用于对电存储设备进行收集和分配的模块化系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开大体涉及可再充电电力存储设备（例如，二次电池、超级电容器或超电容 器）的分配，可再充电电力存储设备可适合于在各种各样的领域或应用（例如，运输及非运 输用途）中使用。
【背景技术】
[0002] 存在用于便携式电力存储设备的广泛的各种的用途或应用。
[0003] 一种这样的应用是交通运输领域。混合或全电动车辆越来越常见。这些车辆跟传 统内燃机车辆相比具有很多优点。例如，混合或电动车辆可以实现更高的燃油经济性并且 可以具有少量或甚至零尾气污染。具体地，全电动车辆不仅具有零尾气污染，而且还关联到 更低的总污染。例如，可以从可再生能源（例如太阳能，水电）生成电力。还例如，可以在 不产生空气污染的电厂（例如核电厂）生成电力。再例如，可以在燃烧相对"清洁燃烧"的 燃料（例如天然气）的电厂生成电力，该电厂比内燃机具有更高的效率和/或使用污染控 制或消除系统（例如工业空气洗涤器），这些系统对个人车辆的使用来说过于庞大、高成本 或昂贵。
[0004] 个人交通车辆（例如内燃机动力的小型摩托车（scooter)和/或轻型摩托车 (motorbike))在很多地方（例如很多亚洲大城市）非常常见。特别跟汽车、小轿车或卡车 比，这些小型摩托车和/或轻型摩托车一般相对便宜。拥有大量内燃机小型摩托车和/或 轻型摩托车的城市还趋向于污染很严重并且受到严重的空气污染。当还是新的时候，很多 内燃机小型摩托和/或轻型摩托车都配备了相对较低的个人交通污染源。例如，这些小型 摩托车和/或轻型摩托车可以具有比大型车辆更高的里程数。一些小型摩托车和/或轻型 摩托车甚至还配备有基本的污染控制装置（催化式排气净化器）。遗憾的是，由于小型摩 托车和/或轻型摩托车在使用时没有得到维护和/或小型摩托车和/或轻型摩托车被改装 (例如有意或无意地移除催化式排气净化器），很快就超过了工厂指定的排放等级。一般来 说，摩托车和/或轻型摩托车的车主或使用者缺少财源或动机来维护他们的车辆。
[0005] 已知空气污染对人的健康有不利影响，与各种疾病的原因或恶化相关联（例如， 很多报告将空气污染与肺气肿、哮喘、囊纤维化以及各种心血管疾病相联系）。这些疾病夺 走大量生命，并严重降低无数其他人的生命质量。
【发明内容】
[0006] 对内燃机的零尾管替代将大大地使空气质量及因此的大众健康受益。
[0007] 虽然全电动车辆的零尾气排放的优点很好，但是大众使用全电动车辆进展缓慢。 一个原因体现在成本上，尤其是二次电池的成本。另一个原因体现在电池单次充电后可 用的有限驾驶距离，以及当耗尽时对二次电池再充电所需的相对较长时间（例如，几个小 时）。
[0008] 本文描述的方案可以解决上述对零尾气排放技术的使用造成限制的一些问题，尤 其是在高人口密度的城市和具有有限经济来源的人群中。
[0009] 例如，本文描述的一些方案使用收集、充电和分配机器（也可以称为售货亭 (kiosk)或售货机（vending machine))来收集、充电和分配电能存储设备（例如电池、超级 电容器、超电容器）。这些机器可以广泛分布在城市或其他地区的众多位置，例如，便利店、 停车场或者已有的加油站或充气站。
[0010] 该收集、充电和分配机器可维持完全充电或几乎完全充电的电存储设备的储备以 供端用户使用。该收集、充电和分配机器可收集、接纳或以其他方式接受耗尽的电存储设备 (例如，如由端用户返回），从而对该电存储设备再充电以供随后的端用户再使用。
[0011] 因此，当电池或其他电力存储设备达到、接近其所存储电荷的最后时，端用户可简 单地替换、交换或以其他方式调换电池或其他电力存储设备。这可解决与成本以及有限距 离及相对较长的再充电时间有关的问题。
[0012] 如上文所述，二次电池及其他电力存储设备相对较昂贵。因此，尽可能储备最少数 目的电力存储设备同时仍确保满足对电力存储设备的需求是有益的。
[0013] 因此，迅速地再充电且使电力存储设备可用的能力对于任何此努力的商业成功是 重要的。本文中描述允许对电力存储设备迅速再充电的多个方法。该方法总体使用来自电 气服务的电力以及来自多个电力存储设备中经选择以牺牲电荷的其他电力存储设备的电 力对所述电力存储设备中的选定电力存储设备再充电。举例而言，可使用较不完全充电的 电池来更迅速地对更完全充电的电池充电。或者，可使用更完全充电的电池来更迅速地对 较不完全充电的电池充电。
[0014] 在电气服务有限的情况下，例如，限于特定额定值（例如，120伏特、240伏特、220 伏特、230伏特、15安培），该方法可为有益的。在收集、充电和分配机器将位于现有位置（诸 如，零售或便利商店）的情况下，此情形可特别有利。此情形可允许在不损失升级电气服务 的情况下安装收集、充电和分配机器，同时仍实现比另外仅使用现有电气服务可实现的充 电情形迅速或快速的充电。例如，此情形可避免对将电气服务从120伏特增加至240伏特 和/或从单相服务转向三相服务的需要。当对特定位置或电力网格的电气服务有限或并非 在操作中时（例如，归因于维修、技术问题、天气、自然灾害等），该方法也可为有益的。与当 电气服务和/或电力网格可用且可操作时用以对第一数目的电能存储设备充电的第二数 目的电能存储设备的数目相比，当电气服务或电力网格有限或并非在操作中时，本文中所 描述的用以对某些电能存储设备充电的方法可使用更大数目的第二数目的电能存储设备 对第一数目的电能存储设备充电。
[0015] -种操作用于对便携式电能存储设备进行分配、收集和充电的分配、收集和充电 机器的方法可概述为包括以下各项：由控制子系统识别相对于当前可移除地位于第一分 配、收集和充电机器处的至少第二数目的便携式电能存储设备而言要以加速速率进行充电 的当前可移除地位于所述第一分配、收集和充电机器处的第一数目的便携式电能存储设 备；由充电子系统经由电气服务对所述第一数目的便携式电能存储设备充电，其中所述电 气服务具有关联限制额定值；以及在经由所述电气服务对所述第一数目的便携式电能存储 设备进行充电的同时，由所述充电子系统经由来自至少所述第二数目的便携式电能存储设 备供应的能量对所述第一数目的便携式电能存储设备充电。
[0016] 识别相对于当前可移除地位于第一分配、收集和充电机器处的至少第二数目的便 携式电能存储设备而言要以加速速率进行充电的当前可移除地位于所述第一分配、收集和 充电机器处的第一数目的便携式电能存储设备的操作可包括：识别超过完全充电的一半的 至少一个便携式电能存储设备以进行加速充电。
[0017] 所述操作分配、收集和充电机器的方法还可以包括：识别未到完全充电的一半的 至少一个便携式电能存储设备作为所述第二数目的便携式电能存储设备的一部分。
[0018] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可以进一步包括：识别低于完全充电的第 一阈值且高于完全耗尽的第二阈值的任何便携式电能存储设备作为所述第二数目的便携 式电能存储设备的一部分。
[0019] 识别相对于当前可移除地位于第一分配、收集和充电机器处的至少第二数目的便 携式电能存储设备而言要以加速速率进行充电的当前可移除地位于所述第一分配、收集和 充电机器处的第一数目的便携式电能存储设备的操作可以包括：识别比至少另一个便携式 电能存储设备更完全充电的至少一个便携式电能存储设备以进行加速充电。
[0020] 与经由所述电气服务进行的所述充电同时的、经由来自至少所述第二数目的便携 式电能存储设备供应的能量对所述第一数目的便携式电能存储设备充电的操作可包括：使 用来自至少一个较不完全充电的便携式电能存储设备的能量对至少一个更完全充电的便 携式电能存储设备充电。
[0021] 识别相对于当前可移除地位于第一分配、收集和充电机器处的至少第二数目的便 携式电能存储设备而言要以加速速率进行充电的当前可移除地位于所述第一分配、收集和 充电机器处的第一数目的便携式电能存储设备的操作可包括：识别未到完全充电的一半的 至少一个便携式电能存储设备以进行加速充电，以及识别超过完全充电的一半的至少另一 个便携式电能存储设备作为所述第二数目的便携式电能存储设备的一部分。
[0022] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可以进一步包括：识别超过完全充电的一 半的至少一个便携式电能存储设备作为所述第二数目的便携式电能存储设备的一部分。
[0023] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可以进一步包括：识别超过完全充电的约 75% (例如，至少80%或至少85%被充电）的任何便携式电能存储设备作为所述第二数目 的便携式电能存储设备的一部分。
[0024] 识别相对于当前可移除地位于第一分配、收集和充电机器处的至少第二数目的便 携式电能存储设备而言要以加速速率进行充电的当前可移除地位于所述第一分配、收集和 充电机器处的第一数目的便携式电能存储设备的操作可包括：识别不如至少另一个便携式 电能存储设备完全充电的至少一个便携式电能存储设备，以进行加速充电。
[0025] 与经由所述电气服务进行的所述充电同时地、经由来自至少所述第二数目的便携 式电能存储设备供应的能量对所述第一数目的便携式电能存储设备充电的操作可包括：使 用来自至少一个较不完全充电的便携式电能存储设备的能量对至少一个更完全充电的便 携式电能存储设备充电。
[0026] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可以进一步包括：识别将牺牲电荷的至少 一个便携式电能存储设备作为所述第二数目的便携式电能存储设备的一部分。
[0027] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可以进一步包括：在第一时间在所述第一 分配、收集和充电机器的第一位置处，可移除地接纳一至少部分放电的便携式电能存储设 备，且所述识别要以加速速率进行充电的当前可移除地位于第一分配、收集和充电机器处 的所述第一数目的便携式电能存储设备的操作响应于所述在所述第一时间在所述第一分 配、收集和充电机器的所述第一位置处接纳所述至少部分放电的便携式电能存储设备的操 作而执行。
[0028] 在第一时间在所述第一分配、收集和充电机器的第一位置处可移除地接纳至少部 分放电的便携式电能存储设备的操作可包括：可移除地接纳经设定大小以供电给个人车辆 的电池。
[0029] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可以进一步包括检测便携式电能存储设备 在所述第一分配、收集和充电机器的多个位置之一处的插入；以及确定所插入的便携式电 能存储设备的充电状态。
[0030] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可以进一步包括重复地更新经识别而随着 时间以加速速率进行充电的所述便携式电能存储设备。
[0031] 所述重复地更新经识别而随着时间以加速速率进行充电的所述便携式电能存储 设备的操作可至少部分基于：当前可移除地位于所述第一分配、收集和充电机器处的所述 便携式电能存储设备的当前充电状况；以及用于所述便携式电能存储设备中的至少一个的 充电速率。所述重复地更新经识别而随着时间以加速速率进行充电的所述便携式电能存储 设备的操作可至少部分基于：所述便携式电能存储设备在所述第一分配、收集和充电机器 处是否存在。所述重复地更新经识别而随着时间以加速速率进行充电的所述便携式电能存 储设备的操作可至少部分基于：当前可移除地位于所述第一分配、收集和充电机器处的便 携式电能存储设备的总数；以及所述便携式电能存储设备中的每一个的相应充电状态。所 述重复地更新经识别而随着时间以加速速率进行充电的所述便携式电能存储设备的操作 可至少部分基于：从被识别为可用以牺牲电荷以对要以所述加速速率进行充电的所述便携 式电能存储设备充电的多个便携式电能存储设备中能够得到的总累积电荷。
[0032] 经由电气服务对所述第一数目的便携式电能存储设备充电的操作可包括：经由经 来自一外部电网格的计量式电气服务供应的电气服务面板的输电干线，将电流导电地供应 至所述第一数目的便携式电能存储设备，且经由来自至少所述第二数目的便携式电能存储 设备供应的能量对所述第一数目的便携式电能存储设备充电的操作可包括从所述第二数 目的便携式电能存储设备导电地供应电流。
[0033] -种用于对便携式电能存储设备进行分配、收集和充电的分配、收集和充电机器 的方法可概述为包括以下各项：由控制子系统识别相对于当前可移除地位于第一分配、收 集和充电机器处的至少第二数目的便携式电能存储设备而言要以加速速率进行充电的当 前可移除地位于所述第一分配、收集和充电机器处的第一数目的便携式电能存储设备；在 电气服务不可用时，由充电子系统对所述第一数目的便携式电能存储设备充电；以及由所 述充电子系统经由来自至少所述第二数目的便携式电能存储设备供应的能量对所述第一 数目的便携式电能存储设备充电。
[0034] 所述操作分配、收集和充电机器的方法可包括：部署多个主分配、收集和充电机器 作为能够单独操作并且能够进行自我控制的模块，或者将主分配、收集和充电机器和一个 或多个从分配、收集和充电机器组合一起部署，所述分配、收集和充电机器联网并且被主分 配、收集和充电机器控制。
[0035] -种用于对便携式电能存储设备进行分配、收集和充电的分配、收集和充电机器 可概述为包括以下各项：多个接纳器，每个接纳器经设定大小及设定尺寸以可移除地接纳 相应便携式电能存储设备；控制子系统，包括至少一个控制器，所述至少一个控制器识别相 对于当前可移除地位于所述分配、收集和充电机器处的至少第二数目的便携式电能存储设 备而言要以加速速率进行充电的当前可移除地位于所述分配、收集和充电机器处的第一数 目的便携式电能存储设备；以及充电子系统，响应于所述至少一个控制器，以经由电气服务 对所述第一数目的便携式电能存储设备充电，且同时经由来自至少所述第二数目的便携式 电能存储设备供应的能量对所述第一数目的便携式电能存储设备充电。
[0036] 所述分配、收集和充电机器可以包括以下各项：多个接纳器，每个接纳器经设定大 小及设定尺寸以可移除地接纳相应便携式电能存储设备；以及充电子系统，所述充电子系 统响应于控制子系统的至少一个控制器，经由电气服务对第一数目的便携式电能存储设备 进行充电和/或同时经由来自至少第二数目的便携式电能存储设备提供的能量对第一数 目的便携式电能存储设备进行充电。所述分配、收集和充电机器可以包括具有至少一个控 制器的控制子系统，或者所述分配、收集和充电机器可被包括在不同分配、收集和充电机器 中的具有至少一个控制器的控制子系统所控制。不包括具有至少一个控制器的控制子系统 的分配、收集和充电机器可以部署为与包括具有至少一个控制器的控制子系统的主分配、 收集和充电机器相组合的从分配、收集和充电机器。在某些实施例中，控制器识别相对于当 前可移除地位于该分配、收集和充电机器处的至少第二数目的便携式电能存储设备而言要 以加速速率进行充电的当前可移除地位于该分配、收集和充电机器处的第一数目的便携式 电能存储设备。
[0037] 所述至少一个控制器可以基于具有超过完全充电的一半的相应充电状态的至少 一个便携式电能存储设备，识别所述至少一个便携式电能存储设备以进行加速充电。所述 至少一个控制器可基于具有未到完全充电的一半的相应充电状态的至少一个便携式电能 存储设备，进一步识别所述至少一个便携式电能存储设备作为所述第二数目的便携式电能 存储设备的一部分。所述至少一个控制器可以进一步识别具有在完全充电的第一阈值与完 全耗尽的第二阈值的间的相应充电状态的任何便携式电能存储设备作为所述第二数目的 便携式电能存储设备的一部分。所述至少一个控制器可识别比至少另一个便携式电能存储 设备更完全充电的至少一个便携式电能存储设备以进行加速充电。所述充电子系统可使用 来自至少一个较不完全充电的便携式电能存储设备的能量对至少一个更完全充电的便携 式电能存储设备充电。
[0038] 所述至少一个控制器可基于未到完全充电的一半的相应充电状态而识别至少一 个便携式电能存储设备以进行加速充电，且可基于超过完全充电的一半的相应充电状态而 识别至少另一个便携式电能存储设备作为所述第二数目的便携式电能存储设备的一部分。 所述至少一个控制器可识别超过完全充电的一半的至少一个便携式电能存储设备作为所 述第二数目的便携式电能存储设备的一部分。所述至少一个控制器可以进一步识别超过完 全充电的约75 % (例如，超过80 %被充电或超过85 %被充电）的任何便携式电能存储设备 作为所述第二数目的便携式电能存储设备的一部分。所述至少