KR102238078B1 - 배터리 충전 규칙을 결정하고 관리하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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다니엘 빅커리
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고고로 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 장치 교환 스테이션(device-exchange station)에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치(exchangeable energy storage devices)를 충전(charging)하기 위한 방법 및 연관된 시스템에 관한 것이다. 상기 방법은, 예를 들어, (1) 수요 정보(demand information)를 수신하는 단계; (2) 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각의 충전 상태 (SoC: state-of-charge), 수요 정보, 및 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 임계(charging threshold)에 적어도 부분적으로 기초하여 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획(charging plan)을 결정하는 단계; (3) 충전 규칙(charging rule)에 기초하여 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 명령(charging command)을 생성하는 단계; 및 (4) 충전 명령을 장치 교환 스테이션으로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 충전 규칙을 결정하고 관리하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING AND MANAGING BATTERY CHARGING RULES}
본 출원은 그 전체가 본원에 참고로 포함된, 2017년 12월 29일자로 출원된 미국 가출원 제 62/612,160호에 대해 이익 및 우선권을 주장한다.
본 기술은 저장 장치 교환 스테이션(storage-device exchange station)에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치(exchangeable energy storage device)의 충전 규칙(charging rules)을 결정하고 관리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
작동 조건 또는 충전 조건과 같은 많은 요소들이 재충전 가능한 배터리의 성능 및 수명에 영향을 미칠 수 있다. (다양한 유형의 배터리를 포함할 수 있는) 복수의 교환 가능한 배터리를 처리하는 교환 가능한 배터리 시스템에 대해, 최상으로 가능한 성능을 유지하도록 배터리 각각을 적절하게 충전하는 방식을 알기는 어렵다. 이러한 교환 가능한 배터리가 사용되어 상이한 작동 조건 하에서 다양한 사용자에 의해 사용되는 경우 더욱 어렵다. 부적절한 충전은 배터리의 에너지 효율 및 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 다루기 위해 개선된 시스템 및 방법을 가지는 것이 바람직하다.
개시된 기술의 실시예는 첨부된 도면을 사용하여 기술되고 설명될 것이다.
도 1은 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템을 도시하는 개략도이다. 이 시스템은 복수의 샘플링 배터리(multiple sampling batteries)로부터 정보를 수집하도록 구성된다.
도 2는 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템을 도시하는 개략도이다. 이 시스템은 교환 가능한 배터리가 충전되는 배터리 충전 규칙(battery charging rule)을 결정하도록 구성된다.
도 3은 개시된 기술의 실시예에 따른 스테이션 시스템(station system)을 도시하는 개략도이다.
도 4는 개시된 기술의 실시예에 따른 서버 시스템(server system)을 도시하는 개략도이다.
도 5A 내지 5C는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 충전 특성(battery charging characteristics) 또는 패턴(patterns)을 도시하는 개략도이다.
도 6은 개시된 기술의 실시예에 따른 (예를 들어, 프로그램된 프로세서(programmed processor)에 의해 수행되는) 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 개시된 기술의 실시예에 따른 (예를 들어, 프로그램된 프로세서에 의해 수행되는) 방법을 도시하는 흐름도이다.
도면은 반드시 스케일(scale)로 그려지는 것은 아니다. 예를 들어, 도면에서 요소 중 일부의 치수(dimensions)는 다양한 실시예들의 이해를 돕기 위해 확대되거나 축소될 수 있다. 마찬가지로, 일부 구성 요소 및/또는 동작은 실시예 중 일부를 설명하기 위해 다른 블록으로 분리되거나 단일 블록으로 결합될 수 있다. 또한, 특정 실시예가 도면에서 예로서 도시되고, 아래에서 상세하게 설명되었음에도 불구하고, 변형, 등가물 및 대체는 첨부된 청구항의 범위 내에 포함된다는 것을 당업자가 인지할 것이다.
본 명세서에서, "일부 실시예(some embodiments)", "일 실시예(one embodiment)" 등에 대한 참조는 기술된 특정 특징, 기능, 구조 또는 특성이 개시된 기술의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 이러한 구문의 존재는 반드시 동일한 실시예를 모두 언급하는 것은 아니다. 한편, 언급된 실시예는 반드시 상호 배타적인 것은 아니다.
본 기술은 장치 교환 스테이션(device-exchange station)에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치(exchangeable energy storage devices)를 충전(charging)(또는 관리)하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 장치 교환 스테이션은 배터리 교환 스테이션(battery-exchange station)일 수 있다. 일부 실시예에서, 장치 교환 스테이션은, (예를 들어, 배터리 교환 계획(battery exchange plan)을 구독(subscribe)하는 일반 사용자에게 제공하는) 공용 스테이션(public station), (예를 들어, 회사, 학교, 배달부(delivery fleet) 등에서의 사용자와 같은 특정 그룹의 사용자에게 제공하는) 준개인 스테이션(semi-private station), 또는 (예를 들어, 가정과 같은 개인 그룹의 사용자에 제공하는) 개인 스테이션(private station)일 수 있다. 본 기술은 예측된 교환 수요에 기초하여, 배터리(batteries)를 충전(charge)하기 위해 배터리 교환 스테이션에 대한 "충전 계획(charging plan)"을 제공할 수 있다. 본 개시에서, "충전 계획"은 배터리 교환 스테이션(battery-exchange station)으로 전송되는 (예를 들어, 서버에 의해 생성된) 명령(instructions)의 세트(set)를 생성하는 전략(strategy)을 지칭하고, 상기 명령은 예측된 교환 수요를 충족시키도록 하나 이상의 배터리를 충전하는 방식에 관한 정보이다. 상기 예측된 교환 수요는, 2 시간 동안 사용자에 의해 픽업(picked up)될 2 개의 배터리, 4 시간 동안 2 명의 사용자에 의해 수용될 4 개의 배터리 등과 같이, 이후 시간(following time) 동안 배터리/배터리들 사용의 교환에 대한 예측일 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 서버에 연결된 복수의 장치 교환 스테이션(device-exchange stations)을 포함한다. 예측된 교환 수요는 과거에서 교환 정보 및 예측된 교환 정보에 관한 경험적 정보(empirical information)에 기초하여 서버에 의해 장치 교환 스테이션 각각에 대해 계산되거나/도출(derived)된다. 서버는 서버(또는 서버에 연결된 데이터베이스)의 메모리에서의 수요 정보로서 장치 교환 스테이션의 예측된 교환 수요를 저장하고 유지(예를 들어, 새로운 데이터(new coming data)에 기초하여 주기적으로 업데이트(update))할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 본 기술은 예측된 수요를 충족시키기 위해 교환 가능한 에너지 저장 장치(exchangeable energy storage devices)를 (예를 들어, 예측된 수요에 따라 가까운 미래에 수용되지 않을 배터리를 충전, 방전 또는 유지하는 에너지 낭비 없이) 효과적으로 준비할 수 있다. 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치는 차량, 모바일 장치(mobile devices) 등에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 교환 가능한 에너지 저장 장치는 가정, 또는 메인 전기 커버리지(mains electricity coverage)를 가지지 않는 장소에 전력을 공급하는 데에도 사용할 수 있다.
예측된 수요에 기초하여 충전 계획을 형성하는 것에 추가하여, 본 기술의 일 실시예는 배터리의 하나 이상의 특성(예를 들어, 이하에 논의되는 "배터리 정보(battery information)")에 기초하여 충전 계획을 또한 결정한다. 다시 말해, 이러한 배터리는 그 특성에 대응하는 특정 "충전 규칙(charging rules)" 또는 "충전 프로파일(charging profiles)"에 기초하여 준비되거나/충전될 수 있다. 예를 들어, 충전 규칙은 시간 간격(period of time) 동안 특정 전압에서 일정량의 전류로 특정 배터리를 충전하는 방식을 정의할 수 있다. 충전 규칙은 수요 예측과 함께 배터리의 특성 중 하나 이상에 기초하여 달라질 수 있다(예를 들어, 배터리 노화(battery ages) 또는 저하(degrades)뿐만 아니라 예측된 수요에 대한 지식을 이용하여, 적절한 충전 규칙/프로파일을 선택함으로써 시스템이 배터리를 충전하는 방식을 알 수 있다). 이러한 구성에 의해, 본 기술은 (예를 들어, 배터리 저하를 완화시키거나 감소시키도록 필요한 경우를 제외하고 (비교적) 빠른 충전 프로세스(fast charging process)로 배터리를 충전하지 않도록) 동일하게 충전하거나/방전시키는 적절한 충전 규칙을 선택함으로써 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 규칙은 서버에 저장될 수 있다. 서버는 주기적으로 또는 트리거링 이벤트(triggering event)에 대해 응답하여, 이러한 충전 규칙을 관리, 유지, 및 업데이트할 수 있다. 일부 실시예에서, 트리거링 이벤트는 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치의 교환, 이용 가능한 전력으로 변경, 수요 정보로의 변경, 및/또는 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치에 대한 예약을 포함한다.
본 개시에서, 일단 적절한 "충전 규칙" (또는 "충전 프로파일")이 결정되면, 시스템(예를 들어, 서버)은 "충전 명령(charging commands)"에 대해 대응하는 세트(corresponding set)를 생성하고, 구현을 위해 배터리 교환 스테이션에 이러한 충전 명령을 전송할 수 있다. 예를 들어 상술하면, 충전 명령은 특정 충전 속도(charging rate)에서 특정 배터리를 충전하는 방식을 지정하는 명령이다. 충전 명령은 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대해 선택된 충전 규칙에 기초하여 (예를 들어, 서버에 의해) 주기적으로 갱신될 수 있고, 복수의 장치 교환 스테이션으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 배터리의 상태(예를 들어, SoC/온도)는 시간에 따라 변할 수 있고, 따라서 충전 명령은 업데이트될 것이다.
본 기술은 "저스트 인 타임(just-in-time)" 충전 접근법에 기초하여 에너지 저장 장치를 충전하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 접근법에 의해, 에너지 저장 장치는 사용자에 의해 교환되기 바로 이전에 그 전용량(full capacity)으로 충전되도록 계획된다. 다시 말해, 에너지 저장 장치는 방출되기 전에, 충전되지 않고, 반복적으로 방전되지 않을 것이다. 이론에 얽매이지 않고, 에너지 저장 장치를 짧은 시간 간격 동안 반복적으로 충전 및 방전하면 기대 수명(life expectancy)이 단축될 것이라고 생각된다. 각각의 에너지 저장 장치에 대해, 본 기술은 시간에 따라 변화하는 충전 임계치(charging threshold)를 이용하여 충전 계획(charging plan)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 충전 임계치는 에너지 저장 장치의 특성 및 에너지 저장 장치를 교환하기 위한 예측된 수요에 기초하여 결정될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 예를 들어, (1) 장치 교환 스테이션(device-exchange station)에 대한 수요 정보(demand information)(예를 들어, 복수의 예측된 교환 수요(predicted exchange demands))를 수신하는 단계; (2) 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각의 충전 상태(SoC: state-of-charge), 상기 수요 정보, 및 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 임계치(charging threshold)에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획(charging plan)을 결정하는 단계; (3) 상기 충전 규칙에 기초하여 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 명령(charging command)을 생성하는 단계; 및 (4) 상기 충전 명령을 상기 장치 교환 스테이션으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 "충전 계획(charging plan)"은, 상기 배터리의 하나 이상의 특성(characteristics) 및 수요 정보에 기초하는, 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대해 선택되거나 커스터마이징(customized)된 "충전 규칙(charging rules)"을 포함한다. 예를 들어, 서버는 각각의 스테이션에 충전 명령등을 전송함으로써 연결된 복수의 장치 교환 스테이션을 관리할 수 있다. 이하의 설명은 "충전 규칙"을 생성/선택하는 방식에 관한 실시예를 설명한다.
본 기술은 또한 교환 가능한 배터리의 유사하거나 동일한 특성을 가지는 복수의 샘플링 배터리를 분석하는 것에 기초하여 교환 가능한 배터리의 충전 규칙을 결정하고 관리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 에너지 저장 장치 교환 스테이션(energy-storage-device exchange station)에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치(exchangeable energy storage devices)(예를 들어, 배터리)에 대한 충전 규칙을 결정하고 관리하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 시스템은 커스터마이징된 배터리 충전 규칙(customized battery charging rule)(예를 들어, 배터리 교환 스테이션에 위치하는 교환 가능한 배터리가 충전되어야 하는 방식과 시간을 기술하고, 충전 패턴(charging pattern)을 포함할 수 있음)을 제공한다. (예를 들어, 교환 가능한 배터리의 하나 이상의 특성, 특징, 및/또는 패턴에 기초하여 결정된) 커스터마이징된 배터리 충전 규칙에 기초하여, 배터리는 배터리 수명 증가/최대화, 배터리 성능 향상, 및/또는 에너지 효율성 향상과 같은 하나 이상의 목표(objectives)를 달성하도록 충전될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 시스템은 먼저 복수의 샘플링 배터리(multiple sampling batteries)로부터 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링 배터리는 현재 배터리 교환 시장에서 사용되는 교환 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플링 배터리는 사용자의 전기 자동차에 전력을 공급하기 위해 사용자(예를 들어, 배터리 계획 신청자)에 의해 사용된 배터리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링 배터리는 아직 시장에 나오지 않은 배터리(예를 들어, 공장, 창고, 실험실 등에서 테스트되거나 저장되는 배터리)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 복수의 소스(sources)(예를 들어, 배터리 교환 스테이션, 전기 자동차, 배터리, 사용자 모바일 장치 등)로부터 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 개시 시스템은 데이터베이스로부터 정보를 수집할 수 있다.
본 시스템은 (1) 배터리 제조 정보(battery manufacturing information), (2) 배터리 특성 정보(battery characteristic information), (3) 배터리 충전 정보(battery charging information), (4) 배터리 사용 정보(battery usage information), 및 (5) 다른 적합한 배터리 정보(suitable battery information)(예를 들어, 추적 또는 관리 목적으로 배터리 교환 계획 제공자에 의해 생성된 고유한 배터리 식별 일련 번호) 중 하나 이상과 같은 다양한 유형의 배터리 정보를 수집하도록 구성된다. 이러한 정보의 세트를 분석하고, (예를 들어, 참조 정보로) 분석 결과를 충전될 배터리의 특성(예를 들어, 이러한 배터리에 있을 수 있는 상술한 유형의 배터리 정보)과 비교함으로써, 본 시스템은 충전될 배터리를 더욱 잘 이해하고, 따라서 배터리에 대해 세부적으로, 커스터마이징된 충전 규칙을 생성할 수 있다.
배터리 제조 정보의 예는 배터리 제조업체(예를 들어, 배터리 사양은 동일 할 수 있음에도 불구하고, 다른 제조업체의 의해 만들어진 배터리는 특성이 다를 수 있음), 제조 일자(예를 들어, 다른 날짜에 만들어진 배터리가 다른 특성을 가질 수 있음), 제조 배치(manufacturing batches)(예를 들어, 다른 배치로 만들어진 배터리는 특성이 다를 수 있음), 하드웨어 버전, 펌웨어 버전, 셀 유형, 및/또는 제조 일련 번호(예를 들어, 배치로 만들어진 배터리는 다른 특성을 가질 수 있음)를 포함한다.
배터리 특성 정보의 예는 배터리 용량(예를 들어, 완전 충전 용량(FCC: full charge capacity)), 배터리 방전 용량(예를 들어, 특정 조건에서 배터리가 얼마나 많은 전류를 제공할 수 있는지), 건강 상태(SOH: state-of-health) 및/또는 권장 배터리 작동 온도(suggested battery working temperature)(예를 들어, 섭씨(Celsius) 5 내지 35 도(degrees)와 같은 온도 범위)를 포함한다.
배터리 충전 정보의 예는 현재 충전 상태(SOC: current state of charge) 정보, 현재 배터리 온도 정보, 현재 셀 온도 정보(current cell temperature information), 현재 회로 온도 정보, 에러 상태 정보(error status information)(예를 들어, 비정상적인 충전 또는 방전 이벤트에 응답하는 배터리 내 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)에 의해 생성된 에러 또는 경고 메시지(warning message)), 권장(suggested) 배터리 충전 온도(예를 들어, 섭씨 25 내지 40도와 같은 온도 범위), 권장 배터리 충전 전류(예를 들어, 일정하거나 조절된(regulated) 전류), 권장 배터리 충전 전압(예를 들어, 일정하거나 조절된 전압), 권장 배터리 충전 사이클(cycle)(예를 들어, 주(week) 당 최소 하나의 완전 충전), 권장 배터리 충전 속도(예를 들어, 5 분 동안 배터리의 전용량에 대해 0에서 10%로 증가), 및/또는 권장 배터리 충전 시간(예를 들어, 5 시간 이상 연속 충전하지 않음)을 포함한다.
배터리 사용 정보의 예는 배터리 수명 정보(예를 들어, 사용 시간 및/또는 사이클 카운트(cycle count)), 배터리 직류 내부 저항(DCIR: direct current internal resistance) 정보, 실제 배터리 충전 온도(예를 들어, 배터리가 25분 동안 섭씨 30도에서 어제 충전되고, 섭씨 35 도에서 오늘 일찍 충전됨), 실제 배터리 충전 전류(예를 들어, 1-200 암페어(Amperes)), 실제 배터리 충전 전압(예를 들어, 1-220 볼트(volts)), 실제 배터리 충전 사이클 (예를 들어, 배터리가 50 회 완전 충전 사이클 및 125 회 부분 사이클로 됨), 실제 배터리 충전 속도 또는 충전 속도(예를 들어, 시간 당 20 암페어), 실제 배터리 충전 시간(예를 들어, 어제 배터리가 56 분 동안 충전됨), 실제 배터리 작동 온도 (예를 들어, 어제 배터리가 섭씨 35도에서 2 시간 동안 작동함), 및 실제 배터리 방전 시간 (예를 들어, 어제 배터리가 최대 전류 용량(full current capacity)으로 66 분 동안 방전됨)을 포함한다.
전술한 예는 본 발명의 실시예에 불과하다. 다른 실시예 또는 구현 예에서, 본 시스템은 커스터마이징된 배터리 충전 규칙에 대한 분석을 지원하기 위해 다른 유형의 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 본 기술의 시스템은 환경 정보(예를 들어, 일기 예보), 또는 배터리가 충전될 충전 프로세스에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있는 다른 적절한 정보(예를 들어, 충전에 사용된 전원으로부터의 정전 통지, 전원에 대한 요금 스케줄(fee schedule), 2일 내에 배터리 교환 스테이션 근처에서 개최되는 이벤트가 있을 것이라는 것을 나타내는 이벤트 통지 등)를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 전원에 대한 요금 스케쥴은 다양한 시간 간격 동안 전력을 공급(drawing)함으로써 상이한 요금을 나타낼 수 있으므로, 하나의 배터리 교환 스테이션에서의 배터리에 대한 충전 규칙은 상술된 경제 조건에 기초하여 선택되거나/커스터마이징될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 기술의 시스템은 수집된 정보를 분석하고 (예를 들어, 도 5A-5C에 도시된 특성 곡선/라인(lines)과 같은) 다양한 유형의 배터리에 대한 충전 패턴의 세트를 생성 또는 식별한다. 생성되거나 식별된 패턴은 목표(objective) 또는 목적(goal)을 달성하기 위해 충전될 하나 이상의 배터리를 충전하기 위한 "참조 정보(reference information)"또는 안내(guidance)로 사용될 수 있다. 예를 들어, 분석에 기초하여, 본 기술은 가능한 긴 특정 유형의 배터리의 최대 용량을 유지할 수 있는 커스터마이징된 충전 규칙을 생성할 수 있다. 다른 예로서, 본 기술은 한 유형의 배터리의 수명을 증가시키거나/최대화시킬 수 있는 커스터마이징된 충전 규칙을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 특정 유형의 배터리가 충전 사이클의 최대 수를 가능하게 하는 커스터마이징된 충전 규칙(예를 들어, 500회 충전 사이클 이후에 배터리가 여전히 원래 용량의 90%를 가질 수 있음)을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 본 기술은 다른 유형의 적절한 목표(예를 들어, 고객 만족, 배터리 성능, 사용자 경험 등)을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 커스터마이징된 배터리 충전 규칙은 2 개 이상의 후보 충전 규칙(candidate charging rules) 중에서 선택될 수 있다(예를 들어, 시스템이 10 개의 일반적으로 사용되는 충전 패턴(commonly-used charging patterns)을 후보 충전 규칙으로 포함할 수 있다). 예를 들어, 개시된 시스템은 시스템 운영자(system operator)가 선택할 수 있는 후보 충전 규칙 세트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 개시된 시스템은 "배터리 건강(battery health)"(예를 들어, 충전 사이클 또는 가능한 저하(degradation))에 기초한 후보 충전 규칙의 세트를 가질 수 있다. 배터리 "저하(degradation)"는 충전/방전 이후에 완전 충전 용량(FCC: full charge capacity)의 감소를 의미한다. 예를 들어, "배터리 건강"에 기초한 후보 충전 규칙의 세트는 다음을 포함할 수 있다. (1) 90-100%의 FCC를 가지거나(예를 들어, 저하가 경미하거나 없음) 또는 500 회의 충전 사이클 내 배터리에 대해, 배터리 셀 온도가 임계 값(예를 들어, 50 °C)을 초과할 경우, 시스템은 이 배터리를 충전하는 것을 중지할 것이고, (2) 80-90% FCC를 가지거나(예를 들어, 수용되는 저하) 500-700 회의 충전 사이클 내 배터리에 대해, 배터리 셀 온도 범위가 예를 들어 50°C 내지 55°C일 때, 시스템이 배터리 수요가 높다고 결정하면(예를 들어, 배터리 수요를 충족시키기 위해 "배터리 건강"을 희생), 시스템에서 이 배터리를 계속 충전 할 수 있으며, (3) FCC가 80% 미만이거나 충전 사이클이 700 회를 넘는 배터리에 대해, 시스템은 이러한 배터리를 상대적으로 낮은 전류로 충전하고, 시스템에서 이러한 배터리를 제거하도록 계획하기 시작할 것이다.
일부 실시예에서, 후보 충전 규칙의 세트는 하나 이상의 "배터리 건강" 목적을 달성하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 개시된 시스템은 시스템 운영자가 선택할 수 있는 3 개의 디폴트(default) 후보 충전 규칙(즉, 규칙(Rules) A, B 및 C)을 제공할 수 있다. 규칙 A는 가능한 최고의 배터리 건강을 달성하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 규칙 A가 배터리를 충전하도록 구현되는 경우, 배터리는 700 회의 충전 사이클 이후에 경미한 저하(minor degradation)(예를 들어, FCC의 5% 내지 10% 감소)를 가질 것으로 예상된다. 규칙 B는 중간의 배터리 건강 목적(intermediate battery-healthy goal)을 달성하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 규칙 B가 배터리를 충전하도록 구현되는 경우, (예를 들어, 규칙 A보다 적은) 500회의 충전 사이클 이후에 배터리는 경미한 저하(예를 들어, FCC의 5% 내지 10% 감소)를 가질 것으로 예상된다. 규칙 C는 (예를 들어, 배터리 수요를 충족시키는) 전략적인 목적(strategic goal)을 달성하고 배터리 상태를 허용 가능한 레벨(acceptable level)로 유지하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 규칙 C가 배터리를 충전하도록 구현되는 경우, 배터리는 500 회의 충전 사이클 이후에 더 큰 저하(예를 들어, FCC의 10% 내지 15% 감소)를 가질 것으로 예상된다.
상술한 실시예에서, 규칙 A는 규칙 B 및 C와 비교하여 비교적 긴 시간 동안 상대적으로 낮은 전류로 배터리를 충전할 수 있다. 예를 들어, 규칙 A는 최대 10 암페어(10-Ampere) 충전 전류만을 허용하고, 반면에 계획(Plan) B는 최대 15 암페어 충전 전류를 허용한다. 예를 들어, 계획(Plan) A는 20%의 FCC에서 95%의 FCC까지의 충전 사이클을 완료하는 데 1 시간이 필요한 반면에, 규칙 C는 그렇게 하는데 30분만 필요하다.
규칙 A, B 및 C의 온도 임계치는 다를 수 있다. 예를 들어, 규칙 A의 온도 임계치는 45°이고, 규칙 B의 온도 임계치는 52°C이며, 규칙 C의 온도 임계치는 55°C이다. 충전 규칙(예를 들어, 규칙 A, B 및 C)의 기준 요인(reference factors), 임계치 및 논리는 (1) 시스템 선호 정보(system preference information); (2) 통계 분석 결과(results of statistical analyses); (3) 히스토리 자료의 기계 학습 결과(results of machine training of historical data); (4) 히스토리/실시간 데이터 시뮬레이션(simulations of historical/real-time data); 및/또는 (5) 실험 결과(results of experiments)에 기초하여 설정(set)되거나 업데이트(updated)될 수 있다.
일부 실시예에서, 후보 충전 규칙은 주변 온도 또는 습도와 같은 환경 조건에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 개시된 시스템은 "고온(hot)" 환경(예를 들어, 38°C 이상)에 위치된 배터리에 적용되는 후보 충전 규칙의 세트를 가질 수 있으며, "저온(cold)" 환경(예를 들어, 10°C 이하)에 위치된 배터리에 적용되는 다른 후보 충전 규칙의 세트를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, (예를 들어, 1 시간과 같은 미리 결정된 시간 간격(time interval) 내에서) 후보 충전 규칙은 예측된 배터리 수요에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 개시된 시스템은 (예를 들어, 55°C와 같이 비교적 높은 온도 허용 오차(tolerance)로 가능한 한 빨리 배터리를 충전하기 위한) 고 수요 배터리 스테이션(high-demand battery station)에 위치된 배터리에 적용되는 후보 충전 규칙의 세트를 가질 수 있고, (예를 들어, 배터리 온도가 임계 값을 초과 시 충전하지 않기 위한) 저 수요 배터리 스테이션(low-demand battery station)에 위치된 배터리에 적용되는 또 다른 후보 충전 규칙의 세트를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예측된 배터리 수요는 클러스터링 프로세스(clustering process) 및/또는 기계 학습 프로세스(machine learning process)를 포함하는 분석에 기초하여 생성된다. 예를 들어, 개시된 시스템은 복수의 샘플링 스테이션으로부터 배터리 수요 정보(예를 들어, 과거의 배터리 교환의 수, 배터리 예약, 사용자 동작 등)를 수집한다. 시스템은 (예를 들어, K 평균(K-means) 클러스터링 프로세스에 의해) 복수의 수요 클러스터(multiple demand clusters)를 결정하도록 클러스터링 프로세스를 수행한다. 클러스터는 "스테이션(station)"과 "시간 간격(time interval)"으로 커스터마이징될 수 있다. 예를 들어, 클러스터(Cluster) A는 오전 1시에서 오전 4시 동안 스테이션(Station) X에 대한 배터리 수요를 나타낼 수 있고, 클러스터 B는 오후 5시에서 오후 6시 동안 스테이션 Y에 대한 배터리 수요를 나타낼 수 있으며, 클러스터 C는 오전 2시에서 오전 4시 동안 스테이션 Z에 대한 배터리 수요를 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 개시된 시스템은 "저스트 인 타임" 충전 프로세스를 수행할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시스템은 배터리 수요가 (예를 들어, 사용자 예약 또는 예측된 수요) 확인될 때까지 (예를 들어, 더 긴 기간 동안 더 낮은 전류를 사용하거나, 충전 전력이 덜 비싼 기간 동안 배터리를 충전하는) 비교적 느린 방식으로 배터리를 충전하여, 배터리는 사용자에게 제공되기 전에 완전히 충전될 수 있다. 더 낮은 전류(lower current)로 충전하면, 배터리 건강에 더 좋고/좋거나, 배터리 수명이 더 길어질 수 있다. 일단 배터리 수요가 확인되면, 시스템은 배터리 수요를 충족시키도록 (예를 들어, 더 짧은 기간 동안 더 높은 전류를 사용하는) 상대적으로 빠른 방식(fashion)으로 배터리를 충전할 수 있다. 확인된 배터리 수요가 예측된 수요일 때, 시스템은 그 수요를 충족시키기 위해서만 배터리를 충전할 수 있다. 예를 들어, 규칙 B는 20%의 FCC에서 95%의 FCC까지의 충전 사이클을 완료하는데 1 시간이 필요하며, 배터리 교환 스테이션 A에 대해 디폴트 충전 규칙으로 설정된다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션 A에서 다음에 확인된 배터리 수요가 4 시간 이후에 예측되는 수요이면, 배터리를 건강하게 유지하도록 배터리를 느리게 충전하기 위해 시스템은 규칙 A로 스위칭(switch)할 수 있다.
일부 실시예에서, 개시된 시스템(예를 들어, 서버)은 새로운 또는 업데이트된 배터리 충전 규칙에 대한 시뮬레이션을 수행하여, 스테이션 시스템이 새로운 또는 업데이트된 배터리 충전 규칙을 구현할지 여부를 전역적으로 또는 국부적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 제1 배터리 교환 스테이션이 보통의 유지 보수(regular maintenance)를 위해 오프라인(offline)으로 전환(turned)되는 것을 결정할 수 있다. 시스템은 제1 배터리 교환 스테이션에 가까운 제2 배터리 교환 스테이션에 대해 (복수의 충전 규칙을 포함할 수 있는) 업데이트된 배터리 충전 계획을 생성한다. 예를 들어, 시스템은 제1 배터리 교환 스테이션을 오프라인으로 전환하는 것이 제2 배터리 교환 스테이션에 대한 배터리 수요를 증가시키는 것으로 결정한다. 따라서, 시스템은 업데이트된 배터리 충전 계획을 제2 배터리 교환 스테이션으로 전송한다.
업데이트된 배터리 충전 계획을 수신한 후에, 제 2 배터리 교환 스테이션은 업데이트된 배터리 충전 계획에 대해 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 시뮬레이션은 기존 배터리 관리 계획의 구현을 실질적으로 방해하지 않는 백그라운드 프로세스(background process)로 수행된다. 일부 실시예에서, 시뮬레이션은 업데이트된 배터리 충전 계획에 기초하여 제 2 배터리 스테이션에 위치된 배터리에 대한 충전 프로세스를 시뮬레이션하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 시뮬레이션은, 업데이트된 배터리 충전 계획을 구현하는 것이 실제 수요를 충족시키기에 충분한 수의 충전된 배터리를 생성할 수 있는지 여부를 시뮬레이션하는 것을 포함한다. 예를 들어, 예측된 수요 증가로 인해 업데이트된 배터리 충전 계획은 제2 배터리 스테이션이 (기존 배터리 충전 계획을 사용하는) 정상 속도보다 빠른 증가된 충전 속도로 배터리를 충전하도록 요청한다. 시간 간격(period of time)(예를 들어, 12 시간) 이후에, 시뮬레이션 결과가 생성된다(예를 들어, 증가된 충전 속도로의 충전은 전체 스테이션에 대해 섭씨 5 도의 온도 증가를 야기한다). 시뮬레이션 결과는 실제 수요와 비교된다. 예를 들어, 실제 수요는, 배터리를 충전하기 위해 정상 속도를 사용하는 것이 이전 12 시간 동안의 실제 수요를 충족시킨다는 것을 나타낸다(예를 들어, 예약된 배터리를 기다리는 사용자가 없다). 이러한 실시예에서, 제2 배터리 스테이션은 업데이트된 배터리 충전 계획을 구현하지 않도록 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 후보 충전 규칙은 경제적 또는 재정적 조건(예를 들어, 충전에 사용되는 요금, 토지 상에 장치 교환 스테이션을 배치하기 위한 렌탈 요금(rental fees) 등과 같은, 충전과 연관된 비용(costs) 또는 지출(expenses))에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 개시된 시스템은 충전 비용이 때때로 변하는(예를 들어, 할인된 비율로만 배터리를 충전하는) 지역에 위치된 배터리에 적용되는 후보 충전 규칙의 세트를 가질 수 있고, 충전 비용이 일정하게 유지되는(예를 들어, 언제든지 배터리를 충전할 수 있는) 지역에 위치된 배터리에 적용되는 또 다른 후보 충전 규칙의 세트를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 후보 충전 규칙은, 배터리 충전 사이클의 횟수, 건강지표(health index), 배터리의 셀 유형 등과 같은 배터리 참조 정보(예가 아래에 상세히 설명됨)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 시스템이 배터리가 (예를 들어, 새로운 셀 유형 또는 패키징 메커니즘(packaging mechanism)으로) 새로운 것이라고 결정하면, 시스템은 더 높은 충전 전류를 가지는 충전 규칙을 선택할 수 있다(예를 들어, 배터리가 새 것이므로, 더 높은 충전 전류는 배터리를 상당하게 저하시키지 않고 더 빨리 배터리를 충전할 수 있다).
일부 실시예에서, 후보 충전 규칙은 전술한 다양한 인자의 조합에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 배터리 교환 스테이션이 따라야 할 디폴트 충전 규칙을 생성할 수 있다(예를 들어, 배터리 스테이션은 이러한 디폴트 충전 규칙에 기초하여 배터리 스테이션에 배치된 모든 배터리를 충전할 것이다). 동일한 배터리 위치에 위치된 배터리는 공통된 일부 인자(예를 들어, 동일한 환경 조건, 배터리 수요, 충전 비용 등)를 가질 수 있으므로, 시스템이 동일한 배터리 스테이션에 위치된 배터리에 동일한 충전 규칙을 할당하는 것은 바람직할 수 있다(예를 들어, 컴퓨팅 리소스(computing resources)를 절약한다). 일부 실시예에서, (예를 들어, 삽입된 배터리의 특성에 기초하여 할당된 디폴트 규칙을 변경하기 위해) 할당된 충전 규칙이 배터리 특정(battery-specific) 정보에 기초하여 더 조정(adjusted)될 수 있다. 일부 실시예에서, 운영자(operator)에 의해 명명(named)되거나/이해되거나 또는 제어되거나/감독(supervised)되는 조건에 대응할 필요가 없는 가중치(weightings)를 가지는 복수의 인자(factors)/조건(conditions)에 따라 충전 규칙이 설정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 충전 규칙은 일련의 조건 결정이 될 수 있고, 도 5A-5C에 도시된 특성 곡선(characteristic curves)/라인(lines)처럼 보이지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 후보 충전 규칙은 서버에 의해 저장되고/저장되거나 유지될 수 있다. 이러한 실시예에서, 서버는 업데이트된 충전 규칙 또는 명령(예를 들어, "10분 동안 슬롯 2에서 배터리를 200mA로 충전(to charge the battery at Slot 2 with 200mA for 10 minutes)"과 같은 명령)을 배터리 스테이션에 주기적으로 전송하거나 보낼(dispatch) 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 배터리 스테이션은 내부에 위치된 배터리를 충전하기 위해 디폴트 배터리 충전 규칙의 세트를 저장하거나 유지할 수 있고, 디폴트 배터리 충전 규칙의 세트는 서버에 의해 주기적으로(예를 들어, 매일, 매주, 분기마다 등) 업데이트될 수 있다.
일부 실시예에서, 사용자가 배터리 교환 스테이션의 배터리 슬롯(battery slot)에 배터리를 삽입하면(다시 말해, 배터리 교환 스테이션에서 배터리 교환), 본 시스템(예를 들어, 배터리 교환 스테이션, 또는 하나 이상의 배터리 교환 스테이션 및 서버의 조합)은 삽입된 배터리의 존재를 감지하고, 분석 프로세스를 시작한다. 시스템은 삽입된 배터리에 부착된 메모리로부터 삽입된 배터리와 연관된 배터리 정보를 얻(pulling)음으로써 시작할 수 있다. 시스템은 삽입된 배터리로부터의 배터리 정보를 생성된 특성/패턴(예를 들어, "참조 정보(reference information)"과 비교하여, 일치(또는 실질적인 일치)가 있는지를 본다. 그렇다면, 이에 따라 시스템은, 삽입된 배터리가 미리 결정된 목표(예를 들어, 배터리 성능 또는 수명 증가/최대화, 충전 지출 최소화, 특정 예측된 수요 충족 등)를 달성하거나, 미리 결정된 목표 중 하나를 달성하는 동안 할당된 수요를 충족시키도록, 커스터마이징된 충전 규칙을 생성( 또는 후보 충전 규칙으로부터 하나를 선택)할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 시스템은 디폴트 규칙(예를 들어, 삽입된 배터리의 제조 정보에 기초하여 가장 가까운 기준을 식별, 삽입된 배터리의 사용 정보에 기초하여 가장 가까운 기준을 식별 등)에 기초하여 커스터마이징된 충전 규칙을 생성할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 본 시스템은 각각의 삽입된 배터리에 대해 적절하게 커스터마이징된 충전 규칙을 효과적으로 제공할 수 있고, 이에 따라 전체 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 실시간(real-time)(예를 들어, 밀리초(milliseconds) 내지 초(seconds)) 또는 거의 실시간(예를 들어, 분(minutes) 내지 시간(hours)) 방식으로 배터리 충전 규칙을 제공하는 것이다. 예를 들어, 사용자가 배터리 교환 스테이션에 배터리를 위치시킬 때, 본 시스템은 그 배터리에 대해 적절한 충전 규칙을 즉시 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 배터리의 예측된 수요, 충전 비용, 사용자 요청/예약, 환경 조건, 미래 또는 현재 이벤트 등과 같은 다른 인자에 기초하여 충전 규칙을 더 조정할 수 있다.
예를 들어, 시스템은 적어도 배터리에 대한 사용자의 예약에 기초하여 2 시간 내에 큰 배터리 수요를 예측하기 때문에 (예를 들어, 더 높은 충전 속도 또는 충전 전압으로 더 빠른 충전 프로세스를 사용함으로써) 충전 프로세스를 가속화할 수 있다. 다른 예로서, 시스템은 충전 프로세스를 즉시 완료할 필요가 없으며 (예를 들어, 한밤중이고, 시스템이 즉각적인 배터리 수요를 기대하지 않는다), 그렇게 수행하는 것은 충전 지출을 낮추므로(예를 들어, 전원이 오프 피크(off-peak) 시간 동안 더 낮은 속도를 제공한다), (예를 들어, 더 낮은 충전 속도 또는 충전 전압으로 보다 더 느린 충전 프로세스를 사용함으로써) 충전 프로세스를 지연시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 예를 들어, 시스템은 자신의 SoC에 기초한 스테이션에서 이용 가능한 배터리를 우선순위를 매길(prioritize) 수 있다. 시스템은 배터리의 특성에 기초하여 이러한 배터리를 충전하는 방식을 결정할 수 있다(예를 들어, 특성은 충전 규칙으로 나타낼 수 있다). 예를 들어, 시스템은 특정 SoC 범위(예를 들어, 50-80%) 내 배터리만 충전할 수 있다. 예를 들어, 현재 오전 10시라고 가정하면 예측되는 수요는 오후 8시에 스테이션(Station) ST1에서 4 번 배터리 교환될 수 있고, 지금부터 오후 8시까지 예측된 배터리 수요가 없다는 것을 나타낸다. 스테이션 ST1은 현재 50-80% SoC 범위 내에서 4 개의 배터리를 가지고 있다. 스테이션 ST1이 이러한 4 개의 배터리를 준비하거나/충전하여 SoC 임계치(예를 들어, 90%)에 도달하는 데에는 2 시간이 걸린다. 이러한 예에서, 스테이션 ST1은 오후 6시에 이러한 배터리를 충전하는 것을 시작하도록 계획할 수 있다. 따라서, 본 개시는 배터리 교환 서비스 제공자(battery exchange service provider)가 다양한 목적(예를 들어, 고객 만족, 전체 충전 지출 최소화 등)을 달성하는 (예를 들어, 충전 규칙 및 예측된 수요에 기초하여) 적절한 충전 계획을 제공할 수 있다.
본 개시는 실시간 또는 거의 실시간 방식으로 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 제공하도록 설계된 시스템 및 방법을 설명한다. 다양한 실시예는 다음의 기술적 개선 중 하나 이상을 제공할 수 있다. (1) 배터리 교환 스테이션이 따르도록 준비된 효율적인 실시간 또는 거의 실시간 배터리 충전 규칙, (2) 배터리 수명 및 성능을 효과적으로 증가시키거나/최대화하는 능력, (3) 운영자가 복수의 요인에 기초하여 바람직한 배터리 충전 규칙을 설정할 수 있게 하는 능력, (4) 에너지 효율적인 방식(energy-efficient fashion)으로 만족스러운 배터리 경험(satisfying battery experience)을 제공함으로써 향상된 사용자 경험을 제공하는 능력.
이하의 설명에서, 설명의 목적으로, 본 기술의 실시예에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나, 본 기술의 실시예가 이러한 특정 세부 사항의 일부가 없이도 실시될 수 있다는 것은 명백할 것이다.
도 1은 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템(100)을 나타내는 개략도이다. 시스템(100)은 (1) 복수의 샘플링 배터리(101)(도 1에서 101A-C로 도시됨)로부터 정보를 수집하고, (2) 수집된 정보에 기초하여 복수의 충전 규칙을 생성하고, (3) 충전 규칙 및 예측된 배터리 수요에 기초하여, 복수의 배터리 교환 스테이션에 대한 충전 계획(충전 계획은 스테이션이 구현하는 "배터리 특정(battery-specific)" 충전 명령을 포함한다)을 생성하도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 샘플링 배터리(101)는 시스템(100)의 운영자에 의해 소유되거나 관리되는 모든 배터리로부터 선택될 수 있다. 시스템(100)은 서버(103), 서버(103)에 연결된 데이터베이스(105), 및 배터리 교환 스테이션(107)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 배터리 교환 스테이션(107)은 유선 또는 무선 통신 네트워크(109)를 통해 서버(103)와 통신할 수 있다. 샘플링 배터리(101) 각각은 (도 1에서 113A-C로 도시 된) 배터리 메모리(113)를 포함한다. 배터리 메모리(113)는 해당 샘플링 배터리(101)와 연관된 배터리 정보를 저장 및 기록하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 배터리 메모리(113)는 샘플링 배터리(101)에 부착된 제어기(controller)(예를 들어, 도 1에 미도시된 제어 칩, 프로세서 등)와 연결될 수 있다. 제어기는 배터리 메모리(113)에 저장된 배터리 정보를 관리할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 서버(103)는 (1) 네트워크(109)를 통한 배터리 교환 스테이션(107)을 통해 배터리 메모리(113A)로부터 배터리 정보를 수집하고, (2) 수집된 정보에 기초하여 복수의 충전 규칙을 생성하고, (3) 충전 규칙 및 예측된 배터리 수요에 기초하여, 배터리 교환 스테이션(107)에 대한 충전 계획을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 서버(103)는 네트워크(109)를 통해 배터리 메모리(113B)로부터 배터리 정보를 직접 수신할 수 있다. 서버(103)는 또한 네트워크(109)를 통한 모바일 장치(111)(예를 들어, 샘플링 배터리(101C)를 관리하도록 구성된 애플리케이션을 가지는 배터리 사용자의 스마트폰(smartphone))를 통해 배터리 메모리(113C)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다. 배터리 정보를 수집한 후에, 서버(103)는 수집된 배터리 정보를 분석하여, 데이터베이스(105)로부터 충전 규칙을 선택하거나, 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성하기 위한 참조 정보로서 사용될 수 있는 배터리 특성 또는 패턴을 결정하거나 식별할 수 있다. 일부 실시예에서, 서버(103)는 차량을 통해(예를 들어, 내부에 위치된 배터리를 모니터링하는 차량 제어기를 통해) 배터리 정보를 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 서버(103)는 충전 장치(예를 들어, 사용자가 가정용 소켓(receptacles)으로 배터리를 충전할 수 있게 하는 충전기(charger))를 통해 배터리 정보를 수신할 수 있다. 서버(103)의 실시예는 도 4를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
일부 실시예에서, 서버(103)는 각각의 배터리 교환 스테이션(107) 내의 배터리의 수요 정보 및 SoC에 기초하여 복수의 배터리 교환 스테이션(107)을 관리할 수 있다. 서버(103)는 충전 규칙에 기초하여 교환 가능한 에너지 저장 장치(107) 각각에 대해 충전 계획을 결정( 및 충전 명령을 생성)할 수 있다.
예를 들어, 배터리 교환 스테이션(107)이 내부에 6 개의 배터리(배터리 B1 내지 B6)를 가진다고 가정한다. 배터리 B1-B6는 각각 92%, 90%, 72%, 65%, 45%, 및 30%와 같은 SoC를 가진다. 일부 실시예에서, 만족스러운 사용자 경험을 제공하기 위해, 이러한 임계치를 초과하는 배터리만 교환되거나 사용자에 의해 픽업(picked up)될 준비가 된 배터리로 간주될 수 있도록, 시스템(100)은 SoC 임계치(예를 들어, 90% SoC 또는 85% 내지 95% SoC의 조정가능한 임계치(adjustable threshold))를 설정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리(B1 내지 B6) 각각은 (예를 들어, 어떤 배터리가 나머지 이전에 교환되어야 하는지를 결정하기 위한) 우선 순위 값(priority value)을 가질 수 있다. 예를 들어, 배터리 B1 내지 B6의 우선 순위 값은 각각의 배터리의 SoC(및 기타 특성)에 따라 "1", "2", "3", "4", "5", 및 "6"으로 할당될 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리(B1 내지 B6)는 "픽업될 준비되고(ready to be picked up)"(90% 이상 SoC를 가지는 배터리 B1 및 B2) "준비되지 않은(not ready)"(90% 미만 SoC를 가지는 배터리 B3 내지 B6) 우선 순위 값을 유지하는 동안 2개의 그룹으로 분류될 수 있다. 일부 실시예에서, 유지되거나 교체될 필요가 있는 배터리를 포함할 수 있는, "로크된 배터리(locked batteries)"와 같은 제3 그룹이 있을 수 있다.
일 실시예에서, 0 SoC(zero SoC t)에서 90% SoC까지 배터리를 충전하는데 약 2.5 시간이 걸린다고 가정한다. 시스템(100)은 (배터리 B1 내지 B6을 충전하기에 충분한 시간을 허용하기 위해) 적어도 다음 두 시간 동안 수요 정보(예를 들어, 예측된 배터리 수요)를 얻을 수 있다. 다시 말해, 배터리 교환 스테이션(107)에 대한 충전 계획의 결정은 배터리의 예측된 수요 및 배터리를 완전히 충전하는데 필요한 시간에 기초한다.
시스템(100)은 그 우선 순위에 기초하여 예측된 수요를 충족시키기 위해 배터리를 선택할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 다가오는 수요를 충족시키기 위해 더 높은 SoC를 가지는 배터리를 선택할 수 있으며, 다가올 수요보다 늦은 수요를 충족시키기 위해 더 낮은 SoC를 가지는 다른 배터리를 선택(pick)할 수 있다. 다음 시간("제1 시간(HOUR 1)")에 대해 예측된 수요가 2 개의 배터리이고, 다음 시간 이후의 시간("제2 시간(HOUR 2)")에 대해 예측된 수요가 2 개의 배터리이며, 다음 시간 이후의 시간 다음의 시간("제3 시간(HOUR 3)")에 대해 예측된 수요가 2 개의 배터리라고 가정하자. 이러한 예에서, 배터리(B1 내지 B6)의 우선 순위에 기초하여, 시스템(100)은 (1) 배터리 B1 및 B2의 SoC를 (예를 들어, B1 및 B2가 이미 SoC 임계치보다 높은 SoC를 갖기 때문에) 유지하거나 충전하여 제1 시간에서 예측된 수요를 충족시키고, (2) 배터리(B3 및 B4)를 충전하여 제2 시간에서 예측된 수요를 충족시키고, (3) 배터리(B5 및 B6)를 충전하여 제3 시간의 예측된 수요를 충족시키도록 결정할 수 있다.
배터리가 상이한 시간 간격(time intervals)에서 수요를 충족시키도록 할당되는 경우, 시스템(100)은 배터리(B1 내지 B6) 각각에 대한 충전 임계치를 이용하는 충전 계획(다시 말해, "저스트 인 타임(just-in-time)" 충전 프로세스를 이용하는 충전 계획)을 제공한다. 일부 실시예에서, 충전 임계치는 SoC 임계치(예를 들어, 해당 배터리가 제1 시간, 제2 시간, 또는 제3 시간과 같은 시간 간격 동안 또는 이전에 도달하도록 허용되는 최대 SoC)일 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 임계치는 온도 임계치, 또는 SoC 임계치와 온도 임계치의 조합과 같은 다른 적절한 임계치일 수 있다. 예를 들어, 배터리(B1 및 B2)는 각각 제1 시간에서 "100% SoC"로 충전 임계치를 가질 수 있으며, 이는 제1 시간에서 예측된 수요를 충족시키기 위해 사용될 수 있도록 배터리(B1 및 B2)가 제1 시간 이전에 100% SoC(예를 들어, 전용량(full capacity))까지 충전되도록 시스템이 허용할 것이고, 배터리(B3-B6)가 제1 시간 이전에 완전히 충전되지 않아도 되기 때문에 배터리(B3-B6)는 더 낮은 SoC 임계치를 가질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 구성에 의해, 충전 임계치는 (도시된 실시예에서 SoC에 기초하여 결정되는) 우선 순위, 및 우선 순위에 기초하여 배터리에 할당되는 예측된 수요에 기초하여 결정될 수 있다.
제2 시간 및 제3 시간에서 예측된 수요가 "임박(imminent)"하지 않기 때문에, 시스템(100)은 배터리 각각에 대한 충전 임계치를 가지는 충전 계획에 기초하여 배터리(B3 내지 B6)를 충전하는 것을 지연(delay)시키거나 연기(postpone)할 수 있다. 예를 들어, 배터리(B3 및 B4)는 제1 시간 이전에 충전 임계치를 "90% SoC"로 가질 수 있으며, 이는 배터리(B3 및 B4)가 90% SoC(예를 들어, 전용량의 90%)까지 충전되도록 시스템이 허용할 것임을 의미한다. 예를 들어, 배터리(B5 및 B6)는 제1 시간 이전에 충전 임계치를 "70% SoC"로 가질 수 있으며, 이는 배터리(B5 및 B6)가 제1 시간 이전에 70% SoC까지 충전되도록 시스템(100)이 허용할 것임을 의미한다.
배터리 각각에 할당된 우선 순위 및 충전 임계치는 시간에 따라 변한다. 이는 우선 순위 및 충전 임계치가 조건 또는 상황이 변할 때(예를 들어, 트리거링 이벤트가 발생하면, 현재 시간과 예측된 수요를 가지는 시간 간격 사이의 시간 차(time difference)) 변경된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 배터리(B1 및 B2)가 예측대로 제1 시간 동안 교환되고, 2 개의 부분적으로 소모(depleted)된 배터리 (25% SoC를 가지는) B7 및 (20% SoC를 가지는) B8이 장치 교환 스테이션(107)에 삽입되었다고 가정한다. 배터리(B3-B6)의 SoC는 85%, 83%, 50%, 및 35%이다. 배터리(B3-B8)에 대한 제2 시간에서 우선 순위는 "1", "2", "3", "4", "5", 및 "6"이다. 제2 시간 이전에(및 제1 시간 동안), 배터리 B3 및 B4는 충전 임계치를 "100% SoC"로 가질 수 있고, 배터리 B5 및 B6의 충전 임계치는 "90% SoC"일 수 있다. 이러한 예에서, 배터리 B3 및 B4는 상대적으로 느린 충전 프로세스로 충전될 수 있다(예를 들어, SoC는 충전 임계치 100% SoC에 상대적으로 가깝기 때문에, 따라서 배터리 수명을 증가시키기 위해 상대적으로 빠른 충전 프로세스를 구현할 필요가 없다). 배터리 B5 및 B6는 상대적으로 빠른 충전 프로세스에서 충전될 수 있다(예를 들어, SoC는 충전 임계치 70% SoC와 여전히 떨어져 있기 때문에, 시스템은 상대적으로 빠른 충전 프로세스를 사용하는 것을 선택하여 SoC를 신속하게 향상시킬 것이다). 상대적으로 느린 충전 프로세스 및 빠른 충전 프로세스는 아래에 설명된 대로 상이한 충전 속도에 대응한다.
"픽업될 준비된(ready-to-be-picked-up)" 그룹에서 배터리를 충전할지 여부에 대한 결정은 배터리 교환 스테이션(107)의 이용가능한 전력(available power)에 기초한다. 또한, 이용가능한 전력은 또한 배터리의 충전 속도를 결정하는 요인일 수 있다. 일 예에서, 제1 시간에서, 시스템은 (a) 배터리(B1 및 B2)를 일정한 전압(예를 들어, 일정한 충전 속도)으로 충전하고, (b) 비교적 느린 충전 프로세스로(예를 들어, "C"가 배터리 충전을 위한 "C 속도(C-Rate)"를 의미하는 "비교적 느린(relatively slow)" 0.3C의 충전 속도로) 배터리(B3 및 B4)를 충전하고(예를 들어, 배터리의 용량은 일반적으로 "1C"로 정해(rated)지며, 이는 1A-hr로 정해진 완전 충전된 배터리는 한 시간 동안 1A를 제공해야 한다는 것을 의미한다), (c) 비교적 빠른 충전 프로세스에서(예를 들어, 0.7C의 "비교적 빠른(relatively fast)" 충전 속도로) 배터리(B5 및 B6)을 충전하도록 결정할 수 있다.
이러한 배터리 교환 스테이션(107)에서 이용가능한 전력이 제한되는 경우, (예를 들어, "픽업될 준비된" 그룹에서) 배터리(B1 및 B2)는 충전되지 않을 수 있고, 배터리(B5 및 B6)는 0.7C보다 낮은 속도로 충전될 수 있고, 이러한 2 개의 배터리를 완전히 충전하는데 예측되는 시간은 더 길(longer)게 걸릴 수 있다.
일 측면에서, 시스템(100)의 서버(103)는 서버(103) 내 저장된 충전 규칙의 세트에 기초하여 생성된 충전 명령의 패키지(예를 들어, 전술한 배터리(B1 내지 B6)에 대한 항목 (a), (b) 및 (c))를 배터리 교환 스테이션(107)로 전송할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 시스템(100)은 배터리 내구성(durability)을 불필요하게 희생(예를 들어, 전술 한 예에서 배터리(B5 및 B6)의 내구성이 예측된 수요를 충족시키기 위해 희생된다)시키지 않고 예측된 수요를 충족시키는 다양한 충전 방식(schemes)을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 개시된 기술은, (1) 이러한 배터리에 대한 충전 명령을 주기적으로 또는 빈번하게 생성하고, (2) 생성된 명령을 (스테이션에 대한 충전 계획으로) 배터리 교환 스테이션(107)에 전송함으로써, 서버(103)가 다양한 배터리 교환 스테이션(107)에서 복수의 배터리를 관리할 수 있게 한다. 예를 들어, 시스템(100)은 장치 교환 스테이션(107)에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치의 교환, 이용가능한 전력의 변경(change to the available power), 또는 장치 교환 스테이션(107)에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치에 대한 예약(reservation)과 같은 트리거링 이벤트(triggering event)에 응답하여 새로운 충전 명령을 생성할 수 있다. 예를 들어, 서버(103)가 예측하기 전에 배터리 교환 스테이션(107)에서 배터리 교환이 발생하면, 배터리(B1 및 B2)는 설정된 우선 순위(예를 들어, 할당된 우선 순위 값)에 따라 사용자에게 제공되고, 50%보다 낮은 SoC를 가지는 2 개의 배터리가 배터리 교환 스테이션(107)으로 다시(back) 리턴(returned)된다. 수요 정보는 동일하게 유지되지만, 배터리의 SoC의 상황은 다르다. 결과적으로, 시스템(100)의 서버(103)는 이러한 배터리 교환에 응답하여 전체 충전 계획을 업데이트(updates)하며, 이는 (1) 배터리 교환 스테이션(107) 내의 모든 배터리에 대해 충전 규칙을 선택하는 동작, (2) 각각 업데이트된 충전 규칙을 기초로 배터리에 대한 새로운 충전 명령을 생성하는 동작을 포함할 수 있다. 실시예는 이하에서 상세히 설명된다.
예를 들어, 연관된 방법은, 예를 들어 (S1) (예를 들어, 스테이션(107)과 유사한) 복수의 스테이션에서 배터리의 수를 계산하는 단계; (S2) (예를 들어, SoC에 기초하여) 배터리의 우선 순위를 결정하는 단계; (S3) 우선 순위에 기초하여 배터리를 그룹화(grouping)하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리는 3 개의 그룹인 제1, 제2 및 제3 그룹으로 나누어질 수 있다. 제1 그룹은 90% 이상의 SoC를 가지는 배터리를 포함하고, 제2 그룹은 90% 이하의 SoC를 가지며, 제3 그룹은 (유지 보수(maintenance)/교체 스케줄(replacement schedules)로 인해) "로크(locked)되거나", "충전 가능하지 않거나(non-chargeable)", 또는 "교환 가능하지 않는(non-exchangeable)" 배터리를 포함한다. 예로서, 상술된 (92%, 90%, 72%, 65%, 45%, 및 30%인 SoC를 가지는) 배터리(B1-B6)를 사용하여, B1 및 B2는 제1 그룹에 할당되고, B3-B6는 제2 그룹에 할당된다. 이러한 예에서, 제3 그룹에 할당되는 배터리는 없다. B1이 가장 높은 우선 순위를 갖고, B6이 가장 낮은 우선 순위를 갖는다. 배터리의 특성(예를 들어, 배터리의 수명 또는 배터리의 셀 유형)에서 다른 중요한 차이가 있는 일부 예에서, 우선 순위는 또한 이러한 특성에 기초하여 조정될 수 있다.
연관된 방법은 (S4) 시간 간격(예를 들어, 다른 실시예에서 다음 2 시간 또는 다른 시간 간격)에서 배터리 수요 예측을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 시간 간격은 배터리에 의해 요청되는 충전 시간의 평균(예를 들어, 2 시간)에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 다음 시간 동안 배터리 수요 예측은 "2"(예를 들어, 2 개의 배터리 교환이 예측된다)이고, 배터리 수요 예측은 다음 시간 이후의 시간 동안 "4"이다. 이러한 실시예에서, 배터리 B1 및 B2는 다음 시간 수요를 충족시키기 위해 사용될 수 있고, 배터리 B3-B6은 다음 시간 이후의 시간 동안 수요를 충족시키도록 준비되거나/충전될 수 있다.
연관된 방법은 (S5) 배터리를 충전하기 위해 이용가능한 전력(예를 들어, 배터리 교환 스테이션(107)이 이용할 수 있는 이용가능한 전력, 예측된 정전 등)을 결정하는 단계; (S6) 우선 순위에 기초하여, 충전될 배터리를 선택하는 단계; 및 (S7) 배터리 각각에 대해 충전 규칙을 결정하거나/선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
충전 규칙 중 하나(다시 말해, 충전 규칙(CR1))는 (a) "가장 느린(slowest)" 충전 프로세스(예를 들어, 0.2C)를 사용하여 95% 이상의(95% 포함하는) SoC를 가지는 배터리에 대한 것과, (b) "더 빠른(faster)" 충전 프로세스(예를 들어, 0.7C)를 사용하여 90 % 미만의 SoC를 가지는 배터리에 대한 것을 포함한다고 가정한다. 충전 규칙(CR1)은 예측된 요구를 충족시킬 필요가 있을 때 선택될 수 있다(예를 들어, 긴급한 수요를 충족시키지 않는 한, 더 좋은 배터리 수명을 위해 더 느린 충전 프로세스를 사용하는 것이 바람직하다).
또한, 다른 충전 규칙(다시 말해, 충전 규칙(CR2))은 (a) 90% 이상의(90%를 포함하는) SoC를 가지는 배터리를 제1 충전 속도(예를 들어, 0.2C의 "가장 느린(slowest)" 충전 프로세스)로 충전, (b) 60% 내지 90%의 SoC를 가지는 배터리를 제2 충전 속도(예를 들어, 0.4C의 "더 느린(slower)" 충전 프로세스)로 충전; 및 (c) 60% 미만의 SoC를 가지는 배터리를 제3 충전 속도(예를 들어, 0.7C의 "더 빠른(faster)" 충전 프로세스)로 충전을 포함한다. 예에서, 배터리 B5 및 B6은 충전 규칙 CR1에 기초하여 충전되도록 선택된다(예를 들어, 배터리 B5 및 B6을 완전히 충전하는데 2 시간이 걸릴 것이다). 배터리(B1 및 B2)의 SoC가 SoC 임계치를 초과하기 때문에, 배터리(B1 및 B2)는 충전 규칙(CR2)에 기초하여 충전될 수 있다. 충전 규칙(CR2)을 사용하여 배터리(B3 및 B4)에 할당된 수요를 충족하기 쉽기 때문에, 배터리(B3 및 B4)는 충전 규칙(CR2)에 기초하여 또한 충전될 수 있다. 충전 계획이 "저스트 인 타임(just-in-time)" 충전 프로세스로 형성되고, 제1 시간 및 제2 시간 동안 예측된 수요를 충족시키기 위해 할당된 배터리에 대해 설정된 충전 임계치가 각각 "100%" 및 "70%"인 예에서, 배터리(B5 및 B6)에 대한 충전 타겟(target) SoC가 다르므로(예를 들어, "제2 시간 이전의 전용량까지 충전("charge to full capacity before HOUR 2)" 대 "제1 시간 이전의 70% SoC까지 충전(charge to 70% SoC before HOUR1)"), 충전 규칙(CR2)은 제1 시간 이전에 배터리(B5 및 B6)에 대해 선택될 수 있다. 결과로서, "저스트 인 타임(just-in-time)" 충전 프로세스의 특징으로 충전 계획이 형성될 때, "더 빠른(faster)" 충전 프로세스가 회피될 수 있다.
일부 실시예에서, 연관된 방법은 (S8) 배터리의 특성(예를 들어, 현재 온도, SoC 등)에 기초하여 충전 속도(예를 들어, 상술된 충전 속도 "C")를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계는 충전 규칙의 "미세 조정(fine-tuning)"으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 SoC를 사용하여 배터리 각각에 대한 충전 속도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, (SoC가 90 % 이상인) 배터리(B1 및 B2)는 단계(S7)에서 배터리(B1 및 B2)에 대해 선택된 충전 규칙(CR2)과 관련하여 0.2C의 "가장 느린(slowest)" 충전 프로세스로 충전될 수 있다. (SoC가 89-60% 범위인) 배터리(B3 및 B4)는 "0.4C"의 속도로 된다. (SoC가 50-0% 범위인) 배터리(B5 및 B6)는 충전 규칙(CR1)을 참조하여 "0.7C"의 속도로 된다. 일부 실시예에서, 충전 규칙은 배터리의 온도에 관한 조건을 더 포함한다. 예를 들어, 충전 규칙(CR2)의 조건 (c)에서 SoC가 60% 미만인 배터리는 제3 충전 속도(예를 들어, 0.7C)로 충전되지만, 배터리의 온도가 특정 온도 임계치(예를 들어, 섭씨 50도)를 초과하는 경우 배터리가 (배터리를 손상시킬 뿐만 아니라 사용자 경험에 영향을 미칠 수도 있는) 과열(overheating)되는 것을 방지하기 위해 배터리가 제2 충전 속도(예를 들어, 0.4C)로 충전될 수 있다.
일부 실시예에서, 연관된 방법은 (예를 들어, 전술한 단계(S5)에서 논의된 바와 같이) (S9) 충전하기 위해 이용가능한 전력과 같은 다른 인자에 기초하여 충전 속도(예를 들어, 전술한 충전 속도 "C")를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 예측된 정전이 있고 장치 변경 스테이션(device-change station)(107)이 배터리를 충전하기 위해 제한된 전력만을 가질 때, 특정 SoC 범위(예를 들어, 50-80%의 SoC)에서만 배터리를 충전할 수 있다. 예를 들어, 배터리(B3 및 B4)만 충전된다. 또 다른 예로서, 장치 교환 스테이션이 해당 충전 규칙에 기초하여 내부에 위치된 모든 배터리를 충전할 수 없도록, 메인 전기(mains electricity)로부터 공급되는 제한된 전력만 있을 수 있다. 또한, 이용가능한 전력을 공유할 필요가 있는 동일한 위치에서 복수의 배터리 스테이션 유닛(예를 들어, 쉽고 빠른 확장을 가능하게 하는 모듈형 설계(modular design))이 있을 수 있다. 일부 경우에서, 전력은 재생 가능한 전원(renewable power sources)(예를 들어, 태양 전지판(solar panels))에 의해 공급될 수 있으며, 이러한 소스(sources)에 의해 제공된 전력은 시간에 따라 변할 수 있다.
일부 실시예에서, 연관된 방법은 (S10) 결정된 충전 규칙 및 조정된/결정된 충전 속도에 기초하여 각 배터리(예를 들어, 배터리(B1-B6))에 대한 충전 명령을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 서버(103)는 생성된 충전 명령을 장치 교환 스테이션(107) 각각에 전송할 수 있다. 장치 교환 스테이션(107)은 충전 명령을 구현할 수 있다. 다시 말해, 장치 교환 스테이션(107)이 해당 충전 명령에 의해 내부에 위치된 배터리를 충전할 수 있도록, 충전 명령 각각은 조정된/결정된 충전 속도의 정확한 값을 포함한다. 서버(103)는 배터리의 상태(SoC, 온도 등)를 지속적으로 모니터링하고, 배터리에 대응하는 충전 규칙에 따라 충전 명령을 업데이트할 수 있다.
전술한 실시예(예를 들어, 단계(S1-S10))는 에너지 저장 장치에 대한 예측된 요구에 기초하여 장치 교환 스테이션(107)에 대해 "충전 계획(charging plans)"을 형성하는 방식을 논의한다. 서버(103)는 서버(103)에 연결된 장치 교환 스테이션(107) 각각에 대한 충전 계획을 각각 형성할 수 있다. 논의된 바와 같이, "충전 계획"은, 에너지 저장 장치를 건강하고 내구성 있게 유지하면서 사용자로부터의 수요를 충족시키도록, 서버(103)가 모든 연결된 장치 교환 스테이션(107) 및 내부의 에너지 저장 장치를 관리하는 전체적인 전략을 나타낸다. 각각의 장치 교환 스테이션에 대한 "충전 계획"은 선택되고, 장치 교환 스테이션(107) 내의 에너지 저장 장치에 대해 할당될 "충전 규칙(charging rule)"을 포함한다. 충전 규칙은 에너지 저장 장치( 및 이에 의해 달성될 수 있는 대응하는 목표)를 충전하는 세부 사항을 말한다. 또한, 장치 교환 스테이션(107)에 위치하는 각각의 에너지 저장 장치에 대한 "충전 명령"은 할당된/선택된 "충전 규칙"에 기초하여 생성되며, 배터리의 현재 상태(예를 들어, SoC, 온도 등) 및 할당된/선택된 충전 규칙에 기초하여 자주 업데이트될 수 있다.
데이터베이스(105)는 본 개시와 연관된 정보(예를 들어, 서버(103)에 의해 수집된 정보, 서버(103)에 의해 분석된 정보, 서버(103)에 의해 생성된 정보(예를 들어, 충전 규칙, 충전 계획 또는 충전 명령), 참조 정보, 사용자 계정 정보, 사용자 배터리 계획, 사용자 히스토리(histories), 사용자 동작(behavior), 사용자 주행(driving)/승차 습관(riding habits), 환경 조건, 이벤트 정보 등)를 저장할 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터베이스(105)는 정부 또는 사기업(private entities)에 의해 유지되는 공개적으로 액세스 가능한 데이터베이스(예를 들어, 일기 예보 데이터베이스, 여행 경보 데이터베이스(travel alert database), 교통 정보 데이터베이스, 위치 서비스 데이터베이스(location service database), 지도 데이터베이스(map database) 등)일 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터베이스(105)는 독점적 정보(proprietary information)(예를 들어, 사용자 계정, 사용자 신용 히스토리(user credit history), 사용자 가입 정보(user subscription information) 등)를 제공하는 전용 데이터베이스(private database)일 수 있다.
네트워크(109)는 근거리 통신망(LAN: local area network) 또는 광역 통신망(WAN: wide area network)일 수 있지만, 다른 유선 또는 무선 네트워크일 수도 있다. 네트워크(109)는 인터넷 또는 일부 다른 공용(public) 또는 전용 네트워크(private network)일 수 있다. 배터리 교환 스테이션(107) 또는 모바일 장치(111)는 (예를 들어, 유선 또는 무선 통신에 의한) 네트워크 인터페이스를 통해 네트워크(109)에 연결될 수 있다. 서버(103)는 네트워크(109) 또는 별도의 공용 또는 전용 네트워크를 포함하는 임의의 종류의 로컬(local), 광역(wide area), 유선(wired) 또는 무선 네트워크(wireless network)를 통해 데이터베이스(105)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 네트워크(109)는 민간 기업(private entity)(예를 들어, 회사 등)에 의해 사용되는 보안 네트워크(secured network)를 포함한다.
일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(107)은 샘플링 배터리(101)로부터 배터리 정보를 수집하고 상술한 분석을 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(107)은 수집된 배터리 정보를 분석하여 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성하기 위한 참조 정보로서 사용될 수 있는 배터리 특성 또는 패턴을 결정하거나 식별할 수 있다. 이러한 참조 정보는 국부적으로(예를 들어, 배터리 교환 스테이션(107)에) 저장될 수 있거나, 서버(103)에 전송되거나 업로드될 수 있다. 배터리 교환 스테이션(107)의 실시예는 도 2 및 도 3을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 2는 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템(200)을 도시하는 개략도이다. 시스템(200)은 교환 가능한 배터리(201)에 대해 커스터마이징된 배터리 충전 규칙 또는 프로파일을 결정하도록 구성된다. 시스템(200)은 서버(203), 데이터베이스(205) 및 배터리 교환 스테이션(207)을 포함한다. 서버(203), 데이터베이스(205) 및 배터리 교환 스테이션(207)은 네트워크(209)를 통해 서로 통신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 배터리 교환 스테이션(207)은 (i) 사용자와 상호 작용(interact)하도록 구성된 디스플레이(215), 및 (ii) 충전될 배터리를 수용(accommodate)하도록 구성된 8 개의 배터리 슬롯(217a-h)을 가지는 배터리 랙(battery rack)(219)을 포함한다.
동작 중에 6 개 배터리 슬롯(예를 들어, 슬롯 217a, 217b, 217d, 217e, 217f 및 217h)만 배터리에 의해 사용(occupied)되며, 나머지 2 개의 슬롯(예를 들어, 슬롯 217c 및 217g)은 사용자가 교환될 배터리(예를 들어, 저전력 배터리)를 삽입하도록 예약(reserved)될 수 있다. 상술한 배터리(B1-B6) 또는 도 1을 참조하여 상술한 샘플링 배터리(101A-101C)는 이러한 배터리 슬롯(217a-h)에 각각 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 상이한 개수의 랙(racks), 디스플레이(displays) 및/또는 슬롯(slots)과 같은 상이한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 운영자가 배터리 교환 스테이션(207)을 편리하게 설치 또는 확장할 수 있게 하는 모듈형 컴포넌트(modular components)(예를 들어, 모듈형 랙, 모듈형 디스플레이 등)를 포함할 수 있다. 배터리 교환 스테이션(207)은 내부에 위치된 배터리를 충전하고 (예를 들어, 서버(203)와 통신하는) 다른 동작을 수행하기 위한 전력을 수신하도록 하나 이상의 전원(예를 들어, 전력망(power grid)　, 전선(power lines), 전력 스토리지(power storage), 발전소/변전소(power station/substations), 태양광 전지(solar cells), 풍력 발전기(wind-powered generators), 연료 발전기(fuel powered generators) 등)과 전기적으로 연결(coupled)될 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자는 먼저 삽입하지 않고, 배터리 교환 스테이션(207)으로부터 배터리를 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 내부에 위치된 배터리를 보호(securing)하기 위한 잠금 장치(locking mechanism)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 잠금 장치 없이 구현될 수 있다.
도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 참조 정보의 세트는 복수의 샘플링 배터리(101)로부터 수집된 배터리 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 참조 정보는 데이터베이스(205) 또는 서버(203)에 저장될 수 있다. 사용자는, 배터리 교환 스테이션(207)의 빈 배터리 슬롯(예를 들어, 도 2에 도시된 슬롯(217c)) 내로 (전술한 다양한 유형의 배터리 정보를 저장하도록 구성된 배터리 메모리(213)를 포함하는) 교환 가능한 배터리(201)를 삽입할 수 있다. 배터리 교환 스테이션(207)은 배터리 정보를 수집하고 서버(203)에 동일한 정보를 전송할 수 있다. 서버(203)는 수집된 배터리 정보를 분석하고 저장된 참조 정보와 비교한다. 서버(203)는 이에 따라 목표를 달성하기 위해 교환 가능한 배터리(201)에 대한 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성한다.
일부 실시예에서, 서버(203)는 교환 가능한 배터리(201)의 하나 이상의 특성을 식별하고, 참조 정보로부터 일치(또는 일반적인 일치(general match))를 찾(finding)음으로써 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 교환 가능한 배터리(201)에 대한 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성하기 위해, 서버(103)는 먼저 (예를 들어, 수집된 정보로부터) 교환 가능한 배터리(201)에 대한 이전 충전 규칙을 식별할 수 있고, 참조 정보를 기초로 조정할 수 있다. 예를 들어, (참조 정보의 일부일 수 있는) 최근 분석(recent analysis)/연구(study)는 교환 가능한 배터리(201)가 시간 간격 동안 특정 온도에서 충전되는 경우 더 잘 수행할 수 있다고 제안(suggest)할 수 있다. 따라서, 서버(103)는 이전 충전 규칙을 조정하여 업데이트된 충전 규칙을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 참조 정보는 배터리 교환 스테이션(207)에 저장될 수 있다. 이러한 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 수집된 정보 및 참조 정보를 분석/비교하여 커스터마이징된 충전 규칙을 생성할 수 있다. 배터리 교환 스테이션(207)은 또한 미래의 사용을 위해 생성된 커스터마이징된 충전 규칙의 세트를 국부적으로 저장/관리할 수 있다. 일부 실시예에서, 미래의 사용을 위해, 배터리 교환 스테이션(207)은 생성된 커스터마이징된 충전 규칙을 서버(203)에 업로드(upload)할 수 있다.
도 3은 개시된 기술의 실시예에 따른 (충전) 스테이션 시스템(300)을 도시하는 개략도이다. 도시된 바와 같이, 스테이션 시스템(station system)(300)은 프로세서(301), 메모리(303), 사용자 인터페이스(305), 통신 컴포넌트(communication component)(307), 배터리 관리 컴포넌트(battery management component)(309), 하나 이상의 센서(311), 저장 컴포넌트(storage component)(313), 및 복수의 배터리 슬롯(battery slots)(317a-n)에 연결된 충전 컴포넌트(charging component)(315)를 포함한다. 프로세서(301)는 스테이션 시스템(300) 내 메모리(303) 및 다른 컴포넌트(예를 들어, 컴포넌트(305-317))와 상호 작용하도록 구성된다. 메모리(303)는 프로세서(301)에 연결되고, 스테이션 시스템(300) 내 다른 컴포넌트 또는 다른 정보를 제어하는 명령(instructions)을 저장하도록 구성된다.
사용자 인터페이스(305)는 사용자와 상호 작용(예를 들어, 사용자 입력을 수신하고 사용자에게 정보를 제공)하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(305)는 터치 스크린 디스플레이(touchscreen display)로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자 인터페이스(305)는 다른 적절한 사용자 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 저장 컴포넌트(313)는 스테이션 시스템(300)과 연관된 정보, 데이터, 파일 또는 신호(예를 들어, 센서(313)에 의해 측정된 정보, 배터리(317a-n)에 의해 수집된 정보, 참조 정보, 충전 명령, 사용자 정보 등)를 일시적으로 또는 영구히 저장하도록 구성된다.
통신 컴포넌트(307)(예를 들어, 블루투스, 적외선, 이동 통신(cellular), IEEE 802.11 등으로 통신하기에 적합한 장치)는 차량(31)(예를 들어, 교환 가능한 배터리(201)를 전원으로 사용하는 전기 자동차(electric vehicle)), 모바일 장치(32)(예를 들어, 교환 가능한 배터리(201)를 관리하도록 구성된 앱(app)을 가지는 배터리 사용자의 스마트폰), 서버(33)(예를 들어, 서버(103, 203), 또는 도 4를 참조하여 아래에서 설명될 서버 시스템(400)), 다른 스테이션/스테이션들, 및/또는 다른 장치(devices)와 같은 다른 시스템과 통신하도록 구성된다.
배터리 관리 컴포넌트(309)는 다양한 소스로부터 배터리 정보를 수집하고, 수집된 정보를 분석하도록 구성된다. 예를 들어, 배터리 관리 컴포넌트(309)는 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 배터리에 관한 정보, 스테이션 시스템(300)에 관한 정보, 하나 이상의 전원(34)에 관한 정보, (예를 들어, 통신 컴포넌트(307)를 통해 모바일 장치(32)로부터 수신된) 사용자에 관한 정보, 및/또는 차량(31)에 관한 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 컴포넌트(309)는 또 다른 분석 또는 프로세스를 위해 수집된 정보를 서버(33)에 전송 또는 업로드할 수 있다. 배터리 정보를 수신한 후에, 배터리가 미리 결정된 목표를 달성하도록 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성하도록, 서버(33)는 수신된 배터리 정보를 분석하고 참조 정보와 비교할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 컴포넌트(309)는 (서버(103, 303), 및 도 4를 참조하여 이하에서 설명될 서버 시스템(400)과 유사한 방식으로 작동(function)할 수 있는) 서버(33)로부터의 명령에 기초하여 배터리 슬롯(317) 내 위치된 배터리를 관리할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 컴포넌트(309)는 서버(33)와 주기적으로 통신하여 업데이트된 명령을 요청할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 컴포넌트(309)는 배터리 슬롯(317) 중 하나에 삽입된 배터리와 연관되어 수집된 배터리 정보를 분석하고, 수집된 배터리 정보를 참조 정보와 비교할 수 있다. 따라서, 배터리 관리 컴포넌트(309)는 비교에 기초하여 삽입된 배터리에 대해 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 커스터마이징된 배터리 충전 규칙은 서버(33)에 의해 결정될 수 있다.
충전 컴포넌트(315)는 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 각각의 배터리에 대해 충전 프로세스를 제어하도록 구성된다. 배터리 슬롯(317a-n)은 내부에 위치되고/위치되거나 로크(locked)된 배터리를 수용하고 충전하도록 구성된다. 충전 컴포넌트(315)는 전원(34)으로부터 전력을 수신하고, 서버(33)로부터 수신되거나, 배터리 관리 컴포넌트(309)에 의해 생성된, 미리 결정된 커스터마이징된 충전 규칙에 기초하여, 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 배터리를 충전하도록 전력을 사용한다.
일부 실시예에서, 커스터마이징된 충전 규칙은 서버(33)에 의해 생성된 배터리 수요 예측에 기초하여 조정될 수 있다(예를 들어, 배터리 수요 예측은 예측된 사용자 동작, 스테이션 특성, 배터리 교환 스테이션에 가까운 이벤트 등에 기초하여 생성될 수 있다). 예를 들어, 스테이션 시스템(300)은 , 전원(34)이 배터리 충전 규칙을 구현하기 위한 충분한 전력이 없다고 결정하는 경우, 배터리 충전 규칙을 구현하는 것을 지연시킬 수 있다.
센서(311)는 스테이션 시스템(300)과 연관된 정보(예를 들어, 작동 온도, 환경 조건, 전력 연결, 네트워크 연결 등)를 측정하도록 구성된다. 센서(311)는 또한 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 배터리를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 측정된 정보는 또 다른 분석을 위해 배터리 관리 컴포넌트(309) 및/또는 서버(33)로 전송될 수 있다. 일부 실시예에서, 측정된 정보는 커스터마이징된 충전 규칙을 생성하는데 사용되는 참조 정보에 포함될 수 있다. 예를 들어, 커스터마이징된 충전 규칙은 스테이션 시스템(300) 주위의 온도 또는 배터리 슬롯(317)에서의 온도에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 개시된 기술의 실시예에 따른 서버 시스템(400)을 도시하는 개략도이다. 서버 시스템(400)은, 서버 시스템(400)에 의해 사용되거나 수집될 수 있는 복수의 배터리와 연관된 정보를 수집하도록 구성된다. 서버 시스템(400)은 수집된 정보를 분석하고, 분석에 기초하여, 클라이언트 스테이션(40)이 내부에서 충전 프로세스를 제어하는 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성하도록 또한 구성된다. 일부 실시예에서, 클라이언트 스테이션(40)은 전술한 배터리 교환 스테이션(107 또는 207)으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 클라이언트 스테이션(40)은 다른 적절한 클라이언트 장치로 구현될 수 있다. 전술한 서버(33, 103, 또는 203)는 서버 시스템(400)과 유사한 구조, 컴포넌트 및/또는 구성 요소를 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 서버 시스템(400)은 프로세서(401), 메모리(403), 입력/출력(I/O) 장치(405), 저장 컴포넌트(407), 충전 규칙 분석 컴포넌트(charging rule analysis component)(409), 전원 분석 컴포넌트(power source analysis component)(411), 스테이션 분석 컴포넌트(station analysis component)(413), 사용자 동작 분석 컴포넌트(417), 차량 분석 컴포넌트(419), 및 통신 컴포넌트(421)를 포함한다. 프로세서(401)는 서버 시스템(400) 내의 메모리(403) 및 다른 컴포넌트(예를 들어, 컴포넌트(405-421))와 상호 작용하도록 구성된다.
I/O 장치(405)는 운영자와 통신하도록(예를 들어, 운영자로부터 입력을 수신하고/수신하거나, 운영자에게 정보를 제공하도록) 구성된다. 일부 실시예에서, I/O 장치(405)는 하나의 컴포넌트(예를 들어, 터치 스크린 디스플레이(touch screen display))일 수 있다. 일부 실시예에서, I/O 장치(405)는 입력 장치(예를 들어, 키보드, 포인팅 장치(pointing devices), 카드 판독기, 스캐너, 카메라 등) 및 출력 장치(예를 들어, 디스플레이, 네트워크 카드, 스피커, 비디오 카드, 오디오 카드, 프린터, 스피커, 또는 기타 외부 장치)를 포함할 수 있다.
저장 컴포넌트(407)는 서버 시스템(400)과 연관된 정보, 데이터, 파일 또는 신호(예를 들어, 수집된 정보, 참조 정보, 분석될 정보, 분석 결과 등)를 일시적으로 또는 영구적으로 저장하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 저장 컴포넌트(407)는 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, 또는 다른 적절한 저장 수단일 수 있다. 통신 컴포넌트(421)는 다른 시스템(예를 들어, 클라이언트 스테이션(40) 또는 다른 스테이션) 및 다른 장치(예를 들어, 사용자, 차량 등에 의해 운반되는 모바일 장치)와 통신하도록 구성된다.
충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 분석될 배터리 정보를 (예를 들어, 저장 컴포넌트(407)에) 수집 및 저장하도록 구성된다. 수집된 정보는 다양한 소스(예를 들어, 배터리 교환 스테이션, 전기 자동차, 배터리, 사용자 모바일 장치 등)의 복수의 샘플링 배터리로부터 수집될 수 있다. 수집된 배터리 정보는 예를 들어, (1) 배터리 제조 정보(예를 들어, 배터리 제조업체, 제조 날짜, 제조 배치(manufacturing batches), 제조 일련 번호(manufacturing serial numbers), 하드웨어 버전, 펌웨어 버전, 셀 유형 등), (2) 배터리 특성 정보(예를 들어, 배터리 용량, 배터리 방전 용량, 권장 배터리 작동 온도, SOH 등), (3) 배터리 충전 정보(예를 들어, SOC 정보, 현재 배터리 온도, 현재 셀 온도, 현재 회로 온도, 에러 상태, 권장 배터리 충전 온도, 권장 배터리 충전 전류, 권장 배터리 충전 전압, 권장 배터리 충전 사이클, 권장 배터리 충전 속도, 권장 배터리 충전 시간 등), (4) 배터리 사용 정보(예를 들어, 배터리 수명, 배터리 내부 저항, 실제 배터리 충전 온도, 실제 배터리 충전 전류, 실제 배터리 충전 전압, 실제 배터리 충전 사이클, 실제 배터리 충전 속도, 실제 배터리 충전 시간, 실제 배터리 작동 온도, 실제 배터리 방전 시간 등), 및 (5) 배터리 식별 정보(예를 들어, 각각의 배치된 배터리에 대한 고유 배터리 일련 번호(unique battery serial number))를 포함한다. 수집된 정보를 수신한 이후에, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 수집된 정보를 분석할 수 있다.
위의 수집된 정보의 각각의 유형은 분석되고, 배터리의 충전 프로세스에 영향을 줄 수 있는 충전 특성(charging characteristics)/패턴(patterns)을 식별할 수 있다. 식별된 충전 특성/패턴은 도 5A-5C에 도시된 특성 곡선/라인의 형태일 수 있으며, 이하에서 상세히 논의될 것이다. 이러한 식별된 특성/패턴은 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)를 충전하여 클라이언트 스테이션(40) 내의 배터리에 대한 배터리 충전 규칙을 생성하는 것에 의해 고려될 수 있다.
일부 실시예에서, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 그들의 상대적 중요성 또는 신뢰성에 기초하여 수집된 정보의 우선 순위를 매길 수 있다. 예를 들어, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는, 클라이언트 스테이션(40)에 대한 배터리 충전 규칙을 결정할 때, "배터리 제조업체(battery manufacturer)"(또는 다른 실시예에서는 배터리 셀의 유형)를 주요 인자로 사용하고, 다른 항목을 제2 인자로 설정할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시스템(400)은 충전될 배터리의 제조업체에 기초하여 클라이언트 스테이션(40)에 대한 (예를 들어, 이하에서 상세히 논의될 도 5A-5C에 도시된 바와 같은) 충전 곡선을 식별할 수 있다. 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 식별된 충전 곡선을 조정하기 위해 다른 2차적인 요인을 고려할 수 있다.
일부 실시예에서, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 상이한 유형의 수집된 정보에 상이한 가중치(weightings)를 부여(give)할 수 있다. 예를 들어, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 "충전 상태(state of charge)", "배터리 충전 온도(battery charging temperature)" 및 "충전 전류(charging current)"에 대한 가중치를 각각 50%, 20% 및 30%로 설정할 수 있다. 이러한 실시예에서, 수집된 정보의 각각의 유형에 대해 식별된 특성/패턴은 전술한 가중치에 기초하여 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 경험적 연구, 기계 학습 프로세스의 결과, 및/또는 시스템 운영자의 선호에 기초하여 포함될 수집된 정보가 어떤 유형일지를 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 수집된 정보의 신뢰성에 기초하여 수집된 정보의 각 유형에 대한 우선 순위 또는 가중치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리에 연결된 메모리로부터 측정되고 수집된 정보에 대해, 충전 규칙 분석은 더 높은 가중치 또는 우선 순위를 부여할 수 있는데, 왜냐하면 서버 시스템(400)은 이러한 정보가 직접적이고/내부적이고, 이에 따라 환경 조건(예를 들어, 일기 예보, 이벤트 통지(event notice) 등)과 같이 간접적/외부적인 정보보다 더 신뢰성이 있다고 여기기 때문이다.
일부 실시예에서, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)는 클라이언트 스테이션(40)에서 배터리에 대해 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성하기 위해 시스템(400)(예를 들어, 컴포넌트(411-419))에서 다른 컴포넌트와 통신하고 함께 동작할 수 있다. 하지만, 일부 실시예에서, 시스템(400)은 컴포넌트(411 내지 419) 없이 동작할 수 있다.
전원 분석 컴포넌트(411)는 내부에서 배터리를 충전하기 위해 클라이언트 스테이션(40)에 전력을 공급하는 데 사용되는 하나 이상의 전원의 상태(예를 들어, 신뢰성, 안정성, 연속성 등)를 분석하도록 구성된다. 예를 들어, 전원 분석 컴포넌트(411)는 특정 날짜에 오전 1시부터 오전 3시 사이에 클라이언트 스테이션(40)에 전력을 공급하는 데 사용되는 전원이 중단될 것으로 판단할 수 있으며, 이에 따라 전원 분석 컴포넌트(411)는 충전 규칙을 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 전원 분석 컴포넌트(411)는 또한 상이한 시간 간격에서의 충전에 대한 비용을 고려할 수 있다. 예를 들어, 전원 분석 컴포넌트(411)는 전원으로부터의 충전 비용이 오프 피크 시간 동안 감소된다는 것을 결정할 수 있다. 전원 분석 컴포넌트(411)는, 클라이언트 스테이션(40)이 오프 피크 시간 동안 배터리를 충전하는 것이 적합한(feasible)지 여부를 결정할 수 있다. 그렇다면, 전원 분석 컴포넌트(411)는 충전 비용을 감소시키기 위해 충전 규칙을 조정할 수 있다.
스테이션 분석 컴포넌트(413)는, 복수의 배터리 스테이션을 다양한 유형으로 분류하고, 각 유형에 대해 대표적인 특성/패턴을 식별하여, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)가 그 분석을 위한 기초로서 이러한 정보를 사용할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 스테이션 분석 컴포넌트(413)는 수집된 정보를 분석하고, 배터리 수요에 기초하여 복수의 배터리 스테이션을 다양한 유형으로 나눌 수 있다. 이러한 유형에 기초하여, 충전 규칙 분석 컴포넌트(409) 및 스테이션 분석 컴포넌트(413)는, 특히 수집된 정보가 충전 규칙 분석 컴포넌트(409)가 정상(normal) 분석을 수행하기에 불충분한 경우에, 적절한 배터리 충전 규칙을 신속하게 결정할 수 있다.
스테이션 분석 컴포넌트(413)와 유사하게, 사용자 동작 분석 컴포넌트(417) 및 차량 분석 컴포넌트(419)는 또한 배터리에 의해 전력 공급되는 사용자 동작 및 차량을 각각 다양한 유형으로 분류하고, 각각의 유형에 대해 대표적인 특성/패턴을 식별하도록 구성된다. 사용자 동작 분석 컴포넌트(417)는, 스마트폰, 또는 서버와 연관된 다른 컴퓨팅 디바이스로부터, 배터리에 대한 예약을 수신할 수 있고, 배터리를 교환 및/또는 사용하는 방식에 기초하여 사용자 동작을 분류(categorize)할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 배터리 성능(예를 들어, 전문 레이서(professional racer))에 대해 매우 요구(demanding)할 수 있다. 다른 예로서, 다른 사용자는 일일 심부름(errands)(예를 들면, 어린이 픽업 또는 식료품 쇼핑)을 위해 차량에 전력을 공급하기 위해 배터리만 사용할 수 있다. 사용자가 클라이언트 스테이션(40)에서 배터리를 예약하면, 클라이언트 스테이션(40)은 예약과 연관된 정보를 서버 시스템(400)에 제공한다. 서버 시스템(400)은 예약을 한 사용자의 유형/카테고리(category)를 결정하고, 이에 따라 클라이언트 스테이션(40)에 대한 배터리 충전 규칙을 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 조정은 클라이언트 스테이션(40)에 의해 이루어질 수 있다.
차량 분석 컴포넌트(419)는 사용자가 작동을 계획하고 있는 차량의 유형을 분류할 수 있다. 각각의 차량의 유형에 대해, 차량 분석 컴포넌트(419)는 차량의 각 유형에 대해 어떤 유형의 배터리가 가장 잘 작동하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 차량 분석 컴포넌트(419)는 전기 스쿠터가 특정 충전 프로세스 이후에 특정 유형의 배터리로 가장 잘 작동한다는 것을 결정할 수 있다. 이러한 실시예에서, 차량 분석 컴포넌트(419)는, 서버 시스템(400)이 관련된 차량 정보를 수신하는 경우, 배터리 수요 예측(및 대응하는 충전 명령)을 조정하기 위해 수요 분석 컴포넌트(409)와 함께 동작(예를 들어, 세부 사항을 제공)할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 정보는 사용자 프로파일 또는 계좌 정보에서 찾을(found) 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 차량 정보는 클라이언트 스테이션(40)에 의해 서버 시스템(400)에 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 서버 시스템(400)은 실시간 또는 거의 실시간 방식으로 클라이언트 스테이션(40) 내 배터리에 대해 커스터마이징된 배터리 충전 규칙을 생성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 서버 시스템(400)은 클라이언트 스테이션(40)의 상태를 모니터링한다. 일단 변경(change)(예를 들어, 사용자가 2 개의 완전히 충전된 배터리를 제거하였고, 클라이언트 스테이션(40)에서 2 개를 비우(empty)도록 남겼을 경우) 또는 클라이언트 스테이션(40)의 충전 프로세스에 영향을 줄 수 있는 잠재적인 변경(potential change)(예를 들어, 사용자가 클라이언트 스테이션(40)에서 배터리를 교환하도록 예약)가 있을 경우, 서버 시스템(400)은 전술한 분석을 수행하고, 따르는 클라이언트 스테이션(40)에 대해 업데이트된 배터리 충전 규칙을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 변경 또는 잠재적인 변경은 모바일 장치(예를 들어, 사용자는 배터리 예약하기 위해 설치된 앱을 사용), 다른 서버(예를 들어, 사용자에 의해 사용되는 앱과 연관된 웹 서비스), 및/또는 클라이언트 스테이션(40)으로부터 서버 시스템(400)으로 전송될 수 있다.
도 5A-5C는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 충전 특성 또는 패턴을 도시하는 개략도이다. 도 5A는 개시된 기술의 실시예에 따른 "단계 충전(step-charge)" 배터리 충전 프로파일(또는 규칙)을 도시한다. 도 5A에 도시된 바와 같이, 배터리 충전 프로파일(51)은 충전 상태(SOC: state of charge)와 배터리의 충전 전류(또는 배터리의 유형) 사이의 관계에 기초하여 설명(illustrated)될 수 있다. 배터리 충전 프로파일(51, 52 및 53)은 상이한 유형의 "단계 충전" 프로파일이다. 이러한 유형의 프로파일을 기초로 배터리를 충전할 때, 배터리는 상이한 충전 단계에서 다른 전류로 충전된다. 예를 들어, 배터리 충전 프로파일(51)은, 배터리가 완전 충전 용량에 가까울 때 충전 전류가 감소하는 충전 프로세스를 지칭한다. 배터리 충전 프로파일(52)은 제1 부분(52A) 및 제2 부분(52B)을 가지는 충전 프로세스를 지칭한다. 제1 부분(52A)에서, 충전 전류는 일정하게 유지된다. 제2 부분(52B)에서, 충전 전압은 일정하게 유지된다(이에 따라 충전 전류는 변한다). 일부 실시예에서, 충전 프로파일은 2 이상의 단계(stages)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 프로파일(53)은 제1 부분(53A), 제2 부분(53B) 및 제3 부분(53C)을 가지는 충전 프로세스를 지칭한다. 제1 부분(53A) 및 제2 부분(53B)에서, 충전 전류는 일정하게 유지된다. 제3 부분(53C)에서, 충전 전압은 일정하게 유지된다(이에 따라 충전 전류는 변한다).
다른 충전 프로파일 또는 규칙을 선택하는 것은 다른 변경 명령(different changing commands)을 야기한다. 예를 들어, 시스템이 배터리(X)에 대한 충전 프로세스가 배터리 충전 프로파일(51)에 의해 제어된다고 결정하고, 배터리(X)의 현재 SoC가 80% SoC라고 가정할 경우, 시스템은 (예를 들어, 도 5A에 도시된 충전 전류(C1)(예를 들어, 2 암페어)로 또는 다른 전압으로 배터리(X)를 충전하는) 해당 충전 명령을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리(X)의 현재 SoC가 20% SoC이면, 시스템은 (예를 들어, 충전 전류(C2)(예를 들어, 15 암페어)로 배터리 X를 충전하는) 또 다른 충전 명령을 생성할 수 있다. 결과적으로, 배터리 A는 SoC에 따라 상이한 속도로 충전될 수 있다. 예를 들어, SoC가 높을 경우, 더 느린 충전 프로세스로 충전될 것이다. SoC가 낮을 경우, 더 빠른 충전 프로세스로 충전될 것이다.
일부 실시예에서, 충전 프로파일은 "C 속도(C-rate)"와 같은 다른 인자에 의해 설명되거나 특성화(characterized)될 수 있다. "C 속도"는 배터리가 그 용량에 비례하여 충전되는(또는 방전되는) 속도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 배터리는 1000 mA 시간(mA-hour)의 전용량을 가질 수 있다. 이 배터리에 대해, 500mA의 충전 속도는 "0.5"의 C 속도에 대응하며, 이는 이러한 충전 속도로 배터리가 시간 당 용량의 50%를 증가시킬 수 있다는 것을 의미한다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 충전 프로파일을 특성화하도록 "C 속도"를 사용할 수 있다.
도 5B 및 5C에서, 6 개의 2 차원 특성 곡선(또는 라인)(501A-C 및 505A-C)이 도시되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 이러한 특성 곡선을 생성할 때 고려될 인자의 수에 따라, 특성 곡선은 3 차원적(three-dimensional)일 수 있거나 다차원적(multiple-dimensional)일 수 있다.
도 5B를 참조하면, 특성 곡선(501A-C)은 배터리(A)에 대한 충전 특징을 나타낸다. 충전 특징은 복수의 샘플링 배터리와 연관된 정보(예를 들어, 상술한 수집된 정보)에 기초하여 (예를 들어, 서버 시스템(400)과 같은 서버에 의해 또는 스테이션 시스템(300)과 같은 스테이션에 의해) 생성된다. 일부 실시예에서, 이러한 특성 곡선(501A-C)은 실제 측정과 비교되어 이러한 곡선의 정확도를 검증 및/또는 향상시킬 수 있다(예를 들어, 특성 곡선(501A)을 배터리 A로부터의 실제 측정에 의해 생성된 곡선과 비교). 이러한 실시예에서, 비교 결과는 특성 곡선(501A-C)을 더 조정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 기술은 이러한 접근법을 이용하여 다양한 인자, 인자에 대한 가중치, 알고리즘 등에 기초하여 그 분석을 미세하게 조정(fine-tune)할 수 있다.
도 5B에 도시된 바와 같이, 특성 곡선(501A)은 충전될 배터리가 "단계 충전" 방식으로 충전된다는 것을 나타낸다. 특성 곡선(501B)은 미리 결정된 목표(예를 들어, 배터리 용량 증가/최대화, 배터리 수명 최대화(longest) 등)를 달성하기 위해 충전 시간이 증가할 때, 충전될 배터리의 충전 온도는 감소되어야 한다는 것을 나타낸다. 특성 곡선(501C)은 충전될 배터리에 대한 충전 전류가 미리 결정된 목표를 달성하기 위해 충전할 때 대체로 동일하게 유지되어야 한다는 것을 나타낸다.
도 5C를 참조하면, 특성 곡선(505A-C)은 배터리(B)에 대한 충전 특징을 나타낸다. 충전 특징은 복수의 샘플링 배터리와 연관된 정보(예를 들어, 상술한 수집된 정보)에 기초하여 (예를 들어, 서버 시스템(400)과 같은 서버에 의해 또는 스테이션 시스템(300)과 같은 스테이션에 의해) 생성된다. 일부 실시예에서, 이러한 특성 곡선(505A-C)은 이러한 곡선의 정확도를 검증 및/또는 향상시키기 위해 실제 측정과 비교될 수 있다(예를 들어, 특성 곡선(505A)을 배터리(B)로부터의 실제 측정에 의해 생성된 곡선과 비교). 이러한 실시예에서, 비교 결과는 특성 곡선(505A-C)을 더 조정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 이러한 접근법을 이용하여 다양한 인자, 인자에 대한 가중치, 알고리즘 등에 기초하여 그 분석을 미세하게 조정할 수 있다.
예를 들어, 도 5C에 도시된 바와 같이, 특성 곡선(505A)은 SOC가 증가할 때 미리 설정된 목적(pre-set goal)을 달성하기 위해 배터리 스테이션 온도가 감소되어야 한다는 것을 나타낸다. 특성 곡선(505B)은, SOC가 증가할 때 미리 설정된 목적을 달성하기 위해 충전 전압이 "단계적으로(stepwise)" 감소되어야 한다는 것을 나타낸다. 도 5C에 도시된 바와 같이, 이론에 의해 결합되기를 원치 않고, 특성 곡선(505C)은 피크 부분(507)을 포함한다. 피크 부분(507)은 배터리(B)의 SOC가 특정 레벨에 도달할 때, 미리 설정된 목적을 달성하도록 충전 전류가 증가될 수 있다는 것을 나타낸다.
일부 실시예에서, 본 기술은 목표 또는 목적을 달성하기 위해 특정 배터리를 충전하는 방식을 결정하기 위한 참조 정보로 사용될 수 있는 복수의 유형의 특성 곡선 또는 패턴을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, (예를 들어, 운영 지출을 감소시키기 위한) 재정적인 이유(financial reasons), (예를 들어, 사용자에게 가능한 최고의 배터리 경험을 제공하기 위한) 고객 만족, 또는 다른 적절한 요인에 기초하여 목표 또는 목적이 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 규칙/프로파일은 하나 이상의 조건, 기준 및/또는 파라미터에 의해 나타낼 수 있고, 도 5A-5C에 도시된 곡선으로 제한되는 것은 아니다.
도 6은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법(600)을 나타내는 흐름도이다. 방법(600)은 배터리 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 배터리에 대한 충전 규칙을 생성하도록 구성된다. 상기 방법(600)은 또한 생성된 충전 규칙에 기초하여 교환 가능한 배터리를 충전하도록 스테이션에 지시하도록 구성된다. 상기 방법(600)은 (1) 배터리 교환 스테이션(예를 들어, 스테이션 시스템(300))과 함께 서버(예를 들어, 전술한 서버 시스템(400))으로 또는 (2) 배터리 교환 스테이션으로만 구현될 수 있다. 방법(600)은 교환 가능한 배터리(예를 들어, 충전될 배터리)에 부착된 메모리, 배터리 정보의 세트로부터 수신함으로써, 블록(601)에서 시작한다. 배터리 정보는 배터리 제조 정보, 배터리 특성 정보, 배터리 충전 정보, 및 배터리 사용 정보를 포함한다.
블록(603)에서, 방법(600)은 미리 결정된 참조 정보에 기초하여 수신된 정보를 분석함으로써 계속된다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 참조 정보는 복수의 샘플링 배터리로부터 수집된 정보에 기초하여 생성된다. 샘플링 배터리 및 교환 가능한 배터리는 적어도 하나의 공통된 특성을 가지므로, 본 기술은 이 특성을 공통으로 사용하여 수집된 정보의 어느 부분(및 얼마나 많은 가중치가 할당되어야 하는지)이 교환 가능한 배터리에 대한 충전 규칙을 결정하기 위해 사용될 것인지를 결정할 수 있다.
블록(605)에서, 방법(600)은 타겟 시간 간격(target time period) 이전에 배터리 교환 스테이션 각각에 공급될 이용가능한 전력을 결정한다. 블록(607)에서, 미리 결정된 목표를 달성하기 위해 교환 가능한 배터리에 대한 충전 규칙이 생성된다. 충전 규칙은 타겟 시간 간격 이전의 충전 기간 동안 구현되어야 한다.
블록(609)에서, (예를 들어, 배터리 교환 스테이션에 대응하는 충전 명령을 전송함으로써 또는 배터리 교환 스테이션의 프로세서로부터의 충전 제어 컴포넌트로 해당 충전 명령을 전송함으로써) 방법(600)은 충전 규칙에 따라 교환 가능한 배터리를 충전하도록 배터리 교환 스테이션의 충전 제어 컴포넌트에 지시(instructing)하는 단계를 포함한다. 방법(600)은 리턴하고 또 다른 명령(instructions)을 기다린다.
일부 실시예에서, 내부에 기술된 충전 규칙은 개시된 시스템에 의해 수집된 히스토리 데이터(historical data)에 기초하여 특성화, 결정, 정의, 예측, 및/또는 "훈련(trained)"될 수 있고, 업데이트된 데이터(예를 들어, 새로운 배터리 사용 데이터, 새로운 사용자 동작 데이터 등)에 기초하여 더 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 규칙은 업데이트된 데이터에 기초하여 매일/매주/매월/매 시즌(season)마다 업데이트될 수 있다.
도 7은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법(700)을 도시하는 흐름도이다. 방법(700)은 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치(예컨대, 배터리)를 충전하기 위한 것이다. 방법(700)은 서버(예를 들어, 상술한 서버 시스템(400))에 의해 구현될 수 있다. 방법(700)은, 블록(701)에서 장치 교환 스테이션에 대한 수요 정보를 수신함으로써 시작한다. 블록(703)에서, 방법(700)은 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각의 충전 상태(SoC), 복수의 예측된 교환 수요, 및 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 임계치에 적어도 부분적으로 기초하여 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획을 결정함으로써 계속된다. 충전 계획은 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 적어도 하나의 충전 규칙을 포함한다. 일부 실시예에서, 충전 임계치는 SoC 임계치(예를 들어, 대응하는 배터리가 시간 간격 동안 도달하도록 허용되는 최대 SoC)일 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 임계치는 온도 임계치와 같은 다른 적절한 임계치일 수 있다.
블록(705)에서, 방법(700)은 충전 규칙에 기초하여 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대해 충전 명령을 생성한다. 블록(707)에서, 방법(700)은 충전 명령을 장치 교환 스테이션에 전송함으로써 계속된다. 일부 실시예에서, 방법(700)은 충전 계획을 주기적으로 업데이트하거나, 트리거링 이벤트에 응답하여 충전 계획을 업데이트하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 트리거링 이벤트는 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치의 교환, 이용 가능한 전력의 변경, 및/또는 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치에 대한 예약을 포함한다.
일부 실시예에서, (예를 들어, 스테이션에 대한) 충전 계획은 장치 교환 스테이션의 에너지 저장 장치의 유형(예를 들어, 전술한 바와 같은 배터리의 유형)에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 충전 계획에 기초하여, 시스템은 각각의 에너지 저장 장치에 대한 하나 이상의 적합한 충전 규칙을 결정할 수 있다. 시스템은 충전 명령(예를 들어, 스테이션이 구현하는 특정 명령)을 생성하고, 장치 교환 스테이션에 동일한 것을 전송할 수 있다.
일부 실시예에서, 충전 명령은 장치 교환 스테이션(예를 들어, 배터리 교환 스테이션(107, 207), 스테이션 시스템(300) 또는 클라이언트 스테이션(40))에 위치된 충전기의 충전기 유형에 적어도 부분적으로 기초하여 생성될 수 있다. 충전기는 하나 이상의 에너지 저장 장치를 충전하도록 구성된다. 예를 들어, 충전기 유형은 1 대 1 유형(예를 들어, 하나의 배터리, 하나의 충전기), 2 대 1 유형(예를 들어, 2 개의 배터리가 하나의 충전기를 공유), 또는 4 대 1 유형(예를 들어, 4 개의 배터리가 하나의 충전기를 공유)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시스템은 충전 계획을 결정할 때 충전기의 이용 가능성을 고려한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 슬롯(217d, 217h)은 하나의 충전기를 공유할 수 있으며, 이에 따라 슬롯(217d, 217h)에 하나의 배터리가 한 번에 충전될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치 교환 스테이션(예를 들어, 배터리 교환 스테이션(107, 207), 스테이션 시스템(300) 또는 클라이언트 스테이션(40))은 제1 장치 교환 스테이션일 수 있고, 상기 방법은, 제1 장치 교환 스테이션에 인접하거나 근접한 제2 장치 교환 스테이션의 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 장치 교환 스테이션에 의해 제공되는 서비스가 (예를 들어, 유지 보수 이벤트 또는 정전으로 인해) 중단(interrupted)되면, 시스템은 제1 스테이션에 대한 충전 계획을 조정하여 제2 스테이션에 대해 예측된 요구를 처리(address)할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 (예를 들어, SoC에 기초하여) 우선 순위 값을 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 우선 순위 값에 적어도 부분적으로 기초하여 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 배터리(B1-B6)와 연관되어 전술한 실시예를 참조하라. 우선 순위 값에 기초하여, 시스템은 어떤 배터리가 먼저 충전될지와 먼저 교환해야 하는지를 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 (1) SoC에 기초하여, 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 우선 순위 값을 할당하는 단계; (2) 우선 순위 값에 기초하여 충전 임계치를 결정하는 단계; 및 (3) 상기 우선 순위 값 및 상기 수요 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하여 상술한 배터리(B1-B6)와 연관된 실시예로서, 배터리(B1-B6)는 각각 92%, 90%, 72%, 65%, 45% 및 30%와 같은 SoC를 가진다. 배터리(B1-B6)의 우선 순위 값은 "1", "2", "3", "4", "5" 및 "6"으로 할당될 수 있다. 가장 높은 우선 순위 값을 가지는, 배터리(B1)가 사용되어, 가장 많이 다가오는 배터리 수요를 충족시키도록 사용될 수 있다. 가장 낮은 우선 순위를 가지는, 배터리(B6)은 상황이 보장되지 않는 한 미래의 수요에 대해 고려해야 할 마지막 배터리이다. 충전 임계치는 우선 순위 및 예측된 수요에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 다음 시간에는 하나의 예측된 수요, 두 개의 배터리만 있다. 이러한 예에서, 충전 임계치는 배터리(B1 및 B2)에 대해 "100 % SoC"가 될 수 있는데, 왜냐하면 이러한 2 개의 배터리는 다음 시간에 수요를 충족시키도록 선택되었기 때문이다. (수요 예측이 부정확한 경우에) 사용자가 픽업하는 "백업(backup)" 배터리로 제공하기 위해, 배터리(B3 및 B4)에 대한 충전 임계치는 "75% SoC"로 설정될 수 있다. 배터리(B5 및 B6)에 관해, 그렇게 할 것을 정당화하는 예측된 수요가 없다면, 배터리(B5 및 B6)가 실제로 충전되지 않도록, 충전 임계치는 "0% SoC" 또는 "1% SoC"로 설정될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 (1) 우선 순위 값에 기초하여, 시간 간격 동안 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 중 적어도 하나를 수요 정보의 예측된 수요에 할당하는 단계; 및 (2) 시간 간격 동안 수요 정보의 예측된 수요에 기초하여 적어도 하나의 교환 가능한 에너지 저장 장치에 대한 충전 임계치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예로서 도 1을 참조하여 상술한 "저스트 인 타임(just-in-time)" 충전 프로세스를 가지는 배터리(B1 내지 B6)에 관한 실시예를 사용하여, 시간 간격의 실시예는 "제1 시간(HOUR 1)", "제2 시간(HOUR 2)" 또는 "제3 시간(HOUR 3)"이고, 해당 예측 수요는 각각 "2 개의 배터리", "2 개의 배터리 ", 및 "2 개의 배터리"가 될 수 있다. 상술한 바와 같이, 배터리(B1 및 B2)는 제1 시간에 예측된 수요를 충족시키도록 할당될 수 있고, 배터리(B3 및 B4)는 제2 시간에 예측된 수요를 충족시키도록 할당될 수 있고, 배터리(B5 및 B6)은 제3 시간에 예측된 수요를 충족시키도록 할당될 수 있다. 이러한 배터리 할당은 배터리(B1-B6)의 우선 순위 값을 기초로 한다.
일부 실시예에서, 예를 들어, 배터리 B1 및 B2의 충전 임계치는 "100% SoC"일 수 있고, 배터리 B3 및 B4의 충전 임계치는 "70% SoC"일 수 있고, 배터리 B5 및 B6의 충전 임계치는 "50% SoC"일 수 있다. 위의 예에서 볼 수 있듯이, 충전 임계치는 나중에 예측된 수요를 충족시키도록 할당된 배터리에 대해 더 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리가 훨씬 이후에 예측된 수요를 충족시키도록 할당되는 경우, 충전 임계치는 또한 "0(zero)"으로 설정될 수 있다(예를 들어, 충전 계획은 오후 8시에 형성되지만, 배터리는 다음 날 오전 6시에 예측되는 수요를 충족시키도록 할당된다). 일부 실시예에서, 하나의 배터리에 대한 충전 임계치가 "0"으로 설정되거나 배터리의 현재 SoC가 이미 설정된 충전 임계치를 초과하는 경우, 충전 규칙은 배터리에 할당되지 않고, 충전 임계치가 변경될 때까지 배터리는 충전되지 않을 것이다.
본 기술은 특정 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었음에도 불구하고, 본 기술은 설명된 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 사상 및 범위 내에서의 변형 및 변경으로 실시될 수 있음을 인식할 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (22)

  1. 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치를 충전하기 위한 방법에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션에 대한 수요 정보를 수신하는 단계;
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각의 충전 상태(SoC), 상기 수요 정보, 및 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 임계치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획을 결정하는 단계 - 상기 충전 계획은 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 적어도 하나의 충전 규칙을 포함함 - ;
    상기 SoC에 기초하여, 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 우선 순위 값을 할당하는 단계;
    상기 우선 순위 값 및 상기 수요 정보에 기초하여 상기 충전 임계치를 결정하는 단계;
    상기 우선 순위 값 및 상기 수요 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 상기 충전 계획을 결정하는 단계;
    상기 충전 규칙에 기초하여 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 명령을 생성하는 단계; 및
    상기 충전 명령을 상기 장치 교환 스테이션으로 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 임계치는,
    상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 중 대응하는 하나가 시간 간격 동안 도달할 수 있는 최대 SoC를 나타내는 SoC 임계치
    를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 상기 충전 임계치는 시간에 따라 변하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전 규칙은,
    상기 수요 정보의 예측된 수요가 임박한 것이 아닐 때 비교적 느린 충전 속도를 사용하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전 규칙은,
    상기 수요 정보의 예측된 수요가 임박한 것일 때 비교적 빠른 충전 속도를 사용하는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전 규칙은,
    상기 교환 가능한 에너지 저장 장치의 온도에 기초하여 결정되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    미리 결정된 목표에 기초하여 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 상기 적어도 하나의 충전 규칙을 커스터마이징하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충전 계획은,
    상기 장치 교환 스테이션의 상기 에너지 저장 장치의 유형에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션은,
    제1 장치 교환 스테이션이고,
    상기 방법은,
    상기 제1 장치 교환 스테이션에 인접한 제2 장치 교환 스테이션의 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 장치 교환 스테이션에 대한 상기 충전 계획을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 장치 교환 스테이션의 상태는,
    정상 상태 또는 서비스 중단 상태를 포함하고,
    상기 서비스 중단 상태는,
    유지 보수 이벤트 또는 정전으로부터 야기되는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 우선 순위 값에 기초하여, 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 중 적어도 하나를 시간 간격 동안 상기 수요 정보의 예측된 수요에 할당하는 단계; 및
    상기 시간 간격 동안 상기 수요 정보의 상기 예측된 수요에 기초하여 상기 적어도 하나의 교환 가능한 에너지 저장 장치에 대한 상기 충전 임계치를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 교환 가능한 에너지 저장 장치는,
    제1 에너지 저장 장치이고,
    상기 예측된 수요는,
    제1 예측된 수요이고,
    상기 시간 간격은,
    제1 시간 간격이고,
    상기 제1 에너지 저장 장치에 대한 상기 충전 임계치는,
    제1 충전 임계치이고,
    상기 방법은,
    상기 우선 순위 값에 기초하여, 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 제2 에너지 저장 장치를 제2 시간 간격 동안 상기 수요 정보의 제2 예측된 수요에 할당하는 단계 - 상기 제2 시간 간격은 상기 제1 시간 간격보다 이후임 - ; 및
    상기 제2 예측된 수요에 기초하여 상기 제2 에너지 저장 장치에 대한 제2 충전 임계치를 결정하는 단계 - 상기 제2 충전 임계치는 상기 제1 충전 임계치보다 낮음 -
    를 더 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 우선 순위 값은,
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각의 상기 SoC에 기초하여 결정되는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치를 제1 그룹, 제2 그룹, 및 제3 그룹으로 분류하는 단계 - 상기 제1 그룹은 SoC 임계치보다 크고 로크되지 않은 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치를 포함하고, 상기 제2 그룹은 상기 SoC 임계치보다 작고 로크되지 않은 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치를 포함하고, 상기 제3 그룹은 로크된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치를 포함함 - ; 및
    상기 제1 그룹, 상기 제2 그룹, 및 상기 제3 그룹에서 교환 가능한 에너지 저장 장치의 수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대해 상기 충전 계획을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 수요 정보는,
    제1 시간에 대한 제1 수요 예측 및 상기 제1 시간 이후 제2 시간에 대한 제2 수요 예측을 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 우선 순위 값, 상기 제1 수요 예측, 및 상기 제2 수요 예측에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 상기 충전 계획을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전 규칙은,
    상기 교환 가능한 에너지 저장 장치의 하나 이상의 특성에 기초하여 결정되고,
    상기 하나 이상의 특성은,
    배터리 제조 정보, 배터리 특성 정보, 배터리 충전 정보 또는 배터리 사용 정보
    를 포함하는 방법.
  18. 서버에 있어서,
    프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    장치 교환 스테이션에 대한 수요 정보를 수신하고;
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각의 충전 상태(SoC), 상기 수요 정보, 및 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 임계치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획을 결정하고 - 상기 충전 계획은 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 적어도 하나의 충전 규칙을 포함함 - ;
    상기 SoC에 기초하여, 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 우선 순위 값을 할당하고;
    상기 우선 순위 값 및 상기 수요 정보에 기초하여 상기 충전 임계치를 결정하고;
    상기 우선 순위 값 및 상기 수요 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 상기 충전 계획을 결정하고;
    상기 충전 규칙에 기초하여 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 명령을 생성하고; 및
    상기 충전 명령을 상기 장치 교환 스테이션으로 전송하도록 구성된
    서버.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    트리거링 이벤트에 응답하여 상기 충전 계획을 업데이트하도록 구성되고,
    상기 트리거링 이벤트는,
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치의 교환, 상기 이용가능한 전력의 변경, 또는 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치에 대한 예약
    을 포함하는 서버.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 충전 임계치는,
    상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 중 대응하는 하나가 시간 간격 동안 도달할 수 있는 최대 SoC를 나타내는 SoC 임계치
    를 포함하는 서버.
  21. 장치 교환 스테이션을 관리하는 방법에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션에 대한 복수의 예측된 교환 수요를 수신하는 단계;
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각의 충전 상태(SoC) 및 온도, 상기 복수의 예측된 교환 수요, 및 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 임계치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 충전 계획을 결정하는 단계 - 상기 충전 계획은 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 적어도 하나의 충전 규칙을 포함함 - ;
    상기 SoC에 기초하여, 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 우선 순위 값을 할당하는 단계;
    상기 우선 순위 값 및 상기 수요 정보에 기초하여 상기 충전 임계치를 결정하는 단계;
    상기 우선 순위 값 및 상기 수요 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 대한 상기 충전 계획을 결정하는 단계;
    상기 충전 규칙에 기초하여 상기 교환 가능한 에너지 저장 장치 각각에 대한 충전 명령을 생성하는 단계; 및
    상기 충전 명령을 상기 장치 교환 스테이션으로 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.

  22. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024054014A1 (ko) * 2022-09-05 2024-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI741245B (zh) * 2017-12-29 2021-10-01 英屬開曼群島商睿能創意公司 管理位於裝置交換站中的儲能裝置的系統和方法
TWI740082B (zh) * 2017-12-29 2021-09-21 英屬開曼群島商睿能創意公司 對置於裝置交換站的複數個可交換式能源儲存裝置的充電方法、伺服器、裝置交換站的管理方法
TWI751396B (zh) * 2017-12-29 2022-01-01 英屬開曼群島商睿能創意公司 管理複數個裝置交換站的方法及伺服器系統
TWI705013B (zh) * 2017-12-29 2020-09-21 英屬開曼群島商睿能創意公司 電池交換站與管理電池交換站的方法
JP6745867B2 (ja) * 2017-12-29 2020-08-26 ゴゴロ インク バッテリを管理するためのシステムおよび関連する方法
WO2020111242A1 (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 本田技研工業株式会社 バッテリ利用システム、充電装置、情報処理装置、バッテリ利用方法、プログラム、及び記憶媒体
US11590858B2 (en) * 2019-04-25 2023-02-28 Gogoro Inc. Systems and methods for managing information in vehicles
US11177515B2 (en) * 2019-04-30 2021-11-16 Ampaire, Inc. System and method for maintaining a fleet of aircraft batteries located at multiple airports
EP3761717A1 (en) 2019-07-05 2021-01-06 Sony Corporation Server devices, machines, battery devices and methods for managing usage of one or more battery devices
CN112216029A (zh) * 2019-07-11 2021-01-12 深圳市曼联电子有限公司 一种充电宝的租借方法
US20220050143A1 (en) * 2019-08-14 2022-02-17 Honda Motor Co., Ltd. System and method for presenting electric vehicle charging options based on a predicted charging speed
US20210046843A1 (en) 2019-08-14 2021-02-18 Honda Motor Co., Ltd. System and method for presenting electric vehicle charging options
US11966840B2 (en) * 2019-08-15 2024-04-23 Noodle Analytics, Inc. Deep probabilistic decision machines
US11892893B2 (en) 2019-10-01 2024-02-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and methods for thermal system management
CN111731150A (zh) * 2019-10-16 2020-10-02 北京京东尚科信息技术有限公司 一种agv调度方法和装置
EP4064173A4 (en) * 2019-11-19 2023-02-22 Honda Motor Co., Ltd. INFORMATION PROCESSING DEVICE, INFORMATION PROCESSING PROGRAM AND METHOD
JP2021099726A (ja) * 2019-12-23 2021-07-01 本田技研工業株式会社 情報提供サーバ、情報提供システム、及びプログラム
JP7364698B2 (ja) * 2020-02-07 2023-10-18 本田技研工業株式会社 電力供給装置
JPWO2021187623A1 (ko) * 2020-03-19 2021-09-23
US20220263117A1 (en) * 2020-03-31 2022-08-18 Atlis Motor Vehicles, Inc. Methods and Apparatus for a Charging Current Profile, a Charging Temperature Profile, and Spikes for a Rechargeable Battery
CN112092670B (zh) * 2020-09-22 2022-08-05 南京林洋电力科技有限公司 一种充电桩排队和充电管理方法
CN114537205A (zh) * 2020-11-11 2022-05-27 本田技研工业株式会社 用于基于预测充电速度来呈现电动车辆充电选项的系统和方法
CN114084271A (zh) * 2020-11-16 2022-02-25 杭州铅锂智行科技有限公司 一种电动车
CN113119796B (zh) * 2021-03-29 2022-10-18 上海交通大学 基于云端稀疏充电数据的电动车剩余充电时间预测方法及系统
WO2022221111A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-20 Lixiong Wu Apparatus and method for electric vehicle battery resource sharing
US11668758B2 (en) * 2021-05-02 2023-06-06 Medtronic, Inc. High impedance cell detection
US20220407329A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Battery charge regulation
CN116529745A (zh) 2021-08-31 2023-08-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 换电方法、装置、系统、设备及介质
KR102466132B1 (ko) * 2021-10-27 2022-11-14 (주)미섬시스텍 전기자동차 bms 서비스 시스템과 방법
CN113859044B (zh) * 2021-11-15 2023-06-20 上海优续新能源科技有限公司 车辆和换电站之间信息传递及换电的系统
CN113815481B (zh) * 2021-11-22 2022-03-15 北京胜能能源科技有限公司 电池包选择方法、装置、电子设备及存储介质
KR102652000B1 (ko) * 2021-12-13 2024-03-27 서창전기통신 주식회사 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법 및 전력 운용 장치
TWI800157B (zh) * 2021-12-15 2023-04-21 台泥儲能科技股份有限公司 電能管理系統
KR102599248B1 (ko) * 2022-01-20 2023-11-07 에코브 주식회사 파워 서플라이 뱅크를 통한 배터리 충전 스테이션
US11967743B2 (en) 2022-02-21 2024-04-23 General Electric Company Modular fuel cell assembly
JP2023132731A (ja) 2022-03-11 2023-09-22 本田技研工業株式会社 システム、プログラム及び方法
EP4262045A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-18 Andreas Stihl AG & Co. KG Batterielademanagementsystem und batterielademanagementverfahren
WO2023211377A1 (en) * 2022-04-25 2023-11-02 Sun Mobility Pte Ltd Systems and methods for optimized and intelligent charging of battery packs at a battery charging and swapping station
US20230382258A1 (en) * 2022-05-26 2023-11-30 Transportation Ip Holdings, Llc Charge transfer timing system and method
CN114987289B (zh) * 2022-06-24 2024-04-19 合众新能源汽车股份有限公司 一种可选快充方法、可选快充系统及电动汽车
EP4312340A1 (en) * 2022-07-25 2024-01-31 Ionex Energy Inc. Battery energy stations and charging management methods thereof
WO2024054008A1 (ko) * 2022-09-05 2024-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 페어링 장치 및 방법
WO2024058158A1 (ja) * 2022-09-14 2024-03-21 本田技研工業株式会社 保管装置、情報処理装置、処理方法、プログラム及び記憶装置
CN115765119B (zh) * 2023-01-10 2023-07-28 深圳瑞福来智能科技股份有限公司 储能电源的充电管理方法、储能电源及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014524618A (ja) 2011-08-16 2014-09-22 ベター プレイス ，ゲーエムベーハー 電気自動車ネットワークにおける負荷の推定および管理
JP2015015827A (ja) 2013-07-04 2015-01-22 レスク株式会社 電動車両用バッテリ交換システム及びプログラム

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7838142B2 (en) * 2006-02-09 2010-11-23 Scheucher Karl F Scalable intelligent power supply system and method
KR101021779B1 (ko) * 2007-12-28 2011-03-22 정태을 다수의 소형 밧데리 들의 교환을 활용한 전기에너지 사용방법 및 그 장치
US8085034B2 (en) * 2008-10-31 2011-12-27 Yaniv Sirton Managing charging of electric vehicles
JP2011034260A (ja) 2009-07-31 2011-02-17 Magata Fuji Kasei Kk 充電式自動車用の充電式電池管理運用システム
JP2011087430A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Toyota Motor Corp 充電装置および充電方法
JP4998544B2 (ja) * 2009-12-25 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 交換用蓄電装置の管理システムおよび交換用蓄電装置の管理方法
JP5439242B2 (ja) * 2010-03-18 2014-03-12 株式会社東芝 エネルギーナビゲーション制御装置、エネルギーナビゲーションシステム、およびエネルギーナビゲータ
JP2012075268A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Kansai Electric Power Co Inc:The 蓄電池の充電システム
US8358102B2 (en) 2011-10-21 2013-01-22 General Electric Company System, charging device, and method of charging a power storage device
EP2724886A1 (en) 2012-10-24 2014-04-30 GreenWay Operator a.s. Energy storage exchange system
CN104167770B (zh) * 2013-07-19 2017-07-28 郑州宇通客车股份有限公司 一种电池组放电控制方法和充电控制方法
EP3129751A4 (en) * 2014-02-13 2018-04-04 Charge Peak Ltd. Control system for electric vehicle service network
TWI523375B (zh) * 2014-02-14 2016-02-21 高達能源科技股份有限公司 電池共享系統
US9302592B2 (en) * 2014-06-18 2016-04-05 Go-Tech Energy Co. Ltd. Electric vehicle battery exchanging system for reuse applications
US20160099590A1 (en) * 2014-10-06 2016-04-07 Black & Decker Inc. System and method for renting, charging, and discharging battery packs
CN104505926B (zh) * 2014-12-31 2017-02-22 深圳先进技术研究院 一种动力电池组充电系统及充电方法
US9991716B2 (en) * 2015-02-26 2018-06-05 General Electric Company Delivery of multiple grid services with energy storage system
JP6766343B2 (ja) * 2015-11-17 2020-10-14 オムロン株式会社 バッテリ予約装置
JP6597218B2 (ja) 2015-11-17 2019-10-30 オムロン株式会社 バッテリ予約装置およびバッテリ予約方法
JP6582909B2 (ja) * 2015-11-17 2019-10-02 オムロン株式会社 バッテリ予約装置およびバッテリ予約方法
JP6657828B2 (ja) 2015-11-17 2020-03-04 オムロン株式会社 誘導装置、誘導システムおよび誘導方法
JP6686395B2 (ja) * 2015-12-01 2020-04-22 オムロン株式会社 バッテリ充電装置、バッテリ充電システムおよびバッテリ充電方法
CN206394456U (zh) * 2016-12-10 2017-08-11 谭淞文 一种电动车加电站的电池组更换及分类系统
CN107128204B (zh) * 2017-06-02 2020-07-03 成都雅骏新能源汽车科技股份有限公司 一种电动车充电控制方法及系统
TWI740082B (zh) * 2017-12-29 2021-09-21 英屬開曼群島商睿能創意公司 對置於裝置交換站的複數個可交換式能源儲存裝置的充電方法、伺服器、裝置交換站的管理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014524618A (ja) 2011-08-16 2014-09-22 ベター プレイス ，ゲーエムベーハー 電気自動車ネットワークにおける負荷の推定および管理
JP2015015827A (ja) 2013-07-04 2015-01-22 レスク株式会社 電動車両用バッテリ交換システム及びプログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024054014A1 (ko) * 2022-09-05 2024-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법

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Publication number Publication date
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