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▶ ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイションの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】マルチベイ電源の充電均衡
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20241126BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 302C
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022579110
(86)(22)【出願日】2021-06-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-26
(86)【国際出願番号】 US2021038897
(87)【国際公開番号】W WO2021262979
(87)【国際公開日】2021-12-30
【審査請求日】2023-01-10
(31)【優先権主張番号】63/043,858
(32)【優先日】2020-06-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】598073073
【氏名又は名称】ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】スタンケ、ザカリー、ジー．
(72)【発明者】
【氏名】シークス、サミュエル
【審査官】対馬 英明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１１０７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０８１３１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１８７０６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０５７４１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－３１１２１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００８３９４８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２
Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチベイ電源であって、複数のエネルギー貯蔵装置と、
前記複数のエネルギー貯蔵装置から周辺機器に電力供給すべく構成された電力出力と、
電子プロセッサを含むコントローラであって、
前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を判定し、
前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を第１の設定可能な時間にわたり放電させることにより前記周辺機器に電力供給し、
前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち、いずれかのエネルギー貯蔵装置の充電状態が前記最大充電状態の公差内にあるかを判定し、
前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置、及び前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が前記最大充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置を放電させることにより前記周辺機器に電力供給すべく構成された、
コントローラと、を含む、
マルチベイ電源。
【請求項2】
前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置及び前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が前記最大充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置が第２の設定可能な時間にわたり放電される、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項3】
前記コントローラが更に、前記第２の設定可能な時間が経過した後で、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電値が更新されたエネルギー貯蔵装置の充電状態を読み取るべく構成されている、請求項２に記載のマルチベイ電源。
【請求項4】
前記コントローラが、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が前記最大充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置と前記周辺機器との間の各電流経路に設けられたスイッチング素子をＯＮにすることにより、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が前記最大充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置を放電すべく構成されている、請求項２に記載のマルチベイ電源。
【請求項5】
前記複数のエネルギー貯蔵装置が再充電可能な電動工具バッテリーパックを含んでいる、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項6】
前記コントローラが、充電状態が前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置と前記周辺機器との間の電流経路に設けられたスイッチング素子をＯＮにすることにより、前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を放電すべく構成されている、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項7】
前記周辺機器が電熱衣料品である、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項8】
複数のエネルギー貯蔵装置ベイを更に含み、前記複数のエネルギー貯蔵装置の各々が前記複数のエネルギー貯蔵装置ベイの各１個に電気的に接続可能である、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項9】
前記複数のエネルギー貯蔵装置ベイが前記マルチベイ電源の筐体内に設置されている、請求項８に記載のマルチベイ電源。
【請求項10】
前記複数のエネルギー貯蔵装置に含まれるエネルギー貯蔵装置が並列に電気的に接続可能である、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項11】
前記公差が前記最大充電状態の百分率である、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項12】
前記公差が、前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置の電圧値と、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち他のいずれかのエネルギー貯蔵装置の電圧値との許容可能な差を表すスカラー値である、請求項１に記載のマルチベイ電源。
【請求項13】
マルチベイ電源を放電させる方法であって、前記マルチベイ電源は複数のエネルギー貯蔵装置と、前記複数のエネルギー貯蔵装置から周辺機器に電力供給すべく構成された電力出力と、電子プロセッサを含むコントローラを含み、前記方法が、前記コントローラを用いて、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を判定するステップと、
前記コントローラを用いて、前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動して、前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置から前記周辺機器への電力流を可能にするステップと、
前記コントローラを用いて、前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を第１の設定可能な時間にわたり放電させるステップと、
前記コントローラを用いて、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち、いずれかのエネルギー貯蔵装置の充電状態が前記最大充電状態の公差内にあるかを判定するステップと、
前記コントローラを用いて、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が前記最大充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置を起動して、充電状態が前記公差内にあるエネルギー貯蔵装置から前記周辺機器への電力流を可能にするステップと、
前記コントローラを用いて、前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置、及び充電状態が前記公差内にあるエネルギー貯蔵装置を第２の設定可能な時間にわたり放電させるステップと
を含んでいる方法。
【請求項14】
前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動するステップが、前記コントローラにより、前記最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置から前記周辺機器への電流経路に設けられたスイッチをＯＮにするステップを含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記コントローラにより、前記第２の設定可能な時間が経過した後で、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電値が更新されたエネルギー貯蔵装置の充電状態を読み取るステップを更に含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記周辺機器が電熱衣料品である、請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
マルチベイ電源を充電する方法であって、前記マルチベイ電源は、複数のエネルギー貯蔵装置と、外部電源から前記複数のエネルギー貯蔵装置に電力供給すべく構成された電力入力と、電子プロセッサを含むコントローラを含み、前記方法が、前記コントローラを用いて、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を判定するステップと、
前記コントローラを用いて、前記最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動して、前記外部電源から前記最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置への電力流を可能にするステップと、
前記コントローラを用いて、前記最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を第１の設定可能な時間にわたり充電するステップと、
前記第１の設定可能な時間の後に、
前記コントローラを用いて、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうちのいずれのエネルギー貯蔵装置が前記最低充電状態を有する前記エネルギー貯蔵装置の充電状態の公差内にあるかを判定するステップと、
前記コントローラを用いて、前記最低充電状態を有する前記エネルギー貯蔵装置の前記充電状態の前記公差内にある前記充電状態を有する前記複数のエネルギー貯蔵装置のうちのいずれかのエネルギー貯蔵装置を起動して、前記外部電源から前記最低充電状態を有する前記エネルギー貯蔵装置の前記充電状態の前記公差内にある充電状態を有する前記エネルギー貯蔵装置への電力流を可能にするステップと、
前記コントローラを用いて、前記最低充電状態を有する前記エネルギー貯蔵装置、及び前記最低充電状態を有する前記エネルギー貯蔵装置の前記充電状態の前記公差内にある充電状態を有する前記エネルギー貯蔵装置を、第２の設定可能な時間にわたり充電するステップと、を含む、
方法。
【請求項18】
前記最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動するステップが、前記コントローラにより、前記外部電源から前記最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置への電流経路に設けられたスイッチをＯＮにするステップを含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記コントローラにより、前記第２の設定可能な時間が経過した後で、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電値が更新されたエネルギー貯蔵装置の充電状態を読み取るステップを更に含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記電力入力がＵＳＢ－Ｃポートを含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本出願は、２０２０年６月２５日出願の米国仮特許出願第６３／０４３８５８号の優先権を主張するものであり、その全内容を本明細書に引用している。
本出願は、２０２０年６月２５日出願の米国仮特許出願第６３／０４３８５８号の優先権を主張するものであり、その全内容を本明細書に引用している。
【0002】
本明細書に記述する複数の実施形態はマルチベイ電源に関する。
【背景技術】
【0003】
マルチベイバッテリー又はバッテリーパックシステム（すなわちマルチベイ電源）は複数のバッテリー又は複数のバッテリーパックを含んでいてよい。しかし、単一のバッテリーパックとは異なり、マルチベイバッテリーシステムに含まれる個々のバッテリー又はバッテリーパックシステム内のパックが同じ古さ、容量又は充電状態である保証は無い。これにより、マルチベイ電源の動作中、複数のバッテリー又はバッテリーパックの各々から引き出される電流により、異なるバッテリー又はバッテリーパックの充電レベル間に不均衡が生じる恐れがある。充電レベル間の不均衡が大きい場合、マルチベイ電源の稼働時間が短縮する恐れがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本明細書に記述するマルチベイ電源は、複数のエネルギー貯蔵装置、当該複数のエネルギー貯蔵装置から周辺機器に電力供給すべく構成された電力出力、及び電子プロセッサを含むコントローラを含んでいる。コントローラは、複数のエネルギー貯蔵装置のうち最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を判定し、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を第１の設定可能な時間にわたり放電させることにより周辺機器に電力供給して、複数のエネルギー貯蔵装置のうち、いずれかのエネルギー貯蔵装置の充電状態が最大充電状態の公差内にあるかを判定すべく構成されている。コントローラは更に、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置、及び複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が最大充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置を放電させることにより周辺機器に電力供給すべく構成されている。
【0005】
本明細書に記述する方法はマルチベイ電源の放電を実行する。マルチベイバッテリー電源は複数のエネルギー貯蔵装置、当該複数のエネルギー貯蔵装置から周辺機器に電力供給すべく構成された電力出力、及び電子プロセッサを含むコントローラを含んでいる。本方法は、コントローラを用いて、複数のエネルギー貯蔵装置のうち最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を判定するステップと、コントローラを用いて、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動して、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置から周辺機器への電力流を可能にするステップと、コントローラを用いて、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を第１の設定可能な時間にわたり放電させるステップを含んでいる。本方法は更に、コントローラを用いて、複数のエネルギー貯蔵装置のうち、いずれかのエネルギー貯蔵装置の充電状態が最大充電状態の公差内にあるかを判定するステップと、コントローラを用いて、複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が最大充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置を起動して、充電状態が受容可能な公差内にあるエネルギー貯蔵装置から周辺機器への電力流を可能にするステップと、コントローラを用いて、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置、及び充電状態が受容可能な公差内にあるエネルギー貯蔵装置を第２の設定可能な時間にわたり放電させるステップを含んでいる。
【0006】
本明細書に記述する方法はマルチベイ電源の充電を実行する。マルチベイ電源は、複数のエネルギー貯蔵装置、外部電源から複数のエネルギー貯蔵装置に電力供給すべく構成された電力入力、及び電子プロセッサを含むコントローラを含んでいる。本方法は、コントローラを用いて、複数のエネルギー貯蔵装置のうち最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を判定するステップと、コントローラを用いて、最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動して、外部電源から最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置への電力流を可能にするステップと、コントローラを用いて、最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を第１の設定可能な時間にわたり放電させるステップを含んでいる。本方法は更に、コントローラを用いて、複数のエネルギー貯蔵装置のうち、いずれかのエネルギー貯蔵装置の充電状態が最低充電状態の公差内にあるかを判定するステップと、コントローラを用いて、複数のエネルギー貯蔵装置のうち充電状態が最低充電状態の公差内にあるエネルギー貯蔵装置を起動して、外部電源から充電状態が受容可能な公差内にあるエネルギー貯蔵装置への電力流を可能にするステップと、コントローラを用いて、最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置、及び充電状態が受容可能な公差内にあるエネルギー貯蔵装置を第２の設定可能な時間にわたり充電するステップを含んでいる。
【0007】
複数の実施形態のいずれかについて詳細に説明する前に、当該実施形態が以下の記述に開示する、又は添付の図面に示す要素の構成及び配置の詳細事項への適用に限定されないことを理解されたい。これらの実施形態は様々な仕方で実施又は実行することでできる。また、本明細書で用いる語法及び用語が説明目的にであって本発明を限定するものと考えるべきでない点を理解されたい。「含む」か、「包含する」又は「有する」及びこれらの変形の使用は、以降に列挙する項目及びそれらの等価物並びに追加的項目を包含するものとする。別途指定又は限定されない限り、用語「載置された」「接続された」、「支持された」、及び「結合された」及びそれらの変形は広義に用いられ、直接及び間接的な載置、接続、支持、及び結合を含んでいる。
【0008】
また、複数の実施形態がハードウェア、ソフトウェア、及び電子要素又はモジュールを含んでいてよいが、説明目的のため、大多数の要素が専らハードウェアだけで実装されているかの如く図示及び記述される場合がある点を理解されたい。しかし、当業者には、この詳細説明の読解に基づき、少なくとも１個の実施形態において、電子的態様がマイクロプロセッサ及び／又は特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）等の１個以上の処理ユニットにより実行可能な（例えば非一時的コンピュータ可読媒体に保存された）ソフトウェアで実装され得ることが認識されよう。このように、複数のハードウェア及びソフトウェア方式の機器、及び複数の異なる構造的要素を用いてこれらの実施形態を実装できる点に注意されたい。例えば、本明細書の記述する「サーバ」、「計算装置」、「コントローラ」、「プロセッサ」等は、１個以上の処理ユニット、１個以上のコンピュータ可読媒体モジュール、１個以上の入出力インターフェース、及び要素を接続する各種の接続部（例えば、システムバス）を含んでいる。
【0009】
量又は状態との関連で用いる相対用語、例えば「約」、「ほぼ」、「実質的に」等が宣言された値を含み、文脈で言及された意味を有する（例えば、用語が少なくとも測定精度関連付けられた誤差、特定の値に関連付けられた公差［例えば、製造、組み立て、使用等］等）ことが当業者には理解されよう。このような用語はまた、２個の終点の絶対値により定義される範囲を示すものと考えるべきである。例えば、「約２～約４」という表現は「２～４」の範囲を示している。相対用語は、示された値のある百分率（例えば、１％、５％、１０％以上）の増減を指す場合がある。
【0010】
本明細書において１個の要素により実行されるものと記述する機能は複数の構成要素により分散的に実行することができる。同様に、複数の要素により実行される機能は統合されて単一の要素により実行することができる。同様に、特定の機能を実行するものと記述する要素もまた本明細書に記述しない追加的な機能を実行することができる。例えば、特定の仕方で「構成された」装置又は構造は少なくともその仕方で構成されているが、明示的に列挙しない複数の仕方で構成されていてもよい。
【0011】
本発明の他の態様も詳細記述及び添付図面を考慮することにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】バッテリーパックが取り付けられたマルチベイバッテリーパックシステムの透視図である。
【図4】本明細書のいくつかの実施形態による、マルチベイバッテリーシステムの透視図である。
【図6】マルチベイ電源の制御システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図１Ａ～１Ｂに、いくつかの実施形態によるマルチベイバッテリーパックシステム又はマルチベイ電源１００を示す。マルチベイバッテリーパックシステム１００は、電動工具、屋外ツール、及び他の電動設備（例えば、照明、コードレスバッテリーの充電器、電熱衣料品）等の異なる電子機器に電力供給すべく動作可能である。マルチベイバッテリーパックシステム１００は、マルチベイバッテリーパックシステム１００の筐体１１５上に載置及び／又は筐体１１５内に設置された１個以上のバッテリーパック又はエネルギー貯蔵装置ベイ１１０に収納された１個以上のバッテリーパック又はエネルギー貯蔵装置１０５により電力供給される。バッテリーパック１０５（図示する構造では４個）毎に１個のバッテリーパックベイ１１０が筐体１１５上に載置及び／又は筐体１１５内に設置されている。各バッテリーパック１０５は電気的に接続され、各バッテリーパックベイ１１０に着脱可能に結合されていて、他のバッテリーパック１０５と直列及び／又は並列に電気的に接続されていてよい。マルチベイバッテリーパックシステム１００が４個のバッテリーパック１０５及び４個のバッテリーパックベイ１１０を支持するように図示しているが、マルチベイバッテリーパックシステム１００が任意の所望個数のバッテリーパック１０５により電力供給され得ることを理解されたい。例えば、マルチベイバッテリーパックシステム１００は４個よりも多くの又は少ないバッテリーパック１０５及びバッテリーパックベイ１１０を支持することができる。
【0014】
図示するマルチベイバッテリーパックシステム１００の筐体１１５は、最上部１１６、底部１１８、前部１２０、後部１２２、及び対向する側面１２４、１２６を含んでいる。フレーム１３０が筐体１１５に接続されている。ハンドル１３２がフレーム１３０の複数の部分に接続されていて、ハンドル１３２はマルチベイバッテリーパックシステム１００が移動する間のユーザーの握持、快適性等を向上させるべくエラストマー材料を含んでいてよい。フレーム１３０の上で（例えば、コーナーを覆う）筐体１１５の底部１１８にゴム足が取り付けられていてよい。フィートは、マルチベイバッテリーパックシステム１００が作業現場の床等の表面に置かれた場合に滑り難く、かき傷が生じない面を提供する。
【0015】
図２に、筐体１１５の前部１２０に配置されたユーザーインターフェース２００を示す。図示する例において、ユーザーインターフェース２００は電源投入ボタン２０５、ディスプレイ２１０、電力入力パネル２１５、及び電力出力パネル２２０を含んでいる。電源投入ボタン２０５は、プッシュボタン、双方向スイッチ、タッチボタン等として実装されていてよい。電源投入ボタン２０５は、ユーザーインターフェース２００への電力出力を制御すべく用いられ、マルチベイバッテリーパックシステム１００をＯＮ又はＯＦＦにすべく起動することができる。電源投入ボタン２０５を用いてマルチベイバッテリーパックシステム１００をＯＮにしたならば、電力出力パネル２２０を介した電力出力及びディスプレイ２１０が起動される。電源投入ボタン２０５を用いてマルチベイバッテリーパックシステム１００をＯＦＦにしたならば、電力出力パネル２２０を介した電力出力及びディスプレイ２１０が停止される。しかし、電力入力パネル２１５を介した電力入力は依然として有効である。
【0016】
ディスプレイ２１０は、マルチベイバッテリーパックシステム１００の状態をユーザーに提示すべく構成されている。ディスプレイ２１０は、例えば液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ（「ＥＬＤ」）、表面伝導電子エミッタディスプレイ（「ＳＥＤ」）、電界放出ディスプレイ（「ＦＥＤ」）、薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）ＬＣＤ等であってよい。図示する実施形態において、ディスプレイ２１０は燃料計２１２、温度超過インジケータ２１３、及び過負荷インジケータ２１４を含んでいる。燃料計２１２は、マルチベイバッテリーパックシステム１００に接続された１個以上のバッテリーパック１０５の充電状態を示すべく構成されている。温度超過インジケータ２１３は、マルチベイバッテリーパックシステム１００又はバッテリー１０５の温度が所定の温度閾値を超えた場合に起動する。過負荷インジケータ２１４は、マルチベイバッテリーパックシステム１００の負荷出力が所定の負荷閾値を超えた場合に起動する。いくつかの実施形態において、ディスプレイ２１０は図示する実施形態よりも多くの又は少ないインジケータを含んでいる。
【0017】
図示する実施形態において、電力入力パネル２１５は、交流入力２１６、ＵＳＢ－Ｃポート２１７、及びＵＳＢ－Ａポート２１８等の、但しこれらに限定されない複数の電気接続インターフェースを含んでいる。いくつかの実施形態において、電力入力パネル２１５は、図２に示さない追加的な電気接続インターフェースを含んでいる。電気接続インターフェースは、外部電源から電力を受電すべく構成されている。いくつかの実施形態において、外部電源は直流電源、例えば太陽電池（例えば、ソーラーパネル）であっても、又は電源は交流電源、例えば従来の壁面コンセントであってもよい。いくつかの実施形態において、電力入力パネル２１５は従来の壁面コンセントに差し込むべく構成されたケーブルで代替されるか、又は追加的に含んでいる。電力入力パネル２１５が受電した電力を用いて、マルチベイバッテリーパックシステム１００の各バッテリーパックベイ１１０に電気的に接続されたバッテリーパック１０５を充電する。
【0018】
電力出力パネル２２０は１個以上の電力コンセントを含んでいる。図示する実施形態において、電力出力パネル２２０は、複数の交流電力コンセント２２１、直流接続ジャック２２２、及びＵＳＢ－Ａポート２２３を含んでいる。電力出力パネル２２０に含まれる電力コンセントの個数が図２に示す電力コンセントに限定されいないことを理解されたい。例えば、マルチベイバッテリーパックシステム１００のいくつかの実施形態において、電力出力パネル２２０は、マルチベイバッテリーパックシステム１００の図示する実施形態に含まれる電力コンセントよりも多くの又は少ない電力コンセントを含んでいる。電力出力パネル２２０は、バッテリーパック１０５から１個以上の周辺機器に電力供給すべく構成されている。１個以上の周辺機器は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯音楽プレーヤ、電動工具、電動工具バッテリーパック、電動工具バッテリーパック充電器等であってよい。周辺機器は、電力出力パネル２２０から直流及び／又は交流電力を受電すべく構成されていてよい。また、周辺機器は、電力入力パネル２１５に含まれるＵＳＢ－Ｃポート２１７及びＵＳＢ－Ａポート２１８から直流電力を受電すべく構成されていてよい。
【0019】
図３に、バッテリーパック１０５が再充電可能バッテリーパック３０５であるバッテリーパック１０５の一実施形態を示す。再充電可能バッテリーパック３０５は、１個以上のセルを支持する筐体３０６を含んでいる。バッテリーパック端子３０７はバッテリーセルを、バッテリーパックベイ１１０に含まれる端子を介してマルチベイバッテリーパックシステム１００に電気的に接続する。バッテリーパック端子３０７は再充電可能バッテリーパック３０５とマルチベイバッテリーパックシステム１００との間で電力を転送すべく動作可能な電力端子、及び再充電可能バッテリーとマルチベイバッテリーパックシステム１００との間で情報を送信すべく動作可能な通信端末を含んでいてよい。
【0020】
再充電可能バッテリーパック３０５は、所望の出力放電電圧（例えば、名目電圧［例えば、１２Ｖ、１８Ｖ、２０Ｖ、２４Ｖ、４０Ｖ、６０Ｖ、８０Ｖ、１２０Ｖ等］及び電流容量）を供給すべく各々が直列、並列、又は直列と並列の組み合わせで接続されたある個数のバッテリーセル（例えば、５個のバッテリーセル）を有するセルストリングに構成された１個以上のセルを含んでいる。再充電可能バッテリーパック３０５は、平行に（例えば２個のセルストリング「５Ｓ２Ｐ」、３個のセルストリング「５Ｓ３Ｐ」等）接続されるある個数のセルストリングを含んでいてよい。他の複数の実施形態において、バッテリーセルの他の組み合わせ（直列、並列、直列と並列を組み合わせた構成）も可能である。
【0021】
各バッテリーセルは、名目電圧が１Ｖ～５Ｖ、及び名目容量が約１Ａｈ～約５Ａｈ以上（例えば、最大約９Ａｈ）であってよい。バッテリーセルは、任意の種類の再充電可能なバッテリーセル化合物、例えばリチウム（「Ｌｉ」）、リチウム－イオン（「Ｌｉイオン」）、他のリチウムを主成分とする化合物、ニッケル－カドミウム（「ＮｉＣｄ」）、ニッケル金属水素化物（「ＮｉＭＨ」）等であってよい。
【0022】
図４に、別の実施形態によるマルチベイバッテリー又はエネルギー貯蔵装置システム４００を示す。マルチベイバッテリーシステム４００は、電動工具、屋外ツール、及び他の電動設備（例えば、照明、コードレスバッテリーの充電器、電熱衣料品）等の異なる配線機器に電力を供給すべく動作可能である。マルチベイバッテリーシステム４００は１個以上のバッテリー又はエネルギー貯蔵装置により電力供給され、当該電力はマルチベイバッテリーシステム４００の筐体４１０内に設置された１個以上のバッテリー又はエネルギー貯蔵装置ベイ（図示せず）により受電される。特に、バッテリーベイは筐体４１０の底部４１５内に設置されていて、筐体４１０の最上部４２０を取り外すことによりアクセスすることができる。いくつかの実施形態において、最上部４２０は回転軸回りにピボット回転可能なように底部４１５に固定されているため、筐体４１０の底部４１５内に設置されたバッテリーベイにアクセスすべく最上部４２０を回転させることができる。いくつかの実施形態において、最上部４２０は筐体の後部から取り外すことができない。このような実施形態において、筐体４１０の後側に配置されたパネルを取り外すによりバッテリーベイにアクセスすることができる。
【0023】
図示する例において、最上部４２０は電源投入ボタン４２５、ディスプレイ４３０、電力入力パネル４３５、及び電力出力パネル４４０を含んでいる。電源投入ボタン４２５は、プッシュボタン、双方向スイッチ、タッチボタン等として実装されていてよい。電源投入ボタン４２５は電力出力を制御すべく用いられ、マルチベイバッテリーシステム４００をＯＮ又はＯＦＦにすべく起動することができる。電源投入ボタン４２５を用いてマルチベイバッテリーパックシステム４００をＯＮにしたならば、電力出力パネル４４０を介した電力出力及びディスプレイ４３０が起動される。電源投入ボタン４２５を用いてマルチベイバッテリーパックシステム４００をＯＦＦにしたならば、電力出力パネル４４０を介した電力出力及びディスプレイ４３０が停止される。しかし、電力入力パネル４３５を介した電力入力は依然として有効である。
【0024】
ディスプレイ４３０は、マルチベイバッテリーシステム４００の状態をユーザーに提示すべく構成されている。図示する実施形態において、ディスプレイ４３０はマルチベイバッテリーシステム４００内に設置されたバッテリー１０５の状態を示すべく構成された３個のインジケータを含んでいる。ディスプレイ４３０は、例えば液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ（「ＥＬＤ」）、表面伝導電子エミッタディスプレイ（「ＳＥＤ」）、電界放出ディスプレイ（「ＦＥＤ」）、薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）ＬＣＤ等であってよい。いくつかの実施形態において、ディスプレイ４３０は、図示する実施形態よりも多くの又は少ないインジケータを含んでいる。
【0025】
図示する実施形態において、電力入力パネル４３５は、ＵＳＢ－Ｃポートを含んでいる。いくつかの実施形態において、電力入力パネル４３５は交流入力子及びＵＳＢ－Ａポート等、但しこれらに限定されない複数の電気接続インターフェースを含んでいる。電力入力パネル４３５は外部電源から電力を受電すべく構成されている。いくつかの実施形態において、外部電源は直流電源、例えば太陽電池（例えば、ソーラーパネル）であってよく、又は電源は交流電源、例えば従来の壁面コンセントであってよい。電力入力パネル４３５が受電した電力を用いて、マルチベイバッテリーシステム４００内に設置された各バッテリーベイに電気的に接続されたバッテリー１０５を充電する。
【0026】
図示する実施形態において、電力出力パネル４４０は直流接続ジャック及びＵＳＢ－Ａポートを含んでいる。マルチベイバッテリーシステム４００のいくつかの実施形態において、電力出力パネル４４０は、マルチベイバッテリーシステム４００の図示する実施形態に含まれる電力コンセントよりも多くの又は少ない電力コンセントを含んでいてよい。電力出力パネル４４０は、バッテリーから１個以上の周辺機器に電力供給すべく構成されている。例えば、直流接続ジャックを用いて１個以上の電熱衣料品（例えば、電熱ジャケット）に電力供給することができる。１個以上の周辺機器はまた、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯音楽プレーヤ、電動工具、電動工具バッテリーパック、電動工具バッテリーパック充電器等を含んでいてよい。周辺機器はまた、電力入力パネル４３５に含まれるＵＳＢ－Ｃポートから直流電力を受電すべく構成されていてよい。
【0027】
図５に、単一セル再充電可能バッテリー又はエネルギー貯蔵装置５０５の一実施形態を示す。単一セル再充電可能バッテリー５０５は円筒筐体５１０に収納される。円筒筐体５１０は、単一セル再充電可能バッテリー５０５をマルチベイバッテリーシステム４００に電気的に接続する正極端子５１５及び負極端子５２０を含んでいる。いくつかの実施形態において、端子はＵＳＢポート及びケーブルとして実装されている。単一セル再充電可能バッテリー５０５は、名目電圧が１Ｖ～５Ｖ、及び名目容量が約１Ａｈ～約１５Ａｈ以上であってよい。単一セル再充電可能バッテリー５０５は、任意の種類の化合物、例えばリチウム（「Ｌｉ」）、リチウム－イオン（「Ｌｉイオン」）、他のリチウムを主成分とする化合物、ニッケル－カドミウム（「ＮｉＣｄ」）、ニッケル金属水素化物（「ＮｉＭＨ」）等であってよい。
【0028】
図６は、マルチベイ電源、例えばマルチベイバッテリーパックシステム１００又はマルチベイバッテリーシステム４００のコントローラ６００の全般的模式図である。コントローラ６００がマルチベイバッテリーパックシステム１００又はマルチベイバッテリーシステム４００に含まれていてよいが、マルチベイバッテリーパックシステム１００に含まれる要素に関してコントローラ６００を記述していることを理解されたい。コントローラ６００は、マルチベイバッテリーパックシステム１００の各種のモジュール又は要素に電気的及び／又は通信可能に接続されている。例えば、図示するコントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎ、電源投入ボタン２０５、ディスプレイ２１０、電力入力パネル２１５、及び電力出力パネル２２０に接続されている。コントローラ６００とバッテリーパック１０５Ａとの（及びバッテリーパック１０５Ｂ～１０５Ｎとの）電気的及び／又は通信可能な接続は、コントローラ６００と、バッテリーパック１０５Ａに含まれるバッテリーセル又はセンサ等の、但しこれらに限定されないバッテリーパック１０５Ａの複数の要素の電気的及び／又は通信可能な接続を含んでいる。
【0029】
コントローラ６００はまた、ネットワーク通信モジュール６０５、複数のセンサ６１０、複数のスイッチング素子７０５、及び充電回路７１０に電気的及び／又は通信可能に接続されている。ネットワーク通信モジュール６０５は、コントローラ６００をネットワークの周辺機器、例えばスマートフォン又はサーバと通信可能にすべくネットワーク６１５に接続されている。センサ６１０は、例えば、１個以上の電圧センサ、１個以上の電流センサ、１個以上の温度センサ等を含んでいる。各々のセンサ６１０は、処理及び評価のためコントローラ６００に提供される１個以上の出力信号を生成する。
【0030】
コントローラ６００は、特に、マルチベイバッテリーパックシステム１００の動作を制御し、ネットワーク６１５を介して通信し、ユーザーインターフェース２００を介してユーザーからの入力を受信し、ディスプレイ２１０等を介してユーザーに情報に提供すべく動作可能であるハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含んでいる。例えば、コントローラ６００は、特に、処理ユニット６２０（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、電子プロセッサ、電子コントローラ、又は別の適当なプログラム可能機器）、メモリ６２５、入力装置６３０、及び出力装置６３５を含んでいる。処理ユニット６２０は、特に、制御ユニット６４０、算術論理ユニット（「ＡＬＵ」）６４５、及び複数のレジスタ６５０（図６にレジスタ群として示す）を含み、公知のコンピュータアーキテクチャ（例えば、修正ハーバードアーキテクチャ、フォンノイマンアーキテクチャ等）を用いて実装されている。処理ユニット６２０、メモリ６２５、入力ユニット６３０、及び出力ユニット６３５、並びにコントローラ６００に接続された各種のモジュール又は回路は、１個以上の制御及び／又はデータバス（例えば、共有バス６５５）により接続されている。制御及び／又はデータバスを説明目的で図６に一般的に示す。図６でコントローラ６００を１個のコントローラとして示しているが、コントローラ６００はまた、マルチベイバッテリーパックシステム１００の所望の制御レベルを協働して実現すべく構成された複数のコントローラを含んでいてよい。このように、コントローラ６００に関して本明細書に記述する任意の制御機能及び処理はまた、分散的に機能する２個以上のコントローラにより実行されてもよい。
【0031】
メモリ６２５は、非一時的計算機可読媒体であって、例えばプログラム記憶領域及びデータ記憶領域を含んでいる。プログラム記憶領域及びデータ記憶領域は、読出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）（例えば、ダイナミックＲＡＭ［「ＤＲＡＭ」］、同期ＤＲＡＭ［「ＳＤＲＡＭ」］等）、電気的に消去可能なプログラム可能ＲＯＭ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＤカード、又は他の適当な磁気、光、物理、又は電子メモリ素子等、異なる種類のメモリの組み合わせを含んでいてよい。処理ユニット６２０はメモリ６２５に接続されていて、（例えば実行中に）メモリ６２５のＲＡＭ、（例えば一般に永続的な）メモリ６２５のＲＯＭ、又は別のメモリ又はディスク等の非一時的計算機可読媒体に保存可能なソフトウェア命令を実行すべく構成されている。マルチベイバッテリーパックシステム１００及びコントローラ６００の実装に含まれるソフトウェアはコントローラ６００のメモリ６２５に保存することができる。ソフトウェアは、例えば、ファームウェア、１個以上のアプリケーション、プログラムデータ、フィルタ、ルール、１個以上のプログラムモジュール、及び他の実行可能な命令を含んでいる。コントローラ６００は、特に、本明細書に記述する制御処理及び方法に関する命令をメモリ６２５から取り出して実行すべく構成されている。他の複数の実施形態において、コントローラ６００は追加的な、より少ない、又は異なる要素を含んでいる。
【0032】
図７はマルチベイ電源７００の全般的模式図である。図７に示す全般的模式図が（単一セル再充電可能バッテリー５０５を含む）マルチベイバッテリーパックシステム１００及びマルチベイバッテリーシステム４００の代表例であるが、マルチベイバッテリーパックシステム１００に含まれる要素に関して全般的模式図を記述することを理解されたい。図７に示すように、マルチベイバッテリーパックシステム１００は複数のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを含んでいる。マルチベイバッテリーパックシステム１００を動作させるのに１個のバッテリーパック１０５だけが必要であるが、マルチベイバッテリーパックシステム１００は、任意の所望の個数Ｎのバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを含んでいてよい。
【0033】
バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎは、充電回路７１０及び／又は変換器回路７１５のいずれかと接地との間で選択的に並列接続されていることを示している。特に、個々のバッテリーパック１０５は、各スイッチング素子７０５により充電回路７１０及び／又は変換器回路７１５に電気的に接続されている。コントローラ６００は、個々のバッテリーパック１０５に接続された各スイッチング素子７０５を制御することにより、個々のバッテリーパック１０５を充電回路７１０及び／又は変換器回路７１５と電気的に接続／切断すべく構成されている。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎは電気的に並列接続された状態で示しているが、直列、並列、及び／又はこれらを組み合わせて電気的に接続されていてよい。
【0034】
バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち１個以上を結合した電力出力が、変換器回路７１５により１個以上の周辺機器に電力供給すべく電力出力パネル２２０に供給される。変換器回路７１５は、電力出力パネル２２０の交流コンセントに接続された周辺機器に電力供給すべくバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち１個以上により供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータを含んでいてよい。例えば、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎが再充電可能バッテリーパック３０５として実装されている場合、インバータはバッテリーパック電圧を１２０Ｖの交流電圧（例えば、壁面コンセントから供給される従来の交流電力）に変換する。逆変換された１２０Ｖの交流電圧が、電力出力パネル２２０の交流電力コンセント２２１に接続された１個以上の周辺機器に供給される。変換器回路７１５はまた、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち１個以上により電力出力パネル２２０に電気的に接続された１個以上の周辺機器に供給される直流電圧を降圧及び／又は昇圧する直流－直流変換器を含んでいてよい。
【0035】
図７に更に示すように、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎは充電回路７１０により電力入力パネル２１５に電気的に接続されている。充電回路７１０は、外部電源から供給される交流電力を、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを充電するための直流電力に変換する整流器を含んでいてよい。例えば、バッテリーパック１０５が各々の名目電圧が１８Ｖである再充電可能バッテリーパック３０５として実装されている場合、整流器は従来の壁面コンセントから供給される１２０Ｖの交流電圧を１８Ｖの直流電圧に変換する。１８Ｖの直流電圧はバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎに充電のため供給される。充電回路７１０は更に、外部の直流電源から１個以上のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎに供給される直流電圧を降圧及び／又は昇圧する直流－直流変換器を含んでいてよい。
【0036】
マルチベイ電源は放電モード及び充電モードで動作すべく構成されている。マルチベイバッテリーパックシステム１００及びマルチベイバッテリーシステム４００が共に上述の動作モードで動作すべく構成されているが、説明目的のため動作モードをマルチベイバッテリーパックシステム１００に含まれる要素に関して記述することを理解されたい。マルチベイバッテリーパックシステム１００の動作中、コントローラ６００は、マルチベイバッテリーパックシステム１００に接続されたバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの各々の電圧値、又は充電状態（ＳＯＣ）を読み取る。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの検知された電圧値は、例えば、コントローラ６００の処理ユニット６２０に含まれる複数のレジスタ６５０に保存される。いくつかの実施形態において、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの電圧値はメモリ６２５のＲＡＭに保存される。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの電圧値は、連続的に、又は周期的に更新されてよい。例えば、コントローラ６００は、１Ｈｚ等の選択可能又は設定可能なサンプリングレートでバッテリーパック１０５Ａの更新された電圧値を読み取るべく構成されている。
【0037】
放電動作モードで動作している場合、コントローラ６００は、１個以上のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎから電力出力パネル２２０に接続された１個以上の周辺機器に選択的に電力供給すべく設定される。例えば、放電動作モードで動作中、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち２個以上が直列又は並列に放電されて電力出力パネル２２０に電気的に接続された電動工具（例えば、丸鋸）に電力供給することができる。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち２個以上を直列又は並列に放電させることにより、長時間にわたり大量の電力を電動工具に供給することが可能になる。いくつかの実施形態において、周辺機器は電力出力パネルに電気的に接続されていない電動工具である。このような実施形態において、電動工具は２個以上のバッテリーパック１０５を直接収容すべく構成されている。電動工具は、後述する均衡がとれた放電処理を用いて２個以上のバッテリーパック１０５を並列に放電させるべく構成された電子プロセッサを有するコントローラを含んでいる。
【0038】
放電モードで動作中、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのどれが最大充電状態にあるかを判定し、最大充電状態にあるバッテリーパック１０５から設定可能な時間にわたり１個以上の周辺機器に電力供給する。例えば、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃが各々１８Ｖ、１７．８Ｖ～１７．５Ｖの電圧を有する再充電可能バッテリーパック３０５である場合、バッテリーパック１０５Ａが最大充電状態にある。これにより、コントローラ６００は、スイッチング素子７０５Ｂ及び７０５ＣをＯＦＦに維持したままスイッチング素子７０５ＡをＯＮにして、バッテリーパック１０５Ａから１個以上の周辺機器への電力供給を可能にする。いくつかの実施形態において、設定可能な時間は０．５秒等、ユーザー設定可能な時間である。いくつかの実施形態において、設定可能な時間は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電状態の関数である。
【0039】
最大充電状態にあるバッテリーパック１０５が設定可能な時間にわたり放電された後で、コントローラ６００はバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの各々の充電値の更新された状態を読み取る。充電値の更新された状態に基づいて、コントローラ６００はバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち、いずれかの充電状態が最大充電状態の受容可能な閾値又は公差の範囲内にあるかを判定する。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち、いずれかの充電状態が最大充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定する場合、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの電圧値と最大充電状態にあるバッテリーパック１０５の電圧レベルの差を計算すべく設定される。いくつかの実施形態において、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち、いずれかの充電状態が最大充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定する場合、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電率の状態と最大充電状態にあるバッテリーパック１０５の充電率の状態の差を計算すべく設定される。
【0040】
計算された電圧差を受容可能な公差と比較する。受容可能な公差は、特定のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電状態が、最大充電状態にあるバッテリーパック１０５とは異なる仕方で動作することなく最大充電状態と異なり得る量である。受容可能な公差は、コントローラ６００のメモリ６２５に保存できる設定可能な値である。いくつかの実施形態において、受容可能な公差は０．５ボルト等のスカラー電圧値である。他の複数の実施形態において、受容可能な公差は設定可能な百分率値である。例えば、受容可能な公差は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの電圧値と、最大充電状態にあるバッテリーパック１０５の電圧値との百分率差、例えば１％である。別の例において、受容可能な公差は、最大充電状態の設定可能な百分率値、例えば１％であってよい。このような例において、充電状態が最大充電状態の１％以内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎはいずれも受容可能な公差内にある。
【0041】
コントローラ６００は、対応するスイッチング素子７０５Ａ～７０５ＮをＯＮにすることにより、電圧レベルが最大充電状態の受容可能な公差内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを起動すべく設定される。このように、最大充電状態にあるバッテリーパック１０５を含む、充電状態が受容可能な公差内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎが放電されて、電力出力パネル２２０に接続された周辺機器に電力供給する。充電状態が受容可能な公差内にないバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの各スイッチング素子７０５Ａ～７０５ＮはＯＦＦに維持される。従って、充電状態が受容可能な公差外にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎは、１個以上の周辺機器に電力供給するために放電されない。
【0042】
最大充電状態にあるバッテリーパック１０５及び充電状態が受容可能な公差内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎは第２の設定可能な時間にわたり放電される。第２の設定可能な時間は、最大充電状態にあるバッテリーパック１０５が自身により放電された時間と同じであっても異なっていてもよい。第２の設定可能な時間が経過した後で、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの各々充電値の更新された状態を読み取る。上述の均衡がとれた放電処理は、マルチベイバッテリーパックシステム１００が放電動作モードで動作する限り繰り返されてよい。追加的又は代替的に、上述の均衡がとれた放電処理は、出力パネル２２０に接続された１個以上の周辺機器にバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎが電力供給できなくなるまで繰り返されてよい。
【0043】
バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃの電圧レベルが各々１８Ｖ、１７．８Ｖ～１７．５Ｖである上述の例を参照するに、コントローラ６００はバッテリーパック１０５Ａが最大充電状態にあると判定した。これにより、コントローラ６００は、設定可能な時間にわたりバッテリーパック１０５Ａから１個以上の周辺機器に電力供給すべく、スイッチング素子７０５Ｂ、７０５ＣをＯＦＦに維持したままスイッチング素子７０５ＡをＯＮにする。バッテリーパック１０５Ａが設定可能時間（例えば、０．５秒）にわたり放電された後で、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃの更新された電圧値を読み取り、バッテリーパック１０５Ｂ又は１０５Ｃの充電状態がバッテリーパック１０５Ａの充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定する。
【0044】
例示目的のため、受容可能な公差は０．３Ｖに等しいと仮定し、バッテリーパック１０５Ａの電圧は設定可能な時間にわたり放電された後で１７．９Ｖに低下する。従って、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ｂの電圧１７．８Ｖが受容可能な公差内にあると判定する。コントローラ６００は更に、バッテリーパック１０５Ｃの電圧１７．５Ｖが受容可能な公差内にないと判定する。従って、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ、１０５Ｂが１個以上の周辺機器に電力供給すべく第２の設定可能時間にわたり放電されるようにスイッチング素子７０５ＢをＯＮにする。例示目的のため、第２の設定可能な時間のために放電されるときに、バッテリーパック１０５Ａ、１０５Ｂの電圧が各々０．３Ｖだけ低下する仮定すれば、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃの更新された電圧値が各々１７．６Ｖ、１７．５Ｖ、及び１７．５Ｖであると判定する。従って、均衡がとれた放電処理の次のサイクルが実行される間、コントローラ６００はスイッチング素子７０５ＣをＯＮにする。これにより、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃは１個以上の周辺機器に電力供給すべく第２の設定可能時間にわたり同時に放電される。
【0045】
上の例は３個のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃを含むマルチベイバッテリーパックシステム１００に関して示されているが、コントローラ６００は任意の個数のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを有するマルチベイバッテリーパックシステム１００に対して均衡がとれた放電処理を実行することができる。また、上の説明では受容可能な公差が０．３Ｖのスカラー電圧値であるとしているが、受容可能な公差は任意の所望のスカラー電圧値であってよい。更に、受容可能な公差は最大充電状態又は電圧レベルの百分率であってよい。例えば、受容可能な公差は、最大充電状態又は電圧値の３％に等しくてよい。従って、最大充電状態にあるバッテリーパック１０５の電圧レベルが１８Ｖである場合、電圧が１７．４６Ｖ以上のバッテリーが受容可能な公差内にある。
【0046】
図８は、マルチベイ電源の放電モードでの動作中に複数のバッテリー又はバッテリーパックに均衡がとれた放電を行わせる処理８００を示すフロー図である。説明目的のため、バッテリー及びバッテリーパックを全般的にエネルギー貯蔵装置として記述する。処理８００に開示するステップの順序が、図８に示す順序とは異なり得ること理解されたい。処理８００は、コントローラ６００が、複数のエネルギー貯蔵装置のうち最大充電状態にあるものを判定（ステップ８０５）することから始まる。コントローラ６００は次いで、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動すべく設定される。図７に関して上で述べたように、コントローラ６００は、各スイッチング素子７０５をＯＮにすることにより、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置から１個以上の周辺機器への電力流を起動（ステップ８１０）すべく設定される。コントローラ６００は、１個以上の周辺機器に電力供給されている間、設定可能な時間にわたり待機（ステップ８１５）する。設定可能な時間が経過した後で、コントローラ６００は、いずれかのエネルギー貯蔵装置の充電状態が、最大充電状態にあるエネルギー貯蔵装置の充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定（ステップ８２０）する。ステップ８２０でコントローラ６００が、他のいずれのエネルギー貯蔵装置の充電状態も最大充電状態の受容可能な公差内にないと判定したならば、処理はステップ８１５に戻り、コントローラ６００は、起動されたエネルギー貯蔵装置から１個以上の周辺機器に電力供給すべく設定される。ステップ８２０でコントローラ６００が１個以上のエネルギー貯蔵装置の充電状態が最大充電状態の受容可能な公差内にあると判定したならば、コントローラ６００は、充電状態が受容可能な公差内にあるエネルギー貯蔵装置を起動すべく設定される。図７に関して上で述べたように、コントローラ６００は、各スイッチング素子７０５Ａ～７０５ＮをＯＮにすることにより、充電状態が受容可能な公差内にあるエネルギー貯蔵装置からの電力流を起動（ステップ８２５）すべく設定される。処理はステップ８１５に戻り、コントローラ６００は、起動されたエネルギー貯蔵装置から１個以上の周辺機器に電力供給すべく設定される。均衡がとれた放電処理８００は、マルチベイ電源が放電動作モードで動作する限り繰り返される。追加的又は代替的に、均衡がとれた放電処理８００は、エネルギー貯蔵装置が出力パネル２２０に接続された１個以上の周辺機器に電力供給できなくなるまで繰り返されてよい。
【0047】
充電動作モードで動作する場合、コントローラ６００は、例えば電力入力パネル２１５に接続された１個以上の外部電源から、マルチベイバッテリーパックシステム１００に接続された複数のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎに、選択的に電力供給すべく設定される。例えば、マルチベイバッテリーパックシステム１００を、単一の充電回路７１０によりバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを充電するための充電器バンクとして用いられてよい。
【0048】
充電動作モードで動作する間、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのうち最低充電状態にあるものを判定して、１個以上の外部電源から最低充電状態にあるバッテリーパック１０５に設定可能な時間にわたり電力供給する。例えば、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃが各々１８Ｖ、１７．８Ｖ～１７．５Ｖの電圧を有する再充電可能バッテリーパック３０５である場合、バッテリーパック１０５Ｃは最低充電状態にある。従って、コントローラ６００は、１個以上の外部電源から最低充電状態にあるバッテリーパック１０５Ｃに電力供給できるようにスイッチング素子７０５Ａ、７０５ＢをＯＦＦに維持したまま７０５Ｃスイッチング素子をＯＮにする。いくつかの実施形態において、設定可能な時間は０．５秒等、ユーザー設定可能な時間である。いくつかの実施形態において、設定可能な時間は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電状態の関数である。
【0049】
最低充電状態にあるバッテリーパック１０５が設定可能な時間にわたり充電された後で、コントローラ６００は各バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電値の更新された状態を読み取る。充電値の更新された状態に基づいて、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのいずれかの充電状態が最低充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定する。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのいずれかの充電状態が最低充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定する場合、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの電圧値と最低充電状態にあるバッテリーパック１０５の電圧レベルの差を計算すべく設定される。いくつかの実施形態において、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎのいずれかの充電状態が、最低充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定する場合、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの電圧値と最低充電状態にあるバッテリーパック１０５の電圧レベルの差を計算すべく設定される。
【0050】
計算された電圧差を受容可能な公差と比較する。受容可能な公差は、特定のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電状態が、最低充電状態にあるバッテリーパック１０５とは異なる仕方で動作することなく最低充電状態と異なり得る量である。受容可能な公差は、コントローラ６００のメモリ６２５に保存できる設定可能な値である。いくつかの実施形態において、受容可能な公差は０．５ボルト等のスカラー電圧値である。他の複数の実施形態において、受容可能な公差は設定可能な百分率値である。例えば、受容可能な公差は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの電圧値と最低充電状態にあるバッテリーパック１０５の電圧値の百分率差、例えば１％である。別の例において、受容可能な公差は、最低充電状態の設定可能な百分率値、例えば１％であってよい。このような実施形態において、充電状態が最低充電状態の１％以内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎはいずれも受容可能な公差内にある。
【0051】
コントローラ６００は、対応するスイッチング素子７０５Ａ～７０５ＮをＯＮにすることにより、電圧レベルが最低充電状態の受容可能な公差内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを起動すべく設定される。従って、最低充電状態にあるバッテリーパック１０５を含む、充電状態が受容可能な公差内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎが、電力入力パネル２１５に接続された１個以上の外部電源により充電される。充電状態が受容可能な公差内にないバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの各スイッチング素子７０５Ａ～７０５ＮはＯＦＦに維持される。従って、充電状態が受容可能な公差外にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎには１個以上の外部電源から充電用に電力供給されない。
【0052】
最低充電状態にあるバッテリーパック１０５、及び充電状態が受容可能な公差内にあるバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎは第２の設定可能な時間にわたり同時に充電される。第２の設定可能な時間は、最低充電状態にあるバッテリーパック１０５が自身により充電された時間と同じであっても異なっていてもよい。第２の設定可能な時間が経過した後で、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの各々充電値の更新された状態を読み取る。上述の均衡がとれた充電処理は、マルチベイバッテリーパックシステム１００が充電動作モードで動作する限り繰り返されてよい。追加的又は代替的に、上述の均衡がとれた充電処理は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎが最大容量に充電されるまで繰り返されてよい。
【0053】
バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃの電圧レベルが各々１８Ｖ、１７．８Ｖ、及び１７．５Ｖである上述の例を参照するに、コントローラ６００はバッテリーパック１０５Ｃが最低充電状態にあると判定した。これにより、コントローラ６００は、１個以上の外部電源から設定可能な時間にわたりバッテリーパック１０５Ｃに電力供給すべく、スイッチング素子７０５Ａ、７０５ＢをＯＦＦに維持したままスイッチング素子７０５ＣをＯＮにした。バッテリーパック１０５Ｃに設定可能時間（例えば、０．５秒）にわたり充電した後で、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃの更新された電圧値を読み取り、バッテリーパック１０５Ａ又は１０５Ｂの充電状態がバッテリーパック１０５Ｃの充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定する。
【0054】
説明目的のため、受容可能な公差は０．３Ｖに等しいと仮定し、バッテリーパック１０５Ｃの電圧は設定可能な時間にわたり充電された後で１７．６Ｖに上昇する。従って、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ｂの電圧１７．８Ｖが受容可能な公差内にあると判定する。コントローラ６００は更に、バッテリーパック１０５Ａの電圧１８Ｖが受容可能な公差内にないと判定する。コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ｂ、１０５Ｃが第２の設定可能な時間（例えば１分）にわたり１個以上の外部電源により充電されるようにスイッチング素子７０５ＢをＯＮにする。例示的な目的のため、バッテリーパック１０５Ｂ、１０５Ｃが設定可能な時間にわたり充電されている際に各々の電圧が０．３Ｖ上昇すると仮定すれば、コントローラ６００は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃの更新された電圧値が各々１８Ｖ、１８．１Ｖ、及び１７．９Ｖであると判定する。従って、均衡がとれた充電処理の次のサイクルが実行される間、コントローラ６００はスイッチング素子７０５ＡをＯＮにする。これにより、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃは１個以上の外部電源により供給される電力から同時に充電される。
【0055】
上の例は３個のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｃを含むマルチベイバッテリーパックシステム１００に関して示されているが、コントローラ６００は任意の個数のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを有するマルチベイバッテリーパックシステム１００に対して均衡がとれた放電処理を実行することができる。また、上の説明では受容可能な公差が０．３Ｖのスカラー電圧値であるとしているが、受容可能な公差は任意の所望のスカラー電圧値であってよい。更に、当業者には、受容可能な公差が最大充電状態又は電圧レベルの百分率であってよいことが理解されよう。例えば、受容可能な公差は、最低充電状態又は電圧値の１％に等しくてよい。従って、最低充電状態にあるバッテリーパック１０５の電圧レベルが１７．５Ｖである場合、電圧が１７．６５Ｖ以下のバッテリーパックは受容可能な公差内にある。
【0056】
図９は、マルチベイ電源の充電モードでの動作中に複数のバッテリー又はバッテリーパックに均衡がとれた充電を行う処理９００を示すフロー図である。説明目的のため、バッテリー及びバッテリーパックを全般的にエネルギー貯蔵装置として記述する。処理９００に開示するステップの順序が、図９に示す順序とは異なり得ることを理解されたい。処理９００は、コントローラ６００が、複数のエネルギー貯蔵装置のうち最低充電状態にあるものを判定（ステップ９０５）することから始まる。コントローラ６００は次いで、最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置を起動すべく設定される。図７に関して上で述べたように、コントローラ６００は、各スイッチング素子７０５をＯＮにすることにより、電力入力パネルに接続された外部電源から最低充電状態にあるバッテリー１０５への電力流を起動（ステップ９１０）すべく設定される。コントローラ６００は、１個以上の起動されたエネルギー貯蔵装置が充電される間、設定可能な時間にわたり待機（ステップ９１５）する。設定可能な時間が経過した後で、コントローラ６００は、いずれかのエネルギー貯蔵装置の充電状態が、最低充電状態にあるエネルギー貯蔵装置の充電状態の受容可能な公差内にあるかを判定（ステップ９２０）する。ステップ９２０でコントローラ６００が、どのエネルギー貯蔵装置の充電状態も最低充電状態の受容可能な公差内にないと判定したならば、処理はステップ９１５に戻り、コントローラ６００は、起動されたエネルギー貯蔵装置に外部電源から電力供給すべく設定される。ステップ９２０でコントローラ６００が、１個以上のエネルギー貯蔵装置の充電状態が最低充電状態の受容可能な公差内にあると判定したならば、コントローラ６００は、充電状態が受容可能な範囲内にあるエネルギー貯蔵装置を起動すべく設定される。図７に関して上で述べたように、コントローラ６００は、各スイッチング素子７０５Ａ～７０５ＮをＯＮにすることにより、充電状態が受容可能な公差内にあるエネルギー貯蔵装置への外部電源からの電力流を起動（ステップ９２５）すべく設定される。処理はステップ９１５に戻り、コントローラ６００は、起動されたエネルギー貯蔵装置に外部電源から電力供給すべく設定される。均衡がとれた充電処理９００は、マルチベイバッテリーパックシステム１００が充電動作モードで動作する限り繰り返される。追加的又は代替的に、均衡がとれた充電処理９００は、エネルギー貯蔵装置が最大容量に充電されるまで繰り返されてよい。
【0057】
図１０は、上述のマルチベイ電源の変形であるマルチベイ電源１０００の全般的模式図である。マルチベイ電源１０００がマルチベイバッテリーパックシステム１００に含まれる要素及び／又は（単一セル再充電可能バッテリー５０５を含む）マルチベイバッテリーシステム４００に含まれる要素により実装されてよいが、マルチベイ電源１０００をマルチベイバッテリーパックシステム１００に含まれる要素に関して記述することを理解されたい。以下により詳細に述べるように、マルチベイ電源１０００は一般に上述のソフトウェア制御されたマルチベイ電源システムのハードウェアに基づく実装である。
【0058】
図１０に示すように、マルチベイ電源１０００は複数のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを含んでいる。マルチベイ電源１０００を動作させるのに１個のバッテリーパック１０５だけでよいが、マルチベイ電源１０００は任意の所望の個数Ｎのバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎを含んでいてよい。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎは、充電回路７１０及び／又は変換器回路７１５のいずれかと接地との間で選択的に並列接続された状態で示している。特に、個々のバッテリーパック１０５は、各々の理想ダイオード１００５により充電回路７１０及び／又は変換器回路７１５に電気的に接続されている。
【0059】
マルチベイ電源１０００はまた、理想ダイオードコントローラ１０１０を含んでいる。理想ダイオードコントローラ１０１０は、例えば、上述のソフトウェアに基づく均衡がとれた充電及び放電方法を実装すべく構成された論理回路（例えば、潜在的にＡＮＤゲート、ＯＲゲート、ＮＡＮＤゲート、演算増幅器等を含んでいる）を含むハードウェアに基づくコントローラである。例えば、理想ダイオードコントローラ１０１０の論理回路は、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電状態間の相対的な差を判定すべく構成された電圧比較器を含んでいる。図１０に示すように、バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの直流電圧レベルは理想ダイオードコントローラ１０１０に直接供給されてもよい。バッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎの充電状態間の判定された差に応じて、理想ダイオードコントローラ１０１０は各々の理想ダイオード１００５Ａ～１００５ＮにＯＮ及び／又はＯＦＦゲート信号を印加すべく構成されている。
【0060】
図１１に示すように、理想ダイオード１００５は、第１のボディダイオード１０２０を有する第１のスイッチング素子１０１５及び第２のボディダイオード１０３０を有する第２のスイッチング素子１０２５を含んでいる。理想ダイオード１００５に直列に接続されたバッテリーパック１０５が充電されている場合、理想ダイオード１００５を通って充電回路７１０からバッテリーパック１０５に電流が流れる。例えば、電流は第２のスイッチング素子１０２５のドレインからソースまで第１のボディダイオード１０２０を通って、充電回路７１０からバッテリーパック１０５への経路を流れる。理想ダイオード１００５に直列に接続されたバッテリーパック１０５が放電されている場合、理想ダイオード１００５を通ってバッテリーパック１０５から出力変換器回路７１５に電流が流れる。特に、電流は第１のスイッチング素子１０１５のドレインからソースまで第２のボディダイオード１０３０を通って、バッテリーパック１０５から充電回路への経路を流れる。理想ダイオード１００５に含まれるスイッチング素子を、ソース同士の直列接続で接続された２個のＮチャネルＭＯＳＦＥＴとして示しているが、理想ダイオードが、上述のように、双方向の電流の流れを可能にするスイッチング素子の任意の組み合わせも含んでいてよいことを理解されたい。例えば、理想ダイオードは、直列に配置された２ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、直列に配置された２個のＩＧＢＴ等を含んでいてよい。いくつかの実施形態において、双方向の電流の流れが要求又は所望されていなければ、理想ダイオードを標準ダイオード、パワーダイオード、ショットキーダイオード等で代替してよい。
【0061】
上述のマルチベイバッテリーパックシステム１００と同様に、マルチベイ電源１０００は、放電モード及び充電モードで動作すべく構成されている。放電動作モードで動作している場合、理想ダイオードコントローラ１０１０内の論理回路は、１個以上のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎから電力出力パネル２２０に接続された１個以上の周辺機器に電力供給されるように理想ダイオード１００５Ａ～１００５Ｎを選択的にＯＮにすべく構成されている。特に、ハードウェアに基づく論理回路を用いて、マルチベイ電源１０００の理想ダイオードコントローラ１０１０は、コントローラ６００により実行される上述の均衡がとれた放電方法を実行すべく動作可能である。充電動作モードで動作している場合、理想ダイオードコントローラ１０１０内の論理回路は、電力入力パネル２１５に接続された１個以上の外部電源からマルチベイ電源１０００に接続された複数のバッテリーパック１０５Ａ～１０５Ｎに電力供給されるように、選択的に理想ダイオード１００５Ａ～１００５ＮをＯＮにすべく設定される。特に、ハードウェアに基づく論理回路を用いて、マルチベイ電源１０００の理想ダイオードコントローラ１０１０は、コントローラ６００により実行される上述の均衡がとれた充電方法を実行すべく動作可能である。いくつかの実施形態において、理想ダイオードコントローラ１０１０は上述のコントローラ６００で代替することができる。このような実施形態において、コントローラ６００は、バランスがとれた充電及び放電動作中に理想ダイオード１００５Ａ～１００５Ｎを制御すべく構成されている。
【0062】
このように、本明細書に記述する複数の実施形態は、特に、均衡がとれたバッテリー放電及び充電を含むマルチベイ電源を提供する。様々な特徴及び利点は、後述の特許請求の範囲に示されている。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
