CN113991778A - 电池交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池交换系统，其中，包括多个电池交换站与中央管理站。每一个电池交换站包括至少一电池交换装置，电池交换装置包括电池承载模块与电源供应模块。电池承载模块包括柜体，用以容置至少一充电电池。中央管理站信号连通多个电池交换站。在每一个电池交换站中，当柜体内容置有充电电池且是充饱状态时，电池交换站传送由第一电池可交换信息至中央管理站。当柜体内容置有已充饱电池时，电池交换站传送第二电池可交换信息至中央管理站。使用者通过手持式电子装置信号连通中央管理站，以获得第一电池可交换信息与第二电池可交换信息的至少其中之一。

Description

电池交换系统

本发明是2017年02月16日所提出的申请号为201710084035.1、发明名称为《电池交换系统以及电池交换方法》的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电池交换系统，尤其涉及一种应用于电动行动设备的不同规格的电池交换系统。

背景技术

电动行动设备如电动汽车、高尔夫球车等使用的电池可以手动或利用简易辅具进行电池的交换，以补充能源，并可彼此串并联以供应大功率电池。这样的电池除了电动行动设备还可应用于能源储存系统(ESS)。

然而现有技术中，电动行动设备的充电技术还有待改进之处。以电动机车为例，目前市面上存在有许多不同厂牌的电动机车，而不同厂牌的电动机车使用不同规格的充电电池，这些不同规格的充电电池难以共享同一充电系统，然而，各车厂使用各自适用规格的电池仍为目前必需。其中一原因在于各厂牌机车需选用与自家生产的机车能够良好搭配的电池，另一原因在于当行动设备电池故障时，若各车厂都使用统一规格的共通电池，将难以确认是车体导致电池故障抑或是电池本身故障，以及车厂与车厂间的责任难以厘清。然而规格不一的电池导致许多问题，例如，电池规格不一使得充电以及电池交换等行为受到限制。

此外，由于电池充电需要花费时间，而若电动行动设备的用户必须要在充电装置前等待电池充电完毕，将降低电动行动设备的机动性与交换意愿。并且，利用电动行动设备进行远程旅行时，来回所需的电量往往超过该设备所配置电池的电容量，而若用户为避免电池电量不足而必须携带替换电池以进行交换的话，将会增加电动行动设备的负载与担心耗电量无法远距离接续行驶的不安。

发明内容

本发明是针对一种电池交换系统，以提高不同规格电池交换的便利性与机动性。

根据本发明的实施例的一种电池交换系统，其中，包括多个电池交换站与中央管理站。每一个电池交换站包括至少一电池交换装置，电池交换装置包括电池承载模块与电源供应模块。电池承载模块包括柜体，用以容置至少一电池承载匣内所置放的一充电电池。中央管理站信号连通多个电池交换站。在每一个电池交换站中，可容许纳入不同规格电池于同一交换站中，当柜体内容置有充电电池且是充饱状态时，电池交换站传送由第一电池可交换信息至中央管理站。当柜体内容置有已充饱电池时，电池交换站传送第二电池可交换信息至中央管理站。使用者通过手持式电子装置信号连通中央管理站，以获得第一电池可交换信息与第二电池可交换信息的至少其中之一。

本发明的有益效果在于，本发明实施例所提供的电池交换系统能通过所述在同一电池交换站可传送所述不同规格电池的已充饱电池的所述电池已上架信息以及所述第二电池位置信息给所述中央管理站，且所述手持式电子装置能通过所述中央管理站以获得至少包括所述已充饱电池的所述电池已上架信息以及所述第二电池位置信息的一第二电池可交换信息，借此以提高电池交换的便利性和机动性。

附图说明

图1为依据本发明第一实施例的电池交换系统的功能方块图；

图2为依据本发明第一实施例的电池交换系统的多个电池交换站布置于街道的示意图；

图3为依据本发明第一实施例的电池交换系统的其中一电池交换站的其中一电池承载模块的组合示意图；

图4为依据本发明第一实施例的电池交换系统的其中一电池交换站的其中一电池承载模块的分解示意图；

图5为依据本发明第一实施例的电池交换系统的电池承载匣承载主要电力电池的示意图；

图6为依据本发明第一实施例的电池交换系统的电池承载匣承载辅助电力电池的示意图；

图7为依据本发明第一实施例的电池交换系统承载主要电力电池时使用高度调整件的示意图；

图8为依据本发明第一实施例的电池交换方法中的充电电池交换流程图；

图9为依据本发明第二实施例的电池交换方法中的已充饱电池交换流程图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

请参阅图1至图7所示，本发明第一实施例提供一种电池交换系统Z，其包括多个电池交换站E、一中央管理站M以及一手持式电子装置U。本发明不限制电池交换站E的数目及其设置的地点。在本实施例中，如图2所示，电池交换系统Z具有八个电池交换站E，且电池交换站E可设置于民家、商店(例如：便利商店)、加油站、图书馆、邮局、住家、公园、学校、著名景点等常有人潮经过的设施附近，且上述各区域范围内的各交换站共享一wifi网络或数个wifi网络。

进一步来说，图1所示每一个电池交换站E包括至少一电池交换装置1内含一电池承载模块11以及一电源供应模块12。如图3所示，电池承载模块11包括一柜体111以及至少一放置在柜体111内的电池承载匣112，其中，至少一电池承载匣112包括一承载壳体1121，承载壳体1121具有一用于容置一充电电池B1的容置空间R1，且充电电池B1通过相对应的电池交换站E以提供一第一电池位置信息N11。

详细而言，充电电池B1为一主要电力电池B11以及一辅助电力电池B12两者其中之一，辅助电力电池B12的电容量小于主要电力电池B11的电容量，且辅助电力电池B12的体积小于或者等于主要电力电池B11的体积。举例来说，主要电力电池B11可为一种原电池(Original Cell)，辅助电力电池B12可为一种原厂许可的租用电池(Rental Cell)，租用电池的电容量可大于或小于原电池的电容量，且租用电池的体积可小于、大于或者等于原电池。然而，本发明不以此为限。

进一步来说，主要电力电池B11可单独安装于电动行动设备中而对电动行动设备进行放电，其为各电动行动设备厂商自行制造及贩卖。辅助电力电池B12用以提供主要电力电池B11额外的替代电力。一般而言，各厂牌的主要电力电池B11具有不同的规格，且只适用于同一厂牌的电动行动设备，而辅助电力电池B12在容置空间R1，可弹性容许使用不同能量密度的材料或电池形状的变更，但与主要电力电池的充电基座规格必须一致，如此才可与充电接头的位置相互对应，而可延续使用各厂牌主要电力电池B11的相关零配件。进一步来说，各电动行动设备厂牌的主要电力电池B11可以具有水平或垂直的充电基座，在容置空间R1的可容纳范围内，不同容积的辅助电力电池B12只要具有同样的充电基座即可被放置于柜体111内。

此外，在本实施例中，柜体111可由多个单元柜(1111，1112，1113，1114)所组成，形成一组合柜体。举例来说，如图3所示，两个单元柜(1111，1112)各具有两个电池承载匣容置空间S1，用于容纳电池承载匣112。电池承载匣112用于定位主要电力电池B11或辅助电力电池B12，并且借由改变各品牌搭配的可拆式组件1122，电池承载匣112可承载不同厂牌的主要电力电池B11。此外，单元柜1111中的电池承载匣112承载主要电力电池B11，单元柜1112中的电池承载匣112承载辅助电力电池B12。进一步来说，单元柜1111中的电池承载匣112承载的主要电力电池B11可以是不同厂牌制造的主要电力电池B11。然而，本发明不以此为限，在其他实施例中，柜体111所具有的单元柜的数目、每一个单元柜所具有的电池承载匣容置空间S1的数目、每一个电池承载匣112是用来承载主要电力电池B11或是辅助电力电池B12以及主要电力电池B11是否属于同一个厂牌均不限于上述。

由于考虑到电动行动设备的使用者通常不愿意将附随的主要电力电池B11用以与他人使用过的主要电力电池B11交换，而借由上述结构，柜体111可容纳不同厂牌的主要电力电池B11，亦可容纳辅助电力电池B12，借此，不愿意交换主要电力电池B11的使用者仅须交换辅助电力电池B12即可补充电力。因此，上述结构提高了使用者利用电池交换装置1进行电池交换的意愿。

更进一步来说，第一电池位置信息包含充电电池位于哪一个电池交换站、电池交换站中的哪一个电池交换装置以及电池交换装置中的哪一个位置的信息。举例来说，假设图2中的便利商店旁的电池交换站E中具有三个电池交换装置(图中未显示)中的第3个电池交换装置具有四个充电电池(图中未显示)，则四个充电电池中的第4个充电电池所提供的第一电池位置信息N11能够反映其位在上述便利商店旁的电池交换站中的第3个电池交换装置中的第4个充电电池的位置。

接着，如图1所示，电源供应模块12包括至少一电力供应线L，其中，电力供应线L电性连接于至少一电池承载匣112，以提供电力给充电电池B1。中央管理站M信号连通于多个电池交换站E。手持式电子装置U信号连通于中央管理站M。当至少一电池交换装置1的充电电池B1为充饱状态时，电池交换站E传送充电电池B1的一电池已充饱信息N12以及第一电池位置信息N11给中央管理站M，且手持式电子装置U通过中央管理站M以获得至少包括充电电池B1的电池已充饱信息N12以及第一电池位置信息N11的一第一电池可交换信息。借此，使用手持式电子装置U的使用者能够在需要交换电池时，借由手持式电子装置U知道当下何处有距离最近的已充饱的充电电池可供交换。

进一步来说，请参阅图3至图7，电池承载匣112还进一步包括一可拆式组件1122，可拆式组件1122设置在用于置放充电电池的承载壳体1121的容置空间R1内，更明确地说，容置空间R1为承载壳体1121的壳内空间。可拆式组件1122包括一宽度调整件(1122a、1122b)以及一深度调整件1122c。其中，容置空间R1具有一最大宽度W以及一最大深度D，且充电电池(B1、B2)具有一预定宽度W’以及一预定深度D’。另外，容置空间R1的最大宽度W以及最大深度D分别大于充电电池的预定宽度W’以及预定深度D’，且可拆式组件1122的宽度调整件(1122a、1122b)以及深度调整件1122c两者中的其中一者设置在承载壳体1121与充电电池B1之间，以限制充电电池B1相对于承载壳体1121的位置，使充电电池B1可与充电接头位置相对应且稳当地接合。明确地说，充电电池(B1、B2)的预定宽度W’加上宽度调整件(1122a、1122b)各自的宽度将近似于承载壳体1121壳内容置空间R1的最大宽度W，且充电电池B1的预定深度D’加上深度调整件的深度将近似于容置空间R1的最大深度D。借由上述结构方法，不同规格的充电电池B1可在电池承载模块11中充电，以达到不同规格充电电池的整合。

更进一步来说，请参阅图7，容置空间R1具有一最大高度，充电电池B1中的主要电力电池B11具有一预定高度H’，且可拆式组件还可进一步包括一高度调整件1122d。另外，容置空间R1的最大高度H大于充电电池的预定高度H’，且可拆式组件1122的高度调整件1122d设置在承载壳体1121与主要电力电池B11之间，以限制主要电力电池B11相对于承载壳体1121的位置。明确地说，主要电力电池B11的预定高度H’加上高度调整件1122d的高度将近似于容置空间R1的最大高度H。借此，主要电力电池B11将可更稳固地被存放在柜体111中，不受外力(例如：撞击、震动等)的干扰而产生偏移。

请一并参照图1、图3及图4，在本实施例中，电池承载模块11还包括至少一放置在柜体111内的电池置放匣113，至少一电池置放匣113具有一用于置放一已充饱电池B2的置放空间R2，且已充饱电池B2通过相对应的电池交换站E，以提供一第二电池位置信息N21以及一电池已上架信息N22。借此，电池交换站E会传送已充饱电池B2的电池已上架信息N22以及第二电池位置信息N21给中央管理站M，且手持式电子装置U能通过中央管理站M以获得至少包括已充饱电池B2的电池已上架信息N22以及第二电池位置信息N21的一第二电池可交换信息。

请配合参阅图1、图3及图4。进一步来说，充电电池B1以及已充饱电池B2的差异在于：充电电池B1的充电是在柜体111内进行，待充饱电后，供使用者取出并以一待充电电池取代其位置而进行充电。而已充饱电池B2是一已充电完成的电池，其由一电池配送员S经配送以放置于电池置放匣113之中，以供使用者租用。更详细地说，当电池置放匣113内为空载时，电池交换站E会传送一电池待上架讯息给一电池配送员S。当电池配送员S将一已充电完成的已充饱电池B2放置于空载的电池置放匣113后，电池交换装置1会传送一电池已上架信息N22以及第二电池位置信息N21给中央管理站M，而手持式电子装置U则会再通过中央管理站M以获得至少包括已充饱电池的电池已上架信息N22以及第二电池位置信息N21的一第二电池可交换信息。借此，手持式电子装置U的用户可在需要租用电池时，通过手持式电子装置U而得知当下何处有距离最近的已充电完成的电池可供租用。

进一步来说，单元柜(1113、1114)各自具有两个电池置放匣容置空间S2，用以容纳电池置放匣113。且已充饱电池B2为一已充饱的主要电力电池B21以及一已充饱的辅助电力电池B22两者其中之一，已充饱的辅助电力电池B22的电容量小于已充饱的主要电力电池B21的电容量，且已充饱的辅助电力电池B22的体积小于或者等于已充饱的主要电力电池B21的体积。举例来说，在本实施例中，已充饱的主要电力电池B21为已充饱的全电池，已充饱的辅助电力电池B22为已充饱的半电池，且单元柜1113中的电池置放匣113用于容纳已充饱的主要电力电池B21，单元柜1114中的电池置放匣113用于容纳已充饱的辅助电力电池B22。然而，本发明不以此为限。例如，在其他实施例中，单元柜1113中的电池承载匣112也可用于容纳已充饱的辅助电力电池B22。

再举例来说，在本实施例中，柜体111具有四个单元柜(1111、1112、1113、1114)，其中的两个单元柜(1111、1112)用于容纳电池承载匣112，另外的两个单元柜(1113、1114)用于容纳电池置放匣113，且单元柜1111中的电池承载匣112容纳主要电力电池B11，单元柜1112中的电池承载匣容纳辅助电力电池B12。另外，单元柜1113中的电池置放匣113容纳已充饱的主要电力电池B21，且单元柜1114中的电池置放匣113容纳已充饱的辅助电力电池B22。然而，在其他实施例中，柜体111可具有任意数目的单元柜，单元柜可具有任意数目的电池承载匣容置空间S1或是电池置放匣容置空间S2。另外，每一个电池承载匣112能承载主要电力电池B11或者辅助电力电池B12，且每一个电池置放匣113能承载已充饱的主要电力电池B21抑或已充饱的辅助电力电池B22。

在本发明的其他实施例中，本发明的电池交换系统的手持式电子装置U可通过中央管理站M规划电动行动设备的行进路线，中央管理站M并根据电动行动设备所使用的充电电池B1的电容量、耗电率以及行进路线来向路途会经过的电池交换站E预约将要进行电池交换的充电电池B1或已充饱电池B2。此外，当电池进入备用容量范围时，其可自动与使用者的手持式电子装置U连接，手持式电子装置U将电池容量即将不足的讯号传送至中央管理站M，而中央管理站M提供数个可提供电池以供交换的电池交换站E信息，再由用户利用手持式电子装置U向电池交换站进行预约，并前往交换。若使用者未进行预约，则电池交换站E可在需要交换电池的电动行动装置接近时感应到此电动行动设备并点亮电池交换站E上的一显示灯，提醒使用者附近有电池可供交换。并且，手持式电子装置U可在中央管理站M上建立以个人为单位的认证用户、每一认证用户所拥有的电池的识别号以及储值金账户、代币或银行信用卡等。中央管理站M可依据每一认证用户的电池交换行为而向其储值金账户、代币或银行信用卡等扣款，并可依据电池交换装置的一电量侦测单元以及一充电量纪录单元而向手持式电子装置U回报电池的履历、折旧率等电池健康管理信息。

借由上述技术特征，本发明的电池交换系统可实现不同电动行动设备厂商在电池质量上的责任范围厘清。举例而言，电池交换系统Z可由租赁公司负责营运，并提供电池承载匣112、电池置放匣113、可拆式组件1122与其他安全装置，而电动行动设备的制造厂商仅需提供主要电力电池B11、辅助电力电池B12以及可与电源供应模块12兼容的充电设备，即可使购买各厂出产的电动行动设备的消费者共同使用电池交换系统Z。

请配合参阅图1至图7以及图8，本发明第二实施例提供一种电池交换方法，其包括：首先，提供多个电池交换站E，每一个电池交换站E包括至少一电池交换装置1(步骤S100)；接着，当至少一电池交换装置1的一充电电池B1为充饱状态时，电池交换站E传送充电电池B1的一第一电池位置信息N11以及一电池已充饱信息N12给一中央管理站M(步骤S102)；然后，一手持式电子装置U通过中央管理站M，以获得至少包括一充电电池B1的电池已充饱信息N12以及第一电池位置信息N11的一第一电池可交换信息(S104)；最后，依据手持式电子装置U所获得的第一电池可交换信息，以进行已充饱的充电电池B1与一待交换电池的交换(步骤S106)。借此，通过上述技术手段，电动行动设备的使用者可在任何一个需要交换电池的时刻，利用手持式电子装置U查询是否有位于附近的电池交换站具有充饱电的充电电池B1可供交换。借此，不须耗费时间等待电池充饱电，亦不须携带备用电池，可提高电动行动设备的机动性。

请配合参阅图1至图7以及图9，依据本发明第二实施例的电池交换方法还进一步包括：首先，至少一电池交换装置1传送一已充饱电池B2的一电池已上架信息N22以及一第二电池位置信息N21给一中央管理站(步骤S200)；接着，一手持式电子装置U通过中央管理站M，以获得至少包括已充饱电池B2的电池已上架信息N22以及第二电池位置信息N21的一第二电池可交换信息(步骤S202)；最后，手持式电子装置所获得的第二电池可交换信息，以进行已充饱电池B2与另一待交换电池的交换(步骤S204)。借此，通过上述技术手段，电动行动设备的使用者可选择租用离自己所在地点最近的电池交换站E所提供的已充饱电池B2进行交换。

本发明的有益效果在于，本发明的电池交换系统能通过电池交换站传送充电电池B1的一电池已充饱信息N12以及第一电池位置信息N11给中央管理站M，且手持式电子装置能通过中央管理站以获得至少包括充电电池的电池已充饱信息N12以及第一电池位置信息N11的一第一电池可交换信息，借此以提高电池交换的便利性和机动性。

此外，本发明的电池交换系统Z能通过电池交换站E传送已充饱电池B2的一电池已上架信息N22以及第二电池位置信息N21给所述中央管理站M，且手持式电子装置U能通过中央管理站M以获得至少包括已充饱电池B2的电池已充饱信息N22以及第二电池位置信息N21的第二电池可交换信息，借此以提高电池交换的便利性和机动性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池交换系统，适用于电动行动设备，其特征在于，包括：

多个电池交换站，每一个所述电池交换站包括至少一电池交换装置，所述电池交换装置包括：

电池承载模块，包括柜体，用以容置至少一充电电池(B1,B2)；

电源供应模块，所述至少一充电电池(B1,B2)包括在所述柜体内由所述电源供应模块进行充电的充电电池(B1)与被配送员放置于所述柜体内的已充饱电池(B2)的至少其中之一；以及

中央管理站，信号连通所述多个电池交换站，

在每一个所述电池交换站中，当所述柜体内容置有所述充电电池(B1)且是充饱状态时，所述电池交换站传送由所述充电电池(B1)的电池位置信息及电池已充饱信息所组成的第一电池可交换信息至所述中央管理站，

在每一个所述电池交换站中，当所述柜体内容置有所述已充饱电池(B2)时，所述电池交换站传送由所述已充饱电池(B2)的电池位置信息及电池已上架信息所组成的第二电池可交换信息至所述中央管理站，

使用者通过手持式电子装置信号连通所述中央管理站，以获得每一个所述电池交换站的所述第一电池可交换信息与所述第二电池可交换信息的至少其中之一。

2.根据权利要求1所述的电池交换系统，其特征在于，所述至少一充电电池(B1,B2)包括主要电力电池以及辅助电力电池的至少其中之一，所述辅助电力电池的电容量小于所述主要电力电池的电容量，且所述辅助电力电池的体积小于或者等于所述主要电力电池的体积。

3.根据权利要求1所述的电池交换系统，其特征在于，所述至少一充电电池(B1,B2)包括不同规格的多个主要电力电池以及辅助电力电池。

4.根据权利要求1所述的电池交换系统，其特征在于，所述电池承载模块还包括放置在所述柜体内的至少一电池承载匣，用以容置所述充电电池(B1)，所述电源供应模块通过至少一电力供应线电性连接至所述电池承载匣，以供电至所述充电电池(B1)，所述至少一电池承载匣包括：

承载壳体，具有容置空间以容置所述充电电池(B1)；

可拆式组件，设置在所述承载壳体的所述容置空间内，且所述可拆式组件包括宽度调整件以及深度调整件，

其中，所述容置空间具有最大宽度以及最大深度，且所述充电电池具有预定宽度以及预定深度，

其中，所述容置空间的所述最大宽度以及所述最大深度分别大于所述充电电池的所述预定宽度以及所述预定深度，且所述可拆式组件的所述宽度调整件以及所述深度调整件两者中的其中一者设置在所述承载壳体与所述充电电池之间，以限制所述充电电池相对于所述承载壳体的位置。

5.根据权利要求4所述的电池交换系统，其特征在于，所述容置空间具有最大高度，所述充电电池具有预定高度，所述可拆式组件包括高度调整件，所述容置空间的所述最大高度大于所述充电电池的所述预定高度，且所述可拆式组件的所述高度调整件设置在所述承载壳体与所述充电电池之间，以限制所述充电电池相对于所述承载壳体的位置。

6.根据权利要求1所述的电池交换系统，其特征在于，所述电池承载模块还包括放置在所述柜体内的至少一电池置放匣，用以容置所述已充饱电池(B2)。

7.根据权利要求1所述的电池交换系统，其特征在于，所述使用者通过所述手持式电子装置将所述电动行动设备的行进路线与所述电动行动设备的充电电池信息提供至所述中央管理站，以预约所述充电电池(B1)或所述已充饱电池(B2)。

8.根据权利要求1所述的电池交换系统，其特征在于，当所述电动行动设备的充电电池进入备用容量范围时，所述电动行动设备信号连通所述手持式电子装置以将所述电动行动设备的充电电池信息传送至所述中央管理站。

9.根据权利要求8所述的电池交换系统，其特征在于，所述中央管理站依据接收到的所述电动行动设备的充电电池信息而预约所述充电电池(B1)或所述已充饱电池(B2)。

10.根据权利要求8所述的电池交换系统，其特征在于，所述电动行动设备通过所述手持式电子装置以将所述电动行动设备的行进路线传送至所述中央管理站，所述中央管理站依据所述电动行动设备的行进路线，而在所述电动行动设备行经其中一所述电池交换站时，通过所述电池交换站的显示灯提醒所述使用者。

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