專利名稱：能量回收系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對來自運動物體(例如車輛)的能量進行回收的系統。
背景技術：
人們長久以來一直關注非再生資源的能量消耗和由該能量消耗而產生的污染以及當產生能量時產生的污染問題。人們也一直致力于控制非再生能源的消耗，以及減少污染，例如在車輛中污染，從而引出對電動和/或雙動力型汽車的開發。盡管電動和雙動力型汽車降低了一些非再生資源的消耗，并減少了污染的產生，然而，對于需要再次進行充電的電動車輛，污染僅僅是在車輛和發電廠(一般為燃煤電廠)之間進行的地點上轉移或者再分配，或者是，一些能量消耗從一個不可再生能源轉移到另一個不可再生能源，例如從氣油的消耗轉移到煤的消耗。然而，由兩種車輛消耗的能量總數保持基本不變。
盡管在提高車輛能源利用率上已經取得很大進步，但仍然存在著固有的能量效率不高以及浪費的問題，這些問題目前并沒有解決。例如，當車輛爬高到小山或者斜坡上，然后在發動機運轉情況下向下行駛時，會浪費能量，因為目前該能量不是可回收的。
所以，需要這樣的一種系統，該系統可回收例如來自車輛的消耗能量并可把消耗的能量轉換成即將使用或者隨后使用的可用能量源。
發明內容
因此，本發明提供一種能量回收系統，其中該能量回收系統對來自例如車輛的運動物體的能量進行回收，而該回收的能量可被使用或者為后面使用而存儲。
在發明的一個方面中，能量回收系統包括產生磁場的裝置和固定導體，其中該產生磁場的裝置適合于安裝到例如汽車、火車等等的車輛上，而該固定導體適合于放置在車輛行駛路線上或者該路線附近，從而當該車輛經過該導體移動時，該磁場引起感應電流經過導體，其中為立即或者隨后使用而產生和存儲該電流。
例如，該裝置可包括永磁鐵或者電磁鐵。當該裝置包括電磁鐵時，該車輛選擇性地包括用于激勵該電磁鐵的控制器。另外，該回收系統可包括傳感器，該傳感器感測到該車輛接近于該固定導體，并向該控制器發出用于激勵該電磁鐵的激勵信號。
在其他方面，該導體聯接到例如電容或者電池的儲能裝置上。可選擇或者可附加的是，該所述導體可聯接到能量轉換系統。例如，該能量轉換系統可包括至少一個氫燃料電池。另外，該能量轉換系統可包括電解系統，該系統用于產生用于所述氫燃料電池的所需氫氣。
在另外一個方面，該導體包括一束導線。例如，該一束導線適于安裝在公路的路面上。
根據再一個方面，該車輛包括車輪，其中該裝置安裝到該車輪上，例如安裝到該車輪的圓周上。優選的是，該裝置的負極從車輪或者輪軸中心朝向外部。此外，該車輪可包括多個裝置，其中它們的相應負極從車輪或者輪軸中心朝向外部。
在發明的其他方面中，回收能量的方法包括把磁場發生裝置安裝到車輛上，把固定導體設置到車輛路線上或者車輛路線附近，其中當該車輛經過該導體或者在該導體上面行進時，該磁場在該導體中產生電流。該導體聯接到儲能裝置、傳輸系統或者能量轉換系統，從而從該車輛回收的能量可與車輛分開使用。
在一個方面中，該導體聯接到儲能裝置。在另外的方面中，該儲能裝置與能量傳輸系統結合。可選擇的是，該系統能夠探測到儲存的能量是否超過預定閾值，并當該儲存能量超過該預定閾值時，把來自該儲能裝置的能量傳輸到該能量傳輸系統。
在其他方面，該系統有選擇地激勵磁場產生裝置，由此有選擇地產生磁場。
因此，應該理解的是，本發明的能量回收系統可對來自例如車輛的運動物體的能量進行回收，以把可能成為損失的能量轉換成立即或者隨后使用的能量供應源。
下面結合附圖詳細描述本發明，本發明的這些及其他目的、優點、宗旨以及特征將變得更加明顯。
圖1為根據本發明能量回收系統的示意圖；以及圖2為把電磁場發生器安裝在車輛上的示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，附圖標記10表示本發明的能量回收系統。如下面更充分描述的那樣，本發明的能量回收系統利用活動物體的運動，以產生立即使用或者為隨后使用而存儲的能量和/或能源，此外，還可選擇性地輸送到遠離該物體的地點。為了方便描述，在下文中，將車輛作為活動物體。然而，應該理解的是，本發明并因此而限于車輛。
能量回收系統10包括磁場發生器12、導體14和儲能裝置16，其中該導體14可以是能夠形成閉合回路的導電線，而該儲能裝置16可以是電池或者電容，對由通過電路的電流所產生的能量進行存儲。磁場發生器12可包括永磁鐵或者電磁鐵，并安裝到車輛V上，該車輛例如可以是汽車、SUV、卡車、公共汽車、火車等等。舉例來說，磁場發生器12可包括永磁鐵，其中該永磁鐵可由例如燒結和粘合的材料制造，例如釹鐵硼或者釤鈷或者鋁鎳鈷永磁合金或者陶瓷。磁鐵的尺寸取決于車輛尺寸和最后期望的導體表面磁場強度。一個實例為燒結和粘合釹合金的永磁鐵，該永磁鐵寬度為5.75英寸，而正方形橫截面尺寸為1.93乘以1.93英寸。此永磁鐵實例可在一英寸的距離處把它朝向導體的5.75英寸表面上釋放大約2300高斯的磁場強度。可設計較高磁場強度的永磁鐵，然而在大約25英里/小時的車輛速度下，在一些振蕩導體電路設計中，在120伏特交流電情況下，此磁場強度可產生大約10安培電流。
導體14安裝在車輛行駛的路徑上，從而當磁場發生器12繞過導體14時，在該導體中產生感應電流，該電流被傳輸到儲能裝置16，用于存儲和隨后使用，這將在下面更充分地描述。如上所述，導體電路可根據電流和電壓產生的各種目的而有多種設計。然而，基本上它們可以是交流或者直流電路中任何一個。最終的導體設計將取決于期望的特定電壓和電流以及發電的存儲和使用的方法。例如，當希望有氫氣產生時，理想的導體設計應該是直流電，然而為了直接照明，也可考慮交流電導體電路。
如在上面提到的那樣，磁場發生器12安裝到車輛上，從而當該車輛正在行進以及穿過導體14或者在導體14旁邊行進時，磁場發生器12將在導體14中產生感應電流。根據法拉第感應定律，當磁鐵或者導體相對于另一個移動時，例如當導體穿過磁場移動時，會引起電流在該導體內循環。此外，當磁力增加或者減少時，它產生電流；增加越快，產生的電流就越多。換句話說，在導體中感應的電壓與磁通量變化率成正比例。另外，基于法拉第定律和麥克斯韋公式，磁場變化越快，感應產生的電壓將越大。因此，車輛經過導體14移動越快，電流就越大，從而存儲在儲能裝置16內的能量就越大。
從倫茲定律中可知，當在導體14中產生感應電流時，在該導體14中產生磁場，這使在由磁場發生器12產生的外在磁場中產生相反的變化。結果，車輛的前進運動將變緩慢；盡管前進運動緩慢的程度將根據相應的磁場的大小而變化。因此，為了與回收能量的目標一致，優選的是，導體14沿著車輛路線定位，此時車輛效率最低(即車輛浪費能量)，同時車輛具有最大的速度。例如，導體14可位于下坡路上，例如在小山或者山地的下山側等等類似位置上，其中該車輛的速度將在重力作用下在發動機引起的速度基礎上繼續增加。在由于重力而導致車輛速度增加的下坡路上，駕駛員將經常剎車，以使車輛放慢，從而把它們的速度保持在速度限度內。通常，車輛發動機將連續地運轉，從而損失能量，而該損失能量可以在本系統中被回收。假如由于在兩個磁場之間交互作用而導致的車輛速度減少不超過由于重力產生速度的相應增加時，來自車輛的能量回收將不會增加車輛消耗的能量。因此，浪費掉的能量可以從車輛中回收。然而應該理解的是，該導體可沿著車輛路線設置在其他的地點，其中這些地點包括該車輛必須開始剎車或者開始減速的地點。
如上所述，優選的是，導體14包括一束導電線，其中該導電線設置在車輛經過的路線(或者鄰近路線)。優選的是，該導線穿過車輛路線延伸，例如穿過通常垂直車輛行車方向的道路延伸，從而該車輛越過導線束。更優選的是，該導線可設置到道路路面的下面。例如，該導線可凹進或者嵌入道路表面內。此外，可選擇的是，封裝到凹進或者嵌入道路中的物體內。例如，優選的是，形成封裝導線的物體的材料為非導電和/或非磁性材料、絕緣該導線的那種塑料或者橡膠等等，以保護導線不受自然環境和道路上的碎石破壞。
再次參考圖1，儲能裝置16聯接到控制系統18上，監控儲能裝置16是否達到或者超過儲存能量的閾值。優選的設計是，當儲能裝置16中能量水平達到閾值時，控制系統18對來自儲能裝置16的能量進行傳送。此外，可以將該能量傳送到傳輸系統或者能量轉換系統等等，在那里傳送的能量可作為能量源被使用，或者產生除了驅動車輛以外一些用途的能源。
例如，控制系統18可把能量傳送到能量轉換系統20，以把該能量變換成另外的資源，例如氧氣、氫氣或者其他可消耗產物的供應源。此外，如以下提到的那樣，這些產物中的一個或多個可隨后用來產生更多能量。在示出的實施例中，能量轉換系統20包括電解系統22，其中該電解系統22利用傳送的能量把例如水轉換成氧氣和氫氣，而該氧氣可運送到實驗室或者醫院等等。如上所述，該氫氣可用于產生能源。氫氣可用作燃料和能源供應，包括為車輛提供動力，使產生電流的渦輪機或者燃料電池工作，并且包括為建筑物產生熱量和電流。在示出的實施例中，氫氣用來使氫燃料電池23工作，而該電池把氫氣和氧氣轉換成電流，并可用于為其他車輛提供動力或者為建筑物提供電流和熱量。因此，在導體12中的電流可用于產生能量和/或制造產品。
如上所述，磁場發生器12可包括永磁鐵或者電磁鐵。當使用電磁鐵時，該磁場可有選擇地被激勵。例如，該車輛可包括用于激勵該電磁鐵的控制器。此外，能量回收系統10可包括傳感器24，當該傳感器探測該車輛接近于導體14時，該傳感器24向車輛控制器發出信號，這樣觸發該控制器來激勵電磁鐵。傳感器24可安裝到車輛或者可安裝在導體上或者安裝到導體附近。
參見圖2，標記30通常表示車輛。盡管車輛30示出為汽車，但應該理解的是，在這里使用的術語″車輛″以最寬泛的含義來使用，從而覆蓋運載或者運輸物體的任何設備，其中包括火車、公共汽車、卡車等等。如上所述，磁場發生器12的速度越快，能源產生的比率就越大。在示出的實施例中，磁場發生器12安裝到車輛30的車輪裝置32上。可選擇的是，該磁場發生器12可安裝到例如由車用發動機驅動的飛輪等等上。
在優選形式中，該磁場發生器12的負極(N)從該車輪裝置中心朝上，從而該磁極將以比如果安裝在車輛固定位置上的情況中更高速度行進。因此，當車輛在導體(14)上方或者附近行駛時，每次在導體上方或者附近經過時，該磁場發生器12的旋轉速度都將使發電率顯著增加。將磁場發生器安裝在火車的車輪裝置上的一起使用，可產生與此相同的增加能量的方式。
此外，旋轉磁場發生器12也可包括由多個永磁鐵形成的圓筒狀結構，其中一個磁極朝向圓筒狀元件的圓周，而另一個磁極朝向圓筒狀元件的中心。這將確保用于在導體內感生電流方向的倫斯定律的守恒。
另外，多個磁場發生器可用于上述任何應用中，由此更進一步地提高能量回收。例如，當在火車上使用此系統時，每節火車箱可包括一個或多個磁場發生器，從而當每節車廂經過優選的是位于軌道附近的導體時，能量可從每個磁場發生器產生。
盡管已經示出和描述了幾個形式的發明，然而對于本領域的技術人員來說，此時其他形式也是顯而易見的。因此，可以理解的是，在附圖所示和如上所述的實施例只用于說明性目的，而不是想限制由權利要求限定的發明的范圍，權利要求書隨后根據包括等同原則的專利法原理來解釋。
權利要求
1.一種能量回收系統，包括產生磁場的裝置，所述裝置適合于安裝到車輛上；以及適合于設置在車輛行駛路線上或者路線附近的固定導體，其中當該車輛經過導體移動時，所述磁場引導感應電流流過所述導體。
2.根據權利要求1的能量回收系統，其中所述裝置包括永磁鐵。
3.根據權利要求1的能量回收系統，其中所述裝置包括電磁鐵。
4.根據權利要求3的能量回收系統，還包括車輛，所述車輛包括用于激勵所述電磁鐵的控制器。
5.根據權利要求4的能量回收系統，還包括傳感器，所述傳感器感測何時所述車輛接近于所述固定導體，并向所述控制器發出用于激勵所述電磁鐵的激勵信號。
6.根據權利要求1的能量回收系統，還包括車輛，所述車輛包括所述裝置。
7.根據權利要求6的能量回收系統，其中所述車輛包括汽車。
8.根據權利要求1的能量回收系統，其中所述導體聯接到儲能裝置。
9.根據權利要求8的能量回收系統，其中所述儲能裝置包括電池。
10.根據權利要求1的能量回收系統，其中所述導體聯接到能量轉換系統。
11.根據權利要求10的能量回收系統，其中所述能量轉換系統包括至少一個氫燃料電池。
12.根據權利要求11的能量回收系統，其中所述能量轉換系統包括電解系統，該系統用于產生至少用于所述氫燃料電池的氫氣。
13.一種能量回收系統，包括車輛；產生磁場的裝置，所述裝置安裝到所述車輛上；以及電路，所述電路包括固定導體，當車輛移動時，該導體適合于放置在車輛行駛路線上，其中當所述車輛經過所述導體時，所述磁場使感應電流流過所述電路。
14.根據權利要求13的能量回收系統，其中所述導體包括一束導線。
15.根據權利要求14的能量回收系統，其中所述一束導線安裝在公路表面上。
16.根據權利要求15的能量回收系統，其中所述裝置包括永磁鐵。
17.根據權利要求15的能量回收系統，其中所述裝置包括電磁鐵。
18.根據權利要求17的能量回收系統，還包括控制器，當所述車輛至少接近所述導體時，所述控制器用于有選擇地激勵所述電磁鐵。
19.根據權利要求18的能量回收系統，還包括傳感器，所述傳感器感測所述車輛接近于所述固定導體的時間，并向所述控制器發出用于激勵所述電磁鐵的激勵信號。
20.根據權利要求13的能量回收系統，其中所述車輛包括汽車。
21.根據權利要求13的能量回收系統，其中所述電路聯接到儲能裝置。
22.根據權利要求21的能量回收系統，其中所述儲能裝置聯接到能量轉換系統。
23.根據權利要求22的能量回收系統，其中所述儲能裝置有選擇地聯接到能量轉換系統。
24.一種回收能量的方法，包括將磁場發生裝置安裝到車輛上；將固定導體設置在車輛路線上，其中當該車輛經過導體行進時，該磁場在該導體中產生電流，以及將該導體聯接到從儲能裝置、傳輸系統和能量轉換系統中選擇的至少一個上。
25.根據權利要求24的回收能源方法，其中所述聯接該導體包括把該導體聯接到儲能裝置。
26.根據權利要求25的回收能源方法，還包括把所述儲能裝置與能量傳輸系統聯接。
27.根據權利要求26的回收能量，還包括探測何時所述儲能裝置儲存的能量超過預定閾值，并當所述儲存能量超過所述預定閾值時把將來自所述儲能裝置的能量傳輸到所述能量傳輸系統。
28.根據權利要求24的回收能源方法，還包括有選擇地激勵磁場產生裝置，由此有選擇地產生磁場。
全文摘要
一種能量回收系統，包括適合于安裝到車輛上用于產生磁場的裝置和適合于放置在車輛行駛路線上或者該路線附近的固定導體，其中當該車輛經過導體行進時，該磁場使產生的感應電流經過導體。
文檔編號B61D43/00GK101032072SQ200580022134
公開日2007年9月5日 申請日期2005年6月28日 優先權日2004年6月30日
發明者伊麥德·馬哈維利 申請人:杰特普爾公司