(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリから電気機器に電力を供給する電力供給装置であり、
少なくとも三つのバッテリが取付可能なバッテリ取付部と、
バッテリ取付部に取付けられた少なくとも三つのバッテリを電気的に接続する接続回路を備え、
前記接続回路は、高電位接続線と中電位接続線と低電位接続線とを有し、少なくとも三つのバッテリについて、各々の正極を高電位接続線と中電位接続線のいずれにも選択的に接続可能であるとともに、各々の負極を中電位接続線と低電位接続線のいずれにも選択的に接続可能であり、前記少なくとも三つのバッテリについて、前記バッテリ取付部に取り付けられたバッテリの位置を変更することなく、任意の少なくとも二つのバッテリを並列に接続するとともに、その並列に接続した任意の少なくとも二つのバッテリに、他の少なくとも一つのバッテリを直列に接続可能であることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
バッテリ取付部に取付けられた各々のバッテリの状態を示す指標を少なくとも一つ検出する検出部と、
検出部が検出した指標に基づいて、バッテリ取付部に取付けられた少なくとも三つのバッテリを、少なくとも一つのバッテリグループに少なくとも二つのバッテリを含まれるように、少なくとも二つのバッテリグループに区分するグルーピング処理を実行する処理部を備え、
前記接続回路は、同一のバッテリグループに区分されたバッテリ同士を並列に接続するとともに、異なるバッテリグループに区分されたバッテリ同士を直列に接続することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記検出部は、バッテリの状態を示す指標として、バッテリに残存する電力量、バッテリの電圧、バッテリの内部抵抗、バッテリの通電電流、バッテリの使用量、バッテリの劣化状態、バッテリの温度、の少なくとも一つを検出することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記検出部は、少なくとも各々のバッテリに残存する電力量を検出し、
前記処理部は、バッテリグループ毎の合計電力量の間に生じる差が小さくなるように、前記グルーピング処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記処理部は、少なくとも２種類のグループ分けについてバッテリグループ毎の合計電力量の間に生じる差をそれぞれ計算し、計算された差が最も小さいグループ分けを選択することを特徴とする請求項４に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記接続回路がバッテリの接続形態を変更する間、前記接続回路を電気的に切断する遮断器をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記遮断器は、前記接続回路が形成するバッテリの接続形態にかかわらず、直列に接続される二つのバッテリの間に位置することを特徴とする請求項６に記載の電力供給装置。
【請求項８】
複数のバッテリから電気機器に電力を供給する電力供給装置であり、
少なくとも三つのバッテリが取付可能なバッテリ取付部と、
バッテリ取付部に取付けられた少なくとも三つのバッテリを電気的に接続する接続回路と、
前記接続回路がバッテリの接続形態を変更する間、前記接続回路を電気的に切断する遮断器を備え、
前記接続回路は、少なくとも二つのバッテリを並列に接続するとともに、その並列に接続した少なくとも二つのバッテリに、他の少なくとも一つのバッテリを直列に接続可能であり、
前記遮断器は、前記接続回路が形成するバッテリの接続形態にかかわらず、直列に接続される二つのバッテリの間に位置することを特徴とする電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器に電力を供給する装置に関し、特に、複数のバッテリから電気機器に電力を供給する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリを電源とする電気機器が多く利用されている。この種の電気機器では、複数のバッテリを用いることによって、出力の向上や動作時間の延長を図ることができる。即ち、直列に接続された複数のバッテリを用いれば電気機器の出力を高めることができ、並列に接続された複数のバッテリを用いれば、電気機器の動作時間を長くすることができる。
【０００３】
特許文献１には、二つのバッテリパックを電源に用いる電動工具が開示されている。この電動工具は、取り付けられた二つのバッテリパックを、直列に接続することもできるし、並列に接続することもできる。従って、電動工具が重作業に使用される場合は、二つのバッテリパックを直列に接続して、電動工具の出力を高めることができ、電動工具が軽作業に使用される場合には、二つのバッテリパックを並列に接続して、電動工具の動作時間を長くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０８２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、複数のバッテリを直列に接続することで、電気機器に大きな電力を供給することが可能となる。しかしながら、複数のバッテリを直列に接続する場合、各々のバッテリが実質的に同一の状態になければ、複数のバッテリに蓄えられた電力を十分に供給することはできない。例えば、各々のバッテリに残存する電力量が均一でないとする。直列に接続された複数のバッテリでは、各々のバッテリに同一の電流が流れ、各々のバッテリが実質的に同一の電力を放電する。従って、残存する電力量が少ないバッテリは、他のバッテリよりも早期に電力が尽きてしまう。そして、一部のバッテリのみでも電力が尽きてしまうと、他のバッテリにエネルギが残存していても、直列に接続された複数のバッテリからは、電力を供給することができなくなってしまう。
【０００６】
しかしながら、新たに購入しない限り、残存する電力量が実質的に同一である複数のバッテリを用意することは難しい。なお、バッテリが再充電可能なもの（二次電池）であれば、各々のバッテリを予め満充電しておくことで、残存する電力量を複数のバッテリの間で実質的に同一にできることもある。しかしながら、二次電池の充電容量（満充電時の残存電力量）は、その二次電池の使用履歴（使用サイクル、使用期間、経験温度など）に応じて減少する。従って、各々のバッテリを予め満充電しておいても、各々のバッテリが異なる使用履歴を有していれば、残存する電力量には差が生じてしまう。
【０００７】
上記の問題を鑑み、本明細書では、各々のバッテリに残存する電力量が実質的に同一でなくても、バッテリを直列に接続して電気機器に大電力を供給しつつ、複数のバッテリに蓄えられた電力のより多くを電気機器に供給することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書は、複数のバッテリから電気機器に電力を供給する電力供給装置が開示される。この電力供給装置は、少なくとも三つのバッテリが取付可能なバッテリ取付部と、バッテリ取付部に取付けられた少なくとも三つのバッテリを電気的に接続する接続回路を備える。接続回路は、少なくとも二つのバッテリを並列に接続するとともに、並列に接続したその少なくとも二つのバッテリに、他の少なくとも一つのバッテリを直列に接続することを特徴とする。特に、接続回路は、高電位接続線と中電位接続線と低電位接続線とを有し、少なくとも三つのバッテリについて、各々の正極を高電位接続線と中電位接続線のいずれにも選択的に接続可能であるとともに、各々の負極を中電位接続線と低電位接続線のいずれにも選択的に接続可能である。それにより、接続回路は、前記少なくとも三つのバッテリについて、前記バッテリ取付部に取り付けられたバッテリの位置を変更することなく、任意の少なくとも二つのバッテリを並列に接続するとともに、その並列に接続した任意の少なくとも二つのバッテリに、他の少なくとも一つのバッテリを直列に接続可能であることが好ましい。
ここでいうバッテリには、バッテリセルに限られず、複数のバッテリセルを内蔵するバッテリパックや組電池も含まれる。また、バッテリは、再充電が可能な二次電池に限られず、再充電が不可能な一次電池であってもよい。
【０００９】
この装置では、バッテリ取付部に少なくとも三つのバッテリが取り付けられると、少なくとも二つのバッテリが並列に接続され、並列に接続された少なくとも二つのバッテリに、他の少なくとも一つのバッテリが直列に接続される。言い換えれば、少なくとも二つのバッテリが直列に接続され、他の少なくとも一つのバッテリが、直列に接続された二つのバッテリのいずれかに並列に接続される。この接続形態によると、少なくとも二つのバッテリが直列に接続されることで、電気機器に大電力を供給することが可能となり、一部のバッテリが並列に接続されることで、一部のバッテリでは放電する電力を減少させることができる。
【００１０】
例えば、各々のバッテリに残存する電力量が均一でなかったとする。この場合、上記した装置では、残存する電力量が少ないバッテリを他のバッテリと並列に接続し、残存する電力量が多いバッテリを並列に接続したバッテリ群に直列に接続することができる。この場合、残存する電力量が少ないバッテリでは放電される電力が小さくなり、残存する電力量が多いバッテリでは放電される電力が大きくなる。その結果、各々のバッテリに残存する電力量の差が縮小していく。一部のバッテリのみの電力が早期に尽きるといった事態が避けられ、全てのバッテリに蓄えられた電力をより多く電気機器に供給することができる。
【００１１】
前記した接続回路は、バッテリ取付部に取り付けられたバッテリの位置を変更することなく、並列に接続するバッテリの組み合わせを変更可能であることが好ましい。それにより、バッテリ取付部からバッテリを取り外すことなく、バッテリの接続形態を適切に変更することができる。
【００１２】
上記した装置では、バッテリの接続形態を、各々のバッテリに残存する電力量に応じて変更することが好ましい。なお、バッテリに残存する電力量に応じて、バッテリの出力電圧やバッテリの通電電流は変化する。そのことから、バッテリの出力電圧やバッテリの通電電流に応じて、バッテリの接続形態を変更することも好ましい。あるいは、バッテリに残存する電力量は、バッテリの使用履歴に応じて減少していく。そのことから、各々のバッテリの残存する電力量が不明であっても、各々のバッテリの使用履歴（使用サイクル、使用期間、経験温度など）に応じて、バッテリの接続形態を変更することも好ましい。さらに、バッテリの使用履歴に応じてバッテリの内部抵抗は上昇することから、バッテリの内部抵抗に応じてバッテリの接続形態を変更することも好ましい。また、バッテリはその内部抵抗が高いほど、放電時の発熱量が多くなる。従って、バッテリの温度に応じて、バッテリの接続形態を変更することも好ましい。さらには、バッテリの内部抵抗に限られず、バッテリの劣化状態を示す他の指標に応じて、バッテリの接続形態を変更することも好ましい。
【００１３】
上記のように、バッテリの接続形態は、上記した残存する電力量、出力電圧、通電電流、使用履歴、内部抵抗、温度、劣化状態といった各々のバッテリの状態を示す指標に応じて、変更することが好ましい。そのことから、上記した電力供給装置は、バッテリ取付部に取付けられた各々のバッテリの状態を示す指標を少なくとも一つ検出する検出部と、検出部が検出した指標に基づいて、バッテリ取付部に取付けられた少なくとも三つのバッテリを、少なくとも一つのバッテリグループが少なくとも二つのバッテリを含むように、少なくとも二つのバッテリグループにグループ分けするグルーピング処理を実行する処理部を備えることが好ましい。この場合、前記した接続回路は、同一のバッテリグループに区分されたバッテリ同士を並列に接続するとともに、異なるバッテリグループに区分されたバッテリ同士を直列に接続することが好ましい。この電力供給装置によると、各々のバッテリの状態を示す指標に応じて、バッテリの接続形態を自動的に変更することができる。
【００１４】
前記した検出部は、少なくとも各々のバッテリに残存する電力量を検出することが好ましい。この場合、処理部は、バッテリグループ毎の合計電力量の間に生じる差が小さくなるように、前記グルーピング処理を実行することが好ましい。具体的には、一例ではあるが、少なくとも２種類のグループ分けについてバッテリグループ毎の合計電力量の間に生じる差を計算し、その差が小さい方のグループ分けを選択することが好ましい。それにより、各々のバッテリに残存する電力量が均一でない場合でも、一部のバッテリのみの電力が早期に尽きるといった事態を避け、全てのバッテリに蓄えられた電力をより多く電気機器に供給することができる。ただし、グルーピング処理はこの形態に限定されず、残存電力量に基づいてバッテリパックを順位付けし、その順位付けに基づいてグループ分けを行ってもよい。一例を挙げると、例えば三つのバッテリパックの場合であれば、残存電力量が最大のバッテリパックを一つのグループに振り分け、少ない二つのバッテリパックを一つのグループに振り分ければ、バッテリグループ毎の合計電力量の間に生じる差を計算することなく、当該差が最も小さくなるようにグループ分けを行うことができる。
【００１５】
バッテリの接続形態が変更される間、前記した接続回路を電気的に切断する遮断器をさらに備えることが好ましい。ここで、遮断器は、有接点のリレーであってもよく、無接点の半導体スイッチであってもよい。このような遮断器が設けられていると、バッテリの接続形態が変更される際に、バッテリ同士が誤って短絡することを防止することができる。
【００１６】
前記した遮断器は、接続回路が形成するバッテリの接続形態にかかわらず、直列に接続される二つのバッテリの間に位置することが好ましい。それにより、バッテリの接続形態がいかに変更される場合でも、バッテリ同士が誤って短絡することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書で開示される技術によれば、各々のバッテリに残存する電力量が実質的に同一でなくても、バッテリを直列に接続して電気機器に大電力を供給しつつ、複数のバッテリに蓄えられた電力のより多くを電気機器に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例の電力供給システムを模式的に示す。
【図２】図２は、電力供給システムの電気的構造を示す回路図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｆ）は、電力供給システムで実現可能なバッテリパックの接続形態をそれぞれ示す。
【図４Ａ】図４Ａは、図４Ｂと共に、電力供給システムの動作を示すフローチャートである。ここで、図４ＡのＸは図４ＢのＸに繋がり、図４ＡのＹは図４ＢのＹから繋がる。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａと共に、電力供給システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は、接続回路が四つのバッテリパックに対して形成する接続形態の一例を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）の接続形態を模式的に示している。
【図６】図６（ａ）は、接続回路が四つのバッテリパックに対して形成する接続形態の他の一例を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）の接続形態を模式的に示している。
【図７】図７は、各々のバッテリパックの通電電流の経時変化を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）は、接続回路が三つのバッテリパックに対して最初に形成する接続形態の一例を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）の接続形態を模式的に示している。図８（ｃ）は、接続回路が三つのバッテリパックに対して形成する変更後の接続形態の一例を示し、図８（ｄ）は、図８（ｃ）の接続形態を模式的に示している。
【図９】図９（ａ）は、接続回路が三つのバッテリパックに対して最初に形成する接続形態の他の一例を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）の接続形態を模式的に示している。図９（ｃ）は、接続回路が三つのバッテリパックに対して形成する変更後の接続形態の他の一例を示し、図９（ｄ）は、図９（ｃ）の接続形態を模式的に示している。
【図１０】図１０（ａ）は、接続回路が三つのバッテリパックに対して最初に形成する接続形態の他の一例を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の接続形態を模式的に示している。図１０（ｃ）は、接続回路が三つのバッテリパックに対して形成する変更後の接続形態の他の一例を示し、図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の接続形態を模式的に示している。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１１Ｂと共に、実施例２の電力供給システムの動作を示すフローチャートである。ここで、図１１ＡのＸは図１１ＢのＸに繋がり、図１１ＡのＹは図１１ＢのＹから繋がる。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａと共に、実施例２の電力供給システムの動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、六つのバッテリパックに対応する接続回路の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施例１）
実施例の電力供給システムについて、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、電力供給システムは、電力供給装置１０と複数のバッテリパック１００を備えている。電力供給装置１０は、複数のバッテリパック１００が取り付けられ、複数のバッテリパック１００から電動工具２００に電力を供給する装置である。ここで、電力供給装置１０は、電動工具２００に限られず、他の電気機器に電力を供給することもできる。また、本実施例の電力供給装置１０は電動工具２００から独立しているが、電力供給装置１０は電力を供給する電気機器へ一体に組込んでもよい。
【００２０】
電力供給装置１０は、四つのバッテリ取付部１２を有している。四つのバッテリ取付部１２は、電力供給装置１０のハウジングに設けられている。各々のバッテリ取付部１２には、バッテリパック１００が着脱可能となっている。各々のバッテリパック１００は、電動工具用のバッテリパックであり、単独で各種の電動工具にも使用することができる。一例ではあるが、各々のバッテリパック１００の出力電圧は実質的に１８ボルトである。
【００２１】
電力供給装置１０は、四つのバッテリ取付部１２に取り付けられたバッテリパック１００から、電動工具２００に電力を供給する。ここで、電力供給装置１０は、取り付けられたバッテリパック１００の少なくとも一部を直列に接続することによって、バッテリパック１００の出力電圧の略二倍の電圧で、電動工具２００に電力を供給することができる。即ち、バッテリパック１００の出力電圧が１８ボルトであれば、３６ボルトの電圧で電動工具２００に電力を供給することができる。なお、電力供給装置１０は、四つのバッテリパック１００を必ずしも必要とせず、少なくとも二つのバッテリパック１００が取り付けられれば、略３６ボルトの電圧で電動工具２００に電力を供給することができる。電力供給装置１０によれば、複数のバッテリパック１００を用いることにより、一つのバッテリパック１００では駆動できない高出力の電動工具２００を駆動することができる。
【００２２】
電力供給装置１０は、バッテリパック１００からの電力を出力する出力部１４を備えている。出力部１４は、電力供給装置１０のハウジングに設けられている。電動工具２００のコード２０２が接続可能となっている。電力供給装置１０が出力する電力は、コード２０２を介して電動工具２００に供給される。さらに、電力供給装置１０は、表示部１６を備えている。表示部１６は、電力供給装置１０のハウジングに設けられている。表示部１６は、複数の発光ダイオード１８を有しており、複数の発光ダイオード１８を選択的に点灯又は点滅させることによって、バッテリパック１００に残存する電力量といった各種の情報を表示する。なお、表示部１６は、複数の発光ダイオード１８に代えて、液晶パネル等の他の表示装置を用いたものでもよい。
【００２３】
図２は、電力供給装置１０の電気的な構成を示す回路図である。図２は、電力供給装置１０に取り付けられた四つのバッテリパック１００が併せて示している。最初に、バッテリパック１００の電気的な構成について説明する。図２に示すように、バッテリパック１００は、複数の電池セル１１０と、一対のバッテリ出力端子１０２、１０４と、感温素子１１２と、バッテリコントローラ１１４と、バッテリ通信端子１０６を備えている。各々の電池セル１１０は、二次電池セルであり、詳しくはリチウムイオン電池セルである。一対のバッテリ出力端子１０２、１０４は、バッテリ正極端子１０２とバッテリ負極端子１０４を備えている。
【００２４】
一対のバッテリ出力端子１０２、１０４は、複数の電池セル１１０に接続されており、複数の電池セル１１０からの電力を出力する。感温素子１１２は、複数の電池セル１１０の近傍に配置されており、複数の電池セル１１０の温度を測定する。バッテリコントローラ１１４は、複数の電池セル１１０及び感温素子１１２に接続されている。バッテリコントローラ１１４は、演算回路や記憶回路を有しており、複数の電池セル１１０の電圧及び温度を監視している。それにより、バッテリコントローラ１１４は、バッテリパック１００の使用履歴情報（充電回数及び経験温度を含む）を作成して記憶している。また、バッテリコントローラ１１４は、バッテリパック１００の型式、定格電圧、定格容量といった製品情報を記憶している。バッテリコントローラ１１４は、バッテリ通信端子１０６に接続されており、バッテリ通信端子１０６を介して、充電器や本実施例の電力供給装置１０といった外部機器との間で情報通信を行うことができる。
【００２５】
次に、電力供給装置１０の電気的な構成について説明する。図２に示すように、電力供給装置１０は、一対の出力端子２２、２４と、四対のバッテリ接続端子５２、５４と、一対の出力端子２２、２４と四対のバッテリ接続端子５２、５４を電気的に接続する接続回路６０を備えている。一対の出力端子２２、２４は、正極出力端子２２と負極出力端子２４を有している。一対の出力端子２２、２４は、図１に示す出力部１４に設けられており、コード２０２を介して電動工具２００へ電気的に接続される。
【００２６】
四対のバッテリ接続端子５２、５４は、四つのバッテリ取付部１２にそれぞれ設けられている。即ち、各々のバッテリ取付部１２には、一対のバッテリ接続端子５２、５４が設けられている。各対のバッテリ接続端子５２、５４は、正極接続端子５２と負極接続端子５４を備えている。一対のバッテリ接続端子５２、５４は、バッテリ取付部１２にバッテリパック１００が取付けられると、そのバッテリパック１００の一対のバッテリ出力端子１０２、１０４に電気的に接続される。それにより、バッテリパック１００からの直流電力が、一対のバッテリ接続端子５２、５４を介して電力供給装置１０に供給される。各々のバッテリ接続端子５２、５４から入力された直流電力は、接続回路６０を介して、一対の出力端子２２、２４から出力される。
【００２７】
加えて、各々のバッテリ取付部１２には、一つの通信端子５６がさらに設けられている。通信端子５６は、バッテリ取付部１２に取付けられたバッテリパック１００のバッテリ通信端子１０６に電気的に接続される。即ち、バッテリ取付部１２にバッテリパック１００が取付けられると、バッテリコントローラ１１４が電力供給装置１０へ通信可能に接続される。
【００２８】
接続回路６０は、高電位接続線６７と、中電位接続線６８と、低電位接続線６９と、六つのリレー６２と、四つのダイオード６４と、遮断スイッチ６６を有している。高電位接続線６７は、正極出力端子２２に接続されており、低電位接続線６９は、負極出力端子２４に接続されている。中電位接続線６８は、高電位接続線６７及び低電位接続線６９から独立して設けられている。接続回路６０は、リレー６２を切り換えることにより、各々の正極接続端子５２を、高電位接続線６７と中電位接続線６８の一方に電気的に接続し、各々の負極接続端子５４を、中電位接続線６８と低電位接続線６９の一方に電気的に接続する。ただし、図２の最も左側に位置する一対のバッテリ接続端子５２、５４については、リレー６２の数を削減するために、正極接続端子５２が中電位接続線６８へ直接的に接続されており、負極接続端子５４が低電位接続線６９へ直接的に接続されている。それにより、八つのリレー６２を必要とすることなく、六つのリレー６２を選択的に切り換えることで、取り付けられた四つのバッテリパック１００の接続形態を変更することができる。
【００２９】
各々のダイオード６４は、正極接続端子５２に接続されており、バッテリパック１００に電流が逆流することを防止する。遮断スイッチ６６は、中電位接続線６８に設けられている。遮断スイッチ６６は、必要に応じて接続回路６０を電気的に切断する素子であり、本実施例では電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が用いられている。ここで、各々のリレー６２についても、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチを用いて構成することができ、それによって接続形態の変更を瞬間的に行うことが可能となる。各々のリレー６２は、有接点のリレーであってもよく、無接点の半導体スイッチであってもよい。
【００３０】
図３に、接続回路６０が形成可能な複数のバッテリパック１００の接続形態を示す。図３（ａ）に示すように、二つのバッテリパック１００が取付けられた場合、接続回路６０は、二つのバッテリパック１００を直列に接続する。一方、図３（ｂ）〜（ｆ）に示すように、少なくとも三つのバッテリパック１００が取付けられた場合、接続回路６０は、少なくとも二つのバッテリパック１００を並列に接続するとともに、並列に接続したその少なくとも二つのバッテリパック１００に、他の少なくとも一つのバッテリパック１００を直列に接続する。いずれの接続形態においても、直列に接続された二つのバッテリパック１００が存在することから、電力供給装置１０は、バッテリパック１００単体の出力電圧の二倍の電圧（本実施例では３６ボルト）で、電動工具２００に電力を供給することができる。
【００３１】
図３（ａ）〜（ｆ）に示す接続形態は全て、実質的に同一の電圧（３６ボルト）で電動工具２００に電力を供給することになる。しかしながら、各々のバッテリパック１００に流れる電流は、接続形態に応じて様々に変化する。例えば図３（ａ）の接続形態の場合、上段に位置する一つのバッテリパック１００と下段に位置する一つのバッテリパック１００には実質的に同一の電流が流れ、各々のバッテリパック１００が実質的に同一の電力を放電する（即ち、単位時間あたりに放電する電力量が略等しい）。ここで、例えば上段に位置するバッテリパック１００の残存電力量が１００パーセント（容量に対する比率）であり、下段に位置するバッテリパック１００の残存電力量が５０パーセントであるとする。この場合、下段に位置するバッテリパック１００は早期に電力が尽きてしまい、その時点で、上段に位置するバッテリパック１００に５０パーセントの電力量が残っていても、直列に接続された二つのバッテリパック１００は電力を供給できなくなる。即ち、用意した二つのバッテリパック１００に合計１５０パーセントの電力量（満充電したバッテリパック１００の１．５個分）が残存していても、結果的には１００パーセントの電力量（満充電したバッテリパックの一つ分）しか供給することができない。このように、二つのバッテリパック１００のみで電力を供給する場合、二つのバッテリパック１００の残存電力量が実質的に同一でなければ、バッテリパック１００に蓄えられた電力を十分に供給することができない。
【００３２】
それに対して、例えば図３（ｂ）の接続形態の場合、上段に位置するバッテリパック１００には大きな電流が流れ、下段に位置する二つのバッテリパック１００には小さな電流が流れる。従って、上段に位置するバッテリパック１００と下段に位置する二つのバッテリパック１００の間で、各々のバッテリパック１００が放電する電力（単位時間あたりに放電する電力量）が相違する。簡単に言えば、上段に位置するバッテリパック１００に対して、下段に位置する各々のバッテリパック１００が放電する電力は実質的に半分となる。ここで、例えば上段に位置するバッテリパック１００の残存電力量が１００パーセント、下段に位置する各々のバッテリパック１００の残存電力量が５０パーセントであるとする。この場合、上段に位置するバッテリパック１００に対して、下段に位置する各々のバッテリパック１００は、実質的に半分の電力を放電する。その結果、三つのバッテリパック１００は、実質的に同じタイミングで電力が尽きることになり、蓄えたすべての電力を放電し終えることができる。即ち、用意した三つのバッテリパック１００に残存した合計２００パーセントの電力量（満充電したバッテリパックの二つ分）の全てを電動工具２００に供給することができる。先の段落で説明した図３（ａ）の接続形態の場合と比較して、残存電力量が５０パーセントのバッテリパック１００を一つ追加しただけで、満充電したバッテリパックの一つ分に相当する電力をより多く供給することが可能となる。
【００３３】
上記のように、本実施例の電力供給装置１０では、少なくとも三つのバッテリパック１００を、並列接続と直列接続を組み合せて接続することができる。それにより、電動工具２００に高電圧で電力を供給することができるとともに、それらのバッテリパック１００の残存電力量が均一でない場合でも、バッテリパック１００に蓄えられた電力をより多く供給することができる。接続形態の変更はリレー６２によって行われるので、ユーザはバッテリ取付部１２に取付けたバッテリパック１００の位置を変更する必要がない。さらに、本実施例の電力供給装置１０では、後述するように、取付けられたバッテリパック１００の残存電力量を検出し、適切な接続形態を自動的に形成することができる。
【００３４】
加えて、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、接続回路６０は、いずれの接続形態を形成する場合でも、互いに直列に接続されるバッテリパック１００の間に、遮断スイッチ６６を介在させることができる。それにより、接続形態の変更時には、遮断スイッチ６６をオフ（開放）させることで、バッテリパック１００の短絡を確実に防止することができる。
【００３５】
続いて、電力供給装置１０の他の構成について説明する。図２に示すように、電力供給装置１０は、工具スイッチ検知部３０と、バックアップ電源部７０と、メインコントローラ４０を備えている。
【００３６】
メインコントローラ４０は、マイクロコンピュータを用いて構成されており、演算回路や記憶回路を有している。接続回路６０の各リレー６２に接続されており、六つのリレー６２を選択的に切り換えることができる。また、メインコントローラ４０は、電圧検出ライン４２、４４を介して接続回路６０に接続されており、電圧検出ライン４２、４４の電圧に基づいて、各バッテリパック１００の出力電圧、通電電流、残存電力量、内部抵抗を検出することができる。例えば、メインコントローラ４０は、電圧検出ライン４４の電圧に基づいて、各バッテリパック１００の出力電圧を検出することができる。そして、メインコントローラ４０は、検出した出力電圧に基づいて、各バッテリパック１００の残存電力量を算出することができる。また、メインコントローラ４０は、電圧検出ライン４２と電圧検出ライン４４の電圧差に基づいて、バッテリパック１００の通電電流を検出することができる。ここで、電圧検出ライン４２と電圧検出ライン４４の間には、バッテリパック１００の通電電流に応じてダイオード６４による電圧差が生じる。さらに、メインコントローラ４０は、検出したバッテリパック１００の出力電圧及び通電電流に基づいて、バッテリパック１００の内部抵抗を算出することができる。
【００３７】
メインコントローラ４０は、表示部１６の各発光ダイオード１８に接続されており、三つの発光ダイオード１８を選択的に点灯又は点滅させることができる。メインコントローラ４０は、接続回路６０の遮断スイッチ６６に接続されており、遮断スイッチ６６をオンオフすることができる。メインコントローラ４０は、各々の通信端子５６に接続されており、バッテリパック１００のバッテリコントローラ１１４と通信可能に接続される。それにより、メインコントローラ４０は、バッテリコントローラ１１４に記憶された使用履歴情報や製品情報を読み取ることができる。
【００３８】
バックアップ電源部７０は、バッテリパック１００から電力供給を受け、メインコントローラ４０に電力を供給する。バックアップ電源部７０は、コンデンサや二次電池といった蓄電部を有しており、バッテリパック１００が取り付けられていない状態でも、メインコントローラ４０に電力を供給することができる。なお、初期状態で各々のリレー６２を図２に示すように切り換えておけば、いずれかのバッテリ取付部１２に少なくとも一つのバッテリパック１００が取り付けられた時点で、バックアップ電源部７０への電力供給が開始される。この場合、バックアップ電源部７０は、蓄電部を必ずしも必要としない。
【００３９】
工具スイッチ検知部３０は、コンデンサ３２、抵抗３４、トランジスタ３６、ダイオード３８を用いて構成されている。コンデンサ３２と抵抗３４とトランジスタ３６は、直列に接続されている。ダイオード３８は、トランジスタ３６に逆極性となる向きで並列に接続されている。工具スイッチ検知部３０は、一対の出力端子２２、２４及びメインコントローラ４０に接続されている。メインコントローラ４０は、コンデンサ３２の電圧を検知するとともに、トランジスタ３６の動作を制御することができる。メインコントローラ４０は、工具スイッチ検知部３０により、電動工具２００のスイッチがオンされたことを検知することができる。
【００４０】
ここで、工具スイッチ検知部３０について詳しく説明する。メインコントローラ４０は、コンデンサ３２の電圧を検知し、コンデンサ３２が充電されていなければ、トランジスタ３６をオンすることによって、コンデンサ３２を充電する。このとき、メインコントローラ４０は、接続回路６０の遮断スイッチ６６に指令を与え、遮断スイッチ６６もオンさせる。コンデンサ３２への充電電力は、バッテリパック１００から供給される。そして、メインコントローラ４０は、コンデンサ３２の充電完了を検知すると、接続回路６０の遮断スイッチ６６及び工具スイッチ検知部３０のトランジスタ３６をオフさせる。
【００４１】
電動工具２００のスイッチがオンされると、コンデンサ３２に充電された電力が、一対の出力端子２２、２４を介して電動工具２００に供給される。このとき、接続回路６０の遮断スイッチ６６はオフされている。従って、コンデンサ３２の電圧が低下、又は、抵抗３４の両端電圧が正電圧から負電圧に変化する。メインコントローラ４０は、これら電圧の変化を検出することで、電動工具２００のスイッチがオンされたことを検知することができる。一方、メインコントローラ４０は、全てのバッテリパック１００に電流が流れていないことを検出すると、電動工具２００のスイッチがオフされたと判断する。
【００４２】
次に、図４Ａ、図４Ｂに示すフローチャートを参照し、電力供給装置１０の動作について説明する。ステップＳ１０では、バッテリパック１００がバッテリ取付部１２に取付けられるまで、電力供給装置１０は待機する。ここで、バッテリパック１００の取付は、メインコントローラ４０によって検出される。メインコントローラ４０は、電圧検出ライン４４の電圧を監視することで、バッテリパック１００が取り付けられたことを検出する。メインコントローラ４０は、四つのバッテリパック１００が取り付けられるか、一つ目のバッテリパック１００が取り付けられた時点から所定時間が経過すると、ステップＳ１２へ進む。ここでは、図５（ａ）に示すように、四つのバッテリパック１００ａ〜１００ｄが取り付けられたものとして、以下の説明を続ける。
【００４３】
ステップＳ１２では、メインコントローラ４０が、各々のバッテリパック１００の残存電力量を検出する。バッテリパック１００の残存電力量は、バッテリパック１００の出力電圧に基づいて検出される。即ち、メインコントローラ４０は、電圧検出ライン４４によって、各々のバッテリパック１００の出力電圧を検出し、検出した出力電圧に基づいて、各々のバッテリパック１００の残存電力量を算出する。ここでは、一つのバッテリパック１００ａの残存電力量が略１００パーセントであり、他の三つのバッテリパック１００ｂ〜ｄの残存電力量が略４０パーセントであったとして、以下の説明を続ける。なお、図面では、バッテリパック１００の残存電力量をハッチングによって模式的に示す。
【００４４】
ステップＳ１４では、メインコントローラ４０が、ステップＳ１２で検出した各々のバッテリパック１００の残存電力量に基づいて、放電可能なバッテリパック１００が二つ以上あるのか否かを判定する。メインコントローラ４０は、電力の残存するバッテリパック１００が二つ以上あればステップＳ１６の処理に進み、そうでなければステップＳ５０の処理に進む。なお、一つのバッテリパック１００のみが取り付けられた場合でも、電力の残存するバッテリパック１００が二つ以上ないことから、メインコントローラ４０はステップＳ５０の処理へ進むことになる。ステップＳ５０に進んだ場合、メインコントローラ４０は、放電不能である旨を表示部１６によって表示し、ユーザにバッテリパック１００の交換を促す（処理終了）。
【００４５】
ステップＳ１６に進んだ場合、メインコントローラ４０は、ステップＳ１２で検出した各々のバッテリパック１００の残存電力量に基づいて、バッテリパック１００の順位付けを行う。即ち、最も大きい残存電力量Ｘ１を有するものを第１バッテリパック１００とし、二番目に大きい残存電力量Ｘ２を有するものを第２バッテリパック１００とし、三番目に大きい残存電力量Ｘ３を有するものを第３バッテリパック１００とし、四番目に大きい残存電力量Ｘ４を有するものを第４バッテリパック１００とする。図５（ａ）に示す例では、１００パーセントの残存電力量を有するバッテリパック１００ａが第１バッテリパックとされ、４０パーセントの残存電力量を有するバッテリパック１００ｂ〜ｄがそれぞれ第２〜第４バッテリパックとされる。
【００４６】
次に、ステップＳ１８、Ｓ２０、Ｓ２２では、メインコントローラ４０が、取り付けられた四つのバッテリパック１００を、二つのバッテリグループに区分するグルーピング処理を実行する。ここで、メインコントローラ４０は、バッテリグループ毎に計算される合計電力量の間に生じる差が最小となるように、バッテリパック１００のグループ分けを行う。そのために、先ず、ステップＳ１８において、メインコントローラ４０は、下記する式（１）が満たされるのか否かを判定する。なお、バッテリグループの合計電力量とは、そのバッテリグループに含まれる一又は複数のバッテリパック１００の残存電力量の合計を意味する。
│Ｘ１−（Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４）│＜│（Ｘ１＋Ｘ４）−（Ｘ２＋Ｘ３）│  ・・（１）
【００４７】
上記した式（１）の左辺は、一つのバッテリグループを第１バッテリパック１００ａのみで構成し、他の一つのバッテリグループを第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄで構成した場合（以下、第１のグループ分けという）について、バッテリグループ毎の合計電力量（Ｘ１と、Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４）の間に生じる差を計算する式である。一方、上記した式（１）の右辺は、一つのバッテリグループを第１及び第４バッテリパック１００ａ、１００ｄで構成し、他の一つのバッテリグループを第２及び第３バッテリパック１００ｂ、１００ｃで構成した場合（以下、第２のグループ分けという）について、バッテリグループ毎の合計電力量（Ｘ１＋Ｘ４と、Ｘ２＋Ｘ３）の間に生じる差を計算する式である。即ち、上記した式（１）は、第１のグループ分けの場合にバッテリグループ毎の合計電力量の間で生じる差と、第２のグループ分けの場合にバッテリグループ毎の合計電力量の間で生じる差の、大小を判定する式である。式（１）が満たされる場合、メインコントローラ４０はステップＳ２０へ進み、そうでなければ、メインコントローラ４０はステップＳ２２へ進む。
【００４８】
ステップＳ２０、Ｓ２２では、バッテリパック１００ａ〜１００ｄのグループ分けが決定される。ステップＳ２０に進んだ場合、メインコントローラ４０は、第１のグループ分けを採用する。即ち、第１バッテリパック１００ａを一つのバッテリグループに振り分け、第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄを他の一つのバッテリグループに振り分ける。一方、ステップＳ２２に進んだ場合、メインコントローラ４０は、第２のグループ分けを採用する。即ち、第１及び第４バッテリパック１００ａ、１００ｄを一つのバッテリグループに振り分け、第２及び第３バッテリパック１００ｂ、１００ｄｃを他の一つのバッテリグループに振り分ける。それにより、第１及び第２のグループ分けのうち、バッテリグループ毎に計算される合計電力量の間に生じる差が小さくなる方のグループ分けが選択される。先に仮定したとおり、第１バッテリパック１００ａの残存電力量Ｘ１が１００パーセントであり、第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄの残存電力量Ｘ２〜Ｘ４が４０パーセントであるとすると、この場合は第１のグループ分けが選択される。
【００４９】
ステップＳ２４〜Ｓ２８では、グルーピング処理で決定されたグループ分けに基づいて、四つのバッテリパック１００の接続形態が変更される。先ず、ステップＳ２４では、メインコントローラ４０が、上記したグルーピング処理において、グループ分けに変更があったのか否かを判定する。即ち、グルーピング処理の前と比較して、同じグループ分けが再度選択されたのか、異なるグループ分けが選択されたのを判別する。メインコントローラ４０は、グループ分けに変更があればステップＳ２６へ進み、そうでなければステップＳ３０へスキップする。即ち、グループ分けに変更がなければ、接続形態の変更も行われない。
【００５０】
ステップＳ２６では、メインコントローラ４０が、接続形態の変更に先立って、遮断スイッチ６６をターンオフする。それにより、接続回路６０の中電位接続線６８が電気的に切断され、例えばバッテリパック１００を誤って短絡させるような、意図しない接続経路の形成が防止される。次に、ステップＳ２８では、メインコントローラ４０が、決定されたグループ分けに基づいて、接続回路６０の各々のリレー６２を選択的に切り換える。詳しくは、同一のバッテリグループに区分されたバッテリパック１００が並列に接続され、異なるバッテリグループに区分されたバッテリパック１００が直列に接続されるように、各々のリレー６２を選択的に切り換える。先に仮定したとおり、ここでは第１のグループ分けが選択されているとすると、各々のリレー６２は図５（ａ）に示すように切り換えられる。その結果、図５（ｂ）に示すように、接続回路６０は、同一のバッテリグループに区分された第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄを並列に接続し、並列に接続された第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄに対して、第１バッテリパック１００ａを直列に接続する。
【００５１】
ステップＳ３０では、メインコントローラ４０が、全てのバッテリパック１００に残存する合計電力量を計算する。次いで、ステップＳ３２では、メインコントローラ４０が、計算した合計電力量を表示部１６によって表示する。本実施例の電力供給装置１０は、バッテリパック１００の接続形態を適宜変更することによって、全てのバッテリパック１００に残存する合計電力量のほぼ全てを供給することができる。従って、表示部１６によって表示される合計電力量と、電力供給装置１０が実際に供給する電力量が、正確に一致する。
【００５２】
ステップＳ３４では、電動工具２００のスイッチがオンされるまで、電力供給装置１０は待機する。ここで、電動工具２００のスイッチオンは、工具スイッチ検知部３０によって検出される。なお、この時点で接続回路６０の遮断スイッチ６６はオフされているので、電動工具２００のスイッチがオンされても、バッテリパック１００から電動工具２００へ電力は供給されない。メインコントローラ４０は、電動工具２００のスイッチオンが検出されると、ステップＳ３６の処理に進む。
【００５３】
ステップＳ３６では、メインコントローラ４０が、接続回路６０の遮断スイッチ６６をオンさせる。それにより、バッテリパック１００から電動工具２００への電力供給が開始される。ステップＳ３８では、メインコントローラ４０が、各々のバッテリパック１００の出力電圧及び通電電流を検出する。各々のバッテリパック１００の出力電圧及び通電電流は、電圧検出ライン４２、４４の電圧に基づいて検出される。
【００５４】
ステップＳ４０では、メインコントローラ４０が、電動工具２００のスイッチがオフされているのか否かを判定する。ここで、電動工具２００のスイッチオフは、ステップＳ３６で検出された通電電流に基づいて行われる。即ち、メインコントローラ４０は、全てのバッテリパック１００の通電電流がゼロであれば、電動工具２００のスイッチがオフされたと判断する。電動工具２００のスイッチがオフされていれば、メインコントローラ４０はステップＳ４２へ進み、遮断スイッチ６６をオフする。そして、ステップＳ１２へ戻る。
【００５５】
一方、電動工具２００のスイッチがオフされていなければ、メインコントローラ４０は、ステップＳ４０からステップＳ１２へ直接的に戻る。この場合、電動工具２００への電力供給は継続される。ステップＳ１２へ戻ると、上述したバッテリパック１００のグルーピング処理と、グルーピング処理に基づく接続形態の変更が、再度実行される。即ち、電動工具２００に電力を供給している間も、各々のバッテリパック１００の残存電力量に応じて、バッテリパック１００の接続形態が適宜変更される。
【００５６】
電動工具２００への電力供給に伴い、各々のバッテリパック１００の残存電力量は減少していく。このとき、図５（ａ）（ｂ）に例示する接続形態であると、第１バッテリパック１００ａは、並列に接続された他のバッテリパック１００ｂ〜１００ｄと比較して、略３倍の電力を放電する。従って、第１バッテリパック１００ａの残存電力量（Ｘ１＝１００パーセント）と、第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄの残存電力量（Ｘ２〜Ｘ４＝４０パーセント）の差は、徐々に小さくなり、第１バッテリパック１００ａが９０パーセント分の電力量を消費した段階で、全てのバッテリパック１００ａ〜１００ｄの残存電力量が等しくなる（計算上は、Ｘ１〜Ｘ４＝１０パーセント）。この段階で、図５（ａ）（ｂ）に示す接続形態がそのまま維持されると、第１バッテリパック１００ａの電力が先に尽きてしまい、他のバッテリパック１００ｂ〜１００ｄに電力を残存させたまま、電力供給ができなくなってしまう。
【００５７】
しかしながら、本実施例の電力供給装置１０では、各々のバッテリパック１００ａ〜１００ｄの残存電力量に応じて、バッテリパック１００ａ〜１００ｄの接続形態が変更される。具体的には、全てのバッテリパック１００ａ〜１００ｄの残存電力量が等しいとすると（Ｘ１〜Ｘ４＝１０パーセント）、バッテリパック１００ａ〜１００ｄの接続形態は、図６（ａ）（ｂ）に示す接続形態へ変更される。図６（ａ）（ｂ）に示す接続形態では、全てのバッテリパック１００ａ〜１００ｄが同じ電力を放電する。従って、全てのバッテリパック１００ｂ〜１００ｄは、蓄えられた電力を略同時に放電し終えることができる。それにより、全てのバッテリパック１００ｂ〜１００ｄの電力が、余すことなく電動工具２００に供給される。
【００５８】
図７は、各々のバッテリパック１００ａ〜１００ｄの通電電流を示している。時刻ゼロから時刻ｔ１までは、図５（ａ）（ｂ）に示す接続形態で電力供給が行われ、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、図６（ａ）（ｂ）に示す接続形態で電力供給が行われている。グラフＡ、Ｂが示すように、時刻ｔ１までは、第１バッテリパック１００ａの通電電流が大きく、第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄの通電電流は小さい。時刻ｔ１で接続形態が変更されると、グラフＣが示すように、全てのバッテリパック１００ａ〜１００ｄの通電電流は略等しくなる。そして、時刻ｔ２において、バッテリパック１００ａ〜１００ｄからの電力供給が終了する。なお、時刻ｔ１で接続形態を変更しなければ、時刻ｔ２よりも早期の時点で、バッテリパック１００ａ〜１００ｄからの電力供給は終了してしまう。また、図７中のグラフＤは、バッテリパック１００ａ〜１００ｄを、最初（時刻ゼロ）から図６（ａ）（ｂ）の形態で接続した場合を示している。この場合、残存電力量の少ない第２〜第４バッテリパック１００の電力が早期に尽きてしまうことから、グラフＤが示すように、時刻ｔ１よりも早期の時点で電力供給が終了してしまう。
【００５９】
図８〜図１０は、電力供給装置１０に三つのバッテリパック１００が取り付けられた場合を示している。ここで、図８〜図１０の各々は、（ａ）〜（ｄ）の四つの図を含んでいる。図８〜図１０の各々において、（ａ）は接続回路６０が最初に形成する接続形態を示しており、（ｂ）は（ａ）が示す接続形態を模式的に示しており、（ｃ）は接続回路６０が後に形成する接続形態を示しており、（ｄ）は（ｃ）が示す接続形態を模式的に示している。なお、図８〜図１０の間では、三つのバッテリパック１００ａ〜１００ｃの取付位置が異なっている。接続回路６０は、三つのバッテリパック１００ａ〜１００ｃのみが接続された場合でも、各々のバッテリパック１００ａ〜１００ｃの残存電力量に応じて、適切な接続形態を形成する。従って、図８〜図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、バッテリパック１００ａ〜１００ｃの取付位置にかかわらず、接続回路６０は実質的に同一の接続形態を実現することができる。その後、図８〜図１０の（ｃ）（ｄ）に示すように、残存電力量の変化に応じて接続形態を変更した場合でも、接続回路６０は実質的に同一の接続形態を実現することになる。
【００６０】
（実施例２）
次に、実施例２の電力供給システムについて説明する。実施例２の電力供給システムは、実施例１の電力供給装置１０において、メインコントローラ４０が実行する処理を変更したものである。機械的及び電気的な構成については、実施例１から特に変更を要さないので、以下の説明では実施例１と同一の参照番号を用いる。
【００６１】
図１１Ａ、図１１Ｂは、実施例２の電力供給装置１０の動作を示すフローチャートである。バッテリパック１００がバッテリ取付部１２に取付けられると（ステップＳ１１０）、メインコントローラ４０が各々のバッテリパック１００の出力電圧を検出する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１４では、メインコントローラ４０が、ステップＳ１１２で検出した各々のバッテリパック１００の出力電圧に基づいて、放電可能なバッテリパック１００が二つ以上あるのか否かを判定する。なお、メインコントローラ４０は、検出した出力電圧が所定の放電終止電圧を下回る場合、バッテリパック１００は放電不能であると判定する。メインコントローラ４０は、放電可能なバッテリパック１００が二つ以上あればステップＳ１１６の処理に進み、そうでなければステップＳ１７０の処理に進む。ステップＳ１７０に進んだ場合、メインコントローラ４０は、放電不能である旨を表示部１６によって表示し、ユーザにバッテリパック１００の交換を促す（処理終了）。
【００６２】
ステップＳ１１６に進んだ場合、メインコントローラ４０は、ステップＳ１１２で検出した各々のバッテリパック１００の出力電圧に基づいて、バッテリパック１００の順位付けを行う。即ち、最も高い出力電圧Ｖ１のものを第１バッテリパック１００とし、二番目に高い出力電圧Ｖ２のものを第２バッテリパック１００とし、三番目に高い出力電圧Ｖ３のものを第３バッテリパック１００とし、四番目に高い出力電圧Ｖ４のものを第４バッテリパック１００とする。なお、バッテリパック１００の出力電圧は、バッテリパック１００の残存電力量に依存する。従って、実施例２の出力電圧に基づくバッテリパック１００の順位付けと、実施例１の残存電力量に基づくバッテリパック１００の順位付けは、多くの場合、同じ結果となる。
【００６３】
次に、ステップＳ１１８、Ｓ１２０、Ｓ１２２では、メインコントローラ４０が、取り付けられた四つのバッテリパック１００を、二つのバッテリグループに区分するグルーピング処理を実行する。ここで、メインコントローラ４０は、バッテリグループ毎に計算される出力電圧の合計の間に生じる差が最小となるように、バッテリパック１００のグループ分けを行う。そのために、先ず、ステップＳ１１８において、メインコントローラ４０は、下記する式（２）が満たされるのか否かを判定する。
│Ｖ１−（Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）│＜│（Ｖ１＋Ｖ４）−（Ｖ２＋Ｖ３）│  ・・（２）
【００６４】
上記した式（２）の左辺は、一つのバッテリグループを第１バッテリパック１００ａのみで構成し、他の一つのバッテリグループを第２〜第４バッテリパック１００ｂ〜１００ｄで構成した場合（以下、第１のグループ分けという）について、バッテリグループ毎の出力電圧の合計（Ｖ１と、Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）の間に生じる差を計算する式である。一方、上記した式（２）の右辺は、一つのバッテリグループを第１及び第４バッテリパック１００ａ、１００ｄで構成し、他の一つのバッテリグループを第２及び第３バッテリパック１００ｂ、１００ｃで構成した場合（以下、第２のグループ分けという）について、バッテリグループ毎の出力電圧の合計（Ｖ１＋Ｖ４と、Ｖ２＋Ｖ３）の間に生じる差を計算する式である。即ち、上記した式（２）は、第１のグループ分けの場合にバッテリグループ毎の出力電圧の合計の間で生じる差と、第２のグループ分けの場合にバッテリグループ毎の出力電圧の合計の間で生じる差の、大小を判定する式である。式（２）が満たされる場合、メインコントローラ４０はステップＳ１２０へ進み、そうでなければ、メインコントローラ４０はステップＳ１２２へ進む。
【００６５】
ステップＳ１２０、Ｓ１２２では、バッテリパック１００のグループ分けが決定される。ステップＳ１２０に進んだ場合、メインコントローラ４０は、第１のグループ分けを採用する。一方、ステップＳ１２２に進んだ場合、メインコントローラ４０は、第２のグループ分けを採用する。それにより、第１及び第２のグループ分けのうち、バッテリグループ毎に計算される出力電圧の合計の間に生じる差が小さくなる方のグループ分けが選択される。ステップＳ１２４〜Ｓ１２８では、グルーピング処理で決定されたグループ分けに基づいて、四つのバッテリパック１００の接続形態が変更される。ステップＳ１２４〜Ｓ１２８の処理は、実施例１で説明した図４ＡのステップＳ２４〜Ｓ２８の処理と実質的に同一である。
【００６６】
ステップＳ１３０では、メインコントローラ４０が、全てのバッテリパック１００に残存する合計電力量を計算する。合計電力量は、検出された各々のバッテリパック１００の出力電圧に基づいて計算される。次いで、ステップＳ１３２では、メインコントローラ４０が、計算した合計電力量を表示部１６によって表示する。ステップＳ１３４では、電動工具２００のスイッチがオンされるまで、電力供給装置１０は待機する。電動工具２００のスイッチがオンされてステップＳ１３６に進むと、メインコントローラ４０は接続回路６０の遮断スイッチ６６をオンさせる。それにより、バッテリパック１００から電動工具２００への電力供給が開始される。ステップＳ１３８では、メインコントローラ４０が、各々のバッテリパック１００の出力電圧及び通電電流を検出する。ステップＳ１３０〜Ｓ１３８の処理は、実施例１で説明した図４Ａ、図４ＢのステップＳ３０〜Ｓ３８の処理と実質的に同一である。
【００６７】
ステップＳ１４０では、メインコントローラ４０が、最高電圧を有する第１バッテリパック１００の出力電圧Ｖ１と、最低電圧を有する第４バッテリパック１００の出力電圧Ｖ４の差が、所定の判定値未満であるのか否かを判定する。ここで、当該出力電圧の差Ｖ１−Ｖ４が判定値未満の場合、四つのバッテリパック１００の出力電圧は実質的に同一であり、そのばらつきは無視できると判断できる。即ち、四つのバッテリパック１００の間で、残存電力量にも大きなばらつきは存在しないと判断できる。この場合は、ステップＳ１４２の処理へ進み、バッテリパック１００の内部抵抗に基づく接続形態の変更処理が実行される。一方、当該出力電圧の差Ｖ１−Ｖ４が判定値以上であれば、ステップＳ１５６へスキップし、バッテリパック１００の出力電圧に基づく現在の接続形態が維持される。
【００６８】
ステップＳ１４２では、メインコントローラ４０が、各々のバッテリパック１００の内部抵抗を検出する。バッテリパック１００の内部抵抗は、ステップＳ１１２及びステップＳ１３８で検出されたバッテリパック１００の出力電圧と通電電流から計算される。即ち、各々のバッテリパック１００毎に、非通電時の出力電圧と通電時の出力電圧及び通電電流を用いて、内部抵抗が計算される。
【００６９】
ステップＳ１４４では、メインコントローラ４０が、検出した最大の内部抵抗Ｒ１と最小の内部抵抗Ｒ４の差を計算し、その内部抵抗の差Ｒ１−Ｒ４が所定の判定値を超えるのか否かを判定する。ここで、当該内部抵抗の差Ｒ１−Ｒ４が判定値以下であれば、四つのバッテリパック１００の内部抵抗は実質的に均一であり、内部抵抗のばらつきは無視できると判断できる。この場合、ステップＳ１５６へスキップし、バッテリパック１００の出力電圧に基づく現在の接続形態が維持される。一方、当該内部抵抗の差Ｒ１−Ｒ４が判定値を超える場合は、四つのバッテリパック１００の間で、無視できないばらつきが存在すると判断できる。この場合、ステップＳ１４６へ進み、内部抵抗に基づく接続形態の変更処理が継続される。
【００７０】
ステップＳ１４６では、メインコントローラ４０が、各々のバッテリパック１００の内部抵抗に基づいて、四つのバッテリパック１００を二つのバッテリグループに区分するグルーピング処理を実行する。このグルーピング処理では、最大の内部抵抗Ｒ１と二番目に大きい内部抵抗Ｒ２をそれぞれ有する二つのバッテリパック１００を一つのバッテリグループに振り分け、三番目に大きい内部抵抗Ｒ３と四番目に大きい内部抵抗Ｒ４をそれぞれ有する二つのバッテリパック１００を他の一つのバッテリグループに振り分ける。このグルーピング処理により、内部抵抗の近いバッテリパック１００同士が、同じバッテリグループに振り分けられる。
【００７１】
ステップＳ１４８〜Ｓ１５４では、決定されたグループ分けに基づいて、バッテリパック１００の接続形態が変更される。先ず、ステップＳ１４８では、メインコントローラ４０が、上記したグルーピング処理において、グループ分けに変更があったのか否かを判定する。メインコントローラ４０は、グループ分けに変更があればステップＳ１５０へ進み、そうでなければステップＳ１５６へスキップする。即ち、グループ分けに変更がなければ、接続形態の変更も行われない。ステップＳ１５０では、メインコントローラ４０が、接続形態の変更に先立って、遮断スイッチ６６をターンオフする。次に、ステップＳ１５２では、メインコントローラ４０が、決定されたグループ分けに基づいて、接続回路６０の各々のリレー６２を選択的に切り換える。詳しくは、同一のバッテリグループに区分されたバッテリパック１００が並列に接続され、異なるバッテリグループに区分されたバッテリパック１００が直列に接続されるように、各々のリレー６２を選択的に切り換える。即ち、図３（ｆ）に示す接続形態が形成される。次いで、ステップＳ１５４では、メインコントローラ４０が、遮断スイッチ６６を再度オンする。それにより、電動工具２００への電力供給が再開される。
【００７２】
上記した接続形態の変更により、内部抵抗の近いバッテリパック１００同士が並列に接続される。それにより、並列に接続された二つのバッテリパック１００の間で、一方のバッテリパック１００に通電電流が偏ることを防ぐことができる。その結果、バッテリパック１００の過熱や異常劣化が抑制される。
【００７３】
ステップＳ１５６では、メインコントローラ４０が、電動工具２００のスイッチがオフされているのか否かを判定する。電動工具２００のスイッチがオフされていれば、メインコントローラ４０はステップＳ１６０へ進み、遮断スイッチ６６をオフする。そして、ステップＳ１１２へ戻る。一方、電動工具２００のスイッチがオフされていなければ、ステップＳ１５８へ進み、メインコントローラ４０が放電不能となったバッテリパック１００の有無を検出する。バッテリパック１００が放電可能であるのか否かは、ステップＳ１３８で検出したバッテリパック１００の出力電圧によって判断する。放電不能なバッテリパック１００が存在する場合、メインコントローラ４０はステップＳ１６０へ進み、遮断スイッチ６６をオフする。そうでなければ、メインコントローラ４０はステップＳ１１２の処理へ戻る。
【００７４】
以上のように、実施例２の電力供給装置１０では、バッテリパック１００の出力電圧と通電電流に基づいて、バッテリパック１００の接続形態を変更することができる。特に、メインコントローラ４０は、バッテリパック１００の出力電圧と通電電流から内部抵抗を検出することができ、検出した内部抵抗に基づいてバッテリパック１００の接続形態を決定することができる。そのことから、バッテリパック１００の過熱や異常劣化を抑制しながら、バッテリパック１００に蓄えられた電力をより多く供給することができる。ここで、バッテリパック１００の内部抵抗は、バッテリパック１００の使用履歴（使用量、使用期間、経験温度）に応じて増大する。そのことから、バッテリパック１００の内部抵抗に代えて、バッテリパック１００の使用履歴を検出し、検出した使用履歴に基づいてバッテリパック１００の接続形態を決定してもよい。バッテリパック１００のバッテリコントローラ１１４には、バッテリパック１００の使用履歴を示す使用履歴情報が記憶されている。そのことから、メインコントローラ４０は、バッテリコントローラ１１４から使用履歴情報を読み取ることで、使用履歴に基づいた接続形態の決定を行うことができる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００７６】
例えば、電力供給装置１０は、少なくとも三つのバッテリパック１００が取付可能であればよく、より多くのバッテリパック１００が取付可能な構造にすることもできる。この場合、取付可能なバッテリパック１００の数に応じて、接続回路６０の構成を変更するとよい。図１２に、六つのバッテリパック１００に対応する接続回路６０の一例を示す。なお、この接続回路６０は、三つのバッテリパック１００を直列に接続することができ、バッテリパック１００の出力電圧の三倍の電圧で、電動工具２００等の電気機器に電力を供給することができる。図１２に示す接続回路６０は、図２に示す接続回路６０と比較して、二系統の中電位接続線６８ａ、６８ｂを有するとともに、２２個のリレー６２を用いて構成されている。
【００７７】
また、上述した本実施例の電力供給装置１０は、再充電可能なバッテリパック１００を利用するが、電力供給装置１０の技術によれば、再充電不能なバッテリ（一次電池）を利用する電力供給装置も具現化することができる。例えば、複数の乾電池を利用する従来の電気機器では、全ての乾電池を同時に交換することが推奨され、新しい乾電池と古い乾電池を混ぜて使うことが禁止されている。そのため、ユーザは、新品ではないが未だ使える乾電池を所有していても、電気機器が必要とする数の乾電池を新たに購入する必要がある。それに対して、本明細書の電力供給装置１０の技術を採用すれば、ユーザは新品ではないが未だ使える乾電池を、有効に利用することが可能となる。
【００７８】
また、本実施例の電力供給装置１０は電気機器と独立しているが、電力供給装置１０は電気機器へ一体に組み込んでもよい。
【００７９】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００８０】
１０：電力供給装置
１２：バッテリ取付部
１４：出力部
１６：表示部
１８：発光ダイオード
２２：正極出力端子
２４：負極出力端子
３０：工具スイッチ検知部
３２：コンデンサ
３４：抵抗
３６：トランジスタ
３８：ダイオード
４０：メインコントローラ
４２：電圧検出ライン
４４：電圧検出ライン
５２：バッテリ接続端子
５２：正極接続端子
５４：負極接続端子
５６：通信端子
６０：接続回路
６２：リレー
６４：ダイオード
６６：遮断スイッチ
６７：高電位接続線
６８：中電位接続線
６９：低電位接続線
７０：バックアップ電源部
１００：バッテリパック
１０２：バッテリ正極端子
１０４：バッテリ負極端子
１０６：バッテリ通信端子
１１０：電池セル
１１２：感温素子
１１４：バッテリコントローラ
２００：電動工具
２０２：コード
【図１】
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【図２】
0005484860.tif 000003
【図３】
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【図４Ａ】
0005484860.tif 000005
【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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