专利名称：用于发电系统的车速探测装置的制作方法
技术领域：
本发明指向收获车辆能量的设备及方法，更具体的讲，指向一种收获车辆能量的车速探测装置。
发明内容
本发明指出了这样和那样的问题，本发明提供了一种新颖的可克服传统装置存在的问题的车辆能量收获器，并因此较传统装置更适合真实世界实施。在本发明的实施方式中，将车辆在停车场等出口匝道减速时浪费的能量(以热形式)有效利用起来，能量收获器能吸收过往(或减速时)车辆的机械能，并将其转化为电能利用起来，比如，轴驱动发电机。本发明公开的实施例提供了一种车辆能量收获器以及能量发生系统，其安装简单，成本回收期短，并且可扩展。更具体地讲，公开的实施例可以提供一种简单且可靠的机械配置，该机械配置可以承受严酷的环境条件。低成本的系统配置还可提供更短的成本回收期，并因此令该系统更具可实施性，更适于实际应用。此外，该系统的易安装性更使得其更具可实施性，且更适于实际应用。与传统设备的几天的安装用时不同，本发明公开的实施例仅需要很少的挖掘或根本不需要挖掘并，从而可以在几个小时内安装完毕。本发明公开的实施例还可提供一种可扩展配置，这使其特别适合安装在下坡、停车收费口，小丘等位置。进一步的，在一种优选的实施方式中设置了车速传感器，这种具体的结构具有重要的优势。比如，在一些出口匝道和其他行车道，车辆以较高的速度临近，但需要其减慢车速以适应当地的道路/交通情况，则可以将优选的结构单元应用到这些出口匝道和其他行车道。正常操作中，公开的结构可以吸收汽车运动势能的一小部分，并将其转换为电能。在一些情况下，如果行驶缓慢的汽车的速度等于或低于出匝道时的当地限定的速度，则不用再去减缓他们的速度而是允许其畅通无阻地通过出口匝道。
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本发明的一种优选的实施方式，例如，一种车辆能量收获器，包括一子单元，其具有形成路面的上表面，一位于子单元上的由车辆启动的踏板，该由车辆启动的踏板能够在第一位置与第二位置之间运动，其中，该第一位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成角度设置的位置，该第二位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成平齐设置的位置；一发电机，该发电机作为对该由车辆启动的踏板的运动的响应生成能量；以及，一车速探测设备，其根据该由车辆启动的踏板的运动速度探测出车辆驶过路面时的速度。本发明的另一种实施方式，例如，一种车辆能量收获器，包括多个子单元，每个子单元都具有形成路面的上表面；一位于至少其中一个子单元上的由车辆启动的踏板，该由车辆启动的踏板能够在第一位置与第二位置之间运动，其中，该第一位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成角度设置的位置，该第二位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成平齐设置的位置；一发电机，该发电机作为对该由车辆启动的踏板的运动的响应生成能量；一车速探测设备，其根据该由车辆启动的踏板的运动速度探测出车辆驶过路面时的速度。本发明的另一种实施方式，例如，一种车辆能量收获器，包括一子单元，其具有形成路面的上表面，一位于子单元上的由车辆启动的踏板，该由车辆启动的踏板能够在第一位置与第二位置之间运动，其中，该第一位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成角度设置的位置，该第二位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成平齐设置的位置；一发电机，该发电机作为对该由车辆启动的踏板的运动的响应生成能量；以及，一根据该由车辆启动的踏板的运动速度探测出车辆驶过路面时的速度的车速探测装置。
结合后附的附图研读下面的说明书，将更便于理解本发明各实施例的各方面及其特点，其中图1是能量收获器中能量吸收单元的俯视图。图2是能量收获器的一部分的立体图。图3是车辆能量收获器的车速探测装置的侧视图。图4是车辆能量收获器的车速探测装置的俯视图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明做完整的说明，其中附图示出了本发明的各实施例。当然，本发明也可通过其他不同形式的实施例实现，因此不能仅在下文中已给出的实施例范围内理解本发明，更确切的讲，这些实施例的给出旨在全面完整的公开本发明，并向本领域普通技术人员完整的传达本发明的保护范围。下面参照附图，其中附图1至4描绘了车辆能量收获器10的具体实施例。本发明的实施方式中，将车辆在停车场等出口匝道减速时浪费的能量(以热形式)利用起来。车辆能量收获器10能吸收过往(或减速时)车辆的机械能，并将其转化为电能利用起来，比如，轴驱动发电机。其他将机械能转变为电能的装置也可以实现。在一种实施方式中，发电机产生的电能可以被转化、测量，并注入到商业电网中。在另一种实施方式中，每个位置都可以设置无线通讯来监视其状态和/或系统的输出。
能量吸收装置的配置所说明的实施例可包括具有集成的发电机的单独装置。也可采用例如是分体式发电机的其他发电机配置。如图1所示，车辆能量收获器单元10可是低姿态的表面安装装配。车辆能量收获器单元10可包括一驶入匝道12和一驶出匝道14。车辆能量收获器单元10可包括多个分别具有顶面或者行驶面17的子单元16。各子单元可分别包括一个或者多个由车辆启动的踏板18。在一实施例中，各子单元16可分别包括一发电机单元20。在其他的实施例中，可将车辆能量收获器单元10设置在路面内。表面安装装配最易于实施。附加的是，单元的数量可根据道路/减速的需要衡量。在一实施例中，可为各发电机单元20提供一公用的能量汇总/转换单元22。可通过简单的电缆连接M将各发电机单元20与公用的能量汇总/转换单元22连接在一起。可通过设置故障安全配置保护系统不受单个单元故障的影响。能量转换单元在一说明的实施例中，单个的吸收器单元16可通过电缆组件对连接。能量可被汇总并应用于无损逆变器单元。该能量可被立即转换为可传输至电网的形式。该输出可被计量并应用于电网作传输。吸收器单元的运行参照图2，车辆能量收获器单元10的子单元16的一实施例可包括具有踏板齿轮 30的弹簧装载踏板18，踏板齿轮30与驱动齿轮32相啮合。驱动齿轮32耦接于轴34上。 运行时，一个或者多个车辆轮胎在滚过踏板18的过程中对弹簧装载踏板18施加向下的力。 踏板齿轮30驱动多个驱动齿轮32使轴34转动。轴34上缠绕有扭簧36，进而吸收瞬间的踏板驱动力。一制转杆作为旋转末端锁定轴34。扭簧36使飞轮38旋转，进而始终传递踏板驱动的动力，以将输出提供给发电机40。飞轮38可使例如是液压泵的发电机40转动。 发电机40这就可产生供出售/使用/存储的电能。车速探测装置在一种实施方式中，参照图3和图4，来描述车辆能量收获器10的车速探测装置。现有的发明中，已知常规的装置中不包含一种确定渐近车辆速度的装置。本发明的实施例提出并解决了这个问题，并提高了踏板能量转换系统的实用性。本发明实施方式的优点在于，车辆行驶的速度如果高于限定的速度，则会被车辆能量收获器降低，汽车制动时，车辆的部分运动势能会被转换为电能，而不是以热能的形式被浪费掉。相反地，如果车辆以或低于限定的速度行驶，则允许车辆畅通无阻地通过。在一种实施方式中，在一些出口匝道和其他行车道，车辆以较高的速度临近但需要减慢车速以符合当地的道路/交通情况时，则可以将本发明的车辆能量收获器10应用到这些地方。在正常的操作下，车辆能量收获器单元10可以吸收汽车动能的一小部分，并将其转换为电能。在一些情况下，如果行驶缓慢的汽车的速度等于或低于当地限定的速度，则不用再去减缓他们的速度就可以允许其畅通无阻地通过出口匝道。优选的是，车辆能量收获器10可以装配车速探测装置，比如车速传感器或可以实现此功能的其他装置。多种技术已经被研究或预期以实现此功能，图3、图4就描述了几个这样的例子。在一种实施方式中，如图3所示，车辆能量收获器单元10可以包括具有红外线(IR)发射器50、红外线(IR)探测器52和耦接在踏板18上的旋转臂部M的的车速探测装置或车速探测组件，其他一些测试移动物体速度的已知装置也可以被用来探测踏板的运动速率。操作时，红外线(IR)探测器52可以探测到红外线(IR)发射器50发射出来的红外光束，配置的旋转臂部讨用来在踏板18运动过程中介入红外线(IR)发射器50和红外线(IR)探测器52之间。踏板18的旋转臂部M设置一个或者多个小孔56，这样可以让红外线(IR)发射器50发出的红外光束穿过踏板18的旋转臂部M，最终被红外线探测器M 探测到。操作中，踏板18向下运动的过程中，红外线(IR)发射器50发出的红外光束被踏板18的旋转臂部M截断，对红外光束的干扰则会被红外线(IR)探测器52探测到，当红外光束穿过旋转臂部M上的小孔56后(相对地)则又会被红外线(IR)探测器52探测到。 在一个实施例中，通过红外线(IR)探测器52探测到光束的时间差就可以计算出车辆进入匝道12时的速度。根据计算出的速度信息，微控制器单元(MCU)可以决定是结合还是脱离一个或多个踏板子单元16，这取决于计算出的车辆速度。[如图4所示，一种实施方式的车辆能量收获器单元10，其入口匝道12包含一个或多个踏板50。踏板50可以包括如图3所示的车速探测装置或者车速探测组件。这样，就可以计算出车辆进入匝道12时的速度，然后根据这些速度信息，微控制器(MCU)可以决定是结合还是脱离一个或多个踏板子单元16，这取决于计算出的车辆速度本发明已通过多个优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读， 对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加都包含了本发明的落在了本发明的权利要求的范围中的部分。相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化的或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。在此使用的单数“一种”、“该”也意在包含复数形式，除非在上下文中另有清楚地说明。还需要理解的是，本申请文件中的术语“包括”例举所述的特征、整数、步骤、动作、部件及/或元件的出现，但并不排除一个或多个其他的特征、整数、步骤、动作、部件及/或元件，以及它们的组的出现或增加。在此用到的“及/或”包括一个或多个例举的相关项目的任意及所有组合。在此用到的词组如“X和Y之间”以及“大致在X和Y之间”应理解为包含X和Y，在此使用的词组“大致在X和Y之间”应理解为“在大致X和大致Y之间”。在此用到的“从约X到Y”应理解为“从约X到约Y”。应当理解的是，当指出一部件“在另一部件上”、“附加于另一部件上”、“连接于另一部件上”、“耦接于另一部件上”、“与另一部件相接触”等，其可直接的“在另一部件上”、“附加于另一部件上”、“连接于另一部件上”、“耦接于另一部件上”、“与另一部件相接触”，也可能在两者间还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”、“直接附加于另一部件上”、“直接连接于另一部件上”、“直接耦接于另一部件上”、“直接与另一部件相接触”，则表示没有中介部件。对于一般技术人员而言，一特征被设置于“临近”另一特征的位置上应可以理解为包括一特征与另一特征部分叠加或位于其下方的情况。
在本文中使用了诸如“之下”、“下方”、“靠下”、“之上”、“靠上”、“横向”、“左”、“右” 等表示空间相对位置术语来说明如图中所示的一个部件或特征与另一部件或特征的位置关系。应当理解这些表示空间相对位置的术语意在包围设备在使用或运行过程中的不同定向，而这些定向是在附图已经示出的定向之外的。例如，如果将附图中的设备反转，则曾被表示为“位于另一部件或特征之下”、或“在另一部件或特征下方”的一个部件或特征，就因被表示为“位于另一部件或特征之上”了。还可以将设备作其他定向(如旋转90度或旋至其他方向)，则本文中的相对空间关系描述词则作对应的解释。
权利要求
1.一种车辆能量收获器，包括一子单元，其具有形成路面的上表面；一位于子单元上的由车辆启动的踏板，该由车辆启动的踏板能够在第一位置与第二位置之间运动，其中，该第一位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成角度设置的位置， 该第二位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成平齐设置的位置；一发电机，该发电机作为对该由车辆启动的踏板的运动的响应生成电能；以及， 一车速探测设备，其根据该由车辆启动的踏板的运动速度探测出车辆驶过路面时的速度。
2.根据权利要求1所述的车辆能量收获器，其中所述的车速探测设备包括红外线 (IR)发射器；红外线(IR)探测器，和设置在由车辆启动的踏板上的旋转臂部，该旋转臂部随着由车辆启动的踏板的运动而在红外线(IR)发射器和红外线(IR)探测器之间运动。
3.根据权利要求2所述的车辆能量收获器，其中该旋转臂部上设置有一个或多个小孔，该小孔能够令红外线(IR)发射器发出的红外光束穿过并被红外线(IR)探测到。
4.根据权利要求2所述的车辆能量收获器，其中旋转臂部上设置有两个可以让红外线 (IR)发射器发出的红外光束穿过并被红外线(IR)探测到的小孔。
5.根据权利要求4所述的车辆能量收获器，其中，在旋转臂部的运动过程中，所述红外线(IR)发射器发出的红外线光束分别穿过该两个小孔，旋转臂部在两个小孔之间的部分在红外线(IR)发射器和红外线(IR)探测器之间运动时，阻止了红外线光束被探测到。
6.根据权利要求4所述的车辆能量收获器，其中，车速探测装置通过一次红外线(IR) 探测器探测到光束穿过2个小孔中的第一个小孔和红外线(IR)探测到光束穿过2个小孔中的第二个小孔的时间差，来计算由车辆启动的踏板的运动速度。
7.根据权利要求1所述的车辆能量收获器，其中，子单元是路面的入口匝道，所述入口匝道包含车速探测装置，车辆能量收获器进一步包括多个设有上表面以形成路面的子单元；多个子单元中设有多个由车辆启动的踏板。
8.—种车辆能量收获器，包括多个子单元，每个子单元都具有形成路面的上表面；一位于至少其中一个子单元上的由车辆启动的踏板，该由车辆启动的踏板能够在第一位置与第二位置之间运动，其中，该第一位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成角度设置的位置，该第二位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成平齐设置的位置； 一发电机，该发电机作为对该由车辆启动的踏板的运动的响应生成电能；以及， 一车速探测设备，其根据该由车辆启动的踏板的运动速度探测出车辆驶过路面时的速度。
9.一种车辆能量收获器，包括一子单元，其具有形成路面的上表面；一位于子单元上的由车辆启动的踏板，该由车辆启动的踏板能够在第一位置与第二位置之间运动，其中，该第一位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成角度设置的位置， 该第二位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成平齐设置的位置；一发电机，该发电机作为对该由车辆启动的踏板的运动的响应生成电能；以及， 一根据该由车辆启动的踏板的运动速度探测出车辆驶过路面时的速度的车速探测装置。
全文摘要
一种车辆能量收获器，包括一子单元，其具有形成路面的上表面，一位于子单元上的由车辆启动的踏板，该由车辆启动的踏板能够在第一位置与第二位置之间运动，其中，该第一位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成角度设置的位置，该第二位置为踏板的上表面相对道路表面的上表面成平齐设置的位置；一发电机，该发电机作为对该由车辆启动的踏板的运动的响应生成电能；以及，一车速探测设备，其根据该由车辆启动的踏板的运动速度探测出车辆驶过路面时的速度。
文档编号G01P5/00GK102369446SQ201080014613
公开日2012年3月7日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年1月27日
发明者尤金·J·肯尼迪 申请人:动力能源公司