(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリ交換ステーションを動作させるための方法および関連するシステムを提供する。【解決手段】バッテリ交換ステーションを動作させるための方法５００であって、バッテリ交換ステーションに配置された複数の交換可能バッテリの各々に取り付けられたメモリからバッテリ情報を受信し（ステップ５０１）、バッテリ交換ステーションに関連するバッテリ需要予測を受信し（ステップ５０３）、バッテリ需要予測および複数の交換可能バッテリの個々の充電状態（ＳｏＣ）に少なくとも部分的に基づいて、複数の交換可能バッテリから１つまたは複数の無停電電源（ＵＰＳ）バッテリを識別する（ステップ５０５）。【選択図】図５
2019176725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ交換ステーションを動作させるための方法であって、前記バッテリ交換ステーション内に複数の交換可能バッテリが配置されており、前記方法は、
前記複数の交換可能バッテリから１つまたは複数の無停電電源（ＵＰＳ）バッテリを選択することと、
前記バッテリ交換ステーションの電力中断に応答して、前記バッテリ交換ステーションの動作を持続させるために放電するように前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリに指示することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することは、
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交換可能バッテリに取り付けられたメモリからバッテリ情報を受信することと、
前記バッテリ情報に基づいて、前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バッテリ交換ステーションの前記動作は、前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリとして選択されていない前記複数の交換可能バッテリのうちの１つまたは複数を充電することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリは充電または解放されない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記バッテリ交換ステーションが所定の期間動作するための電力消費量を決定することと、
前記電力消費量に少なくとも部分的に基づいて、前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することと、
前記電力消費量に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数のＵＰＳ候補バッテリを選択することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記所定の期間は、前記バッテリ交換ステーションがシャットダウンプロセスを実行するための期間に基づいて決定される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することは、
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交換可能バッテリの各々のステータスを判定することと、
前記複数の交換可能バッテリの前記ステータスに少なくとも部分的に基づいて前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ステータスは、前記複数の交換可能バッテリの充電状態（ＳｏＣ）を示す、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ステータスは、前記複数の交換可能バッテリの各々が、前記複数の交換可能バッテリのうちの１つを充電および放電することができる双方向充電スロットに配置されているか否かを示し、前記ステータスは、前記複数の交換可能バッテリの各々が放電可能であるか否かを示す、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記バッテリ交換ステーションの電力消費量に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の交換可能バッテリから１つまたは複数のＵＰＳ候補バッテリを選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記１つまたは複数のＵＰＳ候補バッテリを選択することは、
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交換可能バッテリの各々のステータスを判定することと、
前記複数の交換可能バッテリの前記ステータスに少なくとも部分的に基づいて前記１つまたは複数のＵＰＳ候補バッテリを選択することと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステータスは、前記複数の交換可能バッテリのＳｏＣを示す、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記バッテリ交換ステーションにおけるバッテリ交換に応答して、前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを更新することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の交換可能バッテリの各々のバッテリ特性に少なくとも部分的に基づいて前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを除く、前記複数の交換可能バッテリの各々に優先順位を割り当てることと、
前記優先順位に基づいて、前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを除く、前記複数の交換可能バッテリのうちの少なくとも１つを充電するように前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリに指示することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記優先順位は、前記複数の交換可能バッテリの個々のＳｏＣに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記優先順位は、前記複数の交換可能バッテリの各々がＵＰＳ候補バッテリとして識別されるか否かの判定に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記優先順位は、前記複数の交換可能バッテリの各々がロックバッテリとして識別されるか否かの判定に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記バッテリ交換ステーションに関連するバッテリ需要予測を受信することと、
前記バッテリ需要予測に少なくとも部分的に基づいて前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別することと
をさらに含み、
前記優先順位は、前記バッテリ需要予測が臨界時間に対応するか否かの判定に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
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、前記バッテリ交換ステーションのバッテリ需要予測を記憶するように構成されている記憶装置と、
前記プロセッサに結合され、複数の交換可能バッテリをそれぞれ受け入れるように構成された複数のバッテリスロットと
を備え、
前記プロセッサは、それぞれ前記複数のバッテリスロット内に配置されている前記複数の交換可能バッテリの各々に取り付けられたメモリからバッテリ情報を受信するように構成されており、
前記プロセッサは、前記複数の交換可能バッテリから１つまたは複数の無停電電源（ＵＰＳ）バッテリを識別するように構成されており、
前記プロセッサは、前記バッテリ交換ステーションの電力中断に応答して、前記バッテリ交換ステーションの動作を持続させるために放電するように前記１つまたは複数のＵＰＳバッテリに指示するように構成されている、バッテリ交換ステーション。
【発明の詳細な説明】
【関連出願との相互参照】
【０００１】
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６２／６５０，２３３号（２０１８年３月２９日出願）の利益および優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本技術は、貯蔵装置交換ステーションに配置された複数の交換可能エネルギー貯蔵装置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、バッテリ取り替えステーションに結合された電源が一時的に使用不能になったときに、バッテリ取り替えステーション内の複数の交換可能バッテリを管理するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
交換可能バッテリ取り替えステーションは、複数の交換可能バッテリを１人以上のユーザが容易に使用できるように管理するように設計されている。例えば、バッテリ取り替えステーションは、外部電源からの電力を使用して消耗したバッテリを充電し、それにより、消耗したバッテリは充電されると、ユーザに提供することができる。しかしながら、外部電源からの電力は中断される可能性がある。外部電源が中断された場合、ユーザにバッテリサービスを提供し続けることは困難である。したがって、これら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。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
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。
【０００５】
【図１】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。
【０００６】
【図２】開示されている技術の実施形態によるバッテリ交換ステーションを示す概略図である。
【０００７】
【図３Ａ】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。
【図３Ｂ】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。
【０００８】
【図４】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。
【０００９】
【図５】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６】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７】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８】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。
【００１０】
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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において、「いくつかの実施形態」、「１つの実施形態」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。
【００１２】
開示されているシステム／技術は、停電などの中断事象中にステーションがサービスを継続的に提供することができるように、バッテリ交換ステーションにおいて複数の交換可能バッテリを管理するためのシステムおよび方法を対象とする。より詳細には、例えば、開示されているシステムは、ステーションが「仮設電源」または「無停電電源（ＵＰＳ）バッテリ」としてバッテリ交換ステーション内の１つまたは複数の交換可能バッテリを指定／使用することを可能にする。指定されたＵＰＳバッテリは、その後、他のバッテリを充電すること、システム構成要素（例えば、プロセッサ、コントローラ、ディスプレイ、通信構成要素など）に電力を供給することおよび／または他の適切な動作などのタスクのための「内部」電力源として使用することができる。ＵＰＳバッテリを使用してバッテリを充電するとき、本技術は、充電されるべきバッテリの特性に関連付けられる充電規則のセットに従うことができる。充電規則の詳細は、参照により明細書の全体に組み込まれる、「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（ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＡＮＡＧＩＮＧ  ＥＸＣＨＡＮＧＥＡＢＬＥ  ＥＮＥＲＧＹ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＤＥＶＩＣＥ  ＳＴＡＴＩＯＮＳ）」と題する本出願人の米国特許仮出願第６２／６１２，２４９号（代理人整理番号１１５２８２−８０７４．ＵＳ００）に論じられている。
【００１３】
いくつかの実施形態では、本技術は、いずれのバッテリがＵＰＳバッテリであり得るかを判定するために１つまたは複数の要因を使用することができる。これらの要因は、例えば、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）、バッテリ温度、バッテリ特性（例えば、製造業者、製造日／バッチ、充電／放電サイクル、バッテリが放電するときまたは充電されるときに測定される温度プロファイル、バッテリの平均寿命など）、バッテリステータス（例えば、正常、異常、要保守、要交換、ロック済み、解放可能、放電可能など）、バッテリ交換ステーション内のバッテリの総数、バッテリ交換ステーションの所在（例えば、繁華街、遠いレクリエーション地域など）、バッテリ交換ステーションとサービスセンターとの間の距離（例えば、サービスセンターは、バッテリ交換ステーションの消耗されたバッテリを交換するために満充電またはほぼ充電されたバッテリにするためにサービス要員を派遣することが可能である）、予測される電力中断復旧時間（例えば、過去の記録が、バッテリ交換ステーションが設置されている領域において停電の平均復旧時間が約９０分であることを示す）、外部電源なしのバッテリ交換ステーションの予測動作時間（例えば、１〜５時間、指定されたＵＰＳバッテリを含む利用可能な内部電力源に基づいて計算される）、予測バッテリ需要（例えば、バッテリ需要予測によれば、バッテリ交換ステーションは、次の時間に３回のバッテリ交換を行うことになる）などを含む。バッテリがＵＰＳバッテリとして指定されると、それはロックされ、充電されず、放電する準備ができる（例えば、ＵＰＳバッテリに結合された充電器が放電モードになり、結果、ＵＰＳバッテリが容易に放電してステーションまたは他のバッテリに電力を供給することができる）。
【００１４】
いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリを決定することは、ステーション内に十分な満充電バッテリがあるか否かに依存し得る。「満充電」バッテリとは、十分なＳｏＣ（例えば、閾値ＳｏＣより高い）を有するバッテリを指す。閾値ＳｏＣは、異なる実施形態において、例えば、８５％から９９％の範囲で変化し得る。利用可能な満充電バッテリが十分にある場合（例えば、ユーザに容易に提供することができる場合）、本技術は、高いＳｏＣを有するバッテリをＵＰＳバッテリとして識別することができる。理論的根拠としては、満充電バッテリをステーションで維持することも電力を消費する（したがって、費用がかかる）ため、システムが、バッテリが満充電されている限り、できるだけ早くそのバッテリをユーザがピックアップすることを所望し得ることが挙げられる。ユーザに提供する「満充電バッテリ」が十分にない場合も、本技術は依然として、（例えば、所定の相対的に低いＳｏＣを有する）バッテリをＵＰＳバッテリとして識別することができる。この構成により、システムは、識別されたＵＰＳバッテリの電力を使用して、少なくとも１つのバッテリ（または１つのセット／対のバッテリ）がすぐにユーザによって交換される準備ができ得るように最も高いＳｏＣを有する残りのバッテリを充電することができる。実施形態が、図５を参照して以下に詳細に説明される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリに加えて、本技術は、バッテリ交換ステーション内の残りの交換可能バッテリから、場合によって識別されたＵＰＳバッテリとともに電力を供給するために使用することができる１つまたは複数の「ＵＰＳ候補バッテリ」または「二次ＵＰＳバッテリ」を識別することもできる。いくつかの実施形態において、ＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリによって提供される電力は、所定の最小動作時間（たとえば、１〜４時間）の間、バッテリ交換ステーションの動作を維持または持続することができる。最小動作時間中、バッテリ交換ステーションは、あたかも電力中断がないかのように動作することができる（例えば、ユーザは電力中断に気付かない）。いくつかの実施形態では、本技術は、利用可能な「放電可能」バッテリの全部または一部をＵＰＳ候補バッテリとして指定することができる。バッテリが「放電可能」であるために、バッテリは（１）放電するのに十分な電気エネルギー（例えば、５〜１０％以上のＳｏＣ）を含み、（２）双方向電流を可能にする充電器に現在結合されている。いくつかの実施形態では、最小動作時間は、ステーションとサービスセンターまたはサービス要員派遣センターとの間の距離に基づいて決定することができる。
【００１６】
バッテリ交換ステーションのための外部電源が中断されていない場合、ステーション（またはステーションに通信可能に結合されたサーバ）は、１つまたは複数のＵＰＳバッテリ（およびいくつかの実施形態では１つまたは複数のＵＰＳ候補バッテリ）を識別することができる。いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリ（およびＵＰＳ候補バッテリ）は、バッテリ交換ステーション内のバッテリのＳｏＣに基づいて選択することができる。例えば、ステーション内にそれぞれ９０％、８９％、７５％、６０％、４０％、および３０％のＳｏＣを有する６つのバッテリＢ１〜Ｂ６があると仮定する。この例では、３０％のＳｏＣを有するバッテリＢ６（すなわち、ＳｏＣが最も低いもの）をＵＰＳバッテリとして選択し、ロックすることができる（例えば、充電しない、放電する準備ができている）。ＵＰＳバッテリのみでステーションを最小動作時間にわたって動作を持続させるのに十分である実施形態では、ＵＰＳ候補バッテリは任意選択であり得る。
【００１７】
ＵＰＳバッテリのみでステーションを最小動作時間にわたって動作を持続させるのに十分でない実施形態では、ＵＰＳ候補バッテリはステーションをサポートするように選択することができる。例えば、最小動作時間が「２時間」であり、ステーションが２時間にわたって動作するための最小電力が一般にバッテリの１２０％のＳｏＣに等しいと仮定すると（バッテリＢ１〜Ｂ６が同じタイプのバッテリであると仮定する。これは、それらの満充電容量、１００％のＳｏＣが同じであることを意味する）、バッテリＢ４およびＢ５をＵＰＳ候補バッテリとして選択することができる。上記の例では、ＵＰＳバッテリによって供給される電力（３０％のＳｏＣ、バッテリＢ６から）およびＵＰＳ候補バッテリによって供給される電力（バッテリＢ５からの４０％のＳｏＣおよびバッテリＢ４からの６０％のＳｏＣ）は共に、電力中断が発生したとき、ステーションの、少なくとも最小動作時間にわたる動作を持続させることができる（すなわち、３０％、４０％および６０％のＳｏＣの合計が１２０％のＳｏＣより大きい）。
【００１８】
いくつかの実施形態では、９０％のＳｏＣを有するバッテリＢ１（すなわち、ＳｏＣが最も高いバッテリ）をＵＰＳバッテリとして選択し、ロックすることができる。そのような実施形態では、バッテリＢ６をＵＰＳ候補バッテリとして選択することができる。この例では、ＵＰＳバッテリによって供給される電力（９０％のＳｏＣ、バッテリＢ１から）およびＵＰＳ候補バッテリによって供給される電力（バッテリＢ６からの３０％のＳｏＣ）は共に、電力中断が発生したとき、ステーションの、少なくとも最小動作時間にわたる動作を持続させることができる（すなわち、９０％および３０％のＳｏＣの合計が１２０％のＳｏＣに等しい）。
【００１９】
いくつかの実施形態では、８９％のＳｏＣを有するバッテリＢ（すなわち、９０％未満のＳｏＣを有するバッテリの中で最も高いＳｏＣを有するバッテリ、９０％のＳｏＣを有するバッテリがユーザによってピックアップされる準備ができている）をＵＰＳバッテリとして選択し、ロックすることができる。この例では、ＵＰＳバッテリによって供給される電力（８９％のＳｏＣ、バッテリＢ２から）およびＵＰＳ候補バッテリによって供給される電力（バッテリＢ５からの４０％のＳｏＣ）は共に、電力中断が発生したとき、ステーションの、少なくとも最小動作時間にわたる動作を持続させることができる（すなわち、８９％および４０％のＳｏＣの合計が１２０％のＳｏＣよりも大きい）。
【００２０】
いくつかの実施形態では、例えば、ＵＰＳバッテリがユーザによって取り出されると、本技術は、新しいＵＰＳバッテリになるためにＵＰＳ候補バッテリを選択することができる。いくつかの実施形態では、ＵＰＳ候補バッテリは、システム動作のためだけに電力を供給するように構成することができ、一方、ＵＰＳバッテリは、他のバッテリを充電するための電力源として構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、識別されるＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリを動的に調整することができる。例えば、システムは、ユーザによってなされた予約に従って、２つの他のバッテリを充電するために２つのＵＰＳバッテリを識別することができる。システムは、後でその予約のキャンセルを受け付けることができる（または、ユーザが事前に決められた時間の前に予約されたバッテリをピックアップしない場合、予約は失効する）。その後、システムは２つのＵＰＳバッテリをＵＰＳ候補バッテリとして再割り当てすることができる。別の例として、緊急バッテリ交換予約に応答して、システムは、緊急予約に対応するように、３つの以前に識別されたＵＰＳ候補バッテリをＵＰＳバッテリに切り替えることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、ＵＰＳ（およびＵＰＳ候補）バッテリを識別する前に、本技術は、最初に、バッテリ交換ステーション内の交換可能バッテリから１つまたは複数の「放電可能バッテリ」を識別することができる。その後、システムは、放電可能バッテリからＵＰＳ（およびＵＰＳ候補）バッテリを選択することができる。放電可能バッテリは、電流を放出することができるバッテリとして定義することができる。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、そのＳｏＣ（たとえば、５〜１０％以上のＳｏＣ）に基づいてバッテリが「放電可能」であるか否かを判定することができる。他の実施形態では、放電可能バッテリは、１つまたは複数の他のバッテリ特性（例えば、温度、充電サイクル、内部抵抗、内部エラー／警告、状態など）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、本技術は、ＢＭＳに関連する各バッテリのステータスを監視するように構成されたバッテリ管理システム（ＢＭＳ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、バッテリのステータスは、バッテリに結合されているかまたは関連付けられているバッテリメモリに記憶することができる。いくつかの実施形態では、バッテリのステータスはサーバに送信することもできる。
【００２２】
本技術の別の態様は、ユーザがバッテリ交換を要求したときにいずれのバッテリをユーザに提供すべきかを決定するシステムおよび方法を対象とする。このシステムは、サーバ、複数のバッテリ交換ステーションの各々、および／またはその両方に実装することができる。各ステーションは、その中に配置されている交換可能バッテリのステータスを監視し、１つまたは複数のＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリを識別する。いくつかの実施形態では、ステーションは、識別されたＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリのリストを生成することができる。リストはステーションに保存することもでき、または、サーバに送信することもできる。各ステーションは、頻繁に（例えば、１０分毎に）またはバッテリ交換（例えば、ユーザがステーションから充電されたバッテリを取り出してそこに消耗したバッテリを挿入する）もしくは電源変化（例えば、停電、電力中断、電源異常／不安定など）に応答して更新されてもよい。各ステーションはまた、その電源のステータス（例えば、予測通りに電力を供給しているか否か、何らかの異常／エラー表示など）を監視する。各ステーションによって監視されている電源情報は、ローカルに記憶することができ、および／またはサーバに送信することができる。いくつかの実施形態では、ステーションは、その中の交換可能バッテリの各々について充電計画を決定することができる。いくつかの実施形態では、これらの充電計画はサーバによって決定することができる。
【００２３】
サーバが充電計画を決定する実施形態では、サーバは、（１）１つまたは複数のバッテリ交換ステーションからステータス情報を受信し、（２）各バッテリ交換ステーションのステーション状態（例えば、正常、オンライン、異常、オフライン、接続切断、保守中など）を判定し、（３）ステーション状態に基づいて、各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ことができる。生成される充電計画は、複数のバッテリ交換ステーションの各々におけるバッテリの充電優先順位を決定することを含む。ステーションが充電計画を決定する実施形態では、ステーションは、（ａ）ステーション状態（例えば、正常、オンライン、異常、オフライン、接続切断、保守中など）を決定し、（ｂ）ステーション状態に基づいて、１つまたは複数のＵＰＳバッテリ（および１つまたは複数のＵＰＳ候補バッテリ）を識別し、（ｃ）識別されたＵＰＳバッテリ（およびＵＰＳ候補バッテリ）ならびにバッテリの特性に基づいて充電計画を生成することができる。いくつかの実施形態では、充電優先順位は、異なる期間中に異なり得る。
【００２４】
例えば、バッテリ交換需要が高い場合（すなわち、「臨界時間」）、充電優先順位は、以下の順序であり得る。（１）満充電でないバッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。（２）満充電バッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。および（３）「ロックされた」バッテリ（例えば、交換することができない、またはユーザが取り出すことができないバッテリ）。ＳＯＣの降順にソートされる。これらの充電優先順位については、以下で詳細に説明する。電力供給が制限されている場合（例えばＵＰＳバッテリ）、ステーションは最初により優先順位の高いバッテリを充電し、その後、より優先順位の低いバッテリを充電する（例えば、ステーションがそうするための残りの電力を有する場合のみ）。実施形態が、図５を参照して以下に詳細に説明される。
【００２５】
バッテリ交換需要がそれほど高くない場合（すなわち、「非臨界時間」）、充電優先順位は、以下の順序であり得る。（ｉ）満充電バッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。（ｉｉ）満充電でないバッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。（３）ＵＰＳ候補バッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。および（４）「ロックされた」バッテリ。ＳＯＣの降順にソートされる。「臨界時間」と「非臨界時間」の間のステーションの充電優先順位の差は、例えば、「臨界時間」の間に、満充電バッテリの充電優先順位が、満充電されていないバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリの充電優先順位より低いことを含む。これは、例えば、「臨界時間」の間、ステーションがその満充電バッテリをそれらの１００％のＳｏＣまでさらに充電する時間がない場合があるためである（上述のように、満充電バッテリは８５〜９９％のＳｏＣしか有し得ない）。高いバッテリ交換需要に起因して、ステーションは、高いバッテリ交換需要を満たすために満充電バッテリを「そのまま」提供する必要がある場合がある。
【００２６】
いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリはユーザに提供されない。しかしながら、他の実施形態では、バッテリ需要を満たすために、ＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリを依然としてユーザに提供することができる。たとえば、８７％のＳｏＣを有するとき、バッテリはＵＰＳバッテリとして指定することができる。このＵＰＳバッテリを内部電源として使用した後、そのＳｏＣは８５％になる。一部のバッテリユーザにとっては、ＳｏＣ８５％のバッテリでユーザの需要には十分である（たとえば、ユーザがそれほど遠くまで運転または搭乗しないなど）。このような場合、状況に応じて８５％のＳｏＣのＵＰＳバッテリを依然としてユーザに提供することができる。
【００２７】
本技術はまた、一時的な「自己完結型」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をも対象とする。より具体的には、自己完結型バッテリ交換ステーションは、外部電源なしで一定期間動作する（例えば、交換可能バッテリをユーザに提供する）ことができる。本技術は、内部電源として交換可能バッテリの一部を使用することによってステーションがその動作時間を最大化することを可能にする。これは、時折電源が中断されることによって影響を受ける可能性のある遠いバッテリ交換ステーションにとって有利です。
【００２８】
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。
【００２９】
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、複数のバッテリ交換ステーション内にそれぞれ配置された複数の交換可能バッテリを管理するように構成される。図示されるように、システム１００は、サーバ１０３と、サーバ１０３に結合されたデータベース１０５と、複数のバッテリ交換ステーション１０７ａ、ｂ（図１には２つのステーション１０７ａと１０７ｂだけが示されている）とを含む。バッテリ交換ステーション１０７ａ、ｂの各々は電源１１３に結合されている（図１には２つの電源１１３ａおよび１１３ｂのみが示されている）。電源１１３は、中に配置されている交換可能バッテリを充電し、その他の動作（例えば、表示、通信、計算など）を維持するために、バッテリ交換ステーション１０７に電力を供給する。いくつかの実施形態では、電源１１３は、公共電力線／グリッド／ステーション、私設電力線／グリッド／ステーション、および／または他の適切なエネルギー蓄積装置／媒体を含むことができる。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、中に配置されたバッテリを充電し、他の動作を実行するための電力を受け取るために２つ以上の電源／電力源に電気的に結合することができる。
【００３０】
図示のように、バッテリ交換ステーション１０７ａ、ｂは、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。サーバ１０３は、ネットワーク１０９を介してバッテリ交換ステーション１０７ａ、ｂを通じて情報（例えば、電源ステータス、バッテリ情報など）を収集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を介して交換可能バッテリに結合されているかまたは関連付けられているバッテリメモリから情報を受信することができる。いくつかの実施形態において、サーバ１０３は、ネットワーク１０９を介してモバイル装置１１１（例えば、交換可能バッテリおよび／またはステーション１０７ａ、ｂと通信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から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、電気自動車を通じてバッテリメモリから情報を受信することができる。
【００３１】
ステーション１０７ａ、ｂから情報を収集した後、サーバ１０３は収集された情報を分析してステーション１０７ａ、ｂの各々のステータスを判定することができる。ステーション１０７ａ、ｂのステータスは、電力供給ステータス（例えば、正常、異常、中断、終了など）、通信ステータス（例えば、オンライン、オフライン、微弱信号など）、バッテリステータス（例えば、数、ＳｏＣ、温度、および／または他の適切なバッテリ特性）、および／またはステーション１０７ａ、ｂに関連する他の適切な情報を含むことができる。収集された情報に基づいて、サーバ１０３は、各ステーション１０７ａ、ｂ内の既存のバッテリから「ＵＰＳバッテリ」を識別し、各ステーション１０７ａ、ｂ用にカスタマイズされたバッテリ充電計画を生成することができる。ＵＰＳバッテリは、その後、他のバッテリを充電すること、システム構成要素（例えば、ディスプレイ、通信構成要素など）に電力を供給することおよび／または他の適切な動作などのタスクのための「内部」電力源として使用されるように構成される。いくつかの実施形態では、サーバ１０３はまた、ＵＰＳバッテリとして識別される可能性があり得る「ＵＰＳ候補バッテリ」を識別することができる。サーバ１０３の実施形態は、図４を参照して以下に詳細にさらに説明される。
【００３２】
ＵＰＳバッテリを決定する際に考慮すべき要因は、バッテリＳｏＣ、バッテリ温度（例えば、現在の温度またはバッテリが充電もしくは放電されるときに過去に記録された温度）、バッテリ特性（例えば、製造業者、製造業日／バッチ、充電／放電サイクル、バッテリが放電または充電されたときの温度プロファイルなど）、バッテリステータス（例えば、正常、異常、要保守、要交換、ロック、解放可能、放電可能など）、ステーション（例えば、ステーション１０７ａ、ｂ）内のバッテリの総数、ステーションの所在（例えば、繁華街、遠いレクリエーション地域内など）、および、ステーションとサービスセンターまたはサービス要員派遣センターとの間の距離のうちの１つまたは複数を含む。要因はまた、予測電力中断復旧時間、（外部）電源１１３から電力が供給されていないステーションの予測動作時間、予測バッテリ需要（例えば、履歴データに基づくバッテリ需要予測に従って、バッテリ交換ステーションは、次の１時間に３回のバッテリ交換を行う予定である）を含むこともできる。
【００３３】
特定のタイプのバッテリに対するカスタマイズされた充電規則を決定するときに考慮すべき要員は、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、健全性状態（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。
【００３４】
交換可能バッテリがステーション１０７ａ、ｂに配置されると、交換器バッテリは充電器（例えば、電気連結器、取り付け具、導管などを含むことができる）に結合される。充電器は交換可能バッテリを充電するように構成される。いくつかの実施形態では、充電器は、取り付けられたバッテリの放電および充電を可能にする双方向充電器とすることができる。いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリを指定するときに、サーバ１０３は、ステーション１０７ａ、ｂの充電器の能力も考慮することができる。例えば、バッテリに接続された充電器が双方向充電器ではない場合、サーバ１０３はこのバッテリをＵＰＳバッテリまたはＵＰＳ候補バッテリとして選択しない。
【００３５】
データベース１０５は、本開示に関連する情報（例えば、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、電源情報、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、電力中断警告／通知データベース、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、機密情報（例えば、民間電力サービス提供者の情報、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。
【００３６】
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。
【００３７】
いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーション（例えば、ステーション１０７ａ、ｂ）は、（１）その中に配置された交換可能バッテリから情報を収集し、（２）収集した情報を分析し、その後、（３）分析に基づいてその中に配置された交換可能バッテリから１つまたは複数のＵＰＳバッテリ（およびＵＰＳ候補バッテリ）を識別するように構成される。そのような実施形態では、バッテリ交換ステーションは、バッテリ特性および予測バッテリ需要に基づいて、その中の各バッテリに対するカスタマイズされたバッテリ充電計画を生成することができる。例えば、ステーションは、すべて双方向充電器である８個の充電器を含むことができる。現在、ステーションには６つのバッテリが配置されている（例えば、２つの「空の」充電器は、ユーザが消耗したバッテリを挿入するためのものである）。６個のバッテリのＳｏＣは、それぞれ８８％、７５％、６０％、５５％、５０％、および４５％である。ステーションは、２時間でピックアップされる２つのバッテリに対するユーザ予約を受信し、バッテリ需要予測は、次の１時間に２回のバッテリ交換があることを示す（すなわち、総バッテリ需要は２時間に４である）。
【００３８】
電源１１３が中断されており、（例えば、いくつかの実施形態では、システムは、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを確実に選択および接続することができるようにバックアップ電源を有することができる）、ステーションがユーザに提供することができるバッテリの最低ＳｏＣ閾値が９０％であると仮定すると、ステーション１０７ａ、ｂは、５０％ＳｏＣバッテリおよび４５％ＳｏＣバッテリをＵＰＳバッテリとして指定することができる。この例では、２つのＵＰＳバッテリを使用して８８％ＳｏＣバッテリおよび７５％ＳｏＣバッテリを充電することができ、結果、予測バッテリ需要を満たすことができる。いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリは放電する準備ができている（例えば、双方向充電器内にあり、充電器はその中のバッテリを放電するように設定されている）。いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリは、それらが電力を放電してステーション１０７ａ、１０７ｂの動作を持続させるか、またはその中の他のバッテリを充電することができるように電力バス（例えば図３Ｂ）に電気的に結合することができる。いくつかの実施形態では、電力バスは任意選択であり得る（例えば、バッテリが、それぞれ個々にメインボードに接続されている対応する充電器を介して商用電源に電気的に結合される）。バッテリ交換ステーション１０７ａ、ｂの実施形態は、図２、図３Ａおよび図３Ｂを参照して以下に詳細に説明される。
【００３９】
図２は、開示されている技術の実施形態によるバッテリ交換ステーション２０７を示す概略図である。バッテリ交換ステーション２０７は、バッテリ交換ステーション２０７用にカスタマイズされたバッテリ充電計画を決定することができる。バッテリ交換ステーション２０７は、ネットワークを介して、サーバ、データベース、モバイル装置、車両、および／または他のバッテリ交換ステーションと通信することができる。
【００４０】
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。図示の実施形態では、スロット２１７ａ〜２１７ｈの各々は、その中に配置され交換可能バッテリに結合するように構成された双方向充電器を含む。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、消耗し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。
【００４１】
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。
【００４２】
ユーザが、交換可能バッテリ２０１（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）に挿入すると、バッテリメモリ２１３への接続がなされ、ステーション２０７は、バッテリメモリ２１３からの情報の収集を開始することができる。いくつかの実施形態では、収集された情報はステーション２０７に記憶することができる。いくつかの実施形態において、ステーション２０７は収集された情報をサーバ（例えば、サーバ１０３）に送信することができる。
【００４３】
図３Ａ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３００ａを示す概略図である。図示されるように、ステーションシステム３００ａ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（またはバッテリ管理システム、ＢＭＳ）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３００ａ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３００ａ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。
【００４４】
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３００ａ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３１１によって測定された情報、バッテリスロット３１７ａ〜ｎ内のバッテリから収集された情報、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。
【００４５】
通信構成要素３０７は、車両３１（例えば、交換可能バッテリ２０１をその電力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。
【００４６】
バッテリ管理構成要素３０９は、バッテリスロット３１７ａ〜ｎ内のバッテリのステータスを管理するように構成されている。バッテリ管理構成要素３０９はまた、ＵＰＳバッテリ（およびいくつかの実施形態ではＵＰＳ候補バッテリも）を識別／指定するように構成される。１つまたは複数の電力源３４によって供給される電力が中断されると、これらのＵＰＳバッテリは、その後、ステーションシステム３００ａの動作を維持するための内部電力源として使用することができる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、バッテリ管理構成要素３０９は、（サーバ１０３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（例えば、バッテリをＵＰＳバッテリとして指定する）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。
【００４８】
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から収集された情報を分析し、収集された情報を参照情報（例えば、複数のバッテリと関連付けられるバッテリ特性のセット）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計画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計画はサーバ３３によって決定することができる。
【００４９】
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、電力源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。電力源３４からの電力が中断されると、充電構成要素３１５は、バッテリを充電するためまたはシステム動作を維持するために、１つまたは複数の以前に指定されたＵＰＳバッテリから電力を引き出すことができる。いくつかの実施形態では、充電構成要素３１は、１つまたは複数の変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器、ＤＣ／ＤＣ変換器など）、バス、メインボード、または他の適切なデバイスを含むことができる（例えば図３Ｂ参照）。
【００５０】
いくつかの実施形態では、ステーションシステム３００ａのカスタマイズされた充電計画（例えば、ＵＰＳバッテリの指定および利用を含む）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３００ａは、指定されたＵＰＳバッテリから十分な電力がないと判定される場合、バッテリ充電計画の実施を遅らせることができる。
【００５１】
センサ３１１は、ステーションシステム３００ａ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計画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計画は、ステーションシステム３００ａ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。
【００５２】
図３Ｂは、開示されている技術の実施形態によるステーション３００ｂを示す概略図である。図示されるように、ステーション３００ｂは、商用電源３５（または他の実施形態では他の適切な電力源）に電気的に結合することができる。ステーション３００ｂは、ステーションの１つまたは複数のバッテリスロット（例えば、４つのバッテリスロットＢ１〜Ｂ４が図３Ｂに示されている）に配置されたバッテリを充電することを含む、その動作を維持するために商用電源３５から電力を引き出す。ステーション３００ｂは、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換器３２０を含む。ＡＣ／ＤＣ変換器３２０はバス３２２に電気的に結合されている。図示されるように、バス３２２は、メインボード３２４およびステーション３００ｂの１つまたは複数の充電器（例えば、４つの充電器Ｃ１〜Ｃ４が図３Ｂに示される）に電気的に結合されている。図示されるように、充電器Ｃ１〜Ｃ４はさらにバッテリスロットＢ１〜Ｂ４に電気的に結合されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、充電器Ｃ１〜Ｃ４は、バス３２２なしで互いに電気的に結合することができる。例えば、バッテリスロットＢ１〜Ｂ４は、バス３２２なしで充電器Ｃ１〜Ｃ４（それぞれ個別にメインボード３２４に接続されている）を介して商用電源３５に電気的に結合することができる。いくつかの実施形態では、充電器Ｃ１〜Ｃ４の各々は、ＡＣ／ＤＣ変換器を介して商用電源３５に個々に結合することができる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、メインボード３２４は、個々の充電器Ｃ１〜Ｃ４を制御し、および／またはこれと通信するように構成された１つまたは複数のコントローラおよび／またはプロセッサを担持することができる（図３Ｂに示す破線は、例えば信号線による信号接続を表す）。例えば、メインボード３２４上のプロセッサは、充電器Ｃ１に命令を送り、それによって実行される充電プロセスを制御することができる。例えば、メインボード３２４は、（例えば、充電器Ｃ１〜Ｃ４の各々に対応するスイッチをオンおよびオフすることによって）バッテリを充電するかまたはバッテリの充電を停止するように、充電器Ｃ１〜Ｃ４に命令することができる。いくつかの実施形態では、商用電源３５がステーション３００ｂに電力を供給すると、充電器Ｃ１〜Ｃ４のためのスイッチがオンにされる（これは、充電器Ｃ１〜Ｃ４がバッテリを充電するために使用され得ることを意味する）。いくつかの実施形態では、商用電源３５からの電力が中断されると、充電器Ｃ１〜Ｃ４のスイッチのいくつかをオフにすることができる。この構成では、オフにされた充電器のうちの１つをさらに放電モードに切り替えることができる。放電モードの充電器は、結合されたバッテリ（すなわち「放電」バッテリ）から電気を引き出して他のバッテリまたはステーション３００ｂに電力を供給するために使用することができる。この実施形態では、放電バッテリは、本明細書で論じるようにＵＰＳバッテリとして機能することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、例えば、メインボード３２４によって担持されるプロセッサは、充電器Ｃ１から情報（例えば、バッテリスロットＢ１に配置されたバッテリに取り付けられたメモリに記憶された情報）を受信することができる。いくつかの実施形態では、メインボード３２４は、コンピュータ、組み込み型制御システム、または他の適切なデバイスで置き換えること、またはそれらとして実装することができる。
【００５５】
図示の実施形態では、充電器Ｃ１は単一のバッテリスロット、すなわちバッテリスロットＢ１に電気的に接続され、充電器Ｃ２は２つのバッテリスロット、すなわちバッテリスロットＢ２およびＢ３に電気的に接続され、充電器Ｃ３およびＣ４は単一のバッテリスロット、すなわちバッテリスロットＢ４に電気的に結合されている。しかしながら、他の実施形態では、ステーション３００ｂは異なる数の充電器／バッテリスロットを有することができる。いくつかの実施形態では、充電器およびバッテリスロットは異なる方法で結合することができる（例えば、１つの充電器が４つのバッテリスロットに結合されるなど）。
【００５６】
図示の実施形態では、ステーション３００ｂは商用電源３５から交流を受け取り、次いでＡＣ／ＤＣ変換器３２０が交流を直流に変換する。変換された電流はバス３２２に送られ、次いでメインボード３２４（またはメインボード３２４によって担持される構成要素／要素）、充電器Ｃ１〜Ｃ４、および／またはステーション３００ｂの他の構成要素（たとえば、ディスプレイ）によって使用され得る。
【００５７】
いくつかの実施形態では、ステーション３００ｂは、バス３２２からの直流を変換／調節／調整するように構成された少なくとも１つのＤＣ／ＤＣ変換器をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換器は、充電器Ｃ１〜Ｃ４のうちの１つまたは複数に含まれるか、またはそれと一体的に形成され得る。いくつかの実施形態では、充電器Ｃ１〜Ｃ４は、単方向（例えば、バッテリを充電するようにのみ構成されている）または双方向（例えば、バッテリを充電および放電するように構成されている）とすることができる。そのような実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換器は、充電モード（例えば、充電器はそれに結合されたバッテリを充電するように構成される）と放電モード（例えば充電器はそれに結合されたバッテリを放電させることを可能にするように構成される）との間で対応する充電器Ｃ１〜Ｃ４を切り替えるように、切り替えることができる。
【００５８】
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はまた、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計画（例えば、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別する）を分析するように構成される。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。
【００５９】
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、充電計画分析構成要素４０９と、電力源分析構成要素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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
充電計画分析構成要素４０９は、分析されるべきバッテリ／ステーション情報を収集し（例えば、記憶構成要素４０７内に）記憶するように構成される。収集される情報は、複数のステーション、または電気自動車、ユーザのモバイル装置などの他の情報源から収集することができる。収集された情報を受信した後、充電計画分析構成要素４０９は収集された情報を分析し、次いでクライアントステーション４０のための１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別することができる。
【００６３】
いくつかの実施形態では、充電計画分析構成要素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に対するカスタマイズされたバッテリ充電計画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。
【００６４】
電力源分析構成要素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つまたは複数の電力源のステータス（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、クライアントステーション４０に対する充電計画（例えば、判定された電力中断の間に十分な数のＵＰＳバッテリを有するための計画）を調整することができる。いくつかの実施形態では、電力源分析構成要素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、電力源分析構成要素４１１は、電力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。電力源分析構成要素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、電力源分析構成要素４１１は、充電コストを削減するために充電計画を調整することができる。
【００６５】
ステーション分析構成要素４１３は、充電計画分析構成要素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、複数のバッテリ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、充電計画分析構成要素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、充電計画分析構成要素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計画を迅速に決定し得る。
【００６６】
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、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計画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。
【００６７】
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、充電計画分析構成要素４０９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４０によってサーバシステム４００に提供することができる。
【００６８】
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に対するカスタマイズされたバッテリ充電計画（例えば、１つまたは複数のＵＰＳバッテリの指定）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つの放電／消耗したバッテリを残した）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計画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。
【００６９】
図５は、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを含む充電計画に従ってバッテリ交換ステーションを動作させるための方法５００を示す。方法５００はバッテリ交換ステーションによって実施することができる。方法５００は、ブロック５０１において、バッテリ交換ステーションに配置された複数の交換可能バッテリの各々に取り付けられたメモリからバッテリ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では、バッテリ情報を受信することは、定期的に（例えば、１〜１０分ごとに）、または、電力中断、バッテリ交換、バッテリ交換ステーションの設置／再起動／保守などのイベントに応答して実行することができる。バッテリ情報は、バッテリの充電状態、バッテリ温度、バッテリ製造業者、製造日／バッチ、充電／放電サイクル、バッテリが放電または充電されたときの温度プロファイル、バッテリステータス（例えば、正常、異常、要保守、要交換、ロック、解放可能、放電可能）、バッテリ平均寿命などの、様々なタイプのバッテリ特性を含むことができる。
【００７０】
ブロック５０３において、方法５００は次に、バッテリ交換ステーションに関連するバッテリ需要予測を受信する。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測は、バッテリ需要に関連する経験的または履歴データに基づいて生成することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測は、機械学習計算に基づいて生成することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測は、バッテリ交換ステーションに結合されたサーバによって生成することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測はバッテリ交換ステーションによって生成することができる。
【００７１】
ブロック５０５において、方法５００は、次に、バッテリ需要予測および複数の交換可能バッテリの個々の充電状態に少なくとも部分的に基づいて、複数の交換可能バッテリから１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別する。例えば、いくつかの実施形態では、方法５００は、１つまたは複数の「ロックされた」バッテリ（例えば、様々な理由でユーザに提供されるべきではないバッテリ）から１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別する可能性がある。そのような実施形態では、方法５００はまた、バッテリが「放電可能」であるか否かをチェックすることにもなる。バッテリが「放電可能」であるためには、バッテリは、放電するのに十分な電気エネルギー（例えば、５〜１０％以上のＳｏＣ）を含む。さらに、そのバッテリは現在、双方向の電気の流れを可能にする充電器に結合されている。バッテリが２つの要件を満たす場合、それは放電可能バッテリとして認定され得る。いくつかの実施形態では、方法５００はまた、（ＵＰＳバッテリと協働して、その電力供給が中断されるときにステーションが少なくとも最小動作時間にわたって動作するのを助けるために）残りの放電可能バッテリから１つまたは複数の「ＵＰＳ候補バッテリ」を指定することもできる。放電可能バッテリは、ＵＰＳバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリとして指定される可能性があり得る。
【００７２】
本方法がどのようにＵＰＳバッテリを選択するかは、ステーション内に十分な満充電バッテリがあるか否かに依存し得る。「満充電」バッテリとは、十分なＳｏＣ（例えば、閾値ＳｏＣより高い）を有するバッテリを指す。閾値ＳｏＣは、異なる実施形態において、例えば、８５％から９９％の範囲で変化し得る。
【００７３】
ユーザに提供されるのに十分な満充電バッテリがあるとき、方法５００は、高いＳｏＣを有するバッテリをＵＰＳバッテリとして識別することができる。理論的根拠としては、満充電バッテリをステーションで維持することも電力を消費する（したがって、費用がかかる）ため、システムが、バッテリが満充電されている限り、できるだけ早くそのバッテリをユーザがピックアップすることを所望し得ることが挙げられる。例えば、満充電バッテリの閾値ＳｏＣが９０％ＳｏＣに設定され、ステーションにはそれぞれ９７％、９３％、８０％、７５％、６５％、および４０％のＳｏＣを有する６つのバッテリがあると仮定する。そのような実施形態では、９７％のＳｏＣを有するバッテリをＵＰＳバッテリとして選択することができる。いくつかの実施形態では、ユーザが典型的に一度に２つのバッテリを交換する場合、最も高いＳｏＣ（９７％および９３％）を有する２つのバッテリをＵＰＳバッテリとして選択することができる。
【００７４】
ユーザに提供されるのに十分な「満充電バッテリ」がないとき、方法５００は、低いＳｏＣを有するバッテリをＵＰＳバッテリとして識別することができる。理論的根拠としては、システムが、ユーザによって交換される準備ができている少なくとも１つのバッテリ（または１つのセット／対のバッテリ）を有するように設計されていることが挙げられる。例えば、満充電バッテリの閾値ＳｏＣが８５％ＳｏＣに設定され、ステーションにはそれぞれ８４％、８２％、８０％、７５％、６５％、および４０％のＳｏＣを有する６つのバッテリがあると仮定する。そのような実施形態では、４０％のＳｏＣを有するバッテリをＵＰＳバッテリとして選択することができる。いくつかの実施形態では、ユーザが典型的に一度に２つのバッテリを交換する場合、最も低いＳｏＣ（６５％および４０％）を有する２つのバッテリをＵＰＳバッテリとして選択することができる。
【００７５】
いくつかの実施形態において、１つまたは複数のＵＰＳバッテリはまた、バッテリ温度、バッテリ特性（例えば、製造業者、製造日／バッチ、充電／放電サイクル、バッテリが放電または充電されたときの温度プロファイル、バッテリ平均寿命など）、バッテリステータス（例えば、正常、異常、要保守、要交換、ロック、解放可能、放電可能など）、バッテリ交換ステーション内のバッテリの総数のような、様々な要因に基づいて識別することもできる。
【００７６】
いくつかの実施形態では、方法５００は、ＵＰＳバッテリの有効性を定期的に検証することができる。例えば、ＵＰＳバッテリがユーザによって交換された場合、またはそのＳｏＣがもはや上記の要件を満たさなくなった場合、そのＵＰＳバッテリはもはや有効なＵＰＳバッテリではない。その後、方法５００はブロック５０５に戻り、１つまたは複数の適切なＵＰＳバッテリを選択する。
【００７７】
電力中断が発生したときに利用可能／指定された適格なＵＰＳバッテリがない場合（これはステーションまたはサーバによって検出することができる）、いくつかの実施形態では、方法５００はその後、バッテリ交換ステーションのサービスを一時停止するためのシャットダウンプロセスを開始することができる。そのような実施形態では、ユーザはもはやこのステーションにおいてバッテリを予約または交換することができない。シャットダウンプロセスが完了する前に、ステーションはサーバに信号を送り、ステーションがもはやサービスを提供することができないことを通知することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリが識別された後、方法５００はさらに、いずれの非ＵＰＳバッテリが最初にＵＰＳバッテリから電力を受け取ることができるかに関する順序を決定することができる。順序は、例えば、バッテリの需要に応じて変わる可能性がある。例えば、バッテリ交換需要が高い場合（すなわち、「臨界時間」）、充電優先順位は、以下の順序であり得る。（１）満充電でないバッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。（２）ＵＰＳ候補バッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。（３）満充電バッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。および（４）「ロックされた」バッテリ（例えば、交換することができない、またはユーザが取り出すことができないバッテリ）。ＳｏＣの降順にソートされる。これらの充電優先順位については、以下で詳細に説明する。電力供給が制限されている場合（例えばＵＰＳバッテリ）、ステーションは最初により優先順位の高いバッテリを充電し、その後、より優先順位の低いバッテリを充電する（例えば、ステーションがそうするための残りの電力を有する場合のみ）。
【００７９】
第１に、ステーションは、ＳｏＣの降順にソートされている、満充電されていないバッテリを充電することができる（バッテリが「満充電」であるか否かは、異なる実施形態では異なり得る。閾値は、例えば８５％から９９％のバッテリＳｏＣの範囲であり得る）。例えば、ステーションＡは９０％のＳｏＣ閾値を有し（すなわち、９０％以上のＳｏＣを有するバッテリは満充電と見なされる）、それぞれ８０％、６５％および４０％のＳｏＣを有する３つの満充電されていないバッテリを含む。この実施形態では、ステーションＡは、最初に８０％ＳｏＣバッテリ、次に６５％ＳｏＣバッテリ、最後に４０％ＳｏＣバッテリを充電することができる。
【００８０】
次に、ステーションは、ＳｏＣの降順にソートされたＵＰＳ候補バッテリを充電することができる。例えば、ステーションＡには２つのＵＰＳ候補バッテリがあり、ＳｏＣはそれぞれ７５％および７１％である。この実施形態では、ステーションＡは最初に７５％ＳｏＣバッテリを充電し、次に７１％ＳｏＣバッテリを充電することができる。
【００８１】
第３に、ステーションは、それらのＳｏＣの降順にてソートされている満充電バッテリ（例えば、上述のように、ＳｏＣは必ずしも１００％であるとは限らない）を充電することができる。例えば、ステーションＡには９０％のＳｏＣ閾値があり、それぞれ９５％および９１％のＳｏＣを有する２つの満充電バッテリが含まれている。この実施形態では、ステーションＡは最初に９５％ＳｏＣバッテリを充電し、次に９１％ＳｏＣバッテリを充電することができる。
【００８２】
第４に、ステーションはＳｏＣの降順にソートされた「ロックされた」バッテリを充電することができる。いくつかの実施形態では、「ロックされた」バッテリは、バッテリを充電または放電することができない、保守または交換のためにバッテリが回収されるべきである、バッテリの温度が高い（例えば、３５〜４０℃を超える）などのように、様々な理由でユーザに提供することができないバッテリを指す。たとえば、ステーションＡには、それぞれ３５％および１５％のＳｏＣを有する２つのロックされたバッテリが含まれている。この実施形態では、ステーションＡは最初に３５％ＳｏＣバッテリを充電し、次に１５％ＳｏＣバッテリを充電することができる。いくつかの実施形態において、ステーションは、ロックされたバッテリをまったく充電しないことを決定することができる。
【００８３】
バッテリ交換需要がそれほど高くない場合（すなわち、「非臨界時間」）、充電優先順位は、以下の順序であり得る。（ｉ）満充電バッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。（ｉｉ）満充電でないバッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。（３）ＵＰＳ候補バッテリ。ＳｏＣの降順にソートされる。および（４）「ロックされた」バッテリ。ＳＯＣの降順にソートされる。「臨界時間」と「非臨界時間」の間のステーションの充電優先順位の差は、例えば、「臨界時間」の間に、満充電バッテリの充電優先順位が、満充電されていないバッテリおよびＵＰＳ候補バッテリの充電優先順位より低いことを含む。これは、例えば、「臨界時間」の間、ステーションがその満充電バッテリをそれらの１００％のＳｏＣまでさらに充電する時間がない場合があるためである（上述のように、満充電バッテリは８５〜９９％のＳｏＣしか有し得ない）。高いバッテリ交換需要に起因して、ステーションは、高いバッテリ交換需要を満たすために満充電バッテリを「そのまま」提供する必要がある場合がある。
【００８４】
いくつかの実施形態では、前述の充電優先順位に基づいて、バッテリ交換ステーションは、（例えば、予測バッテリ需要に基づいて決定することができる）所定のバッテリ特有の充電規則のセットに基づいてそのバッテリを充電することができる。例えば、「臨界時間」の間、ステーションは（例えば、より高い電圧または電流を使用することによって）バッテリを「急速充電」することができる。例えば、「非臨界時間」の間、ステーションは（例えば、より低い電圧または電流を使用することによって）バッテリを「低速充電」することができる。いくつかの実施形態において、ステーションは、ロックされたバッテリを「低速充電」することができる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、ステーションは「トップアップ（ｔｏｐ−ｕｐ）」閾値までしかバッテリを充電することができない。「トップアップ」閾値は、短期間内（例えば１時間以内）にユーザに提供されるべきではないバッテリを充電するときのＳｏＣ閾値である。例えば、満充電ＳｏＣが８５〜９９％ＳｏＣであるのに対し、システムは６０〜８０％ＳｏＣの「トップアップ」閾値を有し得る。経験的データに基づいて、システムは、バッテリがその「トップアップ」閾値からその完全充電ＳｏＣまで充電されるのに必要な充電時間（例えば、１５分〜１時間）を推定することができる。そのような実施形態では、システムは最初に「トップアップ」閾値までバッテリを充電し、その後、待つことができる。ユーザが近い将来（例えば、２０分から１．２時間）にバッテリをピックアップしようとしていることをシステムが予測するとき、システムは、その「トップアップ」閾値からその満充電  ＳｏＣまでバッテリを充電し始めることができる。理論に縛られることを望むものではないが、バッテリをその「トップアップ」閾値に維持することによって、バッテリをその満充電ＳｏＣに維持するよりも発熱を少なくすることができる。充電プロセス中に発生する熱を少なくすることによって、バッテリ寿命を改善することができるとも考えられる。さらに、バッテリが過充電されると（例えば、その満充電ＳｏＣを超えると）、システムは、（例えば過熱からバッテリを保護するために）バッテリをわずかに放電させる必要があり得る。バッテリを「トップアップ」閾値に維持することによって、このような放電を回避することもできる。したがって、バッテリを充電するときに前述の「トップアップ」閾値充電概念を採用することは有利である。
【００８６】
いくつかの実施形態では、ＵＰＳ候補バッテリはまた、ＳｏＣまたは上述の充電優先順位など、ＵＰＳバッテリを選択するための上述の様々な要因に基づいて選択することもできる。上述のように、ＵＰＳ候補バッテリは、ＵＰＳバッテリが最小動作時間の間ステーションを動作させるための電力を供給するのを助けるように選択することができる。例えば、ステーション内にそれぞれ９５％、９３％、８５％、７０％、４５％、および４０％のＳｏＣを有する６つのバッテリＢＢ１〜ＢＢ６があると仮定する。この例では、ＵＰＳバッテリを選択するための基準は、（１）ＳｏＣが９０％を超えるバッテリは、ユーザに提供される準備ができているため、これらのバッテリを選択しないこと、および（２）残りのバッテリの中で最もＳｏＣが高いバッテリを選択することであり得る。この場合、８５％のＳｏＣを有するバッテリＢＢ３をＵＰＳバッテリとして選択し、ロックすることができる（例えば、充電しない、放電する準備ができている）。最小動作時間が「１時間」であり、ステーションが１時間にわたって動作するための最小電力が一般にバッテリの「１５０％」のＳｏＣに等しいと仮定すると（バッテリＢＢ１〜ＢＢ６が同じタイプのバッテリであると仮定する。これは、それらの満充電容量、１００％のＳｏＣが同じであることを意味する）、バッテリＢＢ４をＵＰＳ候補バッテリとして選択することができる。前述の例では、ＵＰＳバッテリによって供給される電力（８５％のＳｏＣ、バッテリＢＢ３から）およびＵＰＳ候補バッテリによって供給される電力（バッテリＢＢ４からの７０％のＳｏＣ）は共に、電力中断が発生したとき、ステーションの、少なくとも最小動作時間にわたる動作をサポートすることができる（すなわち、８５％および７０％のＳｏＣの合計が１５０％のＳｏＣよりも大きい）。
【００８７】
同じ例で、電力中断が発生すると、バッテリＢＢ３はすぐにステーションの動作をサポートするために電力を供給し始める。いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリＢＢ３およびＵＰＳ候補バッテリＢＢ４はユーザに提供されない。しかしながら、他の実施形態では、状況が請け合う場合、ＵＰＳ候補バッテリＢＢ４をユーザに提供することができる。例えば、ステーションは、次の１時間は臨界時間ではないと予測することができ、したがって２回のみの予測されるバッテリ交換が行われることになる（例えば、バッテリＢＢ１およびＢＢ２がこの需要を満たすように設定される）。この場合、ユーザがＳｏＣ７０％のバッテリを要求してステーションに来たとき、ステーションは、たとえそうすることによってステーションが早期にシャットダウンすることになり得る（すなわち、最小動作時間を乗り切ることができなくなる）としても、依然としてそのユーザにバッテリＢＢ４を提供することができる。
【００８８】
図６は、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを含む複数のバッテリ交換ステーションを動作させるための方法６００を示す。方法６００は、複数のバッテリ交換ステーションを管理するサーバにおいて実施することができる。方法６００は、ブロック６０１において、複数のバッテリ交換ステーションからステータス情報を受信することによって開始する。ステータス情報は、ステーションステータス情報およびバッテリ情報を含み得る。いくつかの実施形態では、ステーションステータス情報は、例えば、各ステーション内のバッテリの総数、ステーションの所在、電源の現在のステータス（オンライン、オフライン、正常、異常など）を含む。予測される電力中断があるか否かおよびその平均復旧時間、外部電源がない場合のステーションの予測動作時間、予測バッテリ需要などを含む。
【００８９】
いくつかの実施形態において、バッテリ情報は、充電状態（ＳｏＣ）、バッテリ温度、バッテリ特性（例えば、製造業者、製造日／バッチ、充電／放電サイクル、バッテリが放電または充電されたときの温度プロファイル、バッテリ平均寿命など）、バッテリステータス（例えば、正常、異常、要保守、要交換、ロック、解放可能、放電可能など）、および他の適切なバッテリ情報を含む。バッテリ情報は、複数の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各々に取り付けられたメモリに記憶することができる。
【００９０】
ブロック６０３において、方法６００は次に、バッテリ交換ステーションに関連するバッテリ需要予測を受信する。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測は、バッテリ需要に関連する経験的または履歴データに基づいて生成することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測は、機械学習計算に基づいて生成することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測は、バッテリ交換ステーションに結合されたサーバによって生成することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ需要予測はバッテリ交換ステーションによって生成することができる。
【００９１】
ブロック６０５において、方法６００は、次に、複数のバッテリ交換ステーションの各々について、バッテリ需要予測および複数の交換可能バッテリの個々の充電状態に少なくとも部分的に基づいて、複数の交換可能バッテリから１つまたは複数のＵＰＳバッテリ（およびＵＰＳ候補バッテリ）を識別する。いくつかの実施形態では、方法６００は、（１）１つまたは複数の「ロックされた」バッテリ（例えば、様々な理由でユーザに提供されるべきではないバッテリ）から、（２）それらのＳｏＣが高いことに起因して（例えば、ステーションにユーザに提供されるのに十分な満充電バッテリがあるとき）、および／または（３）それらのＳｏＣが低いことに起因して（例えば、ユーザに提供されるのに十分な満充電バッテリがステーションにないとき）、１つまたは複数のＵＰＳバッテリおよび／またはＵＰＳ候補バッテリを識別することができる。いくつかの実施形態では、方法６００は、非ＵＰＳバッテリの各々に優先順位を指定することもできる。詳細は、図５に関連した実施形態を参照して上述した。
【００９２】
図７は、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを含むバッテリ交換ステーションを動作させるための方法７００を示す。方法７００は、（１）複数のバッテリ交換ステーションを管理するサーバ（例えば、サーバ１０３）において、および／または（２）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１０７ａ、１０７ｂ、および  ２０７、ステーションシステム３００ａ、ステーション３００ｂなど）において実施することができる。方法７００は、ブロック７０１において、ステーションの電力供給ステータスを判定することによって開始する。電力供給のステータスは、「オン」または「中断」であり得る。「オン」ステータスは、ステーションが現在計画通りに電力源から電力を供給されていることを示す。「中断」ステータスは、ステーションへの電力供給が現在オフまたは中断されていることを示す。
【００９３】
電力供給ステータスが「中断」である場合、方法７００はブロック７１５に続き、保留中のすべての充電プロセスを終了する。他の実施形態では、ステーションは、犠牲充電プロセスによって（例えば、あるバッテリを使用して別のバッテリを充電する）そのバッテリのいくつかを依然として充電することができる。方法７００は次にブロック７０９に進み、対応する充電コマンドを生成する（例えば、充電を停止する）。いくつかの実施形態では、充電コマンドはサーバによって生成され、次いでステーションに送信され得る。いくつかの実施形態では、充電コマンドはステーションによって生成することができる。
【００９４】
電源状態が「オン」である場合、方法７００はブロック７０３に進み、ステーションの動作ステータスを判定する。動作ステータスは、例えば、「サービスモード」、「ロックモード」、および「異常」を含むことができる。「サービスモード」ステータスは、ステーションが適切に動作しており、ユーザにバッテリサービスを提供することができることを示す。「ロックモード」ステータスは、ステーションがバッテリを充電する能力、電力源によって供給される電気の価格が高いなどの様々な理由で、ステーションが現在オペレータによって（例えばその充電容量の制限に起因して）「ロック」されていることを示す。いくつかの実施形態では、ステーションが「ロック」されているとき、ステーションは動作し続けるが、ユーザにバッテリ交換サービスを提供しない。
【００９５】
いくつかの実施形態では、「異常」ステータスは、ステーションが接続切断されているかまたは保守中であることを示す。動作ステータスが「異常」であるとき、方法７００はステーションに対する充電コマンドを一切生成することなく停止する。いくつかの実施形態では、方法７００は、ステーションの「異常」ステータスを報告するためにシステムオペレータに警報または通知を送ることを含むことができる。
【００９６】
動作ステータスが「サービスモード」であるとき、方法７００はブロック７０５に進み、ステーション内のバッテリの優先順位（例えば、上述の充電優先順位）を決定する。いくつかの実施形態では、バッテリの優先順位は、バッテリのＳｏＣに基づいて決定することができる。例えば、それぞれ８９％、７５％、６０％、５５％、５０％、および４５％のＳｏＣを有する６つのバッテリＢＴ１〜ＢＴ６があると仮定する。したがって、バッテリＢＴ１が最高の優先順位を有することができ、バッテリＢＴ６が最低の優先順位を有することができる。
【００９７】
次に、優先順位に基づいて、方法７００は、ブロック７０７において、バッテリの各々について充電モードを決定することができる。いくつかの実施形態において、充電モードは、急速充電モード（例えば、バッテリを充電するために比較的大きな電流を使用する）および低速充電モード（例えば、バッテリを充電するために比較的小さい電流を使用する）を含み得る。いくつかの実施形態では、急速充電モードはステップ充電モードを含むことができる（例えば、充電電流がバッテリのＳｏＣに応じて変わる）。例えば、バッテリＢＴ２は、そのＳｏＣが可能な限り早く閾値（例えば、９０％ＳｏＣ）に達するように急速充電モードで充電することができる。別の例として、バッテリＢＴ１は、そのＳｏＣが９０％ＳｏＣ閾値に非常に近いため、低速充電モードで充電することができる。方法７００は次にブロック７０９に進み、対応する充電コマンドを生成する。充電モードを決定することに関する実施形態は、図８を参照して下記に詳細に説明される。
【００９８】
動作ステータスが「ロック」である場合、方法７００はブロック７１１に進み、利用可能な電力に基づいてステーション内のバッテリの充電速度を調整する。いくつかの実施形態では、充電速度を調整することは、低速充電モードでバッテリを充電することを含み得る。方法７００は次にブロック７０９に進み、対応する充電コマンドを生成する。
【００９９】
図８は、バッテリの充電モード（例えば、急速充電または低速充電）を決定するための方法８００を示す。方法８００は、（１）複数のバッテリ交換ステーションを管理するサーバ（例えば、サーバ１０３）において、および／または（２）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１０７ａ、１０７ｂ、および  ２０７、ステーションシステム３００ａ、ステーション３００ｂなど）において実施することができる。方法８００は、ブロック８０１において、バッテリがＵＰＳバッテリであるか否かを判定することによって開始する。上述したように、この決定には、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）、バッテリ温度、バッテリ特性、バッテリステータス、バッテリ交換ステーション内のバッテリの総数、バッテリ交換ステーションの所在、バッテリ交換ステーションとサービスセンターとの間の距離、予測電力中断復旧時間、外部電源がない場合のバッテリ交換ステーションの予測動作時間、予測バッテリ需要など、様々な要因がある。バッテリがＵＰＳバッテリである場合、方法８００はブロック８１９に進み、そのバッテリの充電を停止する。次いで方法８００は戻る。
【０１００】
バッテリがＵＰＳバッテリではない場合、方法８００は、バッテリが充電可能か否かを判定することによってブロック８０３に続く。いくつかの実施形態では、バッテリは、ある期間にわたって継続的に充電した後にそのＳｏＣ増加が閾値よりも低いときには充電可能ではない。バッテリが充電可能でない場合、方法８００はブロック８１９に進み、そのバッテリの充電を停止する。次いで方法８００は戻る。
【０１０１】
バッテリが充電可能である場合、方法８００はブロック８０５に進み、予測充電時間が臨界時間（例えば、上述のようにバッテリ交換需要が高い場合）であるか否かをさらに判定する。そうである場合、方法８００はブロック８１１に進み、（急速充電モードで）バッテリを急速に充電する。そうでない場合、方法８００はブロック８０７に進み、バッテリがロックされているか否か（例えば、ユーザに提供されるべきではない、保守または交換されるべきであるなど）をさらに判定する。
【０１０２】
バッテリがロックされている場合、方法８００はブロック８１５に進み、バッテリを低速で（例えば、低速充電モードで）充電する。バッテリがロックされていない場合、方法８００はブロック８０９に続き、ステーション内のバッテリの現在の状態に基づいて予測バッテリ需要を満たすことができるか否かをさらに判定する。例えば、予測バッテリ需要は、次の１時間以内に２回のバッテリ交換が予測されることを示すことができる。バッテリの現在のステータス（例えば、それらのＳｏＣ）に基づいて、サーバまたはステーションは、この予測需要を満たすことができるか否かを判定することができる。そうでない場合、方法８００はブロック８１１に続き、バッテリを急速に（急速充電モードで）充電する。次いで方法８００は戻る。
【０１０３】
ブロック８１３において、予測バッテリ需要を満たすことができると判定された場合、方法８００は次に、バッテリのＳｏＣがトップアップ閾値よりも小さいか否かを判定する（図５を参照する上記の実施形態を参照）。そうである場合、方法８００はブロック８１５に続き、バッテリを低速で（例えば、低速充電モードで）充電する。そうでない（例えば、バッテリのＳｏＣがトップアップ閾値より大きい）場合、方法８００はブロック８１９に進み、そのバッテリの充電を停止する。次いで方法８００は戻る。
【０１０４】
本技術はまた、複数の交換可能バッテリが内部に配置されているバッテリ交換ステーションを動作させる方法を含む。この方法は、（１）複数の交換可能バッテリから１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することと、（２）バッテリ交換ステーションの電力中断に応答して、バッテリ交換ステーションの動作を持続させるために１つまたは複数のＵＰＳバッテリに放電するように指示することとを含む。いくつかの実施形態では、バッテリ交換ステーションの動作は、１つまたは複数のＵＰＳバッテリとして選択されていない複数の交換可能バッテリのうちの１つまたは複数を充電することを含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のＵＰＳバッテリは充電または解放されない。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、方法は、（１）バッテリ交換ステーションに配置された複数の交換可能バッテリに取り付けられたメモリからバッテリ情報を受信することと、（２）バッテリ情報に基づいて、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することとをさらに含むことができる。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、方法は、（１）バッテリ交換ステーションが所定の期間動作するための電力消費量を決定することと、（２）電力消費量に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することとをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、所定の期間は、バッテリ交換ステーションがシャットダウンプロセスを実行するための期間（例えば、ステーションが適切にシャットダウンするのに必要な時間）に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、「連続的」または「シームレスな」ユーザ体験（例えば、ユーザがサービスの中断に気付かない）を提供するために、バッテリ交換ステーションはあたかも電力中断がないように動作することができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、方法は、バッテリ交換ステーションのディスプレイ上に警告通知を視覚的に提示することをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、警告通知は、バッテリ交換ステーションの推定動作期間（例えば、「このステーションは５分以内にサービスの提供を停止します」）を含む。いくつかの実施形態では、電力消費量は、予約されたすべてのバッテリ交換要求を満たすなどの他の要因に基づいて決定することができる。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、方法は、（１）バッテリ交換ステーションに配置された複数の交換可能バッテリの各々のステータスを判定することと、  （２）複数の交換可能バッテリのステータスに少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することとをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、ステータスは、複数の交換可能バッテリのＳｏＣを示し得る。いくつかの実施形態では、ステータスは、複数の交換可能バッテリの各々が、複数の交換可能バッテリのうちの１つを充電および放電することができる双方向充電スロットに配置されているか否かを示すことができる。いくつかの実施形態では、ステータスは、複数の交換可能バッテリの各々が放電可能である（例えば、放電する準備ができている）か否かを示すことができる。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、方法は、（１）バッテリ交換ステーションに関連するバッテリ需要予測を受信することと、（２）バッテリ需要予測に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別することとをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、バッテリ交換ステーションにおけるバッテリ交換に応答して、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを更新することをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、複数の交換可能バッテリの各々のバッテリ特性に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数のＵＰＳバッテリを選択することをさらに含むことができる。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、方法は、（１）１つまたは複数のＵＰＳバッテリを除く、複数の交換可能バッテリの各々に優先順位を割り当てることと、（２）優先順位に基づいて、１つまたは複数のＵＰＳバッテリを除く、複数の交換可能バッテリのうちの少なくとも１つを充電するように１つまたは複数のＵＰＳバッテリに指示することとをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、優先順位は、（例えば、上述の充電優先順位と同様に）複数の交換可能バッテリの個々のＳｏＣに少なくとも部分的に基づいて決定することができる。いくつかの実施形態において、優先順位は、複数の交換可能バッテリの各々がＵＰＳバッテリまたはＵＰＳ候補バッテリとして識別されるかの判定に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。いくつかの実施形態において、優先順位は、複数の交換可能バッテリの各々がロックバッテリとして識別されるかの判定に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、ＵＰＳバッテリからの電力は、他のバッテリを充電することを除いてステーションの動作をサポートするために使用される。しかしながら、いくつかの実施形態において、ＵＰＳバッテリ（またはロックバッテリ）は、バッテリがユーザに提供される準備ができているか否かを決定するためにＳｏＣ閾値（例えば９０％）に近いＳｏＣを有するバッテリを充電するために使用することができる。例えば、ＳｏＣが９０％に達するとすぐにバッテリを交換する準備ができるように、ＵＰＳのバッテリを使用して８８％のＳｏＣを有するバッテリを充電することができる。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、方法は、（１）バッテリ交換ステーションに関連するバッテリ需要予測を受信することと、（２）バッテリ需要予測に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別することとをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、優先順位は、バッテリ需要予測が臨界時間に対応するか否かの判定に少なくとも部分的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、優先順位は、複数の交換可能バッテリの個々のＳｏＣがトップアップＳｏＣ閾値を超えるか否かの決定に少なくとも部分的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、方法は、バッテリ交換ステーションの動作がもはや１つまたは複数のＵＰＳバッテリによって持続されなくなったときにバッテリ交換ステーションのシャットダウンプロセスを開始することをさらに含むことができる。
【０１１２】
本技術はまた、複数のバッテリ交換ステーションを動作させるための方法も含む。この方法は、とりわけ、（１）複数のバッテリ交換ステーションからステータス情報を受信することであって、ステータス情報は、ステーションステータス情報、および、複数のバッテリ交換ステーションの各々に配置された複数の交換可能バッテリの各々に取り付けられたメモリに記憶されたバッテリ情報を含む、ステータス情報を受信することと、（２）複数のバッテリ交換ステーションに関連するバッテリ需要予測を受信することと、（３）複数のバッテリ交換ステーションの各々について、複数の交換可能バッテリから１つまたは複数のＵＰＳバッテリを識別することと、（４）１つまたは複数のバッテリ交換ステーションの電力中断に応答して、１つまたは複数のバッテリ交換ステーションの動作を持続させるために放電するように、１つまたは複数のＵＰＳバッテリに指示することとを含む。
【０１１３】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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