ES3033530T3 - Systems and methods for managing exchangeable energy storage device stations - Google Patents

Systems and methods for managing exchangeable energy storage device stations

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ES3033530T3
ES3033530T3 ES18248291T ES18248291T ES3033530T3 ES 3033530 T3 ES3033530 T3 ES 3033530T3 ES 18248291 T ES18248291 T ES 18248291T ES 18248291 T ES18248291 T ES 18248291T ES 3033530 T3 ES3033530 T3 ES 3033530T3
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Sheng-Chin Chuang
I-Fen Shih
Chien-Chung Chen
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Abstract

La presente divulgación se refiere a métodos (700) y sistemas asociados para la gestión de una estación de intercambio de baterías (300). El método (700) incluye (1) recibir, desde un servidor (33), información de demanda de la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente a un primer periodo (701); y (2) elaborar un plan de carga para las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente a dicho periodo, basándose en un primer conjunto de instrucciones almacenado en la estación de intercambio de baterías (300) y la información de demanda correspondiente a dicho periodo (703). El primer conjunto de instrucciones incluye una o más reglas de carga e información que indica la asignación de dichas reglas a cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (300). El plan de carga comprende una o más reglas de carga asignadas a cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (300). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para gestionar estaciones de dispositivos de almacenamiento de energía intercambiables CAMPO TÉCNICO
La presente tecnología está dirigida a sistemas y métodos para gestionar estaciones de dispositivos de almacenamiento de energía intercambiables (por ejemplo, baterías recargables intercambiables). Más en particular, la presente tecnología está dirigida a sistemas y métodos para gestionar una estación de intercambio de baterías basándose en un conjunto de instrucciones almacenadas en la misma.
ANTECEDENTES
Algunos vehículos eléctricos funcionan con baterías intercambiables. Los usuarios de dichos vehículos eléctricos suelen acudir a estaciones de intercambio de baterías para cambiarlas. Disponer de un suministro de baterías suficientemente cargadas a disposición de los usuarios cuando éstos quieren realizar un cambio de batería es un factor importante para proporcionar una experiencia de usuario satisfactoria.
Los documentos WO 2017/210170 A1 y US 2015/0390391 A1 describen dichas estaciones de intercambio de baterías en red que reciben instrucciones e información desde un servidor y cargan baterías basadas en las mismas.
A la vista de estos antecedentes, los aspectos de la invención se establecen en las reivindicaciones independientes y las características preferentes se establecen en las reivindicaciones dependientes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Se describirán y explicarán formas de realización de la tecnología descrita mediante el uso de los dibujos adjuntos.
La Figura 1A es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. El sistema está configurado para determinar un plan de gestión de baterías para una estación de intercambio de baterías.
La Figura 1B es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. El sistema está configurado para recopilar información sobre la demanda de baterías de múltiples estaciones de intercambio de baterías. A continuación, la información recopilada se utiliza para predecir las demandas futuras de baterías.
La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de servidor de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita.
La Figura 3 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de estación de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita.
La Figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema con estaciones maestras regionales de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita.
La Figura 5A es un gráfico que ilustra las características de la estación de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita.
La Figura 5B es un gráfico que ilustra las características de la estación de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita.
La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un método de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita.
La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un método de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita.
Los dibujos no están necesariamente realizados a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos en las figuras se pueden ampliar o reducir con el fin de ayudar a mejorar la comprensión de diversas formas de realización. De manera similar, algunos componentes y/u operaciones pueden separarse en bloques diferentes o combinarse en un solo bloque para fines de descripción de algunas de las formas de realización.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En esta descripción, las referencias a "algunas formas de realización", "una forma de realización" o similares, significan que la característica, función, estructura o elemento particular que se describe está incluida en al menos una forma de realización de la tecnología descrita. La aparición de dichas frases en esta memoria descriptiva no necesariamente se refieren todas a la misma forma de realización. Por otra parte, las formas de realización a que se hace referencia no son necesariamente excluyentes entre sí.
La presente tecnología está dirigida a una estación de intercambio de baterías que puede operar de forma autónoma de acuerdo con un conjunto de reglas de operación predeterminadas basadas en predicciones de demanda de baterías. La estación de intercambio de baterías puede incluir un conjunto de instrucciones (o un plan de gestión de batería) almacenado en la misma (por ejemplo, en un dispositivo/componente de almacenamiento, una memoria, etc.). En función del conjunto de instrucciones y la información de demanda (por ejemplo, una demanda prevista de un servidor para un primer período de tiempo, como por ejemplo las próximas 12 o 24 horas), la estación de intercambio de baterías puede elaborar un plan de carga para las baterías ubicadas en la estación (por ejemplo, cómo cargar cada una de las baterías de acuerdo con una o más reglas de carga). El conjunto de instrucciones incluye (1) una o más reglas de carga; (2) información indicativa de la asignación de una o más reglas de carga a cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (por ejemplo, "lógica de carga"). Tanto el conjunto de instrucciones como la información de demanda pueden ser actualizados por un servidor (por ejemplo, enviando un conjunto de instrucciones actualizado o demandas previstas para un segundo período de tiempo posterior al primero a la estación de intercambio de baterías).
Cuando se interrumpe o desconecta la conexión entre el servidor y la estación de intercambio de baterías, la tecnología actual permite que la estación de intercambio de baterías siga funcionando de acuerdo con el conjunto de instrucciones más reciente y la información de demanda almacenada en la misma. Por ejemplo, el conjunto de instrucciones más reciente puede incluir una regla de carga que especifique cargar una batería a diferentes velocidades de acuerdo con sus estados de carga (SoC) (por ejemplo, cargar una batería con un SoC más alto a una velocidad más baja y cargar una batería con un SoC más bajo a una velocidad más alta). La información de demanda más actualizada puede ser una predicción de demanda de 24 horas recibida hace 22 horas. El plan de carga puede incluir "aplicar esa regla de carga de SoC a todas las baterías de la estación" (por ejemplo, esta parte es la "lógica de carga" mencionada anteriormente) para cumplir con la predicción de demanda de 12 horas. En este ejemplo, la estación puede continuar implementando el plan de carga actual durante dos horas. Si no hay ninguna actualización de la demanda prevista desde el servidor después de dos horas, la estación puede utilizar una predicción de demanda de 24 horas recibida previamente (por ejemplo, o un conjunto de información de demanda predeterminada) como la demanda en el futuro y, en consecuencia, actualizar su plan de carga. En algunas formas de realización, la estación puede calcular y predecir la información de demanda basándose en predicciones de demanda recibidas previamente (por ejemplo, en la última semana, mes o año) y la demanda real. Por medio de esta disposición, la estación de intercambio de baterías puede funcionar de forma autónoma de acuerdo con el conjunto de instrucciones más reciente y las demandas previstas.
Con fines aclaratorios, en algunas formas de realización, un "plan de carga general" puede referirse a instrucciones para que un servidor administre múltiples estaciones y cargue las baterías en las mismas de acuerdo con una o más reglas de carga con el fin de satisfacer una demanda prevista (por ejemplo, para el intercambio de baterías). Un "plan de carga" puede referirse a instrucciones para una estación de intercambio de baterías que son informativas sobre cómo cargar una o más baterías en las mismas de acuerdo con una o más reglas de carga para satisfacer una demanda prevista. Una "regla de carga" puede incluir información sobre cómo cargar una batería de acuerdo con las características de la batería con el fin de lograr un objetivo (por ejemplo, aumentar la vida útil de la batería, controlar la temperatura de la batería, etc.). Basándose en el plan de carga, la estación puede generar "comandos de carga" para implementar la regla de carga. Por ejemplo, el comando de carga puede ser un comando específico (por ejemplo, a una determinada velocidad de carga, durante cuánto tiempo, utilizando qué fuente de alimentación, etc.) para que una estación cargue una batería.
Las características de la batería pueden incluir, por ejemplo, una o más de las siguientes: (1) información de fabricación de la batería, (2) información de las características básicas de la batería, (3) información de carga de la batería, (4) información de uso de la batería y (5) otra información adecuada de la batería (por ejemplo, un número de serie de identidad de batería único creado por un proveedor de un plan de intercambio de baterías para fines de seguimiento o administrativos). Por medio del análisis de estos conjuntos de información y de la comparación de los resultados del análisis (por ejemplo, como información de referencia) con las características de la batería, se pueden determinar una o más reglas de carga.
Algunos ejemplos de información sobre la fabricación de baterías incluyen los fabricantes de baterías (por ejemplo, las baterías fabricadas por diferentes fabricantes pueden tener características diferentes, si bien sus especificaciones pueden ser las mismas), las fechas de fabricación (por ejemplo, las baterías fabricadas en diferentes fechas pueden tener características diferentes), los lotes de fabricación (por ejemplo, las baterías fabricadas en lotes diferentes pueden tener características diferentes), las versiones de hardware, las versiones de firmware, los tipos de celdas y/o los números de serie de fabricación (por ejemplo, las baterías fabricadas en un lote pueden tener características diferentes).
Los ejemplos de información característica básica de la batería incluyen la capacidad de la batería (por ejemplo, capacidad de carga completa, FCC), la capacidad de descarga de la batería (por ejemplo, cuánta corriente puede proporcionar una batería en determinadas condiciones), el estado de salud (SOH) y/o una temperatura de funcionamiento sugerida de la batería (por ejemplo, un intervalo de temperatura como por ejemplo de 5 a 35 grados Celsius).
Los ejemplos de información de carga de la batería incluyen información del estado de carga actual (SOC), información de la temperatura actual de la batería, información de la temperatura actual de la celda, información de la temperatura actual del circuito, información del estado de error (por ejemplo, un error o un mensaje de advertencia producido por un sistema de administración de la batería (BMS) en la batería en respuesta a un caso de carga o descarga anormal), una temperatura de carga de batería sugerida (por ejemplo, un intervalo de temperatura como por ejemplo 25 a 40 grados Celsius), una corriente de carga de batería sugerida (por ejemplo, una corriente constante o regulada), un voltaje de carga de batería sugerido (por ejemplo, un voltaje constante o regulado), un ciclo de carga de batería sugerido (por ejemplo, al menos una carga completa por semana), una velocidad de carga de batería sugerida (por ejemplo, aumentar del cero al 10% de la capacidad total de una batería en 5 minutos) y/o un tiempo de carga de batería sugerido (por ejemplo, no cargar continuamente durante más de 5 horas).
Los ejemplos de información de uso de la batería incluyen información sobre la antigüedad de la batería (por ejemplo, tiempo de uso o recuento de ciclos), información sobre la resistencia interna de corriente continua (DCIR) de la batería, una temperatura de carga real de la batería (por ejemplo, una batería se cargó ayer a 30 grados Celsius y a 35 grados Celsius hoy más temprano durante 25 minutos), una corriente de carga real de la batería (por ejemplo, 1-200 amperios), un voltaje de carga real de la batería (por ejemplo, 1-220 voltios), un ciclo de carga real de la batería (por ejemplo, una batería ha pasado por 50 ciclos de carga completos y 125 ciclos parciales), una velocidad o tasa de carga real de la batería (por ejemplo, 20 amperios por hora), un tiempo de carga real de la batería (por ejemplo, una batería se cargó durante 56 minutos ayer), una temperatura de funcionamiento real de la batería (por ejemplo, una batería funcionó a 35 grados Celsius ayer durante 2 horas) y un tiempo de descarga real de la batería (por ejemplo, una batería se descargó a su capacidad de corriente completa durante 66 minutos ayer).
La tecnología descrita proporciona un sistema de estación de intercambio de baterías que verifica e implementa un conjunto de instrucciones o un plan de gestión de baterías (por ejemplo, cómo/cuándo cargar una o más baterías) desde un servidor. El plan de gestión de baterías se puede verificar en función de una política de envejecimiento (por ejemplo, un plan de gestión de baterías o un conjunto de instrucciones es válido durante 24 horas después de haber sido generado o emitido por el servidor). Si se verifica el plan de gestión de la batería, el sistema de la estación lo implementa. Si el plan de gestión de baterías no se verifica (por ejemplo, ha caducado), el sistema de la estación puede gestionar las baterías de acuerdo con unas reglas predeterminadas (por ejemplo, comenzar a cargar una batería tan pronto como se la coloca en el sistema de la estación, dejar de cargar una batería cuando la temperatura de la batería supera un umbral de temperatura, etc.). Si bien el servidor está configurado para comunicarse con el sistema de la estación a través de una red en tiempo real (por ejemplo, desde milisegundos hasta minutos), a veces la conexión de red puede ser discontinua o interrumpirse. Cuando esto sucede, el sistema de estación de la tecnología actual aún puede funcionar correctamente para brindar servicios ininterrumpidos a los usuarios de baterías.
Como información de antecedentes, el servidor recopila información relacionada con la batería (por ejemplo, características de la batería, información de carga y mantenimiento, demandas de batería en diferentes estaciones de intercambio de baterías durante ciertos períodos de tiempo, comportamiento del usuario, etc.) de varias fuentes, como por ejemplo una memoria de batería adjunta a una batería, estaciones de intercambio de baterías, vehículos, dispositivos móviles del usuario de la batería, etc. Basándose en la información de la batería recopilada, el servidor genera un conjunto de características de demanda de baterías (por ejemplo, las curvas/líneas que se muestran en las Figuras 5A y 5B) para cada (o para cada tipo de) estación de intercambio de baterías. El conjunto de características de demanda de baterías se utiliza para predecir la demanda de baterías para cada estación de intercambio de baterías. Con dicha predicción de la demanda de baterías, la estación de intercambio de baterías puede cargar, preparar y/o mantener sus baterías en consecuencia (por ejemplo, el objetivo es satisfacer las demandas previstas para brindar experiencias de batería satisfactorias a los usuarios de baterías).
Si bien el servidor es capaz de generar demandas de baterías en tiempo real, esto puede no resultar práctico ni justificado ya que generar o calcular dichas predicciones de demanda en tiempo real puede consumir una cantidad significativa de recursos informáticos. Además, cuando uno o más usuarios nuevos (por ejemplo, un suscriptor de un plan de intercambio de baterías) o una o más estaciones nuevas de intercambio de baterías se agregan al sistema de intercambio de baterías (o se eliminan del mismo), la demanda de baterías prevista puede cambiar en consecuencia. Cuando la demanda prevista de baterías cambia, el plan de gestión de baterías correspondiente también cambia. Tal como se ha mencionado anteriormente, el sistema descrito proporciona soluciones para abordar los problemas mencionados anteriormente al permitir que las estaciones de intercambio de baterías individuales gestionen de manera eficaz (por ejemplo, verifiquen, implementen, etc.) su plan de gestión de baterías.
El sistema de estación de intercambio de baterías descrito incluye un componente/módulo/procesador de simulación configurado con el fin de realizar una simulación para un plan de gestión de baterías nuevo o actualizado o un conjunto de instrucciones, de modo que el sistema de estación pueda determinar localmente si se implementa el plan de gestión de baterías nuevo o actualizado. Por ejemplo, 100 nuevos usuarios se acaban de suscribir a un plan de intercambio de baterías hace una hora. El servidor genera un plan de gestión de baterías actualizado basado en las direcciones proporcionadas por estos nuevos usuarios (por ejemplo, el servidor utiliza las direcciones para predecir dónde irán estos nuevos usuarios y dónde intercambiarán las baterías). Por ejemplo, el servidor determina que estos nuevos usuarios intercambiarán baterías en diez estaciones de intercambio de baterías (por ejemplo, en la misma área geográfica identificada por las direcciones). En consecuencia, el servidor envía el plan de gestión de baterías actualizado a cada una de las diez estaciones de intercambio de baterías. En algunas formas de realización, las estaciones de intercambio de baterías individuales pueden tener diferentes planes de gestión actualizados (por ejemplo, una puede tener un aumento significativo de la demanda, mientras que otra puede tener un aumento moderado de la demanda).
Cuando una estación de intercambio de baterías individual recibe su plan de gestión de baterías actualizado, la estación de intercambio de baterías puede realizar una simulación para su plan de gestión de baterías actualizado. La simulación se realiza como un proceso en segundo plano que no interfiere sustancialmente con la implementación de un plan de gestión de baterías existente. La simulación incluye la simulación de un proceso de carga para una batería ubicada en la estación de baterías, de acuerdo con el plan de gestión de baterías actualizado. Por ejemplo, debido a un aumento esperado de la demanda, el plan de gestión de baterías actualizado solicita a la estación que cargue sus baterías a una tasa de carga mayor que la tasa normal (que se utiliza en el plan de gestión de baterías existente). Después de un período de tiempo (por ejemplo, 24 horas), se genera el resultado de la simulación (por ejemplo, la carga a la tasa de carga aumentada da como resultado un aumento de temperatura de 2 grados Celsius para toda la estación). A continuación, el resultado de la simulación se compara con el caso real (por ejemplo, la carga con un plan implementado actualmente). Por ejemplo, el caso real indica que utilizar la velocidad normal para cargar las baterías da como resultado una demanda de baterías no satisfecha en las últimas 24 horas (por ejemplo, hubo un usuario esperando frente a la estación durante 10 minutos por su batería reservada antes de que ésta se cargara por completo). En dichas formas de realización, el sistema descrito puede determinar implementar el plan de gestión de baterías actualizado para brindar mejores experiencias de batería al usuario.
Un aspecto de la tecnología actual es que puede ser simulada y verificada por múltiples estaciones de intercambio de baterías con el fin de comprobar las predicciones de demanda de baterías generadas por un servidor centralizado. Las múltiples estaciones de intercambio de baterías pueden proporcionar periódicamente retroalimentación al servidor centralizado con el fin de facilitar que el servidor mejore sus predicciones de demanda de baterías. A continuación, se analizan en detalle las formas de realización relativas a las predicciones de demanda de baterías realizadas por el servidor, con referencia a las Figuras 1B, 2, 5A y 5B. En algunas formas de realización, una estación de intercambio de baterías puede incluir un componente/módulo/procesador de gestión de baterías configurado para gestionar las baterías allí ubicadas en función de información medida/recopilada en la estación (por ejemplo, temperatura en la estación, un tiempo promedio de intercambio de baterías en la estación, etc.). En algunas formas de realización, el componente de gestión de la batería puede procesar la información medida/recopilada realizando uno o más procesos de aprendizaje automático.
Un aspecto de la presente invención es que proporciona una estación de intercambio de baterías que puede funcionar de forma independiente y autónoma de acuerdo con un conjunto de reglas de operación predeterminadas. Cuando se dificulta o se interrumpe la conexión a un servidor, la estación de intercambio de baterías descrita todavía puede funcionar y brindar servicios a los usuarios de baterías. En algunas formas de realización, el sistema descrito incluye un conjunto de instrucciones operativas predeterminadas (o un conjunto de instrucciones) almacenadas en una estación de intercambio de baterías. Las instrucciones de funcionamiento indican cómo la estación de intercambio de baterías debe gestionar, cargar o mantener las baterías recargables allí ubicadas. Los ejemplos de las instrucciones operativas incluyen (1) instrucciones para determinar los tipos de batería mediante la identificación de fabricantes de baterías, fechas/lotes de fabricación, otras características adecuadas de la batería (por ejemplo, la información de la batería que se analiza a continuación), etc. (por ejemplo, la "lógica de carga" mencionada anteriormente); (2) instrucciones para cargar las baterías de acuerdo con sus tipos determinados (por ejemplo, la "regla de carga" mencionada anteriormente); y (3) instrucciones para el mantenimiento de las baterías (por ejemplo, no superar una temperatura umbral). La estación de intercambio de baterías puede funcionar de forma independiente (por ejemplo, sin un comando del servidor) de acuerdo con el conjunto de instrucciones operativas.
En algunas formas de realización, las instrucciones operativas pueden determinarse en función de uno o más algoritmos relacionados con la carga, el emparejamiento, la selección o la liberación de la batería. Se pueden considerar diversos factores al implementar el algoritmo, incluidas las características de la batería (estado de carga SoC, delta del SoC, capacidad de carga completa FCC, delta de FCC, uso de la batería, tiempo de descarga/recuento de ciclos, tiempo de carga/recuento de ciclos, versiones de hardware/firmware, tipos de celdas, números de serie, temperatura del circuito, temperatura de la celda, recuentos de baterías, recuentos de estantes de baterías, etc.), comportamiento del usuario (por ejemplo, hábito de conducción, historial de conducción, etc.), perfil del usuario (planes de batería suscritos, preferencia de baterías, etc.), predicciones de demanda de baterías, determinación del precio de la batería, etc. En algunas formas de realización, las instrucciones operativas pueden ser determinadas o "formadas" por un componente de aprendizaje automático en una estación de intercambio de baterías.
La Figura 1A es un diagrama esquemático que ilustra un sistema 100A de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. El sistema 100A está configurado para determinar un conjunto de instrucciones o un plan de gestión de baterías (por ejemplo, cada uno tiene una o más reglas de carga) para una estación de intercambio de baterías 107. El sistema 100A incluye un servidor 103, una base de datos 105 y la estación de intercambio de baterías 107. El servidor 103, la base de datos 105 y la estación de intercambio de baterías 107 pueden comunicarse entre sí a través de una red 109. Tal como se muestra, la estación de intercambio de baterías 107 incluye (i) una pantalla 115 configurada para interactuar con un usuario, y (ii) un estante de batería 119 que tiene ocho ranuras de batería 117a-h configuradas para alojar baterías que se cargarán. El servidor 103 está configurado para generar/recibir información de demanda (por ejemplo, demandas previstas de intercambios de batería en el futuro basadas en datos empíricos y análisis de los mismos). El servidor 103 también está configurado para generar el conjunto de instrucciones para que la estación de intercambio de baterías 107 forme un plan de carga. El servidor 103 está configurado para enviar/actualizar el conjunto de instrucciones y/o la información de demanda a la estación de intercambio de baterías 107 periódicamente o en respuesta a un evento desencadenante (por ejemplo, un cambio de batería, un cambio en la energía disponible para la estación de intercambio de baterías 107, una reserva de baterías, etc.). El conjunto de instrucciones y la información de demanda se pueden actualizar/enviar de acuerdo con diferentes programaciones.
Durante el funcionamiento, solo hay seis ranuras para baterías (por ejemplo, las ranuras 117a, 117b, 117d, 117e, 117f y 117h) ocupadas por baterías, y las dos ranuras restantes (por ejemplo, las ranuras 117c y 117g) están reservadas para que un usuario inserte una batería para ser intercambiada (por ejemplo, baterías de baja potencia o agotadas). En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 puede tener diferentes disposiciones, como por ejemplo diferentes cantidades de estantes, pantallas y/o ranuras. En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 puede incluir componentes modulares (por ejemplo, estantes modulares, pantallas modulares, etc.) que permiten a un operador instalar o ampliar de manera conveniente la capacidad de la estación de intercambio de baterías 107. La estación de intercambio de baterías 107 puede estar acoplada eléctricamente a una o más fuentes de alimentación (por ejemplo, red eléctrica, líneas eléctricas, almacenamiento de energía, centrales/subestaciones eléctricas, etc.) con el fin de recibir energía para cargar las baterías ubicadas en la misma y para realizar otras operaciones (por ejemplo, para comunicarse con el servidor 103). En algunas formas de realización, un usuario puede retirar una batería de la estación de intercambio de baterías 107, sin insertar una de antemano. En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 puede tener un mecanismo de bloqueo para asegurar las baterías allí colocadas. En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 se puede implementar sin el mecanismo de bloqueo.
En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 puede recibir, desde el servidor 103, el conjunto de instrucciones (por ejemplo, un primer conjunto de instrucciones) y almacenarlo. El conjunto de instrucciones puede incluir (1) una o más reglas de carga y (2) lógica de carga (por ejemplo, información indicativa de cómo aplicar una o más reglas de carga a cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías 107). En algunas formas de realización, en función de la lógica de carga, la estación de intercambio de baterías 107 puede determinar cómo implementar las reglas de carga para lograr diferentes objetivos. Cuando se interrumpe la conexión entre el servidor 103 y la estación de intercambio de baterías 107 (por ejemplo, debido a un accidente como por ejemplo un corte de energía), la estación de intercambio de baterías 107 todavía puede funcionar de acuerdo con el conjunto de instrucciones recibido y la información de demanda.
Por ejemplo, la regla de carga puede incluir las reglas A, B y C. La regla A puede estar diseñada para lograr la mayor salud posible de la batería (por ejemplo, para mitigar la degradación de la batería, como por ejemplo una disminución de la capacidad de carga completa (FCC) de la batería). Por ejemplo, si se implementa la Regla A para cargar una batería, se espera que la batería tenga una degradación menor (por ejemplo, una disminución del 5% al 10% de su FCC) después de 700 ciclos de carga. La regla B puede estar diseñada con el fin de lograr un objetivo intermedio de salud de la batería. Por ejemplo, si se implementa la Regla B para cargar una batería, se espera que la batería tenga una degradación menor (por ejemplo, una disminución del 5% al 10% de su FCC) después de 500 ciclos de carga (por ejemplo, menos que la Regla A). La regla C se puede diseñar para lograr un objetivo estratégico (por ejemplo, satisfacer las demandas de la batería) y mantener la salud de la batería en un nivel aceptable. Por ejemplo, si se implementa la Regla C para cargar una batería, se espera que la batería tenga una mayor degradación (por ejemplo, una disminución del 10%-15% de su FCC) después de 500 ciclos de carga.
En las formas de realización descritas anteriormente, la Regla A puede cargar la batería con una corriente relativamente baja durante un tiempo relativamente largo, en comparación con las Reglas B y C. Por ejemplo, la Regla A solo permite una corriente de carga máxima de 10 amperios, mientras que el Plan B permite una corriente de carga máxima de 15 amperios. Por ejemplo, la Regla A necesita una hora para completar un ciclo de carga del 20 % de FCC al 95 % de FCC, mientras que la Regla C solo necesita media hora para hacerlo. Los umbrales de temperatura para las reglas A, B y C pueden ser diferentes. Por ejemplo, el umbral de temperatura para la regla A es 45°, el umbral de temperatura para la regla B es 52 °C y el umbral de temperatura para la regla C es 55 °C.
En consecuencia, la estación de intercambio de baterías 107 puede elaborar un plan de carga para implementar en función del conjunto de instrucciones recibidas para satisfacer la demanda prevista. Por ejemplo, suponiendo que la estación de intercambio de baterías 107 tiene seis baterías B1-B6, el plan de carga puede incluir "cargar las baterías B1 y B2 utilizando la Regla A", "cargar la batería B3 utilizando la Regla B" y "cargar las baterías B3-B6 utilizando la Regla C".
En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 puede ajustar el plan de carga si la información de demanda no puede reflejar lo que realmente ha sucedido. Por ejemplo, la información de demanda indica que debería haber dos intercambios de batería en la última hora. Sin embargo, en la última hora se produjeron cuatro intercambios de batería. En otras palabras, la estación de intercambio de baterías 107 necesita preparar dos baterías más en el futuro para compensar la diferencia entre la demanda prevista (se esperaba intercambiar 2 baterías) y lo que realmente sucedió (se intercambiaron 4 baterías). En este caso, la estación de intercambio de baterías 107 puede ajustar el plan de carga seleccionando una regla de carga que pueda cargar una batería más rápido (por ejemplo, utilizando un voltaje/corriente más alto para cargar una batería), con el fin de satisfacer las demandas reales. Gracias a esta disposición, la estación de intercambio de baterías puede funcionar de forma autónoma ajustando su plan de carga en función de las demandas reales de baterías. Tal como se analiza a continuación con referencia a la Figura 1B, se genera un conjunto de información de referencia basado en la información de baterías recopilada de las múltiples baterías de muestreo 101. Algunos ejemplos de información de la batería incluyen la versión de hardware/firmware de la batería, el tipo de celda de la batería, el estado de carga de la batería (SOC), la temperatura de la celda de la batería, la temperatura del circuito de la batería, la capacidad de carga completa de la batería (FCC), el estado de salud de la batería (SOH), la antigüedad de la batería (tiempo o recuento de ciclos), el estado de error de la batería, la resistencia interna de corriente continua de la batería (DCIR), etc. En algunas formas de realización, la información de referencia se almacena en la base de datos 105 o en el servidor 103. Tal como se muestra en la Figura 1A, un usuario puede insertar una batería intercambiable 101 (que incluye una memoria de batería 113 configurada para almacenar varios tipos de información de batería descritos anteriormente) en una ranura de batería vacía (por ejemplo, la ranura 117c que se muestra en la Figura 1A) de la estación de intercambio de baterías 107. La estación de intercambio de baterías 107 puede leer la información de la batería almacenada y transmitirla al servidor 103. El servidor 103 analiza la información de la batería recopilada e identifica las características de la batería insertada. A continuación, el sistema compara las características identificadas con la información almacenada de otras baterías. Basándose en la comparación, por ejemplo, el servidor 103 puede seleccionar los requisitos de temperatura adecuados durante la carga a partir de la información de referencia almacenada. El servidor 103 genera de forma consecuente un plan de gestión de batería personalizado para la batería intercambiable 101 con el fin de lograr un objetivo (por ejemplo, mayor vida útil, alto rendimiento, etc.). A continuación, el servidor 103 puede generar un plan de gestión de baterías personalizado para toda la estación de intercambio de baterías 107.
En algunas formas de realización, el servidor 103 puede identificar una o más características de la batería intercambiable 101 y generar el plan de gestión de baterías (o el conjunto de instrucciones) personalizado al encontrar una coincidencia (o una coincidencia general) a partir de la información de referencia. En algunas formas de realización, el servidor 103 puede identificar en primer lugar un plan de gestión de baterías anterior para la estación de intercambio de baterías 107 (por ejemplo, a partir de la información recopilada) y a continuación ajustarlo en función de la información de referencia (por ejemplo, información leída de una batería recién recibida o de otras baterías en el sistema o entorno detectado, u otra información) con el fin de generar el plan de gestión de baterías personalizado para la estación de intercambio de baterías 107.
En algunas formas de realización, la información de referencia se puede almacenar en la estación de intercambio de baterías 107. En dichas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 analiza/compara la información recopilada y la información de referencia para generar el plan de gestión de baterías personalizado. La estación de intercambio de baterías 107 también puede almacenar/administrar localmente un conjunto de planes de gestión de baterías personalizados generados para uso futuro. En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías 107 puede cargar los planes de control de temperatura de batería personalizados generados al servidor 103 para su uso futuro.
Tal como se muestra en la Figura 1A, un usuario puede recoger una batería cargada 111 (que tiene una memoria de batería 114) en la estación 107. La batería cargada 111 ha sido cargada por la estación de intercambio de baterías 107 sobre la base del plan de gestión de baterías personalizado para la batería cargada 111 (por ejemplo, este plan de gestión de baterías se generó/recuperó/actualizó cuando la batería cargada 111 se insertó en la ranura de batería 117d). Basándose en un tiempo de recogida programado para una batería (o en una predicción de demanda de baterías) y el plan de gestión de la batería, el sistema 100 puede garantizar que la estación 107 funcione correctamente para satisfacer las demandas de los usuarios de intercambio de baterías. Ello mejora la experiencia general del usuario y mejora el rendimiento de la batería.
La Figura 1B es un diagrama esquemático que ilustra un sistema 100B de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. Tal como se muestra, el sistema 100B incluye una o más estaciones de intercambio de baterías 101A-D, un servidor principal 103, una base de datos 105 y una red 107. Tal como se muestra, las estaciones de intercambio de baterías 101A, 101D están acopladas de forma inalámbrica al servidor principal 103 a través de la red 107. Las estaciones de intercambio de baterías 101B, 101C están acopladas al servidor principal 103 a través de la red 107 por medio de conexiones cableadas. El servidor principal 103 está además acoplado a la base de datos 105, que puede almacenar información de referencia (por ejemplo, información de referencia de demanda de baterías tal como se muestra en las Figuras 5A y 5B). Las estaciones de intercambio de baterías 101A-D pueden estar acopladas eléctricamente a una o más fuentes de alimentación (por ejemplo, red eléctrica, líneas eléctricas, almacenamiento de energía, centrales/subestaciones eléctricas, etc.) para recibir energía eléctrica con el fin de cargar las baterías ubicadas en las mismas y para realizar otras operaciones (por ejemplo, para comunicarse con el servidor principal 103).
En algunas formas de realización, el servidor principal 103 puede ser un servidor perimetral que recibe peticiones de clientes y coordina el cumplimiento de dichas peticiones a través de otros servidores, como por ejemplo los servidores 109A-C. Los servidores 109A-C están además conectados a las bases de datos 111A-C. Si bien el servidor principal 103 y los servidores 109A-C se muestran de forma lógica como un único servidor, cada uno de estos servidores puede ser un entorno informático distribuido que abarca múltiples dispositivos informáticos ubicados en la misma ubicación física o en ubicaciones geográficamente diferentes.
En algunas formas de realización, el servidor principal 103 y los servidores 109A-C pueden actuar cada uno como servidor o cliente para otros dispositivos de servidor/cliente. Tal como se muestra, el servidor principal 103 se conecta a la base de datos 105. Cada uno de los servidores 109A-C puede conectarse a una de las bases de datos 111A-C. Tal como se ha mencionado anteriormente, cada uno del servidor principal 103 y los servidores 111A-C pueden corresponder a un grupo de servidores, y cada uno de estos servidores puede compartir una base de datos o puede tener su propia base de datos.
Las bases de datos 105, 111A-C pueden almacenar información asociada con la presente descripción (por ejemplo, información recopilada por el servidor principal 103, información analizada por el servidor principal 103, información generada por el servidor principal 103, información de referencia, información de la cuenta del usuario, planes de batería del usuario, historiales del usuario, comportamiento del usuario, hábitos del usuario, etc.). En algunas formas de realización, al menos una de las bases de datos 111A-C puede ser una base de datos de acceso público (por ejemplo, una base de datos de pronóstico del tiempo, una base de datos de alertas de viaje, una base de datos de información de tráfico, una base de datos de servicios de ubicación, una base de datos de mapas, etc.) mantenida por entidades gubernamentales o privadas. En algunas formas de realización, al menos una de las bases de datos 111A-C puede ser una base de datos privada que proporciona información de propiedad exclusiva (por ejemplo, cuenta de usuario, historial crediticio del usuario, información de suscripción del usuario, etc.).
En las formas de realización ilustradas, el servidor principal 103 está configurado para recopilar información sobre la demanda de baterías de las estaciones de intercambio de baterías 101A-D. Por ejemplo, la información recopilada puede incluir: (1) la ubicación de las estaciones de intercambio de baterías 101A-D; (2) la cantidad de baterías ubicadas en las estaciones de intercambio de baterías 101A-D; (3) la cantidad y ubicación de las baterías que no se encuentran ubicadas en las estaciones de intercambio de baterías 101A-D (por ejemplo, las baterías que actualmente están instaladas en vehículos o que están en posesión o de otra forma almacenadas por los usuarios); (4) el estado de carga de las baterías anteriormente mencionadas; (5) el historial de uso de las baterías; (6) eventos cerca de las estaciones de intercambio de baterías 101A-D; (7) las condiciones ambientales cerca de las estaciones de intercambio de baterías 101A-D. (8) comportamiento del usuario (por ejemplo, uso de la batería, historial de conducción/pilotaje del usuario, comportamiento del usuario, hábitos del usuario, etc.) asociado con las estaciones de muestreo o las baterías; y/o (9) otra información adecuada.
Una vez recopilada dicha información, el servidor principal 103 analiza la información recopilada para identificar características o patrones de las estaciones de intercambio de baterías 101A-D. Por ejemplo, el servidor principal 103 determina una o más características o patrones de demanda de baterías basándose en el análisis. Las características/patrones determinados se utilizan como guía para operar las estaciones de intercambio de baterías 101A-D o para operar otras estaciones de intercambio de baterías acopladas al servidor principal 103. Las características/patrones determinados también pueden utilizarse para generar estrategias de precios de baterías (por ejemplo, establecer un precio de intercambio de baterías bajo en una estación con el fin de aumentar la demanda de baterías; establecer un precio de intercambio de baterías alto en otra estación para reducir la demanda de baterías, etc.) para las estaciones de intercambio de baterías 101A-D. A continuación, se describen las formas de realización relacionadas con las operaciones del servidor principal 103, con referencia a la Figura 2.
La red 107 puede ser una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN), pero también pueden ser otras redes cableadas o inalámbricas. La red 107 puede ser Internet o alguna otra red pública o privada. Las estaciones de intercambio de baterías 101A-D se pueden conectar a la red 107 a través de una interfaz de red, como por ejemplo mediante comunicación cableada o inalámbrica. Si bien las conexiones entre el servidor principal 103 y los servidores 109A-C se muestran como conexiones separadas, estas conexiones pueden ser cualquier tipo de red local, de área amplia, cableada o inalámbrica, incluida la red 107 o una red pública o privada separada. En algunas formas de realización, la red 107 incluye una red segura que es utilizada por una entidad privada (por ejemplo, una empresa, etc.).
La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de servidor 200 de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. El sistema de servidor 200 está configurado para recopilar información asociada con múltiples baterías que pueden implementarse o administrarse mediante el sistema 200. El sistema de servidor 200 también está configurado para analizar la información recopilada y transmitir, en función del análisis, una señal o un conjunto de instrucciones a una estación de cliente 20 para controlar un proceso (por ejemplo, un proceso de carga) en la misma. En algunas formas de realización, la estación de cliente 20 puede implementarse como las estaciones de intercambio de baterías 101A-D analizadas anteriormente. En otras formas de realización, la estación de cliente puede implementarse como otros dispositivos de cliente adecuados.
Tal como se muestra en la Figura 2, el sistema de servidor 200 incluye un procesador 201, una memoria 203, dispositivos de entrada/salida (I/O) 205, un componente de almacenamiento 207, un componente de análisis de demanda 209, un componente de análisis de fuente de alimentación 211, un componente de análisis de estación 213, un componente de análisis de batería 215, un componente de análisis de comportamiento del usuario 217, un componente de análisis del vehículo 219 y un componente de comunicación 221. El procesador 201 está configurado para interactuar con la memoria 203 y otros componentes (por ejemplo, los componentes 205-221) en el sistema de servidor 200. En algunas formas de realización, el procesador 201 puede ser una única unidad de procesamiento o múltiples unidades de procesamiento en un dispositivo o pueden estar distribuidas entre múltiples dispositivos. El procesador 201 se puede acoplar a otros dispositivos de hardware, por ejemplo, mediante el uso de un bus, como por ejemplo un bus PCI (Interconexión de componentes periféricos) o un bus SCSI (Interfaz de sistema de computadora pequeña). El procesador 201 puede comunicarse con un controlador de hardware para dispositivos, como por ejemplo los componentes 205-221. En una forma de realización, cada uno de los componentes 201, 207, 209, 211, 213, 215, 219, 221 es un conjunto de rutinas de software o hardware especializado (una matriz de puertas programables en campo, FPGA, etc.) para implementar la lógica descrita en este documento.
La memoria 203 está acoplada al procesador 201 y está configurada para almacenar instrucciones para controlar otros componentes. La memoria 203 también está configurada para almacenar otra información en el sistema de servidor 200. En algunas formas de realización, la memoria 203 puede incluir uno o más de varios dispositivos de hardware para almacenamiento volátil y no volátil, y puede incluir memoria tanto de solo lectura como de escritura. Por ejemplo, la memoria 203 puede comprender memoria de acceso aleatorio (RAM), registros de procesador, memoria de solo lectura (ROM), memoria no volátil escribible, memoria flash, búferes de dispositivo, etcétera. La memoria 203 no es una señal que se propaga separada del hardware subyacente y, en consecuencia, no es transitoria. La memoria 203 puede incluir además una memoria de programa que almacena programas y software, como por ejemplo un sistema operativo. La memoria 203 también puede incluir una memoria de datos que puede almacenar información asociada con el sistema de servidor 200.
Los dispositivos de I/O 205 están configurados para comunicarse con un operador (por ejemplo, recibir una entrada de éste y/o presentarle información). En algunas formas de realización, los dispositivos de I/O 205 pueden ser un componente (por ejemplo, una pantalla táctil). En algunas formas de realización, los dispositivos de I/O 205 pueden incluir un dispositivo de entrada (por ejemplo, teclados, dispositivos señaladores, un lector de tarjetas, un escáner, una cámara, etc.) y un dispositivo de salida (por ejemplo, una pantalla, una tarjeta de red, un altavoz, una tarjeta de video, una tarjeta de audio, una impresora u otro dispositivo externo).
El componente de almacenamiento 207 está configurado para almacenar, de forma temporal o permanente, información/datos/archivos/señales asociados con el sistema de servidor 200 (por ejemplo, información recopilada, información de referencia, información que se va a analizar, resultados de los análisis, etc.). En algunas formas de realización, el componente de almacenamiento 207 puede ser una unidad de disco duro, una memoria flash u otro medio de almacenamiento adecuado. El componente de comunicación 221 está configurado para comunicarse con otros sistemas (por ejemplo, la estación de cliente 20 u otras estaciones) y otros dispositivos (por ejemplo, un dispositivo móvil llevado por un usuario, un vehículo, etc.) a través de señales cableadas o inalámbricas.
El componente de análisis de demanda 209 está configurado para recopilar y almacenar (por ejemplo, en el componente de almacenamiento 207) información que se va a analizar. La información recopilada puede incluir (1) la ubicación de diversas estaciones de muestreo (por ejemplo, en algunas formas de realización, incluida la estación de cliente 20; en otras formas de realización, sin embargo, sin incluir la estación de cliente 20); (2) la cantidad de baterías ubicadas en las múltiples estaciones de muestreo; (3) la cantidad y ubicación de las baterías que no se encuentran localizadas en las múltiples estaciones de muestreo; (4) información sobre los fabricantes de baterías, las fechas/lotes de producción, la cantidad de ciclos de carga por los que ha pasado una batería, las temperaturas de trabajo que ha experimentado una batería, la cantidad/tasas de energía de carga/descarga de las baterías, las capacidades de carga completa/actual de las baterías y/u otra información adecuada sobre las baterías; (5) actividades o eventos que potencialmente pueden cambiar la experiencia de los usuarios con la batería (por ejemplo, la forma en que los usuarios utilizan/intercambian las baterías); (6) las condiciones ambientales que potencialmente pueden cambiar la experiencia de los usuarios con la batería; y/o (7) información del perfil del usuario sobre los planes de batería del usuario, los historiales de conducción/pilotaje del usuario, el comportamiento del usuario, los hábitos del usuario, etc. Después de recibir la información recopilada, el componente de análisis de demanda 209 puede analizar la información recopilada. Cada tipo de información recopilada anteriormente se puede analizar para identificar características/patrones que representen ese tipo particular de información recopilada (por ejemplo, en forma de curvas características que se muestran en las Figuras 5A y 5B, que se analizarán en detalle a continuación). Estas características/patrones identificados pueden ser considerados, individualmente o en combinación, por el componente de análisis de demanda 209 con el fin de generar una predicción de demanda de baterías para la estación de cliente 20. La predicción de la demanda de baterías se puede utilizar además para generar un plan de gestión de baterías para la estación de cliente 20.
En algunas formas de realización, el componente de análisis de demanda 209 puede priorizar la información recopilada en función de su importancia o fiabilidad relativa. Por ejemplo, el componente de análisis de demanda 209 puede utilizar las "ubicaciones de las estaciones" como un factor principal y establecer otros elementos como factores secundarios a la hora de determinar una predicción de demanda de baterías para la estación de cliente 20. En dichas formas de realización, el sistema 200 puede identificar una curva de demanda diaria de baterías (por ejemplo, tal como se muestra en las Figuras 5A y 5B, que se analizarán en detalle a continuación) para la estación de cliente 20 en función de las ubicaciones de las estaciones de muestreo. El componente de análisis de demanda 209 puede a continuación considerar otros factores secundarios para ajustar una predicción/curva de demanda diaria de baterías. Por ejemplo, el componente de análisis de demanda 209 puede aumentar la predicción de demanda de baterías si determina que los usuarios previstos para la estación de cliente 20 son usuarios de alta demanda, de acuerdo con la información del perfil del usuario.
En algunas formas de realización, el componente de análisis de demanda 209 puede otorgar diferentes ponderaciones a diferentes tipos de información recopilada. Por ejemplo, el componente de análisis de demanda 209 puede establecer diferentes ponderaciones para los factores "ubicaciones de las estaciones", "comportamiento del usuario", "ciclos de carga de la batería" y "condiciones ambientales" al calcular una demanda esperada de baterías en una estación particular si un factor tiende a correlacionarse con la demanda medida real. En dichas formas de realización, las características/patrones identificados para cada tipo de información recopilada pueden combinarse a continuación en función de las ponderaciones para predecir estadísticamente la demanda esperada. En algunas formas de realización, el componente de análisis de demanda 209 puede determinar qué tipos de información recopilada se incluirán en la predicción en función de estudios empíricos, los resultados de un proceso de aprendizaje automático y/o la preferencia del operador del sistema.
En algunas formas de realización, el componente de análisis de demanda 209 puede determinar las prioridades o ponderaciones para cada tipo de información recopilada en función de la fiabilidad de la información recopilada. Por ejemplo, para la información medida y recopilada a partir de memorias acopladas a las baterías, el componente de análisis de demanda 209 puede otorgarle mayor ponderación o prioridad ya que el sistema 200 considera que dicha información es directa/interna y, por lo tanto, más fiable que la información indirecta/externa, como por ejemplo las condiciones ambientales (por ejemplo, un pronóstico del tiempo, un aviso de evento, etc.).
En algunas formas de realización, el componente de análisis de demanda 209 puede comunicarse y trabajar junto con otros componentes del sistema 200 (por ejemplo, los componentes 211-219) con el fin de generar la predicción de demanda de baterías para la estación de cliente 20.
El componente de análisis de fuente de alimentación 211 está configurado para analizar el estado (por ejemplo, la fiabilidad, la estabilidad, la continuidad, etc.) de una o más fuentes de alimentación que se utilizan para alimentar la estación de cliente 20 para cargar las baterías en la misma. Por ejemplo, el componente de análisis de fuente de alimentación 211 puede determinar que una fuente de alimentación utilizada para suministrar energía a la estación de cliente 20 puede interrumpirse entre la 1 a. m. y las 3 a. m. en una fecha particular, y a continuación el componente de análisis de fuente de alimentación 211 puede ajustar en consecuencia una instrucción de carga a la estación de cliente 20 basándose en la predicción de demanda de baterías. Por ejemplo, la predicción de demanda de baterías original puede indicar que la estación de cliente 20 necesita 5 baterías completamente cargadas para estar disponibles a las 2 a. m. en la fecha particular. Debido a la posible interrupción del suministro de energía determinada, el componente de análisis de fuente de alimentación 211 puede ordenar a la estación de cliente 20 que cargue las baterías necesarias para que estén listas a la 1 a.m. en la fecha particular antes del corte de energía previsto.
En algunas formas de realización, el componente de análisis de fuente de alimentación 211 también puede considerar el costo de carga en diferentes períodos de tiempo. Por ejemplo, el componente de análisis de fuente de alimentación 211 determina que el costo de carga de una fuente de alimentación se reduce durante las horas de menor demanda. El componente de análisis de fuente de alimentación 211 analiza si es factible que la estación de cliente 20 cargue sus baterías durante las horas de menor demanda basándose en la predicción de demanda de baterías del componente de análisis de demanda 209. Si es así, el componente de análisis de fuente de alimentación 211 puede proporcionar instrucciones a la estación de cliente 20 para que cargue las baterías durante estas horas de menor consumo con el fin de reducir los costos de carga.
El componente de análisis de estaciones 213 está configurado para categorizar las múltiples estaciones de muestreo en varios tipos e identificar características/patrones representativos para cada tipo, de modo que el componente de análisis de demanda 209 pueda utilizar dicha información como base para su análisis. Por ejemplo, el componente de análisis de estación 213 puede analizar la información recopilada y dividir las múltiples estaciones de muestreo en varios tipos según las demandas de baterías. Por ejemplo, al analizar el horario en el que se cambian las baterías, las estaciones se pueden categorizar como "de alta demanda permanente", "de alta demanda en horas pico", "de alta demanda en días festivos", "de alta demanda en fines de semana", "de alta demanda en eventos" y "de baja demanda permanente". En algunas formas de realización, el tipo "alta demanda permanente" puede indicar que la estación está ubicada en una calle muy transitada. El tipo "horas pico de alta demanda" puede inferir que la estación es visitada frecuentemente por usuarios que viajan diariamente durante las horas pico. El tipo "vacaciones de alta demanda" o el tipo "fines de semana de alta demanda" pueden indicar que dichas estaciones están ubicadas en una atracción turística o en un punto de interés turístico. El tipo "eventos de alta demanda" puede significar que la estación está ubicada en un recinto para eventos o en un estadio. La "baja demanda permanente" puede indicar que la estación es una estación estratégica que se construyó como estación de relevo entre dos ciudades importantes. En función de la ubicación de la estación en comparación con otras estaciones situadas de forma similar, el componente de análisis de demanda 209 y el componente de análisis de estación 213 pueden determinar una predicción de demanda de baterías adecuada para una estación de cliente, especialmente en casos en los que la información recopilada es insuficiente para que el componente de análisis de demanda 209 realice un análisis normal.
De manera similar al componente de análisis de estación 213, el componente de análisis de batería 215, el componente de análisis de comportamiento del usuario 217 y el componente de análisis del vehículo 219 también están configurados para categorizar las baterías, el comportamiento del usuario y los vehículos alimentados por las baterías, respectivamente, en varios tipos e identificar características/patrones representativos para cada tipo. Por ejemplo, el componente de análisis de batería 215 puede categorizar las baterías en función de sus fabricantes, sus antigüedades, sus capacidades de carga completa originales (FCC), las FCC actuales, los ciclos de carga, temperaturas de trabajo experimentadas, los perfiles de carga/descarga (por ejemplo, estable o con picos), la versión de hardware/firmware de la batería, el tipo de celda de la batería, el estado de carga de la batería (SOC), el estado de salud de la batería (SOH), la resistencia interna de corriente continua de la batería (DCIR), etc. Estos tipos o categorías pueden facilitar que el componente de análisis de demanda 209 ajuste su predicción de demanda de baterías (y las instrucciones de carga correspondientes) para la estación de cliente 20, siempre que el sistema 200 sepa qué tipos de baterías se están intercambiando en la estación de cliente 20 (por ejemplo, la estación de cliente 20 puede proporcionar dicha información al servidor 200). En algunas formas de realización, el componente de análisis de estación 213 puede estar configurado para generar un conjunto de instrucciones para la estación de cliente 20.
De manera similar, el componente de análisis del comportamiento del usuario 217 puede categorizar el comportamiento del usuario en función de cómo intercambia y/o utiliza las baterías. Por ejemplo, un usuario puede ser muy exigente con el rendimiento de la batería (por ejemplo, un piloto profesional). Como otro ejemplo, otro usuario puede usar la batería únicamente para alimentar su vehículo para realizar las tareas diarias (por ejemplo, recoger a los niños o hacer las compras). Una vez que un usuario reserva una batería en la estación de cliente 20, la estación de cliente 20 proporciona información asociada con la reserva al sistema de servidor 200. El sistema de servidor 200 puede entonces determinar el tipo/categoría del usuario que hizo la reserva y ajustar en consecuencia la predicción de demanda de baterías (y las instrucciones de carga correspondientes) para la estación de cliente 20. En algunas formas de realización, dicho ajuste puede ser realizado por la estación de cliente 20.
El componente de análisis de vehículos 219 puede categorizar los tipos de vehículos que los usuarios planean operar. Para cada tipo de vehículo, el componente de análisis del vehículo 219 puede determinar qué tipos de baterías funcionan mejor para cada tipo de vehículo. Por ejemplo, el componente de análisis del vehículo 219 puede determinar que un scooter eléctrico funciona mejor con un tipo específico de batería después de un proceso de carga particular. En dichas formas de realización, el componente de análisis del vehículo 219 puede trabajar con el componente de análisis de demanda 209 para ajustar la predicción de la demanda de baterías (y las instrucciones de carga correspondientes), si el sistema de servidor 200 recibe información relacionada del vehículo. En algunas formas de realización, dicha información se puede encontrar en los perfiles de usuario o en la información de la cuenta. En otras formas de realización, dicha información del vehículo puede ser proporcionada por la estación de cliente 20 al sistema de servidor 200.
En algunas formas de realización, el sistema de servidor 200 puede proporcionar la predicción de demanda de baterías a la estación de cliente 20 en tiempo real o casi en tiempo real. En dichas formas de realización, el sistema de servidor 200 monitorea el estado de la estación de cliente 20. Una vez que se produce un cambio (por ejemplo, un usuario acaba de retirar dos baterías completamente cargadas y ha dejado dos vacías en la estación de cliente 20) o un cambio potencial (por ejemplo, un usuario hace una reserva para intercambiar las baterías en la estación de cliente 20) que puede afectar el proceso de carga de la estación de cliente 20, el sistema de servidor 200 puede realizar el análisis mencionado anteriormente y generar una predicción actualizada de la demanda de baterías para que la estación de cliente 20 la siga. En algunas formas de realización, el cambio o cambio potencial se puede transmitir al sistema de servidor 200 desde un dispositivo móvil (por ejemplo, un usuario utiliza una aplicación instalada en el mismo para hacer una reserva de batería), otro servidor (por ejemplo, un servidor de servicio web asociado con una aplicación utilizada por un usuario) y/o la estación de cliente 20.
En algunas formas de realización, la estación de cliente 20 puede ser una nueva estación de cliente (por ejemplo, no incluida en las estaciones de muestreo). En dichas formas de realización, el sistema de servidor 200 puede generar la predicción de demanda de baterías basándose en información recopilada previamente y/o en un análisis previamente realizado por el sistema de servidor 200 (por ejemplo, como información de referencia). La predicción de la demanda de baterías se puede utilizar además para generar un plan de gestión de baterías para la estación de cliente 20. Por ejemplo, el sistema de servidor 200 puede determinar que la estación de cliente 20 puede ser un cierto tipo de estación (por ejemplo, el tipo de "tráfico pesado", el tipo de "tráfico intermedio", el tipo de "tráfico ligero", el tipo de "viajero urbano", el tipo de "atracción turística", el tipo "impulsado por eventos", etc.) y a continuación generar la predicción de demanda de baterías en función del tipo determinado.
En algunas formas de realización, el sistema de servidor 200 administra múltiples estaciones de cliente simultáneamente. En dichas formas de realización, el sistema de servidor 200 puede monitorear estas estaciones de cliente, recolectar información de las mismas y generar la predicción de demanda de baterías para cada una de las estaciones de cliente.
La Figura 3 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de estación 300 de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. Tal como se muestra, el sistema de estación 300 incluye un procesador 301, una memoria 303, una interfaz de usuario 305, un componente de comunicación 307, un componente de gestión de baterías 309, un componente de simulación/gestión de instrucciones 310, uno o más sensores 311, un componente de almacenamiento 313 y un componente de carga 315 acoplado a ocho ranuras de batería 317a-n. El procesador 301 está configurado para interactuar con la memoria 303 y otros componentes (por ejemplo, los componentes 305 a 317) en el sistema de estación 300. La memoria 303 está acoplada al procesador 301 y está configurada para almacenar instrucciones para controlar otros componentes u otra información en el sistema de la estación 300.
La interfaz de usuario 305 está configurada para interactuar con un usuario (por ejemplo, recibir una entrada de usuario y presentar información al usuario). En algunas formas de realización, la interfaz de usuario 305 se puede implementar como una pantalla táctil. En otras formas de realización, la interfaz de usuario 305 puede incluir otros dispositivos de interfaz de usuario adecuados. El componente de almacenamiento 313 está configurado para almacenar, de forma temporal o permanente, información, datos, archivos o señales asociados con el sistema de estación 300 (por ejemplo, información medida por los sensores 313, información recopilada por las baterías 317an, información de referencia, instrucciones de carga, información del usuario, etc.). El componente de comunicación 307 está configurado para comunicarse con otros sistemas (por ejemplo, un sistema de vehículo 31, un servidor 33 y/u otras estaciones) y otros dispositivos (por ejemplo, un dispositivo móvil 32 que un usuario lleva consigo).
El componente de gestión de baterías 309 está configurado para gestionar y controlar las baterías ubicadas en las ranuras de batería 317a-n. En algunas formas de realización, el componente de gestión de baterías 309 puede gestionar las baterías basándose en instrucciones (por ejemplo, un plan de gestión de baterías mencionado anteriormente) del servidor 33 (que puede funcionar de manera similar al sistema de servidor 200, en algunas formas de realización). En algunas formas de realización, el componente de gestión de baterías 309 puede gestionar las baterías basándose en instrucciones o directrices predeterminadas (por ejemplo, estrategias de precios dinámicos) almacenadas en el sistema de estación 300 (por ejemplo, en el componente de almacenamiento 313). En algunas formas de realización, el componente de gestión de batería 309 puede comunicarse periódicamente con el servidor 33 para solicitar instrucciones de actualización.
En algunas formas de realización, el componente de gestión de baterías 309 también puede estar configurado para recopilar información sobre las baterías ubicadas en las ranuras de batería 317a-n, información sobre el sistema de la estación 300, información sobre una o más fuentes de alimentación 35, información sobre un usuario (por ejemplo, recibida desde el dispositivo móvil 32 a través del componente de comunicación 307) y/o información sobre el sistema del vehículo 30. El componente de gestión de baterías 309 puede transmitir o cargar la información recopilada al servidor 33 para su posterior análisis o procesamiento.
El componente de simulación/gestión de instrucciones 310 está configurado para gestionar un conjunto de instrucciones operativas (por ejemplo, algunos algoritmos ligeros/rápidos) en base a los cuales el sistema 300 gestiona, controla, carga y/o mantiene las baterías ubicadas en las ranuras de batería 317a-n. En algunas formas de realización, el componente de simulación/gestión de instrucciones 310 está configurado para verificar e implementar un plan de gestión de baterías (por ejemplo, cómo/cuándo cargar una o más baterías) desde el servidor 33. En algunas formas de realización, el plan de gestión de baterías se puede verificar en función de una política de envejecimiento (por ejemplo, un plan de gestión de baterías es válido durante 12 horas después de que fue generado o emitido por el servidor 33). Si se verifica el plan de gestión de baterías, el sistema de la estación 300 lo implementa. Si el plan de gestión de baterías no se verifica (por ejemplo, ha expirado), el sistema de la estación 300 puede gestionar las baterías de acuerdo con reglas predeterminadas (por ejemplo, un conjunto de instrucciones operativas predeterminadas almacenadas en el sistema 300). En algunas formas de realización, las reglas predeterminadas para cada estación de intercambio de baterías pueden ser diferentes (por ejemplo, dependiendo de la ubicación de la estación de intercambio de baterías, la demanda de baterías prevista, etc.). En algunas formas de realización, el componente de gestión de instrucciones 310 puede estar configurado para gestionar, mantener y actualizar un conjunto de instrucciones almacenadas en el sistema 300 (por ejemplo, en el componente de almacenamiento 313).
En algunas formas de realización, el componente de simulación/gestión de instrucciones 310 está configurado para realizar una simulación para un plan de gestión de baterías nuevo o actualizado, de modo que el sistema de la estación pueda determinar localmente si implementar el plan de gestión de baterías nuevo o actualizado. Por ejemplo, otra estación de intercambio de baterías fue desconectada para realizar tareas de mantenimiento regulares. El servidor 33 genera un plan de gestión de baterías actualizado para el sistema de la estación 300. Por ejemplo, el servidor 33 determina que desconectar esa estación de intercambio de baterías da como resultado un aumento en la demanda de baterías para el sistema de la estación 300. En consecuencia, el servidor 33 envía un plan de gestión de baterías actualizado al sistema de la estación 300.
Después de recibir el plan de gestión de baterías actualizado, el componente de simulación 310 realiza una simulación para el plan de gestión de baterías actualizado. En algunas formas de realización, la simulación puede ser realizada por un servidor. La simulación se realiza como un proceso en segundo plano que no interfiere sustancialmente con la implementación de un plan de gestión de baterías existente. En algunas formas de realización, la simulación incluye simular un proceso de carga para una batería ubicada en la estación de baterías, de acuerdo con el plan de gestión de baterías actualizado. En algunas formas de realización, la simulación incluye simular si la implementación del plan de gestión de baterías actualizado puede generar una cantidad suficiente de baterías cargadas para satisfacer la demanda real. Por ejemplo, debido al aumento esperado de la demanda, el plan de gestión de baterías actualizado solicita al sistema de la estación 300 que cargue sus baterías a una tasa de carga mayor que la tasa normal (que se utiliza en el plan de gestión de baterías existente). Después de un período de tiempo (por ejemplo, 12 horas), se genera el resultado de la simulación (por ejemplo, la carga a la tasa de carga aumentada da como resultado un aumento de temperatura de 5 grados Celsius para toda la estación). A continuación, el resultado de la simulación se compara con la demanda real. Por ejemplo, la demanda real indica que el uso de la velocidad normal para cargar las baterías aún satisface la demanda real de las últimas 12 horas (por ejemplo, no hubo ningún usuario esperando baterías reservadas). En dichas formas de realización, el sistema de estación 300 puede determinar no implementar el plan de gestión de baterías actualizado.
Los sensores 311 están configurados para medir información asociada con el sistema de la estación 300 (por ejemplo, la temperatura de trabajo, las condiciones ambientales, la conexión de energía, la conexión de red, etc.). Los sensores 311 también se pueden configurar para monitorear las baterías ubicadas en las ranuras de batería 317a-n. La información medida se puede enviar al componente de gestión de baterías 309 y al servidor 33 para un análisis adicional.
El componente de carga 315 está configurado para controlar un proceso de carga para cada una de las baterías ubicadas en las ranuras de batería 317a-n. En algunas formas de realización, el sistema de estación 300 puede incluir otros números de ranuras de batería. Las ranuras de batería 317a-n están configuradas para alojar y cargar las baterías colocadas y/o bloqueadas en las mismas. El componente de carga 315 recibe energía de las fuentes de alimentación 35 y a continuación utiliza la energía para cargar las baterías ubicadas en las ranuras de batería 317a-n, de acuerdo con un plan de administración de batería predeterminado recibido del servidor 33 o almacenado en el componente de almacenamiento 313. En algunas formas de realización, el plan de gestión de baterías se determina en función de una predicción de demanda de baterías generada por el servidor 33.
En algunas formas de realización, el plan de gestión de baterías incluye cargar una batería hasta un punto de carga completa (por ejemplo, el 98 % de su capacidad de carga completa). En dichas formas de realización, el componente de carga 315 detendrá el proceso de carga una vez que la batería esté cargada hasta su punto de carga completa. En algunas formas de realización, el sistema 300 puede controlar o ajustar un voltaje de carga durante un proceso de carga realizado por el componente de carga 315.
En algunas formas de realización, cuando el usuario coloca una batería en una de las ranuras de batería 317a-n, el sistema de estación 300 puede detectar la existencia de esa batería y extraer información almacenada en la memoria asociada con la batería. Por ejemplo, el componente de gestión de batería 309 puede extraer información asociada con esa batería (por ejemplo, historial de uso de la batería, identidad de la batería, ciclos de carga, capacidad de carga completa, información de vehículo de los vehículos con los que se ha asociado la batería insertada, actividades del usuario en las que ha estado involucrada la batería, etc.) desde una memoria de batería dentro de la batería insertada o acoplada a la misma. En algunas formas de realización, la información de la memoria de la batería se puede transmitir al servidor 33 a través del componente de comunicación 307.
La Figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema 400 de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. Tal como se muestra en la Figura 4, el sistema 400 incluye un servidor 403 (por ejemplo, el sistema de servidor 200 mencionado anteriormente) y múltiples estaciones de intercambio de baterías 405 (que se muestran como estaciones 405A1-A3 en el Grupo A y estaciones 405B1-B2 en el Grupo B). En algunas formas de realización, las estaciones 405A1-A3 están ubicadas en el área A, y las estaciones 405B1-B2 están ubicadas en el área B. En otras formas de realización, las estaciones se pueden agrupar en función de otros factores, como por ejemplo la similitud de las demandas de batería previstas. Para cada grupo, el sistema 400 puede designar una estación maestra regional. En las formas de realización ilustradas, la estación 405A1 es la estación maestra regional del Grupo A, y la estación 105B1 es la estación maestra regional del Grupo B. El servidor 403 envía un plan de gestión de baterías P1 a la estación maestra regional 405A1 (por ejemplo, indicado como la flecha C1). La estación maestra regional 405A1 verifica y simula el plan de gestión de baterías P1 (por ejemplo, mediante los procesos de verificación/simulación descritos anteriormente). A continuación, la estación maestra regional 405A1 determina si adopta el plan de gestión de baterías P1 para todas las estaciones del Grupo A. En ese caso, la estación maestra regional 405A1 transmite el plan de gestión de baterías P1 a las estaciones 405A2-A3 (por ejemplo, indicadas como flechas C2-C4). De manera similar, el servidor 403 envía un plan de gestión de baterías P2 a la estación maestra regional 405B1 (por ejemplo, indicado como la flecha C5). La estación maestra regional 405B1 verifica y simula el plan de gestión de baterías P2 y determina si adopta el plan de gestión de baterías P2 para todas las estaciones del Grupo B. En ese caso, la estación maestra regional 405A1 transmite el plan de gestión de baterías P2 a la estación 405B2 (por ejemplo, indicado como la flecha C6). La comunicación entre las estaciones puede ser cableada o inalámbrica. Por medio de esta disposición, el sistema 400 puede gestionar de manera eficaz las múltiples estaciones 405 sin necesidad de que el servidor 403 se comunique con las estaciones individuales 405. Ello puede reducir la carga de procesamiento/comunicación del servidor 403.
Las Figuras 5A y 5B son diagramas esquemáticos que ilustran las características de la estación de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. Las características de la estación se utilizan para generar predicciones de demanda de baterías (que son la base del plan de gestión de baterías para cada estación). En la Figura 5A, se muestran tres curvas características bidimensionales 501A, 501B y 501C. En otras formas de realización, sin embargo, las curvas características pueden ser tridimensionales o multidimensionales, dependiendo del número de factores que se deben considerar al generar dichas curvas características.
Las curvas características 501A-C representan predicciones de demanda de baterías (o predicciones de consumo de energía) para las estaciones A-C que se generan (por ejemplo, por un servidor como por ejemplo el sistema de servidor 200) en función de la información asociada con múltiples estaciones de muestreo (por ejemplo, la información recopilada mencionada anteriormente). En algunas formas de realización, estas curvas características 501A-C se pueden comparar con mediciones reales con el fin de verificar y/o mejorar la precisión de estas curvas (por ejemplo, comparar la curva característica 501A con una curva generada por la medición real realizada en la Estación A). En dichas formas de realización, los resultados de la comparación pueden utilizarse para ajustar aún más las curvas características 501A-C. En algunas formas de realización, la presente tecnología puede utilizar este enfoque para afinar su análisis en función de diversos factores, ponderaciones de los factores, algoritmos, etc.
Tal como se muestra en la Figura 5A, la curva característica 501A tiene una porción pico 503 que puede indicar que la Estación A es una estación de tipo "horas pico de alta demanda". La curva característica 501B tiene una curva suave que disminuye con el tiempo durante el día y no tiene picos, lo que puede indicar que la estación B tiene una demanda de baterías relativamente alta en cierto período de tiempo (por ejemplo, por las mañanas) y, por lo tanto, puede ser una estación de tipo "de cercanías". En cuanto a la estación C, la curva característica 501C tiene una porción de meseta más alta 505 en el medio del día. La porción de meseta 505 puede indicar que la Estación C tiene una demanda de baterías relativamente alta al mediodía, lo cual puede deberse al tráfico hacia un famoso restaurante cercano a la Estación C. En algunas formas de realización, la presente tecnología puede proporcionar múltiples tipos de curvas o patrones característicos que pueden utilizarse como información de referencia para determinar predicciones de demanda de baterías para una estación de intercambio de baterías.
La Figura 5B es un diagrama esquemático que ilustra las características durante múltiples marcos de tiempo de un sistema de estación de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. En la Figura 5B, se muestran tres curvas características 507A-C para la estación X. Las curvas características 507A-C representan predicciones de demanda de baterías para la Estación X en diferentes períodos de tiempo (por ejemplo, un día, una semana y un año) generadas en base a información asociada con los intercambios realizados en la estación, información en las baterías, intercambios medidos o predichos en la estación, eventos sociales planificados, etc.
Tal como se muestra, la curva característica 507A tiene dos porciones de pico 508 y 509. Las porciones pico 508 y 509 pueden indicar tráfico de viajeros de cercanías cerca de la estación X. La curva característica 507B tiene una porción de meseta 511 durante los días de semana, lo que puede indicar que la estación X está cerca de una carretera que es utilizada intensivamente por viajeros de cercanías durante los días de semana, en lugar de los fines de semana. La curva característica 507C también tiene dos porciones de pico 513 y 514 en febrero y julio, respectivamente. Estas dos porciones de pico 513 y 514 pueden indicar demandas de batería causadas por eventos celebrados en un estadio (por ejemplo, eventos anuales celebrados en febrero y julio) cerca de la Estación X.
La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un método 600 de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. El método 600 está configurado para gestionar una estación de baterías. El método 600 puede ser implementado por una estación de intercambio de baterías (por ejemplo, el sistema de estación 300). El método 600 comienza en el bloque 601 al recibir un primer plan de gestión de baterías basado en información de demanda de baterías prevista desde un servidor.
En el bloque 603, el método 600 continúa verificando el primer plan de gestión de baterías sobre la base de un conjunto de información de referencia local. El conjunto de información de referencia local incluye una política de envejecimiento. En el bloque 605, el método 600 recibe a continuación un segundo plan de gestión de baterías basado en una actualización de la información de demanda de baterías prevista del servidor. En el bloque 607, el método 600 implementa a continuación el primer plan de gestión de baterías para cargar una o más baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías con el fin de generar un primer resultado.
En el bloque 609, el método 600 realiza una simulación de las baterías basándose en el segundo plan de gestión de baterías para generar un segundo resultado. En el bloque 611, se comparan el primer resultado y el segundo resultado. En el bloque 613, el método 600 determina si se debe implementar el segundo plan de gestión de baterías basándose en la comparación. A continuación, el método 600 regresa y espera más instrucciones.
La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un método 700 de acuerdo con formas de realización de la tecnología descrita. El método 700 puede ser implementado por una estación de intercambio de baterías (por ejemplo, la estación de intercambio de baterías 107 o 207, la estación de cliente 20, un sistema de estación 300, etc.). En el bloque 701, el método 700 comienza recibiendo, desde un servidor, información de demanda de la estación de intercambio de baterías correspondiente a un primer período de tiempo. En algunas formas de realización, el primer período de tiempo puede ser un período de tiempo de 2 horas, 3 horas, 12 horas, 24 horas o una semana. En algunas formas de realización, el primer período de tiempo puede incluir múltiples intervalos de tiempo (por ejemplo, una hora, media hora, etc.). Por ejemplo, la información de demanda correspondiente al primer período de tiempo puede ser "2 intercambios de batería en la HORA 1", "3 intercambios de batería en la HORA 2", "4 intercambios de batería en la HORA 3", etc. La HORA 1 se refiere a la siguiente hora a partir de ahora, la HORA 2 se refiere a la hora después de la siguiente hora y la HORA 3 se refiere a la hora después de la HORA 2.
En el bloque 703, el método 700 incluye la formación de un plan de carga para las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías correspondiente al primer período de tiempo basándose en (1) un primer conjunto de instrucciones almacenado en la estación de intercambio de baterías y (2) la información de demanda correspondiente al primer período de tiempo. En algunas formas de realización, el primer conjunto de instrucciones puede incluir (i) una o más reglas de carga, y (ii) información indicativa de la asignación de una o más reglas de carga a cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (por ejemplo, "lógicas de carga"). En algunas formas de realización, el plan de carga incluye una o más reglas de carga asignadas (por ejemplo, seleccionadas de una o más reglas de carga en el primer conjunto de instrucciones) para cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías. Una vez formado el plan de carga, el método 700 puede cargar las baterías contenidas en la misma de acuerdo con el plan de carga.
En el bloque 705, el método 700 incluye generar comandos de carga para cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de dispositivos en función de la una o más reglas de carga asignadas para cada una de las baterías (por ejemplo, en el plan de carga) y un estado (por ejemplo, SoC, una temperatura de celda de la batería, etc.) de cada una de las baterías durante el primer período de tiempo. Por ejemplo, la demanda prevista para la HORA 1 puede ser "2 intercambios de batería" y suponer que la estación de intercambio de baterías tiene baterías B1-B6 con SoC de "95%", "91%", "80%", "75%", "60%", "50%" y "45%." Con el fin de cumplir con la demanda prevista para la HORA 1, la estación puede asignar una regla de carga lenta para las baterías B1 y B2 (por ejemplo, dado que las baterías B1 y B2 tienen SoC por encima de un umbral de SoC del 90 %), y a continuación el comando de carga correspondiente para las baterías B1 y B2 puede ser "cargar la batería B1 a una tasa baja de 0,1 C desde ahora hasta que se intercambie la batería B1" y "cargar la batería B2 a una tasa baja de 0,2 C desde ahora hasta que se intercambie la batería B2". " "C" significa "Clasificación C" para la carga de la batería). Por ejemplo, la capacidad de una batería generalmente se califica como "1C", lo que significa que una batería completamente cargada con una capacidad de 1 A-hora debería proporcionar 1 A durante una hora.
En algunas formas de realización, el servidor puede actualizar el primer conjunto de instrucciones. Por ejemplo, el método 700 puede incluir (1) recibir un segundo conjunto de instrucciones del servidor, en que el segundo conjunto de instrucciones comprende una o más reglas de carga actualizadas (por ejemplo, actualizadas en base a un análisis de las características de las baterías, como por ejemplo, el hecho de que cargar la batería B fabricada por el fabricante M por debajo de la temperatura T da como resultado una menor degradación de la batería); (2) actualizar la una o más reglas de carga asignadas en base a una o más reglas de carga actualizadas (por ejemplo, actualizar el plan de carga para la estación); (3) actualizar los comandos de carga para cada una de las baterías en base a la una o más reglas de carga asignadas actualizadas y el estado de cada una de las baterías.
En algunas formas de realización, la información de demanda también puede ser actualizada por el servidor. Por ejemplo, el método 700 puede incluir (1) recibir, desde el servidor, información de demanda para la estación de intercambio de baterías correspondiente a un segundo período de tiempo posterior al primer período de tiempo; y (2) actualizar el plan de carga de las baterías posicionadas en la estación de intercambio de baterías correspondiente al segundo período de tiempo sobre la base del primer conjunto de instrucciones (del segundo conjunto de instrucciones, si el primer conjunto de instrucciones ha sido actualizado o sustituido por el segundo conjunto de instrucciones) almacenado en la estación de intercambio de baterías y la información de demanda correspondiente al segundo período de tiempo. Por ejemplo, el primer período de tiempo puede ser dentro de 12 horas y el segundo período de tiempo puede ser dentro de 13 a 24 horas. En otras formas de realización, el primer y segundo período de tiempo pueden ser establecidos por un operador de la estación o el servidor.
En algunas formas de realización, el plan de carga se puede actualizar periódicamente (por ejemplo, diariamente, cada 12 horas, etc.). En algunas formas de realización, el plan de carga se puede actualizar en respuesta a un evento desencadenante (por ejemplo, un evento que tiene como resultado un cambio en la demanda prevista, como por ejemplo un intercambio de batería, una nueva suscripción de usuario para el intercambio de batería y un evento que tiene como resultado un cambio en el suministro de energía, como por ejemplo un corte de energía, un cambio en las condiciones ambientales, como por ejemplo un cambio de temperatura ambiente, etc.).
En algunas formas de realización, el desencadenante puede ser una desconexión entre el servidor y la estación de intercambio de baterías. Una vez que la estación de intercambio de baterías detecta la desconexión (por ejemplo, si no hay respuesta del servidor durante un período de tiempo determinado, como por ejemplo 30 minutos, o después del doble del período de tiempo que el servidor normalmente se comunica con la estación), la estación de intercambio de baterías puede entrar en un modo "autónomo" y utilizar el conjunto de instrucciones más reciente (el primer o segundo conjunto de instrucciones) y la información de demanda más reciente para mantener a los usuarios del servidor.
Por ejemplo, el método 700 puede incluir además (1) en respuesta al evento desencadenante, considerar la información de demanda para la estación de intercambio de baterías correspondiente al primer período de tiempo como información de demanda de la estación de intercambio de baterías correspondiente a un segundo período de tiempo posterior al primer período de tiempo; y (2) generar el plan de carga para las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías correspondiente al segundo período de tiempo sobre la base del primer conjunto de instrucciones almacenado en la estación de intercambio de baterías y la información de demanda para la estación de intercambio de baterías correspondiente al primer período de tiempo. Por ejemplo, la estación puede utilizar la demanda prevista para el primer período de tiempo (de 0 a 24 horas a partir de ahora) como la demanda prevista para el segundo período de tiempo (de 25 a 48 horas a partir de ahora).
En algunas formas de realización, la estación de intercambio de baterías puede asignar un valor de prioridad a cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías en función del estado de cada una de las baterías. Mediante esta disposición, la estación de intercambio de baterías puede determinar rápidamente cómo aplicar las reglas de carga para formar el plan de carga. Por ejemplo, la estación de intercambio de baterías puede tener baterías B1-B6 con temperaturas de "25°C", "26°C", "27°C", "28°C", "29°C" y "30°C". Por consiguiente, los valores de prioridad para las baterías B1-B6 pueden ser "6", "5", "4", "3", "2" y "1". En este ejemplo, la batería B1 con el valor de prioridad más alto (por ejemplo, debido a la temperatura más baja) se puede asignar para satisfacer la demanda prevista en la HORA 1. La batería B2 con el segundo valor de prioridad más alto también se puede asignar para satisfacer la demanda prevista en la HORA 1. En el supuesto de que la demanda prevista para la HORA 2 es "1 intercambio de batería" y a continuación se puede asignar la batería B3 con el tercer valor de prioridad más alto para satisfacer la demanda prevista en la HORA 2.
Una vez que se asignan las baterías para satisfacer una demanda prevista, se puede asignar al menos una regla de carga (de las reglas de carga del primer o segundo conjunto de instrucciones almacenadas en la estación) a cada una de las baterías asignadas, y las baterías se cargan sobre la base de la regla de carga asignada.
En algunas formas de realización, el método 700 incluye además (1) gestionar el primer conjunto de instrucciones basándose en una política de envejecimiento; (2) verificar si el primer conjunto de instrucciones ha caducado basándose en la política de envejecimiento; y (3) reemplazar el primer conjunto de instrucciones con un conjunto de reglas predeterminadas cuando el primer conjunto de instrucciones ha caducado. En algunas formas de realización, la política de envejecimiento puede ser un conjunto de reglas utilizadas para determinar si el primer conjunto de instrucciones es válido. Por ejemplo, la política de envejecimiento puede incluir un período de tiempo (por ejemplo, 12 horas, 24 horas, 2 días, 1 semana, etc., contando desde el momento en que se generó el primer conjunto de instrucciones) y después de este período de tiempo, la primera instrucción queda caducada. En algunas formas de realización, cuando un conjunto de instrucciones se considera caducado, la estación puede reemplazar el conjunto de instrucciones por reglas predeterminadas (o un conjunto de instrucciones predeterminado). Por ejemplo, las reglas predeterminadas pueden incluir comenzar a cargar una batería tan pronto como se coloca en la estación, detener la carga de una batería cuando la temperatura de la batería excede un umbral de temperatura, etc. En otras formas de realización, las reglas predeterminadas pueden incluir instrucciones utilizadas para operar la estación sin la guía del servidor. En algunas formas de realización, la estación puede actualizar las reglas predeterminadas por sí misma (por ejemplo, en función de la demanda real de batería de la estación). En algunas formas de realización, la estación puede tener múltiples conjuntos de reglas predeterminadas, en respuesta a varios tipos de eventos desencadenantes.
En algunas formas de realización, el método 700 puede incluir (1) simular el primer conjunto de instrucciones para generar un resultado de simulación; (2) determinar si se debe actualizar el primer conjunto de instrucciones en función del resultado de la simulación; y (3) simular un proceso de carga para al menos una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías. En algunas formas de realización, la simulación se puede realizar antes de implementar el primer conjunto de instrucciones. En algunas formas de realización, el resultado de la simulación se puede transmitir al servidor para referencia futura.
Tal como se podrá apreciar, el servidor recibe de manera continua información de uso de las baterías desde las estaciones de intercambio de baterías, información de las baterías individuales que se intercambian, peticiones de reserva de baterías, información meteorológica, información de eventos especiales y similares para hacer una predicción de la demanda de baterías para cualquier estación de intercambio determinada. Los diversos componentes (por ejemplo, rutinas de software o lógica dedicada en el servidor) funcionan de acuerdo con la funcionalidad descrita para estimar la cantidad y el tipo de baterías que necesitará cada estación de intercambio para brindar una experiencia satisfactoria al cliente.
Los planes de gestión de baterías (o conjuntos de instrucciones) se basan en las predicciones de demanda de baterías y proporcionan instrucciones de carga para baterías individuales en las ranuras de carga. Tal como se ha indicado anteriormente, cada estación de intercambio de baterías puede controlar la velocidad a la que se carga una batería individual, cuánto se carga, la temperatura máxima de carga de la batería y otros factores. En el caso de que la demanda esperada de baterías en una estación de intercambio cambie, el servidor genera un nuevo plan de gestión de baterías que se envía a la estación de intercambio.
En algunas formas de realización, el nuevo plan de gestión de baterías se implementa de inmediato o se envía junto con un código que requiere que la estación de intercambio implemente de inmediato el nuevo plan. En otras formas de realización, el nuevo plan de gestión de baterías se simula comparándolo con el plan de gestión de baterías existente para determinar si el nuevo plan es mejor o peor que el plan de gestión de baterías actual. Se puede enviar un nuevo plan con un código diferente que indique que la estación de intercambio tiene la libertad de implementar el nuevo plan de gestión de baterías si es mejor en una o más categorías de calidad (por ejemplo, más baterías disponibles, menor costo de la energía utilizada para cargar las baterías para la demanda esperada, temperatura general más baja en la estación de intercambio, etc.).
En este caso, la estación de intercambio incluye un procesador que está programado para calcular resultados para varias categorías de calidad de acuerdo con el nuevo plan de gestión de baterías propuesto y comparar dichos resultados con los resultados realmente logrados o medidos utilizando el plan de gestión de baterías existente. La comparación de las distintas categorías de calidad permite al procesador de la estación de intercambio de baterías determinar si el nuevo plan de gestión de baterías se implementa o no. A continuación, el procesador de la estación de intercambio de baterías envía un mensaje al servidor central indicando si el nuevo plan de gestión de baterías se ha implementado o no.
A modo de ejemplo, si un plan actual de gestión de baterías exige tener 6 baterías completamente cargadas listas para el intercambio a las 4 p. m. y un nuevo plan de gestión de baterías exige una tasa de carga general más lenta, de modo que las baterías no estarán listas hasta las 5:30 p. m., y a continuación el procesador de la estación de intercambio puede monitorear la demanda de baterías para ver si realmente se necesitan hasta después de las 5:30 p. m. En ese caso, se podría adoptar el nuevo plan de baterías. Si se detecta un aumento repentino de baterías a las 4:30 p. m., el nuevo plan no habría proporcionado una mejor experiencia al cliente y es poco probable que se adopte.
Tal como se podrá apreciar, la adopción o no de un plan de gestión de baterías puede ser una decisión multivariante que se determina de acuerdo con qué plan proporcione la mejor puntuación general en función de dos o más factores de calidad simulados y comparados con los datos de calidad medidos.
En algunas formas de realización, la presente tecnología puede proporcionar otros tipos de características o patrones seleccionando diferentes factores en diferentes plazos de tiempo. Gracias a esta disposición, la tecnología actual permite a un operador predecir de manera eficaz la demanda de baterías para una estación de intercambio de baterías determinada (por ejemplo, esta estación puede ser nueva o existente). La tecnología actual proporciona flexibilidad para mantener de forma eficaz múltiples estaciones de intercambio de baterías. La tecnología actual puede mejorar la eficiencia energética y de esta manera reducir el gasto general de gestión/carga de las baterías.
En las formas de realización descritas en el presente documento, un "componente" puede incluir un procesador, lógica de control, un procesador de señal digital, una unidad de computación y/o cualquier otro dispositivo adecuado que esté configurado o programado para ejecutar instrucciones con el fin de llevar a cabo la funcionalidad descrita anteriormente.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un método (700) para gestionar una estación de intercambio de baterías (300), en que el método comprende:
recibir, desde un servidor (33), información de demanda para la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente a un primer periodo de tiempo (701);
recibir, desde un servidor (33), un primer conjunto de instrucciones y almacenar, por parte de la estación de intercambio de baterías (300), el primer conjunto de instrucciones, en que el primer conjunto de instrucciones comprende una o más reglas de carga indicativas de cómo se debe cargar la batería sobre la base de las características de la batería e información indicativa de la asignación de la una o más reglas de carga a cada una de las baterías colocadas en la estación de intercambio de baterías (300);
formar un plan de carga para las baterías posicionadas en la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente al primer período de tiempo sobre la base del primer conjunto de instrucciones almacenado en la estación de intercambio de baterías (300) y la información de demanda correspondiente al primer período de tiempo (703); en que el plan de carga comprende una o más reglas de carga asignadas para cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (300); y
generar comandos de carga para cada una de las baterías colocadas en la estación de intercambio de dispositivos (300) sobre la base de la una o más reglas de carga asignadas para cada una de las baterías y un estado de cada una de las baterías durante el primer período de tiempo;
ejecutar los comandos de carga para cargar las baterías con un componente de carga (315) de la estación de intercambio de baterías (300);
en que el métodose caracteriza porcomprender además:
detectar, por medio de la estación de intercambio de baterías (300) una desconexión entre el servidor (33) y la estación de intercambio de baterías (300) cuando no se recibe ninguna respuesta desde el servidor por parte de la estación de intercambio de baterías (300) durante un período de tiempo determinado, cuando la conexión entre el servidor (33) y la estación de intercambio de baterías (300) se detecta como desconectada cuando no se recibe ninguna respuesta desde el servidor por parte de la estación de intercambio de baterías (300) durante el período de tiempo determinado, entrar, por parte de la estación de intercambio de baterías (300) en un modo autónomo, en el cual la estación de intercambio de baterías (300) sigue operando por medio de la utilización del primer conjunto de instrucciones e información de demanda, que están almacenadas en la estación de intercambio de baterías (300) y que son el conjunto de instrucciones más reciente y la información de demanda más reciente,
verificar si el primer conjunto de instrucciones ha caducado sobre la base de una política de envejecimiento, y
sustituir el primer conjunto de instrucciones con un conjunto de reglas por defecto cuando caduca el primer conjunto de instrucciones.
2. El método (700) de la reivindicación 1, que comprende además:
generar comandos de carga para cada una de las baterías posicionadas en la estación de intercambio de dispositivos (300) basándose en la una o más reglas de carga asignadas para cada una de las baterías y un estado de cada una de las baterías durante el primer período de tiempo, en que el primer período de tiempo comprende uno o más intervalos de tiempo (705).
3. El método (700) de la reivindicación 2, que comprende además:
recibir un segundo conjunto de instrucciones desde el servidor (33), en que el segundo conjunto de instrucciones comprende una o más reglas de carga actualizadas; actualizar la una o más reglas de carga asignadas en función de la una o más reglas de carga actualizadas;
actualizar los comandos de carga para cada una de las baterías sobre la base de la una o más reglas de carga asignadas actualizadas y el estado de cada una de las baterías.
4. El método (700) de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, en que el estado de cada una de las baterías comprende al menos uno de una temperatura y un SoC.
5. El método (700) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además:
recibir, desde el servidor (33), información de demanda para la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente a un segundo período de tiempo posterior al primer período de tiempo; y
actualizar el plan de carga para las baterías posicionadas en la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente al segundo período de tiempo sobre la base del primer conjunto de instrucciones almacenado en la estación de intercambio de baterías (300) y la información de demanda correspondiente al segundo período de tiempo.
6. El método (700) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además:
actualizar periódicamente el plan de carga para la estación de intercambio de baterías (300).
7. El método (700) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además:
actualizar el plan de carga en respuesta a un evento desencadenante; preferentemente el evento desencadenante comprende una desconexión entre el servidor (33) y la estación de intercambio de baterías (300).
8. El método (700) de la reivindicación 7, que comprende además:
en respuesta al evento desencadenante, considerar la información de demanda para la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente al primer período de tiempo como información de demanda para la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente a un segundo período de tiempo posterior al primer período de tiempo; y
generar el plan de carga para las baterías posicionadas en la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente al segundo período de tiempo basándose en el primer conjunto de instrucciones almacenado en la estación de intercambio de baterías (300) y la información de demanda para la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente al primer período de tiempo.
9. El método (700) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en que el primer período de tiempo comprende un primer intervalo de tiempo y un segundo intervalo de tiempo a continuación del primer intervalo de tiempo, y en que la información de demanda para la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente al primer período de tiempo comprende una primera predicción de demanda para el primer intervalo de tiempo y una segunda predicción de demanda para el segundo intervalo de tiempo, y en que el método comprende además:
asignar un valor de prioridad a cada una de las baterías colocadas en la estación de intercambio de baterías (300) en función del estado de cada una de las baterías.
10. El método (700) de la reivindicación 9, que comprende además:
formar el plan de carga por medio de:
asignar un primer conjunto de baterías de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (300) para satisfacer la primera predicción de demanda sobre la base del valor de prioridad de cada una de las baterías; y
asignar un segundo conjunto de baterías de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (300) para satisfacer la segunda demanda sobre la base del valor de prioridad de cada una de las baterías;
en que preferentemente el método comprende además:
formar el plan de carga por medio de:
asignar al menos una regla de carga de las una o más reglas de carga a cada una de las baterías del primer conjunto en función de la primera predicción de demanda; y
asignar al menos una regla de carga de las una o más reglas de carga a cada una de las baterías del segundo conjunto de baterías en función de la segunda predicción de demanda.
11. El método (700) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además gestionar el primer conjunto de instrucciones en función de una política de envejecimiento.
12. El método (700) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además simular el primer conjunto de instrucciones para generar un resultado de simulación;
en que preferentemente el método comprende además determinar si se debe actualizar el primer conjunto de instrucciones basándose en los resultados de la simulación, en que el método comprende además simular un proceso de carga para al menos una de las baterías colocadas en la estación de intercambio de baterías (300).
13. Una estación de intercambio de baterías (300), que comprende:
un procesador (301);
un componente de gestión de baterías (309) acoplado al procesador y configurado para:
recibir, desde un servidor (33), información de demanda para la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente a un primer periodo de tiempo (701);
recibir, desde un servidor (33), un primer conjunto de instrucciones y almacenar, por medio de la estación de intercambio de baterías (300), el primer conjunto de instrucciones,
en que el primer conjunto de instrucciones comprende una o más reglas de carga indicativas de cómo se debe cargar la batería basándose en las características de la batería e información indicativa de asignar la una o más reglas de carga a cada una de las baterías posicionadas en la estación de intercambio de baterías (300);
formar un plan de carga para las baterías posicionadas en la estación de intercambio de baterías (300) correspondiente al primer período de tiempo sobre la base del primer conjunto de instrucciones almacenado en la estación de intercambio de baterías (300) y la información de demanda correspondiente al primer período de tiempo (703);
en que el plan de carga comprende una o más reglas de carga asignadas para cada una de las baterías ubicadas en la estación de intercambio de baterías (300);
generar comandos de carga para cada una de las baterías colocadas en la estación de intercambio de dispositivos (300) basándose en la una o más reglas de carga asignadas para cada una de las baterías y un estado de cada una de las baterías durante el primer período de tiempo;
un componente de carga (315) configurado para cargar las baterías sobre la base de los comandos de carga,
en que la estación de intercambio de bateríasse caracteriza porcomprender además:
un componente de gestión de instrucciones (310) acoplado al procesador (301) y configurado para verificar si el primer conjunto de instrucciones ha caducado sobre la base de una política de envejecimiento, y sustituir el primer conjunto de instrucciones con un conjunto de reglas por defecto cuando caduca el primer conjunto de instrucciones,
en que la estación de intercambio de baterías está configurada además para:
detectar una desconexión entre el servidor (33) y la estación de intercambio de baterías (300) cuando no ser recibe ninguna respuesta desde el servidor por parte de la estación de intercambio de baterías (300) durante un período de tiempo determinado,
cuando la conexión entre el servidor (33) y la estación de intercambio de baterías (300) se detecta como desconectada cuando no se recibe ninguna respuesta desde el servidor por parte de la estación de intercambio de baterías (300) durante el período de tiempo determinado, entrar en un modo autónomo, en el cual la estación de intercambio de baterías (300) sigue operando utilizando el primer conjunto de instrucciones y la información de demanda, que se almacenan en la estación de intercambio de baterías (300) y que son el conjunto de instrucciones más reciente y la información requerida más reciente.
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