用于诸如电池的便携式充电设备和电力存储设备的认证、安全和控制的装置、方法和制品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及从可再充电电力存储设备和便携式充电设备(例如二次电池、超级电容器、超电容器)充电和放电，其可以适合在广泛的领域或应用中使用，例如在交通运输和非交通运输中使用。
【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]—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。最近，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]用零尾气污染来替换内燃机对空气质量很有益，因而对大量人群的健康也很有益。
[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完全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、充电和配送机器(也可以称为售货亭(k1sk)或售货机(vending machine))来收集、充电和配送电能存储设备(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，便利店或者已有的加油站或充气站。
[0010]该收集、充电和配送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最终用户使用。该收集、充电和配送机器可收集、接纳或以其他方式接受耗尽的电存储设备(例如，如由最终用户返回)，从而对该电存储设备再充电以供随后的最终用户再使用。
[0011]因此，由于一些收集、充电和配送机器可能不具有完全充电电池的库存，或者可能不在特定用户方便的位置处，最终用户可能希望使用便携式充电设备来对他们的电池或其他电力存储设备进行充电。这样可以在收集、充电和配送机器处解决与成本、有限可用性以及有限距离和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且同时仍确保满足对于该电力存储设备的需求是有益的。这也可以由用户使用便携式充电设备以使得在各收集、充电和配送机器处需要储备较少的充电电池来推动。
[0013]—种对便携式电能存储设备充电的便携式充电设备的便携式充电设备安全系统可被概述为包括:至少一个控制器；以及耦接至所述至少一个控制器的至少一个通信模块，其中所述至少一个控制器被配置为:接收与要由所述便携式充电设备充电的便携式电能存储设备的认证有关的信息；基于接收到的与认证有关的信息，做出关于允许所述便携式充电设备对所述便携式电能存储设备充电的决定；以及记录或者传送与充电有关的信息，以跟踪所述便携式充电设备的使用。记录或者传送与充电有关的信息以跟踪所述便携式充电设备的使用可基于以下决定:基于接收到的与认证有关的信息而做出的关于允许对所述便携式电能存储设备充电的决定。
[0014]所述至少一个控制器还可以被配置为，如果基于与认证有关的信息认证了所述便携式电能存储设备，则允许对所述便携式电能存储设备充电。允许对所述便携式电能存储设备充电可包括:发送使所述便携式电能存储设备被充电的信号。
[0015]所述便携式充电设备安全系统还可以包括:耦接到所述便携式充电设备的至少一个端子和所述便携式充电设备的电源的开关，所述开关被配置为由所述便携式充电设备安全系统的控制器生成的控制信号来激活，其中所述控制器被配置为:如果基于与认证有关的信息认证了所述便携式电能存储设备，则以使所述便携式电能存储设备被充电的方式发送信号，使得所述控制信号使所述开关闭合以接通电路，从而允许电流从所述便携式充电设备流出，使得对所述便携式电能存储设备充电；以及当所述便携式电能存储设备与所述便携式充电设备断开连接时，以阻止所述便携式充电设备提供充电的方式发送信号，使得所述控制信号使所述开关将电路断开并阻止电流从所述便携式充电设备流出。所述至少一个控制器可以被配置为，经由在所述便携式充电设备和所述便携式电能存储设备之间发送的近场通信(NFC)无线信号，接收与认证有关的信息。
[0016]所述至少一个控制器还可以被配置为基于所述便携式充电设备提供的充电量或所述便携式电能存储设备接收的充电量，跟踪所述便携式充电设备的使用。
[0017]所述至少一个控制器还可以被配置为基于与所述便携式充电设备或便携式电能存储设备相关联的用户账户，跟踪所述便携式充电设备的使用。
[0018]所述至少一个控制器还可以被配置为向外部设备传送与所述便携式充电设备的使用有关的信息，以对所述便携式电能存储设备计费。
[0019]所述至少一个控制器还可以被配置为将与所述便携式充电设备的使用有关的信息与用户账户相关联，所述用户账户与所述便携式充电设备和所述便携式电能存储设备之一或多个相关联。与所述便携式电能存储设备的认证有关的信息是与以下之一或多个有关的信息:与所述便携式电能存储设备相关联的车辆，以及与所述车辆相关联的用户。
[0020]—种便携式电能存储设备安全系统中的方法可被概述为包括:接收与便携式充电设备的认证有关的信息，所述便携式充电设备连接到便携式电能存储设备以对所述便携式电能存储设备充电；基于接收到的与认证有关的信息，做出关于允许从所述设备充电的决定；以及记录或者传送与充电有关的信息，以跟踪所述便携式充电设备的使用。记录或者传送与充电有关的信息以跟踪所述便携式充电设备的使用可基于以下决定:基于接收到的与认证有关的信息而做出的关于允许从所述便携式充电设备充电的决定。
[0021]所述方法还可以包括:如果基于与认证有关的信息认证了所述便携式充电设备，则接受从所述便携式充电设备对所述便携式电能存储设备充电。接受对所述便携式电能存储设备的充电可以包括发送使便携式电能存储设备被充电的信号。
[0022]所述方法还可以包括:由便携式电能存储设备安全系统的控制器生成的信号来激活开关，所述开关耦接到所述便携式电能存储设备的至少一个端子和所述便携式电能存储设备的电池单元；如果基于与认证有关的信息认证了所述便携式充电设备，则以以下方式发送信号:通过使得所述开关闭合以接通电路，从而允许电流从所述便携式充电设备流出使得对所述便携式电能存储设备充电，使所述便携式电能存储设备被充电；当所述便携式电能存储设备与所述便携式充电设备断开连接时，以以下方式发送信号:通过使得所述开关将电路断开并阻止电流从所述便携式充电设备流出，阻止所述便携式电能存储设备接受充电。接收与所述便携式充电设备的认证有关的信息可以包括经由在所述便携式充电设备和所述便携式电能存储设备之间发送的近场通信(NFC)无线信号，接收与认证有关的信息。
[0023]所述方法还可以包括基于所述便携式电能存储设备从所述便携式充电设备接收到的充电量，跟踪所述便携式充电设备的使用。
[0024]所述方法还可以包括基于与所述便携式充电设备或所述便携式电能存储设备相关联的用户账户，跟踪所述便携式充电设备的使用。
[0025]所述方法还可以包括向外部设备传送与所述便携式充电设备的使用有关的信息，以对所述便携式电能存储设备计费。
[0026]所述方法还可以包括将与所述便携式充电设备的使用有关的信息与用户账户相关联，所述用户账户与所述便携式充电设备和所述便携式电能存储设备之一或多个相关联。与所述便携式充电设备的认证有关的信息可以是与以下之一或多个有关的信息:与所述便携式充电设备相关联的车辆，以及与所述车辆相关联的用户。
[0027]—种便携式充电设备可以概述为包括充电设备充电电源以及可操作耦接到电源的安全系统，所述安全系统被配置为:通过近场通信信号接收与要由所述便携式充电设备充电的便携式电能存储设备的认证有关的信息；以及基于接收到的与所述便携式电能存储设备的认证有关的信息，允许所述便携式充电设备对所述便携式电能存储设备充电或者阻止所述便携式充电设备对所述便携式电能存储设备充电。
[0028]所述安全系统还可以被配置为:基于接收到响应或基于没有接收到响应，如存在能量，则确定从所述便携式充电设备释放多少能量对所述便携式电能存储设备充电，所述响应是对来自所述安全系统的对与所述便携式电能存储设备的认证有关的信息的请求的响应。
[0029]所述安全系统还可以被配置为基于接收到的与所述便携式电能存储设备的认证有关的信息，发送使所述便携式电能存储设备接受所述便携式充电设备的充电的控制信号。
[0030]—种便携式电能存储设备安全系统中的方法可以概述为包括:由安全系统控制器通过近场通信信号接收与充电设备的针对便携式电能存储设备的认证有关的信息；以及基于接收到的与所述充电设备的认证有关的信息，通过安全系统控制器允许所述便携式电能存储设备放电或者通过所述安全系统控制器阻止所述便携式电能存储设备放电。
[0031]接收到的与所述充电设备的认证有关的信息可以是对检测到的所述便携式电能存储设备(Pesd)的充电电平升高并且在检测到所述升高前未执行认证加以指示的信息，并且所述安全系统被配置为响应于接收到的对检测到的所述便携式电能存储设备的充电电平升高并且在检测到所述升高前未执行认证加以指示的信息，阻止所述便携式电能存储设备放电。
【附图说明】
[0032]在附图中，相同的附图标记标识相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不必按照比例绘制。例如，各元件的形状和角度不是按照比例绘制的，并且这些元件中的一些元件经任意放大及定位以改良附图辨视性。另外，所绘制的元件的特定形状并不旨在传递与特定元件的实际形状有关的任何信息，且仅为了易于在附图中辨识而选择。
[0033]图1是根据一个非限制性说明实施例的包括收集、充电和配送机器、多个电力存储设备、小型摩托车和/或轻型摩托车、以及经由电网提供的电气服务的示意图。
[0034]图2是根据一个非限制性说明实施例的收集、充电和配送机器的框图，该收集、充电和配送机器的框图用于诸如图1所示的便携式电能存储设备的收集、充电和配送。
[0035]图3A是根据一个非限制性说明实施例的图1的便携式电能存储设备的框图，该便携式电能存储设备连接到便携式充电设备并与便携式充电设备进行通信。
[0036]图3B是根据一个非限制性说明实施例的便携式充电设备的框图，该便携式充电设备连接到便携式电能存储设备并与图1的后端或内勤系统进行通信。
[0037]图3C是根据一个非限制性说明实施例的便携式充电设备的框图，该便携式充电设备连接到图1的便携式电能存储设备和/或车辆并与其进行通信。
[0038]图4是根据各非限制性说明实施例的图3A、3B或3C的安全系统控制器的示意图。
[0039]图5是根据一个非限制性说明实施例的示出操作图4的安全系统控制器的第一方法的流程图。
[0040]图6是根据一个非限制性说明实施例的示出操作图4的安全系统控制器的第二方法的流程图。
[0041]图7是根据一个非限制性说明实施例的示出操作图4的安全系统控制器的第三方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042]在以下描述中，阐明了某些特定细节以便提供对各种所揭示的实施例的透彻理解。然而，相关领域技术人员应认识到，可在无该特定细节中的一个或多个的情况下或通过其他方法、组件、材料等来实践实施例。在其他情况下，未详细示出或描述与售货装置、电池、超级电容器或超电容器、电力转换器(包括但不限于，变压器、整流器、DC/DC电力转换器、开关模式电力转换器、控制器及通信系统及结构)及网络相关联的熟知结构，以避免不必要地使实施例的描述晦涩难懂。
[0043]除非上下文另有需要，否则整个本说明书及后续的权利要求，词“包括(comprise) ”及其变化形式(诸如，“comprises”及“comprising”)应按开放的包括性意义来解释，亦即，解释为“包括但不限于”。
[0044]整个本说明书的对“一个实施例”或“一实施例”的提及的含义是结合所述实施例来描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，词组“在一个实施例中”或“在一实施例中”在整个本说明书的各处中的出现未必皆指代相同实施例。
[0045]诸如第一、第二及第三的序数词的使用未必暗示次序的排名意义，而可能仅是区分动作或结构的多个例项。
[0046]对便携式电力(电能)存储设备的提及意指能够存储电力及释放所存储电力的任何设备，包括但不限于电池、超级电容器或超电容器。对电池的提及意指一个或多个化学存储电池，例如，可再充电或二次电池单元(secondary battery cell)，包括但不限于镍镉合金或锂离子电池单元。
[0047]本文中提供的本发明的标题及公开的摘要仅为了便利起见，并不解释为实施例的范围或意义。
[0048]图1示出了根据一个说明实施例的包括收集、充电和配送机器102的环境100。
[0049]收集、充电和配送机器102可采用售货机或售货亭的形式。收集、充电和配送机器102具有多个接纳器、收容空间或插座(rec印tacle)104a、104b至104η (在图1中仅引出三个，统称为104)，以可移除地接纳便携式电能存储设备(例如，电池、超级电容器或超电容器)106a至106n(统称为106)，来进行收集、充电和配送。如图1所示，接纳器104中的一些接纳器为空的，而其他接纳器104容纳便携式电能存储设备106。虽然图1示出每一接纳器104中有一个便携式电能存储设备106，但在一些实施例中，每一接纳器104可容纳两个或甚至两个以上便携式电能存储设备106。例如，每一个接纳器104可足够深以接纳三个便携式电能存储设备106