特開 2022-93322 バッテリパックの充電状態を推定する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022093322

(43)【公開日】2022-06-23

(54)【発明の名称】バッテリパックの充電状態を推定する方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220616BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20220616BHJP

   G01R 31/3828 20190101ALI20220616BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20220616BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20220616BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 B

H01M10/48 P

H02J7/00 X

G01R31/3828

G01R31/367

B25F5/00 H

B25F5/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】24

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021201322

(22)【出願日】2021-12-13

(31)【優先権主張番号】63/124,355

(32)【優先日】2020-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519445152

【氏名又は名称】テクトロニック コードレス ジーピー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｅｃｈｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ ＧＰ

【住所又は居所原語表記】１００ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｗａｙ Ａｎｄｅｒｓｏｎ ＳＣ ２９６２１ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100196449

【弁理士】

【氏名又は名称】湯澤 亮

(72)【発明者】

【氏名】フレデリック・ブライアン

【テーマコード（参考）】

2G216

3C064

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216BA02

2G216CB27

2G216CD01

3C064AA02

3C064AA03

3C064AA06

3C064AA09

3C064AB01

3C064AB02

3C064AC02

3C064BA22

3C064BB10

3C064BB58

3C064CA03

3C064CA53

3C064CA56

3C064CA62

3C064CA71

3C064CA72

3C064CA80

3C064CB17

3C064CB26

3C064CB62

3C064CB71

3C064DA02

3C064DA43

3C064DA73

3C064EA02

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB02

5G503CA01

5G503CA10

5G503CA11

5G503DA02

5G503DA19

5G503EA05

5G503EA07

5G503FA03

5G503GD04

5H030AA01

5H030AS12

5H030FF41

(57)【要約】      （修正有）

【課題】１つ以上のセルを有するバッテリパックの充電状態を推定する方法、バッテリパック及び電動工具を提供する。
【解決手段】方法は、バッテリパック３００のバッテリコントローラにより、バッテリパックに電気的に結合されたデバイス４００からデータを取得することを含む。データは、デバイスの電力要件を示す。方法さらには、バッテリコントローラにより、デバイスの電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、バッテリパックの充電状態を決定することを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のセルを含むバッテリパックの充電状態を推定する方法であって、
前記バッテリパックのバッテリコントローラにより、前記バッテリパックに電気的に結合されたデバイスからデータを取得することであって、前記データは、前記デバイスの電力要件を示す、取得することと、
前記バッテリコントローラにより、前記デバイスの前記電力要件を示す前記データに少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリパックの充電状態を決定することと
を含む方法。

【請求項2】

前記デバイスの前記電力要件を示す前記データに少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリパックの前記充電状態を決定することは、前記バッテリコントローラにより、前記デバイスの前記電力要件を示す前記データに少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリパックの前記充電状態を第１の充電状態から第２の充電状態に調整することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第２の充電状態は、前記第１の充電状態よりも小さい、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記デバイスの前記電力要件を示す前記データは、前記デバイスの１つ以上の電気的パラメータを示すデータを含む、請求項２又は３に記載の方法。

【請求項5】

前記１つ以上の電気的パラメータを示す前記データは、前記デバイスの最大電流、前記デバイスの最大電力、前記デバイスのインピーダンス又は前記デバイスの定格電流を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記デバイスは、電動工具を含む、請求項２～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記デバイスの電力要件を示すデータを取得することは、前記バッテリコントローラにより、前記電動工具の電動機が動作を行うために引き出す必要がある電力量を示すデータを取得することを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記電動工具は、コードレスドリルを含み、及び
前記動作は、ドリルで穴を開けること又は留め具を打ち込むことを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記デバイスの電力要件を示すデータを取得することは、前記バッテリコントローラにより、前記電動工具の電動機が動作を行うために引き出す必要がある電流を示すデータを取得することを含む、請求項７又は８に記載の方法。

【請求項10】

前記電動工具の電力要件を示すデータを取得することは、前記バッテリコントローラにより、前記電動工具に割り当てられた型番を示すデータを取得することを含む、請求項６～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記バッテリパックの前記充電状態を決定することは、前記電動工具に割り当てられた前記型番を、前記バッテリパックの１つ以上のメモリデバイスに記憶されたルックアップテーブルに含まれる複数の型番の１つと結びつけることであって、前記ルックアップテーブルは、前記複数の型番のそれぞれの電力要件を含む、結びつけることを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記バッテリコントローラにより、表示デバイスに表示するために、前記充電状態を示す通知を提供することをさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記表示デバイスは、前記バッテリパックと関連付けられている、請求項１２のいずれ一項に記載の方法。

【請求項14】

バッテリパックであって、
１つ以上のバッテリセルと、
動作を行うように構成されたコントローラであって、前記動作は、
前記１つ以上のバッテリセルに電気的に結合されたデバイスからデータを取得することであって、前記データは、前記デバイスの電力要件を示す、取得することと、
前記デバイスの前記電力要件を示す前記データに少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリパックの充電状態を決定することと
を含む、コントローラと
を含むバッテリパック。

【請求項15】

前記デバイスは、電動工具を含む、請求項１４に記載のバッテリパック。

【請求項16】

前記電動工具の前記電力要件を示すデータを取得することは、前記電動工具が動作を行うために必要とする電力量を示すデータを取得することを含む、請求項１５に記載のバッテリパック。

【請求項17】

複数の電動工具の電力要件を示すルックアップテーブルを記憶するように構成された１つ以上のメモリデバイスであって、前記電動工具のそれぞれは、異なる型番を有する、１つ以上のメモリデバイスをさらに含む、請求項１５又は１６に記載のバッテリパック。

【請求項18】

前記電動工具の前記電力要件を示すデータを取得することは、前記電動工具に割り当てられた型番を取得することを含む、請求項１５～１７のいずれか一項に記載のバッテリパック。

【請求項19】

前記バッテリパックの前記充電状態を決定することは、
前記電動工具に割り当てられた前記型番と、前記ルックアップテーブルに含まれる前記型番の１つ以上との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記電動工具の前記電力要件を決定することと、
前記電動工具の前記決定された電力要件に少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリパックの前記充電状態を決定することと
を含む、請求項１８に記載のバッテリパック。

【請求項20】

前記デバイスの前記電力要件を示すデータを取得することは、前記バッテリコントローラにより、前記電動工具の電流プロファイルを示すデータを取得することを含み、前記電流プロファイルは、時間の関数としての電流のプロットを含む、請求項１５～１９のいずれか一項に記載のバッテリパック。

【請求項21】

前記電動工具の前記電力要件を示すデータを取得することは、前記バッテリコントローラにより、前記電動工具の電力プロファイルを示すデータを取得することを含み、前記電力プロファイルは、時間の関数としての電力又は電流のプロットを含む、請求項１５～２０のいずれか一項に記載のバッテリパック。

【請求項22】

前記デバイスの前記電力要件を示す前記データに少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリパックの前記充電状態を決定することは、前記バッテリコントローラにより、前記デバイスの前記電力要件を示す前記データに少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリパックの前記充電状態を第１の充電状態から第２の充電状態に調整することを含む、請求項１４～２１のいずれか一項に記載のバッテリパック。

【請求項23】

電動工具であって、
電動機と、
動作を行うように構成されたコントローラであって、前記動作は、
前記電動機に電気的に結合されたバッテリパックからデータを取得することであって、前記データは、前記バッテリパックのインピーダンスを示す、取得することと、
前記バッテリパックの前記インピーダンスを示す前記データに少なくとも部分的に基づいて、前記電動機が前記バッテリパックから引き出す調整された電力量を決定することと、
前記電動機が、前記バッテリパックから、前記調整された電力量を引き出すように、前記電動機の動作を制御することと
を含む、コントローラと
を含む電動工具。

【請求項24】

前記電動機が前記バッテリパックから引き出す前記調整された電力量を決定することは、前記電動機が前記バッテリパックから引き出す電流を減少させることを含む、請求項２３に記載の電動工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、バッテリパックに関する。より詳細には、本開示は、例えば、電動工具用途において使用されるバッテリパックの充電状態を推定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリパックは、ポータブル電気機器及び工具で一般的に使用されて、固定電源が利用できない環境においてそれらの使用を容易にする。例えば、電動工具の製造者は、多くの場合、電気ドリル、ハンマ、スクリュードライバ、インパクトレンチ、アングルグラインダなどの異なるタイプのコードレス電動工具に適合するユニバーサル電源パックを製造している。電力要件は、電動工具ごとに異なり得る。例えば、コードレスドリルと関連付けられた電力要件は、作業用照明と関連付けられた電力要件と比較して異なり得る。バッテリパックは、容量及び品質に関して多岐にわたる。いくつかのバッテリパックは、それが接続されている工具のタイプに応じて異なる出力容量を有する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本開示の実施形態の態様及び利点は、以下の説明に部分的に明記されるか、又は説明から知ることができるか、又は実施形態の実践を通して知ることができる。

【0004】

１つの態様では、１つ以上のセルを有するバッテリパックの充電状態を推定する方法が提供される。方法は、バッテリパックのバッテリコントローラにより、バッテリパックに電気的に結合されたデバイスからデータを取得することを含む。データは、デバイスの電力要件を示す。方法は、バッテリコントローラにより、デバイスの電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、バッテリパックの充電状態を決定することをさらに含む。

【0005】

別の態様では、バッテリパックが提供される。バッテリパックは、１つ以上のバッテリセルを含む。バッテリパックは、コントローラをさらに含む。コントローラは、１つ以上のバッテリセルに電気的に結合されたデバイスからデータを取得するように構成される。データは、デバイスの電力要件を示す。コントローラは、デバイスの電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、バッテリパックの充電状態を決定するようにさらに構成される。

【0006】

さらに別の態様では、電動工具が提供される。電動工具は、電動機及びコントローラを含む。コントローラは、電力に電気的に結合されたバッテリパックからデータを取得するように構成される。データは、バッテリパックのインピーダンスを示す。コントローラは、バッテリパックのインピーダンスを示すデータに少なくとも部分的に基づいて、電動機がバッテリパックから引き出す調整された電力量を決定するように構成される。コントローラは、電動機が、バッテリパックから、調整された電力量を引き出すように、電動機の動作を制御するようにさらに構成される。

【0007】

様々な実施形態のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の記載及び添付の特許請求の範囲を参照することにより、よりよく理解されるようになるであろう。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を例示し、説明とともに、関連する原理を解説するのに役立つ。

【0008】

当業者を対象とした実施形態の詳細な検討が、添付の図を参照する本明細書に明記される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の例示的な実施形態による電動工具の概略図を描写する。

【図2】本開示の例示的な実施形態によるバッテリパックの概略図を描写する。

【図3】本開示の例示的な実施形態による、デバイスに電気的に結合されたバッテリパックを描写する。

【図4】本開示の例示的な実施形態による、バッテリパックの充電状態を推定する方法の流れ図を描写する。

【図5】本開示の例示的な実施形態による、様々なデバイスに対するバッテリパックの容量の図解を描写する。

【図6】本開示の例示的な実施形態による、電動工具を動作させる方法の流れ図を描写する。

【発明を実施するための形態】

【0010】

ここで、実施形態を詳細に参照し、その実施形態の１つ以上の実施例は、図面に例示されている。各実施例は、本開示を限定するものではなく、実施形態の説明として提供される。実際に、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、実施形態に対する様々な修正形態及び変形形態がなされ得ることは、当業者に明らかであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示又は説明された特徴を別の実施形態とともに使用して、なおさらなる実施形態をもたらすことができる。したがって、本開示の態様がそのような修正形態及び変形形態を網羅することが意図される。

【0011】

本開示の例示的な態様は、バッテリパック及びバッテリ駆動式システムに関する。バッテリパックは、１つ以上のセルを含み得る。１つ以上のセルは、バッテリパックに電気的に結合されたデバイス（例えば、電動工具、電気自動車など）に電力を供給するために、電荷を（例えば、電力として）貯蔵及び／又は転送することができる。いくつかの実装形態では、１つ以上のセルは、バッテリパックの定格電圧で直流を出力するように配置された１つ以上のリチウムイオン（Ｌｉイオン）セルを含み得る。バッテリパックは、バッテリコントローラをさらに含み得る。バッテリコントローラは、１つ以上のバッテリセルの充電状態を推定するように構成され得る。例えば、バッテリコントローラは、バッテリコントローラに１つ以上のバッテリセルの充電状態を推定させるために、バッテリコントローラの処理回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ディスクリート論理など）によって実行され得る充電状態アルゴリズムを記憶するように構成された１つ以上のメモリデバイスを含み得る。

【0012】

電力要件は、デバイスごとに異なり得る。例えば、コードレスドリルの電力要件は、作業用照明（例えば、ＬＥＤスポットライト）の電力要件よりも大きいことがある。そのようなものとして、コードレスドリルに電荷を転送するときのバッテリパックの使用可能容量は、作業用照明に電荷を転送するときのバッテリパックの使用可能容量と異なる（例えば、より少ない）ことがある。さらに、バッテリパックの充電状態は、バッテリパックの使用可能容量に少なくとも部分的に基づいて決定されるため、その結果、コードレスドリルに電荷を転送するときのバッテリパックの充電状態推定は、作業用照明に電荷を転送するときのバッテリパックの充電状態推定と異なる（例えば、より少ない）ことになる。

【0013】

従来のバッテリコントローラは、バッテリパックに電気的に結合されたデバイスの予備知識又は測定を使用することにより、バッテリパックの充電状態を推定しようと試みることができる。しかしながら、これらの方法は、バッテリパックが適合するデバイスの電力要件のばらつきのために不正確である。そのようなものとして、従来のバッテリコントローラによって行われる充電状態推定は、バッテリパックに電気的に結合され得る異なるデバイス（例えば、コードレス電動ドリル、ＬＥＤスポットライト）の電力要件のばらつきを考慮していない。

【0014】

本開示の例示的な態様は、バッテリパックの充電状態を決定する方法に関する。バッテリパックがデバイスに電気的に結合されているとき、デバイスは、バッテリコントローラにデータを提供することができる。データは、デバイスの電力要件を示し得る。例えば、デバイスと関連付けられたコントローラは、通信リンクを介してバッテリコントローラに（例えば、１つ以上のデータパケットを使用して）データを提供するように構成され得る。いくつかの実装形態では、通信リンクは、有線通信リンクを含み得る。代替の実装形態では、通信リンクは、無線通信リンクを含み得る。デバイスの電力要件を示すデータは、バッテリコントローラの処理回路によって実行される充電状態アルゴリズムへの入力として提供され得ることを理解されたい。

【0015】

いくつかの実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスと関連付けられた１つ以上の電気的パラメータを示すデータを含み得る。例えば、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスが動作を行うために引き出さなければならない最大電流を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスの定格電流を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスが動作を行うために引き出さなければならない最大電力を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスの（例えば、標準、最小）インピーダンスを含み得る。しかしながら、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスの電力要件を決定するために使用され得る、デバイスの任意の適切なパラメータを含み得ることを認識されたい。

【0016】

いくつかの実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスが動作を行うときに最初に引き出す過渡電流を示すデータを含み得る。例えば、デバイスは、コードレス電動ドリルであり得、及び動作は、ドリルで穴を開けること又は留め具（例えば、ねじ）を打ち込むことを含み得る。そのような実装形態では、データは、コードレス電動ドリルが動作を行うことができるように、コードレス電動ドリルの電動機が最初に引き出す過渡電流（例えば、約４０アンペア）を示し得る。

【0017】

いくつかの実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスの電流プロファイルを含み得る。例えば、電流プロファイルは、時間に関してデバイスが引き出す電流を示すデータを含み得る。代替の実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスの電力プロファイルを含み得る。例えば、電力プロファイルは、時間に関してデバイスが引き出す電力を示すデータを含み得る。

【0018】

いくつかの実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスと関連付けられた型番を示すデータを含み得る。例えば、デバイスは、コードレス電動工具であり得、及びデバイスの電力要件を示すデータは、コードレス電動工具と関連付けられた型番を示すデータを含み得る。そのような実装形態では、バッテリコントローラは、複数の異なる電動工具（例えば、リーフブロワ、チェーンソー、インパクトドライバなど）の型番及び電力要件を含むルックアップテーブル又は他のデータ構造を記憶するように構成され得る。例えば、バッテリコントローラの１つ以上のメモリデバイスは、ルックアップテーブルを記憶するように構成され得る。バッテリコントローラは、バッテリパックに電気的に結合されたデバイスと関連付けられた型番を、ルックアップテーブルに含まれる型番の１つと結びつけるように構成され得る。このようにして、バッテリコントローラは、デバイスと関連付けられた型番を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、デバイスの電力要件を決定することができる。

【0019】

本開示による方法は、デバイスの電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、１つ以上のバッテリセルの充電状態を決定することを含み得る。例えば、バッテリパックのバッテリコントローラは、デバイスの電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、１つ以上のバッテリセルの充電状態を第１の充電状態から第２の充電状態に調整するように構成され得る。このようにして、１つ以上のバッテリセルの充電状態は、バッテリパックに電気的に結合されたデバイスの電力要件に少なくとも部分的に基づいて調整され得る。

【0020】

いくつかの実装形態では、本開示による方法は、表示デバイスに表示するために、１つ以上のバッテリセルの決定された充電状態を示す通知を提供することを含み得る。例えば、いくつかの実装形態では、バッテリコントローラは、デバイスの表示デバイスに表示するためにデバイスに通知を提供するように構成され得る。代替として又は追加として、バッテリコントローラは、バッテリパックと関連付けられた表示デバイスに表示するために通知を提供するように構成され得る。バッテリパック及び／又はデバイス上に位置する１つ以上のインジケータ（例えば、ＬＥＤインジケータ）の照明など、充電状態を示す通知を提供するための他の方法は、本開示の範囲から逸脱することなく使用され得る。

【0021】

本開示の例示的な態様により、多くの技術的効果及び利益を提供することができる。例えば、バッテリコントローラは、バッテリコントローラに電気的に結合されたデバイスの電力要件を示すデータを取得することができる。さらに、バッテリコントローラは、電力要件に少なくとも部分的に基づいて、バッテリパックの充電状態を決定することができる。より具体的には、バッテリコントローラは、電力要件に少なくとも部分的に基づいて、バッテリパックの充電状態を調整（例えば、増加又は減少）することができる。このようにして、バッテリパックの充電状態を示す情報を、バッテリパックに電気的に結合され得る様々なデバイス（例えば、電動工具、ＬＥＤスポットライト、電気自動車など）の異なる電力要件に基づいて、必要に応じて調整することができる。

【0022】

ここで、図１を参照すると、本開示の例示的な実施形態に従ってコードレス電動工具１００が提供される。コードレス電動工具１００は、ハウジング１１０と、ハウジング１１０内に配設された電動機１１２（破線で表される）とを含む。電動機１１２は、コードレス電動工具１００のハウジング１１０に取り外し可能に結合されたバッテリパック２００に電気的に結合され得る。このようにして、電動機１１２は、バッテリパック２００から電気エネルギーを受け取ることができる。電動機１１２は、電気エネルギーを、コードレス電動工具１００のチャック１１４によって保持された物体（例えば、ドリルビット、留め具）の回転を駆動するために必要な機械的エネルギーに変換するように構成され得る。いくつかの実装形態では、コードレス電動工具１００は、クラッチ１１６を含み得る。クラッチ１１６は、物体に供給されるトルクの量を調整するように構成され得る。図示されるように、コードレス電動工具１００は、電動機１１２の動作の制御と関連付けられたユーザ入力を受け取るように構成された入力デバイス１１８を含み得る。例えば、入力デバイス１１８は、動作を行う（例えば、ドリルで穴を開ける、留め具を打ち込むなど）ために電動機１１２を作動させることと関連付けられたユーザ入力を提供するためにユーザが引くことができるトリガを含み得る。

【0023】

いくつかの実装形態では、コードレス電動工具１００は、表示デバイス１２０を含み得る。表示デバイス１２０は、バッテリパック２００の動作と関連付けられた情報を表示するように構成され得る。例えば、いくつかの実装形態では、表示デバイス１２０は、バッテリパック２００の充電状態を示す情報を表示することができる。このようにして、ユーザは、コードレス電動工具１００の表示デバイス１２０に表示された情報を見ることにより、バッテリパックの充電状態を決定することができる。

【0024】

ここで、図２を参照すると、本開示の例示的な実施形態に従ってバッテリパック２００が提供される。図示されるように、バッテリパック２００は、バッテリハウジング２１０を含み得る。バッテリハウジング２１０は、１つ以上のバッテリセル（図示されない）を収容するように構成され得る。１つ以上のセルは、コードレス電動工具１００（図１）に電力を供給するために、電荷を（例えば、電力として）貯蔵及び／又は転送するように構成され得る。例えば、バッテリハウジング２１０は、端子２１６、２１８を有する端子柱２１４を含み得る。バッテリハウジング２１０がコードレス電動工具１００に取り外し可能に結合されているとき、１つ以上のバッテリセルは、電動機１１２に電気的に結合され得ることを理解されたい。

【0025】

図１及び図２は、例示及び検討の目的で電動工具及びバッテリパックの一例を描写する。当業者は、本明細書に提供された本開示を使用して、バッテリパックがコードレス電動工具（例えば、ドリル、リーフブロワなど）以外のデバイスに電力を供給するために使用され得ることを理解するであろう。例えば、いくつかの実装形態では、バッテリパック２００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）スポットライトに電力を供給するために使用され得る。

【0026】

ここで、図３を参照すると、例示的な実施形態に従い、デバイス４００に電気的に結合されたバッテリパック３００が提供される。このようにして、バッテリパック３００は、デバイス４００、具体的にはその負荷４１０に電力を供給することができる。いくつかの実装形態では、デバイス４００は、図１を参照して上に論じたコードレス電動工具１００などのコードレス電動工具であり得る。しかしながら、デバイス４００は、バッテリパック３００から電力を受け取るように構成された１つ以上の負荷を有する任意のデバイスを含み得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実装形態では、デバイス４００は、電気自動車であり得る。代替の実装形態では、デバイス４００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）スポットライトを含み得る。

【0027】

図示されるように、バッテリパック３００は、１つ以上のバッテリセル３１０を含み得る。１つ以上のバッテリセル３１０は、１つ以上の導体３１２を介してデバイス４００に電荷を（例えば、電力として）貯蔵及び／又は転送するように構成され得る。いくつかの実装形態では、デバイス４００の負荷４１０は、電動機であり得る。代替の実装形態では、負荷４１０は、電源であり得る。例えば、電源は、１つ以上の光源（例えば、ＬＥＤ）のためのＤＣ／ＤＣ電源であり得る。代替として、電源は、デバイス４００と関連付けられたＵＳＢ出力のためのＤＣ／ＤＣ電源であり得る。いくつかの実装形態では、負荷４１０は、受動電気部品（例えば、抵抗器）であり得る。

【0028】

バッテリパック３００は、バッテリコントローラ３２０を含み得る。バッテリコントローラ３２０は、１つ以上のバッテリセル３１０の充電状態を推定するように構成され得る。例えば、バッテリコントローラ３２０は、バッテリコントローラ３２０に１つ以上のバッテリセル３１０の充電状態を推定させるために、バッテリコントローラ３２０の処理回路３２４によって実行され得る充電状態アルゴリズムを記憶するように構成された１つ以上のメモリデバイス３２２を含み得る。いくつかの実装形態では、処理回路３２４は、１つ以上のプロセッサを含み得る。代替の実装形態では、処理回路３２４は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のディスクリート論理回路を含み得る。以下により詳細に論じるように、バッテリコントローラ３２０は、バッテリコントローラ３２０が１つ以上のバッテリセル３１０の充電状態を推定することを可能にする情報をデバイス４００から取得するように構成され得る。

【0029】

バッテリパック３００がデバイス４００に電気的に結合されているとき、デバイス４００は、バッテリコントローラ３２０にデータを提供することができる。データは、デバイス４００の電力要件を示し得る。例えば、デバイス４００と関連付けられたコントローラ４２０は、通信リンク４４０を介してバッテリコントローラ３２０にデータを提供するように構成され得る。いくつかの実装形態では、通信リンク４４０は、有線通信リンク（例えば、１つ以上のピン又は端子）を含み得る。代替の実装形態では、通信リンク４４０は、無線通信リンクを含み得る。デバイス４００と関連付けられた電力要件を示すデータは、バッテリコントローラ３２０の処理回路３２４によって実行される充電状態アルゴリズムへの入力として提供され得ることを理解されたい。

【0030】

いくつかの実装形態では、デバイス４００の電力要件を示すデータは、デバイス４００と関連付けられた１つ以上の電気的パラメータを示すデータを含み得る。例えば、１つ以上の電気的パラメータは、デバイス４００が動作を行うために引き出さなければならない最大電流を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイス４００の定格電流を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイス４００が動作を行うために引き出さなければならない最大電力を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイス４００の（例えば、標準、最小）インピーダンスを含み得る。しかしながら、１つ以上の電気的パラメータは、デバイス４００の電力要件を決定するために使用され得る、デバイスの任意の適切なパラメータを含み得ることを認識されたい。

【0031】

いくつかの実装形態では、デバイス４００と関連付けられた電力要件を示すデータは、デバイス４００が動作を行うときに最初に引き出す過渡電流を示すデータを含み得る。例えば、デバイス４００は、図１を参照して上に論じたコードレス電動工具１００であり得、及び動作は、ドリルで穴を開けること又は留め具（例えば、ねじ）を打ち込むことを含み得る。そのような実装形態では、データは、コードレス電動工具１００が動作を行うときに最初に引き出す過渡電流（例えば、約４０アンペア）を示し得る。

【0032】

いくつかの実装形態では、デバイス４００の電力要件を示すデータは、デバイス４００の電流プロファイルを含み得る。例えば、電流プロファイルは、時間に関してデバイス４００が引き出す電流を示すデータを含み得る。代替の実装形態では、デバイス４００の電力要件を示すデータは、デバイス４００の電力プロファイルを含み得る。例えば、電力プロファイルは、時間に関してデバイス４００が引き出す電力を示すデータを含み得る。

【0033】

いくつかの実装形態では、電力要件を示すデータは、デバイス４００と関連付けられた型番を示すデータを含み得る。例えば、デバイス４００は、図１を参照して上に論じたコードレス電動工具１００であり得、及び電力要件を示すデータは、コードレス電動工具１００と関連付けられた型番を示すデータを含み得る。そのような実装形態では、バッテリコントローラ３２０は、複数の異なる電動工具（例えば、リーフブロワ、チェーンソー、インパクトドライバなど）の型番及び電力要件を含むルックアップテーブルを記憶するように構成され得る。例えば、バッテリコントローラ３２０の１つ以上のメモリデバイスは、ルックアップテーブルを記憶するように構成され得る。バッテリコントローラ３２０は、デバイス４００と関連付けられた型番を、ルックアップテーブルに含まれる型番の１つと結びつけるように構成され得る。このようにして、バッテリコントローラ３２０は、コードレス電動工具１００と関連付けられた型番を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、コードレス電動工具１００の電力要件を決定することができる。

【0034】

バッテリコントローラ３２０は、デバイス４００の電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、１つ以上のバッテリセル３１０の充電状態を決定するように構成され得る。例えば、バッテリコントローラ３２０は、デバイス４００の電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、１つ以上のバッテリセル３１０の充電状態を第１の充電状態から第２の充電状態に調整するように構成され得る。このようにして、１つ以上のバッテリセル３１０の充電状態は、バッテリパック３００に電気的に結合されたデバイス４００の電力要件に少なくとも部分的に基づいて調整され得る。

【0035】

バッテリコントローラ３２０は、表示デバイスに表示するために、１つ以上のバッテリセル３１０の決定された充電状態を示す通知を提供するように構成され得る。例えば、いくつかの実装形態では、バッテリコントローラ３２０は、デバイス４００と関連付けられた表示デバイス４３０に表示するために、通信リンク４４０を介してデバイス４００に通知を提供するように構成され得る。代替として又は追加として、バッテリコントローラ３２０は、バッテリパック３００と関連付けられた表示デバイス３３０に表示するために通知を提供するように構成され得る。

【0036】

ここで、図４を参照すると、本開示の例示的な実施形態に従い、バッテリパックの充電状態を推定する例示的な方法５００のフローチャートが提供される。方法５００は、図３を参照して上に論じたバッテリコントローラ３２０によって実装され得ることを認識されたい。さらに、図４は、例示及び検討の目的で特定の順序で行われるステップを描写するが、本開示の方法は、特に例示された順序又は配置に限定されるものではない。方法５００の様々なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な方法で省略、再配置、結合及び／又は適合され得ることを理解されたい。

【0037】

（５０２）において、方法５００は、バッテリパックのバッテリコントローラにより、バッテリパックに電気的に結合されたデバイスからデータを取得することを含む。データは、デバイスの電力要件を示し得る。さらに、デバイスは、有線又は無線通信リンクを介して、電力要件を示すデータをバッテリコントローラに提供するように構成され得る。

【0038】

いくつかの実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスと関連付けられた１つ以上の電気的パラメータを示すデータを含み得る。例えば、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスが動作を行うために引き出さなければならない最大電流を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスの定格電流を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスが動作を行うために引き出さなければならない最大電力を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスの（例えば、標準、最小）インピーダンスを含み得る。しかしながら、１つ以上の電気的パラメータは、デバイスの電力要件を決定するために使用され得る、任意の適切なパラメータを含み得ることを認識されたい。

【0039】

いくつかの実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスが動作を行うときに最初に引き出す過渡電流を示すデータを含み得る。例えば、デバイスは、コードレス電動ドリルであり得、及び動作は、ドリルで穴を開けること又は留め具（例えば、ねじ）を打ち込むことを含み得る。そのような実装形態では、データは、コードレス電動ドリルが動作を行うときに最初に引き出す過渡電流（例えば、約４０アンペア）を示し得る。

【0040】

いくつかの実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスの電流プロファイルを含み得る。例えば、電流プロファイルは、時間に関してデバイスが引き出す電流を示すデータを含み得る。代替の実装形態では、デバイスの電力要件を示すデータは、デバイスの電力プロファイルを含み得る。例えば、電力プロファイルは、時間に関してデバイスが引き出す電力を示すデータを含み得る。

【0041】

いくつかの実装形態では、電力要件を示すデータは、デバイスと関連付けられた型番を示すデータを含み得る。例えば、デバイスは、コードレス電動工具であり得、及び電力要件を示すデータは、コードレス電動工具と関連付けられた型番を示すデータを含み得る。そのような実装形態では、バッテリコントローラは、複数の異なる電動工具（例えば、リーフブロワ、チェーンソー、インパクトドライバなど）の型番及び電力要件を含むルックアップテーブルを記憶するように構成され得る。例えば、バッテリコントローラの１つ以上のメモリデバイスは、ルックアップテーブルを記憶するように構成され得る。バッテリコントローラは、デバイスと関連付けられた型番を、ルックアップテーブルに含まれる型番の１つと結びつけるように構成され得る。このようにして、バッテリコントローラは、デバイスと関連付けられた型番を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、デバイスの電力要件を決定することができる。

【0042】

（５０４）において、方法５００は、バッテリコントローラにより、電力要件を示すデータに少なくとも部分的に基づいて、バッテリパックの充電状態を決定することを含む。例えば、いくつかの実装形態では、バッテリパックの充電状態を決定することは、バッテリパックの充電状態を第１の充電状態から第２の充電状態に調整することを含み得る。バッテリパックに電気的に結合された第２のデバイスが、第２のデバイスの直前にバッテリパックに電気的に結合されていた第１のデバイスと比較してより高い電力要件を有するとき、第２の充電状態は、第１の充電状態よりも低くなり得る。

【0043】

（５０６）において、方法５００は、バッテリコントローラにより、表示デバイスに表示するために、（５０４）において決定された充電状態を示す通知を提供することを含む。例えば、いくつかの実装形態では、表示デバイスは、デバイスと関連付けることができる。代替として又は追加として、表示デバイスは、バッテリパックと関連付けることができる。このようにして、デバイス及び／又はバッテリパックと関連付けられたユーザは、充電状態を示す通知を見ることができる。

【0044】

ここで、図５を参照すると、本開示の例示的な実施形態に従い、異なる電力要件を有するデバイスに対して、バッテリパック又はバッテリ駆動式システムの使用可能容量がどのように異なるかの図解が提供される。図示されるように、グラフ６００は、曲線６１０、６２０及び６３０を描写し、それらは、バッテリパックの容量（横軸に沿ってアンペア時で表される）の関数として電圧（縦軸に沿ってボルトで表される）にそれぞれ対応する。曲線６１０は、バッテリパックの開回路電圧 － セルにデバイスが適用されないか、又は低電力要件を有するデバイスが適用される場合の任意のＳＯＣにおけるパック又はセルの電圧である － に対応する。曲線６２０は、バッテリパックが、第１の電力要件を有する第１のデバイスに電気的に結合されているときのバッテリパックの外部バッテリ電圧に対応する。曲線６３０は、バッテリパックが、第１の電力要件と異なる第２の電力要件を有する第２のデバイスに電気的に結合されているときのバッテリパックの外部バッテリ電圧に対応する。例えば、第２のデバイスと関連付けられた第２の電力要件は、第１のデバイスと関連付けられた第１の電力要件と異なる（例えば、より大きい）ことがある。より具体的には、第２のデバイスによって引き出される初期電流は、第１のデバイスによって引き出される初期電流よりも大きいことがある。このように、第２のデバイスに結合されたときのバッテリパックにわたる電圧降下は、第１のデバイスに結合されたときのバッテリパックにわたる電圧降下よりも大きい。

【0045】

図示されるように、曲線６３０は、曲線６２０が線６４０と交差する前に、バッテリパック又はバッテリ駆動式システムのシャットダウン電圧に対応する線６４０と交差する。曲線６１０、６２０及び６３０が線６４０と交差する点は、低電力要件を有するデバイス、第１の電力要件を有する第１のデバイス及び第２の電力要件を有する第２のデバイスに結合されたときのバッテリパックの使用可能容量（Ｑｕｓｅ）にそれぞれ対応することを認識されたい。例えば、バッテリパックは、低電力要件を有するデバイスに結合されるとき、最大容量６５０を有する。次に、それは、第１のデバイスに結合されるとき、より小さい使用可能容量６６０を有し、第２のデバイスに結合されるとき、さらにより小さい使用可能容量６７０を有する。これは、第１のデバイスの第１の電力要件が低電力電力要件よりも大きいこと及び第２のデバイスの第２の電力要件（例えば、初期電流）が第１のデバイスの第１の電力要件（例えば、初期電流）よりも大きいことに部分的に起因する。

【0046】

すでに使い果たされた（すなわちバッテリパックからデバイスに転送された）電荷の量（例えば、Ｑｐａｓｓ）がグラフ６００に線６８０によって示されている。バッテリパック又はバッテリ駆動式システムがデバイスに電荷を転送し続けるにつれて、線６８０が右に移動する（例えば、使用可能容量に近づく）ことになることを理解されたい。バッテリパックの充電状態（ＳＯＣ）は、以下の式を使用して決定され得ることも理解されたい。

【数1】

式１

【0047】

上記の式では、Ｑ_ｐａｓｓは、すでに使い果たされた電荷の量に対応する。加えて、Ｑ_ｕｓｅは、バッテリパックの使用可能容量に対応する。グラフ６００に示されるように、線６８０と第１のデバイスの使用可能容量６６０との差６９０（例えば、デルタ）は、線６８０と第２のデバイスの使用可能容量６７０との差６９２（例えば、デルタ）よりも大きい。そのようなものとして、第１のデバイスに結合されるときのバッテリパック又はバッテリ駆動式システムのＳＯＣは、第２のデバイスに結合されるときのバッテリパック又はバッテリ駆動式システムのＳＯＣよりも大きい。これは、第１のデバイスと関連付けられた第１の電力要件（例えば、初期電流）が、第２のデバイスと関連付けられた第２の電力要件（例えば、初期電流）よりも低いことに部分的に起因する。

【0048】

上に論じたように、本開示によるバッテリパックのバッテリコントローラは、バッテリパックに結合され得る異なるデバイスの電力要件のばらつきを考慮するために、バッテリパックの充電状態を調整するように構成され得る。このようにして、本開示によるバッテリコントローラによって決定されたバッテリパックの充電状態は、バッテリパックに現在結合されているデバイスに固有のものであり得る。

【0049】

ここで、図６を参照すると、本開示の例示的な実施形態に従い、バッテリパックに電気的に結合されたデバイスの動作を制御する方法７００のフローチャートが提供される。方法７００は、図３を参照して上に論じたデバイス４００のコントローラ４２０によって実装され得ることを認識されたい。さらに、図６は、例示及び検討の目的で特定の順序で行われるステップを描写するが、本開示の方法は、特に例示された順序又は配置に限定されるものではない。方法７００の様々なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な方法で省略、再配置、結合及び／又は適合され得ることを理解されたい。

【0050】

（７０２）において、方法７００は、デバイスのコントローラにより、デバイスに電気的に結合されたバッテリパックからデータを取得することを含み得る。データは、バッテリパックのインピーダンスを示し得る。いくつかの実装形態では、バッテリパックのバッテリコントローラは、有線通信リンクを介してデバイスにデータ（例えば、インピーダンス）を提供することができる。代替の実装形態では、バッテリコントローラは、無線通信リンクを介してデバイスにデータを提供することができる。

【0051】

（７０４）において、方法７００は、デバイスのコントローラにより、（７０２）において取得されたデータに少なくとも部分的に基づいて、デバイスがバッテリパックから引き出す最大電力量への調整を決定することを含み得る。例えば、デバイスの電動機がバッテリパックから引き出す最大電力量への調整を決定することは、バッテリコントローラにより、電動機がバッテリパックから引き出す電流を調整することを含み得る。より具体的には、（７０２）において取得されたデータが、バッテリパックのインピーダンスが閾値を下回っていることを示すとき、電動機がバッテリパックから引き出す電流を減少させることができる。（７０６）において、方法７００は、デバイスのコントローラにより、デバイスが調整された電力量を引き出すように、デバイスの動作を制御することを含み得る。

【0052】

本主題は、その特定の例示的な実施形態に関して詳細に説明されてきたが、当業者であれば、前述の内容を理解したうえで、そのような実施形態に対する変更形態、変形形態及び均等物を容易に作り出すことができることが認識されるであろう。したがって、本開示の範囲は、限定としてではなく、例としてのものであり、主題の開示は、当業者に容易に明らかであるような本主題に対するそのような修正形態、変形形態及び／又は追加形態を含むことを排除するものではない。

【符号の説明】

【0053】

１００ コードレス電動工具
１１２ 電動機
１２０、３３０、４３０ 表示デバイス
２００、３００ バッテリパック
３１０ バッテリセル
３２０ バッテリコントローラ
３２２ メモリデバイス
４００ デバイス
４２０ コントローラ
５００、７００ 方法
５０２、５０４、５０６、７０２、７０４、７０６ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】