专利名称：电力供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及向电气设备供给电力的装置，尤其涉及从多个电池向电气设备供给电力的装置。
背景技术：
以电池为电源的电气设备普遍被利用。这种电气设备通过使用多个电池能够实现输出的提高、动作时间的延长。即，若使用串联连接的多个电池，则可以提高电气设备的输出，若使用并联连接的多个电池，则可以延长电气设备的动作时间。日本特开2000-308268号公报公开了在电源中使用两个电池块的电动工具。该电动工具可以串联连接所安装的两个电池块，也可以并联连接所安装的两个电池块。因此，当电动工具用于重型作业时，能够串联连接两个电池块来提高电动工具的输出，当电动工具用于轻型作业时，能够并联连接两个电池块来延长电动工具的动作时间。
发明内容
通常，通过串联连接多个电池可以向电气设备供给大的电力。但是，当串联连接多个电池时，若各个电池实质上不处于同一状态，则不能充分地供给蓄积在多个电池中的电力。例如，假设残留在各个电池中的电能不均等。在串联连接的多个电池的各个电池中流动同一电流，各个电池实质上放出同一电力。因此，残留的电能少的电池会比其他的电池提前耗尽电力。而且，若仅一部分的电池耗尽电力，则即使其他的电池中残留有能量，也不能从串联连接的多个电池供给电力。但是，只要不是新购入，难以准备残留的电能实质上相同的多个电池。此外，若电池是可以再充电的电池(二次电池)，则也可以预先充满各个电池来使残留的电能在多个电池之间实质上相等。但是，二次电池的充电容量(满充电时的残留电能)随着该二次电池的使用履历(使用周期、使用期限、经验温度等)而减少。因此，即使预先充满各个电池， 若各个电池具有不同的使用履历，则残留的电能也会产生差异。鉴于上述问题，本说明书提供下述技术，即使各个电池中残留的电能实质上不相同，也能够串联连接电池来向电气设备供给大功率电力，并且能够向电气设备供给更多的蓄积在多个电池中的电力。本说明书公开了从多个电池向电气设备供给电力的电力供给装置。该电力供给装置具备至少可以安装三个电池的电池安装部和电连接安装于电池安装部的至少三个电池的连接电路。连接电路的特征在于，使至少两个电池并联连接，并且使其他的至少一个电池与并联连接的该至少两个电池串联连接。本说明书所称的电池不限于电池单元(battery cell)，也包括内置多个电池单元的电池块、组合电池。另外，电池不限于可以再充电的二次电池，也可以是不可以再充电的一次电池。在该装置中，若在电池安装部中安装至少三个电池，则至少两个电池并联连接，其他的至少一个电池与并联连接的至少两个电池串联连接。换言之，至少两个电池串联连接， 其他的至少一个电池与串联连接的两个电池中的任意一个并联连接。根据该连接方式，通过串联连接至少两个电池，可以向电气设备供给大功率电力，通过并联连接一部分的电池， 可以减少一部分电池的放电的电力。 例如，假设各个电池中残留的电能不均。该情况下，上述的装置可以使残留的电能少的电池与其他的电池并联连接，使残留的电能多的电池与并联连接的电池群串联连接。 该情况下，残留的电能少的电池放电的电力变小，残留的电能多的电池放电的电力变大。其结果，各个电池中残留的电能的差会缩小。可以避免仅一部分的电池的电力提前耗尽这一情况，可以使蓄积在所有的电池中的电力更多地供给给电气设备。
优选所述的连接电路不变更安装在电池安装部中的电池的位置就可以变更并联连接的电池的组合。由此，不用从电池安装部中卸下电池就可以适当地变更电池的连接方式。优选上述的装置根据残留在各个电池中的电能来变更电池的连接方式。然而，电池的输出电压、电池的通电电流根据残留在电池中的电能而变化。因此，优选根据电池的输出电压、电池的通电电流来变更电池的连接方式。或者，残留在电池中的电能根据电池的使用履历而减少。因此，即使各个电池的残留的电能不明，还优选根据各个电池的使用履历 (使用周期、使用期限、经验温度等)来变更电池的连接方式。进而，由于电池的内部电阻根据电池的使用履历而上升，因此还优选根据电池的内部电阻来变更电池的连接方式。另外， 电池的内部电阻越高，放电时的发热量会越多。因此，还优选根据电池的温度来变更电池的连接方式。进而，不限于根据电池的内部电阻，还优选根据表示电池的劣化状态的其他的指标来变更电池的连接方式。如上所述，优选电池的连接方式根据上述的残留的电能、输出电压、通电电流、使用履历、内部电阻、温度、劣化状态之类的表示各个电池的状态的指标来变更。因此，优选上述的电力供给装置具备检测部，其检测至少一个表示安装于电池安装部的各个电池的状态的指标；以及处理部，其基于检测部检测到的指标来执行分组处理，该分组处理按照至少一个电池组包含至少两个电池的方式，将安装在电池安装部中的至少三个电池分组为至少两个电池组。该情况下，优选所述的连接电路使划分为同一电池组的电池并联连接，并且使划分为不同的电池组的电池串联连接。根据该电力供给装置，能够根据表示各个电池的状态的指标来自动地变更电池的连接方式。优选所述的检测部至少检测残留在各个电池中的电能。该情况下，优选处理部按照每个电池组的合计电能之间产生的差小的方式来执行所述分组处理。具体而言，可举出一例，优选对至少两种分组计算每个电池组的合计电能之间产生的差，选择该差小的分组。 由此，即使当各个电池中残留的电能不均等时，也可以避免仅一部分的电池的电力提前耗尽这一情况，可以使蓄积在所有的电池中的电力更多地供给给电气设备。但是，分组处理不限于该方式，也可以基于残留电能来对电池块排序，基于该排序来进行分组。举出一例，例如当为三个电池块时，可以如下进行分组若将残留电能最大的电池块分为一个组，较少的两个电池块分为一个组，则不必计算每个电池组的合计电能之间产生的差，该差也最小。优选还具备断路器，该断路器在电池的连接方式被变更的期间，电切断所述连接电路。这里，断路器可以是有接点的继电器，也可以是无接点的半导体开关。若设置有这样的断路器，则可以防止电池的连接方式被变更时，电池之间误短路。优选所述的断路器不管连接电路形成的电池的连接方式如何，都位于串联连接的两个电池之间。由此，不论电池的连接方式怎样被变更，都可以防止电池之间误短路。根据本说明书所公开的技术，即使残留在各个电池中的电能实质上不相同，串联连接电池而能够向电气设备供给大功率电力，并且能够将更多的蓄积在多个电池中的电力供给给电气设备。
图1示意地表示实施例的电力供给系统。图2是表示电力供给系统的电气构造的电路图。图3(a) 图3(f)分别表示在电力供给系统中可以实现的电池块的连接方式。图4A是与图4B —起表示电力供给系统的动作的流程图。这里，图4A的X与图4B 的X相连，图4A的Y与图4B的Y相连。图4B是与图4A —起表示电力供给系统的动作的流程图。图5(a)表示连接电路对四个电池块形成的连接方式的一个例子，图5(b)示意地表示图5(a)的连接方式。图6(a)表示连接电路对四个电池块形成的连接方式的另一例，图6(b)示意地表示图6(a)的连接方式。图7是表示各个电池块的通电电流随时间变化的图表。图8(a)表示连接电路对三个电池块最初形成的连接方式的一个例子，图8(b)示意地表示图8(a)的连接方式。图8(c)表示连接电路对三个电池块形成的变更后的连接方式的一个例子，图8(d)示意地表示图8(c)的连接方式。图9(a)表示连接电路对三个电池块最初形成的连接方式的另一例，图9(b)示意地表示图9(a)的连接方式。图9(c)表示连接电路对三个电池块形成的变更后的连接方式的另一例，图9(d)示意地表示图9(c)的连接方式。图10(a)表示连接电路对三个电池块最初形成的连接方式的另一例，图10(b)示意地表示图10(a)的连接方式。图10(c)表示连接电路对三个电池块形成的变更后的连接方式的另一例，图10(d)示意地表示图10(c)的连接方式。图IlA是与图IlB —起表示实施例2的电力供给系统的动作的流程图。这里，图 IlA的X与图IlB的X相连，图IlA的Y与图IlB的Y相连。图IlB是与图IlA —起表示实施例2的电力供给系统的动作的流程图。图12是表示与六个电池块对应的连接电路的构成例。
具体实施例方式(实施例1)参照附图，对实施例的电力供给系统进行说明。如图1所示，电力供给系统具备电力供给装置10和多个电池块100。电力供给装置10是安装有多个电池块100，从多个电池块100向电动工具200供给电力的装置。这里，电力供给装置10不限于向电动工具200供给电力，也可以向其他的电气设备供给电力。另外，本实施例的电力供给装置10与电动工具200独立，但电力供给装置10也可以与供给电力的电气设备组成一体。电力供给装置10具有四个电池安装部12。四个电池安装部12设置在电力供给装置10的壳体。在各个电池安装部12以可装卸的方式安装电池块100。各个电池块100是用于电动工具的电池块，也可以单独地在各种电动工具中使用。举出一例，各个电池块100 的输出电压实质上为18伏特。电力供给装置10从安装于四个电池安装部12的电池块100向电动工具200供给电力。这里，电力供给装置10串联连接所安装的电池块100的至少一部分，从而能够以电池块100的输出电压的大致两倍的电压向电动工具200供给电力。S卩，若电池块100的输出电压为18伏特，则能够以36伏特的电压向电动工具200供给电力。此外，电力供给装置 10不一定需要设置四个电池块100，只要安装至少两个电池块100就能够以大致36伏特的电压向电动工具200供给电力。根据电力供给装置10，通过使用多个电池块100，可以驱动一个电池块100不能驱动的高输出的电动工具200。电力供给装置10具备输出来自电池块100的电力的输出部14。输出部14设置在电力供给装置10的壳体。可以连接电动工具200的软线(cord) 202。电力供给装置10所输出的电力经由软线202供给给电动工具200。此外，电力供给装置10具备显示部16。显示部16设置在电力供给装置10的壳体。显示部16具有多个发光二极管18，通过选择性地使多个发光二极管18点亮或闪烁来显示残留在电池块100中的电能之类的各种信息。此外，显示部16也可以使用液晶面板等其他的显示装置来代替多个发光二极管18。图2是表示电力供给装置10的电气构成的电路图。图2 —并表示安装在电力供给装置10中的四个电池块100。首先，对电池块100的电气构成进行说明。如图2所示， 电池块100具备多个电池单元110、一对电池输出端子102、104、温感元件112、电池控制器 114以及电池通信端子106。各个电池单元110是二次电池单元，具体而言是锂离子电池单元。一对电池输出端子102、104具备电池正极端子102与电池负极端子104。一对电池输出端子102、104与多个电池单元110连接，输出来自多个电池单元110 的电力。温感元件112配置在多个电池单元110的附近，测量多个电池单元110的温度。 电池控制器114与多个电池单元110以及温感元件112连接。电池控制器114具有运算电路、存储电路，监视多个电池单元110的电压以及温度。由此，电池控制器114作成并存储电池块100的使用履历信息(包含充电次数以及经验温度)。另外，电池控制器114存储电池块100的型号、额定电压、额定容量这类的产品信息。电池控制器114与电池通信端子 106连接，经由电池通信端子106，能够与充电器、本实施例的电力供给装置10之类的外部设备之间进行信息通信。以下，对电力供给装置10的电气构成进行说明。如图2所示，电力供给装置10具备一对输出端子22、24;四对电池连接端子52、54;以及连接电路60，其电连接一对输出端子22J4与四对电池连接端子52、54。一对输出端子22J4具有正极输出端子22与负极输出端子M。一对输出端子22J4设置在图1所示的输出部14中，经由软线202与电动工具 200电连接。四对电池连接端子5254分别设置在四个电池安装部12。即，各个电池安装部12 中设置有一对电池连接端子52、54。各对电池连接端子5254具备正极连接端子52与负极连接端子54。若电池块100安装于电池安装部12中，则一对电池连接端子5254与该电池块100的一对电池输出端子102、104电连接。由此，来自电池块100的直流电力经由一对电池连接端子5254供给给电力供给装置10。从各个电池连接端子5254输入的直流电力经由连接电路60从一对输出端子22、M输出。另外，各个电池安装部12中还设置有一个通信端子56。通信端子56与安装于电池安装部12中的电池块100的电池通信端子106电连接。S卩，若电池块100安装于电池安装部12中，则电池控制器114以可通信的方式与电力供给装置10连接。连接电路60具有高电位连接线67、中电位连接线68、低电位连接线69、六个继电器62、四个二极管64以及断路开关66。高电位连接线67与正极输出端子22连接，低电位连接线69与负极输出端子M连接。中电位连接线68与高电位连接线67以及低电位连接线69独立地设置。连接电路60切换继电器62，从而使各个正极连接端子52和高电位连接线67与中电位连接线68中的一方电连接，使各个负极连接端子M和中电位连接线68与低电位连接线69中的一方电连接。但是，对于位于图2的最左侧的一对电池连接端子52、 M，为了削减继电器62的数量，正极连接端子52直接与中电位连接线68连接，负极连接端子M直接与低电位连接线69连接。由此，不需要八个继电器62，通过选择性地切换六个继电器62就可以变更安装的四个电池块100的连接方式。各个二极管64与正极连接端子52连接，防止电流向电池块100逆流。断路开关 66设置在中电位连接线68上。断路开关66是根据需要来电切断连接电路60的元件，本实施例中使用场效应晶体管(FET)。这里，各个继电器62也可以使用场效应晶体管等半导体开关来构成，由此可以瞬间进行连接方式的变更。各个继电器62可以是有接点的继电器， 也可以是无接点的半导体开关。图3表示连接电路60可以形成的多个电池块100的连接方式。如图3(a)所示，当安装有两个电池块100时，连接电路60串联连接两个电池块100。另一方面，如图3(b) (f)所示，当安装有至少三个电池块100时，连接电路60并联连接至少两个电池块100，并且与并联连接的该至少两个电池块100串联连接其他的至少一个电池块100。不管哪种连接方式，都存在串联连接的两个电池块100，所以电力供给装置10能够以电池块100单体的输出电压的两倍的电压(本实施例为36伏特)向电动工具200供给电力。图3(a) (f)所示的连接方式都以实质上相同的电压(36伏特)向电动工具200 供给电力。但是，在各个电池块100中流动的电流根据连接方式而产生种种变化。例如在图3(a)的连接方式的情况下，位于上级的一个电池块100与位于下级的一个电池块100中流动着实质上相同的电流，各个电池块100放出实质上相同的电力(即，每单位时间放出的电能大致相等)。这里，例如假设位于上级的电池块100的残留电能为100% (相对于容量的比率)，位于下级的电池块100的残留电能为50%。该情况下，位于下级的电池块100会提前耗尽电力，此时，即使位于上级的电池块100中残留有50%的电能，被串联连接的两个电池块100也不能供给电力。即，准备的两个电池块100中合计残留有150%的电能(满充的电池块100的1. 5个的量)，结果也仅能供给100%的电能(满充的电池块的一个的量)。 这样，当仅用两个电池块100供给电力时，若两个电池块100的残留电能实质上不相同，则不能充分地供给蓄积在电池块100中的电力。与此相对，例如在图3 (b)的连接方式的情况下，位于上级的电池块100中流动大的电流，位于下级的两个电池块100中流动小的电流。因此，在位于上级的电池块100与位于下级的两个电池块100之间，各个电池块100放电的电力(每单位时间放电的电能)不同。简言之，相对于位于上级的电池块100，位于下级的各个电池块100放电的电力实质上为一半。这里，例如假设位于上级的电池块100的残留电能为100%，位于下级的各个电池块100的残留电能为50%。该情况下，相对于位于上级的电池块100，位于下级的各个电池块100实质上放出一半的电力。其结果，三个电池块100的电力实质上会在相同的时刻耗尽，能够释放完蓄积的所有的电力。即，能够向电动工具200供给准备的三个电池块100 中残留的合计200%的所有的电能(满充的电池块的两个的量)。与前一段落中说明的图 3 (a)的连接方式的情况相比较，仅增加一个残留电能为50 %的电池块100就可以增加供给与一个满充的电池块的量相当的电力。如上所述，本实施例的电力供给装置10中能够组合并联连接与串联连接来连接至少三个电池块100。由此，能够以高电压向电动工具200供给电力，并且当这些电池块100 的残留电能不均等时，也能够更多地供给蓄积在电池块100中的电力。连接方式的变更通过继电器62来执行，因此用户不需要变更安装在电池安装部12中的电池块100的位置。此外，本实施例的电力供给装置10如后所述，能够检测出安装的电池块100的残留电能而自动地形成适当的连接方式。此外，如图3(a) (f)所示，连接电路60不管形成哪种连接方式，都能够使断路开关66介于相互串联连接的电池块100之间。由此，在连接方式变更时，通过断开(开放) 断路开关66，可以可靠地防止电池块100的短路。接下来，对电力供给装置10的其他的构成进行说明。如图2所示，电力供给装置 10具备工具开关检测部30、备份电源部70和主控制器40。主控制器40使用微型计算机来构成，具有运算电路、存储电路。与连接电路60的各继电器62连接，可以选择性地切换六个继电器62。另外，主控制器40经由电压检测线路 42,44与连接电路60连接，能够基于电压检测线路42、44的电压来检测各电池块100的输出电压、通电电流、残留电能、内部电阻。例如，主控制器40能够基于电压检测线路44的电压来检测各电池块100的输出电压。而且，主控制器40能够基于检测到的输出电压来算出各电池块100的残留电能。另外，主控制器40能够基于电压检测线路42与电压检测线路 44的电压差来检测电池块100的通电电流。这里，在电压检测线路42与电压检测线路44 之间，根据电池块100的通电电流产生由于二极管64所致的电压差。此外，主控制器40能够基于检测到的电池块100的输出电压以及通电电流来算出电池块100的内部电阻。主控制器40与显示部16的各发光二极管18连接，能够选择性地使三个发光二极管18点亮或闪烁。主控制器40与连接电路60的断路开关66连接，能够开闭断路开关66。 主控制器40与各个通信端子56连接，以可通信的方式与电池块100的电池控制器114连接。由此，主控制器40能够读取存储在电池控制器114中的使用履历信息、产品信息。备份电源部70从电池块100接受电力供给，向主控制器40供给电力。备份电源部70具有电容器、二次电池之类的蓄电部，在未安装电池块100的状态下，也可以向主控制器40供给电力。此外，若在初始状态下如图2所示那样切换各个继电器62，则在任意一个电池安装部12中安装了至少一个电池块100的时刻，开始向备份电源部70的电力供给。该情况下，备份电源部70并不一定需要蓄电部。工具开关检测部30使用电容器32、电阻34、晶体管36和二极管38来构成。电容器32、电阻34和晶体管36串联连接。二极管38以呈相反极性的朝向与晶体管36并联连接。工具开关检测部30与一对输出端子22、24以及主控制器40连接。主控制器40能够检测出电容器32的电压，并且能够控制晶体管36的动作。主控制器40通过工具开关检测部30能够检测出电动工具200的开关被闭合的情况。这里，对工具开关检测部30进行详细地说明。主控制器40检测电容器32的电压， 若电容器32未被充电，则通过导通晶体管36来对电容器32充电。这时，主控制器40向连接电路60的断路开关66发出指令，也使断路开关66闭合。从电池块100向电容器32供给充电电力。而且，若主控制器40检测到电容器32的充电完成，则断开连接电路60的断路开关66以及工具开关检测部30的晶体管36。若闭合电动工具200的开关，则充入电容器32中的电力经由一对输出端子22J4 供给给电动工具200。这时，连接电路60的断路开关66是断开的。因此，电容器32的电压降低，或者电阻34的两端电压从正电压变化为负电压。主控制器40能够通过检测这些电压的变化来检测出电动工具200的开关被闭合的情况。另一方面，若主控制器40检测到所有的电池块100中没有电流的流动，则判断为电动工具200的开关被断开。以下，参照图4A、图4B所示的流程图，对电力供给装置10的动作进行说明。在步骤SlO中，电力供给装置10待机直至电池块100被安装于电池安装部12。这里，由主控制器40检测出电池块100的安装。主控制器40通过监视电压检测线路44的电压来检测出电池块100被安装的情况。主控制器40在四个电池块100被安装，或者从第一个电池块100 被安装的时刻起经过规定时间时，进入步骤S12。这里，如图5(a)所示，假设安装了四个电池块IOOa 100d，继续以下的说明。在步骤S12中，主控制器40检测各个电池块100的残留电能。基于电池块100的输出电压来检测电池块100的残留电能。即，主控制器40通过电压检测线路44来检测各个电池块100的输出电压，并基于检测到的输出电压来算出各个电池块100的残留电能。这里，假设一个电池块IOOa的残留电能大致为100%，其他三个电池块IOOb d的残留电能大致为40%，继续以下的说明。此外，附图中用阴影线示意地表示电池块100的残留电能。在步骤S14中，主控制器40基于步骤S12中检测到的各个电池块100的残留电能来判定可以放电的电池块100是否为两个以上。若主控制器40判定出电力残留的电池块 100为两个以上，则进入步骤S16的处理，否则进入步骤S50的处理。此外，当仅安装了一个电池块100时，由于电力残留的电池块100不是两个以上，因此主控制器40会进入步骤 S50的处理。当进入步骤S50时，主控制器40通过显示部16显示不能放电的意思，催促用户交换电池块100 (处理结束)。当进入步骤S16时，主控制器40基于步骤S12中检测到的各个电池块100的残留电能来进行电池块100的排序。即，将具有最大的残留电能Xl的电池块设为第1电池块100，将具有第二大的残留电能X2的电池块设为第2电池块100，将具有第三大的残留电能X3的电池块设为第3电池块100，将具有第四大的残留电能X4的电池块设为第4电池块100。在图5(a)所示的例中，具有100%的残留电能的电池块IOOa为第1电池块，具有 40%的残留电能的电池块IOOb d分别为第2 第4电池块。然后，在步骤S18、S20、S22中，主控制器40执行将安装的四个电池块100划分为两个电池组的分组处理。这里，主控制器40按照按电池组计算的合计电能之间产生的差最小的方式来进行电池块100的分组。因此，首先，在步骤S18中，主控制器40判定是否满足下述的式(1)。其中，电池组的合计电能意味该电池组所包含的一个或多个电池块100的残留电能的合计。X1-(X2+X3+X4) | < | (X1+X4) - (X2+X3) . . · (1)上述的式(1)的左边是对仅由第1电池块IOOa构成一个电池组，由第2 第4电池块IOOb IOOd构成另一个电池组的情况(以下，称为第1分组)，计算每个电池组的合计电能(XI与X2+X3+X4)之间产生的差的式子。另一方面，上述的式(1)的右边是对由第1 以及第4电池块IOOaUOOd构成一个电池组，由第2以及第3电池块100b、IOOc构成另一个电池组的情况(以下，称为第2分组)，计算每个电池组的合计电能(X1+X4与X2+X3)之间产生的差的式子。即，上述的式(1)是判定第1分组的情况下每个电池组的合计电能之间产生的差、与第2分组的情况下每个电池组的合计电能之间产生的差的大小的式子。当满足式(1)时，主控制器40进入步骤S20，否则，主控制器40进入步骤S22。步骤S20、S22中决定电池块IOOa IOOd的分组。当进入步骤S20时，主控制器 40采用第1分组。S卩，将第1电池块IOOa分成一个电池组，将第2 第4电池块IOOb IOOd分成另一个电池组。另一方面，当进入步骤S22时，主控制器40采用第2分组。S卩，将第1以及第4电池块100a、IOOd分成一个电池组，将第2以及第3电池块100b、IOOc分成另一个电池组。由此，选择第1以及第2分组中的、按电池组计算的合计电能之间产生的差小的分组。如上述假设那样，若第1电池块IOOa的残留电能Xl为100%，第2 第4电池块IOOb IOOd的残留电能X2 X4为40%，则该情况下选择第1分组。在步骤S24 S28中，基于分组处理中决定的分组来变更四个电池块100的连接方式。首先，在步骤SM中，主控制器40判定在上述的分组处理中在分组上是否存在变更。 即，判别与分组处理之前相比较，是再度选择了相同的分组，还是选择了不同的分组。主控制器40若判别为在分组上存在变更，则进入步骤S26，否则跳向步骤S30。S卩，若在分组上无变更，也不进行连接方式的变更。在步骤S26中，主控制器40在连接方式的变更之前，断开断路开关66。由此，连接电路60的中电位连接线68被电切断，防止例如使电池块100误短路这样的、非意图的连接路径的形成。然后，在步骤S28中，主控制器40基于决定的分组来选择性地切换连接电路60的各个继电器62。具体地，按照划分成同一电池组的电池块100并联连接，划分成不同的电池组的电池块100串联连接的方式，选择性地切换各个继电器62。如上述假设的那样，这里当选择第1分组时，各个继电器62如图5(a)所示那样被切换。其结果，如图5(b) 所示那样，连接电路60将划分为同一电池组的第2 第4电池块IOOb IOOd并联连接， 将第1电池块IOOa与并联连接的第2 第4电池块IOOb IOOd串联连接。在步骤S30中，主控制器40计算残留在所有的电池块100中的合计电能。然后， 在步骤S32中，主控制器40通过显示部16显示计算出的合计电能。本实施例的电力供给装置10通过适当变更电池块100的连接方式能够供给残留在所有的电池块100中的合计电能的几乎全部。因此，由显示部16显示的合计电能与电力供给装置10实际供给的电能精确一致。在步骤S34中，电力供给装置10待机直至电动工具200的开关被闭合。这里，由工具开关检测部30来检测电动工具200的开关闭合。此时，连接电路60的断路开关66被断开，因此即使电动工具200的开关被闭合，也不会从电池块100向电动工具200供给电力。 主控制器40当检测到电动工具200的开关闭合时，进入步骤S36的处理。在步骤S36中，主控制器40使连接电路60的断路开关66闭合。由此，开始从电池块100向电动工具200的电力供给。在步骤S38中，主控制器40检测各个电池块100的输出电压以及通电电流。基于电压检测线路42、44的电压来检测各个电池块100的输出电压以及通电电流。在步骤S40中，主控制器40判定电动工具200的开关是否断开。这里，基于步骤 S36中检测到的通电电流来判定电动工具200的开关断开。即，若所有的电池块100的通电电流为零，则主控制器40判断为电动工具200的开关被断开。若电动工具200的开关被断开，则主控制器40进入步骤S42，断开断路开关66。然后，返回步骤S12。另一方面，若电动工具200的开关未被断开，则主控制器40直接从步骤S40返回到步骤S12。该情况下，继续向电动工具200供给电力。当返回步骤S12时，再次执行上述的电池块100的分组处理与基于分组处理的连接方式的变更。即，在向电动工具200供给电力的期间，也根据各个电池块100的残留电能来适当变更电池块100的连接方式。随着向电动工具200的供给电力，各个电池块100的残留电能减少。这时，当为图 5(a) (b)例示的连接方式时，第1电池块IOOa与并联连接的其他的电池块IOOb IOOd相比较，释放出大致3倍的电力。因此，第1电池块IOOa的残留电能(XI = 100%)与第2 第4电池块IOOb IOOd的残留电能(X2 X4 = 40% )的差渐渐地变小，在第1电池块 IOOa消耗了 90%的量的电能的阶段，所有的电池块IOOa IOOd的残留电能会相等(计算上，Xl X4 = 10% )。在该阶段，若维持图5(a) (b)所示的连接方式，则第1电池块IOOa 的电力会先耗尽，其他的电池块IOOb IOOd中却残留着电力，而不能进行电力供给。但是，本实施例的电力供给装置10中，根据各个电池块IOOa IOOd的残留电能来变更电池块IOOa IOOd的连接方式。具体而言，若所有的电池块IOOa IOOd的残留电能相等(XI X4 = 10% )，则电池块IOOa IOOd的连接方式变更为图6 (a) (b)所示的连接方式。在图6(a) (b)所示的连接方式中，所有的电池块IOOa IOOd释放出同样的电力。因此，所有的电池块IOOb IOOd能够大致同时释放完蓄积的电力。由此，所有的电池块IOOb IOOd的电力被全部供给给电动工具200。图7表示各个电池块IOOa IOOd的通电电流。时刻零到时刻tl，以图5 (a) (b) 所示的连接方式进行电力供给，从时刻tl到时刻t2，以图6(a) (b)所示的连接方式进行电力供给。如图表A、B所示，在时刻tl之前，第1电池块IOOa的通电电流大，第2 第4电池块IOOb IOOd的通电电流小。若在时刻tl变更连接方式，则如图表C所示，所有的电池块IOOa IOOd的通电电流大致相等。然后，在时刻t2，电池块IOOa IOOd的电力供给结束。此外，若在时刻tl不变更连接方式，则在比时刻t2提前的时刻，电池块IOOa IOOd 的电力供给会结束。另外，图7中的图表D表示从最初(时刻零)以图6(a) (b)的方式连接电池块IOOa IOOd的情况。该情况下，残留电能少的第2 第4电池块100的电力会提前耗尽，因此如图表D所示，电力供给会在比时刻tl提前的时刻结束。图8 图10表示电力供给装置10中安装有三个电池块100的情况。这里，图8 图10的每一个包含有(a) (d)四幅图。在图8 图10的每一个中，(a)表示连接电路 60最初形成的连接方式，(b)示意地表示(a)所示的连接方式，(c)表示连接电路60之后形成的连接方式，(d)示意地表示(C)所表示的连接方式。此外，在图8 图10中，三个电池块IOOa IOOc的安装位置相互不同。仅连接三个电池块IOOa IOOc的情况下，连接电路60也根据各个电池块IOOa IOOc的残留电能来形成适当的连接方式。因此，如图8 图10的(a) (b)所示，不管电池块IOOa IOOc的安装位置如何，连接电路60能够实现实质上相同的连接方式。之后，如图8 图10的(c) (d)所示，在根据残留电能的变化来变更了连接方式的情况下，连接电路60也会实现实质上相同的连接方式。(实施例2)以下，对实施例2的电力供给系统进行说明。实施例2的电力供给系统是在实施例1的电力供给装置10中，变更了主控制器40执行的处理的系统。对于机械构成以及电气构成，不需要从实施例1特别变更，因此在以下的说明中使用与实施例1同样的参照编号。图11A、图IlB是表示实施例2的电力供给装置10的动作的流程图。若电池块100 安装于电池安装部12中(步骤Sl 10)，则主控制器40检测各个电池块100的输出电压(步骤Sl 12)。在步骤Sl 14中，主控制器40基于步骤Sl 12中检测出的各个电池块100的输出电压来判定可以放电的电池块100是否为两个以上。此外，主控制器40当检测到的输出电压低于规定的放电终止电压时，判定为电池块100不能放电。若主控制器40判定为可以放电的电池块100为两个以上，则进入步骤S116的处理，否则进入步骤S170的处理。当进入步骤S170时，主控制器40通过显示部16显示不能放电的意思，催促用户进行电池块100 的交换(处理结束)。当进入步骤S116时，主控制器40基于步骤S112中检测出的各个电池块100的输出电压来进行电池块100的排序。即，将具有最高的输出电压Vl的电池块设为第1电池块 100，将具有第二高的输出电压V2的电池块设为第2电池块100，将具有第三高的输出电压 V3的电池块设为第3电池块100，将具有第四高的输出电压V4的电池块设为第4电池块 100。此外，电池块100的输出电压依赖于电池块100的残留电能。因此，实施例2的基于输出电压的电池块100的排序与实施例1的基于残留电能的电池块100的排序在大多数的情况下为相同的结果。然后，在步骤S118、S120、S122中，主控制器40执行将安装的四个电池块100划分为两个电池组的分组处理。这里，主控制器40按照按电池组计算的输出电压的合计之间产生的差最小的方式来进行电池块100的分组。因此，首先，在步骤S118中，主控制器40判定是否满足下述的式(2)。V1-(V2+V3+V4) | < | (V1+V4) - (V2+V3) . . · (2)上述的式O)的左边是对仅用第1电池块IOOa构成一个电池组，用第2 第4电池块IOOb IOOd构成另一个电池组的情况(以下，称为第1分组)，计算每个电池组的输出电压的合计(VI与V2+V3+V4)之间产生的差的式子。另一方面，上述的式( 的右边是对用第1以及第4电池块IOOaUOOd构成一个电池组，用第2以及第3电池块100b、IOOc构成另一个电池组的情况(以下，称为第2分组)，计算每个电池组的输出电压的合计(V1+V4 与V2+V;3)之间产生的差的式子。即，上述的式( 是判定在第1分组的情况下每个电池组的输出电压的合计之间产生的差、与在第2分组的情况下每个电池组的输出电压的合计之间产生的差的大小的式子。当满足式O)时，主控制器40进入步骤S120，否则，主控制器 40进入步骤S122。
步骤S120、S122中，决定电池块100的分组。当进入步骤S120时，主控制器40采用第1分组。另一方面，当进入步骤S122时，主控制器40采用第2分组。由此，选择第1以及第2分组中的、按电池组计算的输出电压的合计之间产生的差小的分组。在步骤SlM S128中，基于通过分组处理决定的分组来变更四个电池块100的连接方式。步骤SlM S128的处理与实施例1中说明的图4A的步骤S24 S28的处理实质上相同。在步骤S130中，主控制器40计算残留在所有的电池块100中的合计电能。基于检测出的各个电池块100的输出电压来计算合计电能。然后，在步骤S132中，主控制器40 通过显示部16显示计算出的合计电能。在步骤S134中，电力供给装置10待机直至电动工具200的开关被闭合。当电动工具200的开关被闭合而进入步骤S136中时，主控制器40 使连接电路60的断路开关66闭合。由此，开始从电池块100向电动工具200的电力供给。 在步骤S138中，主控制器40检测各个电池块100的输出电压以及通电电流。步骤S130 S138的处理与实施例1中说明的图4A、图4B的步骤S30 S38的处理实质上相同。在步骤S140中，主控制器40判定具有最高电压的第1电池块100的输出电压Vl 与具有最低电压的第4电池块100的输出电压V4的差是否小于规定的判定值。这里，若该输出电压的差V1-V4小于判定值，则能够判断为四个电池块100的输出电压实质上相同，可以无视其偏差。即，可以判断为在四个电池块100之间，在残留电能上也不存在大的偏差。 该情况下，进入步骤S142的处理，执行基于电池块100的内部电阻的连接方式的变更处理。 另一方面，若该输出电压的差V1-V4在判定值以上，则跳向步骤S156，维持基于电池块100 的输出电压的现在的连接方式。在步骤S142中，主控制器40检测各个电池块100的内部电阻。根据步骤S112以及步骤S138中检测出的电池块100的输出电压与通电电流来计算电池块100的内部电阻。 即，按每个电池块100，使用非通电时的输出电压与通电时的输出电压以及通电电流来计算内部电阻。在步骤S144中，主控制器40计算检测到的最大的内部电阻Rl与最小的内部电阻 R4的差，判断该内部电阻的差R1-R4是否超过了规定的判定值。这里，若该内部电阻的差 R1-R4在判定值以下，则能够判断为四个电池块100的内部电阻实质上相等，可以无视内部电阻的偏差。该情况下，跳向步骤S156，维持基于电池块100的输出电压的现在的连接方式。另一方面，当该内部电阻的差R1-R4超过判定值时，能够判断为在四个电池块100之间存在无法无视的偏差。该情况下，进入步骤S146，继续进行基于内部电阻的连接方式的变更处理。在步骤S146中，主控制器40基于各个电池块100的内部电阻来执行将四个电池块100划分为两个电池组的分组处理。在该分组处理中，将分别具有最大的内部电阻Rl与第二大的内部电阻R2的两个电池块100分成一个电池组，将分别具有第三大的内部电阻R3 与第四大的内部电阻R4的两个电池块100分成另一个电池组。通过该分组处理，内部电阻相近的电池块100被分成相同的电池组。在步骤S148 SlM中，基于所决定的分组来变更电池块100的连接方式。首先， 在步骤S148中，主控制器40判定在上述的分组处理中在分组上是否存在变更。若主控制器40判定为在分组上存在变更，则进入步骤S150，否则跳向步骤S156。S卩，若在分组上无变更，也不进行连接方式的变更。在步骤S150中，主控制器40在连接方式的变更之前断开断路开关66。然后，在步骤S152中，主控制器40基于决定的分组来选择性地切换连接电路60的各个继电器62。具体地，按照划分为同一电池组的电池块100并联连接，划分为不同的电池组的电池块100串联连接的方式来选择性地切换各个继电器62。S卩，形成图3(f) 所示的连接方式。然后，在步骤SlM中，主控制器40再次闭合断路开关66。由此，重新开始向电动工具200的电力供给。通过上述的连接方式的变更，内部电阻相近的电池块100被并联连接。由此，能够防止在并联连接的两个电池块100之间，通电电流偏向一电池块100。其结果，可以抑制电池块100的过热、异常劣化。在步骤S156中，主控制器40判定电动工具200的开关是否被断开。若电动工具 200的开关断开，则主控制器40进入步骤S160来断开断路开关66。然后，返回步骤S112。 另一方面，若电动工具200的开关未被断开，则进入步骤S158，主控制器40检测有无已不能放电的电池块100。电池块100是否可以放电要根据步骤S138中检测出的电池块100的输出电压来判断。当存在不能放电的电池块100时，主控制器40进入步骤S160，断开断路开关66。否则，主控制器40返回步骤S112的处理。如上所述，实施例2的电力供给装置10中，能够基于电池块100的输出电压与通电电流来变更电池块100的连接方式。特别是，主控制器40能够根据电池块100的输出电压与通电电流来检测出内部电阻，能够基于检测到的内部电阻来决定电池块100的连接方式。因此，能够抑制电池块100的过热、异常劣化，并且能够更多地供给蓄积在电池块100 中的电力。这里，电池块100的内部电阻根据电池块100的使用履历(使用量、使用期限、 经验温度)而增大。因此，也可以检测电池块100的使用履历来代替检测电池块100的内部电阻，并基于检测到的使用履历来决定电池块100的连接方式。在电池块100的电池控制器114中存储有表示电池块100的使用履历的使用履历信息。因此，主控制器40可以通过从电池控制器114中读取使用履历信息来决定基于使用履历的连接方式。以上，对本发明的实施方式详细地进行了说明，但这些仅是例示，不限定要求保护的范围。权利要求书所记载的技术包含以上例示的具体例的各种变形、变更。例如，电力供给装置10可以安装至少三个电池块100即可，也能够形成可以安装更多的电池块100的构造。该情况下，根据可以安装的电池块100的数量来变更连接电路 60的构成即可。图12表示对应六个电池块100的连接电路60的一个例子。此外，该连接电路60能够串联连接三个电池块100，能够以电池块100的输出电压的三倍的电压来向电动工具200等电气设备供给电力。图12所示的连接电路60与图2所示的连接电路60相比较，具有双系统的中电位连接线68a、68b，并且使用22个继电器62来构成。另外，上述的本实施例的电力供给装置10利用可再充电的电池块100，根据电力供给装置10中所采用的技术，也能够具体实现利用不可再充电的电池(一次电池)的电力供给装置。例如，对于利用多个干电池的现有的电气设备，推荐同时交换所有的干电池，禁止混合使用新的干电池与旧的干电池。因此，用户拥有虽不是新的但还可以使用的干电池， 也还需要新购入电气设备所需要的数量的干电池。与此相对，若采用本说明书的电力供给装置10的技术，则用户就可以有效地利用虽不是新的但还可以使用的干电池。另外，本实施例的电力供给装置10与电气设备独立，但电力供给装置10也可以与电气设备组成一体。
本说明书或者附图所说明的技术要素单独地或者通过各种组合来发挥技术的有用性，不限定于提出申请时的权利要求所述的组合。本说明书或者附图所例示的技术是同时达成多个目的的技术，达成其中的一个目的的技术本身具有技术上的有用性。
权利要求
1.一种电力供给装置，其从多个电池向电气设备供给电力，该电力供给装置的特征在于，具备电池安装部，其能够安装至少三个电池；以及连接电路，其使安装于电池安装部的至少三个电池电连接，其中，所述连接电路能够使至少两个电池并联连接，并且使其他的至少一个电池与该并联连接的至少两个电池串联连接。
2.根据权利要求1所述的电力供给装置，其特征在于，所述连接电路不变更安装于电池安装部的电池的位置就能够变更并联连接的电池的组合。
3.根据权利要求1或2所述的电力供给装置，其特征在于， 具备检测部，其检测至少一个表示安装于电池安装部的各个电池的状态的指标；以及处理部，其基于检测部检测到的指标来执行分组处理，该分组处理按照至少一个电池组中包含至少两个电池的方式，将安装于电池安装部的至少三个电池划分为至少两个电池组，其中，所述连接电路使被划分为同一电池组的电池并联连接，并且使被划分为不同的电池组的电池串联连接。
4.根据权利要求3所述的电力供给装置，其特征在于，所述检测部检测残留在电池中的电能、电池的电压、电池的内部电阻、电池的通电电流、电池的使用量、电池的劣化状态、电池的温度之中的至少一个来作为表示电池的状态的指标。
5.根据权利要求3所述的电力供给装置，其特征在于， 所述检测部至少检测残留在各个电池中的电能，所述处理部按照每个电池组的合计电能之间产生的差小的方式，执行所述分组处理。
6.根据权利要求5所述的电力供给装置，其特征在于，所述处理部对至少两种分组分别计算每个电池组的合计电能之间产生的差，并选择计算出的差最小的分组。
7.根据权利要求1 6中的任意一项所述的电力供给装置，其特征在于，还具备断路器，该断路器在所述连接电路变更电池的连接方式的期间，电切断所述连接电路。
8.根据权利要求7所述的电力供给装置，其特征在于，所述断路器不管所述连接电路形成的电池的连接方式如何，都位于串联连接的两个电池之间。
全文摘要
电力供给装置具备可以安装至少三个电池的电池安装部和电连接安装在电池安装部中的至少三个电池的连接电路。连接电路的特征在于，使至少两个电池并联连接，并且使其他的至少一个电池与并联连接的该至少两个电池串联连接。根据该电力供给装置，串联连接电池而能够向电气设备供给大功率电力，并且即使残留在各个电池中的电能实质上不同，也能够向电气设备供给更多的蓄积在多个电池中的电力。
文档编号H02J7/00GK102598463SQ20108004880
公开日2012年7月18日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年10月30日
发明者后藤昌彦, 榊原和征, 福本匡章 申请人:株式会社牧田