TW201931283A - 管理位於裝置交換站中的儲能裝置的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

本案係關於管理位在一裝置交換站中之儲能裝置的方法與相關系統。方法包含，例如(1)藉裝置交換站，接收自一伺服器來代表與該些儲能裝置相關聯之至少一特性的一資訊；(2)藉裝置交換站，基於至少一特性選擇該些儲能裝置中的至少一者；以及(3)調整至少一選擇儲能裝置的一調換優先次序。

Description

基於使用狀態管理電池的系統和方法
本案是關於一種管理多個裝置交換站中的儲能裝置(如電池)的系統和方法，且特別是有關於一種基於從一伺服器所接收資訊調整位於一裝置交換站中的一儲能裝置之調換優先次序的系統和方法。
有許多因子會影響電池的特性或效能。例如，操作或充電的狀態可影響電池的壽命。因此，對於管理大量電池的系統而言，難以判斷維護或更新電池的時機。對於管理多種類型電池(例如，由不同製造商製造或具有不同規格的電池)的系統來說，時機的判斷更加困難。在習知的作法中，系統操作員可任意決定維護的時間(例如，開始使用電池後的兩年)。然而，習知的應用可能是不正確且沒有效率的。因此，擁有可有效率管理或維護多個電池的改良系統及方法是有利的。
本案的一樣態係一種基於使用狀態管理電池的方法，該方法包含以下操作：藉該裝置交換站，從一伺服器接收 代表與該些儲能裝置相關聯之至少一特性的一資訊；藉該裝置交換站，基於該至少一特性選擇該些儲能裝置中的至少一者；以及調整所選擇之至少一儲能裝置的一調換優先次序。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，更包含鎖住該所選擇之至少一儲能裝置。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法更包含在從該伺服器接收代表與該些儲能裝置相關聯之至少一特性的該資訊的步驟之前，指定位於該裝置交換站中的每一個儲能裝置的該調換優先次序。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，更包含基於所接收的該資訊，降低該所選擇之至少一儲能裝置的該調換優先次序。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中所接收的該資訊代表該儲能裝置的一狀態，且其中該狀態包含至少一充電循環、一滿充電容量(full charge capacity,FCC)及一記錄電池單元溫度。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，更包含基於所接收的該資訊，提高該所選擇之至少一儲能裝置的該調換優先次序。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中所接收的該資訊代表該儲能裝置的一狀態，且其中該狀態包含一韌體版本。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中所接收資訊代表該儲能裝置的一狀態，且其中該狀態相應於與儲存在一伺服器與一使用者資訊相關的一訂購特徵。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中儲能裝置中的每一個包含一電池，該電池具備用以監視該電池的一當前狀態之一電池管理系統(battery management system,BMS)，其中該方法包含接受自該電池管理系統來的該電池之該當前狀態。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，更包含基於該至少一特徵及從該電池管理系統接收的該電池之該當前狀態選擇至少一儲能裝置。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中該電池管理系統啟動對該電池的一測試以驗證該電池之該當前狀態。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中該測試包含由該裝置交換站實施的一充電測試。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中該至少一特性包含一電池種類。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中該至少一特性包含電池充電循環。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，其中該至少一特性包含一部屬持續時間。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，更包含傳送一通知至一服務人員以提取該所選擇之至少一儲能裝置。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的方法，更包含傳送一通知給一使用者以遞送該所選擇之至少一儲能裝置至一指定站。
本案的另一樣態係一種基於使用狀態管理電池的站點系統，該站點系統包含一處理器、複數個電池槽以及一電池管理元件。該複數個電池槽，耦接於該處理器，並用以容納複數個電池，該些電池中的每一者已被指定一調換優先次序。該電池管理元件自一伺服器接收代表與該些電池相關聯之至少一特性的一資訊；基於該至少一特性選擇至少一電池；以及調整所選擇之至少一電池的一調換優先次序。
在一些實施例中，該基於使用狀態管理電池的站點系統其中該電池管理元件用以鎖住該至少一選擇電池。
為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
10‧‧‧系統
219‧‧‧電池架
11‧‧‧電池站
22‧‧‧站點系統
12‧‧‧電池測試元件
24‧‧‧站點系統
13‧‧‧伺服器
14A~14B‧‧‧電池
14‧‧‧電池
15A~15B‧‧‧電池
15‧‧‧資料庫
16A~16B‧‧‧電池
16‧‧‧電池感測器
17A~17B‧‧‧電池
18‧‧‧電池記憶體
18A~18B‧‧‧電池
151~153‧‧‧表151~表153
19A~19B‧‧‧
100‧‧‧系統
300‧‧‧系統
103‧‧‧伺服器
31‧‧‧車輛
105‧‧‧資料庫
32‧‧‧行動裝置
107‧‧‧電池交換站
33‧‧‧伺服器
109‧‧‧網路
34‧‧‧電源
111‧‧‧行動裝置
301‧‧‧處理器
101A~101C‧‧‧取樣電池
303‧‧‧記憶體
113A~113C‧‧‧電池記憶體
305‧‧‧使用者介面
101‧‧‧取樣電池
307‧‧‧通訊元件
121‧‧‧電池單元
309‧‧‧電池管理元件
123‧‧‧連接器
311‧‧‧感測器
127‧‧‧電池管理系統
313‧‧‧儲存元件
115‧‧‧電壓感測器
315‧‧‧充電控制元件
117‧‧‧電流感測器
317a~317n‧‧‧電池槽
119‧‧‧溫度感測器
400‧‧‧伺服器系統
113‧‧‧電池記憶體
40‧‧‧客戶站點
126‧‧‧電池處理器
401‧‧‧處理器
200‧‧‧系統
403‧‧‧記憶體
201‧‧‧可交換電池
405‧‧‧輸出/輸入裝置
203‧‧‧伺服器
407‧‧‧儲存元件
205‧‧‧資料庫
409‧‧‧電池分析元件
207‧‧‧電池交換站
411‧‧‧電源分析元件
209‧‧‧網路
413‧‧‧站點分析元件
213‧‧‧電池記憶體
417‧‧‧使用者行為分析元件
214‧‧‧通知
419‧‧‧車輛分析元件
215‧‧‧顯示器
421‧‧‧通訊元件
217a~217h‧‧‧電池槽
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖為根據本案實施例所繪示的一種系統的示意圖，其中該系統用以偵測一插入之電池的狀態並基於儲存於一資料庫的參考資訊對該狀態進行分析；第1B圖為根據本案實施例所繪示的一種系統的示意圖，其中該系統用以收集自不同取樣電池的資訊； 第1C圖為根據本案實施例所繪示的一電池的示意圖；第2A圖為根據本案實施例所繪示的一種系統的示意圖，其中該系統用以決定一可交換電池之一電池維護計畫；第2B圖為根據本案實施例所繪示的二個電池交換站系統的示意圖；第3圖為根據本案之實施例所繪示的一站點系統的示意圖；第4圖為根據本案之實施例所繪示的一伺服器系統的示意圖；第5圖為根據本案之實施例所繪示的一方法的流程圖；第6圖為根據本案之實施例所繪示的一方法的流程圖；以及第7圖為根據本案之實施例所繪示的一方法的流程圖。
圖式不一定按比例繪製。例如，圖中的一些元件的尺寸可以被擴展或縮小以幫助改進對各種實施例的理解。類似地，出於討論一些實施例的目的，一些元件和/或操作可以被分成不同的區塊或組合成單個區塊。此外，儘管已經通過圖示中的示例示出了特定實施例並且在下面詳細描述特定實施例，但是本領域之通常知識者該領會到，修改、等效和替換將落入所附權利要求的範圍內。
在本說明中，對「一些實施例」、「一個實施例」等的引用意味著所描述的特定特徵、功能、結構或特性，被包 括在本案的至少一個實施例中。在本說明中出現的這些短語並不一定都指同一實施例。另一方面，所提到的實施例不一定是相互排斥的。
本案是關於一種管理在一裝置交換站(如電池交換站)中的多個儲能裝置(如電池)的系統和方法。為決定將提供哪一個儲能裝置給一使用者，裝置交換站指定一「調換優先次序」給該裝置交換站中的每一個儲能裝置。在一些實施例中，調換優先次序是代表站點依循的一順序以提供站點內之電池的一值。調換優先次序可基於電池的一個或多個電池的特性來確定，例如充電狀態SoC、一充電規則/設定檔、一期望(如來自一使用者的預約)或一預測(如基於歷史需求計算)電池需求、期望壽命、充電循環、所記錄電池溫度、一電池類型、已預約電池之一使用者的一資費方案或其他相當的特性。例如，新電池可具有高於舊電池之調換優先次序的調換優先次序。新電池通常具有較少的充電循環或較為接近現在的製造日期。新電池通常為使用者提供更好的電池體驗。例如，新電池可以更可靠或具有所期望的效能或適格的操作狀態(例如，在操作時電池單元溫度不會太高)。
系統的一伺服器可傳送訊息至相關的電池交換站，要求該些電池交換站辨別或選擇多個電池，並調整該些電池的調換優先次序。基於資訊，該些電池交換站會提高或降低在其中的電池的調換優先次序。例如，伺服器可代表電池交換站降低已經歷過1000次充電循環之電池的調換優先次序。電池交換站之後將搜尋其內有無這類的電池。若有，電池交換站 將降低這些電池的調換優先次序，使得這些電池將相對「困難」地被使用者提取(除非電池需求量大)。透過上述方式，系統能將這些電池保留在電池交換站內，之後採取進一步的動作(如差遣服務人員或使用者去提取該些電池以進行維護、更換或維修)。
在一些實施例中，伺服器也可以代表電池交換站提高電池的調換優先次序，使得這些電池能相較其他電池更容易被提取。例如，有較新韌體版本的電池可以具有較高的調換優先次序。在另一範例中，具較高滿充電容量(FCC)的電池可以具有較高的調換優先次序。另外，調換優先次序可以基於使用者的一資費方案而調整。例如，若伺服器認定多數在電池交換站X的使用者訂購一高效能電池計畫(該高效能電池計畫提供訂購者較其他使用者使用新電池的優先權)，則伺服器指示電池交換站X提高一些高效能電池(如新電池)的調換優先次序。
藉由這樣的安排，系統可以有效率的管理多個電池，透過(1)從伺服器傳送包含電池多個特性的訊息至多個電池交換站；(2)藉由電池交換站基於伺服器傳送的訊息選擇電池；以及(3)調整選擇的電池的調換優先次序以達成目的(如維護、期望的電池使用經驗等)。
本案也是關於一種基於儲存在連接至儲能裝置之記憶體的資訊，維護在一裝置交換站(如電池交換站)中的多個儲能裝置(如電池)的系統與方法。儲存的資訊可包含與儲能裝置相關的特性，如基於該些儲能裝置的實際使用狀態而產 生/更新之單獨的裝置維護計畫。在一些實施例中，本案所揭露的系統可以基於儲存在連結於該電池之電池記憶體中的資訊，認定何時更換或維修一電池。例如，可將維護行程儲存於電池記憶體中，使得當本案所揭露的系統(如一伺服器、一電池交換站、與一電池單元耦接的一電池管理系統等)存取該維護行程時，系統知道如何及何時須維護或置換電池。
在一些實施例中，本案所揭露的系統可藉嵌入在電池組中的電池管理系統(battery management system,BMS)來實現(如電池管理系統可包含多個電池單元、一個電池控制器、一個電池記憶體、一個電池通訊元件或一個或多個電池感測器等)。電池管理系統可監控電池的狀態(如電池內電阻、電池對特定充電電流或充電電壓的反應或其他相當的電池特性等)和決定是否及何時電池需要被維護(如電池的充電或放電功能是否運作合宜)。在一些實施例中，電池管理系統可依據電池的狀態與其他裝置通訊(如伺服器或站點，透過如第3圖所示的一電池管理元件309)。
在一些實施例中，電池管理系統可啟動對電池的一測試以決定或驗證電池的狀態。例如當一電池插入電池交換站時，電池管理系統可要求電池交換站作一充放電測試。充放電測試的結果可被用來判斷電池是否有不預期的劣化(如電池充電容量降低)或異常的充放電行為。在一些實施例中，電池管理系統可基於一預設的維護行程啟動測試。在一些實施例中，可響應由電池感測器(如配置在電池中)偵測到的錯誤或異常訊號/訊息而啟動執行測試。一旦系統確認有任何電池劣 化，系統可相應的調整對電池的充電或維護計畫(如重新校正電池的充電容量或變更電池的維護行程)。
本案還涉及用以維護或置換一電池交換系統之多個儲能裝置(如電池)的方法及系統。本案所揭露的系統根據基於每一個電池的使用狀態而制定的定制電池維護計畫維護每一個儲能裝置。本案所揭露的系統首先基於多個取樣電池或如電池製造商的測試機構等不同來源的資訊建置一組參考資訊。例如，本案所揭露的系統可檢索或產生一特徵曲線(例如如在第5A圖和第5B圖所示)代表一電池的實際使用狀態如何影響電池的特性與效能。例如，透過分析參考資訊，本案所揭露的系統可確定相同類型的電池(如由製造商M1製造、具硬體版本V1、有電池單元C1、具一電池滿充電容量FCC1、具一期望壽命1000次充電循環等)可在經過不同操作狀態後表現地不同。基於這些不同，本案所揭露的系統可進一步基於影響電池維護之使用參數區別電池的類型至不同的子類型。
例如，本案所揭露的系統可認定，若A1型電池在40攝氏度以上已充電超過3小時，則電池的滿充電容量經過每充電週期降低1%。在此實施例中，本案所揭露的系統可將這種類型的電池設置為「A1a」型電池。如，本案所揭露的系統可認定，若一A1型電池已經以每月兩次或更多的速率耗盡到低於其滿充電容量的2%的程度，則該電池的期望壽命從1000次充電循環降至800次充電循環。在此實施例中，本案所揭露的系統可將這種類型的電池設置為「A1b」型電池。在一些實施例中，本案所揭露的系統可分析從電池所收集資訊(如電池 硬體/軟體版本、電池單元類型、電池充電狀態SoC、電池滿充電容量FCC、電池健康狀態SoH(如顯示電池劣化的一百分比；例如，電池的SoH在製造時是100%，並隨著時間和使用而減少；SoH可根據其內電阻、容量、電壓、接受充電能力、放電能力、充電週期等)、電池壽命(時間或週期計數)、電池錯誤狀態、電池直流內電阻DCIR等)與一個或多個電池使用狀態因子(如所記錄電池溫度、電池電路溫度、充電模式、放電模式、持續時間、其他相當的工作或操作條件、環境條件、使用者駕駛/騎行行為等)。
基於以上分析，本案所揭露的系統建立參考資訊，該參考資訊可後續用於決定可交換電池的電池維護計劃。在一些實施例中，當使用者將可交換電池插入至電池交換站時，本案所揭露的系統從連接到可交換電池的記憶體接收儲存有電池特性的信息和電池使用狀態資訊。然後，本案所揭露的系統將接收的電池資訊與參考資訊進行比較，並相應地產生定制電池維護計劃。
例如，本案所揭露的系統可判斷，所插入電池是一「A1b型」電池。對於「A1型」電池，建議的維護時間是達到1000個充電週期之前的一段時間。對於「A1b型」型電池，建議的維護時間可是達到700個充電週期之前的一段時間。在所示實施例中，本案所揭露的系統可判斷，當所插入電池達到700個充電循環時，需要該電池需要維護。在一些實施例中，電池維護計劃可根據一個或多個其他因子而調整，例如，操作時間(如電池已連續放電多長時間)、充電/放電時間(如電 池連續充電/放電多長時間)、部署持續時間(如在電池站或車輛的時間)等。
在一些實施例中，系統操作員或電池單元/電池組的電池製造商可能發現某些批次的電池組或單元在操作或實驗期間存在一些異常行為。系統可創建包含這些電池單元/電池組的電池列表(如基於某些製造批次，基於序列號等)並追蹤該些電池的位置。例如，電池可在電池交換站中，由使用者擁有，或者用在車輛中。本案所揭露的系統可對這些電池產生電池維護計劃，包含當該些電池插入電池站時，「鎖住」這些電池(如不充電和釋放該些電池給任何使用者)。本案所揭露的系統還可向服務人員發送一通知以提取這些鎖住的電池以進行維護或更換。
在決定對該插入電池的所定制電池維護計劃之後，本案所揭露的系統可根據插入電池的實際使用方式來實施該計劃。例如，本案所揭露的系統可判斷所插入電池是「A1b型」電池，並且已經經過698次充電循環(在上面討論的例子中，電池需要在達到700次充電循環之前被維護或更換)。
在一些實施例中，系統(如伺服器或電池交換站)可鎖住在列表中的插入電池，且系統可執行相應的電池維護計劃。例如，電池維護計劃可由嵌入在插入之電池中的電池管理系統執行。嵌入在插入之電池中的該電池管理系統可電池插入在的電池交換站發送信息。在一個實施例中，所插入電池可相應地被「鎖住」在電池交換站(如不被釋放給使用者)。在一些實施例中，該電池交換站或電池管理系統可對所插入電池執 行電池維護計劃(如對所插入電池執行一滿充電容量校準程序以調整其滿充電容量或容量)。在一些實施例中，當電池管理系統檢測到任何異常行為時，所插入電池可發送消息(如包括向電池交換站發出警告或錯誤信息)給電池交換站。一旦電池交換站收到警告或錯誤信息，電池交換站可「鎖住」電池，對所插入電池執行一測試或滿充電容量校準程序，和/或通知一伺服器進一步處理。
在一些實施例中，系統(如伺服器或電池交換站)可代表一服務/快遞員收集所插入電池。在一些實施例中，系統(如伺服器或電池交換站)仍然可充電所插入電池，但降低其調換優先次序(與其他正常電池相比)。換句話說，系統將在提供「鎖住」電池之前提供正常電池給使用者。這可有助於應付在高需求時段站點的高電池需求。
在一些實施例中，本案所揭露的系統透過發送給使用者一進入電池交換站的通知來實現維護計畫，要求使用者幫助將所插入電池移動到維護設施或其他電池交換站(如本案所揭露的系統可提供某些激勵、信用積分、點數等以激勵使用者)。在其他實施例中，本案所揭露的系統可通知系統服務/快遞人員以提取所插入電池。在一些實施例中，本案所揭露的系統可考慮使用者的歷史路線數據並相應地向使用者提供所插入電池(如也許以優惠價格)讓所插入電池藉由使用者運送/交付到指定站(如鄰近電池工廠的站點或客戶服務中心)在那裏，所插入電池可被服務人員拾起以進行進一步動作。
在一些實施例中，本案所揭露的系統判斷，所插 入電池是「A1a型」電池，並且已經過900次充電循環。本案所揭露的系統還判斷，插入電池的當前滿充電容量為91%。如前面的例子所述，「A1a型」電池的滿充電容量每經一充電週期降低1%。「A1a」型電池的臨界滿充電容量值可是88%。因此，當其滿充電容量達到臨界滿充電容量值時，需要維護所插入電池。基於該判定，本案所揭露的系統後產生所定制電池維護計劃(如在檢測到插入電池的滿充電容量值後)並相應地實施(如激勵一個使用者去運送該電池至一電池維護設施或代表一服務人員去提取等)。
在一些實施例中，本案所揭露的系統判斷在該階段不採取措施來維護所插入電池。例如，基於上述使用狀態分析，本案所揭露的系統判斷，所插入電池仍處於良好狀態可供使用者充電和交換。在這樣的實施例中，本案所揭露的系統可將使用狀態分析結果存入連接到插入之電池的記憶體中(或將其上傳到伺服器)供將來參考。在一些實施例中，本案所揭露的系統可含有具用於判斷是否採取動作之臨界時間週期的一維護策略。例如，臨界時間週期可以是30天。在一個事件中，期望電池維護時間(如20天後)與可交換電池插入電池站之時間的時間差大於30天，本案所揭露的系統可決定在該階段不採取行動。當時間差小於30天時，本案所揭露的系統可決定以實施所產生的電池維護計劃(如激勵使用者將電池運送到維護設施或代表服務人員提取電池等等)。
如另一個例子，本案所揭露的系統使用一臨界充電循環計數(如在下次維護之前剩餘的充電次數是多少)以判 斷是否採取行動。例如，臨界循環計數可是10次循環。在一個事件中，期望電池維護循環計數(如1000次循環)與插入的可交換電池之當前充電週循環計數(如950次循環)的循環計數差大於10次週期，則本案所揭露的系統可決定在該階段不採取行動。當循環計數差小於10次循環時(如當前的充電循環計數為998)，本案所揭露的系統可決定以實施所產生的電池維護計劃。
在一些實施例中，當使用者從電池交換站移除電池時，本案所揭露的系統向使用者發送通知。例如，當本案所揭露的系統判斷由使用者移除的電池不久後需要被維護(如根據定制電池維護計劃)，本案所揭露的系統將發送一訊息到使用者的移動裝置，說明如果使用者將被移除的電池(他/她的使用電池之後)送還到某一特定地點(如電池站、維護設施、快遞站等)，使用者將收到一定的獎勵(如未來的電池交換的折扣、信用積分、現金折扣、點數等)。在一些實施例中，該通知可通過電池交換站的顯示器視覺呈現。
本案的另一方面是對可交換電池提供一「動態」監測和分析。因為有些電池特性是「動態的」(如在不同地使用/操作之後可隨時間改變)，系統密切地監視電池的當前狀態，並產生/實施一定制的維護計劃。例如，本案所揭露的系統可在電池插入電池交換站(在一些實施例中，連接到伺服器)時，分析電池的使用歷史。通過這種安排，本案所揭露的系統能夠密切地監視所插入電池之當前狀態並產生定制的維護計劃。
在一些實施例中，揭露的方法可透過一電池交換站實現。在一些實施例中，揭露的方法可藉管理多個電池交換站的一伺服器實現。在一些實施例中，揭露的方法可透過管理多個電池交換站之伺服器及電池交換站二者來實現。
在一些實施例中，系統用以(1)從多個取樣電池收集和分析電池資訊(如在一些實施例中，取樣電池可是由本案所揭露的系統管理或控制的多個電池)和(2)相應地產生參考資訊，(如參考資訊可週期性地被分析或更新，例如每天或每週，或者可因響應於觸發事件，例如，新電池站加入系統、新使用者訂購電池計劃等來更新參考資訊)。本系統可首先從多個取樣電池收集測量的電池資訊。在一些實施例中，取樣電池可包含當前部署在電池交換市場中的可充電/可交換電池。例如，取樣電池可包含已被使用者(如電池計劃的訂購者)用來驅動其電動車的電池。在一些實施例中，取樣電池可包括尚未使用的電池(如那些在工廠，倉庫，實驗室等被測試或儲存的電池)。在一些實施例中，本案所揭露的系統從多個來源收集資訊(如多個電池交換站、電動車輛、電池、使用者的移動設備等等)。在一些實施例中，本案所揭露的系統收集來自一資料庫的資訊。然後，本案所揭露的系統分析收集的電池資訊，並相應地產生一組參考資訊。例如，本系統可基於多種因子對收集的電池資訊進行分類，例如，(1)電池製造資訊，(2)電池基本特性，(3)電池使用狀態。下面將討論這些因子的例子。
電池之製造資訊的示例可包含電池製造商的特徵 (如由不同製造商生產的電池可能具有不同的特性，儘管該些電池的電池規格可能相同)、製造日期(如不同日期製造的電池可能具有不同的特性)、製造批次(如不同批次中生產的電池可能仍具有不同的特性)、電池硬體/韌體版本和/或製造序號(如個別電池可有不同的特性)。
電池基本特性的示例包含電池電量(例如電池滿充電容量，FCC)、電池放電容量(如電池在某些條件下可提供多少電量)、電池類型、電池直流內電阻(DCIR)和/或建議電池工作溫度(如溫度範圍，如攝氏5至35度，包含電池溫度和電池電路溫度)。電池基本特性的其他示例可包含建議電池充電溫度(如溫度範圍，如攝氏25至40度)、建議電池充電電流(如一恆定或調節電流)、建議的電池充電電壓(如恆定或調節電壓)、建議電池充電循環(如每週至少完全充電一次)、建議電池充電速度(如在5分鐘內增加電池之充電狀態SoC10%)、建議完全充電點(如滿充電容量的98%)和/或建議電池充電時間(如不要連續充電超過5小時)。
電池使用狀態因子的示例包含實際電池充電溫度歷史(如電池昨天在攝氏30度，並在攝氏35度比今天早充電25分鐘)及實際電池充電電流(如1至50安培)、實際電池充電電壓(如1至220伏特)、一個實際電池充電的循環(如電池已經過50次完全充電循環和125次部分循環)、實際電池充電速度或充電速率(如半小時20安培和另外半小時30安培等)、實際電池充電時間(如昨天電池充電56分鐘)、實際電池工作溫度(如昨天電池在攝氏35度下運行2小時)以及實際電池放電 時間(如一個電池昨天在其全電流容量放電15分鐘)。在一些實施例中，在訂購一電池計畫時，使用者可透過選擇與前述因子之各種組合相關聯的不同計劃，指定他或她對電池的偏好。例如，使用者可訂購允許使用者使用來自製造商M1之新電池的一電池計畫。
透過對上述一個或多個因子分析所收集電池資訊，本系統建立一組參考資訊，以使系統能夠了解如何維護一特定類型的可充電電池以實現標的或目標。例如，基於該分析，本案可產生定制電池維護計劃，以盡可能長地維護一特定類型之電池的最大容量。作為另一示例，本案可產生可將一種類型的電池之壽命最大化的定制電池維護計劃，。在一些實施例中，本案可產生一定制電池維護計劃，使得一特定類型的電池能夠具有最大充電循環次數(如在500次充電循環後，電池仍可具有其原始容量的90%容量)。在其他實施例中，本案可具有其他類型的相當標的(如最大化客戶滿意度、擁有最佳電池性能、增強使用者體驗等)。
本案的各種實施例可提供以下技術改進中的一個或多個：(1)能夠動態監控多個交換電池的狀態，並產生讓電池交換站能跟進的定制電池維護計劃；(2)通過實施定制電池維護計劃，有效將電池壽命和性能的能力最大化；(3)使操作員能夠管理在多個電池交換站中之電池的能力；和(4)能夠以節能的方式藉令人滿意的電池體驗，提供增強之使用者體驗的能力。
在一些實施例中，若本案所揭露的系統判斷電池 需要維護或更換(如電池的滿充電容量FCC小於一臨界值)，本案所揭露的系統可發送一通知(如警告、信息、校準通知等)給系統操作員，使得系統操作員可相應地計劃維護或更換該電池。
在以下描述中，為解釋的目的，闡述了多個具體細節以提供對本案之實施例的透徹理解。然而，顯而易見的是，可在沒有這些具體細節的情況下實現本案的實施例。
第1A圖為根據本案一些實施例所繪示的一種系統的示意圖。系統10包含一電池站11，與該電池站11連接的一伺服器13，以及與該伺服器13連接的一資料庫15。電池站11用以判斷一電池14的類型並充電和/或維護該電池。在一些實施例中，電池站11包含一電池測試元件12。電池14包含一個或多個電池感測器16和一電池記憶體18。電池感測器16用以為測量/感測電池14的一狀態(如溫度、電流、電壓等)。電池記憶體18用以為儲存與電池14相關聯的資訊(舉例來說，使用狀態資訊，如電池14已經經歷多少充電循環、在充電時或使用時量測的溫度、電池14是如何在放電狀態運作等)。
在一些實施例中，電池測試元件12可是用來測試電池14的負載。例如，當電池14電性耦接到電池站11時，負載可消耗電池14的少量電量，從而了解電池14對負載的響應程度。在這些實施例中，一旦將電池14插入電池站11的電池槽中，電池測試元件12就可測試並了解電池14的特性。然後，電池站11可將測試結果上傳到伺服器13。該伺服器13與儲存在資料庫15的參考資料一同分析該檢測結果及其他從電池14來 的資訊，以判斷對於該特定電池的維護計劃是否應有任何改變。系統10基於所考慮的多個因子相應地產生一電池維護計劃。
在第1A圖中，用特徵曲線/線的形式呈現參考信息的多個實施例僅為示例。然而，在其他實施例中，參考資訊可包含與電池維護或更換相關聯之其他類型的相當資訊(如電池壽命對其他電池因子之間的關係，如(1)電池製造資訊，(2)電池基本特性，(3)電池使用情況，如上所述)以其他相當的形式。
例如，儲存在資料庫15中的參考資訊包含許多不同因子如何影響特定類型之電池的壽命。如第1A圖所示，該參考資訊包含電池充電循環和電池壽命之間的關係(如第1A圖中的表151)。例如，在經歷50次充電循環後，1a型電池有25個月的剩餘壽命，而1b型電池有50個月的剩餘壽命。參考資訊可包含最大充電電流和電池壽命之間的關係(如第1A圖中的表152)。例如，在經歷以50安培充電電流充電一小時後，2a型電池具有125天的剩餘壽命，而2b型電池具有250天的剩餘壽命。參考資訊可包含電池充電循環和最大操作溫度之間的關係(如第1A圖中的表153)。例如，在攝氏50度下操作一小時後，3a型電池具有120次的剩餘充電循環，而3b型電池具有240次的剩餘充電循環。在一些實施例中，對一特定的電池之維護計劃是基於儲存在資料庫15中的資訊及從電池記憶體18讀取的資訊而確定或修改。例如，一電池可具有500次充電循環的期望壽命。但是，若電池曾經歷過高於攝氏50度的溫度， 則該期望壽命可能會降低。伺服器13可檢測該高溫使用並因此考慮資料庫15中的所有因子和從電池所接收資訊以計算特定電池的一維護計劃。
基於參考資訊，系統10決定電池14的相當維護計劃。例如，當電池14被判斷為2a型電池並且電池14已經以50安培充電一小時，系統10可預測電池14的剩餘電池壽命約為125天。然後，系統10可相應地排程電池14的維護/更換日期(如在100天內維護)。在一些實施例中，對電池14的維護計劃可包含如何對電池14充電以將該電池14的電池壽命或效能最大化。
在一些實施例中，可基於分析從各種取樣電池收集的數據來創建參考資訊。第1B圖為根據本案一些實施例所繪示的一種系統10的示意圖。系統100用以從多個取樣電池收集電池資訊(如第1B圖中的101A-C所示)。系統100包含一伺服器103，耦接到該伺服器103的一資料庫105，以及一電池交換站107。如圖所示，電池交換站107可經由一網路109與伺服器103通訊。每個取樣電池包含一電池記憶體(如第1B圖中示為113A-C)。電池記憶體用以為儲存和記錄與相應的取樣電池相關聯的電池資訊。在一些實施例中，電池記憶體可耦接至一控制器(如一控制晶片、一處理器、一電路等，於第1B圖中未示出)該控制器連接於取樣電池。控制器可管理儲存在電池記憶體中的電池資訊。
如第1B圖所示，伺服器103用於透過電池交換站107經由網路109從電池記憶體113A收集電池資訊。在一些實 施例中，伺服器103可直接經由網路109接收自電池記憶體113B來的電池資訊。伺服器103也可經由網路109透過移動設備111(如電池使用者具用以管理取樣電池101C之應用程式的智慧型手機)接收來自電池記憶體113C的電池資訊。在收集電池資訊之後，伺服器103可分析所收集電池資訊以確定或識別可用作參考資訊的電池特性或模式，以產生定制電池維護計劃。下面參考第4圖詳細討論伺服器103的實施例。
資料庫105可儲存與本案相關聯的資訊(如由伺服器103所收集資訊、由伺服器103分析的資訊、由伺服器103產生的資訊、參考資訊、使用者帳戶資訊、使用者電池計劃、使用者歷史、使用者行為、使用者駕駛/騎乘習慣、環境條件、事件資訊等)。在一些實施例中，資料庫105也從由政府或私人機構維護的公用資料庫儲存資訊(如天氣預報資料庫、旅行警報資料庫、交通資訊資料庫、位置服務資料庫、地圖資料庫等)。在一些實施例中，資料庫105還可儲存專屬資訊(如使用者帳戶、使用者信用記錄、使用者訂購資訊等)。
網路109可以是區域網路(local area network,LAN)或廣域網路(wide area network,WAN)，但該網路也可是其他有線或無線網路。網路109可以是網際網路或一些其他公共或專用網路。該電池交換站107或移動設備111可透過網路介面(如透過有線或無線通訊)連接到網路109。伺服器103可透過任何類型的區域、廣域、有線或無線網路，包含網路109或分開的公共或私人網路，耦接到資料庫105。在一些實施例中，網路109包含由私人機構使用(如公司等)的一 安全網路。
在一些實施例中，電池交換站107可用以為從複數個取樣電池101收集電池資訊並執行上述分析。在這些實施例中，電池交換站107可分析所收集電池資訊以確定或識別可用作參考資訊的電池特性或模式，以產生定制電池維護計劃。這些參考資訊可在本機地儲存(如在電池交換站107)或者可發送或上傳到伺服器103。電池交換站107的實施例將參考第2A圖和第3圖在下面詳細討論。
第1C圖為根據本案一些實施例所繪示的電池101的示意圖。如所示，電池101包含一個或多個電池單元121、一電池管理系統127(battery management system,BMS)和用以耦接到一外部裝置(如電動機)的複數個連接器123。在所繪示實施例中，電池管理系統127包含一電池記憶體113、一個或多個感測器，如一電壓感測器115、一電流感測器117、一溫度感測器119和一電池處理器126。電池處理器126用以監視電池101的狀態並與一電池交換站(如電池交換站207)或一伺服器(如伺服器13或伺服器103)通訊。電池單元121在該電池單元121中儲存電能。電壓感測器115用以測量電池101的充電電壓。電流感測器117用以測量電池101的充電和/或放電電流。溫度感測器119用以測量電池101的充電或使用溫度(如一電池溫度和/或一電池電路溫度)。所測量到的資訊儲存在電池記憶體113中，並且可經由有線或無線連接被移動設備、電池交換站、車輛和/或伺服器存取。
第2A圖為根據本案一些實施例所繪示的一種系 統的示意圖。第2A圖是示出根據揭露技術的實施例的系統200的示意圖。系統200用以(1)決定對插入的可交換電池201的電池維護計劃；(2)決定位在一電池交換站207中多個電池的一調換優先次序；和/或(3)根據該調換優先次序，管理電池交換站207的電池。系統200包含一伺服器203、資料庫205和一電池交換站207。伺服器203、資料庫205和電池交換站207可透過網路209彼此通訊。如圖所示，電池交換站207包含(i)用以與使用者互動的一顯示器215，以及(ii)具有八個電池槽217a-h的一電池架219，用於容納待充電的電池。
在第2A圖所示的實施例中，在操作過程中，只有六個電池槽(如槽217a、217b、217d、217e、217f和217h)被電池佔用，剩下的兩個槽(如槽217c和217g)保留給使用者插入要交換的電池(如低電力或耗盡的電池)。在一些實施例中，電池交換站207可有不同的安排，如不同數量的機架、顯示器和/或槽。在一些實施例中，電池交換站207可包含複數個模組化元件(如模組化機架、模組化顯示器等)，使操作員能方便地安裝或擴充電池交換站207的容量。電池交換站207可電性耦接到一個或多個電源(例如電力網、電力線路、蓄電器、發電廠/變電廠等)以接收電力以對位於該電池交換站的多個電池充電並執行其他操作(如與伺服器203通訊)。在一些實施例中，使用者可從電池交換站207移除一電池，而無需預先插入一個電池。在一些實施例中，電池交換站207可具有一鎖定機構以確保至於其中的多個電池。在一些實施例中，電池交換站207可在沒有鎖定機構下實現。
系統200中的每一電池可具有一記憶體(如電池記憶體113)和一電池管理系統(BMS)，用以為記錄關於電池特性、使用狀態、維護/維修/更換行程等的電池資訊。此電池資訊可儲存在記憶體中並上傳到伺服器203。在一些實施例中，該電池交換站207可管理位於電池槽217a、217b、217d、217e、217f和217h中的電池，基於該些電池的調換優先次序。假定這些電池為電池B1~B6具有調換優先次序「1」、「2」、「3」、「4」、「5」和「6」，這可初始基於電池的充電狀態(SoC)被決定。電池B6具有最高的調換優先次序，因此預計接下來會被提取。基於上傳的電池資訊，伺服器203可有效率的管理電池B1~B6。
電池交換站207可從伺服器203接收與哪個電池要維護或更換相關聯的信息。在一些實施例中，伺服器203可透過指定電池的特性來判斷哪些電池要維護或更換。例如，伺服器203可向電池交換站207發送一請求，要求該電池交換站在日期Y當天或之前，識別由公司X製造的電池(即，電池的「特性」)並降低該些電池的調換優先次序。若電池B3和B4符合標準。然後，電池交換站207可選擇電池B3和B4並調整(例如降低)該些電池的調換優先次序。電池B1~B6被調整的調換優先次序現在是「3」、「4」、「1」、「2」、「5」和「6」。
在一些實施例中，電池交換站207甚至可「鎖住」所選擇之電池B3和B4以進行進一步的動作(例如，差派服務人員去提取這些電池；向使用者發送通知以遞送這些電池)。 在一些實施例中，用於識別電池之電池的特性可包含充電循環(例如，超過800次充電循環)，滿充電容量，FCC(例如，如果電池的滿充電容量比其原始滿充電容量低15%，那麼該電池可能需要維護/更換)、記錄電池單元溫度(例如，如果一電池單元已在攝氏50度下操作超過一小時，則該電池單元可能需要維護/更換)、電池類型(如上面討論的「A1a」類型電池、部署持續時間(如在車輛中持續1000小時)和/或本案討論的其他相當之特性。
在一些實施例中，伺服器203可向電池交換站207發送一請求，要求該電池交換站識別某些電池並增加其調換優先次序。例如，伺服器203可能希望在提供給使用者有舊韌體版本的電池之前，提供具有新韌體版本的電池。伺服器203可向電池交換站207發送相應的請求。假設電池B2具有一新韌體版本。然後，電池交換站207可選擇電池B2並調整其調換優先次序。電池B1-B6被調整後的調換優先次序可以是「1」、「6」、「2」、「3」、「4」和「5」。
而且，伺服器203可根據一個或多個使用者設定(如其代表使用者訂購「性能提升方案」電池計劃)決定提供某種類型的電池(例如，高性能電池)。例如，根據使用者設定，大多數在電池交換站207交換電池的使用者已經訂購了性能提升方案。為了提升使用者體驗，伺服器203可向電池交換站207發送相應的請求至電池交換站207。假設電池B1滿足標準(例如，電池B1是高效能電池)。然後，電池交換站207可選擇電池B1並調整其調換優先次序。電池B1~B6被調整後 的調換優先次序可是「6」、「1」、「2」、「3」、「4」和「5」。
在一些實施例中，透過調整調換優先次序，伺服器203可讓使用者將某些電池從站點S1傳送到站S2。在這樣的實施例中，伺服器203可分析使用者的設定，其包含使用者已經行進的歷史路線和使用者的電池偏好。假設使用者H通常在工作日期間從站點S1行進到站點S2(如在上午10點在站點S1提取一電池並在下午5點在站點S2歸還該電池)。在這個實施例中，若伺服器203希望使用者H將某些類型的電池從站點S1傳送到站點S2，則伺服器203可請求站點S1在工作日期間的上午10點提高該類型電池的調換優先次序。
在一些實施例中，例如，若由一某公司製造或組裝的一批電池需要被召回，則伺服器203可請求電池交換站207透過搜索和驗證儲存在每一電池記憶體中之資訊來識別這些電池。例如，伺服器203可向多個電池交換站207發送一請求，要求該些電池交換站207識別/選擇相關電池並調整該些電池的調換優先次序。因此，可鎖住和提起這些電池為著召回。
如上面參考第1B圖所討論的，基於從多個取樣電池101收集的電池資訊產生一組參考資訊。在一些實施例中，參考資訊儲存在資料庫205或伺服器203中。使用者將可交換電池201(其包含用以儲存多種以上所討論之類型的電池資訊的電池記憶體213)插入到電池交換站207的空電池槽(如槽217C，如第2A圖所示)。電池交換站207收集電池資訊(並且在一些實施例中將其發送到伺服器203)。在一些實施例中， 站點207分析收集的電池資訊並識別所插入電池201的特性。在一些實施例中，伺服器203分析收集的電池資訊並識別所插入電池201的特性。站點207(或伺服器203)將識別的特性與儲存的參考資訊比較。基於比較的結果，站點207(或伺服器203)可基於電池相似性識別一第二可交換電池211。例如，系統200可基於一個或多個電池特性，例如電池製造、硬體/韌體版本、SoC、滿充電容量、使用狀態、期望/實際充電溫度等，來識別該第二電池211。
系統200接著對第一電池201和第二電池211二者產生適當的電池維護計劃。電池維護計劃包含維護或以特定的方式置換所插入電池201(如在一段時間、幾個充電循環後維護等)。電池維護計劃是基於所插入電池201的電池特性而確定。系統200用以實現電池維護計劃。
在一些實施例中，系統200可識別所插入電池201的一個或多個特性和從參考資訊(如在第1A圖中描述的參考資訊)中識別出一匹配(或一一般匹配)，以判斷所插入電池201的類型。在一些實施例中，系統200從儲存在電池記憶體213中的資訊判斷所插入電池201的類型。在判斷所插入電池201的類型之後，系統200可相應地決定對所插入電池201的一電池維護計劃。
系統200可以不採取任何立即行動的方式實現電池維護計劃。例如，若系統200確定所插入電池201仍然處於良好狀態以進行充電(例如，基於其使用狀態)，則系統200可將使用狀態分析結果儲存在連接到所插入電池201的電池記 憶體213中(或將其上傳到伺服器203或將其儲存在資料庫205中)以供將來參考。
在一些實施例中，系統200可含有利用臨界值(如時間、循環計數等等)判斷是否採取動作的維護策略。例如，臨界值週期可以是10-50天。在一事件中，期望電池維護時間(如20天後)與所插入電池201插入電池站之時間的時間差大於該臨界值，系統200將在此階段不採取行動。當時間差小於該臨界值時，系統200可實施所產生的電池維護計劃，透過傳送通知240給使用者(如正在前往站點207交換電池的使用者)以激勵使用者將所插入電池201遞送至使用者完成使用插入之電池201(如站點207仍在對所插入電池201充電，使其可由使用者使用)時的位置。在一些實施例中，通知214可在視覺上透過顯示器215呈現給使用者。
在一些實施例中，若系統200決定需要立即採取行動(若時間差小於臨界值，或者採取行動的日期已過期)，則系統200可發送通知214給服務/快遞人員請求接收者提取所插入電池201。
在一些實施例中，該臨界值可以是臨界充電循環計數(如直到下一次維護有多少剩餘充電循環)。在一些實施例中，臨界值可根據使用者的行為而變化。例如，對於設計用於一高性能電池使用者的電池(如快速駕駛/騎乘的一使用者)，臨界值可低於一常規臨界值(如需更頻繁的維護)。
第2B圖為根據本案一些實施例所繪示的二電池交換站系統22及24的示意圖。如所示，站點系統22包含六個 電池14A-B、15A-B和16A-B以及兩個槽，槽C和槽D。如所示，基於各個電池維護計劃，電池14A需要在300天內維護，電池14B需要在25天內維護，電池15A需要在180天內維護，電池15B需要在185天內維護，電池16A需要在170天內維護，電池16B需要在67天內維護。類似地，站點系統24包含六個電池17A-B，18A-B和19A-B以及兩個槽，槽E、槽F。如圖所示，電池17A需要在15天內維護，電池17B需要在36天內維護，電池18A需要在30天內維護，電池18B需要在35天內維護，電池19A需要在165天內維護，電池19B需要在180天內維護。
在所繪示的實施例中，對站點系統22及站點系統24的維護策略是從站點系統22及站點系統24移除具有離下次維護少於40天的多個電池。同時，服務人員被排程在上午三點到站點系統24提取符合維護資格的多個電池。在本實施例中，站點系統22發送多個通知給一組電池的使用者(如那些住靠近站點系統22，那些已經在站點系統22交換電池，那些目前靠近站點系統22等)，若他們上午3點帶著電池14B至站點系統24，提供他們激勵措施(如折扣、信用積分、現金、點數等)。透過這種安排，服務人員並不需要去每站點系統提取電池進行維護或更換，並相應降低運輸/物流費用。在一些實施例中，使用者可透過廣告、活動(如創建一個從站點系統22至站點系統24的傳遞任務)、遊戲(如誰提取電池14B可享受在同行使用者之間炫耀的權利)、社交事件(如在站點系統24舉辦使用者見面事件)等被激勵。
第3圖為根據本案之一些實施例所繪示的一站點 系統的示意圖。如所示，站點系統300包含一處理器301、一記憶體303、一使用者介面305、一通訊元件307、一電池管理元件309、一個或多個感測器311、一儲存元件313和耦接多個電池槽317a-n的一充電元件315。處理器301用以與記憶體303和站點系統300中的其他元件(如元件305-317)互動。記憶體303耦接到處理器301且用以儲存控制其他元件的指令或站點系統300內的其他資訊。
使用者界面305用以與使用者互動(如接收一使用者輸入並向使用者呈現資訊)。在一些實施例中，使用者界面305可由觸碰螢幕顯示器實現。在其他實施例中，使用者界面305可包含其他相當的使用者界面裝置。儲存元件313用以臨時或永久地儲存與站點系統300相關聯的資訊、數據、文件或信號(如由感測器313量測的資訊、由電池317a-n所收集資訊、參考資訊、充電指令、使用者資訊等)。
通訊元件307用以與其他系統通訊，如車輛31(如使用可交換電池201作為其電源的電動車輛)、移動設備32(如具有用以管理使用可交換電池201之車輛的應用程式的電池使用者的智慧型手機)、伺服器33(如伺服器103、伺服器203或參考第4圖在下面會討論的伺服器系統400)、其他站點系統以及/或其他裝置。
電池管理元件309用以從各種來源收集電池資訊並分析所收集資訊。例如，電池管理元件309可收集關於位於電池槽317a-n中的電池的資訊、關於站點系統300的資訊、關於一個或多個電源34的資訊、關於使用者的資訊(如透過通訊 元件307從移動設備接收的)和/或關於車輛31的資訊。在一些實施例中，電池管理元件309可向通訊元件307提供全部或一些資訊，以將所收集資訊傳輸或上傳到伺服器33，以進行進一步的分析或處理。在接收到電池資訊之後，伺服器33可分析所接收的電池資訊並將其與參考資訊比較，以產生對電池的所定制電池維護計劃以實現預定標的(如最大化電池壽命、增強使用者的電池體驗等)。
在一些實施例中，電池管理元件309可基於從伺服器33來之指令維護位於電池槽317中的電池(其可以類似於伺服器103、303及參照第4圖在下面將詳細討論之伺服器系統400的方式工作)。在一些實施例中，電池管理元件309可週期性地與伺服器33通訊以要求更新的指令。在一些實施例中，電池管理元件309分析與插入電池槽317中一者的電池有關之收集的電池資訊，並將收集的電池資訊與參考資訊比較。
充電元件315用以控制對位於電池槽317a-n中之電池的每一者的一充電過程(如根據由伺服器33或電池管理元件309產生的定制維護計劃)。例如，基於特定的充電規則(如低於一臨界充電溫度)B型電池需要充電，以便維護期望電池壽命。電池槽317a-n是用以容納和充電位於和/或鎖住在其中的多個電池。充電元件315從電源34接收電力，然後基於預定的定制電池維護計劃，使用電力對位於電池槽317a-n中的電池充電。
在一些實施例中，可基於由伺服器33產生的一電池需求預測來調整定制電池維護計劃(如電池需求預測可基於 預測的使用者行為、站點特性、接近於電池交換站的事件等而產生)。例如，站點系統300可響應於在一段時間內沒有足夠從電源34來的電力以充電電池的判定，來決定改變電池維護計劃。
感測器311用以測量與站點系統300相關聯的資訊(如工作溫度、環境條件、電源連接、網路連接等)。感測器311還可用以監視位於電池槽317a-n中的電池。所測量資訊可被發送到電池管理元件309和/或伺服器33以進行進一步分析。在一些實施例中，對所測量資訊與用於產生定制電池維護計劃的參考資訊進行分析。例如，定制電池維護計劃可根據站點系統300周圍的溫度或電池槽317處的溫度而不同。
第4圖為根據本案之一些實施例所繪示的一伺服器系統400的示意圖。伺服器系統400還用以收集與可由伺服器系統400部署或管理的多個電池相關聯的資訊。伺服器系統400還用以分析所收集資訊並基於分析產生對一客戶站點40的所定制電池維護。一些實施例中，客戶站點40可被以上所討論的電池交換站107或電池交換站207實現。
如第4圖所示，伺服器系統400包含一處理器401、一記憶體403、一輸入/輸出(I/O)裝置405、一儲存元件407、一電池分析元件409、一電源分析元件411、一站點分析元件413、一使用者行為分析元件417、一車輛分析元件419和一通訊元件421。處理器410用以與記憶體403及伺服器系統400中的其他元件(如元件405-421)互動。
輸入/輸出裝置405用以與操作者通訊(如接收由 該操作者來的一輸入和/或在該操作者內的一資訊)。在一些實施例中，輸入/輸出裝置405可以是一個元件(如一觸碰螢幕顯示器)。在一些實施例中，輸入/輸出裝置405可包含一輸入裝置(如鍵盤、指標裝置、讀卡器、掃描器、照相機等)和一輸出裝置(如顯示器、網路卡、揚聲器、顯示卡、音效卡、印表機或其他外部裝置)。
儲存元件407用以臨時或永久地儲存資訊、數據、文件或與伺服器系統400相關聯的訊號(如所收集資訊、參考資訊、分析的資訊、分析結果等)。在一些實施例中，儲存元件407可以是硬碟、快閃記憶體或其他相當的儲存裝置。通訊元件421用以與其他系統(如客戶站40或其他站點)及其他裝置(如使用者攜帶的移動裝置、車輛等)通訊。
電池分析元件409用以收集並儲存(如在儲存元件407中)待分析的電池資訊。所收集資訊可從各種來源(如電池交換站、電動車輛、電池、使用者移動裝置等)的多個取樣電池(如第1B圖)中收集。在接收所收集資訊之後，電池分析元件409可分析所收集資訊。
在一些實施例中，電池分析元件409基於多個因子對收集的電池資訊進行分類，例如(1)電池製造、(2)電池基本特性，以及(3)電池使用狀態。透過對上述多個因子分析所收集電池資訊，電池分析元件409建立一組參考資訊，使得系統能夠理解如何維護電池以達到一標的或目標。建立的參考資訊可用於產生對多個在客戶站40中電池的電池維護計劃。電池維護計劃的示例包含(1)如何對電池充電或操作(如 溫度、電流、電壓等的特定條件下)；(2)何時更換或維護電池；和/或(3)根據電池製造商提供的資訊向電池提供韌體更新。
電源分析元件411用以分析一個或多個電源的狀態(如可靠度、穩定性、連續性等)，該電源用以供電給客戶站40以對在該客戶站40中的電池充電。例如，電源分析元件411可從一行程表(例如，由電力公司或其他來源維護的在線資料庫)接收資訊，該資訊代表用於向客戶站40供電的電源將在特定日期的上午1點到3點間被中斷。電源分析元件411可相應地實施一電池維護計劃(如延遲其中的充電程序或將充電程序轉移到更早的時間)。
站點分析元件413用以分類多個電池站至各種不同類型和對每種類型識別代表特性/模式，使得電池分析元件409可使用這樣的資訊作為其分析基礎。例如，站點分析元件413分析所收集資訊並基於多個電池站的電池需求將多個電池站區分成各種類型。基於這些類型，電池分析元件409和站點分析元件413可決定相當的電池維護計劃。例如，站點分析元件413可確定客戶站40是尖峰時段高需求站點(如在尖峰時段，許多使用者去這個站點交換電池)。在知道客戶站40的類型之後，系統400可相應地實施一電池維護計劃(如在尖峰時段不差遣服務人員去提取要更換的電池)。
類似於站點分析元件413，使用者行為分析元件417和車輛分析元件419還用以分別將使用者行為和由電池供電的車輛分類為各種類型並對於每種類型識別代表特性/模 式。使用者行為分析元件417可基於使用者行為如何交換和/或使用電池來對使用者行為進行分類。例如，使用者對電池的效能要求非常高(如專業賽車手)。如另一個例子，另一個使用者可能僅使用電池來為其車輛供電以進行日常差事(如接小孩或雜貨店購物)。一旦使用者預留在客戶站40的電池，客戶站40就將與預約相關的資訊提供給伺服器系統400。伺服器系統400可判斷進行預約的使用者的類型/類別並相應地調整對客戶站40的電池維護計劃。例如，伺服器系統400可知道使用者是請求一特定類型電池的專業賽車手。例如，從電池讀取的資訊可包含代表比賽的溫度讀數(如高放電率)。此外，來自使用者的資訊可代表對優質電池(如提供相對大的放電電流的電池)的支付偏好。總之，該資訊可用於推斷交換的電池已過早老化並且維護計劃可相應地被調整。系統400然後代表客戶站40對在客戶站40中特定類型電池實施一電池維護計劃，使得特定類型的電池(例如優質電池，相對較新的電池等)中的一或多個可在客戶站40預備好供使用者提取。在一些實施例中，對正在執行的維護計劃的這種調整可由客戶站40進行。
車輛分析元件419可將使用者正計劃來操作之車輛的類型分類。對於每種類型的車輛，車輛分析元件419可判斷哪種類型的電池效果最好。例如，車輛分析元件419可判斷電動代步車與特定類型的電池一起效果最好。在這樣的實施例中，若伺服器系統400接收與車輛資訊，車輛分析元件419可與電池分析元件409一起工作以調整對特定類型電池之電池維護計劃(如(1)為一電池充電，如果系統知道該電池將由在 特定充電站已預約該電池的特定類型之車輛的一使用者提取，該電池會為維護而被移除)。在一些實施例中，這些資訊可在使用者檔案或賬戶資訊中找到。在其他實施例中，這種車輛資訊可由客戶站40提供給伺服器系統400。
在一些實施例中，本案可提供多種類型的特徵曲線或模式，可用作參考資訊以判斷如何管理(如充電、服務、更換等)特定電池以實現標的或目標。在一些實施例中，可基於財務原因(如減少運營費用)、客戶滿意度(如向使用者提供最高可能的電池體驗)或其他相當的因子來確定標的或目標。
第5圖為根據本案之實施例所繪示的一方法500的流程圖。方法500用以產生對可交換電池的電池維護計劃。方法500還用以實現所產生的電池維護計劃。方法500可(1)由伺服器(如上面所討論的伺服器系統400)與電池交換站(如站點系統300)或(2)由僅電池交換站實現。方法500在步驟501處開始，透過從連接到可交換電池的記憶體接收一個或多個電池資訊項目。電池資訊包含電池製造資訊、電池特性資訊、電池充電資訊和電池使用狀態資訊。在步驟503中，方法500繼續透過利用儲存在資料庫中的其他資訊分析從電池所接收資訊，以判斷電池的電池維護計劃是否需做出任何改變。
在步驟505中，根據分析的結果，相關聯系統(如伺服器或站點)決定可交換電池的電池維護計劃。電池維護計劃可包含期望電池維護時間。在一些實施例中，基於從多個取樣電池所收集資訊產生資料庫中的資訊。取樣電池和可交換電 池具有至少一個共同特徵(如同製造，相同規格等)，因此本案可使用該共同特徵來判斷所收集資訊的哪一部分(和多少權重需被分配於此)將被用來決定對可交換電池的電池維護計劃。
在步驟507中，當期望電池維護時間與可交換電池從電池交換站被移除的時間之時間差小於一臨界時間週期時，方法500接著向使用者呈現關於期望電池維護時間和使用者歸還可交換電池的位置的通知。
第6圖為根據本案之一些實施例所繪示的一方法600的流程圖。方法600用以管理位於裝置交換站中的多個儲能裝置。方法600可由電池交換站(如站點系統300)實現。方法600在步驟601處開始，從伺服器(如上述所討論的伺服器系統400)接收代表與多個儲能裝置相關聯之至少一特性的一資訊。在一些實施例中，該資訊是代表與多個儲能裝置相關聯之特性(如充電循環、滿充電容量、記錄電池單元溫度、電池類型、部屬持續時間及/或其中討論過相當的特性)中的至少一者。
在步驟603中，方法600基於至少一特性選擇(如透過裝置交換站)該些儲能裝置中的至少一者。在步驟605，方法600包含調整至少一選擇儲能裝置的一調換優先次序。在一些實施例中，方法600包含鎖住該至少一選擇儲能裝置(如使其不「可交換」)。一旦該電池被鎖住，該裝置交換站或該伺服器可傳送通知給服務人員或使用者以提取該選擇儲能裝置。透過這個安排，本案可有效地管理在不同裝置交換站中的 多個儲能裝置。
在一些實施例中，方法600可包含指定位於該裝置交換站中的每一個儲能裝置該調換優先次序。在一些實施例中，調整調換優先次序可包含提高或降低該調換優先次序。當伺服器想要某些電池不被提取或在其餘電池之後被提取，該伺服器可降低該些電池的調換優先次序。例如，當多個電池須被維護/維修/更換時，該些電池的調換優先次序會被降低。在一些實施例中，電池交換站用以選擇電池的特性包含充電循環、滿充電容量、記錄電池單元溫度、電池類型、部屬持續時間及/或其中討論過相當的特性。
在一些實施例中，當伺服器想要某些電池被提取或在其餘電池之前被提取，該伺服器可提高該些電池的調換優先次序。例如，具有較新韌體版本的電池可具有較高的調換優先次序。如，特定類型的電池(如較新的、較高效能，等，從使用者設定得知的)也可有較高的交換優先權。
在一些實施例中，每一個電池都有一電池管理系統，用以監控該電池的狀態。在一些實施例中，方法600可進一步包含(1)自電池管理系統接收電池的當前狀態；以及(2)藉由比較自電池管理系統(如查看是否有一匹配)接收的特性及該電池的當前狀態選擇電池。在一些實施例中，電池交換系統可啟動對電池的測試以驗證電池的當前狀態。例如，電池交換系統可請求電池交換站執行充電或放電測試(如查看是否有不預期的電池劣化或異常充電/放電行為)。
第7圖為根據本案之一些實施例所繪示的一方法 700的流程圖。方法700用以管理位於電池交換站中的電池。方法700可由電池交換站(如站點系統300)和位於電池交換站中之電池的多個單獨的電池管理系統(如第1C圖中所示的電池管理系統127)(如每個電池都有一單獨的電池管理系統)實現。方法700在步驟701處開始於透過由與多個電池相關聯的多個單獨電池管理系統週期性地監視位於電池交換站中之多個電池的一狀態。在步驟703中，方法700繼續透過由多個單獨電池管理系統在多個單獨的電池記憶體(每個電池都有一單獨的電池記憶體)中儲存多個電池的狀態。
在步驟705，方法700繼續透過電池交換站從伺服器接收代表與電池交換站中的電池相關聯的至少一個特性的資訊。響應上個步驟，在步驟707中，電池交換站向各個單獨的電池管理系統發送查詢(query)以取得電池的狀態。在步驟709，電池交換站從各個單獨的電池管理系統接收電池的狀態。在步驟711，方法700透過電池交換站基於至少一特性和電池的狀態選擇至少一個電池而繼續。在步驟713，方法700透過調整至少一個電池的調換優先次序而繼續。關於調整調換優先次序的實施例類似於上面討論的那些。例如，可以基於特性(如韌體版本、充電循環、滿充電容量(FCC)、記錄電池單元溫度、儲存於伺服器中的使用者設定相關聯的訂購特徵來提高或降低調換優先次序、部署持續時間等等)。在調整調換優先次序之後，電池交換站可以採取進一步的動作，例如鎖住電池、向使用者發送通知(例如，要求使用者將電池傳遞到指定站點)或一服務人員(例如，請求服務人員去提取電池)。
在本案討論的實施例中，一「元件」可包含一處理器、一控制邏輯、數位信號處理器、一計算單元和/或任何其它相當的裝置，為用以或被編程中任一者，以執行指令以執行上述功能。
儘管本案已參照特定示範實施例描述，但可被理解的是，本案所描述的實施例限制，而是可在所附權利要求的精神和範圍內的修改和變更來實施。相應的，說明書和附圖被視為說明性意義而非限制性意義。

Claims (19)

  1. 一種基於使用狀態管理電池的方法，包含：藉該裝置交換站，從一伺服器接收代表與該些儲能裝置相關聯之至少一特性的一資訊；藉該裝置交換站，基於該至少一特性選擇該些儲能裝置中的至少一者；以及調整所選擇之至少一儲能裝置的一調換優先次序。
  2. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，更包含鎖住該所選擇之至少一儲能裝置。
  3. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，更包含：在從該伺服器接收代表與該些儲能裝置相關聯之至少一特性的該資訊的步驟之前，指定位於該裝置交換站中的每一個儲能裝置的該調換優先次序。
  4. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，更包含基於所接收的該資訊，降低該所選擇之至少一儲能裝置的該調換優先次序。
  5. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，其中所接收的該資訊代表該儲能裝置的一狀態，且其中該狀態包含至少一充電循環、一滿充電容量(full charge capacity, FCC)及一記錄電池單元溫度。
  6. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，更包含基於所接收的該資訊，提高該所選擇之至少一儲能裝置的該調換優先次序。
  7. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，其中所接收的該資訊代表該儲能裝置的一狀態，且其中該狀態包含一韌體版本。
  8. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，其中所接收的該資訊代表該儲能裝置的一狀態，且其中該狀態相應於與儲存在該伺服器與一使用者資訊相關的一訂購特徵。
  9. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，其中該些儲能裝置中的每一個包含一電池，該電池具備用以監控該電池的一當前狀態之一電池管理系統(battery management system,BMS)，其中該方法包含：從該電池管理系統接收該電池之該當前狀態。
  10. 如請求項9的基於使用狀態管理電池的方法，更包含：基於該至少一特徵及從該電池管理系統接收的該電池之該當前狀態選擇至少一儲能裝置。
  11. 如請求項10的基於使用狀態管理電池的方法，其中該電池管理系統啟動對該電池的一測試以驗證該電池之該當前狀態。
  12. 如請求項11的基於使用狀態管理電池的方法，其中該測試包含由該裝置交換站實施的一充電測試。
  13. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，其中該至少一特性包含一電池種類。
  14. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，其中該至少一特性包含電池充電循環。
  15. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，其中該至少一特性包含一部屬持續時間。
  16. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，更包含傳送一通知至一服務人員以提取該所選擇之至少一儲能裝置。
  17. 如請求項1的基於使用狀態管理電池的方法，更包含傳送一通知給一使用者以遞送該所選擇之至少一儲能裝置至一指定站。
  18. 一種基於使用狀態管理電池的站點系統，包含： 一處理器；複數個電池槽，耦接於該處理器，並用以容納複數個電池，該些電池中的每一者已被指定一調換優先次序；以及一電池管理元件，用以自一伺服器接收代表與該些電池相關聯之至少一特性的一資訊；基於該至少一特性選擇至少一電池；以及調整所選擇之至少一電池的一調換優先次序。
  19. 如請求項18的基於使用狀態管理電池的站點系統，其中該電池管理元件用以鎖住該至少一選擇電池。
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