TWI812030B

TWI812030B - 能源供應管理系統

Info

Publication number: TWI812030B
Application number: TW111106996A
Authority: TW
Inventors: 楊尚儒; 陳俊良
Original assignee: 光陽工業股份有限公司
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2023-08-11
Also published as: TW202333971A; CN116653656A

Abstract

一種能源供應管理系統，適用於管理多個電池，並包含至少一服務站點及一雲端伺服器。該服務站點包括多個能源櫃，每一所述能源櫃具有一控制單元、一連結該控制單元的充電單元，及多個電連接該充電單元且適用於供所述電池容置而由該充電單元充電的容置單元。該雲端伺服器資訊連接該服務站點的所述能源櫃，且在任一所述電池置入任一所述容置單元時，接收由所述能源櫃之該控制單元所發送之一關聯資訊，經判斷後發送一命令資訊至該服務站點之任一所述能源櫃的該控制單元，控制與所述電池置入處不同的另一所述容置單元解鎖而退出另一所述電池。

Description

能源供應管理系統

本發明是有關於一種能源供應設備，特別是指一種能源供應管理系統，以進行電池交換，來提供車輛的電力來源。

參閱圖1，為一現有的能源櫃1，適用於管理多個交換式電池20，並與一管理系統10資訊連接。該能源櫃1包含多個各自圍繞界定出一用以容置該交換式電池20之容置空間110的接收器11(如圖1所示，該能源櫃1有40個接收器11)、一電連接於該接收器11且用以對容納於所述容置空間110中之所述交換式電池20進行充電的充電模組12，及一連結於該管理系統10與該充電模組12之間，並用以依據該管理系統10之管理模式控制該充電模組12之充電作業的控制單元13。當藉由安裝所述交換式電池20之車輛因行駛而消耗所述交換式電池20的電力時，可卸除已使用的所述交換式電池20，並放置於該能源櫃1中尚為空槽狀態的所述接收器11。藉由該控制單元13與該管理系統10相互配合而處理資訊後，除了控制該充電模組12對已使用之所述交換式電池20進行充電，同時也會退出已充電完成之另一所述交換式電池20予使用者進行更換。

現今因電動車輛逐漸普及，且因應各種不同種類之電動車輛，又可能因應馬力、輕便性，或者其他多元的功能，需要消耗更多的所述交換式電池20，或者更加頻繁地進行前述的更換機制。為了因應更大供應量的使用需求，現有的該能源櫃1是採用單純擴大規格的方式來因應，也就是設置更多數量的所述接收器11(例如圖1所呈現的40個)，以求提供更大的供應量，也藉此因應更頻繁的交換次數。然而，單純擴大該能源櫃1之規格的方式，除了在製造上必須重新進行設計、開模、組裝等等繁瑣流程，在單體體積漸趨龐大時則更不利於運送，難以有效率地普遍安裝。

[本發明所欲解決之問題]

因此，本發明之目的，即在提供一種有利於擴充供應量並能優化電池供應管理的能源供應管理系統。

[解決問題之技術手段]

於是，本發明能源供應管理系統，適用於管理多個電池，並包含至少一服務站點，及一雲端伺服器。

每一個所述服務站點包括多個能源櫃，每一個所述能源櫃具有一控制單元、一連結於該控制單元的充電單元，及多個電連接於該充電單元且適用於供所述電池容置而由該充電單元進行充電的容置單元。

該雲端伺服器資訊連接於該至少一服務站點的該多個能源櫃，且用以在任一所述電池置入任一個該能源櫃的任一所述容置單元時，接收由所述能源櫃之該控制單元所發送之一關聯資訊，經判斷後發送一命令資訊至該至少一服務站點之任一所述能源櫃的該控制單元，控制與所述電池所置入處不同的另一所述容置單元解鎖而能退出另一所述電池。

本發明的一些實施例，該至少一服務站點的每一個所述能源櫃還具有一用以使個別的該能源櫃與該雲端伺服器達成資訊連接的無線通訊單元。

本發明的一些實施例，該至少一服務站點的其中一個所述能源櫃還具有一用以使該至少一服務站點與該雲端伺服器達成資訊連接的無線通訊單元。

本發明的一些實施例，該至少一服務站點還包括一連接於該無線通訊單元的集線器，及多條連接於該集線器且用以使所述能源櫃彼此連結的互聯線。

本發明的一些實施例，該關聯資訊包含有所置入之所述電池的電池識別碼、所述電池置入之所述容置單元的編號，及所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號。

本發明的一些實施例，該關聯資訊還包含有一車輛專屬碼。

本發明的一些實施例，該命令資訊包含有所退出之另一所述電池的電池識別碼、另一所述電池對應之另一所述容置單元的編號、另一所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號，及該車輛專屬碼。

本發明的一些實施例，該命令資訊是按照一換電條件而發送，該換電條件依序包含：退出之另一所述電池的電量大於置入之所述電池的電量5%以上；及選擇退出之另一所述電池為該至少一服務站點中之所述電池中電量最高者。

本發明的一些實施例，該關聯資訊包含有所置入之所述電池的電池識別碼、所述電池置入之所述容置單元的編號、所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號，及所述電池與第二個所述電池之間的配對碼。

本發明的一些實施例，該關聯資訊還包含有一車輛專屬碼。

本發明的一些實施例，該命令資訊包含有退出之另一所述電池的電池識別碼、另一所述電池對應之另一所述容置單元的編號、另一所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號、另一所述電池與第二個另一所述電池的配對碼，及該車輛專屬碼。

本發明的一些實施例，該命令資訊是按照一換電條件而發送，該換電條件依序包含：退出之另一所述電池與第二個另一所述電池的電量皆大於置入之所述電池的電量5%以上；及選擇退出該至少一服務站點中之所述電池中電量最高，且另一所述電池與第二個另一所述電池的電量相差小於20%。

[本發明所能達成之功效]

透過該雲端伺服器直接管理該至少一服務站點中之多個所述能源櫃的方式，只要該雲端伺服器建立與該關聯資訊及該命令資訊相關的管理規則，就可直接視需求在該至少一服務站點配置所需數量的所述能源櫃，或者在後續能直接擴充更多數量的能源櫃。除了因應充電、電池交換的足夠供應量，相較於直接設置更大型化之設備的方式而言，更減少了製造、運送、安裝上的不便，甚至還克服了因應普及化之廣泛配置上的限制。

在本發明的一些實施例中，用以使所述能源櫃與該雲端伺服器達成資訊連接的所述無線通訊單元，可選擇在所述能源櫃皆一律配置，或者亦可配合該集線器及所述互聯線作為連接媒介，透過單一個所述的無線通訊單元達成必要之連結。藉此，可因應實際安裝環境或者硬體規格等等條件，更靈活的選擇適當的配置方式。

在本發明的一些實施例中，該關聯資訊所含的參數中，該電池的識別碼使得該雲端伺服器得以進行辨識，並且判斷是否可由所置入之該能源櫃進行充電。而該電池置入之該容置單元的編號，以及該容置單元所對應之該能源櫃的序號，則能令該雲端伺服器確實判斷該電池所置入的該容置單元，以及該容置單元所對應的該能源櫃，以執行對應的相關控管。

在本發明的一些實施例中，該車輛專屬碼主要綁定於特定之所述電池的識別碼，即可在單純就所述電池進行控管的邏輯中，進一步配合使用者的車輛進行控管，藉此避免例如僅單純取得電池、竊盜車輛等等的非正常使用。

在本發明的一些實施例中，可因應安裝單一所述電池之車種的換電需求，且確保執行換電後所退出的該電池，係相較於原先置入之該電池，能更符合提供騎乘用之電力供應需求，並且是該至少一服務站點中所有之所述電池中的最佳選擇。

在本發明的一些實施例中，進一步在該關聯資訊及該命令資訊中考量到多個電池之間的該配對碼，因此可因應安裝兩個以上所述電池之車種的換電需求。

在本發明的一些實施例中，進一步在該命令資訊之該換電條件中加入所退出之所述電池的電量相差小於20%的限制，避免使用者將電量差異過大的兩個所述電池同時安裝至車輛上，並進一步確保提供給使用者之所述電池的電量可以最大化。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，為本發明能源供應管理系統的一第一實施例，本第一實施例適用於管理多個電池90，並包含多個服務站點3(圖2中呈現兩個服務站點3A、3B)，及一與所述服務站點3資訊連接，並用以執行管控的雲端伺服器4。在此要先說明的是，只要該雲端伺服器4的處理資源足夠，可採用相同的邏輯同時控管多個所述的服務站點3。為了詳細說明相關的控管邏輯，於本實施方式中係以管理單一個所述服務站點3的情況進行說明，但並不以此為限。

同時參閱圖3與圖4並配合圖2，每一個所述服務站點3包括多個能源櫃5，以圖2之該服務站點3A為例，其中包含三個所述能源櫃5A、5B、5C，而所述能源櫃5A、5B、5C的序號是予以綁定，並且儲存於該雲端伺服器4，藉此構成該服務站點3A，而包含二個能源櫃5的該服務站點3B，也是依循相同的建構模式。每一個所述能源櫃5具有一控制單元51、一連結於該控制單元51的充電單元52、多個電連接於該充電單元52且適用於分別供所述電池90容置而由該充電單元52進行充電的容置單元53，及一用以使個別的該能源櫃5與該雲端伺服器4達成資訊連接的無線通訊單元54。其中，該控制單元51具體來說即為預先配置有所需電路並搭載必要之處理晶片的控制板，得以處理資訊以及發出控制命令。該充電單元52即為連接於電源並且得以對所述容置單元53供應電能，藉此對所述電池90充電的電力設備。如圖3所示為設有10個所述容置單元53的該能源櫃5，每一個該容置單元53界定出一適用於容裝個別之該電池90的放置空間530，而該放置空間530中即配置有供該電池90連接的連接端子(圖中未繪示)，藉此在該電池90放置於該放置空間530中時，達成該電池90與該充電單元52的電連接，並藉由一鎖定機構(圖中未繪示)鎖定該電池90。

要特別說明的是，該無線通訊單元54較佳可採用因應現下普及之4G無線網路的4G模組，或者亦能採用5G無線網路，但亦不以此為限。在每一個該能源櫃5都配置有個別之該無線通訊單元54的情況下，該雲端伺服器4即可實質上直接地與所述能源櫃5達成資訊連結，統一由所述能源櫃5的所述控制單元51各自與該雲端伺服器4連結，進而進行相關的管控。另外，由於每一個該能源櫃5的構造完全相同，在配置與安裝上僅需要考量到同一個該服務站點3中的所述能源櫃5之間的連接即可，後續在該服務站點3中繼續擴充所述能源櫃5也無困難，不但在該服務站點3的設置建構上相對有效率，後續易於擴充的特性也使得應用相對靈活。

參閱圖5並配合圖3與圖4，該雲端伺服器4是直接資訊連接於該服務站點3的該多個能源櫃5(例如圖5中所呈現的三個能源櫃5A、5B、5C)，於圖5中是以一電動車81原本裝設一電池90a，並在該電池90a電能消耗一定程度後，使用者前往該服務站點3後，以該電池90a交換另一電池90b而使用的過程來說明。

首先，在所述電池90a置入該服務站點3之其中一個該能源櫃5的任一所述容置單元53時(如圖5所示係置入該能源櫃5B)，該能源櫃5B之該控制單元51接收到由所述電池90a所傳送的電池資訊，而該電池資訊包含該電池90a的一電池識別碼，以及該電動車81的一車輛專屬碼。接著，即會透過該無線通訊單元54將一關聯資訊發送至該雲端伺服器4。其中，該雲端伺服器4儲存有多筆能各別將電池識別碼、車輛專屬碼、使用者識別碼，以及使用者的繳費狀態綁定在一起的相關資料。而該關聯資訊包含有所置入之該電池90a的電池識別碼、該電池90a置入之該容置單元53的編號、該容置單元53所對應之該能源櫃5的序號，以及一車輛專屬碼。當該雲端伺服器4接收到該關聯資訊，即可根據該電池90a的電池識別碼進行確認，若該雲端伺服器4判斷該電池90a的電池識別碼相符，就能將綁定在一起的使用者識別碼，與使用者的繳費狀態進行勾稽，藉此決定是否符合將該電池90a回收至該服務站點3的權限。若是權限符合，則該容置單元53得以接收該電池90a，並且將該電池90a鎖定，且該雲端伺服器4可再藉由該容置單元53的編號，以及該能源櫃5的序號，得知應控制對應哪一個該容置單元53的該充電單元52，對該電池90a執行充電作業。

完成將該電池90a置入該服務站點3的作業後，該雲端伺服器4還會按照一換電條件，發送一命令資訊至該服務站點3，藉此按照該換電條件，在該服務站點3中的其中一個該能源櫃5中，選出最適當的另一所述電池90b提供予使用者(例如圖5中的能源櫃5C)。該命令資訊原則上與該關聯資訊的資訊類似，含有所退出之另一所述電池90b的電池識別碼、另一所述電池90b對應之另一所述容置單元53的編號、另一所述容置單元53所對應之該能源櫃5C的序號，及該車輛專屬碼。其中，該換電條件按照優先順序，依序包含：退出之另一所述電池90b的電量大於置入之所述電池90a的電量5%以上；並且選擇退出該服務站點3中之所述電池90中電量最高者。因此，當該雲端伺服器4決定退出的另一所述電池90b時，即會將該命令資訊發送至該服務站點3中對應的該能源櫃5(例如圖5中的能源櫃5C)，並透過對應該能源櫃5C的該控制單元51，控制所選定之另一所述電池90b所述的另一所述容置單元53，使得另一所述容置單元53解鎖而能退出所選的另一所述電池90b，令使用者得以完成換電的作業，取得供電條件較該電池90a較佳的另一所述電池90b，並且安裝至該電動車81中，當該電動車81的車輛控制單元判斷另一所述電池90b中的車輛專屬碼相符後，另一所述電池90b即能供電予該電動車81，使該電動車81得以繼續行駛。

要特別說明的是，該換電條件當中，首先按照「大於置入之所述電池90的電量5%以上」進行判斷時，主要目的是要令使用者至少能取得比原先的所述電池90a之電量要高的另一所述電池90b，在該服務站點3所存放之所述電池90數量足夠，且大多經過充電的情況下，整個該服務站點3中沒有符合條件之該電池90的情況應較少發生。然而，若在此一條件下即無符合的所述電池90，為了確保使用者可取得供電情況較原先使用之該電池90a更佳的電池90，則該雲端伺服器4不會發送該命令資訊，即暫時無法在該服務站點3完成換電作業。此時，具體上可使該服務站點3提示相關資訊，提示使用者可前往其他的該服務站點3，以取得供電情況較佳的該電池90。

參閱圖6，為本發明能源供應管理系統的一第二實施例，本第二實施例與該第一實施例的差別在於：該關聯資訊還包含有所述電池90與第二個所述電池90之間的配對碼，而該命令資訊還含有另一所述電池90與第二個另一所述電池90的配對碼。即，本第二實施例是因應該電動車82原本安裝有兩個電池90c的情況時，而欲更換為另外兩個電池90d的充電、換電服務。使用者可一次交換一個電池90c，也能依序將兩個所述電池90c置入，但該雲端伺服器4仍是以一次交換一個電池90c的情況來運作，陸續完成兩個所述電池90c與另外兩個電池90d的交換作業。其中，該命令資訊是按照一換電條件而發送，該換電條件依序包含：退出之另外兩個電池90d的電量皆大於置入之所述電池90c的電量5%以上；及選擇退出該服務站點3中之所述電池90中電量最高，且電量相差小於20%的另外兩個電池90d。

在本第二實施例的運作情境中，是如圖6所示地將兩個電池90c置入該能源櫃5A，並在該雲端伺服器4運作下，再由該能源櫃5C取得另外兩個電池90d的過程。其中，該配對碼主要是考量到該電動車82在此搭載有兩個電池90c的情況下，所使用的兩個所述電池90c需相互綁定，再與該電動車82所屬的車輛專屬碼相互關聯，才能有效地避免例如將所述電池90c分別裝載於兩台使用單一個所述電池90之該電動車81時，或者將所述電池90c與其他次服務中取得之所述電池90相互混用等等的情況。另外，在同時使用兩個所述電池90c供電的情況下，必須避免所述電池90c的供電有電量差，才能確保該電動車82的正常運作，也要避免其中一個電池90c電量過低，而造成使用者可使用之所述電池90c的電量降低。因此，在本第二實施例中，除了在該關聯資訊及該命令資訊中增加兩個所述電池90c之間的配對碼，還在換電條件中新增了所退出的另外兩個所述電池90d的電量差距必須小於20%的條件，確保使用者能取得適當的另外兩個電池90d，進而確保提供給使用者的所述電池90d的電量可以最大化。

參閱圖7，為本發明能源供應管理系統的一第三實施例，本第三實施例與該第一實施例的差別在於：該服務站點3中僅有其中一個該能源櫃5具有該無線通訊單元54(例如圖7中是配置在該能源櫃5B)，且該服務站點3還包括一連接於該無線通訊單元54且與該無線通訊單元54位於相同之該能源櫃5B的集線器60，及多條連接於該集線器60且用以使所述能源櫃5彼此連結的互聯線61。本第三實施例主要因應元件的簡化，在該無線通訊單元54足以負荷該服務站點3中需處理之資訊量的情況下，則只需要配置一個該無線通訊單元54。其中，該集線器60可延伸出與該服務站點3中之所述能源櫃5數量相同的所述互聯線61，只要在所述能源櫃5A、5B、5C分別設置對應的接頭69，即可使所述能源櫃5A、5B、5C達成相互連結。

要特別說明的是，本第三實施例除了與該雲端伺服器4的連線機制有所差異以外，該雲端伺服器4與所述控制單元51之間的運作機制完全不受影響，故同樣能因應如該第一實施例(圖5)及該第二實施例(圖6)中，配合使用單一顆所述電池90a或使用兩顆所述電池90c的所述電動車81、82，並且能達成與該第一實施例及該第二實施例完全相同的功效。

綜上所述，本發明能源供應管理系統，能因應供電的需求在任一個該服務站點3中配置所需數量的所述能源櫃5，而在透過該雲端伺服器4直接對應所述能源櫃5之所述控制單元51執行控管的情況下，無需考量所述能源櫃5之間的交互控制管理，於是在設置後仍有自由擴充該能源櫃5的餘裕，確實能更靈活地因應充電、電池交換的供應，並優化所述電池90的相關控管。因此，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3:服務站點 3A、3B:服務站點 4:雲端伺服器 5:能源櫃 5A、5B、5C:能源櫃 51:控制單元 52:充電單元 53:容置單元 530:放置空間 54:無線通訊單元 60:集線器 61:互聯線 69:接頭 81、82:電動車 90:電池 90a、90b:電池 90c、90d:電池

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明一現有的能源櫃；圖2是一系統配置圖，說明本發明能源供應管理系統的一第一實施例；圖3是一立體圖，說明該第一實施例之一服務站點的其中一個能源櫃，及該能源櫃的一充電單元及多個容置單元；圖4是一後視圖，說明該能源櫃的一控制單元，及一無線通訊模組；圖5是一示意圖，說明由該第一實施例之一雲端伺服器對所述能源櫃執行控管的情況；圖6是一示意圖，說明本發明能源供應管理系統的一第二實施例；圖7是一示意圖，說明本發明能源供應管理系統的一第三實施例

3:服務站點

3A、3B:服務站點

4:雲端伺服器

5:能源櫃

5A、5B、5C:能源櫃

53:容置單元

81:電動車

90:電池

Claims

一種能源供應管理系統，適用於管理多個電池，並包含：至少一服務站點，每一個所述服務站點包括多個能源櫃，每一個所述能源櫃具有一控制單元、一連結於該控制單元的充電單元，及多個電連接於該充電單元且適用於供所述電池容置而由該充電單元進行充電的容置單元；及一雲端伺服器，資訊連接於所述服務站點的該多個能源櫃，且用以在任一所述電池置入任一個該能源櫃的任一所述容置單元時，接收由所述能源櫃之該控制單元所發送之一關聯資訊，經判斷後發送一命令資訊至所述服務站點之任一所述能源櫃的該控制單元，控制與所述電池所置入處不同的另一所述容置單元進行解鎖而能退出另一所述電池，其中，該命令資訊是按照一換電條件而發送，該換電條件是退出之另一所述電池的電量大於置入之所述電池的電量5%以上，並且選擇退出之另一所述電池為所述服務站點中之所述電池中電量最高者。
如請求項1所述的能源供應管理系統，其中，該至少一服務站點的每一個所述能源櫃還具有一用以使個別的該能源櫃與該雲端伺服器達成資訊連接的無線通訊單元。
如請求項1所述的能源供應管理系統，其中，該至少一服務站點的其中一個所述能源櫃還具有一用以使該至少一服務站點與該雲端伺服器達成資訊連接的無線通訊單元。
如請求項3所述的能源供應管理系統，其中，該至少一服務站點還包括一連接於該無線通訊單元的集線器，及多條連接於該集線器且用以使所述能源櫃彼此連結的互聯線。
如請求項1所述的能源供應管理系統，其中，該關聯資訊包含有所置入之所述電池的電池識別碼、所述電池置入之所述容置單元的編號，及所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號。
如請求項5所述的能源供應管理系統，其中，該關聯資訊還包含有一車輛專屬碼。
如請求項6所述的能源供應管理系統，其中，該命令資訊包含有所退出之另一所述電池的電池識別碼、另一所述電池對應之另一所述容置單元的編號、另一所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號，及該車輛專屬碼。
一種能源供應管理系統，適用於管理多個電池，並包含：至少一服務站點，每一個所述服務站點包括多個能源櫃，每一個所述能源櫃具有一控制單元、一連結於該控制單元的充電單元，及多個電連接於該充電單元且適用於供所述電池容置而由該充電單元進行充電的容置單元；及一雲端伺服器，資訊連接於所述服務站點的該多個能源櫃，且用以在任一所述電池置入任一個該能源櫃的任一所述容置單元時，接收由所述能源櫃之該控制單元所發送之一關聯資訊，經判斷後發送一命令資訊至所述服務站點之任一所述能源櫃的該控制單元，控制與所述電池所置入處不同的另一所述容置單元進行解鎖而能退出另一所述電池，其中，當依序置入所述服務站點至少一第一個所述電池及一第二個所述電池時，該雲端伺服器發送一第一個所述命令資訊及一第二個所述命令資訊至所述服務站點，該第一個所述命令資訊及該第二個所述命令資訊包含有配對碼，且是按照一換電條件而發送，該換電條件是依序選擇退出所述服務站點中之所述電池中電量最高的一第一個另一所述電池及一第二個另一所述電池，且該第一個另一所述電池與該第二個另一所述電池的電量相差小於一預設值。
如請求項8所述的能源供應管理系統，其中，該關聯資訊包含有所置入之所述電池的電池識別碼、所述電池置入之所述容置單元的編號、所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號，及該第一個所述電池與該第二個所述電池之間的配對碼。
如請求項9所述的能源供應管理系統，其中，該關聯資訊還包含有一車輛專屬碼。
如請求項10所述的能源供應管理系統，其中，該命令資訊還包含有退出之另一所述電池的電池識別碼、另一所述電池對應之另一所述容置單元的編號、另一所述容置單元所對應之所述能源櫃的序號，及該車輛專屬碼。
如請求項8所述的能源供應管理系統，其中，該命令資訊是按照一換電條件而發送，該換電條件還包含：退出之該第一個另一所述電池的電量大於置入之該第一個所述電池的電量5%以上；退出之該第二個另一所述電池的電量大於置入之該第二個所述電池的電量5%以上，且該預設值為20%。