CN112385110B - 具有通信能力的电池充电站 - Google Patents

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Abstract

一种充电站集线器以及一种用于监测和控制工作现场的装置的方法。该方法包括：将在工作现场装置的操作期间收集的传感器数据存储在该工作现场装置的存储器中。充电站集线器装置向该工作现场装置传输对操作特性的请求。该工作现场装置基于存储在该工作现场装置的存储器中的传感器数据来确定该工作现场装置的操作特性。该工作现场装置经由该工作现场装置和该充电站集线器装置所支持的已建立连接将该工作现场装置的操作特性传输到该充电站集线器装置。该充电站集线器经由网络将这些操作特性传输到移动用户装置。

Description

具有通信能力的电池充电站
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年6月20日提交的美国临时专利申请号62/687,615的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本发明涉及一种电池充电系统，并且具体地涉及一种具有用于与智能工具进行通信的短距离和长距离通信能力的电池充电系统。
背景技术
诸如电动工具之类的一些电气设备可以由可再充电电池供电。这些可再充电电池可以使用兼容的电池充电器或电池充电站充电。
发明内容
在一些实施例中，提供了用于具有通信能力的电池充电站的系统和方法。该电池充电站可以是便携式的，并且可以被称为充电站集线器或工具控制集线器。该充电站集线器与各种装置(例如，在工作环境、工作现场或建筑工地中使用的装置)进行通信。该充电站集线器中的通信模块具有控制器，该控制器可以监测、控制和/或保护工作现场装置。在一些实施例中，该通信模块和一个或多个装置(诸如电池充电器)可以集成或封装在壳体中，如集成或封装在充电站集线器中的壳体中。在一些实施例中，该通信模块可以被封装或集成在其他类型的装置(诸如作业现场收音机、灯或车库开门器)中，以用作工具控制集线器。在又其他实施例中，该通信模块可以被包括在独立的壳体中并且与分布在该工作环境中的装置进行无线通信，以用作工具控制集线器。然而，所有这些实施例都包括包含控制器的通信模块，并且所有这些实施例都可以被称为充电站集线器或工具控制集线器。
由充电站集线器监测和管理的装置包括例如电动工具、电池组、电池充电器、作业现场收音机、灯、扬声器、吸尘器、风扇、仪表、秤、门、锁、车辆及其他工作相关的设备。例如，充电站集线器监测和管理对电池组的充电和/或对连接到电动工具的电池组的使用。在一些实施例中，工作现场装置具有诸如传感器、存储器和/或电子处理器等部件。这些装置将数据提供给充电站集线器，以供通信模块中的控制器确定装置状态和/或这些装置的操作特性。工作现场装置包括无线通信接口，并且可以将数据、装置状态和/或操作特性传送给充电站集线器的通信模块。该数据可以由充电站集线器中的通信模块的控制器使用以管理作业现场装置和作业现场环境和/或将关于工作现场装置的信息传送给用户装置。工作现场装置还可以实施诸如锁定特征或警报特征等安全特征，以防止工作现场装置被盗。例如，从工作现场移除的电池组可以锁定其充电功能，并且在其由于处于通信范围之外而失去与充电站集线器的通信时生成听觉警报或视觉警报。与通信模块通信的装置可以被称为工作现场装置；然而，本披露内容不限于在工作现场使用的装置，并且任何合适的装置、工具或设备都可以与该通信模块进行通信并且可以由该充电站集线器监测和管理。
通信模块中的收发器能够与工作环境中的装置或工具以及移动用户装置(例如，智能电话、平板电脑、膝上型计算机、个人计算机等)和远程服务器进行通信。在一些实施例中，移动用户装置可以配置有充电站集线器软件应用程序，该充电站集线器软件应用程序用于告知用户工作现场装置的问题并允许这些用户通过与该充电站集线器的通信来配置和/或控制该充电站集线器和/或这些工作现场装置。通信模块和/或移动用户装置也可以访问远程服务器。远程服务器提供包括工作现场装置信息或制造商信息的数据，以供通信模块的控制器、或用户装置使用以对这些工作现场装置进行分析和管理。
在一些实施例中，充电站集线器可以配备有各种传感器以用于检测充电站集线器的状态，例如，用于检测安全隐患、对集线器的壳体或部件的物理损坏、集线器失窃和/或操作障碍。例如，充电站集线器可以具有热传感器、压力传感器、运动传感器或材料破损传感器。充电站集线器可以包括用户界面，该用户界面用于响应于指定的传感器输出而生成听觉警报或视觉警报，以告知用户或阻止充电站集线器被盗或受到损坏。充电站集线器的通信模块还可以经由无线通信接口将关于充电站集线器状态的警告传送给用户装置，诸如智能电话或膝上型计算机。在一些实施例中，工作现场装置可以定期地将操作特性传送给充电站集线器。
提供了一种用于监测和控制工作现场的装置的方法。该方法包括：在工作现场装置的操作期间收集该工作现场装置中的传感器数据，并将该传感器数据存储在该工作现场装置的存储器中。该工作现场装置和充电站集线器装置建立并支持直接连接。该充电站集线器装置向该工作现场装置传输对操作特性的请求。该工作现场装置基于存储在该工作现场装置的存储器中的传感器数据来确定该工作现场装置的操作特性。该工作现场装置经由该工作现场装置和该充电站集线器装置所支持的已建立连接将该工作现场装置的操作特性传输到该充电站集线器装置。该充电站集线器经由该网络将这些操作特性传输到移动用户装置。
通过考虑以下详细说明和附图，本发明的其他特征和方面将变得清楚。
附图说明
图1是包括电池充电器和电话充电器的便携式充电站集线器的外部视图。
图2是图1所示的充电站集线器的内部视图。
图3展示了独立的工具控制集线器。
图4是展示了充电站集线器和工作现场装置管理特征的示意图。
图5是充电站集线器和工作现场装置管理系统的框图。
图6是用于与充电站集线器一起使用的示例作业现场装置的框图。
图7是充电站集线器管理系统中的通信连接的图。
图8是用于利用充电站集线器来监测工作现场装置的流程图。
图9展示了监测作业现场环境中的工作现场装置的充电站集线器。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应该理解的是，本发明的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中展示的构造细节和部件布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式来实践或执行。
还应理解的是，本文使用的措辞和术语是出于说明的目的，而不应被视为是限制性的。另外，如本文中与元素列表一起使用的，“和/或”旨在是指所列元素中的一个或其组合。例如，“A、B、和/或C”应被理解为包括A、B、C、AB、BC、AC、或ABC中的任一者。
应注意的是，可以利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实施本发明的各方面。此外，在附图中描述或展示的特定配置旨在例示本发明的独立实施例，并且其他替代性配置也是可能的。除非另外说明，否则术语“控制器”、“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”是可互换的。在术语“控制器”、“处理器”、“中央处理单元”或“CPU”被用作标识执行特定功能的单元的情况下，应理解的是，除非另外说明，否则这些功能可以由单个处理器或以任何形式布置的多个处理器来执行，处理器包括并行处理器、串行处理器、纵列式处理器、或云处理配置/云计算配置。
图1和图2包括例如用于在工作环境中、或在工作现场或建筑工地处使用的便携式充电站集线器的外部视图和内部视图。然而，本披露内容不限于此方面，并且便携式充电站集线器可以在任何合适的场所使用。便携式充电站集线器包括电池充电器和移动用户装置充电器。图1和图2中示出了充电站集线器100，该充电站集线器包括壳体108、通信模块124、超小型版本A(SMA)或SNA连接器和天线126、电源线116、电池充电器120和移动装置充电模块122。图1和图2中还示出了由电池充电器120之一接纳的电池组150。
壳体108包括用于在工作环境中使用的一个或多个特征。例如，壳体108由耐用材料制成，并且包括便携式箱(具有基部、通过铰链耦接到该基部的罩盖)、闩锁机构112、锁110、提手118、绳套130、以及与其他存储装置兼容的插座128。电池充电器120、通信模块124和移动装置充电模块122中的一个或多个利用硬件紧固件106半永久地安装在壳体108中。
充电站集线器100包括接线盒，该接线盒被配置为经由电源线116接收来自外部电源204(诸如标准的120VAC电源插座)的电力。该接线盒经由变压器将电力引导至电池充电器120、移动充电模块122、通信模块124、可以包括LED和扬声器的用户界面部件、以及一个或多个不同的传感器。传感器包括：例如，感测电池充电器120或电池组150何时过热的热传感器；感测集线器100何时被移动的运动传感器；感测集线器何时被损坏或何时发生破坏企图的压力、变形或破损传感器。由于这些传感器之一检测到指定状况，充电站集线器100经由用户界面部件传送警告。可替代地或另外，通信模块124包括电池接口，并且由电池单元而不是AC电源供电。
通信模块124包括一个或多个无线和/或有线通信接口，用于与工作现场装置、用户装置(例如，移动智能电话、智能助手或膝上型计算机)、和/或诸如远程服务器等网络装置进行通信。用户装置可以被称为移动用户装置。在一些实施例中，电池组150与通信模块124之间的通信经由电池组150与充电器120中相连的往复有线端子以及经由充电器120与通信模块124中相连的往复有线端子进行。通信模块124还可以包括各种物理通信接口，并且使用各种通信协议进行短距离和/或长距离通信，包括在无线个域网、有线局域网或无线局域网、和/或有线广域网或无线广域网中的通信。例如，可以在工作现场装置(例如，电池组150)与通信模块124之间利用蓝牙通信。例如，当电池组150被接纳在电池充电器120中时，当电池组单独位于作业现场时，并且当电池组位于工作现场并连接到电动工具时，可以利用蓝牙通信。在一些实施例中，通信模块124和/或工作现场装置(例如，电池组150或充电器120)包括蓝牙配对按钮，该蓝牙配对按钮发起通信模块124和/或工作现场装置中的蓝牙通信接口的配对，以实现蓝牙通信接口之间的无线通信。通信模块124还可以具有用于经由诸如Wi-Fi网络等无线局域网、或诸如蜂窝网络和/或有线网络等广域网进行通信的通信接口。
充电器120包括充电器控制器，该充电器控制器具有电子处理器以及存储指令的存储器，这些指令由该电子处理器执行以实施该充电器控制器的功能。例如，该充电器控制器控制充电器120的功能，并且实现充电器120与电池组150之间以及充电器120与通信模块124之间的通信。充电器120进一步包括在充电器壳体内的充电电路，该充电电路由充电器控制器控制，以向电池组150提供充电电流从而对电池组的电池单元进行充电。在一些实施例中，电池组充电器120可以是多端口充电器。移动充电模块122可以是可操作用于通过感应充电对移动装置充电的充电板或充电垫。
电池组150包括壳体、工作现场装置接口(例如，电动工具接口)、电池充电器接口、以及以串联、并联或串并联组合进行布置的多个电池单元。电池组150进一步包括电池组控制器，该电池组控制器具有电子处理器以及存储指令的存储器，这些指令由该电子处理器执行以实施该电池组控制器的功能。电池组150被配置为附接到工作现场装置(例如，电动工具)以提供用于工作现场装置的电力，并且被附接到电池充电器120以对电池组150进行再充电。电池组150包括传感器(例如，电流传感器和电压传感器)和用于与通信模块124、充电器120和/或移动用户装置进行通信的通信接口。从传感器获得的数据可以用于确定电池组150的操作特性，或者确定附接到电池组150的工作现场装置(诸如电动工具)的操作特性。电池组150、通信模块124或移动用户装置中的一个或多个基于传感器数据来确定操作特性。这些操作特性可以包括例如电池组电流输出、电池单元两端的电压、由附接到电池组150的电动工具施加的力矩、指示连接到电池组150的电动工具的类型(例如，冲击驱动器、锤钻、往复锯或圆锯)的电流迹线、电池组充电时间估算、充电率和电池组充电水平。所存储的数据或从服务器获得的数据例如也可以有助于确定操作特性。充电站集线器软件应用程序(例如，在移动用户装置上运行的移动应用程序)在软件应用程序的图形用户界面上显示操作特性。通信模块124基于这些操作特性来监测充电状态、控制充电器120对电池组150的充电、和/或控制附接到电池组150的工作现场装置的操作。
电池组150和/或其他工作现场装置直接与通信模块124进行通信，或者通过诸如Wi-FiTM等的无线通信网络与移动用户装置进行通信。电池组150和/或其他工作现场装置也可以经由任何合适的广域网(诸如蜂窝网络、以太网、互联网等)与通信模块124或移动用户装置进行通信。在一些实施例中，通信模块124和/或移动用户装置经由网络与服务器进行通信，该服务器可以是应用服务器。
关于进行无线通信的电池组、电池充电器和电动工具等的附加信息可以在美国专利申请号15/461,067中找到，该专利申请于2017年3月16日提交并且通过援引以其全文并入本文。
图3展示了独立的工具控制集线器。参考图3，独立的工具控制集线器200包括壳体208、通信模块124、超小型版本A(SMA)或SNA连接器和天线126。
独立工具控制集线器200与充电站集线器100的不同之处在于，独立集线器200不包括充电站集线器100中集成或封装的工作现场装置(即，独立工具控制集线器200不包括电池充电器120或移动装置充电器122)。因此，在工具控制集线器200的该独立实施例中，通信模块124不包括到电池充电器120的有线端子连接。独立工具控制集线器200可以被称为独立集线器或充电站集线器。
在一些实施例中，独立集线器200被配置为和/或包括要安装在表面(诸如墙壁、橱柜)上或另一装置上(诸如车库开门器上)的硬件。在一些实施例中，独立集线器200是独立式的并且被配置为支立在表面上，例如，支立在桌子、地板或架子上。独立集线器200可以具有任何合适的几何形状，例如，圆柱形体或直线型体。
在一些实施例中，独立集线器200包括接线盒，该接线盒被配置为经由电源线接收来自外部电源(诸如标准的120AC电源插座)的电力。该接线盒经由变压器将电力引导至通信模块124和可以包括LED和扬声器的用户界面部件、以及一个或多个不同的传感器。传感器可以包括：例如，热传感器；可以感测独立集线器200何时被移动的运动传感器；感测独立集线器200何时受到损坏的压力、变形或破损传感器。由于这些传感器之一检测到指定状况，独立集线器200可以经由用户界面部件传送警告。可替代地或另外，独立集线器200可以包括电池接口，并且可以由电池单元而不是AC电源供电。
图4是展示了充电站集线器和工作现场装置管理特征的示意图。图4示出了充电站集线器300、移动装置充电模块122、电池充电器120、通信模块124、SMA或SNA连接器和天线126。还示出了多个工作现场装置310、多个支持无线通信的传感器320、以及有线端口330。
工作现场装置310可以包括例如电动工具、电池组、电池充电器、作业现场收音机、灯、扬声器、吸尘器、风扇、仪表、秤、门、锁、车辆及其他工作相关的设备。支持无线通信的传感器320可以包括例如可以具有听觉和/或视觉警报特征的门传感器、运动传感器、热传感器。
有线端口330可以是一种USB端口或基于另一电缆标准的端口。有线端口330可以用于将固件或软件更新下载到充电站集线器300的一个或多个部件，例如，下载到电池充电器120。
如图4所示，通信模块124经由蓝牙连接或基于任何其他合适的通信标准(例如，Zigbee、Zware、LoRa、Wi-Fi或蜂窝标准)的连接与工作现场装置310和支持无线通信的传感器320进行通信。通信模块124从工作现场装置310和支持无线通信的传感器320接收包括状态信息的数据，并且可以将该数据存储在通信模块124的存储器中。例如，该数据可以指示工作现场装置310和支持无线通信的传感器320中的状况，诸如工作现场装置工作现场装置310的位置、过热、状况良好、工作现场装置310的失窃状态、以及检测到的传感器320的状况或警报状态。在一些实施例中，通信模块124将该数据或将基于该数据的信息传送给移动用户装置，例如，当用户利用在移动用户装置上运行的充电站集线器软件应用程序访问该信息时将该信息传送给移动用户装置。以这种方式，用户可以在离开作业现场时检查工具或查看工具状态的变化，并且可以确定该工具是否位于作业现场。
在一些实施例中，通信模块124将命令传送给一个或多个工作现场装置310和/或一个或多个支持无线通信的传感器320，以监测工作现场装置310和/或支持无线通信的传感器320的使用或控制其操作方面。这些命令可以基于从工作现场装置310和/或支持无线通信的传感器320接收到的数据来确定。在一些实施例中，这些命令可以基于由用户经由充电站集线器软件应用程序输入的并从移动用户装置接收到的通信来确定。
图5是充电站集线器和工作现场装置管理系统的框图。参考图5，示出了工作现场装置管理系统400，该工作现场装置管理系统包括充电站集线器402、通信模块410、控制器412、传感器414、负载416、用户界面418和电力供应装置420。图5还示出了服务器250、网络装置252、网络254、移动用户装置256、以及工作现场装置382A、382B和382C。工作现场装置382A、382B和382C可以被称为工作现场装置382。
装置管理系统400包括一个或多个工作现场装置382。工作现场装置382可以包括例如电池组382A、电动工具382B和传感器382C。工作现场装置382可以位于远离充电站集线器402的位置，例如，位于工作现场建筑物内或者在工作现场环境下位于室外，或者工作现场装置382可以集成在充电站集线器402的壳体内或由其支撑。工作现场装置382经由通信模块410与控制器412进行无线通信或有线通信。
控制器412可以包括或者耦接到经由总线电连接到通信模块410、传感器414、负载416、用户界面418和电力供应装置420的一个或多个存储器装置和一个或多个电子处理器。控制器412监测和/或控制作业现场装置382，并与移动用户装置256和服务器250进行通信。充电站集线器存储器装置包括例如程序存储区域和数据存储区域。存储器存储可执行指令，这些可执行指令在由充电站集线器电子处理器执行时使充电站集线器402的控制器执行本文所述的功能。充电站集线器402的存储器装置还存储某些其他信息，诸如工作现场装置标识符(ID)、移动用户装置256的数据、预期的工作现场装置382的操作特性(诸如电流输出以及各种电压阈值、电流阈值和温度阈值)等。充电站集线器存储器还可以存储如本文所述的某些信息。
充电站集线器402的通信模块410包括多个收发器，该多个收发器可操作用于利用适合于与工作现场装置382、个人移动装置256、服务器250、网络装置252、网络254及其他用户装置通信的任何有线或无线技术进行通信。控制器412经由无线收发器或有线收发器(装置到装置)与本地装置直接通信，或者经由网络254与远程装置通信。由控制器412和/或通信模块410的收发器所支持的无线技术包括例如专用区域网络技术(诸如蓝牙)、无线局域网(WLAN)技术(诸如Wi-Fi)、以及广域网技术(诸如蜂窝技术、低功耗长距离(LoRa)技术或低功耗广域网(LPWAN)技术)。在一些实施例中，控制器412与通信模块410的收发器利用LoRa技术或LPWAN技术以范围从0.3kbps到50kbps的数据速率和/或自适应数据速率(ADR)方案进行通信以管理数据速率和RF输出。通信模块410可以包括物理接口，并且可以支持用于经由有线连接和/或网络(例如，经由USB连接或以太网连接)进行通信的通信协议。在一些实施例中，可以经由充电站集线器402来更新、升级或定制用于在工作现场装置382(例如，电动工具、电池组或电池充电器)、传感器414或负载416中使用的软件或固件。例如，软件或固件可以由控制器412经由通信模块410中的任何合适的无线接口或有线接口来接收。例如，软件或固件可以从本地或远程用户装置或从服务器250接收，并且可以被转发到目标装置(例如，工作现场装置382、传感器414或负载416)以进行目标装置的更新、升级或定制。
充电站集线器402的传感器414可以包括一个或多个传感器以用于检测充电站集线器的状态，例如，用于检测安全隐患、对集线器的物理损坏、集线器失窃和/或操作障碍。例如，充电站集线器可以具有热传感器、压力传感器、运动传感器或材料破损传感器。在一些实施例中，传感器414包括麦克风或相机，并且可以经由麦克风或相机来接收可以被传送到控制器412的语音命令或关于作业现场环境的信息。响应于指定的传感器输出，控制器412经由用户界面418生成听觉警报或视觉警报，以告知用户或阻止充电站集线器402被盗或受到损坏。控制器412还可以经由通信模块410将关于充电站集线器402的状态或作业现场环境的警告传送给移动用户装置256。
在一些实施例中，负载416包括集成或封装在充电站集线器402的壳体内的一个或多个工作现场装置382。例如，负载416包括关于图1和图2所描述的电池组150和充电器120。在一些实施例中，充电站集线器402可以不包括负载416，例如，如关于图3所描述的独立工具控制集线器200中那样。
如关于图1所描述的，独立充电站集线器400可以被配置为接收来自外部电源的电力。
图6是用于与充电站集线器一起使用的示例工作现场装置的框图。参考图6，示出了工作现场装置382、无线收发器510、控制器512、传感器514、负载516、用户界面518和电力供应装置520。
工作现场装置382可以包括任何工作相关的设备，例如，电动工具、电池组、电池充电器、装置充电板、作业现场收音机、车库开门器、灯、扬声器、吸尘器、风扇、仪表、秤、门、锁、车辆和打印机。
无线收发器510包括包含合适的逻辑、电路系统、接口和或代码的一个或多个收发器，该一个或多个收发器可操作用于经由通信模块410与充电站集线器400或与移动用户装置256进行通信。例如，无线收发器510包括物理接口，并且利用支持专用区域网络技术(诸如蓝牙)、无线局域网(WLAN)技术(诸如Wi-Fi)、以及广域网技术(诸如蜂窝技术、低功耗长距离(LoRa)技术或低功耗广域网(LPWAN)技术)的通信协议。在一些实施例中，无线收发器支持利用LoRa技术或LPWAN技术的通信。
控制器512可以包括或者耦接到经由总线电连接到无线收发器510、传感器514、负载516、用户界面518和电力供应装置520的一个或多个存储器装置和一个或多个电子处理器。控制器512监测传感器514，控制负载516和/或用户界面518。控制器512进一步经由无线收发器510与充电站集线器400、移动用户装置256和/或服务器250进行通信。工作现场装置存储器可以包括程序存储区域和数据存储区域。存储器存储可执行指令，这些可执行指令在由工作现场装置电子处理器执行时使工作现场装置382执行本文所述的功能。在一些实施例中，工作现场装置存储器还存储某些其他信息，诸如充电站集线器标识符(ID)、移动用户装置256的数据、预期的工作现场装置382的操作特性(诸如电流输出以及各种电压阈值、电流阈值和温度阈值)等。工作现场装置存储器还可以存储如本文所述的某些信息。
传感器514可以包括适合于特定类型的工作现场装置382的一个或多个传感器。例如，传感器514可以包括电压传感器、电流传感器、热传感器和运动传感器。响应于指定的传感器输出，控制器512经由用户界面518生成听觉警报或视觉警报，以告知用户或阻止工作现场装置382被盗或受到损坏。控制器512还可以将关于传感器的状态的警告传送给充电站集线器400或移动用户装置256。在一些实施例中，工作现场装置382被配备成例如通过从充电站集线器400接收通信或对该充电站集线器发出声音(ping)来确定其相对于充电站集线器400的位置。在控制器512可以可操作用于锁定工作现场装置382的操作和/或通过激活用户界面518生成听觉警告和/或视觉警告的实例中。用户界面518可以包括扬声器或灯(诸如LED)。在一些实施例中，工作现场装置382可以配备有GNSS接收器以确定其位置。此外，控制器512和/或传感器514可以被配置为检测何时从工作现场区域拾取或移动工作现场装置382。例如，工作现场装置382可以由用户配置为检测移位或试图使用，或者可能需要经授权的输入来操纵该装置。在这种情况下，响应于检测到工作现场装置382的移位或试图使用，控制器512可以直接地(装置到装置)或经由网络与充电站集线器400自动通信，以触发现场警报、监控和/或用户通知。例如，当在工作现场处拾取电动工具时，电动工具可以将警报传送给充电站集线器402，并且充电站集线器402的控制器412可以与安全相机进行通信以捕获监控图像、引起灯光闪烁或生成警报声。充电站集线器402也可以直接地(装置到装置)或经由有线或无线网络254向移动用户装置256传输通知，和/或向服务器250传输通知。
负载516可以包括工作现场装置382的部件，这些部件从电力供应装置520汲取电力以执行工作现场装置382的工作。例如，电动工具中的负载516可以包括使钻头或锯片旋转的马达。在电池充电器中，负载可以包括向电池单元或电池组供应电荷的充电模块。
电力供应装置520可以包括机械地且电气地耦接到工作现场装置的电池组。在一些实施例中，电力供应装置520可以经由电源线接收来自外部电源(诸如标准的120VAC电源插座)的电力。
在一些实施例中，工作现场装置382包括电池组150，该电池组包括多个电池单元。传感器514可以包括电流传感器、电压传感器和温度传感器。这些电池单元可以以串联、并联、或串并联组合进行布置。电流传感器514电连接到电池单元并且检测流过电池单元的电流。电压传感器514电连接到电池单元并且检测电池单元端子之间的电压。温度传感器514例如是热敏电阻，并且检测电池单元的温度。无线收发器510促进电池组工作现场装置382与外部装置(例如，充电站集线器100或独立集线器200的通信模块124)或与通过通信网络254的其他装置(诸如移动用户装置256)之间的通信。
电池组工作现场装置382的控制器512的电子处理器电连接到电流传感器514、电压传感器514、温度传感器514、控制器512的存储器、以及无线收发器模块510。电子处理器监测由电流传感器和电压传感器514检测到的电池单元的电流和电压。电池组工作现场装置382的存储器可以包括例如程序存储区域和数据存储区域。存储器存储可执行指令，这些可执行指令在由处理器执行时使电池组工作现场装置382执行本文所述的功能。电池组工作现场装置382的存储器还存储某些其他关于电池组的信息，诸如电池组标识符(ID)、预期电流输出、各种电压、电流和温度阈值等。电池组存储器还可以存储如本文所述的某些跟踪信息。
在一些实施例中，电池组工作现场装置382耦接到电池充电器120，该电池充电器包括充电器控制器。充电器控制器包括电子处理器以及存储指令的存储器，这些指令由该电子处理器执行以实施本文描述的充电器120的控制器的功能。例如，该充电器控制器控制电池充电器120的功能，并且实现充电器120与电池组150之间的通信。充电器120进一步包括在充电器壳体内的充电电路，该充电电路由充电器控制器控制，以向电池组150提供充电电流从而对电池单元进行充电。
在一些实施例中，电池组工作现场装置382包括用于将信息传送到电池充电器120和/或另一工作现场装置(例如，附接的电动工具)的专用端子。电池组工作现场装置382进一步包括分开的电源端子。充电器120或工作现场装置包括往复的电源端子和通信端子，这些往复的电源端子和通信端子与电池组150的电源端子和通信端子接合。经由电源端子从充电器120提供用于对电池组工作现场装置382进行充电的电力。经由电源端子从电池组工作现场装置382向工作现场装置提供用于为另一工作现场装置的部件(例如，控制器和马达)供电的电力。充电器120与电池组工作现场装置382之间或电池组工作现场装置382与另一工作现场装置之间的通信通过通信端子发生。
图7是示例移动用户装置的框图。参考图7，示出了移动用户装置256、无线收发器710、控制器712、用户界面718和电力供应装置720。
无线收发器710包括包含合适的逻辑、电路系统、接口和或代码的一个或多个收发器，该一个或多个收发器可操作用于经由通信模块410与充电站集线器400进行通信或经由无线收发器510与工作现场装置382进行通信。例如，无线收发器710可以包括物理接口，并且利用支持专用区域网络技术(诸如蓝牙)、无线局域网(WLAN)技术(诸如Wi-Fi)、以及广域网技术(诸如蜂窝技术、低功耗长距离(LoRa)技术或低功耗广域网(LPWAN)技术)的通信协议。在一些实施例中，无线收发器可以支持利用LoRa技术或LPWAN技术的通信。
控制器712可以包括或者耦接到经由总线电连接到无线收发器710、用户界面718和电力供应装置720的一个或多个存储器装置和一个或多个电子处理器。控制器712经由无线收发器710与充电站集线器400、工作现场装置382和/或服务器250进行通信。移动用户装置存储器可以包括程序存储区域和数据存储区域。存储器存储可执行指令，这些可执行指令在由工作现场装置电子处理器执行时使工作现场装置382执行本文所述的功能。移动用户装置256存储器可以存储移动应用程序，并且移动用户装置处理器执行移动应用程序以使移动用户装置256能够执行本文所述的移动应用程序的功能。
移动应用程序可以包括图形用户界面718，其中，移动用户装置256的处理器对移动应用程序的执行可以在移动用户装置256的显示器上生成图形用户界面。移动用户装置256可以通过在图形用户界面718上的显示将如本文所述的信息传达给用户，并且可以经由图形用户界面718(例如，经由移动用户装置256的触摸屏或硬键)接收如本文所述的用户输入。
图8是用于利用充电站集线器来监测工作现场装置的流程图。参考图8，在步骤855中，当工作现场装置382在操作时，该工作现场装置从传感器514收集数据。工作现场装置382将传感器514的数据存储在工作现场装置存储器中。
在步骤860中，充电站集线器402经由通信模块410所支持的广域网连接接收移动用户装置256的请求。该请求是针对工作现场装置382的操作特性的。充电站集线器402建立由通信接口410和工作现场装置382的无线收发器510支持的个人区域连接，并且向工作现场装置382传输对操作特性的请求。
在步骤865中，工作现场装置382经由无线收发器510接收对操作特性的请求，并且控制器512基于存储在工作现场装置存储器中的传感器数据来确定操作特性。控制器512经由无线收发器510和通信模块410所支持的个人区域连接将操作特性传送给充电站集线器502。
在步骤870中，充电站集线器100经由网络装置252和网络254、通过由通信模块410支持的与移动用户装置256的广域网连接将操作特性传送给移动用户装置256。移动用户装置256在图形用户界面中显示操作特性。在一些实施例中，充电站集线器100以周期性间隔提供操作特性，而不是在步骤860中响应于来自移动用户装置256的请求才接收操作特性给移动用户装置256。例如，充电站集线器100可以例如每2小时向移动用户装置256推送(例如，推送通知)操作特性。在一些实施例中，仅在工作日期间以及在工作现场装置382可操作时才推送操作特性。在其他实施例中，充电站集线器100可以响应于预定事件而推送操作特性。例如，充电站集线器100可以响应于连接电池组进行充电和/或使电池组断开充电而推送操作特性。
图9展示了监测作业现场环境中的工作现场装置的充电站集线器100。图9示出了独立充电站集线器100、网络254、移动用户装置256和多个工作现场装置。充电站集线器100和多个工作现场装置被配置为经由蓝牙连接和/或Wi-Fi连接进行通信。第一工作现场装置将其位置传送给充电站集线器100，作业现场电池组将其充电水平传送给充电站集线器100，作业现场收音机将内容设置传送给充电站集线器100，并且两个门传感器将门的开/关状态和开门时间戳传送给充电站集线器100。充电站集线器100将工作现场装置状态数据存储在存储器中。用户使用移动用户装置256上的图形用户界面来请求工作现场装置状态数据，该图形用户界面将该请求传送给充电站集线器20。充电站集线器20将工作现场装置状态数据传送给移动用户装置256，并且移动装置在图形用户界面中显示该工作现场装置状态数据。
在一些实施例中，工作现场装置382实施安全特征以防止工作现场装置382被盗。当工作现场装置382位于作业现场时，工作现场装置382处于充电站集线器100的无线范围内。安全特征可以在工作现场装置382从作业现场移除时实施。工作现场装置定期检查与充电站集线器100的连接。当工作现场装置382无法连接到充电站集线器100时，工作现场装置382实施安全特征。安全特征可以包括锁定工作现场装置382以防止工作现场装置的操作、生成听觉警报或视觉警报等。在这些实施例中，充电站集线器100也定期检查与工作现场装置382的连接。当充电站集线器100无法与工作现场装置382建立连接时，充电站集线器100通过移动用户装置256向用户提供警告。
在一些实施例中，充电站集线器100实施安全特征以防止充电站集线器100被盗。如上所述，充电站集线器100的传感器414可以包括运动传感器或材料破损传感器。当未授权用户移动或打开充电站集线器时，运动传感器或材料破损传感器可能会被触发，以向控制器412发送信号。控制器412通过无线收发器410向移动用户装置256提供警告。在一些实施例中，控制器412还在充电站集线器100上生成听觉警报和/或视觉警报。
本文所述的处理器是电子处理器，并且可以被配置为通过在硬件电路(例如，专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列)中执行存储在计算可读介质(例如，所展示的存储器之一)上的指令来执行归属于这些处理器的功能，这些硬件电路被配置为执行各种功能或其组合。另外，除非另外说明，否则电子处理器可以采用单个电子处理器或以任何形式布置的多个电子处理器的形式，电子处理器包括并行电子处理器、串行电子处理器、纵列式电子处理器、或电子云处理配置/云计算配置。
充电站集线器基于传感器数据和操作特性来管理和保护各种工作现场装置。工作现场装置集成在集线器中，或者集线器是独立集线器并且与工作现场装置进行无线通信。工作现场装置包括电动工具、电池组、电池充电器等。一个充电站集线器配备有多个电池充电器，并且可以监测和控制电池的充电。充电站集线器支持个人区域通信、局域通信和广域通信。工作现场装置的操作特性通过充电站集线器传输到移动装置，并且通过移动应用程序进行显示。充电站集线器会感测到其自身的运动和材料损坏，并且作为响应会生成听觉警报和视觉警报并将问题传送给用户装置。充电站集线器在从工作现场移除时也会锁定操作。
尽管已经参考某些优选实施例详细描述了本发明，但是在所描述的本发明的一个或多个独立方面的范围和精神内存在各种变化和修改。

Claims (18)

1.一种充电站集线器，包括：
壳体；
通信模块，该通信模块被集成到该壳体中并且被配置为与工作现场装置和移动用户装置进行通信；
设置在该壳体中的控制器，该控制器耦接到该通信模块并且被配置为：
经由该通信模块请求该工作现场装置的操作特性，
经由该通信模块接收该工作现场装置的这些操作特性，并且
经由该通信模块将这些操作特性提供给该移动用户装置；以及
传感器，该传感器用于检测该充电站集线器的运动或破损之一，其中，该控制器进一步被配置为：
使用该传感器来检测该充电站集线器的未授权运动或破损；并且
响应于检测到该未授权运动或破损而生成警报。
2.根据权利要求1所述的充电站集线器，进一步包括集成到该壳体中的电池组充电器。
3.根据权利要求2所述的充电站集线器，其中，该工作现场装置是被配置为由该电池组充电器充电的电池组，并且其中，这些操作特性是经由该电池组充电器从该工作现场装置接收的。
4.根据权利要求2所述的充电站集线器，进一步包括电源线，该电源线用于接收来自外部电源的电力，其中，来自该外部电源的电力被提供给该电池组充电器。
5.根据权利要求2所述的充电站集线器，其中，该电池组充电器是被配置为同时为六个电池组充电的六端口电池组充电器。
6.根据权利要求1所述的充电站集线器，进一步包括集成到该壳体中的用于为该移动用户装置充电的移动装置充电模块。
7.根据权利要求1所述的充电站集线器，其中，该壳体进一步包括：
便携式箱，该便携式箱具有基部；以及
通过铰链耦接到该基部的罩盖。
8.根据权利要求7所述的充电站集线器，其中，该壳体进一步包括：
闩锁机构，该闩锁机构用于将该罩盖闩锁至该基部；
锁定机构，该锁定机构用于将该罩盖锁定至该基部；以及
提手。
9.根据权利要求1所述的充电站集线器，其中，该控制器进一步被配置为响应于检测到该未授权运动或破损而经由该通信模块向该移动用户装置提供警告。
10.根据权利要求1所述的充电站集线器，其中，该控制器进一步被配置为
经由该通信模块接收该移动用户装置对该工作现场装置的操作特性的请求，其中，该控制器被配置为响应于接收到该移动用户装置的请求而将这些操作特性提供给该移动用户装置。
11.根据权利要求1所述的充电站集线器，其中，该控制器被配置为以预定间隔定期地将这些操作特性提供给该移动用户装置。
12.一种使用充电站集线器来监测和控制工作现场的装置的方法，该方法包括：
使用该充电站集线器的控制器经由该充电站集线器的通信模块请求工作现场装置的操作特性；
使用该控制器经由该通信模块接收该工作现场装置的这些操作特性；
使用该控制器经由该通信模块将这些操作特性提供给移动用户装置；
使用该充电站集线器的传感器来检测该充电站集线器的未授权运动或破损；以及
响应于检测到该未授权运动或破损而使用该控制器来生成警报。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
响应于检测到该未授权运动或破损，使用该控制器经由该通信模块向该移动用户装置提供警告。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，该充电站集线器包括集成到该充电站集线器的壳体中的电池组充电器，并且其中，该工作现场装置是电池组，该方法进一步包括：
使用该电池组充电器为该电池组充电。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
使用该充电站集线器的电源线来接收来自外部电源的电力；以及
将来自该外部电源的电力提供给该电池组充电器。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，该充电站集线器包括便携式箱，该便携式箱具有基部以及通过铰链耦接到该基部的罩盖，该方法进一步包括：
使用闩锁机构将该罩盖闩锁至该基部。
17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括经由该通信模块接收移动用户装置对工作现场装置的操作特性的请求，其中，将这些操作特性提供给该移动用户装置是响应于接收到该移动用户装置的请求而执行的。
18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
使用该控制器经由该通信模块以预定间隔定期地将这些操作特性提供给该移动用户装置。
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