电动交通工具的电池网络管理系统、方法及交通工具与流程

1.本公开涉及一种电池网络管理系统、电动交通工具电池、充电装置以及电动交通工具。


背景技术：

2.电动交通工具需要能量源，该能量源可以包括直接电线(诸如“无轨电车”的架空线路)、燃料电池、一次(不可再充电)电池和二次(可再充电)电池。一些已知的电动交通工具的设计中包含有可充电电池，但是在正常的日常循环中，这些可充电电池不能从交通工具上移除。其结果是，这种交通工具在充电周期期间的停机时间很长。这对于车队交通工具(诸如用于运输或公共交通的车队交通工具)来说是个问题，因为上述停机时间降低了装置的使用率。遇到的另一个问题是对重型交通工具的车队进行充电所需的能量，例如，100辆需要充电800kwh的重型交通工具的车队将消耗80,000kwh或80mwh。为了在8小时内为所述重型交通工具的车队充电，将需要10mw的电力供应。大多数停车处没有安装或提供这种规模的电力基础设施。
3.一种可选方式包括使用可拆卸电池。然而，这可能是有问题的，因为制造商、运营商或保险公司可能会对交通工具、电池以及其他相关设备是如何使用的失去控制。例如，第三方电池可能不具有针对交通工具、电池和充电系统设计的相同的安全性、效率或其他质量或特性。这可能会导致危险的情况，例如，如果第三方电池运行温度更高，或者充电/放电超出设计规范。
4.在本说明书中，“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变体将被理解为暗含包括一个所述元素、整数或步骤，或包括元素、整数或步骤的组，但是并不排除任何其他元素、整数或步骤，或者元素、整数或步骤的组。
5.对包括在本说明书中的所述文献、动作、材料、装置、物品或类似物的任何讨论不因为所述文献、动作、材料、装置、物品或类似物在本技术的每项权利要求的优先权日之前存在而被视为承认这些事项中的任意或全部构成现有技术基础的一部分或是本公开相关领域的一般公知常识。


技术实现要素：

6.需要一种用于对电池、交通工具和充电装置的网络进行管理的改进系统。这包括防止对所述系统元件的未经授权的使用，以提高所述网络中的元件的安全性和保密性。
7.一种用于交通工具的可更换电池的电池网络管理系统，该系统包括：至少一个可更换电池，所述至少一个可更换电池用于释放电力以驱动交通工具；以及充电站，该充电站用于接收可更换电池。充电站基于第一条件对可更换电池进行充电，第一条件为可更换电池被认证系统认证；以及第一代码与可更换电池相关联，以表明可更换电池被充电站基于第一条件充电了。至少一个可更换电池基于第二条件释放电力以驱动交通工具，第二条件为：可更换电池被接收在由认证系统认证的交通工具中；以及认证系统对第一代码进行认
证。
8.在一些示例中，电池网络管理系统可以包括：具有相关联的数据存储器的认证系统，其中，认证系统将第一代码的第一证据存储在数据存储器中，并且其中，认证系统基于数据存储器中的第一证据对第一代码进行认证。
9.在电池网络管理系统的又一示例中，第一证据是第一代码。
10.在另一个示例中，数据存储器包括分布式账本。
11.在电池网络管理系统的再一示例中，数据存储器包括基于区块链的分布式账本。
12.在一些示例中，可更换电池与电池数据存储器相关联，并且其中，第一代码的第一表示存储在电池数据存储器中。
13.在电池网络管理系统的一些示例中，认证系统通过将存储在电池数据存储器中的第一表示与存储在数据存储器中的第一证据进行比较来认证第一代码。
14.在一些示例中，通过认证系统对可更换电池进行认证包括：根据存储在数据存储器中的与可更换电池相关联的标识符的对应记录，对与可更换电池相关联的一个或多个标识符或与电池中的单元相关联的一个或多个标识符进行认证。在又一示例中，数据存储器包括基于区块链的分布式账本，并且与可更换电池相关联的标识符的对应记录以加密形式存储在分布式账本中。
15.在一些示例中，通过认证系统对可更换电池进行认证包括：接收一个或多个单元或电池特性；并且将一个或多个单元或电池特性与可更换电池的单元或电池特性的对应记录进行比较。
16.在再一示例中，单元或电池特性的对应记录是从单元或电池特性的通过机器学习生成的模型中获得的，其中，用于生成模型的训练数据包括先前接收的单元或电池特性。这可以有利于提供更准确的认证并且将电池特性随时间以及电池使用而产生的变化进行考虑。
17.在一些示例中，认证系统包括：与充电站相关联的充电器认证处理装置，充电器认证处理装置用于：对可更换电池进行认证；和/或将第一代码与可更换电池进行关联。
18.在一些示例中，认证系统包括：与可更换电池相关联的电池认证处理装置，电池认证处理装置用于：对可更换电池进行认证；和/或将第一代码与可更换电池进行关联；和/或对接收到可更换电池的交通工具进行认证；和/或对第一代码进行认证；和/或对接收到可更换电池的充电站进行认证。
19.在一些示例中，认证系统包括：与交通工具相关联的交通工具认证处理装置，交通工具认证处理装置用于：对交通工具进行认证；和/或对接收在交通工具中的可更换电池进行认证；和/或对接收在交通工具中的可更换电池的第一代码进行认证。
20.在一些示例中，认证系统包括：服务器，服务器具有服务器处理装置，服务器处理装置用于：对接收在充电站处的可更换电池进行认证；和/或授权充电站对可更换电池进行充电；将第一代码与可更换电池进行关联；和/或对接收在交通工具中的可更换电池进行认证；和/或对接收到可更换电池的交通工具进行认证；和/或对接收在交通工具中的可更换电池的第一代码进行认证；和/或对充电站进行认证；和/或对可更换电池进行认证；和/或对交通工具进行认证。
21.在一些示例中，充电站还包括：连接到交通工具的交通工具充电接口，其中，充电
站通过交通工具充电接口对充电站处的交通工具中的可更换电池进行充电。
22.在一些示例中，电池网络管理系统还包括：用于向充电站供应电力的发电系统，其中，发电包括以下中的至少一种：太阳能发电；风力发电；水力发电；生物质能发电；和/或垃圾衍生燃料发电。
23.在一些示例中，电池网络管理系统还包括：在充电站处或接近充电站的蓄电装置，蓄电装置用于在峰值电力需求和/或来自发电源的电力供应不足期间向充电站供应电力。
24.在一些示例中，电池网络管理系统还包括交通工具(9)。
25.在一些示例中，可更换电池包括：电池模块中的多个第一单元或单元组；以及多个第二单元认证电路，多个第二单元认证电路被配置为对每个单元或每个电池模块进行认证，其中，通过认证系统(7)对可更换电池(5)进行认证取决于多个第二单元认证电路对电池模块中的多个第一单元或单元组进行认证的结果。
26.还公开了一种交通工具，交通工具包括：动力系统，动力系统用于驱动交通工具的轮子，其中，在第一模式中，动力系统从接收在交通工具中的至少一个可更换电池中汲取电力；以及交通工具主控制器。交通工具主控制器被配置为：验证接收在交通工具中的可更换电池被授权向交通工具输送电力，其中，授权包括：确认可更换电池中存储的能量是从授权的充电站中充入的，其中，第一模式以交通工具主控制器对可更换电池进行验证为条件。
27.在一些示例中，交通工具主控制器还被配置为：从可更换电池接收第一代码的第一表示，以表明可更换电池在授权的充电站处充电了。
28.在一些示例中，交通工具主控制器还被配置为：从数据存储器或服务器接收第一代码的第一证据，其中，第一证据是授权的充电站对可更换电池进行充电的记录，其中，对可更换电池进行验证包括：确认第一表示对应于第一证据。
29.在一些示例中，交通工具主控制器还被配置为：向服务器发送第一表示，其中，服务器从数据存储器接收第一代码的第一证据，其中，第一证据是授权的充电站对可更换电池进行充电的记录，以及从服务器接收第一表示和第一证据的比较结果，其中，对可更换电池进行验证是基于比较结果的。
30.在一些示例中，交通工具主控制器还被配置为：从可更换电池接收第一标识符以对可更换电池进行识别；向服务器发送第一标识符；并且从服务器接收第一标识符与数据存储器中的记录的比较结果，其中，数据存储器中的记录是表明可更换电池被授权的充电站充电了的证据，其中，对可更换电池进行验证是基于比较结果的。
31.在一些示例中，交通工具以第二模式运行，其中，在第二模式中，动力系统利用交通工具的动能生成电能以对可更换电池进行充电，其中，第二模式以交通工具主控制器对可更换电池进行验证为条件。
32.在一些示例中，交通工具以第三模式运行，其中，当交通工具主控制器未能验证可更换电池被授权向交通工具传输电力时，第三模式运行，其中，在第三模式中，交通工具被配置为从可更换电池中汲取受限的电力水平以向交通工具中的受限的装置制子集供电，和/或向动力系统提供受限的电力。
33.在一些示例中，交通工具包括原动机(prime mover)，并且动力系统是电动动力系统。
34.在一些替代的示例中，动力系统是混合动力系统，混合动力系统包括：至少一个内
燃机；以及至少一个电动马达。
35.在一些示例中，交通工具还包括：至少一个拖车，并且其中，拖车包括：用于驱动拖车轮子的拖车动力系统，其中，在第一模式中，拖车动力系统从可更换电池和/或拖车可更换电池中汲取电力；拖车控制器，拖车控制器用于：验证可更换电池和/或拖车可更换电池被授权向交通工具输送电力，其中，授权包括：确认可更换电池和/或拖车可更换电池中存储的能量是从授权的充电站中充入的，其中，第一模式同样以拖车控制器对可更换电池和/或拖车可更换电池进行验证为条件。
36.在一些示例中，拖车控制器作为来自交通工具主控制器的指令的从属装置运行。
37.在一些示例中，交通工具还包括：用于测量原动机和拖车之间的至少一个力的至少一个负载传感器，其中，来自负载传感器的输出由交通工具主控制器和/或拖车控制器进行处理以控制动力系统和/或拖车动力系统来驱动轮子和/或拖车轮子，或从轮子和/或拖车轮子再生。
38.在一些示例中，交通工具主控制器和/或拖车控制器还基于地形数据和/或历史驾驶数据对动力系统和/或拖车动力系统进行控制。
39.还提供了一种对可更换电池进行认证以在电池网络管理系统中进行充电和放电的方法，该方法包括：通过认证系统对接收在充电站处的可更换电池进行认证；基于对可更换电池进行认证的结果，授权在充电站处对可更换电池进行充电；将第一代码与可更换电池进行关联，以表明可更换电池被授权并且在充电站处充电了；通过认证系统对接收可更换电池的交通工具以及可更换电池的第一代码进行认证；基于对交通工具和第一代码进行认证的结果，授权释放电力以驱动交通工具。
40.该方法还可以包括：通过认证系统对接收可更换电池的充电站进行认证，其中，对可更换电池进行充电取决于充电站的认证结果。
41.在一些示例中，该方法还包括：将第一代码的第一证据存储在数据存储器中，其中，对可更换电池的第一代码进行认证是基于对数据存储器中的第一证据的查询的。
42.在一些示例中，数据存储器包括分布式账本，并且存储第一证据的步骤包括：向分布式账本写入。
43.在一些另外的示例中，数据存储器包括基于区块链的分布式账本。
44.在一些示例中，该方法还包括：将第一代码的第一表示存储在电池数据存储器中。
45.在一些示例中，对第一代码进行认证的步骤包括：将存储在电池数据存储器中的第一表示与存储在数据存储器中的第一证据进行比较。
46.在一些示例中，认证系统包括：服务器，其中，服务器通过通信网络与充电站、可更换电池和交通工具中的至少一个进行通信，并且服务器被配置为执行所述方法中的步骤中的至少一个。
47.在一些示例中，对第一代码进行认证包括：通过通信网络从可更换电池和/或交通工具接收第一代码的第一表示；从数据存储器接收第一证据；通过通信网络向可更换电池和/或交通工具发送将第一表示与第一证据进行比较的结果。
48.在一些示例中，该方法还包括，服务器：通过通信网络从可更换电池和/或交通工具接收第一标识符以对可更换电池进行识别；将第一标识符与数据存储器中的记录进行比较，以在有的情况下识别对应的第一代码以进行认证；以及通过通信网络向可更换电池和/
或交通工具发送对应的第一代码或对对应的第一代码进行认证的结果。
49.在一些示例中，该方法还包括：通过通信网络从可更换电池和/或交通工具接收与电池中的单元或单元组相关联的一个或多个标识符，并且其中，对可更换电池进行认证包括：将接收到的一个或多个标识符与存储在数据存储器中的与可更换电池相关联的标识符的对应记录进行比较。
50.在该方法的一些示例中，对可更换电池进行认证包括：接收一个或多个单元或电池特性；并且将一个或多个单元或电池特性与可更换电池的单元或电池特性的对应记录进行比较。
51.在再一示例中，单元或电池特性的对应记录是从单元或电池特性的通过机器学习生成的模型中获得的，并且其中，用于生成模型的训练数据包括先前接收的单元或电池特性。
52.提供了一种交通工具电池系统，该交通工具电池系统包括：可更换电池，可更换电池包括：用于向对应的多个电池端子输出电力的多个电池模块；电池接收部，电池接收部包括用于与多个电池端子电接口的多个接收部端子；以及电子电路，电子电路电连接到接收部端子，其中，电子电路被配置为结合来自电池模块的电力以输出指定输出电压。
53.在一些示例中，交通工具电池系统还包括：第二电池接收部，第二电池接收部包括用于与多个电池端子电接口的多个第二接收部端子，其中，多个第二接收部端子与多个第一接收部端子的配置大致相同；以及第二电子电路，第二电子电路电连接到多个第二接收部端子，其中，第二电子电路被配置为组合来自电池模块的电力以输出与指定输出电压不同的第二指定输出电压。
54.在一些示例中，电池接收部和电子电路是第一交通工具的一部分，和/或第二电池接收部和第二电子电路是第二交通工具的一部分。
55.在一些示例中，上述电池网络管理系统利用上述交通工具电池系统。
56.提供了一种交通工具，该交通工具包括：底盘；和电池接收部子框架。电池接收部子框架包括至少一个刚性部分，以支撑接收在电池接收部子框架中的电池。电池接收部子框架柔性或弹性地安装到底盘，或者电池接收部子框架包括柔性或弹性部分，以隔离或减少底盘上的扭转力向电池的传输。
57.在交通工具的一些示例中，电池接收部子框架通过至少一个枢轴件柔性地安装到底盘上。
58.在一些示例中，包括电池接收部子框架和底盘的交通工具可以适用于本说明书中其他地方描述的交通工具。
59.在一些示例中，交通工具还包括：具有前部开口的电池舱，其中，可更换电池经由前部开口插入和取出。在附接的拖车限制进入原动机后部的情况下，这对于原动机可能是特别有利的。
60.在拖车的一些示例中，提供了电池接收部，电池接收部被配置为从拖车的侧方和/或下方接收拖车可更换电池。
61.还提供了一种具有执行上述方法的指令的非暂时性计算机可读介质。
附图说明
62.将参考以下附图对本公开的示例进行描述：
63.图1是电池网络管理系统的示意图；
64.图2是使用图1所示系统中的电池的电动交通工具的示意性示例；
65.图3是使用图1所示系统中的电池的混合动力交通工具的示意性示例；
66.图4是对可更换电池进行认证以用于充电和放电的示例方法的流程图；
67.图5是图4中的方法的进一步步骤的示例的流程图；
68.图6是图4中的方法的在服务器上执行的进一步步骤的另一示例的流程图；
69.图7是图4中的方法的在服务器上执行的进一步步骤的又一示例的流程图；
70.图8是处理装置的示意图；
71.图9a至图9d示出了接收在具有不同交通工具电路以获得不同有效电压的不同交通工具上的可更换电池的示例；
72.图10是安装到卡车或拖车底盘的以子框架的形式的电池接收部的示例，由此，子框架和底盘之间的安装方式允许有限的相对运动；
73.图11是安装到卡车或拖车底盘上的电池接收部的另一示例；以及
74.图12是具有可更换电池的原动机交通工具的一个示意图。
具体实施方式
75.系统的概述
76.图1示意性地示出了电池网络管理系统1。该系统包括充电站3和至少一个可更换电池5。可更换电池5被接收在充电站3中以进行充电，并且该可更换电池被接收在交通工具9中进行放电以驱动交通工具9。在一些示例中，电池的外壳将是标准尺寸(公)并且配套接收部(母)框架将定位在卡车和充电站中。以这种方式，卡车制造商将能够将标准框架设计到重型交通工具原动机(牵引车)中，以使得任何重型交通工具将能够使用标准框架和电池。
77.提供认证系统7以对系统1中彼此交互的元件进行认证。在一些示例中，这包括对充电站3、可更换电池5和交通工具进行认证。在一些示例中，这包括：验证第一条件，该第一条件为可更换电池5被授权以通过充电站3进行充电，和/或验证第二条件，该第二条件为可更换电池5被授权以使用交通工具9放电。
78.在一个示例中，认证系统7是具有位于不同网络节点处的元件的分布式系统，位于不同网络节点处的元件为诸如在充电站3处的充电器认证处理装置21、在可更换电池5处的电池认证处理装置23、以及在交通工具9处的经由通信网络12与另一元件进行通信的交通工具认证处理装置25。
79.在另一个示例中，该认证系统7具有在服务器27处执行的一个或多个功能。这可以包括具有服务器处理装置29的集中式服务器27，该服务器处理装置执行如下所述的对系统1进行操作的方法300的步骤中的一个或多个步骤。
80.系统1还包括数据存储器11以用于存储信息，并且这可以包括在服务器27处的数据存储器11，或者在另一位置或由另一方提供或托管的数据存储器11。在其他示例中，数据存储器11可以是点对点分布式账本13以提供鲁棒性。在又一示例中，该数据存储器11是基
于区块链的，以有助于存储在该数据存储器中的信息的不可变性。
81.向充电站3提供来自发电源33的电力。发电可以包括：经由电网的常规手段，或者在其他示例中，与充电站3同地协作或接近所述充电站的定制发电方案。蓄电装置35也可以定位在充电站3附近，以在高峰需求期间提供帮助。
82.对可更换电池5进行认证的方法300的概述
83.图4示出了在上述系统1中对可更换电池5进行认证以进行充电和放电的的方法300的一个示例的流程图。在充电站3接收可更换电池5之后，认证系统7尝试认证310可更换电池5被接收在充电站3中(例如，认证电池是系统1的一部分以满足第一条件)。基于对可更换电池5进行认证的结果，随后充电站3被授权320以对可更换电池5进行充电。在一些示例中，认证系统7还对充电站3进行认证308以确保可更换电池5仅通过认证的充电站3进行充电。
84.如果可更换电池5在充电站3处进行充电，则第一代码8随后与可更换电池5进行关联330。第一代码8表明可更换电池5根据前述步骤被授权并且在充电站3处充电了。在一些示例中，第一代码8的第一表示18使用可更换电池5来存储。在其他示例中，第一代码8的第一证据10存储在数据存储器11中。
85.充电后，可更换电池5被安装在交通工具中以供使用，并接受检查。这包括认证系统7执行以下步骤：认证340接收可更换电池5的交通工具9是系统1的一部分，并且该交通工具可以使用该可更换电池5。这还包括对可更换电池5的第一代码8进行认证，该第一代码转而又指示该可更换电池5在授权的充电站3处充电了。
86.最后，基于对交通工具9和第一代码8的认证(作为第二条件)，可更换电池5被授权释放350电力以驱动交通工具9，并且在交通工具行驶的再生制动循环期间进行充电。
87.该方法的优点可以包括彼此使用的电池5、充电站3和交通工具9是被授权进行彼此使用的经认证的网络的一部分的确定性。这对于系统及其部件的安全、许可、监管、车队管理、追踪、创收和成本计算可能是重要的。这可以减少或防止使用可能损坏系统的未经授权的装置(所述装置可能被制造为不具有相同的规格)的情况。此外，在一些示例中，这可以为电池所有者、充电站所有者或各自的运营商提供一种对收益和资产安全进行收集的手段。在一些示例中，来自可更换电池5的与电池充电、放电和使用以及充电站3和交通工具9相关的数据被发送到服务器27。所述数据可以包括使用的能量(例如，kwh)、位置信息(包括电池被更换的位置)、行驶距离、能量消耗、行程信息、相关的温度以及对所有者、操作者、用户和/或研究人员有用的其他数据记录。在一些示例中，该信息可以被临时存储在电池数据存储器17中(或交通工具9处)，并且该信息可以在充电站9处的电池更换期间被下载并且被发送到服务器27。应理解的是，可以使用其他触发点以发起对该数据的传输，包括电池5在充电站3或交通工具9的框架中的插入和/或移除。在其他示例中，电池5可以通过蜂窝数据实时或接近实时地将该信息发送到通信网络12。
88.现在将对该系统的各部件和该方法的进一步的方面进行详细描述。
89.使用密钥和数字签名进行认证
90.在一些示例中，第一代码8或第一代码8的第一表示本身可以用于表明可更换电池5被充电站3充电了。例如，充电站3可以将数字签名应用于第一代码8(使用充电站3的私有和公开密钥对中的私有密钥)。签名的第一代码8(或第一表示18/第一证据10)随后与电池5
关联。其他网络元件可以通过使用充电站3的公开密钥作为充电站3已经发布或授权第一代码8的证据对该签名的第一代码8进行验证。在其他示例中，签名的第一代码8(或第一代码8的签名的第一证据10)存储在数据存储器11中，而并不将第一代码8存储在电池8自身中。希望对电池5的充电进行验证的网络节点可以从数据存储器11中查询该签名的第一代码8，并且使用充电站3的公开密钥来验证该电池在充电站3处充电了。
91.应理解的是，在一些另外的示例中，可更换电池5、交通工具9和/或服务器27还具有用于数字签名、认证和/或加密的相应的公开和私有密钥对。例如，数字签名可以用于：
92.·
表明特定的可更换电池5被接收在特定的充电站中。这可以通过电池认证处理装置23将数字签名(与电池进行关联)应用于指示该事实的消息来实现。该消息还由充电器认证处理装置21利用与充电站3相关联的数字签名进行签名。希望确认该状态的节点随后可以通过使用可更换电池5和充电站3的相应公开密钥对该签名的消息进行验证。
93.·
表明特定的可更换电池5被接收在特定的交通工具9中。这可以通过电池认证处理装置23和交通工具认证处理装置25以与上述示例类似的方式应用它们相应的数字签名来实现。
94.发电装置33和蓄电装置35
95.发电装置33可以包括可再生能源，诸如太阳能发电、风力发电、水力发电、转废为能(即，垃圾衍生发电)和/或生物质能发电。为了减少线路损耗或转换到高压功率的转换损耗，发电装置33可以与充电站3位于同一位置，或者接近所述充电站。这包括针对充电站的位置选择最有效的能源。例如，在充电站处于沙漠或干旱环境中的情况下，充电站3附近的太阳能发电可能是最有效的。在充电站位于农田附近的情况下，生物质能发电可能是有利的。
96.应理解的是，可以使用其他发电方式，包括使用为现有电网生成的电力。这包括来自化石燃料的电力，诸如火力发电厂、燃气发电厂以及核能发电厂。
97.充电站3的能量消耗可以基于充电需求而变化，并且所述能量消耗可能不能与来自可再生资源的发电量和/或与来自电网的最低功率成本(例如，“非高峰期”)有效地相符合。此外，在一些示例中，充电站的功率需求的峰值可能超过发电装置33可以供应或有效供应的功率水平。因此，在一个示例中，蓄电装置35也可以定位在充电站3处，或者接近所述充电站，以在高峰需求期间提供辅助。蓄电装置35以及可更换电池5由于诸如对电网进行增补的其他原因可能是有益的。例如在周末或公共假日，充电站3处的蓄电装置35和可更换电池5可以基本上被充满，并且预计第二天(例如，明天是星期日)的需求最小。在这种情况下，蓄电装置35或可更换电池5中的能量可以被释放到电网中并且充当高峰站，从而增加电池的利用率。
98.在一些示例中，蓄电装置35包括用于存储电力以充当缓冲器的电池。电池可包括锂离子电池、ni-mh电池、密封铅酸电池、超级电容器等。
99.在其他示例中，蓄电装置35可以包括与发电系统相关的存储装置。例如，在水力发电系统中，可以通过将水泵送至大坝上方的上游对电力进行存储以用于后期发电。在利用聚光太阳能发电(concentrated solar power，csp)太阳能发电系统或其他热能发电方法中，热能储存装置(诸如储存熔盐)可以用于储存能量以供后期发电。
100.充电站3
101.充电站3可以沿着主要交通路线及交通工具停车处进行定位。充电站3的位置可以与加油站(例如，汽油站、燃料泵)相同，在加油站中交通工具9可以快速接收能量需求。因此，在一些示例中，充电站3可以同时为多个可更换电池5进行充电，并且由此根据充电站3处停留的交通工具9的需求，对可更换电池进行充电。特别地，交通工具9可以将耗尽的可更换电池5更换为已充电的可更换电池5，这可以将交通工具9的停机时间减少到小于或相当于将传统内燃机交通工具的燃料箱充满的时间。例如，将常规的卡车油箱充满可能需要大约20分钟，而更换电池可以更快地完成。在一些示例中，电池更换可能需要不到2分钟。
102.在一些示例中，充电站3包括用于接收公的可更换电池(male swappable battery)5的母接收部(female receptacle)。充电站3处的接收部可以与交通工具9中使用的相应接收部具有类似的形式或形状。这可以包括用于将可更换电池5插入到充电站3中的支架或轨道系统。
103.在一些示例中，充电站3还包括机器人系统以对在交通工具9、充电站3和电池存储区域之间更换可更换电池5进行协助。这可以包括自主或半自主系统，该自主或半自主系统用于检测在充电站3处需要更换电池的交通工具9并且将耗尽的电池5从交通工具中移除，将已充电电池5插入到交通工具中，并且将耗尽的电池5插入到充电站3中进行充电。
104.在其他示例中，可更换电池5可以手动地或通过升降装置进行移动。例如，可以使用叉车(或其他升降装置)来协助可更换电池5在交通工具9、充电站3和存储区域之间的升降和移除。
105.充电站3与充电器认证处理装置21相关联。充电器认证处理装置21可以与接收在充电站3处的可更换电池5进行通信，从而使得可更换电池5可以被认证为满足第一条件。
106.在一些示例中，充电器认证处理装置21还用于协助确认可更换电池5被授权并且在充电站3处充电了。这包括将第一代码8与电池5进行关联以表明该可更换电池5在充电站3处充电了。如图5所示，这可以包括向可更换电池5发送第一代码8的第一表示18，从而使得第一表示可以被存储336在电池数据存储器17中。这可以包括经由通信网络12、经由数据存储器11和或服务器27将第一表示18直接发送给电池5。
107.在另一个示例中，充电器认证处理装置21发送第一代码8的第一证据10，以存储332在数据存储器11中。这可以包括将第一证据10存储在单独的数据存储器11、数据存储服务、或服务器27的数据存储器11中。在又一个示例中，充电器认证处理装置21可以发送第一代码8(或其他信息)，从而使得第一代码8的第一证据10可以被写入334到分布式账本13中(这将在以下单独部分中进行讨论)。
108.在一些示例中，充电器处理装置21是分布式认证系统7的一部分。充电器处理装置21可以例如从可更换电池5、数据存储器11和/或交通工具9接收信息，并且执行对可更换电池5或系统的其他元件进行认证和/或将第一代码8与电池5进行关联以表明电池在充电站3处充电了的步骤。这可以包括充电器处理装置21接收对第一标识符或针对单元或单元组的标识符(例如，单元id(cell id))的表示，以对可更换电池5进行认证。
109.在其他示例中，充电器处理装置21从可更换电池5接收信息，例如第一标识符111或针对单元或单元组的标识符(例如，单元id))，并且将该信息传递到服务器27以对电池5进行认证。认证系统7的其他功能也可以在服务器27处进行处理，并且因此在这些其他的示例中，充电器处理装置21仅充当与其他网络元件和运营商进行通信的终端或外围设备。与
服务器27进行交互的示例在图7中的步骤311、313和314中被示出，并且将在以下单独部分中进行描述。
110.充电站3的其他示例可以存在于电池5可以在交通工具9中的原位(in situ)进行充电的情况下。在这种充电站3中，还可以在允许进行充电之前，通过交通工具9和电池5对充电器进行认证。
111.充电站3的示例中可以具有连接到交通工具9的交通工具充电接口31。这可以包括充电电缆以用于在充电站处直接为交通工具9中的可更换电池5充电。在一些示例中，交通工具充电接口31还包括通信系统，使得可更换电池5、交通工具9(以及其中的处理装置)可以与充电站3和/或通信网络12、数据存储器11和/或服务器27进行通信。
112.在其他示例中，交通工具充电接口31可以是无线的，例如经由到达交通工具31的感应充电器和/或无线通信系统。
113.在一些示例中，充电站3将充电信息与第一代码8、第一证据10和/或第一信息18进行关联。这可以包括用于对可更换电池进行充电的能量、可更换电池中充入的能量、可更换电池充电前后的充电状态、对可更换电池5进行充电的时间和/或成本。反过来，这种充电信息又可以被充电站3、服务器27或其他实体用于对可更换电池5和/或充电站3的用户的账户进行贷记、借记。
114.可更换电池5
115.可更换电池5是存储能量以向交通工具9供应电能的二次电池(即，可充电电池)。这可以包括排列在一起以形成可更换电池的多个单元(cell)。
116.可更换电池5可以利用化学电池，所述化学电池包括锂离子电池、锂离子聚合物电池、镍金属氢化物电池和/或铅酸电池。应理解的是，可以使用适合在电动交通工具中使用的其他可用化学电池类型。
117.在一些示例中，可更换电池5利用从充电站3输入的电能进行充电，并且将电能作为输出释放到交通工具9。在一些特定的示例中，电能是电池的主要输入和输出，从而最大限度地减少了为电池充电所需的其他资源。然而，在一些示例中，可更换电池5可以具有一些消耗品或可用部件，例如需要不时进行检查和/或更换的冷却剂。
118.可更换电池5可以包括被接收在充电站3和交通工具9的母接收部中的“公”部件的形状因子。这可以包括一般的正方形或矩形棱柱形状、圆柱形形状或其组合等。在一些示例中，可更换电池5具有导轨或导轨系统的组件，以协助可更换电池5在充电站3或交通工具9中轻松插入和取出，并且所述可更换电池具有确保电池被正确地定位并且电池与配合的电连接件进行适当接触的系统。电池5和接收部上的电接触点可以具有在更换过程中(和/或当电池在原位时)阻挡灰尘和其他污染物的系统。电接触点可以是弹簧式或其他压力方式并且为多个接触点，以确保使用电池与充电/放电接收部，恒定接触是合适的。
119.在一些示例中，可更换电池5具有电池认证处理装置23以控制或影响可更换电池5的操作。这包括向充电站3、交通工具9、服务器27和/或认证系统7的其他部件认证可更换电池5的操作。这还可以包括是否基于与系统的其他元件的认证来控制可更换电池5将进行充电或放电。这还可以包括对第一代码8、和/或对应的第一表示18、和/或第一证据进行认证，以表明可更换电池在充电站3处被充电了。这还可以包括可更换电池5认证308已经接收到电池5的充电站3。
technology)在单元认证电路和认证系统7之间发送和接收认证数据。
128.在一个示例中，对可更换电池5进行认证基于对所有多个单元的对应的唯一电子标识符进行认证。这可以指示所有单元都没有被篡改。在另一示例中，对可更换电池5进行认证基于对多个单元的唯一电子标识符的大部分或至少阈值水平进行认证。在一些示例中，在一个或多个单元或相应的电子标识符失效的情况下，这可能是有利的。该电池将仍然能够操作以提供稳健的可更换电池，同时具有在电池已经被严重篡改时停止使用电池的优点。在又另一个示例中，每个单元被配置为仅当该单元已经通过唯一标识符被认证时才进行充电/放电，而那些未被认证的单元将被阻止进行充电/放电。
129.可以提供选择性地操作的锁定系统，以确保可更换电池5在交通工具9和/或充电站3中保持安全。这可以包括手动操作的锁和/或由电池5、充电站3和/或交通工具9的相应处理装置控制的锁。
130.参照图2和图3，拖车可更换电池126可以被用于交通工具9、101的拖车121中。拖车可更换电池126可以与可更换电池5相同或在功能上与可更换电池5类似。在其他示例中，拖车可更换电池126的形状因子可以与可更换电池5不同。例如，拖车可更换电池126可以具有不同的尺寸和形状因子以适合拖车121的尺寸和限制。在一些示例中，这可以包括使得拖车可更换电池126具有扁平且细长的形状以安装在拖车底盘的下面。在一些示例中，拖车可更换电池126可以具有更高的容量。在又另一个示例中，除了可能包括两个或更多个可更换电池5或拖车可更换电池126之外，拖车121可以接收多个电池。
131.交通工具9、101、201和拖车121
132.现在将参照图1至图3对交通工具9、101、201进行描述。交通工具9可以是汽车，包括卡车、带拖车(半拖车)的原动机、公路列车以及其他公路或越野交通工具。本公开可以应用到物流交通工具，诸如具有拖车121的原动机102，并且将在上下文中对以下非限制性示例进行描述。
133.图2中的交通工具101包括用于驱动轮子105的动力系统103，该动力系统包括至少一个电动马达。动力系统103至少部分地以第一模式从接收在交通工具101中的至少一个可更换电池5中汲取电力。在该示例中，可更换电池5被接收在原动机102的母接收部中，但应理解的是，在其他示例中，电力可以被结合搜在其他地方，诸如拖车可更换电池126。
134.交通工具还包括交通工具主控制器107，以控制交通工具9和/或接收在该交通工具中的可更换电池5、126的操作模式。特别地，交通工具主控制器可以用于验证可更换电池5、126被授权向交通工具101输送电力，上述验证包括方法300的步骤340的至少一部分或与该步骤的至少一部分相关联。该授权可以包括确认可更换电池中存储的能量是从授权的充电站3中充入的。在一些示例中，基于对电池5的第一代码8的认证来确定上述确认。
135.在一些示例中，交通工具主控制器107包括交通工具认证处理装置25，或者该交通工具主控制器与交通工具认证处理装置25进行通信，该交通工具认证处理装置协助步骤340和350并且确定第二条件的发生。参照图5，这可以包括交通工具认证处理装置25从电池数据存储器17接收321第一代码8的第一表示。交通工具认证处理装置25还从数据存储器11或服务器接收323第一代码8的第一证据10。在一些示例中，这可以包括可以用于对第一表示进行验证的可更换电池5或充电站3的第一代码、日志或其他记录。随后可以将第一表示18与第一证据10进行比较325，由此比较的结果用于对第一代码8进行认证。随后输出327该
结果，以授权350交通工具9对电池5的使用。
136.交通工具主控制器107可以授权交通工具101的不同操作模式。例如：
137.a.第一模式，该第一模式用于向交通工具的动力系统103提供能量。交通工具主控制器107可以基于可更换电池5、126已经被验证的情况授权第一模式。
138.b.第二模式，该第二模式用于利用交通工具的动能生成电能以对可更换电池5、126进行充电。交通工具主控制器107可以基于可更换电池5、126已经被验证并且能够再生充电的情况授权第二模式。
139.c.第三模式，该第三模式用于供应来自可更换电池的受限的电力水平。如果控制器107未能验证可更换电池5、126被授权向交通工具101输送(正常)电力，则交通工具主控制器107可以授权该模式。在一些示例中，这包括授权受限的电力水平向交通工具中的受限的装置子集(诸如警示灯、驻车制动器、报警器、交通工具主控制器107、交通工具认证处理装置25以及其他基本或安全装置等)供电。在一些示例中，受限的电力水平包括向动力系统103提供受限的电力，以使得交通工具101能够移动到故障车道、停车点、原动机，或者以限制速度或范围(例如，“跛行模式(limp mode)”)进行移动。
140.交通工具主控制器107还可以与一个或多个拖车控制器127进行通信。拖车控制器127可以作为来自交通工具主控制器107的指令的从属装置。拖车控制器127反过来又可以控制以下中的两个或更多个之间的功率流：可更换电池5、拖车可更换电池126、动力系统103和拖车动力系统123。在一些示例中，拖车控制器127主要在拖车可更换电池126和拖车动力系统123之间进行控制和授权。
141.拖车控制器127可以执行与交通工具认证处理装置25和/或交通工具主控制器107类似的功能，以验证可更换电池5或拖车可更换电池126被授权向交通工具传输电力。这包括确认电池5、126是在授权的充电站3处充电了。
142.交通工具9、101、201还可以包括连接到通信网络12的通信装置。这可以包括蜂窝或其他无线通信装置，使得交通工具可以从数据存储器11、服务器27和/或充电站3发送和接收信息，以实现或协助认证步骤。
143.交通工具101、201还可以包括负载传感器131，以测量原动机102和拖车之间的至少一个力(或多拖车交通工具的各拖车之间的负载)。负载传感器131可以定位在牵引点处或接近牵引点，以确定与拖车的相对力。负载传感器131的输出可以通过交通工具主控制器107和/或拖车控制器127进行处理，以确定用于动力系统103和拖车动力系统123的合适输出。这可以包括向动力系统103、123施加电力或使用再生制动，以减小交通工具和拖车(或拖车和拖车)之间的相对力。在其他一些示例中，这也可以包括保持特定的力(或将力保持在指定范围内)以减少折裂(jack-knifing)的风险。
144.图3示出了另一交通工具201的示例，其中交通工具201使用包括至少一个内燃机和至少一个电动马达的混合动力系统(203)。在一些示例中，原动机202具有包括内燃机和电动机两者的混合动力系统。
145.在另一个示例中，交通工具201具有基于原动机的混合动力系统，该原动机具有与如上所述的具有电动拖车动力系统12耦接的内燃机。
146.分布式认证系统7中的常规数据存储器11
147.在分布式认证系统7的一个示例中，数据存储器11可以写入信息并且根据由充电
站3、电池5和交通工具9的处理装置进行的查询返回信息。反过来，认证步骤主要在这种接收方节点上执行。即，认证系统7是分布式的，并且这些步骤在充电站3、电池5和交通工具9处的处理装置21、23、25处被执行。
148.数据存储器11中的信息可以包括与可更换电池5相关联的一个或多个第一代码8、一个或多个第一代码的第一证据(10)、日志信息、认证信息和/或与电池5、充电站3和交通工具9相关联的其他信息。
149.作为数据存储器11的分布式账本13
150.在一些示例中，数据存储器11包括用于存储信息的分布式账本13，由此使得认证系统7可以利用这种信息以执行认证功能。
151.分布式账本13可以是有利的，因为认证信息是分布式的以消除单个故障点，从而使系统更加鲁棒。例如，如果系统1依赖于来自单个数据存储器13的信息，则该数据存储器11的故障可能导致网络大范围的中断，其结果是使得交通工具9的整个车队、充电器站和电池5停止运行。
152.分布式账本13能够实现额外的信息来源，使得一个数据存储节点的故障对于系统的继续运行不是致命的。在一些另外的示例中，分布式账本13涉及点对点网络的节点，以将任务和信息存储进行分散。这涉及一致性算法，以确保存储在分布式账本13的节点中的信息彼此对应。
153.在一些示例中，信息存储在基于区块链的系统中。即信息(诸如第一代码8的第一证据10)以及用于认证目的所需的其他信息被存储在块中。每个块通常具有与该块的对应时间段相关联的数据(即信息)加上前一个块的哈希函数的结果。该块反过来又经过哈希函数处理，并且哈希函数的结果被提供给后续的块。可以重复进行上述过程以形成区块链。重要的是，这可以用于提供在相应的时间段进行记录的信息的稳健、不可变的信息记录。特别地，在不影响后续块内容的情况下很难(如果不是不可能的话)对之前的块进行编辑。因此，基于区块链的系统可以用作在区块链中记录的信息的证据或证明。可以通过分析对应于相应时间段和信息的默克尔树(merkle tree)和叶节点对这种信息进行验证。此外，基于区块链的系统还可以提高安全性，以减少(或防止)黑客攻击、未经授权使用电池和充电器以及其他违法行为的影响。
154.在一些示例中，分布式账本被配置为存储数据，包括与电池5的一个或多个标识符和/或与特定单元或单元组的标识符相关联的数据。在一些示例中，这种数据以加密的形式实现对电池或电池单元的认证，而不具有未加密形式的标识符的公共记录。在一些示例中，与标识符相关联的数据的验证包括将标识符与分布式账本的区块链上的记录进行比较。
155.分布式认证系统中的服务器27
156.在一些示例中，认证系统7依赖于服务器处理装置29的处理来执行一个或多个任务，以协助对可更换电池5、126、充电站3、交通工具9以及相互授权使用的认证。即服务器27可以是分布式认证系统7的一部分。
157.在这种示例中，服务器处理装置29可以被配置为接收信息以执行以下中的一个或多个：
[0158]-对可更换电池(5)进行认证；和/或
[0159]-对接收在充电站(3)处的可更换电池(5)进行认证；和/或
[0160]-对接收在交通工具(9)中的可更换电池(5)进行认证；和/或
[0161]-对充电站(3)进行认证；和/或
[0162]-授权充电站(3)为可更换电池(5)充电；
[0163]-对交通工具(9)进行认证；和/或
[0164]-对接收到可更换电池(5)的交通工具(9)进行认证；和/或
[0165]-将第一代码(8)与可更换电池(5)进行关联；和/或
[0166]-对接收在交通工具中的可更换电池(5)的第一代码(8)进行认证。
[0167]
可以响应于来自充电站3、可更换电池5和/或交通工具9的查询或通知来执行上述任务中的一个或多个，并且将其结果返回到系统的这些元件中的一个或多个，和/或存储在数据存储器11中。
[0168]
图6示出了其中的一个示例，其中服务器27的任务是对交通工具9和第一代码8进行认证340的步骤。这可以通过交通工具9在接收到电池5时来发起，由此交通工具认证处理设装置(和/或交通工具主控制器107)自动地从电池读取第一表示18。随后，可更换电池和/或交通工具9发送在服务器27处接收342的第一表示18。服务器27随后从数据存储器11接收344第一代码8的第一证据10。服务器处理装置29然后将第一表示18和第一证据10进行比较346，其结果表明电池5是否是在充电站3处充电了。该结果反过来也可以用于确定可更换电池5是否被授权向交通工具9放电。
[0169]
然后，服务器27可以将该比较结果发送348给可更换电池5和/或交通工具9，(如果是肯定的结果)从而使得可更换电池5和交通工具9处的处理装置能够授权相互使用。在一些示例中，发送348(肯定的)结果可以被认为是服务器27授权对电池5和交通工具的使用。来自可更换电池5的数据(诸如针对单元或单元组的标识符(例如，单元id))也可以被发送到服务器27，以用于认证在充电站3或交通工具9处的可更换电池5。在一些示例中，根据可更换电池5的标识符(或记录)来认证单元id的多个标识符。这可以用于检查特定的单元对应于可更换电池5。这防止对可更换电池5内的电池单元进行更换、交换(或以其他方式替换)(除非经授权)。这可以减少或防止与在事故中已经损坏的可更换电池5相关联的部件(或标识符)的再生或将未经授权的单元替换到已经达到寿命末期的可更换电池5中的情况。
[0170]
在一些示例中，来自可更换电池5的与电池充电、放电以及与充电站3和交通工具9一起使用的数据被发送到服务器27。这可以包括服务器27接收关于电池5的充电状态、充电站3对电池的充电、和/或电池5和交通工具的使用的信息。这也可以包括使用的能量(例如，kwh)、位置信息(包括电池被更换的位置)、行驶距离、能量消耗、行程信息、相关的温度以及对所有者、操作者、用户和/或研究人员有用的其他数据记录。上述信息可以用于确定这种使用的费用，以对系统中的用户和供应者的账户进行借记/贷记。
[0171]
在一些示例中，该信息可以被临时存储在电池数据存储器17中(或交通工具9处)，并且在充电站9处的电池更换期间该信息可以被下载并且被发送到服务器27。应理解的是，可以使用其他触发点发起对该数据的传输，所述触发点包括电池5在充电站3或交通工具9的框架中的插入和/或移除。在其他示例中，电池5可以通过蜂窝数据实时或接近实时地将该信息发送到通信网络12。
[0172]
作为认证系统的集中式服务器27
[0173]
在另一个示例中，所有认证(以及相关联的)步骤(即，重要的决策制定步骤)被集中在服务器27中。即充电站3、电池5和/或交通工具9向执行功能并且返回认证结果的服务器27发送请求。集中式服务器27还可以从电池5接收以上讨论的可以用于确定使用并且对系统中的用户和供应者的帐户进行更新的数据。图7示出了在集中式服务器上执行的方法的一个示例。
[0174]
可更换电池5具有第一标识符111，该第一标识符可以是序列号、句柄(handle)，该序列号和句柄可以是静态的或动态的。重要的是，第一标识符111用于识别可更换电池5。当可更换电池5被接收在充电站3处时，第一标识符111由可更换电池和/或充电站3发送到服务器27。第一标识符111可以伴随有其他信息，诸如充电站9的时间戳和标识。在又一个示例中，第一标识符111可以通过充电站3的数字签名进行签名，以使得服务器27能够确认电池5被接收在充电站3中。在接收311第一标识符111时，服务器基于第一标识符111和其他信息对充电站9处的可更换电池5进行认证，上述其他信息可以包括在数据存储器11中的与电池5有关的记录。在又一示例中，认证可以包括对组成可更换电池5的特定的一个单元或多个单元的标识符(诸如单元id)进行认证。如果可更换电池5被认证，则认证(或授权进行充电)的结果被发送314到充电站3和/或电池5。在充电站3处，该信息用于开始对电池5进行充电。
[0175]
如果可更换电池5在充电站3处进行充电，则可以发送通知以将该事实告知服务器27。服务器27随后可以将第一代码8与电池5进行关联330以表明该可更换电池在充电站处充电了。这可以包括服务器27将第一代码8记录在数据存储器11中(或将第一代码的证据10记录在数据存储器中)。在其他示例中，第一代码8也可以由服务器27发送到其他节点。
[0176]
当交通工具9接收到可更换电池5时，第一标识符111通过通信网络12被发送，以在服务器27处被接收343。在一些示例中，该第一标识符可以由电池5和/或交通工具9的处理装置23、25发送。第一标识符111可以伴随有其他信息，诸如时间戳和交通工具信息。在又一个示例中，第一标识符111可以通过交通工具9的数字签名进行签名，以使得服务器27能够确认电池5被接收在交通工具9中。服务器27随后将接收到的第一标识符111与数据存储器11中的记录进行比较345，以识别(如果有的话)对应的第一代码8以进行认证。
[0177]
在一些示例中，服务器27将对所识别的第一代码8进行认证，并且认证的(肯定的)结果被发送349到电池5和/或交通工具9。被认证的第一代码和对交通工具9与电池5一起使用的授权的意思相同，并且这些装置可以在接收到肯定结果的基础上继续运行。
[0178]
在替代或又一示例中，将所识别的第一代码8发送349到电池5和/或交通工具9，由此这些装置可以将第一代码8用于认证步骤340的至少一部分中。
[0179]
具有一个或多个拖车121的交通工具101的使用的示例
[0180]
在一些示例中，地形数据和/或历史驾驶数据可以用于影响交通工具101、102如何使用动力系统103和/或拖车动力系统123。特别地，这可以用于确定有利的情况以施加电力来驱动特定轮子105、125，或施加再生制动。
[0181]
地形数据和道路数据可以从地图数据库中获得，并且基于该信息，交通工具主控制器107和/或拖车控制器127可以对沿线的上坡和下坡，以及速度限制、拐角、停止标志、红绿灯和交通繁忙区域等进行预测。因此，交通工具可以相应地调整动力系统103、123的性能。例如，在上坡之前或上坡期间，交通工具可以分配资源以增加对轮子105、125的电力。这可以包括，例如，提供电力以驱动拖车轮子125，否则所述拖车轮子可能是闲置(非驱动)轮
子。在另一个示例中，在下坡期间或预期下坡时，动力系统103、123(和电池)可以为再生制动做准备。
[0182]
在需要将电力倾泻到环境中的情况下，混合动力系统也可能包含散热器。
[0183]
地形数据可以被补充或被替换为这些道路上的历史驾驶数据。例如，来自负载传感器131的输出可以用于确定或改变动力系统103、123所需的功率或再生量以提升性能。应理解的是，提升的性能可以包括一个或多个性能指标，诸如总能量效率、特定部件的能量效率(使得在混合动力系统中优先节省燃料而不是电池5中能量)、和/或交通工具到达目的地的速度/时间效率。
[0184]
在交通工具101包括具有拖车121的纯电动原动机102的示例中，交通工具主控制器107和拖车控制器127可以选择性地被配置为使得动力系统103、123和电池5、126上的负载大致相同。即将负载均匀地分散在各个部件上。
[0185]
然而，在另一个示例中，交通工具主控制器107和拖车控制器127可以选择性地被配置为优先维持原动机102中的电池5上的较高充电状态。在这种情况下，拖车动力系统123可能承受更大的负载，和/或电力可以从拖车可更换电池126转移到原动机102。在预期原动机102将到达中间目的地，并且在到达中间目的地之后将拖车123进行分离和/或更换的情况下，这可能是有利的。在这种情况下，原动机可以在不充电或更换电池的情况下继续更大范围的旅程。应理解的是，根据操作者的偏好，可以期望相反的情况。
[0186]
在交通工具201包括混合动力系统203的情况下，其他配置可能是有利的。例如，以耦接到带有拖车动力系统123和电池126的拖车121的纯柴油(或其他非电池燃料来源，诸如气体燃料)原动机为例。在一些示例中，拖车动力系统123被用作辅助系统以辅助交通工具的上坡和起步。在预期上坡时，拖车可更换电池126可以部分地通过原动机的拉动进行充电(即电池通过原动机间接地充电)。在上坡期间，拖车动力系统123可以向拖车轮子125提供附加驱动力。在电池126具有较低容量或具有较低荷电状态的情况下，可能期望这种配置。
[0187]
在又一个替代方案中，混合动力系统203可以被配置为优先使用拖车121中的电力以减少燃料消耗。在一些示例中，这包括对电力使用进行调度，使得拖车121到达目的地或停车处时电力被耗尽或基本上耗尽。这可能是有利的，因为拖车可能在目的地停留一段时间，从而使得对拖车进行装载或卸载或进行电池更换的同时进行充电。
[0188]
交通工具和拖车的又一变体
[0189]
图2和图3示出的示例示出了“b-列车型(b-train)”(也称为“双节(b-double)”)配置的双节拖车。然而，应理解的是，在进一步的示例中，本公开可以(在可行的情况下)应用于其他卡车配置，包括半拖车、猪拖车(pig trailer)、狗拖车(dog trailer)以及其他货车运输和道路列车配置。这可能包括“a-双挂”、“b-三挂”、c-列车型以及其他组合和变体。
[0190]
还应理解的是，在一些另外的示例中，非标准型卡车配置也可以使用本公开。例如，极重负载(如工业变压器和发电机)的移动可能需要使用拖车，该拖车的移动由通过硬杆(hard bar)(或其他连接)连接到该拖车的多个原动机来实现。由于使用多于一个原动机，为了提高效率和协调性，可以选择多个交通工具主控制器中的一个作为组装的多个原动机和拖车组合的主控制器。其余原动机的交通工具主控制器(如果有，拖车控制器)充当主控制器的从属装置。
[0191]
可更换电池5和拖车可更换电池126可以具有辅助用途。在一些示例中，这包括向
辅助装置(诸如灯、制冷装置、加热装置、起重机，甚至由交通工具承载的负载中的装置)提供电力。在其他示例中，可更换电池5、126可以被用作辅助、移动或应急电源。例如，在工作地点或其他目的地为设备供电。
[0192]
在一些示例中，具有拖车控制器127的拖车121被配置为即使拖车121没有附接到原动机102上也为拖车或拖车的负载提供电力。
[0193]
在又另一个示例中，拖车控制器127可以用于控制拖车动力系统123，以使得拖车121在没有原动机102的情况下能够移动。在一些示例中，这包括为拖车121安装用于支撑的滑动台架，或者使拖车具有适于这种移动的腿部。应理解的是，在又一示例中，拖车控制器127可以与其他控制器进行通信，以利于拖车121在物流堆场中的自动移动。
[0194]
通用可更换电池的选择性输出电压
[0195]
该系统可以被配置为使得可更换电池5可以基于该交通工具的要求输出期望的电压。这可以包括对交通工具侧的电子电路进行配置以实现所需电压。有利地，在一些示例中，相同的可更换电池5可以在多个不同交通工具(具有各自不同的要求)中被更换以供使用，而不必对可更换电池5内的电路进行专门配置或重新配置。这减少或消除了电池5将无意中向交通工具提供错误电压的错误几率。在一些示例中，这是通过如图9a至图9d中所示的交通工具中电子电路的选择性布线来实现的。
[0196]
在电池系统的该示例中，可更换电池5包括多个电池模块40以向对应的多个电池端子50输出电力。为了说明的目的，每个电池模块41、42、43、44、45、46具有400v的额定电压。应理解的是，根据包含在电池模块中的电池单元的数量和类型，电池模块可以具有不同的电压。在该说明性示例中，六个电池模块40中的每一个具有对应的电池端子50，以输出该电池模块的大约为400v的额定电压。
[0197]
参照图9a，电池接收部60包括多个接收部端子61，以与电池端子40电接口。在一些示例中，接收部端子61的数量与电池端子50的数量匹配。
[0198]
电子电路63连接到接收部端子61，并且被配置为结合来自电池模块40的电力以输出指定电压70。通常，该电子电路63设置在电池接收部60或交通工具中的其他位置(但不是在可更换电池中)。参照图9a，电子电路63被配置为使得六个电池模块40进行串联以具有2400v的组合输出。
[0199]
在图9b中，电子电路63’被配置为使得第一组的三个电池模块41、42、43进行串联以提供1200v。第二组的三个电池模块44、45、46也进行串联以提供1200v。最后，第一组和第二组并联组合，使组合输出70’为1200v。
[0200]
在图9c中，电子电路63”被配置为使得第一组的两个电池模块41、42进行串联以提供800v。第二组的两个电池模块43、44也进行串联以提供800v。第三组的两个电池模块45、46也进行串联以提供800v。最后，第一组、第二组和第三组并联组合以使得组合输出70”为800v。
[0201]
图9d示出了电子电路63
”’
，在该电路中所有电池模块41、42、43、44、45、46彼此并联连接。这提供了400v的组合输出70
”’
。
[0202]
在一些示例中，在图9a、图9b、图9c和图9d中的每个电子电路表示不同交通工具的电子电路63，但是其中，相同的通用电池类型可以用于上述任意交通工具中。例如，具有高电压要求的第一交通工具可以与图9a中所示的电子电路硬线连接。从而可以从电池中获得
最高电压。电压要求较低的第二交通工具(例如，具有较小马达和预期负载的较小交通工具)可以与图9d中的电子电路有线连接，因为400v对于第二交通工具的预期使用可能是足够的。一个优点是使得能够使用相同类型的可更换电池5以及使用电池接收部60处的接收部端子61的通用配置。这有助于轻松管理，因为可更换电池可以在不同车型之间共享，同时降低了向交通工具提供错误电压的风险。这还使得交通工具制造商能够灵活地选择可更换电池5所需的电压。
[0203]
电池接收部子框架
[0204]
在交通工具运行过程中，负载和道路状况会引起交通工具底盘的变形和扭曲。在常规内燃机中，燃料通常是液体(或气体)形式，燃料箱的微小移动和变形是无关紧要的，因为燃料很容易在燃料箱内移动。然而在电池中，电池的部件包括固体部件，这种移动和变形可能会产生不利影响。因此，在一些示例中，电池接收部被配置为隔离、减少或消除底盘90上的扭转力向电池5的传输。
[0205]
图10示出了安装到底盘80上的电池接收部子框架82的一个示例，其中，电池接收部子框架包括至少一个刚性部分83，以支撑接收在其中的电池5。电池接收部子框架82还包括柔性和/或弹性部分85。在该特定示例中，弹性部分85位于刚性部分83和底盘80之间。当底盘80上产生扭转力88时，底盘80上的这种变形可以通过柔性和/或弹性部分85的移动89进行吸收。在一些示例中，柔性和/或弹性部分可以是衬套，诸如由橡胶或其他弹性材料制成的衬套。其他示例可以包括弹簧、气动系统等。
[0206]
子框架82的刚性部分83可以被构造成为电池5提供额外的刚性和支撑。这可以包括对来自底盘并且作用在电池5上的弯曲内力进行抵抗的结构。在其他示例中，在刚性部分83和电池5之间设置柔性/弹性元件，以减小作用在电池5上的力。
[0207]
图11示出了安装到底盘80的电池接收部子框架82的另一个示例。在该示例中，电池接收部子框架82通过枢轴件87灵活地安装到底盘上。在该示例中，枢轴件87大致沿着底盘80的纵向轴线，该纵向轴线邻近预期扭转力88的中心。因此，当底盘80受到扭转力时，子框架82的刚性部分83可以相对于底盘80的部分进行旋转90，以隔离、最小化或消除作用在电池5上的扭曲力。
[0208]
在又一示例中，可以使用上述元件的组合，除了如图11所示的枢轴件87之外，还包括在底盘80和子框架82之间的弹性部分85。应理解的是，底盘80可以是原动机和/或拖车的底盘。
[0209]
电池装载
[0210]
图12中示出了对可更换电池5进行装载的一个示例。在该示例中，交通工具(示出为原动机102)具有前门104，以提供通向具有电池接收部的电池舱106的开口。这使得能够从交通工具前部插入和移除可更换电池5。这相比于替代配置(诸如朝向交通工具后部插入和移除)可能是有利的，因为在拖车121附接在后部的同时，可以对电池5进行更换。这种配置相比于侧方装载配置可能是有利的，在侧方装载配置中，轮子可能干扰插入和移除(或者为电池规定不太理想的形状因子)。
[0211]
参照图2，拖车121可以具有从交通工具101的侧方插入和移除的可更换电池126。这可能有利于避免来自前部的原动机102和后部的拖车轮子的干扰。在又一的示例中，可更换电池126可以从拖车121向下插入和取出(即，在拖车121下方)。在再一示例中，这可以是
向下方和向侧方的组合。
[0212]
利用单元特性对电池进行认证的变体
[0213]
在一些示例中，电池单元的特性或电池5整体的特性可以用于对可更换电池5进行认证。电池单元通常是大规模生产的，并且理想地被制造成与其他单元一致。例如，电池化学成分、配置等被设计为生成特定的电压、容量、电阻和其他阻抗特性等。然而，在实践中，单元(以及由单元组成的电池)在这些特性上有各种差异。这种差异可以像指纹一样用于协助对电池进行识别，而电池的识别反过来又可以用作电池5的认证过程的一部分。
[0214]
在一些示例中，单元特性具有足够的独特特性以使得能够仅基于单元特性对电池进行识别(与多个电池的特性记录比较)。
[0215]
应理解的是，在一些示例中，单元特性本身对于识别来说不够精确或独特。因此，在一些示例中，单元特性用于确定该单元或电池(实际上是电池5)对应于确证电池(asserted battery)(或对应于相应的第一标识符111或一个或多个单元标识符)的置信度或概率。因此，单元特性至少部分地被用于认证过程以确认该电池是确证电池。这可以与本公开中描述的其他认证方法结合使用。
[0216]
作为一个说明性示例，已知“电池0a(battery 0a)”的电压范围为395至401伏。电池0a的该特性被存储在数据存储器11中(还可以包括以加密形式存储在分布式账本13中)。在认证可更换电池5的过程中，电池5的一个或多个电压测量值(或可以用于获得电池5的电压的传感器数据)被发送到认证系统7。然后，认证系统7可以将电池的电压测量值与电池0a的存储特性进行比较，并且如果测量值落在存储特性内，则可以使用该测量值来辅助确认对该电池的认证。对于其他特性(诸如电阻、其他阻抗特性等)也可以进行类似的比较。
[0217]
特定单元和电池的特性在电池的整个工作寿命期间，甚至在充放电周期内都可能发生变化。影响上述特性的因素包括：
[0218]
·
电池使用年限；
[0219]
·
电池循环次数；
[0220]
·
充放电率；以及
[0221]
·
温度，包括环境温度、充电温度、放电温度、储存温度。
[0222]
因此，在一些示例中，可以将参数应用于电池的存储特性以对上述因素进行考虑。在其他示例中，电池特性的测量结果被发送到认证系统7以更新该电池的存储特性。这可以包括当可更换电池5在充电站3处充电时例行地发送这样的信息。
[0223]
在又一示例中，网络的节点(例如充电站、交通工具或甚至可更换电池)在充电、存储和使用期间对电池或单元特性进行监测，以提供训练数据并且持续地更新模型。
[0224]
在其他示例中，可以应用机器学习以为单元或电池建立模型。这可以包括仅使用来自特定单元或电池的训练数据，或者使用包括网络中的其他单元和电池的训练数据来构建模型。
[0225]
在一些示例中，应用机器学习(或其他形式的人工智能)的模型以输出可更换电池被认证为确证电池的结果或概率。
[0226]
处理装置
[0227]
充电器认证处理装置21、电池认证处理装置23、交通工具认证处理装置25、服务器处理装置29、交通工具主控制器107和拖车控制器127可以是网络中的节点或与网络中的节
点相关联。节点可以与电子装置(诸如计算机、平板计算机、移动通信装置、计算机服务器、计算机终端等)相关联。电子装置和节点还可以与数据存储器11、18以及用户接口相关联。用户接口的示例包括键盘、鼠标、监控器、触摸屏显示器等。点对点分布式账本13还可以与多个处理装置相关联。
[0228]
图8示出了处理装置21、23、25、29、107、127的示例。处理装置包括经由总线1530彼此通信的处理器1510、存储器1520和接口装置1540。存储器1520存储用于实现上述方法300的指令和数据，处理器1510执行来自存储器1520的指令(诸如计算机程序)以实现方法300。接口装置1540可以包括有助于与通信网络12，以及在一些示例中有助于与用户接口和外围设备(诸如数据存储器11)进行通信的通信模块。应注意的是，尽管处理装置1510可以是独立的网络元件，但是该处理装置1510也可以是另一网络元件的一部分。此外，由处理装置执行的一些功能可以分布在多个网络元件之间。
[0229]
本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的广泛的一般范围的情况下，可以对上述实施例进行多种变化和/或修改。因此，本实施例在所有方面应被认为是说明性的而不是限制性的。