CN112290829A - 智能车轮能量采集器 - Google Patents

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CN112290829A CN202010723027.9A CN202010723027A CN112290829A CN 112290829 A CN112290829 A CN 112290829A CN 202010723027 A CN202010723027 A CN 202010723027A CN 112290829 A CN112290829 A CN 112290829A
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Abstract

公开用于接近车辆的车轮的可旋转组件的能量采集器的***和方法。在一些实施例中，一种能量采集器***包含：衬底，其具有配置成与车轮的表面接触且介接的第一表面，和与所述第一表面相对的第二表面；压电组件，其配置成响应于机械应变被施加在所述压电组件上而产生能量，其中所述压电组件配置成在经历所述机械应变时变形以便接触所述第二表面的至少一部分。

Description

智能车轮能量采集器
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年7月24日提交的美国临时申请第62/878,225号的优先权权益，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本申请大体上涉及传感器***，且更特定地涉及用于接近车辆车轮的可旋转组件的能量采集器的***和方法。
背景技术
在汽车传感器***领域中，对用以补充现有电子安全***的高级感测应用的需求引起了相当大的关注。例如，这包含测量温度、压力、加速度以及作用在轮胎、车轮和汽车上的力(静态和动态)。所有这些传感器都增大了对功率的需求，以更频繁地操作和发射数据。驱动这些传感器的当前电源(例如，锂离子电池)的容量有限，且展现例如耐用性低、难以替换以及最显著的，在环境影响方面的可持续性较差的缺点。随着功率负载增大，这些电源将进一步经受加速的放电循环，从而导致频繁或过早替换整个传感器模块。这可能会增大用户的总体拥有成本和维护成本。
相关技术的前述实例和与其相关的限制旨在是说明性的而非排它性的。在阅读本说明书并研究图式之后，相关技术的其它限制将变得显而易见。
发明内容
本文中所公开的示范性实施例是针对解决与现有技术中呈现的问题中的一或多个相关的问题，以及提供在结合附图参考以下详细描述时将易于显而易见的额外特征。根据各种实施例，本文中公开示范性***、方法、装置以及计算机程序产品。然而，应理解，这些实施例是作为实例而非限制呈现，且阅读本发明的所属领域的一般技术人员将显而易见可对所公开实施例进行各种修改而仍保持在本发明的范围内。
在某些实施例中，一种***包含：衬底，其包括：在三个维度上弯曲的第一表面，其中第一表面配置成与车轮的轮辋介接，和在三个维度中的至少两个上弯曲的第二表面；以及配置成响应于机械应变而产生能量的压电组件，其中压电组件接触车轮，且其中压电组件配置成在经历机械应变时变形且接触第二表面。
在某些实施例中，压电组件包括多个层。
在某些实施例中，压电组件包括：拉伸负载背衬层、压电材料层以及电极层。
在某些实施例中，电极层包括配置成连接到互连件的电极。
在某些实施例中，电极形成为网状结构。
在某些实施例中，相比拉伸负载背衬层，电极层更接近第二表面。
在某些实施例中，压电材料层介于拉伸负载背衬层与电极层之间。
在某些实施例中，三个维度是沿着衬底的长度、宽度以及高度。
在某些实施例中，一种***包含：车轮，其包括仅在两个维度上弯曲的分段表面；以及配置成响应于机械应变而产生能量的压电组件，其中压电组件是平坦的且接触车轮，且其中压电组件配置成在经历机械应变时变形且接触分段表面。
在某些实施例中，车轮包含轮辋，其中分段表面为沿着轮辋的凹坑的部分。
在某些实施例中，压电组件包括介于两个电极层之间的压电材料层。
在某些实施例中，两个电极层包括不同网状结构。
在某些实施例中，压电组件配置成在经历机械应变时顺应分段表面。
在某些实施例中，压电组件包括为以下材料中的至少一种的压电材料：晶体和半导体材料或聚合物和有机材料。
在某些实施例中，车轮包括无气轮胎且分段表面是沿着无气轮胎的轮辐。
在某些实施例中，一种方法包含：使车轮旋转，其中车轮包括仅在两个维度上弯曲的分段表面；使压电组件变形，其中压电组件配置成响应于机械应变而产生能量，其中压电组件是平坦的且接触车轮，且其中压电组件配置成在经历机械应变时变形且接触分段表面；以及使用能量为位于车轮上的装置供电。
在某些实施例中，所述方法进一步包含：在位于车体内的处理器处从装置接收传感器数据，其中装置配置成在安置于车轮上时产生传感器数据；基于传感器数据确定参数值；以及基于参数值满足阈值执行动作。
在某些实施例中，参数值是基于传感器数据和从远程服务器接收的数据。
在某些实施例中，装置配置成经由无线连接将传感器数据发送到处理器。
在某些实施例中，压电组件配置成接触车轮配置成在上面旋转的表面。
附图说明
下文参考以下图式详细地描述本发明的各种示范性实施例。图式是仅出于说明的目的而提供，且仅描绘本发明的示范性实施例。提供这些图式以有助于读者理解本发明，且这些图式不应被视为限制本发明的广度、范围或适用性。应注意，为了说明的清楚性和简易性起见，这些图式未必按比例绘制。
图1为根据各种实施例的集成至少一个智能车轮的智能车轮传感器***的图式。
图2为根据各种实施例的示范性计算装置的框图。
图3A为根据各种实施例的智能车轮的透视说明。
图3B为根据各种实施例的并无柔性组件的智能车轮的透视说明。
图4A为根据各种实施例的能量采集器的透视说明。
图4B为根据各种实施例的能量采集器的俯视图说明。
图4C为根据各种实施例的能量采集器的正视图说明。
图4D为根据各种实施例的能量采集器的背视图说明。
图4E为根据各种实施例的能量采集器的仰视图说明。
图4F为根据各种实施例的能量采集器的右侧视图说明。
图4G为根据各种实施例的能量采集器的左侧视图说明。
图5A为根据各种实施例的能量采集器的侧视横截面图，其中压电组件处于未偏置状态。
图5B为根据各种实施例的能量采集器的侧视横截面图，其中压电组件404处于偏置状态。
图6为根据各种实施例的集成式能量采集器的透视说明。
图7A说明根据各种实施例的压电组件的不同层。
图7B说明根据各种实施例的呈组装形式的压电组件。
图8A为根据各种实施例的能量采集器的透视说明，其中压电组件的一端紧固到衬底。
图8B为根据各种实施例的不具有压电组件的衬底的透视说明。
图9A说明根据各种实施例的作为笔直绕组的电极的示范性网状形式。
图9B说明根据各种实施例的作为弯曲绕组的电极的示范性网状形式。
图9C说明根据各种实施例的作为Z形绕组的电极的示范性网状形式。
图9D说明根据各种实施例的作为单侧碗状绕组的电极的示范性网状形式。
图9E说明根据各种实施例的作为两侧碗状绕组的电极的示范性网状形式。
图9F说明根据各种实施例的作为尖锐绕组的电极的示范性网状形式。
图9G说明根据各种实施例的作为部分弯曲绕组的电极的示范性网状形式。
图9H说明根据各种实施例的作为深弯绕组的电极的示范性网状形式。
图9I说明根据各种实施例的作为网格的电极的示范性网状形式。
图9J说明根据各种实施例的作为反斜线网格的电极的示范性网状形式。
图9K说明根据各种实施例的作为正斜线网格的电极的示范性网状形式。
图9L说明根据各种实施例的作为正反斜线网格的电极的示范性网状形式。
图9M说明根据各种实施例的作为环绕绕组的电极的示范性网状形式。
图9N说明根据各种实施例的作为尖头绕组的电极的示范性网状形式。
图9O说明根据各种实施例的作为复杂环绕绕组的电极的示范性网状形式。
图9P说明根据各种实施例的作为两侧分段式碗状绕组的电极的示范性网状形式。
图9Q说明根据各种实施例的作为单块的电极的示范性网状形式。
图10A说明根据各种实施例的具有主动/被动排组特征的能量采集器的环状形式。
图10B说明根据各种实施例的具有互锁特征的能量采集器的环状形式。
图10C说明根据各种实施例的具有互锁特征的能量采集器的环状形式的断开的能量采集器。
图10D说明根据各种实施例的具有互锁特征的能量采集器的环状形式的连接的能量采集器。
图10E说明根据各种实施例的连续环状形式的连接的能量采集器。
图11A说明根据各种实施例的在轮胎内沿行的能量采集器能量连接器的平面横截面图。
图11B说明根据各种实施例的在可旋转组件内沿行的能量采集器能量连接器的平面横截面图。
图12A说明根据各种实施例的安置于无气轮胎的轮辐上的能量采集器。
图12B说明根据各种实施例的安置于无气轮胎1206的轮辐的接合部上的能量采集器。
图12C说明根据各种实施例的安置在无气轮胎的轮辐1204的末端区周围的能量采集器。
图13A说明根据各种实施例的安置于球形车轮上的能量采集器。
图13B说明根据各种实施例的以带状形式安置于球形车轮上的能量采集器。
图14为根据各种实施例的能量采集器过程的流程图。
图15为根据各种实施例的智能车轮过程的流程图。
具体实施方式
下文参考附图描述本发明的各种示范性实施例，以使得所属领域的技术人员能够制作和使用本发明。如所属领域的一般技术人员将显而易见，在阅读本发明之后，可在不脱离本发明的范围的情况下对本文中所描述的实例进行各种改变或修改。因此，本发明不限于本文中描述和说明的示范性实施例和应用。另外，本文中公开的方法中的步骤的特定次序或层级仅为示范性方法。基于设计偏好，所公开方法或过程的步骤的特定次序或层级可被重新布置，同时保持在本发明的范围内。因此，所属领域的一般技术人员将理解，本文中所公开的方法和技术以样本次序呈现各种步骤或动作，且除非明确陈述，否则本发明不限于所呈现的特定次序或层级。
如上文所提及，为车辆传感器***供电的电池或其它一次性能源的容量有限，且展现例如耐用性低、难以替换以及环境可持续性较差的缺点。替代车辆传感器***中的一次性电池的方法涉及从环境采集能量。因此，根据各种实施例，本文中公开利用用于从接近车轮的环境采集能量的能量采集器的新***和方法。根据各种实施例，这些能量采集器可为将来自例如动能、热、光和/或机械能的各种源的能量变换成可用电能的装置。例如，能量采集器可利用压电换能将轮胎变形变换成电能。此能量变换量可基于车轮的旋转速度(例如，如由驾驶员确定的汽车速度)而变化。而且，在某些实施例中，能量采集器可放置在车轮的轮辋上，以更有效地捕获能量。
在各种实施例中，能量采集器可基于通过轮辋和轮胎作用在下伏表面(例如，道路)上的车辆重量，以变化的车辆速度产生持续输出。例如，车辆可具有车轮(例如，具有气动轮胎的车轮)。具有充气轮胎和刚性轮辋的车轮可沿着轮胎的与刚性轮辋介接的胎圈区域交换车辆动作。这些车辆动作可包含牵引、制动、转向、负载支撑等。随着车轮旋转，轮胎的下部部分可能会在胎圈区域中施加力以抵消汽车的重量。这些力可能由于轮胎的内部气压(例如，由于橡胶轮胎与金属轮辋之间的紧密接触)而导致车轮的侧壁弯曲。
在各种实施例中，能量采集器可包含衬底和压电组件。衬底可放置在压电组件后方(例如，接近压电组件)以形成空腔，所述空腔允许车辆在运动(例如，车轮旋转)期间的力移位(例如，应变或弯曲)压电组件并生成电荷(例如，电能)。接着，可将能量采集器作为压电衬底组合件排列在轮辋的圆周周围，从而在车轮旋转时生成连续电力。在某些实施例中，当能量采集器安装在车轮的轮辋上时，能量采集器可与轮辋和/或轮胎分离。因此，在替换轮胎时，无需替换或改变能量采集器。能量采集器也可与能量存储装置(例如，可再充电电池)耦合，以提供可向放置在车轮中、上或附近的传感器阵列供电的再充电循环。
在一些实施例中，压电组件可利用应变(例如，指示相对运动/挠曲的机械应变)以生成电荷。此外，衬底可被构造成当放置在车轮的轮胎与轮辋之间时有助于表达压电组件的应变(例如，相对运动/挠曲)。
在各种实施例中，衬底可包含几何结构且位于车轮的功率密集区域中，以增大来自安装在衬底上的压电组件的应变(例如，能量生成)。换句话说，能量采集器可为具有位于车轮与轮胎之间的特定内部和外部几何结构的机构，所述机构将机械力(车辆重量)和运动变换成在压电组件上生成的可用应变。
在某些实施例中，能量采集器可从施加在车轮上的机械负载采集能量。例如，车辆的负载和车辆在存在机械衬底的情况下施加的力可能会在压电组件上诱发应变，所述压电组件产生可用于驱动车辆和/或车轮中的电子或感测***的大量电力。
在某些实施例中包含压电组件和衬底的此能量采集器可是模块化的，且被缩放到各种车轮直径、能量要求以及传感器位置。在其它实施例中，此衬底可包覆并保护安装在衬底上的压电组件和其它电子器件免于由于暴露引起的退化。在又其它实施例中，能量采集器可包含压电组件和配置或建构成在压电组件上诱发应变的车轮区(例如，分段表面)。
在各种实施例中，衬底可包含与轮辋(例如，与车轮的轮胎(例如，柔性组件)分离的车轮的可旋转组件)介接的三维弯曲底部表面。此三维弯曲底部表面可包含在三个维度(例如，长度、高度以及宽度)中的复合曲线。长度、高度以及宽度中的每一个可界定在三维物理空间中彼此正交的维度或轴线。例如，长度可是沿着与高度正交的轴线，高度可是沿着与宽度正交的轴线，宽度可是沿着与长度正交的轴线。在某些实施例中，长度、高度以及宽度可被称为x轴、z轴以及y轴。而且，衬底可包含与衬底的底部表面相对的二维(例如，长度、高度以及宽度中的两个)弯曲分段表面(例如，微腔或凹坑)。在某些实施例中，此二维弯曲分段表面可以凸出或凹入方式弯曲，且压电组件可产生应变以变形并顺应二维弯曲分段表面。因此，矩形压电组件可被配置成在经由三维弯曲底部表面(例如，通过紧固在具有三维弯曲底部表面的衬底上)位于轮辋上时弯曲并顺应二维弯曲分段表面。
在某些实施例中，压电组件可形成有多个层。例如，压电组件可包含拉伸负载背衬层。此拉伸负载背衬层可是例如具有充分拉伸负载柔性以将压电组件保持在一起的钢板。压电组件可进一步包含可配置成在机械地变形时生成电荷的中心压电材料层。压电组件可进一步包含可与中心压电材料层形成为网状结构，以更有效地从中心压电材料层采集电荷的电极层。在特定实施例中，电极层可包含嵌入在柔性材料(例如，环氧树脂)内(例如，由柔性材料固持在适当位置)，且与压电材料层直接或间接接触的电极。
在某些实施例中，电极层可包含与电极的柔性互连件。而且，电极层可包含将电极和柔性互连件保持在适当位置的柔性材料。此柔性互连件可被配置成将电极层中的电极电连接到耦合到车轮的其它电组件(例如，压力传感器)，以便为其它电组件供电或使其它电组件基于从柔性互连件接收到的信号执行测量。
在某些实施例中，当压电组件被偏置(例如，应变或变形)以顺应二维弯曲分段表面时，此下部电极层可最接近分段表面且可接触分段表面。因此，中心压电材料层可被包夹于下部电极层与拉伸负载背衬层间(例如，其间)。在特定实施例中，压电组件可被称为压电元件。
在某些实施例中，压电组件可包含三个层，包含拉伸负载背衬层，其连接到中心压电材料层，中心压电材料层连接到下部电极层。在各种实施例中，当压电组件仅包含单个电极层时，电极层可与两个独立电路相关联(例如，使得下部电极层可表示两个独立电路之间的电压电势差)。在特定实施例中，下部电极层可在压电组件的层当中最接近分段表面。然而，在其它实施例中，拉伸负载背衬层可在压电组件的层当中最接近分段表面。
在特定实施例中，上部电极层可形成于(例如，粘附到)拉伸负载背衬层上。例如，在压电组件的层当中，上部电极层可最远离分段表面且下部电极层可最接近分段表面。在特定实施例中，此上部电极层也可形成为拉伸负载背衬层上的网状结构以从压电材料层采集电荷(例如，经由上部电极层与压电材料层之间的拉伸负载背衬层)。因此，在某些实施例中，压电组件可包含四个层，其中上部电极层与拉伸负载背衬层连接，拉伸负载背衬层与中心压电材料层连接，中心压电材料层与下部电极层连接。尽管某些实施例可将下部电极层描述为在压电组件的层当中最接近分段表面，但其它实施例可将上部电极层描述为在压电组件的层当中最接近分段表面。在某些实施例中，压电组件也可称为压电电极组合件。在各种实施例中，压电组件可包含彼此之间可具有相对电势差的两个电极层。
在特定实施例中，拉伸负载背衬层可电且机械地接合到压电材料层。如上文所提及，拉伸负载背衬层可由不锈钢制成。而且，在某些实施例中，压电材料层可被称为压电晶片。而且，顶部电极层和底部电极层可分别电接合到拉伸负载背衬层和压电材料层。例如，顶部电极层可电接合到拉伸负载背衬层，且底部电极层可电接合到压电材料层。
在各种实施例中，可抵靠衬底的凸出表面组装压电组件。如上文所提及，衬底可包含二维弯曲分段表面。此二维弯曲分段表面可包含压电组件可附接到的凸出表面，所述压电组件在处于静止状态时具有笔直(例如，非弯曲或平坦)形状或表面。当应变或力被施加到压电组件时，其将弯曲并顺应二维弯曲分段表面。在某些实施例中，衬底可被称为泪滴状支撑件。而且，在各种实施例中，压电组件可以某一方式附接到衬底的凸出表面，使得压电材料层比拉伸负载背衬层更接近衬底。换句话说，压电组件可附接到衬底的凸出表面，使得压电材料层朝下面向凸出表面。
在各种实施例中，压电组件可抵靠凸出表面弯曲以在压电组件上生成压缩弯曲应变。换句话说，压电组件可产生应变，使得压电组件弯曲以顺应凸出表面以生成电荷(例如，经由压电材料层机械变形)。因此，衬底可被构造成当被放置在车轮的轮胎与轮辋之间时(例如，通过轮胎向下推压压电组件)，使得压电组件能够产生应变(例如，相对运动/挠曲)。
电极层(例如，上部电极层和/或下部电极层)的网状形式可呈任何配置或结构，例如在某些实施例中通过简单地连接(例如，不具有任何开口或孔)或在其它实施例中通过并非简单地连接(例如，具有开口或孔)。在特定实施例中，电极层的网状形式可为穿越二维空间(例如，沿着压电组件的另一层的表面)的单个细长电极。因此，电极层可为压电组件的层，其包含大体上由柔性材料(例如，环氧树脂)固持在适当位置的电极，且与柔性互连件连接。在替代实施例中，电极层(例如，上部电极层和/或下部电极层)可为单块的(例如，是与压电组件的另一层的表面共同延伸的固体电极层)。在其它实施例中，不同电极层可包含不同网状形式。在又其它实施例中，不同电极层可包含相同网状形式。
在各种实施例中，压电组件可用于在旋转期间在其中施加有力(例如，以产生应变)的任何类型的车轮中产生应变(例如，生成能量)。不同类型的车轮的实例可包含具有充气轮胎的车轮、具有无气轮胎(例如，非气动轮胎或免充气轮胎)的车轮、圆柱形车轮以及球形车轮。在额外实施例中，压电组件可直接粘附到车轮(例如，无需衬底)以产生应变，并与车轮的可响应于负载而变形的部分一起变形。例如，压电组件可沿着球形轮胎的外表面粘附，沿着无气轮胎的轮辐粘附，或粘附到可能响应于负载而变形的车轮的任何其它组件。
尽管某些实施例可参考具有呈特定次序的特定数目个层的压电组件，但可注意到，在各种实施例中，视不同应用的需要，压电组件可包含呈任何次序的任何数目个层。例如，压电组件可包含四个层，其中拉伸负载背衬层连接到上部电极层，上部电极层连接到压电材料层，压电材料层连接到下部电极层。
在各种实施例中，压电组件可包含为晶体和半导体材料或聚合物和有机材料中的至少一种的压电材料。晶体和半导体材料的实例可包含：聚偏二氟乙烯、磷酸镓、钛酸铋钠、钛酸锆铅、石英、块磷铝矿(AlPO4)、蔗糖(调味糖)、罗谢尔盐、黄玉、电气石族矿物、钛酸铅(PbTiO3)、硅酸镧(La3Ga5SiO14)、正磷酸镓(GaPO4)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、钙钛矿陶瓷系列中的任一种、钨青铜、铌酸钾(KNbO3)、钨酸钠(Na2WO3)、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15、铌酸钠钾((K,Na)NbO3)(例如NKN或KNN)、铁酸铋(BiFeO3)、铌酸钠(NaNbO3)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铋(Bi4Ti3O12)、钛酸铋(NaBi(TiO3)2)、闪锌矿晶体、GaN、InN、AlN以及ZnO。聚合物和有机材料的实例可包含：聚偏二氟乙烯(PVDF)和其共聚物、聚酰胺和对苯二甲-C，聚酰亚胺，和聚偏二氯乙烯(PVDC)，以及二苯丙氨酸肽纳米管(PNT)。
在各种实施例中，衬底可包含至少一种材料，例如：黄铜、钢、弹簧钢板(SS)、碳纤维、铝和其合金、钛和其合金、S2玻璃纤维棒、玻璃纤维增强的聚合物层压板(FiberiteHMS/33)、玻璃纤维、克维拉层压板、碳纤维增强材料、芳纶纤维增强材料、纤维增强塑料(FRP)、铜以及合金。
在各种实施例中，能量采集器可为智能车轮传感器***的部分，以为智能车轮传感器***的至少一个传感器供电。例如，能量采集器可与智能车轮传感器***的其它传感器一起排列在车辆(例如，车轮驱动物体)的车轮上。智能车轮传感器***可包含多种类型的传感器，每一传感器可被配置成收集不同类型的智能车轮传感器***数据。例如，智能车轮传感器***可包含配置成产生气压传感器数据的高度传感器；配置成产生声传感器数据的声传感器；配置成产生图像传感器数据的图像传感器；配置成产生气体传感器数据的气体传感器；配置成产生磁传感器数据的磁传感器；配置成产生加速度传感器数据的加速计传感器；配置成产生陀螺仪传感器数据的陀螺仪传感器；以及配置成产生湿度传感器数据的湿度传感器。由智能车轮传感器***产生的智能车轮传感器***数据可在依赖于智能车轮进行移动的车辆处进行集中和本地分析(例如，通过车体内或由车体支撑的计算机或服务器)，以确定车辆和/或个别智能车轮的状态。有利地，智能车轮传感器***可在自动驾驶车辆中实施，例如作为备用传感器***的部分，以增强自动驾驶车辆的安全***。在各种实施例中，上面排列有智能车轮传感器***的装置的个别车轮可被称为智能车轮。
图1为根据各种实施例的集成至少一个智能车轮102的智能车轮传感器***100的图式。智能车轮传感器***100可包含本地传感器***104(例如，本地智能车轮传感器***)，其具有排列在相应智能车轮102上的装置平台106。装置平台106可表示智能车轮上的装置，例如能量采集器和/或由能量采集器供电的传感器。
此本地传感器***104可包含与装置平台106内的传感器通信的本地智能车轮服务器108。因此，每一装置平台106可包含至少一个传感器，且还包含用于与本地智能车轮服务器108通信的辅助接口，例如通信接口。此本地智能车轮服务器108也可与本地智能车轮数据存储区110和例如智能电话的任何本地用户装置112通信。为了易于解释，术语本地可指限界在车辆116的车体114或智能车轮102内或上的装置。
相比之下，术语远程可指在车辆116的车体114或智能车轮102外的装置。例如，本地智能车轮服务器108可被配置成与例如因特网的远程网络120通信。此远程网络120可进一步将本地智能车轮服务器108与远程服务器122或远程用户装置126连接，所述远程服务器与远程数据存储区124通信。另外，本地智能车轮服务器108可与外部传感器或装置通信，所述外部传感器或装置例如用于全球定位***(GPS)信息的远程卫星128。
在各种实施例中，装置平台106的装置中的至少一些可被配置成经由通信接口与本地智能车轮服务器108通信。此通信接口可使得装置能够使用任何通信介质和协议彼此通信。因此，通信接口280可包含能够将装置平台106与本地智能车轮服务器108耦合的任何合适的硬件、软件或硬件与软件的组合。通信接口可布置成用任何合适的技术来操作，所述技术用于使用一组所要通信协议、服务或操作程序来控制信息信号。通信接口可包括适当的物理连接器以与对应通信介质连接。在某些实施例中，此通信接口可与控制器局域网(CAN)总线分离。例如，通信接口可有助于本地传感器***104内(例如，装置平台106与本地智能车轮服务器108之间)的无线通信。下文更详细地提供此通信接口的进一步论述。
在某些实施例中，装置平台106的装置中的至少一些可被配置成与远程网络120通信。例如，由装置平台106的传感器产生的传感器数据可经由远程网络120传达到远程服务器122、远程数据存储区124、远程用户装置126和/或远程卫星128。在各种实施例中，装置平台106的某些装置可直接与远程网络120通信。例如，装置平台106的某些装置可包含可被配置成以绕过本地服务器108的方式直接与远程网络120通信的通信接口(下文进一步论述)。在其它实施例中，装置平台106的某些装置可间接与远程网络120通信。例如，装置平台106的某些装置可包含可被配置成经由本地服务器108间接与远程网络120通信的通信接口(下文进一步论述)，如下文进一步详细论述，所述服务器包含用以经由各种通信协议(例如，LTE、5G等)与外部装置通信的一或多个通信接口(下文进一步论述)。
无论直接还是间接，从装置平台106到远程服务器122的这些通信都可包含由装置平台收集以用于由远程服务器122分析的传感器数据。根据各种实施例，此传感器数据可由远程服务器122分析以确定可由本地服务器108执行的动作。例如，如下文将进一步详细论述，此传感器数据可用以确定参数值。接着，可基于参数值的状态，例如响应于参数值满足某些阈值(例如，经由用户界面呈现的警示或通知)，执行某些动作。可在远程服务器122处执行此参数值确定，且接着将参数值传达到本地服务器108以基于参数值的状态来确定要执行的动作。在其它实施例中，对参数值的确定和对所得动作的确定都可由远程服务器122执行。接着，远程服务器122可向本地服务器108传达要执行动作的指示以用于实施(例如，作为到本地服务器108的指令以用于实施)。尽管某些实施例将传感器数据描述为传达到远程服务器以用于处理，但根据各种实施例，可视不同应用的需要以其它方式处理传感器数据。例如，可在具有或不具有从远程服务器122、远程用户装置126和/或远程卫星128提供的额外输入的情况下在本地服务器108处本地处理传感器数据，如下文将进一步论述。在一些实施例中，装置平台106可直接与用户装置112(例如，智能电话)通信，用户装置接着可直接或间接与本地服务器108、远程网络120、远程用户装置126和/或远程卫星128通信。在其它实施例中，车轮102(例如，充当天线)和/或传感器平台106可具有与远程用户装置126或远程卫星128的直接通信链路(例如，出于因特网接入和/或GPS应用的目的)。
图2为根据各种实施例的示范性计算装置200的框图。如上文所提及，计算装置200可表示如上文结合图1所论述的特定本地智能车轮服务器108、本地用户装置112、远程服务器122、远程用户装置126、装置平台106的某些装置(例如，装置平台的传感器)或远程卫星128的示范性组件。返回到图2，在一些实施例中，计算装置200包含硬件单元225和软件226。软件226可在硬件单元225(例如，处理硬件单元)上运行，使得可借助于软件226在硬件单元225上执行各种应用程序或程序。在一些实施例中，可直接在硬件单元225中实施软件226的功能(例如，作为芯片上***、固件、现场可编程门阵列(“FPGA”)等)。在一些实施例中，硬件单元225包含一或多个处理器，例如处理器230。在一些实施例中，处理器230为微处理器芯片上的执行单元或“核心”。在一些实施例中，处理器230可包含处理单元，例如但不限于集成电路(“IC”)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、附加支持处理器(ASP)、微计算机、可编程逻辑控制器(“PLC”)和/或任何其它可编程电路。替代地，处理器230可包含多个处理单元(例如，呈多核心配置)。上文实例仅是示范性的，且因此并非旨在以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。硬件单元225还包含经由***总线234耦合到处理器230的***存储器232。存储器232可为通用易失性RAM。例如，硬件单元225可包含具有2兆位ROM和64千位RAM和/或GB数量的RAM的32位微计算机。根据各种实施例，存储器232也可为ROM、网络接口(NIC)或具有用于各种所要应用的适当容量的已知易失性和/或非易失性存储器装置的任何组合。
在一些实施例中，***总线234可将各种***组件中的每一个耦合在一起。应注意，如本文中所使用，术语“耦合”不限于组件之间的直接机械、通信和/或电连接，而是还可包含两个或更多个组件之间的间接机械、通信和/或电连接或通过中间元件或空间操作的耦合。***总线234可为若干类型的总线结构中的任一种，包含存储器总线或存储器控制器、***总线或外部总线，和/或使用任一多种可用总线架构的本地总线，包含但不限于9位总线、工业标准架构(ISA)、微信道架构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子器件(IDE)、VESA本地总线(VLB)、***组件互连卡国际协会总线(PCMCIA)、小型计算机接口(SCSI)或其它专有总线，或适于计算装置应用的任何定制总线。
在一些实施例中，任选地，计算装置200还可包含用于向用户呈现信息的至少一个媒体输出组件或显示接口236。显示接口236可为能够向用户传达信息的任何组件，且可包含但不限于显示装置(未示出)(例如，液晶显示器(“LCD”)、有机发光二极管(“OLED”)显示器)或音频输出装置(例如，扬声器或头戴式耳机)。在一些实施例中，计算装置200可提供至少一个桌面界面，例如桌面240。桌面240可为由在计算装置200内运行的操作***和/或应用程序提供的交互式用户环境，且可包含至少一个屏幕或例如显示图像242的显示图像。桌面240也可从用户接受呈装置输入形式的输入，例如键盘和鼠标输入。在一些实施例中，桌面240也可接受模拟输入，例如模拟键盘和鼠标输入。除了用户输入和/或输出之外，桌面240还可发送和接收装置数据，例如用户或本地打印机本地的快闪存储器装置的输入和/或输出。
在一些实施例中，计算装置200包含用于从用户接收输入的输入或用户接口250。用户接口250可包含(例如)键盘、指向装置、鼠标、手写笔、触敏面板(例如，触摸板或触摸屏)、位置检测器和/或音频输入装置。例如触摸屏的单个组件可充当媒体输出组件的输出装置和输入接口。在一些实施例中，可使用例如平板计算机的移动装置。
在一些实施例中，计算装置200可包含作为存储器232内的数据存储区的数据库260，使得各种信息可存储在数据库260内。替代地，在一些实施例中，数据库260可包含于具有文件共享能力的远程服务器(未示出)内，使得可由计算装置200和/或远端用户接入数据库260。在一些实施例中，多个计算机可执行指令可存储在存储器232，例如一或多个计算机可读存储介质270(图2中仅示出一个)中。计算机可读存储介质270包含非暂时性介质，且可包含以用于存储例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可拆卸和不可拆卸介质。可由处理器230执行所述指令以执行本文中所描述的各种功能。
在图2的实例中，计算装置200可为通信装置、存储装置或能够运行软件组件的任何装置。出于非限制性实例，计算装置200可为但不限于本地智能车轮服务器、本地用户装置、远程服务器、远程用户装置、装置平台的装置、远程卫星、智能电话、膝上型PC、台式PC、平板计算机、GoogleTM AndroidTM装置、
Figure BDA0002600694460000131
以及语音控制式扬声器或控制器。
计算装置200具有通信接口280，其使得计算装置200能够使用一或多个已知通信介质和通信协议与用户和其它装置通信。此处，通信介质和协议可为但不限于因特网、内联网、广域网(WAN)、局域网(LAN)、无线网络、蓝牙、WiFi以及移动通信网络。
在一些实施例中，通信接口280可包含能够将计算装置200耦合到一或多个网络和/或额外装置的任何合适的硬件、软件或硬件与软件的组合。通信接口280可布置成用任何合适的技术来操作，所述技术用于使用一组所要通信协议、服务或操作程序来控制信息信号。通信接口280可包括适当的物理连接器(有线或无线)以与对应通信介质连接。在一些实施例中，通信接口280包含射频(RF)通信电路，和用于根据各种已知通信协议(例如，LTE、5G、Wifi等)发射和接收RF信号的至少一个天线。
通信网络可用作通信手段。在各种方面中，网络可包括局域网(LAN)以及广域网(WAN)，其包含但不限于因特网、有线信道、无线信道、包含电话、计算机、导线、无线电、光学或其它电磁信道的通信装置以及其组合，包含能够传达数据/与传达数据相关联的其它装置和/或组件。例如，通信环境包括主体内通信、各种装置以及各种通信模式，例如无线通信、有线通信以及其组合。
无线通信模式包括至少部分地利用无线技术的点(例如，通信节点)之间的任何通信模式，所述无线技术包含与无线发射、数据以及装置相关联的各种协议和协议组合。通信节点可包含例如无线装置，例如移动终端、固定终端、基站、接入点、智能电话以及能够经由各种无线通信协议无线通信的其它已知装置。通信节点的其它实例可包含无线耳机、音频以及多媒体装置和设备，例如音频播放器和多媒体播放器、包含移动电话和无绳电话的电话，以及计算机和计算机相关装置和组件，例如打印机、连接网络的机器，和/或任何其它合适的装置或第三方装置。
有线通信模式包括利用有线技术的点之间的任何通信模式，所述有线技术包含与有线发射、数据以及装置相关联的各种协议和协议组合。所述点包括例如装置，例如音频和多媒体装置和设备，例如音频播放器和多媒体播放器，包含移动电话和无绳电话的电话，以及计算机和计算机相关装置和组件，例如打印机、连接网络的机器，和/或任何其它合适的装置或第三方装置。在各种实施方案中，有线通信模块可根据数个有线协议来通信。有线协议的实例可包括通用串行总线(USB)通信、RS-232、RS-422、RS-423、RS-485串行协议、火线、以太网、光纤信道、MIDI、ATA、串行ATA、PCI高速、T-1(和变体)、工业标准架构(ISA)并行通信、小型计算机***接口(SCSI)通信或***组件互连(PCI)通信(仅举几个实例)。
因此，在各种方面中，通信接口280可包括一或多个接口，例如无线通信接口、有线通信接口、网络接口、发射接口、接收接口、媒体接口、***接口、组件接口、切换接口、芯片接口、控制器等等。当由无线装置或在无线***内实施时，例如，通信接口280可包括无线接口，所述无线接口包括(例如，包含)一或多个天线、发射器、接收器、收发器、放大器、滤波器、控制逻辑等等。
在各种方面中，通信接口280可根据数个协议提供数据通信功能性。协议的实例可包括各种无线局域网(WLAN)协议，包含电气和电子工程师学会(IEEE)802.xx系列的协议，例如IEEE 802.11a/b/g/n、IEEE 802.16、IEEE 802.20等等。无线协议的其它实例可包括各种无线广域网(WWAN)协议，例如用GPRS的GSM蜂窝无线电电话***协议、用1xRTT的CDMA蜂窝无线电电话通信***、EDGE***、EV-DO***、EV-DV***、HSDPA***、4G-LTE、5G(新无线电)等等。无线协议的其它实例可包括无线个人局域网(PAN)协议，例如红外协议、来自蓝牙技术联盟(SIG)系列协议的协议，包含用增强型数据速率(EDR)的蓝牙规范版本v1.0、v1.1、v1.2、v2.0、v2.0，以及一或多个蓝牙简档等等。无线协议的又其它实例可包括近场通信技术和协议，例如电磁感应(EMI)技术。EMI技术的实例可包括被动或主动射频识别(RFID)协议和装置。其它合适协议可包括超宽带(UWB)、数字办公室(DO)、数字家庭、受信任平台模块(TPM)、ZigBee等等。
图3A为根据各种实施例的智能车轮300的透视说明。智能车轮300可包含具有至少一个装置的装置平台302。更具体地，装置平台302可包含为传感器壳体304内的传感器的至少一个装置，和为能量采集器306的至少一个装置。装置平台可由智能车轮300的可旋转组件308支撑(例如，沿着所述可旋转组件定位)。可旋转组件308可包含(例如)智能车轮300的轮辋，可旋转组件308的圆周限界在所述轮辋内。尽管装置平台被说明为八对传感器壳体304和能量采集器306，但在各种实施例中，可视不同应用的需要在装置平台中实施任何数目个传感器壳体和能量采集器。例如，其它实施例可包含用于每一能量采集器的多个传感器壳体，且又其它实施例可包含用于每一传感器壳体的多个能量采集器。尽管某些实施例将传感器壳体304描述为直接位于智能车轮300的轮辋308A上(例如，智能车轮300的可旋转组件308的轮辋上)，但在各种实施例中，传感器壳体也可视不同应用的需要而位于智能车轮300的其它部分中。例如，传感器壳体(和构成性传感器)可更接近可旋转组件308的中心定位，例如在特定实施例中，沿着可旋转组件308的轮辐308B或围绕可旋转组件308的中心308C(例如，接近盖)。
在各种实施例中，传感器壳体可表示与功能模块一起在传感器壳体内的一或多个传感器，所述功能模块例如配置成存储由能量采集器产生的能量的电池或其它能量存储介质。在某些实施例中，传感器壳体可包含将传感器壳体的各种部分连接在一起的***总线(例如，印刷电路板的导电元件)。
此外，传感器壳体可包含其它功能模块，例如用以将由传感器壳体的各种传感器捕获的传感器数据传达到本地智能车轮服务器的通信接口。此通信接口可包含(例如)用于将数据分流(例如，经由毫米和/或千兆赫波长通信)到本地智能车轮服务器、其它车辆、基础架构(例如，远程网络)和/或用户装置的通信接口。作为其它实例，此通信接口可有助于例如经由蓝牙、射频、无线电波、超声波和/或任何其它类型的通信协议或介质的无线通信。此通信接口可被配置成与例如车辆上的车载电子控制单元(ECU)和/或高级驾驶员辅助(ADAS)***进行通信。另外，任选地，传感器壳体可包含处理器或任何其它电路以有助于收集、传达和/或分析由传感器壳体的构成性传感器产生的传感器数据。
根据各种实施例，各种类型的传感器可与传感器壳体集成在一起。例如，传感器壳体可包含可感测由能量采集器产生的电势量的冲击传感器。冲击传感器可被配置成在能量采集器产生充分量的电势时唤醒或以其它方式激活传感器壳体的传感器和/或功能模块。换句话说，冲击传感器可在概念上包含能量采集器，使得冲击传感器被配置成基于能量采集器响应于机械变形而产生超过阈值量的能量，将传感器壳体的各种传感器和/或功能模块从低功率或非作用中状态转变到通电或作用中状态。在某些实施例中，在能量采集器并不产生任何能量时(例如，当不存在施加到能量采集器的机械应力时)，可将由冲击传感器感测的能量存储在电池中以用作备用电力。
在特定实施例中，传感器壳体可包含配置成产生气压传感器数据的高度传感器。因此，此高度传感器可为可测量大气压的气压传感器或大气压力传感器，所述大气压可指示海拔或高度。此气压传感器数据可例如用以确定智能车轮距例如道路的参考点和/或相对于车辆的其它智能车轮的高度。这可允许确定翻车风险或轮胎漏气。如上文所提及，智能车轮上的高度传感器可在车轮的可旋转组件上且因此不在车辆的底盘上。因此，此高度传感器可能够提供关于哪一侧(例如，哪个智能车轮)引发翻车的气压传感器数据(例如，当以连续或半连续方式产生并记录此气压传感器数据时)。此外，相比于由车辆底盘的静态部分产生的传感器数据，由智能车轮产生的气压传感器数据可更准确地感测例如坑洼的道路状况。在一些实施例中，高度传感器被配置成还测量内轮胎表面由于车辆负载或接触块引起的挠曲。在一些实施例中，可将测距传感器放置在轮胎的加压部分中。随着轮胎旋转，轮胎相对于中心旋转轮辋的距离发生改变。此周期性距离改变是可检测的。
在其它实施例中，传感器壳体可包含配置成产生声传感器数据的声传感器。因此，此声传感器可为任何类型的声学、声音或振动传感器，例如地震检波器、麦克风、地震仪以及声音***等。声传感器数据可用于音频模式辨识，以便感测可旋转组件(例如，车轮)的制动器或转子的音频签章。这可用于预测车辆维修时间表和/或产生性能优化数据。在一些实施例中，例如，可分析声传感器数据以识别和/或监视针对不同制动和磨损状况的唯一签章。
在各种实施例中，传感器壳体可包含配置成从波的可变衰减产生图像传感器数据的图像传感器。图像传感器的实例可包含互补金属氧化物半导体(CMOS)或N型金属氧化物半导体(NMOS)技术中的半导体电荷耦合装置(CCD)或主动像素传感器。在各种实施例中，包含图像传感器的装置平台可包含透镜或其它透明介质，在所述透明介质上，光波从传感器壳体外聚焦到图像传感器上。在特定实施例中，此图像传感器可包含飞行时间(TOF)传感器以捕获可表征TOF的飞行时间数据。此TOF传感器可为例如配置成收集超声波TOF传感器数据的超声波TOF传感器。作为更特定实例，图像传感器可充当用于确定轮胎胎面深度的可见性，以用于评估轮胎性能和优化的相机。捕获表征轮胎胎面深度的图像数据的此图像传感器也可以某一方式定位，使得可捕获轮胎胎面的图像数据(例如，通过使此图像传感器捕获表征上面定位有所述图像传感器的智能轮胎，或上面未定位有所述图像传感器的轮胎的胎面深度的图像数据)。根据各种实施例，图像传感器的位置可在轮辋内或外，使得传感器可对轮胎的侧壁进行成像。在任一情况下，图像传感器都可电耦合到能量采集器。作为另一特定实例，图像传感器可包含用于认证或识别的红外图像传感器。例如，可利用此红外传感器来扫描本地环境或本地物体(例如，接近车辆的人)的特性以进行认证。
在特定实施例中，传感器壳体可包含配置成产生气体传感器数据的气体传感器。此气体传感器可为监视和表征气态氛围的任何类型的传感器。例如，气体传感器可利用用于气体检测的多种机制中的任一种，例如电化学气体传感器、催化珠气体传感器、光电离气体传感器、红外点气体传感器、热成像气体传感器、半导体气体传感器、超声波气体传感器、全息气体传感器等。这些气体传感器可例如检测某些类型的气体，例如废气、***性气体(例如，用于电池故障检测)、大气湿度、空气质量、微粒、pH水平等。
在特定实施例中，传感器壳体可包含配置成产生磁传感器数据的磁传感器。此磁传感器可例如为使用磁场图(例如，在建筑物内或在封闭环境内)测量用于导航的磁力的磁力计。
在额外实施例中，传感器壳体可包含配置成产生加速度传感器数据的加速计传感器和/或配置成产生陀螺仪传感器数据的陀螺仪传感器。此加速度传感器数据和/或陀螺仪传感器数据可用于导航，以便确定用于紧急制动***应用的加速度量。在某些实施例中，加速计传感器和/或陀螺仪传感器可为位于智能车轮上的惯性导航***(INS)的部分。
能量采集器306可沿着智能车轮300的可旋转组件308(例如，轮辋)以某一方式定位，所述方式配置成随着可旋转组件308旋转，响应于作用在与道路或物体接触的智能车轮300的柔性组件310(例如，气动或可充气轮胎、内胎等)上的压缩力而捕获动能。在某些实施例中，能量采集器306和/或装置平台302可能是从车辆或智能车轮300的侧面(例如，邻近车辆或智能车轮300的横向侧壁)可见的。然而，在其它实施例中，能量采集器306和/或装置平台302可能是从车辆或智能车轮300的侧面不可见的。由能量采集器306采集的能量可用于为装置平台302的各种组件，例如传感器壳体304内的各种传感器和/或通信接口供电，如下文进一步详细描述。
在各种实施例中，能量采集器306可定位在可旋转组件308的侧壁上。例如，能量采集器306可定位于柔性组件310(例如，轮胎、内胎、带束等)的胎圈区域与可旋转组件308(例如，轮辋、轴等)之间。因此，柔性组件310可安装在可旋转组件308上。当车辆在表面(例如，道路)上行驶时，能量采集器306可生成由作用在柔性组件310(例如，轮胎、内胎等)的胎圈区域上的压缩力产生的能量。
图3B为根据各种实施例的并无柔性组件的智能车轮300的透视说明。如所说明，能量采集器306可围绕可旋转组件308的圆周定位。因此，能量采集器306可生成由移动物体(例如，车辆，所述压缩力作用在轮胎的安装在可旋转组件308上的胎圈区域上)的压缩力产生的能量。在一些实施例中，压缩力可能是由于负载(例如，加速度、减速度等)引起的。因而，压缩力的位置可取决于负载而变化。在其它实施例中，能量采集器306可捕获响应于可旋转组件308旋转而移动的运输工具的动能。因此，当机械应力被施加到能量采集器306时，能量采集器306可生成能量。
图4A为根据各种实施例的能量采集器306的透视说明400A。能量采集器306可沿着可旋转组件308(例如，轮辋)的圆周定位。能量采集器306可包含被配置成接触且固定地耦合到可旋转组件308的衬底402。衬底402可支撑压电组件404。根据一些实施例，压电组件可为将机械变形转换成能量的换能器。
能量采集器306可包含配置成引导且分流由压电组件404产生的能量的导电组件406。此导电组件可与装置平台的其它装置(例如，传感器壳体的传感器)连接，以为装置平台的其它装置供电。在某些实施例中，此导电组件404可由例如黄铜或铜的柔性导电材料构成。能量采集器306还可包含定位销408，压电组件404可基于所述定位销紧固到衬底402。例如，压电组件404可包含具有开口孔的翼尖特征409，定位销408被配置成以安全方式穿过所述孔以将压电组件紧固到衬底402，如下文进一步详细描述。
在各种实施例中，衬底402可包含与智能车轮的可旋转组件308(例如，轮辋)介接的三维弯曲底部表面410。此三维弯曲底部表面410可包含在三个维度(例如，长度、高度以及宽度)中的复合曲线。如上文所提及，长度、高度以及宽度中的每一个可界定在三维物理空间中彼此正交的维度或轴线。例如，长度可是沿着与高度正交的轴线，高度可是沿着与宽度正交的轴线，宽度可是沿着与长度正交的轴线。在某些实施例中，长度、高度以及宽度可分别被称为x轴、z轴以及y轴。而且，衬底402可包含与底部表面410相对的弯曲分段表面412(例如，微腔或凹坑)。此分段表面412(例如，顶部表面)也可被称为衬底的顶部表面。在一些实施例中，弯曲分段表面412仅在两个维度(例如，长度、高度以及宽度中的两个)上弯曲，如下文进一步详细描述。当力被施加到压电组件404上时，压电组件404将变形并顺应二维弯曲分段表面412，这限制了压电组件404的变形量。因此，压电组件404可经由三维弯曲底部表面410位于可旋转组件308上。而且，矩形压电组件404可被配置成在二维弯曲分段表面412内弯曲。在某些实施例中，二维弯曲分段表面412可被称为凸出表面。因此，二维弯曲分段表面412可包含(例如，可为)具有笔直(例如，非弯曲或平坦)形状或表面的压电组件404可附接到的凸出表面。在某些实施例中，衬底402可被称为泪滴状支撑件。因此，压电组件404可抵靠凸出二维弯曲分段表面412弯曲以在压电组件404上生成压缩弯曲应变。换句话说，压电组件404可产生应变，使得压电组件404弯曲以顺应凸出二维弯曲分段表面412(例如，抵靠凸出表面弯曲)以生成电荷(例如，经由压电材料层机械变形)。因此，衬底402可被构造成当被放置在车轮的轮胎与可旋转组件308之间时(例如，通过轮胎向下推压压电组件404)，使得压电组件404能够产生应变(例如，相对运动/挠曲)。
在各种实施例中，压电组件404可包含为晶体和半导体材料或聚合物和有机材料中的至少一种的压电材料。晶体和半导体材料的实例可包含：聚偏二氟乙烯、磷酸镓、钛酸铋钠、钛酸锆铅、石英、块磷铝矿(AlPO4)、蔗糖(调味糖)、罗谢尔盐、黄玉、电气石族矿物、钛酸铅(PbTiO3)、硅酸镧(La3Ga5SiO14)、正磷酸镓(GaPO4)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、钙钛矿陶瓷系列中的任一种、钨青铜、铌酸钾(KNbO3)、钨酸钠(Na2WO3)、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15、铌酸钠钾((K,Na)NbO3)(例如NKN或KNN)、铁酸铋(BiFeO3)、铌酸钠(NaNbO3)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铋(Bi4Ti3O12)、钛酸铋(NaBi(TiO3)2)、闪锌矿晶体、GaN、InN、AlN以及ZnO。聚合物和有机材料的实例可包含：聚偏二氟乙烯(PVDF)和其共聚物、聚酰胺和对苯二甲-C，聚酰亚胺，和聚偏二氯乙烯(PVDC)，以及二苯丙氨酸肽纳米管(PNT)。
在各种实施例中，衬底402可包含至少一种材料，例如：黄铜、钢、弹簧钢板(SS)、碳纤维、铝和其合金、钛和其合金、S2玻璃纤维棒、玻璃纤维增强的聚合物层压板(FiberiteHMS/33)、玻璃纤维、克维拉层压板、碳纤维增强材料、芳纶纤维增强材料、纤维增强塑料(FRP)、铜以及合金。
图4B为根据各种实施例的能量采集器306的俯视图说明400B。俯视图说明400B说明导电组件406可如何经由互连件416与压电组件404连接。换句话说，互连件416可为将压电组件404连接到导电组件406，使得导电组件406可引导且分流由压电组件404产生的能量的柔性结构。此导电组件可与装置平台的其它装置连接以为装置平台的其它装置供电。
而且，俯视图说明400B说明衬底402还可如何包含将压电组件404紧固到衬底402的定位销408。例如，压电组件404可包含具有开口孔的翼尖特征409，定位销408被配置成穿过所述孔以将压电组件紧固到衬底402。还说明了由衬底402形成的空腔内的二维弯曲分段表面412。图4B进一步说明下文将结合图5A和图5B进一步参考的横截面线A-A。
图4C为根据各种实施例的能量采集器306的正视图说明400C。正视图说明400C说明导电组件406可如何大体上在衬底402后方。而且，正视图说明400C说明衬底402还可如何包含用于将压电组件404紧固到衬底402的定位销408的另一视图。例如，压电组件404可包含具有开口孔的翼尖特征409，定位销408被配置成穿过所述孔以将压电组件紧固到衬底402。还说明了由衬底402形成的空腔内的二维弯曲分段表面412。
图4D为根据各种实施例的能量采集器306的背视图说明400D。背视图说明400D说明导电组件406可如何大体上在衬底402后方(例如，在背视图说明400D中的前景中)。背视图说明400D还包含三维弯曲底部表面410和衬底402上的物理互连特征420。此物理互连特征420可用以将不同衬底402物理地连接在一起，如下文将进一步详细论述。所说明物理互连特征420可为配置成与凹入物理互连特征(图4D中未说明)互连的凸出物理互连特征420。
图4E为根据各种实施例的能量采集器306的仰视图说明400E。仰视图说明400E说明导电组件406可如何大体上在衬底402后方。仰视图说明400E还包含三维弯曲底部表面410和衬底402上的物理互连特征420。如上文所提及，此物理互连特征420可用以将不同衬底402物理地连接在一起，如下文将进一步详细论述。所说明物理互连特征420可为配置成与凹入物理互连特征(图4E中未说明)互连的凸出物理互连特征420。
图4F为根据各种实施例的能量采集器306的右侧视图说明400F。而且，图4G说明根据各种实施例的能量采集器306的左侧视图说明400G。图4F和图4G的组合可被称为侧视图图式。侧视图图式说明了可经由互连件416与压电组件404连接的导电组件406。换句话说，互连件416可为将压电组件404连接到导电组件406，使得导电组件406可引导且分流由压电组件404产生的能量的柔性结构。此导电组件可与装置平台的其它装置连接以为装置平台的其它装置供电。侧视图图式还说明了三维弯曲底部表面410。
图5A为根据各种实施例的能量采集器306的侧视横截面图500A，其中压电组件404处于未偏置状态。侧视横截面图500A可跨越上文图4B中说明的横截面A-A。返回到图5A，侧视横截面图500A说明导电组件406可如何经由互连件416与压电组件404连接。因此，互连件416可为将压电组件404连接到导电组件406，使得导电组件406可引导且分流由压电组件404产生的能量的柔性结构。此导电组件可与装置平台的其它装置连接以为装置平台的其它装置供电。
而且，侧视横截面图500A说明衬底402还可如何包含压电组件404可基于其紧固到衬底402的定位销408。还说明了由衬底402形成的空腔内的二维弯曲分段表面412。三维弯曲底部表面410说明为在二维弯曲分段表面412下方且与分段表面相对。如图5A中所示，二维弯曲分段表面412在两个维度(例如，宽度和高度维度而非长度维度)上弯曲以形成2-D凸出表面。相比之下，三维底部表面410在宽度、高度以及长度维度中的每一个上弯曲。在一些实施例中，3-D底部表面410具有S形横截面，如图5A中所示。处于未偏置状态的压电组件404在未偏置状态下可是平坦的(例如，未弯曲)，因为其可能未经历充分应变以被偏置。
图5B为根据各种实施例的能量采集器306的侧视横截面图500B，其中压电组件404处于偏置状态。侧视横截面图500B可跨越上文图4B中说明的横截面A-A。返回到图5B，处于偏置状态的压电组件404可能经历充分量的应变以使压电组件弯曲，使得压电组件顺应二维弯曲分段表面412。如上文所提及，压电组件404可在可旋转组件转动时在偏置与未偏置状态之间交替。因此，来自车轮或车辆的负载可使压电组件移位并生成电荷(例如，电能)。在一些实施例中，能量采集器可在可旋转组件旋转时生成连续电力。在某些实施例中，此能量可呈交流电(AC)信号的形式，其可被整流为直流电(DC)信号。换句话说，在压电组件处经历的弯曲应变可生成频率与车轮的旋转频率成比例的能量(例如，交流电(AC)电压)。在一些实施例中，AC信号由包含在传感器304内的整流电路整流。
图6为根据各种实施例的集成式能量采集器606的透视说明600。集成式能量采集器606可沿着可旋转组件608(例如，轮辋)的圆周定位而不需要衬底。换句话说，集成式能量采集器606可集成于可旋转组件608内且因此不需要单独的物理衬底结构。可旋转组件608可包含形成于可旋转组件608上的弯曲分段表面612(例如，形成于可旋转组件608上的微腔或凹坑)。在一些实施例中，弯曲分段表面12仅在两个维度(例如，高度和宽度维度而非长度维度)上弯曲，以便形成二维凸出表面612。压电组件614可产生应变以变形并顺应二维弯曲分段表面612。而且，此二维弯曲分段表面612可不同于可旋转组件608的可具有三维弯曲表面的其余部分。矩形压电组件614可被配置成在二维弯曲分段表面612内弯曲。在某些实施例中，二维弯曲分段表面612可被称为凸出表面。因此，二维弯曲分段表面612可包含(例如，可为)相比于3-D弯曲表面，具有笔直(例如，未弯曲或平坦)形状或表面的压电组件604可较容易且紧固地附接到的凸出表面。压电组件604可抵靠凸出二维弯曲分段表面612弯曲，以在压电组件614上生成压缩弯曲应变。换句话说，压电组件614可产生应变，使得压电组件弯曲以顺应凸出二维弯曲分段表面612(例如，抵靠凸出表面弯曲)以生成电荷(例如，经由压电材料层机械变形)。因此，可旋转组件608的凸出二维弯曲分段表面612可被构造成当被放置在车轮的轮胎与可旋转组件608之间时(例如，通过轮胎向下推压压电组件614)，使得压电组件614能够产生应变(例如，相对运动/挠曲)。
集成式能量采集器606可包含配置成引导且分流由压电组件614产生的能量的导电组件616。此导电组件可连接到装置平台的传感器壳体304(图3A和3B)内包含的可再充电电池的引线，以为传感器壳体304内的传感器供电。在某些实施例中，此导电组件616可由例如黄铜或铜的柔性导电材料构成。集成式能量采集器606还可包含用以将压电组件614紧固到可旋转组件608的凸出二维弯曲分段表面612的定位销(未图示)。
在某些实施例中，压电组件可形成有不同类型的层。例如，压电组件的一种类型的层可为拉伸负载背衬层。此拉伸负载背衬层可是例如具有充分拉伸负载柔性以将压电组件保持在一起的钢板。压电组件的另一类型的层可为可被配置成经由机械变形生成电荷的压电材料层。压电组件的又一类型的层可为用以从压电材料层采集电能(例如，电荷)的电极层。
图7A说明根据各种实施例的压电组件700的不同层。压电组件700的第一层可为第一电极层702。压电组件700的第二层可为压电材料层704。压电组件700的第三层可为拉伸负载背衬层706。压电组件的第四层可为第二电极层708。
在某些实施例中，第一电极层702可与压电材料层704组装在一起(例如，在与压电材料层组装在一起时直接物理接触压电材料层)。压电材料层704可与拉伸负载背衬层706组装在一起(例如，在与拉伸负载背衬层组装在一起时直接物理接触拉伸负载背衬层)。拉伸负载背衬层706可与第二电极层708组装在一起(例如，在与第二电极层组装在一起时直接物理接触第二电极层)。
在某些实施例中，此第一电极层702可最接近二维弯曲分段表面412。例如，当二维弯曲分段表面412/612在衬底上或直接在可旋转组件上时，在压电组件(包含第一电极层702)被偏置时，第一电极层702可直接接触衬底或可旋转组件的二维弯曲分段表面。而且，第二电极层708可(在不同层当中)最远离二维弯曲分段表面。
每一电极层(例如，第一电极层702和第二电极层708)可包含嵌入于柔性材料(例如，环氧树脂)内(例如，由柔性材料固持在适当位置)的电极710。在例如用第一电极层702说明的某些实施例中，电极710可形成为可直接接触压电材料层，以从压电材料层704采集电荷的网状结构。在例如用第二电极层708说明的其它实施例中，电极710可形成为可间接接触(例如，经由拉伸负载背衬层706)压电材料层，以从压电材料层704采集电荷的网状结构。因此，第一电极层702和第二电极层708可表示具有不同电势的不同电路，使得在第一电极层702与第二电极层708之间存在电势差。
每一电极层可与柔性互连件712介接，柔性互连件与其相应电极710连接。此柔性互连件712可被配置成用于将电极层702中的电极710互连到其它电组件，以便为智能车轮传感器***的装置供电或使智能车轮传感器***的装置基于柔性互连件执行测量(例如，测量能量或电势)。
在特定实施例中，拉伸负载背衬层706可由不锈钢制成。拉伸负载背衬层可提供额外物理支撑，以在未偏置时使压电组件保持处于平坦状态。例如，拉伸负载背衬层在处于静止或未偏置位置时可是平坦或未弯曲的，使得在从压电组件释放张力之后，拉伸负载背衬层可使压电组件未偏置或将其物理再定向为未偏置状态(例如，平坦状态)。
在各种实施例中，压电材料层704可由压电材料制成。此压电材料可例如为晶体和半导体材料或聚合物和有机材料中的至少一种。晶体和半导体材料的实例可包含：聚偏二氟乙烯、磷酸镓、钛酸铋钠、钛酸锆铅、石英、块磷铝矿(AlPO4)、蔗糖(调味糖)、罗谢尔盐、黄玉、电气石族矿物、钛酸铅(PbTiO3)、硅酸镧(La3Ga5SiO14)、正磷酸镓(GaPO4)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、钙钛矿陶瓷系列中的任一种、钨青铜、铌酸钾(KNbO3)、钨酸钠(Na2WO3)、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15、铌酸钠钾((K,Na)NbO3)(例如NKN或KNN)、铁酸铋(BiFeO3)、铌酸钠(NaNbO3)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铋(Bi4Ti3O12)、钛酸铋(NaBi(TiO3)2)、闪锌矿晶体、GaN、InN、AlN以及ZnO。聚合物和有机材料的实例可包含：聚偏二氟乙烯(PVDF)和其共聚物、聚酰胺和对苯二甲-C，聚酰亚胺，和聚偏二氯乙烯(PVDC)，以及二苯丙氨酸肽纳米管(PNT)。
在各种实施例中，电极层可电接合到压电组件的其它层(例如，拉伸负载背衬层和/或压电材料层)。而且，拉伸负载背衬层可电和/或机械地接合到压电材料层。组装压电组件的所有层可形成压电组件(其在某些实施例中可被称为压电电极组合件)。在其它实施例中，压电组件可囊封于例如可热收缩膜或聚合物的保护涂层中以保护压电组件免于环境退化。
图7B说明根据各种实施例的呈组装形式的压电组件700。当呈组装形式时，第一电极层可直接物理接触压电材料层。压电材料层可直接物理接触拉伸负载背衬层。最后，拉伸负载背衬层可直接物理接触第二电极层。
图8A为根据各种实施例的能量采集器802的透视说明，其中压电组件804的一端紧固到衬底806。压电组件804说明为具有可见网状形式。如上文所提及，能量采集器802可沿着可旋转组件(例如，车轮的轮辋)的圆周定位。能量采集器802可包含接触可旋转组件的衬底806。衬底806可通过在压电组件804的第一端808处将压电组件804紧固到衬底806而支撑压电组件804。换句话说，衬底806可在压电组件804的第一端808处向下夹紧并紧固压电组件804。
能量采集器802可包含配置成接纳例如引脚的导电组件(未图示)的导电组件开口812，所述导电组件被配置成引导并分流由压电组件804产生的能量。此导电组件可与装置平台的其它装置连接以为装置平台的其它装置供电。在某些实施例中，此导电组件可由例如黄铜或铜的导电材料构成。
在各种实施例中，衬底806可包含与车轮的可旋转组件(例如，轮辋)介接的三维弯曲底部表面820。此三维弯曲底部表面820可包含在三个维度(例如，长度、高度以及宽度)中的复合曲线，使得衬底806可放置成与可旋转组件的三维弯曲表面齐平。如上文所提及，长度、高度以及宽度中的每一个可界定在三维物理空间中彼此正交的维度或轴线。例如，长度可是沿着与高度正交的轴线，高度可是沿着与宽度正交的轴线，宽度可是沿着与长度正交的轴线。在某些实施例中，长度、高度以及宽度可被称为x轴、z轴以及y轴。而且，衬底806可包含与底部表面820相对的弯曲分段表面822(例如，衬底806中的微腔或凹坑)。在一些实施例中，弯曲分段表面822仅在两个维度(例如，高度和宽度维度)上弯曲。压电组件804可产生应变以变形并顺应二维弯曲分段表面822。如上文所论述，压电组件804可经由衬底806的三维弯曲底部表面820位于可旋转组件上。而且，矩形压电组件804可被配置成弯曲并顺应二维弯曲分段表面822。在某些实施例中，二维弯曲分段表面822可被称为凸出表面。因此，二维弯曲分段表面822可包含(例如，可为)具有笔直(例如，未弯曲或平坦)形状或表面的压电组件804可附接到的凸出表面。在某些实施例中，衬底806可被称为泪滴状支撑件。因此，压电组件804可抵靠凸出二维弯曲分段表面822弯曲，以在压电组件804上生成压缩弯曲应变。换句话说，压电组件804可产生应变，使得压电组件由于外部力而弯曲以顺应凸出二维弯曲分段表面822以生成电荷(例如，经由压电材料层机械变形)。因此，衬底806可被构造成当被放置在车轮的轮胎与可旋转组件之间时(例如，通过轮胎向下推压压电组件804)，使得压电组件804能够产生应变(例如，相对运动/挠曲)。
图8B为根据各种实施例的不具有压电组件的衬底806的透视说明。如上文所提及，衬底可包含配置成接纳例如引脚的导电组件(未图示)的导电组件开口或槽812，所述导电组件被配置成引导并分流由压电组件804产生的能量。而且，在各种实施例中，衬底806可包含与智能车轮的可旋转组件(例如，轮辋)介接的三维弯曲底部表面820，如上文所描述。
如上文所介绍，压电组件可包含可形成为网状结构以从压电材料层采集电荷的下部电极层。电极层的网状形式(例如，网状结构的物理结构)可呈任何配置或结构。在特定实施例中，电极层的网状形式可为穿越二维空间(例如，沿着压电组件的层的表面)的单个细长电极。因此，电极层可为包含大体上由柔性材料(例如，环氧树脂)固持在适当位置的电极的压电组件层。在特定实施例中，电极层(例如，上部电极层和/或下部电极层)可为单块的(例如，是与压电组件的另一层的表面共同延伸的固体电极层)。在其它实施例中，下部电极层可包含不同于上部电极层的网状形式。在又其它实施例中，下部电极层可包含与上部电极层相同的网状形式。图9A到9Q说明根据各种实施例的数个不同示范性网状形式。
图9A说明根据各种实施例的作为笔直绕组的电极的示范性网状形式。此笔直绕组网状形式900A可表示穿越二维空间(例如，沿着压电组件902A的层的表面)的单个细长电极。
图9B说明根据各种实施例的作为弯曲绕组的电极的示范性网状形式。此弯曲绕组网状形式900B可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902B的另一层的表面)以弯曲方式(例如，相比上文参考的笔直绕组较弯曲)卷绕的单个细长电极。
图9C说明根据各种实施例的作为Z形绕组的电极的示范性网状形式。此Z形绕组网状形式900C可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902B的另一层的表面)以Z形方式卷绕的单个细长电极。
图9D说明根据各种实施例的作为单侧碗状绕组的电极的示范性网状形式。此单侧碗状绕组网状形式900D可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902D的另一层的表面)以单侧碗状方式卷绕的单个细长电极。单侧碗状方式可指朝向一个方向伸出的中间碗状物或半圆形形式904D。
图9E说明根据各种实施例的作为两侧碗状绕组的电极的示范性网状形式。此两侧碗状绕组网状形式900E可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902E的另一层的表面)以两侧碗状方式卷绕的单个细长电极。两侧碗状方式可指朝向两个方向伸出的中间碗状物或半圆形形式904E。
图9F说明根据各种实施例的作为尖锐绕组的电极的示范性网状形式。此尖锐绕组网状形式900F可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902F的另一层的表面)以尖锐方式(例如，约90度的锐角)卷绕的单个细长电极。
图9G说明根据各种实施例的作为部分弯曲绕组的电极的示范性网状形式。此部分弯曲绕组网状形式900G可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902G的另一层的表面)以弯曲方式(例如，相比上文参考的笔直绕组较弯曲)卷绕的单个细长电极。
图9H说明根据各种实施例的作为深弯绕组的电极的示范性网状形式。此深弯绕组网状形式900H可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902H的另一层的表面)以深弯方式(例如，相比上文参考的弯曲绕组较弯曲)卷绕的单个细长电极。
图9I说明根据各种实施例的作为网格的电极的示范性网状形式。此网格网状形式900I可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902I的另一层的表面)呈网格形式的细长电极。
图9J说明根据各种实施例的作为反斜线网格的电极的示范性网状形式。此反斜线网格网状形式900J可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902J的另一层的表面)呈反斜线网格形式的细长电极。
图9K说明根据各种实施例的作为正斜线网格的电极的示范性网状形式。此正斜线网格网状形式900K可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902K的另一层的表面)呈正斜线网格形式的细长电极。
图9L说明根据各种实施例的作为正反斜线网格的电极的示范性网状形式。此正反斜线网格网状形式900L可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902L的另一层的表面)呈正反斜线网格形式的细长电极。
图9M说明根据各种实施例的作为环绕绕组的电极的示范性网状形式。此环绕绕组网状形式900M可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902M的另一层的表面)以环绕方式卷绕的单个细长电极。
图9N说明根据各种实施例的作为尖头绕组的电极的示范性网状形式。此尖头绕组网状形式900N可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902N的另一层的表面)以尖头方式(例如，具有面向一个方向的点或锐角)卷绕的单个细长电极。
图9O说明根据各种实施例的作为复杂环绕绕组的电极的示范性网状形式。此复杂环绕绕组网状形式900O可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902O的另一层的表面)以复杂环绕方式(例如，相比上文参考的环绕方式具有更复杂环路)卷绕的单个细长电极。
图9P说明根据各种实施例的作为两侧分段式碗状绕组的电极的示范性网状形式。此两侧分段式碗状绕组网状形式900P可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902P的另一层的表面)以两侧分段式碗状方式卷绕的单个细长电极。两侧分段式碗状方式可指由朝向两个方向伸出的笔直分段904P形成的碗状绕组。
图9Q说明根据各种实施例的作为单块的电极的示范性网状形式。此单块网状形式900Q可表示沿着二维空间(例如，沿着压电组件902Q的另一层的表面)形成为单块(例如，板)的电极。
如上文所论述，图9A到9Q中所示的各种网状形式是示范性的，且并不旨在限制可用于本发明的各种实施例的网状形式。基于压电材料的几何结构和配置，不同网状形式提供/允许各种应变消除/疲劳破坏容限。诱发的应变，且因此在压电体上生成的能量将受到网状形式的影响，且可使用前述配置的一或多个实施例来进行优化。
图10A说明根据各种实施例的具有主动/被动排组特征的能量采集器的环状形式。能量采集器的环状形式1000可形成匹配其可耦合到的可旋转组件(未示出)的圆周的同心环路。在某些实施例中，能量采集器的此环状形式1000可形成主动/被动排组特征，其中能量采集器1002(例如，主动排组)经由桥接器1004(例如，被动排组)连接。在某些实施例中，桥接器1004或被动排组可为并无压电组件的衬底。在其它实施例中，桥接器1004或被动排组可包含能量存储介质，例如与能量采集器1002的导电组件电连通的可再充电电池。
图10B说明根据各种实施例的具有互锁特征的能量采集器1012的环状形式1010。能量采集器1012的环状形式1010可形成匹配其可耦合到的可旋转组件(未示出)的圆周的同心环路。在某些实施例中，能量采集器1012的此环状形式1010可由包含互锁特征的能量采集器1012形成，所述互锁特征将不同能量采集器1012互锁或连接在一起，如下文进一步详细描述。
图10C说明根据各种实施例的具有互锁特征的能量采集器的环状形式的断开的能量采集器。这些能量采集器1012可包含将不同能量采集器1012互锁或连接在一起的互锁特征。此互锁特征可包含例如在能量采集器1012的衬底1016上的物理互连特征1014A、1014B。物理互连特征1014A、1014B可用以经由其衬底1016将不同能量采集器1012物理地连接在一起。例如，不同衬底1016可具有母型(例如，凹入)物理互连特征1014A或公型(例如，凸出)物理互连特征1014B。凸出物理互连特征1014B可被配置成与凹入物理互连特征1014A配合且互连。
图10C中还说明衬底1016的弯曲分段表面1018(例如，微腔或凹坑内的分段表面)。在一些实施例中，弯曲分段表面1018仅在两个维度(例如，高度和宽度维度)上弯曲。如上文所提及，压电组件可产生应变以变形并顺应二维弯曲分段表面1018。因此，矩形压电组件可被配置成在二维弯曲分段表面1018内并朝向所述分段表面弯曲。在某些实施例中，二维弯曲分段表面412可为凸出表面。
图10D说明根据各种实施例的具有互锁特征的能量采集器的环状形式的连接的能量采集器。如图10D中所说明，一个衬底1016的凸出物理互连特征1014B可与另一衬底1016的凹入物理互连特征1014A互连以形成连接的能量采集器。
图10E说明根据各种实施例的连续环状形式的连接的能量采集器。连续环状形式1050可形成与可旋转组件的圆周的同心环路。在某些实施例中，此连续环状形式1050可包含仅包含压电组件而不具有单独衬底的能量采集器1052。例如，连续环状形式1050可包含在连续环状形式1050的具有二维(例如，长度、高度以及宽度中的两个)弯曲分段表面(例如，环1050的表面中的微腔或凹坑)的区处的相应能量采集器1052，压电组件位于所述二维弯曲分段表面中。如上文所提及，压电组件可产生应变以变形并顺应二维弯曲分段表面。
图11A说明根据各种实施例的在轮胎1104内沿行的能量采集器能量连接器1102的平面横截面图1100。能量采集器能量连接器1102可为将不同能量采集器1106的互连件连接在一起的导线或其它导电元件。因此，能量采集器能量连接器1102可沿着能量采集器能量连接器1102将各种能量采集器1106的所收集能量聚集在一起。如所说明，在能量采集器能量连接器1102在定位在可旋转组件1108上的能量采集器1106之间穿越时，所述连接器可在轮胎1104内(例如，轮胎1104的加压区内)沿行。
图11B说明根据各种实施例的在可旋转组件1153内沿行的能量采集器能量连接器1152的平面横截面图1150。如上文所提及，可旋转组件1153的一个实例为轮辋。能量采集器能量连接器1152可为将不同能量采集器1156(表示为圆点)的互连件连接在一起的导线或其它导电元件。因此，能量采集器能量连接器1152可沿着能量采集器能量连接器1152将各种能量采集器1156的所收集能量聚集在一起。如所说明，在能量采集器能量连接器1152在定位在可旋转组件1158上的能量采集器1156之间穿越时，所述连接器可在可旋转组件1153内(例如，不在轮胎1154的加压区内)沿行。
图12A说明根据各种实施例的安置于无气轮胎1206的轮辐1204上的能量采集器1202。无气轮胎1206可为不受气压支撑的非气动轮胎(NPT)或免充气轮胎。无气轮胎1206可包含从可旋转组件1208辐射的轮辐1204。在无气轮胎1206承受负载和/或旋转(例如，在负载下旋转)时，这些轮辐1204可弯曲。
在各种实施例中，能量采集器1202可仅包含压电组件而不具有衬底。例如，此类能量采集器1202可指放置在无气轮胎1206的具有二维(例如，长度、高度以及宽度中的两个)弯曲分段表面的部分上的压电组件，所述分段表面为无气轮胎1206的轮辐1204的部分。
图12B说明根据各种实施例的安置于无气轮胎1206的轮辐1204的接合部1214上的能量采集器1212。如上文所提及，无气轮胎1206可包含从可旋转组件1208辐射的轮辐1204。在无气轮胎1206承受负载和/或旋转(例如，在负载下旋转)时，这些轮辐1204可弯曲。而且，这些轮辐1204可包含接合部1214，其可为轮辐1204的在静止位置中(例如，未被偏置时)弯曲，且因此在相比于轮辐1204的剩余部分被偏置时可易于发生较大弯曲的部分。
在各种实施例中，能量采集器1212可仅包含压电组件而不具有衬底。例如，此类能量采集器1212可指放置在无气轮胎1206的具有二维弯曲分段表面的部分上的压电组件，所述分段表面为无气轮胎1206的轮辐1204的接合部1214的部分。
图12C说明根据各种实施例的安置在无气轮胎1206的轮辐1204的末端区1224周围的能量采集器1222。如上文所提及，无气轮胎1206可包含从可旋转组件1208辐射的轮辐1204。在无气轮胎1206承受负载和/或旋转(例如，在负载下旋转)时，这些轮辐1204可弯曲。而且，这些轮辐1204可包含末端区1224，其可在轮辐1204的终止(例如，在可旋转组件1208处终止或在外圆周1226处终止)部分周围。当无气轮胎1206承受负载和/或旋转(例如，在负载下旋转)时，此末端区1224可产生应变。
在各种实施例中，能量采集器1222可包含放置在二维(例如，长度、高度以及宽度中的两个)弯曲分段表面(例如，微腔或凹坑)上的压电组件。此二维弯曲分段表面可由空腔提供，当产生应变时(例如，被偏置时)，压电组件可在所述空腔中弯曲。此二维弯曲分段表面可接近末端，且可直接形成为无气轮胎1206的部分或在衬底上，以便有助于将应变施加到压电组件。
图13A说明根据各种实施例的安置于球形车轮上的能量采集器1302。球形车轮可为形成为球体的车轮。在各种实施例中，能量采集器1302可沿着球形车轮外表面1304(球形车轮的接触或接近与下伏表面(例如，地面)的接触点的表面，球形车轮可在所述下伏表面上旋转或滚动)安置。在图13A中，出于说明的目的，放大了球形表面1304上的能量采集器1302的视图。此球形车轮外表面1304可在外表面接触下伏表面(例如，地面)的点处承受负载。
在各种实施例中，能量采集器1302可包含放置在二维(例如，长度、高度以及宽度中的两个)弯曲分段表面(例如，压电组件1306可在其中变形的微腔或凹坑)上的压电组件1306。因此，此二维弯曲分段表面可为空腔的部分，在产生应变时(例如，被偏置时)压电组件1306可在所述空腔中弯曲。此二维弯曲分段表面可是沿着球形车轮外表面1304的，且可直接形成为球形车轮外表面1304的部分或在连接(例如，粘附)或以其它方式接近球形车轮外表面1304的衬底上，以便有助于将应变施加到压电组件1306。
图13B说明根据各种实施例的以带状形式安置于球形车轮上的能量采集器1352。球形车轮可为形成为球体的车轮。在各种实施例中，能量采集器1352可沿着球形车轮外表面1354(球形车轮的接触或接近与下伏表面(例如，地面)的接触点的表面，球形车轮可在所述下伏表面上旋转或滚动)安置。此球形车轮外表面1354可在外表面接触下伏表面的点处承受负载。
在各种实施例中，能量采集器1352可包含放置在二维(例如，长度、高度以及宽度中的两个)弯曲分段表面(例如，具有压电组件1306可在其中变形的微腔或凹坑)上的压电组件。此二维弯曲分段表面可形成空腔，在产生应变时(例如，被偏置时)，压电组件可在所述空腔中弯曲。因此，此二维弯曲分段表面可是沿着球形车轮外表面1354的，且可直接形成为球形车轮外表面1354的部分或在连接(例如，粘附)或以其它方式接近球形车轮外表面1304的衬底上，以便有助于将应变施加到压电组件。
在某些实施例中，能量采集器1352可形成有带状形式1356，其中带状形式内(例如，围绕相对同心圆周)的不同能量采集器是相关的，而带状形式外的不同能量采集器是不相关的。表示带状形式的线在球形车轮外表面1354上可能并非物理可见的，但为了易于解释在图13B中加以说明。通过相关，带状形式内的能量采集器可彼此相关，因为其具有相同形状、相同大小、彼此相同的距离或彼此具有任何其它物理类似性。而且，在其它实施例中，带状形式1356内的能量采集器1352可电耦合在一起，例如通过经由能量采集器能量连接器电耦合在一起。在各种实施例中，带状形式1356中的这些能量采集器1352的集合可覆盖整个球形车轮外表面1354。在某些实施例中，不同带状形式1356可具有不同大小(例如，圆周)，使得其也构成不同数目个能量采集器。在特定实施例中，带状形式1356可仅具有单个能量采集器，但仍可被称作带状形式以与沿着球形车轮外表面1354的其它带状形式1356形成对比。
图14为根据各种实施例的能量采集器过程1400的流程图。过程1400可在智能车轮传感器***处执行，所述***集成能量采集器和配置成由能量采集器供电的至少一个装置，如上文所介绍。应注意，过程1400仅为实例，且并不旨在限制本发明。因此，应理解，可在图14的过程1400之前、期间以及之后提供额外操作(例如，方块)，可省略某些操作，可与其它操作同时执行某些操作，且一些其它操作可在本文中仅简单描述。
在方块1402处，可在负载(例如，车轮自身或车轮驱动物体(例如，车辆)的负载)下移动(例如，旋转)车轮。如上文所提及，此车轮可为集成能量采集器和配置成由能量采集器供电的至少一个装置的智能车轮或智能车轮传感器***。能量采集器包含放置在弯曲分段表面上的压电组件。此弯曲分段表面可为空腔的部分，在产生应变时(例如，被偏置时)压电组件可在所述空腔中弯曲。此弯曲分段表面可直接形成为车轮的部分，或在安装在车轮的部分上的衬底上，以便有助于将应变施加到压电组件。
此外，此能量采集器可包含压电组件，其包含压电材料层和至少一个电极层。而且，压电组件可与互连件和导电组件连接。在机械地变形时，此压电材料层可产生能量。电极层可捕获由压电材料层产生的能量。电极层可经由互连件连接到导电组件。互连件可为将压电组件连接到导电组件，使得导电组件可引导且分流由压电组件产生的能量的柔性结构。此导电组件可与装置平台的其它装置(例如，智能车轮传感器***的能量存储介质或传感器)连接以为装置平台的其它装置供电。
在方块1404处，能量采集器的压电组件可变形(例如，机械地变形)以生成由压缩力产生的能量，所述压缩力是由于车轮旋转(例如，车辆，所述压缩力作用在轮胎的安装在可旋转组件上的胎圈区域上)。换句话说，压电组件可捕获响应于可旋转组件旋转而移动的运输工具的动能。因此，在机械应力被施加到压电组件时，压电组件可生成能量。例如，此能量可呈交流电(AC)信号的形式，其可被整流为直流电(DC)信号。换句话说，在压电组件处经历的弯曲应变可生成频率与车轮的旋转频率成比例的能量(例如，AC电压)。
在方块1406处，由能量采集器生成的能量可被传送到智能车轮传感器***的装置。如上文所提及，可通过例如导电组件将此能量传送到装置。导电组件可为配置成传送由能量采集器产生的能量的任何类型的导体，例如导线、带材或由用以将能量从能量采集器传送到装置的导电材料制成的引脚。
在方块1408处，可由能量采集器生成的能量为与导电组件连接的装置供电。此装置可为例如智能车轮传感器***的能量存储介质或传感器。因此，能量采集器可为智能车轮传感器***的部分，以为智能车轮传感器***的至少一个能量存储介质或传感器供电。智能车轮传感器***可包含多种类型的传感器，每一传感器可被配置成收集不同类型的智能车轮传感器***数据。例如，智能车轮传感器***可包含配置成产生气压传感器数据和/或轮胎内表面挠曲的高度传感器，如上文所论述；配置成产生声传感器数据的声传感器；配置成产生图像传感器数据的图像传感器；配置成产生气体传感器数据的气体传感器；配置成产生磁传感器数据的磁传感器；配置成产生加速度传感器数据的加速计传感器；配置成产生陀螺仪传感器数据的陀螺仪传感器；以及配置成产生湿度传感器数据的湿度传感器。
如上文所提及，在各种实施例中，由能量采集器供电的装置可为智能车轮传感器***的智能车轮传感器。图15为根据各种实施例的智能车轮过程1500的流程图。过程1500可在智能车轮传感器***处执行，所述***包含由能量采集器供电且与本地智能车轮服务器通信的装置，如上文所介绍。应注意，过程1500仅为实例，且并不旨在限制本发明。因此，应理解，可在图15的过程1500之前、期间以及之后提供额外操作(例如，方块)，可省略某些操作，可与其它操作同时执行某些操作，且一些其它操作可在本文中仅简单描述。
在方块1502处，可从各种装置本地收集智能车轮传感器***数据，所述装置是由至少一个能量采集器供电的传感器。如上文所论述，智能车轮可为具有本地网络连接的传感器***的车辆的车轮，所述传感器***具有为排列在车轮自身上的传感器的至少一个装置。智能车轮传感器***可包含多种类型的传感器，每一传感器可被配置成收集不同类型的智能车轮传感器***数据。例如，智能车轮传感器***可包含配置成产生气压传感器数据的高度传感器；配置成产生声传感器数据的声传感器；配置成产生图像传感器数据的图像传感器；配置成产生气体传感器数据的气体传感器；配置成产生磁传感器数据的磁传感器；配置成产生加速度传感器数据的加速计传感器；配置成产生陀螺仪传感器数据的陀螺仪传感器；以及配置成产生湿度传感器数据的湿度传感器。在某些实施例中，这些传感器可由冲击传感器唤醒，所述冲击传感器可感测由也在智能车轮上的能量采集器产生的能量的量。
在方块1504处，可将智能车轮传感器***数据本地传达到来自排列在智能车轮上的装置平台的本地智能车轮服务器。此传达可经由通信接口来进行。根据各种实施例，此通信接口可使得装置能够使用已知通信协议经由各种通信介质彼此通信。例如，在一些实施例中，通信接口可使用遵循某些通信协议(例如TCP/IP、http、https、ftp以及sftp协议)的一或多个通信网络来提供通信。因此，通信接口可包含能够将相应装置平台与本地智能车轮服务器耦合的任何合适的硬件、软件或硬件与软件的组合。通信接口可布置成用任何合适的技术来操作，所述技术用于使用一组所要通信协议、服务或操作程序来控制信息信号。在某些实施例中，此通信接口可与控制器局域网(CAN)总线分离，且因此相比跨越CAN总线的通信具有较低时延。
在方块1506处，可分析或处理智能车轮传感器***数据以确定参数值。此参数值可表征任何类型的现实世界参数，例如海拔高度、声音模式或声级、图像或视频中的图像模式、一种类型的气体的量、磁性物体周围的定向、加速器的量、角速度的量、湿度水平等。
在某些实施例中，此参数值可表征不同类型的本地智能车轮传感器***数据的组合，和/或本地智能车轮传感器***数据与本地智能车轮服务器可接入的其它数据的组合。例如，此参数值可表征以下中的一或多个的组合：气压传感器数据；声传感器数据；图像传感器数据；气体传感器数据；磁传感器数据；加速度传感器数据；陀螺仪传感器数据；湿度传感器数据等。作为另一实例，此参数值可表征本地智能车轮传感器***数据与其它数据的组合，所述其它数据无论是预定的(例如，车辆建造和其它规格)还是从本地智能车轮传感器***数据外接收的(例如，远程数据，例如从卫星接收的GPS数据或经由远程网络从远程服务器接收的数据)。
例如，智能车轮传感器***数据可包含可用以确定海拔高度参数值的气压传感器数据。此海拔高度参数值可表征智能车轮相对于参考点(例如，地面海拔高度)和/或相对于特定车辆的其它智能车轮的海拔高度。作为另一实例，智能车轮传感器***数据可包含可用以确定音频参数值的声传感器数据(例如，声音)。此音频参数值可表征可旋转组件处可检测的声音。作为另一实例，参数值可考虑(例如，反映)多种输入中的任一种，例如里程、车轮动力学、轮胎压力、负载状况、道路状况、平衡信息、高度状况、环境声音、制动动力学等。
在各种实施例中，参数值可表示如经由应用由本地智能车轮服务器和/或远程服务器确定或训练的统计模型所确定的机率(例如，故障机率)。可使用历史聚集数据来训练此统计模型(例如，本地智能车轮传感器***或多个智能车轮传感器***当中的历史聚集数据)。可使用机器学习技术(例如，经由受监督或无监督学习)进行此训练。这些机器学习技术可为例如决策树学习、关联规则学习、人工神经网络、深度结构学习、归纳逻辑编程、支持向量机、聚类分析、贝叶斯网络、表示学习、类似性学习、稀疏字典学习、学习分类器***等。接着，可将此统计模型应用到新的或当前智能车轮传感器数据，以确定当前参数值(例如，故障机率)。此统计模型可考虑到隐藏变量、交互变量等来表示此机率。例如，这些机率可表示制动衬块故障(例如，制动衬块腐蚀)的机率、翻车预测(例如，危险的车轮海拔高度)等。
在方块1508处，本地智能车轮服务器可确定阈值。在某些实施例中，可动态地确定这些阈值，且可在确定参数值是否满足(例如，超过)阈值的同时确定这些阈值。然而，在其它实施例中，可在确定参数值是否满足阈值之前进行阈值确定。因此，方块1508以虚线加以说明。在某些实施例中，参数值的确定可包含从存储器或远程服务器检索预定参数值。
在各种实施例中，可针对每一类型的参数值确定阈值。例如，可存在用于气压传感器数据；声传感器数据；图像传感器数据；气体传感器数据；磁传感器数据；加速度传感器数据；陀螺仪传感器数据；湿度传感器数据等中的每一个或组合的单独阈值。阈值可表征例如海拔高度的阈值量、特定声音模式或声级的阈值(例如，其中满足特定声音模式或声级将满足阈值)、图像或视频中的特定图像模式的阈值(例如，其中满足特定图像模式将满足阈值)、特定类型的气体的阈值(例如，量)、磁性物体周围的阈值定向(例如，特定定向，例如特定北、南、东或西罗盘定向)、加速度阈值、角速度阈值、湿度阈值等。
如上文所提及，可根据对参数值数据集的统计分析来确定参数值。例如，可跨越不同准则聚集参数值，例如通过参数值的类型(例如，海拔高度、声音模式或声级、图像或视频中的图像模式、一种类型的气体的量、磁性物体周围的定向、加速器的量、角速度的量、湿度水平等)来跨越不同的时间(例如，作为历史参数值)、不同的智能车轮、不同的装置平台、不同的车辆等进行聚集。作为另一实例，参数值可表示如由统计模型确定的机率。在某些实施例中，通过根据各种准则分析聚集的数据，可基于对来自参数值的离群值的检测来确定阈值。在某些实施例中，这些离群值可确定阈值，所述阈值在得到满足时可界定不利状况。可根据对离群值的常规统计分析来确定这些离群值。例如，可将阈值设定为各种机率当中的离群值(例如，为离群值的机率值)。
在方块1510处，可作出关于任何参数值是否满足任何相关联阈值的决策。如上文所介绍，参数(例如，参数值)可能未必表示单个值，而是也可表示值的模式和/或值的范围或频谱。如果是，则过程1500可行进到方块1512。如果否，则过程1500可返回到方块1506。
在方块1508处，可响应于参数值满足阈值而执行动作。在某些实施例中，当特定参数值满足或超过特定阈值时可采取动作。所采取动作可为例如为车辆的驾驶员或车辆的其它操作者产生警示、应用紧急制动***(例如，激活预制动或全制动)、激活特定安全或驾驶***、在线上数据库中通知与驾驶员相关联的不安全驾驶状况等。
例如，如上文所提及，海拔高度参数值可表征智能车轮距参考点(例如，地面海拔高度)和/或相对于特定车辆的其它智能车轮的海拔高度。海拔高度参数值满足阈值海拔高度量可指示由于车轮海拔高度即将发生翻车，且因此引起警示驾驶员的动作。作为另一实例，如上文所提及，音频参数值可表征可旋转组件处可检测的声音。音频参数值满足特定声音模式或声级的阈值可指示由于转子承座腐蚀噪声即将发生制动故障或轮胎胎面腐蚀接近危险水平。满足此音频参数阈值可因此引起警示车辆的驾驶员或操作者的动作。
尽管结合图15参考的各种实施例可描述在本地智能车轮服务器处处理传感器数据，但在其它实施例中，智能车轮传感器***数据可被发送到远程智能车轮服务器以用于处理。如上文结合图1所论述，传感器数据的此处理可在本地智能车轮服务器处本地执行，或由本地智能车轮服务器和远程智能车轮服务器的组合来执行。
虽然上文已描述本发明的各种实施例，但应理解，所述实施例仅作为实例呈现而不是作为限制。同样地，各种图式可描绘实例架构或配置，提供所述实例架构或配置以使得所属领域的一般技术人员能够理解本发明的示范性特征和功能。然而，技术人员将理解，本发明并不限于所说明的实例架构或配置，而是可使用多种替代架构和配置来实施。另外，如所属领域的一般技术人员将理解，一个实施例的一或多个特征可与本文中所描述的另一实施例的一或多个特征组合。因此，本发明的宽度和范围不应由上述示范性实施例中的任一个限制。
还应理解，对本文中使用例如“第一”、“第二”等等编号的元件的任何参考大体上不限制那些元件的数量或次序。实际上，这些编号可在本文中用作区别两个或大于两个元件或元件例子的方便方法。因此，对第一元件和第二元件的参考不意味着仅可采用两个元件，或第一元件必须以某一方式先于第二元件。
另外，所属领域的一般技术人员将理解，可使用多种不同技术中的任一种来表示信息和信号。例如，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示例如在上文描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位以及符号。
所属领域的一般技术人员将进一步了解，结合本文中所公开的方面描述的各种说明性逻辑块、模块、处理器、构件、电路、方法以及功能中的任一个可由电子硬件(例如，可使用源译码或一些其它技术设计的数字实施方案、模拟实施方案或两者的组合)、并有指令的各种形式的程序或设计代码(为方便起见，其可在本文中被称为“软件”或“软件模块”)或两者的组合来实施。为清晰地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体就各种说明性组件、块、模块、电路以及步骤的功能性加以描述。此类功能性是被实施为硬件、固件还是软件或这些技术的组合取决于施加于整个***上的特定应用和设计约束。熟练的技术人员可针对每一特定应用以各种方式来实施所描述的功能性，但此类实施决策不应被解释为会引起脱离本发明的范围。
此外，所属领域的一般技术人员将理解，本文中所描述的各种说明性逻辑块、模块、装置、组件以及电路可实施在集成电路(IC)内或由集成电路执行，所述集成电路可包含通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置或其任何组合。逻辑块、模块以及电路可进一步包含天线和/或收发器以与网络内或装置内的各种组件通信。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器与DSP核心结合，或任何其它合适的配置，从而执行本文中所描述的功能。
如果以软件来实施，则可将所述功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读介质上。因此，本文中所公开的方法或算法的步骤可实施为存储在计算机可读介质上的软件。计算机可读介质包含计算机存储介质和包含可使得计算机程序或代码能够从一处传送到另一处的任何介质的通信介质。存储介质可为可由计算机接入的任何可用介质。作为实例而非限制，此类计算机可读存储介质可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机接入的任何其它介质。
在本文件中，如本文中所使用，术语“模块”是指用于执行本文中所描述的相关联功能的软件、固件、硬件以及这些元件的任何组合。另外，出于论述的目的，将各种模块描述为离散模块；然而，如将对所属领域的一般技术人员显而易见，可将两个或多于两个模块进行组合以形成执行根据本发明实施例的相关联功能的单个模块。
另外，在本发明的实施例中可采用存储器或其它存储装置以及通信组件。应了解，为清楚起见，上文说明已参考不同功能单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，将清楚可在不减损本发明的情况下使用在不同功能单元、处理逻辑元件或域之间的任何合适的功能性分布。例如，待由单独处理逻辑元件或控制器执行的所说明功能性可由相同处理逻辑元件或控制器执行。因此，对特定功能单元的参考仅为对用于提供所描述功能性的合适构件的参考，而非指示严格的逻辑或物理结构或组织。
对于所属领域的技术人员来说，本发明中所描述的实施方案的各种修改将是显而易见的，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中所界定的一般原理可适用于其它实施方案。因此，本发明并不旨在限于本文中所示的实施方案，而应被赋予与本文所公开的新颖特征和原理相一致的最广泛范围，如下文权利要求中所述。

Claims (20)

1.一种能量采集器***，其包括：
衬底，其包括：
第一表面，其配置成与车轮的表面接触且介接，以及
第二表面，其与所述第一表面相对；
压电组件，其配置成响应于施加在所述压电组件上的机械应变而产生能量，其中所述压电组件的一部分附接到所述第二表面的第一部分，所述第二表面包括第二部分，所述第二部分被配置成在机械应变被施加在所述压电组件上时接触所述压电组件，但在机械应变未被施加在所述压电组件上时并不接触所述压电组件，且其中所述压电组件被配置成在经历所述机械应变时变形以便接触所述第二表面的所述第二部分；以及
互连件，其导电耦合到所述压电组件，所述互连件配置成将电能从所述压电组件传导到耦合到所述车轮的装置。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述压电组件包括多个层。
3.根据权利要求2所述的***，其中所述压电组件包括：拉伸负载背衬层、压电材料层以及电极层。
4.根据权利要求3所述的***，其中所述电极层包括配置成连接到所述互连件的电极。
5.根据权利要求3所述的***，其中所述电极形成为网状配置。
6.根据权利要求3所述的***，其中相比所述拉伸负载背衬层，所述电极层更接近所述第二表面。
7.根据权利要求3所述的***，其中所述电极层包括穿越二维空间的细长电极。
8.根据权利要求1所述的***，其中所述第一表面沿着所述衬底的长度、宽度以及高度在三个维度上弯曲。
9.一种***，其包括：
车轮，其包括形成于其中的分段表面；以及
压电组件，其配置成响应于机械应变而产生能量，其中所述压电组件是平坦的且固定到所述分段表面的第一部分，所述分段表面包括第二部分，所述第二部分被配置成在机械应变被施加在所述压电组件上时接触所述压电组件，但在机械应变未被施加在所述压电组件上时并不接触所述压电组件，且其中所述压电组件被配置成在经历所述机械应变时变形且接触所述分段表面的所述第二部分。
10.根据权利要求9所述的***，其中所述车轮包括轮辋，且其中所述分段表面是沿着所述轮辋的凹坑的部分。
11.根据权利要求9所述的***，其中所述压电组件包括介于两个电极层之间的压电材料层。
12.根据权利要求11所述的***，其中所述两个电极层包括不同网状结构。
13.根据权利要求9所述的***，其中所述车轮具有球形形状。
14.根据权利要求9所述的***，其中所述压电组件包括为以下材料中的至少一种的压电材料：晶体和半导体材料或聚合物和有机材料。
15.根据权利要求9所述的***，其中所述车轮包括无气轮胎且所述分段表面是沿着所述无气轮胎的轮辐。
16.一种方法，其包括：
使车轮旋转，其中所述车轮包括形成于所述车轮中的分段表面；
使压电组件变形，其中所述压电组件配置成响应于机械应变而产生能量，其中所述压电组件是平坦的且固定到所述分段表面的第一部分，且其中所述压电组件被配置成在经历所述机械应变时变形且接触分段表面的第二部分，但在未经历所述机械应变时并不接触所述分段表面的所述第二部分；以及
使用所述能量为位于所述车轮上的装置供电。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
在位于车体内的处理器处从所述装置接收传感器数据，其中所述装置配置成在安置于所述车轮上时产生所述传感器数据；
基于所述传感器数据确定参数值；以及
基于所述参数值满足阈值执行动作。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述参数值是基于所述传感器数据和从远程服务器接收的数据。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述装置配置成经由无线连接将所述传感器数据发送到所述处理器。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述压电组件配置成接触所述车轮配置成在上面旋转的表面。
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