JP2023177350A - 熱管理システムの制御を含む電力供給装置 - Google Patents

熱管理システムの制御を含む電力供給装置 Download PDF

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Abstract

【課題】熱管理システムの制御を含む電力供給装置を提供する。【解決手段】ポータブル電力供給装置１００は、内部電源１２０と、ポータブル電力供給装置の１つ以上の内部構成要素の温度を制御する熱管理システム１２２と、内部電源を充電する電力入力ユニット１１４と、内部電源によって出力された電力を供給する電力出力ユニット１１６と、１つ以上の内部構成要素の温度を検出する第１の感知回路と、２次電源と、コントローラと、を含む。コントローラは、第１の感知回路から第１の信号を受信し、１つ以上の内部構成要素の温度に基づいて熱管理システムを有効にし、１つ以上の内部構成要素の温度に基づいて内部電源の充電を有効にする。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年６月１日出願の米国仮特許出願第６３／３４７，８８４号明細書、及び２０２２年８月８日出願の米国仮特許出願第６３／３７０，７５５号明細書の利益を主張するものであり、これらの明細書の各々の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載の実施形態は、ポータブル電力供給装置に関する。
ポータブル電力供給装置は、例えば、オンボードバッテリーの電圧が低すぎて十分に機能しない放電終了（「ＥＯＤ」）（例えば、バッテリーが低電圧放電閾値に達した）、オンボードバッテリーの充電状態が１００％に達した充電完了、ポータブルバッテリーが高温すぎて放電電力を供給できない温度超過状態（ＯＴ）、ポータブルバッテリーが低温すぎて放電電力の供給又は充電ができない温度未満状態（ＵＴ）など、電源が所定の動作条件に達したときに、ユーザに対する電力放電、及び／又は充電機能を無効にする。電源がそれらの所定の動作条件に達した場合、電力供給装置の全ての機能をできるだけ迅速に復帰させることが望ましい。ユニットが機能を再開することができる速度は、電源に対するユーザのアクセスに依存する場合がある。加えて、ユニットが再充電及び／又は機能を再開できる速度は、オンボードバッテリーの温度に依存する場合がある。特定のバッテリー化学的性質及びユーザのライフサイクル要件は、充電又は放電するためにバッテリーが温度閾値以下であることを必要とする。充電温度超過及び／又は温度未満閾値は、放電温度超過及び／又は温度未満閾値より低い場合がある。加えて、オンボードバッテリーのバッテリー化学的性質及びライフサイクル要件は、セル及び周囲温度に応じて低減された最大充電レートを指示する充電能力の階層を有する場合がある。
本開示の様々な実施形態は、低温の周囲温度でポータブルバッテリーユニットの機能を可能にすることに課題が存在することを認識している。これらの課題の結果、低温の周囲温度条件では充電及び／又は放電ができない。したがって、オンボードバッテリーが低温すぎて充電できず（例えば、最小セル温度が充電ＵＴ閾値を下回る）２次電源に接続されている場合に、オンボードバッテリーを迅速に加熱して放電又は充電を開始し、できるだけ速く最大充電レートに達することができる、ポータブルバッテリー電力供給装置が必要とされている。本開示のいくつかの実施形態は、ポータブルバッテリー電力供給装置の充電状態とは無関係に熱管理システムに電力供給するために２次電源を利用することによって、充電／放電機能を可能にし、並びに／又は低温の周囲条件における充電時間及び／若しくは待機時間を最小化することを可能にする。
本明細書に記載のポータブル電力供給装置は、ポータブル電力供給装置に接続された装置に電力を供給するように構成された内部電源と、内部電源の温度を制御するように構成された熱管理システムと、内部電源を充電するように構成された電力入力ユニットと、内部電源によって出力された電力を供給するように構成された電力出力ユニットと、内部電源の充電状態（「ＳＯＣ」）を検出するように構成された第１の感知回路と、内部電源の温度を検出するように構成された第２の感知回路と、２次電源と、コントローラと、を含む。コントローラは、プロセッサとメモリとを含む。コントローラは、第１の感知回路から内部電源のＳＯＣに関連する第１の信号を受信し、第２の感知回路から内部電源の温度に関連する第２の信号を受信し、内部電源のＳＯＣ及び内部電源の温度のうちの１つに基づいて内部電源の充電を無効にし、及び２次電源を使用して熱管理システムに電力供給する、ように構成されている。
本明細書に記載のポータブル電力供給装置は、ポータブル電力供給装置に接続された装置に電力を供給するように構成された内部電源と、内部電源の温度を制御するように構成された熱管理システムと、内部電源を充電するように構成された電力入力ユニットと、内部電源によって出力された電力を供給するように構成された電力出力ユニットと、内部電源の充電状態（「ＳＯＣ」）を検出するように構成された第１の感知回路と、内部電源の温度を検出するように構成された第２の感知回路と、コントローラと、を含む。コントローラは、プロセッサとメモリとを含む。コントローラは、第１の感知回路から内部電源のＳＯＣに関連する第１の信号を受信し、第２の感知回路から内部電源の温度に関連する第２の信号を受信し、内部電源のＳＯＣ及び内部電源の温度のうちの１つに基づいて内部電源の充電を無効にし、及び低電圧放電閾値に達したために内部電源が無効にされた後に、内部電源のリバウンド電圧を使用して熱管理システムに電力供給する、ように構成されている。
ポータブル電力供給装置は、内部電源と、ポータブル電力供給装置の１つ以上の内部構成要素の温度を制御するように構成された熱管理システムと、内部電源を充電するように構成された電力入力ユニットと、内部電源によって出力された電力を供給するように構成された電力出力ユニットと、１つ以上の内部構成要素の温度を検出するように構成された第１の感知回路と、２次電源と、コントローラと、を含む。コントローラは、第１の感知回路から第１の信号を受信し、１つ以上の内部構成要素の温度に基づいて熱管理システムを有効にし、１つ以上の内部構成要素の温度に基づいて内部電源の充電を有効にする、ように構成されている。
いずれかの実施形態について詳細に説明する前に、当該実施形態は、以下の記述において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に適用されること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、様々な態様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は説明目的のためのものであって本発明を限定するものとみなす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」及びこれらの変化形の使用は、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。
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つ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）を含み得る。
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に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。
本明細書において１つ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。
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。
ポータブル電力供給装置の斜視図である。 図１のポータブル電力供給装置に含まれる内部電源の実施形態を示す図である。 図１のポータブル電力供給装置に含まれる内部電源の実施形態を示す図である。 図１のポータブル電力供給装置用の制御システムを示す図である。 図１のポータブル電力供給装置のネットワーク通信モジュールのブロック回路図である。 図１のポータブル電力供給装置及び外部装置の通信システムを示す図である。 図１のポータブル電力供給装置の概略図である。 熱管理システムが無効にされている状況を示す図である。 熱管理システムが無効にされている状況を示す図である。 熱管理システムが有効にされている状況を示す図である。 熱管理システムが有効にされている状況を示す図である。 熱管理システム及び充電が有効にされている状況を示す図である。 パルス放電中のバッテリーの電圧応答を示す図である。 連続放電中のバッテリーの電圧応答を示す図である。 ２次電源を含む図１の電力供給装置を示す図である。 図１の電力供給装置の内部電源を充電するためのプロセスを示す図である。 図１の電力供給装置の追加の特徴に電力供給するためのプロセスを示す図である。 図１の電力供給装置の温度管理システムを制御するためのプロセスを示す図である。 図１の電力供給装置の温度管理システムを制御するためのプロセスを示す図である。 図１の電力供給装置の温度管理システムを制御するためのプロセスを示す図である。 図１の電力供給装置の温度管理システムを制御するためのプロセスを示す図である。
図１は、ポータブル電力供給装置又は電力供給装置１００を示している。電力供給装置１００は、とりわけ、ハウジング１０２を含む。実施形態によっては、ハウジング１０２は、１つ以上の車輪１０４及びハンドルアセンブリ１０６を含む。例示された実施形態では、ハンドルアセンブリ１０６は、伸長位置と折り畳み位置との間で可動の伸縮式ハンドルである。ハンドルアセンブリ１０６は、内側チューブ１０８及び外側チューブ１１０を含む。内側チューブ１０８は、外側チューブ１１０の内部にぴったり収まり、外側チューブ１１０に対してスライド可能である。内側チューブ１０８は、水平の把持部材１１２に結合される。実施形態によっては、ハンドルアセンブリ１０６は、内側チューブ１０８が外側チューブ１１０に対して偶然に移動してしまうのを防ぐために、ロック機構を更に含む。ロック機構は、ハンドルアセンブリ１０６が伸長位置及び／又は折り畳み位置にあるときに、内側チューブ１０８が外側チューブ１１０に対してスライドするのを阻止するための、ノッチ、スライドキャッチピン、又は別の適切なロック機構を含み得る。実際には、ユーザは、把持部材１１２を握り、上に引き上げて、ハンドルアセンブリ１０６を伸ばす。内側チューブ１０８は、ハンドルアセンブリ１０６が伸長位置でロックされるまで、外側チューブ１１０に対してスライドする。その後、ユーザは、ハンドルアセンブリ１０６によって電力供給装置１００を引っ張り、所望の場所へ誘導することができる。電力供給装置１００の車輪１０４は、そのような移動を容易にする。
電力供給装置１００のハウジング１０２は、電力入力ユニット１１４、電力出力ユニット１１６、及びディスプレイ１１８を更に含む。例示される実施形態では、電力入力ユニット１１４は、外部電源から電力を受け取るように構成された、複数の電気接続インターフェースを含む。実施形態によっては、外部電源はＤＣ電源である。例えば、ＤＣ電源は、１つ以上の光起電力セル（例えば、ソーラーパネル）、電気自動車（ＥＶ）充電ステーション、又は任意の他のＤＣ電源であり得る。実施形態によっては、外部電源はＡＣ電源である。例えば、ＡＣ電源は、北米で見られる１２０Ｖコンセント又は２４０Ｖコンセントなどの、従来の壁面コンセントであり得る。別の例として、ＡＣ電源は、北米以外で見られる２２０Ｖコンセント又は２３０Ｖコンセントなどの、従来の壁面コンセントであり得る。実施形態によっては、電力入力ユニット１１４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、又はそのようなケーブルを追加的に含んでいる。実施形態によっては、電力入力ユニット１１４は、外部電源から電力を無線で受け取るように構成された、アンテナ又は誘導コイルなどの、１つ以上の装置を更に含む。電力入力ユニット１１４によって受け取られた電力は、電力供給装置１００のハウジング１０２の内部に配置された、コアバッテリー又は内部電源１２０を充電するために使用され得る。また、電力入力ユニット１１４によって受け取られた電力は、電力供給装置１００のハウジング１０２内に配置された、熱管理システム１２２に電力を供給するために使用され得る。熱管理システム１２２は、内部電源１２０の高温カットオフ閾値を下回って温度を低下させるように構成され、その結果、内部電源１２０の自然冷却持続時間よりも短い冷却時間持続時間をもたらす。
また、電力入力ユニット１１４によって受け取られた電力は、電力出力ユニット１１６に接続された１つ以上の装置に電力を供給するために使用されることもある。電力出力ユニット１１６は、１つ以上の電力コンセントを含む。図示した実施形態では、電力出力ユニット１１６は、複数のＡＣ電力コンセント１１６Ａ及びＤＣ電力コンセント１１６Ｂを含む。電力出力ユニット１１６に含まれる電力コンセントの数は、図１に示す電力コンセントの数に限定されないことを理解されたい。例えば、電力供給装置１００のいくつかの実施形態では、電力出力ユニット１１６は、電力供給装置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み得る。
実施形態によっては、電力出力ユニット１１６は、内部電源１２０によって出力された電力を、１つ以上の周辺装置に供給するように構成される。実施形態によっては、電力出力ユニット１１６は、外部電源によって供給された電力を、１つ以上の周辺装置に直接的に供給するように構成される。１個以上の周辺装置は、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もよい。周辺装置は、電力出力ユニット１１６からＤＣ及び／又はＡＣ電力を受け取るように構成され得る。
実施形態によっては、ＤＣ電力コンセント１１６Ｂは、電動工具バッテリーパックを受け取り充電するための１つ以上のソケットを含む。そのような実施形態では、バッテリーパックソケット１１６Ｂによって受け取られた又はこれに接続された電動工具バッテリーパックは、内部電源１２０によって出力された電力、及び／又は、外部電源から直接的に受け取られた電力を用いて、充電される。実施形態によっては、バッテリーパックソケット１１６Ｂに接続された電動工具バッテリーパックは、内部電源１２０に、熱管理システム１２２に、及び／又は電力出力ユニット１１６のコンセントに接続された１つ以上の周辺装置に、電力を供給するために使用される。実施形態によっては、電力出力ユニット１１６は、工具固有の電力コンセントを含む。例えば、電力出力ユニットは、溶接工具に給電するために使用されるＤＣ電力コンセントを含み得る。
ディスプレイ１１８は、内部電源１２０の充電状態及び／又は不具合状態などの、電力供給装置１００の状態をユーザに示すように構成される。実施形態によっては、ディスプレイ１１８は、内部電源１２０の現在の充電状態を発光して表示するように構成された、１つ以上の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）インジケータを含む。実施形態によっては、ディスプレイ１１８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、電子インクディスプレイなどである。他の実施形態では、電力供給装置１００は、ディスプレイを含んでいない。それらの実施形態では、オンボードディスプレイによって達成される表示機能は、外部装置４３７を介して達成され得る（例えば、図４Ｃを参照）。
図２は、いくつかの実施形態による、電力供給装置１００に含まれる内部電源１２０のブロック図を示す。図２に示されるように、内部電源１２０は、１つ以上のサブコアモジュール１２５Ａ～１２５Ｎを含む。少なくとも１つのサブコアモジュール１２５が、内部電源１２０に含まれる。しかしながら、内部電源１２０は、任意の所望の数、Ｎ個の、サブコアモジュール１２５Ａ～１２５Ｎを含み得る。サブコアモジュール１２５Ａ～１２５Ｎは、直列に接続された状態で示されているが、直列、並列、及び／又はそれらを組み合わせて、電気的に接続されていることもある。実施形態によっては、内部電源１２０に含まれるサブコアモジュール１２５Ａ～１２５Ｎは、電動工具バッテリーパックなどの、充電式バッテリーパックとして実装される。後で更に詳細に説明するように、内部電源１２０に含まれる充電式バッテリーパックは、大型電動工具の電力供給に使用される比較的高電圧（例えば、７２Ｖ）のバッテリーパックであってもよい。
個々のサブコアモジュール１２５についての以下の説明は、サブコアモジュール１２５Ａに関して記述されている。しかしながら、内部電源１２０に含まれる個々のサブコアモジュール１２５のそれぞれは、類似の構成要素を含み、対応する参照番号（例えば、１２５Ｂ、１２６Ｂ、１２７Ｂ、１２５Ｎ、１２６Ｎ、１２７Ｎ、等）を含み得ることを、理解されたい。サブコアモジュール１２５Ａは、バッテリーセルのスタック１２６Ａ、又は複数のバッテリーセル１２６Ａを含む。バッテリーセルのスタック１２６Ａは、直列に電気的に接続された少なくとも２つのバッテリーセルを含む。しかしながら、バッテリーセルのスタック１２６Ａは、所望の数のバッテリーセルを含むことができる。例えば、バッテリーセルのスタック１２６Ａは、直列に電気的に接続された２個、３個、４個、１０個、２０個、２３個、２８個、４６個、７０個、又はそれ以上のバッテリーセルを含み得る。実施形態によっては、バッテリーセルのスタック１２６Ａは、電気的に並列に接続されたバッテリーセルを含む。実施形態によっては、バッテリーセルのスタック１２６Ａは、電気的に直列に及び並列に接続されたバッテリーセルを含む。例えば、図３は、バッテリーセルのスタック１２６Ａが並列と直列との組み合わせで電気的に接続されている、サブコアモジュール１２５Ａの実施形態を示している。実施形態によっては、サブコアモジュール１２５Ａは、互いに電気的に並列に接続されたバッテリーセルの複数のスタック１２６Ａを含む。
バッテリーセルのスタック１２６Ａに含まれるバッテリーセルは、リン酸リチウム又はリチウムマンガンなどの、リチウムイオン化学物質を有する充電式バッテリーセルである。実施形態によっては、バッテリーセルのスタック１２６Ａに含まれるバッテリーセルは、鉛酸、ニッケル・カドミウム、ニッケル金属水素化物、及び／又は他の化学物質を有し得る。バッテリーセルのスタック１２６Ａ内の各バッテリーセルは、個々の公称電圧を有する。バッテリーセルのスタック１２６Ａに含まれる個々のバッテリーセルの公称電圧は、例えば、４．２Ｖ、４Ｖ、３．９Ｖ、３．６Ｖ、２．４Ｖ、又は何らかの他の電圧値であり得る。例示的な目的のために、バッテリーセルのスタック１２６Ａに含まれる個々のバッテリーセルの公称電圧は４Ｖに等しいと仮定する。従って、バッテリーセルのスタック１２６Ａが、直列に接続された２つのバッテリーセルを含む場合、バッテリーセルのスタック１２６Ａ又はサブコアモジュール１２５Ａの公称電圧は、８．０Ｖに等しくなる。同様に、バッテリーセルのスタック１２６Ａが、直列に接続された２３個のバッテリーセルを含む場合、サブコアモジュール１２５Ａの公称電圧は、９２Ｖになる。図３に示されるように、サブコアモジュール１２５Ａのアンペア時容量、又は容量は、バッテリーセルのスタック１２６Ａに、並列と直列との組み合わせで接続されたバッテリーセルを追加することによって、増やすことができる。実施形態によっては、スーパーキャパシタが、バッテリーセルの代わりに、又はバッテリーセルと併せて使用される。
サブコアモジュール１２５Ａは、バッテリー又はサブコア監視回路１２７Ａ及びサブコアハウジング１２８Ａを更に含む。サブコア監視回路１２７Ａは、バッテリーセルのスタック１２６Ａ、及び電力供給装置１００に含まれるコントローラ２００（図４Ａ）に電気的に接続される。サブコア監視回路１２７Ａは、電力供給装置１００の動作中に、バッテリーセルのスタック１２６Ａから電力を受け取る。サブコア監視回路１２７Ａは、バッテリーセルのスタック１２６Ａの充電状態（「ＳＯＣ」）レベル又は電圧値を感知し、電圧読み取り値をコントローラ２００に送信するように構成される。サブコアモジュール１２５Ａの電圧レベルは、バッテリーセルのスタック１２６Ａの総開回路電圧を測定することにより、又は、バッテリーセルのスタック１２６Ａ内のバッテリーセルの各並列ストリングの開回路電圧測定値を合計することにより、求められ得る。実施形態によっては、サブコア監視回路１２７Ａ～１２７Ｎは、バッテリーセル１２６Ａ～１２６Ｎのスタックの電圧読み取り値を、別個のマスター監視回路に送信する。別個のマスター監視回路は、バッテリーセル１２６Ａ～１２６Ｎのスタックの充電状態（「ＳＯＣ」）レベル、すなわち電圧値の感知を開始するために、サブコア監視回路１２７Ａ～１２７Ｎに信号を送信することができる。実施形態によっては、ＳＯＣレベルは、例えば、開回路電圧変換、クーロンカウント、最高セル電圧、最低セル電圧などの様々な方法論を使用して判定されてもよい。実施形態によっては、電力供給装置１００の状態、様々な制約、及びＳＯＣの利用により、他の方法論よりもＳＯＣレベル判定方法のうちの１つを使用することが有利であり得る。加えて、ＳＯＣは、本開示全体を通じて使用され、前述の方法のいずれかを介したＳＯＣの計算を指す場合がある。実施形態によっては、サブコア監視回路１２７Ａは、更に、バッテリーセルのスタック１２６Ａの放電電流（例えば、電流センサを使用して）及び／又はサブコアモジュール１２５Ａの温度（例えば、温度センサを使用して）を感知し、感知した電流及び／又は温度の読み取り値をコントローラ２００に送信するように構成される。サブコア監視回路１２７Ａは、更に、電力供給装置１００の動作中にコントローラ２００からコマンドを受け取るように構成される。
実施形態によっては、バッテリーセルのスタック１２６Ａ及びサブコア監視回路１２７Ａは、サブコアモジュール１２５Ａのサブコアハウジング１２８Ａの内部に配置される。実施形態によっては、バッテリーセルのスタック１２６Ａは、サブコアハウジング１２８Ａの内部に配置され、サブコア監視回路１２７Ａは、コントローラ２００の構成要素として含まれる。実施形態によっては、サブコアモジュール１２５Ａは、サブコアハウジング１２８Ａを含まない。
上述のように、電力供給装置１００の内部電源１２０は、電気的に直列及び／又は並列に接続された複数のサブコアモジュール１２５を含み得る。例えば、内部電源１２０が、電気的に直列に接続された第１のサブコアモジュール１２５Ａ及び第２のサブコアモジュール１２５Ｂを含み、第１のサブコアモジュール１２５Ａ及び第２のサブコアモジュール１２５Ｂのそれぞれが、９２Ｖの公称電圧を有する場合、第１のサブコアモジュール１２５Ａと第２のサブコアモジュール１２５Ｂの合成電圧は、１８４Ｖに等しい。したがって、内部電源１２０がＤＣ電力を出力する電圧レベルは、１８４Ｖである。同様に、内部電源１２０が５個の直列接続されたサブコアモジュール１２５Ａ～１２５Ｅを含み、サブコアモジュール１２５Ａ～１２５Ｅのそれぞれが、５６Ｖの公称電圧を有する場合、内部電源１２０がＤＣ電力を出力する電圧レベルは、２８０Ｖである。任意の数のサブコアモジュール１２５Ａ～１２５Ｎを電気的に直列及び／又は並列に接続して、内部電源１２０の所望の公称電圧及び／又は容量を実現することができる。
図４Ａは、電力供給装置１００に含まれるコントローラ２００の一般化された概略図である。コントローラ２００は、電力供給装置１００の様々なモジュール又は構成要素に電気的に及び／又は通信可能に接続されている。例えば、コントローラ２００は、電力入力ユニット１１４、電力出力ユニット１１６、ディスプレイ１１８、内部電源１２０、及び熱管理システム１２２に接続され得る。当業者であれば、コントローラ２００と内部電源１２０との間の電気接続及び／又は通信接続は、コントローラ２００と、複数のサブコア１２５Ａ～１２５Ｎ及びそこに含まれる構成要素（例えば、バッテリーセル１２６Ａ～１６Ｎ及びサブコア監視回路１２７Ａ～１２７Ｂ）などであるがこれらに限定されない、内部電源１２０に含まれる構成要素と、の間の電気接続及び／又は通信接続を含むことを認識するであろう。
コントローラ２００は、更に、入力電力変換ユニット４００、ＤＣバス４０５、ＡＣ出力電力変換ユニット４１０、及びＤＣ出力電力変換ユニット４１５、ユーザインターフェース４２０、ネットワーク通信モジュール４２５、並びに複数のセンサ４３０に、電気的及び／又は通信的に接続される。入力電力変換ユニット４００、ＤＣバス４０５、ＡＣ出力電力変換ユニット４１０、及びＤＣ出力電力変換ユニット４１５について、以下、より詳細に説明する。
ネットワーク通信モジュール４２５は、コントローラ２００をネットワーク内の周辺装置、例えばスマートフォン又はサーバなどと通信可能にすべくネットワーク４３５に接続されている。センサ４３０は、例えば、１つ以上の電圧センサ、１つ以上の電流センサ、１つ以上の温度センサ、並びに／又は電力供給装置１００の電気的及び／若しくは他の特性を測定するために使用される１つ以上の追加のセンサを含む。センサ４３０の各々は、処理及び評価のためにコントローラ２００に提供される１つ以上の出力信号を生成する。ユーザインターフェース４２０は、電力供給装置１００のユーザ制御をもたらすために含まれている。ユーザインターフェース４２０は、電力供給装置１００の所望の制御レベルを達成するのに必要とされるデジタル及びアナログの入力装置の任意の組み合わせを含み得る。例えば、ユーザインターフェース４２０は、複数のノブ、複数のダイヤル、複数のスイッチ、複数のボタン等を含み得る。実施形態によっては、ユーザインターフェース４２０は、ディスプレイ１１８と統合される（例えば、タッチスクリーン式ディスプレイとして）。
コントローラ２００は、特に、電力供給装置１００の動作を制御し、ネットワーク４３５を介して通信し、ユーザインターフェース４２０を介してユーザからの入力を受け取り、ディスプレイ１１８を介してユーザに情報を提供する、等するように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む。例えば、コントローラ２００は、特に、処理ユニット４４０（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、又は別の適切なプログラム可能装置）、メモリ４４５、入力ユニット４５０、及び出力ユニット４５５を含む。処理ユニット４４０は、特に、制御ユニット４６０、算術論理ユニット（「ＡＬＵ」）４６５、及び複数のレジスタ４７０（図４Ａではレジスタ群として示されている）を含み、既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）を使用して実装される。処理ユニット４４０、メモリ４４５、入力ユニット４５０、及び出力ユニット４５５、並びにコントローラ２００に接続された各種のモジュール又は回路は、１つ以上の制御バス及び／又はデータバス（例えば、共有バス４７５）により接続される。制御バス及び／又はデータバスについては、説明目的で図４Ａに一般的に示している。図４Ａではコントローラ２００を１つのコントローラとして示しているが、コントローラ２００はまた、電力供給装置１００の所望の制御レベルを実現するために協働して働くように構成された複数のコントローラを含んでもよい。したがって、コントローラ２００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。
メモリ４４５は、非一時的なコンピュータ可読媒体であり、例えばプログラム記憶領域及びデータ記憶領域を含む。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、又は他の適切な磁気式、光学式、物理的、又は電子的メモリ素子などの、様々な種類のメモリの組み合わせを含み得る。処理ユニット４４０は、メモリ４４５に接続され、メモリ４４５のＲＡＭ（例えば、実行中に）、メモリ４４５のＲＯＭ（例えば、一般的に永続的に）又は別のメモリ若しくはディスクなどの別の非一時的なコンピュータ可読媒体に格納することができるソフトウェア命令を実行するように構成される。電力供給装置１００、及びコントローラ２００の実装に含まれるソフトウェアは、コントローラ２００のメモリ４４５に格納することができる。ソフトウェアは、例えば、ファームウェア、１つ以上のアプリケーション、プログラムデータ、フィルタ、規則、１つ以上のプログラムモジュール、及び他の実行可能命令を含む。コントローラ２００は、メモリ４４５から、とりわけ、本明細書で説明される制御プロセス及び方法に関する命令を取得し、実行するように構成される。他の実施形態では、コントローラ２００は、追加的な、より少ない、又は異なる構成要素を含む。
電力供給装置１００の動作中、コントローラ２００は、上述の様々な構成要素から受信された電圧、電流、温度、及び／又は他の信号を監視するように構成される。例えば、コントローラ２００は、内部電源１２０が電力入力ユニット１１４に接続された外部電源によって充電されるときに、内部電源１２０から受信された電圧信号を監視するように構成される。別の例として、コントローラ２００は、内部電源１２０が電力出力ユニット１１６に接続された１つ以上の周辺装置に電力を供給するときに、内部電源１２０から受信された電圧信号を監視するように構成される。より一般的には、コントローラ２００は、コントローラ２００に電気的及び通信的に結合されている電力供給装置１００の、上述の構成要素からの及びそこへの電力フローを、監視及び／又は制御するように構成される。
図４Ｂに示されるように、ネットワーク通信モジュール又は無線通信コントローラ４２５は、プロセッサ４２６、メモリ４２７、アンテナ及びトランシーバ４２８、並びにリアルタイムクロック（ＲＴＣ）４２９を含む。無線通信コントローラ４２５は、電力供給装置１００が外部装置４３７（例えば、図４Ｃ参照）と通信することを可能にする。無線アンテナ及び送受信機４２８は協働して、外部装置４３７及びプロセッサ４２６に対して無線メッセージを送信及び受信する。メモリ４２７は、プロセッサ４２６によって実施される命令を格納することができ、及び／又は電力供給装置１００と外部装置４３７などとの間の通信に関連するデータを格納することができる。無線通信コントローラ４２５のプロセッサ４２６は、電力供給装置１００と外部装置４３７との間の無線通信を制御する。例えば、無線通信コントローラ４２５に関連付けられたプロセッサ４２６は、到来する及び／又は発信されるデータをバッファリングし、コントローラ２００と通信し、無線通信で使用する通信プロトコル及び／又は設定を判定する。無線通信コントローラ４２５を介した通信は、電力供給装置１００と外部装置４３７との間で交換されるデータを第三者から保護するために暗号化され得る。
図示の実施形態では、無線通信コントローラ４２５は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）コントローラである。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）コントローラは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルを採用している外部装置４３７と通信する。したがって、図示の実施形態では、外部装置４３７及び電力供給装置１００は、データを交換する際には互いの通信範囲内（すなわち、近く）にある。他の実施形態では、無線通信コントローラ４２５は、異なるタイプの無線ネットワーク上で他のプロトコル（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、プロプライエタリプロトコル等）を使用して通信する。例えば、無線通信コントローラ４２５は、インターネットなどのような広域ネットワーク若しくはローカルエリアネットワークを通じてＷｉ－Ｆｉを介して通信するように、又はピコネットを通じて（例えば、赤外線若しくはＮＦＣ通信を使用して）通信するように構成されてもよい。
実施形態によっては、ネットワークは、例えば、移動通信用グローバルシステム（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（「ＧＳＭ」））ネットワーク、汎用パケット無線サービス（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（「ＧＰＲＳ」））ネットワーク、符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（「ＣＤＭＡ」））ネットワーク、エボリューション－データ最適化（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ－Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（「ＥＶ－ＤＯ」））ネットワーク、ＧＳＭエボリューション用拡張データレート（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（「ＥＤＧＥ」））ネットワーク、３ＧＳＭネットワーク、４ＧＳＭネットワーク、４Ｇ ＬＴＥネットワーク、５Ｇ新無線（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）、デジタル拡張無線電気通信（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（「ＤＥＣＴ」））ネットワーク、デジタルＡＭＰＳ（ＩＳ－１３６／ＴＤＭＡ）ネットワーク、又は統合デジタル拡張ネットワーク（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ（「ｉＤＥＮ」））ネットワークなど、のセルラーネットワークである。
無線通信コントローラ４２５は、コントローラ２００からデータを受信して、その情報をアンテナ及び送受信機４２８を介して外部装置４３７に中継するように構成される。同様に、無線通信コントローラ４２５は、アンテナ及び送受信機４２８を介して外部装置４３７からの情報（例えば、設定及びプログラミング情報）を受信して、その情報をコントローラ２００に中継するように構成される。
ＲＴＣ４２９は、他の電力供給工具構成要素とは独立に時間をインクリメントして維持する。ＲＴＣ４２９は、内部電源１２０から電力を受け取る。独立して電力供給されるクロックとしてＲＴＣ４２９を有することは、（後にエクスポートするためにメモリ４２７に格納される）操作データのタイムスタンプ付与及びセキュリティ機能を可能にし、これにより、（例えば、外部装置４３７を介して）ロックアウト時間がユーザによって設定され、ＲＴＣ４２９の時間が設定されたロックアウト時間を超えると、工具がロックアウトされる。
図４Ｃは、通信システム４３６を示している。通信システム４３６は、少なくとも１つの電力供給装置１００と、外部装置４３７とを含んでいる。各電力供給装置１００及び外部装置４３７は、互いの通信範囲内にある間に、無線で通信することができる。各電力供給装置１００は、電力供給ステータス、電力供給動作の統計値、電力供給装置の識別情報、電力供給センサデータ、保存された電力供給装置使用情報、電力供給装置のメンテナンスデータ等を通信し得る。
外部装置４３７を使用して、ユーザは電力供給装置１００のパラメータにアクセスすることができる。このパラメータ（例えば、電力供給装置の動作データ又は設定）を用いると、ユーザは、電力供給装置１００がどのように使用されてきたか、メンテナンスが推奨されるか又は過去に実施されたかどうかを判定し、誤作動している構成要素、又はある特定の性能問題に対する他の原因を特定することができる。外部装置４３７は、電力供給装置の設定、ファームウェアの更新のために、電力供給装置１００にデータを送信するか、又はコマンドを送ることもできる。外部装置４３７はまた、ユーザが電力供給装置１００の動作パラメータ、安全パラメータ、動作モード等を設定できるようにする。
外部装置４３７は、例えば、（図示するような）スマートフォン、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、又は電力供給装置１００と無線通信し、ユーザインターフェースを提供することが可能な別の電子装置である。外部装置４３７は、ユーザインターフェースを提供し、ユーザが電力供給装置１００にアクセスし、対話できるようにする。外部装置４３７は、動作パラメータを判定し、機能をオン又はオフするなどのユーザ入力を受け付けることができる。外部装置４３７のユーザインターフェースは、ユーザが電力供給装置１００の動作を制御及びカスタマイズするのに使い易いインターフェースを提供する。したがって、外部装置４３７は、電力供給装置１００の電力供給動作データへのアクセスをユーザに付与し、ユーザが電力供給装置１００のコントローラ２００と対話することができるようにユーザインターフェースを提供する。
加えて、図４Ｃに示されるように、外部装置４３７はまた、電力供給装置１００から取得された電力供給動作データを、ネットワーク４３５を介して接続されたリモートサーバ４３８と共有することができる。リモートサーバ４３８は、外部装置４３７から取得される工具動作データを格納するため、ユーザに追加の機能及びサービスを提供するため、又はそれらの組み合わせのために用いられてもよい。実施形態によっては、リモートサーバ４３８に情報を格納することにより、ユーザが、複数の異なる場所から情報にアクセスすることが可能になる。実施形態によっては、リモートサーバ４３８は、様々なユーザから、ユーザの電力供給装置に関する情報を収集し、異なる電力供給装置から取得された情報に基づいて、ユーザに統計値又は統計的尺度を提供する。例えば、リモートサーバ４３８は、経験から得られた電力供給装置１００の効率に関する統計、電力供給装置１００の典型的な使用法、並びに、電力供給装置１００の他の関連する特性及び／又は尺度、を提供し得る。ネットワーク４３５は、前述のように、例えば、インターネット、セルラーデータネットワーク、ローカルネットワーク、又はそれらの組み合わせに接続するための種々のネットワーク要素（ルータ４３９Ａ、ハブ、スイッチ、セルラータワー４３９Ｂ、有線接続、無線接続等）を含み得る。実施形態によっては、電力供給装置１００は、追加の無線インターフェースを通じて、又は電力供給装置１００が外部装置４３７と通信するために用いるのと同じ無線インターフェースで、リモートサーバ４３８と直接通信するよう構成される。
実施形態によっては、電力供給装置１００は、内部電源１２０が低電圧カットオフ閾値に達するまで、出力電力を（例えば、内部電源１２０から）供給するように構成される。電力供給装置１００が着脱可能で充電式のバッテリーパックを受け取った実施形態では、電力供給装置１００から出力電力を供給するために使用されるバッテリーパックを、低電圧カットオフ閾値に達するまで、同様に放電し得る。電力供給装置１００又は接続されたバッテリーパックが、低電圧カットオフ閾値に達する前に、電力供給装置１００が供給を止める（例えば、電力出力ユニット１１６への電力の出力を止める）ように、ユーザは、電力供給装置１００をプログラムするか、又は電力供給装置１００の動作モードを選択することもできる。例えば、外部装置４３７を使用して、ユーザは、コントローラ２００のパワーダウン（電源を落とす）タイマーを有効にすることができる。ユーザは、電力供給装置１００からの出力電力が、選択された時間間隔（例えば、１時間、２時間、６時間、１２時間等）の間、閾値（例えば、電力閾値、電流閾値、等）を下回る場合、電力供給装置１００の出力がオフになるように、パワーダウンタイマーを有効にすることができる。ユーザは、外部装置４３７を使用して、閾値及び時間間隔を設定することができる。一例として、ユーザは、８０ワットという電力閾値及び１時間という時間間隔を設定することができる。電力供給装置１００が１時間の間８０ワットの電力を出力していない場合、電力供給装置１００はオフになる。実施形態によっては、タイマーは、エネルギー節約機能として使用される。比較的に低電力の装置に長期間の間給電するのではなく、電力は、より高い電力の用途（例えば、コード付きの電動工具）のために温存される。パワーダウンタイマーが有効になっていない場合、電力供給装置１００は、低電圧カットオフ閾値に達するまで停止せず、低電圧カットオフに達するまで、より低電力の装置に給電することができる。
図５は、いくつかの実施形態による、電力供給装置１００の一般的な概略図を示している。図５に示されるように、電力入力ユニット１１４は、外部電源から電力を受け取り、及び受け取った電力を入力電力変換ユニット４００に供給するように構成されている。電力入力ユニット１１４は電気プラグとして図示されているが、電力入力ユニット１１４は、電力入力ユニット１１４に関して上述した例のいずれかとして実施されてもよい。
入力電力変換ユニット４００は、力率補正（ＰＦＣ）回路５００、及び入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５を含む。ＰＦＣ回路５００は、外部電源（例えば、１２０Ｖの壁コンセント）から受け取ったＡＣ電力をＤＣ電力に変換、又は整流するように構成されている。ＰＦＣ回路５００は、ＰＦＣ回路５００によって整流された電力の力率を平滑化、又は改善するように構成された構成要素を含む。ＰＦＣ構成要素を含まないコンバータ回路と比較すると、ＰＦＣ回路５００は、電力供給装置１００の動作中に外部電源から引き込まれる電流の量を低減することによって、改善された効率で動作する。例えば、電力供給装置１００が動作中に３．６キロワット（ｋＷ）を要求する場合、ＰＦＣ回路５００は、いかなるＰＦＣ構成要素も含まないコンバータ回路によって引き込まれる電流の量と比較すると、３．６ｋＷの要求を満たすために外部電源から引き込まれる電流の量を少なくする。加えて、ＰＦＣ回路５００は、第１の入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５内に存在する差動モード電流を吸収することによって、電力供給装置１００の電磁干渉（ＥＭＩ）要件を軽減する。例えば、ＰＦＣ回路５００は、ＰＦＣ回路５００の出力側に接続されて、差動モード過渡電流の大部分をＰＦＣ回路５００の下流の回路に供給するキャパシタバンクを含むことができる。
上述したように、入力電力変換ユニット４００は、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５を更に含む。入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、ＰＦＣ回路５００によって第１の電圧レベル（例えば、１２０Ｖ）で出力されたＤＣ電力を、内部電源１２０の充電及び／又は熱管理システム１２２への電力供給に使用される電圧レベル（例えば、３６Ｖ、７２Ｖ、１２０Ｖ、２８０Ｖ等）に変換するように構成される。しかしながら、いくつかの実装形態では、内部電源１２０は、代替的に又はそれに加えて、熱管理システム１２２に電力供給することができることを理解されたい。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、ＰＦＣ回路５００によって出力されたＤＣ電力の電圧レベルを、内部電源１２０を充電するために使用される電圧レベルまで低下させるように構成された降圧コンバータである。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、ＰＦＣ回路５００によって出力されたＤＣ電力の電圧レベルを、内部電源１２０を充電するために使用される電圧レベルまで増加させるように構成された昇圧コンバータである。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、降圧／昇圧コンバータである。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、単一のコンバータ回路である。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、２つ以上のコンバータ回路として実装される。
ＤＣバス４０５は、電力供給装置１００に含まれる構成要素間でＤＣ電力を転送するように構成される。例えば、ＤＣバス４０５は、内部電源１２０の充電のために、入力電力変換ユニット４００によって出力されたＤＣ電力を内部電源１２０に送出する。別の例として、ＤＣバス４０５は、内部電源１２０によって出力されたＤＣ電力を、ＡＣ出力電力変換ユニット４１０及び／又はＤＣ出力電力変換ユニット４１５に送出する。別の例では、ＤＣバス４０５は、内部電源１２０の温度を低下させるために、入力電力変換ユニット４００によって出力されたＤＣ電力を、熱管理システム１２２に送出する。しかしながら、いくつかの実装形態では、内部電源１２０は、代替的に又はそれに加えて、電力を熱管理システム１２２に供給することができることを理解されたい。実施形態によっては、ＤＣバス４０５は、入力電力変換ユニット４００からＡＣ出力電力変換ユニット４１０及びＤＣ出力電力変換ユニット４１５に、直接的にＤＣ電力を転送する。ＤＣバス４０５は、電力供給装置１００の様々な構成要素へ、及びそこからＤＣ電力を転送するために使用される１つ以上のバスバー、回路、ワイヤ、及び／又は端子の組み合わせとして実装される。
ＡＣ出力電力変換ユニット４１０は、内部電源１２０及び／又は入力電力変換ユニット４００によって供給されたＤＣ電力を、ＡＣコンセント１１６Ａに接続された１つ以上の周辺装置に電力供給するために使用されるＡＣ電力に変換するよう構成される。ＡＣ出力電力変換ユニット４１０は、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ５１０、及びインバータ５１５を含む。第１のＤＣ－ＤＣコンバータ５１０は、内部電源１２０の充電に使用される電圧レベル（例えば、３６Ｖ、７２Ｖ、１２０Ｖ、２８０Ｖ等）から、インバータ５１５への入力として供給された電圧レベル（例えば、１２０Ｖ、２４０Ｖ等）に、ＤＣ電力を変換するように構成される。実施形態によっては、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ５１０は、内部電源及び／又は入力電力変換ユニット４００によって供給されたＤＣ電力の電圧レベルを増加させるように構成された昇圧コンバータである。実施形態によっては、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ５１０は、内部電源１２０及び／又は入力電力変換ユニット４００によって供給されたＤＣ電力の電圧レベルを低下させるように構成された降圧コンバータである。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、降圧／昇圧コンバータである。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、単一のコンバータ回路である。実施形態によっては、入力ＤＣ－ＤＣコンバータ５０５は、２つ以上のコンバータ回路として実装される。
図５を参照すると、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ５１０によって出力されたＤＣ電力は、インバータ５１５への入力として供給されている。インバータ５１５は、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ５１０によって出力されたＤＣ電力を、ＡＣコンセント１１６Ａに接続された１つ以上の周辺装置を電力供給するために使用されるＡＣ電力に変換するように構成されている。様々な回路構成が、インバータ５１５を実装するために使用され得る。
ＤＣ出力電力変換ユニット４１５は、内部電源１２０及び／又は入力電力変換ユニット４００によって供給されたＤＣ電力の電圧レベルを、ＤＣコンセント１１６Ｂに接続された１つ以上の周辺装置に電力供給するために使用されるＤＣ電力の１つ以上の電圧レベルに変換するよう構成される。図５では、ＤＣコンセント１１６Ｂは、電動工具バッテリーパックを充電するように構成されたソケットとして示されている。しかしながら、ＤＣコンセント１１６Ｂは、バッテリーパック充電器への実装に限定されないことを理解されたい。例えば、ＤＣコンセント１１６Ｂは、ＵＳＢコンセント、ヘッドフォンジャック（ＡＵＸコードポート）、シガレットライター、又は任意の他のタイプのＤＣ出力などの、ＤＣ電源コンセントを追加的又は代替的に含んでもよい。
特に、ＤＣ出力電力変換ユニット４１５は、内部電源１２０を充電するために使用される電圧レベル（例えば、３６Ｖ、７２Ｖ、１２０Ｖ、２８０Ｖ等）から、熱管理システム１２２又はＤＣ電力コンセント１１６Ｂに接続された１つ以上の周辺装置に電力供給するために使用される電圧レベル（例えば、５Ｖ、１２Ｖ、１８Ｖ、３６Ｖ、７２Ｖ等）にＤＣ電力を変換するよう構成されている第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０を含む。例えば、ＤＣコンセント１１６Ｂが、電動工具バッテリーパックを充電するように構成されたバッテリーパックソケット１１６Ｂである場合、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０は、内部電源１２０を充電するために使用される電圧レベルから、１つ以上の電動工具バッテリーパック（例えば、５Ｖ、１２Ｖ、１８Ｖ、７２Ｖ等）を充電するために使用される１つ以上の電圧レベルにＤＣ電力を変換する。実施形態によっては、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０は、本明細書に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ構成の１つ以上として実装される。実施形態によっては、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０は、本明細書に明示的に記載されていない１つ以上のコンバータ構成として実装される。
実施形態によっては、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０は、単一のＤＣ－ＤＣコンバータを使用して実装される。そのような実施形態では、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０は、広範囲の電圧レベルでＤＣ電力を出力することができる広出力コンバータであってもよい。実施形態によっては、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０は、複数のＤＣ－ＤＣコンバータを使用して実装され、複数のコンバータの各々は、異なる電圧レベルでＤＣ電力を出力する。例えば、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ５２０は、１２Ｖの電動工具用バッテリーパックを充電するために１２ＶでＤＣ電力を出力する第１のコンバータと、１８Ｖの電動工具用バッテリーパックを充電するために１８ＶでＤＣ電力を出力する第２のコンバータと、７２Ｖのバッテリーパックを充電するために７２ＶでＤＣ電力を出力する第３のコンバータと、を含み得る。
実施形態によっては、電力供給装置１００は、電力モジュールの図示された数よりも少ない電力モジュールを含む。例えば、実施形態によっては、ＡＣ電力出力変換ユニット４１０及びＤＣ電力出力変換ユニット４１５は、単一の電力モジュール又はハウジング内に含まれる。実施形態によっては、電力供給装置１００は、電力モジュールの図示された数よりも多くの電力モジュールを含む。
図６Ａは、いくつかの実施形態による電力供給装置１００の動作条件のセットを示している。図６Ａに示されるように、熱管理システム１２２は、電力供給装置１００の内部電源１２０から電力を受け取るように構成されている。コントローラ２００は、低電圧カットオフ閾値及び／又は高温カットオフ閾値に基づいて、内部電源１２０の放電機能及び／又は充電機能を無効にすることができる。この実施例では、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧カットオフ閾値に達し、温度が高温カットオフ閾値に達した。この例では、内部電源１２０は、熱管理システム１２２の唯一の電源である。内部電源１２０の低電圧カットオフ閾値及び／又は高温カットオフ閾値は、外部電源の利用可能性に関係なく、熱管理システム１２２の動作を制限する。その結果、内部電源１２０の冷却及び充電に関連する待機時間が延長される。
図６Ｂは、いくつかの実施形態による電力供給装置１００の動作条件のセットを示している。図６Ｂに示されるように、熱管理システム１２２は、電力供給装置１００の内部電源１２０から電力を受け取るように構成されている。コントローラ２００は、低電圧カットオフ閾値及び／又は低温カットオフ閾値に基づいて、内部電源１２０の放電機能及び／又は充電機能を無効にすることができる。この実施例では、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧カットオフ閾値に達し、温度が低温カットオフ閾値に達した。この例では、内部電源１２０は、熱管理システム１２２の唯一の電源である。内部電源１２０の低電圧カットオフ閾値及び／又は低温カットオフ閾値は、外部電源の利用可能性に関係なく、熱管理システム１２２の動作を制限する。その結果、内部電源１２０の加熱及び充電に関連する待機時間が延長される。
図６Ｃは、いくつかの実施形態による電力供給装置１００の動作条件のセットを示している。図６Ｃに示されるように、電力供給装置１００は、内部電源１２０と、２次電源６００と、熱管理システム１２２とを含む。２次電源６００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の装置又は特徴に電力を供給するために使用され得る。いくつかの実装形態では、２次電源６００は、電力入力ユニット１１４である。例えば、２次電源６００は、電力入力ユニット１１４の電気接続インターフェースを通じて接続された外部電源である。実施形態によっては、２次電源６００は、電力供給装置１００の内部の２次電源（例えば、２次バッテリー又はバッテリーパック、キャパシタバンク、ハイブリッドスーパーキャパシタ等）である。この例では、熱管理システム１２２は、電力供給装置１００の内部電源１２０及び／又は２次電源６００から電力を受け取るように構成されている。１つのシナリオでは、内部電源１２０は、低電圧カットオフ閾値及び／又は高温カットオフ閾値に達する。このシナリオでは、２次電源６００は、熱管理システム１２２に電力供給するように構成され、これにより、内部電源１２０の温度を高温カットオフ閾値を下回って低減させ、その結果、（例えば、内部電源１２０の自然冷却と比較して）内部電源１２０に関連する冷却時間を短縮する。
上述のように、電力供給装置１００は、内部電源１２０のＳＯＣ（例えば、それぞれＥＯＤ状態及び完全充電）並びに温度（例えばそれぞれ、放電－ＯＴ状及び充電－ＵＴ状態）に応じて、全ての放電及び充電動作を無効にしてもよい。内部電源１２０が熱管理システム１２２用の唯一の電源である場合、熱管理システム１２２はまた、内部電源１２０のＳＯＣ及び温度によって制限される。１つのシナリオでは、ＥＯＤ状態に達して低温カットオフ閾値を下回っている内部電源１２０によってのみ熱管理システム１２２が電力供給されている場合、内部電源１２０は、熱管理システム１２２に電力供給して、温度を低温カットオフ閾値（例えば、充電－ＵＴ閾値）を上回って増加させることはできない。その結果、ユーザは、温度を低温カットオフ閾値を上回って上昇させて、内部電源１２０の充電を開始するために、電力供給装置１００をより暖かい環境に移動させるか、又は外部手段によって加熱する必要があることになる。
図６Ｄは、いくつかの実施形態による電力供給装置１００の動作条件のセットを示している。図６Ｄに示されるように、電力供給装置１００は、内部電源１２０と、２次電源６００と、熱管理システム１２２とを含む。２次電源６００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の装置又は特徴に電力を供給するために使用され得る。いくつかの実装形態では、２次電源６００は、電力入力ユニット１１４である。例えば、２次電源６００は、電力入力ユニット１１４の電気接続インターフェースを通じて接続された外部電源である。実施形態によっては、２次電源６００は、電力供給装置１００の内部の２次電源（例えば、２次バッテリー又はバッテリーパック、キャパシタバンク、ハイブリッドスーパーキャパシタ等）である。この例では、熱管理システム１２２は、電力供給装置１００の内部電源１２０及び／又は２次電源６００から電力を受け取るように構成されている。１つのシナリオでは、内部電源１２０は、低電圧カットオフ閾値及び／又は低温カットオフ閾値に達する。このシナリオでは、２次電源６００は、熱管理システム１２２に電力供給するように構成され、これにより、内部電源１２０の温度が低温カットオフ閾値を上回って上昇させ、その結果、（例えば、内部電源１２０をより暖かい温度を有する領域に移動させることによる内部電源１２０の自然温暖化と比較して）内部電源１２０に関連する加熱時間を短縮する。
図６Ｅは、いくつかの実施形態による電力供給装置１００の動作条件のセットを示している。図６Ｅに示されるように、熱管理システム１２２は、電力供給装置１００の内部電源１２０又は２次電源６００から電力を受け取るように構成されている。上述のように、２次電源６００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の装置又は特徴に電力を供給するために使用され得る。いくつかの実装形態では、２次電源６００は、電力出力ユニット１１６である。例えば、２次電源６００は、電力出力ユニット１１６のコンセントに接続された１つ以上の周辺装置である。実施形態によっては、２次電源６００は、電力供給装置１００の内部の２次電源（例えば、２次バッテリー又はバッテリーパック、キャパシタバンク、ハイブリッドスーパーキャパシタ等）である。この例では、熱管理システム１２２は、電力供給装置１００の内部電源１２０及び／又は２次電源６００から電力を受け取るように構成されている。別のシナリオでは、内部電源１２０の低電圧カットオフ閾値、低温カットオフ閾値、及び高温カットオフ閾値のいずれにも達しない。そのようなシナリオでは、熱管理システム１２２に電力供給するために２次電源６００を使用することは、充電電力が内部電源１２０に供給される（すなわち、内部電源１２０の充電電力が熱管理システム１２２に電力供給するためには利用されない）ことにより、より速い充電時間を可能にするため、依然として有利である。いったん内部電源１２０の温度が高温カットオフ閾値を下回って低下するか又は低温カットオフ閾値を上回って上昇すると、内部電源１２０を、（例えば、２次電源６００を使用して）充電又は放電（例えば、作業を再開する）することができる。
実施形態によっては、熱管理システム１２２の加熱持続時間及び能力を内部電源１２０のＳＯＣ、電圧、及び容量から独立させることによって、いったん内部電源１２０が低温カットオフ閾値を超えると、２次電源６００を使用して熱管理システム１２２を動作させることが有利である。実施形態によっては、熱管理システム１２２は、最大充電電流を可能にする最適温度で内部電源１２０を維持することが望ましいため、いったん低温カットオフ閾値を超えても継続的に動作され得る加熱及び冷却モードを含んでもよい。
実施形態によっては、コントローラ２００は、内部電源１２０の加熱動作を最適化することができる。例えば、低温の周囲温度のシナリオでは、コントローラ２００は、内部電源１２０の効率を最大化するためのブレンドアプローチにおいて、熱管理システム１２２の加熱モードを利用することができる。内部電源１２０を介して加熱モードで熱管理システム１２２に電力供給することは、内部電源１２０のＳＯＣに依存するという欠点を有する一方で、より高い全体加熱効率を有するという利益を有する。例えば、熱管理システム１２２に電力供給することからの内部電源１２０のセルの抵抗性加熱もまた、加熱に寄与する。この例では、内部電源１２０は、ＳＯＣが低電圧カットオフ閾値を上回り及び低温カットオフ閾値を下回るときに、加熱のために熱管理システム１２２に最初に電力供給し、これにより、加熱サイクルの開始時に最高の加熱効率を可能にする。いったんＳＯＣが低電圧カットオフ閾値（例えば、ＥＯＤ）まで枯渇するか、又は内部電源１２０が低温カットオフ閾値を超えて内部電源１２０の充電が始まると、コントローラ２００は、２次電源６００を利用して充電を継続し、内部電源１２０の加熱を終了することができ、これにより、両方のアプローチの利点が両方のアプローチの欠点を補完することを可能にする。それらの実施形態では、内部電源１２０は、熱管理システム１２２に選択的に電力供給し、及び２次電源６００を使用して内部電源１２０を充電することによって、充電動作を最適化することができる。実施形態によっては、熱管理システム１２２に電力供給して、内部電源１２０を充電する際に、２次電源６００の最大能力が制限される場合がある。例えば、電力供給装置１００は、熱管理システム１２２に電力供給するための低電圧電源（ＬＶＰＳ）及び内部電源１２０を充電するための別個の回路を含む、オンボード充電器を含む。この例では、ＬＶＰＳに電力供給することは、２次電源６００から充電器への入力ユーティリティ電力が固定されているために、内部電源用の充電回路から電力を奪うことになる。
実施形態によっては、２次電源６００はまた、（例えば、別個の２次電源６００に加えて）内部電源１２０であり得る。例えば、図７は、内部電源１２０に含まれるリチウムイオン（Ｌｉイオン）バッテリーセルの容量性挙動及び抵抗性挙動のグラフを示している。図７に示されるように、Ｌｉイオンバッテリーセルは、パルス電流放電中に電圧の急降下及び急上昇として示される抵抗性挙動を示す。また、負荷の除去後、Ｌｉイオンバッテリーセルは、負荷の除去後の安定無負荷値まで徐々に上昇するような容量性挙動を示す。開回路電圧と負荷時電圧との間の差（例えば、Ｌｉイオンバッテリーセルの過電位）は、Ｌｉイオンバッテリーセルにおけるオーミック損失、界面における電荷移動過電位、及び物質移動制限に基づく。例えば、Ｌｉイオンバッテリーセルが電流を供給する場合、電気化学的分極のために、動作電圧又は負荷時電圧は開放電圧から変位する。この例では、Ｌｉイオンバッテリーセルから負荷が除去されると、電圧は、Ｌｉイオンバッテリーセルの現在の充電状態（ＳＯＣ）における静止時開回路電圧まで回復する（例えば、リバウンド又は弛緩する）。電圧回復は、内部電源１２０が放電電圧閾値のその終了に達した後に生じ得る。この回復の間、バッテリーのイオンは、拡散して平衡に戻る。バッテリーのイオンの拡散プロセスは、（例えば、バッテリーの電圧の緩やかな容量性回復のように）経時的に生じる。その結果、たとえ内部電源１２０が放電電圧閾値のその終了に達した後でも、内部電源に依然として（例えば、熱管理システム１２２に電力供給するために）使用可能なエネルギーが残っている場合がある。以下、これらの現象は、理解及び冗長の簡略化のために、単に抵抗性挙動及び／又は容量性挙動と呼ぶことにする。
図８は、連続放電中の電力内部電源１２０に含まれる電圧挙動Ｌｉイオンバッテリーセルのグラフを示している。Ｌｉイオンバッテリーセルの抵抗性挙動及び容量性挙動は、バッテリー充電状態（ＳＯＣ）などの複数の要因に依存する。例えば、低ＳＯＣ、例えば、ほぼ低電圧カットオフ閾値において、Ｌｉイオンバッテリーセルの抵抗は大きく増加する。この例では、所与のＳＯＣにおいて、大きい負荷は電圧を大きく変位させ、小さい負荷は電圧を無視できる程度に変位させる。一例では、中程度から大程度の負荷は、Ｌｉイオンバッテリーセルが低ＳＯＣにあるときの開回路／無負荷電圧（ＯＣＶ）から電圧を大きく変位させる。逆に、ＬｉイオンバッテリーのセルのＳＯＣが高い場合、中程度から大程度の負荷は、電圧をより少ない量だけ変位させる。この例では、この電圧が変位する量は、印加される負荷の大きさの関数である。この電圧変位によって内部電源１２０のＳＯＣが放電電圧閾値の終了に達すると、内部電源１２０は更なる放電から無効にされ得る。しかしながら、内部電源には依然として（例えば、熱管理システム１２２又は低負荷アプリケーションに電力供給するために）使用可能なエネルギーが残っている場合がある。
いくつかの実装形態では、電力供給装置１００は、電力供給装置１００の内部電源１２０から受け取った２次電源６００を使用して（例えば、内部電源１２０のリバウンド電圧に関連するエネルギーを使用して）熱管理システム１２２に電力供給するように構成される。いくつかの実装形態では、電力供給装置１００は、例えば、外部電源への過渡的な移動期間の間など、電力アクセスがない熱管理システム１２２に電力供給する。予冷は、熱管理システム１２２に電力供給するために、Ｌｉイオンバッテリーセルの容量性挙動及び抵抗性挙動を利用する特徴に関連付けられた名称である。
実施形態によっては、内部電源１２０は、低電圧カットオフ閾値に達して、ユーザの観点から内部電源１２０が事実上「死んだ」状態になる（すなわち、内部電源１２０が低電圧カットオフ閾値を上回る特定の閾値まで再充電されるまで全ての放電動作が停止する）。図７～図８に関して上述したように、内部電源１２０の使用可能エネルギーの量は、抵抗性及び容量性の電圧回復に基づく。このシナリオでは、内部電源１２０は、内部電源１２０の以前の放電中の動作条件（例えば、周囲温度、バッテリー放電サイクル数、放電負荷等）に応じた使用可能エネルギーを含むことができる。しかしながら、内部電源１２０のバッテリー抵抗は低ＳＯＣにおいて高いため、使用可能エネルギーは、小さい又は軽い負荷（例えば、熱管理システム１２２）によって使用され得る。加えて、熱管理システム１２２を動作させるのに必要な電力が電力供給装置１００の標準動作負荷よりも大幅に少ないため、熱管理システム１２２の動作開始時に内部電源１２０の電圧が大きく変位することはなく、これにより、たとえユーザに対してユニットが実質的に「ＯＦＦ」であっても、及びシェルフライフエネルギー要件の要件値及び閾値内で動作しながら、内部電源が残りのエネルギー（例えば回復している電圧）を使用して熱管理システム１２２を動作させることが可能になる。いくつかの例では、大程度から中程度の負荷は、単に内部電源１２０の電圧を低電圧カットオフ閾値に再変位させて、内部電源１２０の過放電又はシェルフライフエネルギー要件に違反するリスクをもたらすことになる。それらの例では、電力供給装置１００の予冷ファームウェアは、熱管理システム１２２の実行時電力引き込みが制御されて、一貫性があり、及び低いため、過渡スタートアップにおける電圧変位を無視するように設計されてもよい。
図９は、電力供給装置１００の一般化された概略図である。コントローラ２００は、電力供給装置１００の様々なモジュール又は構成要素に電気的に及び／又は通信可能に接続されている。例えば、コントローラ２００は、２次電源６００、内部電源１２０、熱管理システム１２２、第１の特徴９０５、第２の特徴９１０、及び第Ｎの特徴９１５に接続され得る。第１の特徴９０５、第２の特徴９１０、及び第Ｎの特徴９１５は、以下、総称して「特徴」と呼ぶことがある。上述のように、実施形態によっては、コントローラ２００は、２次電源６００及び／又は内部電源１２０の電力を使用して、熱管理システム１２２又は特徴の動作を可能にする。
実施形態によっては、コントローラ２００は、アルゴリズムを使用して、電力供給装置１００の特徴に優先度を割り当てる。例えば、コントローラは、機能タイプ、必要な電圧、又はそれらの組み合わせに基づいて、特徴に優先度を付けることができる。実施形態によっては、コントローラ２００は、内部電源１２０の冷却に関連する機能に最も高い優先度を割り当てる。この例では、コントローラ２００は、２次電源６００における利用可能エネルギーを判定し、例えば、熱管理システム１２２を有効にする。２次電源６００における利用可能エネルギーが内部電源１２０を冷却するのに十分なだけのものである場合、コントローラ２００は、他の機能を有効にしないことになる。他の例では、コントローラ２００は、利用可能なＳＯＣで内部電源１２０を所望の温度まで冷却できるように、動作中に特徴を無効にすることができる。例えば、コントローラ２００は、判定された利用可能エネルギーに基づいて予冷モードで熱管理システム１２２を動作させながら、１、２、又は３の優先度レベルを割り当てて、より低い割り当て優先度レベルを有する特徴を最初に無効にする。実施形態によっては、特徴には、熱管理システム１２２、ライト（例えば、現場又はアクセントライト）、ヒューマンマシンインターフェース（「ＨＭＩ」）又はユーザ入力、パーソナル装置充電器（例えば、電話充電器）、パーソナル装置（例えば、電話）への接続、電動輸送能力（例えば、動力駆動輪等）、無線（例えば、ＡＭ、ＦＭ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等）、などが含まれる。
図１０は、電力供給装置１００のコントローラ２００によって実行される方法１０００を示している。コントローラ２００は、内部電源１２０の電圧を受信又は測定し、コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣを判定する（ステップ１００５）。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を受信又は測定する（ステップ１０１０）。実施形態によっては、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の構成要素の温度を判定する。コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣを低電圧閾値と比較する（ステップ１０１５）。ステップ１０１５において、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧閾値超である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣの判定を継続するように構成されている（ステップ１００５）。ステップ１０１５において、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧閾値以下である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０の高温閾値に達したかどうかを判定するように構成されている。いくつかの実装形態では、コントローラ２００はまた、内部電源１２０のＳＯＣ及び低電圧閾値に基づいて、電力供給装置１００の１つ以上の特徴又は機能を無効にすることができる。
コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を高温閾値と比較する（ステップ１０２０）。ステップ１０２０において、内部電源１２０の温度が高温閾値未満である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０の温度の判定を継続するように構成されている（ステップ１０１０）。ステップ１０２０において、内部電源１２０の温度が高温閾値以上である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するように構成されている。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の充電機能を無効にする（ステップ１０２５）。実施形態によっては、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の他の特徴を無効にする。コントローラ２００は、２次電源６００を使用して熱管理システム１２２を有効にする（ステップ１０３０）。実施形態によっては、熱管理システム１２２の動作は、充電機能を無効にすることと直接関連しない場合がある。内部電源１２０の充電機能を無効にする前に熱管理システム１２２を動作させる１つの利点により、予防的措置として動作中の熱を低減することを可能にする。実施形態によっては、コントローラ２００は、熱管理システム１２２を有効にするために電源（例えば、内部電源１２０）を使用してもよい。実施形態によっては、コントローラ２００は、熱管理システム１２２が効率的に電源を充電及び動作させることを可能にするように、電源（例えば、内部電源１２０）又は２次電源６００の使用をトグルすることができる。コントローラ２００は、次いで、内部電源１２０の温度が高温閾値未満であるかどうかを判定することに進む。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を高温閾値と比較する（ステップ１０３５）。ステップ１０３５において、内部電源１２０の温度が高温閾値超である場合、コントローラ２００は、２次電源６００を使用して熱管理システム１２２への電力供給を継続するように構成されている（ステップ１０３０）。ステップ１０３５において、内部電源１２０のＳＯＣが高温閾値未満である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の充電機能を有効にする（ステップ１０４０）。コントローラ２００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の他の機能及び／又は特徴を有効にするように構成されている。
図１１は、電力供給装置１００のコントローラ２００によって実行される方法１１００を示している。コントローラ２００は、内部電源１２０の電圧を受信又は測定し、コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣを判定する（ステップ１１０５）。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を受信又は測定する（ステップ１１１０）。実施形態によっては、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の構成要素の温度を判定する。コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣを低電圧閾値と比較する（ステップ１１１５）。ステップ１１１５において、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧閾値超である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣの判定を継続するように構成されている（ステップ１１０５）。ステップ１１１５において、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧閾値以下である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０の高温閾値に達したかどうかを判定するように構成されている。いくつかの実装形態では、コントローラ２００はまた、内部電源１２０のＳＯＣ及び低電圧閾値に基づいて、電力供給装置１００の１つ以上の他の特徴又は機能を無効にすることができる。
コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を高温閾値と比較する（ステップ１１２０）。ステップ１１２０において、内部電源１２０の温度が高温閾値未満である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０の温度の判定を継続するように構成されている（ステップ１１１０）。ステップ１１２０において、内部電源１２０の温度が高温閾値以上である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するように構成されている。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の充電機能を無効にする（ステップ１１２５）。実施形態によっては、コントローラ２００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の特徴を無効にする。コントローラ２００は、２次電源６００の電圧を受信又は測定し、コントローラ２００は、２次電源６００のエネルギーレベルを判定する（ステップ１１３０）。実施形態によっては、コントローラは、サブコアモジュール１２５に関連して上述した方法論を使用して、２次電源６００のエネルギーレベルを判定する。次いで、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の特徴の電力要件を判定する（ステップ１１３５）。例えば、コントローラ２００は、メモリ４４５から熱管理システム１２２の電力要件を受信する。実施形態によっては、コントローラ２００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の他の特徴／機能の電力要件を判定する。コントローラ２００は、２次電源６００のＳＯＣ、及び電力供給装置１００の１つ以上の他の特徴／機能に対する電力要件に基づいて、電力供給装置１００の１つ以上の特徴を選択的に有効にする（ステップ１１４０）。実施形態によっては、電力供給装置１００の特徴／機能は、特徴／機能の判定された優先度に基づいて、２次電源６００からの電力で選択的に有効にされる。
図１２は、電力供給装置１００のコントローラ２００によって実行される方法１２００を示している。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を受信又は測定する（ステップ１２０５）。実施形態によっては、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の構成要素の温度を判定する。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を高温閾値と比較する（ステップ１２１０）。ステップ１２１０において、内部電源１２０の温度が高温閾値未満である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０の温度の判定を継続するように構成されている（ステップ１２０５）。ステップ１２１０において、内部電源１２０の温度が高温閾値以上である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するように構成されている。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の熱管理システム１２２に電力供給して、（例えば、内部電源１２０のリバウンド電圧を使用して）予冷特徴を制御する。次いで、コントローラ２００は、電力供給装置１００の熱管理システム１２２を有効にする（ステップ１２１５）。
コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を高温閾値と比較する（ステップ１２２０）。ステップ１２２０において、内部電源１２０の温度が高温閾値以上である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の熱管理システムの有効化を継続するように構成されている（ステップ１２１５）。ステップ１２２０において、内部電源１２０の温度が高温閾値未満である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するように構成されている。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の熱管理システム１２２を無効にする（ステップ１２２５）。
様々な実施形態では、コントローラ２００は、外部電源への過渡的な移動期間中又は別個の電源（例えば、ＡＣ主電源）の不在時に内部電源１２０の温度を低下させる電力供給装置１００の「予冷」を実行するように、熱管理システム１２２を制御する。その結果、いったん電力供給装置１００が外部電源に接続されると、電力供給装置１００が「予冷」されているために、自然冷却時間と比較して、より短い時間で内部電源１２０の充電を再開する。「予冷」機能は、内部電源１２０の冷却だけに限定されない。いくつかの実装形態では、コントローラ２００は、「予冷」を介して熱管理システム１２２を動作させて、オンボード電子機器、充電器などの温度を低下させることができる。
実施形態によっては、コントローラ２００は、例えば、電圧回復を介して利用可能な残留エネルギーが、必要な期間、熱管理システム１２２を動作させるのに十分でないなどの様々な条件により、内部電源１２０の温度を高温閾値を下回って低下させることができない場合がある。そのような状況では、残留利用可能エネルギーは熱管理システム１２２を動作させるのに十分であるが、周囲条件（例えば、夏季の極端な炎天下）が高速冷却に対して寄与しない。それらの実施形態では、コントローラ２００は、内部の２次電源に加えて外部の２次電源を利用して、内部電源１２０の温度を高温閾値を下回って低下させることができる。
図１３は、電力供給装置１００のコントローラ２００によって実行される方法１３００を示している。コントローラ２００は、内部電源１２０の電圧を受信又は測定し、コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣを判定する（ステップ１３０５）。コントローラ２００は、内部電源１２０、及び／又は電力供給装置１００の他の内部構成要素の温度を受信又は測定する（ステップ１３１０）。実施形態によっては、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の構成要素の温度を判定する。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を温度未満閾値と比較する（ステップ１３１５）。ステップ１３１５において、内部電源１２０の温度が温度未満閾値（例えば、低温カットオフ閾値）以下である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するように構成されている。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の熱管理システム１２２に電力供給する（ステップ１３２０）。実施形態によっては、コントローラ２００は、２次電源６００を用いて熱管理システム１２２に電力供給する。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の構成要素の温度を増加させるために、熱管理システムの加熱モードを有効にする。加えて、コントローラ２００は、充電機能を有効にするために電力供給装置１００の動作条件が満たされているかどうかを判定するために、温度を温度未満閾値と比較し続けることができる。実施形態によっては、コントローラ２００はまた、熱を生成する電力供給装置１００の１つ以上の機能を有効にすることができる。
ステップ１３１５において、内部電源１２０の温度が温度未満閾値超である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するように構成されている。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の充電機能を有効にする（ステップ１３２５）。実施形態によっては、コントローラ２００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の特徴を有効にすることができる。コントローラ２００は、内部電源１２０が充電されている間、内部電源１２０のＳＯＣがＳＯＣ閾値に達するまで、内部電源１２０の電圧を受信又は測定し続ける（ステップ１３３０）。
図１４Ａは、電力供給装置１００のコントローラ２００によって実行される方法１４００を示している。コントローラ２００は、２次電源が存在することを判定する（ステップ１４０５）。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を受信又は測定する（ステップ１４１０）。実施形態によっては、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の構成要素の温度を判定する。コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を温度未満閾値と比較する（ステップ１４１５）。ステップ１４１５において、内部電源１２０の温度が温度未満閾値（例えば、低温カットオフ閾値）超である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するよう構成されている。例えば、コントローラ２００は、電力供給装置１００の充電機能を有効にする（ステップ１４２０）。実施形態によっては、コントローラ２００はまた、電力供給装置１００の１つ以上の特徴を有効にすることができる。
次いで、コントローラ２００は、電力供給装置１００の内部電源１２０の充電レートを選択する（ステップ１４２５）。いくつかの実施形態において、コントローラは、電力供給装置１００の温度に基づいて内部電源１２０の充電レートを選択する。例えば、コントローラ２００は、充電レートのセット（例えば、第１の充電レート、第２の充電レート、及び第３の充電レート）から、電力供給装置１００の充電レートを選択することができる。充電レートのセットの各充電レートは異なっており、階層（例えば、階層１、階層２、及び階層３）と関連付けられている。各階層は、最小温度閾値によって定義されてもよい。この例では、コントローラ２００は、内部電源１２０の温度を各階層の最小温度閾値と比較することができる。１つのシナリオでは、コントローラ２００は、内部電源１２０の温度が階層１の最小温度閾値未満であることを判定し、階層１に関連する第１のレートを選択する。別のシナリオでは、コントローラ２００は、内部電源１２０の温度が階層１の最小温度閾値以上であるが階層２の最小温度閾値未満であることを判定し、階層２に関連する第２のレートを選択する。更に別のシナリオでは、コントローラ２００は、内部電源１２０の温度が階層２の最小温度閾値以上であることを判定し、階層３に関連する第３のレートを選択する。
次いで、コントローラ２００は、電力供給装置１００の熱管理システム１２２の動作を制御する（ステップ１４３０）。例えば、コントローラ２００は、２次電源６００を使用して熱管理システム１２２に電力供給することができる。この例では、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の構成要素の温度を増加又は減少させるために、熱管理システム１２２の加熱モード及び冷却モードを制御する。コントローラ２００は、最大充電レート（例えば、第３のレート）を維持するために、閉ループ制御を使用して熱管理システム１２２の１つ以上のモードを有効にすることができる。
図１４Ｂは、電力供給装置１００のコントローラ２００によって実行される方法１４００の続きを示している。ステップ１４１５において内部電源１２０の温度を温度未満閾値と比較した後、内部電源１２０の温度が温度未満閾値（例えば、低温カットオフ閾値）未満である場合、コントローラ２００は、電力供給装置１００の１つ以上の機能及び／又は特徴を制御するように構成されている。実施形態によっては、コントローラ２００は、内部電源１２０の電圧を受信又は測定し、コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣを判定する。
コントローラ２００は、内部電源１２０のＳＯＣを低電圧閾値と比較する（ステップ１４３５）。ステップ１４３５において、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧閾値超である場合、コントローラ２００は、内部電源１２０を用いて熱管理システム１２２に電力供給するように構成されている（ステップ１４４０）。上述のように、内部電源１２０を使用して熱管理システム１２２に電力供給することは、有利には、電力供給装置１００の加熱効率を高める。ステップ１４３５において、内部電源１２０のＳＯＣが低電圧閾値以下である場合、コントローラ２００は、２次電源６００を用いて熱管理システム１２２に電力供給するように構成されている（ステップ１４４５）。
様々な実施形態では、コントローラ２００が「予冷」特徴を有効にして、ユーザに利益を提供するために、内部電源１２０がＥＯＤに達する必要はない。コントローラ２００は、例えば、ユーザが電力供給装置１００をオフにして、内部電源１２０が充電ＯＴ閾値を上回った場合、「予冷」特徴を作動させることができる。これにより、電力供給装置１００は、多数のシナリオにわたる充電イベントに対して実現可能な限り準備ができていることを確実にする。例えば、ユーザが内部電源１２０を部分的に放電し、内部電源１２０が充電ＯＴ閾値を超える温度に達し、及び電力供給装置１００がオフにされた場合、コントローラ２００は、「予冷」特徴を作動させて、電力供給装置１００の冷却を充電ＯＴ閾値を下回る温度まで加速させることができる。この場合、内部電源１２０が使用に対して十分な残留バッテリー容量を有するため、「予冷」特徴のランタイム持続時間は、リバウンド電圧を介して存在する（すなわち、バッテリーがＥＯＤに達しなかった）小さい使用可能エネルギーに制限されない。
したがって、本明細書に記載の実施形態は、とりわけ、熱管理システムに電力供給するための２次電源を含む電力供給装置を提供する。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。
１００ 電力供給装置
１１４ 電力入力ユニット
１１６ 電力出力ユニット
１１８ ディスプレイ
１２０ 内部電源
１２２ 熱管理システム（ＴＭＳ）
１２７Ａ サブコア監視回路
１２７Ｂ サブコア監視回路
１２７Ｎ サブコア監視回路
２００ コントローラ
４００ 入力電力変換ユニット
４０５ ＤＣバス
４１０ ＡＣ出力電力変換ユニット
４１５ ＤＣ出力電力変換ユニット
４２０ ユーザインターフェース
４２５ ネットワーク通信モジュール
４２６ プロセッサ
４２７ メモリ
４２８ アンテナ及び送受信機
４２９ ＲＴＣ
４３０ センサ
４４０ 処理ユニット
４４５ メモリ
４５０ 入力ユニット
４５５ 出力ユニット
４６０ 制御ユニット
４６５ 算術論理ユニット
４７０ レジスタ
５００ ＰＦＣ回路
５０５ ＤＣ－ＤＣコンバータ
５１０ 第１のＤＣ－ＤＣコンバータ
５１５ インバータ
５２０ 第２のＤＣ－ＤＣコンバータ
６００ ２次電源
９０５ 第１の特徴
９１０ 第２の特徴
９１５ 第Ｎの特徴

Claims (20)

  1. ポータブル電力供給装置であって、
    前記ポータブル電力供給装置に接続された装置に電力を供給するように構成された内部電源と、
    前記内部電源の温度を制御するように構成された熱管理システムと、
    前記内部電源を充電するように構成された電力入力ユニットと、
    前記内部電源によって出力された電力を供給するように構成された電力出力ユニットと、
    前記内部電源の前記温度を検出するように構成された第１の感知回路と、
    ２次電源と、
    プロセッサとメモリとを含むコントローラであって、
    前記第１の感知回路から前記内部電源の前記温度に関連する第１の信号を受信し、
    前記内部電源の前記温度に基づいて前記熱管理システムを有効にし、及び
    前記内部電源の前記温度に基づいて前記内部電源の充電を有効にする、
    ように構成された、コントローラと、
    を備える、ポータブル電力供給装置。
  2. 前記コントローラが、
    前記内部電源の前記温度及び温度閾値に基づいて前記内部電源の充電を有効にする、
    ように更に構成されている、請求項１に記載のポータブル電力供給装置。
  3. 前記コントローラが、
    前記２次電源を使用して前記熱管理システムに電力供給する、
    ように更に構成されている、請求項２に記載のポータブル電力供給装置。
  4. 前記内部電源の充電状態（「ＳＯＣ」）を検出するように構成された第２の感知回路を含み、
    前記コントローラが、
    前記第２の感知回路から前記内部電源の前記ＳＯＣに関連する第２の信号を受信し、
    前記内部電源の前記ＳＯＣがＳＯＣ閾値超であると判定したことに応じて、前記内部電源を使用して前記熱管理システムに電力供給する、
    ように更に構成されている、請求項１に記載のポータブル電力供給装置。
  5. 前記内部電源の充電状態（「ＳＯＣ」）を検出するように構成された第２の感知回路を含み、
    前記コントローラが、
    前記第２の感知回路から前記内部電源の前記ＳＯＣに関連する第２の信号を受信し、
    前記内部電源の前記ＳＯＣがＳＯＣ閾値未満であると判定することに応じて、前記２次電源を使用して前記熱管理システムに電力供給する、
    ように更に構成されている、請求項１に記載のポータブル電力供給装置。
  6. 前記コントローラが、
    前記内部電源の前記温度及び１つ以上の温度閾値に基づいて、前記内部電源の充電レートを選択し、前記１つ以上の温度閾値の各々が異なる充電レートに関連付けられている、
    ように更に構成されている、請求項１に記載のポータブル電力供給装置。
  7. 前記コントローラが、
    前記選択された充電レート及び前記内部電源の温度に基づいて、前記２次電源を使用して前記熱管理システムの動作を制御する、
    ように更に構成されている、請求項６に記載のポータブル電力供給装置。
  8. 前記ポータブル電力供給装置の前記２次電源が、再生可能エネルギー源である、請求項１に記載のポータブル電力供給装置。
  9. 前記ポータブル電力供給装置の前記２次電源が、外部電源から前記電力入力ユニットによって供給される、請求項１に記載のポータブル電力供給装置。
  10. 前記ポータブル電力供給装置の前記２次電源が、前記電力出力ユニットに接続された周辺装置によって供給される、請求項１に記載のポータブル電力供給装置。
  11. ポータブル電力供給装置であって、
    前記ポータブル電力供給装置に接続された装置に電力を供給するように構成された内部電源と、
    前記ポータブル電力供給装置の１つ以上の内部構成要素の温度を制御するように構成された熱管理システムと、
    内部電源を充電するように構成された電力入力ユニットと、
    前記内部電源によって出力された電力を供給するように構成された電力出力ユニットと、
    前記内部電源の前記温度を検出するように構成された第１の感知回路と、
    ２次電源と、
    プロセッサとメモリとを含むコントローラであって、
    前記第１の感知回路から前記１つ以上の内部構成要素の前記温度に関連する第１の信号を受信し、
    前記１つ以上の内部構成要素の前記温度に基づいて前記熱管理システムを有効にし、及び
    前記１つ以上の内部構成要素の前記温度に基づいて前記内部電源の充電を有効にする、
    ように構成された、コントローラと、
    を備える、ポータブル電力供給装置。
  12. 前記コントローラが、
    前記内部電源の前記温度及び温度閾値に基づいて前記内部電源の充電を可能にする、
    ように更に構成されている、請求項１１に記載のポータブル電力供給装置。
  13. 前記コントローラが、
    前記２次電源を使用して前記熱管理システムに電力供給する、
    ように更に構成されている、請求項１２に記載のポータブル電力供給装置。
  14. 前記内部電源の充電状態（「ＳＯＣ」）を検出するように構成された第２の感知回路を含み、
    前記コントローラが、
    前記第２の感知回路から前記内部電源の前記ＳＯＣに関連する第２の信号を受信し、
    前記内部電源の前記ＳＯＣがＳＯＣ閾値超であると判定したことに応じて、前記内部電源を使用して前記熱管理システムに電力供給する、
    ように更に構成されている、請求項１１に記載のポータブル電力供給装置。
  15. 前記内部電源の充電状態（「ＳＯＣ」）を検出するように構成された第２の感知回路を含み、
    前記コントローラが、
    前記第２の感知回路から前記内部電源の前記ＳＯＣに関連する第２の信号を受信し、
    前記内部電源の前記ＳＯＣがＳＯＣ閾値未満であると判定することに応じて、前記２次電源を使用して前記熱管理システムに電力供給する、
    ように更に構成されている、請求項１１に記載のポータブル電力供給装置。
  16. 前記コントローラが、
    前記１つ以上の内部構成要素の前記温度及び１つ以上の温度閾値に基づいて、前記内部電源の充電レートを選択し、前記１つ以上の温度閾値の各々が異なる充電レートに関連付けられている、
    ように更に構成されている、請求項１１に記載のポータブル電力供給装置。
  17. 前記コントローラが、
    前記選択された充電レート及び前記１つ以上の内部構成要素の温度に基づいて、前記２次電源を使用して前記熱管理システムの動作を制御する、
    ように更に構成されている、請求項１６に記載のポータブル電力供給装置。
  18. 前記ポータブル電力供給装置の前記２次電源が、再生可能エネルギー源である、請求項１１に記載のポータブル電力供給装置。
  19. 前記ポータブル電力供給装置の前記２次電源が、外部電源から前記電力入力ユニットによって供給される、請求項１１に記載のポータブル電力供給装置。
  20. 前記ポータブル電力供給装置の前記２次電源が、前記電力出力ユニットに接続された周辺装置によって供給される、請求項１１に記載のポータブル電力供給装置。
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