具有能量采集元件的用于車輛的后托盤的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種具有能量采集元件結構的用于車輛的后托盤，該后托盤可包括：第一能量采集元件結構，安裝在后托盤的揚聲器周圍以用于從摩擦力生成電能；以及第二能量采集元件結構，安裝在后托盤的后部以用于從太陽光或車輛的駕駛振動生成電能，或從太陽光和車輛的駕駛振動兩者生成電能。
【專利說明】
具有能量采集元件的用于車輛的后托盤
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種具有能量采集元件結構的用于車輛的后托盤，并且更具體地，涉及一種具有多種能量采集元件結構的用于車輛的后托盤，這些能量采集元件生成用作環(huán)保型車輛的輔助電源的電能。
【背景技術】
[0002]在諸如混合動力車輛、電動車輛以及燃料電池車輛的環(huán)保型車輛中，高壓電池被安裝為馬達的驅動動力源，該馬達是該車輛的驅動動力源。此外，安裝有用于向各種電氣設備以及控制器提供電力的輔助電池。
[0003]在高壓電池和輔助電池用在環(huán)保型車輛中的情況下，總是設法存儲最佳充電量。為此，已使用諸如再生制動控制(regenerative braking control)的多種電池充電控制策略。
[0004]此外，給環(huán)保型車輛的電池充電并且生成分離的電能以用作多種電氣設備的動力的能量采集元件已被應用至車輛。
[0005]作為安裝在車輛上的能量采集元件的實例，在韓國專利未審查公開第2007-0014328號中，公開了一種安裝在車輛的軸上的用于生成電能的壓電元件組件。
[0006]此外，作為安裝在車輛上的能量采集元件的另一實例，在美國專利未審查公開第2008-0110485號中，公開了一種在車輛頂板上安裝的存儲太陽能的收集器板的結構。
[0007]同樣，為了通過在車輛上安裝能量采集元件來獲得電能，已進行多種研究，并且此夕卜，已研究了用于提高安裝在車輛上的能量采集元件的采集效率的方法。
[0008]在該【背景技術】部分中公開的信息僅為了增加對本發(fā)明的一般背景的理解，并且不應被視為對這些信息形成本領域的技術人員已知的現(xiàn)有技術的承認或任何形式的建議。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明已致力于解決與現(xiàn)有技術相關的上述問題和/或其他問題，并且提供了一種具有能量采集元件結構的用于車輛的后托盤，該后托盤具有改進的結構，該結構可容易地安裝(當車輛的后托盤結構可獲得車身的振動能量并且同時太陽光能量流動/傳輸最好時)將振動和摩擦能量轉換為電能的能量采集元件以及將太陽光能量轉換為電能的能量采集元件。
[0010]在一個方面中，本發(fā)明提供了一種具有能量采集元件結構的用于車輛的后托盤，其中，第一能量采集元件結構安裝在后托盤的揚聲器周圍，用于從摩擦力生成電能;并且第二能量采集元件結構安裝在后托盤的后部，用于從太陽光或車輛的駕駛振動生成電能，或從太陽光和車輛的駕駛振動兩者生成電能。
[0011 ]在優(yōu)選實施方式中，第一能量采集元件結構包括:支撐框架，在后托盤的底部處圍繞揚聲器固定地安裝至車身;第一摩擦學元件，安裝在后托盤的揚聲器邊緣處，并且當揚聲器運行時該第一摩擦學元件振動;第二摩擦學元件，布置為用于摩擦接觸第一摩擦學元件的外直徑，同時接觸支撐框架以及后托盤的底部，以傳遞振動；以及彈簧，連接在第二摩擦學元件與支撐框架之間。
[0012]在另一優(yōu)選實施方式中，第二能量采集元件結構包括:安裝孔，在車輛的寬度方向上形成在后托盤的后部;織物太陽能電池(textile solar cell)或壓電能量采集元件，插入安裝孔以從太陽光或車輛的駕駛振動生成電能；以及支撐板，與后托盤底部耦接，同時支撐織物太陽能電池或壓電能量采集元件的下部。
[0013]在又一優(yōu)選實施方式中，織物太陽能電池和壓電能量采集元件以混合形式交替布置并安裝在安裝孔中。
[0014]在又一優(yōu)選實施方式中，織物太陽能電池安裝在后簾處，該后簾安裝在后托盤上并且能夠上升和下降以覆蓋后玻璃。
[0015]在又一優(yōu)選實施方式中，控制器以及用于存儲電能的電池連接至第一能量采集元件結構和第二能量采集元件結構。
[0016]根據(jù)多個方面，本發(fā)明提供了以下效果。
[0017]車輛的后托盤結構被改進為可安裝有或可包括將振動和摩擦能量轉換為電能的能量采集元件以及將太陽光能量轉換為電能的能量采集元件的結構，以便通過每個能量采集元件生成電能，并且使用所采集的電能作為車輛的輔助電力。
[0018]本發(fā)明的其它方面和優(yōu)選的實施方式將在下文中進行討論。
[0019]應當理解，本文所使用的術語“車輛(vehicle)”或者“車輛的(vehicular)”或者其他的類似術語包括廣義的機動交通工具，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、大巴車、卡車、各種商用車輛的載客車輛，包括各種船只(boat)和船舶(sh ip)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、內燃機、插入式(plug-1n，夕卜接充電式)混合動力電動車輛、氫動力車輛、以及其他可替代的燃料車輛(例如，燃料從除石油以外的資源獲得)。如本文中提及，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
[0020]本發(fā)明的方法和設備具有其他特征和優(yōu)點，結合本文中的附圖，從隨后進行詳細闡述的【具體實施方式】中，這些特征和優(yōu)點將是顯而易見的，這些附圖和【具體實施方式】共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。
【附圖說明】
[0021 ]現(xiàn)在將通過參考在附圖中示出的特定示例性實施方式來詳細描述本發(fā)明的以上和其他特征，在下文中僅僅以實例方式給出這些附圖，并且因此這些附圖不用于限制本發(fā)明，并且在附圖中:
[0022]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的具有能量采集元件結構的用于車輛的示例性后托盤的立體圖；
[0023]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的具有能量采集元件結構的用于車輛的示例性后托盤的橫截面圖；
[0024]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的包括在具有能量采集元件的示例性結構中的織物太陽能電池的結構的視圖。
[0025]圖4是根據(jù)圖3中示出的織物太陽能電池的電壓-電流曲線圖；
[0026]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的包括在具有能量采集元件的示例性結構中的壓電能量采集元件的結構的視圖；
[0027]圖6A、圖6B、圖6C以及圖6D是示出了在圖5中示出的壓電能量采集元件的采集原理的示圖；以及
[0028]圖7是根據(jù)本發(fā)明的包括在具有能量采集元件的示例性結構中的摩擦學元件的電壓-電流曲線圖。
[0029]應當理解，附圖不必按比例繪制，并呈現(xiàn)了說明本發(fā)明的基本原理的各種特征的略微簡化的表示。如本文所公開的本發(fā)明的具體設計特征，包括，例如，具體尺寸、定向、位置和形狀，將部分由特定的預期應用和使用環(huán)境來確定。
[0030]在這些圖中，貫穿附圖中的多幅圖，參考標號始終指代本發(fā)明的相同或等同的部件。
【具體實施方式】
[0031]在下文中，現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的各個示例性實施方式，本發(fā)明的實例在附圖中示出并且在下文中描述。盡管將結合示例性實施方式描述本發(fā)明，然而應理解的是，本說明書并不旨在將本發(fā)明限于那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋示例性實施方式，而且涵蓋可以包括在如由所附權利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內的各種改變、修改、等價物和其他實施方式。
[0032]通常，作為一種用于車輛的內部材料的車輛后托盤被安裝在后板與后玻璃之間的空間中。安裝有低音式揚聲器(woofer type of speaker，低音喇機)，并且配置為太陽光流動/傳輸最好的空間。
[0033]本發(fā)明提供了一種用于車輛的后托盤，該后托盤包括具有能量采集元件(例如，摩擦學元件、織物太陽能電池、壓電能量采集元件等)的結構，以將各類能量(例如，摩擦能、振動能以及太陽能)轉換為電能。本發(fā)明改進了用于車輛的后托盤結構，以增強振動能、摩擦能以及太陽能的采集。
[0034]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有能量采集元件結構的用于車輛的后托盤的外觀的立體圖，圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有能量采集元件結構的用于車輛的后托盤的橫截面圖。在圖1和圖2中，參考標號100表示用于車輛的后托盤。
[0035]在后托盤100中，安裝有低音式揚聲器102，當揚聲器運行時，振動被傳導至后托盤并且圍繞后托盤，并且此外，后托盤100由于車輛的駕駛振動而振動。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，具有第一能量采集元件的結構10安裝在后托盤100的揚聲器102周圍，當揚聲器運行時，該第一能量采集元件通過振動摩擦生成電能。此外，具有第二能量采集元件的結構20安裝在揚聲器102后面的后托盤100的后部，該第二能量采集元件從太陽光或從車輛的駕駛振動采集能量。
[0037]具有第一能量采集元件的結構10被設置為用于安裝摩擦學元件的結構，該摩擦學元件通過使用由兩個導體的摩擦生成的電壓來生成電能。
[0038]摩擦學元件是像發(fā)電機一樣的通過兩個導體之間的相對摩擦力而生成電能的元件，并且已知生成的電能電壓非常高且電流非常小，與閃電類似。如在圖7中所示，當應用摩擦學元件來產(chǎn)生電能時，可獲得與時間相關的電壓和電流數(shù)據(jù)。
[0039]因此，第一摩擦學元件14安裝在位于后托盤100底部的揚聲器102的后邊緣部處，以便當揚聲器102運行時能夠振動。此外，第二摩擦學元件16布置為相對摩擦地接觸第一摩擦學元件14的外表面。
[0040]更詳細地，第二摩擦學元件16的上表面接觸后托盤100的底部以便傳遞駕駛振動，并且該第二摩擦學元件的內表面布置為相對摩擦地接觸第一摩擦學元件14的外表面。
[0041]在一些實施方式中，具有用于附接第二摩擦學元件16的矩形框架式的支撐框架12，該第二摩擦學元件圍繞揚聲器102而安裝在車身104上。
[0042]此外，第二摩擦學元件16能夠振動移位的彈簧18連接在支撐框架12的內表面與第二摩擦學元件16的外表面之間，并且因此當駕駛車輛時，振動通過支撐框架12和彈簧18傳遞至第二摩擦學元件16。
[0043]因此，在揚聲器102運行時，當上面安裝的第一摩擦學元件14通過振動而移位時，通過與第二摩擦學元件16的相對摩擦，第一摩擦學元件14生成電能。
[0044]此外，當?shù)诙Σ翆W元件16通過車輛的駕駛振動(S卩，駕駛車輛時通過支撐框架12以及彈簧18傳遞的振動，以及通過后托盤100傳遞的振動)而移位時，通過與第一摩擦學元件14的相對摩擦，第二摩擦學元件16生成電能。
[0045]由第一摩擦學元件和第二摩擦學元件生成的電能通過控制器被充電至電池并且被存儲在電池(能量存儲裝置)，以便用作多種電氣設備(例如，空調鼓風機等)的輔助電源。
[0046]同時，具有第二能量采集元件的結構20在揚聲器102后面安裝后托盤100的后部，該第二能量采集元件通過太陽光或車輛的駕駛振動采集能量。
[0047]具有第二能量采集元件的結構20被設置為用于安裝通過后玻璃傳輸?shù)奶柟馍呻娔艿目椢锾柲茈姵?4和/或從車輛的駕駛振動生成電能的壓電能量采集元件26的結構。
[0048]如圖3所示，織物太陽能電池24被配置為依次從上層層壓的ITO膜、η型無機壓電半導體材料的氧化鋅(ZnO)、ρ型有機壓電半導體材料聚(3-己基噻吩)(Ρ3ΗΤ):苯基_C6i_丁酸甲酯(PCBM)以及氧化鉬(MoOx)，以便具有附接在涂覆在織物層上的織物電極上的結構。
[0049]在這種情況下，作為導電聚合物的苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)通過誘導由于壓電電位導致的在有機和無機界面上的費米能級(Fermi Level)的改變，來提高壓電效率。
[0050]為了安裝上述提供的織物太陽能電池24，在一些實施方式中，安裝孔22在車輛的寬度方向上形成在后托盤100的后部處。然后，織物太陽能電池24插入并固定至安裝孔22，并且之后，支撐織物太陽能電池24的下部的支撐板28與后托盤10的底部耦接，并且因此，安裝了用于后托盤100的織物太陽能電池24。
[0051]優(yōu)選地，在一些實施方式中，織物太陽能電池24可進一步附接至后簾，該后簾安裝在后托盤上以上升和下降，從而覆蓋通過后托盤100的安裝孔22以及后玻璃傳輸?shù)奶柟狻?br>[0052]在安裝以上的織物太陽能電池的情況下，有利的是:可獲得在圖4中示出的曲線圖的電壓-電流關系，可生成每單元厘米1.0V到1.2V的電力，并且由于半永久的壽命，降低了除初始成本外的維護成本。
[0053]同樣地，通過織物太陽能電池生成的電能通過控制器被充電至且被存儲在電池(能量存儲裝置)中，以便用作多種電氣設備(例如，空調鼓風機等)的輔助電源。
[0054]同時，代替織物太陽能電池的壓電能量采集元件26可安裝在形成在后托盤100中的安裝孔22中。
[0055]壓電能量采集元件26是通過使用壓電效應將存在于周圍環(huán)境中的諸如超聲、微振動、血液流動、風、潮汝以及身體運動的機械能轉換為電能的元件，并且如圖5所示，壓電能量采集元件26被設置為通過依次從上層層壓的ITO膜、是η型無機壓電半導體材料的氧化鋅(ZnO)、是P型有機壓電半導體材料的聚(3-己基噻吩)(Ρ3ΗΤ):苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)^及氧化鉬(MoOx)。
[0056]隨后，在混合元件中，η型無機材料和P型有機材料相結合，就是說，壓電能量采集元件26插入并固定至安裝孔22中，并且隨后，支撐壓電能量采集元件26的下部的支撐板28與后托盤100底部耦接，從而安裝了用于后托盤100的壓電能量采集元件26。
[0057]在安裝以上的壓電能量采集元件的情況下，當向晶體(其中，原子在預定方向上規(guī)則排列)施加壓力時，可通過生成電力的原理獲得諸如圖6Α-圖6D中示出的曲線圖的電壓_電流關系，在該原理是，當施加壓力或振動時，通過誘導電極化現(xiàn)象的介電特性(即，壓電體)而相互轉換機械能和電能。
[0058]就是說，當基于η型無機壓電半導體的氧化鋅和P型Ρ3ΗΤ來描述具有有機/無機混合結構的壓電能量采集元件的電池能量采集機制時，由于車輛的駕駛振動而發(fā)生從圖6Α的狀態(tài)到圖6Β的狀態(tài)的機械位移，從而生成圖6C中示出的電壓，并且因此，可獲得圖6D中示出的電流密度。
[0059]同樣地，通過壓電能量采集元件生成的電能也通過控制器被充電至且被存儲在電池(能量存儲裝置)中，以便用作各種電氣設備(例如，空調鼓風機等)的輔助電源。
[0060]同時，在一些實施方式中，織物太陽能電池24和壓電能量采集元件26可以以混合(hybrid)形式交替地設置，并安裝在后托盤100的安裝孔22中。
[0061]如上所述，車輛的后托盤結構被改進為包括具有將振動能量和摩擦能量轉換為電能的能量采集元件以及將太陽光能量轉換為電能的能量采集元件的結構，從而通過每個能量采集元件來生成電能并且使用所采集的電能作為車輛的輔助電力。
[0062]為了便于在所附權利要求中進行說明和準確限定，參考圖中顯示的特征的位置，使用術語“在…上方”、“在…下方”、“在…前部”、以及“在…后部”描述了示例性實施方式的特征。
[0063]出于示出性和描述之目的進行了對本發(fā)明的預定示例性實施方式的上述描述。上述描述并不旨在是詳盡的或將本發(fā)明限制于所公開的精確形式，并且顯而易見的，根據(jù)上述教導可能有許多修改和變型。為了說明本發(fā)明實際應用的特定原理而選擇并且描述了示例性實施方式，從而能夠使本領域技術人員做出并利用本發(fā)明的各種示例性實施方式及其各種替換物和修改。本發(fā)明的范圍旨在由所附權利要求及其等同物限定。
【主權項】
1.一種具有能量采集元件結構的用于車輛的后托盤，所述后托盤包括: 第一能量采集元件結構，安裝在所述后托盤的揚聲器周圍，以用于從摩擦力生成電能；以及 第二能量采集元件結構，安裝在所述后托盤的后部，以用于從太陽光或所述車輛的駕駛振動生成電能，或從太陽光和所述車輛的所述駕駛振動兩者生成電能。2.根據(jù)權利要求1所述的后托盤，其中，所述第一能量采集元件結構包括: 支撐框架，所述支撐框架在所述后托盤的底部處圍繞所述揚聲器固定安裝至車身； 第一摩擦學元件，安裝在所述后托盤的揚聲器邊緣處，并且當所述揚聲器運行時所述第一摩擦學元件振動； 第二摩擦學元件，布置為摩擦接觸所述第一摩擦學元件的外部直徑且同時接觸所述支撐框架并接觸所述后托盤的底部，以傳遞振動；以及 彈簧，連接在所述第二摩擦學元件與所述支撐框架之間。3.根據(jù)權利要求1所述的后托盤，其中，所述第二能量采集元件結構包括: 安裝孔，在所述車輛的寬度方向上形成在所述后托盤的后部處； 織物太陽能電池或壓電能量采集元件，插入所述安裝孔以便從太陽光或所述車輛的駕駛振動生成電能；以及 支撐板，與所述后托盤的底部耦接且同時支撐所述織物太陽能電池或所述壓電能量采集元件的下部。4.根據(jù)權利要求3所述的后托盤，其中，所述織物太陽能電池和所述壓電能量采集元件以混合形式交替地布置并安裝在所述安裝孔中。5.根據(jù)權利要求3所述的后托盤，其中，所述織物太陽能電池安裝在后簾處，該后簾安裝在所述后托盤上并且能夠上升和下降以覆蓋后玻璃。6.根據(jù)權利要求1所述的后托盤，其中，一控制器以及用于存儲電能的一電池連接至所述第一能量采集元件結構以及所述第二能量采集元件結構。
【文檔編號】H02N1/04GK105871246SQ201510947398
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月17日
【發(fā)明人】黃珍皓, 崔德鉉, 李泳勛
【申請人】現(xiàn)代自動車株式會社, 慶熙大學校產(chǎn)學協(xié)力團