TWI723310B - 基於使用狀態維護儲能裝置的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

本案係關於維護位於在裝置交換站中的儲能裝置之方法與相關系統。方法包含，例如(1)週期性地透過一裝置交換站傳送一請求至與位在該裝置交換站中之一儲能裝置有關的一電池管理系統；(2)藉該裝置交換站接收來自該電池管理系統的一維護資訊；以及(3)響應於該維護資訊，判斷是否執行一維護動作。

Description

基於使用狀態維護儲能裝置的系統和方法
本案是關於一種基於使用狀態來維護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由與儲能裝置有關之電池管理系統提供的維護資訊以維護儲能裝置的系統和方法。
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能會影響電池的壽命。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，一系統操作員可任意認定維護的時間(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維護儲能裝置的方法，該方法包含以下操作：週期性地透過一裝置交換站傳送一請求至與位於該裝置交換站之該儲能裝置有關的一電池管理系統(battery management system,BMS)，以取得該儲能裝置的一維護資訊；由該裝置交換站接收來自該電池管理系統的該維護資訊；以及響應於該維護資訊，判斷是否執行一維護動作。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統被配置為週期性地監控該儲能裝置的一狀態，該儲能裝置的該狀態被儲存在連接於該儲能裝置的一電池記憶體中，且該維護資訊包含該儲能裝置的該狀態，其中在接收到該請求時，該電池管理系統將該維護資訊傳送至該裝置交換站。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統被配置為響應該儲能裝置的該狀態執行一電池管理系統動作。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統動作包含鎖住該儲能裝置。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統動作包含終止該儲能裝置的一充電程序。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統被配置為週期性地執行一滿充電 容量(full charge capacity,FCC)校準程序以決定該儲能裝置的該狀態。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統被配置為啟動一充電測試以確認該儲能裝置的狀態。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資料包含一異常訊息，而其中該維護動作包含終止該儲能裝置之一充電程序、降低該儲能裝置之一調換優先次序及鎖住該儲能裝置中的至少一者。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中鎖住該儲能裝置包含鎖住用以放置該儲能裝置之一槽的一閘門。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中鎖住該儲能裝置包含用一機械鎖鎖住該儲能裝置。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該滿充電容量校準程序的一結果包含一長期趨勢及一短期趨勢，且其中該長期趨勢是基於該儲能裝置在近十次充電循環中的滿充電容量變化的平均值而決定。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該短期趨勢是基於該儲能裝置在近二次充電循環中的滿充電容量變化的平均值而決定。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資訊代表該長期趨勢超過一長期上閥值或 該短期趨勢超過一短期上閥值，且其中該維護動作包含鎖住該儲能裝置。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資訊代表該長期趨勢是在一長期滿充電容量範圍，或是該短期趨勢是在一短期滿充電容量範圍，且其中該維護動作包含確定該儲能裝置是在一觀察名單類別中。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資訊代表該長期趨勢小於一長期下閥值且該短期趨勢小於一短期下閥值，且其中該維護動作包含確定該儲能裝置是在一正常類別中。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，更包含傳送代表該維護資訊的一通知至一伺服器。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的方法，更包含傳送一通知給一服務人員以提取該儲能裝置。
本案的另一樣態係一種基於使用狀態維護儲能裝置的站點系統。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。該些電池槽耦接於該處理器，並用以容納複數個電池。該電池管理元件用以週期性地傳送一請求至與位於在複數個電池槽之一者中的一電池有關的一電池管理系統，以取得該電池的一維護資訊；接收來自該電池管理系統的該維護資訊；以及響應於該維護資訊，判斷是否執行一維護動作。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的站點系統，其中該電池管理系統被配置為週期性地監控該電池的一狀態，該電池的該狀態被儲存在連接於該電池的一電池 記憶體中，且該維護資訊包含該電池的該狀態，其中該電池管理系統被配置為在接收到該請求時，傳送該維護資訊至該站點系統。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的站點系統，其中該電池管理系統被配置為響應該電池的該狀態執行一電池管理系統動作。
在一些實施例中，該基於使用狀態維護儲能裝置的站點系統，其中該維護動作包含終止該電池之一充電程序、降低該電池之一調換優先次序及鎖住該電池中的至少一者，且其中該電池管理系統動作包含鎖住該電池及終止該電池之一充電程序中的至少一者。
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
11:電池站
12:電池測試元件
13:伺服器
14:電池
15:資料庫
16:電池感測器
18:電池記憶體
151~153:表151~表153
100:系統
103:伺服器
105:資料庫
107:電池交換站
109:網路
111:行動裝置
101A~101C:取樣電池
113A~113C:電池記憶體
101:取樣電池
121:電池單元
123:連接器
127:電池管理系統
115:電壓感測器
117:電流感測器
119:溫度感測器
22:站點系統
24:站點系統
14A~14B:電池
15A~15B:電池
16A~16B:電池
17A~17B:電池
18A~18B:電池
19A~19B:
300:系統
31:車輛
32:行動裝置
33:伺服器
34:電源
301:處理器
303:記憶體
305:使用者介面
307:通訊元件
309:電池管理元件
311:感測器
313:儲存元件
315:充電控制元件
317a~317n:電池槽
400:伺服器系統
40:客戶站點
113:電池記憶體
126:電池處理器
200:系統
201:可交換電池
203:伺服器
205:資料庫
207:電池交換站
209:網路
213:電池記憶體
214:通知
215:顯示器
217a~217h:電池槽
219:電池架
401:處理器
403:記憶體
405:輸出/輸入裝置
407:儲存元件
409:電池分析元件
411:電源分析元件
413:站點分析元件
417:使用者行為分析元件
419:車輛分析元件
421:通訊元件
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對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方法的流程圖；第6圖為根據本案之實施例所繪示的方法的流程圖；以及第7圖為根據本案之實施例所繪示的方法的流程圖。
圖示不一定按比例繪製。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。
本案是關於一種基於儲能裝置之使用狀態來維護 裝置交換站(如電池交換站)中的儲能裝置(如電池)的系統和方法。在一些實施例中，在所本案所揭露的系統中(如裝置交換站)，可基於與複數個儲能裝置中的一者相關聯的電池管理系統(battery management system,BMS)提供的「維護資訊」來判斷何時更換或維護電池。維護資訊是根據電池管理系統執行的測試(如滿充電容量(full charge capacity,FCC)校準程序、充放電測試等)所產生。響應於維護資訊，裝置交換站可執行一維護動作，例如終止儲能裝置的一充電程序、降低儲能裝置的一調換優先次序及/或鎖住儲能裝置。藉由這個安排，裝置交換站可有效率地維護其內的儲能裝置。
在一些實施例中，維護資訊可儲存在連結於電池的一電池記憶體中。在一些實施例中，維護資訊可包含儲存於電池記憶體的一維護行程(如代表基於電池管理系統所作的測試進行電池維護的時機)，使得本案所揭露的系統(如一伺服器、一電池交換站)可存取維護行程以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以上的電池感測器等)。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)和決定是否需要對電池進行維護(例如，電池的充電或放電功能是否運作合宜)(以及決定電池的維護時機)。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(伺服器或站點，透過如第3圖所示的電池管理元件)。
在一些實施例中，電池管理系統可啟動一對電池的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預設的維護行程啟動測試。在一些實施例中，可響應被一電池感測器(如配置在電池中)偵測到的一錯誤或一異常訊號/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使用狀態而制定的一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，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、具電池滿充電容量FCC1、具1000次充電循環的期望壽命等)可在經過不同操作狀態後有不同的表現。基於這些差異，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)與一個以上的電池使用狀態因子(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，當一使用者將一可交換電池插入至一電池交換站時，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，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以上的其他因子而調整，例如，操作時間(如電池已連續放電的時間長度)、充電/放電時間(如電池連續充電/放電的時間長度)、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/電池組的一電池列表(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，由一使用者擁有，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將信息發送給電池所插入的電池交換站。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，對所插入電池執行測試或滿充電容量校準程序，和/或通知伺服器以進行進一步的處理。
在一些實施例中，系統(如伺服器或電池交換站)可指示服務/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)仍然可對所插入電池進行充電，但同時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通 知給進入電池交換站的使用者，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)來實現維護計畫。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插入的電池(例如，或許以優惠價格提供)，藉此讓插入的電池藉由使用者運送/交付到指定站(如鄰近一電池工廠的站點或客戶服務中心)，所插入電池可在運送目的地或指定站由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確定，插入電池的當前滿充電容量為91%。如前面的例子所述，一「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以是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。基於判定的結果，本案所揭露的系統後產生定制的電池維護計劃(如在檢測到插入電池的滿充電容量值後)並相應地實施該計畫(如激勵一個使用者將該電池運送至一電池維護設施或指示服務人員去提取等)。
在一些實施例中，本案所揭露的系統決定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利用臨界時間週期判斷是否採取動作的一維護策略。例如，臨界時間週期可是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一服務人員以提取電池等等)。
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判斷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(如根據定制的電池維護計劃)，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(在他/她使用電池之後)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，可通過電池交換站的顯示器視覺呈現該通知。
本案的另一方面是對可交換電池提供「動態」監控和分析。因為電池特性是「動態」的(如在不同地使用/操作之後可隨時間改變)，系統密切地監控電池的當前狀態，並產生/實施定制的維護計劃。例如，本案所揭露的系統可在電池插入一電池交換站(在一些實施例中，連接到伺服器)時，分析電池的使用狀態歷史。通過這種安排，本案所揭露的系統能夠密切地監控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，可透過一電池交換站實現揭露的方法。在一些實施例中，可藉管理多個電池交換站的一伺服器實現揭露的方法。在一些實施例中，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揭露的方法。
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，或者可響應於如一新電池站加入系統、一新使用者訂購電池計劃等觸發事件來更新參考資訊)。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，取樣電池可包含已由使用者使用過的電池(如電池計劃 的訂購者)以驅動使用者的電動車。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所收集電池資訊，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所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，以及(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(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)。
透過對上述一個以上的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一標的或目標。例如，基於分析的結果，本案可產生一定制電池維護計劃，以盡可能長時間地維護一特定類型之電池的最大容量。作為另一示例，本案可產生可最大化一種類型的電池壽命的定制電池維護計劃，。在一些實施例中，本案可產生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)的定制電池維護計劃。在其他實施例中，本案可具有其他類型的適當標的(如最大化客戶滿意度、擁有最佳電池性能、提升使用者體驗等)。
本案的各種實施例可提供以下技術改進中的一個 以上的：(1)能夠動態監控多個交換電池的狀態，並產生所定制電池維護計劃讓電池交換站效法的能力；(2)通過實施所定制電池維護計劃，有效最大化電池壽命和性能的能力；(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，提供提升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一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通知(如警告、信息、校準通知等)給一系統操作員，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包含一個以上的電池感測器16和一電池記憶體18。電池感測器16用以測量/感測電池14的一狀態(如溫度、電流、電壓等)。電池記憶體18用以儲存與電池14相關聯的資訊(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使用狀態資訊)。
在一些實施例中，電池測試元件12可以是可被用於測試電池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，參考信息的多個實施例用特徵曲線/線的形式呈現僅作示例。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影響特定類型之電池的壽命的方式。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，對特定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的合適維護計劃。例如，當電池14被確定為一2a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充電電池14以最大化該電池14的電池壽命或效能。
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101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101包含一電池記憶體113(第 1B圖中標示為113A-C)。電池記憶體113用以儲存和記錄與相應的取樣電池101相關聯的電池資訊。在一些實施例中，電池記憶體113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101。控制器可管理儲存在電池記憶體113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接收來自電池記憶體113B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可分析所收集的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，藉此產生定制電池維護計劃。伺服器103的實施例將在下文參考第4圖詳細說明。
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也儲存來自政府或私人機構維護的公用資料庫的資訊(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(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可透過一網路介面(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可以被配置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圖在下文詳細說明。
第1C圖為根據本案一些實施例所繪示的一電池101的示意圖。如圖所示，電池101包含一個以上的電池單元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。在所繪示的實施例中，電池管理系統127包含一電池記憶體113、一個以上的感測器，電壓感測器115、電流感測器117、溫度感測器119和電池處理器126。電池處理器126用以監控電池101的狀態並與電池交換站(如電池交換站207)或伺服器(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由移動設備、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)通過執行維護動作，根據維護資訊維護電池。系統200包含一伺服器203、一資料庫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。
在運作時，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可電性耦接到一個以上的電源(例如電力網、電力線路、蓄電器、發電廠/變電廠等)以接收電 力，藉此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(如對於電池槽217a-h中的其中一者之一閘門、一機械鎖，等等)，以固定放置於其中的多個電池。在一些實施例中，電池交換站207可被實現為沒有鎖定機構的型態。
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。此電池資訊可被儲存在記憶體中並上傳到伺服器203。
該電池管理系統用以監控電池的狀態。例如，電池管理系統可週期性對電池進行測試。測試的示例包含，滿充電容量(FCC)校準程序(如監控電池滿充電容量隨時間的變化)、充電測試(如測試電池是否可正常充電；電池管理系統可啟動此測試，且電池交換站207可根據電池管理系統的請求執行此測試)、放電試驗(如測試電池是否可正常放電；電池管理系統可啟動此測試，且電池交換站207可根據電池管理系統的請求執行此測試)等。電池管理系統將儲存這些測試結果(如「維護資訊」)，並週期性地或根據請求將這些測試結果提供至電池交換站207。
在一些實施例中，電池交換站207可週期性地發送請求(或查詢(query))到電池管理系統以取得電池的「維護資訊」。例如，電池交換站207可每天、每週或每兩週發送 請求。在一些實施例中，該電池交換站207可根據系統操作員的請求發送請求。收到請求後，電池管理系統後提供維護資訊給電池交換站207。響應於該維護資訊(若有異常資訊證明需要採取進一步動作)，電池交換站207可判斷是否執行一「維護動作」，例如(1)終止電池的一充電過程(當一電池異常時，電池交換站207停止對該電池充電，以避免進一步損壞電池)；(2)降低電池的一調換優先次序；和/或(3)鎖住電池。
在一些實施例中，該電池交換站207可基於調換優先次序來管理位於電池槽217a、217b、217d、217e、217f和217h中的電池。為了判斷將哪些電池提供給使用者，電池交換站207可為其中的每個電池指定「調換優先次序」。在一些實施例中，調換優先次序是代表站點依循以提供站點內之電池的一順序值。調換優先次序可基於電池的一個以上的電池的特性來確定，例如充電狀態SoC、充電規則/設定檔、期望(如來自使用者的預約)或預測(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、電池類型或其他相當的特性。例如，新電池可具有高於舊電池的調換優先次序。新電池通常具有較少的充電循環或更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，新電池更為可靠、具有所期望的效能或適宜的運作狀態(例如，在運作時電池單元溫度不會太高)。
假設基於電池B1~B6的充電狀態(SoC)，這些電池的調換優先次序最初被判定為「1」、「2」、「3」、「4」、 「5」和「6」。電池B6具有最高的調換優先次序，因此預期接著會被提取。假設電池交換站207接收到電池B5的一異常訊息，則電池交換站207可降低該電池B5的調換優先次序。如此一來，電池B1-B6調整後的調換優先次序現在是「2」、「3」、「4」、「5」、「1」和「6」。透過降低電池B5的調換優先次序，電池交換站207可將該電池B5保存在站內(例如，除非有需要交換電池B5的需求)並等待服務人員將其提取。
在一些實施例中，電池交換站207可「鎖住」(如使之不可被交換)具有異常訊息的電池，忽略電池需求。例如，電池交換站207可簡單地從可用電池列表中刪除該電池。在一些實施例中，所述電池交換站207可使用一鎖住機構(例如，對於用以放置儲能裝置的槽的一閘門、一機械鎖等等)物理性地鎖住電池。
在一些實施例中，「維護資訊」可包含透過電池管理系統執行滿充電容量校準程序的結果。在一些實施例中，電池交換站207可基於結果歸類多個電池和相應的產生一訊息(傳送到伺服器203或服務人員或使用者)以採取某些動作。例如，系統200(如在電池交換站207或伺服器203)基於多個電池的滿充電容量在之前經過的幾個充電循環之變化，可具有「正常」、「觀察名單」以及「待鎖住」等三個分類。例如，系統200可考慮(1)將最近三個充電循環中電池之滿充電容量變化作為一短期趨勢；和(2)將最近十個充電循環中電池之滿充電容量變化作為一長期趨勢。
例如，「正常」類別可指具有滿充電容量變化之 短期趨勢小於2%(其原滿充電容量的2%)(「短期下閥值」)的電池及具有滿充電容量變化之長期趨勢小於1%(其原滿充電容量的1%)(「長期下閥值」)的電池。「觀察名單」類別可指具有滿充電容量變化之短期趨勢在約2-10%(其原滿充電容量的2-10%)範圍內的電池(在「短期滿充電容量範圍」)或滿充電容量變化之長期趨勢在範圍約為1-5%(其原滿充電容量的1-5%)(「長期滿充電容量範圍」)。「待鎖住」類別可指具有滿充電容量變化之短期趨勢大於10%(其原滿充電容量的10%)(「短期上閥值」)的電池及具有滿充電容量變化之長期趨勢大於5%(其原滿充電容量的5%)(「長期上閥值」)的電池。
假設電池A具有0.5%的一短期趨勢(如最後二個記錄的滿充電容量是99.6%和99.4%；記錄的滿充電容量變化為0.6%和0.4%，因此平均值為0.5%)以及0.4%長期趨勢為(如最後十個記錄的滿充電容量為99.6%、99.4%、99.4%、99.4%、99.4%、99.6%、99.4%、99.7%、99.7%和99.8%；記錄的滿充電容量變化為0.4%、0.6%、0.6%、0.6%、0.6%、0.4%、0.6%、0.3%、0.3%和0.2%，因此平均值是0.4%)。在這種情況下，電池A可被分類為「正常」類別，並且系統200將不對電池A採取任何動作(如發送一訊息)。
在另一個例子中，電池B具有4%的短期趨勢(如最後二個記錄的滿充電容量是95%和97%；記錄的滿充電容量變化為5%和3%，因此平均值為4%)以及3%的長期趨勢(如最後十記錄的滿充電容量為95%、97%、97%、96%、98%、 97%、97%、98%、97%和98%；記錄的滿充電容量變化為5%、3%、3%、4%、2%、3%、3%、2%、3%和2%，因此平均值是3%)。在這種情況下，因為電池B的短期趨勢(4%)在2-10%的範圍內，其長期趨勢(3%)在1-5%的範圍內，電池B被放入「觀察名單」類別中。請注意，只要短期趨勢或長期趨勢中的任一者落入在上面定義範圍內，即可將電池B置於「觀察名單」類別中。系統200可產生一訊息(如警告、警報、通知等)並將該訊息傳送到一裝置(如服務人員的電腦、使用者的智慧型手機)。
在又一個示例中，電池C有11%的一短期趨勢(如最後兩個記錄的滿充電容量是88%和90%；記錄的滿充電容量變化為12%和10%，因此平均值為11%)及4%的長期趨勢(如最後十個記錄的滿充電容量是88%、90%、97%、98%、98%、97%、97%、98%、98%和99%；記錄的滿充電容量變化為12%、10%、3%、2%、2%、3%、3%、2%、2%和1%。因此平均值是4%)。在這種情況下，雖然電池C的長期趨勢(4%)仍然在1-5%的範圍內，但其短期趨勢(11%)大於10%的短期閥值，因此電池C被歸類在「被鎖住」的類別。在這種情況下，系統200可產生一訊息(如警告、警報、通知等)並將該訊息發送到伺服器203或裝置(如服務人員的電腦、使用者的智慧型手機)。電池交換站207可相應的「鎖住」電池C(如使其「不可交換」)。服務人員可計劃維護、維修或置換電池C。
如上文參照第1B圖的說明所述，基於從多個取樣電池101所收集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(其包含電池記憶體213，用以儲存多種以上所討論之類型的電池資訊)插入到電池交換站207的一空電池槽(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分析所收集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分析所收集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可基於一個以上的電池特性，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。
接著，系統200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的一個以上的特性，並且從參考資訊(如在第1A圖中描述的參考資訊)中識別出一匹配結果(或大略匹配的結果)，藉此確定所插入電池201的類型。在一些實施例中，系統200從儲存在電池記憶體213中的資訊確定所插入電池201的類型。在確定所插入電池201的類型之後，系統200可相應地確定對所 插入電池201的一電池維護計劃。
系統200可透過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判斷所插入電池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與所插入電池201連接的電池記憶體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可含有利用閥值(如時間、循環計數等等)判斷是否採取動作之的維護策略。例如，閥值週期可以是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閥值，系統200將在此階段不採取行動。當時間差小於該閥值時，系統200可實施所產生的電池維護計劃，透過傳送一通知240給使用者(如正在前往站點207交換電池的一使用者)以激勵使用者在結束使用所插入電池201時(如站點207仍在對所插入電池201充電，使其可由使用者使用)將所插入電池201運送至特定位置。在一些實施例中，可透過顯示器215以視覺的方式將通知214呈現給使用者。
在一些實施例中，若系統200判斷需要立即採取行動(若時間差小於閥值，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，要求接收者提取所插入電池201。
在一些實施例中，該閥值可以是一臨界充電循環計數(如直到下一次維護的剩餘充電循環次數)。在一些實施 例中，閥值可根據使用者的行為而變化。例如，對於設計由高性能電池使用者使用的電池(如快速駕駛/騎乘的一使用者)，閥值可低於一常規閥值(例如，需要更頻繁的維護)。
第2B圖為根據本案一些實施例所繪示的二個電池交換站系統22及24的示意圖。如圖所示，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。如圖所示，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等的使用者)，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個站點系統提 取需要進行維護或替換的電池，並因此可以相應降低運輸/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(如提取電池14B的人員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、一個以上的感測器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且用以儲存為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可包含其他合適的使用者界面裝置。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，如一車輛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一電池使用者的智慧型手機)、一伺服器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、關於一個以上的電源34的資訊、關於使用者的資訊(如透過通訊元件307從移動設備接收的資訊)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定制電池維護計劃，藉此實現預定標的(如最大化電池壽命、提升使用者的電池體驗等)。
在一些實施例中，電池管理元件309可基於來自伺服器33的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所收集電池資訊，並將所收集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/或被鎖在其中的多個電池。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(如可基於預測的使用者行為、站點特性、接近於一電池交換站的事件等而產生電池需求預測)。例如，站點系統300可響應於電源34在一段時間內沒有足夠電力對電池充電的判定，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，所測量資訊與用於產生所定制電池維護計劃的參考資訊被分析。例如，所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(如接收來自操作者的輸入和/或傳送給操作者的資訊)。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 子對所收集電池資訊進行分類，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用以分析一個以上的電源的狀態(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供電的電源將在一特定日期的上午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可確定一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，一使用者可以對電池的效能有非常高的要求(如一專業賽車手)。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)。一旦使用者預約了在客戶站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可決定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)的一支付之偏好。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進行分類。對於每種類型的車輛，車輛分析元件419可判斷對於每種類型的車輛而言，何種類型的電池具有最好的效果。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能夠具有最好的效果。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圖為根據本案之一些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該電池維護計劃。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)僅由電池交換站實現。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 個以上的電池資訊項目。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透過持續利用儲存在資料庫中的其他資訊分析從電池所接收資訊，以判斷是否應對電池的電池維護計劃做出任何改變。
在步驟505中，基於分析結果，相關聯系統(如伺服器或站點)決定對於可交換電池的一電池維護計劃。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一電池維護計劃。
在步驟507中，當期望電池維護時間與一可交換電池從電池交換站被移除的時間之時間差小於臨界時間週期時，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用以維護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處開始於透過裝置交換站週期性地向與位於裝置交換站中的儲能裝置相關聯的電池管理系統發送對儲能裝置的維護資訊的一請求。在步驟603處，方法600繼續透過裝置交換站從電池管理系統接收維護資訊。在步驟605，方 法600包含響應於維護資訊，判斷是否執行一維護動作。在一些實施例中，鎖住至少一個選定的儲能裝置意味著使其不「可交換」。透過這種安排，本案所揭露的技術可在各種裝置交換站中有效地維護多個儲能裝置。
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用以維護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)和電池管理系統(如第1C圖中所示的電池管理系統127)實現。方法700在步驟701處開始於透過由與電池相關聯的電池管理系統週期性地監視位於電池交換站中之一電池的一狀態。在步驟703處，方法700繼續透過由電池管理系統在電池記憶體中儲存電池的狀態。在步驟705處，方法700繼續透過電池交換站週期性地發送一查詢至電池管理系統以取得電池的維護資訊。
在步驟707中，方法700繼續透過電池交換站從電池管理系統接收維護資訊。在步驟709中，方法700包含，響應於維護資訊，判斷是否由電池交換站執行一維護動作。在一些實施例中，該維護動作可包含(1)終止電池的一充電程序，(2)降低電池的調換優先次序，和/或(3)鎖住電池。在一些實施例中，鎖住電池意味著使其不「可交換」。在一些實施例中，電池可透過鎖住供用以定位儲能裝置之一槽使用的一閘門或一機械鎖而被鎖住。在一些實施例中，響應於電池的監控狀態，電池管理系統可執行一電池管理系統動作。例如(1)鎖住電池(如向電池交換站發送一請求以鎖住電池)和/或(2)終止該電池的充電程序(如操作的物理/邏輯的開關，以防止 電池被電池交換站充電)。
在一些實施例中，維護資訊可包含與相關聯於儲能裝置的一異常訊息。異常訊息的示例可包含通訊關於以下事件：電池單元溫度錯誤(如在車輛中之電池的電池單元溫度超過攝氏60-80度；當電池在一站點的一槽中電池單元溫度超過90度)、連接錯誤、通訊錯誤、電源錯誤(如AC/DC電流錯誤等)、裝置交換站錯誤(如斷開、意外移動、沒有回應等)和/或其他相當的事件/意外。
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。
600:方法
601、603、605:步驟

Claims (19)

  1. 一種基於使用狀態維護儲能裝置的方法，包含：週期性地透過一裝置交換站傳送一請求至與位於該裝置交換站之該儲能裝置內的一電池管理系統(battery management system,BMS)，以取得該儲能裝置的一維護資訊，其中該電池管理系統週期性地監控該儲能裝置的一狀態，該儲能裝置的該狀態被儲存在連接於該儲能裝置的一電池記憶體中，且該維護資訊包含該儲能裝置的該狀態，其中在接收到該請求時，該電池管理系統將該維護資訊傳送至該裝置交換站，其中該電池管理系統週期性地執行一滿充電容量(full charge capacity,FCC)校準程序，藉由監控該儲能裝置滿充電容量隨時間的變化以決定該儲能裝置的該狀態；由該裝置交換站接收來自該電池管理系統的該維護資訊；以及響應於該維護資訊，判斷是否執行一維護動作。
  2. 如請求項1的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統被配置為響應該儲能裝置的該狀態執行一電池管理系統動作。
  3. 如請求項2的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統動作包含鎖住該儲能裝置。
  4. 如請求項3的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統動作包含終止該儲能裝置的一充電程序。
  5. 如請求項1的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該電池管理系統被配置為啟動一充電測試以確認該儲能裝置的狀態。
  6. 如請求項1的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資料包含一異常訊息，而其中該維護動作包含終止該儲能裝置之一充電程序、降低該儲能裝置之一調換優先次序及鎖住該儲能裝置中的至少一者。
  7. 如請求項6的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中鎖住該儲能裝置包含鎖住用以放置該儲能裝置之一槽的一閘門。
  8. 如請求項6的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中鎖住該儲能裝置包含用一機械鎖鎖住該儲能裝置。
  9. 如請求項1的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該滿充電容量校準程序的一結果包含一長期趨勢及一短期趨勢，且其中該長期趨勢是基於該儲能裝置在近十次充電循環中的滿充電容量變化的平均值而決定。
  10. 如請求項9的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該短期趨勢是基於該儲能裝置在近二次充電循環中的滿充電容量變化的平均值而決定。
  11. 如請求項9的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資訊代表該長期趨勢超過一長期上閥值或該短期趨勢超過一短期上閥值，且其中該維護動作包含鎖住該儲能裝置。
  12. 如請求項9的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資訊代表該長期趨勢是在一長期滿充電容量範圍，或是該短期趨勢是在一短期滿充電容量範圍，且其中該維護動作包含確定該儲能裝置是在一觀察名單類別中。
  13. 如請求項9的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，其中該維護資訊代表該長期趨勢小於一長期下閥值且該短期趨勢小於一短期下閥值，且其中該維護動作包含確定該儲能裝置是在一正常類別中。
  14. 如請求項1的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，更包含傳送代表該維護資訊的一通知至一伺服器。
  15. 如請求項1的基於使用狀態維護儲能裝置的方法，更包含傳送一通知給一服務人員以提取該儲能裝置。
  16. 一種基於使用狀態維護儲能裝置的站點系統，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；以及一電池管理元件，用以週期性地傳送一請求至與位於在複數個電池槽之一者中的一電池內的一電池管理系統，以取得該電池的一維護資訊，其中該電池管理系統週期性地監控該電池的一狀態，該電池的該狀態被儲存在連接於該電池的一電池記憶體中，且該維護資訊包含該電池的該狀態，其中該電池管理系統週期性地執行一滿充電容量(full charge capacity,FCC)校準程序，藉由監控該電池滿充電容量隨時間的變化以決定該電池的該狀態；接收來自該電池管理系統的該維護資訊；以及響應於該維護資訊，判斷是否執行一維護動作。
  17. 如請求項16的基於使用狀態維護儲能裝置的站點系統，其中該電池管理系統被配置為在接收到該請求時，傳送該維護資訊至該站點系統。
  18. 如請求項17的基於使用狀態維護儲能裝置的站點系統，其中該電池管理系統被配置為響應該電池的該狀態執行一電池管理系統動作。
  19. 如請求項18的基於使用狀態維護儲能裝置 的站點系統，其中該維護動作包含終止該電池之一充電程序、降低該電池之一調換優先次序及鎖住該電池中的至少一者，且其中該電池管理系統動作包含鎖住該電池及終止該電池之一充電程序中的至少一者。
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