用于諸如電池的便攜式充電設(shè)備和電力存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證、安全和控制的裝置、方法和制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及從可再充電電力存儲(chǔ)設(shè)備和便攜式充電設(shè)備(例如二次電池、超級(jí)電容器、超電容器)充電和放電，其可以適合在廣泛的領(lǐng)域或應(yīng)用中使用，例如在交通運(yùn)輸和非交通運(yùn)輸中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]存在用于便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備的廣泛的各種的用途或應(yīng)用。
[0003]—種這樣的應(yīng)用是交通運(yùn)輸領(lǐng)域?；旌匣蛉妱?dòng)車輛越來越常見。這些車輛跟傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，混合或電動(dòng)車輛可以實(shí)現(xiàn)更高的燃油經(jīng)濟(jì)性并且可以具有少量或甚至零尾氣污染。具體地，全電動(dòng)車輛不僅具有零尾氣污染，而且還關(guān)聯(lián)到更低的總污染。例如，可以從可再生能源(例如太陽能，水電)生成電力。還例如，可以在不產(chǎn)生空氣污染的電廠(例如核電廠)生成電力。再例如，可以在燃燒相對(duì)“清潔燃燒”的燃料(例如天然氣)的電廠生成電力，該電廠比內(nèi)燃機(jī)具有更高的效率和/或使用污染控制或消除系統(tǒng)(例如工業(yè)空氣洗滌器)，這些系統(tǒng)對(duì)個(gè)人車輛的使用來說過于龐大、高成本或昂貴。
[0004]個(gè)人交通車輛(例如內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的小型摩托車(scooter)和/或輕型摩托車(motorbike))在很多地方(例如很多亞洲大城市)非常常見。特別跟汽車、小轎車或卡車比，這些小型摩托車和/或輕型摩托車一般相對(duì)便宜。擁有大量內(nèi)燃機(jī)小型摩托車和/或輕型摩托車的城市還趨向于污染很嚴(yán)重并且受到嚴(yán)重的空氣污染。最近，很多內(nèi)燃機(jī)小型摩托和/或輕型摩托車都配備了相對(duì)較低的個(gè)人交通污染源。例如，這些小型摩托車和/或輕型摩托車可以具有比大型車輛更高的里程數(shù)。一些小型摩托車和/或輕型摩托車甚至還配備有基本的污染控制裝置(催化式排氣凈化器)。遺憾的是，由于小型摩托車和/或輕型摩托車在使用時(shí)沒有得到維護(hù)和/或小型摩托車和/或輕型摩托車被改裝(例如有意或無意地移除催化式排氣凈化器)，很快就超過了工廠指定的排放等級(jí)。一般來說，摩托車和/或輕型摩托車的車主或使用者缺少財(cái)源或動(dòng)機(jī)來維護(hù)他們的車輛。
[0005]已知空氣污染對(duì)人的健康有不利影響，與各種疾病的原因或惡化相關(guān)聯(lián)(例如，很多報(bào)告將空氣污染與肺氣腫、哮喘、囊纖維化以及各種心血管疾病相聯(lián)系)。這些疾病奪走大量生命，并嚴(yán)重降低無數(shù)其他人的生命質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]用零尾氣污染來替換內(nèi)燃機(jī)對(duì)空氣質(zhì)量很有益，因而對(duì)大量人群的健康也很有益。
[0007]雖然全電動(dòng)車輛的零尾氣排放的優(yōu)點(diǎn)很好，但是大眾使用全電動(dòng)車輛進(jìn)展緩慢。一個(gè)原因體現(xiàn)在成本上，尤其是二次電池的成本。另一個(gè)原因體現(xiàn)在電池單次充電后可用的有限駕駛距離，以及當(dāng)耗盡時(shí)對(duì)二次電池完全充電所需的相對(duì)較長時(shí)間(例如，幾個(gè)小時(shí))。
[0008]本文描述的方案可以解決上述對(duì)零尾氣排放技術(shù)的使用造成限制的一些問題，尤其是在高人口密度的城市和具有有限經(jīng)濟(jì)來源的人群中。
[0009]例如，本文描述的一些方案使用收集、充電和配送機(jī)器(也可以稱為售貨亭(k1sk)或售貨機(jī)(vending machine))來收集、充電和配送電能存儲(chǔ)設(shè)備(例如電池、超級(jí)電容器、超電容器)。這些機(jī)器可以廣泛分布在城市或其他地區(qū)的眾多位置，例如，便利店或者已有的加油站或充氣站。
[0010]該收集、充電和配送機(jī)器可維持完全充電或幾乎完全充電的電存儲(chǔ)設(shè)備的儲(chǔ)備以供最終用戶使用。該收集、充電和配送機(jī)器可收集、接納或以其他方式接受耗盡的電存儲(chǔ)設(shè)備(例如，如由最終用戶返回)，從而對(duì)該電存儲(chǔ)設(shè)備再充電以供隨后的最終用戶再使用。
[0011]因此，由于一些收集、充電和配送機(jī)器可能不具有完全充電電池的庫存，或者可能不在特定用戶方便的位置處，最終用戶可能希望使用便攜式充電設(shè)備來對(duì)他們的電池或其他電力存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行充電。這樣可以在收集、充電和配送機(jī)器處解決與成本、有限可用性以及有限距離和相對(duì)較長的再充電時(shí)間有關(guān)的問題。
[0012]如上文所述，二次電池及其他電力存儲(chǔ)設(shè)備相對(duì)較昂貴。因此，盡可能儲(chǔ)備最少數(shù)目的電力存儲(chǔ)設(shè)備且同時(shí)仍確保滿足對(duì)于該電力存儲(chǔ)設(shè)備的需求是有益的。這也可以由用戶使用便攜式充電設(shè)備以使得在各收集、充電和配送機(jī)器處需要儲(chǔ)備較少的充電電池來推動(dòng)。
[0013]—種對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電的便攜式充電設(shè)備的便攜式充電設(shè)備安全系統(tǒng)可被概述為包括:至少一個(gè)控制器；以及耦接至所述至少一個(gè)控制器的至少一個(gè)通信模塊，其中所述至少一個(gè)控制器被配置為:接收與要由所述便攜式充電設(shè)備充電的便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息；基于接收到的與認(rèn)證有關(guān)的信息，做出關(guān)于允許所述便攜式充電設(shè)備對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電的決定；以及記錄或者傳送與充電有關(guān)的信息，以跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用。記錄或者傳送與充電有關(guān)的信息以跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用可基于以下決定:基于接收到的與認(rèn)證有關(guān)的信息而做出的關(guān)于允許對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電的決定。
[0014]所述至少一個(gè)控制器還可以被配置為，如果基于與認(rèn)證有關(guān)的信息認(rèn)證了所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備，則允許對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電。允許對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電可包括:發(fā)送使所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備被充電的信號(hào)。
[0015]所述便攜式充電設(shè)備安全系統(tǒng)還可以包括:耦接到所述便攜式充電設(shè)備的至少一個(gè)端子和所述便攜式充電設(shè)備的電源的開關(guān)，所述開關(guān)被配置為由所述便攜式充電設(shè)備安全系統(tǒng)的控制器生成的控制信號(hào)來激活，其中所述控制器被配置為:如果基于與認(rèn)證有關(guān)的信息認(rèn)證了所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備，則以使所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備被充電的方式發(fā)送信號(hào)，使得所述控制信號(hào)使所述開關(guān)閉合以接通電路，從而允許電流從所述便攜式充電設(shè)備流出，使得對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電；以及當(dāng)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備與所述便攜式充電設(shè)備斷開連接時(shí)，以阻止所述便攜式充電設(shè)備提供充電的方式發(fā)送信號(hào)，使得所述控制信號(hào)使所述開關(guān)將電路斷開并阻止電流從所述便攜式充電設(shè)備流出。所述至少一個(gè)控制器可以被配置為，經(jīng)由在所述便攜式充電設(shè)備和所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備之間發(fā)送的近場通信(NFC)無線信號(hào)，接收與認(rèn)證有關(guān)的信息。
[0016]所述至少一個(gè)控制器還可以被配置為基于所述便攜式充電設(shè)備提供的充電量或所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備接收的充電量，跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用。
[0017]所述至少一個(gè)控制器還可以被配置為基于與所述便攜式充電設(shè)備或便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的用戶賬戶，跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用。
[0018]所述至少一個(gè)控制器還可以被配置為向外部設(shè)備傳送與所述便攜式充電設(shè)備的使用有關(guān)的信息，以對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備計(jì)費(fèi)。
[0019]所述至少一個(gè)控制器還可以被配置為將與所述便攜式充電設(shè)備的使用有關(guān)的信息與用戶賬戶相關(guān)聯(lián)，所述用戶賬戶與所述便攜式充電設(shè)備和所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備之一或多個(gè)相關(guān)聯(lián)。與所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息是與以下之一或多個(gè)有關(guān)的信息:與所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的車輛，以及與所述車輛相關(guān)聯(lián)的用戶。
[0020]—種便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備安全系統(tǒng)中的方法可被概述為包括:接收與便攜式充電設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息，所述便攜式充電設(shè)備連接到便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備以對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電；基于接收到的與認(rèn)證有關(guān)的信息，做出關(guān)于允許從所述設(shè)備充電的決定；以及記錄或者傳送與充電有關(guān)的信息，以跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用。記錄或者傳送與充電有關(guān)的信息以跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用可基于以下決定:基于接收到的與認(rèn)證有關(guān)的信息而做出的關(guān)于允許從所述便攜式充電設(shè)備充電的決定。
[0021]所述方法還可以包括:如果基于與認(rèn)證有關(guān)的信息認(rèn)證了所述便攜式充電設(shè)備，則接受從所述便攜式充電設(shè)備對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電。接受對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的充電可以包括發(fā)送使便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備被充電的信號(hào)。
[0022]所述方法還可以包括:由便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備安全系統(tǒng)的控制器生成的信號(hào)來激活開關(guān)，所述開關(guān)耦接到所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的至少一個(gè)端子和所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的電池單元；如果基于與認(rèn)證有關(guān)的信息認(rèn)證了所述便攜式充電設(shè)備，則以以下方式發(fā)送信號(hào):通過使得所述開關(guān)閉合以接通電路，從而允許電流從所述便攜式充電設(shè)備流出使得對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電，使所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備被充電；當(dāng)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備與所述便攜式充電設(shè)備斷開連接時(shí)，以以下方式發(fā)送信號(hào):通過使得所述開關(guān)將電路斷開并阻止電流從所述便攜式充電設(shè)備流出，阻止所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備接受充電。接收與所述便攜式充電設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息可以包括經(jīng)由在所述便攜式充電設(shè)備和所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備之間發(fā)送的近場通信(NFC)無線信號(hào)，接收與認(rèn)證有關(guān)的信息。
[0023]所述方法還可以包括基于所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備從所述便攜式充電設(shè)備接收到的充電量，跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用。
[0024]所述方法還可以包括基于與所述便攜式充電設(shè)備或所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的用戶賬戶，跟蹤所述便攜式充電設(shè)備的使用。
[0025]所述方法還可以包括向外部設(shè)備傳送與所述便攜式充電設(shè)備的使用有關(guān)的信息，以對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備計(jì)費(fèi)。
[0026]所述方法還可以包括將與所述便攜式充電設(shè)備的使用有關(guān)的信息與用戶賬戶相關(guān)聯(lián)，所述用戶賬戶與所述便攜式充電設(shè)備和所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備之一或多個(gè)相關(guān)聯(lián)。與所述便攜式充電設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息可以是與以下之一或多個(gè)有關(guān)的信息:與所述便攜式充電設(shè)備相關(guān)聯(lián)的車輛，以及與所述車輛相關(guān)聯(lián)的用戶。
[0027]—種便攜式充電設(shè)備可以概述為包括充電設(shè)備充電電源以及可操作耦接到電源的安全系統(tǒng)，所述安全系統(tǒng)被配置為:通過近場通信信號(hào)接收與要由所述便攜式充電設(shè)備充電的便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息；以及基于接收到的與所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息，允許所述便攜式充電設(shè)備對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電或者阻止所述便攜式充電設(shè)備對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電。
[0028]所述安全系統(tǒng)還可以被配置為:基于接收到響應(yīng)或基于沒有接收到響應(yīng)，如存在能量，則確定從所述便攜式充電設(shè)備釋放多少能量對(duì)所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備充電，所述響應(yīng)是對(duì)來自所述安全系統(tǒng)的對(duì)與所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息的請(qǐng)求的響應(yīng)。
[0029]所述安全系統(tǒng)還可以被配置為基于接收到的與所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息，發(fā)送使所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備接受所述便攜式充電設(shè)備的充電的控制信號(hào)。
[0030]—種便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備安全系統(tǒng)中的方法可以概述為包括:由安全系統(tǒng)控制器通過近場通信信號(hào)接收與充電設(shè)備的針對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息；以及基于接收到的與所述充電設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息，通過安全系統(tǒng)控制器允許所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備放電或者通過所述安全系統(tǒng)控制器阻止所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備放電。
[0031]接收到的與所述充電設(shè)備的認(rèn)證有關(guān)的信息可以是對(duì)檢測到的所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備(Pesd)的充電電平升高并且在檢測到所述升高前未執(zhí)行認(rèn)證加以指示的信息，并且所述安全系統(tǒng)被配置為響應(yīng)于接收到的對(duì)檢測到的所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的充電電平升高并且在檢測到所述升高前未執(zhí)行認(rèn)證加以指示的信息，阻止所述便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備放電。
【附圖說明】
[0032]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相似的元件或動(dòng)作。附圖中元件的尺寸和相對(duì)位置不必按照比例繪制。例如，各元件的形狀和角度不是按照比例繪制的，并且這些元件中的一些元件經(jīng)任意放大及定位以改良附圖辨視性。另外，所繪制的元件的特定形狀并不旨在傳遞與特定元件的實(shí)際形狀有關(guān)的任何信息，且僅為了易于在附圖中辨識(shí)而選擇。
[0033]圖1是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的包括收集、充電和配送機(jī)器、多個(gè)電力存儲(chǔ)設(shè)備、小型摩托車和/或輕型摩托車、以及經(jīng)由電網(wǎng)提供的電氣服務(wù)的示意圖。
[0034]圖2是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的收集、充電和配送機(jī)器的框圖，該收集、充電和配送機(jī)器的框圖用于諸如圖1所示的便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的收集、充電和配送。
[0035]圖3A是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的圖1的便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備的框圖，該便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備連接到便攜式充電設(shè)備并與便攜式充電設(shè)備進(jìn)行通信。
[0036]圖3B是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的便攜式充電設(shè)備的框圖，該便攜式充電設(shè)備連接到便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備并與圖1的后端或內(nèi)勤系統(tǒng)進(jìn)行通信。
[0037]圖3C是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的便攜式充電設(shè)備的框圖，該便攜式充電設(shè)備連接到圖1的便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備和/或車輛并與其進(jìn)行通信。
[0038]圖4是根據(jù)各非限制性說明實(shí)施例的圖3A、3B或3C的安全系統(tǒng)控制器的示意圖。
[0039]圖5是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的示出操作圖4的安全系統(tǒng)控制器的第一方法的流程圖。
[0040]圖6是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的示出操作圖4的安全系統(tǒng)控制器的第二方法的流程圖。
[0041]圖7是根據(jù)一個(gè)非限制性說明實(shí)施例的示出操作圖4的安全系統(tǒng)控制器的第三方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]在以下描述中，闡明了某些特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)各種所揭示的實(shí)施例的透徹理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可在無該特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下或通過其他方法、組件、材料等來實(shí)踐實(shí)施例。在其他情況下，未詳細(xì)示出或描述與售貨裝置、電池、超級(jí)電容器或超電容器、電力轉(zhuǎn)換器(包括但不限于，變壓器、整流器、DC/DC電力轉(zhuǎn)換器、開關(guān)模式電力轉(zhuǎn)換器、控制器及通信系統(tǒng)及結(jié)構(gòu))及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的熟知結(jié)構(gòu)，以避免不必要地使實(shí)施例的描述晦澀難懂。
[0043]除非上下文另有需要，否則整個(gè)本說明書及后續(xù)的權(quán)利要求，詞“包括(comprise) ”及其變化形式(諸如，“comprises”及“comprising”)應(yīng)按開放的包括性意義來解釋，亦即，解釋為“包括但不限于”。
[0044]整個(gè)本說明書的對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的提及的含義是結(jié)合所述實(shí)施例來描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，詞組“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”在整個(gè)本說明書的各處中的出現(xiàn)未必皆指代相同實(shí)施例。
[0045]諸如第一、第二及第三的序數(shù)詞的使用未必暗示次序的排名意義，而可能僅是區(qū)分動(dòng)作或結(jié)構(gòu)的多個(gè)例項(xiàng)。
[0046]對(duì)便攜式電力(電能)存儲(chǔ)設(shè)備的提及意指能夠存儲(chǔ)電力及釋放所存儲(chǔ)電力的任何設(shè)備，包括但不限于電池、超級(jí)電容器或超電容器。對(duì)電池的提及意指一個(gè)或多個(gè)化學(xué)存儲(chǔ)電池，例如，可再充電或二次電池單元(secondary battery cell)，包括但不限于鎳鎘合金或鋰離子電池單元。
[0047]本文中提供的本發(fā)明的標(biāo)題及公開的摘要僅為了便利起見，并不解釋為實(shí)施例的范圍或意義。
[0048]圖1示出了根據(jù)一個(gè)說明實(shí)施例的包括收集、充電和配送機(jī)器102的環(huán)境100。
[0049]收集、充電和配送機(jī)器102可采用售貨機(jī)或售貨亭的形式。收集、充電和配送機(jī)器102具有多個(gè)接納器、收容空間或插座(rec印tacle)104a、104b至104η (在圖1中僅引出三個(gè)，統(tǒng)稱為104)，以可移除地接納便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備(例如，電池、超級(jí)電容器或超電容器)106a至106n(統(tǒng)稱為106)，來進(jìn)行收集、充電和配送。如圖1所示，接納器104中的一些接納器為空的，而其他接納器104容納便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106。雖然圖1示出每一接納器104中有一個(gè)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106，但在一些實(shí)施例中，每一接納器104可容納兩個(gè)或甚至兩個(gè)以上便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106。例如，每一個(gè)接納器104可足夠深以接納三個(gè)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106