KR102238086B1 - 배터리를 관리하기 위한 시스템 및 연관된 방법 - Google Patents

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다니엘 빅커리
윤-천 라이
쉥-친 추앙
아이-펜 쉬흐
치엔-충 첸
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고고로 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 장치 교환 스테이션에 위치된 2 개의 에너지 저장 장치를 제공하기 위한 방법 및 연관된 시스템에 관한 것이다. 상기 방법은, 예를 들어, (1) 상기 장치 교환 스테이션에서 2 개의 에너지 저장 장치를 탐색하기 위한 요청을 수신하는 단계; (2) 상기 에너지 저장 장치의 각각의 특성 정보에 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치로부터 제 1 에너지 저장 장치를 선택하는 단계; (3) 상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지 및 상기 제1 에너지 저장 장치의 특성 정보에 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지로부터 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계; 및 (4) 상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제하는 단계를 포함한다.

Description

배터리를 관리하기 위한 시스템 및 연관된 방법{SYSTEMS FOR MANAGING BATTERIES AND ASSOCIATED METHODS}
본 출원은 2017년 12월 29일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/612,204 및 2017년 12월 29일자로 출원된 번호 62/612,214의 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 인용된다.
본 기술은 장치 교환 스테이션(device-exchange station)에서 에너지 저장 장치(energy storage device)를 관리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 기술은 에너지 저장 장치의 하나 이상의 특성(예를 들어, 온도, 충전 상태(SoC: state of charge) 등)을 조정함으로써 장치 교환 스테이션에 위치된 교환 가능한 에너지 저장 장치를 준비/유지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
다수의 배터리를 전원으로 사용하는 장치 또는 차량의 경우, 다수의 배터리의 특성이 전체 시스템 효율에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 완전히 충전된 배터리(fully-charged battery)와 방전된 배터리(depleted battery)를 함께 사용하면 에너지 효율이 떨어지거나(예를 들어, 완전히 충전된 배터리의 성능이 일반 성능과 비교하여 저하됨) 또는 배터리 수명이 단축될 수 있다. 또한, 충전 온도는 재충전 가능한 배터리의 특성(rechargeable battery's characteristics)에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 지나치게 높은 온도에서 배터리를 충전하면 배터리의 수명, 성능 또는 충전 동작에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 상술한 문제점을 해결하기 위한 개선된 시스템 및 방법을 갖는 것이 유리하다.
개시된 기술의 실시예는 첨부된 도면을 사용하여 설명되고 해석될 것이다.
도 1a는 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템을 도시하는 개략도이다. 시스템은 다수의 샘플링 배터리로부터 정보를 수집하도록 구성된다.
도 1b는 개시된 기술의 실시예에 따른 에너지 저장 장치(예를 들어, 배터리)를 도시하는 개략도이다.
도 2a는 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템을 도시하는 개략도이다. 시스템은 충전될 2개 이상의 충전 가능한 배터리에 대한 배터리 관리 계획을 결정하도록 구성된다.
도 2b는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2c는 개시된 기술의 실시예에 따른 2개의 배터리 교환 스테이션 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 3은 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 4는 개시된 기술의 실시예에 따른 서버 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 5a 내지 도 5c는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 충전 특성 또는 패턴을 도시하는 그래프이다.
도 6은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법을 도시하는 흐름도이다.
도면은 반드시 일정한 스케일(scale)로 그려지는 것은 아니다. 예를 들어, 도면들 중 몇몇 성분(element)의 치수는 다양한 실시예의 이해를 돕기 위해 확장되거나 감소될 수 있다. 유사하게는, 일부 콤포넌트 및/또는 작동은 몇몇 실시예의 설명의 목적을 위해 상이한 블록으로 분리되거나, 단일 블록으로 연결될 수 있다. 또한, 특정 실시예가 도면에서 예시의 방식에 의해 도시되고, 아래에서 상세하게 설명되었지만, 당업자라면 변형, 등가물 및 대안이 첨부된 청구항의 범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다.
본 명세서에서, "일부 실시예", "일 실시예" 등은 설명된 특정 특징, 기능, 구조 또는 특성이 개시된 기술의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서 이러한 어구들의 발생은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 다시 말해, 언급된 실시예는 반드시 상호 배타적인 것은 아니다.
본 발명은 에너지 저장 스테이션(예를 들어, 배터리 교환 스테이션)에 위치된 2 개 이상의 에너지 저장 장치(예를 들어, 배터리)를 관리하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 개시된 시스템은 2 개 이상의 에너지 저장 장치를 준비, 충전, 및/또는 유지하여, 이 장치들이 사용자(예를 들어, 배터리 교환 계획 가입자(battery-exchange plan subscriber), 임시 사용용 대여 사용자 등)에게 제공될 때 하나 이상의 유사한 조건/특성(예를 들어, 온도, 충전 상태(SoC: state of charge), 다른 적합한 특성 등)을 갖도록 한다. 유사한 조건/특성을 갖는 에너지 저장 장치를 그룹화 또는 짝을 이루는(pairing) 것은 적어도 이론에 구애됨이 없이, 이러한 에너지 저장 장치가 안정되고 예상되는 성능(stable, expected performance)을 제공하고 이에 따라 전체적인 사용자 배터리 경험을 향상시키기 때문에 사용자에게 도움이 된다. 일부 실시예에서, 함께 작동하는 유사한 조건 또는 특성을 갖는 에너지 저장 장치를 갖는 것은 예기치 않은 배터리 고장 또는 수명 단축을 완화시킬 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 장치 교환 스테이션에 위치된 2 개의 에너지 저장 장치를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 예를 들어, (1) 장치 교환 스테이션에서 2 개의 에너지 저장 장치를 탐색하기 위한 요청을 수신하는 단계; (2) 에너지 저장 장치의 각각의 특성 정보(characteristic information)에 기초하여 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치로부터 제 1 에너지 저장 장치를 선택하는 단계; (3) 복수의 에너지 저장 장치의 나머지(the rest of the plurality of energy storage devices) 및 제1 에너지 저장 장치의 특성 정보에 기초하여 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치의 나머지로부터 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계; 및 (4) 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제(releasing)하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 2 개의 에너지 저장 장치를 제공하는 단계에 관한 실시예는 도 2a 내지 도 2c 및 도 8을 참조하여 아래에서 설명된다. 일부 실시예에서, 2 개의 에너지 저장 장치를 제공하기 위한 방법은 일반적으로 장치 교환 스테이션이 어느 에너지 저장 장치를 짧은 기간 내에 사용자에게 제공할지(그리고, 이에 따라 스테이션은 아마도 이러한 에너지 저장 장치를 더 이상 충전할 시간이 별로 없다) 결정해야 할 때 구현된다. 그러므로, 충전 프로파일/곡선/패턴을 설명하는 실시예(예를 들어, 도 5a 내지 5d에 도시된 바와 같음)는 에너지 저장 장치를 제공하기 전에(예를 들어, 에너지 저장 장치를 교환하기 위한 예측된 수요(predicted demand) 2 시간 전에) 에너지 저장 장치를 준비하기 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 특성 정보는 에너지 저장 장치와 연관된 온도, 펌웨어 버전(firmware version), 거리, 물리적 위치(physical location), 케이싱 유형(casing type), 셀 유형(cell type), 배터리 유형(battery type) 및/또는 충전 상태(SoC)를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 에너지 저장 장치는 제1 SoC(예를 들어, 91%)를 가지며, 제2 에너지 저장 장치는 제2 SoC(예를 들어, 94%)를 갖는다. 제1 및 제2 SoC 사이의 SoC 차이(예를 들어, 3%)는 SoC 임계치(예를 들어, 5%)보다 더 작다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 제1 장치로서 가장 높은 SoC를 갖는 에너지 저장 장치를 선택하고, 제2 장치로서 동일하거나 유사한 SoC를 갖는 또 다른 에너지 저장 장치를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1 장치와 선택된 제2 장치 사이의 SoC 차이는 장치 교환 스테이션에 위치된 에너지 저장 장치의 나머지 중에서 가장 작다. 이 구성에 의해, 개시된 시스템은 유사한 에너지 저장 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 개시된 시스템이 2 개의 선택된 에너지 저장 장치를 해제하기 전에, 시스템은 2 개의 배터리의 SoC가 SoC 임계치(예를 들어, 90%)보다 더 낮은지를 검증(verify)할 수 있고, 시스템은 단지 사용자에게 SoC 임계치보다 더 큰 SoC를 갖는 에너지 저장 장치(또는 SoC 차이가 가장 작은 2 개의 에너지 저장 장치)를 제공한다. 일부 실시예에서, 시스템은 2 개의 배터리의 온도가 온도 임계치(temperature threshold)(예를 들어, 섭씨 40도)보다 더 낮은지를 또한 체크(checks)한다. 이 접근법은 사용자의 경험을 향상시킨다(예를 들어, 에너지 저장 장치가 너무 뜨겁거나 SoC가 낮으면, 제대로 작동하지 않을 수 있음).
일부 실시예에서, 온도 임계치는 장치 교환 스테이션의 주변 온도(ambient temperature)에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 장치 교환 스테이션이 더 낮은 주변 온도를 가지면, 에너지 저장 장치가 작동 중 주변에 의해 냉각될 수 있기 때문에 온도 임계치는 더 높을 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 임계치는 장치 교환 스테이션의 위치에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 스테이션이 평평한 도로의 측면에 위치하는 경우, 온도 임계치는 더 높을 수 있다(예를 들어, 사용자는 아마도 오르막에 탈 필요가 없으므로, 에너지 저장 장치 온도가 더 높아진다). 예를 들어, 스테이션이 스테이션 밀도가 높은 지역에 위치하는 경우(예를 들어, 다른 지역보다 단위 지역 당 더 많은 스테이션이 있는 경우), 온도 임계치는 더 높을 수 있다(예를 들어, 사용자가 이 지역의 에너지 저장 장치를 교체(swap)하는 것이 더 쉽고 더 편리해서, 더 높은 온도를 갖는 에너지 저장 장치를 사용자에게 제공하는 것이 좋을 것이다).
일부 실시예에서, 시스템은 주소, 빈번한 경로, 사용자 선호도, 사용자 주행/승차 이력/행동/습관, 성별, 연령, 인종 등을 포함하는 인구통계학적 정보(demographic information) 등과 같은 사용자 프로파일과 연관된 정보에 기초하여 온도 임계치를 조정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 프로파일과 연관된 정보가 사용자가 단거리에서 승차/주행할 수 있음을 나타내는 경우, 임계 온도는 높아질 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 장치는 제1 및 제2 에너지 저장 장치가 특성 정보의 적어도 하나의 요소(factor)를 공통적으로 갖는지를 결정함으로써 선택될 수 있다. 예를 들어, 특성 정보의 적어도 하나의 요소는 제조사 식별자(manufacturer identifier), 제조 시간(manufacturing time) 및/또는 헬스 인덱스(health index)(예를 들어, 배터리의 내부 저항, 실제 충전 사이클의 수 등)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 특성 정보는 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치와 연관된 복수의 요소(예를 들어, 아래 상세히 설명되는 바와 같은, 배터리 제조 정보, 배터리 기본 특성 및/또는 배터리 사용에 관한 요소들)를 포함할 수 있다. 개시된 방법은 (1) 사용자 요청(또는 사용자 프로파일)에 기초하여 복수의 요소의 우선 순위(또는 가중치(weighting value))를 결정하는 단계; 및 (2) 우선 순위(또는 가중치)에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 한 쌍의 "고성능" 배터리를 예약하라는 요청을 시스템에 전송할 수 있다. 그런 다음, 시스템은 X 회사(고성능 배터리를 제조하는 회사)에 의해 제조된 배터리를 높은 우선 순위에 할당(assign)할 수 있다(또는 내부에 X 회사에 의해 제조된 배터리 셀을 갖는 배터리를 할당). 유사하게, 시스템은 높은 SoC 및 낮은 온도 배터리를 높은 우선 순위로 할당할 수 있다. 결과적으로, 시스템은 사용자의 요청에 기초하여 적합한 에너지 저장 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 에너지 저장 장치는 에너지(예를 들어, 전력)를 저장하고 적절한 때에 저장된 에너지를 제공하는 데 사용될 수 있는 휴대용 장치이다. 에너지 저장 장치의 예시는 배터리를 포함한다. 용어 "에너지 저장 장치" 및 "배터리"는 본 명세서에서 상호 교환 적으로 사용된다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 배터리 교환 스테이션에 의해 구현될 수 있다. 개시된 시스템은 교환할 사용자를 위한 다수의 교환 가능한 배터리를 수용, 충전 및 유지하도록 구성된다. 교환 가능한 배터리는 차량, 모바일 장치 등에 전원을 공급하는 데 사용될 수 있다. 교환 가능한 배터리는 충분한 주전원 보급되지 않는 가정이나 장소에 전원을 공급하는 데에도 사용될 수 있다. 교환 가능한 배터리를 사용하여 차량에 전원을 공급할 때, 하나 이상의 배터리가 동시에 사용될 수 있다. 본 명세서에서, 2 개의 배터리에 대한 수요가 설명되었지만, 본 개시는 2 개 이상의 교환 가능한 배터리를 포함하는 실시예를 포함할 수 있다.
배터리 교환 스테이션이 사용자에게 바람직한/적합한 배터리의 종류를 결정할 수 있는 여러 방법이 있다. 첫째로, 배터리 교환 스테이션은 사용자로부터 직접(예를 들어, 사용자의 모바일 장치(mobile device)로부터 무선 통신을 통해 요청을 수신함으로써) 또는 사용자 프로파일과 연관된 정보(예를 들어, 서버에 저장되어 있고, 사용자가 스테이션에 2 개의 배터리를 예약하거나 요청했음을 서버가 알릴 때 스테이션은 이러한 정보를 가질 수 있음)에 기초하여 결정할 수 있다. 두번째로, 배터리 교환 스테이션은 사용자로부터 삽입된 배터리를 분석하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 교환 스테이션은 먼저 배터리 교환 스테이션에 삽입될 때 배터리를 분석할 수 있다. 제1 배터리와 연관된(예를 들어, 부착된) 메모리로부터 정보를 끌어냄(pulling)으로써, 개시된 시스템은 제1 배터리의 아이덴티티(identity), 특성 및 사용 이력을 안다. 제1 배터리로부터 수신된 정보에 기초하여, 개시된 배터리 교환 스테이션은 제1 배터리와 쌍을 이루게 될 배터리 교환 스테이션에서의 제2 배터리를 식별한다.
예를 들어, 개시된 시스템은 다음과 같은 배터리 특성 정보(예를 들어, 하나 이상의 배터리 특성)를 결정할 수 있다: 제 1 배터리는 유형 A1 배터리(예를 들어, 제조 M1에 의해 제조됨, 하드웨어 버전 V1을 가짐, 셀 온도 CT1에서 배터리 셀 C1을 구비함, 20% SoC를 가짐, 배터리 완전 충전 용량(battery full charge capacity) FCC1을 가짐, 10번의 충전 사이클 경험을 가짐, 1000번의 충전 사이클의 예상 수명(expected life span)을 가짐 등). 시스템에 저장된 참조 정보(reference information)의 세트(예를 들어, 아래에서 도 1a, 도 1b, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 상세하게 설명될, 다수의 샘플링 배터리(multiple sampling batteries)로부터 수집된 요소를 포함하는 특성 정보의 세트)에 기초하여, 개시된 시스템은 상기 시스템에서 제1 배터리와 쌍을 이루는 제2 배터리를 식별한다.
일부 실시예에서, 제2 배터리는 제1 배터리와 유사한 특성 정보를 갖는 유형 A2 배터리일 수 있다(예를 들어, 제조사 M2에 의해 제조됨, 하드웨어 버전 V1을 가짐, 셀 온도 CT2에서 배터리 셀 C2를 구비함, 30% SoC를 가짐, 배터리 완전 충전 용량 FCC1을 가짐, 20 번의 충전 사이클 경험을 가짐, 1000 번의 충전 사이클의 예상 수명을 가짐 등). 일부 실시예에서, 제2 배터리는 사소한 차이(예를 들어, 23% SoC를 가짐, 12번의 충전 사이클 경험을 가짐 등)를 갖는 또 다른 유형 A1 배터리일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 배터리 모두에 대한 배터리 관리 계획(battery management plan)은 배터리 수요 예측 또는 사용자 예약에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 개시된 시스템은 3시간(예를 들어, 준비 시간 기간) 내에 배터리 수요의 증가를 예상(expects)하고, 따라서 시스템은 이 배터리 수요를 충족시키기 위한 배터리 관리 계획을 생성한다. 따라서, 개시된 시스템은 제1 및 제2 교환 가능한 배터리를 충전하도록 배터리 교환 스테이션의 충전 제어 콤포넌트(charging control component)에 명령할 수 있다(예를 들어, 2 개의 배터리에 대한 개별 충전 계획은 상이할 수 있다).
일부 실시예에서, 개시된 시스템은 상이한 배터리 스테이션에서 배터리를 관리할 수 있다. 특히, 개시된 시스템은 시스템 운영자(system operator)가 시스템 내의 배터리를 유사한 배터리에 근접하게 이동시킴으로써 '배터리 위치 최적화(battery location optimization)' 프로세스를 수행할 수 있게 한다. 예를 들어, 개시된 시스템은 배터리 사용자가 다른 스테이션들 간 배터리를 이동하도록 동기 부여(motivate)할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시스템은 사용자가 특정 배터리 교환 스테이션으로 특정 유형의 배터리를 이동시키도록 유도하는 인센티브(incentives)(예를 들어, 하나의 스테이션에서 배터리를 교환하기 위한 더 낮은 등급(rate) 및/또는 또 다른 스테이션에서 배터리를 교환하기 위한 더 높은 등급(rate)을 제공하는)를 배터리 사용자에게 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템 운영자는 배터리 배달 직원(battery delivery crew)을 보내서 오프-피크 시간(off-peak hours)(예를 들어, 오전 1-4시, 이는 다른 스테이션마다 다를 수 있음) 동안 스테이션 간에 배터리를 이동시킬 수 있다. 이 배터리 위치 최적화 프로세스를 수행하면, 전체 시스템 에너지 효율이 향상되고(예를 들어, 서로 다른 배터리 쌍이 함께 작동하므로 배터리 수명이 감소되지 않음), 사용자 배터리 경험이 향상된다(예를 들어, 서로 다른 배터리 쌍이 함께 작동되므로 배터리 성능이 손상되지 않음). 일부 실시예에서, 시스템은 사용자의 과거 경로를 사용하여 상이한 스테이션 사이에서 배터리를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 시스템은 사용자 X가 보통 오전 9시에 스테이션 Y1에서 2개의 배터리를 픽업(picks up)하고, 이 배터리를 같은 날 오후 10시에 스테이션 Y2에서 반환한다고 결정할 수 있다. 이 예시에서, 시스템은 스테이션 Y1으로부터 스테이션 Y2로 배터리를 이동시키기 위해 사용자 X에게 인센티브를 제공할 수 있다.
개시된 시스템의 또 다른 측면은 시스템에 의해 관리되는 재충전 가능한 배터리(rechargeable battery)에 부착된 배터리 메모리(battery memory)를 제공한다는 것이다. 배터리 메모리는 지속적으로 또는 주기적으로 모니터링(monitored)되거나 측정되는(예를 들어, 배터리 충전 스테이션에서, 또는 배터리에 부착된, 차량의 센서에 의해) 충전 가능한 배터리의 배터리의 하나 이상의 요소(예를 들어, 배터리 제조사, 배터리 하드웨어/펌웨어 버전, 예상 배터리 작동/충전 온도, 실제 배터리 작동/충전 온도, 배터리 충전 상태 SoC, 배터리 완전 충전 용량 FCC , 배터리 사용, 예상 수명 등)을 포함하는 특성 정보를 저장한다. 측정된 특성 정보는 추가 분석 또는 처리를 위해 시스템에 송신될 수 있다. 일부 실시예에서, 측정된 배터리 정보는 네트워크를 통해 차량, 배터리 충전/교환 스테이션 또는 모바일 장치(예를 들어, 사용자의 스마트폰)를 통해 시스템의 서버로 송신될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 측정된 배터리 온도 정보를 배터리 메모리로부터 직접 끌어낼 수 있다(예를 들어, 재충전 가능한 배터리가 유지 보수, 수리, 펌웨어 업데이트(firmware update) 등을 위해 공장으로 반송될 때).
개시된 시스템의 또 다른 측면은 (1) 다수의 샘플링 배터리로부터의 특성 정보를 수집 및 분석하여, (2) 참조 정보를 생성하는 시스템을 제공한다는 것이다. 일부 실시예에서, 배터리의 특성 정보가 수집되어 서버에 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리의 특성 정보는 그 배터리에 부착된 메모리에 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리의 특성 정보는 수집되어 배터리 교환 스테이션에 저장될 수 있다. 본 시스템은 먼저 다수의 샘플링 배터리로부터 측정된 특성 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링 배터리는 교환할 사용자를 위해 현재 배치된(deployed) 재충전 가능한/교환 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플링 배터리는 사용자(예를 들어, 배터리 계획 가입자)에 의해 사용자의 전기 자동차에 전력을 공급하기 위해 사용되었던 배터리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링 배터리는 아직 시장에 출시되지 않은 배터리(예를 들어, 공장, 창고, 실험실 등에서 테스트되거나 저장되는 배터리)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 다수의 소스(multiple sources)(예를 들어, 배터리 교환 스테이션, 전기 자동차, 배터리, 사용자 모바일 장치 등)로부터 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 데이터베이스로부터 정보를 수집할 수 있다. 그 다음, 개시된 시스템은 수집된 배터리의 특성 정보를 분석하고, 이에 따라 참조 정보의 세트를 생성한다. 예를 들어, 본 시스템은 (1) 배터리 제조 정보, (2) 배터리 기본 특성 및 (3) 배터리 사용과 같은 다수의 요소에 기초하여 수집된 배터리 정보를 분류할 수 있다.
배터리 제조 정보의 예시는 배터리 제조사 또는 배터리 셀 제조사의 아이덴티티(예를 들어, 다른 제조사에 의해 제조된 베터리 또는 배터리 셀은 배터리 사양이 동일할 수 있지만 특성이 다를 수 있음), 제조 날짜(예를 들어, 다른 날짜에 제조된 배터리는 다른 특성을 가질 수 있음), 제조 뱃치(manufacturing batches)(예를 들어, 다른 뱃치(batches)로 제조된 배터리는 여전히 다른 특성을 가질 수 있음), 배터리 하드웨어/펌웨어 버전, 및/또는 제조 일련 번호(예를 들어, 개별 배터리는 다른 특성을 가질 수 있음)를 포함할 수 있다.
배터리 기본 특성의 예시는 배터리 용량(예를 들어, 완전 충전 용량, FCC), 배터리 방전 용량(예를 들어, 배터리가 특정 조건에서 얼마나 많은 전력을 제공할 수 있는지), 배터리 셀 유형(예를 들어, 리튬-이온(Li-ion), 니켈-카드뮴(NiCd), 니켈-아연(NiZn), 니켈 수소 합금(NiMH) 등), 배터리 직류 내부 저항(DCIR: direct current internal resistance), 배터리 케이싱 형상(battery casing shapes)(예를 들어, 실린더(cylinder), 헤미큐브(hemicube), 큐브(cube), 큐보이드(cuboid) 등), 및/또는 권장 배터리 작동 온도(예를 들어, 최대 및/또는 최소 배터리 셀 온도 및 배터리 회로 온도를 포함하여, 섭씨 5 내지 35도와 같은 온도 범위)를 포함한다. 배터리 기본 특성의 다른 예시는 권장 배터리 충전 온도(예를 들어, 섭씨 25 내지 40 도와 같은 온도 범위), 권장 배터리 충전 전류(예를 들어, 일정하거나 조절된 전류), 권장 배터리 충전 전압(예를 들어, 일정하거나 조절된 전압), 권장 배터리 충전 사이클(예를 들어, 1 주일 당 적어도 1 번 완전 충전), 권장 배터리 충전 속도(예를 들어, 5 분 안에 배터리의 10% 충전 상태(SoC) 증가시킴), 권장 완전 충전 포인트(예를 들어, FCC의 98%), 권장 배터리 충전 시간(예를 들어, 5시간 이상 연속적으로 충전하지 않는 것), 및/또는 적용된 양 대 시간(applied amount versus time)의 권장 충전 프로파일을 포함할 수 있다.
배터리의 다른 요소(예를 들어, 배터리 사용과 관련된 요소)의 예시는 실제 배터리 충전 온도 이력(actual battery charging temperature history)(예를 들어, 배터리가 어제 섭씨 30도로 충전되었고 오늘 섭씨 35도로 25 분 동안 충전됨), 실제 배터리 충전 전류(예를 들어, 1-200 암페어), 실제 배터리 충전 전압(예를 들어, 1-220볼트), 실제 배터리 충전 사이클(예를 들어, 배터리가 50 번의 완전 충전 사이클 및 125 번의 부분 사이클(partial cycles)을 거쳤음), 실제 배터리 충전 속도(charging speed) 또는 충전율(charging rate)(1시간 동안 20 암페어), 실제 배터리 충전 시간(예를 들어, 배터리가 어제 56 분 동안 충전됨), 실제 배터리 작동 온도(예를 들어, 배터리가 어제 2시간 동안 섭씨 35도에서 작동하였음), 및 실제 배터리 방전 시간(예를 들어, 배터리는 어제 66분 동안 모든 전류 용량(full current capacity)에서 방전되었음)을 포함한다.
상기 언급된 하나 이상의 다수의 요소에 대한 배터리의 수집된 특성 정보를 분석함으로써, 본 시스템은 시스템 운영자가 목적 또는 목표를 달성하기 위해 상이한 스테이지(stages)(예를 들어, 충전 방전, 아이들링(idling) 등) 동안 특정 유형의 재충전 가능한 배터리를 어떻게 관리하는지(예를 들어, 배터리 온도 또는 다른 특성들을 제어하는지)를 이해할 수 있게 하는 참조 정보의 세트를 확립(establishes)한다. 예를 들어, 분석에 기초하여, 본 기술은 가능한 한 특정 유형의 배터리의 최대 용량을 유지할 수 있는 맞춤화된 배터리 관리(예를 들어, 충전) 계획을 생성할 수 있다. 다른 예시로서, 본 기술은 배터리의 유형(a type of battery)의 수명을 증가/최대화할 수 있는 맞춤화된 배터리 관리 계획(customized battery management plan)을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 특정 유형의 배터리가 충전 사이클의 최대 수를 가질 수 있게 하는(예를 들어, 500 충전 사이클 후에, 배터리가 여전히 원래 용량의 90%를 가질 수 있음) 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 90%는 SoC 임계치로서 정의될 수 있다. SoC 임계치보다 더 낮은 SoC를 갖는 배터리는 만족스러운 사용자 경험을 보장할 수 있도록 "잠금(locked)" 또는 "교환 불가능"으로 간주된다. 다른 실시예에서, 본 기술은 다른 유형의 적합한 목적(예를 들어, 고객 만족도, 배터리 성능, 사용자 경험 등을 증가시키기 위해 선택된 배터리 관리 계획)을 가질 수 있다. 상술한 목적 또는 목표는 또한 개시된 시스템이 유사한 특성을 갖는 배터리(예를 들어, 상술한 제1 및 제2 배터리)를 준비할 때 달성될 수 있다.
일부 실시예에서, 맞춤화된 배터리 관리 계획은 (도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같은) 특성 곡선/라인의 형태로 이루어진다. 일부 실시예에서, 맞춤화된 배터리 관리 계획은 (예를 들어, 도 5d에 도시된 바와 같은) 특성 테이블의 형태로 이루어진다.
일부 실시예에서, 본 기술은 사용자 행동을 고려하여 배터리 관리 계획을 추가로 맞춤화(customize)할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 시스템은 사용자 주행/승차 습관을 추가로 분석할 수 있고, 그에 따라 배터리 관리 계획을 조정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 배터리 성능에 대해 매우 요구(demanding)할 수 있다(예를 들어, 전문 레이서(professional racer)). 이 유형의 사용자를 위해, 본 시스템은 사용자가 배터리 교환을 요청할 때(또는 서버가 사용자가 배터리 교환을 요청할 것으로 예측함), 사용자가 사용하기에 (예를 들어, 간헐적으로(intermittently) 다량의 전류를 방전할 수 있는) 최상의 성능 잠재력을 갖는 다수의 배터리(예를 들어, 한 쌍의 배터리)를 결과적으로 나오게 하는 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성할 수 있으며, 이 사용자에 의해 교환될 배터리를 위한 충전 계획은 사용자의 기대(expectations)에 충족하도록 조정된다.
다른 예시로서, 사용자는 단지 데일리 심부름(daily errands)(예를 들면, 아이들 또는 식료품 쇼핑을 픽업)을 위해 차량에 전원을 공급하기 위해 배터리를 사용할 수 있다. 이 특정 유형의 사용자를 위해, 본 시스템은 사용자가 사용하기에 수용 가능한 성능(acceptable performance)(예를 들어, 단지 연속적으로 더 적은 양의 전류를 방전할 필요가 있음)을 갖는 다수의 배터리를 결과적으로 이루는 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성할 수 있다. 예를 들어, 맞춤화된 배터리 관리 계획은 (1) SoC에 기초하여 배터리를 충전하는 것(예를 들어, SoC가 다를 때 다른 충전율을 사용); 및/또는 (2) 특정 유형의 성능을 갖는 배터리를 생성하도록 충전 특성을 설정하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 (예를 들어, 온도 범위 내에서, 배터리 수명 범위(battery age range) 내에서, SoC 범위 내에서, 등) 유사한 특성 정보를 갖는 한 쌍의 배터리(또는 그 이상)을 사용자에게 제공하는 것이다. 예를 들어, 본 시스템은 사용자가 특정 배터리 충전/교환 스테이션에서 한 쌍의 배터리를 교환하기를 원하는 때를 예측할 수 있다(예를 들어, 사용자의 예약 또는 시스템에 의해 수행된 배터리 수요 예측에 따라). 이러한 구성에 의해, 사용자가 충전된 배터리를 픽업하기 위해 스테이션에 왔을 때, 시스템은 픽업될 배터리의 쌍이 유사하거나 동일한 (또는 실질적으로 동일한) 특성 정보를 갖는 것을 보장할 수 있다. 유사한 특성 정보를 갖는 배터리에만 사용자가 액세스(access) 할 수 있도록 허용하면, 전반적인 사용자 경험(overall user experience)(예를 들어, 일치하지 않은 2 개의 배터리를 얻는다면, 사용자는 짜증(irritated)낼 수 있음)을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 배터리 성능이 향상된다.
일부 실시예에서, 시스템은 이들 배터리의 특성 정보를 고려할 뿐만 아니라 이들 배터리의 물리적 위치(locations)/위치(positions)를 고려하여 사용자에게 한 쌍의 배터리를 제공한다. 예를 들어, 사용자가 이용가능(available)한 것과 동일하거나 유사한 특성을 가진 배터리가 2 개 보다 많을 경우, 시스템은 가장 짧은 거리를 갖는 이용가능한 배터리로부터 2 개를 선택하도록 계획할 것이다(예를 들어, 선택된 2 개의 배터리는 동일한 배터리 스테이션에 위치되거나 인접한 배터리 슬롯(battery slots)에 위치될 수 있다). 일부 실시예에서, 시스템은 2 개의 배터리가 위치하는 2 개의 슬롯 사이의 거리가 거리 임계치보다 더 작은 경우에만 2 개의 배터리를 출력(output)하도록 허용된다(예를 들어, 2 개의 배터리 사이에는 다른 배터리가 3 개를 넘지 않음). 일부 다른 실시예에서, 시스템은 스테이션에 위치된 모든 배터리에 대해 유사성 매칭(similarity matching)을 수행할 수 있고, 그 다음 그것들 사이에서 가장 가까운 거리를 갖는 2개의 유사한 배터리를 선택/해제할 수 있다. 일부 실시예에서, 선택된 2개의 배터리는 서로 인접하거나 가까운 2개의 배터리 랙(battery racks)에 인접하여 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 사용자 선호도 및 프로파일에 기초하여 2개의 배터리를 선택할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 사용자를 위해 2개의 배터리를 선택할 때 다양한 요소에 가중치(예를 들어, 유사성 매칭, 물리적 위치/거리 등에 사용된 정보)를 할당할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 실시간(예를 들어, 수 밀리초(milliseconds) 내지 수 초) 또는 거의 실시간(예를 들어, 수 분 내지 수 시간) 방식으로 맞춤화된 배터리 관리 계획을 제공하는 것이다. 예를 들어, 사용자가 배터리 교환 스테이션에서 배터리를 위치시킬 때, 본 시스템은, 예를 들어 해당 배터리를 충전하는 방법 및 서버에 의해 예측된 수요를 충족시키기 위해 해당 배터리를 사용하는 방법과 같은, 해당 배터리에 대한 적합한 배터리 관리 계획을 즉시 제공할 수 있다(예를 들어, 서버는 다음 2 시간 내에 그 배터리에 대한 수요가 있을 것으로 예측할 수 있으므로, 시스템은 배터리 관리 계획에 기초하여 해당 배터리를 준비할 수 있다). 일부 실시예에서, 시스템은 배터리의 예측된 수요(예를 들어, 경험적 데이터(empirical data)에 기초한 서버에 의해 예측되는), 충전 비용, 사용자 요청/예약, 환경 조건, 미래 또는 현재 이벤트(future or current events) 등과 같은 다른 요소들에 기초하여 맞춤화된 배터리 관리 계획을 추가로 조정하도록 구성된다.
일 실시예에서, 배터리 관리 계획은 충전 중에 배터리에 적용되는 시간 경과에 따른 전압 및 전류의 레벨뿐만 아니라 충전 중에 배터리가 얼마나 뜨거워지는지 및 완전 충전의 몇 퍼센트가 완전히 충전된 것으로 간주지와 같은 다른 요소에 의해 정의되는 충전 스케줄/프로파일을 특징으로 한다. 서버는 개별 배터리의 메모리에 저장된 정보를 수신하고, 배터리의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성된다. 배터리로부터 수신된 정보는 유사한 배터리에 대해 데이터베이스에 저장된 정보와 비교되어 최적의 충전 배터리 관리 계획을 선택한다. 예를 들어, 고성능 사용자에 의해 사용된 배터리는 예측된 배터리 수명에서 배터리로부터 끌어낼 수 있는 전류를 증가/최대화하는 방식으로 충전될 수 있다. 서버는 배터리와 함께 저장된 정보를 판독하고, 다른 배터리로부터 판독된 다른 이력 정보 또는 배터리 제조사 등으로부터의 다른 정보와 그것을 비교하여 배터리의 예측된 사용에 따라 맞춤화된 배터리 관리 계획을 개발할 수 있다.
일부 경우에서, 배터리 관리 계획의 특정 생성은 배터리의 바람직한 특성(예를 들어, 긴 수명, 최대 충전 용량, 최대 방전율(discharge rate), 충전 중 기록된 최대 온도 등)을 달성하기 위해 선택된 다중-변수 문제(multi-variable problem)다. 일부 경우에서, 바람직한 최적화 기준(desired optimization criteria)은 배터리로부터 판독된 정보, 유사한 배터리로부터 판독된 정보를 기반으로 지정되며, 다른 경우에는 배터리를 교환하는 사용자의 유형에 의해 결정된다. 서버는 배터리에 대해 일부 바람직한 최적화 목표를 달성하기 위해 선택된 플리트(fleet)의 각 배터리에 대한 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 서버 또는 충전 스테이션은 사용자가 (개별 충전 슬롯을 잠그는 것과 같이) 충전 스테이션으로부터 특정 배터리를 선택하도록 단지 허용하거나 제안한다. 따라서, 증가된/최대화 성능을 위해 관리된 배터리는 성능 배터리를 예측하는(또는 지불(pay)하는) 사용자에게 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, 배터리로부터 판독된 특성 정보는 배터리가 성능이 좋지 않은 사용자에 의한 심부름을 위해서만 사용된다는 것을 나타낼 수 있다(또는 배터리는 일정 수의 충전 사이클을 경험한 후에 노후화된다). 이 경우, 서버는 배터리로부터 판독된 특성 정보와 배터리 수명을 증가/최대화할 수 있는 특정 충전 제도(particular charging scheme)를 제안하는 다른 저장된 데이터(다른 배터리 또는 다른 소스로부터의)를 비교하여 특정 배터리에 대한 배터리 관리 계획을 결정할 수 있다. 배터리 관리 계획은 배터리 충전 방법을 제어하여 계획을 구현하는 충전 스테이션으로 송신된다.
상술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 함께 교환될 것으로 예측되는 배터리는 사용자에게 제공될 때 배터리가 유사한 특성을 갖도록 선택되는 배터리 관리 계획에 따라 충전된다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 계획은 충전을 위해 사용될 뿐만 아니라 방전을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 계획은 배터리의 메모리에 저장될 수 있으며, 배터리가 경험할 수 있는 비율(rate)(예를 들어, 최대 전류 유입(maximum current draw))을 제어하는데 사용될 수 있다. 차량의 컴퓨터는 배터리 관리 계획의 요건(requirements)을 준수하도록 저장된 배터리 관리 계획에 액세스하고 차량의 작동 파라미터를 설정할 수 있다.
본 기술의 다양한 실시예는 다음의 기술적 개선 중 하나 이상을 제공할 수 있다: (1) 배터리 교환 스테이션이 따라갈 준비가 된(ready for a battery-exchange station to follow) 맞춤화된 배터리 관리 계획의 효율적인 실시간 또는 거의 실시간 생성; (2) 사용자에게 유사한 배터리를 동시에 제공함으로써 배터리 수명 및 성능을 효과적으로 증가/최대화 할 수 있는 능력(ability); (3) 운영자가 배터리의 유사성에 기초하여 다수의 배터리 교환 스테이션에서 배터리를 관리할 수 있게 하는 능력; (4) 에너지 효율적인 방식으로 만족스러운 배터리 경험을 제공하여 향상된 사용자 경험을 제공할 수 있는 능력.
본 발명은 또한 배터리 교환 스테이션에 위치된 하나 이상의 재충전 가능한 배터리의 배터리 온도를 관리하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 개시된 시스템은 (1) 하나 이상의 재충전 가능한 배터리의 온도 임계치를 결정하고; (2) 배터리 교환 스테이션에 의해 수행되는 배터리 충전 프로세스 동안 하나 이상의 재충전 가능한 배터리의 온도를 제어하는 단계; 및 (3) 하나 이상의 재충전 가능한 배터리로부터 사용자에게 제공될 하나 이상의 배터리를 선택하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 온도 임계치는 온도 범위(예를 들어, 10-45 ℃, 10-60 ℃? 등)일 수 있다. 온도 임계치를 설정함으로써, 개시된 시스템은 사용자에게 온도 범위 내에서 배터리를 제공할 수 있다. 적어도 (1) 전반적인 사용자 경험을 향상시키고(예를 들어, 사용자가 "뜨거운" 배터리를 받으면 짜증낼 수 있음), 및/또는 (2) 배터리 성능을 향상시킬 수 있기(예를 들어, 차량은 예측대로 수행되도록 차량에 대한 엄격한 배터리 온도 요건(temperature requirement)을 가질 수 있음) 때문에 배터리를 적절한 온도로 제공하는 것이 유리하다. 일부 실시예에서, 온도 임계치는 스테이션이 배터리를 사용자에게 출력하기 전에 게이트-키퍼(gate-keeper) 또는 마지막 임계치로 간주될 수 있다. 온도 임계치를 충족시키기 위해, 시스템은 배터리 수명을 증가시키는 것 및/또는 유사한 배터리를 사용자에게 동시에 제공하는 것과 같은 특정 목표를 달성하지 않기로 결정할 수 있으며, 이는 이러한 목표에 대한 트레이드-오프 결정(trade-off decision)(예를 들어, 배터리를 출력하기 전에 온도 임계치를 통과하기 위해 목표의 80%만 달성)을 불러올 수 있다.
일부 실시예에서, 온도 임계치는 사용자 배터리 선호도, 사용자 프로파일, 사용자 이력, 특성 정보, 환경 조건, 예측된 사용자 수요 등과 같은 하나 이상의 요소에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 온도 임계치는 배터리를 둘러싸는 주변 온도(ambient temperature)(예를 들어, 배터리 충전 장치 또는 스테이션의 온도 등)에 기초하여 결정될 수 있다. 배터리가 지나치게 높거나(예를 들어, 50°C 보다 높음) 또는 낮은(예를 들어, 0°C 보다 작음) 온도에서 충전 또는 방전되는 경우, 배터리의 특성은 부정적인 영향을 받거나 저하될 수 있다(예를 들어, 완전 충전 용량, FCC가 감소할 수 있고, 이에 따라 충전/방전 용량도 감소할 수 있음). 개시된 시스템은 배터리를 미리 결정된 온도 범위(예를 들어, 상한 임계 값보다 높지 않고, 하한 임계 값보다 낮지 않음) 내에 유지함으로써 효과적으로 이 문제를 해결할 수 있다.
일단 온도 임계치가 결정되면, 개시된 시스템은 이에 따라 온도 제어 계획(예를 들어, 충전시 배터리 온도를 유지할 수 있는 충전 계획을 포함하는)을 생성할 수 있다. 그런 다음, 온도 제어 계획은 배터리 온도를 온도 임계치에 의해 정의된 범위 내로 유지하도록 구현된다.
일부 실시예에서, 온도 임계치는 주변 온도와 같은 환경 조건에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 일기 예보가 온도 감소가 있음을 나타내면, 온도 임계치는 현재 온도 임계치보다 더 높은 온도로 설정될 수 있다(예를 들어, 배터리는 주변 환경에 의해 냉각될 것으로 예측됨). 유사하게, 더운 날씨가 예측되는 경우, 온도 임계치는 현재 온도 임계치보다 더 낮은 온도로 설정될 수 있다(예를 들어, 배터리는 주변 환경에 의해 가열될 것으로 예측됨). 일부 실시예에서, 시스템은 배터리 온도를 유지하기 위해 충전되기 전에 배터리가 미리 가열(preheated)되거나 미리 냉각(precooled)될 수 있다.
일부 실시예에서, 온도 임계치는 사용자 행동(예를 들어, 사용자 주행/승차 습관, 배터리 계획 가입자 등)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 표준 온도 임계치는 50°C로 설정될 수 있다(이는 셀 유형, 배터리의 내부 구조 등과 같은 배터리의 특성 정보에 대한 경험적 연구에 따라 설정될 수 있음). "고성능" 유형 사용자("high-performance" type user)(예를 들어, 전문 레이서)의 경우, 온도 임계치는 50°C 보다 작은 온도(예를 들어, 40-48°C)로 설정될 수 있다. "식료품 쇼핑" 유형의 사용자의 경우, 온도 임계치는 50°C(예를 들어, 52-55°C) 보다 높은 온도로 설정될 수 있다. 다른 사용자들(예를 들어, 표준 유형)의 경우, 온도 임계치는 약 50°C(예를 들어, 49-51°C)로 설정될 수 있다. 다른 유형의 사용자의 경우, 이용가능한 배터리가 다를 수 있다(예를 들어, 52°C에서 완전 충전된 배터리는 "식료품 쇼핑" 사용자에게는 "이용가능(available)"으로 간주되지만, '고성능'사용자에게는 아님). 개시된 시스템은 사용자들의 유형에 기초하여 이용가능한 특성 정보를 사용자에게 제시할 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 임계치는 덜 엄격할 수 있으며, 이는 사용자가 배터리 교환 동안 하나의(또는 한 쌍의) 완전 충전된 배터리(또는 배터리들)을 더 쉽게 받을 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 온도 임계치는 예측된 배터리 수요에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 예측된 배터리 수요가 배터리 스테이션의 배터리에 대한 수요가 급증할 것을 나타내는 경우, 온도 임계치는 현재 온도 임계치보다 더 높은 온도로 설정될 수 있고(예를 들어, 예측된 충전 프로세스는 온도 증가를 초래할 수 있음), 그 반대도 가능하다.
일부 실시예에서, 예를 들어, 충전 스테이션은 배터리가 90% 충전되고 40-50°C보다 더 낮을 때에만 사용자에게 배터리를 해제하는 배터리 해제 규칙(battery release rule)을 가질 수 있다. 예측된 배터리 수요가 높으면, 시스템은 배터리 해제 규칙을 "50°C 보다 낮은 온도로 충전된 88%"로 조정할 수 있다. 예측된 배터리 수요가 낮으면, 시스템은 배터리 해제 규칙을 "48°C보다 낮은 온도로 충전된 95%"로 조정할 수 있다.
일부 실시예에서, 온도 임계치는 특성 정보(예를 들어, 특성 정보의 예시가 아래에서 상세히 설명됨)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 충전시 새 배터리보다 온도가 빠르게 상승할 수 있으므로 노화된 배터리는 더 높은 온도 임계치를 가질 수 있다(예를 들어, 노화된 배터리는 더 높은 내부 저항/임피던스를 가질 수 있음).
일부 실시예에서, 온도 임계치는 상술한 다양한 요소의 조합에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 다양한 가중치들이 요소의 각각에 주어질 수 있다. 몇 가지 요소는 상관(correlated)될 수 있다. 예를 들어, "위치" 요소(예를 들어, 배터리 스테이션이 있는 곳)는 "날씨" 요소(예를 들어, 배터리 스테이션을 둘러싼 주변 온도는 열대/온대/극지대에서 또는 음영(shades)이 있는/없는 지역에서 달라질 수 있음) 또는 "배터리 수요" 요소(예를 들어, 도시형 배터리 스테이션은 도시형이 아닌 배터리 스테이션보다 더 높은 배터리 수요를 가질 수 있음)와 관련될 수 있다.
또한, 본 기술은 배터리 교환 스테이션에 의해 수행되는 충전 또는 준비 프로세스 동안 교환 가능한 배터리의 온도를 관리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 시스템은 배터리 충전/교환 스테이션에 의해 수행되는 충전 프로세스 동안 재충전 가능한 배터리의 배터리 온도를 모니터링하고 제어할 수 있다. 본 시스템은 시스템에 의해 관리되는 재충전 가능한 배터리에 부착된 배터리 메모리를 제공한다. 배터리 메모리는 (예를 들어, 배터리 충전 스테이션의, 또는 배터리에 부착된 차량의 온도 센서에 의해) 지속적 또는 주기적으로 모니터링되거나 측정되는 재충전 가능한 배터리의 배터리 온도를 저장한다. 측정된 배터리 온도 정보는 추가 분석 또는 프로세스를 위해 시스템에 송신될 수 있다. 일부 실시예에서, 측정된 배터리 온도 정보는 네트워크를 통해 차량, 배터리 충전/교환 스테이션, 또는 모바일 장치(예를 들어, 사용자의 스마트폰)을 통해 시스템의 서버로 송신될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 측정된 배터리 온도 정보를 배터리 메모리로부터 직접 끌어낼 수 있다(예를 들어, 재충전 가능한 배터리가 유지 보수, 수리, 펌웨어 업데이트 등을 위해 공장으로 반송될 때).
본 시스템은 다수의 샘플링 배터리로부터 측정된 배터리 온도 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링 배터리는 사용자가 교환하기 위해 현재 배치된 재충전 가능한/교환 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플링 배터리는 사용자(예를 들어, 배터리 계획 가입자)가 사용자의 전기 자동차에 전력을 공급하기 위해 사용했던 배터리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링 배터리는 아직 시장에 출시되지 않은 배터리(예를 들어, 공장, 창고, 실험실 등에서 테스트되거나 저장되는 배터리)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 다수의 소스(예를 들어, 배터리 교환 스테이션, 전기 자동차, 배터리, 사용자 모바일 장치 등)로부터 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 이러한 정보를 데이터베이스로부터 수신할 수 있다.
그 다음, 본 시스템은 수집된 배터리 온도 정보를 분석하고, 이에 따라 참조 정보의 세트를 생성한다. 예를 들어, 본 시스템은 (1) 배터리 제조 정보, (2) 배터리 기본 특성 및 (3) 배터리 사용과 같은 다수의 요소에 기초하여 수집된 특성 정보를 분류할 수 있다.
상술한 다수의 요소에 대해 수집된 배터리 온도 정보를 분석함으로써, 본 시스템은 시스템 운영자가 목적 또는 목표를 달성하기 위해 상이한 스테이지(예를 들어, 충전, 방전, 아이들링 등) 동안 특정 유형의 재충전 가능한 배터리의 배터리 온도를 어떻게 관리하는지를 이해할 수 있게 하는 참조 정보의 세트를 확립한다. 예를 들어, 분석에 기초하여, 본 기술은 가능한 한 특정 유형의 배터리의 최대 용량을 유지할 수 있는 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 다른 예시로서, 본 기술은 배터리의 유형의 수명을 증가/최대화할 수 있는 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 일정 유형(specific type)의 배터리가 충전 사이클의 최대 수를 가질 수 있게 하는(예를 들어, 500 충전 사이클 후에, 배터리가 여전히 원래 용량의 90%를 가질 수 있음) 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 다른 유형의 적합한 목적(예를 들어, 고객 만족도, 배터리 성능, 사용자 경험 등)을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 본 기술은 (도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같은) 특성 곡선/라인의 형태로 이루어진 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 저장할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 사용자 행동을 고려하여 배터리 온도 제어 계획을 추가로 맞춤화할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 시스템은 사용자의 주행/승차 습관을 더 분석할 수 있고, 그에 따라 배터리 온도 제어 계획을 조정할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 배터리 성능(예를 들어, 전문 레이서)에 대해 매우 요구할 수 있다. 이 유형의 사용자를 위해, 본 시스템은 사용자가 사용하기에(예를 들어, 사용자가 특정 배터리 충전/교환 스테이션에서 이 배터리를 픽업할 수 있게 함) 최상의 성능 잠재력(예를 들어, 간헐적으로 다량의 전류를 방전할 수 있음)을 갖는 다수의 배터리를 결과적으로 나오게 하는 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 시스템은 (예를 들어, 배터리가 예측대로 수행할 수 있는지를 확인하기 위해) 50°C 이상의 온도에서 충전되지 않은 배터리를 이 유형의 사용자에게 제공할 계획을 세울 수 있다. 또 다른 예시로서, 사용자는 데일리 심부름(예를 들어, 어린이들 또는 식료품 쇼핑 픽업)을 위해 차량에 전원을 공급하기 위해 배터리만을 사용할 수 있다. 이 특정 유형의 사용자를 위해, 본 시스템은 사용자가 사용하기에 수용 가능한 성능(예를 들어, 단지 연속적으로 더 적은 양의 전류를 방전할 필요가 있음)을 갖는 다수의 배터리를 결과적으로 나오게 하는 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 시스템은 이 유형의 사용자에게 더 높은 온도 허용치를 가진 배터리(예를 들어, 50℃로부터 60℃로 충전된 배터리)를 제공할 계획을 세울 수 있다. 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획은 충전 프로세스 동안 특성 곡선/라인(예를 들어, 상술한 참조 정보)에 기초하여 충전 온도를 유지하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 지정된 온도에서 하나의(또는 한 쌍의 또는 하나 이상의 배터리) 배터리를 사용자에게 제공하는 것이다. 예를 들어, 본 시스템은 (예를 들어, 시스템에 의해 수행된 배터리 수요 예측 또는 사용자의 예약에 따라)사용자가 특정 배터리 충전/교환 스테이션에서 배터리를 교환하길 원하는 때를 예측할 수 있다. 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획에 기초하여, 본 시스템은 특정 배터리 충전/교환 스테이션에 의해 수행되는 충전 프로세스 동안 배터리 온도 제어 계획을 구현할 수 있다. 이 구성에 의해, 사용자가 충전된 배터리를 픽업하기 위해 스테이션에 왔을 때, 시스템은 충전된 배터리의 온도가 수용 가능한 온도 범위 내에 있음을 보장할 수 있다. 일부 실시예에서, 차량 성능은 높은 배터리 온도로 인해 제한될 수 있다. 그러므로, 전반적인 사용자 경험을 향상시킬 뿐만 아니라(예를 들어, 사용자가 "뜨거운" 배터리를 받으면 짜증낼 수 있음), 배터리 성능을 향상시킬 수 있어(예를 들어, 충전된 배터리는 임의의 냉각 기간 없이 수행할 준비가 되어 있음) 사용자가 적절한 온도를 갖는 배터리에만 액세스하도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 실시간(예를 들어, 수 밀리초 내지 수 초) 또는 거의 실시간(예를 들어, 수 분 내지 수 시간) 방식으로 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 제공하는 것이다. 예를 들어, 사용자가 배터리 교환 스테이션에서 배터리를 위치시킬 때, 본 시스템은 해당 배터리에 대한 적합한 배터리 온도 제어 계획을 즉시 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 배터리의 예측된 수요, 충전 비용, 사용자 요청/예약, 환경 조건, 미래 또는 현재 이벤트(예를 들어, 배터리 교환, 전력 공급 정지(power outage) 등) 등과 같은 다른 요소들에 기초하여 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 추가로 조정하도록 구성된다.
본 기술의 다양한 실시예는 다음의 기술적 개선 중 하나 이상을 제공할 수 있다: (1) 배터리 교환 스테이션이 따라갈 준비가 된 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획의 효율적인 실시간 또는 거의 실시간 생성; (2) 배터리 수명 및 성능을 효과적으로 증가/최대화 할 수 있는 능력; (3) 운영자가 다수의 요소에 기초하여 바람직한 배터리 온도 제어 계획을 설정할 수 있게 하는 능력; (4) 에너지 효율적인 방식으로 만족스러운 배터리 경험을 제공하여 향상된 사용자 경험을 제공할 수 있는 능력.
이하의 설명에서, 설명의 목적으로, 다수의 특정 세부 사항은 본 기술의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 기술의 실시예는 이러한 특정 세부 사항의 일부없이 실시될 수 있음이 명백할 것이다.
도 1a는 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템(100)을 도시하는 개략도이다. 시스템(100)은 다수의 샘플링 배터리(101)(도 1a에서 101A-C로 도시됨)로부터 특성 정보를 수집하도록 구성된다. 시스템(100)은 서버(103), 서버(103)에 연결된 데이터베이스(105), 및 베터리 교환 스테이션(107)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 배터리 교환 스테이션(107)은 네트워크(109)를 통해 서버(103)와 통신할 수 있다. 샘플링 배터리(101)의 각각은 배터리 메모리(113)(도 1a에서 113A-C로 도시됨)를 포함한다. 배터리 메모리(113)는 대응하는 샘플링 배터리(101)와 연관된 특성 정보를 저장 및 기록하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 배터리 메모리(113)는 샘플링 배터리(101)에 부착된 제어기(예를 들어, 도 1a에 도시되지 않은 것 같이, 제어 칩, 프로세서(processor), 회로 등)에 연결될 수 있다. 제어기는 배터리 메모리(113)에 저장된 특성 정보를 관리할 수 있다. 일부 실시예에서, 특성 정보는 충전될 때마다 주기적으로 업데이트 될 수 있다. 일부 실시예에서, 특성 정보는 기록된 최소/최대 온도, 방전율 등을 포함할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 서버(103)는 네트워크(109)를 통해 배터리 교환 스테이션(107)을 통해 배터리 정보(113A)로부터 특성 정보를 수집하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 서버(103)는 네트워크(109)를 통해 배터리 메모리(113B)로부터 특성 정보를 수신할 수 있다. 또한, 서버(103)는 모바일 장치(111) (예를 들어, 블루투스 등과 같은 단거리 프로토콜을 통해 샘플링 배터리(101C)의 메모리로부터 정보를 판독하도록 구성된 앱(app)을 갖는 배터리 사용자의 스마트폰)를 통해 배터리 메모리(113C)로부터 특성 정보를 수신하고, 네트워크(109)를 통해 서버(103)로 정보를 전달할 수 있다. 특성 정보를 수집한 후, 서버(103)는 수집된 특성 정보를 분석하여 배터리(101) 또는 유사한 배터리에 대한 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성하기 위한 참조 정보로서 사용될 수 있는 패턴 또는 배터리 특성을 결정 또는 식별할 수 있다. 서버(103)의 실시예는 도 4를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
데이터베이스(105)는 본 발명과 연관된 정보(예를 들면, 샘플링 배터리(101)의 특성 정보와 같은 서버(103)에 의해 수집된 정보, 서버(103)에 의해 분석된 정보, 서버(103)에 의해 생성된 정보, 참조 정보, 사용자 계정 정보, 사용자 배터리 계획, 사용자 이력, 사용자 행동, 사용자 주행/승차 습관, 환경 조건, 이벤트 정보 등)를 저장할 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터베이스(105)는 또한 정부 또는 사기업에 의해 유지되는 공개적으로 액세스 가능한 데이터베이스(publicly accessible database)(예를 들어, 일기 예보 데이터베이스, 여행 경보 데이터베이스, 트래픽 정보 데이터베이스(traffic information database), 위치 서비스 데이터베이스, 지도 데이터베이스 등)로부터의 정보를 저장한다. 또한 일부 실시예에서, 데이터베이스(105)는 독점 정보(proprietary information)(예를 들어, 로그인/패스워드 등과 같은 사용자 계정 정보, 사용자 신용 이력, 사용자 가입 정보 등)를 저장할 수 있다.
네트워크(109)는 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 통신망(WAN)일 수 있지만, 다른 유선 또는 무선 네트워크일 수도 있다. 네트워크(109)는 인터넷 또는 몇몇 다른 공개 또는 사설 네트워크일 수 있다. 배터리 교환 스테이션(107) 또는 모바일 장치(111)는 (예를 들어, 유선 또는 무선 통신에 의해) 네트워크 인터페이스를 통해 네트워크(109)에 연결될 수 있다. 서버(103)는 네트워크(109) 또는 별도의 공개 또는 사설 네트워크를 포함하는 임의의 종류의 로컬, 광역, 유선 또는 무선 네트워크를 통해 데이터베이스(105)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 네트워크(109)는 사설 엔티티(private entity)(예를 들어, 회사 등)에 의해 사용되는 보안 네트워크를 포함한다.
일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(107)은 샘플링 배터리(101)로부터 특성 정보를 수집하고, 상술한 분석을 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(107)은 수집된 특성 정보를 분석하여 맞춤화된 배터리 관리 계획을 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)로 송신 또는 업로드(uploaded) 될 수 있다. 배터리 교환 스테이션(107)의 실시예는 도 2a 및 도 3을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다.
도 1b는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리(101)를 도시하는 개략도이다. 도시된 바와 같이, 배터리(101)는 배터리 메모리(113), 전압 센서(voltage sensor)(115), 전류 센서(current sensor)(117), 온도 센서(temperature sensor)(119), 하나 이상의 배터리 셀(121), 및 외부 장치(예를 들어, 전기 모터(electric motor)와 같은 로드(load))에 연결하도록 구성된 커넥터(connectors)(123)를 포함한다. 배터리 셀(121)은 내부에 전기 에너지를 저장한다. 전압 센서(115)는 배터리(101)의 충전 전압을 측정하도록 구성된다. 전류 센서(117)는 배터리(101)의 충전 또는 방전 전류를 측정하도록 구성된다(예를 들어, 커넥터(123)에서). 온도 센서(119)는 배터리(101)의 아이들(idle) 동안의 온도(예를 들어, 배터리 셀 온도 및/또는 배터리 회로 온도) 또는 충전 또는 방전 온도를 측정하도록 구성된다. 측정된 정보는 배터리 메모리(113)에 저장되고, 모바일 장치, 배터리 교환 스테이션, 차량 및/또는 서버에 의해 유선 또는 무선 연결을 통해 액세스 가능할 수 있다.
도 2a는 개시된 기술의 실시예에 따른 시스템(200)을 도시하는 개략도이다. 시스템(200)은 배터리 교환 스테이션(207)에 2개 이상의 배터리를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 삽입된 교환 가능한 배터리(201)(일부 실시예에서, 2개의 삽입된 배터리(201)가 있을 수 있음)를 분석함으로써 어떤 배터리가 사용자에게 제공되어야 하는지를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 (예를 들어, 서버, 사용자 입력 또는 사용자의 모바일 장치로부터) 사용자와 연관된 사용자 프로파일에 기초하여 제공될 배터리를 결정할 수 있다. 결정된 유형에 기초하여, 배터리 교환 스테이션(207)은 제1 및 제2 교환 가능한 배터리(예를 들어, 배터리(211a, 211b)가 동일하거나 유사한 특성으로 선택됨)를 식별할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 초기에 사용자와 연관된 사용자 프로파일에 기초하여 제1 교환 가능한 배터리(211a)를 식별한다(예를 들어, 사용자 프로파일이 사용자가 고성능 배터리 계획을 가입한다고 나타내면 가장 높은 SoC를 갖는 배터리를 선택하기 위해). 그 다음, 배터리 교환 스테이션(207)은 이용가능한 배터리의 특성에 기초하여 배터리의 나머지 중에서 "가장 가까운(closest)"또는 "가장 유사한(most similar)" 배터리를 찾음으로써 제2 교환 가능한 배터리(211b)를 식별한다. 그렇게 하면, 배터리 교환 스테이션(207)은 사용자에게 제공될 2개의 유사한 배터리를 식별할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 모든 이용가능한 배터리의 특성에 기초하여 이용가능한 배터리 중에서 2개의 유사한 배터리를 선택함으로써, 동시에 제1 및 제2 교환 가능한 배터리(예를 들어, 배터리(211a, 211b))를 식별할 수 있다.
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 작용하도록 구성된 디스플레이(display)(215), 및 (ii) 충전될 배터리를 수용하도록 구성된 8개의 배터리 슬롯(217a-h)을 갖는 배터리 랙(battery rack)(219)을 포함한다.
작동 동안, 배터리가 차지하는 6개의 배터리 슬롯(예를 들어, 슬롯(217a, 217b, 217d, 217e, 217f, 217h))이 있으며, 나머지 2개의 슬롯(예를 들어, 슬롯(217c, 217g))은 사용자가 교환할 배터리(예를 들어, 저전력 또는 고갈된 배터리)를 삽입하기 위해 예약된다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 상이한 수의 랙, 디스플레이 및/또는 슬롯과 같은 상이한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 운영자가 배터리 교환 스테이션(207)의 용량을 편리하게 설치 또는 확장할 수 있게 하는 모듈식 콤포넌트(modular components)(예를 들어, 모듈식 랙, 모듈식 디스플레이 등)를 포함할 수 있다. 배터리 교환 스테이션(207)은 그 안에 위치된 배터리를 충전하고 다른 작동(예를 들어, 서버(203)와 통신하기 위해)을 수행하기 위해 전력을 수신하도록 하나 이상의 전원(예를 들어, 전력망(power grid), 전력선(power lines), 전력 저장 시스템, 태양 셀(solar cells), 풍력 발전기(wind-powered generators) 등)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자는 사전에 배터리를 삽입하지 않고, 배터리 교환 스테이션(207)으로부터 배터리를 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 그 안에 위치된 배터리를 고정하기 위한 잠금 메커니즘(locking mechanism)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 잠금 메커니즘없이 구현될 수 있다.
아래의 실시예는 배터리의 특성이 어떻게 분석될 수 있으며 따라서 참조 정보가 어떻게 생성될 수 있는지를 설명한다. 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 다수의 샘플링 배터리(101)로부터 수집된 특성 정보에 기초하여 한 세트의 참조 정보가 생성된다. 일부 실시예에서, 참조 정보는 데이터베이스(205) 또는 서버(203)에 저장된다. 사용자는 배터리 교환 스테이션(207)의 비어 있는 배터리 슬롯(예를 들어, 도 2a에 도시된 슬롯(217c))으로 배터리(201)(상술한 다양한 유형의 특성 정보를 저장하도록 구성된 배터리 메모리(213)를 포함함)를 삽입한다. 배터리 교환 스테이션(207)은 특성 정보를 수집할 수 있다(일부 실시예에서는, 서버(203)에 특성 정보를 송신할 수 있음). 일부 실시예에서, 스테이션(207)은 수집된 특성 정보를 분석하고, 삽입된 배터리(201)의 특성을 식별한다. 일부 실시예에서, 서버(203)는 수집된 배터리 정보를 분석하고, 삽입된 배터리(201)의 특성을 식별한다. 스테이션(207)(또는 서버(203))는 식별된 특성을 저장된 참조 정보와 비교한다. 비교에 기초하여, 스테이션(207)은 상술한 바와 같이 배터리 유사성에 기초하여 제1 및 제2 교환 가능한 배터리(211a, 211b)를 식별할 수 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 배터리 제조, 하드웨어/펌웨어 버전, SoC, SoC의 차이, FCC, 사용량, 예측/실제 충전 온도 등과 같은 하나 이상의 배터리 특성에 기초하여 제1 및 제2 배터리(211a, 211b)를 식별할 수 있다.
그 다음, 시스템(200)은 삽입된 배터리(201)에 대한 적합한 배터리 관리 계획을 생성한다. 배터리 관리 계획은 준비 시간 기간(preparation time period) 동안 삽입된 배터리(201)를 특정 방식으로(예를 들어, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 것과 같은 충전 패턴(charging pattern)을 따라) 충전하는 것을 포함한다. 따라서, 시스템(200)은 사용자가 교환하기 위해 삽입된 배터리(201)를 선택/준비/조정한다.
일부 실시예에서, 시스템(200)은 삽입된 배터리(201)의 하나 이상의 특성을 식별할 수 있고, 참조 정보로부터 매칭(또는 일반적인 매칭)을 발견함으로써 스테이션(207)에서의 다른 배터리를 식별할 수 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 먼저 제1 배터리(201)가 "유형 A" 배터리라는 것을 식별한 다음 스테이션(207)(또는 스테이션(207) 부근)에서 다른 "유형 A" 배터리를 선택함으로써 다른 배터리를 식별한다.
그 다음, 시스템(200)은 준비 시간 동안 삽입된 배터리(201)에 대한 배터리 관리 계획을 구현한다. 사용자가 삽입된 배터리(201) 및 매칭된 배터리를 픽업 할 때, 시스템(200)은 사용자가 유사한 특성을 갖는 한 쌍의 배터리를 받도록 보장한다. 이는 전반적인 사용자 경험을 향상시키고 배터리 성능을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 서버(203)는 수집된 특성 정보를 분석하고 삽입된 배터리의 특성을 식별한다. 그런 다음 시스템은 식별된 특성을 저장된 참조 정보와 비교한다. 비교에 기초하여, 서버(203)는 저장된 참조 정보로부터 충전할 때, 적합한 온도 요건을 선택할 수 있다. 따라서, 서버(203)는 삽입된 배터리(201)에 대한 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성하여 목적(예를 들어, 최장 수명, 고성능 등)을 달성한다. 일부 실시예에서, 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획은 서버(203)가 삽입된 배터리(201)(또는 배터리 교환 스테이션(207))에 할당한 맞춤화된/선택된 배터리 충전 계획과 함께 작동할 수 있다. 일부 실시예에서, 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획은 맞춤화된/선택된 배터리 충전 계획의 일부로서 취급될 수 있다.
일부 실시예에서, 서버(203)는 교환 가능한 배터리(201)의 하나 이상의 특성을 식별할 수 있고, 참조 정보로부터 매칭(또는 일반적인 매칭)을 발견(finding)함으로써 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 서버(103)는 삽입된 배터리(201)(예를 들어, 수집된 정보로부터)에 대한 이전의 배터리 온도 제어 계획을 먼저 식별할 수 있고, 참조 정보에 기초하여 이를 조정하여 교환 가능한 배터리(201)에 대한 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 예를 들어, (참조 정보의 일부일 수 있는) 최근의 분석/연구는 교환 가능한 배터리(201)가 일정 기간 동안 특정 온도에서(또는 그 이하) 충전되는 경우 더 잘 수행할 수 있음을 제안한다. 따라서, 서버(203)는 이전의 배터리 온도 제어 계획을 조정하여 업데이트된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다.
이러한 실시예에서, 참조 정보는 배터리 교환 스테이션(207)에서 저장될 수 있다. 이러한 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 수집된 정보 및 참조 정보를 분석/비교하여 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 또한, 배터리 교환 스테이션(207)은 미래의 사용을 위해 생성된 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획의 세트를 국부적으로 저장/관리할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 교환 스테이션(207)은 생성된 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 미래의 사용을 위해 서버(203)에 업로드할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 사용자는 스테이션(207)에서 제1 배터리(211a)(배터리 메모리(214a)를 가짐) 및 제2 배터리(211b)(배터리 메모리(214b)를 가짐)를 픽업 할 수 있다. 제1 및 제2 배터리(211a, 211b)는 제1 및 제2 배터리(211a, 211b)에 대해 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획에 기초하여 배터리 교환 스테이션(207)에 의해 충전되었다(예를 들어, 이 배터리 온도 제어 계획은 제1 및 제2 배터리(211a, 211b)가 배터리 슬롯(217d, 217h)으로 삽입될 때 생성/리콜(recalled)/업데이트되었다). 온도 제어 계획 및 배터리에 대한 스케줄링된 픽업 시간(또는 배터리 수요 예측)에 기초하여, 시스템(200)은 사용자가 픽업 할 때 제1 및 제2 배터리(211a, 211b)의 온도가 허용 가능한 온도 범위 내에 있도록 보장할 수 있다. 이는 전반적인 사용자 경험을 향상시키고 배터리 성능을 향상시킨다.
도 2b는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션(20)을 도시하는 개략도이다. 도시된 바와 같이, 시스템(20)은 6개의 배터리(11A-B, 12A-B, 13A-B) 및 2개의 배터리 슬롯(A, B)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 배터리(11A)는 "T1"형 배터리이다. 배터리(11B, 13A)는 "T2"형 배터리이다. 배터리(12A)는 "T3"형 배터리이고, 배터리(12B)는 "T4"형 배터리이고, 배터리(13B)는 "T5"형 배터리이다. 도시된 실시예에서, 시스템(20)은 "T2"형 배터리(11B, 13A)를 쌍으로 하고, 이러한 배터리를 위한 배터리 관리를 생성할 수 있다. 쌍으로 된 배터리(11B, 13A)는 배터리 교환을 위해 시스템(20)으로 오는 다음 사용자에게 제공될 수 있다. 한 쌍의 배터리(11B, 13A)의 SoC가 매칭되지 않으면, 시스템(또는 배터리 교환 스테이션(20))은 이들 2개의 배터리에 대응하는 2 개의 충전 계획을 각각 배치하여, 이들 배터리의 SoC가 사용자에게 제공될 때 나중에 매칭될 수 있다. 다른 실시예에서, SoC 정보는 유사성 매칭에 대한 주요 또는 중요한 요소로 설정되며, 배터리(11B, 13A)가 모든 측면에서 매칭되지만 이러한 2개의 배터리의 SoC 만 매칭되지 않으면, 시스템(또는 배터리 교환 스테이션(20))은 이들 2 개의 배터리를 선택하지 않고, 배터리(11B 또는 13A) 중 어느 하나와 매칭될 수 있는 다른 배터리를 찾도록 결정할 수 있다.
도 2c는 개시된 기술의 실시예에 따른 2개의 배터리 교환 시스템(22, 24)을 도시하는 개략도이다. 도 2c에 개시된 실시예는 동일하거나 유사한 특성을 갖는 배터리가 서로 가깝게 위치되도록 시스템(22, 24)에서 배터리의 위치를 조정하도록 설계된 배터리 위치 최적화 프로세스(battery location optimization process)의 일부분을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 시스템(22)은 6개의 배터리(14A-B, 15A-B, 16A-B) 및 2개의 슬롯(C, D)을 포함한다. 시스템(24)은 6개의 배터리(17A-B, 18A-B, 19A-B) 및 2 개의 슬롯(E, F)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 배터리(17A)는 "T1"형 배터리이고, 배터리(14B, 17B, 19A)는 "T2"형 배터리이고, 배터리(14A, 15A, 16B, 18A)는 "T3"형 배터리이고, 배터리(15B, 18B)는 "T4"형 배터리이고, 배터리(19B)는 "T5"형 배터리이고, 배터리(16A)는 "T6"형 배터리이다.
도시된 실시예에서, 시스템(22,24)이 배터리 위치 최적화 프로세스를 수행할 때, 배터리(14B)는 시스템(22)으로부터 시스템(24)으로 이동되고, 배터리(18A)는 시스템(24)으로부터 시스템(22)으로 이동될 것이다. 프로세스 후에, 시스템(22)은 2쌍의 "T3"형 배터리를 가지며, 시스템(24)은 3개의 "T2"형 배터리를 가질 것이다. 일부 실시예에서, 시스템 운영자는 서비스 직원에게 배터리(14B, 18A)를 이동시키도록 명령할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리(14B, 18A)는 1 명 또는 2 명의 동기 부여된 사용자에 의해 전달될 수 있다(예를 들어, 시스템 운영자는 재정 인센티브, 광고, 액티비티(activities), 게임, 소셜 이벤트(social events) 등을 사용하여 사용자가 그렇게 하도록 동기를 부여할 수 있음). 예를 들어, 시스템 운영자는 스테이션(22) 근처 모든 배터리 사용자에게 다음 달 배터리 교환에 대해 10% 할인을 받기 위해 배터리(14B)를 시스템(24)으로 배달하도록(배터리(18A)를 다시 시스템(22)으로 가져오고) 요청하는 공지(notice)를 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 다른 적합한 방법에 의해 동기 부여될 수 있다.
도 3은 개시된 기술의 실시예에 따른 스테이션 시스템(300)을 도시하는 개략도이다. 본 명세서에 설명된 스테이션 시스템(300)은 도 1a에 도시된 스테이션(107) 또는 도 2a에 도시된 스테이션(207)에서 작동하는 시스템일 수 있다. 도시된 바와 같이, 스테이션 시스템(300)은 프로세서(301), 메모리(memory)(303), 사용자 인터페이스(user interface)(305), 통신 콤포넌트(communication component)(307), 배터리 관리 콤포넌트(battery management component)(309), 하나 이상의 센서(311), 저장 콤포넌트(storage component)(313) 및 다수의 배터리 슬롯(317a-n)에 연결된 충전 콤포넌트(charging component)(315)를 포함한다. 프로세서(301)는 스테이션 시스템(300)에서의 메모리(303) 및 다른 콤포넌트(예를 들어, 콤포넌트(305-317))와 상호 작용하도록 구성된다. 메모리(303)는 프로세서(301)에 연결되고, 다른 스테이션 시스템(300)에서의 다른 정보 또는 다른 콤포넌트를 제어하기 위한 명령(instructions)을 저장하도록 구성된다.
사용자 인터페이스(305)는 (예를 들어, 사용자 입력을 수신하여 사용자에게 정보를 제공하는)사용자와 상호 작용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(305)는 터치 스크린 디스플레이(touchscreen display)로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자 인터페이스(305)는 다른 적합한 사용자 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 저장 콤포넌트(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 영구적으로 저장하도록 구성된다.
통신 콤포넌트(307)는 차량(31)(예를 들어, 교환 가능한 배터리(201)를 전원으로 사용하는 전기 차량), 모바일 장치(32)(예를 들어, 교환 가능한 배터리(201)를 관리하도록 구성된 앱을 갖는 배터리 사용자의 스마트 폰), 서버(server)(33)(예를 들어, 도 4를 참조하여 후술될 서버(103, 203) 또는 서버 시스템(400)), 다른 스테이션 시스템 및/또는 다른 장치와 같은 다른 시스템과 통신하도록 구성된다.
배터리 관리 콤포넌트(309)는 다양한 소스로부터 특성 정보를 수집하고, 수집된 정보를 분석하도록 구성된다. 예를 들어, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 배터리, 스테이션 시스템(300)에 관한 정보, 하나 이상의 전원(power sources)(34)에 관한 정보, 사용자에 관한 정보(예를 들어, 통신 콤포넌트(307)를 통해 모바일 장치(32)로부터 수신됨), 및/또는 차량(31)에 관한 정보를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 추가 분석 또는 프로세스를 위해 수집된 정보를 서버로 송신 또는 업로드하도록 통신 콤포넌트(307)에 정보의 전부 또는 일부를 제공할 수 있다. 특성 정보를 수신한 후, 서버(33)는 수신된 특성 정보를 분석하고, 이를 참조 정보와 비교하여 배터리가 미리 결정된 목적을 달성하도록 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 서버(33)로부터의 명령에 기초하여 배터리 슬롯(317)에 위치된 배터리를 관리할 수 있다(이는 도 4를 참조하여 아래에서 상세히 설명될 서버(103, 303) 및 서버 시스템(400)과 유사한 방식으로 기능할 수 있음). 일부 실시예에서, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 서버(33)와 주기적으로 통신하여 업데이트된 명령을 요청할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 배터리 슬롯들(317) 중 하나에 삽입된 배터리와 연관된 수집된 특성 정보를 분석하고, 수집된 특성 정보를 참조 정보와 비교할 수 있다. 또한, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 (예를 들어, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 배터리 특성 및/또는 배터리 유형에 기초하여) 삽입된 배터리와 유사하거나 동일한 배터리 특성을 갖는 다른 배터리를 식별하도록 구성된다. 그 다음, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 이들 2개의 배터리를 쌍으로 하고, 이들 2개의 배터리에 대한 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성한다. 일부 실시예에서, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 트리거링 이벤트(triggering event)(예를 들어, 사용자에 의한 배터리 교체(battery swapping), 배터리 전송 등)에 응답하여, 주기적으로 시스템의 모든 배터리로부터 유사한 배터리를 식별할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 배터리 슬롯들(317) 중 하나에 삽입된 배터리와 연관된 수집된 특성 정보를 분석하고, 수집된 특성 정보를 참조 정보와 비교할 수 있다. 따라서, 배터리 관리 콤포넌트(309)는 비교에 기초하여 삽입된 배터리에 대한 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다.
충전 콤포넌트(315)는 (예를 들어, 서버(33) 또는 배터리 관리 콤포넌트(309)에 의해 생성된 개별 맞춤화된 배터리 관리 계획에 기초하여) 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 배터리의 각각에 대한 충전 프로세스를 제어하도록 구성된다. 배터리 슬롯(317a-n)은 내부에 위치되고 및/또는 잠금된 배터리들을 수용하고 충전하도록 구성된다. 충전 콤포넌트(315)는 전원(34)으로부터 전력을 수신한 다음, 미리 결정된 맞춤화된 배터리 관리 계획 또는 배터리 온도 제어 계획에 기초하여 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 배터리를 충전하기 위해 전력을 사용한다.
일부 실시예에서, 맞춤화된 배터리 관리 계획은 서버(33)에 의해 생성된 배터리 수요 예측에 기초하여 조정될 수 있다(예를 들어, 배터리 수요 예측은 예측된 사용자 행동, 스테이션 특성, 배터리 교환 스테이션에 가까운 이벤트, 등에 기초하여 생성될 수 있음). 예를 들어, 스테이션 시스템(300)은 일정 기간 동안 배터리를 충전하기 위해 전원(34)으로부터 이용가능한 충분한 전력이 없을 것이라는 결정에 응답하여 배터리 관리 계획을 변경하도록 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획은 서버(33)에 의해 생성된 배터리 수요 예측에 기초하여 조정될 수 있다(예를 들어, 배터리 수요 예측은 예측된 사용자 행동, 스테이션 특성, 배터리 교환 스테이션에 가까운 이벤트 등에 기초하여 생성될 수 있음). 예를 들어, 스테이션 시스템(300)은 일정 기간 동안 배터리를 충전하기 위해 전원(34)으로부터 이용가능한 충분한 전력이 없을 것이라는 결정에 응답하여 배터리 온도 제어 계획을 변경하도록 결정할 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. 또한, 센서(311)는 배터리 슬롯(317a-n)에 위치된 배터리를 모니터하도록 구성될 수 있다. 측정된 정보는 추후 분석을 위해 배터리 관리 콤포넌트(309) 및/또는 서버(33)로 전송될 수 있다. 일부 실시예에서, 측정된 정보는 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성하는데 사용되는 참조 정보에 포함될 수 있다. 예를 들어, 맞춤화된 배터리 관리 계획은 스테이션 시스템(300)을 둘러싼 온도 또는 배터리 슬롯(317)에서의 온도에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 개시된 기술의 실시예에 따른 서버 시스템(400)을 도시하는 개략도이다. 또한, 서버 시스템(400)은 (예를 들어, 클라이언트 스테이션(client station)(40)과 같은 연결된 스테이션에 대한 명령을 통해) 서버 시스템(400)에 의해 배치되거나 관리될 수 있는 다수의 배터리와 연관된 정보를 수집하도록 구성된다. 또한, 서버 시스템(400)은 수집된 정보를 분석하고, 그 분석에 기초하여 그 내부의 충전 프로세스를 제어하기 위해 클라이언트 스테이션(40)을 위한 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 클라이언트 스테이션(40)은 상술한 배터리 교환 스테이션(107 또는 207)으로서 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 클라이언트 스테이션(40)은 다른 적합한 클라이언트 장치로서 구현될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 서버 시스템(400)은 프로세서(401), 메모리(403), 입력/출력(I/O) 장치(405), 저장 콤포넌트(407), 배터리 분석 콤포넌트(battery analysis component)(409), 전원 분석 콤포넌트(power source analysis component)(411), 스테이션 분석 콤포넌트(station analysis component)(413), 사용자 행동 분석 콤포넌트(user behavior analysis component)(417), 차량 분석 콤포넌트(vehicle analysis component)(419), 및 통신 콤포넌트(421)를 포함한다. 프로세서(401)는 서버 시스템(400)의 메모리(403) 및 다른 콤포넌트(예를 들어, 콤포넌트(405-421))와 상호 작용하도록 구성된다.
I/O 장치(405)는 운영자와 통신하도록(예를 들어, 그로부터 입력을 수신하고 및/또는 거기에 정보를 제공하도록) 구성된다. 일부 실시예에서, I/O 장치(405)는 하나의 콤포넌트(예를 들어, 터치 스크린 디스플레이)일 수 있다. 일부 실시예에서, I/O 장치(405)는 입력 장치(예를 들어, 키보드, 포인팅 장치(pointing devices), 카드 판독기(card reader), 스캐너, 카메라 등) 및 출력 장치(예를 들어, 디스플레이, 네트워크 카드(network card), 스피커, 비디오 카드, 오디오 카드, 프린터 또는 기타 외부 장치)를 포함할 수 있다.
저장 콤포넌트(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 콤포넌트(407)는 하드 디스크 드라이브(hard disk drive), 플래시 메모리, 또는 다른 적합한 저장 수단일 수 있다. 통신 콤포넌트(421)는 다른 시스템(예를 들어, 클라이언트 스테이션(40) 또는 다른 스테이션) 및 다른 디바이스(예를 들어, 사용자, 차량 등에 의해 운반되는 모바일 장치)와 통신하도록 구성된다.
배터리 분석 콤포넌트(409)는 분석될 특성 정보(배터리 온도 정보 포함함)를 수집하고 (예를 들어, 저장 콤포넌트(407)에) 저장하도록 구성된다. 수집된 정보는 다양한 소스(예를 들어, 배터리 교환 스테이션, 전기 차량, 배터리, 사용자 모바일 장치 등)로부터의 다수의 샘플링 배터리로부터 수집될 수 있다. 수집된 정보를 수신한 후에, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 수집된 정보를 분석할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 (1) 배터리 제조사, (2) 배터리 기본 특성, 및 (3) 배터리 사용량과 같은 다수의 요소에 기초하여 수집된 특성 정보를 분류할 수 있다. 상술한 다수의 요소 대 수집된 특성 정보를 분석함으로써, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 시스템 운영자가 목적 또는 목표를 달성하기 위한 상이한 단계들(예를 들어, 충전, 방전, 아이들링 등)동안 특정 유형의 재충전 가능한 배터리의 배터리(예를 들어, 그 온도)를 어떻게 제어하는지를 이해할 수 있게 하는 참조 정보의 세트를 확립한다. 확립된 참조 정보는 클라이언트 스테이션(40)에서 배터리에 대한 배터리 관리 계획을 생성하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 그것들의 상대적 중요성 또는 신뢰성에 기초하여 수집된 정보의 우선 순위를 결정한다(prioritize). 예를 들어, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 클라이언트 스테이션(40)에 대한 맞춤화된 배터리 관리 계획을 결정할 때(예를 들어, 그 안에 위치한 각각의 배터리에 대해), 1차 요소로서 "배터리 제조사"를 사용하고, 2차 요소로서 다른 항목을 설정할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시스템(400)은 먼저 충전될 배터리의 제조사에 기초하여 클라이언트 스테이션(40)에 대한 충전 곡선(charging curve)(예를 들어, 아래에서 상세히 설명될 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같음)을 생성할 수 있다. 배터리 분석 콤포넌트(409)는 식별된 충전 곡선을 조정하기 위한 다른 2 차 요소를 고려할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 경험적 연구, 기계 학습 프로세스의 결과 및/또는 시스템 운영자의 선호에 기초하여 배터리 수요 예측에 포함될 수집된 정보의 유형을 결정한다.
일부 실시예에서, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 수집된 정보의 신뢰성에 기초하여 수집된 정보의 각 유형에 대한 우선 순위 또는 가중치를 결정한다. 예를 들어, 서버 시스템(400)은 그러한 정보가 직접/내부이고 따라서 환경 조건과 같은 간접/외부 정보(예를 들어, 일기 예보, 이벤트 공지 등) 보다 더 신뢰할 수 있다고 간주하기 때문에, 분석은 배터리에 연결된 메모리로부터 측정되고 수집된 정보에 더 높은 가중치 또는 우선 순위를 부여할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 분석 콤포넌트(409)는 (예를 들어, 내부에 위치한 각 배터리에 대해) 클라이언트 스테이션(40)에 대한 맞춤화된 배터리 관리 계획(예를 들어, 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획)을 생성하기 위해 시스템(400)에서의 다른 콤포넌트(예를 들어, 콤포넌트(411-419)와 함께 통신하고 작동한다. 그러나, 일부 실시예에서, 시스템(400)은 콤포넌트(411-419)없이 작동할 수 있다.
전원 분석 콤포넌트(411)는 배터리를 충전하기 위해 클라이언트 스테이션(40)에 전력을 공급하는데 사용되는 하나 이상의 전원의 상태(예를 들어, 신뢰성, 안정성, 연속성 등)를 분석하도록 구성된다. 예를 들어, 전원 분석 콤포넌트(411)는 클라이언트 스테이션(40)에 전력을 공급하는데 사용된 전원이 특정 날짜에 오전 1시부터 오전 3시 동안 중단될 것으로 결정할 수 있으며, 그에 따라서 전원 분석 콤포넌트(411)는 배터리 관리 계획을 조정할 수 있다(예를 들어, 지연 또는 이전 시간으로 이동). 일부 실시예에서, 전원 분석 콤포넌트(411)는 또한 상이한 시간 기간에서의 충전에 대한 비용을 고려할 수 있다. 예를 들어, 전원 분석 콤포넌트(411)는 전원으로부터의 충전 비용이 오프-피크 시간(off-peak hours) 동안 감소됨을 결정할 수 있다. 전원 분석 콤포넌트(411)는 클라이언트 스테이션(40)이 오프-피크 시간 동안 배터리를 충전하는 것이 가능한지 여부를 결정할 수 있다. 가능하다면, 전원 분석 콤포넌트(411)는 배터리 관리 계획을 조정하여 충전 비용을 감소시킬 수 있다.
스테이션 분석 콤포넌트(413)는 다양한 유형으로 다수의 배터리 스테이션을 분류하고, 각 유형에 대한 대표적인 특성/패턴을 식별하도록 구성되어, 배터리 분석 콤포넌트(409)가 그 분석을 위한 기초로서 그러한 정보를 사용할 수 있도록 한다. 예를 들어, 스테이션 분석 콤포넌트(413)는 수집된 정보를 분석하여, 배터리 수요에 기초하여 다수의 배터리 스테이션을 다양한 유형으로 분할한다. 이러한 유형에 기초하여, 배터리 분석 콤포넌트(409) 및 스테이션 분석 콤포넌트(413)는, 특히 수집된 정보가 배터리 분석 콤포넌트(409)에 대해 정상적인 분석을 수행하기에 불충분 한 경우, 적합한 배터리 관리 계획을 신속하게 결정할 수 있다.
스테이션 분석 콤포넌트(413)와 유사하게, 사용자 행동 분석 콤포넌트(417) 및 차량 분석 콤포넌트(419)는 배터리에 의해 전력이 공급되는 차량 및 사용자 행동을 다양한 유형으로 각각 분류하고, 각 유형에 대한 대표적인 특성/패턴을 식별하도록 구성된다. 사용자 행동 분석 콤포넌트(417)는 배터리를 교환 및/또는 사용하는 방법에 기초하여 사용자 행동을 분류할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 배터리 성능(예를 들어, 전문 레이서)에 대해 매우 요구할 수 있다. 다른 예시로서, 다른 사용자는 단지 데일리 심부름(예를 들어, 아이들 또는 식료품 쇼핑을 픽업)을 위해 차량에 동력을 공급하기 위해 배터리를 사용할 수 있다. 일단 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/카테고리를 결정할 수 있고, 그에 따라 클라이언트 스테이션(40)에 대한 배터리 관리 계획을 조정할 수 있다(예를 들어, 서버 시스템은 사용자가 전문 레이서임을 알 수 있고, 따라서 클라이언트 스테이션(40)에게 배터리를 충전/준비하도록 명령할 수 있다). 일부 실시예에서, 이러한 조정은 클라이언트 스테이션(40)에 의해 이루어질 수 있다.
차량 분석 콤포넌트(419)는 사용자가 작동을 계획(planning)하고 있는 차량의 유형들을 분류할 수 있다. 각 유형의 차량을 위해, 차량 분석 콤포넌트(419)는 각 유형의 차량에 대해 어떤 유형의 배터리가 가장 잘 작동하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 차량 분석 콤포넌트(419)는 전기 스쿠터(electric scooter)가 특정 충전 프로세스 후에 특정 유형의 배터리로 가장 잘 작동함을 결정할 수 있다. 이러한 실시예에서, 서버 시스템(400)이 관련 차량 정보를 수신하는 경우, 차량 분석 콤포넌트(419)는 배터리 분석 콤포넌트(409)와 함께 작동하여 배터리 관리 계획(및 대응하는 충전 명령)을 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 그러한 정보는 사용자 프로파일 또는 계정 정보에서 발견될 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)에 대한 맞춤화된 배터리 관리 계획을 생성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 서버 시스템(400)은 클라이언트 스테이션(40)의 상태를 모니터링한다. 일단 클라이언트 스테이션(40)의 배터리 충전 프로세스에 영향을 미칠 수 있는 변경(change)(예를 들어, 사용자가 2 개의 완전히 충전된 배터리를 제거하고, 클라이언트 스테이션(40)에서 2개의 빈 배터리를 남김) 또는 잠재적인 변경(potential change)(예를 들어, 사용자가 클라이언트 스테이션(40)에서 배터리를 교환하도록 예약을 함)이 있으면, 서버 시스템(400)은 상술한 분석을 수행하고, 클라이언트 스테이션(40)이 따라야 할 업데이트된 배터리 관리 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 변경 또는 잠재적인 변경은 모바일 장치(예를 들어, 사용자가 배터리를 예약하기 위해 모바일 장치에 설치된 앱을 사용함), 다른 서버(예를 들어, 사용자에 의해 사용된 앱과 연관된 웹-서비스 서버(web-service server)), 및/또는 클라이언트 스테이션(40)으로부터 서버 시스템(400)으로 송신될 수 있다.
일부 실시예에서, 서버(400)는 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성하기 위해 상술한 요소들의 조합을 고려할 수 있다. 예를 들어, 사용자 행동 분석 콤포넌트(417) 및 차량 분석 콤포넌트(419)에 의해 수행된 분석에 기초하여, 시스템(400)은 "저전력 소비" 스쿠터를 타는 "식료품 쇼핑" 유형의 사용자가 오후 2시에 배터리 2 개를 가져가기로 계획됨을 결정할 수 있다. 그러면, 서버(400)는 사용자를 위한 2 개의 적절한 배터리를 선택/예약한 다음, 선택된/예약된 배터리에 대한 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성/구현할 수 있다. 따라서, 2개의 선택된 배터리의 해제 온도는 시스템(400)에 의해 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템(400)이 "고성능" 스쿠터를 타는 "프리미엄-배터리(premium-battery)" 유형의 사용자가 동시에 4개의 배터리를 교환하려고 하는 경우, 시스템(400)은 다른 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획에 기초하여 이들 4개의 배터리를 충전할 것이고, 이는 "식료품 쇼핑" 유형의 사용자를 위해 예약된 2개의 배터리의 해제 온도에 비해, 4개의 배터리가 더 낮은 해제 온도를 가질 것이다.
일부 실시예에서, 서버 시스템(400)은 실시간 또는 거의 실시간 방식으로 클라이언트 스테이션(40)에 대한 맞춤화된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 서버 시스템(400)은 클라이언트 스테이션(40)의 상태를 모니터링한다. 일단 클라이언트 스테이션(40)의 배터리 충전 프로세스에 영향을 미칠 수 있는 변경(예를 들어, 사용자가 2 개의 완전히 충전된 배터리를 제거하고, 클라이언트 스테이션(40)에서 2개의 빈 배터리를 남김) 또는 잠재적인 변경(예를 들어, 사용자가 클라이언트 스테이션(40)에서 배터리를 교환하도록 예약을 함)가 있으면, 서버 시스템(400)은 상술한 분석을 수행하고, 클라이언트 스테이션(40)이 따라야 할 업데이트된 배터리 온도 제어 계획을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 변경 또는 잠재적인 변경은 모바일 장치(예를 들어, 사용자가 배터리를 예약하기 위해 모바일 장치에 설치된 앱을 사용함), 다른 서버(예를 들어, 사용자에 의해 사용된 앱과 연관된 웹-서비스 서버), 및/또는 클라이언트 스테이션(40)으로부터 서버 시스템(400)으로 송신될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 충전 특성 또는 패턴을 도시하는 개략도이다. 도 5a는 개시된 기술의 실시예에 따른 "단계-충전(step-charge)" 배터리 충전 프로파일을 도시한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 배터리 충전 프로파일(51)은 배터리의 충전 전류(또는 배터리의 유형)와 충전 상태(SoC) 사이의 관계에 기초하여 설명될 수 있다. 배터리 충전 프로파일(51, 52, 53)은 "단계-충전" 프로파일이다. 이 유형의 프로파일을 기반으로 배터리를 충전할 때, 배터리는 충전 단계별로 다른 전류로 충전된다. 예를 들어, 배터리 충전 프로파일(51)은 배터리가 완전 충전 용량에 가까울 때 충전 전류가 감소하는 충전 프로세스를 나타낸다(refers). 배터리 충전 프로파일(52)은 제1 부분(52A) 및 제2 부분(52B)을 갖는 충전 프로세스를 나타낸다. 제1 부분(52A)에서, 충전 전류는 일정하게 유지된다. 제2 부분(52B)에서, 충전 전압은 일정하게 유지된다(따라서 충전 전류는 달라진다). 일부 실시예에서, 충전 프로파일은 2 이상의 스테이지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 프로파일(53)은 제1 부분(53A), 제2 부분(53B) 및 제3 부분(53C)을 갖는 충전 프로세스를 나타낸다. 제1 부분(53A) 및 제2 부분(53B)에서, 충전 전류는 일정하게 유지된다. 제3 부분(53C)에서, 충전 전압은 일정하게 유지된다(따라서 충전 전류는 달라진다).
일부 실시예에서, 충전 프로파일은 "C-비율(C-rate)"과 같은 다른 요소에 의해 설명되거나 특성화 될 수 있다. "C-비율"은 배터리가 그 용량에 비례하여 충전(또는 방전)되는 비율로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 배터리는 1000mA-시간의 전체 용량을 가질 수 있다. 이 배터리의 경우, 500mA의 충전율은 "0.5"의 C-비율에 대응하고, 이는 이 충전율에 의해 배터리가 시간당 용량의 50%를 증가시킬 수 있음을 의미한다. 일부 실시예에서, 개시된 시스템은 충전 프로파일을 특성화하기 위해 "C-비율"을 사용할 수 있다.
도 5b 및 도 5c는 6 개의 2차원 특성 곡선(또는 라인)(501A-C, 505A-C)이 도시된다. 그러나, 다른 실시예에서, 특성 곡선은 이러한 특성 곡선을 생성할 때 고려해야 할 요소의 수에 따라 3차원 또는 다차원일 수 있다. 도 5b 및 도 5c의 실시예는 배터리 충전 특성을 단지 예시로서 사용한다. 다른 실시예에서, 다른 배터리 특성(예를 들어, 배터리 방전 특성 등)은 도 5b 및 도 5c에 도시된 것과 유사한 방식으로 분석될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 특성 곡선(501A-C)은 배터리 유형 1에 대한 충전 특징(charging features)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 배터리 유형 2 및 배터리 유형 3 각각에 대한 2개의 상이한 특성 곡선/라인의 세트가 있다. 도시된 실시예에서, 배터리 유형 1, 2 및 3은 높은 배터리 성능을 요구하는 사용자를 위해 "고성능"배터리로 지정될 수 있다.
다수의 샘플링 배터리와 연관된 정보(예를 들어, 상술한 수집된 정보)에 기초하여 충전 특징이 생성된다(예를 들어, 서버 시스템(400)과 같은 서버에 의해 또는 스테이션 시스템(300)과 같은 스테이션에 의해). 일부 실시예에서, 특성 곡선(예를 들어, 특성 곡선(501A-C))은 실제 측정치와 비교되어 이들 곡선의 정확성을 검증 및/또는 향상시킬 수 있다(예를 들어, 배터리 유형 1로부터의 실제 측정에 의해 생성된 곡선과 특성 곡선(501A)을 비교). 이러한 실시예에서, 비교의 결과는 특성 곡선을 추가 조정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 이러한 접근법을 사용하여 다양한 요소, 요소에 대한 가중치, 알고리즘 등에 기초하여 그 분석을 미세하게 튜닝(fine-tune)할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 특성 곡선(501A)은 미리 결정된 목표를 달성하기 위해(예를 들어, 배터리 용량의 증가/최대화, 연장된/가장 긴 배터리 수명, 등), "스텝-충전" 방식으로 충전될 수 있음을 나타낸다. 특성 곡선(501B)은 미리 결정된 목표를 달성하기 위해 충전 시간이 증가할 때 충전될 배터리의 충전 온도가 감소되어야 함을 나타낸다. 특성 곡선(501C)은 미리 결정된 목표를 달성하기 위해 충전 시간이 증가할 때, 배터리 슬롯(충전될 배터리가 위치되는)의 충전 온도가 감소되어야 함을 나타낸다. 이론에 의해 연결되기를 바라지 않고, 충전 프로세스 동안 배터리 슬롯의 온도를 감소시키는 것은 그에 따라 배터리의 온도를 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 슬롯의 온도는 환기 시스템, 열 교환기, 냉각 유체 파이프 등과 같은 냉각 시스템에 의해 감소될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 특성 곡선(505A-C)은 배터리 유형 4에 대한 충전 특징을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 배터리 유형 5 및 배터리 유형 6에 대해 각각 2 개의 상이한 특성 곡선/라인의 세트가 있다. 도시된 실시예에서, 배터리 유형 4, 5 및 6은 특정 배터리 성능을 요구하지 않는 사용자를 위한 "정규 성능(regular performance)" 배터리로 지정될 수 있다.
다수의 샘플링 배터리와 연관된 정보(예를 들어, 상술한 수집된 정보)에 기초하여 충전 특징이 생성된다(예를 들어, 서버 시스템(400)과 같은 서버에 의해 또는 스테이션 시스템(300)과 같은 스테이션에 의해). 일부 실시예에서, 이들 곡선의 정확성을 검증 및/또는 향상시키기 위해 이 특성 곡선은 실제 측정치와 비교될 수 있다(예를 들어, 배터리 유형 4로부터의 실제 측정치에 의해 생성된 곡선과 특성 곡선(505A)을 비교). 이러한 실시예에서, 비교의 결과는 특성 곡선(505A-C)을 추가로 조정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 기술은 이러한 접근법을 사용하여 다양한 요소, 요소에 대한 가중치, 알고리즘 등에 기초하여 그 분석을 미세하게 튜닝할 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 특성 곡선(505A)은 충전 시간이 증가할 때, 미리 설정된 목표(예를 들어, 긴 수명)를 달성하기 위해 비례하여 증가한다는 것을 나타낸다. 특성 곡선(505B)은 충전 시간이 증가할 때, 미리 설정된 목표를 달성하기 위해 배터리 충전 온도가 "계단식(step-wise)" 방식으로 감소해야 함을 나타낸다. 특성 곡선(505C)은 미리 설정된 목표를 달성하기 위해 충전 프로세스 동안 배터리 슬롯의 온도가 일정하게 유지되어야 함을 나타낸다. 특성 곡선/라인(501A-C, 505A-C)은 유사한 특성을 갖는 2 개 이상의 배터리(예를 들어, 상술한 제1 및 제2 배터리)를 준비하기 위한 배터리 관리 계획을 형성하는데 사용된다.
도 5d는 개시된 기술의 실시예에 따른 배터리 충전 특성 또는 패턴을 도시한 개략도이다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 샘플링 배터리를 제조, 배터리 사용 등과 같은 다양한 배터리 관련 요소에 기초하여 다양한 유형으로 분류한다. 삽입된 배터리로부터 수신된 정보에 기초하여, 본 시스템은 적합한 충전 온도 특성(예를 들어, 충전 곡선 또는 최대 충전 온도)을 신속하게 결정하여, (1) 시스템에 의해 관리되는 2 개 이상의 배터리에 대한 맞춤화된 배터리 관리 계획 또는 (2) 삽입된 배터리에 대한 맞춤화된 온도 제어 계획을 생성한다.
일부 실시예에서, 본 기술은 목표 또는 목적을 달성하기 위해 특정 배터리를 관리(예를 들어, 충전)하는 방법을 결정하기 위한 참조 정보로서 사용될 수 있는 다수의 유형의 특성 곡선 또는 패턴을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 목표 또는 목적은 재무 목적(예를 들어, 운영 비용을 감소시키기 위해), 고객 만족(예를 들어, 사용자에게 가능한 한 최상의 배터리 경험을 제공하기 위해), 또는 다른 적합한 요소들에 기초하여 결정될 수 있다.
도 6은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법(600)을 도시하는 흐름도이다. 방법(600)은 배터리 교환 스테이션에 위치된 2 개 이상의 교환 가능한 배터리에 대한 배터리 관리 계획을 생성하도록 구성된다. 또한, 방법(600)은 생성된 배터리 관리 계획을 구현하도록 구성된다. 방법(600)은 (1) 배터리 교환 스테이션(예를 들어, 스테이션 시스템(300))을 구비한 서버(예를 들어, 상술한 서버 시스템(400))에 의해 또는 (2) 배터리 교환 스테이션 단독에 의해 구현될 수 있다. 방법(600)은 제1 교환 가능한 배터리에 부착된 제1 메모리로부터 특성 정보의 항목의 제1 세트(first set of items of characteristic information)를 수신함으로써 블록(601)에서 시작한다. 특성 정보는 배터리 제조 정보, 배터리 특성 정보, 배터리 충전 정보 및 배터리 사용 정보를 포함한다. 블록(603)에서, 방법(600)은 제2 교환 가능한 배터리에 부착된 제2 메모리로부터 정보의 항목의 제2 세트를 수신함으로써 계속된다.
블록(605)에서, 연관 시스템(예를 들어, 서버 또는 스테이션)은 제1 교환 가능한 배터리의 제1 배터리 특성 및 제2 교환 가능한 배터리의 제2 배터리 특성을 식별하기 위해 미리 결정된 참조 정보에 기초하여 정보의 제1 및 제2 세트를 분석한다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 참조 정보는 다수의 샘플링 배터리로부터 수집된 정보에 기초하여 생성된다. 샘플링 배터리 및 교환 가능한 배터리는 적어도 하나의 공통된 특성(예를 들어, 동일한 제조, 동일한 사양 등)을 가지며, 따라서 본 기술은 이 특성을 공통으로 사용하여 수집된 정보의 어느 부분이 제1 및 제2 교환 가능한 배터리에 대한 배터리 관리 계획을 결정하는데 사용될 것인지(및 또한 얼마나 많은 가중치가 할당되어야 하는지) 결정할 수 있다.
블록(607)에서, 방법 (600)은 제1 및 제2 배터리 특성에 기초하여 준비 시간 기간 동안 제1 및 제2 교환 가능한 배터리에 대한 배터리 관리 계획을 결정한다. 블록(609)에서, 방법(600)은 배터리 관리 계획에 따라 제1 및 제2 교환 가능한 배터리를 충전하도록 배터리 교환 스테이션의 충전 제어 콤포넌트에 명령하는 단계를 포함한다. 그 후, 방법(600)은 복귀(returns)하고 더 많은 명령을 기다린다.
도 7은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법(700)을 도시하는 흐름도이다. 방법(700)은 배터리 교환 스테이션에 위치된 하나 이상의 배터리의 온도를 관리하도록 구성된다. 또한, 방법(700)은 생성된 배터리 온도 제어 계획에 기초하여 교환 가능한 배터리를 충전하도록 구성된다. 방법(700)은 (1) 배터리 교환 스테이션(예를 들어, 스테이션 시스템(300))을 구비한 서버(예를 들어, 상술한 서버 시스템(400))에 의해 또는 (2) 배터리 교환 스테이션 단독에 의해 구현될 수 있다. 방법(700)은 배터리 교환 스테이션에 위치된 하나 이상의 교환 가능한 배터리의 온도 임계치를 결정함으로써 블록(701)에서 시작한다. 온도 임계치는 환경 요소, 특성 정보 요소 및 사용자 행동 요소를 포함하는 하나 이상의 요소에 기초하여 결정된다. 일부 실시예에서, 온도 임계치는 또한 예측된 배터리 수요에 기초하여 결정될 수 있다.
블록(703)에서, 방법(700)은 결정된 온도 임계치에 기초하여 충전 규칙(charging rule)을 결정함으로써 계속된다. 일부 실시예에서, 충전 규칙은 하나 이상의 교환 가능한 배터리들의 특성 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 블록(705)에서, 방법(700)은 충전 규칙에 기초하여 교환 가능한 배터리를 충전한다. 블록(707)에서, 교환 가능한 배터리의 온도가 측정되고 결정된 온도 임계치와 비교된다. 블록(709 )에서, 방법(700)은 하나 이상의 교환 가능한 배터리가 비교에 기초하여 "이용가능"한 것으로 간주될 수 있는지를 결정한다. 예를 들어, 하나 이상의 교환 가능한 배터리의 온도가 온도 임계치(예를 들어, 온도 임계치에 의해 정의된 온도 범위 내)에 일치하면, 교환 가능한 배터리를 "이용가능"한 것으로 간주하여 사용자가 교환할 준비가 된 것이다.
도 8은 개시된 기술의 실시예에 따른 방법(800)을 도시하는 흐름도이다. 방법(800)은 장치 교환 스테이션에 위치된 2개 이상의 에너지 저장 장치를 선택/제공하는데 사용된다. 일부 실시예에서, 방법(800)은 장치 교환 스테이션(예를 들어, 스테이션 시스템(300))에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(800)은 서버(예를 들어, 상술한 바와 같이 클라이언트 스테이션(40) 또는 장치 교환 스테이션(107)에 명령 및 통신을 구비한, 서버 시스템(400) 또는 서버(103))에 의해 구현될 수 있다. 방법(800)은 장치 교환 스테이션에서 2개의 에너지 저장 장치를 탐색하기 위한 요청을 수신함으로써 블록(801)에서 시작한다. 일부 실시예에서, 요청은 사용자 입력일 수 있다. 일부 실시예에서, 요청은 장치 교환 스테이션으로의 배터리 삽입의 형태일 수 있다(즉, 사용자는 완전히 충전된 배터리(들)을 교환하기 위해 장치 교환 스테이션에 방전된 배터리(들)을 삽입한다). 일부 실시예에서, 요청은 사용자 모바일 장치(예를 들어, 스마트 폰)로부터 장치 교환 스테이션으로 송신될 수 있다. 일부 실시예에서, 요청은 서버로부터 장치 교환 스테이션으로 송신될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치 교환 스테이션은 요청과 연관된 사용자 프로파일에 기초하여 선택할 배터리를 결정할 수 있다. 예를 들어, 요청은 고객 식별(customer identification)을 포함하고, 장치 교환 스테이션은 서버와 통신하여 고객 식별과 연관된 사용자 프로파일을 탐색할 수 있다.
블록(803)에서, 방법(800)은 에너지 저장 장치의 각각의 특성 정보에 기초하여 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치로부터 제1 에너지 저장 장치를 선택함으로써 계속된다. 일부 실시예에서, 특성 정보는 에너지 저장 장치의 SoC 상태를 포함하고, 제1 에너지 저장 장치는 에너지 저장 장치의 SoC에 기초하여 선택될 수 있다(예를 들어, 가장 높은 SoC를 갖는 것을 선택). 일부 실시예에서, 제1 에너지 저장 장치는 사용자 프로파일에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 사용자 프로파일은 사용자가 새로운 배터리(예를 들어, 특정 날짜 이후에 제조된 배터리)를 사용하기 위한 계획에 가입했음을 나타낼 수 있다. 스테이션은 제1 에너지 저장 장치로서 상대적으로 새로운 배터리를 선택할 수 있다. 예를 들어, 사용자 프로파일은 사용자의 차량이 특정 유형의 배터리만을 사용하는 것이 권장됨을 나타낼 수 있고, 따라서 스테이션은 사용자 프로파일에 기초하여 제1 에너지 저장 장치를 선택할 수 있다.
일부 실시예에서, 특성 정보는 에너지 저장 장치와 연관된 복수의 요소를 포함한다. 특성 정보는 배터리 제조 정보(예를 들어, 배터리 유형, 배터리 셀 유형, 케이싱 형상(casing shapes), 제조사 식별자, 제조 시간 등), 배터리 기본 특성(예를 들어, SoC, 펌웨어, 온도, 헬스 인덱스, 등) 및/또는 배터리 사용량(예를 들어, 충전 사이클)에 관한 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 요소의 각각은 가중치를 갖는다. 일부 실시예에서, 스테이션은 복수의 요소 및 가중치에 기초하여 제1 에너지 저장 장치를 선택할 수 있다.
블록(805)에서, 방법(800)은 복수의 에너지 저장 장치의 나머지 및 제1 에너지 저장 장치의 특성 정보에 기초하여 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치의 나머지로부터 제2 에너지 저장 장치를 선택한다. 스테이션은 그 특성(요소)을 제1 에너지 저장 장치의 특성(요소)과 매칭시킴으로써 제2 에너지 저장 장치를 선택한다.
일부 실시예에서, 스테이션은 2개 이상의 요소 및 대응하는 가중치에 기초하여 계산된 스코어(score)에 기초하여 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 선택할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 에너지 저장 장치는 제1 스코어(예를 들어, 가장 높은 스코어)를 가질 수 있고, 제2 저장 장치는 복수의 에너지 저장 장치의 나머지의 스코어 중 제1 (가장 높은) 스코어에 가장 가까운 제2 스코어를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 요소/특성 정보는 다양한 방식으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 먼저 매칭되어야 할 몇몇의 중요한 특성/요소(셀 유형, 배터리 케이싱 유형, 배터리 케이싱의 모양, 배터리 제조사 등)를 가질 수 있다. 이러한 중요한 요소는 장치 교환 스테이션에 의해 기본 요소로 설정되거나 사용자 프로파일에 따라 선택될 수 있다. 이러한 중요한 요소에 기초하여, 배터리의 가중된 스코어가 계산된다. 그 다음, 제1 배터리가 선택될 수 있다(예를 들어, 가중치가 가장 높은 배터리). 다음으로, 시스템은 제2 배터리를 선택하기 위한 중요한 요소들과 함께 다른 요소(예를 들어, SoC, SoC 차이, 온도 차이, 제1 배터리로부터의 거리 등)를 추가할 수 있다. 배터리의 나머지에 대한 가중된 스코어는 모든 선택된 요소(즉, 중요한 요소 및 추가된 요소)에 기초하여 계산될 수 있다. 그 다음, 제2 배터리는 가중된 스코어에 기초하여 선택될 수 있다(예를 들어, 가장 높은 것).
일부 실시예에서, 가중치는 사용자 프로파일에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 충전 사이클, 셀 유형 및 SoC와 같은 일부 요소는 더 높은 요금을 갖는 계획에 가입한 사용자에 대해 더 높은 가중치를 가질 수 있다(예를 들어, 이러한 사용자는 최신의, 높은 용량 및 높은 SoC 배터리에 더 많은 비용을 지불할 의사가 있음). 일부 실시예에서, 일부 "근거리(short-distance)"사용자의 경우, 이들은 보다 적은 배터리 교환을 선호하고, 상대적으로 오래된 배터리를 갖는 것을 꺼려할 수 있기 때문에, SoC에 대한 가중치는 이들 사용자에 대해 더 높을 수 있다.
블록(807)에서, 방법(800)은 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제한다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제하기 전에, 방법은 제1 및 제2 에너지 저장 장치가 온도, SoC 또는 거리 임계치와 같은 특정 임계치를 충족시키는지를 검증할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 임계치는 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 선택할 때 고려될 수 있다. 일부 실시예에서, 임계치는 조정될 수 있다. 예를 들어, 온도는 스테이션의 주변 온도에 기초하여 조정될 수 있다(예를 들어, 주변 온도가 낮으면, 온도 임계치는 더 높을 수 있다). 예를 들어, 최신 배터리(이는 직류 내부 저항, DCIR에 기초하여 결정될 수 있음)의 경우, 온도가 더 높을 수 있다. 일부 경우에서, 배터리 수요를 충족시키기 위하여, 스테이션은 SoC 임계치를 더 낮출 수도 있고(예를 들어, 사용자에게(또는 단지 일부 지정된 사용자에게) 더 많은 배터리가 제공될 수 있는 90%로부터 80%로) 및/또는 온도 임계치를 증가시킬 수 있다(배터리를 사용자에게 더 많이 제공할 수 있는 40°C로부터 45°C로). 일부 실시예에서, 출력 배터리의 온도의 상한이 고려될 뿐만 아니라(예를 들어, 온도 임계치가 40°C 내지 60°C 사이에 설정됨), 온도의 하한(예를 들어, 온도 임계치가 10°C 내지 -10°C 사이에 설정됨)이 고려될 수 있다.
일부 실시예에서, 임계치는 또한 사용자 프로파일에 기초하여(예를 들어, 사용자 프로파일 정보(user profile information)의 차량 유형(vehicle type) 및/또는 인구통계학적 정보에 기초하여) 조정될 수 있다. 예를 들어, 사용자 프로파일은 사용자가 노인 승객(elderly rider)이고 빠르게 타지 않는 것을 나타낼 수 있다. 이 예시에서, 온도 임계치는 증가될 수 있다. 예를 들어, 사용자 프로파일은 사용자의 차량이 더 높은 온도의 배터리를 사용할 수 있음을 나타낼 수 있다. 이 예시에서 온도 임계치는 증가될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템의 다양한 콤포넌트는 설명된 기능을 수행하도록 프로그래밍된 하나 이상의 프로세서에 의해 구현된다. ASICS 또는 DSP와 같은 다른 회로는 설명된 논리를 구현하도록 구성될 수 있다.
본원에서 설명된 실시예에서, "콤포넌트(component)"는 프로세서, 제어 로직, 디지털 신호 프로세서, 컴퓨팅 유닛, 및/또는 상술한 기능을 수행하기 위한 명령을 실행하도록 구성되거나 프로그래밍된 임의의 다른 적합한 장치를 포함할 수 있다.
본 기술은 특정한 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 기술은 설명된 실시예들에 한정되지 않고 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위 내에서 변형 및 변경하여 실시될 수 있음이 인식될 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (20)

  1. 장치 교환 스테이션에 위치된 에너지 저장 장치를 제공하기 위한 방법에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 장치 교환 스테이션과 통신하는 서버에 의하여, 상기 장치 교환 스테이션에서 2개의 에너지 저장 장치를 탐색하기 위한 요청을 수신하는 단계;
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 에너지 저장 장치의 각각의 특성 정보에 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치로부터 제 1 에너지 저장 장치를 선택하는 단계;
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지 및 상기 제1 에너지 저장 장치의 특성 정보에 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지로부터 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계; 및
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보는,
    상기 에너지 저장 장치와 연관된 복수의 요소를 포함하고,
    상기 복수의 요소의 각각은,
    가중치를 가지며,
    상기 방법은,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 복수의 요소 및 상기 가중치에 기초하여 상기 제1 에너지 저장 장치를 선택하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장 장치는,
    상기 복수의 요소 및 상기 가중치에 기초하여 결정된 제1 스코어를 포함하고,
    상기 제2 에너지 저장 장치는,
    상기 복수의 요소 및 상기 가중치에 기초하여 결정된 제2 스코어를 포함하고,
    상기 제2 스코어는,
    상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지의 스코어 중 상기 제1 스코어에 가장 가까운 스코어인
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보는,
    상기 에너지 저장 장치의 각각의 충전 상태(SoC)를 포함하고,
    상기 제1 에너지 저장 장치는,
    제1 SoC를 갖고,
    상기 방법은,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 제1 에너지 저장 장치의 상기 제1 SoC를 상기 에너지 저장 장치의 나머지의 SoC와 비교하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제2 에너지 저장 장치는,
    제2 SoC를 갖고,
    상기 제2 SoC는,
    상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지의 SoC 중 상기 제1 SoC에 가장 가까운 SoC인
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 제1 SoC 및 상기 제2 SoC가 SoC 임계치 보다 더 높은지 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보는,
    배터리 유형, 셀 유형 및 펌웨어 버전 중 하나 이상을 포함하는
    방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장 장치는,
    제1 케이싱 형상을 갖고,
    상기 제2 에너지 저장 장치는,
    상기 제1 케이싱 형상과 대체로(generally) 동일한 제2 케이싱 형상을 갖는
    방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장 장치는,
    제1 온도를 갖고,
    상기 제2 에너지 저장 장치는,
    제 2 온도를 가지며,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제하는 단계 전에,
    상기 방법은,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 제1 및 제2 온도가 온도 임계치 보다 더 낮은지 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 임계치는,
    상기 제1 에너지 저장 장치 또는 상기 제2 에너지 저장 장치의 직류 내부 저항(DCIR)에 기초하여 조정되는
    방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 장치 교환 스테이션의 주변 온도에 기초하여 상기 온도 임계치를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 요청에 기반하여 사용자 프로파일 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 사용자 프로파일의 인구통계학적 정보 또는 상기 사용자 프로파일의 차량 유형에 기초하여 상기 온도 임계치를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보는,
    상기 에너지 저장 장치의 온도를 포함하고,
    상기 제1 에너지 저장 장치는,
    제1 온도를 갖고,
    상기 제2 에너지 저장 장치는,
    제2 온도를 갖고,
    상기 제2 온도는,
    상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지의 온도 중 상기 제1 온도에 가장 가까운 온도인
    방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계는,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치가 상기 특성 정보의 적어도 하나의 요소를 공통으로 갖는지를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 특성 정보의 적어도 하나의 요소는,
    제조사 식별자, 제조 시간 및 헬스 인덱스
    를 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장 장치는,
    상기 장치 교환 스테이션의 제1 위치에 위치되고,
    상기 제2 에너지 저장 장치는,
    상기 장치 교환 스테이션의 제2 위치에 위치되고,
    상기 제2 위치는,
    상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지의 위치 중 상기 제1 위치에 가장 가까운 위치인
    방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보는,
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 복수의 에너지 저장 장치와 연관된 복수의 요소를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 요청과 연관된 사용자 프로파일 정보에 기초하여 상기 복수의 요소의 우선 순위를 결정하는 단계; 및
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 우선 순위에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보는,
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 복수의 에너지 저장 장치와 연관된 복수의 요소를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 요청과 연관된 사용자 프로파일 정보에 기초하여 상기 복수의 요소의 가중치를 결정하는 단계; 및
    상기 장치 교환 스테이션 또는 상기 서버에 의하여, 상기 가중치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 선택하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 장치 교환 스테이션에 있어서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 연결된 배터리 관리 콤포넌트
    를 포함하고,
    상기 배터리 관리 콤포넌트는,
    상기 장치 교환 스테이션에서 2 개의 에너지 저장 장치를 탐색하기 위한 요청을 수신하고,
    상기 에너지 저장 장치의 각각의 특성 정보에 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치로부터 제1 에너지 저장 장치를 선택하고,
    상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지 및 상기 제1 에너지 저장 장치의 특성 정보에 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지로부터 제2 에너지 저장 장치를 선택하고,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제하도록 구성되는
    장치 교환 스테이션.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 특성 정보는,
    배터리 유형, 셀 유형 및 펌웨어 버전 중 하나 이상을 포함하는
    장치 교환 스테이션.
  19. 서버에 있어서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 연결된 통신 콤포넌트
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 통신 콤포넌트를 통해, 복수의 장치 교환 스테이션 중 하나에서 2 개의 에너지 저장 장치를 탐색하기 위한 요청을 수신하고,
    상기 에너지 저장 장치의 각각의 특성 정보에 기초하여 상기 장치 교환 스테이션에 위치된 복수의 에너지 저장 장치로부터 제1 에너지 저장 장치를 선택하고 - 상기 특성 정보는 상기 에너지 저장 장치의 각각의 충전 상태(SoC)를 포함함 -,
    상기 장치 교환 스테이션에 위치된 상기 복수의 에너지 저장 장치의 나머지로부터 제2 에너지 저장 장치를 선택하고,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장 장치를 해제하도록 구성되는
    서버.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장 장치 및 상기 제2 에너지 저장 장치의 SoC가 SoC 임계치보다 더 높은지를 결정하는 것
    을 더 포함하는 서버.
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