。因此，例如，圖1中所示出的收集、充電和配送機(jī)器102可具有能夠同時(shí)容納40個(gè)、80個(gè)或120個(gè)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106的容量。
[0050]便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106可采用各種的形式，例如，電池(例如，電池單元陣列)或超級(jí)電容器或超電容器(例如，超電容器單元陣列)。例如，便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106可采用可再充電電池(亦即，二次電池單元(secondary cell)或二次電池(secondarybattery))的形式。便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106可例如設(shè)定大小以物理上適合個(gè)人交通車輛(諸如，全電動(dòng)小型摩托車或輕型摩托車108)且對(duì)個(gè)人交通車輛供電。如上文所述，內(nèi)燃機(jī)小型摩托車及輕型摩托車在許多大城市(例如，在亞洲、歐洲及中東)普遍。在整個(gè)城市或地區(qū)中便利地得到已充電的電池的能力可允許使用全電動(dòng)小型摩托車及輕型摩托車108代替內(nèi)燃機(jī)小型摩托車和輕型摩托車，由此減輕空氣污染以及減少噪音。
[0051]便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106 (僅便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106z可見(jiàn))可包括從便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106z的外部可接入的若干電端子110a、IlOb (示出兩個(gè)，統(tǒng)稱為110)。電端子110允許從便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106z傳遞電荷，以及允許向便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106z傳遞電荷以用于對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106z充電或再充電。雖然在圖1中示為接線柱，但電端子110可采用從便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106z的外部可接入的任何其他形式，包括位于電池外殼中的槽內(nèi)的電端子。
[0052]因?yàn)榭蓪⒈銛y式電能存儲(chǔ)設(shè)備106借出、租賃和/或租借給公眾，需要控制如何及在何種情況下可對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106充電和/或便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106可放電，甚至在收集、充電和配送機(jī)器102外部或以其他方式為用戶所擁有時(shí)亦如此。此外，可將如圖3A至3C所示的用于對(duì)一個(gè)或多個(gè)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106充電的一個(gè)或多個(gè)便攜式充電設(shè)備350借出、租賃、出售和/或租借給公眾。因此，當(dāng)在收集、充電和配送機(jī)器102外部或以其他方式為用戶所擁有時(shí)，需要控制如何及在何種情況下可通過(guò)這些便攜式充電設(shè)備350對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106充電。對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106及其充電的這種控制有助于防盜和/或誤用，亦使得能夠控制各個(gè)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106的各種性能水平。下文將參考圖2至圖7更詳細(xì)地描述用于便攜式充電設(shè)備350和便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106的認(rèn)證、安全和控制以及對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106充電的系統(tǒng)及方法，包括用于控制這種充電及放電的安全系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)及方法對(duì)于本文中所描述的便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106的收集、充電和配送是有用的。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，收集、充電和配送機(jī)器102位于某一位置112處，在位置112處，收集、充電和配送機(jī)器102可由各個(gè)最終用戶便利地且容易地接入。該位置可采用大量的各種形式中的任一形式，例如，零售環(huán)境(如便利商店、超市、加汽站或加油站)或維修店?；蛘?，收集、充電和配送機(jī)器102可獨(dú)立地處于不與現(xiàn)有零售或其他商務(wù)相關(guān)聯(lián)的位置112處，例如，在公共公園或其他公共場(chǎng)所。因此，例如，收集、充電和配送機(jī)器102可位于整個(gè)城市或地區(qū)的便利商店連鎖店中的每一商店處。此情形可有利地依賴于以下事實(shí):便利商店常常是基于對(duì)目標(biāo)人群的便利或人口統(tǒng)計(jì)來(lái)選址或配送的。此情形可有利地依賴于預(yù)先存在的對(duì)店面或其他零售位置的租賃，以允許迅速地在城市或地區(qū)中發(fā)展廣泛的收集、充電和配送機(jī)器102網(wǎng)絡(luò)。迅速地實(shí)現(xiàn)在地理上良好分布以伺服目標(biāo)人群的大網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了取決于此系統(tǒng)及此努力的很可能的商業(yè)成功的能力。
[0054]位置112可包括電氣服務(wù)114以(例如)經(jīng)由輸電線路116從發(fā)電站(未示出)接收電力。電氣服務(wù)114可(例如)包括電氣服務(wù)計(jì)量表114a、電路面板(例如，斷路器面板或保險(xiǎn)絲盒)114b、布線114c及電插口 114d中的一個(gè)或多個(gè)。在位置112為現(xiàn)有零售或便利商店的情況下，電氣服務(wù)114可為現(xiàn)有電氣服務(wù)，因此可能在定額上稍微受限(例如，120伏特、240伏特、220伏特、230伏特、15安培)。
[0055]零售位置112的經(jīng)營(yíng)者或收集、充電和配送機(jī)器102的擁有者、配送者或經(jīng)營(yíng)者可能皆不希望承擔(dān)升級(jí)電氣服務(wù)114的成本。然而，為了維持對(duì)可用于供最終用戶使用的便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106的充分供應(yīng)，希望迅速充電。在2011年7月26日提交的題為“APPARATUS，METHOD AND ARTICLE FOR COLLECT1N, CHARGING AND DISTRIBUTING POWERSTORAGE DEVICES，SUCH AS BATTERIES” 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案 N0.61/511，900 中解決了迅速充電且同時(shí)維持現(xiàn)有或其他有限定額電氣服務(wù)的能力。
[0056]可選地，收集、充電和配送機(jī)器102可包括或耦接至再生電源。例如，在安裝于外部位置的情況下，收集、充電和配送機(jī)器102可包括光伏(PV)電池陣列118以從太陽(yáng)日照產(chǎn)生電力?；蛘撸占?、充電和配送機(jī)器102可在位置112處電耦接至微型渦輪機(jī)(例如，風(fēng)力渦輪機(jī))或位于其他位置處(例如，在屋頂部或裝設(shè)于柱(未示出)的頂部上的柱上)的PV陣列。
[0057]收集、充電和配送機(jī)器102可通信耦接至一個(gè)或多個(gè)位于遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，諸如，后端或內(nèi)勤系統(tǒng)(僅示出一個(gè))120。此外，本文中對(duì)收集機(jī)器或者收集和配送機(jī)器的提及并不意指該機(jī)器限于收集和配送，而是還可以執(zhí)行諸如充電的其他功能。后端或內(nèi)勤系統(tǒng)120可從分布在諸如城市的區(qū)域各處的多個(gè)收集、充電和配送機(jī)器102收集數(shù)據(jù)和/或控制分布于諸如城市的區(qū)域各處的多個(gè)收集、充電和配送機(jī)器102。后端或內(nèi)勤系統(tǒng)120可以從分布在諸如城市的區(qū)域各處的多個(gè)便攜式充電設(shè)備350和/或便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106收集數(shù)據(jù)，向它們發(fā)送數(shù)據(jù)和/或?qū)λ鼈冞M(jìn)行控制。通信可發(fā)生于包括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)122的一個(gè)或多個(gè)通信信道或未聯(lián)網(wǎng)的通信信道上。通信可在一個(gè)或多個(gè)有線通信信道(例如，雙絞線布線、光纖)、無(wú)線通信信道(例如，無(wú)線電信道、微波信道、衛(wèi)星信道、符合801.11的信道、近場(chǎng)通信(NFC)信道)上。聯(lián)網(wǎng)的通信信道可包括一個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、企業(yè)外部網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)(包括因特網(wǎng)的全球信息網(wǎng)部分)。
[0058]收集、充電和配送機(jī)器102可包括用戶接口 124。用戶接口可包括各種的輸入/輸出(1/0)設(shè)備以允許最終用戶與收集、充電和配送機(jī)器102交互。參考以下圖2，引出且描述各種1/0設(shè)備。
[0059]圖2示出根據(jù)一個(gè)說(shuō)明實(shí)施例的圖1的收集、充電和配送機(jī)器102。
[0060]收集、充電和配送機(jī)器102包括控制子系統(tǒng)202、充電子系統(tǒng)204、通信子系統(tǒng)206及用戶接口子系統(tǒng)208。
[0061]控制子系統(tǒng)202包括控制器210，例如，微處理器、微控制器、可編程邏輯控制器(PLC)、可編程門陣列(PGA)、專用集成電路(ASIC)，或能夠從各種傳感器接收信號(hào)、執(zhí)行邏輯運(yùn)算及將信號(hào)發(fā)送至各種組件的另一控制器。通常，控制器210可采用微處理器(例如，INTEL、AMD、ATOM)的形式?？刂谱酉到y(tǒng)202亦可包括一個(gè)或多個(gè)非瞬時(shí)性處理器或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，例如，只讀存儲(chǔ)器(ROM) 212、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 214及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器216(例如，諸如閃存或EEPROM的固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)、諸如硬盤之類的旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)介質(zhì))。非瞬時(shí)性處理器或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)212、214、216另外可以是作為控制器210的一部分的任何非瞬時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，寄存器)?？刂谱酉到y(tǒng)202可包括將各種組件耦接在一起的一個(gè)或多個(gè)總線218(僅示出一個(gè))，例如，一個(gè)或多個(gè)電力總線、指令總線、數(shù)據(jù)總線等。
[0062]如圖所示，ROM 212或者其他非瞬時(shí)性處理器或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)212、214、216中某一個(gè)其他存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)指令和/或變量或參數(shù)的數(shù)據(jù)或值。所述數(shù)據(jù)集可采用各種形式，例如，查找表、數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄集合等。指令以及數(shù)據(jù)或值的集合可由控制器110來(lái)執(zhí)行。指令以及數(shù)據(jù)或值的集合的執(zhí)行使控制器110執(zhí)行使收集、充電和配送機(jī)器102收集、充電和配送便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備的特定動(dòng)作。在這里且在作為對(duì)便攜式電能存儲(chǔ)設(shè)備106充電的便攜式充電設(shè)備350的上下文中，描述了收集、充電和配送機(jī)器102的具體操作。
[0063]控制器210可按傳統(tǒng)方式將RAM 214用于指令、數(shù)據(jù)等的易失性存儲(chǔ)?？刂破?10可使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器216來(lái)將信息記入日志或保留信息，例如，與便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的收集、充電和/或配送或收集和/或收集、充電和配送機(jī)器102自身的操作有關(guān)的遙測(cè)信息。指令可由控制器210執(zhí)行，以響應(yīng)于最終用戶或操作者輸入且使用變量或參數(shù)的數(shù)據(jù)或值來(lái)控制收集、充電和配送機(jī)器102的操作，作為的響應(yīng)。
[0064]控制子系統(tǒng)202從各種傳感器和/或收集、充電和配送機(jī)器102的其他組件接收信號(hào)，所述信號(hào)包括表征或指示該其他組件的操作、狀態(tài)或狀況的信息。傳感器在圖2中由出現(xiàn)于圓圈中的連同有適當(dāng)下標(biāo)字母的字母S表示。
[0065]例如，一個(gè)或多個(gè)位置傳感器Spi至Spn可檢測(cè)在接納器104中的每一個(gè)處便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106是否存在。位置傳感器Spi至Spn可采用各種的形式。例如，位置傳感器Spi至S ^可采用機(jī)械開(kāi)關(guān)的形式，所述機(jī)械開(kāi)關(guān)響應(yīng)于在將便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106插入至接納器104中時(shí)與對(duì)應(yīng)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的一部分的接觸而閉合(或者備選地，打開(kāi))。亦舉例而言，位置傳感器Spi至Spn可采用光學(xué)開(kāi)關(guān)(亦即，光源及接收器)的形式，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)響應(yīng)于在將便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106插入至接納器104中時(shí)與對(duì)應(yīng)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的一部分接觸而閉合(或者備選地，打開(kāi))。再例如，位置傳感器Spi至S PN可采用電傳感器或開(kāi)關(guān)的形式，所述電傳感器或開(kāi)關(guān)響應(yīng)于檢測(cè)到以下情形而閉合(或者備選地，打開(kāi)):由于在將便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106插入至接納器104中時(shí)與對(duì)應(yīng)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的端子110接觸而產(chǎn)生的閉路狀況，或由于接納器104中缺少對(duì)應(yīng)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106而導(dǎo)致的開(kāi)路狀況。該示例目的是非限制性的，且要注意，可使用用于檢測(cè)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的存在/不存在或甚至便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106至接納器中的插入的任何其他結(jié)構(gòu)及設(shè)備。
[0066]例如，一個(gè)或多個(gè)電荷傳感器3?至S εΝ可檢測(cè)接納器104中的每一個(gè)處的便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的電荷。電荷傳感器^至S εΝ可檢測(cè)由便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106存儲(chǔ)的充電量。電荷傳感器3?至SeN可附加檢測(cè)正向每一個(gè)接納器104處的便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106中的便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備供應(yīng)的充電量和/或充電速率。此情形可允許評(píng)估每一便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的當(dāng)前(亦即，短時(shí))充電狀況或狀態(tài)，以及允許對(duì)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106的充電進(jìn)行反饋控制，包括對(duì)充電速率的控制。電荷傳感器Sei至S εΝ可包括各種電流和/或電壓傳感器。
[0067]例如，一個(gè)或多個(gè)電荷傳感器Sn (僅示出一個(gè))可檢測(cè)或感測(cè)接納器104處或在周圍環(huán)境中的溫度。
[0068]控制子系統(tǒng)202響應(yīng)于控制信號(hào)而將信號(hào)提供給各種致動(dòng)器和/或其他組件，所述信號(hào)包括表征或指示組件要執(zhí)行的操作或組件應(yīng)進(jìn)入的狀態(tài)或狀況的信息?？刂菩盘?hào)、響應(yīng)于控制信號(hào)的致動(dòng)器或其他組件在圖2中由出現(xiàn)于圓圈中帶有適當(dāng)下標(biāo)字母的字母C表不。
[0069]例如，一個(gè)或多個(gè)引擎控制信號(hào)Cai至Can可影響一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220 (僅說(shuō)明一個(gè))的操作。例如，控制信號(hào)Cai可使致動(dòng)器220在第一位置與第二位置之間移動(dòng)或改變由致動(dòng)器220產(chǎn)生的磁場(chǎng)。致動(dòng)器220可采用各種形式中的任一個(gè)，包括但不限于，螺線管、諸如步進(jìn)馬達(dá)的電動(dòng)馬達(dá)、或電磁體。致動(dòng)器220可經(jīng)耦接以操作閂鎖、鎖或其他固定器機(jī)械裝置222。閂鎖、鎖或其他固定器機(jī)械裝置222可選擇性地緊固或固定接納器104 (圖1)中的一個(gè)或多個(gè)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106 (圖1)。例如，閂鎖、鎖或其他固定器機(jī)械裝置222可物理上耦接至作為便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106 (圖1)的外殼的一部分的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。備選地，閂鎖、鎖或其他固定器機(jī)械裝置222可磁性耦接至作為便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106 (圖1)的外殼的一部分的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。又例如，閂鎖、鎖或其他機(jī)械裝置可開(kāi)啟接納器104(圖1)，或可允許開(kāi)啟接納器104，以接納已部分或完全放電的便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106以進(jìn)行充電。例如，致動(dòng)器可開(kāi)啟和/或關(guān)閉至接納器104(圖1)的門，以選擇性地提供對(duì)其中接納的便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106 (圖1)的接入。又例如，致動(dòng)器可開(kāi)啟和/或關(guān)閉閂鎖或鎖，從而允許最終用戶開(kāi)啟和/或關(guān)閉至接納器104(圖1)的門，以選擇性地提供對(duì)其中接納的便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106 (圖1)的接入。
[0070]控制子系統(tǒng)202可包括用于向充電子系統(tǒng)206的一個(gè)或多個(gè)端口 224b提供控制信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)端口 224a。端口 224a、224b可提供雙向通信?？刂谱酉到y(tǒng)202可包括用于向用戶接口子系統(tǒng)208的一個(gè)或多個(gè)端口 226b提供控制信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)端口 226a。端口 226a、226b可提供雙向通信。
[0071]充電子系統(tǒng)204包括用于在便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106位于或接納于接納器104中時(shí)對(duì)便攜式電力存儲(chǔ)設(shè)備106充電的各種電組件及電子組件。例如，充電子系統(tǒng)204可包括一個(gè)或多個(gè)電力總線或電力總線條、繼電器、接觸器或其他開(kāi)關(guān)(例如，絕緣閘極雙極晶體管或IGBT、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或M0SFET)、整流器網(wǎng)橋、電流傳感器、接地故障電路等。經(jīng)由接觸來(lái)供應(yīng)電力，接觸可采用各種形式(例如，端子、導(dǎo)線、接線柱等)中的任一個(gè)。該接觸允許電耦接各種組件。圖2中示出了一些可能的實(shí)現(xiàn)。此情形并不意欲為詳盡的?？墒褂妙~外組件，同時(shí)可省略其他組件。
[0072]所示出的充電子系統(tǒng)204包括第一電力轉(zhuǎn)換器230，其經(jīng)由線路或軟線(cord) 232從電氣服務(wù)114(圖1)接收電力。電力通常將采用單相、兩相或三相AC電力的形式。因而，第一電力轉(zhuǎn)換器230可能需要轉(zhuǎn)換及以其他方式調(diào)節(jié)經(jīng)由電氣服務(wù)114(圖1)接收的電力，以例如將AC波形整流至DC，變換電壓、電流、相位，以及減少瞬態(tài)及噪聲。因此，第一電力轉(zhuǎn)換器230可包括變壓器234、整流器236、DC/DC電力轉(zhuǎn)換器238及濾波器240。
[0073]變壓器234可采用各種市售變壓器的形式，所述市售變壓器具有用于處置經(jīng)由電氣服務(wù)114(圖1)接收的電力的合適定額。一些實(shí)施例可使用多個(gè)變壓器。變壓器234可有利地在收集、充電和配送機(jī)器102的組件與輸電線路116 (圖1)之間提供電流隔離。整流器236可采用各種形式(例如，全橋二極管整流器或開(kāi)關(guān)模式整流器)中的任一個(gè)。整流器236可被操作以將AC電力變換至DC電力。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器238可為各種形式中的任一個(gè)。例如，DC/DC電力轉(zhuǎn)換器238可采用開(kāi)關(guān)模式DC/DC電力轉(zhuǎn)換器的形式(例如，在半橋或全橋配置中使用IGBT或M0SFET)，且可包括一個(gè)或多個(gè)電感器。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器238可具有任何數(shù)目的拓?fù)?，包括升壓式轉(zhuǎn)換器、降壓式轉(zhuǎn)換器、同步降壓式轉(zhuǎn)換器、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器或回掃式轉(zhuǎn)換器。濾波器240可包括一個(gè)或多個(gè)電容器、電阻器、齊納(Zener) 二極管或其他組件以抑制電壓尖峰，或以移除或減少瞬態(tài)和/或噪聲。
[0074]所示出的充電子系統(tǒng)204亦可從再生電源(例如，PV陣列118 (圖1))接收電力。此電力可由第一電力轉(zhuǎn)換器230來(lái)轉(zhuǎn)換或調(diào)節(jié)，例如，直接供應(yīng)至DC/DC電力轉(zhuǎn)換器238而繞過(guò)變壓器236和/或整流器236?；蛘?，所示出的充電子系統(tǒng)204可包括用于轉(zhuǎn)換或以其他方式調(diào)節(jié)此電力的專用電力轉(zhuǎn)換器。
[0075]可選地，所示出的充電子系統(tǒng)20