维来缠绕纤维，使用流过纤维的电流来激活人造肌肉。这些捆扎系统在跑步时收缩，并在站立和行走时变松。并入到鞋中的传感器将感测移动(运动)，感测冲击、压力和脚部位置的传感器可以另外对脚的绷紧的不同区域做出响应。
以上面概述的人造肌肉的类似方式，缓冲系统可被开发且当前正在被开发，其改变对不同硬度的表面上的冲击的缓冲水平。例如，图10b图示了软草坪的着陆，而图10c示出在硬表面上的类似的脚撞击。可以根据观察到的表面硬度来调节外底弹性或硬度，为使用者提供越过各种表面硬度的一致的感觉和缓冲程度。例如，感测冲击和速度可以允许鞋类附件调节所需的缓冲。材料可以包括上述智能人造肌纤维的不同制造。此外，外底可以以类似的方式被调节。
与一个或更多个上述技术例子相兼容的其它合适的附件包括诸如例如电池的能量存储设备、电容器、功率传感器、高空病预测设备、电话的辅助屏幕，到给定附件或来自给定附件的外部连接(诸如例如usb连接器)、诸如例如led的照明元件、结合例如期望功能或可适应的特性的自适应或其他智能材料、蓝牙或其他无线通信设备、温度传感器、功率传感器、心率监测器、发射器和/或计算环境，如本文所述的。
计算环境
图12图示了可以实现与例如控制平台附件、能量收集器等相关的所描述的方法、实施例、技术和工艺的合适的计算环境1100的一般化例子。计算系统1100并不旨对技术的用途或功能的范围提出任何限制，因为可以在多种通用的或专用的计算环境中实现技术。例如，每个所公开的技术可以用其他计算机系统配置(包括手持设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机等)来实现。每个所公开的技术也可以在分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以被定位在本地和远程两者的存储器存储设备中。
参考图12，计算环境1100包括至少一个中央处理单元1110和存储器1120。在图12中，在虚线内包括该最基本的配置1130。中央处理单元1110执行计算机可执行指令，并且可以是真实处理器或虚拟处理器。在多处理系统中，多个处理单元执行计算机可执行指令以增加处理能力，且因此多个处理可同时运行。存储器1120可以是易失性存储器(例如，寄存器、高速缓存、ram)、非易失性存储器(例如，rom、eeprom、闪速存储器等)或两者的某个组合。存储器1120存储软件1180，其可以例如实现本文描述的一种或更多种创新技术。
计算环境可具有额外的特征。例如，计算环境1100包括储存器1140、一个或更多个输入设备1150、一个或更多个输出设备1160以及一个或更多个通信连接1170。(未示出的)互连机构(例如总线、控制器或网络)使计算环境1100的组件相互连接。通常，(未示出的)操作系统软件为在计算环境1100中执行的其他软件提供操作环境，并且协调计算环境1100的组件的活动。
储存器1140可以是可移动的或不可移动的，并且包括可用于储存信息的并且可以在计算环境1100内被存取的磁盘、磁带或盒式磁带、cd-rom、cd-rw、dvd或任何其他有形介质。储存器1140储存软件1180的指令，其可实现在本文中描述的技术。
输入设备1150可以是触摸输入设备(诸如键盘、小键盘、鼠标、笔或轨迹球)、语音输入设备、扫描设备或向计算环境1100提供输入的另一设备。对于音频，输入设备1150可以是接受以模拟或数字形式的音频输入的声卡或类似设备、或将音频样本提供到计算环境1100的cd-rom读取器。输出设备1160可以是显示器、打印机、扬声器、cd刻录机、或者提供来自计算环境1100的输出的另一设备。
通信连接1170实现了通过通信介质(例如，连接的网络)与另一计算实体的通信。通信介质传送信息，诸如计算机可执行指令、压缩图形信息或在经调制的数据信号中的其它数据。数据信号可以包括与由传感器观察到的物理参数有关或与由控制器发出例如以引起系统10(图1)中的组件的操作的改变的命令有关的信息。
有形计算机可读介质是可以在计算环境1100内访问的任何可用的有形介质。通过示例而非限制的方式，利用计算环境1100，计算机可读介质包括存储器1120、储存器1140、通信介质(未示出)以及上述中的任一种的组合。有形计算机可读介质排除暂时信号。
其他实施例
上述示例一般涉及能量收集纺织品和相关的系统和方法。基于本文公开的原理以及本文所描述的相应装置的配置中的任何伴随的改变来设想除了上文详细描述的实施例以外的其他实施例。结合本文公开的原理，可能提供各种各样的系统，其适于将可用的环境能量转换为用于为各种互补的电气和/或电子电路中的任何一种例如帆船的帆、汽车中的装饰品等供电的可用形式。
方向和其它相对基准(例如，上、下、顶部、底部、左、右、后部、前部等)可用来便于在本文中讨论附图和原理，但并没有被规定为限制性的。例如，可以使用某些术语，诸如“上”、“下”、“上部”、“下部”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”等等。当处理相对关系时，尤其是相对于所图示的实施例，在适用的情况下使用了这样的术语以提供描述的一些清晰性。但是，这样的术语并非旨在暗示绝对关系、位置和/或定向。例如，相对于一个物体，仅通过翻转该物体，“上部”表面可以变成“下部”表面。然而，它仍然是同一个表面并且该物体仍然是同一个。如本文所使用的，“和/或”是指“和”或者“或”，以及“和”和“或”。此外，本文引用的所有专利的和非专利的文献在此为了所有目的通过引用以其整体并入。
上面结合任何特定技术示例描述的原理可以与结合本文所描述的每个其它技术示例描述的原理组合，如本领域中的普通技术人员在审阅本公开之后将认识到的。因此，本详细描述不应当在限制性意义上被解释，并且在审阅本公开之后，本领域中的普通技术人员将认识到可以使用本文中所描述的各种概念设计各种能量收集和/或电力输送平台以及包含所公开的附件与这样的平台的相关系统。此外，本领域中的普通技术人员将认识到，本文所公开的示例性实施例可以适用于各种其他配置和/或用途而不偏离所公开的原理。
因此，提供所公开的实施例的先前描述，以使本领域中的任何普通技术人员能够做出或使用所公开的创新。因此，目前所要求保护或在未来要求保护的创新并没有被规定为限于在本文中所述或明确示出的实施例，而是被规定为符合与权利要求的语言一致的全范围，其中以单数例如通过使用冠词“一个(a)”或“一个(an)”对元件的提及并不意欲表示“一个且仅一个”，除非明确地这么规定，而是表示“一个或更多个”。对本领域中的普通技术人员已知的或稍后变得已知的在整个公开中所描述的各种实施例的元件的所有结构和功能等同物被规定为由本文所描述和要求保护的特征包含。此外，本文所公开的内容并没有被规定为专用于公众，无论这样的公开内容是否明确在权利要求中叙述。没有权利要求叙述将根据35u.s.c112(f)的条款来解释，除非该叙述使用短语“用于......的装置”或“用于......的步骤”来表达。
因此，鉴于所公开的原理可以应用于的许多可能的实施例，我们保留权利以要求保护本文所描述的特征的任何和所有组合以及在上述描述的范围和精神内出现的全部。