CN110312635A - 一种模块化可扩展的电池更换基站 - Google Patents

一种模块化可扩展的电池更换基站 Download PDF

Info

Publication number
CN110312635A
CN110312635A CN201880008962.8A CN201880008962A CN110312635A CN 110312635 A CN110312635 A CN 110312635A CN 201880008962 A CN201880008962 A CN 201880008962A CN 110312635 A CN110312635 A CN 110312635A
Authority
CN
China
Prior art keywords
base station
battery
replacement
rack
battery pack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880008962.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110312635B (zh
Inventor
凯坦·库马尔·迈尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN110312635A publication Critical patent/CN110312635A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110312635B publication Critical patent/CN110312635B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/65—Monitoring or controlling charging stations involving identification of vehicles or their battery types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/305—Communication interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

一种模块化且可扩展的电池更换基站。本发明涉及具有可更换电池的车辆，更具体地涉及用于使车辆能够更换电池的基站。实施例公开了一种便携式标准化的更换基站，其中，电动车辆可以在更换基站中更换电池。实施例公开了一种模块化且可扩展的便携式标准化更换基站。实施例公开了一种便于船舶运输、安装、使用和重新定位的便携式标准化更换基站。实施例公开了一种便携式标准化更换基站，其可用作便携式能源，该便携式能源可用于固定式能量存储系统。

Description

一种模块化可扩展的电池更换基站
相关申请的交叉引用
本申请基于并获益于印度临时申请201741006182，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及可更换电池(swappable batteries)，更具体地涉及用于能够更换可再充电电池的基站(stations)。
背景技术
电动汽车(EV)的大规模适应一直面临着与电池相关的挑战，例如电池中有限的能量存储以及对电池再充电所需的时间。为了缓解这些问题，在电池能量密度和快速充电能力的领域开展了广泛的研究。
在这种情况下，电池更换提供了一种切实可行的方法来克服这些局限性。散布在一个地理区域的电池更换基站网络有助于缓解由有限的能量存储和电池再充电所引起的问题。然而，目前的电池更换系统存在着局限性，诸如标准化不足、资金强度大、扩展困难以及使用优化等。电池通常设计用于特定车型和/或连接器/插槽设计，且通常不适用于其它车辆系统或应用。更换基站通常是资本密集型的大型永久性结构，其涉及对优质地段和结构的投资。它们还可能对物流和金融(logistic and financial)构成挑战。
发明内容
本实施例的主要目的是公开一种便携式标准化的更换基站，其中，设备可采用来自更换基站的电池来更换可再充电电池。
本实施例的另一个目的是公开一种便携式标准化的更换基站，其是模块化的(modular)且是可扩展的(scalable)。
本实施例的另一个目的是公开一种便携式标准化的更换基站，其易于船舶运输、安装、使用和重新定位。
本实施例的另一个目的是公开一种便携式标准化的更换基站，其可用作便携式能源，该便携式能源可用于固定的能量存储系统中。
附图说明
本发明在附图中进行了说明，在附图中，相同的附图标记表示各附图中的相应部分。以下参考附图的描述，将更好地理解本文的实施例，其中：
图1a-1i描绘了根据本发明公开实施例的包括多个便携式元件的更换基站；
图2a、2b和2c描绘了根据本发明公开实施例的电池基站；
图3a、3b、3c和3d描绘了根据本发明公开实施例的电池具有连接器的示例设计，其中电池可以与电池调节机架201中的对应接触点接合。
图4a、4b、4c和4d描绘了根据本发明公开实施例的存在于电池基站中的供电系统的示例；
图5描绘了根据本发明公开实施例的在电池基站中的模块，其用于对至少一个电池充电；
图6a和6b描绘了根据本文公开实施例的设备基站；和
图7为根据本发明公开实施例描绘的在更换基站中更换电池的过程的流程图。
具体实施方式
本文中的实施例及其各种特征和有利细节参照非限制性实施例来更充分揭示，非限制性实施例如附图所示，并在以下描述中详细说明。本文省略了对已知的组件和处理技术的描述，以避免不必要地混淆本文的实施例。本文所用的示例仅用于帮助理解本文实施例的实施方式，并进一步使本领域技术人员能够实施本文实施例。因此，这些示例不应被解释为限制本文实施例的范围。
本发明的实施例公开了一种便携式标准化的更换基站，其中设备可以更换在更换基站中的电池。参考附图，尤其是图1至图7，其中类似的附图标记在全部附图中始终表示相应的特征，这里示出了优选实施例。
本文的实施例使用一种车辆作为示例设备，该设备可包括至少一个电池组，其中该至少一个电池组可以是可再充电电池组。对于本领域技术人员显而易见的是，更换基站可以使包括至少一个电池组的任何设备更换一个或多个电池组(swap battery pack(s))。
如本文所述的车辆可以是包括至少一个电池组的车辆。车辆的示例可以是但不限于汽车，货车，卡车，公共汽车，踏板车，摩托车以及三轮车等。在本文的实施例中，该车辆可以包括另一种推进模式，诸如内燃机和燃料电池等。
本文的实施例公开了一种用于电池的更换基站，其中，在更换基站处的设备可以用已充电的电池更换部分或完全放电放电的电池。更换基站具有模块结构，包括多个模块化和便携式的元件，其可以用简单的方式安装。更换基站还可以用作至少一个外部负载的能源。
图1a-1i描绘了包括多个便携式元件的更换基站。更换基站101可以包括多个便携式元件，使得电池可以从一个元件移动至另一个元件。这里的元件可被看作是容器。在本文的示例中，该容器可以是具有合适尺寸的标准船舶运输容器。在本文的实施例中，更换基站101中的容器可以具有相同的尺寸(例如，20英尺集装箱、40英尺集装箱或任何其它标准尺寸)。在实施例中，更换基站101中的容器可以具有不同的尺寸。容器可以彼此对齐，使得该容器之间存在路径。可以使用该路径在容器之间移动电池组。
更换基站101的便携式元件可包括至少一个电池基站102和至少一个设备基站103。图1a-1i描绘了更换基站101的示例布局。布局的示例是但不限于图1a-1g中所示的布局。如图1a-1g所示，其中电池基站101和设备基站103可以彼此邻接(adjoining)设置。
在图1h-1i所示的示例中，电池基站101可以位于一种(诸如停车场、多层停车场以及工厂等的)结构中，并且在该结构中的车辆/设备可以更换电池。可以使用诸如电梯/传送系统等合适的系统将电池运送至(carried to)电池基站101或从电池基站101运出(carried from)。
如图2a-2d所示，电池基站102可包括电池调节机架201(下文中称为电池机架201和/或机架201)的架(racks)，该架可容纳电池组。电池组可以停靠(dock into)在用于充电且用于其它调节(平衡和热调节等)的机架中。电池机架201本质上可以是可扩展的和模块化的。电池机架201可以容纳不同容量的电池。电池机架201可容纳不同容量(capacity)的电池。电池机架201可容纳不同配置的电池，例如并联连接及串联连接等。电池机架201可容纳不同电压范围的电池。电池机架201可容纳不同类型(就技术而言)的电池类型。电池机架201可容纳不同尺寸和/或形状的电池。电池架201可容纳具有不同连接器类型和/或放置的电池。每个机架可包括电气和/或机械连接器，其可在存储和取回期间分别与电池组(pack)对接(dock)和脱离(disengage)。对于尺寸、连接器以及电压等中的至少一个而言，机架201可以是不同的。电池基站102可以根据每个电池各自的要求同时调节每个电池。
控制器206可以管理/控制电池基站102和电池基站102中的各种模块。
电池基站102可以使用自动电池更换系统，半自动电池更换系统和手动电池交换系统中的至少一个。在图2a、2b和2c所示的示例中，电池基站102可以是自动电池更换系统，其中存储和取回系统202可用于在电池基站102和至少一个其它设备之间更换电池。在这些架(racks)之间运行的存储和取回系统202可以接近(access)任何机架201，用以存储和取回电池组。存储和取回系统202可接收来自设备基站103的电池组，并将接收的电池组存储在可用的机架中。存储和取回系统202可从机架201取回指定的电池组，并将取回的电池组移动至设备基站103。在本文的实施例中，电池基站102可包括用于对准存储和取回系统202的装置。该装置可包括至少一个传感器和根据来自该至少一个传感器的数据来调节存储和取回系统202位置的装置。控制器206可通过正在发生的周期性间隔事件和/或预定义事件(pre-definedevents)(诸如电池基站102从第一位置移动至第二位置)执行对准。图2b和2c描绘了机架201和存储和取回系统202的示例性设置。
在图2d所示的示例中，电池基站102可以是手动电池更换系统，其中用户界面209(包括至少一个视觉和/或音频装置)可以向用户提供指令(其中该指令可包括：用户需要将来自其自身设备的电池放置于哪一个电池机架201；用户如何将电池放置在机架201内；用户可以从哪一个电池机架201取出充电电池；以及用户如何从电池机架201中移除电池等)。用户界面209可以提供附加信息，诸如与电池有关的信息等。
电池基站102可包括电源转换器203。电源转换器203可为双向转换器，其一侧连接至机架，另一侧连接至外部电源(诸如供电网络(grid)/供电干线(mains))、一个或多个太阳能发电机/电池、绿色能源或任何其它电源中的至少一个。电源转换器203能够从任何外接电源或外部电源汲取(drawn)电力，以将其反馈到电网。电源转换器203还可以控制将存储在电池组中的能量传输到至少一个外部负载。电源转换器203还可以根据需要控制电池机架201之间的能量传输。
电池基站102可包括温度控制器204，其可控制电池基站102的温度，并将基站102和电池内部的温度保持在最佳水平。温度控制器204可以包括一个或多个热敏元件，其可根据控制器206所示将电池加热和/或冷却到所需的水平。热敏元件可以是加热器、热电(thermoelectric)、空气冷却系统、空调单元、冷却器以及热护套等中的至少一个。热敏元件可用于冷却/加热电池和/或电池基站102的外表面，其依次冷却/加热电池以维持正确的温度，或通过直接接触(传导)。
电池基站102可包括通讯接口205，用于与外部实体(entities)通讯，诸如远程服务器、云、用户设备以及存在于基站102外部的电池等。
电池基站102可以包括电源接口207，其能够使电池基站102连接至至少一个电源，例如电网。电源转换器203可控制该电源接口207。电源接口207可以是双向的。电池基站102还可包括多个电源单元208，其可以向至少一个电池提供能量。根据需要，电源单元208还可以从机架201中的至少一个电池汲取电力。
电源单元208可用作多端口且多方向的转换器，其能够在不同方向上传输电力，例如：从干线传输至更换基站101中的电池、在更换基站101中的电池之间传输、从可再生(renewable)电源传输至电池、从电池传输至干线、从干线传输至连接到更换基站101的一个或多个设备、从一个或多个电池传输至连接到更换基站101的一个或多个设备以及从可再生电源传输至连接到更换基站101的一个或多个设备等。电源单元208可以向连接到更换基站101的任何负载提供电力，其中负载可以是电源干线、同一更换基站或其它更换基站中机架上的其它电池、连接到更换基站101的设备(例如车辆、移动式电话、平板电脑以及手电筒等)、房屋(如住宅以及办公室等)中的至少一个。
控制器206使用电源转换器203和/或电源接口207可促进多方向的能量交换，例如电网到电池、电池到电网、电池到电池以及可再生能源到电池等。控制器206可根据以下因素来决定能量交换：能源的可用性、能量需求的优先级、操作效率的优化、预编程的时间表/配置、能量成本、日分时电价(time of the day tariff)、基于组件之间的通讯情况(arbitration)、能量需求以及电池有效性等。
在用户将电池插入电池机架201或从电池机架201中移除电池之前，控制器206可对用户执行身份验证。控制器206可以使用适当的方法执行身份验证，例如用户名密码、一次性密钥以及生物识别方法等。控制器206可以执行额外的检查，例如检查用户是否支付了使用电池的费用以及是否有任何未付的费用等。控制器206可以与外部实体一起执行身份验证，诸如服务器和用户设备等。成功执行身份验证后，控制器206可以确定供用户使用的电池。如果是自动化基站102，则可以从设备中取出电池，并将识别出的电池连接至设备。如果是手动基站102，控制器206可以指示用过的电池所需要放置的机架。在确定电池已放置在机架中且电池已通过身份验证时，控制器206可以解锁已确定的新电池，并向用户指示已解锁电池所在的机架。
更换半自动电池涉及至少一个手动的步骤(需要人工干预或移动/增强)和至少一个自动的步骤。在本文的实施例中，用户可能需要在自动更换开始之前手动校准更换基站101中的分配器。自动部分可包括从分配器接收耗尽的电池并向分配器分配完全充电的电池，从中用户可以移除电池并将电池插入其设备。
在本文的实施例中，更换基站101可用作快速充电基站。电源单元208可配置为直接对设备充电，该设备(采用有线或无线中的任一种方式)通过车载电池系统(on boardbattery system)连接到更换基站。这允许更换基站101作为设备的“快速充电”基站。
电池基站102可以用作能源。这特别适用于作为能源的第二生命应用。电池基站102可位于需要固定能量存储的位置。电池基站102可将来自机架201中的电池的能量传递到外部负载。结合太阳能电池板210，电池基站102可以用作电网独立供电系统或插入电网以支持备用电源。控制器206可以根据诸如连接到电池基站102的负载和电池中的可用电力的因素来管理电池。控制器206可确定需要提供电力的电池/多个电池(battery/batteries)。这确保了高效安装农用独立能源的稳定供应。结合可再生能源，其向偏远和农村地区提供了供应可靠且高效能源的途径。
电池基站102中的模块(机架201、存储和取回系统202、电源转换器203、温度控制器204、通讯接口205，控制器206、电源接口207、电源单元208、用户接口209以及一个或多个太阳能电池板(the solar panel(s))210)可以是模块化的，其中可以根据需要更换模块。根据需要，模块还可以添加至电池基站102/移至电池基站102/从电池基站102移除。例如，在确定基站102中的电池需求正在增加时，可将附加电池机架201添加至基站102。例如，如果将附加电池添加至电池基站102，附加电源转换器203也将添加至电池基站102。例如，可将诸如风力的附加能源添加至基站102。例如，在确定基站102中的电池需求正在减少时，可从基站102移除附加电池机架201。
在本文的实施例中，电池基站102可包括位置监测装置，诸如GPS(全球定位系统)，其能够监测电池基站102的位置。在本文的实施例中，电池基站102可以是独立(insulated)的。
在本文的实施例中，电池基站102可包括锁定装置，以锁定电池基站102中的模块。锁定装置可将电池锁定在电池机架201中。在验证用户和/或设备时，控制器206可解锁该锁定装置。当电池基站102正在移动时(即，处于诸如当电池基站102从第一位置移动到第二位置的情况下)，锁定装置可防止模块移动。
在本文的实施例中，电池基站102可包括影响更换基站101的传感器，其能够感测由更换基站101或附近任何其它源头排出的污染物等。该传感器可使用通讯接口205将感测到的信息传递至至少一个外部实体。
在本文的实施例中，电池基站102可以连接至其它实体，例如中央实体，其它电池基站102。电池基站102可以与其它实体交换数据，其中交换的数据可包括与车辆、电池以及更换基站等有关的数据。
图3a、3b、3c和3d描绘了电池具有连接器的示例设计，其中电池可以与电池调节机架201中的相应接触点接合。图3a、3b、3c和3d描绘了连接器的示例设计，其中电池连接器302a可以与机架201中的机架连接器302b接合。连接器之间的接合可使得：电力馈送至电池、从电池汲取电力并且捕获与电池相关的信息(诸如使用以及电池状况等)等。在本文的实施例中，可具有夹持装置和/或锁定装置，从而将电池301固定在机架201中的适当位置。
图4a、4b、4c和4d描绘了电池基站中供电系统的示例。电源400可包括多个电源单元208，每个单元包括多个电源架401。电源架401可以是双向单元；即，架401可以向连接的电池提供电力，或者架401可以拔掉连接的电池的电源(pull power from a connectedbattery)。控制器206可控制电源单元208和电源架401。在本文的实施例中，每个电源架可连接至单一电池(如图4a中的示例所示)。在本文的实施例中，电源架401可以并联或串联连接，从而满足更高的功率/电压要求(如图4b中的示例所示)。在本文的实施例中，电源单元208可以并联或串联连接，从而满足更高的功率/电压要求(如图4c和4d中的示例所示)。
图5描绘了电池基站中的模块，其用于对至少一个电池充电。电源单元208可包括具有至少一个配置单元502的多个充电单元501a、501b和501c等。根据需要，控制器206可构造为配置单元502。在本文的实施例中，每个充电单元501可以连接至单一电池。在本文的实施例中，多个充电单元501可以并联或串联连接，从而满足更高的功率/电压要求。电池可连接至控制器206。根据从控制器206接收的指令，如果需要，电池可彼此互连，使电池能够互换电力(interchange power)。该系统包括至少一个能源(诸如主电源以及可再生能源等)。
图6a和6b描绘了设备基站。需要更换电池的车辆将驱动到设备基站103中。设备基站103至少一侧可以被打开，从而使车辆能够进/出设备基站103。在图6a的示例中，采用铰接接头(hinged joint)使墙壁的两侧下降，从而形成斜坡。车辆可以利用斜坡驶入设备基站103。设备基站103和/或电池基站102可以与车辆和/或与车辆相关联的用户设备或车辆的用户通讯连接，并且可实现诸如识别车辆和/或用户的功能，以及认证车辆和/或用户的功能。
设备基站103可包括电池升降器601。(如图6b所示)设备基站103可包括使车辆停放在指定点的装置(取决于诸如车辆尺寸以及电池组位置等因素)。设备基站103可包括用于向车辆指示其停放在正确位置的装置。设备基站103可包括用于保持设备静止的锁定装置。电池升降器601可以从平台下方接近(access)车辆，并且首先将其自身对准就位以移除/替换车辆中的电池组。升降器601可以从车辆移除电池组，并且可以将已经从车辆移除的电池组传输至电池基站102。升降器601还可以从电池基站102接收电池组，并将接收的电池组放入车辆中。设备基站103可包括信号装置，其用于向车辆指示电池更换完成并且车辆可以离开设备基站103。
在实施例中，设备基站103可以一次容纳多于一个车辆，其中设备基站103可包括多个升降器601。
在本文的实施例中，设备基站103可包括诸如GPS(全球定位系统)的位置监测装置，其能够监测设备基站103的位置。在本文的实施例中，设备基站103可以是独立(insulated)的。
在本文的一个实施例中，设备基站103可包括影响更换基站101的传感器，其能够感测由更换基站101或附近任何其它源头排出的污染物等。传感器可以将感测到的信息传送到至少一个外部实体。
在实施例中，设备基站103不需要是容器，而可以是与电池基站102邻接且包括升降器601的任何空间。
图7是描绘在更换基站中更换电池的过程的流程图。在到达(701)更换基站101的设备上，更换基站101接收(702)与设备的用户、设备中的电池以及设备使用等有关的信息。该信息还可包括用户细节，例如：识别用户(诸如用户名、电子邮件ID、电话号码、姓名以及生物识别手段等)的独特装置(unique mean)、至少一个安全凭证(诸如密码以及生物识别装置等)以及此用户已订阅的用户计划等。更换基站101可在设备到达更换基站101之前从以下设备(诸如移动电话、智能电话、平板电脑、计算机、可穿戴计算设备、车辆系统、车辆信息娱乐系统以及与设备中的电池相关联的控制器等)接收该信息。更换基站101利用接收的信息来认证(703)用户。在认证成功时，为用户选择(704)至少一个合适的电池。更换基站101可以根据所接收的用户细节、设备信息、设备/能量使用以及天气等来选择电池。用户还可以选择电池。更换基站101根据所选择的电池对用户进行收费(charges)(705)。在用户成功完成收费时，更换基站101更换(706)设备中的电池。可以根据诸如设备设计的兼容性、满足特定设备性能的基本要求、预编程用户计划以及在所呈现的成本/性能众多选项中的用户选择等参数来为设备选择电池。更换可以自动完成，其中存储和取回系统可以从设备中取回电池、从机架201取出电池，并将电池放入设备中。更换可以手动完成，其中用户可以手动将电池插入指示的机架并从指示的机架中取出电池。在更换完成时，设备退出(707)设备基站103。方法700中的各种动作可以以呈现的顺序、不同的顺序或同时执行。此外，在一些实施例中，图7中列出的一些动作可以省略。
考虑到用户正在使用包括一个或多个电池组的设备。如果该设备包括两个或更多电池组，则电池组中的一个被指定为主电池(master)而其它电池组被指定为副电池(slave)。如果设备仅包括一个电池组，则该电池组可用作主电池。在本文的示例中，已经考虑了包括一个主电池和至少一个副电池的设备。
主电池可以使用无线广播装置(使用诸如蓝牙、BLE(低功耗蓝牙)、Wi-Fi、Zigbee以及Wi-Fi Direct等合适的技术)来宣告其存在(advertise itspresence)。更换基站101可以连续扫描主电池，更换基站101可以与主电池无线通讯。
利用从主电池接收的信息，更换基站101可以确定用户的意图。更换基站101可以使用诸如用户行进方向、电池组的SoC以及用户历史等信息来确定用户的意图。更换基站101还可以使用诸如GPS(全球定位系统)以及视频监控等装置来确定设备的特定位置。
使用设备的确定位置来确定用户正处于更换电池组的位置时，更换基站101可以使用合适的认证装置使用户能够认证自己。这可包括用户提供用户名/密码、使用用户的生物特征细节以及用户扫描RFID(射频识别)代码等中的至少一个。
主电池可进一步无线连接至更换基站101。主电池可以与更换基站101交换诸如SoC、SoH、温度、损坏(如果有)、能量使用以及使用情况(usageprofile)等信息。主电池还可以使副电池与更换基站101无线通讯，并且向更换基站101提供诸如SoC、SoH、温度、损坏(如果有)、能量使用以及使用情况等信息。
更换基站101可以执行服务发现(service discovery)，其可包括确定设备中电池组的SoC、设备中电池组的SoH、使用情况以及更换基站101中电池组的定制(基于用户偏好、使用以及用户历史等)等。可以使用从主电池和副电池接收的信息来执行服务发现。然后，更换基站101可以使用诸如音频装置、视频装置、视听装置以及SMS等合适的装置向用户提供指示。
然后，用户可以通过使用诸如按下按钮、按下切换(toggle)/物理锁定装置来执行动作，从而尝试解锁设备中的一个或多个电池组。该装置可以是机械装置或电子装置中的至少一种。更换基站101可以从主电池或副电池(经由主电池)接收尝试解锁电池组的通知。在更换基站101确认电池组可以被解锁(基于用户情况、使用以及更换基站101中合适的电池组的可用性等)，更换基站101可以向主电池或者副电池(经由主电池)提供解锁的指示。然后解锁电池组，且用户可以从设备中移除电池组。
更换基站101可以进一步确定更换基站101中的停靠点(dock)，其中用户可以将电池插入确定的停靠点中。更换基站101可以进一步解锁该停靠点。更换基站101可以通过检查更换基站101是否使用有线装置(例如CAN(控制器区域网络)总线)与电池组通讯，来检查电池组是否已插入到停靠点中。在本文的实施例中，用户可以从其设备仅插入一个电池组。在本文的实施例中，用户可以插入其设备中存在的所有电池组。在本文的实施例中，用户可以从设备中存在的所有电池组中插入两个或更多电池组。
在确定用户已将一个或多个电池组(battery pack(s))插入确定的一个或多个停靠点(dock(s))中时，更换基站101可以使用诸如用户从电池组消耗的能量、用户情况以及用户计划等信息来启动用户的计费过程。
更换基站101还可以为用户选择一个或多个电池组，其中所选的一个或多个电池组的数量等于插入更换基站101中的一个或多个电池组的数量。所选的一个或多个电池组可以根据例如用户情况、用户偏好、使用情况以及历史等附加因素。在本文的实施例中，更换基站101可以使用户能够选择和/或修改所选择的电池。更换基站101可以解锁所选的一个或多个电池组的相应一个或多个停靠点。然后，用户可以移除所选的一个或多个电池组并将该一个或多个电池组插入设备中。
更换基站101可以与所选择的电池无线通讯。更换基站101可以验证所选择的一个或多个电池组是否存在于正确的设备/主机/用户中，其中主机可以是主电池。在验证所选的一个或多个电池组存在于正确的设备/主机/用户中时，更换基站101可以使一个或多个电池组向设备分配电力。
本文公开的实施例提供了标准化的更换基站，其便于传输并且能快速地安装于一个位置处(其中该安装可包括对准和锁定元件并将电池基站102插入至少一个电源中)。
上述对具体实施例的描述将充分揭示本文实施例的一般性质，通过应用现有的知识，在不偏离一般概念的情况下，可任意修改和/或改编这些具体实施例的各种应用，且因此，这些改编和修改应该并且旨在所公开实施例的等效含义和范围内理解。应理解的是，本文采用的措辞或术语是出于描述的目的而非限制。因此，尽管本文的实施例已经根据优选实施例来描述，但是本领域技术人员将认识到，可以在本文所述的实施例的宗旨和范围内通过修改来实践本文的实施例。

Claims (21)

1.一种更换基站(101)，其用于与设备更换至少一个电池，所述更换基站包括便携式的至少一个电池基站(102)，所述至少一个电池基站(102)包括：
多个电池调节机架(201)；
电源转换器(203)，其用于使所述更换基站(101)通过电源接口(207)连接至至少一个外部电源；
至少一个双向电源单元(208)，其用于
从至少一个所述外部电源；且
从至少一个其它电池调节机架(201)中的至少一个其它电池组中的至少一个；
向至少一个电池调节机架(201)中的至少一个电池组提供电力；
从至少一个电池调节机架(201)中的至少一个电池组向连接至更换基站(101)的至少一个外部负载提供电力；
通讯接口(205)，其用于使更换基站(101)能够与至少一个外部实体通讯；和
控制器(206)，其配置为用于
确定至少一个电池调节机架(201)，其中将放置来自设备的至少一个已用的电池组；
确定所述至少一个电池调节机架(201)中用于设备的至少一个新的电池组；
调节确定的所述至少一个新的电池组和所述至少一个电池调节机架(201)；以及
使用自动系统、半自动系统以及手动装置中的至少一个更换至少一个已用的电池组和至少一个新的电池组。
2.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述控制器(206)配置为对所述设备的用户、所述设备和所述已用的电池组进行验证。
3.如权利要求2所述的更换基站，其中，所述控制器(206)配置为在执行身份验证时解锁所述设备中所述已用的电池组。
4.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池调节机架(201)配置为对所述电池调节机架(201)中的至少一个电池组充电。
5.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池调节机架(201)配置为调节所述电池调节机架(201)中的至少一个电池组。
6.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池调节机架(201)配置为将能量从所述电池调节机架(201)中的至少一个电池组传输到至少一个外部负载。
7.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池基站(102)还包括用于将所述电池组锁定在所述电池调节机架(201)中的锁。
8.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池基站(102)进一步包括温度控制器(204)，所述温度控制器(204)进一步包括至少一个热敏元件。
9.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池基站(102)还包括用于检测污染物的至少一个传感器。
10.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池基站(102)连接到至少一个可再生能源。
11.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电源单元(208)还包括至少一个双向电源架(401)和至少一个充电单元(501)。
12.如权利要求10所述的更换基站，其中，所述至少一个电源架(401)以并联和串联的方式连接到至少一个单一电池组。
13.如权利要求10所述的更换基站，其中，所述至少一个充电单元(501)以并联和串联的方式连接到至少一个单一电池组。
14.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池基站(102)还包括存储和取回系统(202)，其中所述存储和取回系统(202)配置为使用所述自动系统更换至少一个已用的电池组和至少一个新的电池组。
15.如权利要求14所述的更换基站，其中，所述控制器(206)配置为用于对准所述存储和取回系统(202)。
16.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述电池基站(102)还包括存储和取回系统(202)，其中所述存储和取回系统(202)配置为使用所述半自动系统更换至少一个已用的电池组和至少一个新的电池组。
17.如权利要求16所述的更换基站，其中，所述控制器(206)配置为用于对准所述存储和取回系统(202)。
18.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述控制器(206)配置为用于执行计费服务。
19.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述更换基站(101)还包括至少一个设备基站(103)，其中，在所述至少一个电池基站(102)和所述至少一个设备基站(103)之间存在至少一条路径。
20.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述更换基站(101)包括至少一个容器。
21.如权利要求1所述的更换基站，其中，所述更换基站(101)是模块化的。
CN201880008962.8A 2017-02-21 2018-02-08 一种模块化可扩展的电池更换基站 Active CN110312635B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN201741006182 2017-02-21
IN201741006182 2017-02-21
PCT/IN2018/050068 WO2018154594A1 (en) 2017-02-21 2018-02-08 A modular and scalable battery swap station

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110312635A true CN110312635A (zh) 2019-10-08
CN110312635B CN110312635B (zh) 2023-03-24

Family

ID=63253145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880008962.8A Active CN110312635B (zh) 2017-02-21 2018-02-08 一种模块化可扩展的电池更换基站

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110312635B (zh)
WO (1) WO2018154594A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113415208A (zh) * 2021-08-23 2021-09-21 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 换电控制组件

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209581426U (zh) * 2018-12-07 2019-11-05 蔚来汽车有限公司 模块化换电平台、模块组件、模块以及充换电系统
US10919162B2 (en) 2018-12-26 2021-02-16 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for efficient power management of modular mobile robot platforms with replaceable batteries
US20220332211A1 (en) * 2019-09-27 2022-10-20 T.C. Piri Reis Universitesi Battery swap station
EP4084262A4 (en) * 2019-12-26 2024-01-24 Aulton New Energy Autom Tech Group CHARGING SYSTEM FOR SWITCHING STATION OR ENERGY STORAGE STATION
CN115023365A (zh) * 2020-01-23 2022-09-06 松下知识产权经营株式会社 蓄电组的认证方法、蓄电组、充电装置、电动移动体以及电动移动体的控制装置
US11338700B2 (en) 2020-04-03 2022-05-24 Ola Electric Mobility Private Limited Battery swapping to manage in-vehicle battery communication
CN116547177A (zh) 2021-08-31 2023-08-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 车辆换电方法、换电站、车辆及系统
CN114347844B (zh) * 2022-03-18 2022-06-07 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 用于基于车辆尺寸检测来控制换电操作的方法和系统
DE102022117923A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 bioenergy concept GmbH Versorgungsstation für Elektrofahrzeuge
WO2024025478A1 (en) * 2022-07-29 2024-02-01 Sun Mobility Pte Ltd Systems and methods for secured swapping of battery packs at the swapping station

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102315677A (zh) * 2011-09-08 2012-01-11 中国电力科学研究院 一种电动汽车充换电站监控系统
CN102923099A (zh) * 2012-08-22 2013-02-13 北京国网普瑞特高压输电技术有限公司 一种模块化箱式充换电站
WO2013080211A1 (en) * 2011-12-02 2013-06-06 Better Place GmbH Battery selection system and method
CN103825339A (zh) * 2014-03-19 2014-05-28 国家电网公司 一种集成式一体化电动汽车电池更换系统
CN105365792A (zh) * 2015-10-12 2016-03-02 重庆热谷机器人科技有限责任公司 一种电动汽车充换电系统
CN105667464A (zh) * 2016-03-18 2016-06-15 蔚来汽车有限公司 基于云存储的电动汽车换电系统和方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2771091C (en) * 2006-02-09 2016-08-30 Karl F. Scheucher Scalable intelligent power supply system and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102315677A (zh) * 2011-09-08 2012-01-11 中国电力科学研究院 一种电动汽车充换电站监控系统
WO2013080211A1 (en) * 2011-12-02 2013-06-06 Better Place GmbH Battery selection system and method
CN102923099A (zh) * 2012-08-22 2013-02-13 北京国网普瑞特高压输电技术有限公司 一种模块化箱式充换电站
CN103825339A (zh) * 2014-03-19 2014-05-28 国家电网公司 一种集成式一体化电动汽车电池更换系统
CN105365792A (zh) * 2015-10-12 2016-03-02 重庆热谷机器人科技有限责任公司 一种电动汽车充换电系统
CN105667464A (zh) * 2016-03-18 2016-06-15 蔚来汽车有限公司 基于云存储的电动汽车换电系统和方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113415208A (zh) * 2021-08-23 2021-09-21 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 换电控制组件

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018154594A1 (en) 2018-08-30
CN110312635B (zh) 2023-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110312635A (zh) 一种模块化可扩展的电池更换基站
WO2018104965A1 (en) Battery swapping systems and methods
EP3044027B1 (en) Methods and systems for delivering electric energy
EP3648234A1 (en) Wireless battery management apparatus and battery pack including same
CN102629770B (zh) 电池充电站
US7723951B2 (en) Battery charging apparatus having a chute and method of recharging a battery
CN108352537A (zh) 用于多种应用和电动车辆的便携式且模块化储能器
US11535111B2 (en) Mobile charging unit, particularly for electric vehicles, and a management system thereof for the delivery of charges on request
CN102771028A (zh) 用于电池接口装置的补丁和相关系统及方法
US20200313249A1 (en) Systems and Applications Based on Modular Battery Packs
US20130119920A1 (en) Electric vehicle charging system and charging management method thereof
US20100114800A1 (en) Cartridge battery, management device, battery system, management method, and program
CN103507592A (zh) 用于车辆座舱调节的方法和装置、对应的计算机程序和对应的计算机可读存储器
WO2016044747A1 (en) Devices, systems and methods for collecting, generating, tracking and/or sharing energy
CN103688435A (zh) 信息处理装置、方法、程序、记录介质和信息处理系统
US20180244164A1 (en) Battery charging stations and associated methods of use
GB2516120A (en) Methods and systems for delivering electric energy
JP6571905B1 (ja) 電力システム、エネルギーシステム、エネルギー授受方法、プログラム、端末、及び移動体
CN207068014U (zh) 一种电动车辆的动力蓄电池及其电子身份系统
JP3233496U (ja) 災害時給電ネットワークシステム
US20230014378A1 (en) Electric vehicle mobile charging station and method of delivery
KR102019526B1 (ko) 전기 모터 차량 내에 통합되는 축전지를 충전시키기 위한 방법
CN109427001A (zh) 移动电源的租借管理设备及方法
KR102487133B1 (ko) 전기운송장치의 충전기
US11657658B2 (en) Information providing server, information providing system, and recording medium

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant