CN101032072A - 能量回收系统 - Google Patents

Abstract

一种能量回收系统，包括适合于安装到车辆上用于产生磁场的装置和适合于放置在车辆行驶路线上或者该路线附近的固定导体，其中当该车辆经过导体行进时，该磁场使产生的感应电流经过导体。

Description

能量回收系统

技术领域

本发明涉及一种对来自运动物体(例如车辆)的能量进行回收的系统。

背景技术

人们长久以来一直关注非再生资源的能量消耗和由该能量消耗而产生的污染以及当产生能量时产生的污染问题。人们也一直致力于控制非再生能源的消耗，以及减少污染，例如在车辆中污染，从而引出对电动和/或双动力型汽车的开发。尽管电动和双动力型汽车降低了一些非再生资源的消耗，并减少了污染的产生，然而，对于需要再次进行充电的电动车辆，污染仅仅是在车辆和发电厂(一般为燃煤电厂)之间进行的地点上转移或者再分配，或者是，一些能量消耗从一个不可再生能源转移到另一个不可再生能源，例如从气油的消耗转移到煤的消耗。然而，由两种车辆消耗的能量总数保持基本不变。

尽管在提高车辆能源利用率上已经取得很大进步，但仍然存在着固有的能量效率不高以及浪费的问题，这些问题目前并没有解决。例如，当车辆爬高到小山或者斜坡上，然后在发动机运转情况下向下行驶时，会浪费能量，因为目前该能量不是可回收的。

所以，需要这样的一种系统，该系统可回收例如来自车辆的消耗能量并可把消耗的能量转换成即将使用或者随后使用的可用能量源。

发明内容

因此，本发明提供一种能量回收系统，其中该能量回收系统对来自例如车辆的运动物体的能量进行回收，而该回收的能量可被使用或者为后面使用而存储。

在发明的一个方面中，能量回收系统包括产生磁场的装置和固定导体，其中该产生磁场的装置适合于安装到例如汽车、火车等等的车辆上，而该固定导体适合于放置在车辆行驶路线上或者该路线附近，从而当该车辆经过该导体移动时，该磁场引起感应电流经过导体，其中为立即或者随后使用而产生和存储该电流。

例如，该装置可包括永磁铁或者电磁铁。当该装置包括电磁铁时，该车辆选择性地包括用于激励该电磁铁的控制器。另外，该回收系统可包括传感器，该传感器感测到该车辆接近于该固定导体，并向该控制器发出用于激励该电磁铁的激励信号。

在其他方面，该导体联接到例如电容或者电池的储能装置上。可选择或者可附加的是，该所述导体可联接到能量转换系统。例如，该能量转换系统可包括至少一个氢燃料电池。另外，该能量转换系统可包括电解系统，该系统用于产生用于所述氢燃料电池的所需氢气。

在另外一个方面，该导体包括一束导线。例如，该一束导线适于安装在公路的路面上。

根据再一个方面，该车辆包括车轮，其中该装置安装到该车轮上，例如安装到该车轮的圆周上。优选的是，该装置的负极从车轮或者轮轴中心朝向外部。此外，该车轮可包括多个装置，其中它们的相应负极从车轮或者轮轴中心朝向外部。

在发明的其他方面中，回收能量的方法包括把磁场发生装置安装到车辆上，把固定导体设置到车辆路线上或者车辆路线附近，其中当该车辆经过该导体或者在该导体上面行进时，该磁场在该导体中产生电流。该导体联接到储能装置、传输系统或者能量转换系统，从而从该车辆回收的能量可与车辆分开使用。

在一个方面中，该导体联接到储能装置。在另外的方面中，该储能装置与能量传输系统结合。可选择的是，该系统能够探测到储存的能量是否超过预定阈值，并当该储存能量超过该预定阈值时，把来自该储能装置的能量传输到该能量传输系统。

在其他方面，该系统有选择地激励磁场产生装置，由此有选择地产生磁场。

因此，应该理解的是，本发明的能量回收系统可对来自例如车辆的运动物体的能量进行回收，以把可能成为损失的能量转换成立即或者随后使用的能量供应源。

下面结合附图详细描述本发明，本发明的这些及其他目的、优点、宗旨以及特征将变得更加明显。

附图说明

图1为根据本发明能量回收系统的示意图；以及

图2为把电磁场发生器安装在车辆上的示意图。

具体实施方式

参见图1，附图标记10表示本发明的能量回收系统。如下面更充分描述的那样，本发明的能量回收系统利用活动物体的运动，以产生立即使用或者为随后使用而存储的能量和/或能源，此外，还可选择性地输送到远离该物体的地点。为了方便描述，在下文中，将车辆作为活动物体。然而，应该理解的是，本发明并因此而限于车辆。

能量回收系统10包括磁场发生器12、导体14和储能装置16，其中该导体14可以是能够形成闭合回路的导电线，而该储能装置16可以是电池或者电容，对由通过电路的电流所产生的能量进行存储。磁场发生器12可包括永磁铁或者电磁铁，并安装到车辆V上，该车辆例如可以是汽车、SUV、卡车、公共汽车、火车等等。举例来说，磁场发生器12可包括永磁铁，其中该永磁铁可由例如烧结和粘合的材料制造，例如钕铁硼或者钐钴或者铝镍钴永磁合金或者陶瓷。磁铁的尺寸取决于车辆尺寸和最后期望的导体表面磁场强度。一个实例为烧结和粘合钕合金的永磁铁，该永磁铁宽度为5.75英寸，而正方形横截面尺寸为1.93乘以1.93英寸。此永磁铁实例可在一英寸的距离处把它朝向导体的5.75英寸表面上释放大约2300高斯的磁场强度。可设计较高磁场强度的永磁铁，然而在大约25英里/小时的车辆速度下，在一些振荡导体电路设计中，在120伏特交流电情况下，此磁场强度可产生大约10安培电流。

导体14安装在车辆行驶的路径上，从而当磁场发生器12绕过导体14时，在该导体中产生感应电流，该电流被传输到储能装置16，用于存储和随后使用，这将在下面更充分地描述。如上所述，导体电路可根据电流和电压产生的各种目的而有多种设计。然而，基本上它们可以是交流或者直流电路中任何一个。最终的导体设计将取决于期望的特定电压和电流以及发电的存储和使用的方法。例如，当希望有氢气产生时，理想的导体设计应该是直流电，然而为了直接照明，也可考虑交流电导体电路。

如在上面提到的那样，磁场发生器12安装到车辆上，从而当该车辆正在行进以及穿过导体14或者在导体14旁边行进时，磁场发生器12将在导体14中产生感应电流。根据法拉第感应定律，当磁铁或者导体相对于另一个移动时，例如当导体穿过磁场移动时，会引起电流在该导体内循环。此外，当磁力增加或者减少时，它产生电流；增加越快，产生的电流就越多。换句话说，在导体中感应的电压与磁通量变化率成正比例。另外，基于法拉第定律和麦克斯韦公式，磁场变化越快，感应产生的电压将越大。因此，车辆经过导体14移动越快，电流就越大，从而存储在储能装置16内的能量就越大。

从伦兹定律中可知，当在导体14中产生感应电流时，在该导体14中产生磁场，这使在由磁场发生器12产生的外在磁场中产生相反的变化。结果，车辆的前进运动将变缓慢；尽管前进运动缓慢的程度将根据相应的磁场的大小而变化。因此，为了与回收能量的目标一致，优选的是，导体14沿着车辆路线定位，此时车辆效率最低(即车辆浪费能量)，同时车辆具有最大的速度。例如，导体14可位于下坡路上，例如在小山或者山地的下山侧等等类似位置上，其中该车辆的速度将在重力作用下在发动机引起的速度基础上继续增加。在由于重力而导致车辆速度增加的下坡路上，驾驶员将经常刹车，以使车辆放慢，从而把它们的速度保持在速度限度内。通常，车辆发动机将连续地运转，从而损失能量，而该损失能量可以在本系统中被回收。假如由于在两个磁场之间交互作用而导致的车辆速度减少不超过由于重力产生速度的相应增加时，来自车辆的能量回收将不会增加车辆消耗的能量。因此，浪费掉的能量可以从车辆中回收。然而应该理解的是，该导体可沿着车辆路线设置在其他的地点，其中这些地点包括该车辆必须开始刹车或者开始减速的地点。

如上所述，优选的是，导体14包括一束导电线，其中该导电线设置在车辆经过的路线(或者邻近路线)。优选的是，该导线穿过车辆路线延伸，例如穿过通常垂直车辆行车方向的道路延伸，从而该车辆越过导线束。更优选的是，该导线可设置到道路路面的下面。例如，该导线可凹进或者嵌入道路表面内。此外，可选择的是，封装到凹进或者嵌入道路中的物体内。例如，优选的是，形成封装导线的物体的材料为非导电和/或非磁性材料、绝缘该导线的那种塑料或者橡胶等等，以保护导线不受自然环境和道路上的碎石破坏。

再次参考图1，储能装置16联接到控制系统18上，监控储能装置16是否达到或者超过储存能量的阈值。优选的设计是，当储能装置16中能量水平达到阈值时，控制系统18对来自储能装置16的能量进行传送。此外，可以将该能量传送到传输系统或者能量转换系统等等，在那里传送的能量可作为能量源被使用，或者产生除了驱动车辆以外一些用途的能源。

例如，控制系统18可把能量传送到能量转换系统20，以把该能量变换成另外的资源，例如氧气、氢气或者其他可消耗产物的供应源。此外，如以下提到的那样，这些产物中的一个或多个可随后用来产生更多能量。在示出的实施例中，能量转换系统20包括电解系统22，其中该电解系统22利用传送的能量把例如水转换成氧气和氢气，而该氧气可运送到实验室或者医院等等。如上所述，该氢气可用于产生能源。氢气可用作燃料和能源供应，包括为车辆提供动力，使产生电流的涡轮机或者燃料电池工作，并且包括为建筑物产生热量和电流。在示出的实施例中，氢气用来使氢燃料电池23工作，而该电池把氢气和氧气转换成电流，并可用于为其他车辆提供动力或者为建筑物提供电流和热量。因此，在导体12中的电流可用于产生能量和/或制造产品。

如上所述，磁场发生器12可包括永磁铁或者电磁铁。当使用电磁铁时，该磁场可有选择地被激励。例如，该车辆可包括用于激励该电磁铁的控制器。此外，能量回收系统10可包括传感器24，当该传感器探测该车辆接近于导体14时，该传感器24向车辆控制器发出信号，这样触发该控制器来激励电磁铁。传感器24可安装到车辆或者可安装在导体上或者安装到导体附近。

参见图2，标记30通常表示车辆。尽管车辆30示出为汽车，但应该理解的是，在这里使用的术语″车辆″以最宽泛的含义来使用，从而覆盖运载或者运输物体的任何设备，其中包括火车、公共汽车、卡车等等。如上所述，磁场发生器12的速度越快，能源产生的比率就越大。在示出的实施例中，磁场发生器12安装到车辆30的车轮装置32上。可选择的是，该磁场发生器12可安装到例如由车用发动机驱动的飞轮等等上。

在优选形式中，该磁场发生器12的负极(N)从该车轮装置中心朝上，从而该磁极将以比如果安装在车辆固定位置上的情况中更高速度行进。因此，当车辆在导体(14)上方或者附近行驶时，每次在导体上方或者附近经过时，该磁场发生器12的旋转速度都将使发电率显著增加。将磁场发生器安装在火车的车轮装置上的一起使用，可产生与此相同的增加能量的方式。

此外，旋转磁场发生器12也可包括由多个永磁铁形成的圆筒状结构，其中一个磁极朝向圆筒状元件的圆周，而另一个磁极朝向圆筒状元件的中心。这将确保用于在导体内感生电流方向的伦斯定律的守恒。

另外，多个磁场发生器可用于上述任何应用中，由此更进一步地提高能量回收。例如，当在火车上使用此系统时，每节火车箱可包括一个或多个磁场发生器，从而当每节车厢经过优选的是位于轨道附近的导体时，能量可从每个磁场发生器产生。

尽管已经示出和描述了几个形式的发明，然而对于本领域的技术人员来说，此时其他形式也是显而易见的。因此，可以理解的是，在附图所示和如上所述的实施例只用于说明性目的，而不是想限制由权利要求限定的发明的范围，权利要求书随后根据包括等同原则的专利法原理来解释。

Claims (28)

1.一种能量回收系统，包括：

产生磁场的装置，所述装置适合于安装到车辆上；以及

适合于设置在车辆行驶路线上或者路线附近的固定导体，其中当该车辆经过导体移动时，所述磁场引导感应电流流过所述导体。

2.根据权利要求1的能量回收系统，其中所述装置包括永磁铁。

3.根据权利要求1的能量回收系统，其中所述装置包括电磁铁。

4.根据权利要求3的能量回收系统，还包括车辆，所述车辆包括用于激励所述电磁铁的控制器。

5.根据权利要求4的能量回收系统，还包括传感器，所述传感器感测何时所述车辆接近于所述固定导体，并向所述控制器发出用于激励所述电磁铁的激励信号。

6.根据权利要求1的能量回收系统，还包括车辆，所述车辆包括所述装置。

7.根据权利要求6的能量回收系统，其中所述车辆包括汽车。

8.根据权利要求1的能量回收系统，其中所述导体联接到储能装置。

9.根据权利要求8的能量回收系统，其中所述储能装置包括电池。

10.根据权利要求1的能量回收系统，其中所述导体联接到能量转换系统。

11.根据权利要求10的能量回收系统，其中所述能量转换系统包括至少一个氢燃料电池。

12.根据权利要求11的能量回收系统，其中所述能量转换系统包括电解系统，该系统用于产生至少用于所述氢燃料电池的氢气。

13.一种能量回收系统，包括：

车辆；

产生磁场的装置，所述装置安装到所述车辆上；以及

电路，所述电路包括固定导体，当车辆移动时，该导体适合于放置在车辆行驶路线上，其中当所述车辆经过所述导体时，所述磁场使感应电流流过所述电路。

14.根据权利要求13的能量回收系统，其中所述导体包括一束导线。

15.根据权利要求14的能量回收系统，其中所述一束导线安装在公路表面上。

16.根据权利要求15的能量回收系统，其中所述装置包括永磁铁。

17.根据权利要求15的能量回收系统，其中所述装置包括电磁铁。

18.根据权利要求17的能量回收系统，还包括控制器，当所述车辆至少接近所述导体时，所述控制器用于有选择地激励所述电磁铁。

19.根据权利要求18的能量回收系统，还包括传感器，所述传感器感测所述车辆接近于所述固定导体的时间，并向所述控制器发出用于激励所述电磁铁的激励信号。

20.根据权利要求13的能量回收系统，其中所述车辆包括汽车。

21.根据权利要求13的能量回收系统，其中所述电路联接到储能装置。

22.根据权利要求21的能量回收系统，其中所述储能装置联接到能量转换系统。

23.根据权利要求22的能量回收系统，其中所述储能装置有选择地联接到能量转换系统。

24.一种回收能量的方法，包括：

将磁场发生装置安装到车辆上；

将固定导体设置在车辆路线上，其中当该车辆经过导体行进时，该磁场在该导体中产生电流，以及

将该导体联接到从储能装置、传输系统和能量转换系统中选择的至少一个上。

25.根据权利要求24的回收能源方法，其中所述联接该导体包括把该导体联接到储能装置。

26.根据权利要求25的回收能源方法，还包括把所述储能装置与能量传输系统联接。

27.根据权利要求26的回收能量，还包括：探测何时所述储能装置储存的能量超过预定阈值，并当所述储存能量超过所述预定阈值时把将来自所述储能装置的能量传输到所述能量传输系统。

28.根据权利要求24的回收能源方法，还包括有选择地激励磁场产生装置，由此有选择地产生磁场。

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