CN104158278B - 一种穿戴式电源蓄电方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种穿戴式电源蓄电方法及其装置，它以附着装置将一种穿戴电源蓄电装置附着于运动或相对静止的载体上，他将运动载体不易利用的动能或无功能量以势能的方式收集并聚蓄后转换为电能给蓄电装置充电的一种新型可再生清洁能源，实现了蓄电装置在无电源的环境下也能完成充电循环储存电能的一种新型能源，为无市电环境、尤其是从事野外运动、作业、作战的人员的电脑、手机等通信终端、可穿戴设备、牧场、航标灯、船舶、等提供用之不竭的电能。

Description

一种穿戴式电源蓄电方法及其装置

技术领域

本发明涉及可穿戴设备-新能源领域，尤其涉及一种穿戴式电源蓄电方法及其装置。

背景技术

随着世界能源日益枯竭和气候不断恶化的局势，新能源尤其是新的清洁可再生能源的开发尤为引起人类的高度重视，目前公知的蓄电装置品种众多，但它们都有赖于在市电环境下完成充放电循环的充电和补充电过程，即将市电电力能源转换为化学能储存起来的蓄能装置，从生产制造到用户使用都离不开在市电环境下的预先充电，而后方可供电的过程，当储存的电能一旦用完后就失效或必须通过再次消耗市电电能为蓄电装置充电方可继续循环使用，其缺点是, 蓄电装置无法在无市电和无电力能源的环境下更不可能随人们在运动中进行充电补充电能继续使用。

发明内容

有鉴于上述现有技术上的缺陷，本发明要解决的技术问题是，提供一种穿戴式电源蓄电方法及其装置,实现现有蓄电装置可以摆脱对市电及电力能源环境的依赖，使蓄电装置在无市电及无电力能源环境下和在运动中仍能继续补充电能的蓄电新技术。

为实现上述目的，其原理方法是：将所述的穿戴电源,穿戴附着于任何有动能特征或动能环境的载体上，并以重力势能的方式吸收载体的动能，再将重力势能转换为弹性势能并聚蓄能量后，快速以机械能的方式释放推动发电装置运转发电，输出的电能为蓄电装置充电转化为化学能方式蓄存电能的新技术。

本发明是这样实现的，一种穿戴式电源蓄电装置，它包括能量吸收装置、能量转换聚蓄装置、能量传递装置、机-电能量转换装置、电能储存装置，其特征在于：能量吸收装置、能量转换聚蓄装置、能量传递装置、机-电能量转换装置、电能储存装置依次相互衔接组成，将以上装置分别固定在一个或若干个易于附着的壳体内。

通过一组或多组能量吸收装置分别持续收集动能，收集到的动能通过能量转换积蓄装置中的蓄能弹簧蓄能后快速释放弹性势能，多组弹性势能经能量传递装置传动给发电机转轴转动，发电机转轴受到一组或多组复合齿轮组传递变换后同转速的多个接续动能，实现发电机持续发电并蓄电的功能。

能量吸收装置、能量转换聚蓄装置和能量传递装置形成模块化组合，便于扩展转轴旋转功率。

快速释放弹性势能的过程为：蓄能弹簧由0度旋转蓄能开始至180度时蓄能弹簧蓄能结束，蓄能齿轮旋转180度后开始快速释放能量至能量释放完,再至0度起开始第二次蓄能，如此重复。

每一模块组的蓄能起始位在同一轴上，其各蓄能系统模块组之蓄能齿轮的蓄能起始位是不同的，且起始位角差值是多级能量吸蓄系统模块的级数，在360度范围内的等份均分的角度值即360度除以级数，所以可使发电机可获得持续的旋转动能。

多级模块组的动能传输是机械的,由于多模块的定向旋转轮的蓄能和释放能量因在同一轴上起始角差值是不同的,因此同一轴上复合齿轮组输入的转速是不同步的,而这种不同步的旋转是靠复合齿轮组的协调功能完成输出至转轴的转速是同步和接续的。

所述壳体形状根据便于附着在不同物体上而改变；所述电能储存装置为具有存储电能的二次电池；所述机-电能量转换装置优选小型发电机；所述能量传递装置包括过轮、复合齿轮组，过轮啮合连接复合齿轮组，复合齿轮组传动连接机-电能量转换装置的转轴，所述复合齿轮组为一个或若干个，一个或若干个复合齿轮组同时传动与转轴，可以保证转轴能够从不同的复合齿轮组中得到动能持续转动。

所述能量转换聚蓄装置包括蓄能齿轮、蓄能弹簧，过轮啮合连接蓄能齿轮，蓄能齿轮的外端连接蓄能弹簧的一端，蓄能弹簧的另一端固定在蓄能齿轮轴线上一侧。

所述能量吸收装置包括重力摆锤、定向旋转轮、聚能卡，重力摆锤的顶端同轴连接定向旋转轮，靠近定向旋转轮外沿的重力摆锤设有聚能卡，聚能卡将重力摆锤的动能转化为定向旋转轮的重力势能，所述定向旋转轮通过轴连接蓄能齿轮。所述复合齿轮组随蓄能系统为多组，一个齿轮内同轴套接一个定向旋转轮，齿轮与定向旋转轮之间设有棘爪，齿轮被传动后使得定向旋转轮通过棘爪单向旋转将各级模块能量经定向旋转轮传动到发电机的转轴。

所述重力摆锤的底端中心位置连接自回位风叶。

所述附着装置将穿戴电源装置附着于任何有动能特征或受环境动能作用的载体上，这种载体包括运动中的人、动物、物体和波浪中的船舶，以及有压力动能的气体、风雨中的静物等，通过吸收载体或环境的动能，这种被吸收的动能也包括难以收集利用的动能，如载体自身运动的惯性能、载体受环境影响而产生的动能,如人、动物的运动或物体受风浪颠簸而产生的动能、微风动能、气体动能等。

进一步地，所述的穿戴电源装置中的能量吸蓄系统为模块化结构，可由一个或以上的能量吸蓄系统模块组成一个多模块化能量吸蓄系统，并每个能量吸蓄系统模块的蓄能起始位，角差值为360度除以模块数的均匀分布。

本发明的有益效果是：通过所述一种穿戴电源蓄电装置附着于载体上吸收动能尤其是无功动能，包括运动惯性能动能、震动动能、颠簸摇摆动能、气体排放动能、风动能等不易利用的无功动能量，将其收集聚储并转换为电能为蓄电装置充电提供在无电力能源环境下补充蓄电装置的电能，并且通过所述方法及其装置，只要本装置所附着的载体或环境有动能存在就有电能产生为蓄电装置补充电能，从而为人类开发出一种新型的，用之不竭的清洁可再生绿色能源，以缓解人类的能源紧张局势，尤其是对在无市电环境下从事野外作业、登山运动、作战人员的通讯终端、电脑和未来穿戴设备等通讯工具及用电器提供源源不断地电能，也为牧区、海岛、船舶、航标船提供一种新的供电保障。

附图说明

附图1是本发明一种穿戴电源蓄电的方法原理示意图。

附图2是一种穿戴电源蓄电装置的外形结构示意图。

附图3是一种穿戴电源装置内部结构原理示意图。

附图4是定向旋转轮工作原理示意图。

附图5是能量吸收装置、能量转换积蓄装置结构原理示意图。

附图6是模块化两级蓄能结构示意图。

附图7是多级蓄能工作原理示意图。

附图8是模块化多级蓄能结构示意图。

附图9是风、气动能吸能摆锤示意图。

具体实施方式

在一最佳实施方式中如附图2、3，所述的一种穿戴电源蓄电装置20因在10的作用下附着于有动能特征或受环境动能作用的载体上，这种载体包括运动中的人、动物、物体和波浪中的船舶，以及有压力动能的气体、风雨中的静物等，随着载体的运动或受环境动能的作用运动，使所述的穿戴电源蓄电装置20也随之运动，而其能量吸收装置30中的重力摆锤310、失去平衡而不停的摆动，重力摆锤310在摆动中吸收动能，且在摆动中将动能转化成重力势能，通过聚能卡312使定向旋转轮311定向旋转并带动能量转换积蓄装置40中蓄能齿轮410也定向旋转，因蓄能齿轮410的定向旋转使蓄能弹簧411在定向旋转中蓄能，当蓄能齿轮410由0度旋转至180度时蓄能弹簧411蓄能结束，继而蓄能齿轮410由180度至360度的旋转时是蓄能弹簧411的能量释放和回位过程，同时所述的能量传递装置50中的过轮510和复合齿轮组511被蓄能弹簧411的弹性势能带动过轮510和复合齿轮组511以机械能的方式快速旋转，向所述的机-电能量转换装置60中的发电机610传递，发电机610获得旋转能量加倍快速旋转发电，发电机610发出的电能通过所述的电能储存装置70的传输导线710输送给二次电池组711充电转化为化学能储存，以实现穿戴电源蓄电的目的。

具体实施例1：

如附图2、3所示，所述的一种穿戴电源蓄电装置20，在附着装置10的作用下,将所述的一种穿戴电源蓄电装置20附着与载体上，如动物的身上或四肢腕部，即附着在摆动幅度相对较大的部位效果更好,包括附着于人体、马、牛、羊等各种动物的身上将他们作为载体，当载体开始运动时，如人在骑自行车、跑步、登山、动物在行走、奔跑等各种运动时，所述的穿戴电源蓄电装置20，由于随附着的载体的运动，带动穿戴电源蓄电装置20也随着载体一起运动，因运动的存在而使穿戴电源蓄电装置20的能量吸收装置30中的重力摆锤310失去平衡而不停的摆动，重力摆锤310在摆动中吸收动能，且在摆动中将动能转化成重力势能，通过聚能卡312使定向旋转轮311定向旋转，并带动能量转换积蓄装置中的蓄能齿轮410也定向旋转，蓄能弹簧411在蓄能齿轮410的作用下被拉伸积蓄弹性势能，当蓄能齿轮410由0度旋转至180度时蓄能弹簧411蓄能结束，而在180度至360度的旋转时是蓄能弹簧411的弹性势能能量释放和弹簧回位过程，同时所述的能量传递装置50的过轮510和复合齿轮组511将蓄能弹簧411的弹性能能量快速地释放转化为机械能向所述的机-电能量转换装置60的发电机610传递，发电机610获得旋转能量开始发电，发电机610发出的电能通过所述的电能储存装置70的传输导线710输送给二次电池组711充电。

最终使势能以化学能的方式蓄存起来从而获得清洁的再生能源，以实现蓄电装置可以在无市电电源或电力能源的环境下也能照常蓄电得到电能的补充，为在无市电环境下，尤其是从事野外运动、作业、作战的人员、牧场等提供用之不竭的电能。

具体实施例2：

内容同具体实施例1，为了提高穿戴电源蓄电装置的蓄电效率，而在穿戴电源蓄电装置20中采用多级式能量蓄存和释放装置，它包括：能量吸收装置30、能量转换积蓄装置40、能量传递装置50。现已两级和四级的为例说明其工作过程。

如附图6、7、8为多级能量吸蓄系统模块结构及工作原理示意图， 在该系统中定向旋转轮311,定向旋转一周360度范围可完成两次或4次吸能和释放能量的过程，并各次吸能和释放能量的起始位相差180度或90度，使得发电机610的发电量提高一到三倍。

因此该穿戴电源蓄电装置是一种可很方便组合的模块化多级式蓄能系统，他可根据不同载体的适应范围设置不同的蓄能级数以提高穿戴电源的蓄电效率。

其各级蓄能系统之蓄能齿轮410的蓄能起始位是不同的，且起始角差值是多级能量吸蓄系统的级数，在360度范围内的等份均分的角度值即360度除以级数，所以可使发电机610发出的电能是持续高效的输送给电能储存装置70进行补充电。

具体实施例3：

如附图2所示，所述的一种穿戴电源蓄电装置20在附着装置10的作用下附着于各类船只的船体上，含航标船等各类大小船只的船体上的摆动幅度较大的相应位置，当船体在航行中或受风浪的颠簸时使船体出现簸动时，所述的穿戴电源蓄电装置20，由于随载体受风浪的颠簸，带动穿戴电源蓄电装置20也随着载体一起颠簸运动，由于颠簸运动使穿戴电源蓄电装置20的能量吸收装置30中的重力摆锤310失去平衡而不停的摆动，重力摆锤310在摆动中吸收动能，且在摆动中将动能转化成重力势能，通过聚能卡312使定向旋转轮311定向旋转，并带动能量转换积蓄装置中的蓄能齿轮410也定向旋转，蓄能弹簧411在蓄能齿轮410的作用下被拉伸积蓄弹性势能，当蓄能齿轮410由0度旋转至180度时蓄能弹簧411蓄能结束，而在180度至360度的旋转时是蓄能弹簧411的弹性势能能量释放和弹簧回位过程，同时所述的能量传递装置50的过轮510和复合齿轮组511将蓄能弹簧411的弹性能能量快速地释放转化为机械能向所述的机-电能量转换装置60的发电机610传递，发电机610获得旋转能量开始发电，发电机610发出的电能通过所述的电能储存装置70的传输导线710输送给二次电池组711充电。

由于此类载体对附着装置的重量容纳性宽，所以，为提高积蓄能量效果，所述的穿戴电源蓄电装置20的能量吸蓄系统为四级以上的多级式，且蓄能起始角差值是模块化多级能量吸蓄系统的级数，在360度范围内的等份均分的角度值即360度除以级数，所以可使发电机610发出的电能是持续高效的输送给电能储存装置70进行补充电，最终将电能能以化学能的方式蓄存起来，从而获得清洁的再生能源，以实现将波浪的颠簸能量转换为电能使蓄装置可以在无市电或电力的环境下，也能照常储存电能的一种新型绿色电源，为无市电环境、尤其是在海上作业、作战的舰艇、冲锋舟和各类船只，航标灯提供用之不竭的电能。

具体实施例4：

如附图2，所述的一种穿戴电源蓄电装置20还可运用于各类行驶中的车辆、震动中的机械或物体上，在附着装置10的作用下，将所述的穿戴电源蓄电装置20，附着于各类行驶中的车辆、震动中的机械或物体上时，当这些车辆和震动中的机械或物体发生颠簸和震动时，使所述的穿戴电源蓄电装置20的能量吸收装置30中的重力摆锤310失去平衡而不停的摆动，重力摆锤310在摆动中吸收动能，且在摆动中将动能转化成重力势能，通过聚能卡312使定向旋转轮311定向旋转，并带动能量转换积蓄装置中的蓄能齿轮410也定向旋转，蓄能弹簧411在蓄能齿轮410的作用下被拉伸积蓄弹性势能，当蓄能齿轮410由0度旋转至180度时蓄能弹簧411蓄能结束，而在180度至360度的旋转时是蓄能弹簧411的弹性势能能量释放和弹簧回位过程，同时所述的能量传递装置50的过轮510和复合齿轮组511将蓄能弹簧411的弹性能能量快速地释放转化为机械能向所述的机-电能量转换装置60的发电机610传递，发电机610获得旋转能量开始发电，发电机610发出的电能通过所述的电能储存装置70的传输导线710输送给二次电池组711充电，最终使势能以化学能的方式蓄存起来，从而获得清洁的再生能源。

此例也如以上所述也是一多级式的模块化能量吸蓄系统，其多级式工作原理同上。

具体实施例5：

如图3、9所示，所述的一种穿戴电源蓄电装置20在附着装置10的作用下,将所述一种穿戴电源蓄电装置20,附着于有动能环境的静止载体上,如各类铁塔、旗杆、电杆、烟囱、高楼楼顶端或风量较大的阳台高处,因风能或气流作用于所述一种穿戴电源蓄电装置20的自回位风叶902，使风动重力摆锤901不停的摆动，风动重力摆锤901在摆动中吸收动能，且在摆动中将动能转化成重力势能，通过聚能卡312使定向旋转轮311定向旋转，并带动能量转换积蓄装置中的蓄能齿轮410也定向旋转，蓄能弹簧411在蓄能齿轮410的作用下被拉伸积蓄弹性势能，当蓄能齿轮410由0度旋转至180度时蓄能弹簧411蓄能结束，而在180度至360度的旋转时是蓄能弹簧411的弹性势能能量释放和弹簧回位过程，同时所述的能量传递装置50的过轮510和复合齿轮组511将蓄能弹簧411的弹性能能量快速地释放转化为机械能向所述的机-电能量转换装置60的发电机610传递，发电机610获得旋转能量开始发电，发电机610发出的电能通过所述的电能储存装置70的传输导线710输送给二次电池组711充电，从而实现摆脱市电而获得清洁的再生能源，使蓄电装置也能照常储存电能。

此例也如以上所述也是一多级式的模块化能量吸蓄系统，其级数由实际使用环境而定，其多级式工作原理同上。

Claims (3)

1.一种穿戴式电源蓄电的装置，它由附着装置和穿戴式电源蓄电装置组成，所述的穿戴式电源蓄电装置内部由能量吸收装置、能量转换聚蓄装置、能量传递装置、机-电能量转换装置、电能储存装置依次相互衔接，其特征在于：所述的能量吸收装置、能量转换聚蓄装置和能量传递装置依次连接形成多个模块组合，所述的能量传递装置包括过轮、复合齿轮组，过轮啮合连接复合齿轮组，复合齿轮组传动连接转轴，形成的多个模块化组合均布连接转轴形成多级能量吸蓄系统模块，多级能量吸蓄系统模块数量为多个，当齿轮被传动后受复合齿轮组作用将翻倍吸收动能，逐一依序、接续推动转轴旋转致发电机，所述的能量吸收装置包括重力摆锤、定向旋转轮、聚能卡，重力摆锤的顶端同轴连接定向旋转轮，靠近定向旋转轮外沿的重力摆锤设有聚能卡，所述定向旋转轮通过轴连接蓄能齿轮，所述的能量转换聚蓄装置包括蓄能齿轮、蓄能弹簧，过轮啮合连接蓄能齿轮，蓄能齿轮的外端连接蓄能弹簧的一端，蓄能弹簧的另一端固定在蓄能齿轮轴线上一侧。

2.根据权利要求1所述的一种穿戴式电源蓄电的装置，其特征在于：所述复合齿轮组为一个齿轮内同轴套接一个定向旋转轮，齿轮与定向旋转轮之间设有棘爪。

3.根据权利要求1所述的一种穿戴式电源蓄电的装置，其特征在于：所述重力摆锤的底端中心位置还连接自回位风叶。