CN114402705B - 电池***及相关管理*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池***，该电池***包括电池组件和装备接口。该电池组件包括电池组、包封该电池组的电池外壳、通信网关和第一电连接器。该电池组包括可再充电电池单元。该通信网关被配置为使用第一通信协议和与该第一通信协议不同的第二通信协议来通信。该第一电连接器包括多个第一端子。该装备接口被配置为耦接到装备，并且包括第二电连接器，该第二电连接器包括多个第二端子。该第二电连接器被配置为与该第一电连接器配合以将该多个第一端子与该多个第二端子电耦接，从而将该电池组件电耦接到该装备接口。

Description

电池***及相关管理***

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月30日提交的美国临时专利申请号62/880,506的优先权，该专利申请的内容据此全文以引用方式并入。

背景技术

本发明总体上涉及室内和室外动力装备领域，并且具体地讲涉及电池供电的室内和室外动力装备领域。

发明内容

一个实施方案涉及一种电池***。该电池***包括电池组件和装备接口。该电池组件包括电池组、包封该电池组的电池外壳、通信网关和第一电连接器。该电池组包括可再充电电池单元。该通信网关被配置为使用第一通信协议和与该第一通信协议不同的第二通信协议来通信。该第一电连接器包括多个第一端子。该装备接口被配置为耦接到装备，并且包括第二电连接器，该第二电连接器包括多个第二端子。该第二电连接器被配置为与该第一电连接器配合以将该第一端子与该第二端子电耦接。第一通信协议用于该电池组件和装备之间的通信。第二通信协议用于该电池组件和端点设备之间的通信。

另一个实施方案涉及一种电池***。该电池***包括电池组件和装备接口。该电池组件包括电池组、包封该电池组的电池外壳、第一电连接器、近场通信（NFC）标签读取器和管理电路。该电池组具有至少300瓦时的容量。第一电连接器包括与该电池组连通的多个第一端子（例如，电源端子、具有数据引脚的数据端子）。管理电路与NFC标签读取器通信，并且被构造成调节该电池组的电输出参数。装备接口被配置为耦接到装备，并且包括第二电连接器和NFC标签。第二电连接器包括多个第二端子。第二电连接器被配置为与第一电连接器配合以将多个第一端子与多个第二端子电耦接，从而将该电池组件电耦接到装备接口。NFC标签读取器被构造成从装备接口上的NFC标签读取信息，并且将从NFC标签读取的信息传送到管理电路。管理电路基于从NFC标签读取的信息来调节电池的电输出参数。

另一个实施方案涉及一种电池组件。该电池组件包括电池外壳、电池组、电连接器、管理电路和通信网关。该电池组包括设置在电池外壳内的多个可再充电电池单元。电连接器包括多个端子，该多个端子被构造成将该电池组件选择性地连接到安装在动力装备上的装备接口。该多个端子包括电源端子和与该电源端子分开的至少一个数据端子。管理电路被构造成监测和控制该电池组件的电池状态。管理电路被进一步配置为调节从电池组供应到电连接器的电力的至少一个电输出参数。通信网关具有与管理电路通信的至少一个收发器。通信网关被配置为在至少两个不同的频率上通信。第一频率为约13 MHz至14 MHz（例如，NFC通信），第二频率为约2.3 GHz至2.5 GHz（例如，蓝牙）。

附图说明

结合附图，根据以下详细描述将更全面地理解本公开，其中：

图1是根据示例性实施方案的用于与各种类型的室内和室外动力装备一起使用的电池组件的透视图；

图2是图1的电池组件的一部分的透视图；

图3是图1的电池***和装备接口的透视图；

图4是与使用图3的安装组件的装备一起使用的图1的电池***的透视图；

图5是在固定安装环境中使用的多电池组件的透视图；

图6是与车辆一起使用的图1的电池***的侧视图；

图7是与车辆一起使用的图1的电池***的前视图；

图8是图1的电池***的透视图；

图9是用于与图1的电池组件一起使用的快速充电器的透视图；

图10是与装备和管理软件一起使用的图1的电池***的透视图；

图11是与一队装备和管理软件一起使用的图1的电池***的透视图；

图12是根据示例性实施方案的使用网状网络的电池管理***的示意图；

图13是根据示例性实施方案的使用物联网（IoT）的电池管理***的示意图；

图14是根据示例性实施方案的使用IoT和移动网关的电池管理***的示意图；

图15是根据示例性实施方案的使用IoT和充电器网关的电池管理***的示意图；

图16是根据示例性实施方案的使用IoT和蜂窝电池组的电池管理***的示意图；

图17是图1的电池***的示意图；

图18是图1的电池***内的电池组的分解图；

图19是图1的电池组件的公电连接器的透视图；

图20是图19的公电连接器的顶视图；

图21是可以与图1的电池组件耦接的装备接口的母电连接器的透视图；并且

图22是图21的母电连接器的顶视图。

具体实施方式

在转向详细示出示例性实施方案的附图之前，应当理解，本申请不限于在描述中阐述或在附图中示出的细节或方法。还应当理解，术语仅用于描述的目的，而不应被认为是限制性的。

大致参考附图，本文所述的电池组件是可拆卸而且可替换的电池组件，其可以与各种类型的室内和室外动力装备一起使用，以及与便携式工地装备一起使用。室外动力装备包括割草机、乘式拖拉机、扫雪机、压力式清洗机、耕作机、劈木机、零转弯半径割草机、后操纵式割草机、乘式割草机、直立式割草机、路面表面处理设备、工业车辆诸如叉车、多用途车、商业草坪装备诸如鼓风机、真空吸尘器、杂物装载机、播种机、落叶清理机、曝气机、草皮切割机、刷式割草机、便携式发电机等。室内动力装备包括地面打磨机、地面减震器和抛光机、真空吸尘器等。便携式工地装备包括便携式照明灯、移动式工业加热器和便携式灯架。在整个说明书中提到的动力装备302可以被认为涵盖所述的室外动力装备、室内动力装备和便携式工地装备中的任何一种。

参考图1，示出了根据示例性实施方案的电池组件100。电池组件100可拆卸而且可再充电。电池组件100被配置为与装备接口耦接（例如，可拆卸地安装在装备上）或***（例如，放下、降低、放置）到与装备和/或充电站集成的接收器中。电池组件100可以垂直地、水平地以及以任何角度安装到装备中。电池组件100包括电池组105，并且可选地包括一个或多个如下所述的模块化部分。电池组105是锂离子电池。然而，设想了其他电池类型，诸如镍镉（NiCD）、铅酸、镍金属氢化物（NiMH）、锂聚合物等。电池组件100产生大约48伏（V）的电压和1400瓦时（Wh）的容量。设想还可以使用其他尺寸的电池组件。电池组件100能够提供大约2,000次充电/放电循环、大约5,000 W的连续功率（每个单元13安培（A））、9,000 W的峰值功率（每个单元25 A）和14,000 W的瞬时功率（每个单元40 A）。电池组件100的总重量小于大约二十五磅，从而允许方便地携带、拆卸和更换。电池组件100也是可热插拔的，这意味着不用完全使连接的装备断电就可以用新的电池组件100更换电量耗尽的电池组件100。这样，消除了电池组件100更换之间的停机时间。

电池组件100可以由操作者在不使用工具的情况下从装备（例如，从图3所示的装备接口192，从装备的接收器）拆卸并使用充电站进行再充电，如本文进一步描述的。因此，操作者可以使用具有足够电量的第二可再充电电池来向装备供电，同时允许第一电池再充电。另外，电池组件100可以用在各种类型的装备上，包括室内、室外和便携式工地装备。由于其在装备上的统一性，电池组件100也可以用作租赁***的一部分，其中传统地出租装备的租赁公司也可以租借要在这些装备上使用的电池组件100。操作者可以租用电池组件100来在操作者可以拥有和/或租用的各种类型的装备或车辆上使用，然后将电池组件100退还以便由其他操作者根据需要使用。此外，多个电池组件100可以彼此组合使用，以向可能需要多于单个电池组件的装备提供足够的电力。

电池组件100被配置为选择性地电耦接到装备和/或充电站。该装备或充电站包括具有电端子的接收器，该电端子在不使用工具的情况下选择性地电耦接到电池组件100。例如，操作者可以在不使用工具的情况下将电池组件100***（和电耦接）到装备以及将该电池组件从该装备（例如，从接收器的端子）拆卸（和电脱离）。装备接口和/或接收器可以包括具有用于接收螺纹紧固件的至少一个孔的平面安装表面，并且装备接口和/或接收器可以经由螺纹紧固件耦接到该装备。

另外参考图18，更详细地示出了电池组105。电池组105通常包括由上盖107和下盖109形成的电池外壳。上盖107和下盖109通过使用多个定位销111可拆卸地彼此耦接。在一些示例中，多个定位销111从下盖109向上延伸并且被容纳在限定上盖107内的孔的多个凸台（未示出）内。上盖107和下盖109一起限定接收电池单元204的腔。如上所述，电池单元204可以是彼此电耦接以提供各种电额定值的电力的锂离子单元。电池单元204可以采用各种不同的方式（例如，以并联和串联阵列的组合）布置以产生不同的输出。

电池单元204向电池组105内部和电池组105外部的部件提供电力。例如，电池单元204可以被配置为向位于电池组周围的不同印刷电路板（PCB）提供电力，该PCB包括晶体管（例如，MOSFET）PCB 218和电池管理PCB（它包括管理电路200，如下所说明）。电池单元204还可以向电池的通信网关202供电。如图17所示，通信网关202包括一个或多个收发器214，这些收发器可以从电池组件100向各种外部设备发送信号和从这些外部设备接收信号，这些外部设备包括其他的电池组件100、动力装备302、充电器站304、端点设备312（例如，膝上型计算机、蜂窝电话、计算机、平板电脑等）。在一些示例中，电池单元204和通信网关202之间的电连通可以中断或以其他方式断开一段时间。例如，如果电池组件100未在使用中，则电池单元204可以从通信网关202断开。如下所述，从电池单元204到通信网关202的电连通（和电力）可以取决于MOSFET检测电池组件100和另一设备（例如，动力装备302）之间的连接。

仍然参考图1和图17至图20，电池组105包括用于将电池组105（和电池组件100）电耦接到外部设备（例如，不同的动力装备302、充电器304等）的连接器219。连接器219通常包括正极端子220、负极端子222和数据端子224。正极端子220和负极端子222各自具有离开连接器219延伸到电池组105内的电池单元204的单独而且专用的电连接。正极端子220和负极端子222被配置为选择性地从电池单元204向与电池组件100耦接的外部设备供应电力。如图18所示，正极端子220、负极端子222和数据端子224中的每一者被布置为插头式特征部（male feature），它们可以耦接和固定到外部设备上的专用母端子。

数据端子224位于正极端子220与负极端子222之间，并且被配置为创建与外部设备上的对应数据端子的有线连接。数据端子224容纳一系列数据引脚208，这些数据引脚被配置为在电池组105和耦接到电池组105的外部设备之间接收和发送数据。可基于耦接到电池组105的外部设备的类型来配置数据引脚208。例如，当电池组件100耦接到零转弯半径割草机而不是压力式清洗机时，一些或所有数据引脚208的目的或功能可以不同。数据引脚208可以被配置为监测外部设备的各个方面，包括运行时间、健康、电池使用和其他特性。数据引脚208还可以被配置为生成用户界面（例如，在用户界面122上，如以下所讨论的），该用户界面可以用于控制或监测与其专用控制面板分开的外部设备。因此，电池组件100可以为原本不呈现任何基于性能的数据的装备提供数字控制面板或数字仪表板。在数据端子224内存在的数据引脚208的数量可以基于所需的控制和功能的程度而变化。在一些示例中，数据端子224容纳八个数据引脚208。

仍然参考图1，电池组件100还包括耦接到电池组105的上部的上模块化部分115，以及在左侧和右侧中的每一侧上耦接到电池组105的下部的下模块化部分120、125。上模块化部分115和下模块化部分120、125使用紧固件180（例如，螺栓、螺钉）耦接到电池组105。下模块化部分120、125为电池组105提供保护，并且用于吸收或限制电池组105因掉落等而承受的力的量。上模块化部分115和下模块化部分120、125是可互换的和可定制的，使得操作者或原始装备制造商可以基于电池组件100将与之一起使用的装备的类型或品牌和型号来选择不同的设计和/或颜色。包括手柄110的上模块部分115和下模块部分120、125可从电池组105拆卸。这样，在一些实施方案中，电池组件100可以不包括上模块化部分115和/或下模块化部分120、125，并且可以永久地安装到装备上。因此，如图5所示，一个或多个电池组件100可以在固定安装环境175中使用。另外，如图6所示，一个或多个电池组件100可以在可拆卸和可替换的环境中使用，诸如与电动车辆185一起使用。如图6中的示例性用例所示，电池组件100***到车辆185中的插槽中，并且可以由操作者通过以下步骤拆卸：抓握每个电池组件100的手柄110，移动手柄110上的释放机构（例如，可移动构件135）来从插槽解锁电池组件100以及向上并向外拉动直到从插槽完全取出。

上模块化部分115包括配合部分140，该配合部分包括容纳连接器219和端子220、222、224的开口170。端子220、222、224被配置为与充电器（例如，图9中的快速充电器250）上的充电连接器以及图3中所示的装备接口192配合。手柄110包括外表面111，和比外表面111更靠近电池组105的内表面113。内表面113包括被配置为可由操作者操作以将电池组件100从充电站和/或装备解锁和脱离的释放机构或可移动构件135。当被压下时，可移动构件135朝向内表面113向内移动并且使电池组件100解锁，使其脱离与充电站和/或装备上的相应特征部的接合。这样，当操作者抓握手柄110时，操作者可以同时用同一只手容易地压下可动构件135，以使电池组件100从装备或充电站脱离。

参考图2，电池组105还包括被配置为显示电池组件100和/或相关联的装备的各种状态和故障指示的用户界面122。用户界面122使用发光二极管（LED）（在LED显示器121上）、液晶显示器（在LCD显示器123上）等来显示各种颜色或其他指示。LED显示器121可以提供电池荷电状态，并且可以闪烁或闪现电池故障代码。LCD显示器123可以提供关于电池组件100的附加信息，包括状态、工具特定数据、使用数据、故障、定制设置等。例如，电池指示可以包括但不限于荷电状态、故障、电池健康、电池寿命、容量、租用时间、电池模式、唯一电池标识符、链路***等。用户界面122可以是为特定工具、用途或操作者定制的用户界面的定制版本。如上所述，用户界面122可以进一步被定制为显示与耦接到电池组件100的装备有关的实时性能数据，如由数据引脚208接收的。

参考图3和图21至图22，电池组件100被示出为具有装备接口192。装备接口192通常位于可以被配置为从电池组件100接收电力的外部设备上。装备接口192包括两个垂直壁189，其间具有容座193。电池组件100被配置为滑入到容座193中并在装备接口192上锁定就位。装备接口192包括第二电连接器183，该第二连接器包括三个专用母端子或连接器185、187、198，这些母端子被配置为与第一连接器219上的正极端子220、负极端子222和数据端子224配合。如图21至图22所示，端子198可以容纳和支撑用于与数据引脚208耦接和连通的多个数据引脚209。为了将电池组件100安装到装备接口上，首先将端子220、222、224与装备接口192上的专用母端子185、187、198对准。朝向三个专用母端子185、187、198推动端子220、222、224会在端子220、222、224和母端子185、187、198之间产生可移除的耦接，这也在电池组件100和支撑装备接口192的外部设备之间产生电连通。在安装位置，母连接器198接收数据端子224，这在数据引脚208和数据引脚209之间建立有线数据连接。在相反方向上施加阈值力（例如，将端子220、222、224拉离外部设备）将导致连接器219释放装备接口192并且使电池组件100从支撑装备接口192的外部设备脱离。

装备接口192还可以包括用于在电池组件100与装备接口192之间产生更牢固的耦接的机械部件。在一些示例中，装备接口192还包括水平构件195和可移动构件196，它们一起操作以将装备接口192耦接到电池组件100的配合部分140。电池组件100朝向装备接口192滑动，直到端子220、222、224与母连接器185、187、198连接并且装备接口192上的水平构件195与电池组件100上的插槽145耦接为止。插槽145与水平构件195的接合阻止和/或限制电池组件100移进或移出装备接口192的垂直移动。装备接口192包括安装硬件197（例如，穿过装备接口192上的通孔***的紧固件），该安装硬件使得装备接口192能够安装到（例如，耦接、固定到、附接到）装备。如图4所示，装备接口192安装到装备150，并且电池组件100可拆卸地***到装备接口192中，以与装备150接合并向其提供电力。

在一些实施方案中，电池组件100包括近场通信（NFC）读取器199（例如，嵌入电池组105中），该NFC读取器被配置为与装备接口192上的NFC标签191（例如，具有NFC贴纸的电连接器）通信以调节电池组件100的性能。NFC标签读取器199可以形成通信网关202的一部分并且可以被视为如图17中所描绘的收发器214。装备接口192上的NFC标签191与NFC读取器199之间的通信允许电池组件100（例如，经由电池管理***或管理电路200，如图8所示）确定电池组件100正在与哪种类型的工具/动力装备一起使用。这样，电池组件100被配置为通过装备接口192上的NFC标签191来无线地识别工具或装备。NFC读取器199可以在约13MHz至14 MHz的频率（例如，约13.56 MHz）上通信。

一旦电池组件100***到装备接口192中，电池组件100就（例如，通过电池管理电路200）检测到已经与外部装备进行了连接。在一些示例中，电池组件100包括物理开关或MOSFET（或其他固态继电器），当电池组件100与装备接口192耦接时，该物理开关或MOSFET跳闸。在接收到已经建立连接的指示时，电池组件100激活NFC标签读取器199扫描附近的NFC标签191。一旦NFC标签读取器199识别到NFC标签191的存在，电池组件100（例如，NFC标签读取器199）就从NFC标签191读取信息并且能够将电池组件100的使用数据与该特定工具或装备相关联。

基于由NFC标签读取器199识别的装备类型，电池组件100能够基于电池组件100所连接到的特定装备的已知或传送的装备需求来重新配置其自身以便以不同的额定值向装备供电、采取其他动作或提供特定功能。例如，并且另外参考图17至图18，如果NFC标签读取器199（和/或管理电路200）检测到电池组件100已经耦接到零转弯半径割草机，则电池组件100的管理电路200可以访问包括用于该零转弯半径割草机的优选功率输出特性的本地或远程存储器210、212。电池组件100然后（例如，使用管理电路200）将其自身配置为以电池组件100的最大额定值（例如，约4500 W的连续功率，48 V）或接近该最大额定值输出电力，从而适应这种较大型的室外动力装备。替代地，如果NFC标签读取器199检测到电池组件100已经耦接到例如后操纵式割草机，则电池组件100和管理电路200将识别到减少的装备需求并且将电池组件100配置为输出足以为该后操纵式割草机供电的较少量的电力（例如，约1000W的连续功率，48 V）。因此，电池组件100可以控制其自身的电力输出参数以优化动力装备性能，同时还消除原本可能发生的电损耗。在一些示例中，管理电路200被配置为调节输出电压（例如，从48 V调节到更低的电压）以同样适应不同类型的装备。在另外的示例中，NFC标签读取器199可以检测到电池组件100已经耦接到未经授权的或损坏的装备。NFC标签读取器199可以与电池管理电路200通信，这将阻止（例如，阻断）或限制电池组件100与该未经授权或损坏的装备之间的电传输，而不管连接器219与装备接口192之间是否形成了适当的电连接。电池组件100的可重新配置的性质延长了电池组件100在两次充电之间的寿命，并且防止了由于在损坏、破损或以其他方式不兼容的装备上使用电池组件100而原本可能发生的损坏。在一些示例中，电池管理电路200可以调节输出电压、瓦数和安培数中的一者或多者。在其他示例中，电池管理电路200可以在12 V至48 V的范围调节输出电压。在另外的示例中，电池管理电路200可以在0 V至48 V的范围调节输出电压，并且可以适应各种中间电压输出（例如，12 V、18 V、24 V、30 V、36 V等）。

电池组件100还可以通过在数据引脚208和装备接口192之间形成的硬连线连接来发送和接收数据。基于检测到的装备类型（如由NFC标签读取器199或管理电路200所确定的），管理电路200可以将数据引脚208具体地重新配置为适应与电池组件100耦接的工具。在一些示例中，电池组件100可以访问本地或远程存储器210、212以检索与接受供电的装备302有关的参数。电池组件100上的数据引脚208可以被配置为与接受供电的装备302（参见图12）通信并且查询该装备以检索与装备302有关的信息，包括例如装备运行时间、位置或健康状态。在从装备302接收数据之后，电池组件100可以同时传送与电池组件100和装备302有关的操作参数（例如，剩余电量、健康），如以下另外详细说明的。在一些示例中，电池组件100可以拒绝向接收电池组件的装备302供电。例如，如果电池组件100检测到或以其他方式从装备302接收到故障代码（例如，通过数据引脚208），则电池组件100可以拒绝供应电力。电池组件还可以在NFC标签读取器199和/或数据引脚208检测到意外的或禁止的装备连接的情况下保持“锁定”（即，处于非活动的非电力发射状态）。在一些示例中，由电池组件100通过数据引脚208接收的信息用于配置一个或多个输入（例如，按钮）或用户界面122来呈现特定于与电池组件100耦接的装备的数据或选项。例如，如果电池组件100耦接到地面减震器，则用户界面122附近的按钮之一（或用户界面122本身）可以被配置为点火按钮。例如，如果电池组件100耦接到例如乘式割草机，则电池组件100可以重新配置一个或多个输入或用户界面122来呈现关于电池组件100和与电池组件100耦接的装备302中的一者或两者的数据。例如，电池组件100可以在用户界面122上呈现装备运行时间、装备健康、电池健康和电池寿命中的每一者。

电池组件100可以与装备和其他移动设备通信以提供进一步的连接。例如，如果工具具有多个电池插槽，则NFC标签191也可以用于识别电池组件100***到哪个插槽中。电池组件100还可以被配置为利用移动设备读出故障代码。移动设备可以经由NFC通信以接收故障代码。这样，即使蜂窝网络故障，电池组件100仍可以与移动设备通信。此外，控制器局域网（CAN）类型的通信不是与电池组件100通信所必需的。在其他实施方案中，电池组件100可以使用射频识别（RFID）来识别工具或装备。

现在参考图8和图17，电池组件100包括管理模块或电路200，该管理电路包括如本文进一步描述的诊断电路和通信接口。管理电路200嵌入在电池组105内。管理电路200被配置为监测电池状态，包括电流、电压、温度等。管理电路200还可以为电池组件100提供充电和放电保护。例如，管理电路200可以在快速充电可能影响电池组件100的健康时阻止电池的快速充电。例如，管理电路200在电池组件100的健康或电池组件100的电量低于特定阈值时阻止快速充电。管理电路200进一步被配置为通过监测和控制各种电池状况来延长电池组105的寿命以及提供安全性和可靠性。在一些示例中，管理电路200可以基于独立电源的存在来将电力流在电池组件100和装备之间交替。管理电路200可以（例如，使用通过数据引脚208从装备302获得的信息）监测用于对装备302供电的独立电源的状态。如果装备302是有线的（例如，***）或者以其他方式从独立电源（例如，以60 Hz提供120 VAC的墙壁插座、发电机等）接收电力，则管理电路200可以接收有关所请求的电池组件100输出为零的信息。管理电路200可以配置电池组件100，使得来自独立电源的多余电力通过装备302被路由并且用于为电池组件100充电。管理电路200可以连续地监测独立电源和/或装备的状态，使得如果对装备供电发生中断，则管理电路200可以将电池组件100从充电模式重新配置为输出模式，使得电力从电池组件100供应到装备。因此，管理电路200防止装备302经历电力的长时间中断。

参考图9，示出了根据示例性实施方案的快速充电器250。快速充电器250被配置为耦接到电池组件100并且为电池组件100充电。快速充电器250包括充电器主体252和容座258。快速充电器250还包括手柄262。手柄262可以由操作者抓握以操纵充电器250（例如，将充电器250与电池组件100耦接和脱离）。在一些实施方案中，快速充电器250包括可以向操作者提供状态指示的指示灯。快速充电器250被配置为滑动或以其他方式耦接到电池组件100（例如，在配合部分140处，利用连接器219）并且电连接到端口。快速充电器250被配置为在不连接到壁装电源插座的情况下使用。在一些实施方案中，快速充电器250是1000 W充电器。快速充电器250能够以正常充电模式（这时该充电器是400 W充电器）或快速充电模式（这时该充电器是1000 W充电器）操作。在快速充电模式下，快速充电器250可以在大约1.5小时内将电池组件100充好电。操作者可以选择是使用快速充电模式（例如，通过按下快速充电模式选择键）还是较低速率或正常充电模式。正常充电模式可以是默认模式。快速充电器250还包括嵌入在充电器主体252内的充电管理电路275。充电管理电路275被配置为管理（例如，允许）快速充电和正常充电模式的使用，以及提供充电保护，诸如当快速充电可能影响电池组件100的健康时阻止快速充电。在一些示例中，管理电路200在检测到电池组件100已经耦接到快速充电器250时与充电管理电路275通信。管理电路200可以基于所选择的充电模式来配置电池组件100。在一些示例中，管理电路200被配置为在检测到电池组件100的不良健康状态的情况下覆盖用户选择的充电模式（例如，将仅允许正常充电模式）。

如图17所示，管理电路200可以包括被配置为监测电池组件100的状态或与电池组件100一起使用的装备的其他方面的一个或多个电路230、232。健康电路230可以进一步被配置为监测电池组件100的状态以预测电池组件100能够启动的次数。可以基于装备的特性来计算电池组件100能够启动的次数。例如，具有特定电量的电池组件100能够对一种类型的室外动力装备（例如，压力式清洗机）执行比另一种类型的室外动力装备（例如，割草机）更多次的启动。例如，健康电路230可监测电池的充电状态、启动和运行装备所消耗的平均功率量，和/或装备的其他特性（例如，运行状态、RPM等）。可以通过将电池组件100耦接到装备接口192的一个或多个端子来把启动装备所消耗的平均功率量和/或装备的特性传送到电路。电池组件100能够启动的次数然后可以在集成到电池中的显示器（例如，图2所示的用户界面122）或者在别处提供的显示器上显示，诸如在动力装备的控制面板上或者机队管理***的仪表板上或者移动设备界面上。

装备监测电路232可以进一步被配置为通过与传感器和监测设备（例如，液位传感器、温度传感器、压力传感器、计时器等）通信来监测装备302的其他特性。装备监测电路232可以将与从传感器和监测设备接收的信息有关的数据输出到显示器，诸如集成到电池组件100中的用户界面122（图2）或在移动设备的用户界面上示出的显示器或仪表板。由装备监测电路232接收和输出的数据可以通过硬件接口206（例如，通过数据引脚208和装备接口192之间的有线连接）从装备接收，或者通过经由通信网关202与装备302通信的一个或多个收发器214无线地从装备接收。因此，显示器可以向装备的操作者传送与装备和电池组件100有关的各种操作数据。例如，装备监测电路232可以向显示器输出诸如电池操作时间、装备操作时间、电池电量、直到用完的时间、电池使用或电池温度的信息。另外，装备监测电路232可以经由来自温度传感器的输入来监测电池组件100的温度。温度监测可以用于警示操作者（例如，经由用户界面122、移动设备的用户界面或仪表板）电池温度对于电池的正常使用而言是否太低。使用电池组件100来为这些电路230、232供电允许在装备启动之前向操作者提供信息（例如，电池温度、电池电量），使得可以在尝试启动装备之前解决任何问题（例如，电池组太冷并且需要预热）。

在一些实施方案中，管理电路200的通信接口可以是将电池组件100可通信地连接到外部设备的接口。例如，通信接口可以允许电池组件100经由SPI（串行***设备接口）、I2C（内置集成电路）、USB（通用串行总线）等或任何其他串行通信协议来与外部设备串行地通信。在一些实施方案中，与电池组件100通信的外部设备是充电站（例如，如图12所示的座式充电器***304）。根据一些实施方案，电池组件100可向充电站传送关于电池组件100的状态（例如，当前正在充电、已充满电、准备使用、保留等）的信息。

在一些实施方案中，电池组件100包括通信网关202。在一些布置中，通信网关202包括通过多个数据通信信道进行通信所需的硬件和逻辑。例如，通信网关202可以包括Wi-Fi接口、蜂窝调制解调器、蓝牙收发器、蓝牙信标、RFID收发器、NFC收发器或它们的组合。通信网关202促进去往和来自电池组件100（以及因此使用电池组件100的装备302）的数据通信。例如，电池组件100可以包括用于与NFC标签机载动力装备无线通信的NFC标签读取器199，以及蓝牙（或类似的通信频率，例如，约2.4 GHz）收发器。电池组件100然后可以与多个其他设备无线通信，包括动力装备、充电器、一个或多个电池组件100和/或网状网络中的蜂窝设备。电池组件100然后还可以通过不同频率与多个其他设备无线通信，从而实现跨多个信道的通信。这样，电池组件100可以传送状态和使用信息以及配置数据。如图17所示，通信网关17包括可以被配置为与其他电池组件100、装备302、充电器304、端点设备312、远程存储器212（例如，基于云的存储器、外部数据库或服务器）或这些设备的不同组合通信的一个或多个收发器214。通信网关202可以进一步被配置为向管理电路200发送信息和从该管理电路接收信息以帮助控制电池组件100。电池组件100也可以使用各种其他合适的通信协议。例如，通信网关202可以包括被配置为通过3G、4G和/或5G网络中的一者或多者（例如，约450 MHz至86 GHz）进行通信的收发器214。在其他示例中，NFC标签读取器199可以被配置为在不同的无线电频率上进行通信。例如，NFC标签读取器199可以被配置为检测以低频（例如，约120 kHz至140 kHz）和高频（例如，约13.56 MHz）中的一者或多者发射信号的NFC标签或设备。

参考图10和图11，电池组件100被示出为在设计测试环境（例如，使用开发套件）中的动力装备280上使用。在图10中，电池组件100与移动设备220（例如平板电脑）可通信地耦接以提供电池和工具信息。在图11中，电池组件100与包括呈现在界面上的仪表板240的远程计算机***可通信地耦接。当用户操作装备280时，信息被传送到移动设备220和仪表板240以呈现给用户（例如，在该场景中，呈现给原始装备制造商（OEM））。因此，电池组件100和装备280的性能容易传送给用户，使得用户可以基于包括电池组件100和装备280两者的连续受监测的***来设计、测试、跟踪和改进产品。这样，OEM可以了解该***如何以更快的方式操作，使得可以采用更有效的方式进行更新或改变。因此，从长远来看，使用该***可以更容易地设计电气化产品，原因是接收到了电池和装备性能的实时反馈。

参考图12，根据示例性实施方案，电池组件100被示出为处于网状网络连接环境300中。利用如图17所示和如上所述的通信网关202，电池组件100能够通过网状网络（例如，经由Wi-Fi、蓝牙或其他数据通信***）耦接到其他电池组件100、各种类型的充电***或充电站304、或其他类型的网关/IoT网关（例如，网关306、车辆网关330）等并与之通信。电池组件100还被配置为耦接（例如，经由近场通信或蓝牙连接）到各种类型的动力装备302。电池组件100还可以连接到网络308。网络308允许电池组件100和各种其他设备之间的连接和通信。在一些实施方案中，操作者和/或雇员经由个人或移动端点设备312（诸如智能电话、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机等）通过网络308与电池组件100通信。因此，一个或多个移动设备312也连接到网络308。在一些实施方案中，机队管理***310经由网络308可通信地并且可操作地耦接到电池组件100。

电池组件100可以与网状网络连接环境300中的各种设备通信并通过它们接收通信。例如，电池组件100可以与其他电池组件100通信以通过网状网络连接环境300有效地传输数据。在一些示例中，某些电池组件100可以被指定为主通信器100'。尽管网状网络连接环境300内的大多数电池组件100配置有NFC标签读取器199和蓝牙（或类似）收发器（例如，收发器214，如17图所示），但某些电池组件100可以进一步配置有WiFi收发器以作为NFC标签读取器的补充或替代（如图12所示）。因此，网状网络连接环境300内的其他电池组件100可以经由蓝牙通信与主通信器电池组件100'通信。由于具有WiFi收发器，一个或多个主通信器电池组件100'可以从网状网络连接环境300内的每个电池组件100发送和接收数据，同时还能够将命令或查询从连接到网络308的各种其他设备传送到每个单独的电池组件100。在一些示例中，每个电池组件100被配置为除了与装备（例如，充电站304、动力装备302）和/或网关306和网络308连接的设备通信之外还与其他电池组件100通信。

参考图13，根据示例性实施方案，电池组件100被示出为处于IoT连接环境中。在一些实施方案中，电池组件100不包括蜂窝通信能力（例如，基本包），并且因此需要单独的网关（例如，专用网关306、具有蜂窝通信能力的另一电池组件100、移动网关330）才能经由网络308通信。在一些实施方案中，电池组件100包括蜂窝通信能力并且充当网关（例如，IoT网关）。因此，网络308可以促进电池组件100和端点设备312（例如，蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机、计算机等）之间的各种组合的数据通信。在一些布置中，网络308包括蜂窝收发器。在另一种布置中，网络308包括互连网。在又一种布置中，网络308包括局域网或广域网。可以通过包括蓝牙收发器、蓝牙信标、RFID收发器、NFC收发器、Wi-Fi收发器、蜂窝收发器、有线网络连接等的近程和/或远程通信技术来促进网络308。这样，在一个实施方案中，端点设备312和电池组件100之间的通信可以由基于云的***来促进，并且经由电池组件100上的RFID和Wi-Fi连接而连接到该基于云的***。在另一个实施方案中，该通信可以由基于云的***来促进，并且仅经由Wi-Fi而连接到该基于云的***。在另一个实施方案中，该通信可以由基于云的***来促进，并且经由蜂窝收发器而连接到该基于云的***。在又一个实施方案中，该通信可以由基于云的***来促进，并且经由蓝牙和蜂窝收发器而连接到该基于云的***。在所有这样的实施方案中，可以使该基于云的***可由诸如消费者和/或租赁公司的第三方访问。

参考图14，电池组件100被示出为处于具有移动网关330的IoT连接环境中。电池组件100被示出为与各种类型的动力装备302一起使用，电池组件100经由NFC或蓝牙可通信地并且可操作地连接到这些动力装备。电池组件100还可通信地连接到移动网关330（例如，作为车辆、卡车、拖车的一部分的网关），该移动网关提供与网络308和机队管理***310的连接。端点设备312还连接到网络308以通过网络308接收通信以及电池组件100和装备302的信息。因此，电池组件100通过移动网关330传送各种信息（例如，状态、健康、寿命、充电次数、经过的租赁时间、装备类型、装备健康、装备状态等），该移动网关通过网络308将这些信息传送到端点设备312。

参考图15，电池组件100被示出为处于具有充电器网关304的IoT连接环境中。电池组件100被示出为与各种类型的动力装备302一起使用，电池组件100经由NFC或蓝牙可通信地并且可操作地连接到这些动力装备。电池组件100还可通信地连接到充电器网关304，该充电器网关提供与网络308和机队管理***310的连接。端点设备312还连接到网络308以通过网络308接收通信以及电池组件100和装备302的信息。因此，电池组件100通过充电器网关304传送各种信息（例如，状态、健康、寿命、充电次数、经过的租赁时间、装备类型、装备健康、装备状态等），该充电器网关通过网络308将这些信息传送到端点设备312。

参考图16，电池组件100''被示出为处于具有蜂窝电池组件100''的IoT连接环境中。图16中所示的电池组件100''充当网关，使得电池组件100''不需要单独的网关设备来通过网络308通信。电池组件100''被示出为与各种类型的动力装备302一起使用，电池组件100''经由NFC和/或蓝牙可通信地并且可操作地连接到这些动力装备。电池组件100''还通过网络308可通信地连接到端点设备312（例如，并且连接到机队管理***310）。端点设备312还连接到网络308以通过网络308从电池组件100''接收通信。因此，电池组件100通过网络308将各种信息（例如，状态、健康、寿命、充电次数、经过的租赁时间、装备类型、装备健康、装备状态等）直接传送到端点设备312（例如，不使用单独的网关设备）。电池组件100''可以使用一个或多个收发器214同时通过三种不同的通信协议（例如NFC、蓝牙和Wi-Fi）进行通信。

本文所述的各种连接环境通过将通信能力集成在电池中而不必是装备本身来允许跨电池组件100和跨装备的通信。因此，本文所述的电池组件100可在所有平台上使用，而与装备的类型无关。另外，IoT的使用允许将数据直接集成到使用和分析***中，以供企业更好地了解电池组件100的使用如何影响其业务和/或如何管理电池组件100或某些装备的使用。此外，使用本文所述的电池组件100和各种连接环境，可以远程地完成诸如照明灯、泵等产品的操作。在租赁***中，IoT的使用允许基于租赁时间来禁用和启用电池组件100和/或装备。例如，如果用户使用电池组件100的时间比分配的租用时间长，则电池组件100可以被远程关闭（例如，断电）。这样，租赁公司节省了跟踪电池组件的位置和使用的时间。

虽然本说明书包含许多特定具体实施细节，但不应将这些细节理解为是对要求保护的内容的范围的限制，而是应将其视作对特定具体实施特有的特征的描述。本说明书中在不同具体实施的上下文中描述的某些特征也可以在单个具体实施中组合地实现。相反，在单个具体实施的上下文中描述的各种特征也可以单独地或者以任何合适的子组合的形式在多个具体实施中实现。此外，虽然某些特征可能在上文被描述为以某些组合来起作用并且甚至最初也如此来要求保护，但是要求保护的组合中的一个或多个特征在某些情况下可以从该组合中去除，并且要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变型。

应当理解，尽管在以上描述中使用的诸如“期望的”或“合适的”的词语的使用指示如此描述的特征可能是更期望的，但是该特征可能不是必需的，并且缺少该特征的实施方案可以被认为在本发明的范围内，该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，当使用诸如“一个”、“一种”或“至少一个”的词语时，除非在权利要求中明确相反地陈述，否则不意图将权利要求限制为仅一项。

应当注意，本公开的某些段落可以结合侧面和端部等来引用诸如“第一”和“第二”的术语，以便在一者与另一者中进行识别或区分，或者在一者与其他多者中进行识别或区分。这些术语并不旨在仅仅在时间上或根据顺序来关联实体（例如，第一侧面和第二侧面），尽管在一些情况下，这些实体可以包括这样的关系。这些术语也不限制可以在***或环境内操作的可能实体（例如，侧面或端部）的数量。

如本文所用的术语“耦接”和“连接”等是指两个部件直接或间接地彼此接合。这种接合可以是固定的（例如，永久性的）或可移动的（例如，可拆卸的或可释放的）。这种接合可以通过这两个部件或这两个部件与任何附加的中间部件彼此一体地形成为单个整体来实现，或者通过这两个部件或这两个部件与任何附加的中间部件彼此附接来实现。

如本文所用，术语“电路”可以包括被构造成执行本文所述功能的硬件。在一些实施方案中，每个相应的“电路”可以包括用于配置硬件执行本文所述的功能的机器可读介质。电路可以体现为一个或多个电路部件，包括但不限于处理电路、网络接口、***设备、输入设备、输出设备、传感器等。在一些实施方案中，电路可以采取一个或多个模拟电路、电子电路（例如，集成电路（IC）、分立电路、片上***（SOC）电路等）、电信电路、混合电路和任何其他类型的“电路”的形式。在这点上，“电路”可以包括用于实现或促进本文所述的操作的实现的任何类型的部件。例如，如本文所述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门（例如，NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等）、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等）。

“电路”还可以包括可通信地耦接到一个或多个存储器或存储器设备的一个或多个处理器。在这点上，该一个或多个处理器可以执行存储在存储器中的指令，或者可以执行一个或多个处理器以其他方式可访问的指令。在一些实施方案中，可以采用各种方式体现该一个或多个处理器。可以采用足以执行至少本文所述的操作的方式来构造该一个或多个处理器。在一些实施方案中，该一个或多个处理器可以由多个电路共享（例如，电路A和电路B可以包括或以其他方式共享同一个处理器，在一些示例实施方案中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储或以其他方式访问的指令）。替代地或附加地，该一个或多个处理器可以被构造成独立于一个或多个协处理器执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施方案中，两个或更多个处理器可以经由总线耦接以实现独立的、并行的、流水线的或多线程的指令执行。每个处理器可以被实现为一个或多个通用处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP），或被构造成执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理部件。该一个或多个处理器可以采取单核处理器、多核处理器（例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器等）、微处理器等的形式。在一些实施方案中，该一个或多个处理器可以在装置外部，例如该一个或多个处理器可以是远程处理器（例如，基于云的处理器）。替代地或附加地，该一个或多个处理器可以在装置内部和/或装置本地。在这点上，给定电路或其部件可以设置在本地（例如，作为本地服务器、本地计算***等的一部分）或远程位置（例如，作为远程服务器诸如基于云的服务器的一部分）。为此，如本文所述的“电路”可以包括跨一个或多个位置分布的部件。

Claims (17)

1.一种电池***，所述电池***包括：

电池组件，所述电池组件包括：

包括多个可再充电电池单元的电池组；

包封所述电池组的电池外壳；

通信网关，所述通信网关被配置为使用第一通信协议和与所述第一通信协议不同的第二通信协议来通信；和

包括多个第一端子的第一电连接器；和

被配置为耦接到装备的装备接口，所述装备接口包括：

包括多个第二端子的第二电连接器，所述第二电连接器被配置为与所述第一电连接器配合并且将所述多个第一端子和所述多个第二端子电耦接以将所述电池组件电耦接到所述装备接口；

其中所述第一通信协议用于所述电池组件与所述装备之间的通信；并且

其中所述第二通信协议用于所述电池组件与端点设备之间的通信，

其中所述电池组件包括管理电路，所述管理电路与所述电池组电连通并且被构造成监测所述电池组和所述装备中的至少一者的状态；

其中所述第一通信协议是近场通信NFC，并且其中所述电池组件的所述通信网关包括NFC标签读取器，所述NFC标签读取器被构造成使用所述第一通信协议与所述装备无线地通信，并且其中所述NFC标签读取器被进一步构造成与所述管理电路通信；

其中所述NFC标签读取器被配置为在从所述管理电路接收到表明所述第一电连接器已经与所述第二电连接器配合的指示时激活并扫描所述装备接口内的NFC标签。

2.根据权利要求1所述的电池***，其中所述管理电路被配置为在从所述通信网关接收到表明NFC标签已经由所述NFC标签读取器读取的指示时调节所述电池组件的电输出参数。

3.根据权利要求2所述的电池***，其中所述电输出参数包括电压和瓦数中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的电池***，其中所述第二通信协议是蓝牙，并且其中所述电池组件的所述通信网关还包括用于使用所述第二通信协议与所述端点设备通信的蓝牙收发器。

5.根据权利要求1所述的电池***，其中所述电池组件的所述通信网关还包括被配置为在2.3GHz至2.5GHz的频率上通信的收发器。

6.根据权利要求1所述的电池***，其中所述管理电路被配置为：在接收到表明当所述第一电连接器已经与所述第二电连接器配合时所述装备的健康状态的指示时，不从所述电池组件向所述装备接口供应电力。

7.一种电池***，所述电池***包括：

电池组件，所述电池组件包括：

具有至少300瓦时的容量的电池组；

基本上包封所述电池组的电池外壳；

第一电连接器，所述第一电连接器包括与所述电池组连通的多个第一端子；

近场通信NFC标签读取器；和

管理电路，所述管理电路与所述NFC标签读取器通信并且被构造成调节所述电池组的电输出参数；和

被配置为耦接到装备的装备接口，所述装备接口包括：

包括多个第二端子的第二电连接器，所述第二电连接器被配置为与所述第一电连接器配合并且将所述第一端子和所述第二端子电耦接以将所述电池组件电耦接到所述装备接口；和

被容纳在所述装备接口内的NFC标签；

其中所述NFC标签读取器被构造成从所述装备接口上的所述NFC标签读取信息，并且将从所述NFC标签读取的所述信息传送到所述管理电路，其中所述管理电路基于从所述NFC标签读取的所述信息来调节所述电池组的所述电输出参数。

8.根据权利要求7所述的电池***，其中所述多个第一端子和所述多个第二端子包括数据引脚，并且其中当所述第一电连接器与所述第二电连接器配合时，所述管理电路被构造成使用通过所述数据引脚接收的信息来监测所述电池组和所述装备中的至少一者的状态。

9.根据权利要求7所述的电池***，其中所述电池的所述电输出参数包括所述电池的瓦特数、安培数和输出电压中的至少一者。

10.根据权利要求9所述的电池***，其中所述管理电路可以在0V至48V的范围调节所述电池的所述输出电压。

11.根据权利要求7所述的电池***，其中所述电池组件还包括被配置为在2.3GHz至2.5GHz的频率上通信的收发器，所述收发器与所述管理电路通信并且被配置为将操作数据从所述电池和所述装备中的每一者传输到端点设备。

12.一种电池组件，所述电池组件包括：

电池外壳；

电池组，所述电池组包括设置在所述电池外壳内的多个可再充电电池单元；

包括多个端子的电连接器，所述电连接器被构造成将所述电池组件选择性地连接到安装在动力装备上的装备接口，所述多个端子包括电源端子和与所述电源端子分开的至少一个数据端子；

被构造成监测和控制所述电池组件的电池状态的管理电路，所述管理电路被配置为调节从所述电池组供应到所述电连接器的电力的至少一个电输出参数；

具有与所述管理电路通信的至少一个收发器的通信网关，所述通信网关被配置为在至少两个不同的频率上通信，其中第一频率为13MHz至14MHz，并且第二频率为2.3GHz至2.5GHz，

其中所述电池组件包括管理电路，所述管理电路与所述电池组电连通并且被构造成监测所述电池组和所述装备中的至少一者的状态；

第一通信协议是近场通信NFC，并且其中所述电池组件的所述通信网关包括NFC标签读取器，所述NFC标签读取器被构造成使用所述第一通信协议与所述装备无线地通信，并且其中所述NFC标签读取器被进一步构造成与所述管理电路通信；

其中所述NFC标签读取器被配置为在从所述管理电路接收到表明第一电连接器已经与第二电连接器配合的指示时激活并扫描所述装备接口内的NFC标签。

13.根据权利要求12所述的电池组件，其中所述管理电路被配置为调节从所述电池组供应到所述电连接器的电力的瓦数。

14.根据权利要求13所述的电池组件，其中所述管理电路与存储用于不同动力装备的多个操作参数的存储器通信，并且其中所述管理电路被配置为调节从所述电池组供应到所述电连接器的所述电力的瓦数以匹配与所述电池组件耦接的动力装备的所存储的操作参数。

15.根据权利要求14所述的电池组件，其中所述通信网关包括在所述第一频率上通信的NFC标签读取器，所述NFC标签读取器被配置为传送与所述电池组件耦接的所述动力装备的标识。

16.根据权利要求13所述的电池组件，其中所述通信网关被配置为使用所述第二频率通过网络向端点设备传送至少电池状态指示。

17.根据权利要求13所述的电池组件，其中所述通信网关被配置为在所述第二频率上与第二电池组件通信，所述第二电池组件包括被配置为在不同于所述第一频率并且不同于所述第二频率的第三频率上通信的第二收发器，所述第二收发器使用所述第三频率与无线网络通信。