JP2023505668A - バッテリパック構成データに基づくガスエンジン交換装置のためのモータ制御 - Google Patents

Abstract

ガスエンジン交換装置は、ハウジングと、ハウジングに結合され、メモリ格納バッテリパック構成データを有するバッテリパックに取り外し可能に接続するように構成されるバッテリレセプタクルと、ハウジング内部に位置するモータと、モータからトルクを受け、ハウジングの側面から突出する動力取出シャフトと、バッテリパックからモータに電力を選択的に提供するように構成される電力スイッチングネットワークと、電力スイッチングネットワークに結合され、電力スイッチングネットワークを制御してモータを回転させるように構成される第１の電子プロセッサとを含む。第１の電子プロセッサは、バッテリレセプタクルへのバッテリパックの接続に応じてバッテリパック構成データを受信し、バッテリパック構成データに基づいて電力スイッチングネットワークを制御するように構成される。【選択図】図１０

Description

関連出願
本願は、２０１９年１２月１０日出願の米国仮特許出願第６２／９４６，２２６号明細書の利益を主張するものであり、それらの内容の全てを引用して本明細書中に組み込む。

本願は、ガスエンジン交換用モータユニットに関し、特に、動力機器と共に用いるためのガスエンジン交換用モータユニットに関する。

現在、幾つかのアウトドア動力機器（例えば芝生及び園芸用機器）並びに建設機器（例えばコンクリートミキサー、プレートコンパクタ）が動力機器を作動させるためのガスエンジンを含む。しかし、ガスエンジンは排出物を生じ、一般に動力機器の最適な性能に適応しない。

リチウムイオンバッテリパックにより動力供給され電気ブラシレスモータを使用する、パワーヘッドとも呼ばれる、ガスエンジン交換装置は、機器に動力供給する際にガスエンジンより幾つかの点で優れている。しかし、バッテリ動力供給ガスエンジン交換装置は、同様の大きさのガソリン動力供給エンジンと比較すると限られた運転時間を有し得る。ガソリンのエネルギー密度は電流リチウムイオンバッテリケミストリ又は他の幅広く利用可能なバッテリ技術よりも高い。

幾つかの実施形態において、ハウジングと、ハウジングに結合され、メモリ格納バッテリパック構成データを有するバッテリパックに取り外し可能に接続するように構成されるバッテリレセプタクルと、ハウジング内部に位置するモータと、モータからトルクを受け、ハウジングの側面から突出する動力取出シャフトと、バッテリパックからモータに電力を選択的に提供するように構成される電力スイッチングネットワークと、電子プロセッサとを含むガスエンジン交換装置が提供される。電子プロセッサは電力スイッチングネットワークに結合され、電力スイッチングネットワークを制御してモータを回転させるように構成される。電子プロセッサは、バッテリレセプタクルへのバッテリパックの接続に応じてバッテリパック構成データを受信し、バッテリパック構成データに基づいて電気モータを制御するように構成される。

幾つかの実施形態において、ハウジングと、ハウジングに結合され、第１の電子プロセッサを含むバッテリパックに取り外し可能に接続するように構成されるバッテリレセプタクルと、ハウジング内部に位置するモータと、モータからトルクを受け、ハウジングの側面から突出する動力取出シャフトと、バッテリパックからモータに電力を選択的に提供するように構成される電力スイッチングネットワークと、第２の電子プロセッサとを含むガスエンジン交換装置が提供される。第１の電子プロセッサは、バッテリレセプタクルへのバッテリパックの接続に応じてバッテリパック構成データを第２の電子プロセッサに通信するように構成される。第２の電子プロセッサは電力スイッチングネットワークに結合され、バッテリパック構成データに基づいて電力スイッチングネットワークを制御してモータを回転させるように構成される。第１の電子プロセッサは、バッテリパックの状態を監視し、閾値を逸脱している状態に応じて修正されたバッテリパック構成データを第２の電子プロセッサに通信するように構成される。第２の電子プロセッサは修正されたバッテリパック構成データに基づいて電気モータを制御するように構成される。

幾つかの実施形態において、ハウジングと、ハウジングに結合され、第１の電子プロセッサを含むバッテリパックに取り外し可能に接続するように構成されるバッテリレセプタクルと、ハウジング内部に位置するモータと、モータからトルクを受け、ハウジングの側面から突出する動力取出シャフトと、バッテリパックからモータに電力を選択的に提供するように構成される電力スイッチングネットワークと、第２の電子プロセッサとを含むガスエンジン交換装置が提供される。第２の電子プロセッサは電力スイッチングネットワークに結合され、電力スイッチングネットワークを制御してモータを回転させるように構成されるガスエンジン交換装置が提供される。第１又は第２の電子プロセッサの一方はバッテリパックの接続を検出するように構成され、それに応じて、第１の電子プロセッサはバッテリパック構成データを第２の電子プロセッサに通信するように構成される。第２の電子プロセッサはバッテリパック構成データに基づいて電気モータを制御するように構成される。

任意の実施形態を詳細に説明する前に、実施形態は、その用途において、以下の説明に記載するか、又は以下の図面に示す構成部品の構造及び配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本明細書中に説明する実施形態は、様々な方法において実施又は実行することが可能である。また、本明細書中で用いる表現及び用語は説明のためのものであり、制限するものとして見なしてはならないことは、理解されたい。本明細書中での「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、又は「ｈａｖｉｎｇ」、及びそれらの変形例の使用は、それ以降に挙げる項目及びその均等物並びに追加項目を包含することを意味する。用語「取り付けられる」、「接続される」、及び「結合される」は、広義に用いられ、直接的及び間接的両方の取り付け、接続、及び結合を包含する。更に、「接続される」及び「結合される」は、物理的若しくは機械的な接続或いは結合に限定されず、直接的又は間接的に関わらず、電気的な接続若しくは結合を含むことができる。加えて、項目のリストと共に本明細書中で用いるように、「及び／又は」とは、項目が全て一緒に、サブセットで、又は代替として取られる可能性があることを意味する（例えば、「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」は、Ａ；Ｂ；Ｃ；Ａ及びＢ；Ｂ及びＣ；Ａ及びＣ；又はＡ、Ｂ、及びＣを意味する）。

複数のハードウェア及びソフトウェアベースの装置、並びに複数の異なる構造的構成部品が、本明細書中に説明する実施形態を実装するために利用されてもよいことに留意されたい。更に、後続の段落において説明するように、図面に示す特定の構成は、例示的な実施形態として意図しており、他の代替の構成が可能である。用語「プロセッサ」、「中央処理装置」、及び「ＣＰＵ」は、特に指定のない限り交換可能である。用語「プロセッサ」又は「中央処理装置」若しくは「ＣＰＵ」が、特定の機能を実行するユニットを識別するものとして用いられる場合、特に指定のない限り、それらの機能は、単一のプロセッサ、又は並列プロセッサ、直列プロセッサ、タンデムプロセッサ、若しくはクラウド処理／クラウドコンピューティング構成を含む任意の形態で配置される複数のプロセッサによって実行することができることを理解されたい。

加えて、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、及び電子構成部品又はモジュールを含んでいてもよく、これらは、検討の目的のために、構成部品の大部分がハードウェアのみで実装されているかのように図示及び説明する可能性があることを理解されたい。しかし、当業者は、この詳細な説明を読むことに基づいて、少なくとも１つの実施形態において、電子ベースの態様が、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つ以上の処理ユニットによって実行可能なソフトウェア（例えば、非一時的コンピュータ読取可能媒体に格納される）において実装されてもよいことを認識するであろう。このため、複数のハードウェア及びソフトウェアベースの装置、並びに複数の異なる構造的構成部品が、実施形態を実装するために利用されてもよいことに留意されたい。

他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明及び添付図面の考慮によって明らかになるであろう。

実施形態によるガスエンジン交換装置の斜視図である。 図１のガスエンジン交換装置の平面図である。 図１のガスエンジン交換装置の略図である。 図１のガスエンジン交換装置のバッテリパックの斜視図である。 図４のバッテリパックの断面図である。 図１のガスエンジン交換装置のバッテリレセプタクルの断面図である。 図１のガスエンジン交換装置のモータの断面図である。 図１のガスエンジン交換装置のモータ、歯車列、及び動力取出シャフトの略図である。 図１のガスエンジン交換装置のブロック図である。 図１のガスエンジン交換装置におけるバッテリパック構成制御のための例示的な方法のフロー図である。 図１のガスエンジン交換装置を含むポンプシステムを示す。 図１のガスエンジン交換装置を含むミキシングシステムを示す。

図１及び２に示すように、動力機器の一部と共に用いるためのガスエンジン交換装置１０は、第１の側面１８と、第１の側面１８に隣接する第２の側面２２と、第２の側面２２に対向する第３の側面２６と、第１の側面１８に対向する第４の側面２８と、第２及び第３の側面２２、２６間に延在する第５の側面３０と、第５の側面３０に対向する第６の側面３２とを有するハウジング１４を含んでいる。ガスエンジン交換装置１０はまた、第１の側面１８でハウジング１４に結合されるフランジ３４と、ハウジング１４内部に位置する電気モータ３６と、第２の側面２２から突出し、モータ３６からのトルクを受け取る動力取出シャフト３８とを含んでいる。以下で更に詳細に説明するように、幾つかの実施形態において、動力取出シャフト３８は、第１の側面１８及びフランジ３４から突出している。図３に示すように、ガスエンジン交換装置１０はまた、ハウジング１４内部に位置決めされ、モータ３６に電気的に接続される配線及びコントローラ４６を含む制御電子機器４２も含んでいる。同様のガスエンジン交換装置１０は、２０１９年８月２６日出願の米国特許出願第１６／５５１，１９７号明細書に記載及び図示されており、その内容の全てを引用して本明細書中に組み込む。

図１～６に示すように、ガスエンジン交換装置１０はまた、ハウジング１４内のバッテリレセプタクル５４に取り外し可能に接続されてバッテリパック５０から制御電子機器４２を介してモータ３６に電流を伝達するバッテリパック５０も含んでいる。幾つかの実施形態において、複数のバッテリパック５０がハウジング１４における複数のバッテリレセプタクル５４に接続される。図４～６を参照すると、バッテリパック５０は、支持部６２と、バッテリパックハウジング５８によって支持される複数のバッテリセル６８に電気的に接続される第１の端子６６とを有するバッテリパックハウジング５８を含んでいる。支持部６２は、バッテリレセプタクル５４の相補突出部／凹部７４（図６に示す）と協働する突出部／凹部７０を有するスライドオン編成を提供する。図４～６に示す実施形態において、バッテリパック５０の突出部／凹部７０はガイドレールであり、バッテリレセプタクル５４の突出部／凹部７４はガイド凹部である。同様のバッテリパックは、２０１８年７月２日出願の米国特許出願公開第２０１９／０００６９８０号明細書に記載及び図示されており、その内容の全てを引用して本明細書中に組み込む。幾つかの実施形態において、バッテリセル６８は、最大約８０Ｖの公称電圧を有する。幾つかの実施形態において、バッテリセル６８は、最大約１２０Ｖの公称電圧を有する。幾つかの実施形態において、バッテリパック５０は、最大約６ｌｂの重量を有する。幾つかの実施形態において、バッテリセル６８のそれぞれは、最大２１ｍｍの直径及び最大約７１ｍｍの長さを有する。幾つかの実施形態において、バッテリパック５０は、最大２０個のバッテリセル６８を含む。幾つかの実施形態において、バッテリセル６８は直列に接続される。幾つかの実施形態において、バッテリセル６８は、約：２０Ａ～６０Ａ、２０Ａ～５０Ａ、３０Ａ～５０Ａ、２０Ａ～４０Ａ、又は４０Ａ～６０Ａの間の持続動作放電電流を出力するよう動作可能である。幾つかの実施形態において、バッテリセル６８のそれぞれは、約３．０Ａｈ～約５．０Ａｈの間の容量を有する。

様々な概念が本明細書においてガスエンジン交換装置に適用するものとして記載されているが、幾つかの実施形態において、これらの概念はモータが負荷ではない他の用途に適用し得る。例えば、負荷はバッテリパック５０により動力供給される照明システムであってもよい。

図６は、幾つかの実施形態によるガスエンジン交換装置１０のバッテリレセプタクル５４を示している。バッテリレセプタクル５４は、突出部／凹部７４と、第２の端子７８と、ラッチ機構８２と、電力切断スイッチ８６とを含んでいる。突出部／凹部７４は、バッテリパック５０をガスエンジン交換装置１０のバッテリレセプタクル５４に装着するようバッテリパック５０の突出部／凹部７０と協働する。バッテリパック５０がガスエンジン交換装置１０に装着されると、第２の端子７８及び第１の端子６６は電気的に接続される。ラッチ機構８２は、バッテリレセプタクル５４の表面から突出し、バッテリパック５０と係合してバッテリパック５０とバッテリレセプタクル５４との間の係合を維持するよう構成される。従って、バッテリパック５０は、バッテリパック５０がガスエンジン交換装置１０のハウジング１４によって支持可能であるように、バッテリレセプタクル５４に接続可能であり、それによって支持可能である。幾つかの実施形態において、バッテリパックレセプタクル５４は、モータ３６からバッテリパック５０に伝達される振動を抑制するために、モータ３６とバッテリパック５０との間に最大可能離間距離を生じる位置においてハウジング１４上に配置される。幾つかの実施形態において、エラストマー部材が、モータ３６からハウジング１４を介してバッテリパック５０に伝達される振動を抑制するために、バッテリパックレセプタクル５４上に配置される。

他の実施形態（図示せず）において、ラッチ機構８２は、ラッチ機構８２がバッテリパック５０上の対応する構造と係合してバッテリパック５０とバッテリレセプタクル５４との間の係合を維持するように、様々な位置（例えば、バッテリレセプタクル５４の側壁、端壁、上端壁等）に配設されてもよい。ラッチ機構８２は、ラッチ部材９４と動作可能に係合する枢動自在なアクチュエータ又はハンドル９０を含んでいる。ラッチ部材９４は、バッテリパックレセプタクル５４のボア９９内に摺動自在に配設され、付勢部材１０３（例えば、ばね）によってラッチ位置に向かって付勢されて、バッテリレセプタクル５４の表面を通って、バッテリパック５０内のキャビティ内に突出する。

ラッチ機構８２はまた、ラッチ部材９４をバッテリパック５０から引き出すハンドル９０の作動の間、バッテリパック５０をバッテリレセプタクル５４から電気的に接続／切断することを容易にする電力切断スイッチ８６（例えば、マイクロスイッチ）も含んでいる。電力切断スイッチ８６は、バッテリレセプタクル５４からバッテリパック５０を取り外す前に、ガスエンジン交換装置１０からバッテリパック５０を電気的に切断するよう作用してもよい。電力切断スイッチ８６は、ラッチ部材９４がラッチ位置（即ち、ラッチ部材９４が完全にバッテリパック５０のキャビティ内部にある場合）から中間位置に移動する場合に作動する。電力切断スイッチ８６は、コントローラ４６に電気的に接続されており、バッテリパック５０がガスエンジン交換装置１０から切断されていることを示す割込を生成してもよい。コントローラ４６が割込を受信すると、コントローラ４６は、電源切断動作を開始して、ガスエンジン交換装置１０の制御電子機器４２を安全に電源切断する。同様のラッチ機構及び切断スイッチは、米国特許出願公開第２０１９／０００６９８０号明細書に記載及び図示されており、引用して本明細書中に組み込んでいる。

図７に示すように、モータ３６は、外径９７を有するモータハウジング９６と、最大約８０ｍｍの公称外径１０１を有する固定子９８と、出力シャフト１０６を有し、固定子９８内部で回転するために支持される回転子１０２と、ファン１０８とを含んでいる。同様のモータは、米国特許出願公開第２０１９／０００６９８０号明細書に記載及び図示されており、引用して本明細書中に組み込んでいる。幾つかの実施形態において、モータ３６はブラシレス直流モータである。幾つかの実施形態において、モータ３６は、少なくとも約２７６０Ｗの電力出力を有する。幾つかの実施形態において、モータ３６の電力出力は、動作中に２７６０Ｗ未満に低下する可能性がある。幾つかの実施形態において、ファン１０８は、モータハウジング９６の直径９７大きい直径１０９を有している。幾つかの実施形態において、モータ３６は、迅速な過負荷制御のために電子クラッチ（図示せず）により停止させることができる。幾つかの実施形態において、モータ３６は、最大約４４３，６１９ｍｍ^３の体積を有する。幾つかの実施形態において、モータは、最大約４．６ｌｂの重量を有する。ハウジング１４は、空気が出口ベントを通して排出される前に、モータファン１０８が、空気を入口ベントを通して制御電子機器４２に沿って引き込んで、制御電子機器４２を冷却するように、入口ベント及び出口ベントを含んでいる。図７に示す実施形態において、モータ３６は内部回転子モータであるが、他の実施形態において、モータ３６は、最大約８０ｍｍの公称外径（即ち、回転子の公称外径）を有する外部回転子モータとすることができる。幾つかの実施形態において、モータは８０ｍｍを超える、例えば最大９０ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍ、１２０ｍｍ、又は１２５ｍｍの公称外径を有する。

図８を参照すると、モータ３６は、様々な構成で動力取出シャフト３８にトルクを伝達することができる。幾つかの実施形態において、出力シャフト１０６はまた、モータ３６がいかなる中間歯車列も欠いて動力取出シャフト３８を直接駆動するような、動力取出シャフト３８でもある。例えば、モータ３６は、直接駆動式多極数モータであってもよい。図８に示すように、他の実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、モータ３６から動力取出シャフト３８にトルクを伝達する歯車列１１０を含む。幾つかの実施形態において、歯車列１１０は、モータ３６から動力取出シャフト３８へのトルクの伝達を中断する機械クラッチ（図示せず）を含むことができる。幾つかの実施形態において、歯車列１１０は、出力シャフト１０６から動力取出シャフト３８にトルクを伝達する遊星トランスミッションを含んでいてもよく、出力シャフト１０６の回転軸は、動力取出シャフト３８の回転軸と同軸である。幾つかの実施形態において、歯車列１１０は、出力シャフト１０６の回転軸が、動力取出シャフト３８の回転軸からオフセットされ、それと平行となるように、回転子の出力シャフト１０６と係合する平歯車を含んでいる。幾つかの実施形態において、歯車列１１０は、出力シャフト１０６の回転軸が動力取出シャフト３８の回転軸に対して垂直となるように、傘歯車を含んでいる。傘歯車を利用する他の実施形態において、出力シャフト１０６の回転軸は、動力取出シャフト３８の回転軸に対して垂直、平行、又は同軸ではなく、動力取出シャフト３８はフランジ３４から突出している。

幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、オン／オフインジケータ（図示せず）を含んでいる。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、空中浮遊デブリをモータ３６及び制御電子機器４２の中に入れないようにするフィルタ（図示せず）を含んでいる。幾つかの実施形態において、フィルタは、汚れフィルタセンサ（図示せず）及び自己洗浄機構（図示せず）を含んでいる。幾つかの実施形態において、モータ３６は、減速又はぬかるみにはまり込む等の抵抗に遭遇する場合に、ガスエンジン応答を模倣するであろう。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、制御電子機器４２（図１及び２）を空冷するためのヒートシンク２０２をハウジング１４内に含んでいる。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は液冷式である。

幾つかの実施形態において、回転子１０２の出力シャフト１０６は、以下で更に説明するように、前進及び後退の両方の能力を有している。幾つかの実施形態において、前進及び後退能力は、余分な歯車及び時間遅延なしに前進／後退能力を達成することができないガスエンジンと比較して、歯車列１１０の歯車をシフトすることなく制御可能である。従って、ガスエンジン交換装置１０は、高速化、軽量化、低コスト化を提供する。ガスエンジン交換装置１０は、ガスエンジンと比較して、より少ない可動部品を有し、燃焼システムを持たないため、追加の速度、重量、及びコストの利点も提供する。

ガスエンジン交換装置１０は、長期間にわたって地面に対して任意の向き（垂直、水平、上下逆）で動作することが可能であり、１つの向き及びわずかな傾きで短時間しか動作することができない４サイクルガスエンジンに優る利点を与える。ガスエンジン交換装置１０は、ガス、オイル、又は他の流体を必要としないため、漏れ又は溢れを生じることなく、上下逆に又は任意の所与の側面で運転し、輸送し、保管することができる。

動作時において、ガスエンジン交換装置１０を用いてガスエンジンシステムを交換することができる。具体的には、ガスエンジン交換装置１０は、フランジ３４内の複数のアパーチャによって画成される第１のボルトパターンを第２のボルトパターンと整列させることによって、第２のボルトパターンを有する動力機器の一部に取り付けることができる。幾つかの実施形態において、フランジ３４は、アダプタがフランジ３４を動力機器に結合するように、フランジ３４自体と第２のボルトパターンを有する動力機器の一部のフランジとの間に配置される１つ以上の中間取付部材又はアダプタを含んでいてもよい。これらの実施形態において、アダプタは、フランジ３４の第１のボルトパターンがアダプタの第１のボルトパターンと整列し、アダプタの第２のボルトパターンが動力機器の一部に画成される第２のボルトパターンと整列し、それによってガスエンジン交換装置１０のフランジ３４が動力機器の一部に結合されることを可能にするように、第２のボルトパターン及び第１のボルトパターンの両方を含んでいる。

代替として、ガスエンジン交換装置１０は、動力取出シャフトと機器ビットとを動作可能に接続するベルトを設けることによって、ベルトシステムを用いて動力機器の一部に接続することができる。従って、ガスエンジン交換装置１０の動力取出シャフト３８は、機器を駆動するために用いることができる。

動作中、ガスエンジン交換装置１０のハウジング１４は、ガスエンジン交換装置１０において燃焼がないため、内燃ユニットのハウジングよりも比較的はるかに低温である。具体的には、ガスエンジンユニットの運転時、ガスエンジンユニットのハウジングは２２０℃以上となる。対照的に、ガスエンジン交換装置１０の運転時、ハウジング１４の外面の全ては、９５℃未満である。以下の表１及び２は、ガスエンジン交換装置１０のハウジング１４上の種々のコンポーネントの温度限界を更に具体的に列挙している。

以下の表１は、電動工具において通常用いられる種々のコンポーネントの米国保険業者安全試験所（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ’ｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）（ＵＬ）の温度限界を、それらのコンポーネントが金属、プラスチック、ゴム、木材、磁器、又はガラス質から形成されているかどうかに関して列挙している。例えば、少なくとも幾つかの実施形態において、プラスチックの定格温度がガスエンジン交換装置１０によって超えられることはない。

以下の表２は、バッテリパック５０のバッテリパックハウジング５８の種々のコンポーネントのＵＬ温度限界を、それらのコンポーネントが金属、プラスチック、又はゴムから形成されているかどうかに関して列挙している。例えば、少なくとも幾つかの実施形態において、プラスチックの定格温度がガスエンジン交換装置１０によって超えられることはない。

図９は、例示的な一実施形態によるガスエンジン交換装置１０の簡略化したブロック図を示している。図９に示すように、ガスエンジン交換装置１０は、電子プロセッサ３０２と、メモリ３０６と、バッテリパック５０と、電力スイッチングネットワーク３１０と、モータ３６と、回転子位置センサ３１４と、電流センサ３１８と、ユーザ入力装置３２２（例えば、スロットル、トリガ、又は電源ボタン）と、トランシーバ３２６と、インジケータ３３０（例えば、発光ダイオード）と、振動センサ３２０とを含んでいる。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、図９に示すものよりも少ない又は追加のコンポーネントを含む。例えば、ガスエンジン交換装置１０は、バッテリパック燃料計、作業灯、追加センサ、キルスイッチ、電力切断スイッチ８６等を含んでいてもよい。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２、メモリ３０６、電力スイッチングネットワーク３１０、回転子位置センサ３１４、電流センサ３１８、ユーザ入力装置３２２、トランシーバ３２６、インジケータ３３０、及び振動センサ３２０のうちの１つ以上を含む図９に示すガスエンジン交換装置１０の要素は、図３に示す制御電子機器４２の少なくとも一部を形成し、電子プロセッサ３０２及びメモリ３０６は、図３に示すコントローラ４６の少なくとも一部を形成している。

メモリ３０６は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他の非一時的コンピュータ読取可能媒体、又はそれらの組み合わせを含む。電子プロセッサ３０２は、メモリ３０６と通信してデータを格納し、格納されたデータを取り出すよう構成される。電子プロセッサ３０２は、メモリ３０６から命令及びデータを受信し、とりわけ命令を実行するよう構成される。特に、電子プロセッサ３０２は、メモリ３０６に格納された命令を実行して、本明細書中に説明する方法を実行する。

上で説明したように、幾つかの実施形態において、バッテリパック５０は、異なるバッテリパック５０をガスエンジン交換装置１０に着脱して、異なる量の電力をガスエンジン交換装置１０に提供してもよいように、ガスエンジン交換装置１０のハウジングに着脱自在に接続される。バッテリパック５０（例えば、公称電圧、持続動作放電電流、大きさ、セルの数、動作等）、並びにモータ３６（例えば、出力、大きさ、動作等）の更なる説明は、図１～８に関して上で提供されている。

電力スイッチングネットワーク３１０は、電子プロセッサ３０２がモータ３６の動作を制御することを可能にする。一般に、ユーザ入力装置３２２が押下される（又は他の方法で作動される）場合、電流が、電力スイッチングネットワーク３１０を介してバッテリパック５０からモータ３６に供給される。ユーザ入力装置３２２が押下されていない（又は他の方法で作動していない）場合、電流は、バッテリパック５０からモータ３６に供給されない。幾つかの実施形態において、ユーザ入力装置３２２が押下される量は、モータ３６の所望の回転速度に関連するか、又はそれに対応している。他の実施形態において、ユーザ入力装置３２２が押下される量は、所望のトルクに関連するか、又はそれに対応している。他の実施形態において、モータ３６に対して所望の回転速度又はトルクを提供するよう電子プロセッサ３０２と通信する別個の入力装置（例えば、スライダ、ダイヤル等）がガスエンジン交換装置１０に含まれる。

電子プロセッサ３０２がユーザ入力装置３２２から駆動要求信号を受信することに応じて、電子プロセッサ３０２は電力スイッチングネットワーク３１０を作動させてモータ３６に電力を供給する。電力スイッチングネットワーク３１０を介して、電子プロセッサ３０２は、モータ３６に利用可能な電流の量を制御し、それによってモータ３６の速度及びトルク出力を制御する。電力スイッチングネットワーク３１０は、多数の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、又は他の種類の電気スイッチを含んでいてもよい。例えば、電力スイッチングネットワーク３１０は、電子プロセッサ３０２からパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を受信してモータ３６を駆動する６－ＦＥＴブリッジ（図１０参照）を含んでいてもよい。

回転子位置センサ３１４及び電流センサ３１８は、電子プロセッサ３０２に結合され、ガスエンジン交換装置１０又はモータ３６の異なるパラメータを示す様々な制御信号を電子プロセッサ３０２に伝達する。幾つかの実施形態において、回転子位置センサ３１４は、１つのホールセンサ又は複数のホールセンサを含む。他の実施形態において、回転子位置センサ３１４は、モータ３６に取り付けられる直角位相エンコーダを含む。回転子位置センサ３１４は、モータ３６の回転子の磁石がホールセンサの面を横切って回転する場合の指標（例えば、パルス）等のモータフィードバック情報を電子プロセッサ３０２に出力する。更に他の実施形態において、回転子位置センサ３１４は、例えば、モータコイルにおいて生成される逆起電力（逆ｅｍｆ）の指標を提供する電圧又は電流センサを含む。電子プロセッサ３０２は、回転子位置センサ３１４、即ち、電圧又は電流センサから受信する逆起電力信号に基づいて、回転子位置、回転子速度、及び回転子加速度を特定してもよい。回転子位置センサ３１４は、電流センサ３１８と組み合わされて、電流及び回転子位置複合センサを形成することができる。この実施例において、複合センサは、モータ３６のアクティブ相コイルに流れる電流を提供し、また、モータ３６の１つ以上の非アクティブ相コイル内に電流を提供する。電子プロセッサ３０２は、アクティブ相コイルに流れる電流に基づいてモータに流れる電流を測定し、非アクティブ相コイル内の電流に基づいてモータ速度を測定する。

回転子位置センサ３１４からのモータフィードバック情報に基づいて、電子プロセッサ３０２は、回転子の位置、速度、及び加速度を特定することができる。モータフィードバック情報及びユーザ入力装置３２２からの信号に応じて、電子プロセッサ３０２は、制御信号を送信して、電力スイッチングネットワーク３１０を制御し、モータ３６を駆動する。例えば、電力スイッチングネットワーク３１０のＦＥＴを選択的に有効及び無効にすることによって、バッテリパック５０から受け取る電力を、モータ３６の回転子を回転させるよう、周期的にモータ３６の固定子巻線に選択的に印加する。モータフィードバック情報は、電子プロセッサ３０２によって用いられて、電力スイッチングネットワーク３１０への制御信号の適切なタイミングを保証し、場合によっては、閉ループフィードバックを提供して、モータ３６の速度を所望のレベルになるよう制御する。例えば、モータ３６を駆動するため、回転子位置センサ３１４からのモータ位置決め情報を用いて、電子プロセッサ３０２は、回転子磁石が固定子巻線に対してどこにあるかを特定し、（ａ）所定のパターンで次の固定子巻線対（又は複数の対）を励磁して所望の回転方向に回転子磁石に対して磁力を与え、（ｂ）先に励磁された固定子巻線対（又は複数の対）を消磁して回転子の回転方向と反対にある回転子磁石への磁力の印加を防ぐ。

電流センサ３１８は、ガスエンジン交換装置１０の動作中にモータ３６の電流レベルを監視又は検出し、検出された電流レベルを示す制御信号を電子プロセッサ３０２に提供する。電子プロセッサ３０２は、以下でより詳細に説明するように、検出された電流レベルを用いて電力スイッチングネットワーク３１０を制御してもよい。

トランシーバ３２６は、有線又は無線通信ネットワーク３３４による電子プロセッサ３０２と外部装置３３８（例えば、スマートフォン、タブレット、又はラップトップコンピュータ）との間の通信を可能にする。幾つかの実施形態において、トランシーバ３２６は、別個の送信及び受信コンポーネントを備えていてもよい。幾つかの実施形態において、トランシーバ３２６は、ガスエンジン交換装置１０に取り付けられる無線アダプタを備えていてもよい。幾つかの実施形態において、トランシーバ３２６は、電子プロセッサ３０２から受信する情報を搬送波無線信号に符号化し、通信ネットワーク３３４を介して外部装置３３８に符号化した無線信号を送信する無線トランシーバである。トランシーバ３２６はまた、通信ネットワーク３３４を介して外部装置３３８から受信する無線信号から情報を復号し、復号した情報を電子プロセッサ３０２に提供する。幾つかの実施形態において、トランシーバ３２６は、通信ネットワーク３３４を介して１つ以上の外部センサ３４０と通信する。例えば、外部センサ３４０は、ガスエンジン交換装置１０が取り付けられる機器に関連付けられてもよい。幾つかの実施形態において、外部センサ３４０は、速度センサ、位置センサ等である。幾つかの実施形態において、バッテリパック５０はトランシーバを含む。幾つかの実施形態において、バッテリパックトランシーバはトランシーバ３２６と無線で電動工具１０又は外部装置３３８と通信する。幾つかの実施形態において、外部装置３３８はデータ、例えばバッテリパック構成データを電動工具１０へ通信する。例えば、バッテリパック５０におけるトランシーバはバッテリパック構成データを外部装置３３８へ通信することができ、外部装置３３８はバッテリパック構成データを電動工具１０におけるトランシーバ３２６に通信することができる。

通信ネットワーク３３４は、ガスエンジン交換装置１０、外部装置３３８、及び外部センサ３４０間の有線又は無線接続を提供する。通信ネットワーク３３４は、近距離ネットワーク、例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨネットワーク、Ｗｉ－Ｆｉネットワーク等、又は長距離ネットワーク、例えば、インターネット、セルラーネットワーク等を備えていてもよい。

図９に示すように、インジケータ３３０はまた、電子プロセッサ３０２に結合され、電子プロセッサ３０２から制御信号を受信して、ガスエンジン交換装置１０の異なる状態に基づいてオン及びオフにするか、又はその他の場合は情報を伝達する。インジケータ３３０は、例えば、１つ以上の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、又は表示画面を含む。インジケータ３３０は、ガスエンジン交換装置１０の状態又はそれに関連する情報を表示するよう構成されてもよい。例えば、インジケータ３３０は、ガスエンジン交換装置１０の測定された電気的特性、ガスエンジン交換装置１０の状態、ガスエンジン交換装置１０のモード等を示すよう構成される。インジケータ３３０はまた、可聴又は触覚出力を介してユーザに情報を伝達する要素を含んでいてもよい。幾つかの実施形態において、インジケータ３３０は、動作中に負荷によって用いられている電力量を示すエコインジケータを含む。

ガスエンジン交換装置１０のコンポーネント間を示す接続は、図９では簡略化している。実際には、ガスエンジン交換装置のコンポーネントが電力及び制御信号のための幾つかの配線によって相互接続されるため、ガスエンジン交換装置１０の配線はより複雑である。例えば、電力スイッチングネットワーク３１０の各ＦＥＴは制御ラインによって電子プロセッサ３０２に別々に接続され、電力スイッチングネットワーク３１０の各ＦＥＴはモータ３６の端子に接続され、バッテリパック５０から電力スイッチングネットワーク３１０への電力ラインは正電線及び負／接地電線を含む、等である。加えて、電力線は、増加した電流を処理するよう大きなゲージ／直径を有することができる。更に、図示していないが、追加の制御信号及び電力ラインが、ガスエンジン交換装置１０の追加のコンポーネントを相互接続するために用いられる。

幾つかの実施形態において、バッテリパック５０は電子プロセッサ３３６、メモリ３３９、及び１つ又は複数のバッテリセンサ３４１を含む。メモリ３３９は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、非一時的コンピュータ読取可能媒体、又はそれらの組み合わせを含む。電子プロセッサ３３６は、メモリ３３９と通信してデータを格納し、格納したデータを取り出すように構成される。電子プロセッサ３３６は、メモリ３３９から命令及びデータを受信し、とりわけ命令を実行するように構成される。特に、電子プロセッサ３３６はメモリ３３９に格納された命令を実行して、本明細書中に説明するバッテリ制御機能を実施する。バッテリセンサ３４１は、温度バッテリパック５０と関連付けられた情報、例えば温度、充電の段階、放電率などを提供する。センサ３４１は情報を電子プロセッサ３３６に提供することができ、これは、例えばセンサデータをメモリ３３９に格納することができ、情報を分析することができ、反応して動くことができ、又はその両方であり得る。幾つかの実施形態において、メモリ３３９は、バッテリ構成データ、例えば最大放電電流、使用年数パラメータ（例えば製造日又は充電／放電サイクルの数）などを格納する。幾つかの実施形態において、バッテリ構成データは、例えばガスエンジン交換装置１０により特定され得るバッテリパック５０に関連付けられた静電容量、抵抗、インダクタンス、磁界強度などの値を読み取ること又は特定することにより非デジタル的に特定され得る。

バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６は、ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２と通信して、バッテリパック５０に関連付けられた構成データ及び状態データを交換する。幾つかの実施形態において、構成データはバッテリパックに関連付けられた最大放電電流を含む。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３３６はまた、例えば使用年数、充電の段階、放電率などバッテリパック５０に関連付けられた状態データを電子プロセッサ３０２に通信する。バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６は、有線又は無線インターフェースを通じてガスエンジン交換装置における電子プロセッサ３０２と通信することができる。

バッテリパック５０は電力供給能力に影響を及ぼすセルの特定の配置を有する。異なるセルタイプは、推奨される操作温度での異なる電流レベルを提供し得る。例えば、「３０Ｔ」セルは、バッテリパック５０の最大限許容される温度を下回る温度で熱平衡に至る特定の気流設計を備えたバッテリパック５０において３０Ａで連続的に放電することができ得る。「４０Ｔ」セルは、２５Ａでのみ同様の設計において放電させられることができ得る。ガスエンジン交換装置１０が３０Ａ放電に最適化される場合、これは、セル内部の利用可能なエネルギー全てを放電すること無しに同様の使用事例において「４０Ｔ」のバッテリパック５０において高温状態を生じ得る。高温状態に到達した場合、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６は、バッテリパック５０が許容可能な温度へ冷却されるまで障害状態を知らせ、バッテリパック５０における残りの充電がアクセスされ得るようになる前に電力を中断する。代替として、ガスエンジン交換装置１０が２５Ａ放電に最適化される場合、ガスエンジン交換装置１０はより低く、潜在的により好ましくない動作負荷ポイントで作動し、このことはガスエンジン交換装置１０の機能がより低い率で又はより低い効率で完了される結果を招き得る。

図１０は、図１のガスエンジン交換装置１０におけるバッテリパック構成制御のための例示的な方法４００のフロー図である。バッテリパック５０の接続又は挿入がブロック４０５で検出される。幾つかの実施形態においては、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６がバッテリパック５０の接続を検出する一方、他の実施形態においては、ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２がバッテリパック５０の接続を検出する。幾つかの実施形態において、バッテリパック５０の接続は、電子プロセッサ３３６又は電子プロセッサ３０２により、（ａ）電子プロセッサ３３６及び電子プロセッサ３０２の他方からの有線通信を使用して、又は（ｂ）特定の閾値を上回る抵抗又は電圧（例えば端子６６又は７８での）の変化を検出又は測定し信号を電子プロセッサ３３６又は電子プロセッサ３０２に提供するハードウェア検出回路により検出される。

バッテリパック構成データはブロック４１０でガスエンジン交換装置に通信される。幾つかの実施形態において、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６は、ブロック４０５での接続の検出に応じてバッテリパック構成データを送信する。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２はバッテリパック５０を記録してブロック４０５でのバッテリパック５０の挿入の検出に応じてバッテリパック構成データを取り出す。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２は、バッテリパック構成データをバッテリパック５０におけるメモリ３３９から直接読み取る。ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２がバッテリパック構成データをバッテリパック５０におけるメモリ３３９から直接読み取る実施形態において、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６は除かれてもよい。幾つかの実施形態において、バッテリパック構成データパラメータの１つ又は複数は測定されても又は推定されてもよい。例えば、電流を脈動させること及びパルスに応じてバッテリパック５０における電圧低下又は抵抗を測定することを含む技術がバッテリパック構成パラメータを測定するために用いられてもよい。

受信すると、ガスエンジン交換装置１０はバッテリパック構成データをメモリ３０６に格納する。幾つかの実施形態において、バッテリパック構成データは、例えばセルの大きさ、セル最高温度、最大放電電流、最低動作速度などのパラメータを含む。バッテリパック構成データは、製造時にバッテリパック５０のメモリ３３９に書き込まれても、認定されたサービスセンターにより定期点検又は較正周期の際に再度書き込まれてもよい。幾つかの実施形態において、最大放電電流は、熱的過負荷が生じずに放電を完了するまでバッテリパック５０が提供することができる最大電流を表す。

ブロック４１２において、ガスエンジン交換装置１０の電子プロセッサ３０２は、バッテリパック５０から受信したバッテリパック構成データによりモータ３６を作動させる。例えば、電子プロセッサ３０２は、バッテリパック５０から引き出された電流が特定の最大放電電流を超過しないことを確実にするために最大放電電流を考慮に入れたモータ制御アルゴリズムを使用してモータ３６を制御することができる。幾つかの実施形態において、電流センサ３１８はモータ電流などの電流パラメータを測定し、電子プロセッサ３０２により放電電流を推定するために用いられる。幾つかの実施形態において、電流センサ３１８はバッテリパック５０から引き出された電流を電流パラメータとして直接監視する。幾つかの実施形態において、バッテリセンサ３４１は電流パラメータとしてバッテリ電流を測定する。幾つかの実施形態において、モータ電流は、モータバックｅｍｆ信号を測定することにより、例えば回転子位置センサ３１４の出力から、又はモータ３６の電圧低下を測定することにより、間接的に測定される。

幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、バッテリパック構成データにおいて特定された最大放電電流と比較したバッテリパック５０から引き出された電流を監視しながら１００％ＰＷＭでモータを動作させる（すなわち１００％ＰＷＭデューティサイクルを有する制御信号を使用して電力スイッチングネットワーク３１０のスイッチを制御する）ことによりモータ制御アルゴリズムを初期化することができる。バッテリパック５０からの電流が最大放電電流に到達すると、電子プロセッサ３０２は、ＰＷＭパラメータを減少させ、１００％ＰＷＭ動作と比較して消費されている電量を減少させることができる。電子プロセッサ３０２は、最小限のデバイス動作設定又は０％ＰＷＭに到達するまでより低いＰＷＭパラメータを続けることができる。このやり方において、電子プロセッサ３０２は、ＰＷＭパラメータをガスエンジン交換装置１０の現在の周辺環境下での電流の引き出しに関連付ける動作曲線を生成することができる。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、最大放電電流に基づいて特定されるＰＷＭパラメータ上限をメモリ３０６に格納する。電子プロセッサ３０２は、バッテリパック５０から引き出された電流を連続的に監視せずにＰＷＭパラメータ上限に基づいてガスエンジン交換装置１０の操作を制御することができる。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、バッテリパック５０から引き出された電流を連続的に監視することができ、測定された電流を最大放電電流と比較することができ、最大放電電流を超える電流に応じてＰＷＭパラメータ、例えば電力スイッチングネットワーク３１０を駆動する信号のデューティサイクルを減少させることができる。

幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２により使用される制御アルゴリズムは、例えばセルの大きさ、セル最高温度、最大放電電流、放電状態など、バッテリパック構成データの関数として定義される、予め特定された動作パラメータ、例えばＰＷＭパラメータ上限を用いることができる。例えば、様々なバッテリパック構成データを関連するＰＷＭ限界にマッピングするルックアップテーブルが用いられてもよい。

幾つかの実施形態において、方法４００はブロック４１２で終了し、残りのステップは実行されない。他の実施形態において、方法はブロック４１５に進む。

ブロック４１５で、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６はバッテリパックの状態を監視する。幾つかの実施形態において、バッテリパックの状態は温度パラメータを含む。幾つかの実施形態において、バッテリパックの状態は、バッテリパックの交換のＣレート又はガスエンジン交換装置１０による電力使用を含む。バッテリパック５０に関連付けられた最大放電電流は一般に、バッテリパック５０を冷却するための気流設計など、作動中のバッテリパック５０の熱的状態に関する特定の仮定に基づいて設定される。特定の状態において、冷却は妥協されてもよく、又は周辺温度は実際の作動状態が仮定とは異なるように上げられてもよい。結果として、バッテリパック５０の温度は、最大放電電流をガスエンジン交換装置１０が超えない場合であっても障害閾値に近づき得る。幾つかの実施形態において、最大放電電流は、バッテリパック５０について仮定された放電率に基づいて設定されてもよい。例えば、バッテリパック５０は既知の時間の間最大放電電流で電力を送達することができると仮定されてもよく、それにより放電率を特定する。充電が放電する実際の率は、温度又は他の要因など状態に基づいて異なってもよい。幾つかの実施形態において、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６はバッテリパックの状態としてバッテリパック放電率を監視する。

バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６は、バッテリパック５０の状態がブロック４２０で閾値を逸脱しているかどうか特定する。例えば、バッテリセンサ３４１により測定されたバッテリパック５０の温度は閾値を超えることができ、又はバッテリパック減少率は閾値を超えることができる。幾つかの実施形態において、閾値は、電力中断の原因となり得る障害閾値未満のレベルに設定される。

ブロック４２０で閾値を逸脱した場合、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６はバッテリパック構成データを修正する。例えば、バッテリパック５０の最大放電電流は減少させられ得る。バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６が除かれる実施形態において、ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２はバッテリセンサ３４１からデータを受信することができ、バッテリパック５０の状態がブロック４２０での閾値を違反しているかどうか特定することができ、バッテリパック構成データを修正することができる。

修正されたバッテリパック構成データは、ブロック４２５でガスエンジン交換装置１０に通信される。幾つかの実施形態において、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６は修正されたバッテリパック構成データをガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２へ転送する。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０における電子プロセッサ３０２は、バッテリパック構成データの変化を特定するために規則的な間隔で又は作動サイクルの間にバッテリパック５０を記録する。バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６が除かれる実施形態において、電子プロセッサ３０２はバッテリパック構成データを修正する

幾つかの実施形態において、修正されたバッテリパック構成データを受信すると、電子プロセッサ３０２は修正されたバッテリパック構成データ（例えば更新された又は上書きされた以前のバッテリパック構成データ）をメモリ３０６に格納し、それによりその制御アルゴリズムを修正する。例えば、修正された最大放電電流はメモリ３０６に格納されてもよい。幾つかの実施形態において、上で説明したＰＷＭ初期化ルーチンは新たなＰＷＭ限界を生成するために繰り返されてもよく、又はルックアップテーブルは修正されたバッテリパック構成データに基づいてアクセスされてもよい。より後の時点で、例えばバッテリパック５０の温度がより低いレベルに下げられた後で、バッテリパック５０における電子プロセッサ３３６はバッテリパック構成データを再び修正して最大放電電流を増加させることができる。このやり方において、バッテリパック５０に関連付けられた最大放電電流は、ガスエンジン交換装置１０の実際の動作環境に基づいて動的に制御されてもよい。

本方法は次いで、電子プロセッサ３０２がブロック４２５で修正されたバッテリパック構成データにより（すなわち修正されたバッテリパック構成データにより）モータを作動させるブロック４１２に戻る。

ガスエンジン交換装置１０によって駆動される、上で説明した機械システムは、内燃機関によって駆動される従来の機器に勝る多くの利点を含み、その幾つかを以下に説明する。

幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、新しい機器と嵌合することができ、メモリ３０６は、新しい機器との動作のためにガスエンジン交換装置１０を最適化するよう再プログラムすることができる。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、ガスエンジン交換装置１０がどの種類の新しい機器と嵌合しているかを自動的に認識し、それに応じてガスエンジン交換装置１０の動作を管理する。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、新しい機器との無線周波数識別（ＲＦＩＤ）通信を介して、ガスエンジン交換装置１０がどの機器と嵌合しているかを自動的に検出することができる。

幾つかの実施形態において、メモリ３０６は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ又はＷｉ－Ｆｉ通信プロトコルのどちらか一方を介して再プログラム可能である。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、同じ機器の異なる使用のための制御モードを有する。制御モードは、プリセット又はユーザプログラム可能であってもよく、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ又はＷｉ－Ｆｉを介して遠隔でプログラムされてもよい。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、ガスエンジン交換装置１０が機器に対して一方向制御を行うことができるように、又はオペレータがスマートフォンアプリケーションを用いてガスエンジン交換装置１０に対して一方向制御を行うことができるように、マスター／スレーブ機器間通信及び連携を利用する。

幾つかの実施形態において、オペレータ又は相手先商標製造会社（ＯＥＭ）は、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）のようなインターフェースを介して電子プロセッサ３０２を通じてガスエンジン交換装置１０の速度を制御する限定されたアクセスを許可される。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、歯車列１１０内の単一の歯車セットにより、ガソリンエンジンよりも広範囲の速度選択が可能である。例えば、制御電子機器４２は、２，０００ＲＰＭ未満でモータ３６を駆動するよう構成され、これは、ガソリンエンジンが可能ないかなる速度よりも低く、これにより、関連する機器が、バッテリパック５０の全放電にわたってガソリンエンジンよりも大きな全実行時間を有することが可能になる。加えて、制御電子機器４２は、３，６００ＲＰＭを超えてモータを駆動するよう構成され、これは、ガソリンエンジンが可能ないかなる速度よりも高く、より多くのトルクを出力する能力を有する。モータ３６のより広い速度範囲は、ガソリンエンジンよりも高い効率及び能力を提供する。幾つかの実施形態において、オペレータは、速度に加えてモータ３６によって引き出される電流を制御するアクセスを有することができる。

幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、データを記録し、報告するよう構成される。例えば、電子プロセッサ３０２は、ガスエンジン交換装置１０の状態を監視し、読み取るための有線又は無線診断を提供するよう構成される。例えば、電子プロセッサ３０２は、例えばレンタルシナリオにおいて、ガスエンジン交換装置１０の実行時間を監視し、記録することができる。幾つかの実施形態において、モータ３６及び電子プロセッサ３０２は、バッテリパック５０を充電するために回生制動を用いる。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、照明又は付属品のためのＤＣ出力を含む。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、電圧、電流、動き、速度、及び／又は熱電対を介してガスエンジン交換装置１０の異常又は動作不良を検出することができる。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、ガスエンジン交換装置１０の意図しない使用又は停止を検出することができる。ガスエンジン交換装置１０によって駆動される機器が意図した特性で動作していない場合、又は正しく若しくは安全に用いられていない場合、電子プロセッサ３０２は、異常を検出し、ガスエンジン交換装置１０を停止させることができる。例えば、ガスエンジン交換装置１０は、ガスエンジン交換装置１０及び機器が意図した向きにあるかどうかを感知する１つ以上の加速度計を含むことができる。また、ガスエンジン交換装置１０が意図した向きにない（即ち、機器が転倒した）と電子プロセッサ３０２が特定した場合、電子プロセッサ３０２は、ガスエンジン交換装置１０を停止させることができる。

幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、加速度計、ジャイロスコープ、ＧＰＳユニット、又はリアルタイムクロック等の、動力機器の一部と共に用いるためのユーザ選択センサと電気的に接続するアクセス可能なセンサポート（図示せず）を含み、オペレータが、電子プロセッサ３０２によって感知及び検出される変数をカスタマイズすることを可能にする。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、視覚的、聴覚的、又は触覚的通知を介して、バッテリが消耗している場合等のバッテリパック５０の状態をオペレータに示すことができる。幾つかの実施形態において、電子プロセッサ３０２は、ウインチ等の補助装置を駆動するよう、モータ３６とは別個の補助モータを動作させることができる。補助モータは、ガスエンジン交換装置１０の内部又は外部にあってもよい。

幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、タッチディスプレイ又はノブ及びボタンの組み合わせ等のカスタマイズ可能なユーザインターフェース上のデジタル制御を含むことができる。対照的に、アナログガソリンエンジンは、かかるデジタル制御を含んでいない。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０のためのユーザインターフェースは、モジュール式、有線式、又は無線式とすることができ、ガスエンジン交換装置１０に取り付け可能であるか、又は手持ち式とすることができる。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、バッテリパック５０の充電及び温度等のガスエンジン交換装置１０のある特定の特性のための状態インジケータを含む、遠隔制御により制御することができる。幾つかの実施形態において、ガスエンジン交換装置１０は、遠隔のプログラム可能な装置により状態表示を提供することができる。

図１１及び１２は、上で説明した方法４００を実装するガスエンジン交換装置１０により駆動される動力機器の例を示す。図１１は、ガスエンジン交換装置１０を維持するフレーム１１０２とポンプ１１０４とを含むポンプシステム１１００を示し、ガスエンジン交換装置１０はポンプ１１０４を駆動するよう動作可能である。図示のポンプ１１０４は、ポンプ１１０４の入口１１０８からポンプ１１０４の出口１１１０へ移動させるよう軸を中心として回転自在な、ポンプ１１０４のハウジング１１０６内部に位置決めされるインペラを有する遠心ポンプである。図１２は、ガスエンジン交換装置１０及びミキシングドラム１２１０を支持するフレーム１２０５を含むミキシングシステム１２００を示しており、ガスエンジン交換装置１０はミキシングドラム１２１０を回転させるように動作可能である。

Claims (20)

1. ガスエンジン交換装置であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに結合され、メモリ格納バッテリパック構成データを有するバッテリパックに取り外し可能に接続するように構成されるバッテリレセプタクルと、
   前記ハウジング内部に位置するモータと、
   前記モータからトルクを受け、前記ハウジングの側面から突出する動力取出シャフトと、
   前記バッテリパックから前記モータに電力を選択的に提供するように構成される電力スイッチングネットワークと、
   前記電力スイッチングネットワークに接続され、前記電力スイッチングネットワークを制御して前記モータを回転させるように構成される第１の電子プロセッサであって、
   前記バッテリレセプタクルへの前記バッテリパックの接続に応じて前記バッテリパック構成データを受信し、
   前記バッテリパック構成データに基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御するように構成される第１の電子プロセッサと
   を備えるガスエンジン交換装置。
2. 前記第１の電子プロセッサは、前記メモリから前記バッテリパック構成データを読み取るように構成される、請求項１に記載のガスエンジン交換装置。
3. 前記バッテリパック構成データは最大放電電流を含み、
   前記第１の電子プロセッサは、前記最大放電電流に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御する際に使用されるパルス幅変調パラメータを制御するように構成される、請求項１に記載のガスエンジン交換装置。
4. 前記第１の電子プロセッサは前記最大放電電流に基づいて前記パルス幅変調パラメータの上限を生成し、
   前記パルス幅変調パラメータの前記上限に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御するように構成される、請求項３に記載のガスエンジン交換装置。
5. 前記ガスエンジン交換装置は電流パラメータを測定するように構成された電流センサを含み、
   前記電流パラメータはバッテリ電流又はモータ電流の少なくとも１つを含み、
   前記第１の電子プロセッサは、前記電流パラメータ及び前記最大放電電流に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御する際に使用される前記パルス幅変調パラメータを制御するように構成される、請求項３に記載のガスエンジン交換装置。
6. 前記バッテリパックは、
   前記メモリから前記バッテリパック構成データを読み取り、
   前記バッテリパック構成データを前記第１の電子プロセッサに通信するように構成される第２の電子プロセッサを含む、請求項１に記載のガスエンジン交換装置。
7. 前記バッテリパックは、
   前記バッテリパックの状態を監視し、
   閾値を逸脱している状態に応じて修正されたバッテリパック構成データを前記第１の電子プロセッサに通信する
   ように構成される第２の電子プロセッサを含み、
   前記第１の電子プロセッサは、
   前記修正されたバッテリパック構成データに基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御して前記モータを回転させるように構成される、
   請求項１に記載のガスエンジン交換装置。
8. ガスエンジン交換装置であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに結合され、第１の電子プロセッサを含むバッテリパックに取り外し可能に接続するように構成されるバッテリレセプタクルと、
   前記ハウジング内部に位置するモータと、
   前記モータからトルクを受け、前記ハウジングの側面から突出する動力取出シャフトと、
   前記バッテリパックから前記モータに電力を選択的に提供するように構成される電力スイッチングネットワークと、
   前記電力スイッチングネットワークに接続され、前記電力スイッチングネットワークを制御して前記モータを回転させるように構成される第２の電子プロセッサと
   を備え、
   前記第１又は第２の電子プロセッサの一方は前記バッテリレセプタクルへの前記バッテリパックの接続を検出するように構成され、それに応じて、前記第１の電子プロセッサはバッテリパック構成データを前記第２の電子プロセッサに通信するように構成され、
   前記第２の電子プロセッサは前記バッテリパック構成データに基づいて前記電気モータを制御するように構成される、ガスエンジン交換装置。
9. 前記バッテリパックは前記バッテリパック構成データを格納するように構成されるメモリを含み、
   前記第２の電子プロセッサは前記メモリから前記バッテリパック構成データを読み取るように構成される、請求項８に記載のガスエンジン交換装置。
10. 前記バッテリパック構成データは最大放電電流を含み、
    前記第２の電子プロセッサは、前記最大放電電流に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御する際に使用されるパルス幅変調パラメータを制御するように構成される、請求項８に記載のガスエンジン交換装置。
11. 前記第２の電子プロセッサは、
    前記最大放電電流に基づいて前記パルス幅変調パラメータの上限を生成し、
    前記パルス幅変調パラメータの前記上限に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御するように構成される、請求項１０に記載のガスエンジン交換装置。
12. 更に、
    電流パラメータを測定するように構成された電流センサを備え、前記電流パラメータはバッテリ電流又はモータ電流の少なくとも１つを含み、
    前記第２の電子プロセッサは、前記電流パラメータ及び前記最大放電電流に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御する際に使用される前記パルス幅変調パラメータを制御するように構成される、請求項１１に記載のガスエンジン交換装置。
13. 前記第１の電子プロセッサは、
    前記バッテリパックの状態を監視し、
    閾値を逸脱している前記状態に応じて修正されたバッテリパック構成データを前記第２の電子プロセッサに通信するように構成され、
    前記第２の電子プロセッサは
    前記修正されたバッテリパック構成データに基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御して前記モータを回転させるように構成される、請求項８に記載のガスエンジン交換装置。
14. ハウジングと、前記ハウジングに結合され、メモリ格納バッテリパック構成データを有するバッテリパックに取り外し可能に接続するように構成されるバッテリレセプタクルと、前記ハウジング内部に位置するモータと、前記モータからトルクを受け、前記ハウジングの側面から突出する動力取出シャフトと、前記バッテリパックから前記モータに電力を選択的に提供するように構成される電力スイッチングネットワークと、前記電力スイッチングネットワークに接続され、前記電力スイッチングネットワークを制御して前記モータを回転させるように構成される第１の電子プロセッサとを含むガスエンジン交換装置を操作するための方法であって、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記バッテリレセプタクルへの前記バッテリパックの接続に応じて前記バッテリパック構成データを受信することと、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記バッテリパック構成データに基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御することと、を含む、
    方法。
15. 更に、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記メモリから前記バッテリパック構成データを読み取ること、を含む、
    請求項１４に記載の方法。
16. 前記バッテリパック構成データは最大放電電流を含み、前記方法は更に、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記最大放電電流に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御する際に使用されるパルス幅変調パラメータを制御すること、を含む、
    請求項１４に記載の方法。
17. 更に、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記最大放電電流に基づいて前記パルス幅変調パラメータの上限を生成することと、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記パルス幅変調パラメータの前記上限に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御することと、を含む、
    請求項１６に記載の方法。
18. 前記ガスエンジン交換装置は更に、電流パラメータを測定するように構成された電流センサを含み、前記電流パラメータはバッテリ電流又はモータ電流の少なくとも１つを含み、前記方法は更に、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記電流パラメータ及び前記最大放電電流に基づいて前記電力スイッチングネットワークを制御する際に使用される前記パルス幅変調パラメータを制御すること、を含む、
    請求項１６に記載の方法。
19. 前記バッテリパックは第２の電子プロセッサを含み、前記方法は更に、
    前記第２の電子プロセッサによって、前記メモリから前記バッテリパック構成データを読み取ることと、
    前記第２の電子プロセッサによって、前記バッテリパック構成データを前記第１の電子プロセッサに通信することと、を含む、
    請求項１４に記載の方法。
20. 前記バッテリパックは第２の電子プロセッサを含み、前記方法は更に、
    前記第２の電子プロセッサによって、前記バッテリパックの状態を監視することと、
    前記第２の電子プロセッサによって、閾値を逸脱している前記状態に応じて修正されたバッテリパック構成データを前記第１の電子プロセッサに通信することと、
    前記第１の電子プロセッサによって、前記電力スイッチングネットワークを、前記修正されたバッテリパック構成データに基づいて前記モータを回転させるよう制御することと、を含む、
    請求項１４に記載の方法。
    

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