一种智能车轮、智能车轮系统以及轮式车辆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能车轮、智能车轮系统以及轮式车辆，其中，所述智能车轮包括车轮本体；所述车轮本体设置动能转换电能模块；所述动能转换电能模块设置充电端，其用于连接第一蓄电池，在车轮本体转动时，将动能转换为电能，为所述第一蓄电池充电。采用上述方案，本发明通过在车轮上设置动能转换电能模块，在车轮本体转动时为电池进行充电，具有很高的市场应用价值。
【专利说明】
一种智能车轮、智能车轮系统以及轮式车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及轮式车辆部件，尤其涉及的是，一种智能车轮系统。
【背景技术】
[0002]自行车作为一种代步工具，已经广泛应用于普通家庭当中。但无一例外是仅仅提供简单的代步功能，以帮助人们到达目的地。
[0003]随着智能地球和物联网的发展，以互联网为大脑，以传感器等设备为载体接触的智能穿戴设备已经越来越深入到日常生活中。
[0004]在自行车等轮式车辆的使用中，车辆的电子设备往往需要电能供应，车轮的动能无法转换为电能使用。
[0005]动能转换为电能的技术，已经有不少专利技术和产品予以实现。
[0006]例如，中国专利201120297356.8公开了一种电动车驱动与能量回收系统，包括电动机驱动系统、发电机、两套蓄电池、充电装置、减速器或增速器、电磁离合器、加速踏板传感器、制动刹车踏板传感器、电气控制器及显示仪表；其特点是电动机驱动系统连接并驱动前轮或后轮；发电机通过电磁离合器连接减速器或增速器，并且与电动机驱动系统并联；由该电磁离合器控制发电机是否工作；电气控制器的输入端连接加速踏板与制动刹车踏板传感器，电气控制器的输出端连接电磁离合器、电动机驱动系统的电动机、发电机及蓄电池；电气控制器将加速踏板与制动刹车踏板传感器的输入信号处理比较后控制发电机的工作状态；采用了独立的发电机回收能量系统，具有节能环保、低碳等优点。
[0007]又如，中国专利200420068571.0涉及一种电动车上使用的运动能转换成电能的装置，它具有一动能接收装置和支承动能接收装置的弹簧钢板及弹簧钢板与车辆连接的支撑柄；弹簧钢板的中部与液压油缸中活塞柄固定连接，在液压油缸的泄油腔中套有活塞，活塞露出泄油腔外的一端开有齿与发电机变速箱内第一小齿轮哨合。它具有供电时间长，使用方便，节省能源等优点。
[0008]又如，中国专利200620125450.4公开了一种电动车智能转换器，包括三相交流电输入端子，整流滤波部、电感L、智能转换芯片和直流电路输出端子；由输入端子输入的电压经过整流滤波部后再通过电感L和智能转换芯片，并在输出端子处给负载提供恒压、恒流的直流输出；智能转换芯片的一端与三相交流电输入端子或电瓶连接，智能转换芯片的另一端与直流电路输出端子连接。本发明能够将车轮旋转产生的动能转换成电能直接传送给电动机使用或传送给蓄电池储存。
[0009]但是，这些专利技术和产品，没有将动能转换电能装置应用在车轮上。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是提供一种新的智能车轮系统。
[0011]本发明的技术方案如下:一种智能车轮，其包括车轮本体；所述车轮本体设置动能转换电能模块；所述动能转换电能模块设置充电端，其用于连接第一蓄电池，在车轮本体转动时，将动能转换为电能，为所述第一蓄电池充电。
[0012]优选的，所述车轮本体还设置定位模块与接电端；所述接电端连接所述定位模块，其用于连接蓄电池，为所述定位模块供电。
[0013]优选的，所述车轮本体还设置分别连接所述接电端的传感模块、处理模块、传输模块；所述处理模块分别连接所述传感模块、所述传输模块，用于接受所述传感模块的传感信号，通过所述传输模块对外传输；所述处理模块还连接所述定位模块，用于接受所述定位模块的定位信号，通过所述传输模块对外传输。
[0014]优选的，所述处理模块还用于连接电磁锁，用于通过所述传输模块接受外部的控制信号，控制所述电磁锁处于开启状态或锁定状态。
[0015]优选的，所述处理模块还用于通过所述传输模块接受外部的控制信号，控制所述车轮本体移动。
[0016]优选的，所述传输模块包括蓝牙单元。
[0017]优选的，所述传输模块包括USB传输单元及其连接端。
[0018]优选的，所述处理模块还用于连接转向指示灯。
[0019]优选的，所述智能车轮还包括所述第一蓄电池。
[0020]又如，一种智能车轮系统，其包括移动终端、云数据中心、以及任一上述智能车轮；所述移动终端与所述云数据中心远程连接；所述移动终端与所述智能车轮连接。
[0021 ] 又如，一种轮式车辆，其包括任一上述智能车轮。
[0022]采用上述方案，本发明通过在车轮上设置动能转换电能模块，在车轮本体转动时为电池进行充电，具有很高的市场应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的一个实施例的示意图；
[0024]图2为本发明的又一个实施例的示意图；
[0025]图3为本发明的锁车应用的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0027]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0028]如图1所示,本发明的一个实施例是,一种智能车轮,其包括车轮本体101 ;所述车轮本体设置动能转换电能模块102 ;所述动能转换电能模块设置充电端103，其用于连接第一蓄电池，在车轮本体转动时，将动能转换为电能，为所述第一蓄电池充电。例如，所述第一蓄电池设置于所述智能车轮外部，所述智能车轮的所述动能转换电能模块通过所述充电端连接所述第一蓄电池；优选的，所述智能车轮还包括所述第一蓄电池。和/或，所述车轮本体设置第二蓄电池，所述动能转换电能模块还通过所述充电端为所述第二蓄电池充电。优选的，所述第二蓄电池的容量小于所述第一蓄电池。又如，所述第二蓄电池的容量小于3000mAh，这样，所述第二蓄电池的重量较轻，但能够为所述车轮本体的各功能模块供电。例如，所述功能模块包括定位模块、处理模块、传感模块和/或传输模块等。
[0029]优选的，所述车轮本体还设置定位模块与接电端；所述接电端连接所述定位模块，其用于连接蓄电池，为所述定位模块供电。定位模块用于确定所述车轮本体的位置；例如，所述定位模块为GPS定位模块或者北斗定位模块。这样，用户可以即时获知所述智能车轮的位置。例如，在停车时，通过定位模块将所述智能车轮的位置信息通过移动终端传输给服务器，例如，移动终端为手机、平板或者笔记本电脑等。又如，服务器为云服务器、云数据中心等。
[0030]优选的，所述车轮本体还设置分别连接所述接电端的传感模块、处理模块、传输模块；所述处理模块分别连接所述传感模块、所述传输模块，用于接受所述传感模块的传感信号，通过所述传输模块对外传输；所述处理模块还连接所述定位模块，用于接受所述定位模块的定位信号，通过所述传输模块对外传输。例如，所述传感模块包括转数传感器、温度传感器、速度传感器和/或压力传感器等，用于将所述智能车轮的转数、温度、速度和/或压力等传感信息传送到所述处理模块，以便于所述处理模块确定所述智能车轮的行程或者行驶距离，所述智能车轮的安全状况等；优选的，所述传输模块包括蓝牙单元；或者，所述传输模块包括USB传输单兀及其连接端；又如，所述传输模块包括USB传输单兀、WIFI传输单元和/或蓝牙传输单元，用于将所述处理模块的处理信息，包括处理后的传感信息等，对外传输；还用于将所述定位信号对外传输。优选的，所述智能车轮或者具有所述智能车轮的轮式车辆上设置安装座，其上固定所述移动终端，所述移动终端连接所述第一蓄电池以获得充电；和/或，所述移动终端连接所述定位模块，例如，所述移动终端通过USB或者蓝牙方式连接所述定位模块；又如，所述移动终端通过所述传输模块连接所述处理模块，获知所述定位模块的定位信息。
[0031]优选的，所述处理模块还用于连接电磁锁，用于通过所述传输模块接受外部的控制信号，控制所述电磁锁处于开启状态或锁定状态。例如，通过设置所述电磁锁的通电状态，控制所述电磁锁处于开启状态或锁定状态。例如，所述处理模块控制所述电磁锁，对电磁锁断电，随着电量的逐渐减少，电磁锁的铁板吸力值也逐渐变小，当减小到一定的电量，此时磁力为零，完成开锁。又如，所述处理模块控制所述电磁锁，对电磁锁通电，随着电量的逐渐增加，电磁锁的铁板吸力值也逐渐变大，当增大到一定的电量，完成锁定。优选的，所述处理模块通过所述传输模块接受外部的远程控制信号，控制所述电磁锁处于开启状态或锁定状态。
[0032]优选的，所述处理模块还用于通过所述传输模块接受外部的控制信号，控制所述车轮本体移动。其中，所述移动包括向前转动或向后转动，和/或，转向转动，以及这些转动的转速，使得所述智能车轮按一定的速度前进或后退，或者转向。这样，可以实现自行车、电动车、滑板车等轮式车辆的自动行驶功能。优选的，所述处理模块还用于连接转向指示灯，用于在自动驾驶时，根据计划转向，提前控制所述转向指示灯发光或闪烁，以通知后面的车辆或者行人，有利于实现安全驾驶。
[0033]又如，一种智能车轮系统，其包括移动终端、云数据中心、以及任一上述智能车轮；所述移动终端与所述云数据中心远程连接；所述移动终端与所述智能车轮连接。所述移动终端连接所述定位模块，用于在所述智能车轮停止转动时，将所述定位模块的定位信号，通过所述移动终端传输到所述云数据中心。
[0034]例如，一种应用于手机APP管理的智能车轮系统，该系统包括手机APP应用管理程序，云端数据存储及分析中心，智能车轮组成，其中智能车轮由车轮本体组成，并且设置处理模块与传感模块，传感模块包括温度感应单元，湿度感应单元，压力感应单元，速度感应单元与电磁感应单元；又如，智能车轮还包括无线蓝牙模块，动能转换电能模块，充电电池，USB接口，可拆卸辅助装置等。其中，云端数据存储及分析中心即云数据中心。
[0035]其中，动能转换电能模块基于能量转换原理，将行驶中产生的动能转化为电能，传感器模块包括温度、湿度、压力、速度和/或电磁等感应元器件，例如，通过蓝牙模块和手机建立无线连接，中央处理器发出指令，将各种传感器单元采集数据通过蓝牙或USB方式将数据传输到手机APP端。手机APP根据网络环境状况按照一定的时间间隔或数据量，将数据上传到云端，云端数据存储及分析中心存储手机上传采集数据，并按照APP发出的场景指令要求进行分析，根据分析结果下发命令。手机APP端接收云端命令，指示或预警相应的结果。
[0036]又如，一种轮式车辆，其包括上述任一实施例所述智能车轮。
[0037]下面以自行车为例，进一步说明所述智能车轮的具体应用，但需要说明的是，所述智能车轮还可应用于汽车、电动车、滑板车等轮式车辆上。例如，应用于自行车时，智能车轮在外形上与一般自行车的前轮或后轮没有太大区别，例如，智能车轮设置于后轮，其中圈的组件包含了一个电动马达、电池和传感器模块，并内置一个低功耗的GPS模块，用户能够很轻易地自己组装到自行车上。该车轮可自由拆卸，并接有USB 口，连接手机或使用普通电源充电。智能车轮采用蓝牙技术和手机APP通信，在使用过程中，将手机固定在自行车把前端位置，并依靠USB 口连接对手机持续充电，同时在骑行过程中可调整为充电模式，将动能转化为电能，存储到智能车轮的电池中。
[0038]例如，智能车轮的基本组成结构如图2所示，车轮本体分别连接电动马达及充电单元、GPS定位单元、蓝牙收发单元电子感应及预警单元。
[0039]在采用智能车轮系统行驶过程中，需要首先将手机固定于车把前端，并通过USB方式连接手机和车轮输出接口，在手机APP侧选择充电或数据传输等模式，根据需要可持续供电或将采集的数据传输到手机端。其依据智能车轮进行自行车开启，路上行驶。
[0040]又如，锁车的具体流程如图3所示，包括开启自行车，行驶过程中的数据采集，数据上传到手机或云端分析，基于分析的结果预警指示，当骑行完毕，锁车。具体方法说明如下。
[0041]基于手机APP远程开锁:当场景为开锁时，手机APP发出指令，从云端获取密钥，并在手机APP应用中输入密钥，鉴权通过后，手机APP指示智能车轮的电池模块对电磁锁断电，随着电量的逐渐减少，电磁锁的铁板吸力值也逐渐变小，当减小到一定的电量，此时磁力为零，完成开锁。另外，该方法可应用到借车等场景中，当借车时，车主从云端生成一个密钥，并将密钥下发给借车人，借车人打开手机APP端，即可完成开锁的过程。而所有的这一切行为均不需要面对面的交接钥匙方式，同时，减少了钥匙的繁琐携带等，极大提升方便和安全性。
[0042]数据采集:智能车轮生成多种类型的传感数据，包括但不限于温度，湿度，压力，速度等数据样本。
[0043]下面分别予以叙述各种数据采集的方法。
[0044]温度数据采集:车轮滚动时，车轮内部的温度传感单元依据周围环境的热能升高，使得热敏电路产生电势差，依据电势差计算温度，生成温度采集数据。
[0045]湿度数据采集:空气中的水蒸气吸附在湿度传感器的感湿膜上，其内部的电阻率和电阻值发生相应的变化，电容变化量与电阻变化成正比，将产生的电压转换为温度数据。
[0046]速度数据采集:速度传感器内置有测速发电机，车轮旋转过程中产生摩擦力，带动速度传感器转动，安装在车轮的速度传感器发出一系列的脉冲，每个脉冲标识一定的距离值，从而生成速度数据。
[0047]压力数据采集:空气中的外力使压力传感器的薄片变形，继而产生压电阻抗效果，从而使阻抗变化转化成电信号，生成压力数据。
[0048]数据分析:采集的数据通过蓝牙单元或USB方式传输到手机APP端，手机APP根据时间间隔和数据量大小，将采集的数据上传到云端存储及分析中心，继而云端根据手机APP发出的场景指令分析数据。
[0049]例如，场景指令包括但不限于以下方式。
[0050]导航及定位:手机APP利用智能车轮内部的GPS模块，获取当前位置信息，并将导航指令发送到云端存储及分析中心，获取指令后，云端依据位置将地图数据下发到手机APP，标识当前周围环境及线路。手机APP定位骑行者在地图中的位置，并根据云端的速度分析，生成位移指示，模拟骑行过程中的位置变化。
[0051]防爆胎:骑行或静止过程中智能车轮采集温度，湿度，速度，压力等数据，并由手机APP上传到云端，云端依据各项因素的样本数据，结合大数据分析爆胎的概率。具体来说，将所有因素等分概率，当满足一项指标，该概率因素等分加一，所得的数据之和即为样本概率。例如基于温度，湿度，速度，压力四种因素分析爆胎可能性，且只有温度，湿度满足爆胎条件之一，则爆胎的概率即为50%。
[0052]防偷盗:当发生自行车偷盗时，手机APP获取云端下发的位置信息，根据当前位置信息获取自行车具体位置，并在手机APP端以提示。
[0053]充电:基于动电转换原理，将骑行中的动能转化为电能，例如当下坡时，电动马达处于静默状态，动能持续转化电池中的电能。
[0054]预警指示:场景分析结果下发到手机APP端，并通过手机和智能车轮系统的蓝牙模块无线通信，通知智能车轮，提示相应的预警信息。例如，导航时，当转向结果由云端下发到手机APP端，手机即可指示转向灯进行闪烁，表示此时正在转向。又如，当发生偷盗时，此时，云端获取该车轮的变化位置，并将该结果下发到手机APP端，手机即可定位此时自行车的位置。
[0055]闭锁:当到达目的地，手机APP向智能自行车轮发出闭锁指令，此时，电磁锁来自智能车轮的电流供应，并逐渐加大，当电磁吸力足够大时，车锁关闭。并向手机APP端反馈闭锁完毕消息。
[0056]利用智能车轮系统，极大地提升了人们在平时生活中骑行的方便后，而且利用了云数据的分析能力，较好地预测各种行为方式的发生，并能够简化各种操作，从而带来一场新的自行车或其他轮式车辆的革命。
[0057]进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的智能车轮系统。
[0058]采用所述智能车轮系统，除了自行车具有简单的骑行功能，采用手机APP和云数据中心结合相关的感应技术，会极大地提升人们使用自行车的方便性。例如:连接智能手机就可以收集骑行数据，内置导航和GPS，准确定位位置。当自行车丢失时，传统的方式无法准确定位及自行车位置。而通过智能车轮和手机APP应用，在车轮端配置了一个低功耗的GPS模块，可以在任何地方追踪到自行车的行踪，当用户忘记了自行车的位置时，或者，用户自己或其它用户想知道自行车的位置时，只需要打开APP应用，就可准确定位自行车存放地址。当要借用自行车时，人们往往借用车子钥匙，而采用车钥匙也不利于保管，并且还需要面对面的交接钥匙。借用方获取一个密钥，通过手机APP智能解锁即可。使用智能车轮及APP应用装置，只需要将GPS定位、智能感应系统安装在自行车上，增加了自行车的可玩性和智能型，增加转向灯等功能，保证了骑行的安全性。采用云端数据中心分析骑行数据及温度，湿度，速度，车胎压力等情况，使得在骑行过程中防止爆胎的意外发生，并能让其他人等了解到当前位置信息，方便联系。
[0059]需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本
【发明内容】
的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种智能车轮，其特征在于，包括车轮本体； 所述车轮本体设置动能转换电能模块； 所述动能转换电能模块设置充电端，其用于连接第一蓄电池，在车轮本体转动时，将动能转换为电能，为所述第一蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述智能车轮，其特征在于，所述车轮本体还设置定位模块与接电端； 所述接电端连接所述定位模块，其用于连接蓄电池，为所述定位模块供电。
3.根据权利要求2所述智能车轮，其特征在于，所述车轮本体还设置分别连接所述接电端的传感模块、处理模块、传输模块； 所述处理模块分别连接所述传感模块、所述传输模块，用于接受所述传感模块的传感信号，通过所述传输模块对外传输； 所述处理模块还连接所述定位模块，用于接受所述定位模块的定位信号，通过所述传输模块对外传输。
4.根据权利要求3所述智能车轮，其特征在于，所述处理模块还用于连接电磁锁，用于通过所述传输模块接受外部的控制信号，控制所述电磁锁处于开启状态或锁定状态。
5.根据权利要求3所述智能车轮，其特征在于，所述处理模块还用于通过所述传输模块接受外部的控制信号，控制所述车轮本体移动。
6.根据权利要求3所述智能车轮，其特征在于，所述传输模块包括蓝牙单元，和/或，旧8传输单元及其连接端。
7.根据权利要求3所述智能车轮，其特征在于，所述处理模块还用于连接转向指示灯。
8.根据权利要求3所述智能车轮，其特征在于，还包括所述第一蓄电池。
9.一种智能车轮系统，其特征在于，包括移动终端、云数据中心、以及如权利要求1至8任一所述智能车轮； 所述移动终端与所述云数据中心远程连接； 所述移动终端与所述智能车轮连接。
10.一种轮式车辆，其特征在于，包括如权利要求1至8任一所述智能车轮。
【文档编号】B60L15/00GK104354601SQ201410592512
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】刘芳 申请人:刘芳