CN102483184B - 车辆能量收获道路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能量收获道路。该能量收获道路包括一在纵向呈挠性而在横向呈刚性的可变形驾驶路面。该可变形驾驶路面设置于一驶过的车辆与一个或多个换能器之间，或设置于一驶过的车辆与一个或多个可压缩软管之间。

Description

车辆能量收获道路
与相关申请的交叉引用
本发明要求申请日为2009年1月9日，名为“车辆能量收获”的第61/143,754号美国临时专利申请的权益，并在本文中将该申请全文并入以作参考。
技术领域
本发明指向一种收获车辆能量的装置和方法，具体的讲，指向一种液力收获车辆能量的装置和方法。
背景技术
车辆需要能量才能运动，且当其减速时或者减速至停止后，一些能量会变成热量消散到环境中。这些热量代表着“丢失的”或没有被有效利用的能量。近些年来，人们开发出了一些能够在车辆的一些动能变为热量前就对其进行捕获的机械发明。然而，由于其机械结构的复杂性、有限的捕获能力以及会受到环境因素干扰等原因，真正实施的装置很少。
一种对这些问题的回答是创建一种利用运动的车辆对道路中的工作流体进行泵压的车辆能量收获器。使用工作流体可以减少器件的使用量并提供一闭环***，两者都会提高***稳定性。传统的基于流体的尝试实施了一系列的横穿道路的可变形软管或道路下的一单一大袋囊。这两种方法都依赖于通过的车轮下压软管从而泵压其中的流体使流体驱动一发电机。然而，两种尝试均有不足，原因在于它们会产生很高的泵压损失。在横穿道路的可变形软管的例子中，通过的车轮仅会下压软管上很小的部分并且作用的很快。在大袋囊的例子中，通过的车轮仅会下压很小的袋囊宽度部分，这会允许流体从车轮的边缘溜走而不是被一致地向发电机泵压。
理想状态下，通过的车轮会完全的封闭道路下的可压缩软管并在沿软管的长度方向运行的过程中迫使流体从软管的一端排出。然而，仅在车辆运行的方向上布置一条或多条软管是不够的。车辆会在车道的内的人一路径行驶，因此，会与车道内的多个横向位置进行接触。结果是，通过的车辆仅会分跨过软管而不会对其进行下压，从而使得***无法工作。此外，软管向也不能简单堆放在公路车道内，因为软管在受压时会变扁平从而需要分开一定距离。因此，基于流体的能量收获器，到目前为止，有胜过其他能量收获尝试的潜能，但迄今为止还面临着未解决的实施难题。
发明内容
本发明解决了前述的这样或那样的问题。
在本发明的一种实施方式中，一可变形驾驶路面设置于车轮和一个或多个可压缩、流体可通过软管之间。该驾驶路面在其长度方向上呈挠性以使得其可与一驶过的车轮的形状相吻合。该驾驶路面在宽度上是刚性的，以使得在驾驶路面与车轮吻合的过程中挤压该一条或多条可压缩、流体可通过软管。这些软管可以相邻或间隔设置。
在一种具体实施方式中，该可变形驾驶路面是一单一单元，该单一单元即有纵向的挠性又有横向的刚性。在另一实施方式中，该驾驶路面包括多个元件，该多个元件组合起来允许该路面沿其长度方向弯曲而抵抗横向的弯曲。
为了描述清楚，该可变形路面的长度是在车辆行驶方向的尺寸，而路面的宽度定义为与该可变形路面的长度相截并且位于与该路面基本平行的一平面内。
在一种具体实施方式中，该可变形驾驶路面作用于可压缩软管上。在其他的实施方式中，该可变形驾驶路面可以作用于能够将该可变形驾驶路面的长度方向上的变形转换为其他形式的能量的换能器上。例如，压电或电容性换能器就是该可压缩、流体可通过软管的两种替代物的例子。其他形式的可压缩、流体可通过软管的替代物也是可以应用的。
附图说明
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示出了根据本发明的一种具体实施方式的一单一单元可变形驾驶路面以及对应的可压缩、流体可通过软管；
图2示出了根据一种实施方式的一种由多个单元构成的可变形驾驶路面以及对应的可压缩、流体可通过软管；
图3示出了根据一种实施方式的一种单一单元可变形驾驶路面以及对应的换能器；
图4示出了根据一种实施方式的一种由多个单元构成的可变形驾驶路面以及对应的换能器；
图5是根据一种实施方式的一种可变形驾驶路面以及对应的可压缩、流体可通过软管的剖视图。
具体实施方式
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。
现参照附图，图1至5描绘了一种车辆能量收获道路的各种示例性的具体实施方式。
参照图1和2，一种车辆能量收获道路的示例性的具体实施方式可以包括一个或多个沿车辆的行驶方向的长度方向设置的可压缩软管4，以及一设置在该一条或多条可压缩软管4与通过的车辆的一个或多个车轮1之间的可变形路面2(例如，可变形驾驶路面)。该可变形路面2可以在纵向(长度方向)上呈挠性及/或在横向呈刚性，从而使得对该可变形路面的下压会造成该一条或多条软管受压。优选的是，该可变形路面2即在长度上呈挠性的又在横向呈刚性。该可变形路面2可以被配置为可在通过的车辆的车轮1以及该一条或多条可压缩软管4之间传递力或位移。
该可变形路面2可以由一单一单元形成，例如，一即在长度方向表现挠性又在横向表现刚性的单元。在其他的实施例中，该可变形路面2可以由多个组件或元件形成，这些组件或元件可单独或组合体现长度方向的挠性以及横向的刚性。(即，允许路面2沿路面2的长度方向弯曲并在路面的宽度方向抵抗这种弯曲。)该可变形路面2可以通过一种或多种可变形材料或单独的元件形成，或由多个被配置为相互关联运动的基本呈刚性的材料或元件形成，以实现可变形路面2的变形。
该可压缩软管4可以包括一流体5，该流体经蠕动作用被泵压至，例如一流体能量转换器6。该流体能量转换器6可以是任何传统的能够将流体能量转换为机械能、热能或电能等能量的装置。
在另一种实施例中，该能量收获道路可以包括一条或多条沿车辆的行驶方向的长度方向设置的可压缩软管4，以及一设置在该一条或多条可压缩软管4与通过的车辆的一个或多个车轮1之间的可变形路面2。该可变形路面2可以沿可变形路面的一个或多个长度方向弯曲，并沿可变形路面的一宽度方向弯曲，以使得该可变形路面可以将压力传送至该一条或多条可压缩软管4。优选的是，该可变形路面2可以沿可变形路面的长度方向弯曲，并沿可变形路面的宽度方向弯曲，以使得该可变形路面可以将压力传送至该一条或多条可压缩软管4。该可变形路面2可以在长度方向上是挠性的，及/或在横向是刚性的，以使得对可变形路面的下压会造成该一条或多条可压缩软管受压。优选的是，该可变形路面2即在长度方向上呈挠性又在横向呈刚性。
再参照图1，该能量收获道路的一种实施方式可以包括插设在该可变形驾驶路面2和该可压缩软管4之间的一个或多个部件或元件，例如一个或多个支撑体3。该支撑体3可以耦接或紧固于该可变形驾驶路面2上，以形成一单一单元(例如，一单一单元可变形驾驶路面)。在运行中，当车轮1作用于该可变形驾驶路面2上时，该可变形驾驶路面2发生变形并且沿支撑体3向该可压缩软管4传递力。可压缩软管4中的流体5可在蠕动作用下被泵压至，例如一流体能量转换器6。
参照图2，能量收获道路的另一种实施方式包括插设在该可变形驾驶路面2的主表面7与可压缩软管4之间的一个或多个部件或元件，例如一个或多个棒8。棒8包括例如是实心棒或空心管。在本实施例中，棒8可从主表面7分离，以使得多个棒8与主表面7一同形成该可变形驾驶路面2(例如，一多单元可变形驾驶路面)。该可变形驾驶路面2可以包括一个或多个对棒8进行导向的支撑件9。在运行中，当车轮1作用于可变形驾驶路面2的主表面7上时，该可变形驾驶路面2的主表面7可发生变形并沿由该一个或多个支撑件9导向的棒8将力传递至可压缩软管4。可压缩软管4中的流体5可继而在蠕动作用下被泵压至，例如，一流体能量转换器6。
参照图3、4，能量收获道路的另一实施例包括一个或多个沿车辆行驶方向的长度方向设置的换能器40，以及一插设于该一个或多个换能器40和该通过车辆的一个或多个车轮1之间的可变形路面2。该可变形路面2可以在一个或多个长度方向上弯曲并且在一宽度方向上弯曲，以使得该可变形表面可以向该一个或多个换能器40传递压力。优选的是，该可变形路面2可以沿可变形路面的长度方向弯曲并且沿可变形路面的宽度方向弯曲，以使得该可变形路面能够将压力传递至该一个或多个换能器40。该可变形路面2可以是沿长度方向具有挠性，及/或沿宽度方向具有刚性。优选的是，该可变形路面2即沿长度方向具有挠性又沿宽度方向具有刚性。
参照图3，能量收获道路的一种实施方式可以包括一个或多个插设于该可变形驾驶路面2和换能器40之间的一个或多个部件或元件，例如一个或多个支撑体3。该支撑体3可以耦接或紧固于该可变形驾驶路面2上，从而生成一单一单元(例如，一单一单元可变形驾驶路面)。在运行中，当车轮1作用于该可变形驾驶路面2时，该可变形驾驶路面发生变形并且将力沿支撑体3传递至换能器40。
参照图4，另一实施例中的能量收获道路可以包括一个或多个插设于可变形驾驶路面的主表面7与换能器40之间的部件或元件，该部件或元件例如可以是一个或多个棒8。棒8可以例如是实心棒或空心管。在此实施例中，棒8可以从主表面7分离以使得该多个棒8可与主表面7一起形成该可变形驾驶路面2(例如，一多单元可变形驾驶路面)。该可变形驾驶路面2可以包括一个或多个支撑件9以对棒8进行支撑及/或导向。在操作中，当车轮1作用于可变形驾驶路面2的主表面7上时，可变形驾驶路面2的主表面7可发生变形，并将力沿由一个或多个支撑件9导向的棒8传递至换能器40。
参照图5，一种示例性实施例的车辆能量收获道路包括一个或多个沿在能量收获道路上的车辆的行驶方向的长度方向设置的可压缩软管4，以及一设置于一个或多个可压缩软管4和通过的车辆的一个或多个车轮之间的可变形路面2(例如，可变形驾驶路面)。该可变形路面可以在长度方向上是挠性的，及/或在横向是刚性的以使得可变形路面的受压可以导致一个或多个可压缩软管受压。优选的是，该可变形路面即在长度方向上是挠性的又在横向是刚性的。可变形路面2可以被配置为在通过车辆的车轮以及一个或多个可压缩软管4间传递力或位移。
可变形软管4内包括可经蠕动作用泵压至诸如一流体能量转换器(图5中未示出)的流体5。流体能量转换器可以是任何现有的能够将流体能量转换为机械能、热能、或电能等能量的设备。
如图5所示，本实施例中的能量收获道路可以包括一个或多个插设于可变形驾驶路面2的主表面7与可压缩软管4间的部件或元件，该部件或与元件可以是一个或多个棒8。棒8可以例如是实心棒或空心管。在此实施例中，棒8可以与主表面7分离，以使得多个棒8和主表面7一起形成可压缩驾驶路面2(例如，一多单元可压缩驾驶路面)。该可压缩驾驶路面2可以包括一个或多个对棒8进行支撑及/或导向的支撑件9。在运行中，当车轮1作用于可变形驾驶面2的主表面7上时，可变形驾驶面2的主表面7可变形并将力沿由一个或多个支撑件9导向的棒8传递至可压缩软管4。可压缩软管4中的流体5继而可通过蠕动作用被泵压至例如一流体能量转换器6。
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。公知的功能或结构出于简要及/或清楚方面的考虑或不再赘述。
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含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。
前述公开示出了本发明的多个具体实施方式，同时应该注意的是对本文中的实施例作不背离本发明的权利要求所定义的保护范围的各种变化也是可以的。依据本文中公开的实施例的方法，权利要求中的各功能、步骤及/或动作的执行时不需依照特定顺序的。此外，尽管本发明的各部件以单数的形式限定，但除有明确署名必须为单数限定外，应该理解复数形式的限定也是可以的。

Claims (22)

1.一种能量收获道路，包括：
一能量转换设备，该设备沿在该能量收获道路上的车辆的行驶方向的长度方向设置；
一可变形路面，该可变形路面设置于该能量转换设备和行驶车辆的一个或多个车轮之间，其中，该可变形路面或者在长度上呈挠性或者在宽度上呈刚性,该可变形路面具有沿车辆行驶方向的长度和与车辆的行驶方向成横向的横向宽度，并基本上与该能量收获道路共面，以及
一个或多个设置于该可变形路面与该能量转换设备之间的部件，该一个或多个部件具有沿车
辆行驶方向的部件横向宽度和与车辆的行驶方向成横向的部件长度，其中，该一个或多个部件在该可变形路面以及该能量转换设备之间传递力和位移之一，其中，该能量转换设备包括至少下列之一：一个或多个可压缩软管，该一个或多个可压缩软管具有沿车辆行驶方向的软管长度和与车辆的行驶方向成横向的软管宽度；和
一个或多个换能器，该一个或多个换能器具有沿车辆行驶方向的换能器长度和与车辆的行驶方向成横向的换能器宽度，
其中，该换能器包括至少下列之一：
压电换能器；和
电容性换能器。
2.根据权利要求1所述的能量收获道路，还包括：一个支撑件，支撑该一个或多个部件中的第一部件并将其导向至该能量转换设备。
3.一种能量收获道路，包括：
一条或多条可压缩软管，该一条或多条可压缩软管沿在该能量收获道路上的车辆的行驶方向的长度方向上设置，该一个或多个可压缩软管具有沿车辆行驶方向的软管长度和与车辆的行驶方向成横向的软管宽度；和
一可变形路面，该可变形路面设置在该一条或多条可压缩软管和行驶车辆的一个或多个车轮之间，其中，该可变形路面或者在长度上呈挠性或者在宽度上呈刚性；以及
一个或多个设置于该可变形路面与该一条或多条可压缩软管间的部件，该一个或多个部件具有沿车辆行驶方向的部件横向宽度和与车辆的行驶方向成横向的部件长度，其中，该一个或多个部件在该可变形路面以及该一条或多条可压缩软管之间传递力和位移之一。
4.根据权利要求3所述的能量收获道路，该可变形路面在纵向呈挠性且在横向呈刚性。
5.根据权利要求3所述的能量收获道路，其中，该可变形路面在行驶过的车辆与该一个或多个可压缩软管间传递力和位移两者之一。
6.根据权利要求3所述的能量收获道路，其中，该一个或多个部件包括一个或多个支撑体。
7.根据权利要求6所述的能量收获道路，其中，该一个或多个支撑体耦接于该可变形路面的一个表面上。
8.根据权利要求3所述的能量收获道路，其中，该一个或多个部件包括一个或多个棒，该一个或多个棒具有沿车辆行驶方向的宽度和与车辆的行驶方向成横向的长度。
9.根据权利要求8所述的能量收获道路，还包括：一个或多个支撑并将该棒导向至该一个或多个可压缩软管的支撑件。
10.根据权利要求3所述的能量收获道路，其包括：一与该一个或多个可压缩软管相连通的流体能量转换器。
11.一种能量收获道路，其包括：
一个或多个沿在该能量收获道路上的车辆的行驶方向的长度方向设置的可压缩软管，该一个或多个可压缩软管设置成使其中的流体形成沿一个或多个可压缩软管的长度在车辆行驶方向上移动；
一设置在该一个或多个可压缩软管与行驶过的车辆的一个或多个车轮间的可变形路面，其中，该可变形路面在纵向呈挠性而在横向呈刚性，以使得通过压缩该可变形路面能够对该一个或多个可压缩软管进行压缩；
一个或多个棒，具有沿车辆行驶方向的宽度和与车辆的行驶方向成横向的长度；以及
一个或多个支撑并将该棒导向至该一个或多个可压缩软管的支撑件。
12.根据权利要求11所述的能量收获道路，还包括：一个支撑件，支撑该一个或多个部件中的第一部件并将其导向至该一个或多个可压缩软管的第一软管。
13.一种能量收获道路，其包括：
一个或多个沿在该能量收获道路上的车辆的行驶方向的长度方向设置的可压缩软管，该一个或多个可压缩软管具有沿车辆行驶方向的软管长度和与车辆的行驶方向成横向的软管宽度；
一设置在该一个或多个可压缩软管与行驶过的车辆的一个或多个车轮间的可变形路面，该可变形路面具有与车辆的行驶方向相一致的长度以及与车辆行驶方向成横向的宽度且基本上与该能量收获道路共面；以及
一个或多个设置于该可变形路面与该一条或多条可压缩软管间的部件，该一个或多个部件具有沿车辆行驶方向的部件横向宽度和与车辆的行驶方向成横向的部件长度，
其中，该可变形路面通过沿该可变形路面的长度弯曲和沿该可变形路面的宽度弯曲之一来向该一个或多个可压缩软管传递压力，以及
其中该一个或多个部件向该一条或多条可压缩软管传递力和位移之一。
14.根据权利要求13所述的能量收获道路，其中，该可变形路面通过沿该可变形路面的长度弯曲以及沿该可变形路面的宽度弯曲来将压力传递至该一个或多个部件。
15.一种能量收获道路，其包括：
一个或多个沿道路上车辆的行驶方向的长度方向设置的换能器，该一个或多个换能器具有沿车辆行驶方向的部件换能器长度和与车辆的行驶方向成横向的换能器宽度；
一设置于该一个或多个换能器以及一个或多个行驶过的车辆的车轮间的可变形路面，其中，该可变形路面或者在长度上呈挠性或者在宽度上呈刚性；以及
一个或多个插设于该可变形路面以及该一个或多个换能器之间的部件，该一个或多个部件具有沿车辆行驶方向的部件横向宽度和与车辆的行驶方向成横向的部件长度，其中，该一个或多个部件在该可变形路面以及该一个或多个换能器之间传递力和位移之一，
其中，该换能器包括至少下列之一：
压电换能器；和
电容性换能器。
16.根据权利要求15所述的能量收获道路，还包括：一个支撑件，支撑该一个或多个部件中的第一部件并将其导向至该一个或多个换能器中的第一换能器。
17.根据权利要求15所述的能量收获道路，其中，该可变形路面在长度上呈挠性且在宽度上呈刚性。
18.根据权利要求15所述的能量收获道路，其中，该可变形路面在该行驶过的车辆以及该一个或多个换能器之间传递力和位移之一。
19.根据权利要求15所述的能量收获道路，其中，该一个或多个部件包括一个或多个支撑体。
20.根据权利要求19所述的能量收获道路，其中，该一个或多个支撑体耦接于该可变形路面的一个表面上。
21.根据权利要求15所述的能量收获道路，其中，该一个或多个部件包括一个或多个棒。
22.根据权利要求21所述的能量收获道路，其包括：一个或多个支撑该棒并将其导向至该一个或多个换能器的支撑件。
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