CN112865209A - 为具有手柄的电动交通工具供电的电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从放置在背包中的电池向带有手柄的电动交通工具供电的方法。这种方法包括：输入数据、控制电池，以及控制电动交通工具。这种方法还包括：通过放置在背包中的网络网关向移动电话进行数据的无线传输；以及用电池控制命令通过有线传输将电能从电池传输至电动交通工具，其中电池控制命令通过对输入数据进行解释而确定。

Description

为具有手柄的电动交通工具供电的电池

技术领域

本发明涉及电池的控制，特别是涉及具有手柄的电动交通工具，例如电动自行车，的电池。

背景技术

根据现有技术，电动自行车包括电池，该电池为推进所述自行车的电机提供动力。随着这种交通工具的使用日益普及，这种交通工具的生产数量正在增加，因此对于其部件的需求也不断增加。尽管形成自行车或所述自行车的电机的机械结构的零件是容易获得的，但获得电池却相对更为困难，因为电池使用了可用性有限的非常特殊的材料。本发明的目的之一是减少获得电池的难度。

发明内容

本发明说明书所附的独立权利要求中对本发明进行了限定。同时，在以下描述中阐述了由本发明所公开概念产生的其他特征和优点。这些特征和优点既可以从本发明说明书中获得，也可以通过本发明所公开技术方案的应用中获得。而这些概念的特征和优点可以借助于在所附权利要求中特别指出的仪器(instrument)和组合而实现和获得。本发明说明书所描述技术方案的这些特征和其他特征因结合以下描述和所附权利要求书而更为显而易见或者可以本发明说明书所阐释概念的应用中推出。

本发明说明书描述了一种从放置在背包中的电池向带有手柄的电动交通工具供电的方法，所述方法包括：

-通过电动交通工具传输输入数据；

-通过电池管理系统控制电池；

-通过交通工具控制系统控制电动交通工具；

-通过放置在背包中的网络网关向移动电话进行数据的无线传输；以及

-用电池控制命令通过有线传输将电能从电池传输至电动交通工具，其中电池控制命令通过对输入数据进行解释而确定。

这种方法使得可以避免将诸如电池之类的相对高附加值的元件集成到具有手柄的电动交通工具中。

在某些情况下，输入数据包括以下参数：启动、关闭、辅助程度、位置、运动、扭矩、角度、转动速度、制动动作或持续时间。这种数据有利于在电动交通工具外部对电动交通工具进行控制。

在某些情况下，输入数据具有控制器局域网总线数据格式。这使得数据在使用相同格式时可由不同元件使用。

在某些情况下，输入数据由移动电话接收。这使得移动电话可以使用这些数据，并可能通过手柄或电池参与电动交通工具的控制，从而可用移动电话的信息处理功能来代替集成到电动交通工具中的专用单元。因此，通过避免集成这种专用单元而降低了这种带手柄的电动交通工具的成本。

在某些情况下，输入数据由网络网关接收。这使得放置在背包中的数据处理系统使用这些数据，并可能通过手柄或电池参与电动交通工具的控制，从而有可能用这些信息处理功能替代集成到带有手柄的电动交通工具中的专用单元，进而通过避免集成这种专用单元降低了带有手柄的电动交通工具的成本。

在某些情况下，输入数据的传输是无线传输。举例而言，这使得通过网络网关或通过移动电话对这种数据接收具有灵活性。

在某些情况下，输入数据由网络网关经由有线传输接收。举例而言，这能够避免将无线通信模块集成到具有手柄的电动交通工具中，从而降低了这种具有手柄的电动交通工具的成本。

在某些情况下，用于从放置在背包中的电池向具有手柄的电动交通工具供电的方法进一步包括：将输出数据从电池管理系统传输到交通工具控制系统并且将输出数据从交通工具控制系统传输到用于交通工具的电机的控制电路。举例而言，这样的输出数据可对电池的使用或交通工具的电机的使用进行调节。在一些特定情况下，从电池管理系统到交通工具控制系统的输出数据包括与电池的充电状态有关的参数，并且，从交通工具控制系统到交通工具的电机的控制电路的输出数据包括用于电机的控制数据。举例而言，将电池的充电状态传输到交通工具控制系统可使在调节由电动交通工具的电机提供的动力时考虑到充电状态。举例而言，通过交通工具控制系统将电机的控制数据传输到用于交通工具的电机的控制电路可对电动交通工具电机的工作进行管理。在某些特定情况下，输出数据至少部分地由移动电话传输。举例而言，这使得可用移动电话的数据处理功能来控制交通工具的电池或电机，从而无需借助集成在交通工具中的数据处理单元或集成到背包中的数据处理单元来执行这种数据处理，从而降低了这种交通工具或背包的成本。在某些特定情况下，输出数据至少部分地由网络网关进行传输。举例而言，这种数据可提供给电动交通工具的部件或移动电话。在某些特定情况下，输出数据至少部分地通过无线传输进行传输。举例而言，这使本地无线网络可使用使此类数据。在某些特定情况下，输出数据至少部分通过有线传输进行传输。举例而言，这使得可出于如对交通工具的电机的操作进行管理的目的向电动交通工具提供反馈。

在某些情况下，用于从放置在背包中的电池向具有手柄的电动交通工具供电的方法进一步包括由移动电话的控制器来解释输入数据。这使得可以将这种数据的处理转移到移动电话的处理单元或移动电话可访问的处理单元。

本发明说明书还描述了一种背包，其包括：

-旨在对带有手柄的电动交通工具进行供电的电池；

-用于测量电池特性的传感器；

-适于启动电池的电子部件的电池控制电路；

-旨在与移动电话进行无线通信的网络网关；以及

-适于连接在所述电池和所述电动交通工具之间的电线。

这种背包允许以低成本使用电动交通工具，举例而言，这种交通工具不需要例如电池。这可使用户直接亲自对电池进行控制。举例而言，这也使得可以用移动电话的数据处理能力，进而可以避免使用集成在交通工具或背包中的数据处理单元。

在某些情况下，背包进一步包括多个适配器，这些适配器适于通过电线连接至具有手柄的不同类型的电动交通工具。这使得可以使用相同的背包和相同的电池根据其可用性或用户需求为不同类型的电动交通工具供电。

在某些情况下，背包包括用于卷起(wind up)电源线的卷线器。

在某些情况下，电池被放置在密封隔层中，以耗散因所述电池工作而产生的热量。举例而言，这是为了防止电池因雨水或汗水而损坏，同时保持使用者背着背包的舒适性。在一些特定情况下，隔层包括：旨在朝向背包的背包人背部定向的第一侧；以及朝向不同于所述背包的背包人背部的方向的第二侧，第一侧具有热透射系数低于第二侧的热透射系数。这有助于减少从电池到穿着背包的使用者背部的热量传递，从而提高使用者的舒适度。在某些特定情况下，隔层是可移除的。举例而言，这使得可以更换电池或将电池放置在背包外部，例如将电池放置在电动交通工具的机架元件上，以减轻背包的重量。

在某些情况下，电线还使电动交通工具和网络网关之间能够进行数据传输。这消除了将专用于无线传输的网络网关集成到电动交通工具中的需要，同时避免了使用额外的电线。

在某些情况下，网络网关适于在电动交通工具和网络网关之间进行数据的无线交换。这使得可以在电动交通工具外部以特别灵活的方式控制电动交通工具，从而减少了电动交通工具的部件数量。

在某些情况下，背包包括放置在背包的带上的控制元件。例如，这允许用户使用这种控制元件，同时减少失去对手柄的控制的风险。

在某些情况下，背包包括电池管理系统。这使得可以避免将电池管理系统集成到电动交通工具中，同时从电池及其在背包中的控制系统的接近中受益。

在某些情况下，背包包括交通工具控制系统。这使得可以避免将该交通工具控制系统集成到电动交通工具本身中，从而减少了电动交通工具的部件数量。

本发明说明书还描述了一种充电站，该充电站包括根据本发明说明书所述的多个背包以及用于对根据本发明说明书的背包的电池进行充电的电源。这样的充电站使向用户提供包括已充电电池的背包成为可能。

本发明说明书还描述了一种网络网关，该网络网关包括配置为实现根据本发明说明书所述的方法的网络网关控制器。

本发明说明书还描述了一种移动电话，其包括被配置为实现根据本发明说明书所述的方法的移动电话控制器。

在某些情况下，移动电话包括电池管理系统。这消除了将电池管理系统放置在背包中或集成到电动交通工具中的需求。

在某些情况下，移动电话包括交通工具控制系统。这消除了将交通工具系统放置在背包中或集成到电动交通工具中的需求。

在某些情况下，移动电话的控制器还被配置为实施用于由移动电话的用户租用电动交通工具的方法。这使得可以将根据本发明说明书的各个方面集成到用于电动交通工具的租车应用程序中。

本发明说明书还描述了一种具有手柄的电动交通工具，其包括：

-旨在推进电动交通工具的电机；

-用于测量电动交通工具特性的传感器；

-用于电机的控制电路，其适于启动所述电机的电子组件；

-旨在于电机的控制电路和交通工具控制系统之间交换数据的电机通信接口；

-适于在所述电机与电线之间进行连接的连接器，所述电线用于通过本发明说明书所述的背包中放置的所述电池为所述电机供电；

-电动交通工具外部的交通工具控制系统和电池管理系统。

这种具有手柄的电动交通工具的优点在于：可以用低成本生产并且不需要任何电池、交通工具控制系统或电池管理系统。

在某些情况下，电机是无刷电机。与使用有刷电机相比，这样做的好处是减少了机械损耗和电气损耗，因此可以更有效地使用电池。

在某些情况下，电动交通工具的特性包括以下参数：位置、运动、扭矩、角度、旋转速度、制动动作或持续时间。举例而言，对这些特性的测量可以控制交通工具的运行。

在某些情况下，传感器包括霍尔效应传感器。这种传感器尤其使得可以通过无接触的方式测量磁场强度、电场强度或位置强度。

在某些情况下，电动交通工具包括踏板组件，传感器包括踏板扭矩传感器。这使得例如可以从踏板扭矩的测量中得出电机对电动交通工具的推进的贡献度。

在某些情况下，电动交通工具包括制动致动器，传感器包括连接至制动致动器的传感器。举例而言，这可以使电机的运行适应制动情况。

本发明说明书还描述了一种用于具有手柄的电动交通工具的租车点，其包括多个根据本发明的具有手柄的电动交通工具。具有手柄的电动交通工具的这种租车点允许向用户提供本发明说明书所述的准备使用且具有的手柄的电动交通工具，举例而言，可在使用租车在用于此类交通工具的租车应用程序的情况下提供电动交通工具。

本发明说明书还描述了一种非暂时性计算机存储介质，其包括指令，当所述指令由微处理器执行时，所述指令使所述微处理器实现本发明说明书所述的方法。

附图说明

通过阅读下文中的详细描述并结合对于本发明说明书附图进行分析，会更容易地理解本发明的其他特征、细节及优点，其中：

图1A

图1A为本发明说明书中所述的方法的示意图。

图1B

图1B为本发明说明书中所述的方法的示意图。

图2A

图2A为用于执行本发明说明书中所述的方法的电动交通工具、背包和移动电话的示意图。

图2B

图2B为用于执行本发明说明书中所述的方法的电动交通工具、背包和移动电话的示意图。

图3A

图3A为本发明说明书所述的背包的示意图。

图3B

图3B为本发明说明书所述的背包的示意图。

图4

图4为本发明说明书所述的充电站的示意图。

图5

图5为本发明说明书所述的电动交通工具的示意图。

图6

图6为本发明说明书所述的租车点的示意图。

图7

图7是在执行本发明说明书所述的方法期间数据交换的示意图。

具体实施方式

本发明说明书涉及一种用于向具有手柄的电动交通工具供电的方法。具有手柄的电动交通工具可包括一定数量的轮子，例如一、两个轮子或三、四个轮子，这些轮子中的一些轮子或全部轮子是被操纵的，这些轮子中的至少一个是可由使用者的一只手或两只手通过可引导转向轮的手柄操纵的，其中上述手柄包括可被抓住的一个车把、两个车把或一个方向盘。这种电动交通工具的示例包括：自行车、摩托车、踏板车、摩托车或助动车。根据本发明的电动交通工具至少部分地通过集成在电动交通工具中的电机来推进。电动交通工具还可至少部分地通过使用者的肌肉力量来推进。电机可用于补充或替代使用者在推进所述电动交通工具时的肌肉能量。

在许多情况下，电动交通工具是共享的并在公共场所供用户使用。这造成了电动交通工具的激增并会使大量电动交通工具受损。因此，人们寄希望于确保这种电动交通工具没有太大价值或确保这种电动交通工具集成有少量有价值的组件。而除了其他目的之外，本发明旨在通过将电池转移到用户所穿戴的背包中而避免将电池或处理单元集成到这种电动交通工具中来实现本发明的目的，该背包还包括可连接到移动电话的网关，所以在对电动交通工具进行控制的情况下可访问移动电话的数据处理功能。因此，本发明说明书旨在避免必须将数据处理单元或电池集成到电动交通工具中。在某些情况下，共享电动交通工具的用户数量低于可用共享电动交通工具的数量。在这种情况下，通过背包和移动电话将电池和数据处理能力与用户绑定在一起，会减少所使用电池或处理单元的数量，这在经济方面和环境方面都具有积极影响。还应注意的是，与集成到共享电动交通工具中的此类部件相比，用户会更倾向于使个人保管的电池和移动电话保持良好的状态。换句话说，本发明说明书提供了将高附加值的组件或功能从电动交通工具转移到用户的可能性。对于数据处理而言，使用移动电话的可能性允许利用已可使用的数据处理单元，并且避免使用专用数据处理单元。本发明说明书还提供了减少对电动交通工具或电动交通工具车群进行维护的可能性。本发明说明书还提供了减轻电动交通工具的重量并因此使其具有机动性的可能性，进而使电动交通工具更便于使用。

图1A示出了根据本发明说明书的方法100的示例。举例而言，该方法100可借助于图2A中表示的电动交通工具200、背包210和移动电话220来实现。用于从放置在背包210中的电池211向具有手柄200的电动交通工具供电的方法100包括：步骤101，通过电动交通工具传输输入数据。

这些输入数据是采用模拟格式或数字格式的数据。在某些情况下，这些输入数据包括与电动交通工具的状态相关的数据。在某些情况下，这些输入数据包括与电动交通工具的组件有关的数据，例如，一个或多个组件标识符或电动交通工具的一个或多个组件的一种或多种状态。在某些情况下，输入数据包括启动参数，例如，这种输入数据关于启用放置在电动交通工具上的启动致动器或者关于在放置于电动交通工具上的触摸屏或键盘等输入设备上输入的能够启动电动交通工具的代码。在某些情况下，输入数据包括关闭参数，例如，这种输入数据关于启用放置在电动交通工具上的关闭致动器或者关于在放置于电动交通工具上的触摸屏或键盘等输入设备上输入的能够关闭电动交通工具的代码。在某些情况下，输入数据包括辅助程度参数，例如，这种输入数据关于电动交通工具的电机对用户推进电动交通工具的肌肉贡献的补偿。在某些情况下，输入数据包括：位置、运动、扭矩、角度、转速的参数，例如，踏板、齿盘、车轮或手柄的位置、运动、扭矩、角度、转速。在某些情况下，输入数据包括制动动作参数，例如，该制动动作参数可以导致根据安全标准切断从电池到电动交通工具的电机的供电，或者该制动动作参数可在进行制动时用处于发电机模式的电机对电池进行充电。在某些情况下，输入数据包括时间参数，例如电动交通工具已经使用了多长时间。

在某些情况下，输入数据具有控制器局域网(CAN)总线数据格式。例如，这种可以包括在背包和电动交通工具中以便于二者进行通信的数据总线可执行多路复用方法，以便依次连接可进行通信的一定数量的控制器。这种技术方案减少或是消除了用于对将要进行传输的每条信息的专用线所进行的布线，换句话说，这种技术方案可以避免点对点的连接。数据总线可以使用ISO 11898标准。这样的总线可以是半双工双向串行数据总线。对CAN数据总线的访问可以遵循CSMA/CR技术(通过使用冲突解决方案中的优先级，使每个站点在传输之前进行侦听而无需轮流传输)。总线传输的数据可以采用一种被称为“标称位时间”的位格式，其中每个位构成了由每一节点的内部时钟记录时间的若干段，这些段包括：用于使通过总线连接的不同节点同步的同步段；用于对总线中的传播现象进行补偿的传播段；以及用于对传输过程中所检测到的相位误差进行补偿的相位段。数据总线上的引脚输出可以使用9针DE-9连接器。总线中的传播现象可能与特定电线的使用有关，或采用使用依据本发明说明书中不同电线或适配器的传输。

如图2A所示，在某些情况下，通过移动电话220接收输入数据201。通过移动电话220对这些数据的接收可使移动电话利用这些数据。其中，可利用集成在移动电话内部的处理单元直接使用这些数据，或者通过从移动电话经由网络访问对另一个处理单元的通信以远程的形式使用这些数据。移动电话还可以将这些数据路由到本发明说明书所述的放置在背包210中的网络网关212。

图1A中所描述的步骤包括：步骤102，通过电池管理系统222控制电池。电池管理系统222(或BMS 222)是能够对电池的各种元件，特别是对蓄电池进行管理与充电的电子系统或计算机系统。例如，电池管理系统222可以对电池的总电压或每个单元的电压、电池的平均温度或每个单元的温度、提示电池充电水平的充电状态(SOC)或放电深度(DOD)、对电池总体状况进行估计的电池健康状态(SOH)或者流入或流出电池的电流进行监视。电池管理系统222可以对数据进行监视，上述数据例如：冷启动电流(CCA)、放电电流极限(DCL)、自上次充电或上次充电循环以来所提供的电能、自首次使用以来使用的全部电能，或自开始使用以来的全部工作时间。对于铅酸和锂离子电池而言，通过避免出现过电流、过电压(充电时)、欠电压(放电时)；对于镍氢电池而言，通过避免出现过热、低温、压力过大，电池管理系统222可以防止电池在正常工作范围之外进行工作。控制系统222可以包括无源调节器，进而可通过在某些单元的电压达到某一水平时通过为这些单元加设旁路(bypassing)而在不同的单元之间实现平衡。电池管理系统222可以包括智能有源调节器，以开启和关闭充电过程(charging)的一部分以实现电荷平衡。电池管理系统222可以包括显示元件，该显示元件指示电池的状态并使其受到保护以免发生故障。电池管理系统是电池控制命令的来源。

图1A中所描述的步骤包括：步骤103，通过电动交通工具200的控制系统221控制电动交通工具200。该控制系统221可使电动交通工具200受到控制。电动交通工具的控制器或控制系统221可以连接到电动交通工具200的各种组件，例如电机、显示屏或制动器。交通工具200的控制系统221可以接收与用户的行为有关的信息或数据，举例而言，上述信息或数据关于启动、关闭或施加到电动交通工具200的踏板扭矩。电动交通工具的控制系统221可对依据确定的用户配置文件对描述电动交通工具200的行为的参数进行整合。而根据通过传感器所传输的信息或数据，如经由输入数据，电动交通工具的控制系统221可以对诸如启动、持续速度、加速等不同操作阶段中的电能消耗进行调节并对电机进行驱动。在某些情况下，电动交通工具的控制系统221可以包括微处理器。

图1A中所描述的步骤包括：步骤104，通过放置在背包中的网络网关将数据无线传送到移动电话。该网络网关可以通过无线电波，例如通过WiFi、蓝牙或红外操作。该网关可连接两个不同类型的计算机网络，例如局域网和因特网。网关212可以是调制解调路由器或其他可将局域网连接到互联网的单元。网关可以对信息或数据包进行路由并且可以选择性地对上述信息或数据进行处理。该网关可以起到充当防火墙、代理服务器或执行服务器的特性等作用。该网关允许在对电动交通工具进行使用与管理的情况中使用移动电话，而无需将这种网关集成到电动交通工具本身中。放置在背包中的网关适于在移动电话和电动交通工具之间进行互连。

图1A中所描述的步骤包括：步骤105，利用电池控制命令通过电线(wired)213将电能从电池211以传输至电动交通工具200，其中电池控制命令通过对输入数据201进行解释而确定。在图2A所示的实例中，由移动电话的控制器执行数据解释，其中电池管理系统222和电动交通工具控制系统221被实现这些系统功能的控制器在移动电话中进行虚拟化。进而，可减少电动交通工具200的成本以及背包210的成本。例如，电池控制命令可以包括：确定使用电池中的多个单元、确定未使用电池的单元数量或者将电能从电量较高的电池单元转换(或平衡)到电量较低的电池单元。

图1B示出了根据本发明说明书的方法的另一示例。在该示例中为对具有与图1中所示的步骤相同的功能的步骤101-105不再进行描述并采用相同方式对上述步骤进行编号。举例而言，可通过使用图2B所示出的电动交通工具200、背包210和移动电话220实现图1B所示的方法。其中，依据与图2A中元件相同的方式对图2B中的相应元件进行了编号。

图1B所示的步骤包括：步骤106，将输出数据从电池管理系统传输至交通工具控制系统，并将输出数据从交通工具控制系统传输至交通工具的电机的控制电路。在图2B的示例中，电池管理系统222和交通工具控制系统221移动电话220中已虚拟化的方式实现于移动电话220中。在图2B所示的实例中，从电池管理系统到交通工具控制系统的输出数据的传输106可以直接在移动电话内进行。在图2B所示出的实例中，通过使放置在背包中的网关连接到电动交通工具的通信202，可以经由放置在背包210中的网关212将来自交通工具控制系统的输出数据传送到交通工具的电机的控制电路，其中电动交通工具包括电机205及其控制电路206。在某些情况下，电机的控制电路并不对信息进行处理，而是包括各种被称为“供电”电子组件的元件，例如可控制电机的开关。

在某些情况下，如图2B所示，输入数据通过放置在背包210中的网络网关212接收。进而使放置在背包中的数据处理单元(未示出的替代方案)对这些数据进行处理，或者例如将这些数据转发到移动电话220。

在某些情况下，输入数据的传输是无线传输，尤其是通过无线电波进行的无线传输。这种无线传输可以例如通过WiFi、通过蓝牙协议或通过红外通信进行。这种无线传输适于用本地无线网络实现传输，例如，向本发明说明书所述的背包或电动交通工具进行传输。在这种情况下，电动交通工具包括无线传输模块。

在某些情况下，网络网关通过有线传输接收输入数据的传输。举例而言，这可以避免将无线通信模块集成到电动交通工具中。有线传输可以通过专用于交通工具与背包之间的通信的电线来实现，根据本发明说明书，这种电线自身具有连接器或是可替代性地集成到用于使电能从电池211传输到电动交通工具200的电线213中。

在某些情况下，特别是如图1B所示的情况下，从电池管理系统到交通工具控制系统的输出数据包括与电池的充电状态有关的参数，从交通工具控制系统到交通工具的电机的控制电路的输出数据包括用于电机的控制数据。这使得可以对电池的操作和电机的操作进行协调并加以调节。

在某些情况下，特别是在通过图2B所示结构执行图1B所示的方法的情况中，可至少部分地由移动电话220传输输出数据。而在同一示例中，也可至少部分地由网络网关212传输输出数据。举例而言，通过诸如专用电路板或者包含于背包中的电池管理系统及交通工具控制系统等技术手段，本发明说明书附图中未示出的替代性架构可以包括背包中的电池管理系统。然而，上述两个控制系统中的一个控制系统或两个控制系统也可以包含在移动电话中，进而使所述移动电话的处理单元也可用于实现这一目的，从而避免在背包内放置额外的组件。

在某些情况下，输出数据的传输是无线传输，尤其是通过无线电波进行的无线传输。举例而言，这种无线传输可以通过WiFi、通过蓝牙协议或通过红外通信进行。这种无线传输适于用本地无线网络实现传输，例如，向本发明说明书所述的背包或电动交通工具进行的传输。在这种情况下，电动交通工具包括无线传输模块。

在某些情况下，输出数据的传输至少部分是通过有线传输进行的。举例而言，这种传输可避免将无线通信模块集成到电动交通工具中。有线传输可以通过专用于交通工具与背包之间的通信的电线来实现，根据本发明说明书，这种电线自身具有连接器或是可替代性地集成到用于使电能从电池211传输到电动交通工具200的电线213中。

图2B示出了根据本发明说明书所述的移动电话220的示例。该移动电话允许经由无线电波与蜂窝通信网络进行通信。该移动电话可以是便携式电话、智能电话、蜂窝电话、手机或无线平板电脑。该移动电话可通过卫星进行通信。该移动电话可以包括智能卡，这种智能卡有可能是虚拟的并被称为SIM卡(客户识别模块)。该移动电话可以用于进行支付，例如进行与根据本发明说明书所述的交通工具或背包的租车相关的支付。该移动电话可以包括移动电话的控制器，例如移动电话220的控制器223，该移动电话的控制器被配置为实现根据本发明说明书所述的方法。

在某些情况下，移动电话包括计算机存储器或非临时性计算机存储介质，例如存储器224，这种存储器224包括指令225，而当微处理器执行指令225时，可使后者实施根据本发明说明书所述的方法。

除了该移动电话之外，根据本发明说明书所述的方法还可以由计算机系统中包括的微处理器执行，该计算机系统包括非暂时性计算机存储介质，这种非暂时性计算机存储介质包括指令，而当微处理器执行上述指令时，可使后者实施上述方法。这样的计算机系统可以集成到背包中或者通过网络进行访问。

在某些情况下，移动电话的控制器还被配置为实施用于通过移动电话的用户租用电动交通工具的方法。该用于通过移动电话的用户租用电动交通工具的方法可以是电动交通工具应用程序。用于租用电动交通工具的该方法可以经由移动电话与用户通信，其中根据本发明说明书所述的一个或多个电动交通工具位于移动电话附近。用于租用电动交通工具的该方法可以经由移动电话与用户通信，其中根据本发明说明书所述的一个或多个背包位于移动电话附近。该用于电动交通工具的租车方法可以经由移动电话与用户通信，其中根据本发明说明书所述的一个或多个背包充电站位于该移动电话附近。该用于电动交通工具的租车方法可以经由移动电话与用户通信，其中根据本发明说明书所述的具有手柄的用于电动交通工具的一个或多个租车点位于该移动电话附近。

在某些情况下，移动电话允许启动、锁定或关闭电动交通工具或电池。在某些情况下，移动电话允许输入代码以适于启动、锁定或关闭电动交通工具或电池。例如，这种代码本质上可以是数字代码、手势代码、语音代码或生物特征代码。

在某些情况下，移动电话可包括电池管理系统。在图2B中示出了包括电池管理系统的移动电话的示例。实际上，移动电话220包括电池管理系统222。在这种情况下，电池管理系统由移动电话的控制器223以虚拟方式实现。

在某些情况下，移动电话可以包括电动交通工具控制系统。图2B中示出了包括电池管理系统的移动电话的示例。实际上，移动电话220包括电动交通工具控制系统221。在这种情况下，电动交通工具控制系统由移动电话的控制器223以虚拟方式实现。

图3A示出了能够实现所描述的方法的背包300的示例，这种背包300包括：

-用于通过手柄向电动交通工具供电的电池301；

-用于测量电池301的特性的传感器302；

-用于电池301的控制电路303，适于启动电池301的电子部件；

-用于与移动电话进行无线通信的网络网关304；以及

-适于在电池与电动交通工具之间进行连接的电线305。

在某些情况下，电池是锂电池、锂离子电池、磷酸铁锂(LiFePO₄)电池或锂聚合物(Li-Po)电池。在某些情况下，电池是铅电池或镍电池。在某些情况下，电池的重量小于4千克。在某些情况下，电池的重量小于3.5千克。在某些情况下，电池的重量小于3千克。在某些情况下，电池的重量小于2.5千克。在某些情况下，电池的重量小于2千克。在某些情况下，电池充满电需要3到8个小时。在某些情况下，电池符合ISO4210-10标准。在某些情况下，电池的容量大于400Wh。在某些情况下，电池的容量大于500Wh。

在某些情况下，传感器包括：一个或多个电流传感器、电压传感器、温度或压力传感器。在某些情况下，这些传感器会将数据传输到电池管理系统。

在某些情况下，控制电路包括印刷电路，该印刷电路能够致动电池的电子部件，例如启动所谓的“供电”电子组件的元件，例如开关。

图3B示出了根据本发明说明书所述的背包310的另一示例。当图3B中的组件与图3A中的组件执行相同的作用时，图3B中的组件采用相同的编号。

图3B中所示的背包310包括了多个适配器315，这些适配器可通过电线连接到不同类型的具有手柄的电动交通工具。这些适配器可以连接到同一根电线或连接到不同的电线。这些适配器可能与不同的连接器相关。这些适配器可能与不同的电压和电流特性相关。这些适配器可以包括于本发明说明书所述的不同背包中。这些适配器可以提供不同类型的连接，例如用于为某些设备充电的USB类型连接，或者12V、24V或36V直流连接。

图3B中所示的背包310包括：隔层316，放置在密封隔层316中的电池301，其中这种密封隔层316可耗散因电池301工作而产生的热量。在某些情况下，密封隔层包括一个或多个阀，这种阀可在高于确定的安全压力时开启。这种密封隔层可以包括不透水但允许水蒸气通过的膜或者由不透水但允许水蒸气通过的膜形成，例如，可由拉伸的聚四氟乙烯(PTFE)制成上述膜。这样的隔层可以包括于发明说明书所述的不同背包中。在某些情况下，隔层316包括：朝向背包的背包人背部的第一侧面317；以及朝向与背包310的背包人的背部不同的方向的第二侧面318，其中第一侧面317的热透射系数比第二侧面318的热透射系数低。在某些情况下，第一侧面包括隔热材料，例如聚合物泡沫、滞留的空气或气凝胶。在某些情况下，第一侧面的热透射系数比第二侧面的热透射系数高50％。在某些情况下，第一侧的热导率小于50mW/(m.K)。

在某些情况下，背包还包括隔热室，举例而言，这种隔热室用于存储诸如膝上型计算机的对温度敏感的装置、食品或饮料。

在某些情况下，背包包括可使电池和电源电线进行互连的连接器。在某些情况下，背包包括可使电池和电源线进行互连的内置接线(wire connection)。

在某些情况下，隔层是可移除的。在某些情况下，这种可移除的隔层与拉链机构相关。在某些情况下，这种可移除的隔层与一种由两个织物条组成的机构相关，其中每个织物条均覆盖有不同的材质(例如，一根覆盖有丝绒，另一根盖有覆钩子)，当两个织物条彼此接触时，这两个织物条提供了可移除的连接。在某些情况下，可移除隔层与皮带系统关联。在某些情况下，隔层与手柄或肩带相关。上述促进模块化的机构或系统可包括且合并于根据本发明说明书所述的背包中。

在某些情况下，用于实现电池与电动交通工具之间连接的电线还可以在电动交通工具与网络网关之间进行数据传输。在某些情况下，该电线与可支持电力传输和数据传输的连接器相关。

在某些情况下，放置在背包中的网络网关可使电动交通工具与网络网关之间的数据进行无线交换，举例而言，可通过诸如WiFi、蓝牙或红外等无线电波进行无线交换。

在某些情况下，背包可以配备或包括诸如放置在背包310的带319上的控制元件之类的控制元件320。这种控制元件可以通过触摸或语音命令进行机械操作。这种控制元件可包括：触摸屏、一个或多个机械致动器或麦克风。这种控制元件可以影响对于交通工具或电池的控制。这样的控制元件可使打开或关闭交通工具或电池。这样的控制元件可与交通工具控制系统或电池管理系统进行交互，而不会失去对手柄的控制。

在某些情况下，诸如背包310的背包包括电池管理系统321。举例而言，在某些情况下，诸如背包310的背包包括电动交通工具控制系统322。这样的控制系统与放置在背包中的一个或多个微处理器或数据处理单元相关。进而，可避免将这样的元件或组件集成到根据本发明说明书所述的电动交通工具中。

在某些情况下，根据本发明说明书所述的背包可以用于向配备有电机的工具供电，举例而言，上述配备有电机的工具诸如，钻机、砂光机、磨床、混合机、焊机、锯、铣床、电动螺丝刀、真空清洁器或压缩机等。

根据本发明说明书所述的背包可以通过用一块电池替换另一块电池而使用不同的电池，例如以便在不更换背包的情况下使用新的且更有效的电池。而通过适当地对电池特性进行选择，可使背包适用于休闲用途或商业用途。

图4示出了根据本发明说明书所述的充电站400的示例。充电站400包括：根据本发明说明书所述的多个背包401-405；以及可对背包的电池进行充电的电源420。电源可以是到电网的连接。充电站可以进一步包括旨在将被充电的多个电池410。这些电池既可以在被置于相关背包中时被充电，又可以将其取出而进行充电。站点400中可用的背包可以具有不同的特性，以满足潜在用户的不同需求。为了适应需求，可以根据从与使用此类背包有关的统计数据得出的分布来确定具有不同特性的背包的可用性。不同的特性可能包括：不同的背包重量、不同的背包尺寸、不同的电池容量(例如，不同的可用安培小时数(Ah)或瓦特小时(Wh)可用电平)、不同的背包组件组合(例如带有或不带有集成电池控制、带有或不带有集成的交通工具控制、带有或不带有与电动交通工具的有线数据通信，带有或不带有多个适配器)。这样的充电站可被放置在公共交通站中或附近，并且可根据本发明说明书所述的背包进行租用与维护，并且单独实施或是一起实施根据本发明说明书所述的电动交通工具进行租用或维护。这样的充电站可将放电后电池更换为充电后电池，或者将包括放电后电池的背包更换为包括充电后的电池的背包。

在某些情况下，根据本发明说明书所述的网络网关包括被配置为实现根据本发明说明书所述的方法的网络网关控制器。例如，这样的网络网关控制器会使通过无线方式与电动交通工具进行的通信成为可能。这样的网络网关控制器适于与根据本发明说明书所述的移动电话进行无线通信。这样的网络网关控制器可以用于对根据本发明说明书所述的有线方式或无线方式进行的输入数据通信或输出数据通信进行管理。在某些情况下，网络网关可通过无线电波与蜂窝通信网络进行通信。在某些情况下，网络网关可通过卫星进行通信。在某些情况下，网络网关可能包括智能卡，这种智能卡可能是虚拟并被称为SIM卡(用户身份模块)。在某些情况下，网络网关可以允许进行支付，例如与本发明说明书所述的交通工具或背包的租车有关的支付。

图5示出了根据本发明说明书所述的电动交通工具500的示例。交通工具500包括：

-用于推进电动交通工具500的电机501；

-用于测量电动交通工具特性的传感器502；

-用于电机的控制电路503，这种控制电路适于电机501的电子部件504的启动；

-电机通信接口505，用于交换电机501的控制电路503和交通工具控制系统之间的数据；

-连接器506，适于在电机501和用于通过本发明说明书所述的背包中所放置的电池对电机进行供电的电线之间进行连接；以及

-电动交通工具外部的交通工具控制系统和电池管理系统。

本发明说明书所述的交通工具的电机可推进电动交通工具或参与电动交通工具的推进。在某些情况下，该电机是以下电机中的一种：

-在前轴或后轴插入的轮毂电机。

-远程电机：运动通过皮带或链条传递，该皮带或链条作用在车轮轴上的链轮上。

-直接作用在交通工具的齿盘组轴上的齿盘驱动电机。

-前轮胎胎面或后轮胎胎面上的摩擦驱动辊。

在某些情况下，电机是无刷电机。在某些情况下，电机是自控永磁同步电机，例如适用于具有手柄的任何类型的电动交通工具的电机，特别是上述电动交通工具包括具有以电机作为推进手段的自行车和摩托车。

在一个实施例中，电动交通工具包括至少一个数据总线，该数据总线能够将定位估计传输到电机控制系统，并且能够基于定位估计传输由电机控制系统发出的控制信号。

根据所述定位估计对电机操作进行的控制以交通工具的电机类型所指定的方式实现。

在某些情况下，电动交通工具包括允许启动或关闭所述交通工具的开关，这种开关连接到交通工具控制系统，该交通工具控制系统位于根据本发明说明书所述的背包或移动电话中。

所有电机都包括：可移动的转动元件或转子，以及固定元件或定子。在一个实施例中，交通工具的电机是无刷电机。这种也用术语“BLDC”表示的电机可以用于电动交通工具的推进。当前在汽车工业中所使用三种主要类型的电机：永磁电机、感应电机和绕线转子电机。在永磁电机的情况下，无刷电机的转子包括至少一个永磁体。定子包括至少一个作为电磁体的绕组(或线圈)。在某些情况下，无刷电机是三相的，并且定子具有三组连接在一起的线圈。

在一个示例中，电机的控制系统应用了切换顺序(switching sequence)，该切换顺序包括向定子的线圈组持续供电。这种持续供电具有产生转动磁场的作用。当转子的永磁体与磁场对齐时，转子开始转动，进而使电机的轴转动。

为了实现切换顺序，无刷电机的控制系统在每个时刻经由角位置传感器接收转子相对于定子的相对定位估计。基于这种估计，电机控制系统驱动电机，借以维持转子的转动。例如，电机控制系统可以连续地对电流进行调节，以使电机在其最大效率的区域内运行。

通常，估计转子相对于定子的角位置可使电机控制系统保持对电机进行精确的控制。实际上，转子相对于定子的预期位置和实际位置之间的任何未对准或相位变化都可能导致不理想表现并降低电机的性能。

例如，用于测量电动交通工具特性的传感器可以包括：

-霍尔效应传感器，例如连接到定子的霍尔效应传感器，当转子的磁极经过时这种霍尔效应传感器对磁场的变化进行测量，该变化表示对转子角位置的估计，

-固定在定子上的光学旋转编码器，这种光学旋转编码器用于检测转子上是否存在脊(ridge)，转子的角位置是根据相关表确定的，该相关表将所述脊的存在与转子角位置的估计相关联，

-电压表，在这种情况下电压表位于电机内部，该电压表在定子的每个绕组中相对于被称为中性点的绕组公共点对由转子旋转引起的反电动势进行测量，因此，所测得的反电动势的相对变化示对转子角位置的估计。

与内燃机相比，在不考虑电机转子转速，电机的转矩较高。所以，使用电机的电动交通工具通常缺少变速箱和离合器。因此，电机转子的转速与交通工具的一个或多个驱动轮的转速呈正比。

在这种实施方式的一个特定实施例中，用于测量电动交通工具的特性的传感器包括：安装在交通工具的至少一个车轮上的角位置传感器。这种传感器能够测量交通工具的所述车轮的角位置。而对于角位置所进行的测量可在预定的时间间隔后重复进行，借以对这段时间间隔内车轮的平均转速进行计算。

在某些情况下，电动交通工具的特征包括：位置的参数、运动的参数、扭矩的参数、角度的参数、旋转速度的参数、制动表现的参数或持续时间的参数。

在某些情况下，根据本发明的交通工具可用作踏板辅助自行车(CPA)，其电机的连续额定功率小于或等于250瓦，如果骑车人停止踩踏板会中断供电，而当交通工具速度达到25km/h时会减少供电而后中断供电。

在某些情况下，根据本发明说明书所述的交通工具是电动辅助交通工具。其中，进行辅助的目的在于补充对踏板的蹬踏。在这种情况下，传感器会检测是否存在蹬踏、蹬踏的节奏、施加在踏板上的力、可能存在的加速器的位置以及制动。

在某些情况下，电动交通工具包括踏板组件，传感器包括踏板扭矩传感器。

在某些情况下，电动交通工具包括制动致动器，传感器包括连接于制动致动器的传感器。

在某些情况下，根据本发明说明书所述的电动交通工具的重量小于100公斤。在某些情况下，根据本发明说明书所述的电动交通工具的重量小于80公斤。在某些情况下，根据本发明说明书所述的电动交通工具的重量小于60公斤。在某些情况下，根据本发明说明书所述的电动交通工具的重量小于40公斤。在某些情况下，根据本发明说明书所述的电动交通工具的重量小于20公斤。在某些情况下，根据本发明说明书所述的电动交通工具的重量小于15公斤。需要特别指出的是，之所以可获得上述重量，是因为减少了集成到电动交通工具中的部件的数量。

图6示出了根据本发明说明书所述的用于具有手柄的电动交通工具的租车点600的示例。具有手柄的电动交通工具的租车点600包括多个根据本发明说明书所述的具有手柄的电动交通工具601-605。在租车点600中可使用的具有手柄的电动交通工具可以具有不同的特性，以满足潜在用户的不同需求。不同的特征可以包括电动交通工具的不同类型，举例而言，上述类型可根据可运送乘客的数量、可达到的最大速度、车轮或轮轴的稳定性或数量、驱动电机的类型、电机功率、可用于连接至本发明说明书中背包的连接器类型或大小进行划分。这种租车点可位于公共交通站中或公共交通站附近，并可对根据本发明说明书所述的电动交通工具进行租用和维护，并且单独实施或是一起实施根据本发明说明书所述的背包进行租用或维护。为了适应需求，可以根据从与使用此类背包有关的统计数据得出的分布来确定在具有手柄的电动交通工具的租车点中具有不同特性的电动交通工具的可用性。

图7示出了根据本发明说明书所述的一种示例性方法的数据交换实例。图中的数据在电动交通工具701、背包702与移动电话703之间进行交换。在该示例中，用户可以访问包含已充电的电池和网络网关的背包702。用户还可以通过蓝牙对连接到背包702中包括的网络网关的移动电话703进行访问。移动电话703包括：实现用于电动交通工具701的租用应用程序的微处理器，用于背包702中所包括的电池的虚拟的电池控制器，以及电动交通工具701的控制器。用户或顾客接近交通工具701并且将供电电线从他的背包702连接到交通工具，该电线能向交通工具的电机供电并进行数据传输。在进行连接之后，交通工具701向网络网关传输输入数据，这种输入数据与电机的定子和转子的相对定位以及施加在交通工具的踏板组件上的扭矩有关，如箭头710所示。在此示例中，用CAN格式通过电线传输这些数据。网关通过蓝牙将这些输入数据传输到移动电话703，如箭头720所示。网关向与交通工具有关的这些数据720添加的与电池电量有关的数据，如箭头721所示。移动电话703继续由交通工具控制系统和电池管理系统对这些数据进行分析和解释，按箭头730所示从旨在控制电机的交通工具控制系统将输出数据传回到网关，并按箭头731所示从旨在控制电池的电池管理系统将输出数据传回到网关。网关将电池控制数据从电池传输到放置在背包中的电池控制电路，例如使用放置在背包702中的CAN总线进行上述传输，并且，网关通过电线将电流和用于电机的控制数据提供给电动交通工具701，如箭头730所示。这种通信随时间而重复进行，借以根据本发明说明书中描述的方法使用电动交通工具。

Claims (38)

1.一种从放置在背包中的电池向带有手柄的电动交通工具供电的方法，所述方法包括：

-通过所述电动交通工具传输输入数据；

-通过电池管理系统控制所述电池；

-通过交通工具控制系统控制所述电动交通工具；

-通过放置在所述背包中的网络网关向移动电话进行数据的无线传输；以及

-用电池控制命令通过有线传输将电能从所述电池传输至所述电动交通工具，其中所述电池控制命令通过对所述输入数据进行解释而确定。

2.根据权利要求1所述的方法，所述输入数据包括以下参数：启动、关闭、辅助程度、位置、运动、扭矩、角度、转动速度、制动动作或持续时间。

3.根据权利要求1所述的方法，所述输入数据具有控制器局域网(CAN)总线数据格式。

4.根据权利要求1所述的方法，所述输入数据由所述移动电话接收。

5.根据权利要求1所述的方法，所述输入数据由所述网络网关接收。

6.根据权利要求1所述的方法，所述输入数据的传输为无线传输。

7.根据权利要求5所述的方法，所述输入数据由所述网络网关经由有线传输接收。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述输出数据从所述电池管理系统传输到所述交通工具控制系统，并且将所述输出数据从所述交通工具控制系统传输到用于所述交通工具的电机的控制电路。

9.根据权利要求8所述的方法，从所述电池管理系统传输到所述交通工具控制系统的所述输出数据包括：与所述电池的充电状态有关的参数，并且，从所述交通工具控制系统传输到用于所述交通工具的电机的所述控制电路的所述输出数据包括：用于所述电机的控制数据。

10.根据权利要求8所述的方法，所述输出数据至少部分地由所述移动电话进行传输。

11.根据权利要求8所述的方法，所述输出数据至少部分地由所述网络网关进行传输。

12.根据权利要求8所述的方法，所述输出数据至少部分地通过无线传输进行传输。

13.根据权利要求8所述的方法，所述输出数据至少部分地通过有线传输进行传输。

14.根据权利要求1所述的方法，包括由所述移动电话的控制器对所述输入数据进行解释。

15.一种背包，其包括：

-旨在对带有手柄的电动交通工具进行供电的电池；

-用于测量所述电池的特性的传感器；

-适于启动所述电池的电子部件的电池控制电路；

-旨在与移动电话进行无线通信的网络网关；以及

-适于连接在所述电池和所述电动交通工具之间的电线。

16.根据权利要求15所述的背包，所述背包进一步包括多个适配器，所述多个适配器适于通过电线连接至具有手柄的不同类型的电动交通工具。

17.根据权利要求15所述的背包，所述电池放置于密封隔层中，并耗散因所述电池工作而产生的热量。

18.根据权利要求17所述的背包，所述隔层包括：旨在朝向所述背包的背包人背部的第一侧；以及朝向不同于所述背包的背包人背部的方向的第二侧，所述第一侧的热透射系数低于所述第二侧的热透射系数。

19.根据权利要求17所述的背包，所述隔层是可移除的。

20.根据权利要求15所述的背包，所述电线进一步适于在所述电动交通工具和所述网络网关之间进行数据传输。

21.根据权利要求15所述的背包，所述网络网关适于在所述电动交通工具和所述网络网关之间进行数据的无线交换。

22.根据权利要求15所述的背包，所述背包包括放置在所述背包的带上的控制元件。

23.根据权利要求15所述的背包，所述背包包括所述电池管理系统。

24.根据权利要求15所述的背包，所述背包包括所述交通工具控制系统。

25.一种充电站，其包括：多个根据权利要求15所述的背包，以及用于对所述背包的电池进行充电的电源。

26.一种网络网关，其包括：配置为实现根据权利要求1所述的方法的网络网关控制器。

27.一种移动电话，其包括：被配置为实现根据权利要求1所述的方法的移动电话控制器。

28.根据权利要求27所述的移动电话，所述移动电话包括所述电池管理系统。

29.根据权利要求27所述的移动电话，所述移动电话包括所述交通工具控制系统。

30.根据权利要求27所述的移动电话，所述移动电话控制器进一步被配置为实现用于由所述移动电话的用户租用所述电动交通工具的方法。

31.一种具有手柄的电动交通工具，其包括：

-旨在推进所述电动交通工具的电机；

-用于测量所述电动交通工具的特性的传感器；

-用于所述电机的控制电路，所述控制电路适于启动所述电机的电子组件；

-旨在于所述电机的控制电路和所述交通工具控制系统之间交换数据的电机通信接口；

-适于在所述电机与电线之间进行连接的连接器，所述电线用于通过根据权利要求15所述的背包中放置的所述电池为所述电机供电；

-所述电动交通工具外部的所述交通工具控制系统和电池管理系统。

32.根据权利要求31所述的具有手柄的电动交通工具，所述电机是无刷电机。

33.根据权利要求31所述的具有手柄的电动交通工具，所述电动交通工具的特征包括以下参数：位置、运动、扭矩、角度、旋转速度、制动动作或持续时间。

34.根据权利要求31所述的具有手柄的电动交通工具，所述传感器包括霍尔效应传感器。

35.根据权利要求31所述的具有手柄的电动交通工具，所述电动交通工具包括齿盘，所述传感器包括踏板扭矩传感器。

36.根据权利要求31所述的具有手柄的电动交通工具，所述电动交通工具包括制动致动器，所述传感器包括连接至所述制动致动器的传感器。

37.一种用于带有手柄的电动交通工具的租车点，其包括多个根据权利要求31所述的带有手柄的电动交通工具。

38.一种非暂时性计算机存储介质，所述非暂时性计算机存储介质包括指令，当由微处理器执行所述指令时，所述指令使所述微处理器实施根据权利要求1所述的方法。

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