[發(fā)明專利]能量收集器、能量儲(chǔ)存器和相關(guān)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680021745.3
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN107735517B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈斯汀·李·格拉迪什;瑪麗-埃倫·史密斯
• 申請（專利權(quán)）人: 北面服飾公司
• 主分類號(hào): D03D1/00
• 分類號(hào): D03D1/00;D03D7/00
• 代理公司: 北京博輝通達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11750
• 代理人: 劉紅梅;冀驚濤

紡織結(jié)構(gòu)具有被配置為將一種或更多種形式的環(huán)境能量轉(zhuǎn)換成電勢的第一纖維。多個(gè)第二纖維與第一纖維機(jī)械地耦合以限定紡織品。電連接器操作地耦合到第一纖維以將電勢傳送到互補(bǔ)配置的電氣設(shè)備。能量收集平臺(tái)可以具有這樣的紡織結(jié)構(gòu)。互補(bǔ)配置的電氣設(shè)備可以是平臺(tái)附件。

背景

本申請以及本文公開的創(chuàng)新和相關(guān)主題(統(tǒng)稱為本“公開”)涉及能量收集器、能量儲(chǔ)存器、被配置為收集能量和/或以可用形式儲(chǔ)存能量的系統(tǒng)以及相關(guān)方法。更具體地但非排他地，所公開的收集器可以在編織和非編織(例如針織、氈制等)紡織品中實(shí)現(xiàn)。在特定實(shí)施例中，這種紡織品在熟悉的產(chǎn)品(包括例如鞋類、服裝、運(yùn)動(dòng)用品、行李箱、遮篷和其他預(yù)制紡織品)中除了常規(guī)紡織品以外也被使用或可代替常規(guī)紡織品，以將原本將被浪費(fèi)的或不可用的環(huán)境能量轉(zhuǎn)換成一種或更多種可用形式的能量。針對運(yùn)動(dòng)服裝、運(yùn)動(dòng)用品和/或鞋類，描述了包括這種創(chuàng)新紡織品的系統(tǒng)的某些例子，盡管本文所公開的創(chuàng)新原理可以在各種其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)，如本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將在審查本公開之后承認(rèn)和認(rèn)識(shí)到的。

對個(gè)人電子設(shè)備(包括例如智能電話)的使用的主要限制是可用的電源的缺乏。例如，電池在傳統(tǒng)上基于由消費(fèi)者移動(dòng)性要求所強(qiáng)加的尺寸和重量限制遭受有限的容量且因此遭受有限使用時(shí)間。在需要移動(dòng)電源的情況下，使用便攜式電池。電池選項(xiàng)前面是以氣體為動(dòng)力的發(fā)電機(jī)。電池很重，同時(shí)發(fā)電機(jī)需要化學(xué)燃料輸入。電池也出故障，隨著時(shí)間的過去需要更換。更換電池可能變得昂貴、耗時(shí)且在環(huán)境上無法承受。

盡管如此，對電力的需求持續(xù)增長。當(dāng)對電力和電的需求增加時(shí)，對移動(dòng)電源的需求也增加。與此并行和處于緊張狀態(tài)中，對綠色和可再生能源的需求增加了。

用于克服有限的電池壽命的有效方法是使用從可用環(huán)境能量轉(zhuǎn)換的能量為電池再充電。許多周圍環(huán)境(也被稱為“環(huán)境”)能源是可用的：太陽能、風(fēng)能、熱能、水力電氣、人或動(dòng)物運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械(例如動(dòng)力學(xué)或機(jī)械勢)能量。在服裝和織物應(yīng)用的背景中，太陽能和機(jī)械(風(fēng)、雨、運(yùn)動(dòng))能通常是可用的，但是這種能量的常規(guī)收集器對消費(fèi)品是不夠的。

常規(guī)能量收集器以各種不同的形式出現(xiàn)。光伏太陽能電池(solar cell)從僵硬的剛性太陽能板改進(jìn)到通過將面板分割成更小的面板來實(shí)現(xiàn)柔性的面板。目前，研究正在邁向有機(jī)光伏電池，其被認(rèn)為比早些時(shí)候的光伏電池更可持續(xù)。一些以前的能量收集器已被用于為微處理器、傳感器、街燈、停車收費(fèi)器、LED、手電筒、收音機(jī)等提供電力。對于較大的電子應(yīng)用，許多產(chǎn)品并入太陽能板。由于難以提高太陽能板的效率，許多太陽能板常常被無牌地銷售，而且它們的性能是未知的。

光伏板固定到紡織襯底或沉積到紡織襯底上，并且被并入在背包、服裝和帳篷中。然而，以前提出的光伏板覆蓋大區(qū)域，并且它們的難看的外觀限制了消費(fèi)品(包括服裝、背包和帳篷)的審美變化性和吸引力。當(dāng)這種板被應(yīng)用時(shí)，常規(guī)紡織品的其它期望特征例如柔性、透氣性和甚至洗滌紡織品的能力也喪失。同樣，將光伏板并入到包、帳篷和服裝中也可能需要額外的縫紉和洗滌技術(shù)，增加所有權(quán)的總成本并阻止光伏能量收集器在紡織品中的采用。

風(fēng)和雨的能量收集器也被提出。然而，這種收集器難以并入到織物和服裝內(nèi)。例如，由風(fēng)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力渦輪機(jī)可用于為發(fā)電機(jī)供能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。然而，這種渦輪機(jī)不容易并入到對消費(fèi)者關(guān)注的產(chǎn)品(例如服裝、鞋類、行李箱等)可用的紡織品之中或之上。常規(guī)太陽能電池的制造可能是昂貴的，并且大多數(shù)仍然是死板的和低效的，表現(xiàn)出關(guān)于在某些產(chǎn)品類別(例如服裝、鞋類、帽類和諸如例如運(yùn)動(dòng)用品和行李箱的“裝備”)中的使用的設(shè)計(jì)限制。

因此，依然存在對可提供既有效又有成本效益的持續(xù)的可再生能源的能量收集器的需要。還存在對提高移動(dòng)平臺(tái)的能量收集技術(shù)的效率和應(yīng)用的需要。依然存在對表現(xiàn)出與常規(guī)紡織品類似的一種或更多種特性例如洗滌耐久性、柔韌性、易整合、蓬松性(和缺乏蓬松性)、壽命、成本、一般的美學(xué)和易于制造同時(shí)提供有效的能量轉(zhuǎn)換和有用的輸出功率的能量收集器的進(jìn)一步需要。

概述