專利名稱：：輪式物體的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)和方法輪式物體的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)和方法相關(guān)的優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)0001根據(jù)35U.S.C.§119(e)，本申請(qǐng)要求2005年3月18日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/663，147、60/663,327和60/663,195號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并且其全部?jī)?nèi)容被并入本文作為參考。本申請(qǐng)和下述的非臨時(shí)申請(qǐng)一同提交，該非臨時(shí)申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容被并入本文作為參考2006年3月20日提交的名稱為"NAVIGATIONSYSTEMSANDMETHODSFORWHEELEDOBJECTS(下文稱為"導(dǎo)航專利申請(qǐng)")"的申請(qǐng)?zhí)枮?1/277,027的美國(guó)專利申請(qǐng)，和2006年3月20日提交的名稱為"TWO-WAYCOMMUNICATIONSYSTEMFORTRACKINGLOCATIONSANDSTATUSESOFWHEELEDVEHICLES(下文稱為"雙向通訊專利申請(qǐng)")"的申請(qǐng)?zhí)枮?1/277,016的美國(guó)專利申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
：領(lǐng)域0002本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容關(guān)于電力發(fā)電系統(tǒng)。更特別地是，公開(kāi)內(nèi)容關(guān)于存儲(chǔ)和管理輪式物體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電力的系統(tǒng)和方法。相關(guān)技術(shù)說(shuō)明0003輪式車輛用于各種目的，例如，運(yùn)輸物體或人。經(jīng)常，車輛包括一個(gè)或多個(gè)車載的、要求電源來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)、裝置或部件。例如，該車輛可以包括電子或電氣線路、照明系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等。此外，這些系統(tǒng)可以與其它車載的電氣部件相互作用，這些電氣部件包括，例如，電腦、處理器、輸入/輸出裝置、收發(fā)器、燈、制動(dòng)器和許多其它裝置。0004用來(lái)給車輛上車載系統(tǒng)提供能量的電源包括，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)、引擎、電池系統(tǒng)、太陽(yáng)能電池和其它類似的。然而，這些電源有缺點(diǎn)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和引擎經(jīng)常很重、有噪音并且可能需要來(lái)自外部源的燃料。發(fā)動(dòng)機(jī)和引擎經(jīng)常是不適合用于室內(nèi)的。電池系統(tǒng)會(huì)放電，這需要電池能夠被替換或再充電。太陽(yáng)能電池在室內(nèi)或晚上不能提供足夠能量。此外，許多車輛，例如，由人驅(qū)動(dòng)的手推車或拖車，使用上述電源不利地增加了額外的重量并且占用了車輛上的有用空間。0005輪式物體的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)機(jī)構(gòu)連接在物體的一個(gè)或多個(gè)輪上，將輪的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換為電能。該動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)可以包括電存儲(chǔ)裝置，該電存儲(chǔ)裝置被配置成存儲(chǔ)所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力。發(fā)電機(jī)和/或電存儲(chǔ)裝置中輸出的動(dòng)力可以用來(lái)向物體內(nèi)或物體上的其它電氣系統(tǒng)提供動(dòng)力。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置包括一組串聯(lián)的高容量電容器。一些實(shí)施例使用控制電路，例如，來(lái)調(diào)節(jié)電容器組的充電和放電并為其它系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)碾妷?。在一些?shí)施例中，動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)被配置成安裝在物體的輪內(nèi)。0006在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被傳遞到安裝在(全部或部分)該輪上的交流(AC)發(fā)電機(jī)上。在某些實(shí)施例中，電容器組包括一個(gè)或多個(gè)高能量密度的超級(jí)電容器，這些超級(jí)電容器中的一些或全部有超過(guò)1法拉(F)的電容。一些或全部電容器組可以被裝在輪內(nèi)。在一些適用于手推車(例如購(gòu)物車)的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)被配置成當(dāng)輪已經(jīng)行進(jìn)了大約從10m到30m范圍的一段距離后，給電容器組充電到適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?例如從大約2V到大約5V)。0007在一個(gè)實(shí)施例中，被配置成用于車輛上的輪內(nèi)的動(dòng)力發(fā)電機(jī)包括帶有線圈的外殼、安裝在外殼內(nèi)可操縱繞軸旋轉(zhuǎn)的磁化元件和用來(lái)引起磁化元件響應(yīng)輪的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)被配置成磁化元件的旋轉(zhuǎn)使線圈內(nèi)產(chǎn)生電力，使得發(fā)電機(jī)能提供電力。該發(fā)電機(jī)進(jìn)一步被配置成外殼、磁化元件和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)都安裝在輪內(nèi)。0008在有輪的可活動(dòng)物體中使用的動(dòng)力管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括能響應(yīng)該物體運(yùn)動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)和連接到該發(fā)電機(jī)上的電容儲(chǔ)能器。動(dòng)力管理系統(tǒng)進(jìn)一步包括電子部件，該電子部件用來(lái)基于儲(chǔ)能器中的能量水平來(lái)控制來(lái)自儲(chǔ)能器的動(dòng)力的使用。發(fā)電機(jī)、電容儲(chǔ)能器和電子部件都安裝在輪內(nèi)。0009在物體的輪的制動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)系統(tǒng)包括和輪關(guān)聯(lián)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便制動(dòng)或釋放輪的旋轉(zhuǎn)。該制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括和制動(dòng)機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)的控制器，該控制器被配置成能引起制動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)或釋放輪的旋轉(zhuǎn)。此外，制動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力存儲(chǔ)裝置，該連接的動(dòng)力存儲(chǔ)裝置響應(yīng)控制器發(fā)出的信號(hào)，來(lái)給制動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括輪上的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)被配置成給存儲(chǔ)裝置提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)輪的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)轉(zhuǎn)。0010管理制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力的方法的一個(gè)實(shí)施例被公開(kāi)，該制動(dòng)系統(tǒng)是有輪物體的制動(dòng)系統(tǒng)。該方法包括響應(yīng)輪的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生動(dòng)力并在電容儲(chǔ)能器中存儲(chǔ)產(chǎn)生的動(dòng)力。該方法進(jìn)一步包括使用來(lái)自儲(chǔ)能器的動(dòng)力來(lái)加載制動(dòng)力到輪上，監(jiān)測(cè)儲(chǔ)存器中的動(dòng)力水平和當(dāng)監(jiān)測(cè)的水平到達(dá)預(yù)定條件時(shí)釋放制動(dòng)力。0011使用在有輪車輛上的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例被公開(kāi)。該動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)包括安裝在輪內(nèi)的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)用來(lái)將輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電能。該動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步包括電能存儲(chǔ)裝置，該電能存儲(chǔ)裝置電氣連接到發(fā)電機(jī)上并用來(lái)存儲(chǔ)部分電能。該電能存儲(chǔ)裝置安裝在車輛內(nèi)。該動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)同樣包括動(dòng)力管理系統(tǒng)，該動(dòng)力管理系統(tǒng)電氣連接到發(fā)動(dòng)機(jī)和存儲(chǔ)裝置上，并且該動(dòng)力管理系統(tǒng)用來(lái)監(jiān)控存儲(chǔ)裝置中的電能水平。0012有輪物體中的動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例被公開(kāi)。該動(dòng)力系統(tǒng)包括用來(lái)從輪的旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生電力的裝置和存儲(chǔ)電力的裝置。該動(dòng)力系統(tǒng)又包括通過(guò)使用來(lái)自發(fā)電裝置的動(dòng)力來(lái)給存儲(chǔ)裝置充電的裝置。該發(fā)電裝置、存儲(chǔ)裝置和充電裝置都安裝在輪內(nèi)。0013本發(fā)明的這些或其它特征將參考隨后圖解了某些優(yōu)選實(shí)施例的附圖進(jìn)行說(shuō)明。0014圖1所示為零售商店和相關(guān)財(cái)產(chǎn)的透視圖，其中圖示了使用輪動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)來(lái)給安裝在車上的其它系統(tǒng)提供電力的購(gòu)物車。0015圖2A所示為用于如手推車的物體上的輪和輪組件的一個(gè)實(shí)施例的平面圖。0016圖2B所示為圖2A中的輪組件的分解圖。0017圖3A所示為去掉蓋和控制電路的輪轂的正面透視圖。0018圖3B所示為圖3A中的輪轂在安裝了控制電路時(shí)的正面透視圖。0019圖3C所示為輪轂的背面透視圖。0020圖3D所示為發(fā)電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，該發(fā)電機(jī)尺寸適合圖3A至3C中的輪轂。0021圖3E所示為包括動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的輪的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。0022圖4A所示為電力分離軸的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，該分離軸可以用來(lái)從輪傳遞動(dòng)力到輪外的電氣系統(tǒng)。0023圖4B所示為連接到電力分離軸上的輪組件的一部分的橫截面圖。0024圖5A所示為控制電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖，該控制電路用來(lái)調(diào)節(jié)電容器組的充電和放電以及向其它電氣裝置提供適當(dāng)?shù)碾妷骸?025圖5B所示為控制電路另一個(gè)實(shí)施例的電路圖，該控制電路包括可選的備用電源。具體儀器I魁0026本發(fā)明的不同實(shí)施例提供了用于輪式物體的動(dòng)力發(fā)電、存儲(chǔ)和管理的系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施例中，該輪式物體包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多的輪。該輪式物體包括，但是不限于，車輛、手推車、運(yùn)載器、傳送器、輪床、四輪馬車、貨車、童車、輪椅、醫(yī)務(wù)床、藥劑推車、助步車、用于醫(yī)療和其它器材的手推車，或其它任何適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸裝置。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，該輪式物體是購(gòu)物車、倉(cāng)儲(chǔ)車、工礦車、行李車或輜重車。在一些實(shí)施例中，該輪式物體是自推動(dòng)的，而另一些實(shí)施例中，該輪式物體需要外部源，如人，來(lái)移動(dòng)該物體。從而，這里描述的不同發(fā)明特征可以適用于較廣范圍的不同形式的輪式物體和車輛。0027當(dāng)輪式物體移動(dòng)時(shí)，它的輪旋轉(zhuǎn)。眾所周知，旋轉(zhuǎn)的輪包含旋轉(zhuǎn)能形式的機(jī)械能。因而，這個(gè)公開(kāi)內(nèi)容有利地提供了系統(tǒng)和方法的實(shí)施例，該系統(tǒng)和方法可以將輪的部分旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換為電能，該電能可以用來(lái)給物體上的其它系統(tǒng)、部件和裝置提供動(dòng)力。此外，某些實(shí)施例有利地提供了用于電力存儲(chǔ)和管理的系統(tǒng)和方法。0028在一些實(shí)施例中，輪的部分旋轉(zhuǎn)能通過(guò)發(fā)電機(jī)被轉(zhuǎn)換為電能。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)"發(fā)電機(jī)(generator)"是個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，使用其通常含義，沒(méi)有任何限制，除非有明確規(guī)定，指將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能的裝置。發(fā)電機(jī)包括，但是不限于，直流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生直流電(DC)和/或交流電(AC)。機(jī)械能包括，但是不限于，動(dòng)能，在一些實(shí)施例中，指旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)從一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)的輪的部分機(jī)械能中產(chǎn)生電能。0029眾所周知，發(fā)電機(jī)代表性地通過(guò)一個(gè)或多個(gè)磁鐵和一個(gè)或多個(gè)包含導(dǎo)線繞組的感應(yīng)線圈間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電。根據(jù)法拉第定律，磁鐵和感應(yīng)線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)感生了電(例如電壓和/或電流)。例如，發(fā)電機(jī)的實(shí)施例經(jīng)常包括旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)和固定部分(定子)。該轉(zhuǎn)子被配置成以便機(jī)械能的源可以使轉(zhuǎn)子相對(duì)定子運(yùn)動(dòng)(例如旋轉(zhuǎn))。安裝在轉(zhuǎn)子上的一個(gè)或多個(gè)磁鐵的運(yùn)動(dòng)能夠在定子上的繞組中感生電能。在其它實(shí)施例中，磁鐵裝在定子上，而感應(yīng)線圈裝在轉(zhuǎn)子上。發(fā)電機(jī)可以被配置成以便轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)，或定子可以裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)。磁鐵可以是永久磁鐵和/或電磁鐵。如電學(xué)領(lǐng)域所公知的，可能有許多發(fā)電機(jī)的變體。0030在適合用于輪式物體的實(shí)施例中，一個(gè)或更多發(fā)電機(jī)被裝在物體內(nèi)或物體上，并且該發(fā)電機(jī)機(jī)構(gòu)連接到一個(gè)或多個(gè)輪上，以便當(dāng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生電力。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，該發(fā)電機(jī)是有一定大小和形狀的，以便發(fā)電機(jī)的部分能如進(jìn)一步描述的被裝進(jìn)輪內(nèi)。許多類型的商業(yè)可用的發(fā)動(dòng)機(jī)都能和這里公開(kāi)的系統(tǒng)及方法一同使用。0031在各種實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以被配置用來(lái)提供AC電流和/或DC電流。例如，動(dòng)力系統(tǒng)的一些實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)整流電流將AC電流轉(zhuǎn)換為其它系統(tǒng)使用的DC電流。在另一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)被配置成通過(guò)使用，例如，換向器、電刷、和/或滑動(dòng)環(huán)，來(lái)產(chǎn)生DC電流。0032在某些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)電氣連接到電能存儲(chǔ)裝置上，該電能存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的電能可在發(fā)動(dòng)機(jī)不發(fā)電時(shí)使用。該電存儲(chǔ)裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)電容器、可充電電池或其它適當(dāng)?shù)挠糜诖鎯?chǔ)電能的裝置。在一些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置包括一個(gè)或多個(gè)電容器，該電容器有高電容、高能量密度和/或高功率密度。這樣的高電容電容器一般作作超級(jí)電容器(或超電容器)，并且可以存儲(chǔ)相對(duì)較大量的電能。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)"超級(jí)電容器(ultracapacitor)"是廣義的術(shù)語(yǔ)，用它的通常含義，沒(méi)有任何限制，除非有明確規(guī)定，指有高電容、高能量密度和/或高功率密度的任意電容器。超級(jí)電容器包括電容大于大約l.OF特別是大于大約1F的電容器。超級(jí)電容器包括能量密度高于大約0.1瓦小時(shí)/千克和/或功率密度高于大約5瓦/千克的電容器。超級(jí)電容器包括，例如，超電容器、雙層電氣電容器(EDLC)和氣凝膠電容器。0033安裝在物體內(nèi)或物體上的其它系統(tǒng)可以被配置成使用電能，該電能是由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生并且當(dāng)物體的輪不旋轉(zhuǎn)時(shí)(例如，當(dāng)發(fā)電機(jī)不提供動(dòng)力時(shí))存儲(chǔ)在電存儲(chǔ)裝置中。在一些實(shí)施例中，這些系統(tǒng)被基本裝在輪內(nèi)，并且/或者可以遍及物體分布。可以通過(guò)在這些系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)和/或電存儲(chǔ)裝置之間布置導(dǎo)線連接來(lái)提供電力。在一些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置包括備用動(dòng)力系統(tǒng)如，例如，備用電池系統(tǒng)(可以包括一次性和/或可充電電池)，當(dāng)超級(jí)電容器放電時(shí)，可以通過(guò)該備用動(dòng)力系統(tǒng)提取動(dòng)力。0034動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)施例又包括控制電路，該電路提供對(duì)能量存儲(chǔ)裝置的快速而足夠的充電，降低了存儲(chǔ)裝置的放電速率，并且提供適用于運(yùn)行其它系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)電壓以及還提供了其它功能。0035在一些優(yōu)選實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)安裝在物體的輪內(nèi)。然而，在另一些實(shí)施例中，部分動(dòng)力系統(tǒng)安裝在物體內(nèi)的其它地方，例如，連接輪到物體上的輪組件內(nèi)(例如，叉或輪腳)，或者物體的框架或把手部分內(nèi)，或其它合適的位置內(nèi)。動(dòng)力系統(tǒng)可以被配置成提供動(dòng)力到安裝在輪(包括，但不限于，包括發(fā)電機(jī)的輪)內(nèi)的系統(tǒng)上，或者到安裝在物體其它地方(例如，裝在把手上的顯示器)的系統(tǒng)上。公認(rèn)的是動(dòng)力系統(tǒng)可以被配置成廣泛多變的方式，并且可以電氣連接到許多類型的系統(tǒng)上。n.實(shí)例運(yùn)轉(zhuǎn)概要0036這里公開(kāi)的動(dòng)力系統(tǒng)可以用于任意輪式裝置并且能夠被配置成向物體上任意形式的單一系統(tǒng)或多個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力。為了圖解的目的，一個(gè)實(shí)例概要將被討論來(lái)說(shuō)明該動(dòng)力系統(tǒng)的一些特征和優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)實(shí)例概要是用來(lái)促進(jìn)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的某些實(shí)施例和動(dòng)力系統(tǒng)的使用的理解的，而不是用來(lái)限制這里公開(kāi)的原理的范圍的。0037圖1所示的例子概要中，零售商店110實(shí)現(xiàn)了損失預(yù)防系統(tǒng)來(lái)減少?gòu)母檯^(qū)域114偷竊購(gòu)物車122的現(xiàn)象。該跟蹤區(qū)域114可以包括，例如，鄰近商店110的停車區(qū)部分。損失預(yù)防系統(tǒng)的目標(biāo)是要防止，或至少減少，未經(jīng)同意將手推車122推出區(qū)114的邊界(或周界)118。在損失預(yù)防系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)手推車122可以包括反偷竊系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括，例如，報(bào)警器或阻止手推車122運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。0038手推車運(yùn)動(dòng)可以被約束，例如，通過(guò)給手推車122的至少一個(gè)輪提供用來(lái)鎖住輪的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。本領(lǐng)域公知的，手推車運(yùn)動(dòng)可以以其它方式被約束。例如，在此描述的輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)可以被另一種形式的機(jī)電機(jī)構(gòu)代替來(lái)約束手推車運(yùn)動(dòng)，包括可以使手推車122的一個(gè)或更多輪被抬起離開(kāi)地面的機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的發(fā)動(dòng)機(jī)，該驅(qū)動(dòng)器能接合輪的內(nèi)表面以便約束輪的運(yùn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，制動(dòng)機(jī)構(gòu)有解鎖狀態(tài)和鎖閉狀態(tài)，其中在解鎖狀態(tài)時(shí)輪可以基本自由旋轉(zhuǎn)，而在鎖閉狀態(tài)時(shí)，輪的旋轉(zhuǎn)基本被阻止。在其它實(shí)施例中，制動(dòng)機(jī)構(gòu)是進(jìn)步的，其中驅(qū)動(dòng)器可以對(duì)輪施加不同量的制動(dòng)力。適用于輪式裝置的、例如購(gòu)物車的制動(dòng)機(jī)構(gòu)被2005年9月20日提交的、名為"反偷竊車輛系統(tǒng)(ANTI-THEFTVEHICLESYSTEM)"申請(qǐng)?zhí)枮?,945,362的美國(guó)專利所公開(kāi)的，其全部?jī)?nèi)容被并入本文作為參考。0039為避免損失，如果手推車122被移動(dòng)越過(guò)區(qū)邊界118，則反偷竊系統(tǒng)被激活(例如，報(bào)警器或制動(dòng)器被激活)。在一些損失預(yù)防系統(tǒng)中，如果手推車122探測(cè)到安放在區(qū)邊界118附近的外部發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)，則反偷竊系統(tǒng)被激活。例如，該信號(hào)可以是從埋在邊界118的電線發(fā)射的超低頻(VLF)信號(hào)，如2000年10月3日提交的、名為"反偷竊車輛系統(tǒng)(ANTI-THEFTVEHICLESYSTEM)"申請(qǐng)?zhí)枮?，127，927的美國(guó)專利所描述的，并且其全部?jī)?nèi)容被并入本文作為參考。0040在一些實(shí)施例中，導(dǎo)航系統(tǒng)用來(lái)確定手推車122在跟蹤區(qū)域114內(nèi)的位置。該導(dǎo)航系統(tǒng)可以被安裝在手推車122上或手推車122內(nèi)或中央控制器138內(nèi)。如果該導(dǎo)航系統(tǒng)確定了手推車122的位置在區(qū)邊界118夕卜，則反偷竊系統(tǒng)被激活。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)手推車122離開(kāi)商店出口126時(shí)該導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始監(jiān)控手推車位置。手推車起始的位置被設(shè)定在出口的位置，該導(dǎo)軌系統(tǒng)通過(guò)航位推算算法更新手推車122的位置。該航位推算算法使用物體速度、方向、行進(jìn)距離和行進(jìn)時(shí)間來(lái)估算手推車的位置。因此，在不同實(shí)施例中，手推車122包括方向傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器和處理器。在一個(gè)實(shí)施例中，物體的方向根據(jù)地球的磁場(chǎng)來(lái)測(cè)量，并且手推車122包括磁場(chǎng)傳感器來(lái)確定，例如，關(guān)于地磁北極來(lái)確定物體行進(jìn)的方向。為確定手推車速度和行進(jìn)距離，一個(gè)或多個(gè)輪可以包括旋轉(zhuǎn)傳感器，該傳感器包括，例如，機(jī)械的、光學(xué)的或磁性的旋轉(zhuǎn)編碼器。0041在一些實(shí)施例中，該導(dǎo)航系統(tǒng)擁有區(qū)邊界118的位置，例如，一組坐標(biāo)。通過(guò)將手推車122的當(dāng)前位置與邊界118的位置進(jìn)行比較，該系統(tǒng)可以確定手推車122是否在區(qū)114內(nèi)。如果該導(dǎo)航系統(tǒng)確定手推車122移動(dòng)穿過(guò)了區(qū)邊界118，該導(dǎo)航系統(tǒng)可以激活手推車的反偷竊系統(tǒng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該導(dǎo)航系統(tǒng)是有一定大小的以便能安裝在手推車122的輪內(nèi)。在另一些實(shí)施例中，部分導(dǎo)航系統(tǒng)可以裝在輪內(nèi)，而其它部分可以裝在手推車122的其它地方(例如，把手或框架內(nèi))。適用于如購(gòu)物車的輪式物體的導(dǎo)航系統(tǒng)，被導(dǎo)航專利申請(qǐng)所公開(kāi)。'0042在另一些實(shí)施例中，該導(dǎo)航系統(tǒng)傳遞了手推車122的位置或其它信息到中央處理器或中央控制器138上，而該中央處理器或中央控制器138確定了手推車122是否離開(kāi)區(qū)114并且反偷竊系統(tǒng)是否應(yīng)該被激活。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，手推車122包括雙向通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠使適當(dāng)?shù)男畔⒃谑滞栖?22和中央控制器138(或其它適當(dāng)?shù)氖瞻l(fā)器)之間傳遞。該通訊系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)天線、發(fā)射機(jī)、接收器、收發(fā)器、信號(hào)發(fā)生器或其它部件。適用于導(dǎo)航系統(tǒng)的雙向通訊系統(tǒng)在雙向通訊專利申請(qǐng)中被公開(kāi)。0043這個(gè)實(shí)例概要中其它裝置可以被零售商店110有利地使用。例如，一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記130a-130c可以被裝在遍及區(qū)114的不同位置，來(lái)作為參考位置、地界標(biāo)或指引標(biāo)。該標(biāo)記130a-130c可以標(biāo)識(shí)出或另外指出以下區(qū)域的位置例如，商店出口126(例如，標(biāo)記130a)、區(qū)114的周界(例如，標(biāo)記130c)和/或其它適當(dāng)?shù)膮⒖嘉恢?例如，標(biāo)記130b)。在不同的實(shí)施例中，標(biāo)記130a-130c傳遞信息到所述導(dǎo)航系統(tǒng)上，通過(guò)，例如，磁的或電磁的方法。該導(dǎo)航系統(tǒng)可以使用從標(biāo)記130a-130c傳遞出的信息來(lái)減少累積的導(dǎo)航誤差，來(lái)確定區(qū)邊界118在附近，或?yàn)榱似渌康摹Ｔ谝恍?shí)施例中，一個(gè)或更多標(biāo)記(例如，標(biāo)記130c)可以被裝在靠近停車區(qū)114入口/出口142的附近位置。0044在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或更多發(fā)射機(jī)134可以被裝在遍及區(qū)114內(nèi)，并且用來(lái)向手推車122上的導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射信息。該發(fā)射機(jī)134，在一個(gè)實(shí)施例中，也接收信息(例如，它們是收發(fā)器)。在不同實(shí)施例中，該標(biāo)記130a-130c(和/或所述發(fā)射機(jī)134)通過(guò)單向(向或從手推車)或雙向(向并從手推車)通訊協(xié)議和手推車122通訊。例如，標(biāo)記130和/或發(fā)射機(jī)134可以用來(lái)使用電磁信號(hào)來(lái)和手推車122通訊。這些信號(hào)可以包括磁性信號(hào)和/或RF或VLF信號(hào)。如這里使用的，RF信號(hào)包括頻率低于大約300GHz的電磁信號(hào)，并且VLF("非常低頻")信號(hào)包括頻率低于大約20kHz的RF信號(hào)。0045在另一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)通路點(diǎn)(AP)136用來(lái)建立和手推車122間的雙向通訊連接。在圖1中，所示通路點(diǎn)136定位在商店110的出口126上方，這樣有利地允許該AP和位于遍及停車區(qū)114的手推車122通訊。在其它實(shí)現(xiàn)方式中，多于一個(gè)的AP被使用，并且這些AP可以被設(shè)置在遍及跟蹤區(qū)域。通路點(diǎn)136可以和手推車122上的收發(fā)器(例如，RF收發(fā)器)通訊，該收發(fā)器連接到所述導(dǎo)航系統(tǒng)(和/或其它部件)上為了收回、交換和/或產(chǎn)生手推車狀態(tài)信息，該信息包括指示或反應(yīng)了手推車位置的信息?？梢员皇栈夭⒈O(jiān)控的各式的手推車狀態(tài)信息包括，例如，反偷竊系統(tǒng)是否已經(jīng)被激活(例如，輪制動(dòng)器是否被鎖閉或解鎖)；手推車122是否移動(dòng)并移向什么方向；輪的平均速度；手推車122是否探測(cè)到了特殊形式的位置相關(guān)的信號(hào)例如VLF、EAS、RF或磁性信號(hào)(下面討論的)；手推車是否剎車；手推車的功率水平；和每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)手推車經(jīng)歷的鎖閉/解鎖周期的數(shù)量。通路點(diǎn)136也能夠關(guān)于周界118的位置和所述導(dǎo)航系統(tǒng)交換信息。在一些實(shí)施例中，通路點(diǎn)136使用接受信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)來(lái)測(cè)量來(lái)自手推車122的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)協(xié)助確定到手推車122的距離和該手推車是否朝向或遠(yuǎn)離商店110移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)方式中的進(jìn)一步細(xì)節(jié)和一組無(wú)線通路點(diǎn)(AP)的使用在雙向通訊專利申請(qǐng)中被公開(kāi)。0046除了損失預(yù)防或不同于損失預(yù)防之外，所述導(dǎo)航系統(tǒng)可以被商店110使用。在一些實(shí)施例中，零售商店IIO會(huì)希望收集關(guān)于手推車122行進(jìn)的位置和路線的信息。例如，零售商店會(huì)希望確定消費(fèi)者將手推車122留在了區(qū)114內(nèi)的什么位置，以便能提高手推車收回操作。在其它實(shí)施例中，所述導(dǎo)航系統(tǒng)能夠和其它裝置例如機(jī)械化手推車收回單元通訊。0047盡管參考在零售商店110外停車區(qū)114內(nèi)的購(gòu)物車122的損失預(yù)防系統(tǒng)，實(shí)例概要已經(jīng)被描述，但是在一些實(shí)施例中，導(dǎo)航系統(tǒng)被配置成確定商店110內(nèi)的手推車122的位置。例如，該系統(tǒng)可以用來(lái)確定手推車122是否通過(guò)了結(jié)賬通道或手推車122是否通過(guò)了挑選通道。此外，該導(dǎo)航系統(tǒng)可以用來(lái)跟蹤手推車位置以便收集關(guān)于在商店100內(nèi)外某些位置的手推車聚集和排隊(duì)的信息。而且，其它系統(tǒng)可以裝在手推車122上，包括，例如，輸入/輸出裝置如顯示器、監(jiān)控器、觸摸屏、鍵盤、或鍵區(qū)和/或照明系統(tǒng)(包括，例如，前燈、尾燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)和/或指示燈)。這里公開(kāi)的能夠被動(dòng)力系統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)的安裝在手柄上的顯示系統(tǒng)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在雙向通訊專利申請(qǐng)中被論述。0048因而，手推車122能夠包括較寬范圍的系統(tǒng)，該系統(tǒng)有其動(dòng)力要求。例如，制動(dòng)系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)可能需要用來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的相對(duì)的高電壓、高電流和高功率，而微控制器系統(tǒng)可能需要低工作電壓和低工作功率。一些系統(tǒng)需要連續(xù)的動(dòng)力供應(yīng)(例如，導(dǎo)航系統(tǒng)、顯示器或燈)，而其它系統(tǒng)間歇性地使用動(dòng)力(例如，當(dāng)輪制動(dòng)器被激活時(shí))。所以，有利的是，將動(dòng)力系統(tǒng)安裝在手推車122上，該動(dòng)力系統(tǒng)能夠?yàn)檫@些系統(tǒng)中的每一個(gè)產(chǎn)生并存儲(chǔ)足夠的動(dòng)力。0049在一些實(shí)施例中，動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)安裝在輪內(nèi)，并且提供動(dòng)力給一個(gè)或多個(gè)也位于輪內(nèi)的系統(tǒng)。例如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)被安裝在輪內(nèi)并且用來(lái)給同樣裝在該輪內(nèi)的制動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力。然而，這不是必要條件，并且在另一些實(shí)施例中，該動(dòng)力系統(tǒng)，例如，通過(guò)電導(dǎo)線，被連接到安裝在其它地方(例如，在手推車的把手或框架內(nèi)或在其之上)的系統(tǒng)上。例如，在不同實(shí)施例中，該輪動(dòng)力系統(tǒng)能夠用于給如下裝置提供動(dòng)力..附在手推車把手上的顯示器、附在框架上的一個(gè)或多個(gè)燈、裝在手推車框架內(nèi)的通訊系統(tǒng)，以及反偷竊系統(tǒng)(包括，例如，可以安裝在和動(dòng)力系統(tǒng)不同的輪上的報(bào)警器和/或輪制動(dòng)器)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)用來(lái)給裝在手推車內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)收發(fā)器(例如，RF或VLF收發(fā)器)提供動(dòng)力，并且用來(lái)和其它發(fā)射機(jī)134或通路點(diǎn)136通訊。許多變更都是可能的，并且技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到這里公開(kāi)的動(dòng)力系統(tǒng)的使用的通用性。0050上述系統(tǒng)的實(shí)施例可以用于其它環(huán)境和背景，例如，倉(cāng)庫(kù)、工業(yè)車間、辦公樓、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)或其它設(shè)施。因而，這里公開(kāi)的動(dòng)力系統(tǒng)和方法能夠用于許多不同形式的設(shè)施和許多形式的輪式物體中。在不脫離這里公開(kāi)的原理范圍的基礎(chǔ)上，上面論述的實(shí)例概要的許多變更是可能的。III.有動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)的輪0051圖2是包含了輪212和輪腳240("caster")(也被認(rèn)為是"叉"或"軛")的輪組件210的平面圖。輪組件210適于通過(guò)螺接到如手推車的物體上而附在該物體上。輪組件210能夠用于代替該物體上的一個(gè)(或多個(gè))輪。例如，輪組件210能夠代替購(gòu)物車上的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的前(和/或后)輪。在某些實(shí)施例中，輪212有大約5英寸的直徑，雖然在另一些實(shí)施例中輪212可以更大或更小。輪212包括圓周安裝在轂218周圍的輪胎213(如圖3A-3C)。轂218帶動(dòng)輪胎213旋轉(zhuǎn)。轂218可以有蓋221，該蓋221保護(hù)了裝在轂218內(nèi)的部件不受周圍條件的影響。此外，蓋221防止內(nèi)部部件被看到而且不會(huì)被物體的使用者篡改。轂218(和蓋221)可以是由剛性、輕質(zhì)材料制成，該材料包括塑料，如尼龍或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。0052圖2B是輪組件210的分解圖。輪212裝在輪腳240的端部分242之間。該端部分242安裝在"U"形固定夾225內(nèi)。螺釘228穿過(guò)固定夾225、端部分242和轂218中心的空心軸234。螺母232被鎖緊來(lái)固定輪212到輪腳240上。軸234有平面部分235可以接合固定夾225上的異形孔237。通過(guò)固定夾225的"U"形面和輪腳240的端部分242間的干涉配合來(lái)阻止軸234旋轉(zhuǎn)。裝在轂218內(nèi)的內(nèi)部部件可以通過(guò)將它們附在非旋轉(zhuǎn)軸234上而避免旋轉(zhuǎn)。輪212能夠被配置成包含一些或所有其它適當(dāng)系統(tǒng)的部分，該系統(tǒng)包括，例如，動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、反偷竊系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和/或雙向通訊系統(tǒng)。0053圖3A-3C示意地圖解了包括動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的輪212的一個(gè)實(shí)施例。圖3A和3B是動(dòng)力系統(tǒng)和鎖閉系統(tǒng)內(nèi)部部件的轂218內(nèi)的組件的正面透視圖。為了陳述清楚，圍繞轂218圓周的輪胎213和轂的蓋221沒(méi)有在圖3A-3B中顯示。通過(guò)將內(nèi)部部件附在底盤312上來(lái)防止該內(nèi)部部件旋轉(zhuǎn)，該底盤312剛性連接到非旋轉(zhuǎn)軸234上。在一些實(shí)施例中，底盤312由電絕緣材料，例如，如尼龍或ABS的塑料材料制成。0054動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)313、電存儲(chǔ)裝置330和控制電子電路。發(fā)電機(jī)313包括安裝在定子322內(nèi)、并在其中自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子318。將參考圖3D進(jìn)一步描述發(fā)電機(jī)313。動(dòng)力系統(tǒng)控制電子電路能被裝配在印制電路板組件334(PCBA)上。圖3A中未示PCBA334以便能圖解安裝在底盤312內(nèi)的腔333內(nèi)的電存儲(chǔ)裝置330。圖3B顯示了放置在腔333上適當(dāng)位置的PCBA334。0055制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)354、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)358和制動(dòng)帶362。該制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括裝配在PCBA334上的控制電子電路。在另一些實(shí)施例中，獨(dú)立的PCBA能夠被用于制動(dòng)和動(dòng)力系統(tǒng)電子電路。制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)354接合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)358(例如，一組齒輪)來(lái)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)帶362與旋轉(zhuǎn)轂218的內(nèi)表面340接觸或脫離接觸。制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)354—般是DC伺服器或能在前進(jìn)和后退方向運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)。在一些實(shí)施例中，DC發(fā)動(dòng)機(jī)354有大約5V的工作電壓。0056制動(dòng)系統(tǒng)可在解鎖狀態(tài)和鎖閉狀態(tài)間操作。在解鎖狀態(tài)，制動(dòng)帶362不能接觸轂218，并且輪基本自由旋轉(zhuǎn)。在鎖閉狀態(tài)，制動(dòng)帶362向外張開(kāi)并接觸轂218。內(nèi)表面340可以包括一系列突起342，該突起接合制動(dòng)帶362上的槽口來(lái)阻止輪212旋轉(zhuǎn)。在另一些實(shí)施例中，不同的制動(dòng)系統(tǒng)能夠被使用，例如，1997年1月28日授權(quán)的、名為"反偷竊車輛系統(tǒng)(ANTI-THEFTVEHICLESYSTEM)"的、專利號(hào)為5,598,144的美國(guó)專利或2005年9月20日授權(quán)的、名稱為"反偷竊車輛系統(tǒng)(ANTI-THEFTVEHICLESYSTEM)"的、專利號(hào)為6，945，362的美國(guó)專利中公開(kāi)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)專利中的每個(gè)的全部?jī)?nèi)容被并入本文作為參考。此外，在另一些實(shí)施例中能夠使用進(jìn)步的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，該制動(dòng)機(jī)構(gòu)提供了作用在輪212上的不同大小的制動(dòng)力。0057圖3C是轂218的背面透視圖，圖示了將輪212的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳送到發(fā)電機(jī)313上的機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)齒環(huán)314附在并隨轂218旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)齒環(huán)314接合附在轉(zhuǎn)子318上的小齒輪326(也如圖3D所示)。輪212的旋轉(zhuǎn)引起轉(zhuǎn)子318在發(fā)電機(jī)313內(nèi)旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)齒環(huán)314和小齒輪326間的傳動(dòng)比能夠用來(lái)為轉(zhuǎn)子318提供適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)速率。在一些實(shí)施例中，傳動(dòng)比是10:1或15:1，雖然能夠使用其它的傳動(dòng)比。0058在一些實(shí)施例中，傳動(dòng)齒環(huán)314是作為鑄造特征在轂218的蓋內(nèi)或在轂218自身內(nèi)部成型的。正常使用中，傳動(dòng)齒環(huán)314可以成為略微不圓的或不圓的("out-of-round")，并且可以不完全接合小齒輪326，而這會(huì)引起齒輪磨損。因而，一些實(shí)施例有利地使用二級(jí)齒輪傳動(dòng)，該傳動(dòng)浮于("floats")傳動(dòng)齒輪314上并且維持了和小齒輪326的可靠接觸，來(lái)減少齒輪磨損，即使傳動(dòng)齒環(huán)314為略微不圓的。a.發(fā)電機(jī)0059圖3D是發(fā)電機(jī)313的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，定子322包括許多柱或腿323，該柱或腿323圍繞轉(zhuǎn)子318被安裝成通常的圓柱形、籠狀構(gòu)造。轉(zhuǎn)子318在定子322內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)子318包括一個(gè)或更多通常的圓柱形的磁化圓盤。定子322的腿323包括發(fā)電機(jī)313的線圈。轉(zhuǎn)子318在定子322內(nèi)的旋轉(zhuǎn)感生了電流在線圈內(nèi)流動(dòng)。電流通過(guò)導(dǎo)線325被提供給其它部件。例如，導(dǎo)線325可以連接發(fā)電機(jī)到電存儲(chǔ)裝置330和PCBA334上。0060發(fā)電機(jī)313產(chǎn)生AC電流。在這個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)313是24極發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)因轉(zhuǎn)子318的每一次旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生了12個(gè)電力周期。在另一些實(shí)施例中，可以使用不同數(shù)量的極。在另一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)313能夠包括電刷、滑動(dòng)環(huán)和/或換向器來(lái)產(chǎn)生DC電流。然而，電刷、滑動(dòng)環(huán)和換向器遭受摩擦磨損和損失并且需要定期調(diào)整或替換。不使用這些部件的實(shí)施例有利地降低了對(duì)于發(fā)電機(jī)維護(hù)的需要，并且特別在發(fā)電機(jī)遭受臟的、沖擊傾向條件(例如零售商店的室外停車區(qū))時(shí)有利。0061通常地，發(fā)電機(jī)313的動(dòng)力輸出相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速率呈大致地線性比例。能夠選擇傳動(dòng)齒環(huán)314和小齒輪326間的傳動(dòng)比，以便發(fā)電機(jī)313能產(chǎn)生適當(dāng)大小的動(dòng)力用于這個(gè)儀器中遇到的典型的輪速。例如，適用于零售商店110環(huán)境的一個(gè)實(shí)施例中(圖1)，購(gòu)物車122—般以大約1英尺/秒到5英尺/秒范圍的正常步行速度移動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)物車輪212的外直徑214大約5英寸。因此，以一般步行速度，輪212在大約每分鐘50轉(zhuǎn)(rpm)到大約250rpm的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。如果使用的是10:1的傳動(dòng)比并且發(fā)電機(jī)313有24極，那么輪旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生120個(gè)周期的電力。發(fā)電機(jī)313的一個(gè)這樣的實(shí)施例提供的電力在大約80mW到大約400mW的范圍內(nèi)。輪212的傳動(dòng)比為15:1的一個(gè)實(shí)施例提供了大約120mW到大約600mW的電力。0062如圖3D所示的發(fā)電機(jī)的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子318包括在定子322內(nèi)旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵。在另一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子318和/或定子322可以包括一個(gè)或更多電磁體，該電磁鐵能考慮到發(fā)電機(jī)313可變的動(dòng)力輸出。在這樣的實(shí)施例中，動(dòng)力輸出能夠通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)控制電路被調(diào)節(jié)，基于，例如，充電需要、即時(shí)功率消耗、發(fā)電機(jī)313反饋的電負(fù)載等。b.電存儲(chǔ)裝置0063動(dòng)力系統(tǒng)包括電存儲(chǔ)裝置330，在某些實(shí)施例中該裝置包括一個(gè)或多個(gè)電容器。例如，圖3A所示為利用了兩個(gè)電容器330的一個(gè)實(shí)施例。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，選擇了有高電容的電容器，因?yàn)樗鼈兙哂写鎯?chǔ)相應(yīng)大量電能的能力。例如，在某些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置330包括一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器。因?yàn)橐恍┏?jí)電容器有電壓限制(例如，大約2.5V)，該限制低于運(yùn)轉(zhuǎn)物體上的某些系統(tǒng)(例如，制動(dòng)系統(tǒng))所需的電壓，不同的實(shí)施例使用串聯(lián)連接的電容器組來(lái)提供較高的工作電壓。在某些這樣的實(shí)施例中，電容器組可以包括兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多的電容器。在另一些實(shí)施例中，電容器組是并聯(lián)連接的或串聯(lián)/并聯(lián)連接的。0064眾所周知，任何現(xiàn)實(shí)的電容器有內(nèi)電阻作為等效串聯(lián)電阻(ESR)。雖然不是必要的，但是優(yōu)選的是在電存儲(chǔ)裝置330中使用有低的等效串聯(lián)電阻(ESR)的電容器，以便提供高的電力放電速率。在一些實(shí)施例中，電容器的ESR低于大約1歐姆。0065在一些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置330包括串聯(lián)電容器組，該電容器組包括兩個(gè)Cooper-BussmannPowerStorAerogelCapacitorsB1010-2R5155(CooperElectronicTechnologies,BoyntonBeach,Florida),每個(gè)電容器的電容為1.5F并且工作電壓是2.5V。這個(gè)裝置提供的最大工作電壓大約為5V。在另一個(gè)實(shí)施例中，電容器組包括串聯(lián)連接的三個(gè)Cooper-BussmannPowerStorB0830-2R54751.6FEDLC超級(jí)電容器，來(lái)產(chǎn)生7.5V的最大工作電壓和大約0.45歐姆的標(biāo)稱ESR。在不同的實(shí)施例中，可以使用不同數(shù)量的超級(jí)電容器。其它適當(dāng)?shù)某?jí)電容器包括MaxwellBoostcapPC10EDLC(MaxwellTechnologies,SanDiego，California);NesscapESHSR-0003C0-002R7EDLC(NesscapCorp.,Kyongg-Do,Korea);EppscoreAC1020超級(jí)電容器(EppscoreCorp.,Seoul,Korea);禾PEPCOSB49100A1104M00超級(jí)電容器(EPCOSAG,Munich,Germany)。0066電存儲(chǔ)裝置330可以包括附加電子部件，該部件包括，例如，電容器、二極管、感應(yīng)器、晶體管、調(diào)節(jié)器、控制器、電池和其它任意適當(dāng)?shù)碾娮友b置。在一些實(shí)施例中，附加電子部件輔助存儲(chǔ)和釋放電能并且輔助指引電能到適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)中。雖然圖3A所示的存儲(chǔ)裝置330的實(shí)施例包括兩個(gè)超級(jí)電容器，但這不是限制。例如，在一些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置330包括一個(gè)或多個(gè)電池(一次性的和/或可充電的)、一個(gè)或多個(gè)較低電容的電容器和/或一個(gè)或更多燃料電池?？深A(yù)期的是，電存儲(chǔ)裝置330可以使用任意形式的裝置、部件或系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)電磁能，包括現(xiàn)在存在的和那些將來(lái)將被發(fā)展的。0067在一些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置330進(jìn)一步包括備用電池，當(dāng)電容器組放電到低于適用于裝載的系統(tǒng)的最小工作電壓時(shí)，該備用電池能夠被用來(lái)給不同的裝載系統(tǒng)提供動(dòng)力。備用電池也可以包括一次性和/或可充電電池。在某些實(shí)施例中，來(lái)自發(fā)電機(jī)313的電力用來(lái)給備用電池充電。0068在另一個(gè)實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置330包括一個(gè)或更多鋰-五氧化二釩可充電電池(例如，PanasonicVL3032100mAh電池)。因?yàn)殇?五氧化二釩電池的自放電速率(室溫下大約每年2%)較大地低于許多商業(yè)存在的EDLC的自放電速率，所以這個(gè)實(shí)施例可以有利地用于應(yīng)用，在發(fā)電機(jī)停止產(chǎn)生電后(例如，當(dāng)輪停止旋轉(zhuǎn)時(shí))，該應(yīng)用有低動(dòng)力需求和長(zhǎng)期的能量存儲(chǔ)需求。與超級(jí)電容器相比，鋰-五氧化二釩電池有不一樣的電學(xué)特性。例如，該電池有較低能量(例如，與大部分商業(yè)存在的超級(jí)電容器的幾焦耳相比，PanansonicVL3032為100mAhX2.7V=0.27焦耳)、較小電流和相應(yīng)的慢的充電速率(4mA)。因而，使用優(yōu)于超級(jí)電容器的鋰-五氧化二釩電池的儀器通常也將有低能量、低電流和低充電速率的需求。0069在另一個(gè)實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置330包括兩個(gè)或更多裝置，該裝置利用不同電存儲(chǔ)技術(shù)，例如，超級(jí)電容器和鋰-五氧化二釩電池。這個(gè)實(shí)施例可以有利地用于如下的一個(gè)儀器其中有對(duì)一次中的有效電流(例如超過(guò)大約200yA)的需求，以及對(duì)運(yùn)動(dòng)分布的需求，該運(yùn)動(dòng)分布符合超級(jí)電容器放電的分布(例如，在不充電幾天后不需要顯著的電流)，但是其中一些小的能量?jī)?chǔ)備在更長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)間比例中(例如，在輪停止旋轉(zhuǎn)后的幾周，幾個(gè)月或幾年)被需要。在另一些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置330可以包括有各種形式的可充電電池化學(xué)(例如，NiMH或鋰電子)的電池。例如，一些NiMH電池的體積比能量密度比一些超級(jí)電容器的體積比能量密度更高，而自放電速率稍低，這可以使它們適合于一些儀器。然而，對(duì)于大多數(shù)儀器而言，超級(jí)電容器的快速充電、高周期計(jì)數(shù)和高的有效放電電流使它們成為電存儲(chǔ)裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。C.可選實(shí)施例0070動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的部件可以被配置成與圖3A至3C所示不同。例如，圖3E是平面圖，該圖示意性地圖釋了上述輪212中的部件的可選裝配。0071圖3A至3E所示的實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的所有部件被容納在輪內(nèi)。然而，在另一些實(shí)施例中，這些部件中的一些或所有能夠被安裝在輪212外部。例如，一些或所有部件能夠安裝在封閉的塑料外殼中，該外殼形成了部分輪組件或輪腳。在適用于手推車的實(shí)施例中，一些或所有部件能夠被安裝在手推車的框架或手把內(nèi)或框架或手把上。在一些實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)被安裝在物體內(nèi)的不同位置。例如，制動(dòng)系統(tǒng)可以被裝在第一輪內(nèi)，而動(dòng)力系統(tǒng)可以被裝在第二輪內(nèi)?？杀徽J(rèn)可的是，對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃可以有許多可能的變更。d.驅(qū)動(dòng)輪外系統(tǒng)0072動(dòng)力系統(tǒng)能夠給在輪內(nèi)("輪內(nèi)"("in-whed")系統(tǒng))和輪外("輪外"("off-whed")系統(tǒng))的系統(tǒng)和部件提供動(dòng)力。圖3A至3E圖釋了實(shí)施例，其中動(dòng)力系統(tǒng)給輪內(nèi)系統(tǒng)(例如制動(dòng)系統(tǒng))提供動(dòng)力。0073然而，在另一些實(shí)施例中，如導(dǎo)航系統(tǒng)或雙向通訊系統(tǒng)的系統(tǒng)可以被裝在物體上的其它位置(包括在與動(dòng)力系統(tǒng)不同的輪內(nèi))。例如，在一些優(yōu)選實(shí)施例中，顯示器、監(jiān)控器、或其它適當(dāng)?shù)妮斎?輸出裝置(例如，音頻揚(yáng)聲器和/或麥克風(fēng))被裝配到物體的部分上，例如購(gòu)物車的把手上。顯示器可以包括顯示器屏幕，如觸摸屏，該屏通過(guò)人推動(dòng)物體可以看得見(jiàn)。該顯示器能夠用于顯示接收到的、來(lái)自物體上其它系統(tǒng)的信息(例如，導(dǎo)航系統(tǒng)，雙向通訊系統(tǒng)，反偷竊系統(tǒng)等)。例如，該顯示器可以顯示圖形圖釋設(shè)施內(nèi)物體的位置。該顯示器可以連接到其它控制器、處理器和/或收發(fā)器，并且被配置成能輸出附加信息。在適用于零售商店的實(shí)施例中，該顯示器可以包括讀卡機(jī)或掃描筆，用于使消費(fèi)者能夠識(shí)別消費(fèi)者忠誠(chéng)卡或其它形式可識(shí)別消費(fèi)者身份的卡片。在這些實(shí)施例中，在物體上的收發(fā)器可以被配置成向遠(yuǎn)程收發(fā)器(或通路點(diǎn))傳送消費(fèi)者標(biāo)識(shí)符(以及來(lái)自導(dǎo)航系統(tǒng)的位置信息)，以便這個(gè)標(biāo)識(shí)符(和位置信息)能夠關(guān)聯(lián)在消費(fèi)者購(gòu)物期間從手推車上接收到的其它信息。關(guān)于跟蹤物體(如購(gòu)物車)位置和監(jiān)控物體狀態(tài)的進(jìn)一步信息在雙向通訊專利申請(qǐng)中被公開(kāi)，并且關(guān)于確定物體位置的進(jìn)一步信息在導(dǎo)航專利申請(qǐng)中公開(kāi)。這里公開(kāi)的動(dòng)力系統(tǒng)能夠用于給如裝于把手的顯示器提供動(dòng)力。0074在某些實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)使用電力分離軸來(lái)從輪向物體的其它部分傳送電力。在圖4A所示的實(shí)施例中，來(lái)自動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力被發(fā)送到PCBA334，該P(yáng)CBA334通過(guò)導(dǎo)線378被連接到軸234上。軸234包括兩個(gè)電傳導(dǎo)(例如金屬)片234a和234b，這兩個(gè)片與其間的第--絕緣隔板374a壓配合，來(lái)阻止導(dǎo)線378使兩片234a、234b間產(chǎn)生短路。軸片234b有個(gè)臺(tái)階280，該臺(tái)階280確保了軸片234a、234b間的適當(dāng)空間，并且提供了隔板374a上的壓力來(lái)確保片234a、234b間的適當(dāng)絕緣。第二絕緣隔板374b防止螺釘228使片234a、234b間短路。絕緣隔板374a和374b可以由適當(dāng)?shù)碾娊^緣塑料材料如尼龍制成。相應(yīng)軸片234b上的臺(tái)階280的臺(tái)階可以澆注成型在第二隔板374b內(nèi)，以便當(dāng)螺釘228插入軸片234b時(shí)，摩擦力將引起第二隔板374b移置到圖4A所示位置，這樣能確保螺釘228與軸片234a和234b間適當(dāng)?shù)碾娊^緣。在一些實(shí)施例中，第二隔板374b基本充滿了軸234的整個(gè)長(zhǎng)度。0075導(dǎo)線378能夠被焊接到PCBA334上和軸片234a、234b上的孔上。優(yōu)選地，壓配合的兩片234a、234b的表面是異形的(例如通過(guò)鍵或通過(guò)花鍵)來(lái)防止片234a和234b關(guān)于彼此旋轉(zhuǎn)。雖然PCBA334如圖4A所示安裝到軸片234a上，在另一些實(shí)施例中，PCBA334被裝在絕緣底盤(例如圖3A至3C中的底盤312)上，該底盤裝在軸234上。0076圖4B是輪組件的一部分的橫截面圖，平行于地面并垂直于輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。在這個(gè)實(shí)施例中，輪腳240包括絕緣材料，例如塑料材料。與參考圖2B的描述類似，軸234接合固定夾225。螺釘228能夠通過(guò)螺母232和(優(yōu)選是絕緣的)墊圈233被緊固到輪腳240上。固定夾225是有堅(jiān)固的絕緣覆蓋層226的金屬。該絕緣覆蓋層226代表性地需要支持僅僅幾伏特的擊穿電壓；因此，可以使用相對(duì)薄的覆蓋層。在一些實(shí)施例中，粉末覆蓋鋼或陽(yáng)極氧化鋁被用于固定夾225和絕緣覆蓋層226。在固定夾225上的軸234的平面部分235的壓力保持了固定夾225和電導(dǎo)線382在點(diǎn)227處的電接觸，從而為動(dòng)力提供電通路使其從軸234流向?qū)Ь€382。在一些實(shí)施例中，固定夾225包括凹進(jìn)或槽，使得導(dǎo)線382在點(diǎn)227有良好的電接觸。導(dǎo)線382能夠被布線到需要?jiǎng)恿Φ奈矬w中的任意其它部分，例如，通過(guò)將導(dǎo)線382穿過(guò)手推車框架管子。附在或整體成型在輪腳240內(nèi)的絕緣元件390給導(dǎo)線382提供了附加的機(jī)構(gòu)安全殼。在固定夾225外的導(dǎo)線382的一部分被絕緣材料386覆蓋。0077當(dāng)電隔離輪組件的任意暴露表面時(shí)，圖4A和4B所示的電力分離軸234有利地提供了每個(gè)軸片234a、234b以及導(dǎo)線382間的可靠電接觸。在某些實(shí)施例中，圖4A和4B所示的輪組件提供的電絕緣是對(duì)于高至約lOOmA的電流和高至幾十豪歐的接觸電阻而言足夠大的。此外，電接觸點(diǎn)227被保護(hù)遠(yuǎn)離與潮濕和電解液(例如鹽水)的物理接觸，這樣可以有利地避免在接觸點(diǎn)227的電蝕，因?yàn)榇硇缘貙?dǎo)線382和軸234是不同金屬。在適用于手推車的實(shí)施例中，電力分離軸234優(yōu)選地使用在非轉(zhuǎn)動(dòng)輪(例如購(gòu)物車后輪)上。同樣，輪上安裝了雙向通訊系統(tǒng)和/或?qū)Ш较到y(tǒng)的實(shí)施例中，用絕緣材料制造輪腳240有利地提供了與天線和磁傳感器更低的電磁干涉，因?yàn)榭拷炀€有更少的導(dǎo)電(和/或鐵磁)材料。IV.動(dòng)力系統(tǒng)控制電路0078動(dòng)力系統(tǒng)包括控制電路，該控制電路調(diào)節(jié)并控制發(fā)電機(jī)313提供的電力。在一些實(shí)施例中，該控制電路用來(lái)調(diào)節(jié)電存儲(chǔ)裝置330的充電和放電。該控制電路可以包括一個(gè)或更多微控制器，這些微控制器能夠被配置成通過(guò)硬件、軟件和/或固件指令來(lái)執(zhí)行這里論述的控制功能。0079在包含AC發(fā)電機(jī)313的動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)施例中，優(yōu)選的但不是必要的，控制電路包括整流電路，該整流電路將發(fā)電機(jī)的AC電流轉(zhuǎn)換成DC電流。該整流電路能夠包括全波整流器和/或半波整流器。在一些實(shí)施例中，該整流電流包括有電容濾波的單相、二極管橋式整流器。該整流電路的進(jìn)一步方面將在下面被論述。0080在使用串聯(lián)電容器組的電存儲(chǔ)裝置330的實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)可以使用一種或多種電荷平衡技術(shù)來(lái)，例如，減少一個(gè)(或多個(gè))電容器組中的電容器超過(guò)它的最大額定電壓的可能。因?yàn)殡娙萜鹘M中的電容器將在它們各自的電容中有不同的特定量，電荷平衡能夠有利地減少電容器兩端的電壓的差異和充電時(shí)間的差異。一些實(shí)施例通過(guò)使用電阻平衡網(wǎng)絡(luò)(代表性地與電容器并聯(lián))或電壓比較器向地面引導(dǎo)多余電荷來(lái)提供電荷平衡。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)控制電路監(jiān)控電容器上的電荷，以便在較寬范圍的充電條件下提供更精確的電荷平衡。0081該動(dòng)力系統(tǒng)控制電路也可以監(jiān)控周圍的溫度來(lái)糾正超級(jí)電容器上發(fā)現(xiàn)的某些溫度依賴效果。在這些效果中的一個(gè)效果中，當(dāng)溫度減低時(shí)，超級(jí)電容器的ESR增大。因而，超級(jí)電容器能夠傳遞到高電流負(fù)載(如，輪鎖定機(jī)構(gòu))上的有效能量將隨溫度降低而降低。在另一個(gè)效果中，當(dāng)溫度降低時(shí)，在不會(huì)永久降低超級(jí)電容器性能的條件下，超級(jí)電容器被充電達(dá)到的電壓會(huì)增大。為了在工作溫度范圍內(nèi)到達(dá)性能所需要的水平，這些效果不利地需要選擇高容量的超級(jí)電容器(更加昂貴)，因?yàn)槌潆婋妷罕仨毣谧罡叩墓ぷ鳒囟缺挥?jì)算，而ESR必須基于最低的工作溫度。因而，在一些實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)包括溫度傳感器，并且控制電路被配置成可基于溫度調(diào)節(jié)充電電壓以便在較寬的溫度范圍內(nèi)提供更一致的性能。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，為了補(bǔ)償在較低溫度下超級(jí)電容器較高的內(nèi)部阻抗(ESR)，在較低溫度下控制電路給超級(jí)電容器充電到較高的電壓。優(yōu)選的但是不是必要的，在靠近超級(jí)電容器的位置安裝溫度傳感器，以便更準(zhǔn)確地測(cè)量它們的溫度。在一些實(shí)施例中，利用了獨(dú)立的溫度傳感器。然而，在另一些實(shí)施例中，系統(tǒng)中其它部件中的一個(gè)部件可以包括溫度傳感器。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器作為通訊系統(tǒng)的一部分是安裝在輪212上的收發(fā)器的一部分。0082該控制電路也可以被配置成給不同的輪上或輪外系統(tǒng)提供獨(dú)立的電壓。例如，該制動(dòng)系統(tǒng)可以需要較高的電壓(例如5V)并且可以汲取比其它電氣部件(例如微處理器和收發(fā)器)更多的電流。此外，一些電氣部件優(yōu)選地需要調(diào)節(jié)電壓源，當(dāng)其它部件(例如制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī))不需要調(diào)節(jié)電壓。因而，控制電路供給的一些實(shí)施例有利地提供了兩個(gè)或更多的工作電壓，該電壓中的一個(gè)或更多可以是調(diào)節(jié)電壓。0083雖然圖3A-3E所示的實(shí)施例中，控制電路安裝在輪212內(nèi)的PCBA334上，但這不是動(dòng)力系統(tǒng)的必要條件。在一些實(shí)施例中，一些或所有控制電路安裝在輪212、輪組件210和/或物體的其它地方內(nèi)，例如，手推車的框架或手把中。同樣地，電存儲(chǔ)裝置330能夠被安裝在輪212外部位置。a.實(shí)例動(dòng)力系統(tǒng)控制電路0084如這里論述的，輪動(dòng)力系統(tǒng)的某些優(yōu)選實(shí)施例包括發(fā)電機(jī)、電存儲(chǔ)裝置和控制電路。該控制電路能夠被配置成在動(dòng)力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多樣性的功能，例如，調(diào)節(jié)電存儲(chǔ)裝置的充電和放電、電容器組的電荷平衡、調(diào)節(jié)依賴溫度的電容器效果和向在輪上和在輪外的系統(tǒng)部件提供適當(dāng)?shù)膭?dòng)力。0085控制電路400a的一個(gè)實(shí)施例將參考圖5A所示的電路圖被論述。在這個(gè)電路圖中，粗線表明如下電通路在動(dòng)力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，動(dòng)力經(jīng)由該電學(xué)路徑流動(dòng)。細(xì)線表明用于監(jiān)控功能和/或控制功能或者用于例外條件的電通路。表1所示為用于控制電路400a的可選部件實(shí)例。表l標(biāo)記制造商零件號(hào)碼相關(guān)屬性C1,C2CooperBussmannB1010-2R51551.5F電容，0.3歐姆ESRD1層D6ONSemiconductorMBR0520在適度電流時(shí)低電壓降Q1,Q2FairchildSemiconductorFDN337N在斷開(kāi)狀態(tài)下(vgs=o)低泄露UlMicrochipTechnologiesMCP1700低壓差，低接地電流1.8-V運(yùn)轉(zhuǎn)，低功U2AtmelCorp.ATMegal68V率，外圍電路(計(jì)數(shù)器，定時(shí)器，ADC)0086如圖5A所示，發(fā)電機(jī)404向電路400a提供動(dòng)力。在這個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)404包括產(chǎn)生AC電流的AC發(fā)電機(jī)。該AC電流經(jīng)過(guò)整流器408，在此實(shí)施例中的整流器408是全波整流器。來(lái)自發(fā)電機(jī)404的動(dòng)力被指引到電存儲(chǔ)裝置410，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中該電存儲(chǔ)裝置410是包括串聯(lián)連接的超級(jí)電容器C1和C2的電容器組。在另一些實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置410進(jìn)一步包括小電容器、低自放電的備用電池，如果超級(jí)電容器Cl和C2放電到低于其它部件的最小工作電壓時(shí)，可用于給其它電氣部件提供動(dòng)力。0087發(fā)電機(jī)404提供未調(diào)節(jié)動(dòng)力給不同系統(tǒng)負(fù)載，例如，可驅(qū)動(dòng)輪鎖閉或制動(dòng)機(jī)構(gòu)和其它未調(diào)節(jié)負(fù)載422的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器420。這些負(fù)載中的一些，例如發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器420，需要相應(yīng)的高功率但是只在間歇時(shí)間時(shí)(例如，鎖閉輪或解鎖輪時(shí))需要。例如，制動(dòng)系統(tǒng)的一些實(shí)施例可以需要在源電壓傳遞的大約4焦耳的能量，該源電壓大于形成鎖閉/解鎖周期的大約2V的電壓。0088發(fā)電機(jī)404也提供調(diào)節(jié)動(dòng)力到其它系統(tǒng)負(fù)載，例如微控制器U2和無(wú)線電頻率(RF)收發(fā)器416(有天線418)。發(fā)電機(jī)404也可以提供動(dòng)力給其它調(diào)節(jié)負(fù)載，例如，導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、顯示器和其它處理器和控制器。來(lái)自發(fā)電機(jī)404的動(dòng)力被穩(wěn)壓器U1調(diào)節(jié)，在一些實(shí)施例中穩(wěn)壓器Ul包括低壓差(LDO)穩(wěn)壓器。在實(shí)例電路400a中，穩(wěn)壓器U1提供穩(wěn)定的1.8V輸出電壓，該電壓適合微控制器U2。在另一些實(shí)施例中，該調(diào)節(jié)電壓可以在大約1.5V到大約5V的范圍間變動(dòng)。一個(gè)實(shí)施例通過(guò)使用放大DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)提供更高的調(diào)節(jié)電壓。0089現(xiàn)在，實(shí)例控制電路400a的不同特征將參考圖5A和表1中所列實(shí)例部件進(jìn)行論述。i.電容器組充電0090發(fā)電機(jī)404的AC輸出通過(guò)全波整流器408被整流，該整流器408包括二極管Dl-D4。為了給超級(jí)電容器組410充電，發(fā)電機(jī)峰值電壓一定要大于充電電壓，該充電電壓等于二極管D1上壓降的兩倍加上超級(jí)電容器組410(例如C1和C2)上的串聯(lián)電壓和。在將肖特基二極管用于Dl-D4(例如ONSemiconductor的MBR0520二極管)的不同實(shí)施例中，對(duì)于任意合理的充電電流(例如室溫下大約100mA)而言，每個(gè)二極管的最小正向壓降大約為275mV。0091一旦超級(jí)電容器組410上的電壓超出穩(wěn)壓器Ul的最小工作電壓(例如出自MicrochipTechnologies的MCP1700LDO的大約2.3V)加上在調(diào)節(jié)負(fù)載電流下二極管D6的正向壓降(例如，取決于負(fù)載電流的大約200mV到250mV)時(shí)，來(lái)自發(fā)電機(jī)404的動(dòng)力可用于給調(diào)節(jié)負(fù)載(例如微控制器U2、RF收發(fā)器416和其它調(diào)節(jié)負(fù)載412)提供動(dòng)力。ii.自舉電力0092當(dāng)電容器組410(例如Cl和C2)已經(jīng)放電到電容器組410低于調(diào)節(jié)器U1的壓差的那點(diǎn)時(shí)，微控制器U2不再能夠在來(lái)自于電容器組410的存儲(chǔ)能量下可靠地工作。自舉電源通路426通過(guò)二極管D5給發(fā)電機(jī)404的電力輸出提供二級(jí)、小電流、半波整流器。發(fā)電機(jī)404相應(yīng)地給存儲(chǔ)電容器C4快速充電。一旦超級(jí)電容器組410已經(jīng)充電到高于穩(wěn)壓器U1的最小工作電壓，則電阻R1導(dǎo)致負(fù)載電流優(yōu)先地從全波整流器408(例如二極管D1-D4)中輸出。二極管D7限制通過(guò)自舉電源通路426的電壓到穩(wěn)壓器U1的最大允許輸入電壓(例如，對(duì)于MCP1700而言是6.0V)。0093在典型實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)404的最小輸出頻率大約為100Hz，微控制器U2的平均負(fù)載電流加上RF收發(fā)器416的平均負(fù)載電流在2毫安左右。因而，存儲(chǔ)電容器C4在發(fā)電機(jī)404的一個(gè)10毫秒的周期內(nèi)輸送的電荷只是大約20微庫(kù)倫。一個(gè)50nF的電容器可以被用于存儲(chǔ)電容器C4并且在大約0.4V的壓降下輸送大約20微庫(kù)倫的電荷。因此，在這樣的實(shí)施例中，存儲(chǔ)電容器C4的自舉充電電壓只需要大約等于穩(wěn)壓器U1的最小充電電壓加上存儲(chǔ)電容器C4上的壓降。如果穩(wěn)壓器U1是MCP1700(MicrochipTechnologies)，則自舉充電電壓大約為2.7V。在存儲(chǔ)電容器C4上的自舉電荷足夠低，甚至相關(guān)的低動(dòng)力發(fā)電機(jī)404能夠在幾秒鐘的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)內(nèi)給存儲(chǔ)電容器C4充電到穩(wěn)壓器U1的最小充電電壓。因而，自舉電源通路和存儲(chǔ)電容器C4的使用有利地允許調(diào)節(jié)負(fù)載在物體幾秒鐘的運(yùn)動(dòng)內(nèi)工作，即使超級(jí)電容器組410是充分放電的。iii.電容器組的電荷平衡0094如上所述，優(yōu)先地但不是必要的，電荷平衡兩個(gè)或更多的串聯(lián)電容器，因?yàn)殡娙萜?例如C1和C2)的電容有些不同。例如，兩個(gè)標(biāo)稱上相同的超級(jí)電容器能夠通過(guò)大約兩個(gè)因素有不同的實(shí)際電容。CooperBussmannB1010-2R5155EDLC超級(jí)電容器有基于標(biāo)稱1.5F電容值的-20%到+80%的制造誤差。此外，如果超出了超級(jí)電容器的最大電荷電壓，該超級(jí)電容器會(huì)被毀壞。因?yàn)閮蓚€(gè)串聯(lián)電容器攜帶的電荷量相同，最大電荷電壓將根據(jù)需要被限制，來(lái)避免如果沒(méi)有手段來(lái)導(dǎo)引電荷到或來(lái)自電容器組的單獨(dú)超級(jí)電容器時(shí)給電容最小的超級(jí)電容器過(guò)度充電。0095例如，在兩個(gè)電容器的電容器組中，如果最大電荷電壓是2.5V，一個(gè)標(biāo)稱為1.5F的超級(jí)電容器有低10%的電容，例如1.35F，而另一個(gè)有高70%的電容，例如2.55F，那么需要3.375庫(kù)倫將1.35F的電容器充電到2.5V。然而，這個(gè)電荷量給更大電容的超級(jí)電容器充電只能充到1.32V(例如，3.375C/2.55F)。存儲(chǔ)在電容器組中的全部能量是單獨(dú)電容器(例如，1/2CV2)的能量的總和，即，丄x(1.35Fx(2.5V)2+2.55Fx(1.32V力或者6.4焦耳。將每個(gè)超級(jí)電容器充分充電到2.5V存儲(chǔ)了丄x(1.35Fx(2.5V)2+2.55Fx(2.5V)2)或12.2焦耳，2幾乎是兩倍能量。0096電荷平衡電路430包括與電容器組410中的每一個(gè)超級(jí)電容器一一對(duì)應(yīng)的晶體管。例如，晶體管Ql和Q2形成超級(jí)電容器Cl和C2間的電荷平衡。如果超級(jí)電容器Cl和C2充分充電，每一個(gè)晶體管Ql和Q2能夠?qū)щ妬?lái)避免給超級(jí)電容器Cl和C2過(guò)度充電。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，晶體管Ql和Q2是N通道增強(qiáng)模式場(chǎng)效應(yīng)管(FET)，例如FairchildSemiconductor生產(chǎn)的FDN337NFET。0097在圖5A所示的實(shí)施例中，電荷平衡通過(guò)微控制器U2來(lái)監(jiān)控和執(zhí)行，該微控制器U2測(cè)量超級(jí)電容器Cl和C2上的電壓。超級(jí)電容器C2上的電壓通過(guò)對(duì)分壓器VD3的輸出執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)確定，而分壓器VD2的輸出提供了超級(jí)電容器Cl和C2上的組合電壓的測(cè)量。因而，在超級(jí)電容器C1上的電壓能夠通過(guò)減法得到。如果超級(jí)電容器Cl上的電壓高于超級(jí)電容器C2上的電壓，則微控制器U2使晶體管Ql導(dǎo)通直到電壓相等，并且當(dāng)超級(jí)電容器C2上的電壓高于超級(jí)電容器C1上的電壓時(shí)進(jìn)行類似操作。在這個(gè)實(shí)施例中，晶體管Q1的柵極驅(qū)動(dòng)通過(guò)電阻R2拉上，并且通過(guò)在微控制器U2內(nèi)部或附在微控制器U2上的打開(kāi)的集電極驅(qū)動(dòng)器拉下，因?yàn)樵撐⒖刂破鱑2僅能夠驅(qū)動(dòng)輸出高至調(diào)節(jié)陽(yáng)極電軌Vec(例如ATMegal68V的1.8V)電軌。為了將晶體管Ql導(dǎo)通需要晶體管Ql上的正的VgJ例如FDN337NFET的大于0.7V)。如果超級(jí)電容器C2幾乎被充分充電，則這個(gè)電壓高于大約3.0V。iv.旋轉(zhuǎn)監(jiān)控器和電壓測(cè)量功能0098在某些實(shí)施例中，該物體包括可確定物體位置的導(dǎo)航系統(tǒng)。例如，在某些優(yōu)選實(shí)施例中，物體的位置通過(guò)航位推算方法被跟蹤，該方法測(cè)量物體的方向和物體的行進(jìn)距離。在某些這樣的實(shí)施例中，該物體行進(jìn)的距離通過(guò)測(cè)量輪旋轉(zhuǎn)量(例如，假定輪不滑行、滑動(dòng)或剎車)來(lái)確定。適當(dāng)?shù)膶?dǎo)航系統(tǒng)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在導(dǎo)航專利申請(qǐng)中被論述。0099在某些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)404能夠作為導(dǎo)航系統(tǒng)的輪旋轉(zhuǎn)傳感器，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)電壓隨頻率變化，頻率與輪旋轉(zhuǎn)的頻率成比例。在圖3D所示的發(fā)電機(jī)313的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)電壓的頻率等于輪旋轉(zhuǎn)頻率乘以發(fā)電機(jī)傳動(dòng)齒環(huán)314和小齒輪326間的傳動(dòng)比。因而，在一些優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)404產(chǎn)生的電壓可被監(jiān)控并且作為輪旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器被使用。如圖5A所示，旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器包括半波整流器，例如二極管D8，該二極管D8的電壓由二極管D9限制并且提供一個(gè)"旋轉(zhuǎn)"輸入到微控制器U2上。該旋轉(zhuǎn)輸入能夠被微控制器U2上的計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)，來(lái)確定輪的轉(zhuǎn)數(shù)，并且因而確定物體行進(jìn)的距離。通過(guò)適當(dāng)?shù)靥峁┮粋€(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間電路(例如在微控制器U2上的時(shí)鐘)，物體的前進(jìn)速度能夠通過(guò)輪的轉(zhuǎn)數(shù)和經(jīng)過(guò)的時(shí)間被估算。0100二極管D8也提供在正半周期間的發(fā)電機(jī)電壓的瞬時(shí)測(cè)量。該電壓測(cè)量通過(guò)分壓器VD1降低到對(duì)于微控制器U2上的ADC的范圍而言適當(dāng)?shù)闹?。在非常高的發(fā)電機(jī)電壓下，二極管D10也限制進(jìn)入ADC的電壓。v.輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器0101來(lái)自超級(jí)電容器組410的動(dòng)力能夠被用來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器420，直到超級(jí)電容器組410上的電壓低于所需的產(chǎn)生足夠扭矩來(lái)脫離制動(dòng)的最小電壓。該最小電壓取決于制動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的細(xì)節(jié)。如圖3A至3E所示的實(shí)施例中，最小工作電壓是大約2.0V。0102這里描述的兩個(gè)超級(jí)電容器的電容器組410有最壞的情形DCESR，該DCESR在大約1.5歐姆下老化后并且在3.0V時(shí)有大約500mA的鎖閉停止電流。一些實(shí)施例中，鎖閉停止時(shí)在超級(jí)電容器組410上的壓降近似為0.75V。有低ESR的緩沖電容器C3為高電流瞬時(shí)負(fù)載提供了一些緩沖，該負(fù)載例如發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器420的停止電流和來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器420內(nèi)轉(zhuǎn)向器開(kāi)關(guān)的感應(yīng)沖擊。0103優(yōu)選地但不是必要地，制動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源有高適應(yīng)性(例如，有低的明顯的電源電阻)。在圖5A所示的實(shí)例電路400a中，動(dòng)力直接從和緩沖電容器C3并聯(lián)的超級(jí)電容器組410中流入制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器420(可以包括MOSFETH-橋)，但是不經(jīng)過(guò)二極管。這樣的電路僅對(duì)于選用于電容器組410的特殊超級(jí)電容器的固有限制提供了高的適應(yīng)動(dòng)力問(wèn)題。如果需要較高的適應(yīng)性，那么超級(jí)電容器組410中每個(gè)串聯(lián)的超級(jí)電容器能夠被兩個(gè)或更多的較低電容的超級(jí)電容器置換，來(lái)降低電路ESR。例如，并聯(lián)的300毫歐ESR的兩個(gè)超級(jí)電容器有150毫歐的電路ESR。在一些實(shí)施例中，高電容、高ESR的超級(jí)電容器和低電容、低ESR的超級(jí)電容器并聯(lián)可以形成高電容、低ESR的組合。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，高電容高ESR的超級(jí)電容器包括CooperBussmannB1010-2R5155超級(jí)電容器，而低電容低ESR的超級(jí)電容器包括CooperBussmannA0820-2R5474的0.47F、150毫歐ESR的超級(jí)電容器。vi.在輪鎖閉狀態(tài)下持續(xù)時(shí)間的確定邏輯0104在一些情況下，輪的制動(dòng)機(jī)構(gòu)被激活，并且輪在一個(gè)延長(zhǎng)期間內(nèi)保持鎖閉狀態(tài)。代表性地，存儲(chǔ)在超級(jí)電容器組410內(nèi)的能量隨后用來(lái)給輪解鎖。然而，存儲(chǔ)在超級(jí)電容器組410內(nèi)的能量隨時(shí)間衰減，因?yàn)槌?jí)電容器自放電。如果輪被鎖閉了太長(zhǎng)的時(shí)間，則超級(jí)電容器組410內(nèi)的能量將小到不能給輪解鎖。就此，輪將保持鎖閉直到被控制解鎖(例如，通過(guò)經(jīng)過(guò)授權(quán)的人，該人有能夠發(fā)布適當(dāng)?shù)慕怄i命令的裝置)。形成這個(gè)解鎖的能量將只好來(lái)自于除了超級(jí)電容器組410以外的能量源。例如，在某些實(shí)施例中，備用電池可以包含足夠的能量來(lái)給輪解鎖。然而，在另一些實(shí)施例中，該輪將只好通過(guò)來(lái)自外部源的動(dòng)力被供給。0105圖5A和表1所述的實(shí)施例的超級(jí)電容器組的放電時(shí)間代表性地是幾天。然而，如果超級(jí)電容器組410在輪鎖閉前沒(méi)有被充分充電，則放電時(shí)間會(huì)更短。0106控制電路400a的某些實(shí)施例有利地通過(guò)在特定點(diǎn)給輪解鎖來(lái)避免輪處于持續(xù)鎖閉狀態(tài)，在所述點(diǎn)處超級(jí)電容器組410有正好足夠的能量來(lái)形成輪解鎖周期。在這樣的實(shí)施例中，微控制器U2周期性地監(jiān)控超級(jí)電容器組410的電荷狀態(tài)來(lái)確定超級(jí)電容器是否已經(jīng)到達(dá)該點(diǎn)。在給輪解鎖后，該輪能夠自由旋轉(zhuǎn)，并且該物體(輪附在其上)能夠移動(dòng)。0107在某些情況下，可以是不需要給輪解鎖的，因?yàn)槲矬w可能被盜。因而，在一些實(shí)施例中，微控制器U2能夠被配置成在這種情況下應(yīng)用下述確定邏輯。該確定邏輯取決于輪是否包括備用電源(例如，備用電池)。0108在輪沒(méi)有備用電源的案例中，如果輪再次開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，微控制器U2等待直到超級(jí)電容器組410已經(jīng)充分充電到能夠形成整個(gè)鎖閉/解鎖周期。然后微控制器U2給輪發(fā)信號(hào)使之再次鎖閉。在這個(gè)確定邏輯背后的基本原理是最初輪被正確鎖閉(例如，物體被盜)，然后在輪被鎖閉后物體被拋棄。通過(guò)隨后給輪解鎖，該確定邏輯在如下假定下生效當(dāng)超級(jí)電容器組410剩下正好足夠的能量來(lái)給輪解鎖時(shí)，給輪解鎖未必能導(dǎo)致物體再次移動(dòng)。做為選擇，如果在微控制器U2給輪解鎖后手推車移動(dòng)，則基本原理假定允許該物體移動(dòng)到足夠遠(yuǎn)來(lái)給超級(jí)電容器組410再次充電將不會(huì)較大地影響物體最終重新獲得的機(jī)會(huì)。0109在該確定邏輯的預(yù)備實(shí)施例中，如果輪開(kāi)始再次旋轉(zhuǎn)，則該輪立即被備用電源鎖閉。在這個(gè)預(yù)備實(shí)施例中，基本原理是輪后來(lái)的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致丟失物體。在某些實(shí)施例中，當(dāng)控制電路400a被初始化時(shí)，例如，通過(guò)在非易失性存儲(chǔ)器(例如，EEPROM)中存儲(chǔ)適當(dāng)標(biāo)記，能夠做出確定邏輯的不同選擇。0110進(jìn)一步實(shí)施例使用低電流電容的備用電池，該電池沒(méi)有解鎖輪的能力。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)超級(jí)電容器組410放電到包含能可靠地形成解鎖周期的最小能量時(shí)，輪被解鎖。如果未授權(quán)人或以未授權(quán)方式移動(dòng)該輪，則微控制器U2等待直到超級(jí)電容器組410充分充電以便形成整個(gè)鎖閉/解鎖周期。然后該微控制器U2給輪發(fā)出信號(hào)使之再次鎖閉。輪鎖閉機(jī)構(gòu)的某些實(shí)施例需要大約500mA的峰值電流來(lái)形成一個(gè)解鎖周期。許多商業(yè)上可用的電池利用有足夠的高內(nèi)阻的電池化學(xué)特性，這樣它們產(chǎn)生的電流不夠鎖閉或解鎖不同優(yōu)選實(shí)施例vii.輔助備用電池0111在一些實(shí)施例中，輪包括輔助備用電池，該輔助備用電池作為當(dāng)超級(jí)電容器組內(nèi)的能量過(guò)低時(shí)的動(dòng)力源。該備用電池代表性地包括例如堿性電池或一次鋰電池的一次性電池，雖然在另一些實(shí)施例中可以使用例如鋰電池的可充電電池。在某些實(shí)施例中在一次性電池上應(yīng)用了浮充電壓，這樣可以降低電池的自放電速率。0112圖5B所示電路圖為包含了備用電池系統(tǒng)450和可選的充電電路460(用來(lái)給可充電備用電池再次充電)的動(dòng)力系統(tǒng)控制電路400b的一個(gè)實(shí)施例?？刂齐娐?00b被設(shè)定成可給未調(diào)節(jié)負(fù)載420和422以及調(diào)節(jié)負(fù)載U2、412和416提供動(dòng)力。0113在放電時(shí)間后，最初被完全充電的電容器組410將自放電到電壓不足以給穩(wěn)壓器U1提供動(dòng)力。周期性監(jiān)控超級(jí)電容器C1和C2上電壓的微控制器U2，將晶體管Q3導(dǎo)通(例如，晶體管Q3的柵極通過(guò)電阻R4被拉上，以便晶體管Q3充分飽和)。當(dāng)晶體管Q3開(kāi)始導(dǎo)電時(shí)，備用電池將開(kāi)始給超級(jí)電容器C1和C2充電，而充電電流由超級(jí)電容器C1和C2的ESR限制。然后，微控制器U2關(guān)掉晶體管Q3。于是調(diào)節(jié)負(fù)載通過(guò)從備用電池傳遞到超級(jí)電容器組410的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)，直到電容器組410再次充分放電，此時(shí)再次重復(fù)這個(gè)周期。0114如果輪鎖閉條件被探測(cè)，并且在超級(jí)電容器組410中沒(méi)有足夠能量來(lái)形成鎖閉，則微控制器U2使晶體管Q3導(dǎo)通以便在微控制器410關(guān)掉晶體管Q3后給超級(jí)電容器組410附加足夠的電荷來(lái)形成鎖閉。如果沒(méi)有足夠能量來(lái)形成解鎖，則應(yīng)用相似的確定邏輯。0115在某些實(shí)施例中，備用電池僅運(yùn)行微控制器U2和其它調(diào)節(jié)負(fù)載412和416。在這樣的實(shí)施例中，通過(guò)連接晶體管Q3的輸出到二極管D6的陰極(而不是如圖5B所述的陽(yáng)極)來(lái)修改控制電路400b。只要超級(jí)電容器組410的電壓低于所需的運(yùn)行穩(wěn)壓器U1的最小電壓，則晶體管Q3被導(dǎo)通。在這些實(shí)施例中，不管自舉電源通路426是否被使用，二極管D6均被包括在控制電路中。一些實(shí)施例有利地使用了備用電池系統(tǒng)450取代自舉動(dòng)力電路(例如包括二極管D5、D6、D7、電容器C4和電阻R1的電路部分)。vil給超級(jí)電容器組提供動(dòng)為0116一個(gè)測(cè)試被用來(lái)測(cè)量動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的特性。超級(jí)電容器組包括串聯(lián)的三個(gè)CooperBussmannPowerStorB0830-2R5475EDLC超級(jí)電容器(1.6F和0.45歐姆的標(biāo)稱ESR)。超級(jí)電容器組有7.5V的最大工作電壓。全波整流器中的二極管D1-D4是BAT54T肖特基勢(shì)壘二極管(DiodesInc，WsetlakeVillage,California)，該二極管因?yàn)樵诘碗娏鲿r(shí)有小的正向壓降而被選用。齊納并聯(lián)調(diào)節(jié)器LM432(NationalSemiconductorCorp.,SantaClara，California)和超級(jí)電容器組并聯(lián)來(lái)限制電容器組兩端的壓降大約在7.2V。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>獲得的平均功率(mW)253計(jì)算的平均生成功率(mW)3400117表2所示為測(cè)試實(shí)施例動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。發(fā)電機(jī)(圖3D所示)被機(jī)構(gòu)電鉆發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此提供頻率大約為330Hz的正弦發(fā)電機(jī)輸出，而輪旋轉(zhuǎn)大約是165RPM。當(dāng)發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中時(shí)，超級(jí)電容器組兩端的電壓作為隨時(shí)間變化的函數(shù)被記錄。在表2中，在標(biāo)簽為"最壞情況二極管壓降+ESR壓降(V)"的欄內(nèi)的結(jié)果是通過(guò)二極管數(shù)據(jù)表中每個(gè)電壓階躍的兩倍的平均電流來(lái)計(jì)算的(注意這里有兩個(gè)二極管壓降，例如，Dl和D4，對(duì)于正的發(fā)電機(jī)相位)。同樣，ESR從超級(jí)電容器數(shù)據(jù)表中獲得(可以是稍微保守的)。0118表2也顯示了離散時(shí)間模擬的結(jié)果，該模擬將發(fā)電機(jī)視為恒定電源而不考慮負(fù)載電流。在這個(gè)模擬中，假定發(fā)電機(jī)產(chǎn)生0.31(mW).sirmt的瞬時(shí)功率并產(chǎn)生I3(V).si，t的最大電壓。離散時(shí)間模擬根據(jù)指數(shù)擬合來(lái)模擬全波整流器上的二極管壓降，本測(cè)試中該指數(shù)擬合在電壓范圍內(nèi)有大約0.05V的精度。表2說(shuō)明離散時(shí)間模擬的結(jié)果接近測(cè)試結(jié)果，在低超級(jí)電容器電荷水平時(shí)模擬結(jié)果稍微更樂(lè)觀些，而在較高的電荷水平時(shí)稍微更悲觀些。0119表2中的結(jié)果說(shuō)明動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例能夠產(chǎn)生大約250mW的平均可用功率，該動(dòng)力系統(tǒng)在典型的通過(guò)人的運(yùn)動(dòng)而推動(dòng)手推車的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)。存儲(chǔ)在超級(jí)電容器組中的全部能量為9.4焦耳，該電容器組包括兩個(gè)CooperBussmannB1010-2R5155EDLC，該EDLC的標(biāo)稱電容為1.5F、工作電壓為5.0V，在此實(shí)施例中9.4焦耳能量能在少于大約40秒內(nèi)被獲得。在大約2英尺/秒的步行速度下，物體移動(dòng)大約80英尺的距離能夠給超級(jí)電容器組充分充電。因而，安裝在輪式物體(例如，購(gòu)物車)內(nèi)的超級(jí)電容器組可能通過(guò)這里公開(kāi)的某些實(shí)施例的發(fā)電機(jī)被快速充電。0120在一些實(shí)施例中，超級(jí)電容器組能夠保持它的電荷達(dá)幾天或更長(zhǎng)時(shí)間，代表性地比物體移動(dòng)(和發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn))的時(shí)間間隔要長(zhǎng)得多。因而，例如，在零售商店環(huán)境中，即使在消費(fèi)者適度的、間歇的使用下，超級(jí)電容器組也可能維持充分充電狀態(tài)。如果手推車被推離零售商店周圍的限制區(qū)域，那么超級(jí)電容器組將包含足夠的存儲(chǔ)電能來(lái)驅(qū)動(dòng)鎖閉機(jī)構(gòu)阻止偷竊手推車。0121雖然根據(jù)某些優(yōu)選實(shí)施例和某些優(yōu)選用法，發(fā)明已經(jīng)被描述，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)而言很明顯的、包括不提供上述所有特征和優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例和用法的另一些實(shí)施例和另一些用法同樣在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因而，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求以及它們明顯的變更和相等物來(lái)定義。權(quán)利要求1.一種被配置用于車輛的、在輪中的動(dòng)力發(fā)電機(jī)包括包括線圈的外殼；安裝在所述外殼內(nèi)部、可操作地繞軸旋轉(zhuǎn)的磁化元件；以及被配置為引起所述磁化元件響應(yīng)所述輪的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；其中，所述磁化元件的旋轉(zhuǎn)在所述線圈中產(chǎn)生電力以便使所述發(fā)電機(jī)提供電力；以及其中，所述外殼、所述磁化元件和所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被安裝在所述輪內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述動(dòng)力發(fā)電機(jī)被配置成給安裝在車輛上的電子部件提供動(dòng)力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電子部件是雙向通訊系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電子部件是視頻顯示器。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電子部件是音頻揚(yáng)聲器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電子部件是導(dǎo)航系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電子部件被配置成阻止所述車輛運(yùn)動(dòng)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，進(jìn)一步包括基本安裝在所述軸上的定子并且其中所述磁化元件包括轉(zhuǎn)子。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述動(dòng)力發(fā)電機(jī)被配置成給同樣安裝在所述車輛上的儲(chǔ)能器提供動(dòng)力。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述儲(chǔ)能器被安裝在所述輪上。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述儲(chǔ)能器包括電容存儲(chǔ)裝置。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，進(jìn)一步包括適合存儲(chǔ)電能的電池。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電池包括可充電電池。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電池被配置成供應(yīng)輔助動(dòng)力。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述電容存儲(chǔ)裝置包括超級(jí)電容器。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述超級(jí)電容器包括以串聯(lián)結(jié)構(gòu)連接的、電荷平衡的至少兩個(gè)超級(jí)電容器。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述發(fā)電機(jī)被配置成是溫度敏感的并且響應(yīng)溫度以調(diào)節(jié)存儲(chǔ)在所述超級(jí)電容器中的產(chǎn)生的能18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，進(jìn)一步被配置成給系統(tǒng)提供動(dòng)力，該系統(tǒng)是用來(lái)限制所述車輛運(yùn)動(dòng)的。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，進(jìn)一步被配置成給輪制動(dòng)系統(tǒng)控制電路提供動(dòng)力。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述輪制動(dòng)系統(tǒng)控制電路包括用來(lái)將制動(dòng)器從第一狀態(tài)移動(dòng)到第二狀態(tài)、并且維持該制動(dòng)器在第二狀態(tài)直到預(yù)定條件出現(xiàn)的動(dòng)力管理系統(tǒng)。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述預(yù)定條件是要求所述制動(dòng)器狀態(tài)改變的外部生成信號(hào)。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的動(dòng)力發(fā)電機(jī)，其中所述預(yù)定條件反映了產(chǎn)生所述制動(dòng)器狀態(tài)變化所需的能量。23.—種被配置成用于有輪的移動(dòng)物體的動(dòng)力管理系統(tǒng)，包括響應(yīng)所述物體運(yùn)動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)；連接到所述發(fā)電機(jī)上的電容儲(chǔ)能器；以及被配置成基于所述儲(chǔ)能器中的能量水平來(lái)控制來(lái)自該儲(chǔ)能器的動(dòng)力使用的電子部件；其中，所述發(fā)電機(jī)、所述電容儲(chǔ)能器和所述電子部件被安裝在所述輪內(nèi)。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的動(dòng)力管理系統(tǒng)，其中所述儲(chǔ)能器包括至少一個(gè)超級(jí)電容器。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的動(dòng)力管理系統(tǒng)，其中所述電子部件調(diào)節(jié)所述電容儲(chǔ)能器中電荷的量。26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的動(dòng)力管理系統(tǒng)，其中所述儲(chǔ)能器包括電池。27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的動(dòng)力管理系統(tǒng)，其中所述電子部件提供調(diào)節(jié)電壓。28.—種物體的輪的制動(dòng)系統(tǒng)，包括與所述輪關(guān)聯(lián)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便能制動(dòng)或釋放該輪的旋轉(zhuǎn)；與所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)、被配置成導(dǎo)致該制動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)或釋放輪的旋轉(zhuǎn)的控制器；響應(yīng)來(lái)自所述控制器的信號(hào)給所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的動(dòng)力存儲(chǔ)裝置；以及在輪上的、被配置成給所述存儲(chǔ)裝置提供動(dòng)力的發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)響應(yīng)所述輪的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)轉(zhuǎn)。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述物體是手推車。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述手推車是購(gòu)物車。31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述手推車被配置成響應(yīng)手動(dòng)施加力而運(yùn)動(dòng)。32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述動(dòng)力存儲(chǔ)裝置包括至少一個(gè)超級(jí)電容器。33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成導(dǎo)致所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)響應(yīng)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生而制動(dòng)或釋放。34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述標(biāo)準(zhǔn)包括在預(yù)定極限時(shí)、在所述儲(chǔ)能器內(nèi)的動(dòng)力水平。'35.—種在有輪物體的制動(dòng)系統(tǒng)中管理動(dòng)力的方法，包括響應(yīng)所述輪的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生動(dòng)力；在電容儲(chǔ)能器內(nèi)存儲(chǔ)上述產(chǎn)生的動(dòng)力；使用來(lái)自所述儲(chǔ)能器的動(dòng)力向所述輪提供制動(dòng)力；監(jiān)控儲(chǔ)能器中的動(dòng)力水平；以及當(dāng)監(jiān)控的水平是預(yù)定條件時(shí)釋放所述制動(dòng)力。36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)定義的條件提供輔助動(dòng)力以便提供制動(dòng)力。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述定義的條件涉及所述儲(chǔ)能器中的第二動(dòng)力水平。38.—種被配置用于有輪車輛的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括安裝在所述輪內(nèi)的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)被配置成將所述輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電能；電學(xué)連接到所述發(fā)電機(jī)上、被配置成存儲(chǔ)部分所述電能的電能存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置安裝在所述車輛內(nèi)；以及電學(xué)連接到所述發(fā)電機(jī)和所述存儲(chǔ)裝置上的動(dòng)力管理系統(tǒng)，該動(dòng)力管理系統(tǒng)被配置成監(jiān)控所述存儲(chǔ)裝置中的電能水平。39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述車輛是手推車。40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述手推車是購(gòu)物車。41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述電存儲(chǔ)裝置包括至少一個(gè)超級(jí)電容器。42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述電存儲(chǔ)裝置被安裝在所述輪內(nèi)。43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)被配置成給安裝在所述車輛內(nèi)或車輛上的部件提供電能。44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述部件被配置成阻止所述車輛運(yùn)動(dòng)。45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述部件安裝在所述輪內(nèi)。46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述部件是在鎖閉位置和解鎖位置間移動(dòng)的輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中在所述鎖閉位置時(shí)所述輪的旋轉(zhuǎn)是基本被阻止的，在所述解鎖位置時(shí)所述輪的旋轉(zhuǎn)是基本被允許的。47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述動(dòng)力管理系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成，如果存儲(chǔ)在所述電存儲(chǔ)裝置中的電能到達(dá)極限值時(shí)，給所述輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)信號(hào)使之在所述鎖閉位置和所述解鎖位置間移動(dòng)。48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中所述極限值涉及用于從所述鎖閉位置向所述解鎖位置移動(dòng)所述輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)的電能的量。49.一種在有輪物體中的動(dòng)力系統(tǒng)，包括從所述輪的旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生電力的裝置；存儲(chǔ)電力的裝置；以及通過(guò)使用來(lái)自所述發(fā)電裝置的動(dòng)力來(lái)給所述存儲(chǔ)裝置充電的裝置；其中，所述發(fā)電裝置、所述存儲(chǔ)裝置和所述充電裝置被安裝在所述輪內(nèi)。50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)電力的裝置包括至少一個(gè)超級(jí)電容器。51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)電力的裝置包括一個(gè)可充電電池。52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的動(dòng)力系統(tǒng)，進(jìn)一步包括分配來(lái)自所述發(fā)電裝置或所述存儲(chǔ)裝置的電力到電子部件上的裝置。53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述電子部件是雙向通訊系統(tǒng)。54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述電子部件是導(dǎo)航系統(tǒng)。55.根據(jù)權(quán)利要求52所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述電子部件是顯示器裝置。56.根據(jù)權(quán)利要求52所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述電子部件是制動(dòng)系統(tǒng)。57.根據(jù)權(quán)利要求52所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述電子部件被配置成阻止所述物體運(yùn)動(dòng)。58.根據(jù)權(quán)利要求52所述的動(dòng)力系統(tǒng)，其中所述電子部件是輪操縱系統(tǒng)。全文摘要輪式物體的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)包括機(jī)構(gòu)連接在物體的一個(gè)或多個(gè)輪上的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)可以將輪的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換為電能。該動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)可以包括電存儲(chǔ)裝置，該電存儲(chǔ)裝置被配置成存儲(chǔ)所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力。來(lái)自發(fā)電機(jī)和/或電存儲(chǔ)裝置的動(dòng)力可以用來(lái)向物體內(nèi)或物體上的其它電力系統(tǒng)提供動(dòng)力。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，電存儲(chǔ)裝置包括一組串聯(lián)的高容量電容器。一些實(shí)施例使用控制電路，例如，來(lái)調(diào)節(jié)電容器組的充電和放電并為其它系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)碾妷?。在一些?shí)施例中，動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)被配置成被安裝在物體的輪內(nèi)。文檔編號(hào)B60C23/00GK101171147SQ200680013809公開(kāi)日2008年4月30日申請(qǐng)日期2006年3月20日優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日發(fā)明者S·E·漢納,S·J·卡特申請(qǐng)人:看門人系統(tǒng)公司