電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件的制作方法
【專利摘要】一種電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，包括：電馬達(dá)，其構(gòu)造成由鋰離子電池組使其旋轉(zhuǎn)；可旋轉(zhuǎn)的工具，其構(gòu)造成由電馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及開關(guān)，其構(gòu)造成手動(dòng)地致動(dòng)電馬達(dá)。鋰離子電池組包括14500類型的電池單元，并且配置成使電馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以使電馬達(dá)的輸出足夠用于驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的工具。
【專利說(shuō)明】電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件
[0001]交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求2011年7月24日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/511，088的優(yōu)先權(quán)，上述申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)參弓I的方式全部合并至本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明大體涉及手持式電動(dòng)工具和用于驅(qū)動(dòng)這種電動(dòng)工具的電池組的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0004]美國(guó)專利N0.7，237，159公開了一種無(wú)繩電動(dòng)工具系統(tǒng)，其構(gòu)造為輸出最大功率(最大輸出瓦特量-“MW0”)為至少475瓦特，同時(shí)具有的最大功率輸出對(duì)重量的比率為至少70瓦特每鎊(W/lb)，即大約154瓦特/千克。
[0005]本申請(qǐng)的受讓人/ 申請(qǐng)人:日本安城市的牧田株式會(huì)社之前已出售了用于手持式電動(dòng)工具的具有至少300瓦特的標(biāo)稱功率輸出和大約380克重量的18V電池組。因此，這種已知的電池組本身具有至少大約為790瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0006]美國(guó)US2003/0203669A1公開了一種用于手持式電動(dòng)工具的電池組系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)不同尺寸的電池組，每個(gè)電池組的接合和接觸元件具有相同的幾何結(jié)構(gòu)。不同尺寸的電池組輸出相同的標(biāo)稱或額定電流，但設(shè)計(jì)用于存儲(chǔ)不同量的電能/能量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在手持式電動(dòng)工具領(lǐng)域，許多用戶需要至少兩套電動(dòng)工具和電池組以能夠優(yōu)化地執(zhí)行需要不同能量輸出的電動(dòng)工具操作范圍。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，包括:電馬達(dá)，其構(gòu)造成由鋰離子電池組使其旋轉(zhuǎn)；可旋轉(zhuǎn)的工具，其構(gòu)造成由所述電馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及開關(guān)，其構(gòu)造成手動(dòng)地致動(dòng)所述電馬達(dá)。鋰離子電池組包括14500類型的電池單元，并且配置成使所述電馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以使所述電馬達(dá)的輸出足夠用于驅(qū)動(dòng)所述可旋轉(zhuǎn)的工具。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，包括:電池座；電馬達(dá)，其構(gòu)造成由鋰離子電池組使其旋轉(zhuǎn)；可旋轉(zhuǎn)的工具，其構(gòu)造成由所述電馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及開關(guān)，其構(gòu)造成手動(dòng)地致動(dòng)所述電馬達(dá)。鋰離子電池組包括14500類型的電池單元，并且配置成使所述電馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以使所述電馬達(dá)的輸出足夠用于驅(qū)動(dòng)所述可旋轉(zhuǎn)的工具，以及所述鋰離子電池組配置成電池組件的形式，所述電池組件可安裝至所述電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件的所述電池座并可自所述電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件的所述電池座拆卸。
[0010]例如，某些手持式電動(dòng)工具應(yīng)用需要相對(duì)大量的電能/能量以執(zhí)行電動(dòng)工具操作。在這種情況中，將利用第一套電動(dòng)工具和電池組。第一套電池組通常能夠輸出相對(duì)高的功率量(MWO)，諸如至少600瓦特，并且第一套的電動(dòng)工具——特別地為電馬達(dá)和/或控制電子元件——設(shè)計(jì)為安全地利用這種大功率電源以執(zhí)行重型(高輸出功率)的操作而不會(huì)損壞電動(dòng)工具或電池組。由于該第一套電動(dòng)工具和電池組相對(duì)較重，因此，如果電動(dòng)工具操作需要將電動(dòng)工具系統(tǒng)保持在費(fèi)勁的位置，那么可能很快造成用戶疲勞。
[0011]另一方面，如果用戶期望執(zhí)行相對(duì)輕型(低輸出功率)的電動(dòng)工具操作持續(xù)延長(zhǎng)的時(shí)間段，那么用戶通常更愿意使用第二套手持式電動(dòng)工具和電池組，其中，第二套總體輕得多。使用能夠輸出大約300瓦特或更大功率的電池組可以令人滿意的方式執(zhí)行許多輕型、低功率操作。由于較低的輸出功率需求，因此可以使用較輕的電動(dòng)工具/電池組系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較小負(fù)擔(dān)并且使用持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間段后會(huì)令人疲勞。
[0012]如在上文背景部分所述，重量為380克的300瓦特電池組已知使用在第二種情況中(低輸出功率)，但可能期望進(jìn)一步的改進(jìn)，包括例如人類環(huán)境改造學(xué)的改進(jìn)。
[0013]本教導(dǎo)的目的是提供改進(jìn)的電池組和/或手持式電動(dòng)工具系統(tǒng)，其優(yōu)選地可以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述一個(gè)或更多個(gè)問(wèn)題。
[0014]因此，在本教導(dǎo)的一個(gè)方面，教導(dǎo)電池組具有至少300瓦特的標(biāo)稱功率并且小于275克的重量、更加優(yōu)選地等于或小于250克的重量。這種電池組優(yōu)選地具有至少1100瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率，更加優(yōu)選地至少1200瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0015]根據(jù)本教導(dǎo)的該方面的電池組能夠?yàn)榇蠖鄶?shù)的輕型電動(dòng)工具操作提供足夠的輸出功率，同時(shí)顯著地減小重量并因此有利地減小用戶疲勞。
[0016]優(yōu)選地，電池組也具有至少20伏特、優(yōu)選地大約21-30伏特、甚至更優(yōu)選地在25-26伏特之間的標(biāo)稱或額定輸出電壓，并且可包括多個(gè)鋰基電池單元，例如等于或小于8個(gè)。目前優(yōu)選的是鋰離子電池單元。
[0017]此外或可替代地，電池組可具有至少300瓦特的標(biāo)稱功率輸出并且可具有至少1100瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。此外或可替代地，電池組可具有至少350瓦特的標(biāo)稱功率輸出并且可具有至少1170瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。此外或可替代地，電池組可具有至少370瓦特的標(biāo)稱功率輸出并且可具有至少1230瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0018]此外或可替代地，電池組可具有至少300瓦特的標(biāo)稱功率輸出以及小于250克的重量。這種電池組具有至少1200瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0019]此外或可替代地，電池組可具有至少330瓦特的標(biāo)稱功率輸出并且可具有至少1320瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。此外或可替代地，電池組可具有至少350瓦特的標(biāo)稱功率輸出并且可具有至少1400瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。此外或可替代地，電池組可具有至少370瓦特的標(biāo)稱功率輸出并且可具有至少1500瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0020]此外或可替代地，電池組可具有小于235克的重量并且具有至少1275瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。此外或可替代地，電池組可具有小于220克的重量并且具有至少1360瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0021]此外或可替代地，電池組可包括六個(gè)、七個(gè)或八個(gè)串聯(lián)連接的鋰基(Li_based)電池單元，諸如鋰離子電池單元，每個(gè)電池單元具有3.6-3.7V標(biāo)稱電壓以及大約20克或更少的重量。這種電池單元的選擇分別提供了一組21.6V/120g、25.2V/140g、28.8V/160g的輸出電壓/重量。每個(gè)單元的重量可優(yōu)選地為大約18克或更小或17克，從而增加電壓對(duì)重量的比率。一般而言，電池組的剩余部件(例如，塑料外殼、連接件、控制電子元件、包裝、導(dǎo)線等)可達(dá)到大約100-200g，例如150-190g，但是優(yōu)選地可進(jìn)一步降低到100_150g，例如100-120g，從而使得能夠獲得根據(jù)本教導(dǎo)的一個(gè)方面的電池組。這種電池單元優(yōu)選地也具有相對(duì)緊湊的總體尺寸，即直徑為大約14_或更小以及長(zhǎng)度為大約50_或更小。因此，除了提供輕質(zhì)電池組外，本教導(dǎo)還使得能夠提供緊湊電池組。
[0022]手持式電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件也在本文中描述，其包括根據(jù)上述教導(dǎo)或下述教導(dǎo)的電池組和構(gòu)造為當(dāng)連接至具有至少600瓦特——例如大于700瓦特或甚至大于800瓦特——的標(biāo)稱輸出功率的電池組時(shí)安全操作的手持式電池供能的工具。
[0023]手持式電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件也可優(yōu)選地包括能夠輸出至少600瓦特一例如大于700瓦特或甚至大于800瓦特——的第二電池組。在本教導(dǎo)的該方面中，為用戶提供如下單個(gè)電動(dòng)工具:該工具可使用第一輕質(zhì)電池以較低功率操作同時(shí)有利地最小化疲勞，并且也可使用第二較高功率的電池組以較高的功率操作，從而有利地使得能夠使用單個(gè)電動(dòng)工具進(jìn)行廣泛范圍的電動(dòng)工具操作。
[0024]在本公開中表示的所有的功率(瓦特)數(shù)值旨在包括標(biāo)稱或額定功率輸出數(shù)值，即使僅為暫時(shí)數(shù)值。在本教導(dǎo)的某些實(shí)施方式中，電池組的最大可持續(xù)輸出可小于指示的標(biāo)稱或額定值。
[0025]例如，可根據(jù)如下公式計(jì)算如本教導(dǎo)中所使用的標(biāo)稱或額定輸出功率值(Wnom):
[0026]Wnom= {(Vmid-Vmin) /Rbatt} *Vmin
[0027]其中:
[0028]Wnom[W]是標(biāo)稱輸出功率，
[0029]Vmid[V]是荷電狀態(tài)(SOC)為50%的電池的開路電壓(OCV)(對(duì)于鋰離子電池，Vmid 一般為大約3.7V/電池單元)
[0030]Vmin[V]是在正常操作中電池單元的最低或最小允許電壓(對(duì)于鋰離子電池，Vmin 一般為大約3.0V/電池單元)，以及
[0031]Rbatt [ohm]是電池單元在25攝氏度的電池溫度下的阻抗。
[0032]一般而言，當(dāng)剩余電池容量(即，電池放電狀態(tài))接近零時(shí)，電池單元的電壓快速下降或減小。
[0033]Rbatt值可根據(jù)下面的方案測(cè)量:
[0034](I)使電池單元以5A放電1.0秒，
[0035](2)測(cè)量在5A的放電電流的情況下在1.0秒時(shí)的電池電壓(=V0)，
[0036](3)經(jīng)過(guò)5.0秒將放電電流逐漸增加至15A,
[0037](4)測(cè)量在15A的放電電流的情況下在5.0秒時(shí)的電池電壓(=VI)，以及
[0038](5)根據(jù)公式計(jì)算 Rbatt: deltaV/deltal = (VO-Vl) /lOAmp.
[0039]本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的具體說(shuō)明以及權(quán)利要求將易于理解本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)、實(shí)施方式以及細(xì)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1A和圖1B分別示出了輕質(zhì)電池組處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的無(wú)繩手持式?jīng)_擊起子。
[0041]圖2A示出了圖1A和圖1B的輕質(zhì)電池組的放大圖。
[0042]圖2B示出了圖2A的電池組的分解圖。
[0043]圖3A和圖3B分別示出了較高功率電池組處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的圖1A和圖1B的沖擊起子。
[0044]圖4A示出了圖3A和圖3B的較高功率電池組的放大圖。
[0045]圖4B示出了圖4A的較高功率電池組的分解圖。
[0046]圖5A和圖5B分別示出了輕質(zhì)電池組處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的無(wú)繩、手持式圓鋸。
[0047]圖6A和圖6B分別示出了輕質(zhì)電池組處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的無(wú)繩、手持式電鉆。
[0048]圖7A和圖7B分別示出了較高功率電池組處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的圖6A和圖6B的電鉆。

【具體實(shí)施方式】
[0049]下面將對(duì)本發(fā)明的代表性、非限制性的示例進(jìn)行更詳細(xì)描述。該詳細(xì)說(shuō)明僅旨在教授本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)踐本教導(dǎo)的優(yōu)選方面的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，而并非意在限制本發(fā)明的范圍。此外，上文和下文公開的每個(gè)附加的特征和教導(dǎo)可分開利用或結(jié)合其它特征和教導(dǎo)利用以提供改進(jìn)的電池組、電動(dòng)工具、電動(dòng)工具系統(tǒng)以及用于制造和使用它們的方法。
[0050]另外，下面的詳細(xì)描述公開的特征和步驟的組合在最廣義的意義上對(duì)于實(shí)施本發(fā)明可能不是必須的，而是相反僅僅用于具體描述本發(fā)明的代表性示例。另外，下述代表性示例以及各個(gè)獨(dú)立和從屬權(quán)利要求的各種特征可以以不特定以及明確列舉的方式組合，以便提供本教導(dǎo)的另外有用的實(shí)施方式。
[0051]權(quán)利要求和/或描述中公開的所有特征意在彼此獨(dú)立和單獨(dú)地公開以用于原始書面公開的目的，以及用于不受權(quán)利要求和/或?qū)嵤┓绞街械奶卣鞯木唧w組合的制約對(duì)要求保護(hù)的主題進(jìn)行限定的目的。另外，所有值的范圍或?qū)嶓w組的指示旨在公開每一個(gè)可行的中間值或中間實(shí)體以用于原始書面公開的目的，以及用于限定要求保護(hù)的主題的目的。
[0052]圖1A和圖1B示出了根據(jù)本教導(dǎo)的代表性的手持式、無(wú)繩沖擊起子10以及輕質(zhì)電池組30。沖擊起子10大體包括:工具卡盤12,其構(gòu)造為或適用于保持諸如螺旋鉆頭(未示出)的可旋轉(zhuǎn)的工具；齒輪傳動(dòng)裝置和馬達(dá)殼體14 ;觸發(fā)器或開關(guān)16，其用于手動(dòng)地致動(dòng)設(shè)置在殼體14內(nèi)的電馬達(dá)(未示出);手柄18 ;以及電池座20。電馬達(dá)可經(jīng)由減速齒輪傳動(dòng)裝置(未示出)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的工具。
[0053]參照?qǐng)D1B，電池組30大體包括:外保護(hù)殼或罩體32 ;滑軌34，其構(gòu)造為可滑動(dòng)地與設(shè)置在電池座20內(nèi)或上的對(duì)應(yīng)的軌道(未示出)接合；閂鎖36，其用于鎖定和解鎖電池組30與電池座20。本教導(dǎo)并不將電池組30和/或電池座20的物理(可拆卸的)接合結(jié)構(gòu)和電子接觸結(jié)構(gòu)限于任何特定的幾何結(jié)構(gòu)或布置。
[0054]現(xiàn)在參照?qǐng)D2A和圖2B，將對(duì)電池組30進(jìn)行更詳細(xì)描述。外殼32可大體包括通過(guò)螺釘33連接至上殼32B的下殼32A。上殼32B包括如本領(lǐng)域所周知的用于接合電池座20或電池充電器(未示出)和/或用于操作電池組30的各種結(jié)構(gòu)。
[0055]電池端子38 (僅一個(gè)標(biāo)有附圖標(biāo)記)可安裝在電路板40上，電路板可選擇地也作用為隔板。盡管如本領(lǐng)域所周知的在電路板40上可安裝各種電子部件，然而為了簡(jiǎn)便已省略這些電子部件的說(shuō)明。
[0056]電池端子38設(shè)置在限定在滑軌34中的凹槽41內(nèi)，用以接觸在電池座20中設(shè)置的對(duì)應(yīng)電池端子(未示出)。用于控制器端口的凹槽42可設(shè)置用于允許設(shè)置在工具10中包括至少一個(gè)微處理器和記憶/存儲(chǔ)裝置的第一控制器或CPU(未示出)與設(shè)置在電池組30中包括至少一個(gè)微處理器和記憶/存儲(chǔ)裝置的第二控制器或CPU(未示出)之間通信。通風(fēng)口 44允許空氣通至電池組30中，用于在充電和/或放電的過(guò)程中(例如,操作電動(dòng)工具10的過(guò)程中)冷卻電池組30的內(nèi)部。
[0057]電池組30還包括通過(guò)多個(gè)導(dǎo)體(金屬導(dǎo)線)52串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元50。優(yōu)選地，六個(gè)、七個(gè)或八個(gè)鋰離子電池單元(每個(gè)電池單元的標(biāo)稱電壓為:3.6-3.7V)串聯(lián)連接，這將為電池組30提供分別為大約21.6-22.2V、25.2-25.9V以及28.8-29.6V的標(biāo)稱輸出電壓。
[0058]鋰金屬氧化物電池單元的標(biāo)稱電壓可大體在大約3.6-3.7V的范圍內(nèi)變化。在本說(shuō)明書中，為了簡(jiǎn)便已通常使用3.6V的數(shù)值，但是應(yīng)當(dāng)理解實(shí)際中也可能稍微偏離于3.6V，這可能會(huì)影響本文中的一些計(jì)算。無(wú)論利用鋰基電池單元或利用其它化學(xué)電池，計(jì)算的實(shí)際數(shù)值都應(yīng)根據(jù)電池單元的實(shí)際電壓為基礎(chǔ)。
[0059]為了達(dá)到合適的功率/重量的比率，優(yōu)選地使用相對(duì)較窄的電池單元50。這種電池單元50優(yōu)選地具有大約14mm或更小的直徑、大約50mm或更小的長(zhǎng)度以及大約20g或更小的單位重量。為了簡(jiǎn)便的目的,這種電池單元可稱為“14500類型”的電池單元。
[0060]例如，如果七個(gè)這種電池單元串聯(lián)連接，那么電池組30將具有大約15安培的標(biāo)稱最大電流輸出、大約25.2-25.9V的標(biāo)稱輸出電壓、大于300瓦特(實(shí)際高達(dá)大約375瓦特)的標(biāo)稱功率輸出，大約0.6安時(shí)的容量以及小于300克、更優(yōu)選地小于280克、甚至更優(yōu)選地小于250克的重量。
[0061]這種相對(duì)較窄的電池單元50提供了另外的優(yōu)點(diǎn)，即，高的表面積對(duì)體積的比率。這使得與通常在電動(dòng)工具電池組中利用的電池單元(諸如18650類型的電池單元)相比能夠在充電和放電過(guò)程中(使用工具10)提高散熱，從而將電池單元50維持在較低的溫度，這意味著需要很少或不需要時(shí)間用于電池的冷卻操作和/或由于避免電池溫度過(guò)高而增加電池服務(wù)壽命。一般而言，這種電池單元50在使用中不會(huì)到達(dá)再充電之前需要冷卻的高溫。因此，再充電操作可在無(wú)需等待電池組冷卻的情況下頻繁且快速地執(zhí)行。
[0062]特別地，具有直徑(phi) 14mm和長(zhǎng)度50mm的電池單元將具有大約為0.33的表面積(2506mm2)對(duì)體積(7693mm3)的比率。一般而言，目前優(yōu)選地是根據(jù)本教導(dǎo)使用的電池單元具有至少0.30的表面積對(duì)體積的比率。
[0063]在本教導(dǎo)的另一方面，電池單元50優(yōu)選地具有等于或小于50毫歐、更優(yōu)選地等于或小于45毫歐、甚至更優(yōu)選地等于或小于40毫歐的內(nèi)阻(Rbatt)。
[0064]現(xiàn)在將利用圖3和圖4描述本教導(dǎo)的另一方面。圖3A和圖3B示出的電動(dòng)工具系統(tǒng)中利用相同的沖擊起子10，因此不需對(duì)其再進(jìn)行解釋。
[0065]然而，更大、更高功率的電池組130已經(jīng)附接至圖3A的沖擊起子10，并且構(gòu)造為輸出更高的標(biāo)稱功率，優(yōu)選地至少600瓦特。由于更大的電池組130的所有部件通常對(duì)應(yīng)于圖2B示出的電池組30中的對(duì)應(yīng)部件，因此無(wú)需對(duì)相同部件進(jìn)行進(jìn)一步的描述。而是，關(guān)于相同或相應(yīng)部件的描述合并至本實(shí)施方式的描述中。
[0066]與圖1和圖2中示出的輕質(zhì)電池組30相比，在一個(gè)重要方面，更高功率的電池組130不同，S卩，如圖4B所示利用了更大的電池單元150。在本實(shí)施方式中，六個(gè)至八個(gè)、優(yōu)選地七個(gè)電池單元150串聯(lián)連接以在大約25.2-25.9V的標(biāo)稱輸出電壓下提供大于或等于30安培的標(biāo)稱最大(峰值)輸出電流?？蓮睦缛毡敬筅娴娜箅娮佑邢薰倦娮釉骷?Sanyo Electric C0., Ltd., Electronic Components, of Osaka Japan)或各種其它電池制造商獲得的類型18650的電池單元可有利地用在該更高功率的電池組130中，并且這種電池單元150具有18mm的直徑和65mm的長(zhǎng)度。
[0067]為了對(duì)比，18650類型的電池單元具有大約0.25的表面積(4183mm2)對(duì)體積(16532mm3)的比率。這種電池單元在使用之后和充電之前可能需要冷卻用以避免在充電操作的過(guò)程中破壞電池單元。
[0068]因此，在本教導(dǎo)的另一方面，提供了一種套件或電動(dòng)工具系統(tǒng)，其包括電動(dòng)工具10、第一輕質(zhì)電池組30以及第二高功率電池組130。優(yōu)選的是:在第一輕質(zhì)電池組30中串聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量與在第二高功率電池組130中串聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量相同，并且第一輕質(zhì)電池組30的標(biāo)稱電壓與第二高功率電池組130的標(biāo)稱電壓相同。該套件或系統(tǒng)提供了如下優(yōu)點(diǎn):用戶無(wú)需購(gòu)買兩個(gè)不同尺寸或不同設(shè)計(jì)的電動(dòng)工具用于執(zhí)行相同基本類型的電動(dòng)工具操作的范圍。而是，當(dāng)將執(zhí)行相對(duì)較低功率的操作時(shí)，用戶可將輕質(zhì)電池組30附接至電動(dòng)工具10并且執(zhí)行電動(dòng)工具操作同時(shí)最小化用戶疲勞。然而，如果需要高功率(重型)電動(dòng)工具操作，用戶可根據(jù)本教導(dǎo)使用較高功率的電池組130代替輕質(zhì)電池組30，同時(shí)仍然使用相同的電動(dòng)工具10，從而最小化操作成本。
[0069]在本教導(dǎo)的另一優(yōu)選方面，兩個(gè)電池組30、130可能具有例如在21-30V之間的相同的標(biāo)稱輸出電壓，同時(shí)具有不同的標(biāo)稱功率輸出(瓦特)。該特征提供了如下優(yōu)點(diǎn):可使用相同的充電器或充電系統(tǒng)對(duì)電池組30、130都充電，工具10使用電池組30、130將大體地均以相同速度、例如旋轉(zhuǎn)速度操作。然而，由于較高功率的電池組130能夠輸出較高的電流值，因此工具10可使用較高功率的電池組130以較高輸出扭矩操作。
[0070]與US 2003/0203669 Al中公開的需要每個(gè)不同尺寸的電池組輸出相同的標(biāo)稱電流的已知系統(tǒng)相比，因?yàn)槭褂幂^低功率的電池組由于工具的產(chǎn)生的較低旋轉(zhuǎn)速度而可能使電動(dòng)工具的操作不期望地變慢，因此這種套件或系統(tǒng)提供了明顯的優(yōu)點(diǎn)。一般而言，供應(yīng)至電馬達(dá)的電壓確定其旋轉(zhuǎn)速度，而供應(yīng)至電馬達(dá)的電流確定其扭矩。在替代方式中，這種已知的設(shè)計(jì)需要將附加的可變傳動(dòng)裝置合并至電動(dòng)工具，用以不管電池電壓的大小而提供相同的旋轉(zhuǎn)速度，從而會(huì)不期望地增加工具的重量。
[0071]本教導(dǎo)不限于沖擊起子10并且可有利地用在多種多樣的手持式、無(wú)繩電池供能工具中。例如，圖5A和圖5B分別示出了上述輕質(zhì)電池組30處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的手持式、無(wú)繩(電池供能)圓鋸70。圓鋸70大體包括:圓鋸刀片72 ;齒輪傳動(dòng)裝置和馬達(dá)殼體74 ;觸發(fā)器或開關(guān)76，其用于手動(dòng)致動(dòng)設(shè)置在殼體74內(nèi)的電馬達(dá)(未示出)；手柄78 ；以及電池座80。電馬達(dá)例如通過(guò)減速齒輪傳動(dòng)裝置(未示出)驅(qū)動(dòng)圓鋸70。
[0072]雖然未示出，然而圓鋸70也可設(shè)計(jì)為利用更高功率的電池組130用于重型的切割操作。
[0073]相似地，圖6A和圖6B和圖7A和圖7B示出了能夠利用上述電池組30、130的手持式、無(wú)繩(電池供能)的電鉆或螺絲起子90。更加具體地，圖6A和圖6B分別示出了上述輕質(zhì)電池組30處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的電池供能的電鉆90。此外，圖7A和圖7B分別示出了上述較高功率電池組130處于附接狀態(tài)和分離狀態(tài)的電池供能的電鉆90。
[0074]參照?qǐng)D6A,電鉆90大體包括:工具卡盤92,其構(gòu)造為或適用于保持諸如起子頭或鉆頭(未示出)的可旋轉(zhuǎn)的工具；齒輪傳動(dòng)裝置和馬達(dá)殼體94 ;觸發(fā)器或開關(guān)96，其用于手動(dòng)地致動(dòng)設(shè)置在殼體14內(nèi)的電馬達(dá)(未示出)；手柄98 ;以及電池座100。電馬達(dá)可經(jīng)由例如減速齒輪傳動(dòng)裝置(未示出)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的工具。
[0075]因此，如前述所述，本教導(dǎo)通常適用于受益于上述優(yōu)點(diǎn)的任何類型的手持式無(wú)繩的電池供能的工具。根據(jù)本教導(dǎo)的某些方面的電動(dòng)工具優(yōu)選地構(gòu)造為、適用于和/或能夠使得使用具有至少600瓦特的標(biāo)稱功率輸出的電池組(例如電池組130)的安全操作。然而，根據(jù)本教導(dǎo)，這種電動(dòng)工具也能夠使用輕質(zhì)電池組30以較低的輸出功率范圍操作。
[0076]例如，在本教導(dǎo)的某些方面，為電動(dòng)工具提供輕質(zhì)電池組和較高功率的電池組可提供一個(gè)或更多個(gè)下列優(yōu)點(diǎn)。
[0077]附接至較高功率的電池組的沖擊起子可以合適的速度驅(qū)動(dòng)大螺絲釘，這是由于較高功率的電池組能夠因其較低阻抗而供應(yīng)相對(duì)較大的電流。另一方面，當(dāng)沖擊起子附接至根據(jù)本教導(dǎo)的輕質(zhì)電池組時(shí)，其仍可以幾乎相同的速度驅(qū)動(dòng)小的螺絲釘，這是由于輕質(zhì)電池組可供應(yīng)與較高功率的電池組大約相同的電壓。
[0078]相似地，附接至較高功率的電池組的電鉆可鉆相對(duì)較大的孔，這是由于較高功率的電池組可輸出較大的電流，但再者也可適當(dāng)?shù)厥褂霉?yīng)相同(或大體相同)的標(biāo)稱輸出電壓的輕質(zhì)電池組鉆較小的孔。
[0079]此外，附接至較高功率電池組的圓鋸可切割較厚的木塊，這是由于較高功率的電池組能夠輸出更大的電流。但是，輕質(zhì)電池組仍適于較薄的木塊。
[0080]前述內(nèi)容僅為示例，實(shí)際工具性能將取決于實(shí)際使用的電池組和電動(dòng)工具的性倉(cāng)泛。
[0081 ] 根據(jù)本教導(dǎo)的可選方面，可通過(guò)包含限流電路或放電保護(hù)電路進(jìn)一步使本電動(dòng)工具10、70、90受益，該限流電路或放電保護(hù)電路檢測(cè)穿過(guò)電動(dòng)工具10、70、90的馬達(dá)和/或電池單元50的電流，并且在檢測(cè)到高于閾值一例如高于30安培一的電流數(shù)值的情況下其斷開或削弱電流。這種限流電路有利于如下的電動(dòng)工具和/或電池組:設(shè)計(jì)為在低于閾值電流水平操作以保護(hù)沒(méi)有設(shè)計(jì)為在較高的電流值下能夠安全操作的馬達(dá)、齒輪傳動(dòng)裝置、電子產(chǎn)品和/或電池組。這種限流電路提供如下優(yōu)點(diǎn):可利用具有不同的標(biāo)稱瓦特、但是相同的標(biāo)稱輸出電壓的多個(gè)電池組，而無(wú)需害怕由于產(chǎn)生的過(guò)高電流破壞電動(dòng)工具和/或電池組的內(nèi)部部件。
[0082]根據(jù)本教導(dǎo)的電動(dòng)工具系統(tǒng)可進(jìn)一步設(shè)計(jì)為提供另外的可選的優(yōu)點(diǎn)。具體地，當(dāng)輕質(zhì)電池組30與例如沖擊起子10或電鉆90的T形或L形的工具一起使用時(shí)，工具的重心可優(yōu)選地位于工具的上半部?jī)?nèi)。例如，重心可優(yōu)選地位于觸發(fā)器16、96的豎直高度內(nèi)，即在基本遵循手柄18、98并且與殼體14、94和電池座20、100相交的方向上。在該情況中，電動(dòng)工具10、90變得更易于處理或操控，由于其為大多數(shù)電動(dòng)工具操作提供了優(yōu)化的重量平衡。
[0083]雖然目前優(yōu)選的是鋰基電池單元、特別地鋰離子電池單元，然而本教導(dǎo)并不特定地限定于這方面，并且可使用任何其他合適的化學(xué)電池--諸如例如鋰金屬氧化物、鋰聚合物、鋰金屬磷酸鹽以及鋰硫或硫化鋰或鋰硫酸電池一構(gòu)造電池組。
[0084]本教導(dǎo)的其他示例性實(shí)施方式包括但不限于:
[0085]1.電池組構(gòu)造為或適于附接至手持式電動(dòng)工具并且驅(qū)動(dòng)手持式電動(dòng)工具，電池組包括:
[0086]多個(gè)串聯(lián)連接的電池單元，其構(gòu)造為或適于具有至少300瓦特、更優(yōu)選地至少330瓦特、甚至更優(yōu)選地大于350瓦特的標(biāo)稱功率輸出。
[0087]其中電池組的重量小于300克、更優(yōu)選地小于275克、更優(yōu)選地小于250克、更優(yōu)選地小于235克、甚至更優(yōu)選地小于220克。
[0088]2.根據(jù)實(shí)施方式I的電池組還具有至少1000瓦特/千克、優(yōu)選地至少1100瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1170瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1200瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1230瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1275瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1320瓦特/千克、甚至更優(yōu)選地至少1350瓦特/千克、甚至更優(yōu)選地至少1400瓦特/千克、以及甚至更優(yōu)選地至少1500瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0089]3.電池組構(gòu)造為或適于附接至手持式電動(dòng)工具并且驅(qū)動(dòng)手持式電動(dòng)工具，電池組包括:
[0090]多個(gè)串聯(lián)連接的電池單元，其構(gòu)造為或適于具有至少300瓦特、更優(yōu)選地至少330瓦特、甚至更優(yōu)選地大于350瓦特的標(biāo)稱功率輸出。
[0091]其中電池組具有至少1000瓦特/千克、優(yōu)選地至少1100瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1170瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1200瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1230瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1275瓦特/千克、更優(yōu)選地至少1320瓦特/千克、甚至更優(yōu)選地至少1350瓦特/千克、甚至更優(yōu)選地至少1400瓦特/千克、以及甚至更優(yōu)選地至少1500瓦特/千克的標(biāo)稱功率輸出對(duì)重量的比率。
[0092]4.根據(jù)實(shí)施方式3的電池組還具有小于300克、優(yōu)選地小于275克、更優(yōu)選地小于250克、更優(yōu)選地小于235克、甚至更優(yōu)選地小于220克的重量。
[0093]5.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組還具有大于20伏特——例如在大約21到30伏特之間-的標(biāo)稱輸出電壓。
[0094]6.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組，其中，電池組包括小于八個(gè)的鋰基電池單元，例如六到八個(gè)電池單元，例如鋰離子電池單元。
[0095]7.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組，其中，電池單元各自具有大于或等于大約0.30、更優(yōu)選地大于或等于0.33的表面積對(duì)體積的比率。
[0096]8.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組，其中，電池單元各自為圓柱形的并且各自具有等于或小于大約14mm的直徑。
[0097]9.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組，其中，電池單元各自具有等于或小于大約55mm、更優(yōu)選地等于或小于50mm的長(zhǎng)度。
[0098]10.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組還具有等于或小于大約18安培、更加優(yōu)選地等于或小于15安培的標(biāo)稱輸出電流。
[0099]11.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組還具有等于或小于大約I安時(shí)、優(yōu)選地等于或小于大約0.9安時(shí)、更加優(yōu)選地等于或小于大約0.8安時(shí)、甚至更加優(yōu)選地在大約0.5-0.7安時(shí)之間的標(biāo)稱容量。
[0100]12.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組，其中，電池組包括七個(gè)串聯(lián)連接并且具有大約25伏特的標(biāo)稱輸出電壓的鋰離子電池單元。
[0101]13.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組還包括:一個(gè)或更多個(gè)電池端子，其構(gòu)造為或適于電連接至手持式電動(dòng)工具的電池端子；控制器通信端口 ；接合裝置，諸如用于使電池組與手持式電動(dòng)工具的電池座接合的滑軌和/或用于可拆卸地將電池組鎖定至手持式電動(dòng)工具的鎖定裝置——諸如用戶可操作的閂鎖。
[0102]14.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組還包括限流電路，限流電路構(gòu)造為限制流過(guò)具有18安培或更小、更加優(yōu)選地15安培或更小的電流閾值的電池單元的電流量。
[0103]15.電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件包括:
[0104]手持式電池供能的工具，其構(gòu)造為通過(guò)如下電池組操作:具有600瓦特或更大、更優(yōu)選地700瓦特或更大、甚至更優(yōu)選地800瓦特或更大的標(biāo)稱功率輸出的電池組以及
[0105]根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組。
[0106]16.根據(jù)實(shí)施方式15的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其中，手持式電池供能的工具包括工具殼體、設(shè)置在工具殼體內(nèi)的電馬達(dá)和傳動(dòng)裝置、和/或構(gòu)造為致動(dòng)電馬達(dá)以驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置的觸發(fā)器。
[0107]17.根據(jù)實(shí)施方式15或16的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其中，手持式電池供能的工具至少大體地具有L形或T形的總體并且包括沿豎直方向設(shè)置在馬達(dá)殼體與電池座之間的觸發(fā)器，以及
[0108]當(dāng)電池組附接至電池座時(shí)，電動(dòng)工具系統(tǒng)具有沿豎直方向位于觸發(fā)器的高度內(nèi)的整體重心。
[0109]18.根據(jù)實(shí)施方式15、16或17的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件還包括:
[0110]第二電池組，其具有至少600瓦特、更優(yōu)選地至少700瓦特、甚至更優(yōu)選地至少800瓦特的標(biāo)稱功率輸出，以及至少與實(shí)施方式I至14的電池組基本相同的輸出電壓，
[0111]其中，手持式、電池供能的工具構(gòu)造為附接至兩個(gè)電池組并且由兩個(gè)電池組驅(qū)動(dòng)。
[0112]19.根據(jù)實(shí)施方式15至18中任一項(xiàng)的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其中手持式電池供能的工具還包括限流電路，限流電路構(gòu)造為限制流動(dòng)至手持式電池供能工具的電馬達(dá)和/或電池組的電流量。
[0113]20.根據(jù)實(shí)施方式19的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其中限流電路具有30安培的電流上閾值。
[0114]21.根據(jù)實(shí)施方式18至20中任一項(xiàng)的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件還包括充電器,充電器構(gòu)造為或適于對(duì)具有相同或大約相同的標(biāo)稱輸出電壓、例如大約21-30V的實(shí)施方式I至14的電池組和實(shí)施方式18的第二電池組充電。
[0115]22.根據(jù)實(shí)施方式15至21中任一項(xiàng)的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其中手持式電池供能的工具是沖擊起子、圓鋸或電鉆。
[0116]23.根據(jù)實(shí)施方式15至22中任一項(xiàng)的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其中，手持式、電池供能的工具的重量小于2千克、更優(yōu)選地小于1.5千克、更優(yōu)選地小于1.3千克、甚至更優(yōu)選地小于1.0千克。
[0117]24.根據(jù)任一前述實(shí)施方式的電池組或電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其中，電池單元50優(yōu)選地具有等于或小于50毫歐、更優(yōu)選地等于或小于45毫歐、甚至更優(yōu)選地等于或小于40毫歐的內(nèi)阻(Rbatt)。
[0118]附圖標(biāo)記列表
[0119]10沖擊起子
[0120]12工具卡盤
[0121]14殼體
[0122]16觸發(fā)器
[0123]18手柄
[0124]20電池座
[0125]30電池組
[0126]32外殼
[0127]34滑軌
[0128]36閂鎖
[0129]38電池端子
[0130]40隔板
[0131]41電池端子凹槽
[0132]42輸入/輸出連接凹槽
[0133]50電池單元
[0134]52導(dǎo)體
[0135]70圓鋸
[0136]72圓鋸刀片
[0137]74殼體
[0138]76觸發(fā)器
[0139]78手柄
[0140]80電池座
[0141]90電鉆
[0142]92工具卡盤
[0143]94殼體
[0144]96觸發(fā)器
[0145]98手柄
[0146]100 電池座
[0147]130 電池組
[0148]150 電池單元
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，包括: 電馬達(dá)，其構(gòu)造成由鋰離子電池組使其旋轉(zhuǎn)； 可旋轉(zhuǎn)的工具，其構(gòu)造成由所述電馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及 開關(guān)，其構(gòu)造成手動(dòng)地致動(dòng)所述電馬達(dá)， 其特征在于，所述鋰離子電池組包括14500類型的電池單元，并且配置成使所述電馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以使所述電馬達(dá)的輸出足夠用于驅(qū)動(dòng)所述可旋轉(zhuǎn)的工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其特征在于， 14500類型的所述電池單元具有圓柱形狀，其具有14毫米的直徑和50毫米的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其特征在于， 所述鋰離子電池組包括多個(gè)14500類型的電池單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其特征在于， 所述鋰離子電池組包括多個(gè)14500類型的所述電池單元，這些電池單元按串聯(lián)方式互相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，其特征在于， 所述電動(dòng)工具進(jìn)一步包括限流電路，其構(gòu)造成檢測(cè)從所述鋰離子電池組供至所述電馬達(dá)的電流，以及 如果檢測(cè)到的電流值大于閾值，則所述限流電路切斷所述鋰離子電池組與所述電馬達(dá)之間的連接。
6.一種電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件，包括: 電池座； 電馬達(dá)，其構(gòu)造成由鋰離子電池組使其旋轉(zhuǎn)； 可旋轉(zhuǎn)的工具，其構(gòu)造成由所述電馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及 開關(guān)，其構(gòu)造成手動(dòng)地致動(dòng)所述電馬達(dá)； 其特征在于， 所述鋰離子電池組包括14500類型的電池單元，并且配置成使所述電馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以使所述電馬達(dá)的輸出足夠用于驅(qū)動(dòng)所述可旋轉(zhuǎn)的工具，以及 所述鋰離子電池組配置成電池組件的形式，所述電池組件可安裝至所述電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件的所述電池座并可自所述電動(dòng)工具系統(tǒng)或套件的所述電池座拆卸。
【文檔編號(hào)】H01M2/10GK204204933SQ201290000701
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月24日
【發(fā)明者】古居伸康, 鈴木均, 福本匡章, 梅村卓也, 伊藤幸祐 申請(qǐng)人:株式會(huì)社牧田