JP6820905B2 - 交換可能エネルギー貯蔵装置ステーションを管理するためのシステムおよび方法 - Google Patents

交換可能エネルギー貯蔵装置ステーションを管理するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Description

関連出願との相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国仮出願第６２／６１２，２４９号（２０１７年１２月２９日出願）の利益および優先権を主張する。
本技術は、交換可能エネルギー貯蔵装置（例えば、交換可能充電式バッテリ）ステーションを管理するためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本技術は、その中に記憶されている命令のセットに基づいてバッテリ交換ステーションを管理するためのシステムおよび方法に関する。
電気自動車の中には交換可能なバッテリによって給電されるものがある。このような電気自動車のユーザは通常、バッテリを交換するためにバッテリ交換ステーションに行く。ユーザがバッテリ交換をしたいときに十分に充電されたバッテリをユーザにとって利用可能にすることは、満足のいくユーザ体験を提供するにあたっての重要な因子である。しかし、ユーザがいつどこでバッテリを交換することを所望し得るかを予測することは非常に困難である。多数のバッテリを扱うバッテリ交換ステーションの場合、ステーションがバッテリ需要を予測し、それに応じて応答することはさらに困難である。バッテリを充電しそしてこれらのバッテリの充電状態を維持することは相当量のエネルギーを必要とする。不必要な充電または維持は、コストの非効率性およびエネルギーの非効率性をもたらし得る。したがって、前述の問題に対処するための改善されたシステムおよび方法を有することが有利である。
開示される技術の実施形態を、添付の図面を用いて記述および説明する。
開示されている技術の実施形態によるシステムを示す概略図である。このシステムは、バッテリ交換ステーションのバッテリ管理計画を決定するように構成されている。
開示されている技術の実施形態によるシステムを示す概略図である。システムは、複数のバッテリ交換ステーションからバッテリ需要情報を収集するように構成されている。収集された情報は、その後、将来のバッテリ需要を予測するために使用される。
本技術の実施形態によるサーバシステムを示す概略図である。
開示されている技術の実施形態によるステーションシステムを示す概略図である。
開示されている技術の実施形態による地域マスタステーションを有するシステムを示す概略図である。
開示されている技術の実施形態によるステーション特性を示すグラフ図である。
開示されている技術の実施形態によるステーション特性を示すグラフ図である。
開示されている技術の実施形態による方法を示すフローチャートである。
開示されている技術の実施形態による方法を示すフローチャートである。
図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。例えば、図面の要素のいくつかの寸法は、様々な実施形態の理解を向上させるのを助けるために拡大または縮小されている場合がある。同様に、いくつかの実施形態の記述の目的のために、いくつかの構成要素および／または動作を異なるブロックに分離してもよく、または単一のブロックに組み合わせてもよい。さらに、特定の実施形態が図面に例として示され、以下に詳細に説明されているが、当業者は、修正、等価物、および代替物が添付の特許請求の範囲内に入ることを認識するであろう。
本明細書において、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」などへの言及は、説明されている特定の特徴、機能、構造または特性が、開示されている技術の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書におけるそのような句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。一方、言及された実施形態は必ずしも相互に排他的ではない。
本技術は、所定の動作規則のセットおよびバッテリ需要予測に基づいて自律的に動作することができるバッテリ交換ステーションに関する。バッテリ交換ステーションは、その中に（例えば、記憶装置／構成要素、メモリなどの中に）記憶された命令セット（またはバッテリ管理計画）を含むことができる。命令セットおよび需要情報（例えば、今後１２時間または２４時間などの第１の期間にわたるサーバからの予測需要）に基づいて、バッテリ交換ステーションは、ステーション内に配置されたバッテリの充電計画（例えば、１つまたは複数の充電規則に基づいて各バッテリを充電する方法）を形成することができる。命令セットは、（１）１つまたは複数の充電規則、（２）バッテリ交換ステーションに配置されたバッテリの各々への１つまたは複数の充電規則の割り当てを示す情報（例えば、「充電論理」）を含む。命令セットおよび需要情報の両方は、サーバによって（例えば、第１の期間よりも遅い第２の期間の更新された命令セットまたは予測需要をバッテリ交換ステーションに送信することによって）更新することができる。
サーバとバッテリ交換ステーションとの間の接続が中断または切断されるとき、本技術は、バッテリ交換ステーションがそこに記憶されている最新の命令セットおよび需要情報に基づいて動作し続けることを可能にする。例えば、最新の命令セットは、それらの充電状態（ＳｏＣ）に従って異なるレートでバッテリを充電すること（例えば、ＳｏＣがより高いバッテリをより低いレートで充電し、ＳｏＣがより低いバッテリをより高いレートで充電すること）を指定する充電規則を含み得る。最新の需要情報は、２２時間前に受信した２４時間の需要予測であってもよい。充電計画は、２４時間の需要予測を満たすために「そのＳｏＣ充電規則をステーション内のすべてのバッテリに適用すること」（例えば、この部分は上述の「充電論理」である）を含むことができる。この例では、ステーションは現在の充電計画を２時間にわたって実施し続けることができる。２時間後にサーバからの予測需要の更新がない場合、ステーションは将来の需要として以前に受信した２４時間の需要予測（例えば、またはデフォルト需要情報のセット）を使用することができ、それに応じてその充電計画を更新することができる。いくつかの実施形態では、ステーションは、以前に（例えば、過去の週、月、または年に）受信された需要予測および実際の需要に基づいて需要情報を計算および予測することができる。この構成により、バッテリ交換ステーションは、最新の命令セットおよび予測需要に基づいて自律的に動作することができる。
明確にするために、いくつかの実施形態では、「全体的充電計画」は、（例えば、バッテリ交換に対する）予測需要を満たすために１つまたは複数の充電規則に基づいて複数のステーションを管理し、その中のバッテリを充電するためのサーバに対する命令を指すことができる。「充電計画」は、予測需要を満たすために１つまたは複数の充電規則に基づいてその中の１つまたは複数のバッテリを充電する方法に関して有益であるバッテリ交換ステーションに対する命令を指すことができる。「充電規則」は、目的を達成する（例えば、バッテリ寿命を延ばす、バッテリ温度を制御するなどの）ために、バッテリの特性に基づいてバッテリを充電する方法に関する情報を含むことができる。充電計画に基づいて、ステーションは充電規則を実施するための「充電コマンド」を生成することができる。例えば、充電コマンドは、ステーションがバッテリを充電するための特定のコマンド（例えば、特定の充電レートで、いずれの時間の間に、いずれの電源を使用して、など）であり得る。
バッテリの特性は、例えば、（１）バッテリ製造情報、（２）バッテリ基本特性情報、（３）バッテリ充電情報、（４）バッテリ使用情報、および（５）他の適切なバッテリ情報（例えば、追跡または管理目的のためにバッテリ交換プランプロバイダによって作成される一意のバッテリ識別シリアル番号）のうちの１つまたは複数を含んでもよい。これらの情報セットを分析し、分析結果を（例えば、参照情報として）バッテリの特性と比較することによって、１つまたは複数の充電規則を決定することができる。
バッテリ製造情報の例は、バッテリ製造者（例えば、異なる製造者によって製造されたバッテリは、それらのバッテリ仕様は同じであり得るが異なる特性を有する場合がある）、製造日（例えば、異なる日に作成されたバッテリの特性は異なる場合がある）、製造バッチ（例えば、異なるバッチで製造されたバッテリは依然として異なる特性を有し得る）、ハードウェアバージョン、ファームウェアバージョン、電池タイプ、および／または製造シリアル番号（例えば、バッチ内で作成されたバッテリは、依然として異なる特性を有し得る）を含むことができる。
バッテリ基本特性情報の例は、バッテリ容量（例えば、フル充電容量ＦＣＣ）、バッテリ放電容量（例えば、ある条件下でバッテリがどれだけの電流を供給することができるか）、健康状態（ＳＯＨ）、および／または推奨バッテリ動作温度（例えば、５から３５℃などの温度範囲）を含む。
バッテリ充電情報の例は、現在の充電状態（ＳＯＣ）情報、現在のバッテリ温度情報、現在の電池温度情報、現在の回路温度情報、エラーステータス情報（例えば、バッテリの異常な充電または放電イベントに応答してバッテリ管理システム（ＢＭＳ）によって生成されるエラーまたは警告メッセージ）、推奨バッテリ充電温度（例えば、２５から４０℃などの温度範囲）、推奨バッテリ充電電流（例えば、一定または調整された電流）、推奨バッテリ充電電圧（例えば、一定または調整された電圧）、推奨バッテリ充電サイクル（例えば、１週間に少なくとも１回のフル充電）、推奨バッテリ充電速度（例えば、５分間内にバッテリの全容量の０から１０％への増加）および／または推奨バッテリ充電時間（例えば、５時間を超えて連続的に充電されないようにする）を含む。
バッテリ使用情報の例は、バッテリ寿命情報（例えば、使用時間および／またはサイクルカウント）、バッテリ直流内部抵抗（ＤＣＩＲ）情報、実際のバッテリ充電温度（例えば、バッテリは、昨日は３０℃で充電され、今日さきほど２５分にわたって３５℃で充電された）、実際のバッテリ充電電流（例えば、１〜２００アンペア）、実際のバッテリ充電電圧（例えば、１〜２２０ボルト）、実際のバッテリ充電サイクル（例えば、バッテリは５０回のフル充電サイクルおよび１２５回の部分サイクルを経ている）、実際のバッテリ充電速度または充電レート（例えば、２０アンペア毎時）、実際のバッテリ充電時間（例えば、バッテリは昨日５６分間充電された）、実際のバッテリ動作温度（例えば、バッテリは昨日２時間にわたって３５℃で動作していた）、および実際のバッテリ放電時間（例えば、バッテリは昨日６６分にわたってフル電流容量で放電する）を含む。
開示されている技術は、サーバからの命令セットまたはバッテリ管理計画（例えば、１つまたは複数のバッテリを充電する方法／時期）を検証し実施するバッテリ交換ステーションシステムを提供する。バッテリ管理計画は、エージングポリシに基づいて検証することができる（例えば、バッテリ管理計画または命令セットは、サーバによって生成または発行されてから２４時間にわたって有効である）。バッテリ管理計画が検証される場合、それはステーションシステムによって実施される。バッテリ管理計画が検証されない（例えば、期限切れの）場合、ステーションシステムは、デフォルトの規則に基づいてバッテリを管理することができる（例えば、ステーションシステム内に配置されるとすぐにバッテリの充電を開始する、バッテリ温度が温度閾値を超えるとバッテリの充電を停止する、など）。サーバは、ネットワークを介してリアルタイム（例えば、数ミリ秒から数分）でステーションシステムと通信するように構成されているが、時には、ネットワーク接続が切断または中断される可能性がある。これが起こっても、本技術のステーションシステムは依然としてバッテリユーザに中断のないサービスを提供するために適切に動作することができる。
背景情報として、サーバは、バッテリに取り付けられているバッテリメモリ、バッテリ交換ステーション、車両、バッテリユーザのモバイル装置などのような様々なソースからバッテリ関連情報（例えば、バッテリ特性、充電／維持情報、特定の期間中の異なるバッテリ交換ステーションにおけるバッテリ需要、ユーザ挙動など）を収集する。収集されたバッテリ情報に基づいて、サーバは、各（または各タイプの）バッテリ交換ステーションについてバッテリ需要特性のセット（例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示される曲線／線）を生成する。バッテリ需要特性のセットは、各バッテリ交換ステーションに対するバッテリ需要を予測するために使用される。そのようなバッテリ需要予測により、バッテリ交換ステーションは、それに応じてそのバッテリを充電、準備、および／または維持することができる（例えば、目標はバッテリユーザに満足のいくバッテリ体験を提供するように予測需要を満たすことである）。
サーバはリアルタイムでバッテリ需要を生成することができるが、そのような需要予測をリアルタイムで生成／計算することは相当量の計算資源を消費する可能性があるため、実用的ではないかまたは正当化されない場合がある。また、１人もしくは複数の新たなユーザ（例えば、バッテリ交換プラン加入者）または１つもしくは複数の新たなバッテリ交換ステーションがバッテリ交換システムに追加される（またはそこから除去される）と、それに応じて予測バッテリ需要が変化する可能性がある。予測バッテリ需要が変わると、対応するバッテリ管理計画も変わる。上述のように、開示されているシステムは、個々のバッテリ交換ステーションがそのバッテリ管理計画を効率的に管理（例えば、検証、実施など）することを可能にすることによって上述の問題に対処するための解決策を提供する。
開示されているバッテリ交換ステーションシステムは、ステーションシステムが新たなまたは更新されたバッテリ管理計画を実施するか否かをローカルに決定することができるように、新たなまたは更新されたバッテリ管理計画または命令セットに対するシミュレーションを実行するように構成されるシミュレーション構成要素／モジュール／プロセッサを含む。例えば、１００人の新たなユーザが１時間前にバッテリ交換プランに加入したばかりである。サーバは、これらの新たなユーザによって提供された住所に基づいて、更新されたバッテリ管理計画を生成する（例えば、サーバはこれらの新たなユーザがどこに行き、バッテリを交換するかを予測するために住所を使用する）。例えば、サーバは、これらの新たなユーザが（例えば、住所によって識別されるのと同じ地理的領域内の）１０箇所のバッテリ交換ステーションにおいてバッテリを交換すると判定する。したがって、サーバは、更新されたバッテリ管理計画を１０箇所のバッテリ交換ステーションの各々に送信する。いくつかの実施形態では、個々のバッテリ交換ステーションが、異なる更新された管理計画を有することができる（例えば、１つのステーションは需要が大幅に増大する場合があり、別のステーションは需要増大が中程度である場合がある）。
個々のバッテリ交換ステーションがその更新されたバッテリ管理計画を受信すると、バッテリ交換ステーションはその更新されたバッテリ管理計画に対してシミュレーションを実行することができる。シミュレーションは、既存のバッテリ管理計画の実行と実質的に干渉しないバックグラウンドプロセスとして実行される。シミュレーションは、更新されたバッテリ管理計画に基づいて、バッテリステーション内に配置されたバッテリに対する充電プロセスをシミュレートすることを含む。例えば、予測される需要増加に起因して、更新されたバッテリ管理計画は、（使用される既存のバッテリ管理計画である）通常のレートよりも速い増大した充電レートでそのバッテリを充電するようにステーションに要求する。ある期間（例えば、２４時間）の後、シミュレーション結果が生成される（例えば、増加した充電レートで充電する結果として、ステーション全体に対して２℃の温度上昇がもたらされる）。次に、シミュレーション結果が現実世界の事例と比較される（例えば、現在実施されている計画によって充電する）。例えば、現実世界の事例は、通常のレートを使用してバッテリを充電する結果として、過去２４時間以内にバッテリ需要が満たされていないことを示している（例えば、ユーザが自身の予約したバッテリについて、フル充電される前に１０分間ステーションの前で待っていた）。そのような実施形態では、開示されているシステムは、より良好なユーザバッテリ体験を提供するために、更新されたバッテリ管理計画を実施することを決定することができる。
本技術の一態様は、集中型サーバによって生成されるバッテリ需要予測をチェックするために複数のバッテリ交換ステーションによってそれをシミュレートおよび検証することができることである。複数のバッテリ交換ステーションは、サーバがそのバッテリ需要予測を改善するのを容易にするために、定期的に集中型サーバにフィードバックを提供することができる。サーバによって実行されるバッテリ需要予測に関する実施形態は、図１Ｂ、図２、図５Ａ、および図５Ｂを参照して以下で詳細に説明される。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーションは、そのステーションにおいて測定／収集される情報（例えば、ステーションの温度、そのステーションにおける平均バッテリ交換時間など）に基づいて、その中に配置されたバッテリを管理するように構成されるバッテリ管理構成要素／モジュール／プロセッサを含むことができる。いくつかの実施形態では、バッテリ管理構成要素は、１つまたは複数の機械学習プロセスを実行することによって、測定／収集された情報を処理することができる。
本技術の別の態様は、デフォルト動作規則のセットに従って独立して自律的に動作することができるバッテリ交換ステーションを提供することである。サーバへの接続が切断または中断されても、開示されているバッテリ交換ステーションは依然として動作し、バッテリユーザにサービスを提供することができる。いくつかの実施形態では、開示されているシステムは、バッテリ交換ステーションに記憶された所定の動作命令のセット（すなわち命令セット）を含む。動作命令は、バッテリ交換ステーションがその中に配置された充電式バッテリをどのように管理、充電、または維持すべきかを指示する。動作命令の例は、（１）バッテリ製造者、製造日／バッチ、他の適切なバッテリ特性（例えば、後述するバッテリ情報）などを識別することによってバッテリタイプを決定するための命令（例えば、上述の「充電論理」）など、（２）決定されたタイプに基づいてバッテリを充電するための命令（例えば、上述の「充電規則」）、および（３）（例えば、閾値温度を超えないように）バッテリを維持するための命令を含む。バッテリ交換ステーションは、動作命令のセットに基づいて独立して（例えば、サーバからのコマンドなしで）動作することができる。
いくつかの実施形態では、動作命令は、バッテリの充電、ペアリング、選択、または解放に関する１つまたは複数のアルゴリズムに基づいて決定することができる。アルゴリズムを実施する際には、バッテリ特性（充電状態ＳｏＣ、ＳｏＣ差分、フル充電容量ＦＣＣ、ＦＣＣ差分、バッテリ使用状況、放電時間／サイクルカウント、充電時間／サイクルカウント、ハードウェア／ファームウェアバージョン、電池タイプ、シリアス番号、回路温度、電池温度、バッテリカウント、バッテリラックカウントなど）、ユーザ挙動（例えば、乗車習慣、乗車履歴など）、ユーザプロファイル（加入済みバッテリプラン、バッテリ嗜好など）、バッテリ需要予測、バッテリ価格決定などを含む様々な因子が考慮され得る。いくつかの実施形態では、動作命令は、バッテリ交換ステーション内の機械学習構成要素によって決定または「訓練」することができる。
図１Ａは、開示されている技術の実施形態によるシステム１００Ａを示す概略図である。システム１００Ａは、バッテリ交換ステーション１０７に対する命令セットまたはバッテリ管理計画（例えば、各々が１つまたは複数の充電規則を有する）を決定するように構成される。システム１００Ａは、サーバ１０３と、データベース１０５と、バッテリ交換ステーション１０７とを含む。サーバ１０３、データベース１０５、およびバッテリ交換ステーション１０７は、ネットワーク１０９を介して互いに通信することができる。図示のように、バッテリ交換ステーション１０７は、（ｉ）ユーザと対話するように構成されたディスプレイ１１５と、（ｉｉ）充電されるバッテリを収容するように構成された８つのバッテリスロット１１７ａ〜ｈを有するバッテリラック１１９とを含む。サーバ１０３は、需要情報（例えば、経験的データおよびその分析に基づく将来のバッテリ交換のための予測需要）を生成／受信するように構成される。サーバ１０３はまた、充電計画を形成するためのバッテリ交換ステーション１０７に対する命令セットを生成するように構成される。サーバ１０３は、定期的に、またはトリガイベント（例えば、バッテリ交換、バッテリ交換ステーション１０７のための利用可能な電力への変更、バッテリの予約など）に応答して、命令セットおよび／または需要情報をバッテリ交換ステーション１０７に送信／更新するように構成される。命令セットおよび需要情報は、異なるスケジュールに基づいて更新／送信することができる。
動作中、６つのバッテリスロット（例えば、スロット１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、および１１７ｈ）のみがバッテリによって占有され、残りの２つのスロット（例えば、スロット１１７ｃおよび１１７ｇ）は、ユーザが、交換されるべきバッテリ（例えば、低電力または使い切ったバッテリ）を挿入するために確保される。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション１０７は、異なる数のラック、ディスプレイ、および／またはスロットなどの異なる構成を有することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション１０７は、オペレータがバッテリ交換ステーション１０７の容量を簡便に設置または拡張することを可能にするモジュール式構成要素（例えば、モジュール式ラック、モジュール式ディスプレイなど）を含むことができる。バッテリ交換ステーション１０７は、１つまたは複数の電源（例えば、電力網、電力線、電力貯蔵装置、発電所／変電所など）に電気的に結合されて、その中に配置されたバッテリを充電し、他の動作を実行する（例えば、サーバ１０３と通信する）ために電力を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、ユーザは、事前にバッテリを挿入することなく、バッテリ交換ステーション１０７からバッテリを取り外すことができる。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション１０７は、その中に配置されたバッテリを固定するためのロック機構を有することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション１０７はロック機構なしで実施することができる。
いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション１０７は、サーバ１０３から命令セット（例えば、第１の命令セット）を受け取り、それを記憶することができる。命令セットは、（１）１つまたは複数の充電規則、および（２）充電論理（例えば、バッテリ交換ステーション１０７に配置された各バッテリに１つまたは複数の充電規則をどのように適用するかを示す情報）を含み得る。いくつかの実施形態では、充電論理に基づいて、バッテリ交換ステーション１０７は、異なる目標を達成するために充電規則をどのように実施するかを決定することができる。サーバ１０３とバッテリ交換ステーション１０７との間の接続が中断されたとき（例えば、停電などの事故に起因して）、バッテリ交換ステーション１０７は、受信した命令セットおよび需要情報に基づいて依然として動作することができる。
例えば、充電規則は、規則Ａ、Ｂ、およびＣを含むことができる。規則Ａは、可能な限り最高のバッテリ健全性を達成するように（例えば、バッテリのフル充電容量（ＦＣＣ）の減少などのバッテリ劣化を軽減するように）設計することができる。例えば、規則Ａがバッテリを充電するために実施される場合、バッテリは７００充電サイクル後にわずかな劣化（例えば、そのＦＣＣの５％〜１０％の減少）を有すると予測される。規則Ｂは、中程度のバッテリ健全性目標を達成するように設計することができる。例えば、規則Ｂがバッテリを充電するために実施される場合、バッテリは５００充電サイクル（例えば、規則Ａよりも少ない）後にわずかな劣化（例えば、そのＦＣＣの５％〜１０％の減少）を有すると予測される。規則Ｃは、（例えば、バッテリ需要を満たすための）戦略的目標を達成し、バッテリ健全性を許容可能なレベルに維持するように設計することができる。例えば、規則Ｃがバッテリを充電するために実施される場合、バッテリは５００充電サイクル後により大きい劣化（例えば、そのＦＣＣの１０％〜１５％の減少）を有すると予測される。
上述の実施形態では、規則Ａは、規則ＢおよびＣと比較して、相対的に長時間にわたって相対的に低い電流でバッテリを充電することができる。例えば、規則Ａは最大１０アンペアの充電電流しか許容せず、一方、計画Ｂは、最大１５アンペアの充電電流を許容する。例えば、規則Ａは２０％ＦＣＣから９５％ＦＣＣまでの充電サイクルを完了するのに１時間を必要とし、一方、規則Ｃはそうするのに３０分しか必要としない。規則Ａ、Ｂ、およびＣの温度閾値は異なる場合がある。例えば、規則Ａの温度閾値は４５°であり、規則Ｂの温度閾値は５２°Ｃであり、規則Ｃの温度閾値は５５°Ｃである。
したがって、バッテリ交換ステーション１０７は、予測需要を満たすために受信された命令セットに基づいて実施するための充電計画を形成することができる。例えば、バッテリ交換ステーション１０７が６つのバッテリＢ１〜Ｂ６を有すると仮定すると、充電計画は、「規則Ａを用いてバッテリＢ１およびＢ２を充電する」、「規則Ｂを用いてバッテリＢ３を充電する」、および規則Ｃを用いてバッテリＢ３〜Ｂ６を充電する」を含み得る。
いくつかの実施形態では、需要情報が実際に起こったことを反映することができない場合、バッテリ交換ステーション１０７は充電計画を調整することができる。例えば、需要情報は、過去１時間以内に２回のバッテリ交換があったはずであることを示している。しかし、過去１時間以内に４回のバッテリ交換が行われた。言い換えれば、バッテリ交換ステーション１０７は、予測需要（２つのバッテリが交換されると予測された）と実際に起こったこと（４つのバッテリが交換された）との間の差を補うために将来さらに２つのバッテリを準備する必要がある。この場合、バッテリ交換ステーション１０７は、実際の需要を満たすように、（例えば、より高い電圧／電流を使用してバッテリを充電する）バッテリをより速く充電することができる充電規則を選択することによって充電計画を調整することができる。この構成により、バッテリ交換ステーションは、実際のバッテリ需要に基づいて充電計画を調整することによって自律的に動作することができる。図１Ｂを参照して後述するように、複数のサンプリングバッテリ１０１から収集したバッテリ情報に基づいて参照情報のセットが生成される。バッテリ情報の例は、バッテリハードウェア／ファームウェアバージョン、電池タイプ、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）、電池温度、バッテリ回路温度、バッテリフル充電容量（ＦＣＣ）、バッテリ健康状態（ＳＯＨ）、バッテリ寿命（時間またはサイクルカウント）、バッテリエラーステータス、バッテリ直流内部抵抗（ＤＣＩＲ）などを含む。いくつかの実施形態では、参照情報はデータベース１０５またはサーバ１０３に記憶される。図１Ａに示すように、ユーザは、交換可能バッテリ１０１（上述の様々なタイプのバッテリ情報を記憶するように構成されたバッテリメモリ１１３を含む）をバッテリ交換ステーション１０７の空のバッテリスロット（例えば、図１Ａに示すスロット１１７ｃ）に挿入することができる。バッテリ交換ステーション１０７は、記憶されているバッテリ情報を読み出してサーバ１０３に送信することができる。サーバ１０３は、収集したバッテリ情報を分析し、挿入されたバッテリの特性を識別する。次に、システムは識別された特性を他のバッテリからの記憶されている情報と比較する。比較に基づいて、例えば、サーバ１０３は、記憶された参照情報から充電時の適切な温度要件を選択することができる。それに応じて、サーバ１０３は、目的（例えば、最長寿命、高性能など）を達成するために交換可能バッテリ１０１のためのカスタマイズされたバッテリ管理計画を生成する。その後、サーバ１０３は、バッテリ交換ステーション１０７全体についてのカスタマイズされたバッテリ管理計画を生成することができる。
いくつかの実施形態では、サーバ１０３は、交換可能バッテリ１０１の１つまたは複数の特性を識別し、参照情報から一致（または大まかな一致）を見つけることによってカスタマイズされたバッテリ管理計画（または命令セット）を生成することができる。いくつかの実施形態では、サーバ１０３は、最初に（例えば収集された情報から）バッテリ交換ステーション１０７に対する以前のバッテリ管理計画を識別し、次に、バッテリ交換ステーション１０７のためのカスタマイズされたバッテリ管理計画を生成するために、参照情報（例えば新たに受け入れたバッテリからまたはシステムもしくは検出された環境内の他のバッテリから読み出される情報あるいは他の情報）に基づいてこれを調整することができる。
いくつかの実施形態では、参照情報はバッテリ交換ステーション１０７に記憶することができる。そのような実施形態では、バッテリ交換ステーション１０７は、収集された情報および参照情報を分析／比較して、カスタマイズされたバッテリ管理計画を生成する。バッテリ交換ステーション１０７はまた、将来の使用のために、生成され、カスタマイズされたバッテリ管理計画のセットをローカルに記憶／管理することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション１０７は、将来の使用のために、生成され、カスタマイズされたバッテリ管理計画をサーバ１０３にアップロードすることができる。
図１Ａに示すように、ユーザはステーション１０７において充電済みバッテリ１１１（バッテリメモリ１１４を有する）を取得することができる。充電済みバッテリ１１１は、充電済みバッテリ１１１用にカスタマイズされたバッテリ管理計画（例えば、このバッテリ管理計画は、充電済みバッテリ１１１がバッテリスロット１１７ｄに挿入されたときに生成／呼び出し／更新されている）に基づいてバッテリ交換ステーション１０７によって充電されている。バッテリのスケジュールされている取得時間（またはバッテリ需要予測）およびバッテリ管理計画に基づいて、システム１００は、ステーション１０７が交換バッテリに対するユーザの需要を満たすように適切に動作することを保証することができる。これにより、全体的なユーザ体験が向上し、バッテリ性能が向上する。
図１Ｂは、開示されている技術の実施形態によるシステム１００Ｂを示す概略図である。示されるように、システム１００Ｂは、１つまたは複数のバッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄ、メインサーバ１０３、データベース１０５、およびネットワーク１０７を含む。図示のように、バッテリ交換ステーション１０１Ａ、１０１Ｄは、ネットワーク１０７を介してメインサーバ１０３に無線結合されている。バッテリ交換ステーション１０１Ｂ、１０１Ｃは、有線接続を介してネットワーク１０７を介してメインサーバ１０３に結合されている。メインサーバ１０３は、データベース１０５にさらに結合されており、データベース１０５は、参照情報（例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すようなバッテリ需要参照情報）を記憶することができる。バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄは、１つまたは複数の電源（例えば、電力網、電力線、電力貯蔵装置、電力ステーション／サブステーションなど）に電気的に結合されて、その中に配置されたバッテリを充電し、他の動作を実行する（例えば、メインサーバ１０３と通信する）ために電力を受け取ることができる。
いくつかの実施形態では、メインサーバ１０３は、クライアント要求を受信し、サーバ１０９Ａ〜Ｃなどの他のサーバを通じてそれらの要求の履行を調整するエッジサーバとすることができる。サーバ１０９Ａ〜Ｃはさらにデータベース１１１Ａ〜Ｃに結合されている。メインサーバ１０３およびサーバ１０９Ａ〜Ｃの各々は論理的に単一のサーバとして表示されているが、これらのサーバは各々、同じまたは地理的に離れた物理的場所に配置された複数のコンピューティング装置を含む分散コンピューティング環境であり得る。
いくつかの実施形態では、メインサーバ１０３およびサーバ１０９Ａ〜Ｃは各々、他のサーバ／クライアント装置に対するサーバまたはクライアントとして機能することができる。図示のように、メインサーバ１０３はデータベース１０５に接続する。サーバ１０９Ａ〜Ｃは各々、データベース１１１Ａ〜Ｃのうちの１つに接続することができる。上述のように、メインサーバ１０３およびサーバ１１１Ａ〜Ｃの各々はサーバのグループに対応することができ、これらのサーバの各々はデータベースを共有してもよく、または、独自のデータベースを有してもよい。
データベース１０５、１１１Ａ〜Ｃは、本開示に関連する情報（例えば、メインサーバ１０３によって収集された情報、メインサーバ１０３によって分析された情報、メインサーバ１０３によって生成された情報、参照情報、ユーザアカウント情報、ユーザバッテリプラン、ユーザ履歴、ユーザ挙動、ユーザ習慣など）を記憶することができる。いくつかの実施形態では、データベース１１１Ａ〜Ｃのうちの少なくとも１つは、政府機関または民間団体によって維持される公的にアクセス可能なデータベース（例えば、天気予報データベース、旅行警告データベース、交通情報データベース、位置情報サービスデータベース、地図データベースなど）であってもよい。いくつかの実施形態では、データベース１１１Ａ〜Ｃのうちの少なくとも１つは、気密情報（例えば、ユーザアカウント、ユーザクレジット履歴、ユーザ加入情報など）を提供するプライベートデータベースであってもよい。
図示の実施形態では、メインサーバ１０３は、バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄからバッテリ需要に関する情報を収集するようにプログラムされている。例えば、収集される情報は、（１）バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄの位置、（２）バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄ内に位置するバッテリの数、（３）バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄ内に配置されていないバッテリの数／位置（例えば、バッテリは現在、車両に設置されているか、またはユーザによって保持もしくは保管されている）、（４）上記バッテリの充電のステータス、（５）バッテリの使用履歴、（６）バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄの近くのイベント、（７）バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄの近くの環境条件、（８）サンプリングステーションまたはバッテリに関連するユーザの挙動（例えば、バッテリ使用状況、ユーザ運転／乗車履歴、ユーザ挙動、ユーザ習慣など）、および／または（９）他の適切な情報を含むことができる。
そのような情報を収集した後、メインサーバ１０３は、収集された情報を分析して、バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄの特性またはパターンを識別する。例えば、メインサーバ１０３は、分析に基づいて１つまたは複数のバッテリ需要特性／パターンを決定する。その後、決定された特性／パターンは、バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄを動作させるための、またはメインサーバ１０３に結合された他のバッテリ交換ステーションを動作させるためのガイダンスとして使用される。また、決定された特性／パターンを使用して、バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄに対するバッテリ価格戦略（例えば、バッテリ需要を高めるためにステーションにおいて低いバッテリ交換価格を設定する、バッテリ需要を減らすために別のステーションにおいては高いバッテリ交換価格を設定するなど）を生成することもできる。メインサーバ１０３の動作に関する実施形態は、図２を参照して以下に説明される。
ネットワーク１０７は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）とすることができるが、他の有線または無線ネットワークとすることもできる。ネットワーク１０７は、インターネットまたは他の何らかの公衆またはプライベートネットワークとすることができる。バッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄは、有線または無線通信などのネットワークインターフェースを介してネットワーク１０７に接続することができる。メインサーバ１０３とサーバ１０９Ａ〜Ｃとの間の接続は別個の接続として示されているが、これらの接続は、ネットワーク１０７を含む任意の種類のローカル、ワイドエリア、有線、もしくは無線ネットワーク、または別個の公衆もしくはプライベートネットワークであってもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク１０７は、私設団体（例えば、会社など）によって使用される安全なネットワークを含む。
図２は、本技術の実施形態によるサーバシステム２００を示す概略図である。サーバシステム２００は、システム２００によって配備または管理され得る複数のバッテリに関連する情報を収集するように構成される。サーバシステム２００はまた、収集された情報を分析し、その分析に基づいて、その中のプロセス（例えば、充電プロセス）を制御するようにクライアントステーション２０に信号または命令のセットを送信するようにも構成される。いくつかの実施形態では、クライアントステーション２０は、上述のバッテリ交換ステーション１０１Ａ〜Ｄとして実装することができる。他の実施形態では、クライアントステーションは他の適切なクライアント装置として実施することができる。
図２に示すように、サーバシステム２００は、プロセッサ２０１と、メモリ２０３と、入出力（Ｉ／Ｏ）装置２０５と、記憶構成要素２０７と、需要分析構成要素２０９と、電源分析構成要素２１１と、ステーション分析構成要素２１３と、バッテリ分析構成要素２１５と、ユーザ挙動分析構成要素２１７と、車両分析構成要素２１９と、通信構成要素２２１とを含む。プロセッサ２０１は、サーバシステム２００内のメモリ２０３および他の構成要素（例えば構成要素２０５〜２２１）と対話するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０１は、装置内の単一の処理装置もしくは複数の処理装置とすることができ、または複数の装置にわたって分散させることができる。プロセッサ２０１は、例えばＰＣＩ（周辺構成要素相互接続）バスまたはＳＣＳＩ（小型コンピュータシステムインターフェース）バスなどのバスを使用することによって、他のハードウェア装置に結合することができる。プロセッサ２０１は、構成要素２０５〜２２１などの装置のためのハードウェアコントローラと通信することができる。一実施形態では、構成要素２０１、２０７、２０９、２１１、２１３、２１５、２１９、２２１の各々は、本明細書に記載の論理を実施するためのソフトウェアルーチンまたは特殊なハードウェア（フィールドプログラマブルゲートアレイ、ＦＰＧＡなど）のセットである。
メモリ２０３は、プロセッサ２０１に結合され、他の構成要素または他の情報を制御するための命令を記憶するように構成される。メモリ２０３はまた、サーバシステム２００内に他の情報を記憶するようにも構成される。いくつかの実施形態では、メモリ２０３は、揮発性および不揮発性記憶のための様々なハードウェア装置のうちの１つまたは複数を含むことができ、読み取り専用および書き込み可能の両方のメモリを含むことができる。例えば、メモリ２０３は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プロセッサレジスタ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、書き込み可能不揮発性メモリ、フラッシュメモリ、装置バッファなどを含むことができる。メモリ２０３は、基礎となるハードウェアから分離された伝搬信号ではなく、したがって非一時的なものである。メモリ２０３は、オペレーティングシステムなどのプログラムおよびソフトウェアを記憶するプログラムメモリをさらに含むことができる。メモリ２０３はまた、サーバシステム２００に関連する情報を記憶することができるデータメモリを含むことができる。
Ｉ／Ｏ装置２０５は、オペレータと通信する（例えば、オペレータから入力を受け取る、および／またはオペレータに情報を提示する）ように構成される。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏ装置２０５は１つの構成要素（例えば、タッチスクリーンディスプレイ）とすることができる。いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏ装置２０５は、入力装置（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、カードリーダ、スキャナ、カメラなど）および出力装置（例えば、ディスプレイ、ネットワークカード、スピーカ、ビデオカード、オーディオカード、プリンタ、または他の外部装置）を含んでもよい。
記憶構成要素２０７は、一時的または永続的に、サーバシステム２００に関連する情報／データ／ファイル／信号（例えば、収集された情報、参照情報、分析されるべき情報、分析結果など）を記憶するように構成される。いくつかの実施形態では、記憶構成要素２０７は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、または他の適切な記憶手段とすることができる。通信構成要素２２１は、有線または無線信号を介して他のシステム（例えば、クライアントステーション２０または他のステーション）および他の装置（例えば、ユーザによって担持されるモバイル装置、車両など）と通信するように構成される。
需要分析構成要素２０９は、分析されるべき情報を収集し（例えば、記憶構成要素２０７内に）記憶するように構成される。収集される情報は、（１）複数のサンプリングステーション（例えば、いくつかの実施形態では、クライアントステーション２０を含むが、他の実施形態では、クライアントステーション２０を含まない）の位置、（２）複数のサンプリングステーション内に配置されているバッテリの数、（３）複数のサンプリングステーション内に配置されていないバッテリの数および位置、（４）バッテリ製造者、製造日／バッチ、バッテリが経験した充電サイクル数、バッテリが経験した動作温度、バッテリの充電／放電エネルギー量／速度、バッテリのフル／現在の充電容量および／または他の適切なバッテリ情報に関する情報、（５）ユーザのバッテリ経験を潜在的に変更する可能性のある活動またはイベント（例えば、ユーザがバッテリを使用／交換する方法）、（６）ユーザのバッテリ経験を変える可能性があり得る環境条件、ならびに／または（７）ユーザバッテリプラン、ユーザ運転／乗車履歴、ユーザ挙動、ユーザ習慣などに関するユーザプロファイル情報を含むことができる。収集された情報を受け取った後、需要分析構成要素２０９は収集された情報を分析することができる。上記の各タイプの収集された情報を分析して、（例えば、以下で詳細に記載する図５Ａおよび図５Ｂに示される特性曲線の形で）この特定のタイプの収集された情報を表す特性／パターンを識別することができる。これらの識別された特性／パターンは、クライアントステーション２０に対するバッテリ需要予測を生成するために、需要分析構成要素２０９によって個々にまたは組み合わせて考慮され得る。バッテリ需要予測はさらに、クライアントステーション２０のためのバッテリ管理計画を生成するために使用することができる。
いくつかの実施形態では、需要分析構成要素２０９は、収集された情報をその相対的な重要性または信頼性に基づいて優先順位付けすることができる。例えば、需要分析構成要素２０９は、クライアントステーション２０のバッテリ需要予測を決定するときに、「ステーションの位置」を一次因子として使用し、他の項目を二次因子として設定することができる。そのような実施形態では、システム２００は、サンプリングステーションの位置に基づいて、クライアントステーション２０の日次バッテリ需要曲線を（例えば、下記に詳述する図５Ａおよび図５Ｂに示されるように）識別することができる。次いで、需要分析構成要素２０９は、日次バッテリ需要予測／曲線を調整するために他の二次因子を考慮することができる。例えば、需要分析構成要素２０９は、ユーザプロファイル情報に基づいて、クライアントステーション２０の予測ユーザが高需要ユーザであると判定した場合、バッテリ需要予測を増加させることができる。
いくつかの実施形態では、需要分析構成要素２０９は、異なるタイプの収集された情報に異なる重み付けを与えることができる。例えば、需要分析構成要素２０９は、１つの因子が実際に測定された需要と相関する傾向がある場合、特定のステーションにおけるバッテリの予測需要を計算するときに、「ステーションの位置」、「ユーザ挙動」、「バッテリ充電サイクル」、および「環境条件」の因子に対して異なる重み付けを設定することができる。そのような実施形態では、各タイプの収集された情報の識別された特性／パターンは、その後、期待される需要を統計的に予測するために、重み付けに基づいて組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、需要分析構成要素２０９は、経験的研究、機械学習プロセスの結果、および／またはシステムオペレータの嗜好に基づいて、いずれのタイプの収集された情報を予測に含めるかを決定することができる。
いくつかの実施形態では、需要分析構成要素２０９は、収集された情報の信頼性に基づいて各タイプの収集された情報の優先順位または重み付けを決定することができる。例えば、測定され、バッテリに接続されたメモリから収集された情報に対して、システム２００はそのような情報が直接的／内部的であり、したがって、環境条件（例えば、天気予報、イベント通知など）のような間接的／外部的情報より信頼できると考えるため、需要分析構成要素２０９は、これにより高い重み付けまたは優先順位を与えることができる。
いくつかの実施形態では、需要分析構成要素２０９は、システム２００内の他の構成要素（例えば構成要素２１１〜２１９）と通信し、それと協働して、クライアントステーション２０のバッテリ需要予測を生成することができる。
電源分析構成要素２１１は、その中のバッテリを充電するためにクライアントステーション２０に電力を供給するために使用される１つまたは複数の電源のステータス（例えば、信頼性、安定性、継続性など）を分析するように構成される。例えば、電源分析構成要素２１１は、クライアントステーション２０に電力を供給するために使用される電源が、特定の日付の午前１時から午前３時の間に中断され得ることを決定することができ、その後、電源分析構成要素２１１はそれに従って、バッテリ需要予測に基づいてクライアントステーション２０への充電命令を調整することができる。例えば、当初のバッテリ需要予測は、クライアントステーション２０が特定の日付の午前２時において５個のフル充電バッテリが利用可能であることを必要とすることを示し得る。決定された、可能性のある電力供給中断に起因して、電源分析構成要素２１１は、予測される停電の前の特定の日付の午前１時までに準備ができるように、必要なバッテリを充電するようにクライアントステーション２０に命令することができる。
いくつかの実施形態では、電源分析構成要素２１１はまた、異なる期間における充電のためのコストを考慮することもできる。例えば、電源分析構成要素２１１は、電源からの充電コストがオフピーク時間の間に低減されると判定する。電源分析構成要素２１１は、需要分析構成要素２０９からのバッテリ需要予測に基づいて、オフピーク時間中にクライアントステーション２０がそのバッテリを充電することが可能であるか否かを分析する。そうである場合、電源分析構成要素２１１は、充電コストを削減するために、これらのオフピーク時間の間にバッテリを充電するようにクライアントステーション２０に命令することができる。
ステーション分析構成要素２１３は、需要分析構成要素２０９がその分析の基礎としてそのような情報を使用することができるように、複数のサンプリングステーションを様々なタイプに分類し、各タイプの代表的な特性／パターンを識別するように構成される。例えば、ステーション分析構成要素２１３は、収集された情報を分析し、バッテリの需要に基づいて複数のサンプリングステーションを様々なタイプに分割することができる。例えば、バッテリが交換される時間を分析することによって、ステーションは、「常時高需要（ｈｉｇｈ−ｄｅｍａｎｄ−ａｌｌ−ｔｉｍｅ）」、「ピーク時間に高需要（ｈｉｇｈ−ｄｅｍａｎｄ−ｐｅａｋ−ｈｏｕｒｓ）」、「休日に高需要（ｈｉｇｈ−ｄｅｍａｎｄ−ｈｏｌｉｄａｙｓ）」、「週末に高需要（ｈｉｇｈ−ｄｅｍａｎｄ−ｗｅｅｋｅｎｄｓ）」、「イベント時に高需要（ｈｉｇｈ−ｄｅｍａｎｄ−ｅｖｅｎｔｓ）」、および「常時低需要（ｌｏｗ−ｄｅｍａｎｄ−ａｌｌ−ｔｉｍｅ）」として分類することができる。いくつかの実施形態では、「常時高需要」タイプは、ステーションが交通量の多い道路に位置することを示すことができる。「ピーク時に高需要」タイプは、ピーク時間帯に通勤ユーザが頻繁にそのステーションを訪れることを推測することができる。「休日に高需要」タイプまたは「週末に高需要」タイプは、そのようなステーションが観光名所または観光地にあることを示すことができる。「イベント時に高需要」タイプは、ステーションがイベント開催施設またはスタジアムにあることを意味し得る。「常時低需要」は、ステーションが２つの主要都市間の中継ステーションとして構築された戦略的ステーションであることを示し得る。他の同様の状況にあるステーションと比較したステーションの位置に基づいて、需要分析構成要素２０９およびステーション分析構成要素２１３は、特に収集された情報が、需要分析構成要素２０９が通常の分析を実行するのに不十分である場合に、クライアントステーションに対する適切なバッテリ需要予測を決定し得る。
ステーション分析構成要素２１３と同様に、バッテリ分析構成要素２１５、ユーザ挙動分析構成要素２１７、および車両分析構成要素２１９はまた、バッテリ、ユーザ挙動、およびバッテリによって駆動される自動車をそれぞれ様々なタイプに分類し、各タイプの代表的な特性／パターンを識別するようにも構成される。例えば、バッテリ分析構成要素２１５は、バッテリの製造者、使用期間、当初のフル充電容量（ＦＣＣ）、現在のＦＣＣ、充電サイクル、経験した動作温度、充電／放電プロファイル（例えば、一定またはピークを有する）、バッテリハードウェア／ファームウェアバージョン、電池タイプ、バッテリ充電状態（ＳｏＣ）、バッテリ健康状態（ＳｏＨ）、バッテリ直流内部抵抗（ＤＣＩＲ）などに基づいてバッテリを分類することができる。そのようなタイプまたはカテゴリは、システム２００が、いずれのタイプのバッテリがクライアントステーション２０において交換されているかを知っていることを条件として（例えば、そのような情報は、クライアントステーション２０によってサーバ２００に提供され得る）、需要分析構成要素２０９が、クライアントステーション２０に対するそのバッテリ需要予測（および対応する充電命令）を微調整することを容易にすることができる。いくつかの実施形態では、ステーション分析構成要素２１３は、クライアントステーション２０のための命令セットを生成するように構成することができる。
同様に、ユーザ挙動分析構成要素２１７は、ユーザがバッテリを交換および／または使用する方法に基づいてユーザ挙動を分類することができる。例えば、ユーザはバッテリ性能を非常に必要としている可能性がある（例えばプロのレーサ）。別の例として、別のユーザは、毎日の用事（例えば、子供を迎える、または日用品購入）のために、その車両に電力を供給するためにバッテリを使用するだけでよい場合がある。ユーザがクライアントステーション２０においてバッテリを予約すると、クライアントステーション２０はその予約に関連する情報をサーバシステム２００に提供する。次いで、サーバシステム２００は、予約をしたユーザのタイプ／カテゴリを決定し、それに応じてクライアントステーション２０に関するバッテリ需要予測（および対応する充電命令）を調整することができる。いくつかの実施形態では、そのような調整はクライアントステーション２０によって行うことができる。
車両分析構成要素２１９は、ユーザが運転することを計画している車両のタイプを分類することができる。各タイプの車両について、車両分析構成要素２１９は、いずれのタイプのバッテリが各タイプの車両に対して最もよく機能するかを決定することができる。例えば、車両分析構成要素２１９は、特定の充電プロセスの後、電気スクータが特定のタイプのバッテリによって最もよく機能することを決定することができる。そのような実施形態では、サーバシステム２００が関連する車両情報を受信した場合、車両分析構成要素２１９は、需要分析構成要素２０９と協働してバッテリ需要予測（および対応する充電命令）を調整することができる。いくつかの実施形態では、そのような情報はユーザプロファイルまたはアカウント情報に見出すことができる。他の実施形態では、そのような車両情報は、クライアントステーション２０によってサーバシステム２００に提供することができる。
いくつかの実施形態では、サーバシステム２００は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムでバッテリ需要予測をクライアントステーション２０に提供することができる。そのような実施形態では、サーバシステム２００はクライアントステーション２０のステータスを監視する。クライアントステーション２０の充電プロセスに影響を与える可能性がある変化（例えば、ユーザがちょうど２つのフル充電されたバッテリを取り外し、クライアントステーション２０に２つの空のバッテリを残した）または潜在的な変化（例えば、ユーザがクライアントステーション２０においてバッテリを交換する予約をする）があると、サーバシステム２００は、上述した分析を実行し、クライアントステーション２０が追跡するための更新されたバッテリ需要予測を生成することができる。いくつかの実施形態では、変化または潜在的な変化は、モバイル装置（例えば、ユーザがバッテリ予約をするためにその上にインストールされたアプリを使用する）、別のサーバ（例えば、ユーザによって使用されるアプリと関連するウェブサービスサーバ）、および／またはクライアントステーション２０からサーバシステム２００に送信され得る。
いくつかの実施形態では、クライアントステーション２０は新たなクライアントステーション（例えば、サンプリングステーションに含まれない）であり得る。そのような実施形態では、サーバシステム２００は、（例えば、参照情報として）以前に収集された情報および／またはサーバシステム２００によって実行された以前の分析に基づいてバッテリ需要予測を生成することができる。バッテリ需要予測はさらに、クライアントステーション２０のためのバッテリ管理計画を生成するために使用することができる。例えば、サーバシステム２００は、クライアントステーション２０が特定のタイプのステーション（例えば、「交通量が多い」タイプ、「中間交通量」タイプ、「交通量が少ない」タイプ、「都市通勤」タイプ、「観光名所」タイプ、「イベント駆動」タイプなど）であり得ると判定し、その後、判定されたタイプに基づいてバッテリ需要予測を生成することができる。
いくつかの実施形態では、サーバシステム２００は複数のクライアントステーションを同時に管理する。そのような実施形態では、サーバシステム２００はこれらのクライアントステーションを監視し、そこから情報を収集し、各クライアントステーションについてのバッテリ需要予測を生成することができる。
図３は、開示されている技術の実施形態によるステーションシステム３００を示す概略図である。示されるように、ステーションシステム３００は、プロセッサ３０１、メモリ３０３、ユーザインターフェース３０５、通信構成要素３０７、バッテリ管理構成要素３０９、命令管理／シミュレーション構成要素３１０、１つまたは複数のセンサ３１１、記憶構成要素３１３、および８つのバッテリスロット３１７ａ〜ｎに結合されている充電構成要素３１５を含む。プロセッサ３０１は、ステーションシステム３００内のメモリ３０３および他の構成要素（例えば構成要素３０５〜３１７）と対話するように構成される。メモリ３０３は、プロセッサ３０１に結合され、ステーションシステム３００内の他の構成要素または他の情報を制御するための命令を記憶するように構成される。
ユーザインターフェース３０５は、ユーザと対話するように（例えば、ユーザ入力を受信し、ユーザに情報を提示するように）構成される。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース３０５はタッチスクリーンディスプレイとして実装することができる。他の実施形態では、ユーザインターフェース３０５は他の適切なユーザインターフェース装置を含むことができる。記憶構成要素３１３は、ステーションシステム３００に関連する情報、データ、ファイル、または信号（例えば、センサ３１３によって測定された情報、バッテリ３１７ａ〜ｎによって収集された情報、参照情報、充電命令、ユーザ情報など）を一時的または永続的に記憶するように構成される。通信構成要素３０７は、他のシステム（例えば、車両システム３１、サーバ３３、および／または他のステーション）および他の装置（例えば、ユーザによって担持されるモバイル装置３２）と通信するように構成される。
バッテリ管理構成要素３０９は、バッテリスロット３１７ａ〜ｎ内に配置されたバッテリを管理および制御するように構成されている。いくつかの実施形態では、バッテリ管理構成要素３０９は、（いくつかの実施形態では、サーバシステム２００と同様に機能することができる）サーバ３３からの命令（例えば、上述したバッテリ管理計画）に基づいてバッテリを管理することができる。いくつかの実施形態において、バッテリ管理構成要素３０９は、ステーションシステム３００（例えば、記憶構成要素３１３）に記憶された所定の命令または指針（例えば、動的価格戦略）に基づいてバッテリを管理することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ管理構成要素３０９は、更新命令を要求するためにサーバ３３と定期的に通信することができる。
いくつかの実施形態では、バッテリ管理構成要素３０９はまた、バッテリスロット３１７ａ〜ｎに配置されたバッテリに関する情報、ステーションシステム３００に関する情報、１つまたは複数の電源３５に関する情報、ユーザに関する情報（例えば、通信構成要素３０７を介してモバイル装置３２から受信される）、および／または車両システム３０に関する情報を収集するように構成することもできる。バッテリ管理構成要素３０９は、さらなる分析またはプロセスのために収集した情報をサーバ３３に送信またはアップロードすることができる。
命令管理／シミュレーション構成要素３１０は、いずれのシステム３００がバッテリスロット３１７ａ〜ｎに配置されたバッテリを管理、制御、充電、および／または維持するかに基づいて、動作命令（例えば、いくつかの軽量／高速アルゴリズム）のセットを管理するように構成される。いくつかの実施形態では、命令管理／シミュレーション構成要素３１０は、サーバ３３からのバッテリ管理計画（例えば、１つまたは複数のバッテリを充電する方法／時期）を検証および実施するように構成される。いくつかの実施形態において、バッテリ管理計画は、エージングポリシに基づいて検証することができる（例えば、バッテリ管理計画は、サーバ３３によって生成または発行されてから１２時間にわたって有効である）。バッテリ管理計画が検証される場合、それはステーションシステム３００によって実施される。バッテリ管理計画が検証されない（例えば、期限切れになる）場合、ステーションシステム３００は、デフォルト規則（例えば、システム３００に記憶されている所定の動作命令のセット）に基づいてバッテリを管理することができる。いくつかの実施形態では、各バッテリ交換ステーションに対するデフォルトの規則は異なり得る（例えば、バッテリ交換ステーションの場所、予測バッテリ需要などに応じて）。いくつかの実施形態では、命令管理構成要素３１０は、システム３００（例えば、記憶構成要素３１３）に記憶されている命令セットを管理、維持、および更新するように構成することができる。
いくつかの実施形態において、命令管理／シミュレーション構成要素３１０は、ステーションシステムが新たなまたは更新されたバッテリ管理計画を実施するか否かをローカルに決定することができるように、新たなまたは更新されたバッテリ管理計画に対するシミュレーションを実行するように構成される。例えば、定期保守のために別のバッテリ交換ステーションがオフラインになった。サーバ３３は、ステーションシステム３００のための更新されたバッテリ管理計画を生成する。例えば、サーバ３３は、そのバッテリ交換ステーションがオフラインになる結果として、ステーションシステム３００に対するバッテリ需要の増加がもたらされると判定する。したがって、サーバ３３は、ステーションシステム３００に対する更新されたバッテリ管理計画を送信する。
更新されたバッテリ管理計画を受信した後、シミュレーション構成要素３１０は、更新されたバッテリ管理計画についてシミュレーションを実行する。いくつかの実施形態では、シミュレーションはサーバによって実行することができる。シミュレーションは、既存のバッテリ管理計画の実行と実質的に干渉しないバックグラウンドプロセスとして実行される。いくつかの実施形態において、シミュレーションは、更新されたバッテリ管理計画に基づいて、バッテリステーション内に配置されたバッテリに対する充電プロセスをシミュレートすることを含む。いくつかの実施形態では、シミュレーションは、更新されたバッテリ管理計画を実施することが実際の需要を満たすのに十分な数の充電済みバッテリを生成できるか否かをシミュレーションすることを含む。例えば、予測される需要増加に起因して、更新されたバッテリ管理計画は、（使用される既存のバッテリ管理計画である）通常のレートよりも速い増大した充電レートでそのバッテリを充電するようにステーションシステム３００に要求する。ある期間（例えば、１２時間）の後、シミュレーション結果が生成される（例えば、増加した充電速度で充電する結果として、ステーション全体に対して５℃の温度上昇がもたらされる）。シミュレーション結果は実際の需要と比較される。例えば、実際の需要は、バッテリを充電するために通常のレートを使用することが過去１２時間以内で依然として実際の需要を満たしていることを示す（例えば、予約されたバッテリを待つユーザがいなかった）。そのような実施形態では、ステーションシステム３００は、更新されたバッテリ管理計画を実施しないと決定することができる。
センサ３１１は、ステーションシステム３００に関連する情報（例えば、動作温度、環境条件、電力接続、ネットワーク接続など）を測定するように構成される。センサ３１１はまた、バッテリスロット３１７ａ〜ｎ内に配置されたバッテリを監視するように構成することもできる。測定された情報は、さらなる分析のためにバッテリ管理構成要素３０９およびサーバ３３に送信することができる。
充電構成要素３１５は、バッテリスロット３１７ａ〜ｎ内に配置されたバッテリの各々に対する充電プロセスを制御するように構成される。いくつかの実施形態では、ステーションシステム３００は他の数のバッテリスロットを含むことができる。バッテリスロット３１７ａ〜ｎは、その中に配置および／またはロックされたバッテリを収容し充電するように構成されている。充電構成要素３１５は、電源３５から電力を受け取り、次いで、その電力を使用して、サーバ３３から受信される、または記憶構成要素３１３に記憶されている所定のバッテリ管理計画に基づいて、バッテリスロット３１７ａ〜ｎに位置するバッテリを充電する。いくつかの実施形態では、バッテリ管理計画は、サーバ３３によって生成されたバッテリ需要予測に基づいて決定することができる。
いくつかの実施形態では、バッテリ管理計画は、フル充電点（例えば、そのフル充電容量の９８％）までバッテリを充電することを含む。このような実施形態では、バッテリがそのフル充電点まで充電されると、充電構成要素３１５は充電プロセスを停止する。いくつかの実施形態では、システム３００は、充電構成要素３１５によって実行される充電プロセス中に充電電圧を制御または調整することができる。
いくつかの実施形態では、ユーザがバッテリをバッテリスロット３１７ａ〜ｎのうちの１つに配置すると、ステーションシステム３００はそのバッテリの存在を検出し、バッテリと関連付けられるメモリに記憶されている情報を引き出すことができる。例えば、バッテリ管理構成要素３０９は、挿入されるバッテリの内部にある、またはバッテリに結合されているバッテリメモリから、そのバッテリに関連する情報（例えば、バッテリ使用履歴、バッテリ識別情報、充電サイクル、フル充電容量、挿入されるバッテリが関連付けられている車両の車両情報、バッテリが関与していたユーザ活動など）を引き出すことができる。いくつかの実施形態では、バッテリメモリ内の情報は、通信構成要素３０７を介してサーバ３３に送信することができる。
図４は、本技術の実施形態によるシステム４００を示す概略図である。図４に示すように、システム４００は、サーバ４０３（例えば、上述のサーバシステム２００）と、複数のバッテリ交換ステーション４０５（グループＡ内のステーション４０５Ａ１〜Ａ３およびグループＢ内のステーション４０５Ｂ１〜Ｂ２として示される）とを含む。いくつかの実施形態では、ステーション４０５Ａ１〜Ａ３はエリアＡに配置され、ステーション４０５Ｂ１〜Ｂ２はエリアＢに配置される。他の実施形態では、ステーションは予測バッテリ需要の類似性などの他の因子に基づいてグループ化することができる。各グループに対して、システム４００は地域マスタステーションを指定することができる。図示の実施形態では、ステーション４０５Ａ１はグループＡの地域マスタステーションであり、ステーション１０５Ｂ１はグループＢの地域マスタステーションである。サーバ４０３はバッテリ管理計画Ｐ１を地域マスタステーション４０５Ａ１に送信する（例えば、矢印Ｃ１として示される）。地域マスタステーション４０５Ａ１は、（例えば、上述した検証／シミュレーションプロセスによって）バッテリ管理計画Ｐ１を検証しシミュレートする。次に、地域マスタステーション４０５Ａ１は、グループＡ内のすべてのステーションについてバッテリ管理計画Ｐ１を採用するか否かを判定する。採用する場合、地域マスタステーション４０５Ａ１は次に、バッテリ管理計画Ｐ１をステーション４０５Ａ２〜Ａ３に送信する（例えば、矢印Ｃ２〜Ｃ４として示される）。同様に、サーバ４０３は、バッテリ管理計画Ｐ２を地域マスタステーション４０５Ｂ１に送信する（例えば、矢印Ｃ５として示す）。地域マスタステーション４０５Ｂ１は、バッテリ管理計画Ｐ２を検証およびシミュレートし、グループＢ内のすべてのステーションについてバッテリ管理計画Ｐ２を採用するか否かを判定する。採用する場合、地域マスタステーション４０５Ａ１は次に、バッテリ管理計画Ｐ２をステーション４０５Ｂ２に送信する（例えば、矢印Ｃ６として示される）。ステーション間の通信は有線または無線であってもよい。この構成により、システム４００は、サーバ４０３が個々のステーション４０５と通信することを必要とせずに複数のステーション４０５を効率的に管理することができる。これにより、サーバ４０３の計算／通信負荷を軽減することができる。
図５Ａおよび図５Ｂは、開示されている技術の実施形態によるステーション特性を示す概略図である。ステーション特性は、（各ステーションのバッテリ管理計画の基礎となる）バッテリ需要予測を生成するために使用される。図５Ａでは、３つの二次元特性曲線５０１Ａ、５０１Ｂおよび５０１Ｃが示されている。しかしながら、他の実施形態では、特性曲線は、そのような特性曲線を生成するときに考慮されるべき因子の数に応じて、三次元または多次元であり得る。
特性曲線５０１Ａ〜Ｃは、複数のサンプリングステーションに関連する情報（例えば、上述の収集された情報）に基づいて（例えば、サーバシステム２００などのサーバによって）生成されるステーションＡ〜Ｃのバッテリ需要予測（または電力消費予測）を表す。いくつかの実施形態では、これらの特性曲線５０１Ａ〜Ｃを実際の測定値と比較して、これらの曲線の正確度を検証および／または向上させることができる（例えば、特性曲線５０１ＡをステーションＡにおいて行われる実際の測定によって生成される曲線と比較する）。そのような実施形態では、比較の結果を使用して特性曲線５０１Ａ〜Ｃをさらに調整することができる。いくつかの実施形態では、本技術は、この手法を使用して、様々な因子、因子に対する重み付け、アルゴリズムなどに基づいてその分析を微調整することができる。
図５Ａに示すように、特性曲線５０１Ａは、ステーションＡが「ピーク時に高需要」タイプのステーションであることを示すことができるピーク部分５０３を有する。特性曲線５０１Ｂは日中は時間とともに減少しピークのない滑らかな曲線を有し、これはステーションＢがある期間（例えば、朝）に相対的に高いバッテリ需要を有し、したがって「通勤」タイプのステーションであり得ることを示すことができる。ステーションＣに関しては、特性曲線５０１Ｃは一日の中ほどにより高いプラトー部分５０５を有する。プラトー部分５０５は、ステーションＣに近い有名なレストランへの交通によって引き起こされ得る、正午に相対的に高いバッテリ需要をステーションＣが有することを示し得る。いくつかの実施形態では、本技術は、バッテリ交換ステーションのバッテリ需要予測を決定するための参照情報として使用することができる、複数のタイプの特性曲線またはパターンを提供し得る。
図５Ｂは、開示されている技術の実施形態によるステーションシステムの複数の時間枠の間の特性を説明する概略図である。図５Ｂでは、ステーションＸについての３つの特性曲線５０７Ａ〜Ｃが示されている。特性曲線５０７Ａ〜Ｃは、ステーションで行われた交換に関連する情報、バッテリ内の情報、ステーションにおいて測定または予測されている交換、計画されている社交行事などに基づいて生成される、異なる時間枠（例えば、日、週、および年）におけるステーションＸのバッテリ需要予測を表す。
示されるように、特性曲線５０７Ａは２つのピーク部分５０８および５０９を有する。ピーク部分５０８および５０９は、ステーションＸに近い通勤交通を示すことができる。特性曲線５０７Ｂは、平日の間のプラトー部分５１１を有し、これは、ステーションＸが週末ではなく平日に通勤者によって集中的に使用される道路に近いことを示し得る。特性曲線５０７Ｃもまた、それぞれ２月および７月に２つのピーク部分５１３と５１４を有する。これら２つのピーク部分５１３および５１４は、ステーションＸに近いスタジアムで開催されているイベント（例えば、２月および７月に開催される年中行事）によって引き起こされるバッテリ需要を示すことができる。
図６は、開示されている技術の実施形態による方法６００を示すフローチャートである。方法６００は、バッテリステーションを管理するように構成される。方法６００はバッテリ交換ステーション（例えばステーションシステム３００）によって実施することができる。方法６００は、ブロック６０１において、サーバから予測バッテリ需要情報に基づく第１のバッテリ管理計画を受信することによって開始する。
ブロック６０３において、方法６００は、ローカル参照情報のセットに基づいて第１のバッテリ管理計画を検証することによって継続する。ローカル参照情報のセットはエージングポリシを含む。ブロック６０５において、方法６００は次に、サーバから予測バッテリ需要情報の更新に基づく第２のバッテリ管理計画を受信する。ブロック６０７において、方法６００は、次に、第１の結果を生成するために、バッテリ交換ステーションに配置された１つまたは複数のバッテリを充電するための第１のバッテリ管理計画を実施する。
ブロック６０９において、方法６００は、第２の結果を生成するために、第２のバッテリ管理計画に基づいてバッテリのシミュレーションを実行する。ブロック６１１において、第１の結果と第２の結果とが比較される。ブロック６１３において、方法６００は、比較に基づいて第２のバッテリ管理計画を実施するか否かを決定する。方法６００はその後戻り、さらなる命令を待つ。
図７は、開示されている技術の実施形態による方法７００を示すフローチャートである。方法７００は、バッテリ交換ステーション（例えば、バッテリ交換ステーション１０７または２０７、クライアントステーション２０、ステーションシステム３００など）によって実施することができる。ブロック７０１において、方法７００は、サーバから、第１の期間に対応するバッテリ交換ステーションに関する需要情報を受信することによって開始する。いくつかの実施形態において、第１の期間は、２時間、３時間、１２時間、２４時間、１週間の期間であり得る。いくつかの実施形態では、第１の期間は複数の時間間隔（例えば、１時間、３０分など）を含むことができる。例えば、第１の期間に対応する需要情報は、「ＨＯＵＲ １内に２回のバッテリ交換」、「ＨＯＵＲ ２内に３回のバッテリ交換」、「ＨＯＵＲ ３内に４回のバッテリ交換」などとすることができる。ＨＯＵＲ １は現時点からの次の時間を指し、ＨＯＵＲ ２は当該次の時間の後の時間を指し、ＨＯＵＲ ３はＨＯＵＲ ２の後の時間を指す。
ブロック７０３において、方法７００は、（１）バッテリ交換ステーションに記憶された第１の命令セット、および（２）第１の期間に対応する需要情報に基づいて、第１の期間に対応するバッテリ交換ステーションに配置されたバッテリの充電計画を形成することを含む。いくつかの実施形態において、第１の命令セットは、（ｉ）１つまたは複数の充電規則、および（ｉｉ）バッテリ交換ステーションに配置されたバッテリの各々への１つまたは複数の充電規則の割り当てを示す情報（例えば、「充電論理」）を含むことができる。いくつかの実施形態では、充電計画は、バッテリ交換ステーションに配置されたバッテリの各々に対する（例えば、第１の命令セット内の１つまたは複数の充電規則から選択される）１つまたは複数の割り当てられた充電規則を含む。充電計画が形成されると、方法７００は、充電計画に基づいてその中のバッテリを充電することができる。
ブロック７０５において、方法７００は、（例えば、充電計画内の）各バッテリに対する１つまたは複数の割り当てられた充電規則と、第１の期間中の各バッテリのステータス（例えば、ＳｏＣ、バッテリのセル温度など）とに基づいて、装置交換ステーションに配置されたバッテリの各々に対する充電コマンドを生成することを含む。例えば、ＨＯＵＲ １の予測需要は「２回のバッテリ交換」であり得、バッテリ交換ステーションにはＳｏＣが「９５％」、「９１％」、「８０％」、「７５％」、「６０％」、「５０％」および「４５％」のバッテリＢ１〜Ｂ６があると仮定し得る。ＨＯＵＲ １の予測需要を満たすために、ステーションは、（例えば、バッテリＢ１およびＢ２が９０％のＳｏＣ閾値を超えるＳｏＣを有するため）バッテリＢ１およびＢ２に対して低速充電規則を割り当てることができ、このとき、バッテリＢ１およびＢ２に対する対応する充電コマンドは、「今からバッテリＢ１が交換されるまでの間、０．１Ｃの低速でバッテリＢ１を充電する」および「今からバッテリＢ２が交換されるまでの間、０．２Ｃの低速でバッテリＢ２を充電する」であり得る。「Ｃ」はバッテリ充電の「Ｃレート」を意味する）。
いくつかの実施形態では、第１の命令セットはサーバによって更新することができる。例えば、方法７００は、（１）サーバから第２の命令セットを受信するステップであって、第２の命令セットは、１つまたは複数の更新された充電規則を含む（例えば、製造業者Ｍによって製造されたバッテリＢを温度Ｔ未満で充電する結果として、バッテリの劣化が少なくなるなど、バッテリの特性に関する分析に基づいて更新される）、受信するステップと、（２）１つまたは複数の更新された充電規則に基づいて１つまたは複数の割り当てられている充電規則を更新する（例えば、ステーションの充電計画を更新する）ステップと、（３）更新された１つまたは複数の割り当てられている充電規則および各バッテリの状態に基づいて、各バッテリに対する充電コマンドを更新するステップとを含むことができる。
いくつかの実施形態では、需要情報もサーバによって更新することができる。例えば、方法７００は、（１）サーバから、第１の期間よりも遅い第２の期間に対応するバッテリ交換ステーションに対する需要情報を受信するステップと、（２）バッテリ交換ステーションに記憶されている第１の命令セット（第１の命令セットが第２の命令セットによって更新または置換されている場合は第２の命令セットの）および第２の期間に対応する需要情報に基づいて、第２の期間に対応するバッテリ交換ステーションに配置されているバッテリに対する充電計画を更新するステップとを含むことができる。例えば、第１の期間は今から１２時間、２番目の期間は今から１３〜２４時間とすることができる。他の実施形態では、第１の期間および第２の期間はステーションまたはサーバのオペレータによって設定され得る。
いくつかの実施形態では、充電計画は定期的に更新することができる（例えば、毎日、１２時間ごとなど）。いくつかの実施形態では、充電計画は、トリガイベント（例えば、バッテリの交換、バッテリ交換に対する新規ユーザ加入などの予測需要の変化をもたらすイベント、および、停電などの電源の変化をもたらすイベント、周囲温度の変化などの環境条件の変化など）に応答して更新することができる。
いくつかの実施形態では、トリガは、サーバとバッテリ交換ステーションとの間の接続切断であり得る。バッテリ交換ステーションが接続切断を検出すると（例えば、３０分などの一定期間にわたって、またはサーバが通常ステーションと通信する時間の２倍の時間後にサーバからの応答がない）、バッテリ交換ステーションは、「自律」モードに入り、最新の命令セット（第１の命令セットまたは第２の命令セット）および最新の需要情報を使用してサーバユーザを維持することができる。
例えば、方法７００は、（１）トリガイベントに応答して、第１の期間に対応するバッテリ交換ステーションに対する需要情報を、第１の期間よりも遅い第２の期間に対応するバッテリ交換ステーションの需要情報として考慮するステップと、（２）バッテリ交換ステーションに記憶された第１の命令セット、および、第１の期間に対応するバッテリ交換ステーションに対する需要情報に基づいて、第２の期間に対応するバッテリ交換ステーションに位置するバッテリの充電計画を生成するステップとをさらに含むことができる。例えば、ステーションは、第１の期間（今から０〜２４時間）の予測需要を第２の期間（今から２５〜４８時間）の予測需要として使用することができる。
いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーションは、各バッテリのステータスに基づいて、バッテリ交換ステーション内に配置された各バッテリに優先順位値を割り当てることができる。この構成により、バッテリ交換ステーションは、充電計画を形成するために充電規則をどのように適用するかを迅速に決定することができる。例えば、バッテリ交換ステーションは、「２５℃」、「２６℃」、「２７℃」、「２８℃」、「２９℃」、「３０℃」の温度を有するバッテリＢ１〜Ｂ６を有することができる。したがって、バッテリＢ１〜Ｂ６の優先順位は、「６」、「５」、「４」、「３」、「２」、および「１」とすることができる。この例では、（例えば、温度が最も低いことに起因して）優先順位値が最も高いバッテリＢ１は、ＨＯＵＲ １における予測需要を満たすために割り当てられ得る。優先順位値が２番目に高いバッテリＢ２も、ＨＯＵＲ １における予測需要を満たすために割り当てられ得る。ＨＯＵＲ２に対する予測需要が「１回のバッテリ交換」であると仮定すると、優先順位値が３番目に高いバッテリＢ３が、ＨＯＵＲ２における予測需要を満たすために割り当てられ得る。
バッテリが予測需要を満たすために割り当てられると、（ステーションに記憶されている第１の命令セットまたは第２の命令セット内の充電規則からの）少なくとも１つの充電規則を、割り当てられたバッテリの各々に割り当てることができ、バッテリは、割り当てられた充電規則に基づいて充電される。
いくつかの実施形態では、方法７００は、（１）エージングポリシに基づいて第１の命令セットを管理するステップと、（２）エージングポリシに基づいて第１の命令セットが期限切れになっているか否かを検証するステップと、（３）第１の命令セットが期限切れになったときに、第１の命令セットをデフォルト規則のセットに置き換えるステップとをさらに含む。いくつかの実施形態では、エージングポリシは、第１の命令セットが有効であるか否かを判定するために使用される規則のセットとすることができる。例えば、エージングポリシは、期間（例えば、第１の命令セットが生成された時点からカウントして、１２時間、２４時間、２日、１週間など）を含むことができ、そしてこの期間の後、第１の命令セットは期限切れになる。いくつかの実施形態では、命令セットが期限切れと見なされると、ステーションはその命令セットをデフォルト規則（またはデフォルト命令セット）に置き換えることができる。例えば、デフォルト規則は、バッテリがステーション内に配置されるとすぐにバッテリの充電を開始すること、バッテリ温度が温度閾値を超えたときにバッテリの充電を停止することなどを含むことができる。他の実施形態では、デフォルト規則は、サーバからのガイダンスなしにステーションを操作するために使用される命令を含むことができる。いくつかの実施形態において、ステーションは、デフォルト規則自体を（例えば、ステーションの実際のバッテリ需要に基づいて）更新することができる。いくつかの実施形態では、ステーションは、様々なタイプのトリガイベントに応答して、デフォルト規則の複数のセットを有することができる。
いくつかの実施形態では、方法７００は、（１）シミュレーション結果を生成するために第１の命令セットをシミュレートするステップと、（２）シミュレーション結果に基づいて第１の命令セットを更新するか否かを決定するステップと、（３）バッテリ交換ステーションに配置されたバッテリのうちの少なくとも１つに対する充電プロセスをシミュレートするステップとを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の命令セットを実施する前にシミュレーションを実行することができる。いくつかの実施形態では、シミュレーション結果は将来の参照のためにサーバに送信することができる。
理解されるように、サーバは、任意の所与の交換ステーションに対するバッテリ需要予測を行うために、バッテリ交換ステーションからのバッテリ使用情報、交換される個々のバッテリからの情報、バッテリ予約需要、天気情報、特別なイベントの情報などを継続的に受信している。様々な構成要素（例えば、サーバ内のソフトウェアルーチンまたは専用論理）は、満足のいく顧客体験を提供するために各交換ステーションによって必要とされるバッテリの数およびタイプを推定するために記載された機能に従って動作する。
バッテリ管理計画（または命令セット）は、バッテリ需要予測に基づいており、充電スロット内の個々のバッテリに対する充電命令を提供する。上記のように、各バッテリ交換ステーションは、個々のバッテリが充電されるレート、充電される量、バッテリの最大充電温度、および他の因子を制御することができる。交換ステーションにおけるバッテリの予測需要が変化した場合には、サーバは交換ステーションに送信される新たなバッテリ管理計画を生成する。
いくつかの実施形態では、新たなバッテリ管理計画は直ちに実施されるか、または交換ステーションに新たな計画を直ちに実施するように要求するコードとともに送信される。他の実施形態では、新たなバッテリ管理計画は、既存のバッテリ管理計画に対してシミュレートされて、新たな計画が現在のバッテリ管理計画より良いか悪いかが判定される。そのような新たな計画は、それがより多くの品質カテゴリ（例えば、より多くのバッテリが利用可能である、予測需要に対してバッテリを充電するのに使用されるエネルギーのコストがより低い、交換ステーション内の全体的な温度がより低い、など）の１つにおいてより良い場合、交換ステーションが新たなバッテリ管理計画を自由に実施できることを示す異なるコードとともに送信され得る。
この場合、交換ステーションは、提案された新たなバッテリ管理計画の下で複数の様々な品質カテゴリについての結果を計算し、その結果を既存のバッテリ管理計画を用いて実際に達成または測定されたものと比較するようにプログラムされたプロセッサを含む。様々な品質カテゴリを比較することによって、バッテリ交換ステーションのプロセッサは、新たなバッテリ管理計画が実施されているか否かを判定することができる。次いで、バッテリ交換ステーションのプロセッサは、新たなバッテリ管理計画が実施されたか否かを示すメッセージを中央サーバに送信する。
例として、現在のバッテリ管理計画が午後４時までに６つのフル充電されたバッテリを交換する準備をすることを要求し、新たなバッテリ管理計画が、全体的により遅い充電レートを要求し、結果、バッテリが午後５時３０分まで準備できないことになる場合、交換ステーションのプロセッサは、午後５時３０分以降まで実際にバッテリが必要か否かを確認するために、バッテリに対する需要を監視することができる。そうである場合、新たなバッテリ計画が採用され得る。午後４時３０分にバッテリに対する需要の急増が検出された場合、新たな計画ではより良好な顧客体験が提供されなかったことになるため、採用される可能性は低い。
理解されるように、バッテリ管理計画が実際に採用されるか否かは、シミュレートされ測定される品質データと比較される２つ以上の品質因子に基づいていずれの計画が最良の総合スコアを与えるかによって決定される多変量決定であり得る。
いくつかの実施形態において、本技術は、異なる時間枠において異なる因子を選択することによって他のタイプの特性またはパターンを提供することができる。この構成により、本技術は、オペレータが特定のバッテリ交換ステーション（例えば、このステーションは新たなものまたは既存のものであり得る）に対するバッテリ需要を効率的に予測することを可能にする。本技術は、複数のバッテリ交換ステーションを効率的に維持するための柔軟性を提供する。本技術はエネルギー効率を高めることができ、したがってバッテリを管理／充電するための全体的な費用を削減することができる。
本明細書に記載された実施形態では、「構成要素」は、プロセッサ、制御論理、デジタル信号プロセッサ、コンピューティングユニット、および／または上述の機能を実施するための命令を実行するように構成またはプログラムされた任意の他の適切な装置を含み得る。
本技術は、特定の例示的な実施形態を参照して説明されているが、本技術は、記載された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内で修正および改変されて実施され得ることが認識されよう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味において考えられるべきである。

Claims (20)

  1. バッテリ交換ステーションを管理する方法であって、
    サーバから、第１の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに対する需要情報を受信するステップと、
    前記バッテリ交換ステーションに記憶されている第１の命令セットおよび前記第１の期間に対応する前記需要情報に基づいて、前記第１の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに配置された複数のバッテリの充電計画を形成するステップと
    を含み、
    前記第１の命令セットは、複数の充電規則、および、前記バッテリ交換ステーション内に配置された前記複数のバッテリの各々に対する前記複数の充電規則の割り当てを示す情報を含み、
    前記充電計画は、前記バッテリ交換ステーションに配置された前記複数のバッテリの各々に対する、複数の割り当てられた充電規則を含む、方法。
  2. 前記方法は、前記複数のバッテリの各々に対する前記複数の割り当てられた充電規則、前記第１の期間中の前記複数のバッテリの各々のステータスに基づいて、前記バッテリ交換ステーションに配置された前記複数のバッテリの各々に対する充電コマンドを生成するステップをさらに含み、前記第１の期間は、１つまたは複数の時間間隔を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記サーバから第２の命令セットを受信するステップであって、前記第２の命令セットは、１つまたは複数の更新された充電規則を含む、受信するステップと、
    前記１つまたは複数の更新された充電規則に基づいて前記複数の割り当てられた充電規則を更新するステップと、
    前記更新された複数の割り当てられた充電規則および前記複数のバッテリの各々の前記ステータスに基づいて、前記複数のバッテリの各々に対する前記充電コマンドを更新するステップと
    をさらに含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記複数のバッテリの各々の前記ステータスは、温度およびＳｏＣのうちの少なくとも一方を含む、請求項２に記載の方法。
  5. 前記サーバから、前記第１の期間よりも遅い第２の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに対する需要情報を受信するステップと、
    前記バッテリ交換ステーションに記憶されている前記第１の命令セットおよび前記第２の期間に対応する前記需要情報に基づいて、前記第２の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに配置されている前記複数のバッテリに対する前記充電計画を更新するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記バッテリ交換ステーションに対する前記充電計画を定期的に更新するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  7. トリガイベントに応答して前記充電計画を更新するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記トリガイベントは、前記サーバと前記バッテリ交換ステーションとの間の接続切断を含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記トリガイベントに応答して、前記第１の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに対する前記需要情報を、前記第１の期間よりも遅い第２の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションの需要情報として考慮するステップと、
    前記バッテリ交換ステーションに記憶された前記第１の命令セット、および、前記第１の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに対する前記需要情報に基づいて、前記第２の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに位置する前記複数のバッテリの前記充電計画を生成するステップと
    をさらに含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記第１の期間は、第１の時間間隔と、前記第１の時間間隔に後続する第２の時間間隔とを含み、前記第１の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに対する前記需要情報は、前記第１の時間間隔に対する第１の需要予測および前記第２の時間間隔に対する第２の需要予測を含み、
    前記方法は、前記複数のバッテリの各々のステータスに基づいて、前記バッテリ交換ステーションに配置されている前記複数のバッテリの各々に優先順位値を割り当てるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  11. 前記複数のバッテリの各々の前記優先順位値に基づいて前記第１の需要予測を満たすように、前記バッテリ交換ステーションに配置された前記複数のバッテリのうちの第１のバッテリセットを割り当てることと、
    前記複数のバッテリの各々の前記優先順位値に基づいて前記第２の需要予測を満たすように、前記バッテリ交換ステーションに配置された前記複数のバッテリのうちの第２のバッテリセットを割り当てることと
    によって、前記充電計画を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第１の需要予測に基づいて、前記第１のバッテリセットの各々に前記複数の充電規則からの少なくとも１つの充電規則を割り当てることと、
    前記第２の需要予測に基づいて、前記第２のバッテリセットの各々に前記複数の充電規則からの少なくとも１つの充電規則を割り当てることと
    によって、前記充電計画を形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  13. エージングポリシに基づいて前記第１の命令セットを管理するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  14. 前記エージングポリシに基づいて、前記第１の命令セットが期限切れになっているか否かを検証することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記第１の命令セットが期限切れになっているときに、前記第１の命令セットをデフォルト規則のセットに置き換えるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
  16. シミュレーション結果を生成するために前記第１の命令セットをシミュレーションするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  17. 前記シミュレーション結果に基づいて前記第１の命令セットを更新するか否かを決定するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記バッテリ交換ステーションに配置された前記複数のバッテリのうちの少なくとも１つに対する充電プロセスをシミュレートするステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
  19. バッテリ交換ステーションであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに結合されているバッテリ管理構成要素と
    を備え、前記バッテリ管理構成要素は、
    サーバから、第１の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに対する需要情報を受信することと、
    前記バッテリ交換ステーションに記憶されている第１の命令セットおよび前記第１の期間に対応する前記需要情報に基づいて、前記第１の期間に対応する前記バッテリ交換ステーションに配置された複数のバッテリの充電計画を形成することと
    を行うように構成されており、
    前記第１の命令セットは、複数の充電規則、および、前記バッテリ交換ステーション内に配置された前記複数のバッテリの各々に対する前記複数の充電規則の割り当てを示す情報を含み、
    前記充電計画は、前記バッテリ交換ステーションに配置された前記複数のバッテリの各々に対する、複数の割り当てられた充電規則を含む、バッテリ交換ステーション。
  20. 前記プロセッサに結合されており、エージングポリシに基づいて前記第１の命令セットを管理するように構成されている命令管理構成要素をさらに備える、請求項１９に記載のバッテリ交換ステーション。
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