JP2005151794A - Method and system for battery protection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に、バッテリ保護のための方法およびシステムに関し、より詳細には、電動工具(power tool)のバッテリ保護のための方法およびシステムに関する。 The present invention relates generally to a method and system for battery protection, and more particularly to a method and system for battery protection of a power tool.
コードレス電動工具は、一般に、ポータブルバッテリパック(携帯型電池パック)によって給電される。これらのバッテリパックは、電池化学的性質(battery chemistry)および公称電圧で分類され、多数の工具および電気装置(electrical device)に給電するために使用されることができる。一般に、電動工具用バッテリの電池化学的性質は、ニッケルカドミウム(NiCd)、ニッケル水素化金属(NiMH)、または鉛酸のいずれかである。そのような化学物質は、堅牢であり耐久性があることが既知の。 The cordless power tool is generally supplied with power by a portable battery pack (portable battery pack). These battery packs are categorized by battery chemistry and nominal voltage and can be used to power a large number of tools and electrical devices. Generally, the battery chemistry of a power tool battery is either nickel cadmium (NiCd), nickel hydride metal (NiMH), or lead acid. Such chemicals are known to be robust and durable.
そのような電池化学的性質(例えば、リチウム(Li)、リチウムイオン(Liイオン)、および他のLiベースの化学物質など)は、的確な充電手順(charging scheme)、および制御された放電を有する充電動作を必要とする。不十分な充電手順および制御されない放電スキームは、過剰な発熱性(heat build-up)、過剰な過充電状態、および/または過剰な過放電状態を生ずるおそれがある。これらの状態および蓄積は、バッテリに対して不可逆なダメージを引き起こすおそれがあり、バッテリの容量に著しい衝撃を与えることがある。例えば過剰な熱のような様々な要因は、バッテリパック内の1つ以上のセルを非平衡にし、すなわち、実質的にパック内の残りのセルよりも低い現在の充電状態を有するようになる。非平衡なセルは、バッテリパックの性能(例えば、実行時間(run-time)および/または電圧出力)に著しい衝撃を与えることがあり、バッテリパックの寿命を短くすることがある。 Such battery chemistries (such as lithium (Li), lithium ions (Li ions), and other Li-based chemicals) have a precise charging scheme and controlled discharge. Requires charging operation. Insufficient charging procedures and uncontrolled discharge schemes can result in excessive heat build-up, excessive overcharge conditions, and / or excessive overdischarge conditions. These conditions and accumulations can cause irreversible damage to the battery and can significantly impact the capacity of the battery. Various factors, such as excessive heat, can cause one or more cells in the battery pack to become unbalanced, i.e., have a current state of charge that is substantially lower than the remaining cells in the pack. Unbalanced cells can have a significant impact on battery pack performance (eg, run-time and / or voltage output) and can shorten battery pack life.
本発明は、バッテリ保護のためのシステムおよび方法を提供する。一構成およびいくつかの態様において、本発明は、バッテリの温度を監視するためのシステムおよび方法を提供する。他の構成およびいくつかの態様において、本発明は、バッテリパック内の熱を移送するためのシステムおよび方法を提供する。他の構成およびいくつかの態様において、本発明は、相変化物質(phase change material)を介してバッテリパック内の熱を移送するためのシステムおよび方法を提供する。他の構成およびいくつかの態様において、本発明は、セル非平衡を監視するためのシステムおよび方法を提供する。他の構成およびいくつかの態様において、本発明は、バッテリの温度および/またはセル非平衡に基づき電気装置の動作を制御するためのシステムおよび方法を提供する。他の構成およびいくつかの態様において、本発明は、バッテリの現在の充電状態を判断し、かつバッテリの現在の充電状態を示し、または表示するためのシステムおよび方法を提供する。さらに他の構成およびいくつかの態様において、本発明は、バッテリ温度に基づき放電電流を中断するためのシステムおよび方法を提供する。 The present invention provides a system and method for battery protection. In one configuration and in some aspects, the present invention provides a system and method for monitoring battery temperature. In other configurations and some aspects, the present invention provides systems and methods for transferring heat within a battery pack. In other configurations and some aspects, the present invention provides systems and methods for transferring heat within a battery pack via a phase change material. In other configurations and some aspects, the present invention provides systems and methods for monitoring cell imbalance. In other configurations and in some aspects, the present invention provides systems and methods for controlling the operation of electrical devices based on battery temperature and / or cell imbalance. In other configurations and in some aspects, the present invention provides systems and methods for determining the current state of charge of a battery and indicating or displaying the current state of charge of the battery. In still other configurations and some aspects, the present invention provides systems and methods for interrupting discharge current based on battery temperature.
本発明の固有の特徴および固有の利点は、詳細な記載および図面を検討すれば当業者には明らかであろう。 The unique features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the detailed description and drawings.
本発明の任意の実施形態を、詳細に説明する前に、本発明は、以下の記載で示されまたは以下の図面に図示された構成および構成部品の配置の詳細に、その適用を制限されないことが理解されるであろう。本発明は、他の構成であることができ、および様々な方法で実施されまたは実行されることができる。本明細書で使用される言い回しおよび用語は、記載の目的のためであり、限定として見なされるべきではないことが理解されるであろう。本明細書における「含む」、「備える」、または「有する」およびそれらの変形の使用は、以降に列挙されるアイテムおよびそれらの等価物、ならびに追加のアイテムを含むことを意味する。用語「搭載された」、「接続された」、または「結合された」は、幅広く使用され、直接および間接の両方で搭載する、接続する、および結合することを含む。さらに、「接続された」および「結合された」は、物理的または機械的な接続または結合に制限されることなく、直接でも間接でも電気的な接続および結合を含むことができる。 Before any embodiment of the present invention is described in detail, the present invention is not limited in its application to the details of the arrangement and arrangement of components set forth in the following description or illustrated in the following drawings. Will be understood. The invention can be in other configurations and can be implemented or carried out in various ways. It will be understood that the wording and terms used herein are for the purpose of description and should not be regarded as limiting. The use of “including”, “comprising”, “having” and variations thereof herein is meant to include the items listed below and their equivalents, as well as additional items. The terms “mounted”, “connected” or “coupled” are widely used and include mounting, connecting and coupling both directly and indirectly. Further, “connected” and “coupled” are not limited to physical or mechanical connections or couplings and can include direct and indirect electrical connections and couplings.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の実施形態を詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
バッテリパックまたはバッテリの外観を、図1〜図3に図示する。バッテリパックまたはバッテリ50は、例えば、電動工具55(図4〜図5に図示される)、充電器(battery charger)60(図24に図示される)のような1つ以上の電気装置へ電力を移送し、およびそれら電気装置から電力を受けるように構成されることができる。図4および図5に図示された構成で示されるように、バッテリ50は、例えば、丸型のこぎり56およびドライバドリル58のような様々な電動工具に対して電力を移送する。いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、例えば、高電流放電レートを有する電動工具55のような電気装置に大放電電流を供給することができる。例えば、バッテリ50は、図4および図5に図示されるような、丸型のこぎり56、ドライバドリル58などを含む広い範囲の電動工具55に給電することができる。
The external appearance of the battery pack or battery is illustrated in FIGS. The battery pack or
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、例えば、鉛酸、ニッケルカドミウム(NiCd)、ニッケル水素化金属(NiMH)、リチウム(Li)、リチウムイオン(Liイオン)、他のリチウムベースの化学物質、または他の再充電可能なあるいは再充電不可能な電池化学的性質のような任意の電池化学的性質を有することができる。図示の構成において、バッテリ50は、Li、Liイオン、または他のリチウムベースの化学物質を有することができ、ほぼ20A以上である平均放電電流を供給することができる。例えば、図示の構成において、バッテリ50は、リチウムコバルト(Li−Co)、リチウムマンガン(Li−Mn)スピネル、またはLi−Mnニッケルの化学物質を有することができる。
In some configurations and in some embodiments, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、任意の公称電圧を有することもできる。いくつかの構成において、例えば、バッテリ50は、約9.6Vの公称電圧を有することができる。いくつかの構成において、例えば、バッテリ50は、約50Vの公称電圧を有することができる。いくつかの構成において、例えば、バッテリ50は、約21Vの公称電圧を有することができる。いくつかの構成において、例えば、バッテリ50は、約28Vの公称電圧を有することができる。
In some configurations and in some aspects, the
バッテリ50は、また、端子サポート(terminal support)70を備えることができるハウジング65を含む。バッテリ50は、端子サポート70によって支持され、電動工具55、充電器60のような電気装置に接続されることができる1つ以上のバッテリ端子(図1〜図5に図示されていない)をさらに含むことができる。
The
いくつかの構成およびいくつかの態様において、ハウジング65は、1つ以上のバッテリ端子に電気接続された支援回路を実質的に囲むことができる。いくつかの構成において、回路は、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサを含むことができる。いくつかの構成において、回路は、電動工具55(例えば、円形のこぎり56、ドライバドリル58など)、充電器60のような電気装置と通信することができ、例えば、以下で論述されるような、バッテリ50の公称電圧、バッテリ50の温度、バッテリ50の化学物質、および類似の特性のような1つ以上のバッテリの特性または状態に関する情報を、装置に提供することができる。さらなる構成において、バッテリ50に含まれる回路は、電動工具55(例えば、円形のこぎり56、ドライバドリル58など)、充電器60のような電気装置から、例えば、装置のタイプ(例えば、充電器60、円形のこぎり56、ドライバドリル58など)、電力、装置の電流および/または電圧要件、バッテリ動作に関する閾値、サンプリングレートのような装置の1つ以上の特性または状態に関する情報を受信することもできる。
In some configurations and in some aspects, the
バッテリ50は、図6A〜図6D、図7〜図10、図11A〜図11D、および図12A〜図12Cに概略が図示され、バッテリ50の部分は、図13〜図16、および図20A〜図20Bに図示される。図示されるように、バッテリ50は、それぞれ化学物質および公称電圧を有する1つ以上のバッテリセル80を含むことができる。また、各バッテリセル80は、正端子90および負端子95を含むことができる。例えば、図6Aおよび図6Cに図示された構成のようないくつかの構成において、バッテリ50は、Liイオンの電池化学的性質、約18Vまたは約21V(例えば、バッテリセルのタイプに応じて)の公称電圧を有することができ、かつ5つのバッテリセル80a、80b、80c、80d、および80eを含むことができる。例えば、図6Bおよび図6Dに示される構成のような別の構成において、バッテリ50は、Liイオンの電池化学的性質、約24V、約25V、または約28V(例えば、バッテリセルのタイプに応じて)の公称電圧を有することができ、かつ7つのバッテリセル80a、80b、80c、80d、80e、80f、および80gを含むことができる。さらなる構成において、バッテリ50は、図示されかつ記載されたより多いまたは少ないバッテリセル80を有することができる。例示的な構成において、各バッテリセル80は、Liイオンの化学物質を有し、各バッテリセル80は、例えば、約3.6V、約4V、または約4.2Vのような実質的に同一の公称電圧を有する。
The
いくつかの構成において、2つ以上のバッテリセル80は、図6Aおよび図6Cに示されるような、他のバッテリセル80の負端子95に電気接続された、1つのバッテリセル80の正端子90と直列に配置されることができる。バッテリセル80は、導電リンクまたはストラップ100によって電気接続されることができる。別の構成において、バッテリセル80は、互いに電気接続されたバッテリセル80a−80eの正端子90、および互いに電気接続されたバッテリセル80a−80eの負端子95と並列に、または直列および並列の組合せのような他の方法で配置されることができる。図6Bおよび図6Dに示されるように、バッテリセル80は、回路130に個別に結合されることができる。いくつかの構成において、回路130は、例えば、並列配置、直列配置(図6Aおよび図6Cに図示される一連のバッテリセル80など)、個別配置(例えば、単一のバッテリセル80から電流を引き出す、または単一のバッテリセル80に電流を供給する)、部分的な並列配置(例えば、わずかなバッテリセル80を直列配置に配置する)、部分的な直列配置(例えば、わずかなバッテリセルを並列配置に配置する)、または直列、部分的な直列、並列、および部分的な並列の組合せのような様々な構成にバッテリセル80を構成することができる。いくつかの構成において、バッテリ50内に含まれる回路130は、ソフトウエア(例えば、以下に論述されるマイクロプロセッサ140のようなプロセッサによって実行されるプログラム)またはハードウエアを介して、永続的に配置を確立することができる。いくつかの構成において、回路130は、ソフトウエアまたはハードウエア(例えば、1つ以上のスイッチ、論理構成部品など)を介して配置を修正することができる。
In some configurations, two or
バッテリ50は、端子サポート70(図1に示される)によって支持される1つ以上のバッテリ端子を含むことができる端子ブロック105を含むこともできる。図示された構成において、端子ブロック105は、正端子110、負端子115、および検知端子120を含むことができる。正端子110は、第1のバッテリセル80aの正端子90に電気接続されることができ、負端子115は、第2のバッテリセル80e(またはバッテリセル80g)の負端子95に電気接続されることができる。図示された構成において、第1のバッテリセル80aは、直列にリンクされるバッテリセル80の第1のセルであり、第2のバッテリセル80eまたは80gは、それぞれ直列にリンクされるバッテリセル80a−80eまたは80a−80gの最後のセルである。
The
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、以下に論述されるように、検知端子120に加えて他の検知端子も含むことができる。さらなる検知端子(またはさらなる複数の検知端子)は、電気装置(例えば、円形のこぎり56、ドライバドリル58、充電器60など)とバッテリ50との間に他の通信経路を備えることができる。
In some configurations and in some aspects, the
前述のように、バッテリ50は、回路130を含むことができる。回路130は、1つ以上のバッテリセル80に電気接続されることができ、端子ブロック105の1つ以上のバッテリ端子に電気接続されることができる。いくつかの構成において、回路130は、バッテリ50の性能を強化する構成部品を含むことができる。いくつかの構成において、回路130は、バッテリ特性を監視し、電圧検出を備え、バッテリ特性を格納し、バッテリ特性を表示し、特定のバッテリ特性をユーザに知らせ、バッテリ50内の電流を停止し、バッテリ50、バッテリセル80のような温度を検出し、バッテリ50からの熱を移送しバッテリ50へ熱を移送するための部品を含むことができる。いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130は、以下に論述されるように、電圧検出回路、昇圧回路(boosting circuit)、充電状態インジケータ(指示器)などを含む。いくつかの構成において、回路130は、以下に論述されるプリント基板145に結合されることができる。別の構成において、回路130は、フレキシブル回路基板145に結合されることができる。いくつかの構成において、フレキシブル回路基板145は、1つ以上のセル80の周りを取り巻くことができ、またはハウジング65の内部の周りを取り巻くことができる。
As described above, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130は、マイクロプロセッサ140も含むことができる。マイクロプロセッサ140は、例えば、電池化学的性質、公称電圧のようなバッテリ特性またはバッテリ識別情報を格納することができる。他の構成および他の態様において、マイクロプロセッサ140は、例えば、バッテリ温度、周囲温度、バッテリ50の充電回数、バッテリ50の放電回数、様々な監視閾値、様々な放電閾値、様々な充電閾値のようなさらなるバッテリ特性を格納することができ、かつ、例えば、計算されたバッテリ特性の頻度および/または回数、マイクロプロセッサ140がバッテリ50を無効にした回数のようなマイクロプロセッサ140自身およびマイクロプロセッサ140の動作に関する情報を格納することができる。マイクロプロセッサ140は、以下に論述されるように、バッテリ50を含む回路130の他の電装品を制御することもできる。
In some configurations and some aspects,
図示された構成およびいくつかの態様において、マイクロプロセッサ140は、プリント基板(PCB)145に電気接続されることができる。図示された構成において、PCB145は、以下に論述されるように、マイクロプロセッサ140と端子110、115、および120との間の必要な電気接続、バッテリセル80a−80gとバッテリ50内に含まれる他の電装品との間の必要な電気接続を提供することができる。別の構成において、PCB145は、例えば、さらなるマイクロプロセッサ、トランジスタ、ダイオード、電流制限構成部品、コンデンサのようなさらなる電子回路および/または構成部品を含むことができる。
In the illustrated configuration and in some aspects, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130は、例えば、サーミスタ150またはサーモスタット(図示せず)のような温度検知デバイスを含むこともできる。温度検知デバイスは、バッテリ50に含まれる1つ以上のバッテリセル80a−80gの温度を検知することができ、全体としてバッテリ50の温度を検知することができ、または周囲温度(環境温度、動作時温度)を検知することなどができる。いくつかの構成において、サーミスタ150の抵抗値は、検知される1つ以上のバッテリセル80a−80gの温度を示すことができ、1つ以上のバッテリセル80a−80gの温度が変化したときに、変化することができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、サーミスタ150の抵抗値に基づき1つ以上のバッテリセル80a−80gの温度を決定することができる。マイクロプロセッサ140は、また、ある時間にわたってサーミスタ150を監視することによって、その時間における温度変化を監視することができる。マイクロプロセッサ140は、また、電動工具55および/または充電器60のような電気装置に温度情報を送信することができ、かつ/または以下に論述するように、バッテリ50内の他の構成部品の特定の機能を開始するために、またはバッテリ50内の他の構成部品を制御するために、その温度情報を使用することができる。図示された構成に示されるように、サーミスタ150は、PCB145に搭載される。
In some configurations and some aspects, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130は、また、例えば図示された構成において示されるフューエルゲージ(fuel gauge)155のような現在の充電状態を示すインジケータ(指示器)を含むことができる。フューエルゲージ155は、バッテリ50の現在の充電状態を示す発光ダイオード(LED)表示を含むことができる。別の構成において、フューエルゲージ155は、マトリクス表示を含むことができる。図1〜図3に示されるように、フューエルゲージ155は、バッテリハウジング65の上面157に配置されることができる。別の構成において、フューエルゲージ155は、例えば、ハウジング65の下方面158、ハウジング65の1つの側面159、ハウジングの底面161、ハウジング65の背面162、ハウジング65の2つ以上の面または側面のようなハウジング65のいずれかの場所に配置されることができる。
In some configurations and in some aspects, the
いくつかの構成において、ゲージ155は、バッテリ50のハウジング65に配置された押しボタンスイッチ160を介して有効にされることができる。別の構成においては、ゲージ155は、タイマによってカウントされたときの所定の期間によって、あるいは所定のバッテリ特性によってなどで、自動的に起動されることができる。図示された構成において、ゲージ155は、リボンケーブル165を介してマイクロプロセッサ140に電気接続されることができ、かつLED表示を提供する4つのLED170a、170b、170c、および170dを含むことができる。
In some configurations, the
いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、押しボタン160が押し下げられたとき、バッテリ50の現在の充電状態(すなわち、バッテリ50内にどれだけの電荷が残されているか)を判断することができ、フューエルゲージ155に充電レベルを出力する。例えば、バッテリ50の現在の充電状態がほぼ100%であるなら、すべてのLED170a、170b、170c、および170dが、マイクロプロセッサ140によってオンにされる。バッテリ50の現在の充電状態がほぼ50%であるなら、例えば、LED170aおよび170bのような2つのLEDだけが、オンにされる。バッテリ50の現在の充電状態がほぼ25%であるなら、例えば、LED170aのような1つのLEDだけが、オンにされる。
In some configurations, the
いくつかの構成において、出力は、押しボタン160が最初に押し下げられた後、ほぼ所定の期間(すなわち、表示期間)の間フューエルゲージ155で表示されることができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、1つ以上のバッテリセル80a−80gの温度が、所定の閾値を超えたならば、フューエルゲージ155を無効にするか、またはゼロの現在の充電状態出力を出力表示することができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、バッテリ50が、比較的高い残存充電レベルを有していても、例えば高いバッテリ温度のような異常なバッテリ状態が検出されたならば、フューエルゲージ155を無効にするか、またはゼロの現在の充電状態出力を出力表示することができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、バッテリの現在の充電状態、または1つ以上のセル80a−80gの現在の充電状態が、所定の閾値以下に低下したならば、フューエルゲージ155を無効にするか、またはゼロの現在の充電状態出力を出力表示することができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、押しボタン160が押し下げられたままであってもなくても、所定の期間(すなわち、カットオフ期間)のほぼ後、フューエルゲージ155を無効にするか、またはゼロの現在の充電状態出力を出力表示することができる。いくつかの構成において、カットオフ期間(中断期間、遮断期間)は、表示する期間に実質的に等しいとすることができ、また別の構成において、カットオフ期間は、表示する期間よりも長いとすることができる。
In some configurations, the output can be displayed on the
いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、バッテリ50が作動している期間の間(例えば、充電および/または放電の間)に、押しボタン160が押し下げされるときに、フューエルゲージ155を有効にできない。現在のバッテリの充電状態の情報は、誤った充電状態の読み取りを避けるために、これらの期間の間に抑制されることができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、バッテリ50を通る電流(例えば、充電電流、放電電流、寄生電流など)が、所定の閾値よりも低いときに、押し下げられた押しボタン160に応答して、現在の充電状態の情報を提供できるとすることができる。
In some configurations, the
いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、バッテリ50が作動している期間の間(例えば、充電および/または放電の間)に、押しボタン160が押し下げられてもいなくても、フューエルゲージ155を有効にすることができる。例えばある構成において、フューエルゲージ155は、充電の間に作動することができる。この構成において、マイクロプロセッサ140は、あるバッテリ特性(例えば、充電の電流状態が、充電状態における各5%の増加のようなある所定の閾値に到達したとき)に応答して、または充電サイクルにおけるある段階、モード、または変化に応答して、連続的に周期的に(例えば、ある所定の時間間隔、または低電流引き出し/供給の期間の間)バッテリ50の充電の電流状態を表示するために、フューエルゲージ155を自動的に有効にすることができる。別の構成において、マイクロプロセッサ140は、バッテリ50が作動しているときに、押しボタン160の押し下げに応答して、フューエルゲージ155を有効にすることができる。
In some configurations, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、フューエルゲージ155は、タッチパッド、スイッチなどを介して有効にされることができる。別の構成において、バッテリ50は、自動的な表示モードを有効にしかつ無効にするための他の押しボタンまたはスイッチ(図示せず)を含むことができる。これらの構成において、ユーザは、回路130を自動的な表示モードで動作させるか、または手動の表示モードで動作させるかを選択することができる。自動的な表示モードは、ユーザの操作なしに、フューエルゲージ155がバッテリ50の現在の充電状態を表示することを含むことができる。例えば、自動的な表示モードにおいて、フューエルゲージ155は、あるバッテリ特性(例えば、充電の電流状態が、充電状態における各5%の増加または低減のようなある所定閾値に到達するとき)に応答して、周期的に(例えば、ある所定の期間後)バッテリ50の現在の充電状態を表示することができる。手動の表示モードは、例えば、押しボタン160の押し下げのようなユーザの操作に応答して、フューエルゲージ155が充電の電流状態を表示することを含むことができる。いくつかの構成において、押しボタン160は、回路130が自動的な表示モードで動作しているときに、無効にされることができる。別の構成において、押しボタン160は、回路130が自動的な表示モードで動作しているときでも、依然としてフューエルゲージ155を有効にすることができる。さらなる構成において、自動的な表示モードは、押しボタン160、例えば、電動工具55または充電器60のような電気装置からの制御信号を介して、有効にされかつ無効にされることができる。
In some configurations and in some aspects, the
いくつかの構成において、回路130は、昇圧回路171を含むことができる。昇圧回路171は、以下に論述されるように、低バッテリ電圧の期間の間に、回路130に含まれる構成部品のために追加電力を提供することができる。例えば、マイクロプロセッサ140は、動作のために約3Vまたは約5Vの電源を必要とすることがある。バッテリ50の現在の充電状態が、約5Vまたは約3Vよりも低下したならば、マイクロプロセッサ140は、回路130に含まれる構成部品の残りを動作し、かつ制御するために十分な電力を受けることができない。そこで、他の構成では、昇圧回路171により、以下に論述されるように、低い入力電圧を高い出力電圧に「昇圧」することができるようにしている。
In some configurations, the
昇圧回路171の様々な構成は、図11A〜図11Fに図示される。例えば、図11Aに示される構成のような1つの構成において、昇圧回路171aは、例えば、電源、または他のバッテリセル172のような電源部品を含むことができる。いくつかの構成において、バッテリセル172は、直列に接続されたバッテリセル80とは異なる-化学物質、公称電圧などでありえる。例えば、バッテリセル172は、Liイオンの1.2Vセルでありえる。
Various configurations of the
いくつかの構成において、昇圧回路171aは、組み合わせられたバッテリセル80の現在の充電状態が、閾値よりも低下するときに、回路130の残り(例えば、マイクロプロセッサ140など)に電力を供給することだけができる。いくつかの構成において、昇圧回路171aは、バッテリセル80の温度が低温度閾値よりも低下したときに、および組み合わせられたバッテリセル80の現在の充電状態が、低電圧閾値よりも低下したときに、回路130の残りに電力を供給することだけができる。別の構成において、昇圧回路171aは、低温度状態(例えば、パック温度が、低温度閾値よりも低い、または周囲温度が、その低温度閾値よりも低い温度状態)で動作する期間の間、回路130の残りに電力を供給することだけができる。これらの構成において、昇圧回路171aは、回路130(例えば、マイクロプロセッサ140)が、「ブラウンアウト(暗転:brown-out)」状態(例えば、ある期間においての不十分な電圧の供給状態)に直面することを防ぐために、電力を供給することだけができる。ブラウンアウト状態は、低動作温度(例えば、パック温度または周囲温度の)の時期により明確であり、または明白でありえるもので、バッテリ電圧変動によって引き起こされる可能性がある。
In some configurations, the boost circuit 171a provides power to the rest of the circuit 130 (eg, the
例えば、図11Bに示される構成のような他の構成において、昇圧回路171bは、例えば、誘導「フライバック」タイプのコンバータ、スイッチトコンデンサコンバータなど昇圧機構173を含むことができる。昇圧回路171aと同様に、昇圧回路171bは、様々なバッテリ状態に応答して、回路130の残りに電力を供給することができる。
For example, in other configurations, such as the configuration shown in FIG. 11B, the boost circuit 171b can include a
例えば、図11Cに示される構成のようなさらに別の構成において、昇圧回路171は、コンデンサ型昇圧回路(capacitive boosting circuit)171cであるとすることができる。図示されるように、コンデンサ型昇圧回路171cは、コンデンサ174を含むことができる。動作の間、コンデンサ174は、バッテリセル80から放電回路を通じて、またはマイクロプロセッサ140またはさらなる回路からの信号によって充電されることができる。昇圧回路171aと同様に、昇圧回路171cは、様々なバッテリ状態に応答して、回路130の残りに電力を供給することができる。
For example, in yet another configuration, such as the configuration shown in FIG. 11C, the
例えば、図11Dに示される構成のようなさらに別の構成において、昇圧回路171dは、トランジスタまたはスイッチ175を含むことができる。いくつかの構成において、スイッチ175は、以下に論述されるようにパワー電界効果トランジスタ(FET)180でありえる。例示的な適用において、スイッチ175はFETである。いくつかの構成において、昇圧回路171dは、バッテリ50の現在の充電状態を回復することを可能にするために、ある時期からの放電電流を中断することによって動作することができる。例えば、バッテリセル80は、低いセル温度、低い周囲温度、高い放電電流(例えば、大きな負荷)などによって、大きな電圧変動に直面することがある。ある期間に対する放電電流を中断することによって、充電状態の大きな変動は、低減することが可能で、バッテリセル80の電圧は上昇することが可能である。スイッチ175を作動したり、あるいは非作動にすることで、大きな変動が、回路130に対してブラウンアウト(暗くなる)状態を作ることを防ぐことができる。昇圧回路171aと同様に、昇圧回路171dは、例えば低温度、バッテリの低充電状態のようなあるバッテリ状態に応答して作動されることができる。いくつかの構成において、スイッチ175は、コンデンサ174を再充電するために、回路171cのコンデンサ174と組み合わせて使用されることができる。
For example, in yet another configuration, such as the configuration shown in FIG. 11D, boost circuit 171d can include a transistor or switch 175. In some configurations, the switch 175 may be a power field effect transistor (FET) 180 as discussed below. In the exemplary application, switch 175 is a FET. In some configurations, the boost circuit 171d can operate by interrupting the discharge current from a certain time period in order to allow the current charge state of the
いくつかの構成において、スイッチ175は、設定された周波数または負荷サイクル(duty cycle)で作動される(例えば、繰り返しスイッチされる)ことができる。いくつかの構成において、スイッチ175は、ヒステリシス(履歴現象)のように作動されることができる。例えば、スイッチ175は、バッテリ50の電圧が、第1の閾値に達するか、または第1の閾値よりも低下するときにだけ作動されることができる。スイッチ175は、バッテリ50の現在の充電状態が、一般に第1の閾値よりも大きい第2の閾値に回復するが、または第2の閾値を超えるまで、開放(例えば、電流の流れを中断すること)されたままであるとしてよい。いくつかの構成において、第2の閾値は、第1の閾値と等しいとすることができる。いくつかの構成において、バッテリの充電状態が非常に激減すると、充電状態が第2の閾値を回復する期間、または第2の閾値に達する期間は、長くなることがある。これらの例において、回路130は、タイマ(図示せず)を含むこともできる。タイマによって保持される第1の時間が終了しても、充電状態が、第2の閾値に回復されないときには、バッテリ50が完全に放電されており、かつスイッチ175がバッテリ50を過放電状態にすることを防ぐために開放されたままにされ続けていると、回路130は推論することができる。
In some configurations, the switch 175 can be actuated (eg, repeatedly switched) at a set frequency or duty cycle. In some configurations, the switch 175 can be actuated like a hysteresis. For example, the switch 175 can be activated only when the voltage of the
例えば、図11Eおよび図11Fに示される構成のようなさらなる構成において、昇圧回路171は、昇圧回路171eおよび171fのような、コンデンサチャージ型ポンプ昇圧回路(capacitive charge pump boost circuit)であるとすることができる。これらの構成において、昇圧回路171eおよび171fは、1つ以上の低電圧信号をよりも高い出力電圧信号に「ブースト(昇圧)」することができる。図11eに示されるように、昇圧回路171eは、AC信号、制御信号などを受信するための1つ以上の入力176a−176f、および1つ以上の低電圧信号を受信するための1つ以上の低電圧入力179を含むことができる。信号(例えば、AC信号および/または制御信号)は、低電圧信号およびコンデンサ178に格納された電荷(またはコンデンサ両端間の電圧)を増大し、かつ出力177でのよりも高い電圧出力信号を生成するために使用されることができる。昇圧回路171eと同様に、昇圧回路171fは、低電圧AC電力信号、制御信号などを受信するための1つ以上の入力端子176a−176d、および1つ以上の低電圧信号を受信するための1つ以上の低電圧入力端子179を含むこともできる。例示的な実施において、昇圧回路171eは、約3Vの入力信号を約10Vの出力信号へ昇圧することができ、昇圧回路171fは、約3Vの入力信号を約5Vの出力信号へ昇圧することができる。
For example, in a further configuration, such as the configurations shown in FIGS. 11E and 11F, the
いくつかの構成において、昇圧回路171eおよび171fは、任意の時間および任意のバッテリ状態の間に、回路130内の構成部品によりも高い電圧信号を付与することができる。例えば、昇圧回路171eは、以下に論述されるように、パワーFETまたはスイッチに給電するように出力信号を供給することができ、昇圧回路171fは、以下に論述されるように、1つ以上のトランジスタに給電するように出力信号を供給することができる。
In some configurations,
いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130は、その回路130(例えば、マイクロプロセッサ140)が、所定の閾値(すなわち、「異常なバッテリ状態」)よりも上または下の状態であるかを判断したか、または検知したときに、放電電流を中断する半導体スイッチ180を含むことができる。いくつかの構成において、異常なバッテリ状態には、例えば、異常に高いまたは低いバッテリセル温度、異常に高いまたは低いバッテリの充電状態、異常に高いまたは低いバッテリセルの充電状態、異常に大きいまたは小さい放電電流、異常に大きいまたは小さい充電電流などを含むことができる。図示された構成において、スイッチ180は、パワーFET、または金属酸化物半導体FET(MOSFET)を含む。別の構成において、回路130は、2つのスイッチ180を含むことができる。これらの構成において、スイッチ180は、並列に配置されることができる。並列のスイッチ180は、高い平均放電電流を供給するバッテリパック(例えば、円形のこぎり56、ドライバドリル58のような電力を供給するバッテリ50など)に含まれることができる。
In some configurations and some aspects, the
いくつかの構成において、回路130は、スイッチ180の状態を制御するためにスイッチ制御回路182(または適切であればスイッチ180)をさらに含むことができる。いくつかの構成において、スイッチ制御回路182は、例えば、npnバイポーラ接合トランジスタまたは電界効果トランジスタ(FET)のようなトランジスタ185を含むことができる。これらの構成において、回路130(例えば、マイクロプロセッサ140)は、トランジスタ185の状態に充電することによって、スイッチ180を制御することができる。図7〜図9に示されるように、FET180のソース190は、バッテリセル80a−80eの負端子95に電気接続されることができ、FET180のドレイン195は、負端子115に電気接続されることができる。スイッチ180は、第2のPCB200(図7に示される)に搭載されることができる。例えば、図14A〜図14Eに図示された構成のようないくつかの構成およびいくつかの態様において、スイッチ180は、PCB145上に搭載されることができる。別の構成において、スイッチ180は、他の適切な位置または場所に搭載されることができる。
In some configurations, the
例示的な実施において、放電の間にドレイン195からソース190へスイッチ180を通って電流が流れ、充電の間にソース190からドレイン195へスイッチ180を通って電流が流れる。異常なバッテリ状態が回路130(例えば、マイクロプロセッサ140)によって検出されたときに、例えば、マイクロプロセッサ140は、トランジスタ185をオンにすることができ、すなわちトランジスタ185を導電状態にバイアスすることができる。トランジスタ185が導電状態にあるときには、スイッチ180を導電状態にするのに、FET180のゲート205およびソース190間に十分な電圧がない。それに応じて、FET180は、非導電になり、流れる電流が中断される。
In an exemplary implementation, current flows through
いくつかの構成において、スイッチ180が非導電になると、スイッチ180は、異常な状態がもはや検出されなくとも、リセットされないとしてよい。いくつかの構成において、回路130(例えば、マイクロプロセッサ140)は、例えば充電器60のような電気装置が、マイクロプロセッサ140にリセットするように指示したときにだけ、スイッチ180をリセットすることができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、所定の期間の後でスイッチ180をリセットすることができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140が、放電中に異常なバッテリ状態を検出したならば、マイクロプロセッサ140は、このマイクロプロセッサ140が所定の閾値よりも低い放電電流(すなわち、低放電電流)を検出するまでは、スイッチ180の状態を非導電に変更しないとすることができる。
In some configurations, when
いくつかの構成において、スイッチ180は、バッテリ50が放電しているときに、電流の流れを中断するようにだけ構成されることができる。すなわち、バッテリ50は、スイッチ180が非導電状態であるときでも充電されることができる。図9および図10に示されるように、スイッチ180は、いくつかの構成において、MOSFETおよび他のトランジスタと一緒に集積されるボディダイオード(body diode)210を含むことができる。別の構成において、ダイオード210は、スイッチ180と並列に電気接続されることができる。
In some configurations, switch 180 can only be configured to interrupt the flow of current when
他の例示的な実施において、バッテリ50が放電するとき(すなわち、電流が例えば電動工具55のような負荷225を通して流れることを可能にする、第1の位置220にあるスイッチ215として図10で示される)、電流が、図の矢印方向230に、すなわちFET180のドレイン190を通ってFET180のソース190へバッテリ50を通って流れる。バッテリ50が充電するとき(すなわち、電流が例えば充電器60のような電気装置を通して流れることを可能にする第2の位置235に配置されるスイッチ215として図10で示される)、電流が、図の矢印方向240に、すなわちFET180のソース190を通ってFET180のドレイン195へバッテリ50を通って流れる。
In another exemplary implementation, shown in FIG. 10 as a
この実施において、方向230の電流の流れは、スイッチ180が非導電状態であるときに中断されることができる。それに応じて、バッテリ50は、もはや負荷225に放電電流を供給しない。いくつかの構成において、例えば、マイクロプロセッサ140、またはさらなる回路250(マイクロプロセッサ140に含まれる、またはマイクロプロセッサに含まれない)に含まれる回路130は、マイクロプロセッサ140が、そうするようにする指示または要求受けると、スイッチ180の状態を非導電から導電に変更することができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140および/またはさらなる回路250は、要求または指示を受けず、従ってスイッチ180の状態を非導電から導電に変更することはできない。例えば、バッテリ50は、そのバッテリ50が回路130に給電するのに十分な電力をバッテリセル80に有さないほど、十分に放電されることがある。バッテリ50が、回路130に給電するために十分な電力を有さないならば、バッテリ50と電気装置(例えば、充電器60)との間の通信(回路130によって実行されるような)は、行われることができず、電気装置は、スイッチ180をリセットするように、制御信号をバッテリ50に送ることができない。これらの例において、スイッチ180に含まれるボディダイオード210は、例えば、充電器60のような電気装置によって供給される図の矢印方向240に電流(すなわち、充電電流)を伝導することができる。これは、例えスイッチ180が導電せずに、あるいは少なくとも、スイッチ180をリセットし、かつ通信または充電を開始するために、回路130に電力の十分な充電の到達がある場合であっても、バッテリ50が充電されることを許容することができる。
In this implementation, the current flow in
いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130(例えば、マイクロプロセッサ140)は、異常な状態(例えば、低バッテリセル電圧)に関してバッテリセル電圧を監視することができ、異常な状態が検出されたならば、放電電流を中断するようにスイッチ180を作動することができる。いくつかの構成において、セル電圧が、例えばセル「反転」電圧のようなある電圧に、またはその電圧よりも低下すると、バッテリセル損傷が発生する可能性がある。いくつかの構成において、セル反転は、約0Vで発生する。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140または回路130は、予防措置としてセル反転閾値を確立することができる。いくつかの構成において、セル反転閾値は、セル反転電圧に設定されることができる。別の構成において、セル反転閾値は、セル反転電圧よりも高く設定されることができる。例えば、セル反転閾値は、約1Vに設定されることができる。
In some configurations and some aspects, the circuit 130 (eg, the microprocessor 140) can monitor the battery cell voltage for an abnormal condition (eg, a low battery cell voltage), and an abnormal condition is detected. If so, the
いくつかの例において、バッテリ50は、放電の開始の間、「沈下(depression)」電圧(例えば、電圧における一時的に大きな低下)に直面することがある。電圧沈下は、一般に、一時的であり、低バッテリ温度で最も歴然となりえる。いくつかの構成において、電圧沈下は、セル反転閾値に低下またはそれより下に低下することがある。
In some examples, the
図67は、バッテリ放電使用期間での半導体スイッチ180の第1の例示的な実施を図示する。この例示的な実施において、半導体スイッチ180は、第1の電圧閾値V1が、スイッチ180をオフにする(例えば、非導電状態に入る)ようにトリガし、かつ第2の電圧閾値V2(第1の電圧閾値V1とは異なる)が、スイッチ180をオンにする(例えば、導電状態に入る)ようにトリガするという、ヒステリシス(履歴現象)様態で動作する。この実施態様は、大きな電圧変動の間にバッテリ動作を維持するか、または再開させるのに用いることができ、また回路130(例えば、マイクロコントローラ140)によって、半導体スイッチ180が、非導電状態に(すなわち、負荷に供給される放電電流を差し止める)時期を早めて保持されることを避けるために使用することができる。図示された構成においては、第1の電圧閾値V1は、第2の電圧閾値V2よりも低い。他の構成および実施において、バッテリ50は、例えば、バッテリ温度、バッテリセル温度、動作時間、負荷要件(例えば、ある電動工具55に関する電圧要件)のような他の特性に依存するか、あるいは他の特性に依存しないとしてよい付加的な電圧閾値を含むことができる。
FIG. 67 illustrates a first exemplary implementation of the
図66は、バッテリ50についての稼動の第1のモード2206を示す。その稼動の第1のモード2206の間において、バッテリ50の半導体スイッチ180は、放電動作の間にオフおよびオンし(すなわち、非導電および導電状態に入る)、その放電動作の間に、バッテリ50の電圧は、それぞれ第1の電圧閾値V1に到達し、第2の電圧閾値V2に回復する。バッテリ50が、放電の終わりに達し、かつバッテリ50が放電の終わりに達することの指示をユーザに提供することもできるときに、稼動の第1のモード2206が発生することができる。しかしながら、稼動の第1のモード2206は、バッテリ50が第1のモード2206で動作することを、ユーザが、気が付かないような迅速なペースで発生することができる。稼動の第1のモード2206は、バッテリ50が、低温度で動作しかつ大きな電圧変動に直面するときに発生することもある。再び、バッテリ50が、第1のモード2206に入るが、ユーザが、気が付かないように迅速に発生することもできることを、ユーザに提示することができる。
FIG. 66 shows a first mode of
稼動の第1のモード2206の間のいくつかの構成において、バッテリの電圧が第1の電圧閾値V1に到達し、半導体スイッチ180が非導電状態に入ったときに、バッテリ50は、「ソフト」シャットオフ(遮断)状態にあるとみなされ、または「ソフト」シャットダウン(運転停止)を確立する。いくつかの構成において、これは、バッテリ電圧が、例えば略100msのシャットダウン時間Toffのような所定の時間内で、第2の電圧閾値V2に回復するならば、半導体スイッチ180が、導電状態に入ることをマイクロコントローラ140(または回路130)によって作動されることができるという事実による、ソフトシャットダウンと見なされる。バッテリ電圧が、割り当てられたシャットダウン時間Toff内で第2の電圧閾値V2に回復しないならば、いくつかの構成において、マイクロコントローラ140(または回路130)は、「ハード」シャットダウンを実行する。いくつかの構成において、ハードシャットダウンは、バッテリ50によって受信される、充電器60、電動工具55、他の電気装置などからの信号のような外部信号を必要とする。その信号は、マイクロコントローラ140(または回路130)に、スイッチ180を「リセット」する(例えば、導電状態に切り替える)指示であるとすることができる。
In some configurations between the
図示された構成において、曲線2208は、例えば円形のこぎり56、ドライバドリル58のような電動工具55とともに使用する間のバッテリ50の電圧を示す。動作の開始の間(例えば、時間T1の間)、マイクロコントローラ140は、半導体スイッチ180を導電状態に駆動し、それに応じて放電電流が電動工具55に供給されるのを可能にする。バッテリ電圧2208が、時点2210で第1の電圧閾値V1に達するとき、マイクロコントローラ140は、半導体スイッチ180を非導電状態に駆動し、それに応じて電流を電動工具55に供給することを中断する。
In the illustrated configuration, the
半導体スイッチ180が、非導電状態(例えば、オフ状態)にあるとき、バッテリ電圧2208は回復する。バッテリ電圧2208が、時点2215で第2の電圧閾値V2に達するとき、マイクロコントローラ140は、半導体スイッチ180を導電状態に駆動し、それに応じて放電電流を電動工具55に再び供給するのを可能にする。
When the
電動工具55は、バッテリ電圧2208が、時点2220で第1の電圧閾値V1に達するまで、時間T3の間動作を継続する。マイクロコントローラ140は、ふたたび半導体スイッチ180を非導電状態に駆動する。半導体スイッチ180は、バッテリ電圧2208が、時点2225で第2の電圧閾値V2に回復するまで、時間T4の間非導電状態に留まる。時間T5の間、半導体スイッチ180は、バッテリ電圧2208が、時点2230で第1の電圧閾値V1にふたたび達するまで、導電となっている。
The
時間T6に関して図66に示されるように、バッテリ電圧2208は、シャットダウン時間Toffが終了する前に、第2の電圧閾値V2に回復しない。シャットダウン時間Toffになると、マイクロコントローラ140は、ハードシャットダウンを実行する。それに応じて、半導体スイッチ180は、バッテリ電圧2208が第2の電圧閾値V2を後で回復しても、非導電状態のままに留まる。
As shown in Figure 66 with respect to time T 6, the
いくつかの構成において、バッテリ50は、例えば、操作者が電動工具55へのトリガスイッチを押し下げたときなど、負荷に電力を送る必要があるときにだけ第1のモード2206で動作する。
In some configurations, the
図67は、バッテリ放電使用期間での半導体スイッチ180の第2の例示的な実施を図示する。この例示的な実施において、バッテリ50は、図66に示されかつ記載された同じやり方で(すなわち、稼動の第1のモード2206で)動作する。第2の実施において、バッテリ50は、稼動の第1のモード2206に続いて稼動の第2のモード2234を動作させる。
FIG. 67 illustrates a second exemplary implementation of the
図67に示されるように、バッテリ電圧2208が、時点2230で第1の電圧閾値V1に達するとき、半導体スイッチ180は、非導電状態に駆動され、バッテリ電圧2208は、シャットダウン時間Toffが終了する前に、第2の電圧閾値V2を回復しない。
As shown in FIG. 67, when the
シャットダウン時間Toffが終了すると、バッテリ50は、稼動の第2のモード2234に入る。稼動の第2のモード2234の間、マイクロコントローラ140(または回路130)は、所定の頻度または負荷サイクルで、半導体スイッチ180の開放(すなわち非導電状態入り)および閉鎖(すなわち導電状態入り)を制御することができる。例えば、マイクロコントローラ140(または回路130)は、半導体スイッチ180を約200msのような所定の時間Tburstの間非導電状態に駆動する。所定の時間Tburstが終了すると、マイクロコントローラ(または回路130)は、半導体スイッチ180を約10msのような設定時間Tonの間導電状態に駆動する。いくつかの構成において、マイクロコントローラ140(または回路130)は、約10%の負荷サイクルで半導体スイッチ180を導電状態に駆動する。
When the shutdown time T off ends, the
図67に示されるように、第2のモード2234の間、半導体スイッチ180は、所定の時間Tburstの期間は非導電状態である。所定の時間Tburstが時点2235で終了すると、マイクロコントローラ140(または回路130)は、半導体スイッチ180を、時点2240で終了する設定時間Tonの間において導電状態に駆動する。この時間Tonの間、バッテリ電圧2208は下がる(例えば、第2のモード2234の期間中、電動工具のユーザによりトリガスイッチが押し下げられたままであるとうように、負荷が、バッテリ50から電流引き込みを依然として要求していると仮定して)。マイクロコントローラ140(または回路130)は、所定の時間Tburstが時点2245で終了するまで、半導体スイッチ180を時点2240で非導電状態に戻すように駆動する。この時間Tburstの間、電流がバッテリ50に供給されないので、バッテリ電圧2208は回復することができる。
As shown in FIG. 67, during the
さらに図67を参照すると、半導体スイッチ180は、設定時間Tonが終了する時点2250まで、時点2245で導電状態に駆動される。設定時間Tonの間、バッテリ電圧2208は、他の低下に直面する。ふたたび、スイッチ180が、時点2250で非導電状態に駆動され、バッテリ電圧2208が、この期間に回復することができる。時点2255で、マイクロコントローラ140(または回路130)は、スイッチ180を導電状態に戻すように駆動し、時点2260で、マイクロコントローラ140(または回路130)は、スイッチ180を非導電状態に駆動する。所定の時間Tburstの間、バッテリ電圧2208は、時点2265で第2の電圧閾値V2に回復する。いくつかの構成において、時点2265で、バッテリ50は、ふたたび第1のモード2206で動作することができる。同様に、第1のモード2206の判断時に、バッテリ50は、ふたたび稼動の第2のモード2234に入ることができる。別の構成において、バッテリ電圧2208が、第2の電圧閾値V2に回復しないならば、バッテリ50は、所定の時間が終了(例えば、約1分)するまで、またはバッテリ電圧2208が、バッテリ50がハードシャットダウンを実行することができるシャットダウン電圧閾値Vshutdownに達するまで、第2のモード2234で動作を継続することができる。
Still referring to FIG. 67, the
バッテリ50が、ドライバドリル58のような電動工具55とともに使用され、かつユーザが、ドリル58のトリガスイッチを押し下げると、ドリル58は、バッテリ50が上述の第2のモード2234で動作するときに、電力のわずかな昇圧を受ける。これは、バッテリ50が、放電の終わりに近いこと、またはバッテリ50が、大きな電圧変動(一般には、負荷から取り出される大電流による)とともに低温度で動作することをユーザに示すことでより知覚できる信号を発生することができる。
When the
別の構成において、第2のモード2234は、半導体スイッチ180に関する動作の他のヒステリシス様態を含むことができる。例えば、稼動の第2のモード2234の間にバッテリ電圧2208が第2の電圧閾値V2に回復するのを待つよりも、マイクロコントローラ140(または回路130)は、バッテリ電圧2208が、第2の電圧閾値V2よりも低いとすることができる第3の電圧閾値V3に回復したときに、半導体スイッチ180を導電状態に駆動することができる。
In another configuration, the
さらなる構成において、稼動の第2のモード2234は、より長いシャットダウン時間Toffの確立を除いて、第1のモード2206のような半導体スイッチ180に関する類似する動作のヒステリシス様態を含むことができる。例えば、稼動の第2のモード2234の間に、バッテリ電圧2208は、依然として、シャットダウン時間Toffの終了前に第2の電圧閾値V2を回復する必要があるとすることができる。しかしながら、第2のモード2234において、シャットダウン時間Toffは、例えば、おおよそ100msよりもむしろ200msでありえる。
In a further configuration, the
またさらなる構成において、マイクロコントローラ140(または回路130)は、バッテリ50が、第2のモード2234で動作するときに、半導体スイッチ180を、可変の負荷サイクルで導電状態に駆動することができる。例えば、マイクロコントローラ140(または回路)は、第2のモード2234での動作を通して、次第に低減または増大するように設定時間Tonの長さを変更することができる。マイクロコントローラ140(または回路130)は、例えば第2のモード2234での動作を通して、次第に低減または増大するように所定の時間Tburstの長さを変更することもできる。マイクロコントローラ140(または回路130)は、第2のモード2234での動作を通して、次第に低減または増大するように、設定時間Tonおよび所定の時間Tburstの両方の長さをさらに変更することができる。
In yet a further configuration, the microcontroller 140 (or circuit 130) can drive the
第2のモード2234のこれらの上述の変形形態において、バッテリ50が第2のモード2234で動作していること、バッテリ50が放電の終わりに近いこと、またはバッテリ50が大きな電圧変動(一般には、負荷から取り出される大電流による)とともに低温度で動作することをユーザに示す、より知覚できる信号を発生することもできる。
In these above variants of the
いくつかの構成において、マイクロコントローラ140(または回路130)は、自身がバッテリ50が負荷または電気装置に接続されたことを検出したときに、バッテリ50を有効にだけすることができる(すなわち、放電電流を流すことを可能にするように、半導体スイッチ180を導電状態に駆動する)。いくつかの構成において、これは、バッテリ50の短絡に対する保護を提供することができる。
In some configurations, the microcontroller 140 (or circuit 130) can only enable the
例えば、バッテリ50が電動工具55に給電するために使用されるとき、マイクロコントローラ140は、半導体スイッチ180を導電状態に駆動する前に、バッテリ50が工具55に接続されているか、接続されていないかを判断する。例えば、電動工具55のような電気装置の存在、および電気装置へのバッテリ50の接続を検出するための、ハウジング65上または端子サポート70内に設置された機械式スイッチ(図示せず)をバッテリ50は含むことができる。バッテリ50は、電気装置の存在、および電気装置への接続を検出するための、バッテリ50内に設置されたセンサ(図示せず)も含むことができる。例えば、このセンサは、電動工具55のような電気装置からの信号を受信、または検出するための、正端子110、負端子115、検知端子120、または他の専用端子のいずれか1つに接続されることができる。
For example, when the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、マイクロプロセッサ140のような回路130は、監視されたバッテリ特性に応答または反応するための可変応答時間を含めることができる。いくつかの構成において、可変応答時間は、回路130の複数の監視モードを含むことができる。すなわち、回路130(例えば、マイクロプロセッサ140)は、例えば、セルの充電状態、バッテリの充電状態、および他の類似のバッテリ特性のようなバッテリ特性を検出し、かつ/または監視するときに、複数のモードで動作することができる。例えば、マイクロプロセッサ140は、第1のサンプリングレート(標本抽出率)を有する第1のモード、および第2のサンプリングレートを有する第2のモードを含むことができる。いくつかの構成において、第1のサンプリングレートは、設定されることができ、同様に設定されることができる第2のサンプリングレートと異なることができる。別の構成において、第1のサンプリングレートは、第1のパラメータに依存することができ、かつ第1のパラメータに応じて変わることができる。第1のパラメータは、例えば、1つ以上のバッテリ特性、1つ以上の電気装置(例えば、電動工具55または充電器60)からの制御信号などを含むことができる。同様に、第2のサンプリングレートも、第1のパラメータに依存することができ、または第2のパラメータ(例えば、第1のパラメータに類似する)に依存することができ、かつ第2のパラメータに応じて変わることができる。別の構成において、マイクロプロセッサ140は、以下に論述されるように、さらなるサンプリングレートおよびさらなるモードを含むことができる。
In some configurations and some aspects, the
いくつかの構成において、例えば、マイクロプロセッサ140は、第1のモードまたは「低速(スロー)」モードで動作することができる。これらの構成において、低速モードでの動作は、応答時間を延長することによって、電圧低下によるスイッチ180の作動を低減することができる。いくつかの構成において、バッテリ50の負荷が、応答時間が速いこと(例えば、電流引き込みが比較的低い)を必要とするほどあまり高くないときには、マイクロプロセッサ140は低速モードで動作することができる。いくつかの構成において、残留している現在のバッテリの充電状態が、例えば残留している充電状態の約10%のような所定の閾値よりも下に低下するまで、マイクロプロセッサ140は、低速モードで動作することができる。
In some configurations, for example, the
例示的な実施において、マイクロプロセッサ140は、低速モードで動作するときに、例えば1秒毎に1回のような低速レートでセル電圧をサンプリングすることができる。マイクロプロセッサ140が、低速レートでサンプリングするので、マイクロプロセッサ140は、よりも遅い応答時間を受ける。いくつかの構成において、低速モードは、ほとんどの監視状態に適切であるとすることができ、回路130(例えば、マイクロプロセッサ140およびさらなる回路)によって引き出される零入力電流(quiescent current)を低減することができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、セル電圧が、所定の閾値、または例えば3.73Vのような「モードスイッチ」閾値よりの上である限り、低速モードで動作することができる。
In an exemplary implementation, the
いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、第2のモードまたは「高速(ファスト)」モードで動作することができる。これらの構成において、高速モードでの動作は、異常な状態を検出するために応答時間を速めることができる。いくつの構成において、マイクロプロセッサ140は、1つ以上のセル電圧値が、例えば3.73Vのような所定の閾値または「モードスイッチ」閾値に低下するときに、高速モードで動作することができる。いくつかの構成において、残留している現在のバッテリの充電状態が、例えば残留している充電状態の約10%のような所定の閾値よりも下に低下するときに、マイクロプロセッサ140は、高速モードで動作することができる。
In some configurations, the
例示的な実施において、マイクロプロセッサ140は、高速モードで動作するときに、例えば1秒毎に100サンプルのような高速レートでセル電圧をサンプリングする。いくつかの構成において、スイッチ180の起動が起こる前に、マイクロプロセッサ140によってサンプリングされたセル電圧が、ある一定数のサンプルにわたって平均化されることができる。いくつかの構成において、例えば、30個のサンプルの平均が、セル反転閾値(cell reversal threshold)以下でなければ、スイッチ180はマイクロプロセッサ140によって作動されないとすることができる。サンプルの平均化は、マイクロプロセッサ140によって読まれる電圧情報のデジタル「フィルタリング(選別)」の効果を有することができ、「突入(inrush)」電流および/または電圧沈下を無視するために、マイクロプロセッサ140にかなりの遅延を与えることができる。サンプルを平均化することは、外部の速度制御回路による電気ノイズからの電圧情報をフィルタリングする効果を有することもできる。いくつかの構成において、平均化されるサンプル数は、マイクロプロセッサ140の動作モード、監視されるバッテリ特性のタイプなどに応じて変更することができる。
In an exemplary implementation, the
いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、セル電圧が、例えば数秒のようなある時間の間のカットオフ(遮断)閾値のような所定の閾値よりも下に低下する場合、高速モードでの動作時においてスイッチ180を作動することもできる。いくつかの構成において、カットオフ閾値は、セル反転閾値よりも大きいとすることができる。例えば、カットオフ閾値は、約2Vであるとすることができ、セル反転閾値は、約1Vであるとすることができる。電圧が1Vよりも下に低下した場合には、応答時間はより速くなることができる(300ms程度)。可変の応答時間は、セルを依然として適切に保護しながら、迷惑なシャットダウンの総数を低減することができる。
In some configurations, the
いくつかの構成において、電圧閾値(カットオフ閾値およびセル反転閾値)は、バッテリ温度に応じてマイクロプロセッサ140によって上または下に調整されることができる。これは、バッテリ温度特性に基づく最適化を可能にすることができる。
In some configurations, the voltage threshold (cutoff threshold and cell inversion threshold) can be adjusted up or down by the
さらなる例示的な実施において、マイクロプロセッサ140は、平均化されるサンプル数を変えることによって、応答時間を変更することができる。例えば、マイクロプロセッサ140は、例えばバッテリ温度のようなバッテリ特性をサンプリングすることができる。第1のモードによれば、マイクロプロセッサ140は、50個のサンプルにわたるバッテリ温度測定値を平均化することによって、「低速」応答時間を有することができる。第2のモードによれば、マイクロプロセッサ140は、30個のサンプルにわたるバッテリ温度測定値を平均化することによって、「高速」応答時間を有することができる。いくつかの構成において、測定値は、同一のレート(割合、比率)でサンプリングされることができる。別の構成において、測定値は、異なるレートでサンプリングされることができる。例えば、第1のモードは、1秒当たり約1個のサンプルのレートで測定値をサンプリングすることができ、第2のモードは、1秒当たり約10個のサンプルのレートで測定値をサンプリングすることができる。
In a further exemplary implementation, the
いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、電流検知装置の必要性なしに、電流引き込み(current draw)を制御しかつ制限することができる。なぜなら、マイクロプロセッサ140は、セル電圧を監視することによって高放電電流を検知することができるからである。例えば、高電流負荷が、セル電圧を、例えば、カットオフ閾値および/またはセル反転閾値のような低レベルに低下させるとき、マイクロプロセッサ140は、スイッチ180を作動して、バッテリ50を無効にすることができる。マイクロプロセッサ140は、セル電圧を監視することによって、電流引き込みを間接的に制限し、かつセル電圧が、あるレベル(例えば、カットオフ閾値および/またはセル反転閾値)に低下したときに、バッテリ50を無効にすることができる。
In some configurations, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130(例えば、いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140)は、バッテリ50から引き出される寄生電流を定期的に低減するために、バッテリ状態(例えば、バッテリセル電圧/現在の充電状態、バッテリセル温度、バッテリパック電圧/現在の充電状態、バッテリパック温度など)を監視することができる。これらの構成において、マイクロプロセッサ140は、第1の所定時期間(すなわち、「活動休止期間(sleep time period)」)のための「スリープ(睡眠)」モードで動作することができる。スリープモードの間、マイクロプロセッサ140は、バッテリ50から低零入力電流(low quiescent current)を引き出すことができる。活動休止期間が終了した後、マイクロプロセッサ140は、「目覚める」ことができ、または換言すれば、第2の所定の期間(すなわち、「活動期間」)の間、アクティブモード(使用中モード)で動作することができる。アクティブモードの間、マイクロプロセッサ140は、1つ以上のバッテリ状態を監視することができる。
In some configurations and in some aspects, the circuit 130 (eg, in some configurations, the microprocessor 140) may be connected to a battery condition (eg, battery) to periodically reduce parasitic current drawn from the
いくつかの構成において、活動休止期間は、活動期間(active time period)よりも長いとすることができる。いくつかの構成において、活動休止期間に対する活動期間の割合は、平均寄生電流引き込みが低いように、低くすることができる。いくつかの構成において、その割合は、例えばマイクロプロセッサ140が、所定の閾値にほぼ等しい放電電流または充電電流を検知したときになど、既知のバッテリ作動期間の間に、調整される(例えば増大される)ことができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140が、ある電圧および/または温度特性を検出したときに、活動休止期間が低減されることができ、かつ/または活動期間が増大されることができる。
In some configurations, the inactivity period may be longer than the active time period. In some configurations, the ratio of the active period to the inactive period can be low so that the average parasitic current draw is low. In some configurations, the rate is adjusted (eg, increased) during a known battery operating period, such as when the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、回路130は、電圧検出回路259を含むことができる。いくつかの構成において、電圧検出回路259は、抵抗器仕切りネットワーク(resistor divider networks)を形成する複数の抵抗器260を含むことができる。図9に示されるように、複数の抵抗器260は、抵抗器260a−260dを含むことができる。複数の抵抗器260は、1つ以上のバッテリセル80a−80gおよび複数のトランジスタ265に電気接続されることができる。図示された構成において、複数のトランジスタ265は、トランジスタ265a−265dまたは265a−265fを含むことができる。いくつかの構成において、複数の抵抗器260に含まれる抵抗器の数は、複数のトランジスタ265に含まれるトランジスタの数に等しいとすることができる。
In some configurations and some aspects, the
いくつかの構成において、バッテリ50および/またはバッテリセル80の電圧特性は、マイクロプロセッサ140がアクティブモードであるときに、複数の抵抗器260を通してマイクロプロセッサ140によって読まれることができる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、トランジスタ270をオフにすることによって(すなわち、トランジスタ270が非導電になる)、電圧読み取りイ通風孔を開始することができる。トランジスタ270が非導電であるとき、トランジスタ265a−265dが導電になり、バッテリ50および/またはバッテリセル80に関する電圧測定が、マイクロプロセッサ140によってなされることができる。バッテリ50内に複数のトランジスタ265を含むことは、トランジスタ265が周期的にちょうど導電になるので、バッテリ50から引き出される寄生電流を低減することができる。
In some configurations, the voltage characteristics of
いくつかの構成およびいくつかの態様において、マイクロプロセッサ140は、バッテリ50と電気装置とが電気的に接続されたときに、例えば電動工具55および/または充電器60のような電気装置に、バッテリパック特性および/または状態を通信する。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、シリアル方式で電気装置にデジタル的に通信する。バッテリ50の検知端子120は、マイクロプロセッサ140と電気装置との間のシリアル通信リンクを備える。マイクロプロセッサ140と電気装置との間で交信されることができるバッテリ50に関する情報は、バッテリパック化学的性質、バッテリパック公称電圧、バッテリパック温度、バッテリパックの現在の充電状態、バッテリセル公称電圧、バッテリセル温度、バッテリセルの現在の充電状態、較正技術/情報、充電指示、充電サイクルの回数、推定された残りの寿命予測、放電情報などを含むが、これらに限定されない。
In some configurations and in some aspects, the
いくつかの構成において、例えば充電器60のような電気装置は、電気接続が確立されたときに、マイクロプロセッサ140を較正することができる。いくつかの構成において、充電器60に含まれる測定回路は、バッテリ50に含まれる回路よりも正確である。従って、充電器60は、マイクロプロセッサ140によってかつ/または回路130によってなされたバッテリ測定を改善するため、マイクロプロセッサ140および/またはバッテリ50に含まれる回路130を較正する。
In some configurations, an electrical device, such as
いくつかの構成において、回路130は、電圧レギュレータ(電圧調整器、電圧安定器)273を含むこともできる。電圧レギュレータ273は、マイクロプロセッサ140、フューエルゲージ(fuel gauge)155のLED(発光ダイオード)170a−170d、および一定の電圧入力を必要とする任意の他のさらなる電装品に適切な電圧を供給することができる。図示された構成において、電圧レギュレータ273は、約5Vを出力することができる。
In some configurations, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、放熱板275を含むことができる。放熱板275は、パワーFETまたはスイッチ180と熱伝達(thermal communication)することができる。放熱板275は、スイッチ180によって生成された熱を、スイッチ180から引き離して除去するのに役立つことができる。
In some configurations and some aspects, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、放熱板275から運び出される熱量を増大するために、熱パイプ(図示せず)またはファン(図示せず)を含むこともできる。そのような熱パイプは、放熱板275によって収集された熱を除去するために、放熱板275と熱伝達されることができる。そのようなファンまたはブロアは、放熱板275上を通過する冷却空気の流れを生成するような位置であることができる。通風孔(図示せず)が、バッテリパック50に冷却空気が入ることを可能にし、かつバッテリパック50から加熱された空気が離れることを可能にするように、バッテリパック50のハウジング65に配置されることができる。いくつかの構成において、ヒートパイプおよび/またはファンは、放熱板275によって生成される熱に加えて、またはその熱の代わりに、バッテリセル80a−80eによって生成された熱を収集しかつ/または除去するように配置されることができる。
In some configurations and in some aspects, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、相変化物質300(図17を参照)を含むこともできる。そのような構成において、相変化物質300は、バッテリセル80a−80gおよび導電リンク100(図7参照)によって生成された熱を吸収するかつ/または除去するように配置されることができる。相変化物質300は、相変化温度で相変換(例えば、固体から液体へ、液体から気体へ、液体から固体へ、気体から液体へなど)を受けるので、大量のエネルギーが、吸収されまたは開放される(すなわち、溶解潜熱、気化潜熱など)。そのような相変換の間、相変化物質300は、比較的一定の温度を有することができる。
In some configurations and in some aspects,
例示的な実施において、バッテリセル80の温度は、負荷がバッテリセル80に加えられるときに増加することがある。いくつかの構成において、図17に示されるように、相変化物質300は、各バッテリセル80を囲むことができる。そのような構成において、バッテリセル80によって生成された熱は、まずバッテリセル80の外面305に伝達され、次にそれを囲む相変化物質300に伝達されることができる。相変化物質300が、バッテリセル80および導電リンク100から継続して熱を吸収するので、相変化物質300の温度は増加することになる。相変化物質300の温度が、相変化温度に達すると、相変化物質300は、第1の相から第2の相への相変換を受け始めるが、その間、相変化物質300の温度は、比較的一定のままであり、相変化温度にほぼ等しい。いくつかの構成において、相変化物質300は、その相変化物質300が、完全に第2の相に変換される、かつ/または負荷が、バッテリセル80から取り除かれる(すなわち、バッテリセル80が、もはや熱を発生しない)まで、相変換を受け続けることが可能である。
In an exemplary implementation, the temperature of the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、相変化物質300は、予想される周囲温度よりも高く、かつ許容可能な最大バッテリセル温度よりも低い相変化温度を有することができる。いくつかの構成およびいくつかの態様において、相変化物質300は、−34℃から116℃の相変化温度を有することができる。いくつかの構成およびいくつかの態様において、相変化物質300は、40℃から80℃の相変化温度を有することができる。いくつかの構成およびいくつかの態様において、相変化物質300は、50℃から65℃の相変化温度を有することができる。
In some configurations and some aspects, the
相変化物質300は、任意の適当な相変化物質であるとすることができ、単位質量当たり高い潜熱を有することができ、熱サイクル可能な不活性で、非腐食性で汚染しないものであることができ、パラフィンワックス(独国のHamburgに本社があるRubitherm(登録商標)から入手可能なものなど)、塩の共融混合物(スエーデン国のSkovdeに基礎を置くClimatorから入手可能なものなど)、ハロゲン化炭水化物およびその混合物、水酸化塩溶液、ポリエチレングリコール、ステアリン酸、およびそれらの組合せを含むことができる。
バッテリ50Aの代わりの構成が、図21および図22に図示される。共通要素は、同一の参照符号「A」を有する。 Alternative configurations of battery 50A are illustrated in FIGS. Common elements have the same reference “A”.
図示された構成において、バッテリ50Aは、バッテリセル80Aからの熱を、相変化物質300Aのより大きな領域にわたって及ぼすために、放熱板275Aをさらに含むことができる。放熱板275Aは、バッテリセル80Aによって生成された熱を吸収するかつ/または除去するために、さらなる畜熱容量を与えるために採用することもできる。 In the illustrated configuration, battery 50A may further include a heat sink 275A to exert heat from battery cell 80A over a larger area of phase change material 300A. The heat sink 275A can also be employed to provide additional live heat capacity to absorb and / or remove heat generated by the battery cell 80A.
例示的な構成において、放熱板275Aは、各バッテリセル80a−80e、およびすべてのバッテリセル80a−80eを包む1つの構成部品(図示せず)を備えることができる。別の構成において、放熱板275Aは、各バッテリセル80Aが、図21および図22に示されるように放熱板275Aによって十分に包まれるように、複数の部片(ピース)を備えることができる。図21に示されるようにさらに別の構成において、放熱板275Aは、バッテリセル80Aの外面305Aに隣接する内筒部分320と、内筒部分320からある径方向距離に配置された外筒部分325と、内筒部分320および外筒部分325を接続し、かつそれらの間に空間335を画定する、互いからある周方向距離で離間された径方向リブ330とを含むことができる。空間335は、相変化物質300Aで充填されることができる。図21に示される構成と類似の構成が、複数のバッテリセル(図示せず)を封入するために用いられることもできる。また別の構成において、放熱板275Aは、内筒部分320および外筒部分325のいずれか、または内筒部分320および外筒部分325の両方を用いることなく、上述のように径方向リブ330を備えることができる。
In an exemplary configuration, the heat sink 275A may include each
図22に示されるように他の代わりの構成において、放熱板275Bは、上述のような内筒部分320Bおよび径方向リブ330Bを含むことができ、相変化物質300Bは、バッテリセル80Bおよび放熱板275Bからオフセットされることができる。他の放熱板および相変化物質が可能であることは理解されるべきである。放熱板275は、金属(例えばアルミニウム)、ポリマー(例えばナイロン)、および/または高熱伝導率および比熱を有する任意の他の材料で形成されることができる。
In another alternative configuration as shown in FIG. 22, the heat sink 275B may include an inner cylinder portion 320B and a radial rib 330B as described above, and the phase change material 300B may include the battery cell 80B and the heat sink. Can be offset from 275B. It should be understood that other heat sinks and phase change materials are possible. The
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50は、クッション部材または「バンパー(緩衝器)」340を含むことができる。図20Aおよび図20Bに示されるように、バッテリハウジング65の内面345は、1つ以上のクッション部材340を含むことができる。いくつかの構成において、クッション部材340は、ハウジング65と一体であることができる。別の構成において、クッション部材340は、ハウジング65内面345に取り付けられ、または内面345に固定されることができる。さらなる構成において、クッション部材340は、1つ以上のバッテリセル80、またはバッテリセル80の端部の1つを囲むエンドキャップ350(部分的に図16に示される)に接続されることができる。別の構成において、クッション部材345は、衝撃の間にエネルギーを吸収し、セル80に伝達されるエネルギー量を制限することによって、衝撃の間にバッテリセル80を保護することができる。クッション部材345は、例えば、ポリプロピレンRPT100FRHI(例えば、耐炎−強衝撃:flame retardant-high impact)のような任意の熱可塑性ゴムを含むことができる。
In some configurations and in some aspects, the
図21A〜図21C、図22、および図23に図示されるように、バッテリ50は、電動工具55のような電気装置に接続されるように構成されることができる。電動工具55は、ハウジング400を含む。ハウジングは、バッテリ50が接続されることができる連結部405を備えることができる。連結部405は、バッテリ50を電動工具55に電気接続する1つ以上の電気デバイス端子(図22に概略的に示される)を含むことができる。電動工具55に含まれる端子は、バッテリ50に含まれる端子110、115、および/または120とかみ合い、かつバッテリ50からの電力および/または情報を受けるように構成される。
As illustrated in FIGS. 21A-21C, 22, and 23, the
図21A〜図21Cに概略的に示される構成のようないくつかの構成において、電動工具55は、バッテリ50と通信し、バッテリ50から情報を受け取り、電動工具55の動作を制御し、かつ/またはバッテリ50の放電プロセスを制御するための回路420を含むことができる。いくつかの構成において、回路420は、マイクロコントローラを含むことも含まないこともできる。図示された構成において、電動工具55は、バッテリ50の正端子110に接続するための正端子430と、バッテリ50の負端子115に接続するための負端子435と、バッテリ50の検知端子120に接続するための検知端子440とを含むことができる。マイクロプロセッサ420は、各端子430、435、および440に電気接続されることができる。
In some configurations, such as those schematically illustrated in FIGS. 21A-21C, the
回路420は、バッテリ50と通信するか、またはバッテリ50が、マイクロプロセッサ140のようなマイクロプロセッサを含むまたは含まないかに関わりなく、検知端子440を介してバッテリ50からの情報を受けることができる。バッテリ50が、マイクロプロセッサ140のようなマイクロプロセッサを含む構成において、二方向通信が、検知端子120および440にわたって生じることができる。マイクロプロセッサ140および回路420は、バッテリ特性、電動工具使用時間、および電動工具要件(例えば、電流および/または電圧レーティング)のような情報を、相互に交換することができる。
The
バッテリ50が、マイクロプロセッサを含まない構成において、回路420は、例えば、電池化学的性質、公称電圧、現在のバッテリの充電状態、セル電圧、温度のようなバッテリ特性および/またはバッテリ動作情報を判断するために、バッテリ50内の1つ以上の要素または構成部品を周期的に測定または検出する。回路420は、これらおよび他のバッテリ特性および動作情報に基づき、電動工具55の動作を制御することができる。
In a configuration where the
例えば、いくつかの構成において、回路420は、バッテリ温度を検出し、バッテリ温度が閾値温度よりも高い場合には電動工具55を無効にするようにプログラムされるプロセッサを含むことができる。この例において、マイクロプロセッサ420は、周期的に、バッテリ50内に配置されたサーミスタ150の抵抗値を検出し、かつ工具稼動の間(例えば、電動工具55内のモータ450が作動しているとき)にバッテリパック50の温度を判断する。マイクロプロセッサ420は、次に、バッテリ50の温度が、適切な動作範囲内にあるかどうかを判断する。これは、マイクロプロセッサ420内に1つ以上の温度範囲を格納することによって達成されることができ、プロセッサ420は、検出されたバッテリ50の温度を、1つ以上の温度範囲と比較することを可能にする。バッテリ50の温度が、適切な動作範囲にないならば、マイクロプロセッサ420は、バッテリ50からの電流の流れを中断し、かつ/またはモータ450をシャットダウンする。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ420は、バッテリ50の温度が適切な動作範囲になるまで、モータ450を無効にしかつ/またはバッテリ50からの電流の流れを中断し続ける。マイクロプロセッサ420が、バッテリ50の温度が適切な動作範囲にないと判断するいくつかの構成において、マイクロプロセッサ420は、マイクロプロセッサ420がバッテリ50によってモータ450に供給される低放電電流を検出するまで、モータ450を無効にしないことになる。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ420は、バッテリ50が電動工具55から取り除かれたことを検出するとき、モータ450を再び有効にする(すなわち、電動工具55が動作可能になる)。
For example, in some configurations, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、電動工具55は、図21Bに示されるように、工具55およびバッテリパック50を通って冷却空気を送るためのファンまたはブロア470を含むこともできる。バッテリ50に含まれるなら、バッテリセル80a、放熱板275、ヒートパイプ(図示せず)、および/またはパワーFETまたはスイッチ180が、空気を通過させることによって冷却されることができる。そのような構成において、バッテリ50および電動工具55は、冷却空気を取り入れることを可能にし、かつ加熱空気を外に放出することを可能にする1つ以上の通風孔を含む。電動工具55は、図示された構成において、電動工具ハウジング400のほぼ頂部に配設された1つ以上の入口通風孔475を含む。電動工具55は、その電動工具55の連結部405のほぼ底部に配置された1つ以上の出口通風孔480を含む。電動工具55に含まれる出口通風孔480は、バッテリ50の入口通風孔(図示せず)が出口通風孔480のほぼ真下にあるように配置されることもできる。図示された構成において、電動工具55に含まれるモータ485は、ファン470に給電する。図示された構成において、電動工具55に含まれるマイクロプロセッサ490は、ファン470の動作を制御する。マイクロプロセッサ490は、所定の時間間隔の間および/または高バッテリ温度が検出されたならば、ファン470を作動することができる。
In some configurations and in some aspects, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、例えば、電動工具55は、電動工具55の動作を有効にする回路420を含むことができる。例えば、図21Cおよび図68に示されるように、電動工具55は、回路420を含むことができ、回路420は、バッテリ50の検知端子120および電動工具55の検知端子440を介して、バッテリ50のマイクロコントローラ140に対して信号を生成する。マイクロコントローラ140が、その信号を受信し、またはその信号を検出したとき、マイクロコントローラ140は、スイッチ180を作動することができ(すなわち、スイッチ180を導電状態に駆動し)、かつバッテリ50が電動工具55に電力を供給することを可能にする。
In some configurations and in some aspects, for example, the
いくつかの構成において、電動工具55に含まれる回路420は、例えば、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオードのような1つ以上の電装品を有する単純受動回路を含むことができる。別の構成において、回路420は、工具55に含まれる小型電池(図示せず)によって給電されるマイクロコントローラ(図示せず)を含むことができ、またはバッテリ50のマイクロコントローラ140からの信号によって給電されることができる。さらなる構成において、回路420は、信号を生成するための他の適切な構成部品を含むことができる。
In some configurations, the
さらに別の構成において、回路420は、バッテリの検知端子120および電動工具55の検知端子440を介してマイクロコントローラ140によってアクセスされるメモリを含むことができる。メモリは、マイクロコントローラ140によってアクセスされたときに、工具55とバッテリ50との間に確立された接続を示す必要な信号を提供することができる。いくつかの構成において、メモリは、バッテリ50および電動工具55の動作を助けるためのさらなる情報を含むこともできる。例えば、メモリは、例えば工具55のタイプ、以前の工具使用情報(例えば、平均作業時間、平均電流引き込みなど)、電圧、電流、および/または工具55の電力定格(出力定格)のような工具特性を含むことができる。メモリは、例えば、電圧変換情報(例えば、工具55は、12Vを必要とし、バッテリ50は、一般に18Vを供給する)、バッテリ特性をサンプリングするためのマイクロコントローラ140に関する異なるレート、放電動作に関する異なる閾値など、バッテリマイクロコントローラ140に供給される他の情報を含むこともできる。
In yet another configuration, the
さらに別の構成において、バッテリ50は、電気装置が作動したとき有効にされるだけができる。例えば、図68に示されるように、バッテリ50は、電動工具55のトリガスイッチ430の作動を検出することができる。この構成において、電動工具55は、電動工具55の動作を作動するトリガスイッチ430を含む。トリガスイッチ430は、モータ438および工具55の正端子432に接続される。工具55は、トリガスイッチ430の作動に行う補助スイッチまたはコンタクト435も含む。図68に示されるように、補助コンタクト425は、例えば工具55の検知端子440のような情報端子、および工具55の負端子434に接続される。
In yet another configuration, the
ユーザが、トリガスイッチ430を押し下げたとき(スイッチ430、およびバッテリ50から工具55への回路を従来のように完全に閉じる)の動作において、工具55における補助コンタクト425も閉じる。バッテリ50におけるマイクロコントローラ140は、検知端子120または他の情報端子を介して、補助スイッチ425の閉鎖を検出する。マイクロコントローラ140は、工具55に給電するために、半導体スイッチ180を導電状態に駆動する。
In operation when the user depresses trigger switch 430 (switch 430 and the circuit from
この構成において、マイクロコントローラ140は、バッテリ40と工具55との間の通信ライン440の存在を検出することができ、短絡接続と開放接続とを識別することができる。バッテリ50は、非バウンド化に変えること(switch debounce)、汚れた接点の検出、耐震性(vibration proofness)、最小オンおよびオフ時間などを提供するために、通信ラインインタフェース445を含むこともできる。
In this configuration, the
同様に図21Cに示されるように、バッテリ50に含まれる回路130は、電動工具55に含まれるマイクロコントローラ420に充電状態情報を通信することができる。この構成において、電動工具55に含まれる回路420は、工具55のハウジング上または工具55のハウジング内に含まれるフューエルゲージ155aに、バッテリの充電状態情報を表示することができる。この構成において、フューエルゲージ155aは、バッテリ50に含まれるフューエルゲージ155に類似することができ、同様な方法で動作することができる(例えば、自動表示モード、手動表示モードなど)。いくつかの構成において、フューエルゲージ155aは、押しボタン160を含むことができ、示されかつ記載されたものより多いまたは少ないLED(例えば、LED170a−170d)を含むことができる。
Similarly, as shown in FIG. 21C, the
図23に示されるように、バッテリ50に含まれる回路130は、電動工具55のような電気装置の動作を制御するために使用されることもできる。示される構成において、電動工具55は、モータ450、ユーザによって作動されるトリガスイッチ491、速度制御回路492、電気クラッチ493、およびブレーキ494を含む。工具55は、バッテリ50の正端子105に接続された正端子900と、バッテリ50の負端子115に接続された負端子901と、バッテリ50の2つの検知端子120aおよび120bにそれぞれ接続された2つの検知端子902aおよび902bも含む。別の構成において、電動工具55およびバッテリ50は、示されかつ記載されるより多くのまたは少ない端子を含むことができる。
As shown in FIG. 23, the
この構成において、回路130は、工具速度制御を提供することができ、ならびにバッテリパックパラメータまたは特性を監視することができる。パワーMOSFETまたはスイッチ180は、工具55の速度制御回路のスイッチング機能を制御することができる。この構成において、速度制御回路492に使用されるパワーMOSFETは、電動工具55よりむしろバッテリ50に含まれることができる。
In this configuration, the
図24に示されるように、バッテリ50は、また、充電器60のような電気装置に接続されるように構成される。充電器60は、ハウジング500を含む。ハウジング500は、バッテリ50に接続される連結部505を提供する。連結部505は、バッテリ50を充電器60に電気接続するための1つ以上の電気デバイス端子(図示せず)を含む。充電器60に含まれる端子は、バッテリ50に含まれる端子とかみ合い、かつバッテリ50から電力および情報を伝えかつ受け入れるように構成される。
As shown in FIG. 24, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、充電器60は、また、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ510を含む。マイクロコントローラ510は、バッテリ50と充電器60との間の電力の移送を制御する。いくつかの構成において、マイクロコントローラ510は、バッテリ50と充電器60との間の情報の伝送を制御する。いくつかの構成において、マイクロコントローラ510は、バッテリ50から受信した信号に基づき、バッテリ50の1つ以上の特性または状態を識別しかつ/または判断する。また、マイクロコントローラ510は、バッテリ50の識別した特性に基づき充電器60の動作を制御することができる。
In some configurations and some aspects,
いくつかの構成およびいくつかの態様において、充電器60は、バッテリ50の温度に関するバッテリ50の充電スキーマまたは充電方法に基づく。ある構成において、充電器60は、バッテリ50の温度を周期的に検出および監視する間に、バッテリ50に充電電流を供給する。バッテリ50が、マイクロプロセッサを含まないならば、充電器60は、所定の時間の期間後、サーミスタ150のようなサーミスタの抵抗値を周期的に測定する。バッテリ50が、マイクロプロセッサ140のようなマイクロプロセッサを含むならば、充電器60は、1)バッテリの温度を判断するために、および/またはバッテリ温度が適切な動作範囲外にあるかどうかを判断するために、マイクロプロセッサ140に周期的に問合せるか、または2)バッテリ温度が適切な動作範囲にないことを示す信号を、マイクロプロセッサ140から受信することを待つ。
In some configurations and in some aspects, the
いくつかの構成において、バッテリ温度が、所定の閾値を超える、または適切な動作範囲内にないとき、充電器60は、受電電流を中断する。充電器60は、バッテリの温度を周期的に検出するか、または監視することを継続し、またはバッテリ温度が適切な動作範囲内にあることを示す信号を、マイクロプロセッサ140から受信することを待つ。バッテリ温度が適切な動作範囲内にあるとき、充電器60は、バッテリ50に供給される充電電流を再開することができる。充電器60は、バッテリ温度を監視することを継続し、検出されたバッテリ温度に基づき充電電流の中断および再開を継続する。いくつかの構成において、充電器60は、所定の期間後、または現在のバッテリの充電状態が所定の閾値に達したときに充電を終了する。
In some configurations, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50および/または電動工具55および充電器60のような電気装置は、バッテリ50内の非平衡なバッテリセルを検出することができる。いくつかの構成において、各バッテリセル80a−80eを個別に監視するより、例えばマイクロプロセッサ140、420、490、および/または510(監視マイクロプロセッサ)のようなマイクロプロセッサは、バッテリセル80の2つのグループだけを監視し、2つのセルグループの電圧比を使用してセル非平衡を判断する。
In some configurations and some aspects, electrical devices such as
例えば、バッテリ600は、図25に一部が示されている。いくつかの構成において、バッテリ600は、バッテリ50に類似し、マイクロプロセッサ140を含む。別の構成において、バッテリ600は、マイクロプロセッサを含まない。図示された構成において、バッテリ600は、それぞれ、例えば約4Vのような実質的に同一の公称電圧を有する、5つのバッテリセル605a、605b、605c、605d、および605eを含む。
For example, a part of the
バッテリセル605a−605eは、2つのグループ610および615に構成される。グループ610は、バッテリセル605aおよび605bを含み、グループ615は、バッテリセル605c、605d、および605eを含む。
バッテリ600は、グループ615にわたる電圧V615を提供するリードまたはタップ620も含む(すなわち、バッテリセル605c、605d、および605eの全体電圧)。バッテリセル605a−605eは、ほぼ完全に充電されると、グループ615の電圧V615は、約12Vに等しい。電圧VTは、バッテリセル605a−605eのすべてを横切る電圧である。バッテリセル605a−605eが、ほぼ完全に充電されると、電圧VTは、約20Vに等しい。
監視マイクロプロセッサは、電圧V615およびVTを監視するようにプログラムされる。いくつかの構成において、監視マイクロプロセッサは、電圧V615およびVTを連続的にまたは周期的に監視し、測定された電圧V615とVTとの比Rを計算する。比Rは、式
R=V615/VT
によって判断される。
The monitoring microprocessor is programmed to monitor the voltages V 615 and V T. In some configurations, the monitoring microprocessor monitors the voltages V 615 and V T continuously or periodically and calculates the ratio R of the measured voltages V 615 and V T. The ratio R is given by the formula R = V 615 / V T
Is judged by.
セル605a−605eが実質的に平衡になると、比Rは、ほぼ0.6に等しくなる。第1のグループ610の1つ以上のセルが、充電または放電の間に非平衡になったなら(すなわち、他のセルよりも低い現在の充電状態またはセル電圧を有する)、比Rは、0.6よりも高くなる。第2のグループ615の1つ以上のセルが、充電または放電の間に非平衡になったなら、比Rは、0.6よりも低くなる。1つのセルは第1のグループ610のセルで1つのセルは第2のグループ615のセル(例えば、セル605aおよびセル605e)である2つのセルが、充電または放電の間に非平衡になったなら、比Rは、0.6よりも高くなる。換言すれば、非平衡なセルが生じると、比Rは、0.6の平衡な比からプラスまたはマイナスに逸脱する。監視マイクロプロセッサが、セル非平衡を検出すると、すなわち、0.6の平衡比より実質的に高いまたは低い比Rを計算すると、バッテリ600の動作(すなわち、充電および/または放電)は中断されるかまたは変更される。いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ600の動作は、比Rが約0.55から約0.65の範囲内に含まれないときに、中断されるかまたは変更される。
When
図26および図27は、非平衡がバッテリ600内に発生したときの近似例と、この発生の間に、比Rがその平衡比からいかに逸脱するかを示すグラフである。この例において、各セル605a−605eは、約4Vの公称電圧を有し、比Rの非平衡比は、約0.6すなわち60%である。
FIG. 26 and FIG. 27 are graphs showing an approximate example when a non-equilibrium occurs in the
図示された構成において、軸700は、秒単位で時間を示し、軸705は、ボルトで電圧を示し、軸710は、ボルト/ボルトで比またはパーセンテージを示す。ライン715aは、時間にわたるセル605aの電圧を示し、ライン715bは、時間にわたるセル605bの電圧を示し、ライン715cは、時間にわたるセル605cの電圧を示す。ライン715dは、時間にわたるセル605dの電圧を示し、ライン715eは、時間にわたるセル605eの電圧を示し、ライン720は、時間にわたる比Rを示す。
In the illustrated configuration,
示された例において、非平衡(符号725でグラフに示される)が、ほぼ86秒で発生する。非平衡725は、グループ615に含まれるセル615eによって引き起こされる。このとき(t=86s)、比720は、0.6の平衡比(すなわち60%)から低減しまたは逸脱し始める。比720が減少するので、非平衡なセルがグループ615内にあることを判断することができる。比Rが、ほぼ91秒で55.0%に近づくと(符号730で図28に示される)、セル605eの電圧は約1Vである。いくつかの構成において、監視マイクロプロセッサは、比Rが約55.0%に低下したことを検出し、セル605eのさらなる放電を回避するために、バッテリ600の動作を終了する。
In the example shown, an unbalance (shown in the graph at 725) occurs in approximately 86 seconds.
いくつかの構成において、監視マイクロプロセッサは、例えばマイクロプロセッサ140のような比に基づく監視方法を使用する代わりに、各バッテリセルの電圧を監視する。前述のように、バッテリ50は、バッテリセル80の電圧測定を提供するための複数の抵抗器260を含む。複数の抵抗器260は、マイクロプロセッサ140が、ほぼ同時に各バッテリセル80a−80gの電圧を測定できるように構成される。いくつかの構成において、マイクロプロセッサ140は、1つ以上のセル80が、約1Vに達したときに、バッテリ50内の非平衡を検出する。
In some configurations, the monitoring microprocessor monitors the voltage of each battery cell instead of using a ratio-based monitoring method such as
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50または600は、非平衡が検出されたときに、セル80a−80gまたは605a−605eを再び平衡にすることができる。いくつかの構成において、監視マイクロプロセッサは、平衡比Rがもはや許容可能な範囲内に含まれないときに、バッテリ50または600を無効にする(例えば、バッテリ動作を中断する、バッテリ動作を妨げるなど)。バッテリ50または600が無効にされた後、監視マイクロプロセッサは、セル80a−80eまたは605a−605eが非平衡であるかどうか(低電圧セル)を判断する。
In some configurations and some aspects, the
いくつかの構成において、監視マイクロプロセッサは、トランジスタ265a−265fのようなそれぞれのトランジスタを作動またはオンにし、トランジスタ265a−265fは、低い現在の充電状態ではない(すなわち、低電圧セルよりも高い現在の充電状態を有するセル)これらのセル80a−80gまたは605a−605eに電気接続される。監視マイクロプロセッサは、高い充電状態のセル80a−80gまたは605a−605eの制御された放電を開始する。例えば、監視マイクロプロセッサは、それぞれのトランジスタを介して平衡セル80a−80eまたは605a−605eから流れるわずかな放電電流を制御する。監視マイクロプロセッサは、制御された放電プロセスを通して、セル80a−80gまたは605a−605eの電圧測定を継続して行う。監視マイクロプロセッサは、セル80a−80gまたは605a−605eのよりも高い充電状態の現在の充電状態が、前の低い電圧セルにほぼ等しく減少したときに、制御された放電プロセスを終了する。
In some configurations, the supervisory microprocessor activates or turns on respective transistors, such as
いくつかの構成において、監視マイクロプロセッサは、例えば、フューエルゲージ155上のすべての点滅LED170a−170dのようなインジケータに給電するために、制御された放電プロセスを使用する。この構成において、例えば点滅LED170a−170dは、バッテリ50または600が無効にされていること、および/またはセル80a−80gまたは605a−605eを再平衡にするプロセスに現在あることを、操作者またはユーザに示す。
In some configurations, the supervisory microprocessor uses a controlled discharge process to power indicators such as all blinking
バッテリ50のさらなる概略図が、図28に概略的に図示されている。いくつかの構成において、回路130は、例えば識別用抵抗器750のような電装品を含み、識別用抵抗器750は設定された抵抗器を有することができる。別の構成において、電装品は、コンデンサ、インダクタ、トランジスタ、半導体素子、電子回路、または抵抗値を有するあるいは例えばマイクロプロセッサ、デジタル論理構成部品のような電子信号を送ることができる他の構成部品であることができる。図示された構成において、識別用抵抗器750の抵抗値は、バッテリセル80の公称電圧および化学的特性のようなバッテリ50の特性に基づき選択されることができる。検知端子120は、識別用抵抗器750に電気接続することができる。
A further schematic diagram of the
図28に概略的に示されるバッテリ50は、電力を受けるまたは移送するための充電器820(同様に概略的に示される)のような電気装置に電気接続することができる。充電器820は、正端子825、負端子828、および検知端子830を含むことができる。充電器820の各端子820、828、830は、バッテリ50の対応する端子110、115、120(それぞれ)に電気接続することができる。充電器820は、例えば第1の抵抗器835、第2の抵抗器840、固体電気回路または半導体855、コンパレータ860、およびプロセッサまたはマイクロコントローラ(図示せず)のような電装品を有する回路も含むことができる。いくつかの構成において、半導体855は、飽和または「オン」状態で動作することができ、かつカットオフまたは「オフ」状態で動作することができるトランジスタを含むことができる。いくつかの構成において、コンパレータ860は、専用の電圧監視装置、マイクロプロセッサ、または処理ユニットであることができる。別の構成において、コンパレータ860は、マイクロコントローラ(図示せず)に含まれることができる。
The
いくつかの構成において、マイクロコントローラ(図示せず)は、識別用抵抗器750のようなバッテリ50における電装品の抵抗値を識別するようにプログラムされることができる。マイクロコントローラは、例えばバッテリ50の電池化学的性質および公称電圧のようなバッテリ50の1つ以上の特性を判断するようにプログラムされることもできる。前述のように、識別用抵抗器750の抵抗値は、1つ以上のあるバッテリ特性に関連する専用の値に対応することができる。例えば、識別用抵抗器750の抵抗値は、バッテリ50の化学的性質および公称電圧に対応する抵抗値の範囲に含まれることができる。
In some configurations, a microcontroller (not shown) can be programmed to identify electrical component resistance values in the
いくつかの構成において、マイクロコントローラは、識別用抵抗器750の複数の抵抗値の範囲を認識するようにプログラムされることができる。これらの構成において、各範囲は、例えばNiCd、NiMH、Liイオンのような1つの電池化学的性質に対応する。いくつかの構成において、マイクロコントローラは、それぞれ他の電池化学的性質または他のバッテリ特性に対応する、さらなる抵抗値範囲を認識することができる。
In some configurations, the microcontroller can be programmed to recognize a range of resistance values for the
いくつかの構成において、マイクロコントローラは、複数の電圧範囲を認識するようにプログラムされることができる。電圧範囲に含まれる電圧は、マイクロコントローラが、測定された電圧に基づき抵抗器750の値を判断することができるように、識別用抵抗器750の抵抗値に基づき、または識別用抵抗器750の抵抗値に対応することができる。
In some configurations, the microcontroller can be programmed to recognize multiple voltage ranges. The voltage included in the voltage range is based on the resistance value of the
いくつかの構成において、識別用抵抗器750の抵抗値は、バッテリ50の各可能な公称電圧値に特有であるようにさらに選択されることができる。例えば、抵抗値のある範囲において、第1の専用の抵抗値は、21Vの公称電圧に対応することができ、第2の専用の抵抗値は、16.8Vの公称電圧に対応することができ、第3の専用の抵抗値は、12.6Vの公称電圧に対応することができる。いくつかの構成において、それぞれ抵抗値範囲に関連するバッテリ50の可能な公称電圧に対応する、より多くのまたはより少ない専用の抵抗値が存在することができる。
In some configurations, the resistance value of the
例示的な実施において、バッテリ50は、充電器820を電気接続する。第1のバッテリ特性を識別するために、半導体855は、さらなる回路(図示せず)の制御の下で「オン」状態に切り替える。半導体855が、「オン」状態であると、識別用抵抗器750ならびに抵抗器835および840は、分圧器ネットワークを作る。ネットワークは、第1の参照ポイント875で電圧VAを確立する。抵抗器840の抵抗値は、抵抗器835の抵抗値よりかなり低いなら、電圧VAは、識別用抵抗器750および抵抗器840の抵抗値に応じる。この実施において、電圧VAは、識別用抵抗器750の抵抗値によって判断される範囲にある。マイクロコントローラ(図示せず)は、第1の参照ポイント875で電圧VAを測定し、電圧VAに基づき識別用抵抗器750の抵抗値を判断する。この実施において、マイクロコントローラは、バッテリ特性を判断するために、複数の電圧範囲に対して電圧VAを比較する。
In the exemplary implementation,
いくつかの構成において、識別される第1のバッテリ特性は、電池化学的性質を含むことができる。例えば、150kオームよりも低い任意の抵抗値は、バッテリ50が、NiCdまたはNiMHの化学物質を有することを示すことができ、約150kオーム以上の任意の抵抗値は、バッテリ50が、LiまたはLiイオンの化学物質を有することを示すことができる。マイクロコントローラが、バッテリ50の化学物質を判断しかつ識別すると、適切な充電アルゴリズムまたは方法が選択されることができる。別の構成において、上述の例とは異なる他の電池化学的性質にそれぞれ対応するより多くの抵抗値範囲がある。
In some configurations, the identified first battery characteristics can include battery chemistry. For example, any resistance value lower than 150 k ohms can indicate that the
例示的な実施に続いて、第2のバッテリ特性を識別するために、半導体855は、さらなる回路の制御の下で「オフ」状態に切り替える。半導体855が、「オフ」状態に切り替わると、識別用抵抗器750および抵抗器835は、分圧器ネットワークを作る。第1の参照ポイント875での電圧VAは、識別用抵抗器750および抵抗器835の抵抗値によって判断される。識別用抵抗器750の抵抗値は、第2の参照ポイント880での電圧VBATTがバッテリ50の公称電圧に実質的に等しいときに、第1の参照ポイント875で電圧VAが、第3の参照ポイント885での電圧VREFに実質的に等しいように、選択される。第1の参照ポイント875での電圧VAが、第3の参照ポイント885での電圧VREFを超えるなら、コンパレータ860の出力VOUTは、状態を変える。いくつかの構成において、出力VOUTは、充電を終了するために、または保守ルーチン、等化ルーチン、放電機能、さらなる充電スキーマのようなさらなる機能を開始するためのインジケータとして行為するために使用されることができる。いくつかの構成において、電圧VREFは、固定された参照電圧であることができる。
Following the exemplary implementation, the
いくつかの構成において、識別される第2のバッテリ特性は、バッテリ50の公称電圧を含むことができる。例えば、識別用抵抗器750の抵抗値を計算するための一般式は、
In some configurations, the identified second battery characteristic may include the nominal voltage of the
であり、ここで、R100は、識別用抵抗器750の抵抗値であり、R135は、抵抗器835の抵抗値であり、VBATTは、バッテリ50の公称電圧であり、VREFは、例えば2.5Vのような固定電圧である。例えば、Liイオン化学物質に関する抵抗値の範囲において(上記に示される)、識別用抵抗器750に関する約150kオームの抵抗値は、約21Vの公称電圧に対応することができ、約194kオームの抵抗値は、約16.8Vの公称電圧に対応することができ、約274.7kオームの抵抗値は、約12.6Vの公称電圧に対応することができる。別の構成において、より多くのまたはより少ない専用の抵抗値が、さらなるまたは異なるバッテリパック公称電圧値に対応することができる。
Where R 100 is the resistance value of the
図示された構成において、識別用抵抗器750および第3の参照ポイント885の両方は、電流検知抵抗器890の「高い」側に配置されることができる。識別用抵抗器750および第3の参照ポイント885がこのように配置することにより、充電電流が存在するときに、VAとVREFとの間の任意の相対的な電圧変動を低減することができる。電圧変動は、識別用抵抗器750および第3の参照ポイント885がグランド895に対して参照され、充電電流がバッテリ50に印加されるなら、電圧VAに現れることがある。
In the illustrated configuration, both the
いくつかの構成において、充電器820は、充電制御機能を含むこともできる。前述のように、電圧VAが、実質的に電圧VREFに等しいとき(バッテリ50の公称電圧に等しい電圧VBATTを示す)、コンパレータ860の出力VOUTは、状態を変える。いくつかの構成において、充電電流は、コンパレータ860の出力VOUTが状態を変えるとき、バッテリ50にもはや供給されない。充電電流が中断されたとき、バッテリ電圧VBATTは、減少始める。電圧VBATTが低閾値に達すると、コンパレータ860の出力VOUTが再び状態を変える。いくつかの構成において、電圧VBATTの低閾値は、ヒステリシス抵抗器898の抵抗値によって判断される。充電電流は、コンパレータ860の出力VOUTが再び状態を変えと、再確立される。いくつかの構成において、このサイクルは、マイクロコントローラによって判断されるような所定の時間に関して繰り返し、またはコンパレータ860になされるある状態量に関して繰り返す。いくつかの構成において、このサイクルは、バッテリ50が充電器820から取り外されるまで繰り返す。
In some configurations, the
いくつかの構成およびいくつかの態様において、バッテリ50の回路130は、1つ以上のバッテリ特性も含むことができる。いくつかの構成において、バッテリ特性は、例えば、公称電圧およびバッテリ50の温度を含む。回路130は、電子識別構成部品または識別用抵抗器910、温度検知デバイスまたはサーミスタ914、第1の電流制限装置または保護ダイオード918、第2の電流制限装置または保護ダイオード922、およびコンデンサ926を含む。識別用抵抗器910は、1つ以上のあるバッテリ特性に対応する設定された抵抗値を有する。いくつかの構成において、識別用抵抗器910の抵抗値は、バッテリ50またはバッテリセル80の公称電圧に対応する。いくつかの構成において、抵抗値は、バッテリ50の化学物質に対応する。いくつかの構成において、抵抗値は、2つ以上のバッテリ特性に対応し、または異なるバッテリ特性に対応する。サーミスタ914の抵抗値は、バッテリセル80の温度を示し、バッテリセル80の温度が変わると変更する。検知端子930は、回路130に電気接続する。
In some configurations and some aspects, the
図29に概略的に示されるバッテリ50は、充電器942(同様に概略的に示される)のような電気装置を電気接続する。充電器942は、正端子946、負端子950、および検知端子954を含む。図28に図示されたバッテリ50および充電器820と同様の方法で、バッテリ50の正端子934、負端子938、および検知端子930は、それぞれ充電器942の正端子946、負端子950、および検知端子954に電気接続する。充電器942は、制御装置、プロセッサ、マイクロコントローラまたはコントローラ958のような制御回路、および電装品または抵抗器962も含む。
A
バッテリ50および充電器942の動作は、図29および図30A〜図30Bを参照して論述される。いくつかの構成において、バッテリ50が充電器942と電気接続し、コンデンサ926が初期的に放電されると、コントローラ958は、第1の参照ポイント964で、電圧VAをほぼ第1の閾値に増大する。いくつかの構成において、第1の閾値は約5Vである。図30Aに示されるように、コントローラ958は、ほぼ時間T1で電圧VAを第1の閾値に増大する。
The operation of
第1の閾値は、第1の参照ポイント946で加えられるとき、第1の電流経路は、バッテリ50および充電器942内で確立される。第1の電流経路は、抵抗器962、コンデンサ926、第1のダイオード918、および識別用抵抗器910を含む。電圧VAが、ほぼ第1の閾値に上昇すると、コントローラ958は、第2の参照ポイント966で電圧VOUTを測定する。第2の参照ポイント966で電圧VOUTは、識別用抵抗器910、抵抗器962、およびダイオード918を横切る前方電圧低下で構成される電圧分割ネットワークによって判断される電圧に迅速に上昇する。いくつかの構成において、電圧VOUTは、ほぼ0Vから電圧VAよりわずかに低いまでの範囲である。図30Bに示されるように、電圧VOUTにおける上昇は、ほぼ時間T2で生じ、コントローラ958は、ほぼ時間T2でまたはわずかに時間T2後で、電圧VOUTを測定する。いくつかの構成において、時間T2は、ほぼ時間T1に等しい。いくつかの構成において、時間T2は、ほぼ時間T1の直後で発生する。時間T2は、測定における公差に基づき後であることができる。
When the first threshold is applied at the
ある構成において、コントローラ958によって測定される電圧VOUTは、識別用抵抗器910に関する抵抗値に対応する。その抵抗値は、バッテリ50の公称電圧に対応する。いくつかの構成において、識別用抵抗器910の抵抗値が減少すると、電圧VOUTも減少する。
In some configurations, the voltage VOUT measured by the
図示された構成において、電圧VOUTは、コンデンサ926が完全に充電されると、最終的にほぼ電圧VAに上昇する。コンデンサ926が完全に充電される後で、コントローラ958は、第1の参照ポイント964で、電圧VAを第2の閾値に減少する。いくつかの構成において、第2の閾値はほぼ0Vである。図30Aに示されるように、コントローラ958は、ほぼ時間T3で、電圧VAを第2の閾値に低減する。
In the illustrated configuration, voltage V OUT eventually rises to approximately voltage V A when
第2の閾値は、第1の参照ポイント964で加えられるとき、第2の電流経路が、バッテリ50および充電器942内に確立される。第2の電流経路は、抵抗器962、コンデンサ926、第2のダイオード922、およびサーミスタ914を含む。電圧VAが、ほぼ第2の閾値に低下すると、コントローラ958は、第2の参照ポイント966で電圧VOUTを測定する。第2の参照ポイント966で電圧VOUTは、サーミスタ914、抵抗器962、およびダイオード922を横切る前方電圧低下で構成される電圧分割ネットワークによって判断される電圧に迅速に低下する。いくつかの構成において、電圧VOUTは、ほぼ0Vから電圧VAよりわずかに低いまでの範囲である。図30Bに示されるように、電圧VOUTにおける低下は、ほぼ時間T4で生じ、コントローラ958は、ほぼ時間T4でまたはわずかに時間T4後で、電圧VOUTを測定する。いくつかの構成において、時間T4は、ほぼ時間T3に等しい。いくつかの構成において、時間T4は、ほぼ時間T3の直後で発生する。時間T4は、測定における公差に基づき後であることができる。
When the second threshold is applied at the
ある構成において、時間T4でコントローラ958によって測定された電圧VOUTは、サーミスタ914に関する抵抗値に対応する。その抵抗値は、バッテリ50の温度に対応する。いくつかの構成において、サーミスタ914の抵抗値が減少すると、電圧VOUTは増加する。
In one configuration, voltage VOUT measured by
いくつかの構成において、コンデンサ926は、DC遮断機能を備える。コンデンサ926は、存在する充電器(例えば、LiまたはLiイオン化学物質のような新たな電動工具電池化学的性質を認識しない、およびそのような新たな化学物質に関する必要な対応する充電アルゴリズムを有さない充電器など)が、回路130を有するバッテリパックを充電することを妨げる。
In some configurations, the
存在する電動工具用バッテリ968は、図31に概略的に図示され、バッテリ970のさらなる構成が、図32に概略的に図示される。図31〜図34を参照すると、他のバッテリ充電システムは、両方のバッテリ968および970、存在する充電器972(図33に示される)、および本発明の態様を実現する充電器974(図34に示される)を含む。
The existing
図31を参照すると、存在するバッテリ968は、それぞれ化学物質を有し、かつ公称電圧を提供する1つ以上のバッテリセル976を含む。一般に、バッテリセル976の化学物質は、鉛酸、NiCd、またはNiMHである。バッテリセル976は、正端子978および負端子980を含む。正端子982は、セル976の正端子978を電気接続し、負端子984は、セル976の負端子980を電気接続する。
Referring to FIG. 31, an existing
バッテリ968は、電気装置またはサーミスタ986も含む。サーミスタ986の抵抗値は、バッテリセル976の温度を示し、バッテリセル976の温度が変わると変わる。いくつかの構成において、サーミスタ986の抵抗値は、抵抗値の第1の範囲に含まれる。存在する充電器972は、この第1の範囲内でサーミスタ986の抵抗値を識別することができ、存在するバッテリ968に応じて変わる。例えば、この抵抗値の第1の範囲は、ほぼ130kオーム以下の抵抗値を含む。サーミスタ986の抵抗値は、抵抗値の第1の範囲に含まれないなら、存在する充電器972は、存在するバッテリ968を充電できない。存在するバッテリ968は、サーミスタ986に電気接続された検知端子988も含む。
図32に示されるように、バッテリ970は、それぞれ化学物質を有し、かつバッテリ970の公称電圧を備える1つ以上のバッテリセル990を含む。一般に、バッテリセル990の化学物質は、例えばLi、Liイオン、または他のLiベース化学物質を含む。バッテリセル990は、正端子992および負端子993を含む。正端子994は、セル990の正端子992を電気接続し、負端子995は、セル990の負端子993を電気接続する。
As shown in FIG. 32, the
バッテリ970は、2つの検知端子996および997も含む。第1の検知端子996は、第1の電装品または識別用抵抗器998を電気接続し、第2の検知端子997は、第2の電装品または温度検知デバイスすなわちサーミスタ999を電気接続する。いくつかの構成において、識別用抵抗器998の抵抗値は、存在する充電器972によって識別されることができる第1の抵抗値の範囲に含まれない。例えば、識別用抵抗器998の抵抗値は、ほぼ150kオーム以上である。サーミスタ986の抵抗値は、バッテリセル990の温度を示し、バッテリセル990の温度が変わったときに変わる。
図34に示されるように、ほとんどの構成において、充電器974は、正端子1001、負端子1002、第1の検知端子1003、および第2の検知端子1004を含む。充電器974の第1の検知端子1003は、バッテリ970の第1の検知端子996、または存在するバッテリ968の検知端子988のいずれかを電気接続する。
As shown in FIG. 34, in most configurations,
図33に示されるように、いくつかの構成において、存在する充電器972は、正端子1005、負端子1006、および検知端子1007を含む。存在する充電器972の検知端子1007は、バッテリ970の第1の検知端子996、または存在するバッテリ968の検知端子988のいずれかを電気接続する。
As shown in FIG. 33, in some configurations, an existing
存在するバッテリ968が、充電器974を電気接続すると、充電器974の第2の検知端子1004は、任意のバッテリ端子を電気接続しない。いくつかの構成において、新たな充電器974に含まれる制御装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはコントローラ1008は、第1の検知端子1003を介してサーミスタ986の抵抗値を判断し、NiCdまたはNiMH化学物質を有するとしてバッテリ968を識別する。コントローラ1008は、バッテリ968の化学物質および温度に基づき存在するバッテリ968に関する適切な充電方法またはアルゴリズムを選択する。充電器974は、応じて存在するバッテリ968を充電する。
When the existing
バッテリ970は、充電器974を電気接続するとき、充電器974の第2の検知端子1004は、バッテリ970の第2の検知端子997を電気接続する。いくつかの構成において、コントローラ1008は、識別用抵抗器998の抵抗値を判断し、例えば、Li、Liイオン、または他のLiベース化学物質を有するとしてバッテリ970を識別する。例えば、識別用抵抗器998に関するほぼ150kオーム以上の抵抗値は、Li、Liイオン、または他のLiベース化学物質に対応する。
When the
いくつかの構成において、識別用抵抗器998の抵抗値は、バッテリ970の公称電圧に基づきさらに選択される。例えば、識別用抵抗器998に関するほぼ150kオーム以上の抵抗値は、バッテリ970が、約21Vの公称電圧を有することを示す。約300kオームの抵抗値は、約16.8Vの公称電圧に対応することができ、約450kオームの抵抗値は、約12.6Vの公称電圧に対応することができる。いくつかの構成において、識別用抵抗器998の抵抗値が増加するとき、バッテリ970の公称電圧は低下する。いくつかの構成において、コントローラ1008は、サーミスタ385の抵抗値も判断する。コントローラ1008は、その化学物質、公称電圧、および/または温度に基づき、バッテリ970に関する適切な充電方法またはアルゴリズムを選択する。充電器974は、応じてバッテリ970を充電する。
In some configurations, the resistance value of
存在するバッテリ968が、存在する充電器972に電気接続されると、充電器972の検知端子1007は、存在するバッテリ968の検知端子988を電気接続する。いくつかの構成において、存在する充電器972に含まれるマイクロコントローラ1009は、サーミスタ986の抵抗値を判断し、サーミスタ986の抵抗値が、第1の抵抗値の範囲に含まれるなら、NiCdまたはNiMH化学物質を有するとしてバッテリ968を識別する。存在する充電器972は、バッテリ968の抵抗値に基づき存在するバッテリ968の温度を判断し、その温度に基づきバッテリ968に関する適切な充電方法またはアルゴリズムを選択する。存在する充電器972は、応じて存在するバッテリ968を充電する。
When the existing
存在するバッテリ970が、存在する充電器972に電気接続されると、存在する充電器972の検知端子1007は、バッテリ970の第1の検知端子996を電気接続する。バッテリ970の第2の検知端子997は、存在する充電器972のどの充電器端子にも電気接続されない。いくつかの構成において、マイクロコントローラ1009は、識別用抵抗器998の抵抗値を判断する。いくつかの構成において、識別用抵抗器998の抵抗値が、マイクロコントローラ1009によって認識される第1の抵抗値の範囲に含まれない。マイクロコントローラ1009が、バッテリ970を識別できないので、存在する充電器972は、充電方法またはアルゴリズムを実施できない。充電器972は、存在する充電器972によって充電されることを電気的に妨げられ、または「ロックアウト(閉塞)」される。
When the existing
本発明の態様を実現する他のバッテリ1030は、図35〜図37、図40〜図41、図48A、図49〜図52に図示される。バッテリ1030は、図1〜図5に図示されるバッテリ50に類似することができる。例えば、バッテリ1030は、電動工具1034を選択して給電するために、例えばコードレス電動工具1034(図48Aに示される)のような電気装置または機器に接続可能である。バッテリ1030は、電動工具1034から取り外されることができ、充電器1038によって再充電可能である(図40〜図44に示される)。
図35〜図37に示されるように、バッテリ1030は、ハウジング1042、およびハウジング1042によって支持される少なくとも1つの再充電可能なバッテリセル1046(図41に概略的に図示される)を含むことができる。図示された構成において、バッテリ1030は、直列に接続された5つの約3.6Vのバッテリセル1046(1つが示されている)を含む18Vのバッテリパックであることができ、または直列に接続された5つの約4.2Vのバッテリセル1046(1つが示されている)を含む21Vのバッテリパックであることができる。他の構成(示されていない)において、バッテリ1030は、電子機器に給電するために、例えば、9.6V、12V、14.4V、24V、28Vなど他の公称電圧を有することができ、充電器1038によって充電されることができる。他の構成(示されていない)において、バッテリセル1046は、異なる公称セル電圧を有することができ、および/または例えば並列または並列/直列の組合せのような他の構成で接続されることができることは、理解されるべきである。
As shown in FIGS. 35-37,
バッテリセル1046は、例えば、ニッケルカドニウム(NiCd)、ニッケル水素化金属(NiMH)、リチウム(Li)、リチウムイオン(Liイオン)、他のLiベースの化学物質、他の再充電可能なバッテリセル化学物質のような任意の再充電可能なバッテリセル化学物質のタイプであることができる。図示された構成において、バッテリセル1046は、Liイオンバッテリセルである。
The
ハウジング1042は、電動工具1034または充電器1038のような電気装置にバッテリ1030を支持する支持部分1050を提供することができる。図示された構成において、支持部分1050は、電気装置の相補的なT形状断面支持部分に接続可能なC形状断面(図37を参照)を提供することができる。図35〜図37に示されるように、支持部分1050は、支持軸1058に沿って延在し、かつ溝1062を画定するレール1054を含むことができる。中間リッジ1066は、電気装置支持部分の表面と係合するように提供されることもできる。リセス(凹所、収納部)1070(図35〜図36を参照)は、リッジ1066が側方に外側に延在される部分1072を有するように、リッジ1066で画定されることができる。
The
バッテリ1030は、例えば電動工具1034のような電気装置および/または充電器1038に、バッテリ1030を固定するように動作することができる固定アセンブリ1074も含む(図35〜図37を参照)ことができる。いくつかの構成において、固定アセンブリ1074は、係止部材1078を含むことができ、係止部材1078は、電気装置にバッテリ1030を固定するために、係止部材1078が電気装置に対応する係止部材に係合する固定された位置と、固定されていない位置との間で可動である。固定アセンブリ1074は、固定された位置と固定されていない位置との間で係止部材1078を移動するためのアクチュエータ1082を含むこともできる。バイアス部材(図示せず)は、固定された位置に向かって係止部材1078をバイアスすることができる。
The
バッテリ1030は、バッテリセル1046を電気装置における回路に電気接続するように動作可能である端子アセンブリ1086を含む(図35〜図39および図41参照)こともできる。端子アセンブリ1086は、ハウジング1042によって提供される端子ハウジング1090を含む(図35〜図37)ことができる。図示された構成において、およびいくつかの態様において、窓または開口1094は、端子ハウジング1090に提供されることができる。端子アセンブリ1086は、正バッテリ端子1098、グラウンド端子1102、第1の検知端子1106、および第2の検知端子1110を含む(図35、図37〜図39、および図41)ことができる。図41に概略的に図示されるように、端子1098および1102は、セルの反対側端部または一連のセル1046に接続される。
The
検知端子1106および1110は、バッテリ1030の回路で接続される、それぞれ電装品1114および1118に接続されることができる。検知端子1106および1110は、電気装置にバッテリ1030に関する情報を通信することができる。例えば、検知端子1106に接続された電装品1114のような1つの電装品は、例えばバッテリセル1046の化学的性質、バッテリ1030の公称電圧のようなバッテリ1030の特性の識別を通信するために、抵抗器のような識別構成部品であることができる。検知端子1110に接続された電装品1118のような他の電装品は、バッテリ1030および/またはバッテリセル1046の温度を通信するために温度検知デバイスまたはサーミスタであることができる。
The
別の構成において、電装品1114および1118は、例えばマイクロプロセッサ、コントローラ、デジタル論理構成部品のような電子信号を発生することができる他の適切な電装品であることができ、または電装品1114および1118は、例えば抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオードのような他の適切な受動電子部品であることができる。
In another configuration,
他の構成(図示せず)において、電装品1114および1118は、他のタイプの電装品であることができ、バッテリ1030に関するおよび/またはバッテリセル1046の他の特性または情報を通信することができることを理解すべきである。電装品1114および1118に関して使用される「通信」および「通信する」とは、電装品1114および/または1118の状況または状態を判断することができる、センサまたは装置によって検知される状況または状態を有するか、またはセンサまたは装置によって検知される状況または状態である電装品1114および/または1118を包含することもできる。
In other configurations (not shown),
図39に示されるように、端子1098、1102、および1106は、実質的に互いに並列であるそれぞれの面P1、P2、およびP3に向けられることができる。端子1110は、面P4に向けられることができ、面P4は、他の面P1、P2、およびP3の少なくとも1つに非平行であるように向けられ、図示された構成において、他の面P1、P2、およびP3のすべてに非平行であるように向けられる。1つの構成において、面P4は、面P1、P2、およびP3に垂直であることができる。端子1098、1102、1106、および1110は、それぞれ軸A1、A2、A3、およびA4に沿って延在することができ、図示された構成において、端子軸A1、A2、A3、およびA4は、支持軸1058に平行(図35および図37を参照)である。
As shown in FIG. 39,
図40〜図44に示されるように、本発明の態様を実現する充電器1038は、バッテリ1030に接続可能であり(図40に示されるように)、バッテリ1030を充電するように動作可能である。充電器1038は、充電器ハウジング1122と、ハウジング1122によって支持され、かつ電源(図示せず)に接続可能な充電回路1126(図41に概略的に図示される)とを含むことができる。充電回路1126は、バッテリ1030の端子アセンブリ1086(図41に概略的に図示される)に接続可能であり、バッテリセル1046を充電するために、バッテリ1030に電力を伝送するように動作可能である。
As shown in FIGS. 40-44, a
いくつかの構成およびいくつかの態様において、充電回路1126は、参照によって本明細書に組み込まれる、2002年9月24日に発行された特許文献1、および2001年4月24日に発行された特許文献2に記載される方法と同様な方法で、バッテリ1030を充電するために動作することができる。別の構成において、充電回路1126は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる、2003年1月17日に出願された米国特許出願第60/440692号の明細書に記載される方法と同様な方法で、バッテリ1030を充電するために動作することができる。
In some configurations and in some embodiments, the
図42〜図44に示されるように、ハウジング1122は、バッテリ1030を支持するバッテリ支持部分1130を提供することができる。支持部分1130は、バッテリ1030の支持部分1050のC形状断面に対して相補的であることができる、一般にT形状断面を有する(図42を参照)ことができる。支持部分1130は、支持軸1138に沿って延在し、かつ溝1142を画定するレール1134を含むことができる(図42〜図44参照)。支持部分1130は、リッジ1066と係合可能である表面1146を含むこともできる。
As shown in FIGS. 42-44, the
突出部またはリブ1150は、表面1146から延在することができる。バッテリ1030が、支持部材1130上に配置されると、係止部材1078を固定位置に維持するために、リブ1150は一般に係止部材1078と側方に整列されることができる。一構成において、リブ1150は、リブ1150が、バッテリ1030が充電器1038に接続されることを防ぐバッテリ1030の支持部材1050にリッジ1066と係合しないことを確実にするように低くされる。
The protrusions or
充電器1038は、充電回路1126をバッテリ1030の端子アセンブリ1086(図41に概略的に図示されるような)に電気接続するように動作可能である端子アセンブリ1154も含む(図41〜図47)ことができる。図42〜図44、および図46〜図47に示されるように、端子アセンブリ1154は、支持部材1130によって提供される端子ハウジング1158を含むことができる。端子アセンブリ1154は、正端子1162、負端子1166、第1の検知端子1170、および第2の検知端子1174を含む(図41〜図47を参照)ことができる。充電器端子1162、1166、1170、および1174は、それぞれバッテリ端子1098、1102、1106、および1110に接続されることができる(図41に概略的に図示されるように)。
The
充電器端子1162、1166、1170、および1174は、充電回路1126に接続されることができる。充電回路1126は、バッテリ1030の充電を制御するマイクロコントローラ1178を含むことができる。コントローラ1178は、例えば、バッテリ1030の公称電圧、バッテリセル1046の化学的性質、バッテリ1030および/またはバッテリセル1046の温度のようなバッテリ1030の1つ以上の特性および/または状態を識別するために、バッテリ1030の電装品1114および1118の状況または状態を通信するか、または検知するように動作可能である。コントローラ1178によって行われた判断に基づいて、コントローラ1178は、適切にバッテリ1030を充電するように充電回路1126を制御することができる。
The
図35、図37〜図39に示されるように、バッテリ端子1098、1102、および1106は、雄ブレード端子であることができる。図42に示されるように、充電器端子1162、1166、および1170は、雄ブレード端子1098、1102、および1106を受けるように動作可能である雌端子であることができる。バッテリ端子1110(図35〜図39を参照)および充電器端子1174(図42〜図44を参照)は、カンチレバーばねタイプの係合を提供することができる。図示された構成(図42〜図44を参照)において、充電器端子1174は、スライド係合およびバッテリ端子1110との接触を提供するために、支持軸1138に一般に垂直方向に延在することができる。
As shown in FIGS. 35, 37-39, the
バッテリ1030は、工具1034に給電するために、例えば電動工具1034(図48Aに示される)のような電子機器に接続されることができる。電動工具1034は、バッテリ1030によって選択的に給電される電子モータ1184(概略的に図示される)を支持するハウジング1182を含む。ハウジング1182は、バッテリ1030が支持されることができる支持部材1186を提供する(図48Bを参照)ことができる。支持部材1186は、バッテリ1030の支持部分1050のC形状断面に対して相補的であることができる、一般にT形状断面を有することができる。支持部材1186は、係止部材1078が、電動工具1034にバッテリ1030を固定するように係合されることができる係止リセス1188(1つが示される)も画定することができる。
The
電動工具1034は、パワーが、バッテリ1030から電動工具1034へ伝送可能であるように、バッテリ1030の端子アセンブリ1086に接続可能である端子アセンブリ1190(図48Bに部分的に示される)も含むことができる。図示された構成において、端子アセンブリ1190は、それぞれバッテリ1030の端子1098および1102に接続される、正端子1194および負端子1198を含むことができる。
The
別の構成において(図示せず)、例えば、バッテリ1030の1つ以上の特性および/またはバッテリ1030の状態のようなバッテリ1030に関する情報が、電動工具1034によって通信されまたは検知されることができるように、端子アセンブリ1190は、検知端子1106および/または1110に接続されることができるさらなる端子(図示せず)を含むことができることを理解すべきである。そのような構成において、電動工具1034は、バッテリ1030に関する通信されたまたは検知された情報を判断し、この情報に基づき電動工具1034の動作を制御するコントローラ(図示せず)を含むことができる。
In another configuration (not shown), information regarding the
本発明の態様を実現するバッテリ1030Aの代わりの構成が、図53〜図56に図示される。共通の要素は、同一の参照符号「A」によって識別される。
Alternative configurations of
図53〜図56に示されるように、バッテリ1030Aは、1つ以上のセル(示されていないがセル1046に類似する)を支持するハウジング1042Aを含むことができる。バッテリ1030Aは、一般にC形状断面を有する(図56を参照)支持部分1050Aを含むことができる。C形状断面は、充電器1038の支持部分1130に対して(図42を参照)、およびバッテリ1030Aが充電器1038および電動工具1034に接続可能であるように、電動工具1034の支持部分1186に対して(図48Bを参照)相補的であることができる。
As shown in FIGS. 53-56, the
図53〜図56に示されるように、支持部分1050Aは、リッジ1066Aを含むことができる。図55に示されるように、リッジ1066Aは、側方に外側に延在される部分1072Aを提供するように、一側面(図55における下側面)にさらに延在することができる。
As shown in FIGS. 53-56, the
いくつかの構成およびいくつかの態様に対して、バッテリ1030Aのさらなる独立特性、および動作が、より詳細に上記された。
For some configurations and some aspects, further independent characteristics and operation of
バッテリ1030Aが、充電器1038の支持部分1130に配置されると、低いリブ1150(図42に示される)は、バッテリ1030Aが充電器1038に接続されることを防ぐように、バッテリ1030Aの支持部分1050A上のリッジ1066Aの延在された部分1072Aと係合しない(図55を参照)。
When the
図57〜図61は、従来技術のバッテリ1230を図示する。バッテリ1230は、ハウジング1242と、ハウジング1242によって支持される少なくとも1つの再充電可能なバッテリセル1246(図61に概略的に図示される)とを含むことができる。図示された構成において、バッテリ1230は、直列に接続された15個の約1.2Vのバッテリセル1246を含む、18Vのバッテリパックである。別の構成において(図示せず)、バッテリ1230は、電子機器に給電するために例えば9.6V、12V、14.4V、24Vのような他の公称電圧を有することができ、充電器1038によって充電されることができる。別の構成において(図示せず)、バッテリセル1246は、異なる公称セル電圧を有することができ、かつ/または、例えば並列、または並列直列の組合せのような他の構成で接続されることができることは理解されるべきである。バッテリセル1246は、例えばNiCdまたはNiMHのような再充電可能なバッテリセル化学物質のタイプであることができる。
57-61 illustrate a
図57〜図60に示されるように、ハウジング1242は、電動工具1034(図48に示される)または充電器1038(図42に示される)のような電気装置にバッテリ1230を支持する支持部分1250を提供することができる。図示された構成において、支持部分1250は、電気装置に相補的なT形状断面の支持部分に接続されることができるC形状断面を提供する(図60を参照)ことができる(電動工具1034上の支持部分1186(図48Bに示される)、および/または充電器1038上のバッテリ支持部分1130(図42に示される))。図57〜図60に示されるように、支持部分1250は、支持軸1258に沿って延在し、かつ溝1262を画定するレール1254を含むことができ、中間リッジ1266は、電気装置支持部分の表面と係合するために提供されることができる。リッジ1266は、実質的に線形であり、中断されない側面1272を有することができる。リッジ1266は、側方に外側に延在する部分を提供しない((図36に示される)バッテリ1030の延在する部分1072、または(図55に示される)バッテリ1030Aの延在する部分1072Aと同様に)。
As shown in FIGS. 57-60, the
バッテリ1230は、例えば電動工具1034(図48Aに示される)のような電気装置および/または充電器に、バッテリ1230を固定するように動作することができる固定アセンブリ1274も含む(図57〜図60を参照)ことができる。固定アセンブリ1274は、係止部材1278を含むことができ(図57〜図60に示される)、係止部材1278は、電気装置(電動工具1034上の固定アセンブリ1188)にバッテリ1230を固定するために、係止部材1278が電気装置に対応する係止部材に係合する固定された位置と、固定されていない位置との間で可動である。固定アセンブリ1274は、固定された位置と固定されていない位置との間で係止部材1278を移動するためのアクチュエータ1282を含むこともできる。バイアス部材(図示せず)は、固定された位置に向かって係止部材1278をバイアスすることができる。
The
バッテリ1230は、バッテリセル1246を電気装置における回路に電気接続するように動作可能である端子アセンブリ1286を含む(図58および図60参照)こともできる。端子アセンブリ1286は、ハウジング1242によって提供される端子ハウジング1290を含むことができる。端子アセンブリ1286は、正バッテリ端子1298、グラウンド端子1302、および検知端子1306を含むことができる。図58および図60に示されるように、端子1298、1302、および1306は、実質的に互いに平行である面に向けられることができ、支持軸1258に平行なそれぞれの軸に沿って延在することができる。
The
図61に概略的に図示されるように、端子1298および1302は、セルの反対側縁部または一連のセル1246に接続されることができる。検知端子1306は、バッテリ1230の回路に接続される電装品1314に接続されることができる。図示された構成において、電装品1314は、バッテリ1230および/またはバッテリセル1246の温度を通信するための温度検知デバイスまたはサーミスタであることができる。
As schematically illustrated in FIG. 61,
図61に概略的に図示されるように、バッテリ1230は、充電器1038に接続されることができ、充電器1038は、バッテリ1230を充電するように動作可能である。バッテリ端子1298、1302、および1306は、それぞれ3つの充電器端子1162、1166、および1170に接続可能である。マイクロコントローラ1178は、バッテリ1230を識別することができ(またはバッテリ1230が、バッテリ1030でないかまたはバッテリ1030Aでないかを判断する)、バッテリ1230の温度を検知するために、電装品1314またはサーミスタの状態を識別することができる。マイクロコントローラ1178は、バッテリ1230の充電を制御することができる。
As schematically illustrated in FIG. 61,
バッテリ1230は、充電器1038の支持部分1130上に支持されることができる。リブ1150(図42に示される)は、バッテリ1230が、充電器1038に接続されることを防がないように、バッテリ1230の支持部分1250(図57〜図60に示される)上のリッジ1266と係合しないことがある。
The
バッテリ1230は、電動工具1034に給電するために、例えば電動工具1034(図48Aに示される)のような電子機器を接続されることができる。バッテリ1230は、電動工具1034の支持部材1186(図48Bに示される)上に支持されることができ、モータ1184に給電するためにモータ1184(図48Aに概略的に図示される)に接続されることができる。
The
図62〜図65は、他の充電器1338を図示する。充電器1338は、充電器ハウジング1342と、ハウジング1342によって支持され、かつ電源(図示せず)に接続可能な充電回路1346(図65に概略的に図示される)とを含むことができる。充電回路1346は、バッテリ1230の端子アセンブリ1286に接続されることができ、バッテリセル1246を充電するために、電力をバッテリ1230に伝送するように動作されることができる。
62-65 illustrate another
図62〜図64に示されるように、ハウジング1342は、バッテリ1230を支持するバッテリ支持部分1350を提供することができる。支持部分1350は、(図60に示される)バッテリ1230の支持部分1250のC形状断面に対して相補的であることができる、一般にT形状断面を有する(図62を参照)ことができる。支持部分1350は、支持軸1358に沿って延在し、かつ溝1362を画定するレール1354を含むことができる(図62〜図64参照)。支持部分1350は、リッジ1266と係合可能である表面1366を含むこともできる。
As shown in FIGS. 62-64, the
突出部またはリブ1370は、表面1366から延在することができる。リブ1370は、充電器1038の表面1146から延在するリブ1150(図43〜図44を参照)より、表面1366からさらに延在することができる。バッテリ1230が、支持部材1350上に支持されると、バッテリ1230が充電器1338に接続可能であるように、リブ1370はリッジ1266の側方縁部に沿って(図59を参照)スライドすることができる。バッテリ1230のリッジ1266は、バッテリ1030のリッジ1066より(図36を参照)側方向においてより狭くあることができ、延在する部分1072を含まないことができる。
The protrusions or
図62〜図65に示されるように、充電器1338は、充電回路1346をバッテリ1230の端子アセンブリ1286に電気接続するように動作できる端子アセンブリ1374を含むことができる。端子アセンブリ1374は、支持部分1350によって提供される端子アセンブリ1378を含むことができる(図62〜図64を参照)。端子アセンブリ1374は、正端子1382、負端子1386、および検知端子1390を含むこともできる。図65に概略的に図示されるように、充電器端子1382、1386、および1390は、それぞれバッテリ端子1298、1302、および1306に接続されることができる。
As shown in FIGS. 62-65, the
充電回路1346は、バッテリ1230の充電を制御するマイクロコントローラ1394を含むことができる。コントローラ1394は、電装品1314またはサーミスタの状態を検知することによって、バッテリ1230の温度を判断することができる。コントローラ1394によってなされる判断に基づいて、コントローラ1394は、バッテリ1230を適切に充電するように、充電回路1346を制御することができる。
The charging circuit 1346 can include a
例示的な実施において、ユーザが、バッテリ1030を充電器1338に接続しようと試みると、上方に延在したリブ1370(図62に示される)のような充電器1338の一部は、バッテリ1030が充電器1338に接続されることを防ぐことができる。バッテリ1030が、支持部分1350上に配置されると、バッテリ1030が充電器1338に完全に接続されること防ぐように、リブ1370は、(図36に示される)バッテリ1030の支持部分1050のリッジ1066の側方により広く延在した部分1072と係合する。バッテリ1030の端子アセンブリ1086が、充電器1338の端子アセンブリ1374に接続できないように、リブ1370は、支持部分1350上に配置される。
In an exemplary implementation, when a user attempts to connect
いくつかの態様において、本発明は、バッテリ1030または1030Aのようなバッテリ、および/またはさらなる通信または検知経路を有する充電器1038のような充電器を提供する。いくつかの態様において、本発明は、バッテリ1030または1030Aのようなさらなる通信または検知経路を有するバッテリパックを充電することができる、充電器1038のような充電器と、バッテリ1230のようなさらなる通信または検知経路を有さないバッテリとを提供する。いくつかの態様において、本発明は、バッテリ1030または1030Aのようなバッテリが、存在する充電器1338のような充電器に接続されることを防ぐ「機械的ロットアウト」を提供し、一方、バッテリ1030または1030Aのようなバッテリは、電動工具1034のような対応し存在する電気装置とともに使用されることができる。
In some aspects, the present invention provides a battery, such as
図69に示されるように、バッテリ50は、作動可能なバッテリセル4480を含むこともできる。バッテリ50に含まれる1つの以上のセル4480で故障が発生すると、作動可能なセル4480は、グループまたはパッケージ4485として取替えられることができる。図69に示されるように、セル4480は、ともにまとめられることができ、かつプラスチックカバー4490で包まれることができる。パッケージ4485は、その一部が図70に示される、バッテリ50のハウジング65に挿入されることができる。
As shown in FIG. 69, the
図69〜図70を参照すると、パッケージ4485は、ハウジング65のエンドキャップ4495内に配置される。適切な電気リード(図示せず)は、正端子110、負端子115、および回路130(例えば、スイッチ180、マイクロコントローラ140など)と、セル4480との間で接続される。
With reference to FIGS. 69-70, the
別の構成において(図71に示される)、作動可能なセル4420は、端子ブロック105(および正端子110、負端子115、および検知端子120)とともに、単一のパッケージ4500にまとめられる。図71に示されるように、セル4480は、導電ストラップまたはリンク100でともに接続される。第1のセル4480aは、また、正端子120に接続される。
In another configuration (shown in FIG. 71), operable cells 4420 are grouped together in a
セル4480は、プラスチックカバーまたは適切な絶縁ハウジング4505で包まれる。ハウジング4505(概略的に図示される)は、端子ブロック105を露出する。パッケージ4500は、同様に、マイクロコントローラ140および半導体スイッチ180のような回路130(図70には図示せず)と、セル4480および端子ブロック105との間に電気接続を確立するためのいくつかの電気コネクタ4510を含む。一構成において、パッケージ4500は、正端子110をマイクロコントローラ140の正入力に接続する第1のコネクタ4515と、検知端子120をマイクロコントローラ140の検知入力に接続する第2のコネクタ4520とを含む。この構成において、パッケージ4500は、また、負端子115を半導体スイッチ180のドレイン195に接続する第3のコネクタ4525と、半導体スイッチ180のソース190を最後のバッテリセル4480eの負端子95に接続する第4のコネクタ4530とを含む。
この構成において、パッケージ4500は、セル4480と端子ブロック105との間に電力接続を提供しかつ確立する。パッケージ4500は、回路130(例えば、半導体スイッチ180、マイクロコントローラ140など)を含むハウジング65内に配置される。
In this configuration,
上述されかつ図で示された構成は、例示だけとして示され、本発明の概念および原理を制限するものではない。そのように、要素における様々な変形およびそれらの構成および配置は、特許請求の範囲の各請求項に記載された本発明の範囲を逸脱することなく可能であることは、当業者には理解されよう。 The configurations described above and illustrated in the figures are presented by way of example only and are not intended to limit the concepts and principles of the present invention. As such, one of ordinary skill in the art appreciates that various modifications in the elements and their arrangements and arrangements are possible without departing from the scope of the invention as set forth in the claims. Like.
50 バッテリパックまたはバッテリ(電池)
55 電動工具
56 丸型(円形)のこぎり
58 ドライバドリル
60 充電器
65 ハウジング
70 端子サポート
80 バッテリセル
80a〜80g バッテリセル
90 正端子
100 導電リンクまたはストラップ
105 端子ブロック
110 正端子
115 負端子
120 検知端子
130 回路
140 マイクロプロセッサ(マイクロコントローラ)
145 プリント基板
150 サーミスタ
155 フューエルゲージ
159 ハウジングの側面
160 押しボタンスイッチ
161 ハウジングの底面
162 ハウジング65の背面
170a〜170d LED
171 昇圧回路
171a〜171f 昇圧回路
172 バッテリセル
173 昇圧機構
174 コンデンサ
175 トランジスタまたはスイッチ
176a〜176f 入力
177 出力
178 コンデンサ
179 低電圧入力
180 パワー電界効果トランジスタ(FET)(半導体スイッチ)
185 トランジスタ
190 ソース
195 ドレイン
210 ボディダイオード
215 スイッチ
220 第1の位置
225 負荷
230 方向
235 第2の位置
240 方向
250 回路
2206 第1のモード
2208 バッテリ電圧
2210、2220、2225、2230、2245、2250 時点
2234 第2のモード
2255、2260、2265 時点
259 電圧検出回路
260 抵抗器
260a−260d 抵抗器
265トランジスタ
265a〜265f トランジスタ
270 トランジスタ
273 電圧レギュレータ(電圧調整器、電圧安定器)
275 放熱板
300 相変化物質
305 バッテリセルの外面
320 内筒部分
325 外筒部分
335 空間
330 径方向リブ
340 クッション部材または「バンパー」
345 バッテリハウジングの内面
350 エンドキャップ
400 ハウジング
405 連結部
420 バッテリの放電プロセスを制御するための回路(マイクロプロセッサ)
425 補助スイッチまたは補助コンタクト
430 端子
432 正端子
434 負端子
435 負端子
438 モータ
440 検知端子
445 通信ラインインタフェース
450 モータ
470 ファンまたはブロア
480 出口通風孔(孔)
485 モータ
490 マイクロプロセッサ
491 トリガスイッチ
492 速度制御回路
493 電気クラッチ
494 ブレーキ
510 マイクロコントローラ(監視マイクロプロセッサ)
600 バッテリ
605a〜605e バッテリセル
610、615 グループ
700、705、710 軸
715a〜715e ライン
720 ライン
725 非平衡
750 識別用抵抗器
820 充電器
825 正端子
828 負端子
830 検知端子
835 第1の抵抗器
840 第2の抵抗器
855 固体電気回路または半導体
860 コンパレータ
875 第1の参照ポイント
880 第2の参照ポイント
885 第3の参照ポイント
890 電流検知抵抗器
895 グランド
900 正端子
901 負端子
910 識別用抵抗器
914 温度検知デバイスまたはサーミスタ
918 第1の電流制限装置または保護ダイオード
922 第2の電流制限装置または保護ダイオード
926 コンデンサ
930 検知端子
934 正端子
938 負端子
942 充電器
946 正端子
950 負端子
954 検知端子
958 制御回路(コントローラ)
962 電装品または抵抗器
964 第1の参照ポイント
962 抵抗器
966 第2の参照ポイント
968 電動工具用バッテリ
970 バッテリ
972 充電器
974 充電器
976 バッテリセル
978 正端子
980 負端子
982 正端子
984 負端子
986 電気装置またはサーミスタ
988 検知端子
990 バッテリセル
992 正端子
993 負端子
994 正端子
995 負端子
996,997 検知端子
998 第1の電装品または識別用抵抗器
999 第2の電装品または温度検知デバイスすなわちサーミスタ
1001 正端子
1002 負端子
1003 第1の検知端子
1004 第2の検知端子
1005 正端子
1006 負端子
1007 検知端子
1008 コントローラ
1009 マイクロコントローラ
1030 バッテリ
1034 コードレス電動工具
1038 電気装置および/または充電器
1042 ハウジング
1046 バッテリセル
1050 支持部分
1054 レール
1058 支持軸
1062 溝
1066 中間リッジ
1070 リセス(凹所、収納部)
1072 外側に延在される部分
1074 固定アセンブリ
1078 係止部材
1082 アクチュエータ
1086 端子アセンブリ
1090 端子ハウジング
1094 窓または開口
1098 正バッテリ端子
1102 グラウンド端子
1106 第1の検知端子
1110 第2の検知端子
1114、1118 電装品
1122 充電器ハウジング
1126 充電回路
1130 バッテリ支持部分
1134 レール
1138 支持軸
1142 溝
1146 表面
1150 突出部またはリブ
1154 端子アセンブリ
1158 端子ハウジング
1162 正端子
1166 負端子
1170 第1の検知端子
1174 第2の検知端子
1178 コントローラ
1182 ハウジング
1184 電子モータ
1186 支持部材
1188 係止リセス
1190 端子アセンブリ
1194 正端子
1198 負端子
1230 バッテリ
1242 ハウジング
1246 バッテリセル
1250 支持部分
1254 レール
1258 支持軸1258
1262 溝
1266 中間リッジ
1274 固定アセンブリ
1278 係止部材
1282 アクチュエータ
1286 端子アセンブリ
1290 端子ハウジング
1298 正バッテリ端子
1302 グラウンド端子
1306 検知端子
1314 電装品
1338 充電器
1342 充電器ハウジング
1346 充電回路
1350 バッテリ支持部分
1354 レール
1358 支持軸
1362 溝
1366 表面
1370 突出部またはリブ
1374 端子アセンブリ
1378 端子アセンブリ
1382 正端子
1386 負端子
1390 検知端子
1394 マイクロコントローラ
4420 セル
4480 第1のバッテリセル
4485 グループまたはパッケージ
4495 エンドキャップ
4500 単一のパッケージ
4505 絶縁ハウジング
4510 電気コネクタ
4515 第1のコネクタ
4520 第2のコネクタ
4525 第3のコネクタ
4530 第4のコネクタ
50 Battery pack or battery (battery)
55
145 Printed
171 Booster Circuit 171a-
185
265a to
275
345 Inner surface of
425 Auxiliary switch or contact 430 terminal 432 positive terminal 434
485 Motor 490
600
962 Electrical component or
1072 Externally extended
1262
Claims (107)
第1の監視速度で第1のバッテリパック状態を監視する行為と、
第2のバッテリパック状態が閾値に達したときを判断する行為と、
前記第2のバッテリパック状態が前記閾値に達した後、前記第1の監視速度とは異なる第2の監視速度で、前記第1のバッテリパック状態を監視する行為と
を含むことを特徴とする方法。 A method for performing an operation including a battery pack,
Monitoring the first battery pack state at a first monitoring speed;
An act of determining when the second battery pack state has reached a threshold;
And an act of monitoring the first battery pack state at a second monitoring speed different from the first monitoring speed after the second battery pack state reaches the threshold value. Method.
前記電気装置の動作を中断するために、前記バッテリパックから前記電気装置へ電力を供給することを中断する行為と
をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。 An act of determining when the second battery state has reached a second threshold;
The method of claim 11, further comprising an act of interrupting power supply from the battery pack to the electrical device to suspend operation of the electrical device.
ハウジングと、
電力がセルと電気装置との間で伝送可能である、電圧を有するセルと、
前記バッテリパックの機能を制御するように動作可能なコントローラであって、該コントローラが、1つの動作電圧閾値以上の電圧の少なくとも1つの電圧で動作可能であり、前記セルが、前記コントローラに選択的に電圧を供給するのを可能にする、コントローラと、
前記セルによって供給される電圧が、前記動作電圧閾値よりも低いときに、前記コントローラの動作を可能にするように動作可能な回路と
を備えたことを特徴とするバッテリパック。 A battery pack,
A housing;
A cell having a voltage, wherein power can be transmitted between the cell and the electrical device;
A controller operable to control the function of the battery pack, wherein the controller is operable at at least one voltage of a voltage greater than or equal to one operating voltage threshold; and the cell is selective to the controller. A controller that enables the supply of voltage to the
And a circuit operable to allow the controller to operate when a voltage supplied by the cell is lower than the operating voltage threshold.
前記運転を行う行為と、
前記バッテリパック状態の第1の測定値を測定する行為と、
前記バッテリパック状態の第2の測定値を測定する行為であって、前記第1の測定値および第2の測定値の少なくとも1つが前記範囲の外であること、を測定する行為と、
平均測定値を提供するために、前記第1の測定値および第2の測定値を平均化する行為と、
前記平均測定値が前記範囲内であるならば、前記バッテリパックを含む運転を継続する行為と
を含むことを特徴とする方法。 A method of operating a battery pack, wherein the battery pack has a battery pack state, the battery pack state has a range, and the method includes:
An act of performing the driving;
Measuring the first measurement value of the battery pack state;
An act of measuring a second measurement value of the battery pack state, the act of measuring that at least one of the first measurement value and the second measurement value is out of the range;
An act of averaging the first measurement and the second measurement to provide an average measurement;
And continuing the operation including the battery pack if the average measured value is within the range.
バッテリパック状態を監視する行為と、
前記バッテリパックの機能を制御する行為とを含み、
該制御する行為が、
前記バッテリパック状態が第1の範囲にあるときに、前記機能に関する第1の応答時間で該機能を制御する行為と、
前記バッテリパック状態が第2の範囲にあるときに、前記機能に関する第2の応答時間で前記機能を制御する行為とを含み、
前記第2の応答時間が、前記第1の応答時間とは異なることを特徴とする方法。 A method for performing an operation including a battery pack, the method comprising:
Monitoring the battery pack status;
Controlling the function of the battery pack,
The act of controlling
Controlling the function with a first response time for the function when the battery pack state is in a first range;
Controlling the function with a second response time for the function when the battery pack state is in a second range;
The method wherein the second response time is different from the first response time.
前記バッテリパック状態の第1の測定値を測定する行為と、
前記バッテリパック状態の第2の測定値を測定する行為と、
平均測定値を提供するために前記第1の測定値および前記第2の測定値を平均化する行為と
を含むことを特徴とする請求項59に記載の方法。 The act of monitoring is
Measuring the first measurement value of the battery pack state;
An act of measuring a second measured value of the battery pack state;
60. The method of claim 59, comprising the act of averaging the first measurement and the second measurement to provide an average measurement.
前記平均測定値が第1の範囲にあるときに、前記機能に関する第1の応答時間で該機能を制御する行為と、
前記平均測定値が第2の範囲にあるときに、前記機能に関する第2の応答時間で該機能を制御する行為と
を含むことを特徴とする請求項64に記載の方法。 The act of controlling
Controlling the function with a first response time for the function when the average measurement is in a first range;
66. The method of claim 64, comprising: controlling the function with a second response time for the function when the average measurement is in a second range.
ハウジングと、
前記ハウジングによって支持されたセルで、電力が該セルと電気装置との間で移送可能であるセルと、
前記ハウジングによって支持されて前記バッテリパックの機能を制御するように動作可能な回路と、
前記回路と熱伝達関係にあって該回路からの熱を消散するように動作可能な放熱板と
を備えることを特徴とするバッテリパック。 A battery pack,
A housing;
A cell supported by the housing in which power is transferable between the cell and an electrical device;
A circuit supported by the housing and operable to control the function of the battery pack;
A battery pack comprising: a heat radiating plate in heat transfer relation with the circuit and operable to dissipate heat from the circuit.
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