利用便携式电源 本发明涉及利用便携式电源。
电池是典型的便携式电源。通常，用户购买电池，并将它安装在需要电源的设备中。当电池完全放电时，它往往被丢弃，并且用户购买新电池来更换它。在充电电池的情况下，用户还购买充电器。充电器是允许用户从例如传统墙上插座对电池充电的适配器，其中，传统墙上插座从供电公司吸收低成本电能。充电电池在需要更换之前可以充电有限次数。另外，充电器的寿命也有限。当充电电池或充电器不再工作时，用户另外购买它们。电池或充电器的价格基于制造成本。而制造商的利润就是电池或充电器的销售价格减去制造和商业成本。
在一方面，本发明的特征在于记录便携式电源例如电池的使用情况和/或将电池提供给用户的获得条件例如费用。当使用电池时或者当对它更换或充电时，根据使用情况和/或获得条件(acquisition terms)对用户结帐。这些实施例的一个优点是可以使电池的使用更方便且更便宜。电池使用特别是充电电池使用的两个主要障碍可以得到缓解：电池和/或充电器的初始购买成本以及经常与更换和/或充电相关联的麻烦。特别是可以避免用户为使用电池而携带充电器的需要。例如，可以以低价格或者甚至是免费向用户提供电池和/或充电器。由于记录使用情况，因此根据时间向用户结算使用费用。可选地，用户可以支付较高的获得费用。在这种情况下，随后的充电或更换价格可以较低或免费。另外，通过记录使用情况和/或获得条件并且利用该信息进行结帐，充电或更换站可以设在各种公共和私有设施如机场、住所等，从而使用户无需携带充电器并且/或者使获得已充电的新电池更加容易。
在另一方面，本发明的特征在于向用户提供电池，并且将电池使用情况传递给远端监视器。
在另一方面，本发明的特征在于向用户提供电池或电池供电设备，确定电池或设备的使用情况和/或提供电池或设备的条件，并且根据使用情况和/或条件确定费用。
在另一方面，本发明地特征在于一种包括电子可读标识模块和使用情况模块的电池。
在另一方面，本发明的特征在于一种附有电气可读条件模块的电池，其中，电气可读条件模块包括电池获得和/或充电条件的表示。
在另一方面，本发明的特征在于一种自动售货站，包括设备或电池充电或分发装置以及用于确定对电池或设备充电或分发的条件的条件模块。
在另一方面，本发明的特征在于一种电池充电装置，包括一个通信模块，该模块能够帮助与充电器或安装在充电器中的电池的使用有关的通信。
在另一方面，本发明的特征在于一种外部监视器，包括：通信模块，用来接收电池标识和/或使用情况的消息；帐户存储模块，用来存储标识和使用情况信息；以及结帐模块，根据标识和使用情况信息启动结帐。
在另一方面，本发明的特征在于一种外部监视器，包括：通信模块，用来接收电池和/或设备的条件和/或使用情况的消息；以及交易计算机，用来根据条件和/或使用情况计算费用。
在另一方面，本发明的特征在于一种使用电池或电池供电设备的系统，包括：电池或电池供电设备，具有标识模块、电池使用情况和/或条件检测器；外部监视器，能够接收标识和/或使用情况和/或条件信息；以及通信装置，用于将标识和/或使用情况和/或条件信息传递给外部监视器。
实施例可以包括下列一个或多个方面。通过在因特网上传输表示使用情况的信号来传递使用情况。使用情况通过无线信道来传递。与用户的通信基于使用情况。传递基于使用情况的帐单。帐单通过因特网传递给用户。电池在没有购买费用的情况下提供给用户。电池装于在没有购买费用的情况下提供给用户的设备中。设备是通信设备。使用情况由设备来传递。电池是充电电池。电池是一次性使用电池。电池使用情况基于充电循环。使用情况和/或条件传递给外部监视器。使用情况和/或条件通过因特网来传输。使用情况和/或条件记录在附于电池、设备或用于对电池或设备充电的充电器的模块中。
实施例还可以包括下列一个或多个方面。提供多个自动售货站来分发电池或设备和/或对其充电，其中，更换或充电费用基于使用情况和/或条件。提供充电电池或带充电电池的设备。提供一次性使用电池或带一次性使用电池的电池供电设备。电池包括帮助将使用情况传递给外部设备的通信设备。电池还包括电池设备检测器，它检测其中安装电池的设备。电池设备检测器验证被安装的设备为许可设备。电池包括能够禁止电池使用的禁用器。
实施例可以包括下列一个或多个方面。自动售货站包括一个模块，用于从电池或设备确定将电池或设备提供给用户和/或对其充电的以前条件。自动售货站包括标识装置，确定电池或设备是否适于充电或更换。自动售货站包括设备或电池接收装置，从用户接收电池或设备。自动售货装置包括能够接收付款的付款容器。充电装置包括标识模块。充电装置包括验证模块，用于验证被安装的电池和/或设备为许可电池和/或设备。充电装置包括禁用器。
实施例可以包括下列一个或多个优点。可以大大增强电池使用的方便性。另外，由于鼓励使用可恢复和可充电电源而不是一次性使用原电池，因此可以降低便携式能量使用的总体成本。例如，以美元为参考，典型的三组AAA尺寸电池的制造成本可能约为$.60，其批发价约为$1.50，并且其零售价为$3.00。使用时间典型地为5小时左右，因此每小时的使用成本为$.60。另一方面，典型的充电锂镉电池的制造成本可能约为$5.00，其批发价约为$10.00，并且其零售价约为$25.00。该电池可以充电500个循环，其中每次的使用时间为3小时，因此总使用成本仅为$.02/小时。结果，通过使这种电源的使用更方便，可以降低便携式电源的成本。
其他特性、目的和优点如下所述。
图1是电池使用情况通信系统的示意图；
图2是使用充电电池和充电器的系统的更详细示意图；
图3是用于使用情况通信的电池模块的示意图，而图3A是充电器模块的示意图，并且图3B是使用情况监视模块的示意图；
图4是电池模块和充电器模块的操作流程图；
图4A是使用情况监视器的操作流程图；
图5是利用各种通信模式和充电源的系统的示意图；
图6是便携式电源自动售货系统的示意图；
图7和7A示出电池和自动售货站模块；以及
图8是自动售货站操作的流程图。
在各个附图中，相同的参考符号表示相同的单元。
参照图1，电池使用情况系统包括：电池2，可以安装在如蜂窝电话4的设备中；以及外部使用情况监视器6，在本实施例中示出为不由电池本身供电的远端监视器。用户8可以例如以低价格或免费通过邮件接收9电池和/或设备。当使用设备时，电池发生放电。电能使用情况传递10到外部使用情况监视器6。监视器因而可以将基于使用情况的消息12例如帐单发送给用户。
还参照图2，该系统可以包括带充电电池20和外部充电器22的设备。电池20具有包括充电端口23的产电部分24以及用于帮助通过连接器30进行通信的模块26。充电器22具有充电端口28，它与电池端口23相匹配，并且连接29到外部电源，如传统墙上插座。充电器还包括模块31，它包括与电池模块26的连接器30相匹配的连接端口32。充电器上的模块31与电池模块26通信，并且可以通过连接到通信信道如电话线路、电缆或无线通信路径的通信端口34，从外部使用情况监视器6或向其提供信息。
还参照图3，电池模块26包括多个子模块，包括：电池标识模块40，标识电池；以及设备标识模块42，标识其中正在使用该电池的设备。(设备标识模块可以例如从设备中的一个模块读取设备标识)。电池模块26还包括电池-设备验证模块44，检测电池是否安装在兼容或授权设备中。验证可以包括将设备标识和电池标识与一个许可电池-设备组合表进行比较的验证逻辑。
电池模块26还包括使用情况检测和存储模块46，测量从电池放出的能量，并且存储该信息。放出电能测量可以是例如通过测量瓦特-小时来测量实际能量输出，或者它可以表示电池已被充电的次数。使用情况也可以基于设备的使用情况，如设备的开机时间或设备开机或关机的次数。放出电能的测量还可以是间接测量，如电池已安装在设备中的时间量，其中，电能使用情况根据假定、测量或估计的设备使用比率(rate)来计算。可选地，电池模块可以测量在充电期间提供给电池的能量额。该模块还可以将电池使用作为功率输出在时间上的函数来测量。
电池模块26还可以包括交易模块47，用于记录以前交易历史，例如将电池和/或充电器提供给用户的价格条件和/或以前充电的费用。该信息可以在制造的时候或者在销售点通过通信设备将电池提供给用户的时候进行记录，或者它可以由使用情况监视器传递给该模块。
电池模块26还可以包括通信模块48，以传递使用情况和交易信息。通信模块48可以包括例如调制解调器，以允许通过传统电话线路传输数据。通信模块48还可以通过其中安装电池的主机48设备例如电话、个人数字助理或计算机实现通信。电池模块26还包括禁用器50，它可以禁止电池或设备的进一步使用。例如，如果电池没有安装在由验证模块确定的许可设备中，则禁用器可以禁用电池或设备。这样，如果电池被未授权用户取走，它不能随便在一个设备中使用。禁用器可以使得可以由用户编程，以允许在所选设备中使用，或者可以从电池拥有者/制造商通过通信进行远端编程。例如，如果确定没有支付使用费用，则可以禁用电池。
参照图3A，充电器上的模块31还包括多个子模块。在本例中，这些模块包括通信模块52，允许将存储在电池使用情况模块中的电池信息传递给使用情况监视器6，并且可以将存储在充电器模块中或来自监视器的信息传递给电池。充电器上的通信模块52可以是对电池上的通信模块48的替换或补充。通信模块52包括与通信信道如电话线路的连接，并且可以包括调制解调器。充电器上的模块31还包括充电器标识模块54、设备/电池/充电器验证模块56和禁用器58。设备/电池/充电器验证模块56将设备和/或电池标识和充电器标识与许可组合相比较，并且如果企图对未授权的电池或设备充电，则激活禁用器58。验证模块56可以由用户或拥有者/制造商编程，以仅允许使用充电器对选定设备或电池充电。当企图进行未授权的充电时，验证模块还可以将一个消息发送到使用情况监视器6，从而使用情况监视器6因而可以向用户通知这一企图以及充电器已被禁用。
还参照图3B，使用情况监视器6也包括一系列子模块。在所示实施例中，监视器包括通信模块60，用来从充电器上的模块31或电池上的模块26接收消息，包括使用情况信息。通信模块还将消息发送到用户或其他方(例如，第三方结帐机构如信用卡公司)。监视器6还包括帐户存储模块62，存储每个电池和/或设备的接收信息。例如，该信息可以存储在设备/电池/用户的帐户文件中，它还可以包括付款历史和其他数据例如使用模式。结帐模块64根据使用情况信息启动结帐功能。结帐模块可以例如通过其中安装电池的设备以电子方式将帐单传回给用户，或者它可以通知传统结帐系统来生成通过邮件传递的帐单。可选地，结帐模块可以向第三方帐户如信用卡帐户或借方余额帐户(debit account)收费。
使用情况监视器还包括分析模块66，用来分析使用情况和其他数据。例如，分析模块可以监视设备、电池和/或充电器的历史使用情况。当设备、电池或充电器接近寿命期限时，分析器可以向用户通知需要获得新电池，或者向电池提供商通知需要提供新电池给用户。分析器还可以利用结帐数据来例如对特定用户群例如主要用户提供折扣或者提供奖励服务如改良、最新开发的电池或充电器技术。分析器可以确定从电池吸收的功耗，并且调整结帐以使高功率应用比低功率应用需要更高的比率。分析器还可以利用存储在电池交易子模块47中的电池交易信息。例如，如果电池以较低费用或免费提供给用户，则与用户支付较高费用来获得电池这一情况下的交易相比，充电价格可能更高。费用可以基于电池、设备和/或充电器的使用情况和/或提供它们的条件。
参照图4，示出充电时候的电池和充电器模块的操作的一个例子。当电池或带电池的设备连接到充电器时，与使用情况监视器6建立68通信链接，并且将标识信息传递给使用情况监视器。系统首先判定70监视器是否已发送禁用消息。如果已发送禁用消息，则禁用72电池、设备和/或充电器。如果没有接收到禁用消息，则将使用情况传递90到监视器，并且进行92电池充电。在一些实施例中，在与监视器建立通信链接之前，系统可以判定使用情况是否需要传递给监视器。例如，如果一直尚未使用，或者尚未过去预定时间周期，则不将使用情况传递给监视器，并且进行充电。通过在短时间范围例如小于结帐周期的10％或者小使用量例如等于或小于电池容量的5％内不传递使用情况，通信量将减小。
现在参照图4A，示出使用情况监视器的操作的一个例子。使用情况监视器从充电器接收包括电池/设备/充电器标识信息94和使用情况信息96的消息。使用情况信息根据标识信息与用户相关，并且使用情况信息可以存储在用户帐户中。标识信息经过验证94。如果电池/设备/充电器标识信息不代表授权组合，或者由于某种其他原因而被禁用，例如没有付款，使用情况监视器6将禁用指令发送100到充电器以禁用电池和/或设备。监视器还可以发送一个消息来向用户通知未授权的使用。该验证可以是充电器和电池验证的补充，或者在一些实施例中，可以省略充电器和电池验证模块。
使用情况监视器检查102结帐周期是否结束。结帐周期可以基于例如已过去的时间或电量或者设备使用情况。如果结帐周期没有结束，监视器6等待104结帐周期结束。如果结帐周期结束，监视器启动106对用户进行结帐。结帐可以直接对用户帐户108进行或者向第三方帐户如信用卡公司收取。
现在参照图5，系统可以使用多个通信路径和充电源。例如，设备120可以使用与商业供电公司124的连接123在住宅122充电。使用情况信息可以通过与分布信道126的连接125来传递，在本例中，分布信道126为因特网。设备120还可以在设于公共场所如机场130的公共充电站128充电。充电站128包括与商业发电机124的连接131和与分布信道126的连接132。在这种情况下，所传递的信息包括充电站的标识，以允许跟踪充电站的使用和付费给许可和维护充电站的机构(facility)或团体。
设备120可以在例如交通工具如飞机142上的移动充电站140充电。移动站包括与移动电源144如车载发电单元的连接。充电器包括与移动通信单元的链接如卫星通信链接146或蓝牙协议。移动通信链接可以直接面向使用情况监视器或者可以面向分布信道126。
设备还可以在远端充电站150充电。远端站可以包括它自己的电源，如太阳能电池板152，用于对电池充电。充电站150还包括与使用情况监视器或分布信道的通信链接，例如卫星链接。
使用情况通信系统还可以在没有充电站的情况下使用。在这种情况下，设备170通过分布信道176或者直接与监视器通信。通信链接可以为有线链接，或者如同所示为无线链接。设备170最好是通信设备如电话、寻呼机、传真机、计算机或个人数字助理。可选地，电池模块可以包括一个子模块来允许一条从电池本身到分布信道或者直接到监视器的通信链接。使用情况信息可以持续实时地传递。
在一些实施例中，设备或电池可以在外部自动售货站180充电或更换，其中，外部自动售货站180可以或可以不与中央监视器通信。例如，自动售货站180可以分发已充电的电池来更换电量用完的电池。
参照图6，示出包括位于各个地点的外部自动售货机182、184的自动售货系统的一个实施例。电池用户可以在自动售货机182获得或充电185电池186(或者包括电池或其他电源的设备，如电话)。例如，自动售货机可以包括放置电池以对其充电的容器191。可选地，电池可以通过机械单元如传送器从容器移到对它进行存储和/或充电的自动售货站内部，然后，通过容器将新设备或电池提供给用户。自动售货机可以包括付款容器193，从用户接受例如现金、信用卡、预付卡或者帐号。在交易的时候，交易条件记录187在电池模块188中。
当用户使用设备189时，电池进行放电。在充电或更换的时候，用户将电池(或设备)插到自动售货机184中。以前交易的条件从电池模块188传递到自动售货机184。自动售货机包括模块190，计算充电或更换费用。该费用可以依赖于以前交易的条件。例如，如果用户在以前交易中支付较低费用，则更换或充电费用可能少于用户在以前交易中支付较高费用的情况。
如上所述，自动售货站可以通过分布信道将使用情况和/或交易条件传递到使用情况监视器来工作。作为替换或者补充，自动售货站可以作为独立设备来工作，从而仅与电池或设备通信而不跨越通信信道与中央监视器通信。
参照图7和7A，在一个实施例中，电池模块188可以包括一系列子模块，包括标识模块192、交易条件存储器模块194和通信模块196。标识模块192标识电池。交易条件模块记录以前交易的条件，如获得电池或先前充电的费用。通信模块将该信息传递到外部。具体参照图7A，自动售货站模块190包括通信子模块198、标识验证子模块200和交易计算机202。通信子模块198从电池模块接收消息如电池标识和以前交易的条件。标识验证模块200验证电池的标识，并且判定它是否适于更换或充电。交易计算机202计算对电池更换或充电的条件。条件基准可以由周期性地在自动售货机人工更换或者通过通信信道远端更换的硬件或软件来提供。交易条件可以传递给电池，并且存储在电池交易存储器中。
参照图8，示出自动售货站的操作。首先，用户将设备或电池放在自动售货站上。例如，电池模块可以包括一个与自动售货站上的端口相匹配的端口。然后，自动售货站接收204设备或电池标识，并且接收206以前的交易条件。电池或设备标识经过验证208。如果电池或设备被识别为不适于更换或充电的电池或设备，则禁止210工作。如果电池或设备适于充电，则计算212充电或更换条件。自动售货站然后验证214用户已例如通过现金、预付卡付款或者在自动售货站可以与远端结帐系统通信的情况下通过信用卡付款。如果已经付款，则自动售货站执行充电或更换。该系统还可以将交易条件传递给电池。自动售货机还可以测量通过充电而分配的能量额。可选地，自动售货站可以存储用完的电池，并且以后对它充电，并且在付款时立即分发新电池或新充电的电池。
很多其他变体是可能的。虽然使用情况模块在上面是结合电池和充电器来描述的，但是作为补充或替换，使用情况模块也可以在其中使用电池的设备中提供。例如，设备可以包括带设备标识、验证、通信和禁用功能的模块，而电池仅包括电池标识模块。该例子简化了电池模块。这些模块可以是电路，包括为特定目的设计的可编程微芯片，它们永久性地或者可移动地附于电池、设备、充电器、自动售货站等。
电池可以为各种类型，包括一次性或可充电、碱性、金属-空气(metal-air)或其他存储型电池。虽然对于充电电池具有特别的优点，但是该通信系统也可以与非充电电池一起使用。例如，可以以低价格或免费向在一个企业中使用电池的用户提供非充电电池，并且监视使用情况。结帐包括作为日期和/或用户输入事件的函数的使用情况记录。企业用户因而可以记入给定客户的电能使用情况。该系统还可以与其他便携式电源设备包括便携式发电机和太阳能供电设备一起使用。便携式电源可以永久性地集成或附于设备中，或者它可以是可移动的。来自设备或电池的消息可以是不同于使用情况或除使用情况之外的信息。例如，该消息可以表示其中安装电池的设备的号码和类型。费用可以基于设备类型，并且反映设备而不仅仅是电池的使用成本。同样，来自监视器的消息可以与基于使用情况的消息不同。例如，该消息可以是根据其中安装电池的设备的类型所选的广告。该消息可以发往与用户不同的人。可选地，可以完全省略与用户或第三方的通信。传递给监视器的信息可以由制造商或其他人使用，以分析电池性能并且/或者获得商业数据。来自电池的消息还可以包括充电/放电特性，它们可以例如周期性地传输到用于分析和修改的外部源，以优化电池性能。保持和调节电池充电/放电特性在美国5,633,573和美国5,691,621中有讨论，在此将其全文引作参考。各种设备的使用情况可以通过如上所述监视电能使用情况来监视，这些设备包括电话、计算机和其他设备，它包括非通信设备，例如重型机床(power tool)或个人护理产品如电动剃须刀和牙刷。
其他实施例在所附权利要求之内。