模块化电池提供动力的系统和方法与流程

模块化电池提供动力的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求获得2019年6月28日提交的题为“modular electricbattery-powered systems and methods”的美国临时申请第62/868352号的优先权，该申请由此通过引用纳入。
技术领域
3.本技术涉及为电动车辆提供动力和操作电动车辆，诸如由可充电电池提供动力的电机驱动的电动汽车。


背景技术：

4.电动汽车、高尔夫球车、叉车和类似机器有时由电池提供动力的电动马达驱动。这些传统的电动车辆动力单元包括可充电的单体电池单元。当车辆储存的电能不足或耗尽时，操作者将车辆开到充电站(私人或公共)，并将车辆充电系统连接到补充电源，诸如高压或低压交流电源。一旦车辆的电池被充电完，车辆就可以重新投入使用。
5.图1表示根据现有技术的常规电动车辆100。车辆100由外部电力供应或充电站110提供维护，并携带相当大的电能储存单元或电池120，被封装在位于车辆底盘的下部处或下部附近的密封外壳中，以降低汽车的重心。电池120具有电气接口、插头、端口、插孔或类似构件102，车辆/电池可以通过其接受来自充电站110的电能。充电站110通过插入充电口 102的导电充电电缆112提供电压和/或电流，以补充电池120中的已用能量。来自电池120的动力通过电气总线106提供给车辆中的电气负载，诸如用于为传动系140提供动力的(各)电气驱动马达130。电池120是整个车辆架构中的永久且重要的部件，通常不是为了让车辆的使用者能够接触到或维修，而且通常是紧密密封并封闭于在正常操作中不被设计为移除或维修的永久性的壳体中。
6.由于像汽车、卡车或公共汽车这样的车辆需要大量的能量来操作，因此需要大型电力存储单元(例如电池)来存储和提供所需的安培小时，以便在两次充电之间实际使用这种车辆。制造商意识到消费者对电动汽车传统上有限的操作航程(operating range)的担忧，已经在设计和成本限制内为其电动车辆配备尽可能多的电池容量。目前的电动车辆携带大量的电池单元，可以提供最小限度的性能(航程)，以实现商业上的可行性。这种电池体积大、价格高、重量大，特别是由于电池中使用的核心材料包括重金属、导体和其他高密度的部件。
7.电动汽车装载大型和重型电池单元的行业战略有几个缺点，抵消它们的航程优势。例如，典型的电动汽车电池单元需要相对较长的时间才能正常充电，尽管有些人试图对电池进行“快速充电”，这需要非常昂贵的充电站，并可能降低电池的长期性能。此外，电动汽车中的大型和重型电池意味着，由于电池单元本身的自重，需要大量的能量来运输汽车的电池。在电动汽车内运输电池所需的能量通常是能量的浪费，这在一定程度上违背运行电动汽车的环境优点，因为给汽车电池充电的电能通常是从遥远的地方通过电网运输的，
而且会受到线路损耗和其他低效率的影响。此外，典型的电动汽车的电池单元是汽车中最大和最昂贵的部件之一。如果电池损坏或需要维修，则整个汽车在维修过程中就会停止使用，这可能需要从汽车上移除单体电池单元，通常涉及大量的成本和努力来移除、维修和/或更换。
8.本公开描述并要求保护电动车辆及其电池的系统和方法。


技术实现要素：

9.此处描述的示例性实施方式具有创新的特征，其中没有单一特征是不可或缺的，或者是对其理想属性的唯一责任。下面的描述和附图详细阐述本公开的某些说明性实施方式，这些方案表明可以实施本公开的各种原则的几种示例性方式。然而，这些说明性的实施例并没有穷尽本公开的许多可能的实施方式。在不限制权利要求范围的情况下，现在将对一些有利的特征进行总结。本发明的其他目的、优点和新颖的特征将在以下对本发明的详细描述中结合附图来考虑，附图旨在说明而不是限制本发明。
10.一个实施方式针对的是一种用于为电动车辆提供动力的系统，包括多个电耦合的电池模块，每个电池模块包括至少一个能够向系统提供电力的可充电电瓶(rechargeable battery cell)；至少一个电池外壳单元，其被配置和布置为支持所述电池模块，所述电池外壳单元进一步包括分别与所述电池模块电连接的电连接点；以及控制器，其被配置和布置为将所述电池模块与所述系统电连接或断开，并且所述控制器选择性地将一组所述电池模块与系统电连接。在一个或多个实施方式中，控制器被配置和布置为可配置地将该多个电池模块中的相应电池模块与所述系统的其他部分连接或隔离。在一些实施方式中，控制器被配置和布置为接收指示车辆操作状况的输入信号，并响应所述车辆操作状况将一个或多个所述电池模块与系统电连接或断开。在另一些实施方式中，电池外壳单元被配置和布置为适应多种负载配置，以便电池外壳单元可以按要求装载不同数量的所述电池模块。另一些实施方式包括将所述电池模块与电动车辆驱动系统耦合的电力总线和/或将所述控制器与车辆控制器耦合的数据信号总线。
11.另一实施方式针对的是一种使用模块化可变容量电力系统为电动车辆提供动力的方法，该方法包括确定所述电动车辆的计划用途所需的电气容量；将所述电动车辆置于与被配置和布置为将电池模块安装到所述电动车辆中的电池安装设备进行数据通信；使用电池安装设备，从电动车辆中拆除电池外壳，外壳被配置和布置为容纳多个电耦合的电池模块；使用电池安装设备，将一个或多个电池模块安装到所述可变容量电力系统中，以便附加地提供至少所述的所需电气容量；以及在该一个或多个电池模块被安装到所述电池外壳中之后，使用电池安装设备将所述电池外壳固定至电动车辆。
附图说明
12.为了更充分地理解本概念的性质和优点，请参考优选实施方式的详细描述和附图。
13.图1展示常规的电动车辆和充电站。
14.图2展示根据一个实施方式的带有可交换的电池模块的电动车辆。
15.图3展示根据一个实施方式的带有可交换的电池模块的电动车辆和电池维护基础
设施。
16.图4展示根据一个实施方式的带有可交换的电池操作和可充电电池操作两者的电动车辆。
17.图5展示根据一个实施方式，基于确定的所需电池容量，利用总的可能的电池模块的子集来装载电动车辆。
18.图6是根据一个实施方式的使用模块化电力系统为ev提供动力的方法的流程图。
19.图7是根据备选实施方式的使用模块化电力系统为ev提供动力的方法的流程图。
20.图8是将电池模块安装在具有模块化电力系统的ev中的方法的流程图。
具体实施方式
21.如前所述，常规的电动车辆动力单元包括大型、重型、昂贵、难以或不可能维修的电池。在运输这种巨大的电池单元时浪费能源，即使车辆不需要充满电池来实现用户的需求。此外，常规的电动车辆不灵活地配置有此类电池系统，它们的尺寸和配置通常是定制的，以适应特定的车辆底盘。
22.本公开提出用于电池系统的新颖的系统和方法，这些系统和方法可用于许多种类的电动车辆，例如，汽车、卡车、公共汽车、货车、船只、飞机、无人机、军用车辆和其他车辆(在此一般称为车辆)。这里可以举出电动汽车作为此类车辆的示例，但本公开并不打算局限于这些示例，本领域的技术人员将理解，一系列其他机器和车辆也可以被类似地装备和操作。
23.在一个方面，本发明允许模块化电池系统，包括多个独立电池模块，它们本身可以包括多个电瓶或电瓶组。本发明的电池模块可以根据需要和需求可配置地插入到电动车辆中。例如，要进行长途行驶并需要较大电池容量的车辆可以配备全部的电池模块，而要进行短途行驶的车辆可以只配备车辆的总的可能电池模块容量的一部分。通过只所需数量的电池模块放置到车辆中，车辆可以获得性能和经济上的优势，因为它没有装载超出执行其即将到来的任务所需的额外重型电池材料。
24.在另一方面，本发明允许通过从车辆中移除一个或多个耗尽的电池模块并将这些被移除的电池模块更换为新鲜或已充电的电池模块来将耗尽的电池模块交换到车辆中。
25.在另一方面，本发明允许根据需要装配到各种不同配置的车辆中的通用或形状/尺寸独立的电池模块。因此，与其设计和建造只适合特定车型的大型单体汽车电池，本发明的电池模块可以以模块化方式被放置到许多形状和尺寸的电池隔间中，使它们不受车型影响，在更多的车辆中发挥作用。
26.在另一方面，本发明允许对电动车辆中的电池系统进行经济和实用的维护。以前的带有出现故障的电池的电动车辆需要进行大量的操作以将大型单体电池单元从其中取出，并进行费时费力的更换，使受影响的车辆停止使用，直到安装好已维修或新的电池。相比之下，本发明允许廉价和快速地交换出任何耗尽、损坏或性能不佳的电池模块，可以在几分钟内简单地更换为新鲜或新的电池模块。
27.图2展示示例性电动车辆200的一些部分，包括可交换的模块化电池系统220。多个电池模块221-226形成电能存储单元或电池220，并且通常被安置在一个或多个电池外壳隔间中。车辆200还包括电池控制器电路 204和中央处理器206，根据应用和其他设计需要，它
们可以作为单独的单元或作为一个单元来实施。该多个模块化电池模块221-226通过电池访问端口275访问以进行更换、检查或维护，这在其他地方有更详细的讨论。
28.功率(电压和/或电流)被调节并通过动力总线209传递到车辆的一个或多个电气负载，诸如电气驱动马达230、车辆的电气附件和其他负载。控制信号线或总线207(显示为虚线)在车辆的电气和电子系统的各个部件之间传递数据和其他测量信号、指令和命令信号。例如，此类控制信号可以启动或固定/关闭系统中的部件，将一个或多个电池模块放置或退出维护，向中央计算机206提供性能和容量信息，或通过通信链路208、通过无线通信网络向外部服务器传递关于车辆的操作的无线诊断数据。
29.图3展示带有本发明的多模块化电池系统320的电动车辆300，包括被安置在一个或多个电池外壳室中的多个电池模块321-326。电池访问端口375允许对该多个电池模块321-326进行访问。如图所示，根据系统或用户的需要，电池320可以装载全部的电池模块，或装载所述电池模块的子集(少于全部的负载)。
30.本技术人在其他地方讨论交换或更换独立电池模块的机械方面，其中电池模块的整个托盘或隔间，或一个或多个此类电池模块被访问以进行更换或检查。就目前而言，我们注意到，此类一个或多个电池模块(例如电池模块322)可以由人或机械工具(machine agent)移除或更换。
31.图中展示被配置和编程或装备为访问并移除或更换一个或多个电池模块321-326的移动式自主机器人360。机器人360可以带着耗尽的电池模块322(或多个模块)，沿着车辆300位置与电池维护站301之间的某一路径305行驶。一旦耗尽的电池模块322被运输到电池维护站301，人或机械工具可以将耗尽的电池模块322置于充电或维护架312中，例如，通过利用铰接的机械臂320拿起耗尽的电池模块322。
32.电池维护站301可以包括电池存储架312，该电池存储架被配置为支持几个电池模块313，包括等待充电的耗尽的电池模块、等待安装到车辆中的充电的电池模块或等待维护和维修的损坏的电池模块。电池维护站 301也可以容纳电池充电站310，该电池充电站提供电力以对一个或多个耗尽的电池模块进行充电。电池充电站310本身可以从发电机、公用事业维护线路和/或太阳能发电装置302接收电力。电池充电站310可以与电池维护站301分开设置，也可以如图所示集成在其中。题为“robot assistedmodular battery interchanging system”的美国专利第9868421号公开了电池维护站301和移动式自主机器人360的实施例，该美国专利由此通过引用而纳入。
33.新鲜的或重新充电的(各)电池模块可以由人或机械工具从电池维护站301带到车辆300，并安装到电池系统320中。车辆300现在可以在安装有期望的电池容量的情况下继续其旅程。
34.因此，本系统和方法提供电动车辆中的动态的、可选择或可编程的、可变的电池容量。车辆中可用和安装的容量可能取决于任何数量的因素，诸如预定旅程的长度(行驶的里程数或小时数越多，被装载到车辆中的容量就越大)。另外，行驶路线、地形、交通和环境条件也可以作为确定装载到电池系统和车辆中的电池容量的因素。此外，系统的容量可以全部或部分基于历史数据、学习性能、查询表数据，或基于来自车载或外部机器学习系统的输入，该系统与表明某种用途所需的最小电池容量的数据库或操作数据源耦合。地图或路线规划软件也可以提供用于计算本可变容量的系统和方法中的必要电池容量的输入(例如，
路线长度和路线类型)。
35.图4展示带有多模块化电池系统420的电动车辆400的另一实施方式。在这个实施例中，电池系统420既可在车辆中充电，这通过将充电电缆 414从车辆上的充电端口402插入充电站、ac电源、dc电源或其他电源 410来实现，这些电源提供电能给电池模块421-426等充电。此外，一些或所有的电池模块421-426可以交换，以便根据需要将耗尽的电池模块更换为新鲜或已充电的模块。如本文所述，可以采用自动机制、人类操作员或维护机器人460来完成交换程序。板载电池管理电路404可以调整或协调、控制或监测充电和/或交换电池模块的过程。另外，连接的处理器406 可以提供、调整、控制和/或监测通过动力线路409向负载(诸如电气驱动马达430)传递动力。
36.在一个非限制性的方面，给定的电池模块(例如，模块423)可以从充电站410充电，或者在其被耗尽的情况下可以与新鲜的电池模块交换。在另一方面，电池模块的子集(例如，模块421、422、423)可从充电站 410充电，但不可交换，而其他模块(例如，424、425、426)可交换，但不可从充电站410充电。也就是说，本公开并不限于电池模块421-426的充电或交换。相反，在一些可选实施方式中，本发明可以将电池模块的车内充电和更换(交换)混合，以适合特定的应用，而不损失一般性。
37.图5展示带有可交换的电池模块521、524、525、526等的示例性电动车辆500，如前所述。各模块被安置在电池系统520的一个或多个外壳中，并且可以由人类或机器维护工具通过一个或多个访问端口或盖子575 进行访问，如前所述。我们注意到，在这个实施例中，电池系统520的一部分529是空的或无效的(未加载)，也许是为了节省整个车辆的重量，如果所需的预期航程不需要用全部的电池模块装载车辆。换句话说，用户或专家系统或计算机应用程序可以确定最小或合理的电池容量，并只用最小或合理数量的模块装载电池520，以便执行车辆的所需的任务。在客运、商业、军事、货运或车队应用中，这种方法可以带来巨大的整体和累积成本节约、能源效率和环境效益(即在不需要时不携带多余的重型电池模块)。车辆中安装的总可能电池负载或容量的该部分可以如果机器辅助的计算机程序和运行所述程序指令的处理器以数学方式确定。所安装的电池容量几乎可以任意地从小需求，例如，10％或更少，到全容量，即大约 100％。新鲜的电池模块可以在任何合适的维护站处领取或安装，这些维护站配备本模块化电池支持基础设施，诸如上述的那些。
38.本模块化电池系统可以被安装在如图所示的容纳多个此类可充电模块化电池单元的与车辆无关的外壳单元中。模块本身可以拥有由它们各自的尺寸、材料和结构决定的设计安培小时容量。接口板550可以在电池系统 520和车辆500的其余电气负载和控制电路之间提供机械和/或电气通信。接口板550(或电池系统520的外壳壁)可以包含到每个电池模块521
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526或模块组的电气连接或连接点555。
39.电池充电管理或控制器电路504可以专门用于关于管理和监测电池系统520或其子组件和电池模块521-526的状况的操作。控制器电路504可以致动机械、电气和/或电子机械致动器，以便在操作期间选择性地将任何给定的电池模块(或模块的子集)与汽车的电池系统连接或断开。也就是说，一个或多个单独的模块，在被安装时，可以通过对被切断或未使用的模块进行电气或机械隔离而被选择性地切断使用。如果发现特定的模块损坏、过热或以其他方式对整个系统的操作不必要或有害，则其可以因此在车辆继续正常操作时被断开，直到车辆可以返回到电池模块维护站，在那里受影响的模块将被移除并更换。
40.图6是根据一个实施方式的使用模块化(例如，可变容量)电力系统为ev提供动力的方法的流程图60。在步骤600中，ev确定或估算ev 的给定的、计划的或预定的(一般来说，“计划用途”)的最小所需的电气容量。例如，ev可以具有一个或多个用户可选择的操作模式，并且ev 的中央计算机(例如，中央处理器206)可以被配置为确定所选择的操作模式所需的电气容量。ev操作模式可以包括(a)通勤、(b)本地差事、 (c)最大航程、(d)定制和/或(e)另一操作模式。ev的中央计算机可以使用历史数据、估算和/或其他因素来确定每个ev操作模式所需的电气容量。
41.例如，在通勤操作模式中，ev的中央计算机可以使用操作者的家庭地址和操作者的工作地址作为输入，例如，以确定操作者的通勤距离。 ev的中央计算机可以把所需的电气容量、即往返通勤所需的电气容量作为默认。然而，如果操作者可以在工作场所访问ev充电站，则操作者可以将所需的电气容量设定为单程通勤所需的电气容量。操作者还可以向 ev的中央计算机提供他/她打算离开家和离开工作的时间，这可以被ev 的中央计算机用来估算交通，这可能增加通勤所需的电气容量。在另一实施方式中，操作者可以选择单程或双程行驶航程，以在通勤操作模式中使用。例如，单程行驶航程为15英里或双向行驶航程为30英里。在另一实施方式中，ev可以具有双向行驶航程为50英里的默认的通勤操作模式，这可能适合大多数操作者。
42.在本地差事操作模式中，ev的中央计算机可以使用期望的行驶航程 (例如，在家庭或其他地点的10英里半径内)、停车次数和/或其他因素作为输入。ev的中央计算机可以使用这些输入来估算所需的电气容量。在一些实施方式中，操作者可以选择他/她是否能在任何停车处访问ev充电站。在另一实施方式中，操作者可以选择单程或双程的行驶航程，以在本地差事操作模式中使用。在另一实施方式中，ev可以具有双向行驶航程为20英里的默认的本地差事操作模式，这可能适合大多数操作者。
43.在最大航程操作模式中，ev的中央计算机可以指示所需的电气容量等于ev的最大电气容量。在这个实施方式中，所有的电池模块(例如，电池模块521-526)都被使用以最大化ev航程。
44.在定制操作模式中，ev的中央计算机可以使用定制的行驶航程作为输入。例如，操作者可能计划去拜访住在75英里以外的朋友。因此，如果需要往返，则所需的电气容量可以对应于至少150英里，如果只需要单程，则对应于75英里(例如，如果该朋友具有ev充电器)。操作者可以根据他/她访问朋友后和/或沿途打算做什么，进一步定制行驶航程，这可能需要额外的电气容量。
45.在另一实施方式中，电池充电系统可以包括中央计算机，该中央计算机可以以上述相同的方式确定ev的计划用途所需的(例如，最小)电气容量。在另一实施方式中，ev和/或电池充电系统可以与确定计划用途所需的(例如，最小)电气容量的计算机进行网络通信。计算机可以包括服务器、智能手机和/或另一计算机。在另一备选实施方式中，ev和/或电池充电系统可以与操作员的计算机进行网络通信，以接收计划用途。操作员的计算机可以包括个人计算机(例如，笔记本电脑、台式机、平板电脑等)、智能手机、智能手表或另一计算机。操作员的计算机可以包括专门的应用程序和/或网络应用程序，操作员可以通过其表明他/她对ev的计划用途。
46.ev的中央计算机可以使用ev的历史数据和/或使用其他ev的历史数据来确定每个
ev操作模式所需的电气容量。ev的历史数据可以通过ev的中央计算机、通过电池充电系统(例如，经由与ev的网络通信) 和/或通过网络可访问的服务器(例如，经由与ev的网络通信)收集。其他ev的历史数据可以存储在对于ev的中央计算机可访问的ev中的计算机存储器中、电池充电系统中和/或网络可访问的服务器中。在一些实施方式中，机器学习(例如，人工神经网络或其他机器学习)可用于分析 ev的历史数据和/或其他ev的历史数据，以确定所需的电气容量。
47.在步骤610中，ev被置于与电池安装设备进行数据通信，该电池安装设备被配置和布置为将电池模块安装到ev中。ev与电池安装设备之间的数据通信链路可以包括网络连接、直接连接或其他连接。连接数据通信可以使用有线和/或无线连接来实现。
48.ev可以通过数据通信链路传达关于ev的模块化电力系统(例如，模块化电池系统220)的状态信息。状态信息可以包括ev的模块化电力系统的容量、安装在ev的模块化电力系统中的电池模块的数量和/或每个已安装的电池模块的能量状态(例如，耗尽状态)。此外，ev可以通过数据通信链路传输一个或多个命令，该一个或多个命令使电池安装设备在 ev的模块化电力系统中安装、移除和/或更换电池模块。
49.此外，ev可以通过数据通信链路将所需的电气容量传达给电池安装设备。备选地，ev可以将计划用途(例如，操作航程、操作模式和/或其他计划用途，如上所述)传达给电池安装设备，该电池安装设备可以确定或估算所需的电气容量(例如，基于ev的类型和/或其他因素)。在另一备选实施方式中，操作者的计算机可以将计划用途(例如，通过网络连接) 传达给ev和/或电池安装设备。
50.在步骤620中，手动或自动地(例如，经由机器人，诸如移动式自主机器人360)移除ev的模块化电力系统的外壳或盖子。移除外壳或盖子暴露电池模块，这使得它们可以被移除和/或安装。
51.在步骤630中，电池安装设备用于将至少一个电池模块安装到模块化电力系统中，以增加其电气容量，以附加地提供至少计划用途所需的电气容量。在一些实施方式中，已经安装的一个或多个(例如，一些或全部) 电池模块(例如，在步骤630中安装任何电池模块之前)被电池安装设备移除。例如，一个或多个耗尽或部分耗尽的电池模块可以被更换为一个或多个对应的完全充电的电池模块，以提供计划用途所需的电气容量。还可以安装一个或多个额外的已充电的电池模块。因此，作为步骤630的结果，模块化电力系统中的电池模块的净数量可以增加。
52.在步骤630中安装(各)电池模块后，在步骤640中将ev的模块化电力系统的外壳或盖子重新固定至ev。
53.图7是根据备选实施例的使用模块化(例如，可变容量)电力系统为 ev提供动力的方法的流程图70。流程图70与流程图60相同，除了在步骤730中，电池安装设备用于从模块化电力系统中移除至少一个电池模块，以减少其电气容量，以以差减法提供至少计划用途所需的电气容量。在一些实施方式中，模块化电力系统中的一个或多个(例如，一些或全部)耗尽或部分耗尽的电池模块可以被更换成一个或多个对应的完全充电的电池模块，以提供计划用途所需的电气容量。因此，作为步骤730的结果，模块化电力系统中的电池模块的净数量可以减少。
54.图8是根据另一实施例的在具有模块化(例如，可变容量)电力系统的ev中安装电
池模块的方法的流程图80。在步骤800中，电池安装系统接收更换ev中的电池模块的请求。该请求可以通过ev(例如，ev中的计算机，诸如ev的中央计算机)、由ev的用户拥有或操作的计算机(例如，智能手机、平板电脑、个人计算机等)或通过另一计算机传输。在优选的实施方式中，ev中的当前安装的电池模块部分或全部耗尽。
55.在步骤810中，为ev的计划用途确定最小所需的电气容量。步骤 810可以与上面讨论的步骤600相同、相似或不同。例如，在一些实施方式中，ev(例如，ev的中央计算机)确定ev的最小所需的电气容量和/ 或计划用途。在其他实施方式中，电池安装系统确定ev的最小所需的电气容量和/或计划用途。在另一些实施方式中，由ev的用户拥有或操作的计算机确定ev的最小所需的电气容量和/或计划用途。在其他实施方式中，与ev、电池安装系统和/或ev的用户的计算机进行网络通信的服务器可以确定ev的最小所需的电气容量和/或计划用途。上述任何一项的组合也是可能的。当电池安装系统以外的计算机或实体确定ev的最小所需的电气容量和/或计划用途时，该信息的一部分或全部可以通过网络连接传输到电池安装系统。
56.在步骤820中，电池安装系统(例如，使用移动式自主机器人)从 ev中移除耗尽的电池模块。电池模块可以是完全或部分耗尽的。电池安装系统优选地将耗尽的电池模块置于电池维护站，以对电池模块进行充电 (例如，现在或以后)。
57.在步骤830中，电池安装系统(例如，使用移动式自主机器人)将已充电的电池模块安装在ev中。已充电的电池模块的净电气容量(例如，安培小时)大于或等于在步骤810中确定的最小所需的电气容量。然而，最小所需的电气容量小于ev的最大电气容量。因此，在步骤830中安装的电池模块的数量小于能够安装在ev中的电池模块的最大数量。
58.例如，当计划用途是通勤时，电池安装系统可以安装能够安装在ev 中的电池模块的最大数量的约25％至50％。因此，所安装的已充电的电池模块可以提供ev的电力系统最大电气容量的约25％至50％。在其他实施方式中，电池安装系统可以具有不同电气容量的电池模块，在这种情况下，所安装的已充电的电池模块可以提供多于或少于ev的电力系统最大电气容量的约25％至50％。
59.在一些实施方式中，在步骤830中安装的电池模块的数量大于在步骤 820中移除的电池模块的数量。在其他实施方式中，在步骤830中安装的电池模块的数量小于在步骤820中移除的电池模块的数量。在另一些实施方式中，在步骤830中安装的电池模块的数量等于在步骤820中移除的电池模块的数量。
60.本系统和方法可以应用于更广泛的背景，而不仅仅是电动车辆(汽车、公共汽车、卡车、自主驱动的机器等)。本发明可以广泛地应用于任何以电力提供动力的机器，这些机器容纳并依赖于来自可充电电池单元的动力。船舶、飞机、无人机和其他工业机械也可以从中受益。
61.附加地，本公开还包含分布式的环境和基础设施，因此地理上定位的电池模块维护站位于校园、城市或全国或全球范围内。本发明的机器和车辆将被配置并适于在此类分布式维护站之间移动，以更换和接收所述的模块化电池。
62.因此，本公开鼓励高效的可互换模块，可以在许多型号和类型的负载和车辆和机器之间使用。因此，用户不再拘泥于安装在用户的机器或汽车中的电池，例如。许多机器或车辆都可以被装备以适应本模块化电池系统。
63.本发明不应被视为局限于上述特定的实施方式，而应被理解为涵盖本发明的所有方面，正如本文所公正阐述的那样。各种修改、等同的工艺以及本发明可能适用的众多结构，对于本发明所针对的技术的熟练人员来说，在针对本公开进行审查时将很容易看出。