CN115667752A - 颗粒收集装置 - Google Patents

Abstract

颗粒收集装置(100)，可附接至交通工具，用于收集或捕获当交通工具在行驶表面上行驶时通过在所述行驶表面(S)上的磨损或相对于所述行驶表面(S)的磨损而从所述交通工具的轮胎或车轮(W)释放的颗粒。所述装置包括静电过滤器单元(110)，可安装在紧邻于所述交通工具的轮胎或车轮的操作位置，用于接收来自车轮或轮胎与所述行驶表面之间接触点(CP)的颗粒流(FI)。所述过滤器单元(110)配置为通过静电吸引收集或捕获流中的颗粒。

Description

颗粒收集装置

技术领域

本发明涉及一种颗粒收集装置，用于捕获或收集颗粒(特别地但不限定地，所述颗粒是从交通工具的轮胎或车轮，通过在交通工具行驶表面上的磨损或相对于行驶表面的磨损而释放的)，从而防止或减少它们释放到环境中以及相关的污染。

背景技术

现代的交通工具轮胎由橡胶和塑料基/石化基化合物组成，当交通工具行驶时，它们在路上磨损，产生小的轮胎颗粒，通常被称为“轮胎粉尘”。大多数轮胎粉尘聚集在道路上或道路侧，在那里它们可能被冲入排水沟或水道，但是一些轮胎颗粒小到足以通过空气传播，被吸入，并造成空气污染。

如今，欧洲每年因相对于道路表面的磨损而产生50万吨轮胎颗粒。事实上，轮胎粉尘是我们环境的第二大微塑料污染物。空气中PM2.5的水平对人类和动物的健康尤其令人担忧，直径小于2.5μm的颗粒物在空气中停留的时间比较大的颗粒物长，增加吸入的风险，并与心脏和肺部疾病有关。在英国，轮胎粉尘几乎占PM2.5质量水平的10％。此外，占现代轮胎成分高达30％的炭黑，是一种已知的致癌物质。

轨道交通工具(如火车和有轨电车)也会因轨道车轮与金属轨道的摩擦磨损而产生微小的金属颗粒排放物，这会导致污染(尽管程度较小)，特别是造成地下环境中的空气污染。

虽然近年来已通过开发更清洁的发动机技术，大力减少了如汽车和火车等交通工具的废气排放，但是如轮胎和车轮颗粒等非废气源的排放尚未得到解决，并且还将随着流通交通工具的数量而继续增加，特别是随着新交通工具采用越来越多的技术，并且比它们所取代的交通工具更重。目前还没有控制这些排放的政策。

因此，来自轮胎和车轮颗粒的污染日益成为公众健康和环境的担忧，需要寻求创新的方法以减少这些排放。

本发明的方面和实施例是在考虑到上述内容的情况下设计的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种颗粒收集装置。所述装置可附接至交通工具，用于收集或捕获当交通工具在行驶表面上行驶时通过在行驶表面上的磨损或相对于行驶表面的磨损而从交通工具的轮胎或车轮释放的颗粒。所述装置可以附接在车轮或轮胎附近的位置。所述装置可包括静电过滤器单元，用于通过静电吸引以收集或捕获颗粒。所述静电过滤器单元可相对于交通工具的车轮安装在操作位置，用于接收来自轮胎或车轮与行驶表面之间接触点(或接触区域)的颗粒流。所述操作位置可以紧邻轮胎或车轮。所述过滤器单元可配置为通过静电吸引以收集或捕获流中的颗粒。所述过滤器单元可配置为收集或捕获流中的带电颗粒。所述静电过滤器单元可包括一个或多个可静电充电的收集器电极，用于在充电时吸引(在流中的)颗粒到该收集器电极或每个收集器电极，以收集或捕获颗粒。

轮胎或车轮磨损发生在轮胎T或车轮W与行驶表面S之间的接触点处。所述装置有利地从它们的源头收集或捕获颗粒排放物，以防止它们进入环境。一旦被收集，这些颗粒可以以受控的方式处理或回收。

所述交通工具可以是轮式交通工具。所述交通工具可以是装有轮胎的交通工具(车轮装有轮胎)，或不装有轮胎的车轮(车轮不装有轮胎)。装有轮胎的交通工具的非限制性示例包括汽车、卡车、公共汽车、重型货车(heavy goods vehicle，HGV)、摩托车、踏板车、自行车或飞机。不装有轮胎的交通工具的非限制性示例包括轨道交通工具，例如火车或有轨电车。如果所述交通工具是装有轮胎的交通工具，则所述颗粒是通过在行驶表面上的磨损或相对于行驶表面的磨损而从车轮的轮胎释放的轮胎颗粒。所述轮胎微粒可以是或包括橡胶、塑料和/或石化基颗粒或橡胶、塑料和/或石化基化合物。如果所述交通工具是不装有轮胎的交通工具，则所述颗粒可以包括金属颗粒。

所述过滤器单元可以是或包括用于收集带电颗粒的收集级。所述收集级可包括一个或多个收集器电极。在实施例中，所述过滤器单元不包括用于对颗粒充电的充电级。通过轮胎和/或车轮在行驶表面上或相对于行驶表面的磨损而产生的颗粒可以是带电的(例如，通过在接触点处的摩擦)。不存在充电级意味着所述装置在操作时或将要操作时可消耗/需要更少的电力，并且与包括有充电和收集级的静电过滤器单元相比，可以在尺寸上相对于交通工具更加紧凑。

所述操作位置可以是使得所述过滤器单元定位在紧邻轮胎或车轮的径向外表面，和/或紧邻轮胎或车轮与行驶表面之间的接触点(或接触区域)。这可以增加或最大化可进入过滤器单元并被收集的颗粒的比例、数量和/或流量。

所述过滤器单元的操作位置可包括距行驶表面S(例如，行驶表面或离地间隙)的最小距离，和距轮胎或车轮(例如，轮胎或车轮间隙)的径向外表面的最小距离。这可以避免所述过滤器单元与行驶表面S以及使用中的轮胎或车轮之间的接触。距行驶表面S的最小距离可以在大致10-500mm，或10-200mm，或10-50、50-100、100-150、150-200、200-250、250-300、300-350、350-400、400-450或450-500cm的范围内，或这些范围的任意组合或子组合。距轮胎或车轮的径向外表面的最小距离可以在大致10-200mm，或10-20、20-30、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、90-100、100-110、110-120、120-130、130-140、140-150、160-170、170-180、180-190或190-200mm的范围内，或这些范围的任意组合或子组合。

所述操作位置可以在车轮后方(相对于交通工具向前运动的方向)。这可以允许所述装置收集从接触点向后方排放或投射的颗粒，例如，在交通工具加速过程中产生的。

可替代地，所述操作位置可以在车轮前方(相对于交通工具向前运动的方向)。这可以允许所述装置收集向前方排放或投射的颗粒，例如，在交通工具制动过程中产生的。

当操作位置在车轮后方的情况下，所述过滤器单元可安装或设置在操作位置，以接收轮胎或车轮周围的其中夹带有所述颗粒的气流。与不利用轮胎或车轮周围的气流的操作位置相比，这可以使得过滤器单元能够接收更大量的较小尺寸的颗粒。

过滤器单元可安装或设置在操作位置，以接收由旋转/转动的轮胎或车轮(在使用中，当交通工具在行驶表面上移动时)的马格努斯效应(Magnus effect)所产生的轮胎或车轮周围的基本上向上引导的气流。该气流可以从接触点围绕轮胎或车轮的背面被引导(例如沿车轮或轮胎的旋转方向)。该气流可以携带、引导和/或吸引来自接触点、至少部分围绕轮胎或车轮的大部分颗粒朝向过滤器单元。这可允许过滤器单元定位得更远离行驶表面(以及可选地轮胎或车轮)，同时与不利用轮胎或车轮周围气流的操作位置相比，仍然接收更大量的更小尺寸的颗粒。利用该气流还可以允许过滤器单元相对于车轮在尺寸上紧凑。

装置可包括附接部分，配置为将该装置(直接地或间接地)附接到交通工具，并将过滤器单元安装在操作位置。附接部分可配置为将装置在安装点处附接到交通工具。安装点可以是使得过滤器单元的操作位置相对于车轮或车轮的旋转轴线基本上轴向地和径向地固定。这可允许过滤器单元随着交通工具的车轮移动，同时保持操作位置(例如，当车轮向上、向下移动和/或转向时)。也就是说，过滤器单元轴向地固定，处于车轮的平面内，并处于固定的角位置，允许车轮在转动和转向时相对于交通工具旋转。

附接部分可配置为将所述装置在所述交通工具车轮组件上的安装点处附接至所述交通工具，使得过滤器单元能够随车轮移动，同时保持操作位置。可选地或优选地，在车轮组件是或包括悬架和/或转向组件的情况下，附接部分可配置为将装置在车轮组件上的安装点处附接到交通工具，使得过滤器单元能够随交通工具悬架移动和/或当车轮转向时移动，同时保持操作位置。安装点可以是交通工具悬架系统或车轮组件的节或转向节。

可替代地，附接部分可配置为在安装点处将装置附接到交通工具，使得过滤器单元的操作位置相对于车轮基本上不固定。也就是说，过滤器单元不是轴向固定的和/或处于车轮的平面内的，而是相对于交通工具基本上固定的，使得车轮可以独立于过滤器单元转向或向上/向下移动。在这种情况下，安装点可以在交通工具的轮拱上和/或交通工具的轮拱中，和/或在交通工具或交通工具主体的底侧，和/或在附件(例如，附接到交通工具或交通工具主体的挡泥板/护板或饰板)处或附件上。

附接部分可以是基本柔性的和/或包括一个或多个柔性部分或接头，以适应过滤器单元从操作位置的临时移位。可选地或优选地，附接部分可配置为将过滤器单元偏置至操作位置/或朝向操作位置偏置。这可以将过滤器单元保持在操作位置，并且在从操作位置移位后将其返回到操作位置。柔性接头或每个柔性接头可以是或包括弹簧加载接头和/或包括弹性柔性件或本领域已知的任何其它偏置装置，以在过滤器单元从操作位置移位时向过滤器单元施加回复力。一个或多个柔性部分或接头可包括悬架、气动元件或带齿电机。附接部分可包括一个或多个弹性柔性部分，由弹性柔性材料形成或包括弹性柔性材料(例如橡胶或塑料基材料)。

过滤器单元可包括用于容纳一个或多个收集器电极的过滤器腔。过滤器腔可包括进口开口，用于接收颗粒流，或其中夹带有所述颗粒的气流。进口开口可配置为当处于操作位置时至少部分地面向轮胎或车轮。进口可基本上延伸跨过轮胎或车轮的宽度。这可增加过滤器单元接收的颗粒的数量。进口开口可基本上延伸跨过轮胎或车轮的宽度的至少60、70、80、90或95％。进口开口可延伸穿过轮胎或车轮的全部宽度或大部分宽度。进口可延伸得较轮胎或车轮的宽度更远。进口开口可包括(相对于车轮)沿基本上周向方向延伸的周向部分，和/或沿基本上径向方向延伸的径向部分。这可增加进入过滤器单元的流量或气流或流量/气流的横截面。

进口开口可包括喷嘴或连接到喷嘴部分。喷嘴部分可具有开口，在气流进入装置的方向上具有渐缩的宽度。渐缩开口的宽度可在气流进入装置的方向上减小。喷嘴部分可增加进入装置的气流的速度，在装置内产生低压区域，由此可增加进入装置的轮胎颗粒的夹带和数量。

可替代地，装置可包括喷嘴。喷嘴可配置为接收来自轮胎或车轮与行驶表面之间的接触点(或接触区域)的颗粒流，并将气流引导到过滤器单元的进口开口中。喷嘴可具有开口，在气流进入装置的方向上具有渐缩的宽度，以增加进入过滤器单元的进口开口的气流的速度。附接部分可配置为在操作位置将过滤器单元(直接地或间接地)附接到交通工具。喷嘴还可包括附接部分，配置为在安装点处将喷嘴附接到交通工具。过滤器单元的附接部分可配置为将过滤器附接至交通工具上的固定安装点，例如交通工具的底侧。喷嘴的附接部分可配置为将喷嘴附接到车轮的转向节，使得喷嘴能够随车轮自由地移动和旋转。喷嘴的附接部分可以是或包括柔性橡胶接头。喷嘴可与进口开口物理地分离，或通过柔性导管连接。

喷嘴或喷嘴部分的渐缩开口可具有线性、多项式或指数的轮廓。喷嘴或喷嘴部分的渐缩开口可包括分形图案或尺寸。

装置可包括滤网，定位在跨过进口开口(在喷嘴的下游，若存在)或在进口开口和收集器电极之间，用于抑制大于阈值尺寸的颗粒的进入。网可以是过滤器单元的部件。网可包括具有预定尺寸的多个孔。孔可具有配置为允许尺寸小于阈值尺寸的轮胎颗粒进入装置并阻止较大颗粒进入装置的尺寸。网可作为障碍物，以防止大的污染物(例如柏油碎石和砾石)进入装置。网也可作为障碍物，以减少进入装置的水量。孔尺寸还可以大于阈值尺寸，以不减速或限制进入设备的气流。

喷嘴可定位以使得空气在流过网和收集器电极之前流过喷嘴。喷嘴可配置有收缩因子，通过收缩因子比率增加气流速度，还降低该区域中的压力，目的是将更多的载有颗粒的空气夹带到装置中。

在喷嘴后存在滤网可能会在网后立即产生湍流。喷嘴/喷嘴部分和/或滤网可在装置内围绕收集器电极产生/生成低压区域。低压腔可增加进入装置的轮胎颗粒的数量。

装置可包括连接到收集器电极或每个收集器电极的充电电路，用于对一个或多个收集器电极进行静电充电。充电电路可连接到装置和/或交通工具的电源。充电电路可操作以将正或负充电电压或参考电压(例如，接地)输出和/或施加至收集器电极中的一个或多个。充电电压可以在基本上(±)5-15kV或5-7、7-9、9-11、11-13、13-15kV的范围内，或这些范围的任何组合或子组合。充电电路可包括装置的电源。装置的电源可以是或包括发电机，配置为响应于交通工具相对于行驶表面的运动而产生电力。发电机可配置为响应于轮胎或车轮的旋转运动而产生电力。发电机可包括可旋转驱动元件，配置为摩擦地与轮胎或车轮接合(例如在车轮的轮毂处)，以与其一起旋转。充电电路可包括本领域已知的一个或多个电气部件，以将来自一个或多个电源的功率输出转换为充电电压，包括但不限于整流电路和直流电压放大器。充电电路可包括用于将(例如来自发电机的)交流电压转换成直流电压的全桥或半桥整流器。充电电路可包括电压转换器，以将直流电压升高到适于对收集器电极充电的范围。

装置可包括可连接到充电电路的控制模块。控制模块可配置为选择性地激活和/或去激活一个或多个收集器电极的充电，例如，响应一个或多个检测到的行驶条件。一个或多个行驶条件可包括但不限于加速、制动、转弯和/或诸如雨水的行驶表面条件中的一个或多个。因为颗粒主要在加速、制动、转弯过程中产生，所以控制模块允许仅在其被需要时才激活过滤器单元，从而在不影响颗粒收集的情况下降低装置的功耗。

控制模块可连接到交通工具的电子控制单元(ECU)，用于接收指示一个或多个检测到的行驶条件的行驶数据。可替代地或附加地，装置可包括连接到控制模块或与控制模块通信的一个或多个传感器，用于检测一个或多个检测到的行驶条件并向控制模块提供行驶数据。控制模块可包括一个或多个处理器和/或存储器，用于处理行驶数据并确定是否激活或去激活一个或多个收集器电极的充电。

一个或多个传感器可包括但不限于惯性测量单元、加速计和/或一个或多个环境传感器。一个或多个环境传感器可包括用于检测行驶表面条件的雨水、温度和/或湿度传感器。一个或多个传感器可包括接近传感器，以检测装置与物体(例如路缘)的接近。控制模块可配置为向交通工具ECU发送信号以警告驾驶员检测到装置接近物体。这可帮助防止通过与物体(例如，路缘)的碰撞而对装置的损坏。

装置还可包括用于相对于交通工具移动装置位置或收集器电极位置的装置。例如，装置或收集器电极可通过机械致动器在缩回或非操作位置与展开或操作位置之间移动(例如，可旋转、可枢转或以其它方式在一个或多个方向上移动)。控制模块可配置为操作致动器以在操作位置和非操作位置之间移动装置或收集器电极。控制模块可配置为响应于在向交通工具ECU发送信号之后接近传感器继续检测到物体(例如，路缘)的接近，操作致动器以将装置从操作位置移动到缩回位置。控制单元可配置为通过移动收集器电极以改变装置的几何形状。

控制模块可与交通工具的一个或多个外部传感器或装置通信，例如通过ECU。一个或多个外部传感器或装置可包括GPS系统。控制模块可配置为从交通工具的一个或多个外部传感器或装置接收信息或数据，例如行驶数据和/或天气数据。

一个或多个传感器可包括一个或多个收集传感器，用于监测所收集颗粒的体积、质量或数量，或存储单元的填充水平。一个或多个收集传感器可包括用于检测存储单元的填充水平的红外(例如深度)传感器，和/或用于监测存储单元的重量的传感器。

一个或多个传感器可包括一个或多个颗粒传感器。颗粒传感器可以是或包括颗粒计数器、颗粒分析器和/或光谱仪。一个或多个颗粒传感器可配置为测量所收集的颗粒的数量或量，并将测量数据输出到控制模块。一个或多个颗粒传感器可以是使用红外或其它电磁波长以测量所收集的颗粒的量/数量的光学传感器。

控制模块可配置为基于来自收集和/或颗粒传感器的一个或多个信号，确定和监测颗粒收集效率。控制模块可监测每给定距离的收集器电极的重量变化。控制模块可以毫克每千米为单位监测收集效率。控制单元可使用从GPS系统发送的信息以计算交通工具行驶的距离，以计算捕获效率。控制单元可将测量的收集效率与预定义/目标效率或效率范围进行比较。控制模块可配置为响应于确定收集效率高于和/或低于预定值，控制充电电路以调节施加到收集器电极的充电电压。

一个或多个传感器可以是或包括成像装置或照相机。一个或多个照相机可设置或配置为对轮胎和/或电极成像。控制模块可配置为基于一个或多个照相机的输出，监测/确定轮胎胎面磨损和/或收集器电极的饱和。

过滤器单元可包括用于从一个或多个收集器电极去除或清洁所收集颗粒的清洁装置。当收集器电极不带电时，清洁装置可连续地、周期性地或选择性地操作。这可防止过滤器单元的收集效率随着时间的推移因颗粒在收集器电极上累积而显著下降。

装置可包括用于存储由清洁装置从收集器电极去除或清洁的所收集的颗粒的接收器。接收器可安装在接收由清洁装置去除/引导的所收集的颗粒的位置。接收器可与过滤器腔流体连通。接收器可以是从装置上可移除的。这可防止从收集器电极去除的所收集颗粒被释放到环境中，并且允许它们以受控的方式被处理和/或回收。接收器可配置为容纳10-500cm³的体积，或10-50、50-100、100-150、150-200、200-250、250-300、350-400、450-500cm³的体积，或这些范围的任何组合或子组合。

清洁装置可以是机械的和/或非机械的。机械清洁装置可以是或包括一个或多个机械振动器，配置为将机械振动(例如，共振或非共振)传递到该收集器电极或每个收集器电极，以从一个或多个收集器电极去除或清洁所收集的颗粒。一个或多个机械振动器可以是或包括超声振动器。可替代地或附加地，机械清洁装置可以是或包括一个或多个可移动的清洁构件(例如，擦拭叶片、刷子、海绵等)，配置为在该收集器电极或每个收集器电极的表面上或横过该收集器电极或每个收集器电极的表面移动，以从表面去除或清洁所收集的颗粒。一个或多个可移动的清洁构件和/或一个或多个机械振动器可由一个或多个电机或致动器(线性的或旋转的)驱动。充电电路可包括或连接到一个或多个电机或致动器以操作它们。控制模块可控制一个或多个电机。非机械的清洁装置可利用气流(优选地，清洁气流)，以将所收集的颗粒吹离一个或多个收集器电极。在基于气流的清洁装置的一个示例中，过滤器单元可包括与过滤器腔流体连通的进口导管，用于接收基本清洁的气流并引导清洁气流越过和/或经过一个或多个收集器电极，以从其去除或清洁所收集的颗粒。可选地或优选地，进口阀可设置在进口导管中或与进口导管连通，以控制清洁气流的进入。机械和非机械的清洁装置可以单独地或组合实施。进口阀可以由控制模块控制。

可替代地或附加地，非机械的清洁装置可以是或包括或利用电离射流。电离射流可包括带电粒子或离子。带电颗粒或离子可与捕获的带电轮胎颗粒相互作用，以从轮胎颗粒去除任何残余电荷。电离射流可包括高能离子云，其包括大量的正离子和负离子。离子云中和靠近离子云的任何正极性或负极性的带静电表面(例如收集器电极)。装置可包括用于产生电离射流或离子云的装置。电离射流可以使用任何已知的装置形成，例如电晕放电装置(corona discharge device)、空气电离器、离子发生器或静电放电电离器。电离射流可配置为从捕获的颗粒中去除任何残余电荷，使它们呈中性。中性颗粒将不会受到来自一个或多个收集器电极的任何静电吸引力。可周期性地使用电离射流，以清洁一个或多个收集器电极。

可替代地或附加地，非机械的清洁装置可以是或包括或利用水流。在某些潮湿天气情况下，水可能会进入装置。装置可包括用于捕获和/或引导水的装置，其中水通过收集器电极进入所述装置。这可冲洗掉在操作过程中积聚在所述装置中的污染物。捕获的水可用于清洁进口、一个或多个捕获电极和/或装置中的任何其它内部空间。当使用捕获的水以冲走污染物时，装置或控制模块可配置为关闭/密封用于存储所收集颗粒的存储单元/接收器，以防止所捕获的颗粒被冲走(例如，响应于环境传感器检测到水或湿气)。

一个或多个收集器电极可包括两个或多个设置为基本上垂直于流或气流的收集器电极组成的阵列，使得流或气流在其通过阵列时于一对相邻电极之间通过。充电电路可配置为向在阵列中的交替的收集器电极施加充电电压，并且向在阵列中的其余的收集器板施加参考电压，或者反之亦然。充电电路可配置为向在阵列中的交替的收集器电极施加正充电电压，并且向在阵列中的其余的收集器板施加负充电电压，或者反之亦然。这在基本上横向于进入的颗粒流的方向上提供了电场，以迫使带电颗粒到达带电的收集器电极。使用带正电和带负电的收集器板的交替阵列还可提供基本均匀的电场，使得颗粒经受朝向收集器板中的一个的更大合成静电力，这可提高收集效率。

轮胎组成决定了颗粒是绝缘的还是导电的。在摩擦下，绝缘体带正电，导体带负电。因此，额外地，使用带正电和带负电的收集器板的交替阵列可确保带正电和带负电的颗粒都被装置捕获，并且因此从所有组成类型的轮胎释放的颗粒都被捕获。

施加到收集器板上的充电电压可以是正的、负的或中性的，以对各个收集器板进行正、负或不带电荷。充电电路可配置为改变或反转施加到每个收集器电极的充电电压极性(例如，周期性地)。充电电压极性的反转可主动地喷射所捕获的颗粒以帮助清洁电极。充电电路可配置为向收集器电极阵列施加中性充电电压，或不施加充电电压，使得它们具有中性或零净电荷。充电电路可配置为使收集器电极放电，使得它们具有中性或零净电荷。当电极带中性电荷时，颗粒可通过而不经受任何静电力。

充电电路可配置为对收集器电极的不同充电配置以一种或多种不同的充电模式操作。充电模式可由控制模块激活和/或控制。

充电模式可包括第一模式，其中，利用恒定的正和负充电电压或者正/负电压和中性电压对收集器电极交替地充电。充电模式可以包括第二模式，其中，收集器电极全部不带电荷和/或断电。充电模式可包括第三模式，其中，每个收集器板上充电电压的极性周期性地反转。

控制模块可配置为响应于从一个或多个传感器接收信号以改变充电模式。控制模块可配置为响应于检测到潮湿天气条件而当清洁装置被激活/操作时，激活第二充电模式。控制模块可配置为响应于检测到收集效率的降低(例如，其可指示被吸引的颗粒的累积)，激活第三充电模式，。

收集器电极或每个集电极可由导电材料形成，或包括导电材料，或涂覆有导电材料。导电材料可以是或包括以下中的一种或多种：铜、黄铜、钢、铝、金属合金、导电聚合物、导电微米或纳米粒子，和/或碳基材料(例如石墨、石墨烯和/或碳纳米管/颗粒)。收集器电极中的一个或多个可以基本上是柔性的。柔性的收集器可有助于通过清洁装置清洁/去除所收集的颗粒。收集器电极可以是可移除的或可替换的。收集器电极还可包括不粘外部涂层，例如，聚四氟乙烯(PTFE或Teflon^TM)或其它合适的聚合物材料(其可以是导电的或不导电的)。这可以有助于通过清洁装置从收集器电极去除所收集的颗粒。

收集器电极或每个收集器电极可具有外表面涂层。表面涂层可配置为增加收集器电极的表面积。这可以提高轮胎颗粒捕获效率。表面涂层可配置为提高电极或每个电极的耐久性。表面涂层可配置为保护电极或每个电极免受环境的影响，例如，诸如生锈的化学损伤。表面涂层可配置为保护电极或每个电极免受冲击损坏。

表面涂层可以是或包括电绝缘涂层。绝缘涂层可使得某些导电轮胎颗粒在与收集器电极接触时能够保持它们的电荷。保持轮胎颗粒的电荷可确保颗粒在与收集器电极接触时继续经受静电吸引力，并且保持粘附到电极。

表面涂层可以是或包括疏水的表面涂层。使用疏水的表面涂层可排斥水并防止水在电极或每个电极上积聚。防止水积聚又可转而提高捕获效率。疏水的涂层还可以防止水的积聚而将轮胎颗粒从收集器电极上洗离。

阵列中的收集器电极可间隔大约1-5cm的距离，或1-2、2-3、3-4、4-5cm的距离，或这些范围的任何组合或子组合。

收集器电极或每个收集器电极可以是或包括基本上平面的或板状的元件。当收集器电极是平面的时，这些收集器电极在过滤器单元处于操作位置时可设置为基本上平行于流和彼此。可选地，平面电极可设置为基本上平行于竖直面。这可对进入过滤器腔的流或气流提供低阻力。

收集器电极或每个收集器电极可在流或气流进入/通过过滤器单元的方向上具有长度。该长度可以对应于由大约5-40度，或5-10、10-15、15-20、20-25、25-30、30-35、35-40度，或这些范围的任何组合或子组合的角度所形成弧的长度。以这种方式，一个或多个收集器电极在轮胎或车轮的至少部分径向外表面上延伸。收集器电极或每个收集器电极可在基本上垂直于流或气流进入/通过过滤器单元的方向上具有深度。该深度可以在基本上10-200mm，或10-50、50-100、100-150、150-200cm的范围内，或这些范围的任何组合或子组合。这可以在轮胎或车轮周围提供扩展的电场区域，用于提高颗粒的收集效率。

可替代地，收集器电极或每个收集器电极可以是或包括基本上弯曲的或非平面的元件。收集器电极或每个收集器电极的形状可以基本上为圆柱形或杆状，或者为螺旋形。圆柱形或杆状电极可以设置为线形、正方形、矩形、三角形或六边形阵列。可替代地，收集器电极阵列可包括平面和非平面或弯曲元件的组合。收集器电极中的一个可以是或包括固定电极，而收集器电极中的另一个可以是或包括可旋转电极，以在其旋转时将带电颗粒收集在其表面上。固定的收集器电极可以是或包括基本上平面的元件。可旋转收集器电极可以是或包括绕其中心轴线旋转的圆柱形元件。

收集器电极或每个收集器电极可以是或包括板、栅格、矩阵、格栅、滚筒、线栅板或编织线栅板。

一个或多个收集器电极可配置为，例如具有特定的几何形状，以吸引/捕获带电颗粒和/或使带电颗粒在相应电极的特定区域处累积。一个或多个收集器电极可配置为(例如，具有一个或多个尖角和/或弯曲)产生不均匀的电场，例如，具有在相应电极的特定区域处产生的更大或增强的电荷和电场。这可增加在那些特定区域处施加在带电颗粒上的静电力。

装置可配置为从进入的气流中分离带电颗粒。装置可配置为通过对不同的收集器电极充电至不同的充电电压以分离不同大小的带电颗粒。例如，具有较高充电电压的收集器电极可用于捕获较大的颗粒，而具有较低充电电压的收集器电极可用于捕获较小的颗粒。过滤器单元可包括沿着流路径的多个收集区域，其中每个收集区域包括具有不同充电电压的收集器电极。以这种方式，不同尺寸的颗粒可以在过滤器单元内的不同区域处被捕获。

一个或多个收集器电极可设置为和/或配置为具有特定的几何形状，以产生电场，从而以预定的方式影响带电颗粒的轨迹。一个或多个收集器电极可具有特定的几何形状，以产生将带电颗粒从进入的气流中分离的电场。装置可配置为将带电轮胎颗粒引导到装置内的特定区域，即存储单元。

装置可包括限定在进口和出口之间的主要流路径，进口用于从轮胎或车轮与行驶表面之间的接触点(或接触区域)接收包含颗粒浓度的空气流，出口用于输出具有显著降低的颗粒浓度的空气流。收集器板中的一个或多个可设置为和/或配置为施加静电力(例如，基本上横向于流路径)以将带电颗粒引导出主要流路径而收集，例如引导至静电过滤器单元和/或存储单元。

后部安装的装置的平均收集效率可以在55-80％，或55-60、60-65、65-70、70-75、75-80％的范围内，或这些范围的任何组合或子组合。

充电电路可配置为存储从收集器电极释放的能量或电荷，例如用于后续使用。从收集器板释放的电荷或能量可以存储在电容器或超级电容器中。当反转充电电压的极性(例如，第三充电模式)或放电或向收集器板施加中性充电电压(例如，第二充电模式)时，收集器板可放电。当收集器板被清洁和颗粒从电极上被去除时，电荷或能量可额外地释放。充电电路可配置为使用存储的电荷，以至少部分地对收集器板充电。

过滤器单元可包括充电级，用于对颗粒充电。充电级可位于收集级或一个或多个收集器电极的上游。充电级可包括可静电充电的导电格栅。格栅可包括导电网格或多个导电线。充电级可以是或包括电晕放电装置。充电级可以是或包括离子发生器。可静电充电的导电格栅可定位于和/或延伸跨过过滤器腔的进口开口。可静电充电的导电格栅连接到充电电路，用于接收充电电压。充电电压可以是负电压，该负电压大于施加到收集器电极的充电电压，以电离导电格栅周围的空气并且在颗粒通过导电格栅时将负电荷转移到颗粒。可替代地，充电电压可以是正电压，以电离导电格栅周围的空气并且在颗粒通过导电格栅时将正电荷转移到颗粒。用于导电格栅的充电电压可以在基本上(±)10-20kV，或10-12、12-14、14-16、16-18、18-20kV的范围内，或这些范围的任何组合或子组合。用于导电格栅的充电电压可以是施加到一个或多个收集器电极的充电电压的至少两倍。充电级可允许装置收集或捕获通过行驶表面上的磨损而充电不足或未充电的颗粒。充电级可配置为将电荷转移到颗粒，以将已经在颗粒上的电荷放大/增加到相同的水平，从而增加捕获效率，和/或对任何未充电的轮胎颗粒充电。

可静电充电的导电格栅可以是或包括滤网。使用滤网作为充电级的导电格栅可减小装置的尺寸，因为可以不需要单独的充电级。

装置或过滤器单元可包括出口。出口可允许通过进口开口进入装置的空气离开装置。出口可允许经过装置的空气返回到自由流，即围绕装置的气流。出口可允许经过装置的层流/平稳空气返回到车轮后方的湍尾流。这可以减少湍流并因此减少施加在交通工具上的阻力。

装置可具有特定的几何形状，该几何形状配置为从收集器电极下游的气流中分离出剩余的颗粒，从而将清洁的空气返回到大气中。剩余的颗粒可以是未被收集器电极捕获的轮胎颗粒。装置可包括一个或多个过滤器，以从气流中分离出剩余的颗粒，例如HEPA过滤器。可替代地或附加地，剩余的颗粒可使用旋流或离心分离以从气流中被分离。装置可包括如本领域已知的旋流或离心分离装置。旋流或离心分离装置可配置为(例如，具有圆柱形或圆锥形导管)接收出口气流并产生旋转螺旋气流，该旋转螺旋气流从出口气流中引导出剩余的颗粒，例如引导至用于收集的存储单元。

可使用旋流或离心分离以根据尺寸将颗粒分离和分类。分离装置可配置为向控制模块输出表示颗粒的尺寸分布的数据。

装置可配置为具有对交通工具空气动力学产生积极影响的形状因素(尺寸和形状)。例如，装置于车轮后方的定位可积极地影响交通工具空气动力学。装置的定位和/或形状因素可配置为减少湍流并增加施加在交通工具上的下压力，这可有助于交通工具性能和操纵。交通工具阻力也可减小，增加燃料效率。例如，将装置定位于车轮后方可减少每个车轮后方的湍流。装置可通过减小交通工具底侧与地面之间的距离以增加下压力。装置的形状因素可配置为以致使装置充当产生负升力的翼型，因此增加下压力。装置的形状因素可配置为响应于高速气流而产生增加的下压力。

取决于装置是安装在前轮上或后轮上，装置可具有不同的形状因素。不同的形状因素可使装置更有效地响应于不同的迎面气流特性。

当定位在低压和高速区域中时，装置可能是最有效的，因为它将接收更大数量的轮胎颗粒并且还将提供更大的下压力。朝向车轮内表面(最靠近交通工具中心线)的气流遇到速度更高、压力更低的气流。装置可设计为在该区域中捕获更高数量的颗粒。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用第一方面的颗粒收集装置以收集或捕获当交通工具运动时通过在行驶表面上的磨损或相对于行驶表面的磨损而从交通工具的轮胎或车轮释放的颗粒的方法。该方法可包括在安装在操作位置的静电过滤器单元处，接收来自轮胎或车轮与行驶表面之间接触点的颗粒流；以及通过静电吸引，收集或捕获流中的颗粒。

过滤器单元可包括一个或多个可静电充电的收集器电极，并且通过静电吸引收集或捕获流中的颗粒的步骤可包括对一个或多个收集器电极中的至少一个充电，以将流中的颗粒吸引到至少一个收集器电极。可选地或优选地，在颗粒带电的情况下，该方法可包括在不对颗粒预充电的情况下通过静电吸引收集或捕获流中的颗粒。

接收来自接触点的颗粒流的步骤可包括在安装在操作位置的静电过滤器单元处，接收轮胎或车轮周围的其中夹带有所述颗粒的气流。

该方法还可包括：使用装置的清洁装置从一个或多个收集器电极清洁或去除所收集或所捕获的颗粒；以及在装置的接收器中存储通过清洁装置从一个或多个收集器电极去除的所收集的颗粒。可选地或优选地，接收器是可移除的，并且该方法还包括从装置移除接收器以用于处理所存储的所收集的颗粒。

清洁装置可以是机械的或非机械的(参见第一方面)。清洁装置可以是或包括机械振动机构、一个或多个可移动清洁构件(例如，擦拭叶片、刷子、海绵等)、气流、水流、电离射流。附加地或可替代地，施加到收集器电极的充电电压的极性可反转，以在清洁时排斥所捕获的颗粒。

该方法还可包括响应一个或多个检测到的或确定的行驶条件，对一个或多个收集器电极中的至少一个充电。可选地或优选地，其中，一个或多个行驶条件包括加速、制动、转弯和/或行驶表面条件中的一个或多个。该方法还可包括接收指示一个或多个行驶条件的行驶数据。该方法还可包括处理接收到的行驶数据以确定一个或多个行驶条件。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括根据第一方面的颗粒收集装置的交通工具。颗粒收集装置可附接至交通工具并紧邻交通工具的轮胎或车轮，用于捕获当交通工具在行驶表面上行驶时通过在行驶表面上的磨损或相对于行驶表面的磨损而从轮胎或车轮释放的颗粒。交通工具可以包括安装有或没有轮胎的车轮。可选地或优选地，在交通工具是装有轮胎的交通工具的情况下，颗粒是通过在行驶表面上或相对于行驶表面的磨损而从车轮的轮胎释放的轮胎颗粒。

根据本发明的第四方面，提供了一种颗粒收集装置，用于收集或捕获通过磨损或在表面上行进或相对于表面行进而从轮胎或车轮释放的颗粒。颗粒可以由设备产生。该设备可包括轮胎或车轮。设备可被用于处理和/或切碎使用过的轮胎以进行回收或处置。该装置可附接在轮胎或车轮附近的位置中。该装置可包括用于通过静电吸引以收集或捕获颗粒的静电过滤器单元。静电过滤器单元可相对于交通工具的车轮安装在操作位置，用于接收来自轮胎或车轮与表面之间接触点的颗粒流。操作位置可紧邻轮胎或车轮。过滤器单元可配置为通过静电吸引以收集或捕获流中的颗粒。过滤器单元可配置为收集或捕获流中的带电颗粒。静电过滤器单元可包括一个或多个可静电充电的收集器电极，用于在充电时将颗粒(在流中)吸引到该收集器电极或每个收集器电极以收集或捕获颗粒。

在本发明的独立方面和实施例的上下文中描述的特征可一起使用和/或可互换。类似地，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述了特征，这些特征也可单独地或以任何合适的子组合提供。结合装置描述的特征可具有相对于一个或多个方法可定义的对应特征，并且反之亦然，并且这些实施例是具体设想的。

附图说明

为了能够很好地理解本发明，现在将参照附图以仅作为示例的方式讨论实施例，其中：

图1示出了根据本发明实施例的颗粒收集装置的示意性示意图；

图2示出了根据本发明实施例的颗粒收集装置的示意图；

图3示出了定位成接收车轮周围气流的图2中的装置；

图4示出了附接在交通工具后轮上的颗粒收集装置的示例；

图5示出了在前轮和后轮处具有颗粒收集装置的交通工具；

图6(a)和6(b)分别示出了用于颗粒收集装置的示例性收集器电极设置的示意性平面图和透视图；

图7示出了图2和3中的装置的收集器设置；

图8更详细地示出了图2、3和7中的装置；

图9示出了图8中的装置的过滤器腔的示意图；

图10示出了相对于交通工具的车轮安装在操作位置的图8中的装置；

图11示出了用于清洁收集器电极的通过图8中的装置的气流；

图12示出了用于操作颗粒收集装置的控制系统的框图；

图13(a)和13(b)示出了颗粒收集装置的充电级的操作；

图14示出了用于颗粒收集装置的备选的收集器电极设置；

图15(a)和15(b)示出了用于颗粒收集装置的另一种备选的收集器电极设置；

图16(a)和16(b)示出了颗粒收集装置的另一种备选的收集器电极设置；

图17(a)和17(b)示出了用于收集器电极的机械清洁装置。

图18(a)和18(b)示出了网的示例；

图19示出了也用作充电级的网；

图20示出了装置进口和网如何产生低压区域。

图21示出了根据一些实施例如何使用电离射流以清洁收集器电极；

图22示出了用于残余颗粒分离的锥形旋流体；

图23a至23d示出了移动交通工具周围的压力和空气速度的模拟；

图24示出了根据一个实施例的轮胎颗粒收集装置；以及

图25示出了用于操作颗粒收集装置的另一个控制系统。

应该注意的是，附图是示意性的，并且可能没有按比例绘制。为了清晰和方便起见，在附图中，这些部件的相对尺寸和比例可能已经被放大或缩小。在修改的和/或不同的实施例中，相同的附图标记通常用于指代对应的或相似的特征。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的颗粒收集装置100的示意图。装置100可在交通工具的车轮W附近附接到交通工具(未示出)，以收集或捕获，当交通工具运动时通过在诸如地面或道路表面的行驶表面S上的磨损或相对于行驶表面S的磨损，而从车轮W或装配到车轮W的轮胎(未示出)释放的颗粒。车轮W的运动方向和旋转方向分别由箭头M和R表示。装置100包括用于收集或捕获颗粒的静电过滤器单元110，和用于将过滤器单元110附接到交通工具的附接部分120，这将在下面更详细地描述。

轮胎或车轮磨损发生在轮胎T或车轮W与行驶表面S之间的接触点CP(或接触区域)处。当交通工具沿方向M向前移动时(特别是当交通工具加速时)，来自轮胎或车轮W的颗粒主要沿向后的方向投射，但当交通工具制动时，一些颗粒(至少初始地)由于惯性而向前投射。来自接触点CP的向后和向前的颗粒流的示例分别由箭头F1和F2表示。装置100可附接在车轮W后方和/或前方(未示出)的位置(相对于交通工具的向前运动方向)，以收集这些颗粒。在这两种情况下，过滤器单元110安装在操作位置中，紧邻轮胎T或车轮W，用于接收来自接触点CP的颗粒流F1、F2。以这种方式，装置100配置为在颗粒排放物的源头收集或捕获颗粒排放物，以防止它们进入环境。一旦被收集，这些颗粒可以以受控的方式处理或回收。

装置100通常可以与任何轮式交通工具一起使用，包括装有轮胎的交通工具，例如汽车、卡车、公共汽车、重型货车(HGV)、摩托车、踏板车、自行车或飞机，以及不装有轮胎的交通工具，例如在轨道上行驶的轨道交通工具，例如火车，有轨电车。当交通工具是装有轮胎的交通工具时，颗粒是通过在行驶表面S上或相对于行驶表面S的磨损而从车轮轮胎释放的轮胎颗粒。当交通工具为不装有轮胎的交通工具时，颗粒通常是金属轨道车轮在金属轨道上磨损产生的金属颗粒。装置100可在组装期间附接到交通工具或改装到现有交通工具。下面主要在装有轮胎的交通工具的背景下描述装置100的实施例，但是所描述的特征和原理同样地适用于从不装有轮胎的交通工具的车轮收集颗粒。

所述过滤器单元110配置为通过静电吸引以收集或捕获流F1、F2中的颗粒。静电过滤器单元110包括一个或多个可静电充电的收集器电极114，用于在充电时将流F1、F2中的颗粒吸引到该收集器电极114或每个收集器电极114，这将在下面参照图6(a)和6(b)进一步描述。为了对收集器电极114进行静电充电，通过充电电路140(下面描述)施加数千伏(基本上(±)5-15kV)的充电电压，以产生正电荷或负电荷的电势。带正电的颗粒将被吸引到带负电的收集器电极114，带负电的颗粒将被吸引到带正电的收集器电极114。

过滤器单元110基本上作为静电除尘器操作。用于空气净化应用中的已知静电除尘器包括使待收集的颗粒带电的充电级和捕获它们的收集级。通过实验，发明人已经发现，通过轮胎或车轮W磨损产生的颗粒通常通过轮胎或车轮W与行驶表面S之间的相互作用(摩擦)而带电。具体地，轮胎颗粒中的碳带正电荷。因此，与已知的两级静电除尘器不同，本发明的装置100不必包括充电级以在收集器电极114处收集颗粒之前对颗粒进行预充电。然而，装置100可包括充电级以对颗粒进行预充电，例如，如果小部分颗粒没有通过磨损过程充电或充电不足，如下面参考图13(a)和13(b)更详细地描述的。

静电过滤器单元110的重要指标是收集效率，其被定义为过滤器单元110收集的颗粒量(重量/质量)与进入过滤器单元但未被收集的颗粒量(重量/质量)之比。影响收集效率的因素主要是过滤器单元110的位置(其影响颗粒材料进入过滤器单元110的量)，和收集器电极114的几何形状(其影响所收集的颗粒的量)。

因此，过滤器单元110的位置或操作位置是最大化颗粒收集的重要考虑因素。过滤器单元110的操作位置紧邻颗粒的源头(即接触点CP)，以收集或捕获源自其的最大量的颗粒。在本文中，“紧邻”是指在不接触行驶表面S或轮胎或车轮W的情况下，尽可能地接近，以免影响交通工具的正常使用或运动。因此，过滤器单元110的操作位置包括距行驶表面S的最小距离Δy(行驶表面或离地间隙)，以及距轮胎或车轮W的径向外表面的最小距离Δr(轮胎或车轮间隙)，以避免在使用中过滤器单元110与行驶表面S和轮胎或车轮W之间的接触(参见图1)。

在实施例中，Δy和Δr在基本上10-200mm的范围内。然而，应当理解，本发明不限于这些范围。在实践中，地面和轮胎/车轮间隙将取决于各种因素，包括但不限于交通工具类型、交通工具的正常使用、轮胎T/车轮W尺寸，以及行驶表面S的特征(例如任何通常遇到的物体或障碍物，例如路缘石、减速带、起伏或坑洞)。

图2示出了用于装有轮胎的交通工具的装置100的实施例。轮胎T以通常的方式安装在车轮W周围。轮胎T由橡胶基化合物构成，并且可以是实心的或可充气的。在这种情况下，要收集的颗粒是轮胎颗粒。装置100可以相对于交通工具向前运动的方向在车轮W前方或后方。

轮胎/车轮磨损所产生的颗粒具有尺寸分布。较大的颗粒可能会留在行驶表面S上，或从接触点CP处射出，而较小的颗粒，例如小于200μm的颗粒(与污染最相关)可能会夹带在轮胎T周围的气流中(至少在一段时间内)，特别是那些向后射出的颗粒(例如在加速和转弯过程中)。图3示出了当交通工具沿方向M在表面S上移动时，围绕轮胎T或车轮W的各种象征性的气流。在轮胎T或车轮W上有流线型气流AF5，在接触点CP附近有射流AF4，在轮胎T或车轮W后方(相对于运动方向M)有湍流区域AF3，以及由旋转的轮胎T或车轮W的马格努斯效应产生的、在旋转方向R上围绕轮胎T或车轮W的后部的、基本上向上指向的空腔气流AF1。

在实施例中，过滤器单元110安装在交通工具车轮W后方的操作位置上，用于接收围绕轮胎T的向上指向且其中夹带有颗粒的气流AF1，如图3所示。来自马格努斯效应的气流AF1将来自围绕轮胎T或车轮W(至少一部分)的接触点CP的大部分颗粒吸引和/或引导至过滤器单元110。利用围绕车轮W的气流AF1增加了在过滤器单元110处接收并因此收集的颗粒的数量，同时保持过滤器单元110的尺寸相对紧凑。然而，气流的使用不是必需的，例如，在过滤器单元110安装在车轮W的前方以收集向前投射的颗粒(未示出)的实施例中，气流可以不起重要作用。

图4示出了在后轮W附近附接到装有轮胎的交通工具V(在此示例下为汽车)的后部安装装置100的示例。图5示出了在前轮和后轮W附近都附接有装置100的装有轮胎的交通工具V的示例。应当理解，装置100可以安装至任何数量的车轮W。

图6(a)和图6(b)示出了示例性的收集器电极设置，包括收集器电极114的阵列，该收集器电极114的阵列设置为基本垂直于(或横向于)流F1、F2或气流AF1，使得颗粒在通过所述阵列时于两个相邻的收集器电极114之间通过。收集器电极114基本上是平面或板状元件，并且基本上平行于气流AF1、平行于彼此以及平行于垂直面设置，如图所示。平面收集器电极114间隔1-3cm的距离。该平面设置可对通过收集器电极114的气流AF1呈现最小阻力。然而，平面设置不是必需的，并且可以使用备选的非平面元件来代替，这将在下面参考图14、15(a)、15(b)、16(a)和16(b)进一步描述。

每个收集器电极114在通过过滤器单元110的流F1、F2或气流AF1的方向上延伸长度L，使得它们在轮胎T或车轮W的径向外表面的至少部分上延伸。每个收集器电极114在基本与流F1、F2或气流AF1的方向垂直的方向上还具有深度D。原则上，收集器电极114的长度L越长，颗粒在相邻收集器电极114之间的电场中花费的时间越长，被收集器电极114收集或捕获的概率越大。此外，收集电极114越深，电场区域越大，从而增加可捕获的颗粒的数量。(两者均增加收集效率。)实际上，长度L和深度D是收集效率和过滤器单元110的空间/紧凑性之间的折衷，并且将取决于交通工具的类型和车轮尺寸。

如图所示，阵列中的收集器电极114交替地充有正电势和负电势，以形成一系列交替的带正电的收集器电极114a和带负电的收集器电极114b。这将在相邻的收集器电极之间的区域中产生强电场，该强电场对在收集器电极114a、114b之间通过的流F1、F2或气流AF1中的带电颗粒施加静电力(洛伦兹力)，将带电颗粒向带正电或带负电的收集器电极114g引导，带电颗粒在收集器电极114g处被捕获并随着时间累积。在所示的示例中，颗粒带正电并且被吸引到带负电的收集器电极114b。在另一个实施例中，取决于颗粒的电荷，带正电的收集器电极114a或带负电的收集器电极114b中的一个可以改为接地。这可以降低充电电路140的复杂性。

图7示出了用于图2和3中的装置100的平面收集器电极设置。长度L对应于由大约10-20度的角度所形成的弧的长度。深度D基本上在10-200mm的范围内。收集器电极114面向轮胎T或车轮W径向外表面的边缘或侧面可以如图所示地弯曲，以在其长度上保持与径向外表面紧邻。

收集器电极114由导电材料形成，包括导电材料和/或涂覆有导电材料。合适的导电材料的示例包括铜、黄铜、钢、铝、金属合金、导电聚合物、导电微米或纳米粒子，和/或碳基材料，例如石墨、石墨烯和/或碳纳米管。收集器电极114还可包括不粘涂层，例如聚四氟乙烯(PTFE)，以便于从收集器电极114去除收集的颗粒，如下所述。在实施例中，收集器电极114包括以大约1-5cm的距离间隔或分开的平行铜板阵列。

收集器电极114可包括电绝缘涂层，以防止与用于形成收集器电极的导电材料直接电接触。绝缘涂层防止放电并保持颗粒和收集器电极114之间的静电吸引力。

附加地或可替代地，涂层可以是疏水的，以促进水从收集器电极114的表面流走。由于水可以充当电介质，因此水在收集器电极114上的积聚可降低收集器电极114之间的电场强度。如果收集器电极周围的电场强度降低，那么带电颗粒会经受较弱的静电力，因此捕获效率将降低。

收集器电极114的耐久性也可通过使用表面涂层来提高。例如，该涂层可以防止在收集器电极114上形成锈，并且防止诸如砾石的碎屑削掉收集器电极114的表面。

图8更详细地示出了图7的装置100。过滤器单元110包括过滤器腔112，过滤器腔112容纳收集器电极114并具有进口开口112a，流F1、F2或气流AF1可通过进口开口112a进入过滤器腔112并与收集器电极114相互作用。当过滤器单元110安装在操作位置用于接收流F1、F2或气流AF1时，进口开口112a配置为至少部分地面向轮胎T或车轮W。进口开口112a至少部分地延伸跨过轮胎T的宽度，并且优选地跨过轮胎T宽度的大部分。进口开口112a可包括在基本上周向方向上延伸的周向部分112a_c，以及在基本上径向方向上(相对于车轮W)延伸的径向部分112a_r，以增加进入过滤器单元110的流F1、F2或气流AF1，如图9所示。在其它实施例中，进口开口112a包括喷嘴或喷嘴部分194，并且装置100包括出口199，用于使基本上“清洁的”空气返回到自由流，如下面参照图20和24描述。

图10示出了装置100安装在操作位置的示例。进口开口112a延伸跨过轮胎T宽度的至少80％，并且轮胎间隙为大约10-50mm。进口开口112a包括周向部分12a_c和径向部分112a_r。在所示的实施例中，过滤器单元110还包括至少部分透明的窗口部分112b，使得收集器电极114从外部可见(尽管这不是必需的)。在替代实施例中(未示出)，周向部分112a_c和径向部分112a_r可以是通向过滤器腔112的两个分开(但相邻的)开口，例如，由过滤器腔112的壁分开。平面或板状收集器电极114基本上平行于彼此以及平行于垂直面设置，具有大约2cm的间隔。

在过滤器单元110包括三个平行铜板电极114，以大约7kV的充电电压交替地充电和接地，并且定位在车轮W的后方并紧邻轮胎T的示例中，后部安装的装置100的平均收集效率在55-70％的范围内。

再次参考图8，附接部分120配置为在交通工具的车轮组件上的安装点处将装置110附接至交通工具(未示出)，使得过滤器单元110的操作位置相对于车轮W基本上轴向和径向固定。以这种方式，过滤器单元110能够与交通工具的车轮W一起移动，同时保持操作位置(在本文中，车轮的移动包括向上、向下和转向运动)。例如，在车轮组件是或包括悬架和/或转向组件的情况下，过滤器单元110能够随着交通工具悬架移动和/或当车轮W转动时移动。在实施例中，装置100可附接到交通工具悬架系统的节或转向节。

在替代实施例(未示出)中，附接部分120配置为附接至车身、底侧、轮罩或诸如挡泥板之类的附件。在这种情况下，过滤器单元110的操作位置相对于车轮W基本上不固定。这可能是合适的，例如，在交通工具不包括悬架的情况下，和/或对于不转弯的车轮(例如，后轮)。然而，本实施例不限于这些情况。

附接部分120可包括柔性接头125，以适应过滤器单元110从操作位置的临时移位，例如在与物体或驾驶表面S碰撞的情况下。接头125可配置为以朝向操作位置偏置过滤器单元110，从而将过滤器单元110保持在操作位置，并在从操作位置移位之后将其返回到操作位置。例如，接头125可以是弹簧加载的，或者包括本领域已知的任何其它偏置装置。

图12示出了用于操作装置100的示例控制系统1000的框图。系统1000的部分可以位于装置100中或装置100上，并且其他部分可以位于交通工具V中或交通工具V上。装置100包括用于对收集器电极114充电的充电电路140。充电电路140连接到收集器电极114，并且可操作以向收集器电极114中的一个或多个输出或施加正或负充电电压或基准电压(例如，接地)。充电电压可以在基本上5-15kV的范围内，优选地，基本上6-10kV。充电电路140可连接到一个或多个电源150，电源150可包括设备电源150d和/或交通工具电源150v(例如，交通工具的电力系统)，这取决于与交通工具的集成程度，并允许装置100被改装。

在装置100可改装到交通工具的实施例中，装置100包括发电机150d，配置为响应于交通工具V的轮胎T或车轮W的旋转运动而产生电力，如本领域已知的。发电机150d具有可旋转驱动元件，配置为摩擦地接合轮胎T或车轮W(例如，车轮的轮毂)，以便与其一起旋转。以这种方式，充电电路140和充电可以响应于交通工具的运动。还可以设有电池以(至少临时地)存储由发电机150d(未示出)产生的电力。

从交通工具电源(诸如汽车电池或发电机)输出的电压可大约为12V。充电电路140可包括本领域中已知的任何电气部件，以将来自一个或多个电源150的电力输出转换成所需的充电电压。在实施例中，使用DC-DC电压转换器或放大器来将电压升高到适于对收集器电极充电的kV范围，同时将电流减小到小于2mA。可选地，全波桥式整流器可用于在升压之前将从发电机150d输出的交流电压转换成直流电压。

在实施例中，充电电路140向交替的收集器电极114施加正电压，并向其余的收集器电极114施加负电压，或者反之亦然。交替的电荷极性在收集器电极114之间提供均匀的电场。充电电路140可以在多种模式下操作。在示例中，充电模式包括第一模式、第二模式和第三模式；在第一模式中，利用恒定的正和负充电电压或者正/负和中性电压对收集器电极114交替地充电；在第二模式中，收集器电极全部不带电荷；在第三模式中，每个收集器电极114上充电电压的极性周期性地反转。在第三模式中电荷极性的反转排斥先前在电极114处收集的带电颗粒，以帮助清洁或减少带电颗粒在电极上的积聚，否则其可能降低收集效率。

在一些实施例中，充电电路140包括一个或多个电容器或超级电容器，配置为以存储由收集器电极114释放的电荷。所存储的电荷随后可被重新用于对收集器电极114重新充电，从而降低功耗。

装置100可包括控制模块160，该控制模块160可连接到充电电路140以选择性地激活和去激活过滤器单元110，即收集器电极114的充电。例如，充电电路140可包括一个或多个控制开关(例如继电器、大功率晶体管等)，以控制充电电路140的输出(例如将收集器电极114连接到充电电路140连接，和与充电电路140断开)，并且控制模块160控制该一个或多个开关(未示出)。

颗粒主要在交通工具V加速、制动和转弯时产生。因此，在实施例中，控制模块160配置为响应于一个或多个检测到行驶条件(包括交通工具的加速、制动和/或转弯)，选择性地激活过滤器单元110。此外，由于装置100在潮湿条件下可能效率较低，因此控制模块160可配置为响应于检测到的潮湿行驶表面条件，停用过滤器单元110。

大多数现代交通工具(特别是诸如汽车和飞机的驱动交通工具)具有复杂的车载电子控制系统(例如，电子控制单元或ECU)，其控制和监测各种交通工具功能和参数，并且包括多个检测诸如加速、制动、转弯、温度、雨水、湿度等行驶条件的传感器。在实施例中，控制模块160可连接到交通工具的ECU，以接收指示一个或多个检测到的行驶条件的行驶数据，并响应于接收到的行驶数据控制充电电路140。

可替代地或附加地，装置100可包括一个或多个传感器170，以检测一个或多个行驶条件并将所述行驶数据提供至控制模块160。传感器170可包括惯性测量单元(inertialmeasurement unit，IMU)、加速计中的一个或多个，和一个或多个用于检测温度、雨水、湿度、臭氧水平(因为臭氧可通过空气的电离而在收集器电极114附近产生)的环境传感器。还可设置接近传感器，用于监测装置100与轮胎T、车轮W或行驶表面S的距离。接近传感器还可用于确定轮胎T或车轮W的磨损。还可设置用于测量过滤器单元110的重量的装置，例如测压元件(load cell)，以监测电极114上或接收器140中的颗粒的收集。

控制模块160可使充电电路140在不同的充电模式之间切换。例如，当控制模块160从传感器170接收信号，指示交通工具正以恒定速度移动(意味着正产生较少的轮胎颗粒)时，控制模块160可使充电电路170在第二充电模式下操作，以减少功率消耗。此外，传感器170可将指示交通工具正在加速或制动的信号发送至控制模块160；作为响应，控制模块160可使充电电路140以第一充电模式操作以增加颗粒捕获效率。

随着收集的颗粒由于时间而在收集器电极114上累积，收集效率可能降低。在实施例中，过滤器单元110包括用于清洁和/或移除从收集器电极114所收集颗粒的装置，和用于存储从收集器电极114移除或清洁的被收集颗粒的接收器130。接收器130安装在接收由清洁装置去除/引导所收集颗粒的位置。清洁装置可以是机械的，例如一个或多个将机械振动传递到收集器电极114(未示出)的机械振动器。可替代地或附加地，机械装置可以包括一个或多个可移动的清洁构件118(例如擦拭叶片或刷子)，其在该收集器电极或每个收集器电极114的表面上或横过该收集器电极或每个收集器电极114的表面移动，以从收集器电极114去除或清洁所收集的颗粒，如图17(a)和17(b)所示，其中清洁构件118从第一位置(实线轮廓)沿箭头方向移动到第二位置(虚线轮廓)。一个或多个可移动的清洁构件和/或机械振动器可由一个或多个由充电电路140供电的致动器或电动机(未示出)驱动，并可选地受控制模块160控制。例如，清洁装置可以在收集器电极114未被激活时被激活。可替代地，过滤器单元110可配置为以接收并使用清洁气流以将被收集的颗粒从收集器电极114吹向接收器130。不同的清洁装置可以单独地或组合使用。

控制模块160可使充电电路140以第三充电模式操作，以协助清洁收集器电极114，例如，响应于从一个或多个传感器170接收到的指示收集器电极114上的颗粒累积的信号。

图11示出了具有空气清洁装置的装置100的实施例。过滤器单元110包括与过滤器腔112流体连通的进口导管116，用于接收来自轮胎T或车轮W周围的基本上清洁的气流AF2，并引导清洁的气流AF2越过和/或经过收集器电极114，以从收集器电极114去除或清洁所收集的颗粒(也参见图8)。可移除的收集器130与过滤器腔112流体连通(并定位在其下游)，用于存储由清洁气流AF2从收集器电极114移除的所收集的颗粒，如图所示。当收集器电极114不带电时，空气清洁可能是有效的。当交通工具在移动中时，清洁气流AF2可以连续不断地被接收。可替代地，过滤器单元110可包括在进口导管116中或邻近进口导管116的进口阀(未示出)，以选择性地阻止清洁气流AF2进入过滤器腔112(例如，当收集器电极114带电时)。进口阀可以由控制模块160控制。

例如，英国汽车平均每年行驶12,411千米，每千米产生大约130mg的轮胎颗粒，从而每年产生的总量大约1.613kg。取未压实的轮胎颗粒的近似密度为410kg/m³，这转化为大约3900cm³的总体积。在收集效率为60％的情况下，可容纳213.5cm³的体积(即，具有大约6×6×6cm的尺寸)的接收器130将需要大约每月更换或清空一次。

图13(a)和13(b)示出了两级颗粒收集装置100，其包括充电级和收集级。收集级与前述的过滤器单元110相同。充电级可以采用放置在收集器电极114上游的电晕放电格栅(corona discharge grid)180的形式，例如跨过过滤器腔112的进口开口112a。格栅180可包括导电网格或多个导电线。电晕放电格栅180连接至充电电路140，并充有大的负电压或正电压(通常至少是收集器电极114电压的两倍)，以电离格栅180周围的空气，并在颗粒通过格栅180时将负电荷或正电荷转移到颗粒上，如图所示。

图14、15(a)、15(b)、16(a)和16(b)示出了可替代收集器电极设置，包括一个或多个弯曲的或非平面的收集器电极114，其目的在于最大化用于颗粒收集的电极的表面积与体积之比。图14示出了两个螺旋状电极114a、114b，基本上平行于气流AF1设置并且具有基本上恒定的间隔。合适的清洁方法是如上所述基于气流的。图15(a)和15(b)示出了包括可旋转的收集器电极114a和固定的收集器电极114b的设置。在这种情况下，可旋转的电极114带负电，以便在其旋转时于其表面上收集带正电的颗粒。合适的清洁方法是基于气流的或机械的(见上文)。图16(a)和16(b)示出了包括杆状收集器电极114a、114b的阵列的设置，该杆状收集器电极114a、114b交替地充电和接地，或者交替地充有正电荷和负电荷。该阵列示为方形阵列，但是可以理解的是，该阵列可采用任何几何形状，例如矩形阵列、三角形阵列、六边形阵列等。合适的清洁方法是基于气流的或机械的(见上文)。收集器电极114可以是基本上柔性的，以有助于通过机械装置清洁/去除收集的颗粒。可替代地或附加地，整个阵列可以是可移除的或可替换的。

图18(a)和18(b)示出了可包括在颗粒收集装置100内的滤网180a、180b的示例。滤网180a、180b防止诸如砾石的碎屑进入静电过滤器单元110。滤网180a、180b定位在收集器电极114的上游，例如在进口开口处或在进口开口和收集级之间。滤网180a、180b可以是或包括图13(a)和13(b)的格栅180。

滤网180a、180b包括多个孔186。孔186大于一般的轮胎颗粒182，但小于一般的碎屑颗粒184(例如砾石、砂砾、灰尘等)。例如，孔186可具有基本上在1至10mm之间的范围内的尺寸/宽度。这使得轮胎颗粒182能够穿过网180a，但防止较大的碎屑颗粒穿过网180a、180b并进入收集级。在图18(a)的示例中，孔186可以形成在基片188中。在图18(b)中，网180b包括金属丝网。

在图19中，图18b的金属丝网180b连接到充电电路140，用于接收直流充电电压。在该实施例中，网180b是可充电的，并且还作为充电级以给轮胎颗粒182充电。

图20示出了定位在交通工具的车轮192后方的装置100。在图中，车轮192从右向左移动。装置100包括进口194和网180。为了清楚起见，省略了设备100的其它部件。

进口194包括具有渐缩开口宽度的喷嘴部分，配置为将来自车轮192的空气重新引导到更小的区域。重新引导空气(如箭头所示)在装置100内产生低压和高速区域。网180有助于在装置100内立即产生甚至更低压的区域。产生低压区域有助于在进口气流中夹带更多的颗粒，并因此允许更多的轮胎颗粒被装置100捕获。在其它实施例中，进口194可以大于装置100的其余部分。具有更大的进口194使得来自车轮192的更多空气能够被重新引导到装置100中。

在实施例中，装置100包括离子发生器196，用于在收集器电极114附近产生电离射流，以从收集器电极114去除带电轮胎颗粒182，如图21示意性地示出。电离射流包括大量带电离子195(正和负)，其与在收集器电极114上的带电颗粒182中和，从而去除使它们保持在电极114上的任何吸引力。

图22示出了圆锥形旋流器主体200，根据一些实施例，其可用作装置100的部件。旋流器主体200位于收集电极114的下游，并且配置为在将气流返回到环境之前去除气流中的任何残余颗粒(带电轮胎颗粒或其它)。主体200包括进口197和出口199，进口197用于接收包含残余颗粒182的气流，而出口199用于排出包含残余颗粒浓度降低的基本上“清洁”的气流。圆锥形旋流器200配置为使用旋流分离将残余颗粒182从气流分离。颗粒182从气流中分离，并通过废物出口198离开旋流器主体200(例如，进入存储单元)。剩余的“清洁”气流通过出口199返回自由流。允许过滤后的空气返回到自由流减少了湍流，因此减少了施加在交通工具上的阻力。

为了确定最佳装置位置，使用配备有移动地板和旋转车轮的计算模型进行了空气动力学研究。在这些模拟中，装置100可朝向轮衬(wheel liner)的后部定位，作为当前轮衬的延伸，以捕获带电颗粒。这些模拟的结果在图23a-23d中示出。图23a和23d示出了前后轮衬中总压力值的分布，提供了携带轮胎颗粒的高速和低压流的证据。图23b和23c示出了汽车周围气流速度的大小。图23b显示了轮胎内侧表面(最靠近交通工具中心线)的气流速度的大小。图23c示出了沿轮胎中心线的气流速度的大小。

标记为201和202的区域位于轮拱的后部，如上所述。模拟结果表明，在这些区域201、202处轮拱内侧的表面压力和气流速度的最高值，这对于收集轮胎颗粒是理想的。

在图23b中，内侧表面上突出显示的区域的速度高于车轮中点。这证实了朝向轮胎内表面的正速度梯度。在图23c中，前轮胎后方具有高速区域。朝向车轮内表面(最靠近交通工具中心线)的气流遇到速度更高、压力更低的气流。装置可设计为在该区域中捕获更高数量的颗粒。

图24示出了根据实施例的轮胎颗粒装置100。关于该实施例描述的部件可以是在说明书中较早描述的部件。装置100包括进口194，其为喷嘴形式，具有渐缩的开口宽度，配置为接收包括轮胎颗粒182的气流；静电过滤器单元110，用于收集带电的轮胎颗粒；以及出口199，用于将基本上“清洁”的空气返回到自由流。滤网180设置在进口184和过滤器单元110之间，以防止诸如砾石和灰尘的碎屑进入装置100。滤网180可另外地由导电材料形成或包括导电材料，并用作配置为以对进入的轮胎颗粒182充电的预充电网。在这种情况下，滤网180连接到充电电路140以接收充电电压。在其它实施例中，可以使用两个单独的网来代替单个网180。

装置100还包括可移除存储单元204，配置为接收来自静电过滤器单元110的被捕获的轮胎颗粒182。可移除存储单元204可以从装置100移除，以处理或回收被捕获的轮胎颗粒182。装置100还包括离子发生器装置196，配置为提供离子射流，如上所述。在该示例中，轮胎颗粒182在被离子射流从收集器电极114去除后，落入可移除存储单元204中。装置100还包括控制模块160和与控制模块160通信的传感器170，如上所述。装置100还包括诸如超声波振动器的机械清洁机构和定位在过滤器单元110和出口199之间的残余空气过滤器装置200(诸如上述的空气过滤器或旋流器)。

图25示出了用于操作装置100的另一示例性控制系统2000的示意图。系统2000的部分可以位于装置100中或装置100上，其它部分可以位于交通工具V中或交通工具V上。装置100包含收集器电极114、用于对收集器电极114充电的充电电路140、控制模块160、离子发生器196、预充电网180-2、用于给预充电网180-2供电的电压调节器142，和与控制模块160通信的多个传感器170。

传感器170包括湿度传感器170a、加速度计170d和接近传感器170b。接近传感器170b配置为检测装置100与外部对象(例如路缘)的接近。控制模块160接收来自接近传感器的信号，向交通工具ECU发送信号以警告驾驶员装置100接近外部物体，并避免装置和外部物体之间的碰撞。

传感器170还包括一个或多个颗粒传感器170c，配置为测量所收集的颗粒的数量或量，并将测量数据输出到控制模块。颗粒传感器170c可以是或包括颗粒计数器、颗粒分析器和/或光谱仪(其使用红外光提供颗粒性质的光学测量，如本领域已知的)。在该示例中，控制模块160配置为基于来自颗粒传感器170c的一个或多个信号确定和监测颗粒收集效率，并且控制充电电路140响应于检测到收集效率低于预定值而调节施加至收集器电极114的充电电压。

通过阅读本公开，其它变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的变化和修改可包括本领域中已知的等同物和其它特征，并且可以代替或附加于本文中已经描述的特征以使用。

尽管所附权利要求涉及特征的特定组合，但是可以理解的是，本发明公开的范围还包括在此明确或隐含公开的任何新颖特征或特征的任何新颖组合或其任何概括，无论它是否涉及与目前在任何权利要求中要求保护的相同的发明，也无论它是否减轻了与本发明相同的任何或所有技术问题。

在单独的实施例的上下文中描述的特征也可以在单个实施例中组合提供。相反地，为了简洁起见，在单个实施例的上下文所描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合提供。

为了完整起见，还应指出术语“包括”不排除其他元件或步骤，术语“一”或“一个”不排除多个，并且权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (49)

1.一种可附接至交通工具的颗粒收集装置，用于收集或捕获当交通工具在行驶表面上行驶时通过在所述行驶表面上的磨损或相对于所述行驶表面的磨损而从所述交通工具的轮胎或车轮释放的颗粒，包括：

静电过滤器单元，可安装在紧邻于所述交通工具的轮胎或车轮的操作位置，用于接收来自所述车轮或轮胎与所述行驶表面之间接触点的颗粒流，所述过滤器单元配置为通过静电吸引以收集或捕获所述流中的颗粒。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述静电过滤器单元包括一个或多个可静电充电的收集器电极，用于在充电时将流中的颗粒吸引至所述收集器电极或每个收集器电极，以收集或捕获所述颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述交通工具是装有轮胎的交通工具，所述颗粒是通过在所述行驶表面上的磨损或相对于所述行驶表面的磨损而从所述车轮的轮胎释放的轮胎颗粒；并且可选地或优选地，其中，所述颗粒包括橡胶基颗粒；或

其中，所述交通工具是不装有轮胎的交通工具；并且可选地或优选地，其中，所述颗粒包含金属颗粒。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，所述操作位置是使得所述过滤器单元定位在紧邻所述轮胎或车轮的径向外表面，和/或紧邻所述轮胎或车轮与所述行驶表面之间的接触点或接触区域。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述操作位置位于所述交通工具车轮的后方。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述操作位置是使得所述过滤器单元接收所述轮胎或车轮周围的其中夹带有所述颗粒的气流。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述操作位置是使得所述过滤器单元接收由旋转的所述轮胎或车轮的马格努斯效应所产生的、在所述轮胎或车轮周围基本上向上引导的气流。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述操作位置位于所述车轮前方。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括附接部分，配置为将所述装置附接到所述交通工具，并将所述过滤器单元安装在所述操作位置。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述附接部分配置为将所述装置在安装点处附接到交通工具，使得所述过滤器单元的操作位置相对于所述车轮轴向地和径向地固定；并且可选地或优选地，使得所述过滤器单元能够随着所述交通工具的车轮移动，同时保持所述操作位置。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述附接部分配置为将所述装置在所述交通工具车轮组件上的安装点处附接至所述交通工具，使得所述过滤器单元能够随所述交通工具的车轮移动，同时保持所述操作位置；并且可选地或优选地，在车轮组件是或包括悬架和/或转向组件的情况下，使得所述过滤器单元能够随所述交通工具悬架移动和/或当所述交通工具车轮转动时移动，同时保持所述操作位置。

12.根据权利要求9所述的装置，其中，所述附接部分配置为将所述装置在安装点处附接至交通工具，使得所述过滤器单元的操作位置相对于所述车轮基本上不固定；并且可选地或优选地，其中，所述安装点在所述交通工具的轮拱上或轮拱内和/或在所述交通工具的底侧。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，其中，所述附接部分基本柔性的和/或包括一个或多个柔性部分或接头，并且可选地或优选地配置为将所述过滤器单元朝向所述操作位置偏置，以适应所述过滤器单元从所述操作位置的临时移位。

14.根据权利要求2至13中任一项所述的装置，其中，所述过滤器单元包括过滤器腔，所述过滤器腔容纳一个或多个所述收集器电极并具有进口开口，所述进口开口配置为当处于所述操作位置时至少部分地面向所述轮胎或车轮，以接收所述颗粒流；并且可选地或优选地，其中，所述进口开口基本上延伸跨过所述轮胎或车轮的宽度。

15.根据权利要求2至14中任一项所述的装置，其中，所述过滤器单元包括用于从一个或多个所述收集器电极去除或清洁所收集颗粒的清洁装置。

16.当从属于权利要求14时，根据权利要求15所述的装置，其中，所述清洁装置包括：

入口导管，与所述过滤器腔流体连通，用于接收基本清洁的气流并引导清洁的气流越过和/或经过一个或多个所述收集器电极，以从一个或多个所述收集器电极去除或清洁所收集的颗粒；一个或多个机械振动器，配置为将机械振动传递到所述收集器电极或每个收集器电极，以从一个或多个所述收集器电极去除或清洁所收集的颗粒；以及/或

一个或多个可移动的清洁构件，配置为在所述收集器电极或每个收集器电极的表面上或横跨所述收集器电极或每个收集器电极的表面移动，以从一个或多个所述收集器电极去除或清洁所收集的颗粒。

17.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所述装置包括与所述过滤器腔流体连通的接收器，用于存储从一个或多个所述收集器电极去除的所收集颗粒；并且，可选地或优选地，其中，所述接收器可从所述装置上移除。

18.根据权利要求2至17中任一项所述的装置，其中，一个或多个所述收集器电极包括设置为基本上垂直于流的收集器电极阵列。

19.根据权利要求2至18中任一项所述的装置，其中，一个或多个所述收集器电极由导电材料形成或包括导电材料；可选地或优选地，铜、黄铜、钢、铝、金属合金、导电聚合物、导电粒子或纳米颗粒和/或碳基材料。

20.根据权利要求2至19中任一项所述的装置，其中，所述收集器电极或每个收集器电极包括板状元件，所述板状元件在处于所述操作位置时基本上垂直地设置。

21.根据权利要求2至20中任一项所述的装置，其中，所述收集器电极或每个收集器电极具有配置为提高耐久性的表面涂层。

22.根据权利要求2至21中任一项所述的装置，其中，所述收集器电极或每个收集器电极具有薄绝缘表面涂层，配置为防止所述轮胎颗粒与所述收集器电极之间的电接触。

23.根据权利要求2至22中任一项所述的装置，其中，所述电极或每个电极具有疏水的表面涂层。

24.根据权利要求2至23中任一项所述的装置，其中，所述装置包括连接至一个或多个所述收集器电极的充电电路，用于对一个或多个所述收集器电极进行静电充电；并且，可选地或优选地，当直接地或间接地从属于权利要求18时，其中，所述充电电路配置为向阵列中交替的收集器电极施加充电电压，并且向阵列中的其余收集器电极施加参考电压，或反之亦然。

25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述充电电路配置为向阵列中交替的收集器电极施加充电电压，并且向阵列中的其余收集器电极施加相反的充电电压，或反之亦然。

26.根据权利要求24或25所述的装置，其中，所述充电电路配置为周期性地反转每个收集器电极上的所述充电电压的极性。

27.根据权利要求24所述的装置，其中，所述充电电路是与电源可连接的；并且，可选地或优选地，其中，所述电源是所述交通工具的电源。

28.根据权利要求24所述的装置，其中，所述充电电路包括电源。

29.根据权利要求28所述的装置，其中，所述电源是或包括发电机，所述发电机配置为响应于所述交通工具相对于所述行驶表面的运动而产生电力。

30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述发电机配置为响应于所述交通工具的轮胎或车轮的旋转运动而产生电力；并且，可选地或优选地，其中，所述发电机具有可旋转驱动元件，所述驱动元件配置为摩擦地与轮胎或车轮接合，以与轮胎或车轮一起旋转。

31.根据权利要求24至30中任一项所述的装置，包括控制模块，可与所述充电电路连接以响应于一个或多个检测到的行驶条件而选择性地激活和去激活一个或多个所述收集器电极的充电；并且，可选地或优选地，其中，一个或多个所述行驶条件包括加速、制动、转弯和/或行驶表面状况中的一个或多个。

32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述控制模块可连接到交通工具电子控制单元(ECU)，用于接收指示一个或多个检测到的所述行驶条件的行驶数据。

33.根据权利要求31或32所述的装置，其中，所述装置包括一个或多个传感器，用于检测一个或多个所述行驶条件并向所述控制模块提供行驶数据；并且，可选地或优选地，其中，所述一个或多个传感器包括以下中的一个或多个：惯性测量单元、加速度计和/或用于检测一个或多个行驶条件的一个或多个环境传感器；并且，可选地或优选地，其中，所述一个或多个环境传感器包括雨水、温度和/或湿度传感器，用于检测行驶表面条件。

34.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括网，配置为阻止大于阈值尺寸的颗粒进入所述装置。

35.根据权利要求34所述的装置，其中，所述网配置为在所述装置内围绕所述收集器电极产生低压腔。

36.根据权利要求34至36中任一项所述的装置，其中，所述网由导电材料形成或包括导电材料，并且所述充电电路配置为向所述网施加直流充电电压，以用作对轮胎颗粒充电的充电级。

37.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置配置为从进入的气流中分离带电轮胎颗粒，并将所述带电轮胎颗粒引导到所述装置内的特定区域。

38.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括出口，配置为允许通过所述过滤器单元的气流离开所述装置。

39.根据权利要求38所述的装置，其中，所述装置包括位于所述过滤器单元和所述出口之间的颗粒分离装置，所述分离装置配置为使用旋流分离或离心分离将残余颗粒从气流中分离。

40.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括用于接收所述颗粒流的进口开口，其中，所述进口开口包括喷嘴部分，所述喷嘴部分可选地或优选地具有渐缩的宽度，其中，所述喷嘴配置为增加气流的速度并降低气流的压力。

41.一种使用根据权利要求1至40中任一项所述的颗粒收集装置，以收集或捕获当交通工具移动时通过在行驶表面上的磨损或相对于行驶表面的磨损而从所述交通工具的轮胎或车轮释放的颗粒的方法，包括：

在安装在操作位置的静电过滤器单元处，接收来自轮胎或车轮与所述行驶表面之间接触点的颗粒流；以及

通过静电吸引，收集或捕获流中的颗粒。

42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述过滤器单元包括一个或多个可静电充电的收集器电极，并且通过静电吸引收集或捕获流中的颗粒的步骤包括：

对一个或多个所述收集器电极中的至少一个充电，以将流中的颗粒吸引到至少一个收集器电极；并且可选地或优选地，不对颗粒进行预充电。

43.根据权利要求41或42所述的方法，其中，接收来自所述接触点的颗粒流的步骤，包括：在安装在操作位置的静电过滤器单元处，接收轮胎或车轮周围的其中夹带有所述颗粒的气流。

44.根据权利要求41、42或43所述的方法，还包括：

使用所述装置的清洁装置从一个或多个所述收集器电极清洁或去除所收集或所捕获的颗粒；以及

在所述装置的接收器中存储通过所述清洁装置从一个或多个所述收集器电极去除的所收集颗粒；并且，可选地或优选地，其中，所述接收器是可移除的，并且所述方法还包括从所述装置移除所述接收器以处理所存储的所收集颗粒。

45.根据权利要求44所述的方法，其中，清洁所述装置包括反转所述收集器电极的极性。

46.根据权利要求44或45所述的方法，其中，清洁所述装置包括使用离子射流以中和所捕获的颗粒。

47.根据权利要求41至46中任一项所述的方法，还包括：响应于一个或多个行驶条件对一个或多个所述收集器电极中的至少一个充电；并且，可选地或优选地，其中，一个或多个所述行驶条件包括加速、制动、转弯和/或行驶表面条件中的一个或多个。

48.根据权利要求47所述的方法，包括：接收指示一个或多个检测到的所述行驶条件的行驶数据。

49.一种交通工具，包括根据权利要求1至40中任一项所述的颗粒收集装置，所述颗粒收集装置附接至所述交通工具并紧邻所述交通工具的轮胎或车轮，用于捕获当所述交通工具在所述行驶表面上行驶时通过在所述行驶表面上的磨损或相对于所述行驶表面的磨损而从所述轮胎或车轮释放的颗粒；并且，可选地或优选地，其中，所述交通工具是装有轮胎的交通工具，并且所述颗粒是通过在行驶表面上或相对于行驶表面的磨损而从车轮的轮胎释放的轮胎颗粒。

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