JP2019146474A - バッテリ充電規則を決定し管理するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置を、予測交換需要に基づいて充電するための充電計画を提供する。【解決手段】装置交換ステーションに関する需要情報を受信し、装置交換ステーションに配置された各交換可能エネルギー貯蔵装置の充電状態（ＳｏＣ）、需要情報および装置交換ステーションの利用可能な電力に少なくとも部分的に基づいて、装置交換ステーションの充電計画を決定し、充電規則に基づいて、交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する充電コマンドを生成し、充電コマンドを装置交換ステーションに送信する。【選択図】図７

Description

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６２／６１２，１６０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、貯蔵装置交換ステーション内に配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の充電規則を決定し管理するためのシステムおよび方法に関する。

充電式バッテリの動作または充電条件など、充電式バッテリの性能および寿命には多くの因子が影響し得る。（様々なタイプのバッテリを含むことができる）多数の交換可能バッテリ扱う交換可能バッテリシステムについて、可能な最良の性能を維持するように各バッテリを適切に充電する方法を知ることは困難である。これらの交換可能バッテリが配備され、異なる動作条件下で様々なユーザによって使用されている場合は、これはさらに困難である。不適切な充電は、バッテリのエネルギー効率および寿命に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、こ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。

本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、複数のサンプリングバッテリから情報を収集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、交換可能バッテリが充電されるバッテリ充電規則を決定するように構成される。

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バッテリ充電特性またはパターン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バッテリ充電特性またはパターン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バッテリ充電特性またはパターン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方法（例えば、プログラムされたプロセッサによって実施される）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（例えば、プログラムされたプロセッサによって実施される）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、装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置を充電（または管理）するためのシステムおよび方法に関する。いくつかの実施形態では、装置交換ステーションはバッテリ交換ステーションとすることができる。いくつかの実施形態では、装置交換ステーションは、（例えば、バッテリ交換プランに加入する一般ユーザにサービスを提供するための公衆ステーション、（例えば、企業、学校、配送車両内のユーザなどのユーザの特定のユーザグループにサービスを提供するための）半私的ステーション、または、（例えば、家庭などの私的ユーザグループにサービスを提供するための）私的ステーションであってもよい。本技術は、予測交換需要に基づいて、バッテリ交換ステーションがその中のバッテリを充電するための「充電計画」を提供することができる。本開示では、「充電計画」は、バッテリ交換ステーションに送信される命令のセット（例えば、サーバによって生成される）、および予測交換需要を満たすように内部の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な命令を作成する戦略を指す。予測交換需要は、２時間内に１人のユーザが２個のバッテリを取り上げる、４時間内に別の２人のユーザが４個のバッテリを取り上げるなどのような期間中のバッテリの交換／バッテリ使用に関する予測であり得る。いくつかの実施形態では、システムは、サーバに接続された複数の装置交換ステーションを含む。予測交換需要は、過去の交換情報および予測交換情報に関する経験的情報に基づいて、サーバによって各装置交換ステーションについて計算／導出される。サーバは、装置交換ステーションの予測交換需要を需要情報としてサーバのメモリ（またはサーバに接続されたデータベース）に記憶し維持する（例えば、新たな到来データに基づいて定期的に更新する）ことができる。この構成により、本技術は、予測需要を満たすために（例えば、予測需要にしたがって、近い将来に取り上げられないバッテリを充電、放電、または維持するためのエネルギーを無駄にすることなく）交換可能エネルギー貯蔵装置を効率的に準備することができる。交換可能エネルギー貯蔵装置は、自動車、モバイル装置などに電力を供給するために使用することができる。交換可能エネルギー貯蔵装置はまた、家庭または商用電源がカバーしない場所への電力供給にも使用することができる。

予測需要に基づいて充電計画を作成することに加えて、本技術の一実施形態はまた、バッテリの１つまたは複数の特性（例えば、後述の「バッテリ情報」）に基づいて充電計画も決定する。言い換えれば、これらのバッテリは、その特性に対応する特定の「充電規則」または「充電プロファイル」に基づいて準備／充電することができる。例えば、充電規則は、ある期間にわたって特定の電圧で特定の量の電流によって特定のバッテリを充電する方法を定義することができる。充電規則は、需要予測とともにバッテリの特性のうちの１つまたは複数に基づいて変化し得る（例えば、バッテリがどのように経年劣化または劣化するかについての知識および予測需要によって、システムは、適切な充電規則／プロファイルを選択することによって、バッテリを充電する方法を知る）。この構成により、本技術は、（例えば、バッテリ劣化を軽減または低減するため、必要でない限り（相対的に）速い充電プロセスでバッテリを充電しないように）適切な充電規則を選択して、それを充電／放電するバッテリの寿命を延ばすことができる。いくつかの実施形態では、充電規則はサーバに記憶することができる。サーバは、定期的にまたはトリガイベントに応答して、これらの充電規則を管理、維持、および更新することができる。いくつかの実施形態では、トリガイベントは、装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の交換、利用可能電力への変更、需要情報に対する変更、および／または装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の予約を含む。

本開示では、適切な「充電規則」（または「充電プロファイル」）が決定されると、システム（例えば、サーバ）は「充電コマンド」の対応するセットを生成し、次いでこれらの充電コマンドを実施のためにバッテリ交換ステーションに送信することができる。具体的には、例えば、充電コマンドは、特定のバッテリを特定の充電レートで充電する方法を指定するコマンドである。充電コマンドは、交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対して選択された充電規則に基づいて定期的に（例えば、サーバによって）更新し、複数の装置交換ステーションに送信することができる。例えば、バッテリの状態（例えば、ＳｏＣ ／温度）は時間とともに変化する可能性があり、それに応じて充電コマンドが更新されることになる。

いくつかの実施形態では、本方法は、例えば、（１）装置交換ステーションに関する需要情報（例えば、複数の予測交換需要）を受信すること、（２）装置交換ステーションに配置された各交換可能エネルギー貯蔵装置の充電状態（ＳｏＣ）、需要情報、および装置交換ステーションの利用可能な電力に少なくとも部分的に基づいて、装置交換ステーションの充電計画を決定すること、（３）充電規則に基づいて、交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する充電コマンドを生成すること、および（４）充電コマンドを装置交換ステーションに送信することを含むことができる。「充電計画」は、バッテリの特性および需要情報に基づいて、装置交換ステーションに配置された各エネルギー貯蔵装置に対して選択またはカスタマイズされた「充電規則」を含み、「充電コマンド」は対応する「充電規則」に基づいて生成される。例えば、サーバは、充電コマンドなどを各ステーションに送信することによって、サーバに接続された複数の装置交換ステーションを管理することができる。以下の説明は、「充電規則」を生成／選択する方法に関する実施形態を述べる。

本技術はまた、交換可能バッテリの類似のまたは同じ特性を有する複数のサンプリングバッテリの分析に基づいて交換可能バッテリの充電規則を決定および管理するためのシステムおよび方法に関する。本開示は、エネルギー貯蔵装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置（例えばバッテリ）の充電規則を決定し管理するための方法およびシステムに関する。より詳細には、本システムは、カスタマイズされたバッテリ充電規則を提供する（例えば、規則は、バッテリ交換ステーションに配置された交換可能バッテリを充電する方法および時期を記述し、充電パターンを含むことができる。カスタマイズされたバッテリ充電規則（例えば、交換可能バッテリの１つまたは複数の特性、特徴、および／またはパターンに基づいて決定される）に基づいて、バッテリ寿命の延長／最大化、バッテリ性能の向上、および／またはエネルギー効率の改善などの１つまたは複数の目的を達成するために、バッテリを充電することができる。

前述の目的を達成するために、本システムは最初に複数のサンプリングバッテリから情報を収集することができる。いくつかの実施形態では、サンプリングバッテリは、現在バッテリ交換市場で展開されている交換可能バッテリを含むことができる。例えば、サンプリングバッテリは、ユーザの電気自動車に電力を供給するためにユーザ（例えば、バッテリプラン加入者）によって使用されてきたバッテリを含むことができる。いくつかの実施形態では、サンプリングバッテリは、まだ市場に出ていないバッテリ（例えば、工場、倉庫、研究所などで試験または保管されているもの）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、開示されているシステムは、複数のソース（例えば、バッテリ交換ステーション、電気自動車、バッテリ、ユーザのモバイル装置など）から情報を収集することができる。いくつかの実施形態では、開示されているシステムはデータベースから情報を収集することができる。

本システムは、（１）バッテリ製造情報、（２）バッテリ特性情報、（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つまたは複数のような、様々なタイプのバッテリ情報を収集するように構成されている。これらの情報セットを分析し、分析結果（例えば、参照情報としての）を充電されるべきバッテリの特性（すなわち、このバッテリがそうであり得る上述のタイプのバッテリ情報）と比較することによって、本システムは、充電されるべきバッテリをより良好に理解することができ、それゆえ、そのバッテリのための詳細なカスタマイズされた充電規則を生成することが可能である。

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。

上述の例は本開示の実施形態にすぎない。他の実施形態または実施態様では、本システムは、カスタマイズされたバッテリ充電規則についてのその分析をサポートするために他のタイプの情報を収集することができる。例えば、本技術のシステムは、環境情報（例えば、天気予報）、または、充電されるバッテリの充電プロセスに影響を与える可能性がある他の適切な情報（例えば、充電に使用された電源からの停電通知、電源の料金スケジュール、バッテリ交換ステーションの近くで２日以内に開催されるイベントがあることを示すイベント通知）を収集することができる。いくつかの実施形態では、電源の料金スケジュールは、様々な期間中に電力を引き出すことによって異なる料金を示すことができ、したがって、１つのバッテリ交換ステーション内のバッテリの充電規則は、上述の経済的条件に基づいて選択／カスタマイズすることができる。

いくつかの実施形態において、本技術のシステムは、収集された情報を分析し、（例えば、図５Ａ〜図５Ｃに示される特性曲線／線のように）様々なタイプのバッテリに対する充電パターンのセットを生成または識別する。次いで、生成または識別されたパターンは、目的または目標を達成するために充電されるべき１つまたは複数のバッテリを充電するための「参照情報」またはガイダンスとして使用され得る。例えば、分析に基づいて、本技術は、可能な限り特定のタイプのバッテリの最大容量を維持することができるカスタマイズされた充電規則を生成することができる。別の例として、本技術は、あるタイプのバッテリの寿命を延ばす／最大化することができるカスタマイズされた充電規則を生成することができる。いくつかの実施形態において、本技術は、特定のタイプのバッテリが最大数の充電サイクルを有することを可能にする（例えば、５００充電サイクル後、バッテリは依然としてその当初の容量の９０％を有することができる）カスタマイズされた充電規則を生成することができる。他の実施形態では、本技術は他のタイプの適切な目的（例えば、顧客満足度、バッテリ性能、ユーザ体験など）を有することができる。

いくつかの実施形態では、カスタマイズされたバッテリ充電規則は、２つ以上の候補充電規則から選択することができる（例えば、システムは、候補充電規則として１０個の一般的に使用される充電パターンを含むことができる）。例えば、開示されているシステムは、システムオペレータが選択するための候補充電規則のセットを生成することができる。例えば、開示されているシステムは、「バッテリ健全性」（例えば、充電サイクルまたは可能性のある劣化）に基づいて候補充電規則のセットを有することができる。バッテリの「劣化」とは、充電／放電後のフル充電容量（ＦＣＣ）の低下を意味し得る。例えば、「バッテリ健全性」に基づく候補充電規則のセットは、（１）９０〜１００％ＦＣＣ（例えば、わずかにしかまたはまったく劣化しない）または５００充電サイクル以内のバッテリについて、それらの電池温度が閾値（例えば、５０℃）を超えるときに、システムがこれらのバッテリの充電を停止すること、（２）８０〜９０％ＦＣＣ（例えば、許容可能な劣化）または５００〜７００充電サイクル以内のバッテリについて、電池温度が、例えば５０℃から５５℃の範囲であるときに、バッテリ需要が高いとシステムが判定した場合に（例えば、バッテリ需要を満たすために「バッテリ健全性」を犠牲にするために）システムが、これらのバッテリを充電し続けることができること、および（３）８０％ＦＣＣ未満または７００充電サイクルを超えるバッテリについて、システムが、これらのバッテリを相対的に低い電流で充電し、そのようなバッテリをシステムから取り外すことを計画し始めることを含むことができる。

いくつかの実施形態では、候補充電規則のセットは、１つまたは複数の「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、開示されているシステムは、システムオペレータが選択するための３つのデフォルト候補充電規則（すなわち、規則Ａ、Ｂ、およびＣ）を提供することができる。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設計できる。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、プラン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。充電規則（例えば、規則Ａ、Ｂ、およびＣ）の基準因子、閾値、および論理は、（１）システム選好情報、（２）統計分析の結果、（３）履歴データの機械訓練の結果、（４）履歴データ／リアルタイムデータのシミュレーション、および／または（５）実験結果に基づいて設定または更新することができる。

いくつかの実施形態では、候補充電規則は、周囲温度または湿度などの環境条件に基づいて決定することができる。例えば、開示されているシステムは、「高温」環境（例えば、３８℃を超える）に位置するバッテリに適用される候補充電規則のセットを有することができ、「低温」環境（例えば、１０℃未満）に位置するバッテリに適用される候補充電規則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、候補充電規則は、予測バッテリ需要（例えば、１時間などの所定の時間間隔以内の）に基づいて決定され得る。例えば、開示されているシステムは、（例えば、５５℃などの相対的に高い温度許容範囲で可能な限り早くバッテリを充電するために）高需要バッテリステーションに配置されたバッテリに適用される候補充電規則のセットを有することができ、（例えば、バッテリ温度が閾値を超えたときに充電しない）低需要バッテリステーションに配置されたバッテリに適用される候補充電規則の別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、予測バッテリ需要は、クラスタ化プロセスおよび／または機械学習プロセスを含む分析に基づいて生成される。例えば、開示されているシステムは、様々なサンプリングステーションからバッテリ需要情報（例えば、過去のバッテリ交換の回数、バッテリ予約、ユーザ挙動など）を収集する。システムは次に、（例えば、Ｋ平均クラスタ化プロセスによって）クラスタ化プロセスを実行して、複数の需要クラスタを決定する。クラスタは、「ステーション」と「時間間隔」の両方によって特徴付けることができる。例えば、クラスタＡは、午前１時から午前４時の間のステーションＸに対するバッテリ需要を表すことができ、クラスタＢは午後５時から午後６時の間のステーションＹに対するバッテリ需要を表すことができ、クラスタＣは午前２時から午前４時の間のステーションＺに対するバッテリ需要を表すことができる。

いくつかの実施形態では、開示されているシステムは「ジャストインタイム（ｊｕｓｔ−ｉｎ−ｔｉｍｅ）」充電プロセスを実行することができる。そのような実施形態では、システムは、バッテリがユーザに提供される前にフル充電され得るように、バッテリ需要が確認されるまで（例えば、ユーザ予約または予測需要）、相対的に遅い方法でバッテリを充電する（例えば、より長期間にわたってより低い電流を使用する、または、充電電力がより安価である期間中にバッテリを充電する））。より低い電流で充電する結果として、バッテリ健全性が改善され、かつ／または、バッテリの寿命が延びる可能性がある。バッテリ需要が確認されると、システムは、バッテリ需要を満たすように、相対的に高速な方法で（例えば、より短い期間にわたってより高い電流を使用して）バッテリを充電することができる。確認されたバッテリ需要が予測需要である場合、システムはその需要を満たすためバッテリを充電することだけができる。例えば、規則Ｂ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、バッテリ交換ステーションＡのデフォルト充電規則として設定される。いくつかの実施形態において、バッテリ交換ステーションＡにおいて次に確認されたバッテリ需要が４時間後に発生する予測需要である場合、システムは規則Ａに切り替えて、バッテリ健全性を維持するように、バッテリを低速に充電することができる。

いくつかの実施形態では、開示されているシステム（例えば、サーバ）は、新たなまたは更新されたバッテリ充電規則を実行すべきか否かをステーションシステムがグローバルにまたはローカルに決定できるように、新たなまたは更新されたバッテリ充電規則についてシミュレーションを実行することができる。例えば、システムは、定期保守のために第１のバッテリ交換ステーションがオフラインになったと判定することができる。システムは次に、第１のバッテリ交換ステーションに近い第２のバッテリ交換ステーションに対する更新されたバッテリ充電計画（複数の充電規則を含むことができる）を生成する。例えば、システムは、第１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、第２のバッテリ交換ステーション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、システムは、更新されたバッテリ充電計画を第２のバッテリ交換ステーションに送信する。

更新されたバッテリ充電計画を受信した後、第２のバッテリ交換ステーションは、更新されたバッテリ充電計画につい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。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充電計画に基づいて、第２の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充電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充電計画は、（使用される既存のバッテリ充電計画である）通常のレートよりも速い充電レートでそのバッテリを充電するように第２のバッテリステーションに要求する。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、第２のバッテリステーションは、更新されたバッテリ充電計画を実施しないと決定することができる。

いくつかの実施形態では、候補充電規則は、経済的または財政的条件（例えば、充電に使用される電気料金、装置交換ステーションをある土地に配置するためのレンタル料金などのような、充電に関連するコストまたは費用）に基づいて決定することができる。例えば、開示されているシステムは、充電コストが時々変わる地域に位置するバッテリに適用される候補充電規則のセット（例えば、割引料金でのみバッテリを充電するための）を有し、充電コストが一定のままである地域にあるバッテリに適用される候補充電規則の別のセット（例えば、いつでもバッテリを充電することができる）を有することができる。

いくつかの実施形態では、候補充電規則は、バッテリ充電サイクル数、健全性指数、バッテリの電池タイプなどのようなバッテリ参照情報に基づいて決定することができる（例は以下で詳細に説明する）。例えば、バッテリが新しいとシステムが判定した場合（例えば、新たな電池タイプまたはパッケージングメカニズムを有する）、システムは充電電流がより高い充電規則を選択することができる（例えばバッテリが新しいため、より高い充電電流がバッテリを著しく劣化させることなく、バッテリをより早く充電することができる）。

いくつかの実施形態では、候補充電規則は、上述した様々な因子の組み合わせ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、開示されているシステムは、バッテリ交換ステーションが従うべきデフォルト充電規則を生成することができる（すなわち、バッテリステーションは、このデフォルト充電規則に基づいてその中に配置されたすべてのバッテリを充電する）。同じバッテリ位置に位置するバッテリは共通するいくつかの因子（例えば、同じ環境条件、バッテリ需要、充電コストなど）を有することがあるため、（例えば、計算資源を節約するために）システムが、同じバッテリステーションに位置するバッテリに同じ充電規則割り当てることが有利であり得る。いくつかの実施形態では、割り当てられた充電規則をバッテリ固有の情報に基づいてさらに調整することができる（例えば、挿入されたバッテリの特性に基づいて、割り当てられたデフォルト規則を変更するために）。いくつかの実施形態では、充電規則は、オペレータによって命名／理解または制御／監視される条件に対応する必要がない重み付けを有するいくつかの因子／条件に従って設定することができる。そのような実施形態では、充電規則は一連の条件判定とすることができ、図５Ａ〜図５Ｃに示す特性曲線／線のように見えなくてもよい。

いくつかの実施形態では、候補充電規則は、サーバによって記憶および／または維持することができる。そのような実施形態では、サーバは、更新された充電規則またはコマンドを定期的にバッテリステーションに送信またはディスパッチすることができる（例えば、「スロット２においてバッテリを２００ｍＡで１０分間充電する」などのコマンド）。いくつかの実施形態では、各バッテリステーションは、その中に配置されたバッテリを充電するためのデフォルトバッテリ充電規則のセットを記憶または維持することができ、そのデフォルトバッテリ充電規則のセットはサーバによって定期的に（例えば毎日、毎週、毎四半期など）更新することができる。

いくつかの実施形態では、ユーザがバッテリ交換ステーションのバッテリスロットにバッテリを挿入すると（すなわち、バッテリ交換ステーションにおけるバッテリ交換）、本システム（例えば、バッテリ交換ステーションまたは１つまたは複数のバッテリステーションとサーバとの組み合わせ）は、挿入されたバッテリの存在を検出し、その後、分析プロセスを開始する。システムは、挿入されたバッテリに取り付けられたメモリから、挿入されたバッテリに関連するバッテリ情報を引き出すことによって開始することができる。次にシステムは、挿入されたバッテリからのバッテリ情報を、生成された特性／パターン（例えば、「参照情報」）と比較して、一致（または実質的一致）があるか否かを確認する。そうである場合、システムはそれに従って、所定の目的（例えばバッテリ性能または寿命を増加／最大化する、充電費用を最小限に抑える、特定の予測需要を満たすなど）を達成するために、または、所定の目的の１つを達成しながら、割り当てられた需要を満たすために、挿入されたバッテリに対してカスタマイズされた充電規則を生成する（または候補充電規則から１つを選択する）ことができる。そうでない場合、システムは、デフォルト規則に基づいて、カスタマイズされた充電規則を生成することができる（例えば、挿入されたバッテリの製造情報に基づいて最も近い基準を識別する、挿入されたバッテリの使用情報に基づいて最も近い基準を識別するなど）。この構成によって、本システムは、挿入された各バッテリに対して適切なカスタマイズされた充電規則を効率的に提供することができ、それに従ってシステム全体の効率を高めることができる。

本開示の別の態様は、リアルタイム（例えば、数ミリ秒から数秒）またはほぼリアルタイム（例えば、数分から数時間）でバッテリ充電規則を提供することである。例えば、ユーザがバッテリ交換ステーション内にバッテリを配置すると、本システムはそのバッテリに対する適切な充電規則を直ちに提供することができる。いくつかの実施形態では、システムは、バッテリの予測需要、充電コスト、ユーザ需要／予約、環境条件、将来または現在のイベントなどの他の因子に基づいて充電規則をさらに調整することができる。

例えば、システムは、少なくともユーザのバッテリ予約に基づいて２時間以内の大きいバッテリ需要を予測するため、（例えば、より高い充電レートまたは充電電圧によるより速い充電プロセスを使用することによって）充電プロセスを加速することができる。別の例として、充電プロセスを直ちに完了する必要がない（例えば、真夜中であり、システムがいかなる即時のバッテリ需要も予測しない）ため、または、そうすることで充電費用が下がる可能性があるため（例えば、オフピーク時には電源の料金が下がるため）、システムは、（例えば、より低い充電レートまたは充電電圧を用いるより低速の充電規則／プロファイルを使用／選択することによって）充電プロセスを遅延させることができる。いくつかの実施形態では、例えば、システムは、それらのＳｏＣに基づいてステーション内の利用可能なバッテリに優先順位を付けることができる。次いで、システムは、バッテリの特性に基づいてこれらのバッテリを充電する方法を決定することができる（例えば、特性は充電規則によって表すことができる）。例えば、システムは、特定のＳｏＣ範囲（例えば、５０〜８０％）内でバッテリを充電することのみができる。例えば、現在午前１０時であり、午後８時にステーションＳＴ１において４回のバッテリ交換があり、今から午後８時までの予測バッテリ需要がないことを予測需要が示すと仮定する。現在、ステーションＳＴ１には、５０〜８０％ＳｏＣ範囲内の４個のバッテリがある。ステーションＳＴ１がこれら４個のバッテリを準備／充電してＳｏＣ閾値（例えば９０％）に達するのに２時間かかる。この例では、ステーションＳＴ１は、午後６時にこれらのバッテリの充電を開始することを計画することができる。したがって、本開示は、バッテリ交換サービスプロバイダが様々な目標（例えば、顧客満足、全体的な充電費用の最小化など）を達成するために、（例えば、充電規則および予測需要に基づいて）適切な充電計画を提供することができる。

本開示は、カスタマイズされたバッテリ充電規則をリアルタイムまたはほぼリアルタイムで提供するように設計されたシステムおよび方法を説明する。様々な実施形態は、以下の技術的改善、すなわち、（１）バッテリ交換ステーションが従うように整えられた効率的なリアルタイムまたはほぼリアルタイムのバッテリ充電規則、（２）バッテリ寿命および性能を効率的に増加／最大化する能力、（３）オペレータが複数の因子に基づいて望ましいバッテリ充電規則を設定することを可能にする能力、および（４）満足のいくバッテリ体験をエネルギー効率的に提供することによって向上したユーザ体験を提供する能力のうちの１つまたは複数を提供することができる。

以下の説明では、説明の目的で、本技術の実施形態の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が述べられている。しかしながら、本技術の実施形態はこれらの具体的な詳細のいくつかがなくても実施され得ることは明らかであろう。

図１は、本技術の実施形態によるシステム１００を示す概略図である。システム１００は、（１）複数のサンプリングバッテリ１０１（図１に１０１Ａ〜Ｃとして示す）から情報を収集し、（２）収集した情報に基づいて複数の充電規則を生成し、（３）充電規則および予測バッテリ需要に基づいて、複数のバッテリ交換ステーションに対する充電計画を生成する（充電計画は、ステーションが実行するための「バッテリ特有の」充電コマンドを含む）ように構成される。いくつかの実施形態では、サンプリングバッテリ１０１は、システム１００のオペレータによって所有または管理されるすべてのバッテリから選択することができる。システム１００は、サーバ１０３と、サーバ１０３に接続されたデータベース１０５と、バッテリ交換ステーション１０７とを含む。図示のように、バッテリ交換ステーション１０７は、有線または無線の通信ネットワーク１０９を介してサーバ１０３と通信することができる。サンプリングバッテリ１０１の各々はバッテリメモリ１１３（図１において１１３Ａ〜Ｃとして示される）を含む。バッテリメモリ１１３は、対応するサンプリングバッテリ１０１に関連するバッテリ情報を記憶し記録するように構成されている。いくつかの実施形態では、バッテリメモリ１１３は、サンプリングバッテリ１０１に取り付けられたコントローラ（例えば、図１には示されていない制御チップ、プロセッサなど）に結合することができる。コントローラは、バッテリメモリ１１３に記憶されているバッテリ情報を管理することができる。

図１に示すように、サーバ１０３は、（１）ネットワーク１０９を介してバッテリ交換ステーション１０７を介してバッテリメモリ１１３Ａからバッテリ情報を収集し、（２）収集した情報に基づいて複数の充電規則を生成し、（３）充電規則および予測バッテリ需要に基づいて、バッテリ交換ステーション１０７のための充電計画を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、サーバ１０３はネットワーク１０９を介してバッテリメモリ１１３Ｂからバッテリ情報を直接受信することができる。サーバ１０３はまた、ネットワーク１０９を介してモバイル装置１１１（例えば、サンプリングバッテリ１０１Ｃを管理するように構成されたアプリを有するバッテリユーザのスマートフォン）を通じてバッテリメモリ１１３Ｃからバッテリ情報を受信することもできる。バッテリ情報を収集した後、サーバ１０３は収集したバッテリ情報を分析して、データベース１０５から充電規則を選択するための、またはカスタマイズされたバッテリ充電規則を生成するための参照情報として使用することができるバッテリ特性またはパターンを決定または識別することができる。いくつかの実施形態では、サーバ１０３は、車両を介して（例えば、その中に配置されたバッテリを監視する車両コントローラを介して）バッテリ情報を受信することができる。いくつかの実施形態では、サーバ１０３は、充電装置（例えば、ユーザが家庭用コンセントによってバッテリを充電することを可能にする充電器）を介してバッテリ情報を受信することができる。サーバ１０３の実施形態は、図４を参照して以下に詳細に説明される。

いくつかの実施形態では、サーバ１０３は、各バッテリ交換ステーション１０７内のバッテリの需要情報およびＳｏＣに基づいて複数のバッテリ交換ステーション１０７を管理することができる。サーバ１０３は、充電規則に基づいて各交換可能エネルギー貯蔵装置１０７の充電計画を決定する（そして充電コマンドを生成する）ことができる。

例えば、バッテリ交換ステーション１０７がその中に６個のバッテリ（バッテリＢ１〜Ｂ６）を有すると仮定する。バッテリＢ１〜Ｂ６はそれぞれ、９２％、９０％、７２％、６５％、４５％、および３０％のＳｏＣを有する。いくつかの実施形態では、満足のいくユーザ体験を提供するために、システム１００は、ＳｏＣ閾値（例えば、９０％ＳｏＣまたは８５％から９５％ＳｏＣの間の調整可能閾値）を設定することができ、それによって、この閾値を超えるバッテリのみが、ユーザが交換し、または、取得することができるバッテリであると考えることができる。いくつかの実施形態では、バッテリＢ１〜Ｂ６の各々は優先順位値を有することができる（例えば、どのバッテリを残りのバッテリの前に交換するかを決定するために）。例えば、バッテリＢ１〜Ｂ６の優先順位値は、各バッテリのＳｏＣ（および他の特性）に従って、「１」、「２」、「３」、「４」、「５」、および「６」として割り当てることができる。いくつかの実施形態では、優先順位値、「取得する準備ができている」（ＳｏＣが９０％を超えているバッテリＢ１およびＢ２）および「準備ができていない」（ＳｏＣが９０％未満のバッテリＢ３〜Ｂ６）を維持しながら、バッテリＢ１〜Ｂ６を２つのグループに分類することができる。いくつかの実施形態では、保守または交換が必要なバッテリを含むことができる「ロックされたバッテリ」などの第３のグループがあり得る。

一例では、ゼロＳｏＣから９０％ＳｏＣまでバッテリを充電するのに約２．５時間かかると仮定する。システム１００は、少なくとも次の２時間（バッテリＢ１〜Ｂ６を充電するのに十分な時間を許容するため）にわたって需要情報（例えば、予測バッテリ需要）を取得することができる。言い換えれば、バッテリ交換ステーション１０７の充電計画の決定は、バッテリの予測需要と、バッテリをフル充電するのに必要な時間とに基づく。

次の時間の予測需要が２個のバッテリであり、次の時間の後の時間の予測需要が４個のバッテリであると仮定する。したがって、システム１００のサーバ１０３は、需要情報に基づいてバッテリＢ１〜Ｂ６の充電規則を選択することができる。この例では、システム１００は、（１）バッテリＢ１およびＢ２のＳｏＣを維持し、（２）相対的に遅い充電規則に基づいてバッテリＢ３およびＢ４を充電し（例えば、それらのＳｏＣは９０％閾値に近い。相対的に遅い充電プロセスを使用すると、プロセス中に発生する熱を減らすことができ、これはバッテリ寿命にとって有益である）、（３）（例えば、予測需要を満たすために）相対的に速い充電規則に基づいてバッテリＢ５およびＢ６を充電することを決定することができる。

「取得する準備ができている」グループ内のバッテリを充電するか否かの決定は、バッテリ交換ステーション１０７の利用可能な電力に基づく。また、利用可能な電力は、バッテリの充電レートを決定するための因子にもなり得る。一例では、システム１００は、（ａ）これらのバッテリのＳｏＣがＳｏＣ閾値を超えたときに一定の電圧でバッテリを充電するための充電規則に基づいてバッテリＢ１およびＢ２を充電し、（ｂ）相対的に遅い充電規則に基づいてバッテリＢ３およびＢ４を充電し（例えば、バッテリのＳｏＣが９０％未満のときに０．３Ｃの充電レートでバッテリを充電する。ここで、「Ｃ」はバッテリ充電の「Ｃレート」を意味する）、例えば、バッテリの容量は一般的に「１Ｃ」においてレーティングされ、これは、１Ａ−ｈｒにおいてレーティングされているフル充電されたバッテリが１時間にわたって１Ａを提供するものとすることを意味する）、（ｃ）相対的に速い充電規則でバッテリＢ５およびＢ６を充電する（例えば、バッテリのＳｏＣが７０％未満のときは０．７Ｃの充電レートでバッテリを充電する）ように決定することができる。このバッテリ交換ステーション１０７において利用可能な電力が制限されている場合、システム１００のサーバ１０３は、選択された充電規則およびバッテリ交換ステーション１０７の利用可能な電力に基づいて充電コマンドを生成することができ、それによって、バッテリＢ５およびＢ６は、０．７Ｃより低いレートで充電することができ、これら２つのバッテリをフル充電するための推定時間が長くなり得る。

一態様では、システム１００のサーバ１０３は、サーバ１０３に記憶されている充電規則のセットに基づいて生成される充電コマンドのパッケージ（例えば、上述のバッテリＢ１〜Ｂ６についての項目（ａ）、（ｂ）および（ｃ））を、バッテリ交換ステーション１０７に送信することができる。この構成により、システム１００は、バッテリ耐久性を不必要に犠牲にすることなく、予測需要を満たすための様々な充電方式を提供することができる（例えば、前述の例ではバッテリＢ５およびＢ６の耐久性は何らかの理由で予測需要を満たすために犠牲にされる）。

いくつかの実施形態において、開示されている技術は、（１）バッテリ交換ステーション１０７上に現在位置している各バッテリに対して選択された充電規則に基づいてこれらのバッテリに対する充電コマンドを定期的または頻繁に生成し、（２）生成したコマンドをバッテリ交換ステーション１０７に送信することによって、サーバ１０３が様々なバッテリ交換ステーション１０７内の複数のバッテリを管理することを可能にする。例えば、システム１００は、装置交換ステーション１０７内に配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の交換、利用可能な電力の変更、需要情報の変更、または装置交換ステーション１０７に配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の予約などのトリガイベントに応答して、バッテリ交換ステーション１０７内に現在配置されているバッテリの各々に対して新たな充電コマンドを生成する新たな充電規則を選択することができる。例えば、サーバ１０３がその予測を行う前にバッテリ交換ステーション１０７においてバッテリ交換が行われた場合、バッテリＢ１およびＢ２が、それらの設定された優先順位（すなわち割り当てられた優先順位値）に従ってユーザに提供され、ＳｏＣが５０％未満の２つのバッテリは、バッテリ交換ステーション１０７に戻される。需要情報は同じままであるが、バッテリのＳｏＣの状況は異なる。結果として、システム１００のサーバ１０３は、このバッテリ交換に応答して、（１）バッテリ交換ステーション１０７内のすべてのバッテリに対する充電規則を選択すること、および（２）それぞれ更新された充電規則に基づいてバッテリに対する新たな充電コマンドを生成することを含む、充電計画全体を更新する。実施形態は、以下に詳細に説明される。

例えば、関連する方法は、例えば（Ｓ１）（例えばステーション１０７と同様に）複数のステーション内のバッテリの数を計算するステップと、（Ｓ２）バッテリの優先順位を（例えば、ＳｏＣに基づいて）決定するステップと、（Ｓ３）優先順位に基づいてバッテリをグループ化するステップとを含むことができる。例えば、バッテリは、第１のグループ、第２のグループおよび第３のグループの３つのグループに分割することができる。第１のグループにはＳｏＣが９０％以上のバッテリがあり、第２のグループにはＳｏＣが９０％以下のバッテリがあり、第３のグループには（保守／交換スケジュールに起因して）「ロックされた」、「充電不可」、または「交換不可」のバッテリがある。一例として上述のバッテリＢ１〜Ｂ６（ＳｏＣ：９２％、９０％、７２％、６５％、４５％、および３０％）を使用すると、Ｂ１およびＢ２が第１のグループに割り当てられ、Ｂ３〜Ｂ６が第２のグループに割り当てられる。この例では、第３のグループにバッテリは割り当てられない。Ｂ１が最高の優先順位を有し、Ｂ６が最低の優先順位を有する。バッテリの特性（例えば、バッテリの寿命またはバッテリの電池タイプ）に他の有意な差があるいくつかの例では、優先順位はまた、これらの特性に基づいて調整することもできる。

関連する方法は、（Ｓ４）ある時間間隔（例えば、他の実施形態では次の２時間または他の時間間隔）においてバッテリ需要予測を受信するステップをさらに含むことができる。時間間隔は、バッテリによって必要とされる充電時間の平均（例えば、２時間）に基づいて決定される。例えば、次の時間のバッテリ需要予測は「２」であり（すなわち、２回のバッテリ交換が予測される）、次の時間の後の時間中のバッテリ需要予測は「４」である。この実施形態では、次の時間の需要を満たすためにバッテリＢ１およびＢ２を使用することができ、次の時間後の時間の需要を満たすためにバッテリＢ３〜Ｂ６を準備／充電することができる。

関連する方法は、（Ｓ５）バッテリを充電するために利用可能な電力（例えば、バッテリ交換ステーション１０７が利用することができる利用可能な電力、予測される停電など）を決定するステップと、（Ｓ６）優先順位に基づいて、充電するバッテリを選択するステップと、（Ｓ７）各バッテリの充電規則を決定／選択するステップとをさらに含むことができる。

充電規則の１つ（すなわち、充電規則ＣＲ１）が、（ａ）９５％を超える（９５％を含む）ＳｏＣを有するバッテリに対して、「最も遅い」充電プロセス（例えば、０．２Ｃ）を使用すること、および（ｂ）９５％未満のＳｏＣを有するバッテリに対して、「より速い」充電プロセス（例えば０．７Ｃ）を使用することを含むと仮定する。充電規則ＣＲ１は、予測需要を満たすことが需要されるときに選択され得る（例えば、緊急の需要を満たすためでない限り、より良好なバッテリ寿命予測のためにはより遅い充電プロセスを使用することが好ましい）。

また、別の充電規則（すなわち、充電規則ＣＲ２）は、（ａ）９０％を超える（９０％を含む）ＳｏＣを有するバッテリを、第１の充電レート（例えば、０．２Ｃ、「最も遅い」充電プロセス）において充電すること、（ｂ）６０％から９０％のＳｏＣを有するバッテリを、第２の充電レート（例えば、０．４Ｃ、「より遅い」充電プロセス）において充電すること、および（ｃ）６０％未満のＳｏＣを有するバッテリを、第３の充電レート（例えば、０．７Ｃ、「より速い」充電プロセス）において充電することを含むことができる。本発明の例では、バッテリＢ５およびＢ６は、充電規則ＣＲ１に基づいて充電されるように選択される（例えば、バッテリＢ５およびＢ６をフル充電するにはおそらく２時間かかる）。バッテリＢ１およびＢ２のＳｏＣはＳｏＣ閾値を超えているため、バッテリＢ１およびＢ２は充電規則ＣＲ２に基づいて充電することができる。充電規則ＣＲ２を用いてバッテリＢ３およびＢ４に割り当てられた需要を満たすことは容易であるため、バッテリＢ３およびＢ４も充電規則ＣＲ２に基づいて充電することができる。

いくつかの実施形態では、関連する方法は、（Ｓ８）バッテリの特性（例えば、現在の温度、ＳｏＣなど）に基づいて充電レート（例えば、上述の充電レート「Ｃ」）を決定することをさらに含むことができる。このステップは、充電規則の「微調整」と考えることができる。例えば、この方法は、各バッテリの充電レートを決定するためにＳｏＣを使用することを含むことができる。例えば、バッテリＢ１およびＢ２（ＳｏＣが９０％を超える）は０．２Ｃで充電することができ、これは、ステップ（Ｓ７）においてバッテリＢ１およびＢ２に対して選択されている充電規則ＣＲ２を参照した「最も遅い」充電プロセスである。バッテリＢ３およびＢ４（ＳｏＣは８９−６０％の範囲）は、「０．４Ｃ」のレートで充電することができる。バッテリＢ５およびＢ６（ＳｏＣが５０〜０％の範囲内にある）は、充電規則ＣＲ１を参照して、「０．７Ｃ」のレートで充電することができる。いくつかの実施形態では、充電規則はバッテリの温度に関する条件をさらに含む。例えば、充電規則ＣＲ２の条件（ｃ）では、ＳｏＣが６０％未満のバッテリは、第３の充電レート（例えば、０．７Ｃ）で充電されるが、バッテリの温度が特定の温度閾値（例えば、５０℃）を超える場合、バッテリを損傷するだけでなく、ユーザ体験にも影響を及ぼす可能性があるバッテリの過熱を防止するように、バッテリは第２の充電レート（例えば、０．４Ｃ）で充電される。

いくつかの実施形態では、関連する方法は、（Ｓ９）（例えば、上述のステップＳ５で説明したように）利用可能な電力などの他の因子に基づいて充電レート（例えば上述の充電レート「Ｃ」）を調整するステップをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、予測される停電があり、装置変更ステーション１０７がバッテリを充電するために限られた電力しか有しない場合、当該ステーションは特定のＳｏＣ範囲（例えば、ＳｏＣ ５０〜８０％）でしかバッテリを充電することができない。例えば、バッテリＢ３およびＢ４のみが充電される。別の例として、限られた電力のみが電源から供給さ得るため、装置交換ステーションが、対応する充電規則に基づいてその中に配置されているすべてのバッテリを充電することができない。また、利用可能な電力を共有する必要がある同じ場所に複数のバッテリステーションユニット（例えば、容易で迅速な拡張を可能にするモジュール式設計）が存在し得る。いくつかの例では、電力は再生可能電源（例えば太陽電池パネル）によって供給することができ、これらの電源によって提供される電力は時間とともに変化し得る。

いくつかの実施形態では、関連する方法は、（Ｓ１０）決定された充電規則および調整／決定された充電レートに基づいて各バッテリ（例えばバッテリＢ１〜Ｂ６）に対する充電コマンドを生成するステップをさらに含む。その後、サーバ１０３は、生成された充電コマンドを各装置交換ステーション１０７に送信することができる。その後、装置交換ステーション１０７は充電コマンドを実施することができる。言い換えれば、充電コマンドの各々は、装置交換ステーション１０７が対応する充電コマンドによってその中に配置されたバッテリを充電することができるように、調整／決定された充電レートの正確な値を含む。サーバ１０３は、バッテリのステータス（ＳｏＣ、温度など）を継続的に監視し、それぞれ、バッテリに対応する充電規則に従って充電コマンドを更新することができる。

前述の実施形態（例えば、ステップＳ１〜Ｓ１０）は、エネルギー貯蔵装置に対する予測需要に基づいて、装置交換ステーション１０７のための「充電計画」をどのように形成するかを説明している。サーバ１０３は、それぞれ、サーバ１０３に接続されている装置交換ステーション１０７ごとに充電計画を作成することができる。上述したように、「充電計画」は、エネルギー貯蔵装置を健全で耐久性のある状態に保ちながらユーザからの需要を満たすように、接続されたすべての装置交換ステーション１０７およびその中のエネルギー貯蔵装置を管理するためのサーバ１０３の全体的な戦略を表す。各装置交換ステーションの「充電計画」は、装置交換ステーション１０７のエネルギー貯蔵装置に対して選択され割り当てられる「充電規則」を含む。充電規則は、エネルギー貯蔵装置を充電すること（およびそれによって達成することができる対応する目的）の詳細を記述する。また、装置交換ステーション１０７に配置された各エネルギー貯蔵装置の「充電コマンド」は、割り当てられた／選択された「充電規則」に基づいて生成され、バッテリの現在の状態（ＳｏＣ、温度など）および割り当てられた／選択された充電規則に基づいて頻繁に更新され得る。

データベース１０５は、本開示に関連する情報（例えば、需要情報、サーバ１０３によって収集される情報、サーバ１０３によって分析される情報、サーバ１０３によって生成される情報（例えば、充電規則、充電計画、または充電コマンド）、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、ユーザ運転／乗車習慣、環境条件、イベント情報など）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１０５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１０５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。

ネットワーク１０９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１０９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１０７またはモバイル装置１１１は、（例えば、有線または無線通信によって）ネットワークインターフェースを介してネットワーク１０９に接続することができる。サーバ１０３は、ネットワーク１０９を含む任意の種類のローカルネットワーク、ワイドエリアネットワーク、有線ネットワーク、また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を介してデータベース１０５に結合することができる。いくつかの実施形態では、ネットワーク１０９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。

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、サンプリングバッテリ１０１からバッテリ情報を収集し、上述の分析を実行するように構成することができる。そのような実施形態において、バッテリ交換ステーション１０７は、収集したバッテリ情報を分析して、カスタマイズされたバッテリ充電規則を生成するための参照情報として使用することができるバッテリ特性またはパターンを決定または識別することができる。そのような参照情報は、ローカルに（例えば、バッテリ交換ステーション１０７に）記憶することができ、またはサーバ１０３に送信またはアップロードすることができる。バッテリ交換ステーション１０７の実施形態は、図２および図３を参照して以下に詳細に説明される。

図２は、本技術の実施形態によるシステム２００を示す概略図である。システム２００は、交換可能バッテリ２０１に対するカスタマイズされたバッテリ充電規則またはプロファイルを決定するように構成される。システム２００は、サーバ２０３と、データベース２０５と、バッテリ交換ステーション２０７とを含む。サーバ２０３、データベース２０５、およびバッテリ交換ステーション２０７は、ネットワーク２０９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２０７は、（ｉ）ユーザと対話するように構成されたディスプレイ２１５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２１７ａ〜ｈを有するバッテリラック２１９とを含む。

動作中、６つのバッテリスロット（例えば、スロット２１７ａ、２１７ｂ、２１７ｄ、２１７ｅ、２１７ｆ、および２１７ｈ）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２１７ｃおよび２１７ｇ）は、ユーザが交換されるべきバッテリ（例えば、低電力バッテリ）を挿入するために確保される。上記のバッテリＢ１〜Ｂ６または図１で説明したサンプリングバッテリ１０１Ａ〜１０１Ｃは、それぞれこれらのバッテリスロット２１７ａ〜ｈに配置することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション２０７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２０７は、オペレータがバッテリ交換ステーション２０７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２０７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、太陽電池、風力発電機、燃料を動力源とする発電機など）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２０３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２０７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２０７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２０７はロック機構なしで実施することができる。

図１を参照して上述したように、複数のサンプリングバッテリ１０１から収集されたバッテリ情報に基づいて、参照情報の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、参照情報はデータベース２０５またはサーバ２０３に記憶することができる。ユーザは、交換可能バッテリ２０１（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２１３を含む）をバッテリ交換ステーション２０７の空のバッテリスロット（例えば、図２に示すスロット２１７ｃ）に挿入することができる。バッテリ交換ステーション２０７は、バッテリ情報を収集してサーバ２０３に送信することができる。サーバ２０３は、収集されたバッテリ情報を分析し、記憶されている参照情報と比較する。それに従って、サーバ２０３は、目的を達成するために交換可能バッテリ２０１に対するカスタマイズされたバッテリ充電規則を生成する。

いくつかの実施形態では、サーバ２０３は、交換可能バッテリ２０１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充電規則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、最初に交換可能バッテリ２０１の以前の充電規則を（例えば、収集された情報から）識別し、次に、交換可能バッテリ２０１に対するカスタマイズされたバッテリ充電規則を生成するように、参照情報に基づいてそれを調整することができる。例えば、（参照情報の一部となり得る）最近の分析／研究は、交換可能バッテリ２０１がある期間にわたって特定の温度で充電される場合、より良好に機能し得ることを示唆し得る。それに従って、サーバ１０３は、以前の充電規則を調整して、更新された充電規則を生成することができる。

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２０７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２０７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充電規則を生成することができる。バッテリ交換ステーション２０７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充電規則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２０７は、将来の使用のために、生成され、カスタマイズされた充電規則をサーバ２０３にアップロードすることができる。

図３は、開示されている技術の実施形態による（充電）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、１つまたは複数のセンサ３１１、記憶構成要素３１３、および複数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（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線、セルラ、ＩＥＥＥ８０２．１１などの下で通信するのに適した装置）は、車両３１（例えば、交換可能バッテリ２０１をその電源として使用する電気自動車）、モバイル装置３２（例えば、交換可能バッテリ２０１を管理するように構成されたアプリを有するバッテリユーザのスマートフォン）、サーバ３３（例えば、サーバ１０３、２０３、または、図４を参照しながら後述するサーバシステム４００）、他のステーションステーション、および／または他の装置のような他のシステム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、様々なソースからバッテリ情報を収集し、収集した情報を分析するように構成される。例えば、バッテリ管理構成要素３０９は、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３４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３１に関する情報を収集することができる。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、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。バッテリ情報を受信した後、サーバ３３は、受信したバッテリ情報を分析し、所定の目的を達成するためのバッテリに対するカスタマイズされたバッテリ充電規則を生成するように、受信したバッテリ情報を参照情報と比較することができる。

いくつかの実施形態では、バッテリ管理構成要素３０９は、（いくつかの実施形態では、サーバ１０３、３０３および図４を参照して下記に詳述するサーバシステム４００と同様に機能することができる）サーバ３３からの命令に基づいて、バッテリスロット３１７内に配置されている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、更新された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、バッテリスロット３１７のうちの１つに挿入されたバッテリに関連する収集されたバッテリ情報を分析し、収集されたバッテリ情報を参照情報と比較することができる。バッテリ管理構成要素３０９は、それに応じて、比較に基づいて、挿入されたバッテリに対するカスタマイズされたバッテリ充電規則を生成することができる。いくつかの実施形態では、カスタマイズされたバッテリ充電規則はサーバ３３によって決定することができる。

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。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３４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、またはバッテリ管理構成要素３０９によって生成される所定のカスタマイズされた充電規則に基づいて、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、カスタマイズされた充電規則は、サーバ３３によって生成されるバッテリ需要予測に基づいて調整することができる（例えば、バッテリ需要予測は、予測されるユーザ挙動、ステーション特性、バッテリ交換ステーションの近くでのイベントなどに基づいて生成することができる）。例えば、ステーションシステム３００は、電源３４からの、バッテリ充電規則を実施するのに十分な電力がないと判定した場合、バッテリ充電規則を実施するのを遅延させることができる。

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／またはサーバ３３に送信することができる。いくつかの実施形態では、測定された情報は、カスタマイズされた充電規則を生成するために使用される参照情報に含めることができる。例えば、カスタマイズされた充電規則は、ステーションシステム３００の周囲の温度またはバッテリスロット３１７の温度に応じて変わり得る。

図４は、本技術の実施形態によるサーバシステム４００を示す概略図である。サーバシステム４００は、サーバシステム４００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４００はまた、収集された情報を分析し、その分析に基づいて、クライアントステーション４０がその中の充電プロセスを制御するための、カスタマイズされたバッテリ充電規則を生成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４０は、上述のバッテリ交換ステーション１０７または２０７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４０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。上述のサーバ３３、１０３または２０３は、サーバシステム４００のものと同様の構造、構成要素、および／または要素を有することができる。

図４に示すように、サーバシステム４００は、プロセッサ４０１と、メモリ４０３と、入出力（Ｉ／Ｏ）装置４０５と、記憶構成要素４０７と、充電規則分析構成要素４０９と、電源分析構成要素４１１と、ステーション分析構成要素４１３と、ユーザ挙動分析構成要素４１７と、車両分析構成要素４１９と、通信構成要素４２１とを含む。プロセッサ４０１は、サーバシステム４００内のメモリ４０３および他の構成要素（例えば構成要素４０５〜４２１）と対話するように構成される。

Ｉ／Ｏ装置４０５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４０５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４０５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、スピーカ、または他の外部装置）を含んでもよい。

記憶構成要素４０７は、一時的または永続的に、サーバシステム４００に関連する情報、データ、ファイル、または信号（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４０７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４２１は、他のシステム（例えば、クライアントステーション４０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。

充電規則分析構成要素４０９は、分析されるべきバッテリ情報を収集し（例えば、記憶構成要素４０７内に）記憶するように構成される。収集された情報は、様々なソース（例えば、バッテリ交換ステーション、電気自動車、バッテリ、ユーザのモバイル装置など）からの複数のサンプリングバッテリから収集することができる。収集されるバッテリ情報は、例えば、（１）バッテリ製造情報（例えば、バッテリ製造者、製造日、製造バッチ、製造シリアル番号、ハードウェアバージョン、ファームウェアバージョン、電池タイプなど）、（２）バッテリ特性情報（例えば、バッテリ容量、バッテリ放電容量、推奨バッテリ動作温度、ＳＯＨなど）、（３）バッテリ充電情報（例えば、ＳＯＣ情報、現在のバッテリ温度、現在の電池温度、現在の回路温度、エラーステータス、推奨バッテリ充電温度、推奨バッテリ充電電流、推奨バッテリ充電電圧、推奨バッテリ充電サイクル、推奨バッテリ充電速度、推奨バッテリ充電時間など）、（４）バッテリ使用情報（例えば、バッテリ寿命、バッテリ内部抵抗、実際のバッテリ充電温度、実際のバッテリ充電電流、実際のバッテリ充電電圧、実際のバッテリ充電サイクル、実際のバッテリ充電速度、実際のバッテリ時間、実際のバッテリ動作温度、実際のバッテリ放電時間など）、および（５）バッテリ識別情報（例えば、配備された各バッテリに対する固有のバッテリシリアル番号）のうちの１つまたは複数を含む。収集された情報を受け取った後、充電規則分析構成要素４０９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、バッテリの充電プロセスに影響を与える可能性のある充電特性／パターンを特定することができる。識別された充電特性／パターンは、以下に詳細に説明されるような、図５Ａ〜図５Ｃに示される特性曲線／線の形態であり得る。） 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４０内のバッテリに対するバッテリ充電規則を生成するために充電規則分析構成要素４０９によって考慮することができる。

いくつかの実施形態では、充電規則分析構成要素４０９は、収集された情報をそれら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、充電規則分析構成要素４０９は、クライアントステーション４０のバッテリ充電規則を決定するときに、「バッテリ製造者」（または他の実施形態では電池のタイプ）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４００は、充電される電池の製造者に基づいて、（例えば、下記に詳述する図５Ａ〜図５Ｃに示されるような）クライアントステーション４０の充電曲線を識別することができる。次いで、充電規則分析構成要素４０９は、識別された充電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。

いくつかの実施形態では、充電規則分析構成要素４０９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、充電規則分析構成要素４０９は、「充電状態」、「バッテリ充電温度」、および「充電電流」に対する重み付けを５０％、２０％、および３０％に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、前述の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、充電規則分析構成要素４０９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、充電規則分析構成要素４０９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、サーバシステム４００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、充電規則分析は、これにより高い重み付けまたは優先順位を与えるようにプログラムされる。

いくつかの実施形態では、充電規則分析構成要素４０９は、システム４００内の他の構成要素（例えば構成要素４１１〜４１９）と通信し、それと協働して、クライアントステーション４０内のバッテリに対するカスタマイズされたバッテリ充電規則を生成することができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、システム４００は構成要素４１１〜４１９なしで動作することができる。

電源分析構成要素４１１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４０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４１１は、クライアントステーション４０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時の間に中断されることを決定することができ、その後、電源分析構成要素４１１はそれに従って、充電規則を調整することができる。いくつかの実施形態では、電源分析構成要素４１１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４１１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ことができる。電源分析構成要素４１１は、オフピーク時間中にクライアントステーション４０がそのバッテリを充電することが可能であるか否かを判定することができる。そうである場合、電源分析構成要素４１１は、充電コストを削減するために充電規則を調整することができる。

ステーション分析構成要素４１３は、充電規則分析構成要素４０９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４１３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バッテリステーションを様々なタイプに分割することができる。これらのタイプに基づいて、充電規則分析構成要素４０９およびステーション分析構成要素４１３は、特に収集された情報が、充電規則分析構成要素４０９が通常の分析を実行するのに不十分である場合に、適切なバッテリ充電規則を迅速に決定し得る。

ステーション分析構成要素４１３と同様に、ユーザ挙動分析構成要素４１７、および車両分析構成要素４１９もまた、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構成される。ユーザ挙動分析構成要素４１７は、スマートフォンまたはサーバに関連する他のコンピューティング装置からバッテリの予約を受け付けることができ、ユーザがバッテリをどのように交換および／または使用するか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４０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４０はその予約に関連する情報をサーバシステム４００に提供する。次いで、サーバシステム４００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４０に対するバッテリ充電規則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４０によって行うことができる。

車両分析構成要素４１９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４１９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４１９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４００が関連する車両情報を受信した場合、車両分析構成要素４１９は、需要分析構成要素４０９と協働して（例えば、当該要素に詳細を提供して）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４０によってサーバシステム４００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４００は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムでクライアントステーション４０内のバッテリに対するカスタマイズされたバッテリ充電規則を生成することができる。そのような実施形態では、サーバシステム４００はクライアントステーション４０のステータスを監視する。クライアントステーション４０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４０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４０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４００は、上述した分析を実行し、クライアントステーション４０が従うための更新されたバッテリ充電規則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４０からサーバシステム４００に送信され得る。

図５Ａ−図５Ｃは、開示されている技術の実施形態によるバッテリ充電特性またはパターンを示す概略図である。図５Ａは、開示されている技術の実施形態による「ステップ充電（ｓｔｅｐ−ｃｈａｒｇｅ）」バッテリ充電プロファイル（または規則）を示す図である。図５Ａに示すように、バッテリ充電プロファイル５１は、充電状態（ＳＯＣ）とバッテリの充電電流（またはバッテリのタイプ）との間の関係に基づいて示すことができる。バッテリ充電プロファイル５１、５２、および５３は、異なるタイプの「ステップ充電」プロファイルである。このタイプのプロファイルに基づいてバッテリを充電するとき、バッテリは異なる充電段階において異なる電流によって充電される。例えば、バッテリ充電プロファイル５１は、バッテリがそのフル充電容量に近づくと充電電流が減少する充電プロセスを参照する。バッテリ充電プロファイル５２は、第１の部分５２Ａと第２の部分５２Ｂとを有する充電プロセスを参照する。第１の部分５２Ａでは、充電電流は一定のままである。第２の部分５２Ｂでは、充電電圧は一定のままである（したがって充電電流が変化する）。いくつかの実施形態では、充電プロファイルは２つ以上の段階を含むことができる。例えば、バッテリ充電プロファイル５３は、第１の部分５３Ａ、第２の部分５３Ｂ、および第３の部分５３Ｃを有する充電プロセスを参照する。第１の部分５３Ａおよび第２の部分５３Ｂにおいて、充電電流は一定のままである。第３の部分５３Ｃでは、充電電圧は一定のままである（したがって充電電流が変化する）。

異なる充電プロファイルまたは規則を選択する結果として、異なるコマンドがもたらされる。例えば、バッテリＸの充電プロセスがバッテリ充電プロファイル５１によって支配されているとシステムが判定し、バッテリＸの現在のＳｏＣが８０％ＳｏＣであると仮定すると、システムは、（例えば、図５Ａに示す充電電流Ｃ１（例えば、２アンペア）または他の電圧においてバッテリＸを充電するための）対応する充電コマンドを生成することができる。いくつかの実施形態では、バッテリＸの現在のＳｏＣが２０％ＳｏＣである場合、システムは（例えば、充電電流Ｃ２（例えば１５アンペア）においてバッテリＸを充電するための）別の充電コマンドを生成することができる。その結果、バッテリＡはそのＳｏＣによって変化する異なるレートで充電することができる。例えば、ＳｏＣが高いと、より遅い充電プロセスで充電される。ＳｏＣが低いと、より速い充電プロセスで充電される。

いくつかの実施形態では、充電プロファイルは、「Ｃレート」などの他の因子によって例示または特徴付けることができる。「Ｃレート」は、バッテリのその容量に対する充電（または放電）レートとして定義することができる。例えば、バッテリは１０００ｍＡ時の全容量を有することができる。このバッテリの場合、５００ｍＡの充電レートは「０．５」のＣレートに対応する。これは、この充電レートにより、バッテリは１時間あたりその容量の５０％を増やすことができることを意味する。いくつかの実施形態では、開示されているシステムは、充電プロファイルを特徴付けるために「Ｃレート」を使用することができる。

図５Ｂおよび図５Ｃでは、６つの二次元特性曲線（または線）５０１Ａ〜Ｃおよび５０５Ａ〜Ｃ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。

図５Ｂを参照すると、特性曲線５０１Ａ〜Ｃは、バッテリＡの充電特徴を表す。充電特徴は、複数のサンプリングバッテリと関連付けられる情報（例えば、上記の収集される情報）に基づいて（例えば、サーバシステム４００などのサーバによって、またはステーションシステム３００などのステーションによって）生成される。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をバッテリＡからの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５Ｂに示されるように、特性曲線５０１Ａは、充電されるべきバッテリが「ステップ充電」様式で充電されることを示す。特性曲線５０１Ｂは、所定の目的（例えば、バッテリ容量の増加／最大化、最長のバッテリ寿命など）を達成するために充電時間が増加するとき、充電されるべきバッテリの充電温度を下げるべきであることを示す。特性曲線５０１Ｃは、所定の目的を達成するために充電するとき、充電されるべきバッテリに対する充電電流が概ね同じに保たれるべきであることを示す。

図５Ｃを参照すると、特性曲線５０５Ａ〜Ｃは、バッテリＢの充電特徴を表す。充電特徴は、複数のサンプリングバッテリと関連付けられる情報（例えば、上記の収集される情報）に基づいて（例えば、サーバシステム４００などのサーバによって、またはステーションシステム３００などのステーションによって）生成される。いくつかの実施形態では、これらの特性曲線５０５Ａ〜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５０５ＡをバッテリＢからの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５０５Ａ〜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。

例えば、図５Ｃに示されるように、特性曲線５０５Ａは、ＳＯＣが上昇すると、予め設定された目標を達成するためにバッテリステーションの温度を低下させるべきであることを示す。特性曲線５０５Ｂは、ＳＯＣが増加したときに、予め設定された目標を達成するために、充電電圧を「段階的に」減少させるべきであることを示している。図５Ｃに示されるように、理論に結び付けられることを所望することなく、特性曲線５０５Ｃはピーク部分５０７を含む。ピーク部分５０７は、バッテリＢのＳＯＣがあるレベルに達すると、予め設定された目標を達成するように充電電流を増加させることができることを示している。

いくつかの実施形態では、本技術は、目的または目標を達成するために特定のバッテリを充電する方法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することができる。いくつかの実施形態では、目的または目標は、財政的理由（例えば、運営費用を削減するため）、顧客満足度（例えば、最高のバッテリ体験をユーザに提供するため）、または他の適切な因子に基づいて決定され得る。いくつかの実施形態では、充電規則／プロファイルは、１つまたは複数の条件、基準、および／またはパラメータ（例えば、バッテリの特性または装置交換ステーションの特性）によって表すことができ、図５Ａ〜図５Ｃに示す曲線に限定されない。

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、バッテリ交換ステーションに配置された交換可能バッテリの充電規則を生成するように構成されている。方法６００はまた、生成された充電規則に基づいて交換可能バッテリを充電するようにステーションに指示するように構成されている。方法６００は、（１）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）を有するサーバ（例えば上述のサーバシステム４００）によって、または（２）バッテリ交換ステーションのみ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、交換可能バッテリ（例えば、充電されるバッテリ）に取り付けられたメモリからバッテリ情報のセットを受信することによって開始する。バッテリ情報は、バッテリ製造情報、バッテリ特性情報、バッテリ充電情報、およびバッテリ使用情報を含む。

ブロック６０３において、方法６００は、所定の参照情報に基づいて受信情報を分析することによって継続する。いくつかの実施形態において、所定の参照情報は、複数のサンプリングバッテリから収集された情報に基づいて生成される。サンプリングバッテリおよび交換可能バッテリは少なくとも１つの共通の特性を有し、それゆえ、本技術は、この特性を共通に使用して、交換可能バッテリの充電規則を決定するために、収集された情報のいずれの部分を使用するか（また、それにどの程度の重み付けを割り当てるべきか）を決定することができる。

ブロック６０５において、方法６００は次に、目標期間の前にバッテリ交換ステーションの各々に供給されるべき利用可能な電力を決定する。ブロック６０７において、交換可能バッテリの充電規則が所定の目的を達成するために生成される。充電規則は、目標期間より前の充電期間中に実施されるべきである。

ブロック６０９において、方法６００は、（例えば、対応する充電コマンドをバッテリ交換ステーションに送信することによって、または、対応する充電コマンドをバッテリ交換ステーションのプロセッサから充電制御構成要素に送信することによって）充電規則に従って交換可能バッテリを充電するように、バッテリ交換ステーションの充電制御構成要素に指示することを含む。方法６００はその後戻り、さらなる命令を待つ。

いくつかの実施形態では、そこに記載されている充電規則は、開示されているシステムによって収集される履歴データに基づいて特徴付け、決定、定義、予測、および／または「訓練」することができ、更新されたデータ（例えば、新たなバッテリ使用データ、新たなユーザ挙動データなど）に基づいてさらに調整することができる。いくつかの実施形態において、充電規則は、更新されたデータに基づいて毎日／毎週／毎月／季節ごとに更新され得る。

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、装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置（例えばバッテリ）を充電するためのものである。方法７００は、サーバ（例えば、上述したサーバシステム４００）によって実施することができる。方法７００は、ブロック７０１において、装置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。ブロック７０３において、方法７００は、装置交換ステーション内に配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の各々の充電状態（ＳｏＣ）、複数の予測交換需要、および（例えば、電源、電力網などからの）装置交換ステーションの利用可能な電力に少なくとも部分的に基づいて、装置交換ステーションに対する充電計画を決定することによって継続する。充電計画は、装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する少なくとも１つの充電規則を含む。

ブロック７０５において、方法７００は、充電規則に基づいて交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する充電コマンドを生成する。ブロック７０７において、方法７００は、充電コマンドを装置交換ステーションに送信することによって継続する。いくつかの実施形態では、方法７００は、定期的に充電計画を更新すること、またはトリガイベントに応答して充電計画を更新することを含む。いくつかの実施形態では、トリガイベントは、装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の交換、利用可能電力への変更、および／または装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の予約を含む。

いくつかの実施形態において、（例えば、ステーションに対する）充電計画は、装置交換ステーションのエネルギー貯蔵装置のタイプ（例えば、上述のようなバッテリのタイプ）に少なくとも部分的に基づいて決定される。充電計画に基づいて、システムは、各エネルギー貯蔵装置について１つまたは複数の適切な充電規則を決定することができる。次いでシステムは、充電コマンド（例えば、ステーションが実施するための特定の命令）を生成し、それを装置交換ステーションに送信することができる。

いくつかの実施形態では、充電コマンドは、装置交換ステーション（例えば、バッテリ交換ステーション１０７、２０７、ステーションシステム３００、またはクライアントステーション４０）に配置された充電器の充電器タイプに少なくとも部分的に基づいて生成することができる。充電器は、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置を充電するように構成されている。例えば、充電器タイプは、１対１タイプ（例えば、１つのバッテリ、１つの充電器）、２対１タイプ（例えば、２つのバッテリが１つの充電器を共有する）、または４対１タイプ（例えば、４つのバッテリが１つの充電器を共有する）を含み得る。そのような実施形態では、システムは、充電計画を決定するときに充電器の利用可能性を考慮する。例えば、図２を参照すると、スロット２１７ｄ、２１７ｈは１つの充電器を共有することができ、したがってスロット２１７ｄ、２１７ｈ内で１度に１つのバッテリが充電され得る。

いくつかの実施形態において、装置交換ステーション（例えば、バッテリ交換ステーション１０７、２０７、ステーションシステム３００またはクライアントステーション４０）は、第１の装置交換ステーションであり得、方法は、第１の装置交換ステーションに隣接するまたは近くにある第２の装置交換ステーションのステータスに少なくとも部分的に基づいて、第１の装置交換ステーションに対する充電計画を決定することを含み得る。例えば、第２の装置交換ステーションによって提供されるサービスが（例えば、保守イベントまたは停電に起因して）中断されると、システムは、第２のステーションに関する予測需要に対処するために第１のステーションに対するその充電計画を調整することができる。

いくつかの実施形態では、方法は、装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に（例えば、それらのＳｏＣに基づいて）優先順位値を割り当てることを含むことができる。方法はまた、優先順位値に少なくとも部分的に基づいて装置交換ステーションの充電計画を決定することを含むこともできる。バッテリＢ１〜Ｂ６に関連する前述の実施形態を参照されたい。優先順位値に基づいて、システムはいずれのバッテリを最初に充電し、最初に交換するかを決定することができる。

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. 装置交換ステーション内に配置された交換可能エネルギー貯蔵装置を充電するための方法であって、
   前記装置交換ステーションに関する需要情報を受信することと、
   前記装置交換ステーションに配置された前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々の充電状態（ＳｏＣ）、前記需要情報、および前記装置交換ステーションの利用可能な電力に少なくとも部分的に基づいて、前記装置交換ステーションの充電計画を決定することであり、前記充電計画は、前記装置交換ステーション内に配置されている前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する少なくとも１つの充電規則を含む、決定することと、
   前記充電規則に基づいて、前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する充電コマンドを生成することと、
   前記充電コマンドを前記装置交換ステーションに送信することと
   を含む、方法。
2. 前記装置交換ステーションの前記充電計画を定期的に更新することと、
   前記装置交換ステーションに関するトリガイベントに応答して前記充電計画を更新することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 所定の目的に基づいて、前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する前記少なくとも１つの充電規則をカスタマイズすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 経済的条件に基づいて前記充電計画を調整することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記充電計画は、前記装置交換ステーションの前記エネルギー貯蔵装置のタイプに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
6. 前記装置交換ステーションの前記タイプは、公衆タイプ、半私的タイプ、または私的タイプを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記充電コマンドは、前記装置交換ステーション内に配置された充電器の充電器タイプに少なくとも部分的に基づいて生成される、請求項１に記載の方法。
8. 前記充電器タイプは、１対１タイプ、２対１タイプ、または４対１タイプを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記装置交換ステーションは第１の装置交換ステーションであり、前記方法は、
   前記第１の装置交換ステーションに隣接する第２の装置交換ステーションのステータスに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の装置交換ステーションに対する前記充電計画を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記第２の装置交換ステーションの前記ステータスは、通常ステータスまたはサービス中断ステータスを含み、前記サービス中断ステータスは、保守イベントまたは停電から生じる、請求項９に記載の方法。
11. 前記装置交換ステーションに配置された前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に優先順位値を割り当てることと、
    前記優先順位値および前記需要情報に少なくとも部分的に基づいて前記装置交換ステーションの前記充電計画を決定することと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記優先順位値は、前記装置交換ステーションに配置された前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々の前記ＳｏＣに基づいて決定される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記装置交換ステーションに配置された前記交換可能エネルギー貯蔵装置を第１のグループ、第２のグループ、および第３のグループに分類することであって、前記第１のグループは、ＳｏＣ閾値を超え、ロックされていない前記交換可能エネルギー貯蔵装置を含み、前記第２のグループは、前記ＳｏＣ閾値未満でありロックされていない前記交換可能エネルギー貯蔵装置を含み、前記第３のグループは、ロックされている前記交換可能エネルギー貯蔵装置を含む、分類することと、
    前記第１のグループ、前記第２のグループ、および前記第３のグループ内の交換可能エネルギー貯蔵装置の数に少なくとも部分的に基づいて、前記装置交換ステーションの前記充電計画を決定することと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記需要情報は、第１の時間の第１の需要予測と、前記第１の時間に続く第２の時間の第２の需要予測とを含む、請求項１に記載の方法。
15. 前記装置交換ステーションに配置された前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に優先順位値を割り当てることと、
    前記優先順位値ならびに前記第１の需要予測および前記第２の需要予測に少なくとも部分的に基づいて前記装置交換ステーションの前記充電計画を決定することと
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つの充電規則は、前記交換可能エネルギー貯蔵装置の１つまたは複数の特性に基づいて決定され、前記１つまたは複数の特性は、現在の温度、バッテリ製造情報、バッテリ特性情報、バッテリ充電情報またはバッテリ使用情報を含む、請求項１に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの充電規則は、相対的に速い充電規則または相対的に遅い充電規則を含み、前記方法は、前記相対的に速い充電規則を使用するか、または、前記相対的に遅い充電規則を使用するかを前記需要情報に基づいて決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
18. サーバであって、
    プロセッサを備え、前記プロセッサは、
    装置交換ステーションに関する需要情報を受信することと、
    前記装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の各々の充電状態（ＳｏＣ）、前記需要情報、および前記装置交換ステーションの利用可能な電力に少なくとも部分的に基づいて、前記装置交換ステーションの充電計画を決定することであり、前記充電計画は、前記装置交換ステーション内に配置されている前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する少なくとも１つの充電規則を含む、決定することと、
    前記充電規則に基づいて、前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する充電コマンドを生成することと、
    通信構成要素を介して前記充電コマンドを前記装置交換ステーションに送信することと
    を行うように構成されている、サーバ。
19. 前記プロセッサは、トリガイベントに応答して前記充電計画を更新するように構成されており、前記トリガイベントは、装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の交換、利用可能電力への変更、前記需要情報に対する変更、または装置交換ステーションに配置された交換可能エネルギー貯蔵装置の予約を含む、請求項１８に記載のサーバ。
20. 装置交換ステーションを管理するための方法であって、
    前記装置交換ステーションに対する複数の予測交換需要を受信することと、
    前記装置交換ステーションに配置された前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々の充電状態（ＳｏＣ）および温度、前記複数の予測交換需要、ならびに前記装置交換ステーションの利用可能な電力に少なくとも部分的に基づいて、前記装置交換ステーションの充電計画を決定することであり、前記充電計画は、前記装置交換ステーション内に配置されている前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する少なくとも１つの充電規則を含む、決定することと、
    前記充電規則に基づいて、前記交換可能エネルギー貯蔵装置の各々に対する充電コマンドを生成することと、
    前記充電コマンドを前記装置交換ステーションに送信することと
    を含む、方法。