KR20200013813A - 고출력 배터리 구동식 시스템 - Google Patents

고출력 배터리 구동식 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200013813A
KR20200013813A KR1020207003001A KR20207003001A KR20200013813A KR 20200013813 A KR20200013813 A KR 20200013813A KR 1020207003001 A KR1020207003001 A KR 1020207003001A KR 20207003001 A KR20207003001 A KR 20207003001A KR 20200013813 A KR20200013813 A KR 20200013813A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
controller
battery pack
battery
pack
Prior art date
Application number
KR1020207003001A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102505660B1 (ko
Inventor
사무엘 시크스
제프리 엠. 브로젝
키이스 불랑제
앤드류 티. 베이얼
티모시 알. 오버만
알렉스 후버
사만다 엘. 빌릿도스
랜스 디. 라몬트
매튜 제이. 머저너
Original Assignee
밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션 filed Critical 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션
Publication of KR20200013813A publication Critical patent/KR20200013813A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102505660B1 publication Critical patent/KR102505660B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40—Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H01M2/1022—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/26—Arrangements for controlling single phase motors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

전기 조합체, 전동 공구 시스템, 전기 모터, 배터리 팩 그리고 작동 및 제조 방법이 제시된다. 전기 디바이스는 디바이스 하우징, 이 디바이스 하우징에 의해 지지되는 모터로서, 모터는 최대 약 80 밀리미터(mm)의 공칭 외경을 갖고, 모터는 적어도 약 2760 와트(W)를 출력하도록 작동 가능한 것인 모터, 및 이 모터에 전기적으로 접속된 디바이스 단자를 포함할 수 있으며, 배터리 팩은, 최대 약 5.2×106 입방 밀리미터(mm3)인 배터리 팩의 체적을 규정하는 팩 하우징, 이 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀들로서, 배터리 셀들은 전기적으로 접속되고 최대 약 80 볼트(V)의 공칭 전압을 갖는 것인 배터리 셀들, 및 배터리 팩과 전기 디바이스 사이에 전류를 전달하기 위해 디바이스 단자에 전기적으로 접속 가능한 팩 단자를 포함하고, 제어기가 전류의 전달을 제어하도록 작동 가능하다.

Description

고출력 배터리 구동식 시스템
관련 출원
본 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 2017년 6월 30일 출원된 미국 가특허 출원 제62/527,735호를 우선권 주장한다.
분야
본 발명은 배터리 구동식 디바이스(battery-powered device)에 관한 것으로서, 더 구체적으로 고출력 배터리 및 이러한 디바이스에 관한 것이다.
고출력 전기 조합체가 도 1a에 개략적으로 도시되어 있다. 상기 조합체는 일반적으로 배터리 전원, 부하(예를 들어, 도시되어 있는 바와 같이, 모터)를 포함하는 전기 디바이스, 전원과 부하 사이의 전기 상호 접속부, 및 예를 들어 전원의 방전, 부하의 운전 등을 제어하도록 작동 가능한 전자 기기를 포함한다.
상기 조합체는 전동식 디바이스(예를 들어, 전동 공구, 실외 공구, 다른 전동식 디바이스 등) 또는 부하에 의해 구동되는 연관 출력 기구를 갖는 비전동식 디바이스(예를 들어, 톱날, 비트, 연마 휠, 전원 장치, 조명 디바이스 등) 내에 통합된다. 상기 조합체를 구비하는 디바이스 중 적어도 일부는 핸드헬드 디바이스(예를 들어, 작동 중에 사용자에 의해 지지 가능한 디바이스)이고, 이에 따라 상기 조합체는 핸드헬드 디바이스의 제한(예를 들어, 중량, 체적/패키지 크기 등)에 부합해야 한다.
도시되어 있는 구성에서, 배터리 전원은 최대 약 80 볼트(V)의 공칭 전압을 갖는다. 또한, 이 조합체는 지속 기간(예로서, 적어도 5 내지 6분 이상) 동안 고출력[예를 들어, 2760 와트(W) 내지 3000 W 이상(3.7 마력(hp) 내지 4.0 hp 이상)]을 출력하도록 작동 가능하다. 이 지속 전력을 달성하기 위해, 높은 지속 전류[예를 들어, 50 암페어(A) 이상]가 전원으로부터, 상호 접속부를 통해, 전자 기기의 구성요소를 통해 그리고 부하로 방출된다. 다시, 이 고출력의 출력은 핸드헬드 디바이스의 한계 내에서 달성된다.
하나의 과제는 배터리 전원의 전달 가능한 전력을 증가시키는 것이다. 이러한 증가는 직렬 및/또는 병렬의 배터리 내의 셀(cell)의 수를 증가시킴으로써 얻어질 수 있다. 연관된 임피던스의 감소와 함께 셀 형상 인자(form factor)의 증가는 또한 가용 전력을 증가시킬 것이다. 그러나, 이들 해결책은 각각 핸드헬드 디바이스의 한계와 대조적으로, 배터리 전원의 크기 및 중량의 증가를 야기한다. 높은 전압에 의해, 배터리 팩이 분리될 때 아크가 발생할 수도 있다. 배터리 팩의 증가된 전압 및 전력에 의해, 전동 공구의 시동 시에, 급격하게 높은 전류 출력이 제어 구성요소, 스위치 등을 손상시킬 수 있다.
다른 과제는 부하(예를 들어, 모터)에서, 배터리 전원에 의해 제공되는 전력을 효과적으로 이용하는 것이다. 모터 크기(예로서, 직경)의 증가는 전력 출력의 증가를 야기할 것이다. 이러한 증가는 다시 핸드헬드 디바이스의 한계와 상충한다. 배터리 전원으로부터 부하로의 증가된 전달 가능 전력을 최대화하기 위해, 시스템의 임피던스 및 손실이 감소되어야 한다.
배터리 전원으로부터의 증가된 전달 가능 전력 및/또는 부하로부터의 증가된 전력 출력은 이러한 방전, 작동 등을 제어하기 위해 부가의 전자 기기를 필요로 한다. 또한, 지속 기간 동안의 증가된 전력은 열을 발생시키는 비교적 높은 전류를 필요로 한다. 작동은 제어되어야 하고 그리고/또는 증가된 전류 및 열을 관리하기 위해 냉각 구조체가 제공되어야 한다.
기존의 상호 접속부(예를 들어, 단자, 스위치, 전도체 등)는 일반적으로 증가된 전류/열을 취급하도록 설계되지 않는다. 작동은 제어되어야 하고 그리고/또는 증가된 전류 및 열을 관리하기 위해 냉각 구조체가 제공되어야 한다.
그러나, 이들 과제를 극복하면 다른 과제가 발생한다. 예를 들어, 전원으로부터 나오고 부하에 의해 출력되는 증가된 전력은 가능하게는 더 많은 및/또는 더 큰 구성요소 - 더 많고 더 큰 배터리 셀, 더 큰 모터, 더 두꺼운 단자, 보다 대형의 스위치 등을 추가함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이들 추가의 구성요소는 각각 조합체를 더 무겁고 더 크게함으로써, 핸드헬드형인 디바이스에 의해 부여된 제한과 상충된다.
다수의 리튬계 셀이 고출력 용례에서 집합적으로 방전될 때, 셀 방전 불균형, 셀간 가열(cell-to-cell heating), 과방전 및 과도한 셀 가열은 발생되는 문제 중 단지 일부일 뿐이다. 더 많은 셀이 추가될수록 이들 문제는 더욱 복잡해진다.
리튬계 화학 물질을 갖는 셀을 갖는 배터리 팩은 수송 규제(shipping regulations)를 받게 될 수도 있다. 이러한 수송 규제는 수송되는 배터리 팩의 전압 및/또는 전력 용량을 제한할 수도 있다. 증가된 전력 요구를 달성하기 위해 배터리 셀을 추가하면 최종 배터리 전원이 이들 규제를 받게 될 것이다.
이 수송 규제를 충족시키기 위해, 배터리 팩 내의 리튬계 셀은 전기적으로 분리되도록 요구될 수도 있다. 원격 배터리 셀(들)을 배터리 단자에 접속하는 것은 어려울 수 있다.
하나의 독립적인 실시예에서, 전기 조합체는 일반적으로 전기 디바이스, 배터리 팩 및 제어기를 포함할 수도 있다. 전기 디바이스는 디바이스 하우징; 디바이스 하우징에 의해 지지되는 모터로서, 모터는 최대 약 80 mm의 공칭 외경을 갖고, 모터는 적어도 약 2760 W(약 3.7 hp)를 출력하도록 작동 가능한 것인 모터; 이 모터에 전기적으로 접속된 디바이스 단자를 포함할 수도 있다. 배터리 팩은, 배터리 팩의 체적을 규정하는 팩 하우징으로서, 상기 체적은 최대 약 5.2×106 입방 밀리미터(mm3)인 것인 팩 하우징; 이 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀들로서, 배터리 셀들은 전기적으로 접속되고 최대 약 80 볼트의 공칭 전압을 갖는 것인 배터리 셀들; 배터리 팩과 전기 디바이스 사이에 전류를 전달하기 위해 디바이스 단자에 전기적으로 접속 가능한 팩 단자를 포함할 수도 있다. 제어기는 전류의 전달을 제어하도록 작동 가능할 수도 있다. 모터는 적어도 약 3000 W(약 4 hp)를 출력하도록 작동 가능할 수도 있다.
몇몇 구성에서, 모터는 브러시리스(brushless) 직류 모터를 포함할 수도 있다. 모터는 디바이스 하우징에 의해 지지되고, 권선을 포함하는 고정자, 및 이 고정자에 대해 회전하도록 하우징에 의해 지지되는 회전자를 포함할 수도 있다. 디바이스는 전동 공구(예를 들어, 핸드헬드 전동 공구)를 포함할 수도 있고, 모터는 공구 부재를 구동하도록 작동 가능할 수도 있다. 팩 하우징은 배터리 팩이 핸드헬드 전동 공구에 의해 지지 가능하도록 디바이스 하우징에 연결 가능하고 디바이스 하우징에 의해 지지 가능할 수도 있다.
몇몇 구성에서, 배터리 셀은 각각 최대 약 21 mm의 직경 및 최대 약 71 mm의 길이를 가질 수도 있다. 배터리 셀은 각각 약 21 mm의 직경 및 약 71 mm의 길이를 가질 수도 있다. 배터리 팩은 최대 20개의 배터리 셀을 포함할 수도 있다. 배터리 셀은 직렬로 접속될 수도 있다.
배터리 셀은 약 40 A 내지 약 60 A의 지속적인 작동 방전 전류를 출력하도록 작동 가능할 수도 있다. 배터리 셀은 약 3.0 암페어-시간(Ah) 내지 약 5.0 Ah(예를 들어, 약 4.2 Ah)의 용량을 가질 수도 있다.
전력 회로가 배터리 셀과 모터 사이에 전기적으로 접속될 수도 있고, 전력 회로는 모터에 전류를 인가하도록 작동 가능한 반도체 스위치를 포함한다. 스위치는 권선을 가로질러 전류를 인가하도록 작동 가능할 수도 있다.
조합체는 제어기를 포함하는 제어 전자 기기를 포함할 수도 있고, 제어 전자 기기는 최대 약 920 입방 밀리미터(mm3)(예를 들어, 918 mm3)의 체적을 가질 수도 있고, 모터는 최대 약 443,619 mm3[단부 캡을 포함하는 고정자 체적 인벨로프(volumetric envelope)]의 체적을 가질 수도 있다. 제어 전자 기기는 최대 약 830 그램(g)의 중량을 가질 수도 있고, 모터는 최대 약 4.6 파운드(lbs)(권선 고정자, 회전자, 샤프트, 베어링 및 팬을 포함함)의 중량을 가질 수도 있고, 배터리 팩은 최대 약 6 lbs의 중량을 가질 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 전동 공구 시스템은 일반적으로 전동 공구, 배터리 팩 및 제어기를 포함할 수도 있다. 전동 공구는, 공구 하우징에 의해 지지되는 모터로서, 모터는 공구 요소를 구동하도록 작동 가능한 출력 샤프트를 포함하고, 모터는 최대 약 80 mm의 공칭 외경을 갖고, 모터는 적어도 약 2760 와트(W)(약 3.7 hp)를 출력하도록 작동 가능한 것인 모터, 및 부하에 전기적으로 접속된 공구 단자를 포함할 수도 있다. 배터리 팩은, 배터리 팩의 체적을 규정하는 팩 하우징으로서, 상기 체적은 최대 약 2.9×106 mm3인 것인 팩 하우징; 이 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀들로서, 배터리 셀들은 전기적으로 접속되고 최대 약 80 볼트의 공칭 전압을 갖는 것인 배터리 셀들; 배터리 팩과 전동 공구 사이에 전류를 전달하기 위해 공구 단자에 전기적으로 접속 가능한 팩 단자를 포함할 수도 있다. 제어기는 전류의 전달을 제어하도록 작동 가능할 수도 있다.
또 다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩은 하우징; 이 하우징 내에 배치된 제1 배터리 셀; 하우징 내에 배치된 제2 배터리 셀; 하우징의 외부에 위치되고 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제1 위치에 있도록, 또는 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되는 제2 위치에 있도록 구성된 스위치를 포함할 수도 있다. 스위치는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 슬라이드하도록 구성될 수도 있다. 스위치가 제1 위치에 있을 때, 배터리 팩은 약 80 V의 공칭 전압을 출력하도록 구성될 수도 있다. 스위치가 제1 위치에 있을 때, 배터리 팩은 대략 300 와트-시간 이하의 전력 용량을 갖도록 구성될 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩은 일반적으로 하우징; 이 하우징 내의 제1 배터리 셀; 하우징 내의 제2 배터리 셀; 하우징의 외부에 위치되고 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제1 위치 또는 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되는 제2 위치에 있도록 구성된 스위치를 포함할 수도 있다. 스위치는 제1 배터리 셀에 전기적으로 접속된 제1 단자, 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속된 제2 단자, 스위치가 제1 위치에 있을 때 제1 단자 및 제2 단자와 맞물리도록 구성된 전도성 부분, 및 스위치가 제2 위치에 있을 때 제1 단자 및 제2 단자 중 적어도 하나와 맞물리도록 구성된 비전도성 부분을 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩은 일반적으로 개구를 형성하는 하우징; 이 하우징 내의 제1 배터리 셀; 하우징 내의 제2 배터리 셀; 하우징의 외부에 위치되고 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 접속되는 제1 위치, 및 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀에 전기적으로 분리되는 제2 위치에 있도록 구성된 스위치를 포함할 수도 있다. 스위치는 플레이트, 이 플레이트 상에 지지되고 스위치가 제2 위치에 있을 때 개구 내에 삽입되도록 구성된 수형 부재, 및 플레이트를 하우징으로부터 이격하여 편향시키는 편향 부재를 포함할 수도 있다.
또 다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩을 위한 인터페이스가 제공될 수도 있다. 인터페이스는 일반적으로 본체 및 축을 따라 연장되는 레일을 포함할 수도 있고, 레일과 본체는 그 사이의 공간을 형성하고, 상기 공간은 제1 축방향 위치에 근접한 제1 치수 및 상이한 제2 축방향 위치에 있는 상이한 제2 치수를 갖는다.
다른 독립적인 양태에서, 전기 조합체는 일반적으로 전기 디바이스, 배터리 팩 및 제어기를 포함할 수도 있다. 디바이스는 디바이스 지지부를 제공하는 디바이스 하우징, 및 이 디바이스 하우징에 의해 지지되는 회로를 포함할 수도 있다. 배터리 팩은 디바이스 지지부와 맞물리기 위한 팩 지지부를 제공하는 배터리 팩 하우징, 및 이 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀을 포함할 수도 있고, 배터리 팩이 디바이스에 연결될 때 배터리 셀과 회로 사이에서 전력이 전달될 수 있다. 디바이스 지지부 및 팩 지지부 중 하나는 본체 및 축을 따라 연장되는 레일을 포함할 수도 있고, 레일과 본체는 그 사이의 공간을 형성하고, 상기 공간은 제1 축방향 위치에 근접한 제1 치수 및 상이한 제2 축방향 위치에 있는 상이한 제2 치수를 갖는다. 디바이스 지지부 및 팩 지지부 중 다른 하나는 제1 축방향 위치에서 상기 공간에 위치 가능한 제1 부분 및 제2 위치에서 상기 공간에 위치 가능한 제2 부분을 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩을 위한 래치 기구가 제공될 수도 있다. 래치 기구는, 일반적으로 상대 이동을 억제하기 위해 래칭 부재가 배터리 팩과 전기 디바이스 사이에 맞물림 가능한 래칭 위치와 상대 이동이 허용되는 비-래칭 위치 사이에서 이동 가능한 래칭 부재; 래칭 부재와 함께 작동 가능한 스위치를 포함할 수도 있고, 스위치는 래칭 부재가 래칭 위치와 비-래칭 위치 사이에 있을 때 배터리 팩과 전기 디바이스 사이의 전력 전달을 억제한다.
또 다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩을 위한 이젝터가 제공될 수도 있다. 이젝터는 일반적으로 배터리 팩과 전기 디바이스 사이에 맞물림 가능한 배출 부재; 이 배출 부재를 배출 위치로 편향시키도록 작동 가능한 편향 부재로서, 배터리 팩 및 전기 디바이스를 결합 해제하기 위해 힘이 인가되는 것인 편향 부재; 배출 부재와 함께 작동 가능한 스위치를 포함할 수도 있고, 스위치는 배출 부재가 배출 위치를 향해 이동할 때 디바이스의 적어도 일부를 비활성화한다.
다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩을 위한 이중 작용 래치 기구가 제공될 수도 있다. 이중 작용 래치 기구는 일반적으로 상대 이동을 억제하기 위해 래칭 부재가 배터리 팩과 전기 디바이스 사이에 맞물림 가능한 래칭 위치와 상대 이동이 허용되는 비-래칭 위치 사이에서 이동 가능한 래칭 부재에 작동 가능하게 결합된 1차 액추에이터; 1차 액추에이터에 작동 가능하게 결합되는 2차 액추에이터로서, 1차 액추에이터의 작동을 억제하는 제1 위치와 1차 액추에이터의 작동을 허용하는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 2차 액추에이터를 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 전기 조합체는 일반적으로 전기 디바이스, 배터리 팩 및 주 제어기를 포함할 수도 있다. 전기 디바이스는 디바이스 하우징, 디바이스에 의해 지지되고 출력 샤프트를 포함하는 모터, 모터에 전기적으로 접속된 디바이스 단자, 및 디바이스 하우징에 의해 지지되고 모터를 제어하도록 작동 가능한 모터 제어기를 포함할 수도 있다. 배터리 팩은 팩 하우징, 이 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀들로서, 배터리 셀들은 전기적으로 접속되는 것인 배터리 셀들, 및 배터리 팩과 전기 디바이스 사이에 전류를 전달하기 위해 디바이스 단자에 전기적으로 접속 가능한 팩 단자를 포함할 수도 있다. 주 제어기는 배터리 팩과 모터 제어기 사이에서 통신하여 디바이스의 작동을 제어할 수도 있다.
몇몇 구성에서, 모터 제어기는 모터와 모듈형 유닛으로서 형성될 수도 있다. 모터는 모터 하우징, 모터 하우징에 의해 지지되는 고정자, 및 모터 하우징에 의해 지지되는 회전자를 포함할 수도 있다. 모터 제어기는 모터 하우징에 의해 지지될 수도 있다.
또 다른 독립적인 양태에서, 배터리 구동식 디바이스를 작동시키는 방법이 제공될 수도 있다. 상기 방법은 일반적으로 배터리 팩의 방전 능력을 결정하는 단계; 방전 능력에 기초하여 방전 전류 임계값을 설정하는 단계; 전류 임계값에 기초하여 디바이스의 모터를 제어하는 단계를 포함할 수도 있다. 상기 방법은 시간 간격 후에, 배터리 팩의 방전 능력을 결정하는 단계; 방전 능력에 기초하여 상이한 제2 방전 전류 임계값을 설정하는 단계; 제2 방전 전류 임계값에 기초하여 디바이스의 모터를 제어하는 단계를 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 전기 모터 조립체는 일반적으로 모터 하우징; 모터 하우징에 의해 지지되는 브러시리스 전기 모터; 모터 하우징에 연결된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립체로서, PCB 조립체는 히트 싱크, 이 히트 싱크의 제1 측면에 결합된 전력 PCB, 및 히트 싱크의 반대측의 제2 측면에 결합되고 모터와 대면 관계에 있는 위치 센서 PCB를 포함하는 것인 PCB 조립체를 포함할 수도 있다.
몇몇 구성에서, 위치 센서 PCB는 복수의 홀 효과 센서를 포함할 수도 있다. 모터는 자석을 지지하는 회전자를 포함할 수도 있고, 홀 효과 센서는 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능하다. 몇몇 구성에서, 위치 센서 PCB는 복수의 홀 요소를 포함하는 자기 인코더를 포함할 수도 있고, 자기 인코더는 홀 요소를 사용하여 회전자의 각도를 직접 분해(resolve)한다.
다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩은 하우징; 이 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀; 포지티브 전력 단자, 네거티브 전력 단자 및 저출력 단자를 포함하는 복수의 단자; 복수의 배터리 셀을 저출력 단자 및 네거티브 단자에 접속하여 제1 전압을 출력하는 저출력 회로; 복수의 배터리 셀을 포지티브 전력 단자 및 네거티브 단자에 접속하여 제2 전압을 출력하는 전력 회로를 포함할 수도 있고, 제2 전압은 제1 전압보다 크다(예를 들어, 5 V에 비교하여 80 V임).
몇몇 구성에서, 저출력 회로는 변압기를 포함할 수도 있다. 배터리 팩은 제1 전압 및 제2 전압을 선택적으로 출력하기 위해 배터리 팩을 제어하도록 작동 가능한 제어기를 또한 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩으로 배터리 구동식 디바이스를 작동시키는 방법이 제공될 수도 있다. 디바이스는 디바이스 하우징, 이 디바이스 하우징에 의해 지지되는 부하, 및 디바이스 하우징에 의해 지지되는 디바이스 제어기를 포함할 수도 있다. 배터리 팩은 팩 하우징, 및 이 팩 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀을 포함할 수도 있다. 상기 방법은 일반적으로 디바이스 제어기에 전력을 공급하기 위해 복수의 배터리 셀로부터 디바이스로 제1 전압을 공급하는 단계; 디바이스에 전력을 공급하기 위해 복수의 배터리 셀로부터 디바이스로 제2 전압을 공급하는 단계를 포함할 수도 있다. 제1 전압을 공급하는 단계는 변압기로, 복수의 배터리 셀의 전압을 제1 전압으로 감소시키는 단계를 포함할 수도 있다.
또 다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩은 일반적으로 하우징; 이 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀; 제어기; 포지티브 전력 단자, 네거티브 전력 단자 및 통신 단자를 포함하는 복수의 단자로서, 통신 단자는 제어기에 전기적으로 접속되고 제어기와 외부 디바이스 사이에서 통신하도록 작동 가능하고, 통신 단자는 포지티브 전력 단자 및 네거티브 전력 단자로부터 분리되는 것인 복수의 단자를 포함할 수도 있다.
몇몇 구성에서, 하우징은 복수의 단자를 지지하는 단자 블록을 포함할 수도 있고, 포지티브 전력 단자 및 네거티브 단자는 제1 열로 배열되고, 통신 단자는 제1 열로부터 이격된 제2 열로 배열된다.
다른 독립적인 양태에서, 전기 모터는 일반적으로 복수의 톱니를 형성하는 코어, 각각의 고정자 톱니 상에 배치된 복수의 코일, 및 코어의 단부에 근접한 단부 캡으로서, 단부 캡은 단부 캡에 성형된 복수의 코일 접촉 플레이트 및 접촉 플레이트로부터 분리되어 있고 코일 접촉 플레이트에 접속 가능한 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 접촉 플레이트는 복수의 코일 중 서로 대향하는 코일들을 단락시키는 것인 단부 캡을 포함하는 것인 고정자; 이 고정자에 대해 회전하도록 지지된 회전자를 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 배터리 팩은 일반적으로 제1 단부 및 대향하는 제2 단부를 갖는 하우징; 제2 단부에 근접하여 하우징에 의해 지지되는 적어도 하나의 배터리 셀로서, 배터리 셀은 제1 셀 단자 및 제2 셀 단자를 갖는 것인 적어도 하나의 배터리 셀; 제1 단부에 근접하여 지지되는 단자 블록으로서, 단자 블록은 제1 셀 단자에 전기적으로 접속된 제1 전력 단자 및 제2 셀 단자에 전기적으로 접속된 제2 전력 단자를 포함하는 것인 단자 블록; 제1 셀 단자와 제1 전력 단자 사이에 전기적으로 접속된 전류 감지 저항기로서, 전류 감지 저항기는 제2 단부의 부근으로부터 제1 단부의 부근으로 연장되는 것인 전류 감지 저항기를 포함할 수도 있다.
또 다른 독립적인 양태에서, 모터 조립체는 일반적으로 하우징; 이 하우징에 의해 지지되는 모터로서, 모터는 코일 권선을 포함하는 고정자, 및 이 고정자에 대해 회전하도록 지지된 회전자를 포함하는 것인 모터; 고정자에 연결되는 고정자 단부 캡으로서, 고정자 단부 캡은 고정자와 대면하는 측면에 둘레방향 홈을 형성하고, 복수의 리브가 홈 내에 있는 환형 캐리어, 홈 내에 지지된 코일 접촉 플레이트로서, 인접한 코일 접촉 플레이트 사이의 공기 간극이 리브에 의해 유지되고, 코일 접촉 플레이트는 코일 권선에 연결되는 것인 코일 접촉 플레이트, 그리고 캐리어 및 지지된 코일 접촉 플레이트 위에 성형된 수지층을 포함하는 것인 고정자 단부 캡을 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 모터 조립체를 제조하는 방법이 제공될 수도 있다. 모터 조립체는 하우징, 및 이 하우징에 의해 지지되는 모터를 포함할 수도 있고, 모터는 코일 권선을 포함하는 고정자, 및 이 고정자에 대해 회전하도록 지지된 회전자를 포함한다. 상기 방법은 일반적으로 고정자에 연결 가능한 고정자 단부 캡을 형성하는 단계를 포함하고, 고정자 단부 캡의 형성 단계는 고정자와 대면하는 측면에 둘레방향 홈을 형성하고 홈 내에 복수의 리브를 갖는 환형 캐리어를 성형하는 단계; 리브에 의해 유지되는 인접한 코일 접촉 플레이트 사이에 공기 간극을 갖고 홈 내에 코일 접촉 플레이트를 지지하는 단계로서, 코일 접촉 플레이트는 코일 권선에 연결 가능한 것인 단계; 캐리어 및 지지된 코일 접촉 플레이트 위에 수지층을 사출 성형하는 단계를 포함할 수도 있다.
다른 독립적인 양태에서, 전기 조합체는 일반적으로 디바이스 하우징, 이 디바이스 하우징에 의해 지지되는 전기 회로, 및 디바이스 제어기를 포함하는 전기 디바이스; 이 전기 디바이스에 연결 가능한 배터리 팩으로서, 배터리 팩은 팩 하우징, 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀로서, 셀과 전기 회로 사이에서 전력이 전달될 수 있는 것인 배터리 셀, 및 팩 제어기를 포함하는 배터리 팩을 포함할 수도 있다. 디바이스 제어기 및 팩 제어기는 그룹화된 판독을 통해 통신하도록 구성될 수도 있고, 그룹화된 판독은 배터리 팩 또는 전기 디바이스의 측정치 또는 상태의 그룹을 포함한다.
또 다른 독립적인 양태에서, 전기 조합체를 작동시키기 위한 방법이 제공될 수도 있다. 전기 디바이스는 전기 디바이스 및 배터리 팩을 포함할 수도 있고, 전기 디바이스는 디바이스 하우징, 이 디바이스 하우징에 의해 지지되는 전기 회로, 및 디바이스 제어기를 포함하고, 배터리 팩은 전기 디바이스에 접속 가능하고, 팩 하우징, 팩 하우징에 의해 지지되고 셀과 전기 회로 사이에서 전력이 전달될 수 있는 것인 배터리 셀, 및 팩 제어기를 포함할 수도 있다. 상기 방법은 일반적으로 그룹화된 판독을 통해, 디바이스 제어기 및 팩 제어기를 이용하여 통신하는 단계를 포함할 수도 있고, 그룹화된 판독은 배터리 팩 또는 전기 디바이스의 측정치 또는 상태의 그룹을 포함한다.
본 발명의 다른 독립적인 양태는 상세한 설명 및 첨부 도면의 고려에 의해 명백해질 수도 있다.
도 1a는 배터리 조립체, 전자 조립체 및 모터 조립체를 포함하는 전기 조합체의 개략도이다.
도 1b는 도 1a의 전기 조합체의 블록도이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 전기 조합체를 포함하는 고출력 전기 시스템의 도면이다.
도 3은 도 1a 및 도 1b의 전동 공구 시스템의 모터 조립체의 사시도이다.
도 4는 도 3의 라인 4-4을 따라 대체로 취한 도 3의 모터 조립체의 단면도이다.
도 5는 도 3의 라인 5-5를 따라 대체로 취한 도 3의 모터 조립체의 단면도이다.
도 6a는 도 3의 모터 조립체의 분해 사시도이다.
도 6b는 도 3의 모터 조립체의 측면 분해도이다.
도 7은 일부가 제거되어 있는, 도 3의 모터 조립체의 사시도이다.
도 8은 일부가 제거되어 있는, 도 3의 모터 조립체의 다른 사시도이다.
도 9는 일부가 제거되어 있는, 도 3의 모터 조립체의 분해 사시도이다.
도 10은 일부가 제거되어 있는, 도 3의 모터 조립체의 분해 사시도이다.
도 11은 고정자 적층판(stator lamination)의 정면도이다.
도 12는 회전자 적층판(rotor lamination)의 정면도이다.
도 13은 고정자 단부 캡의 사시도이다.
도 14는 코일 접촉 플레이트가 내부에 오버몰딩되어 있는 다른 고정자 단부 캡의 사시도이다.
도 15는 투명 상태로 고정자 단부 캡을 도시하고 있는, 도 14의 고정자 단부 캡 및 코일 접촉 플레이트의 다른 사시도이다.
도 16은 도 15의 코일 접촉 플레이트의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 독립적인 양태에 따른 고정자 단부 캡 및 코일 접촉 플레이트 단자의 부분 확대 사시도이다.
도 17a는 투명 상태로 고정자 단부 캡을 도시하고 있는, 본 발명의 다른 양태에 따른, 코일 접촉 플레이트 및 부착 가능 단자를 갖는 고정자 단부 캡의 사시도이다.
도 17b는 본 발명의 실시예에 따른 코일 접촉 플레이트의 제조 개략도이다.
도 17c는 본 발명의 다른 독립적인 실시예에 따른 코일 접촉 플레이트 및 부착 가능 단자에 대한 제조 개략도이다.
도 18은 도 3의 모터 조립체의 모터 하우징의 사시도이다.
도 19는 도 18의 모터 하우징의 다른 사시도이다.
도 20은 도 18의 모터 하우징의 정면도이다.
도 21은 도 18의 모터 하우징의 후면도이다.
도 22는 도 3에서의 소정 라인을 따라 취한, 도 3의 모터 조립체의 회전자 위치 감지 조립체의 확대 단면도이다.
도 23은 도 3의 모터 조립체의 팬의 사시도이다.
도 24는 도 23의 팬의 다른 사시도이다.
도 25는 본 발명의 다른 독립적인 양태에 따른, 도 3의 모터 조립체에 따른 팬의 사시도이다.
도 26은 하나의 독립적인 실시예에 따른 고출력 공구 시스템을 위한 모터 출력 토크의 함수로서 전류, 효율, 속도 및 전력의 그래프이다.
도 27은 다른 독립적인 실시예에 따른 고출력 공구 시스템을 위한 모터 출력 토크의 함수로서 전류, 효율, 속도 및 전력의 그래프이다.
도 28은 도 1의 전동 공구의 블록도이다.
도 29는 도 1의 전동 공구의 인버터 브리지의 블록도이다.
도 30은 도 1의 전동 공구의 인쇄 회로 기판의 사시도이다.
도 31은 도 1의 전동 공구의 단자 블록의 평면도이다.
도 32는 몇몇 실시예에 따른 도 1의 배터리 팩의 상면 사시도이다.
도 33은 도 32의 배터리 팩의 저면 사시도이다.
도 34는 도 32의 배터리 팩의 상면 평면도이다.
도 35는 도 32의 배터리 팩의 저면 평면도이다.
도 36은 도 32의 배터리 팩의 정면 평면도이다.
도 37은 도 32의 배터리 팩의 후면 평면도이다.
도 38은 도 32의 배터리 팩의 측면 평면도이다.
도 39는 도 32의 배터리 팩의 측면 평면도이다.
도 40은 도 32의 배터리 팩의 분해도이다.
도 41은 도 32의 배터리 팩의 단면도이다.
도 42는 몇몇 실시예에 따른 도 1의 배터리 팩의 상면 사시도이다.
도 43은 도 42의 배터리 팩의 저면 사시도이다.
도 44는 도 42의 배터리 팩의 상면 평면도이다.
도 45는 도 42의 배터리 팩의 저면 평면도이다.
도 46은 도 42의 배터리 팩의 정면 평면도이다.
도 47은 도 42의 배터리 팩의 후면 평면도이다.
도 48은 도 42의 배터리 팩의 측면 평면도이다.
도 49는 도 42의 배터리 팩의 측면 평면도이다.
도 50은 도 42의 배터리 팩의 분해도이다.
도 51은 도 42의 배터리 팩의 단면도이다.
도 52는 도 1의 배터리 팩의 단자 블록의 평면도이다.
도 53은 도 1의 배터리 팩의 블록도이다.
도 54는 몇몇 실시예에 따른 통신 프로토콜의 방법의 흐름도이다.
도 55는 몇몇 실시예에 따른 통신 프로토콜의 방법의 흐름도이다.
도 56은 도 53의 저출력 발전기의 저전류 공급 회로의 단순화된 블록도이다.
도 57은 도 53의 저출력 발전기의 고전류 공급 회로의 단순화된 블록도이다.
도 58은 도 57의 고전류 공급 회로의 시동 회로의 간단화된 블록도이다.
도 59는 전동 공구 상태를 관리하는 방법의 상태도이다.
도 60은 도 53의 저출력 발전기의 작동 방법의 흐름도이다.
도 61은 도 1의 배터리 팩의 방전 능력의 그래프이다.
도 62는 방전 정보에 기초하는 도 1의 모터를 작동시키는 방법의 흐름도이다.
도 63a 및 도 63b는 스위치를 도시하고 있는 도 1의 배터리 팩의 사시도이다.
도 64a 및 도 64b는 도 63a 및 도 63b의 스위치의 사시도이다.
도 65는 도 1의 배터리 팩의 전류 감지 저항기의 사시도이다.
도 66은 하나의 독립적인 실시예에 따른 도 1의 배터리 팩의 방전 시간의 함수로서, 도 42의 전류 감지 저항기의 온도의 그래프이다.
도 67은 배터리 모니터링 회로의 블록도이다.
도 68은 대안적인 배터리 모니터링 회로의 블록도이다.
도 69는 공유형 집적 회로간 버스(shared inter-integrated circuit bus)를 사용하는 배터리 모니터링 회로의 블록도이다.
도 70a 및 도 70b는 멀티플렉서(multiplexor) 및 공유형 집적 회로간 버스를 사용하는 배터리 모니터링 회로의 블록도이다.
도 71은 다수의 집적 회로간 버스를 사용하는 배터리 모니터링 회로의 블록도이다.
도 72는 직렬 주변장치 인터페이스를 사용하는 배터리 모니터링 회로의 블록도이다.
도 73은 도 1의 전동 공구의 배터리 수용부의 측단면도이다.
도 74는 도 1의 전기 조합체 내의 전력 구역의 단순화된 개략도이다.
도 75는 고출력 전기 조합체의 개략도이다.
도 76은 공구 또는 디바이스의 상태도이다.
도 77은 모터 조립체의 나머지로부터 분해된 PCB 조립체를 도시하고 있는, 몇몇 실시예에 따른 모터 조립체의 사시도이다,
도 78은 일부가 제거되어 있는, 도 77의 PCB 조립체의 사시도이다.
도 79는 코일 접촉 플레이트가 내부에 오버몰딩되는, 몇몇 실시예에 따른 단부 캡의 사시도이다.
도 80은 투명 상태로 단부 캡을 도시하고 있는, 도 79의 단부 캡 및 코일 접촉 플레이트의 정면도이다.
도 81은 도 79의 코일 접촉 플레이트의 사시도이다.
도 82는 몇몇 실시예에 따른 모터 조립체의 사시도이다.
도 83은 도 82의 모터 조립체의 다른 사시도이다.
도 84는 도 82의 모터 조립체의 분해 사시도이다.
도 85는 코일 접촉 플레이트가 내부에 오버몰딩되는 도 82의 모터 조립체의 고정자 단부 캡의 사시도이다.
도 86은 도 85의 고정자 단부 캡의 분해 사시도이다.
도 87은 도 82의 라인 87-87을 따라 대체로 취한 도 82의 모터 조립체의 부분 단면도이다.
도 88은 도 82의 모터 조립체의 회전자 적층판의 정면도이다.
본 발명의 임의의 독립적인 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 용례에 있어 이하의 설명에서 설명되거나 이하의 도면에 도시되어 있는 구성요소의 구성 및 배열의 상세로 한정되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 독립적인 실시예가 가능하며 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다.
본 명세서에 사용될 때 "구비하는" 및 "포함하는" 및 이들의 변형의 사용은 그 후에 열거된 항목 및 이들의 등가물뿐만 아니라 부가의 항목을 포함하는 것을 의미한다. 본 명세서에 사용될 때 "~으로 이루어지는" 및 이들의 변형의 사용은 그 후에 열거된 항목 및 그 등가물만을 포함하는 것을 의미한다.
양 또는 조건과 관련하여 사용되는 "약", "대략", "실질적으로" 등과 같은 상대 용어는, 언급된 값을 포함하고 문맥에 의해 지시된 의미를 갖는다는 것이 당 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있을 것이다[예를 들어, 상기 용어는 적어도 특정 값의 측정치와 연관된 에러, 그와 연관된 공차(예를 들어, 제조 공차, 조립 공차, 사용 공차 등) 등을 포함함]. 이러한 용어는 또한 두 종단점의 절대값에 의해 정의된 범위를 개시하는 것으로서 고려되어야 한다. 예를 들어, "약 2 내지 약 4"라는 표현은 또한 "2 내지 4"의 범위를 개시한다. 상대 용어는 지시된 값의 플러스(+) 백분율 또는 마이너스(-) 백분율(예를 들어, 1%, 5%, 10% 이상)을 칭할 수도 있다.
또한, 하나의 구성요소에 의해 수행되는 것으로 본 명세서에 설명된 기능은 분산 방식으로 다수의 구성요소에 의해 수행될 수도 있다. 마찬가지로, 다수의 구성요소에 의해 수행되는 기능은 통합되어 단일의 구성요소에 의해 수행될 수도 있다. 유사하게, 특정 기능을 수행하는 것으로 설명된 구성요소는 본 명세서에 설명되지 않은 부가의 기능을 또한 수행할 수도 있다. 예를 들어, 특정 방식으로 "구성된" 디바이스 또는 구조체는 적어도 해당 방식으로 구성되지만 열거되지 않은 방식으로 또한 구성될 수도 있다.
더욱이, 본 명세서에 설명된 몇몇 실시예는 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 명령을 실행함으로써 설명된 기능을 수행하도록 구성된 하나 이상의 전자 프로세서를 포함할 수도 있다. 유사하게, 본 명세서에 설명된 실시예는 설명된 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 전자 프로세서에 의해 실행 가능한 명령을 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체로서 구현될 수도 있다. 본 출원에서 사용될 때, "비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체"는 모든 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함하지만 일시적 전파 신호로 이루어지지는 않는다. 이에 따라, 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체는 예를 들어, 하드 디스크, CD-ROM, 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, ROM(판독 전용 메모리: Read Only Memory), RAM(랜덤 액세스 메모리: Random Access Memory), 레지스터 메모리, 프로세서 캐시 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다.
설명된 다수의 모듈 및 논리 구조는 마이크로프로세서 또는 유사한 디바이스에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현되는 것이 가능하고 또는 예를 들어 응용 주문형 집적 회로(application specific integrated circuits: "ASIC")를 포함하는 다양한 구성요소를 사용하여 하드웨어로 구현되는 것이 가능하다. "제어기" 및 "모듈"과 같은 용어는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 양자 모두를 포함하거나 칭할 수도 있다. 대문자로 이루어진 용어는 일반적인 관행을 따르며, 본원의 설명을 코딩 예, 수학식 및/또는 도면과 상관시키는 데 도움이 된다. 그러나, 대문자의 사용으로 인해 단순히 특정 의미가 암시되거나 추론되어서는 안 된다. 따라서, 청구범위는 특정 예 또는 용어 또는 임의의 특정 하드웨어 또는 소프트웨어 구현예 또는 소프트웨어 또는 하드웨어의 조합에 한정되어서는 안 된다.
도 1a 및 도 1b는 전기 조합체(10)의 단순화된 블록도를 도시하고 있다. 전기 조합체(10)는 전원[예를 들어, 배터리 조립체(18)], 상호 접속부(20)[예를 들어, 단자, 전도체, 스위치 등], 전자 조립체(22)[예를 들어, 제어부, 스위칭 전계 효과 트랜지스터(field-effect transistors: FET), 트리거 등], 모터 조립체(26)를 포함하는 고출력 DC 전기 디바이스(예를 들어, 전동 공구) 시스템(14)을 포함한다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 고출력 DC 공구 시스템(14)은 핸드헬드 전동 공구의 패키징 제한(예를 들어, 중량, 체적 등) 내에서 DC 전원으로 고출력의 출력을 달성한다.
도 2는 고출력 전기 조합체(10)를 구비하는 다양한 고출력 전기 디바이스를 포함하는 고출력 전기 시스템을 도시하고 있다. 예를 들어, 고출력 전기 시스템은 핸드헬드 디바이스(즉, 사용 중에 조작자에 의해 지지되도록 구성된 디바이스) 및 비-핸드헬드 디바이스(즉, 사용 중에 조작자에 의해서가 아니라 작업 표면 또는 지지부 상에 지지되는 디바이스)를 포함한다. 이러한 디바이스는 전동식 전동 공구[예로서, 드릴, 임팩트 드라이버, 임팩트 렌치, 로터리 해머, 해머 드릴, 톱(원형 톱, 절단 톱(1010), 왕복 톱, 각도 절단기(1014), 테이블 쏘오(1018) 등), 코어 드릴(1022), 파쇄기(1026), 파괴 해머, 압축기(1030), 펌프 등], 실외 공구[예를 들어, 체인 쏘(1034), 스트링 트리머, 헤지 트리머, 송풍기, 잔디 깍기 등], 배수 세정 및 배관 공구, 건설 공구, 콘크리트 공구, 다른 전동식 디바이스(예를 들어, 차량, 다용도 카트, 차륜식 및/또는 자체 추진식 공구 등) 등 그리고 비전동식 전기 디바이스[예를 들어, 전원(1038), 조명(1042), AC/DC 어댑터(1046), 발전기 등]를 포함한다.
도 3 내지 도 6b를 참조하면, 모터 조립체(26)는 모터 하우징(30), 모터 하우징(30) 내에 위치된 모터(34), 팬(38), 및 회전자 위치 감지 조립체(42)를 포함한다. 모터(34)는 고정자(46) 및 고정자(46) 내에 적어도 부분적으로 위치된 회전자(50)를 포함한다. 유사한 모터가 2017년 2월 13일 출원된 미국 가특허 출원 제62/458,367호 및 2018년 2월 12일 출원된 미국 특허 출원 제15/894,386호에 설명되고 예시되어 있으며, 이들 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
도 3 내지 도 6b 및 도 18 내지 도 21을 참조하면, 모터 하우징(26)은 모터(34)를 적어도 부분적으로 수용하는 원통형 부분(54)을 포함한다. 체결구가 관통 연장되어 단부 캡(예를 들어, PCB 조립체, 하우징 단부 캡 등)을 모터 하우징(30)에 상호 접속하는 장착 보스(58)가 원통형 부분(54)을 따라 제공된다. 게다가, 장착 플랜지(62)가 원통형 부분(54)으로부터 반경방향으로 연장되고 모터 하우징(30)을 고정하기 위한 부가의 체결구를 수용하도록 구성된다. 모터 하우징(30)은 원통형 부분(54)과 동축이고 원통형 부분(54)으로부터 축방향으로 이격된 허브 부분(66), 원통형 부분(54)의 전방 단부(74)로부터 축방향으로 연장되는 포스트(70) 및 허브 부분(66)을 포스트(70)에 상호 연결하는 반경방향 연장 스포크(78)를 또한 포함한다. 윈도우(82)는 원통형 부분(54)의 후방 단부(86)에서 팬(38)으로부터 반경방향 외향으로 형성된다.
도 5 및 도 18 내지 도 21을 참조하면, 모터 하우징(30)의 원통형 부분(54)은 원통형 부분(54)의 전체 길이로 연장되는 반경방향 내향 연장 리브(90)를 또한 포함하고, 각각의 쌍의 인접한 리브(90)는 이들 리브 사이에 채널(94)을 형성한다. 모터(34)가 모터 하우징(30) 내에 삽입될 때, 모터(34) 상의 대응 리브(98)는 원통형 부분(54)에 형성된 각각의 채널(94) 내에 슬라이드 가능하게 수용되어, 이에 의해 모터 하우징(30)에 대해 모터(34)를 회전식으로 배향한다. 게다가, 모터 하우징(30)은, 고정자(46)에 접촉하여 고정자를 지지하며 원통형 부분(54)의 전체 길이로 연장되는 반경방향 내향 연장 지지 리브(102)를 포함한다.
특히, 도 5 내지 도 10을 참조하면, 고정자(46)는 고정자 코어(110)(즉, 고정자 스택)를 형성하기 위해 함께 적층된 복수의 개별 고정자 적층판(106)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 고정자(46)는 고정자 코어(110)의 전체 길이로 연장되는 외주면(114) 상에 반경방향 외향 연장 리브(98)를 포함한다. 인접 리브(98)는 체결구가 관통 연장되는 모터 하우징(30)에 의해 형성된 채널(94)에 대응하는 오목형 채널(118)을 형성한다. 게다가, 고정자(46)는, 리브(98)와 평행하게 연장되고 그로부터 회전 오프셋되며 그 목적이 이하에 설명되는 리세스(122)를 포함한다.
도 11을 참조하면, 각각의 고정자 적층판(106)은 적층판(106)이 함께 적층될 때 집합적으로 리브(98)를 형성하는 다수의 반경방향 외향 연장 돌기(98')(도 11)를 갖는 요크(124)(일명, 림, 지지판 등)를 포함한다. 각각의 고정자 적층판(106)은 적층판(106)이 함께 적층될 때 집합적으로 리세스(122)를 형성하는 요크(124)의 외부면 상에 형성된 리세스(122')를 또한 포함한다. 고정자(46)는, 내향 연장 고정자 톱니(126) 및 적층판(106)이 함께 적층될 때 각각의 쌍의 인접한 고정자 톱니(126) 사이에 형성되는 슬롯(130)을 또한 포함한다. 도시되어 있는 실시예에서, 고정자 적층판(106)은 6개의 고정자 슬롯(130)을 형성하는 6개의 고정자 톱니(126)를 포함한다.
고정자(46)는 슬롯(130) 내에 적어도 부분적으로 위치된 고정자 권선(134)을 더 포함한다. 도시되어 있는 실시예에서, 고정자 권선(134)은 3상 병렬 델타 구성으로 연결된 6개의 코일(134A 내지 134F)을 포함한다. 대안 실시예(도시되어 있지 않음)에서, 코일(134A 내지 134F)은 대안적인 구성(예를 들어, 직렬, 델타 등)으로 연결될 수도 있다. 고정자 권선(134)으로부터 고정자 톱니(126)를 절연하기 위한 절연 부재(138)(도 9)가 각각의 슬롯(130) 내에 제공된다. 고정자 권선(134)은 슬롯(130)을 적어도 46%의 값으로 충전하는 연속적인 정밀 권취 프로세스(즉, 단일 와이어 정밀 권취 프로세스)로 고정자 코어(110) 주위에 권취된다. 몇몇 실시예에서, 슬롯 충전물은 적어도 48%일 수도 있다.
몇몇 실시예[즉, 50 mm 고정자 스택 길이(220)]에서, 고정자 권선(134)은 대략 1.2 mm의 와이어 게이지(wire gauge)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 고정자 권선(134)의 델타 라인-라인 저항은 대략 10 mΩ 내지 대략 16 mΩ의 범위 내에 있다. 다른 실시예에서, 고정자 권선(134)의 델타 라인-라인 저항은 대략 13 mΩ이다. 고정자 권선(134)의 병렬 저항(즉, 병렬인 2개의 코일의 저항)은 대략 23.4 mΩ 및 대략 28.6 mΩ의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자 권선(134)의 병렬 저항은 대략 26 mΩ이다.
다른 실시예[예를 들어, 25 mm 고정자 스택 길이(220)]에서, 고정자 권선(134)은 대략 0.72 mm(즉, 21 AWG)의 와이어 게이지를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 고정자 권선(134)의 델타 라인-라인 저항은 대략 78 mΩ 내지 대략 98 mΩ의 범위 내에 있다. 다른 실시예에서, 고정자 권선(134)의 델타 라인-라인 저항은 대략 88 mΩ이다. 고정자 권선(134)의 병렬 저항(즉, 병렬인 2개의 코일의 저항)은 대략 118.8 mΩ 및 대략 145.2 mΩ의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자 권선(134)의 병렬 저항은 대략 132 mΩ이다.
고정자(46)는 고정자 코어(110)의 전방 단부(146)에 인접한 전방 단부 캡(142) 및 후방 단부(154)에 인접한 후방 단부 캡(150)을 포함한다. 도 7 내지 도 9 및 도 13 및 도 14를 참조하면, 각각의 단부 캡(142, 150)은 림 부분(158) 및 림 부분(158)으로부터 반경방향 내향으로 연장되는 단부 캡 톱니(162)를 포함한다. 단부 캡 톱니(158)는 각각의 고정자 코일 권선(134)을 지지하는 돌출부(166)를 포함한다. 고정자 권선(134)은 또한 전방 단부 캡(142) 상에 형성된 플랜지(168)에 의해 인접한 고정자 톱니(126) 사이에서 안내된다.
각각의 단부 캡(142, 150)은 림 부분(158)으로부터 횡방향으로 연장되는 탭(170)을 추가로 포함하며, 각각의 탭(170)은 고정자 코어(110) 상에 형성된 대응 리세스(122)에 수용되어 각각의 단부 캡(142, 150)을 고정자 코어(110)에 대해 회전 정렬하는 반경방향 내향 연장 돌출부(174)를 포함한다. 전방 단부 캡(142)은 체결구가 관통 연장하는, 고정자 코어(110) 내의 채널(118)과 정렬된 오목형 리세스(178)를 포함한다. 마찬가지로, 후방 단부 캡(150)은 고정자 코어(110) 내의 채널(118)과 정렬된 오목형 리세스(182)를 포함한다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 고정자(46)는 전방 단부 캡(142) 내에 오버몰딩된 코일 접촉 플레이트(186A, 186B, 186C)[본 명세서에서 또한 코일 접촉 플레이트(186)라 칭함]를 포함한다. 고정자(46)의 조립 중에, 고정자 권선(134)은 고정자 톱니(126) 및 단부 캡 톱니(162) 주위에 권취되고, 코일 접촉 플레이트(186)는 정대향하는 코일 권선 쌍(134)(예를 들어, 134A 및 134D, 134B 및 134E, 134C 및 134F)을 단락시킨다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 코일 접촉 플레이트(186)들은 대체로 반원형 형상이고 인접한 코일 접촉 플레이트(186) 사이의 접촉을 회피하기 위해 엇갈려 있다. 각각의 코일 접촉 플레이트(186)는 제1 단자(190) 및 제1 단자(190)에 정대향하는 제2 단자(194)를 포함한다. 도시되어 있는 실시예에서, 단자(190, 194)는 전방 단부 캡(142) 상에 플랜지(168)에 의해 형성된 슬롯(198) 내에 위치된다. 고정자 권선(134)은 단자(190, 194)(도 7) 상에 형성된 후크(202)에 연결된다. 코일 접촉 플레이트(186A, 186B, 186C)의 단자(190, 194)는 인버터 브리지(410)의 U 위상, V 위상, W 위상에 각각 연결된다.
몇몇 실시예에서, 코일 접촉 플레이트(186)는 단자(190, 194)를 통해 인쇄 회로 기판에 직접 전기적으로 결합된다. 다른 실시예에서, 코일 접촉 플레이트(186)는 리드선에 의해 인쇄 회로 기판에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 리드선은 제1 단자(190)[예를 들어, 제1 단자(190)의 구멍(206)]에 접속되고 전동 공구 하우징 내의 PCB로 라우팅될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 전방 단부 캡(142) 및 후방 단부 캡(150)은, 고정자 코어(110)와 별개로 제조되고, 탭(170) 및 리세스(122)를 사용하여 고정자 코어(110)에 대해 위치되고, 이어서 완성된 코일 권선(134)에 의해 고정자 코어(110)에 유지될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 코일 접촉 플레이트(186)는 예를 들어 인서트 성형 프로세스를 사용하여 전방 단부 캡(142)에 의해 오버몰딩될 수도 있다.
다른 실시예(도시되어 있지 않음)에서, 고정자 코어(110)와 코일 접촉 플레이트(186)는, 예를 들어 사출 성형 프로세스를 사용하여 함께 인서트 성형될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 단부 캡(142, 150)을 형성하는 몰드 재료는 또한 고정자 코어(110)의 전방부(146) 및 후방부(154)에서 하나 이상의 고정자 적층판(106) 위에 놓일 수도 있다.
양 실시예에서, 코일 접촉 플레이트(186)가 전방 단부 캡(142) 내에 성형되기 때문에, 코일 접촉 플레이트(186)를 단부 캡(142)에 부착하는 별도의 수단이 불필요하다. 또한, 코일 접촉 플레이트(186)의 전체 둘레방향 길이는 단부 캡(142)을 포함하는 비전도성 몰드 재료 내에 절연되어, 이에 의해 모터(34)가 습윤 환경 또는 습한 환경에 노출되는 경우 코일 접촉 플레이트(186)의 부식의 가능성을 감소시킨다.
도 17을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 매립된 고정자 코일 접촉 플레이트(186)는 부착 가능 단자(210)를 포함한다. 구체적으로, 부착 가능 단자(210)는 코일 접촉 플레이트(186)가 단부 캡(142) 내에 매립된 후에 코일 접촉 플레이트(186)에 고정될 수도 있다. 유리하게는, 부착 가능 단자(210)는 주어진 용례에 있어서, 크기(예를 들어, 두께), 형상(예를 들어, 후크 크기), 재료 등에 관해 적절히 선택될 수 있다. 달리 말하면, 더 큰 전류 값을 요구하는 용례를 위해 더 큰 후크 크기를 갖는 더 두꺼운 단자가 요구될 수도 있다. 게다가, 코일 접촉 플레이트(186)로부터 단자(210)를 분리하는 것은 스탬핑을 통해 코일 접촉 플레이트를 제조하는 데 낭비되는 재료의 양을 감소시킨다. 단자(210)는 예를 들어 납땜 또는 용접 프로세스에 의해 코일 접촉 플레이트(186)에 결합될 수도 있다.
도 17a를 참조하면, 다른 실시예에 따른 고정자 단부 캡(142B)이 도시되어 있다. 고정자 단부 캡(142B)은 3개의 매립된 코일 접촉 플레이트(186B)(즉, 버스바아) 및 6개의 단자(190B, 194B)를 포함한다. 구체적으로, 3개의 동일한 접촉 플레이트(186B)는 고정자 단부 캡(142B) 내에 오버몰딩되고, 예를 들어 대략 1.0 mm 두께일 수 있다.
단자(190B, 194B)는 예를 들어, 성형 프로세스 후에 용접 프로세스에 의해 접촉 플레이트(186B)에 결합된다. 특히, 단자(190B, 194B)는 연결부(195)에서 접촉 플레이트(186B)에 연결된다. 도시되어 있는 실시예에서, 인접한 연결부(195)는 모든 단자(190B, 194B)가 동일한 반경방향 위치에 위치되는 것을 가능하게 하도록 내부면(196) 상에 위치되는 것과 외부면(197) 상에 위치되는 것 사이에서 교번한다. 단자(190B, 194B)는 3개의 짧은 단자(190B) 및 3개의 긴 단자(194B)를 포함한다(예를 들어, 대략 1.3 mm 내지 대략 1.5 mm임). 전술한 바와 같이, 단자(190B, 194B)는 다양한 설계 요건을 충족시키기 위해 크기가 다양할 수 있다.
도 17b 및 도 17c를 참조하면, 코일 접촉 플레이트(예를 들어, 186) 및 단자(예를 들어, 190, 194)는 예를 들어 금속 스탬핑 프로세스를 통해 제조될 수 있다. 도 17b를 참조하면, 코일 접촉 플레이트(186)는 단일 재료편(211)으로부터 스탬핑될 수 있다. 단일 재료편(211)은 대략 3190 제곱 밀리미터(mm2)의 면적을 포함할 수도 있고, 코일 접촉 플레이트(186)는 대략 768 mm2의 면적을 포함할 수도 있다. 이는 대략 76%의 재료 스크랩율(scrap rate)을 야기한다.
도 17c를 참조하면, 코일 접촉 플레이트(186B)는 제1 재료편(211B)으로부터 스탬핑되고, 2개의 단자(190B, 194B)는 각각 개별적으로 스탬핑된다. 코일 접촉 플레이트(186B), 짧은 단자(190B) 및 긴 단자(194B)를 제조하기 위해 필요한 총 요구 재료량은 대략 1310 mm2이고, 결과적인 부품의 총 면적은 대략 840 mm2이다. 이는 대략 36%의 재료 스크랩율을 야기한다.
게다가, 개별 구성요소의 두께가 조정될 수 있기 때문에, 재료 절약은 도 17c의 디자인에 의해 추가로 커질 수 있다. 예를 들어, 코일 접촉 플레이트(186B)는 대략 1 mm 두께일 수 있고, 반면 단자(194B)는 대략 1.3 mm 내지 대략 1.5 mm 두께일 수 있다. 대조적으로, 도 17b의 단일편 디자인은 단일 재료편(211)을 사용하기 때문에 균일한 두께이다.
특히, 도 4 및 도 5 및 도 10을 참조하면, 회전자(50)는 회전자 코어(226)를 형성하기 위해 함께 적층된 개별 회전자 적층판(222)을 포함한다. 회전자 샤프트(230)는 회전자 적층판(222)에서 중심 개구(234)를 통해 위치된다. 회전자 샤프트(230)는 허브 부분(66) 내에 위치된 베어링(238)(도 22)에 의해 적어도 부분적으로 지지된다. 회전자 샤프트(230)는 회전자(50)의 회전축(232)을 형성한다.
회전자 적층판(222)은 비원형 외주부(242) 및 영구 자석(250)이 수용되어 있는 복수의 슬롯(246)(단지 하나만이 도 5에 도시되어 있음)을 포함한다. 도시되어 있는 실시예에서, 회전자(50)는 내부 영구 자석(interior permanent magnet: IPM)형 회전자(일명, 매립 자석형 회전자)이다. 도시되어 있는 실시예에서, 복수의 슬롯(246)은 슬롯(246)의 단부에 공기 배리어(254)(즉, 플럭스 배리어)를 더 포함한다. 회전자(50)의 자기 특성을 개선하는 것에 추가하여, 공기 배리어(254)는 슬롯(246) 내에 영구 자석(250)을 유지하는 것을 돕기 위해 접착제를 수용할 수도 있다.
도 6b 및 도 11을 계속 참조하면, 고정자(46)는 적어도 70 mm의 외경(214)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 외경(214)은 대략 70 mm 내지 대략 100 mm이다. 몇몇 실시예에서, 외경(214)은 대략 80 mm이다. 다른 실시예에서, 외경(214)은 대략 85 mm, 90 mm 또는 100 mm일 수도 있다.
도 4를 참조하면, 고정자(46)는 대략 78 mm 내지 대략 98 mm의 범위 내의 길이(218)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 길이(218)는 대략 88 mm[예를 들어, 약 87.8 mm 내지 약 88.8 mm(88.3 mm)]이다. 고정자 코어(110)는 대략 40 mm 내지 대략 80 mm의 범위 내의 길이(220)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자 코어(110)의 길이(220)는 대략 50 mm[예를 들어, 약 49.7 mm 내지 약 50.7 mm(50.2 mm)]이다.
고정자(46)의 총 중량[즉, 고정자 코어(110), 단부 캡(142, 150) 및 코일(134)]은 대략 2.62 파운드 및 대략 2.82 파운드의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자(46)의 총 중량은 대략 2.72 파운드이다.
고정자 적층판(106) 자체는 대략 112.45 입방 센티미터(cm3) 내지 대략 132.45 cm3의 범위 내의 체적을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자 적층판(106) 자체는 대략 122.45 cm3의 체적을 형성한다. 고정자 코어(110)는 대략 242,200 mm3 내지 대략 262,200 mm3의 범위 내의 고정자 적층판(106)을 포함하는 원통형 체적 인벨로프를 추가로 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자 코어(110)는 대략 252,200 mm3의 고정자 적층판(106)을 포함하는 원통형 체적 인벨로프를 형성한다. 고정자(46)는 고정자 적층판(106) 및 단부 캡(142, 140)을 포함하는 대략 433,600 mm3 내지 대략 453,000 mm3의 범위 내의 원통형 체적 인벨로프를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자(46)는 고정자 적층판(106) 및 단부 캡(142, 140)을 포함하는 대략 443,000 mm3의 원통형 체적 인벨로프를 규정한다.
도 4 및 대략 50 mm의 고정자 코어(110) 길이(220)를 갖는 실시예를 계속 참조하면, 회전자(50)는 대략 30 mm 및 대략 50 mm의 범위 내의 외경(258)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 외경(258)은 대략 39.1 mm이다. 도 4를 참조하면, 회전자 코어(226)는 대략 40 mm 내지 대략 80 mm의 범위 내의 길이(262)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 회전자 코어(226)의 길이(262)는 대략 50 mm이다. 몇몇 실시예에서, 회전자 코어(226)의 길이(262)는 고정자 코어(110)의 길이(220)와 동일하다. 회전자(50)는 대략 81.45 mm의 자석(274)으로부터 회전자 코어(226)의 단부까지의 길이(263)를 또한 형성한다. 게다가, 회전자(50)는 대략 105.2 mm의 자석(274)으로부터 팬(38)의 후방부까지의 길이(264)를 형성한다.
회전자(50)의 총 중량[즉, 회전자 코어(226), 자석(250), 회전자 샤프트(230), 베어링(238) 및 팬(38)의 중량]은 대략 1.68 파운드 내지 대략 2.08 파운드의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 회전자(50)의 총 중량은 대략 1.88 파운드이다. 회전자 코어(226)의 중량은 대략 0.6 파운드 내지 대략 1.0 파운드의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 회전자 코어(226)의 중량은 대략 0.8 파운드이다. 게다가, 회전자 적층판(222) 자체는 대략 34.02 cm3 내지 대략 36.02 cm3의 범위 내의 체적을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 회전자 적층판(222) 자체는 대략 35.02 cm3의 체적을 형성한다.
대안 실시예에서, 고정자(46)는 대략 53 mm 내지 대략 73 mm의 범위 내의 길이(218)를 규정한다. 몇몇 실시예에서, 길이(218)는 대략 63 mm[예를 들어, 약 62.8 mm 내지 약 63.8 mm(63.3 mm)]이다. 고정자 코어(110)는 대략 15 mm 내지 대략 35 mm의 범위 내의 길이(220)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자 코어(110)의 길이(220)는 대략 25 mm[예를 들어, 약 24.7 mm 내지 약 25.7 mm(25.2 mm)]이다.
고정자(46)의 총 중량[즉, 고정자 코어(110), 단부 캡(142, 150) 및 코일(134)]은 대략 1.26 파운드 내지 대략 1.46 파운드의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자(46)의 총 중량은 대략 1.36 파운드이다.
고정자 적층판(106) 자체는 대략 51.25 cm3 내지 대략 71.25 cm3의 범위 내의 체적을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자 적층판(106) 자체는 대략 61.25 cm3의 체적을 형성한다. 고정자 코어(110)는 대략 116,600 mm3 내지 대략 136,600 mm3의 범위 내의 고정자 적층판(106)을 포함하는 원통형 체적 인벨로프를 추가로 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자 코어(110)는 대략 126,600 mm3의 고정자 적층판(106)을 포함하는 원통형 체적 인벨로프를 형성한다. 고정자(46)는 고정자 적층판(106) 및 단부 캡(142, 140)을 포함하는 대략 308,000 mm3 내지 대략 328,000 mm3의 범위 내의 원통형 체적 인벨로프를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고정자(46)는 고정자 적층판(106) 및 단부 캡(142, 140)을 포함하는 대략 318,000 mm3의 원통형 체적 인벨로프를 형성한다.
대략 25 mm의 고정자 코어(110) 길이(220)를 갖는 대안 실시예를 계속 참조하면, 회전자(50)는 대략 30 mm 및 대략 50 mm의 범위 내의 외경(258)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 외경(258)은 대략 39.1 mm이다. 도 4를 참조하면, 회전자 코어(226)는 대략 15 mm 내지 대략 35 mm의 범위 내의 길이(262)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 회전자 코어(226)의 길이(262)는 대략 25 mm이다. 몇몇 실시예에서, 회전자 코어(226)의 길이(262)는 고정자 코어(110)의 길이(220)와 동일하다. 회전자(50)는 대략 56.45 mm의 자석(274)으로부터 회전자 코어(226)의 단부까지의 길이(263)를 또한 형성한다. 게다가, 회전자(50)는 대략 80.2 mm의 자석(274)으로부터 팬(38)의 후방부까지의 길이(264)를 형성한다.
회전자(50)의 총 중량[즉, 회전자 코어(226), 자석(250), 회전자 샤프트(230), 베어링(238) 및 팬(38)의 중량]은 대략 0.84 파운드 내지 대략 1.04 파운드의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 회전자(50)의 총 중량은 대략 0.94 파운드이다. 회전자 코어(226) 중량은 대략 0.3 파운드 내지 대략 0.5 파운드의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 회전자 코어(226)의 중량은 대략 0.4 파운드이다.
게다가, 회전자 적층판(222) 자체는 대략 16.51 cm3 내지 대략 18.51 cm3의 범위 내의 체적을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 회전자 적층판(222) 자체는 대략 17.51 cm3의 체적을 형성한다.
도 3 및 도 22를 참조하면, 회전자 위치 감지 조립체(42)는 인쇄 회로 기판(PCB)(266), 홀 효과 어레이 센서(270)(즉, 홀 효과 인코더) 및 자석(274)을 포함한다. PCB(266)는 제1 측면(278) 및 제2 대향 측면(282)을 포함한다. PCB(266)는 3개의 장착 로브(286) 및 PCB(266)를 적절히 배향하기 위한 탭(290)을 포함한다. 구체적으로, PCB(266)는 모터 하우징(30)의 허브 부분(66)에 형성된 리세스(294) 내에 수용된다. 리세스(294)는 탭(290)을 수용하여 단지 정확한 배향의 회전자 위치 감지 조립체(42)의 설치를 가능하게 하는 슬롯(298)을 형성한다.
도 22를 계속 참조하면, 자석(274)은 2개의 자극[즉, 하나의 절반부 상의 N극(274A) 및 다른 절반부 상의 S극(274B)]을 갖는 중실 원형 자석이다. 자석(274)은 커플러(302)를 통해 회전자 샤프트(230)에 장착된다. 몇몇 실시예에서, 자석(274)은 회전자 샤프트에 성형되거나 가압될 수도 있다. 홀 효과 어레이 센서(270)는 자석(274)과 대면 관계로, PCB(266)의 제1 측면(278) 상에 장착된다. 특히, 홀 효과 어레이 센서(270)는 자석(274)과 정렬되고 자석으로부터 이격되어 장착된다. 달리 말하면, 홀 효과 어레이 센서(270)는 자석(274)에 대해 동축으로 장착된다.
연결 단자(306)가 PCB(266)의 제2 측면(282)에 제공되는데, 이는 회전자(50) 위치를 지시하는 홀 효과 어레이 센서(270)에 의해 발생된 신호를 전송한다. 도시되어 있는 실시예에서, 홀 효과 어레이 센서(270)는 절대 위치 검출 능력을 갖는 비접촉 센서이다. 달리 말하면, 센서(270)는 회전자(50)의 절대 회전 위치(즉, 0도와 360도 사이의 위치)를 결정하는 데 이용될 수 있다.
도 6a 및 도 6b 및 도 23 및 도 24를 참조하면, 팬(38)은 회전자 샤프트와의 동시 회전을 위해 회전자 샤프트(230)에 결합된다. 특히, 피팅(310)이 회전자 샤프트(230) 주위에 장착되고, 피팅(310)은 팬(38)을 회전자 샤프트(230)에 결합한다. 팬(38)은 중심 개구(314), 중간 리지(318) 및 외주 에지(322)를 포함한다. 제1 세트의 리브(326)가 중심 개구(314)와 중간 리지(318) 사이에서 연장되고, 제2 세트의 리브(330)(즉, 팬 블레이드)가 중간 리지(318)로부터 외주 에지(322)까지 연장된다. 제1 세트의 리브(326)는 또한 팬(38)의 후방면(334)을 통해 연장된다(도 24). 도 25를 참조하면, 다른 실시예에서, 모터 조립체(26)는 단일 세트의 팬 블레이드(330B)를 갖는 팬(38B)을 포함할 수도 있다.
도 26을 참조하면, 전류(346), 효율(338), 속도(342) 및 모터 전력 출력(334)에 대한 실험 결과가 2개의 고출력 DC 공구 시스템(14)에 대해 도시되어 있다. 도시되어 있는 결과는 대략 80 mm인 고정자(46)의 직경(214) 및 대략 50 mm인 고정자 코어(110)의 길이(220)를 갖는 고출력 DC 공구 시스템(14)의 2개의 실시예에 대한 것이다. 몇몇 실시예에서, 모터 조립체(26)[대략 50 mm의 고정자 스택 길이(220)를 가짐]의 피크 전력 출력은 대략 5,000 W 내지 대략 8,000 W의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 모터 조립체(26)의 피크 전력은 단일 스트링 배터리 셀 배열(즉, 청색 트레이스)에 대해 대략 5,400 W이다. 다른 실시예에서, 모터 조립체(26)의 피크 전력은 2개의 병렬 스트링 배터리 셀 배열(즉, 녹색 트레이스)에 대해 대략 7,500 W이다. 몇몇 실시예에서, 모터 조립체(26)[대략 50 mm의 고정자 스택 길이(220) 및 1.2 mm 와이어의 19개의 코일 권선을 가짐]의 피크 전력은 대략 106 in-lbs에서 대략 16,000 W이고, 대략 158 in-lbs의 스톨 토크(stall torque), 34 in-lbs에서 대략 88%의 피크 효율, 및 29,000 RPM의 무부하 속도를 갖는다.
도 27을 참조하면, 전류(334), 효율(338), 속도(342) 및 모터 전력 출력(346)에 대한 실험 결과가 2개의 고출력 DC 공구 시스템(14)에 대해 도시되어 있다. 도시되어 있는 결과는 대략 80 mm인 고정자(46)의 직경(214) 및 대략 25 mm인 고정자 코어(110)의 길이(220)를 갖는 고출력 DC 공구 시스템(14)의 2개의 실시예에 대한 것이다. 몇몇 실시예에서, 모터 조립체(26)[대략 25 mm의 고정자 스택 길이(220)를 가짐]의 피크 전력 출력은 대략 2,000 W 내지 대략 4,000 W의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 모터 조립체(26)의 피크 전력은 단일 스트링 배터리 셀 배열(즉, 청색 트레이스)에 대해 대략 2,800 W이다. 다른 실시예에서, 모터 조립체(26)의 피크 전력은 2개의 병렬 스트링 배터리 셀 배열(즉, 녹색 트레이스)에 대해 대략 3,500 W이다. 몇몇 실시예에서, 모터 조립체(26)[대략 25 mm의 고정자 스택 길이(220) 및 0.7 mm 와이어의 54개의 코일 권선을 가짐]의 피크 전력은 대략 43 in-lbs에서 대략 4,500 W이고, 대략 75 in-lbs의 스톨 토크, 14 in-lbs에서 대략 87%의 피크 효율, 및 20,000 RPM의 무부하 속도를 갖는다.
도 28은 전자 조립체(22) 및 모터 조립체(26)를 도시하고 있는 조합체(10)의 일 실시예의 단순화된 블록도이다. 전자 조립체(22)는 제1 제어기(402), 제2 제어기(406), 인버터 브리지(410) 및 트리거 조립체(414)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 도 3 내지 도 6b와 관련하여, 모터 조립체(26)는 모터(34) 및 회전자 위치 감지 조립체(42)를 포함한다. 전자 조립체(22)는 예를 들어, 모드 선택기 스위치, 스피드 다이얼(speed dial), 클러치 설정 유닛 등과 같은 부가의 사용자 입력(도시되어 있지 않음)을 또한 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 조립체(22)는 트리거 조립체(414)에 추가하여 또는 트리거 조립체 대신에 전원 스위치(도시되어 있지 않음)를 포함할 수도 있다.
조합체(10)의 기능은 제1 제어기(402)와 제2 제어기(406) 사이에서 분할될 수도 있다. 예를 들어, 제1 제어기(402)는 조합체(10)의 주 제어기일 수도 있고, 반면 제2 제어기(406)는 조합체(10)의 하나 이상의 애플리케이션을 제어하는 애플리케이션 제어기이다. 몇몇 실시예에서, 제2 제어기(406)는 인버터 브리지(410) 및 모터(34)의 작동을 제어하는 모터 제어기일 수도 있고, 제1 제어기(402)는 조합체(10)의 다른 기능을 수행하는 주 제어기일 수도 있다. 고용량 및 고출력 조합체(10)의 기능 부하를 분배함으로써, 그리고 특히 제1 제어기(402)로부터 모터 제어 기능을 분리함으로써, 열 부하가 제1 제어기(402)와 제2 제어기(406) 사이에 분배된다. 이러한 열 분배는 이에 의해 조합체(10)의 열 특성을 감소시킨다.
몇몇 실시예에서, 제1 제어기(402) 및/또는 제2 제어기(406)는 개별 메모리를 갖는 마이크로프로세서로서 구현된다. 다른 실시예에서, 제1 제어기(402) 및/또는 제2 제어기(406)는 마이크로제어기(동일 칩 상에 메모리를 가짐)로서 구현될 수도 있다. 다른 실시예에서, 제1 제어기(402) 및/또는 제2 제어기(406)는 예를 들어, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array: FPGA), 응용 주문형 집적 회로(ASIC), 하드웨어 구현 상태 기계 등과 같이 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수도 있고, 메모리는 이에 따라 요구되거나 수정되지 않을 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 제어기(406) 및 모터 조립체(26)는 단일 모터 패키지의 부분일 수도 있다. 이 모터 패키지는 미래의 용례를 위한 모듈성을 제공한다. 예를 들어, 모터 조립체(26) 및 제2 제어기(406)를 각각 포함하는 다수의 모터 패키지는 조합체(10)로 조립되고 단일의 제1 제어기(402)에 의해 제어될 수도 있다.
조합체(10)의 중단 없는 작동을 유지하기 위해 제1 제어기(402)와 제2 제어기(406) 사이에 통신 프로토콜이 구현될 수도 있다. 일 예에서, 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)는 직렬 주변장치 인터페이스(serial peripheral interface: SPI) 버스와 같은 통신 버스(418)를 통해 통신할 수도 있다. 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)는 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)가 특정 시간 간격으로 통신을 교환하도록 구성될 수도 있다. 시간 간격은 예를 들어, 3 밀리초(ms) 내지 15 ms일 수도 있다. 제1 제어기(402)는 또한 이하에 설명된 바와 같이, 통신 링크(422)를 통해 배터리 제어기와 통신할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 제2 제어기(406)는 인버터 브리지(410)를 통해 모터(34)의 작동을 제어한다. 도 28을 참조하면, 제1 제어기(402)는 트리거 조립체(414)에 통신 가능하게 결합된다. 트리거 조립체(414)는 예를 들어, 트리거가 제1 제어기(402)로 당겨지는 거리의 지시를 결정하고 제공하기 위한 전위차계, 거리 센서 등을 포함할 수도 있다. 제1 제어기(402)는 트리거 정보를 판독 및 처리하고 트리거 정보를 제2 제어기(406)에 제공한다. 제2 제어기(406)는 회전자 위치 센서 조립체(42)에 통신 가능하게 결합된다. 전술한 바와 같이, 회전자 위치 센서 조립체(42)는 회전자(50)의 절대 회전 위치 및/또는 회전자(50)의 회전 속도를 제공한다. 제2 제어기(406)는 제1 제어기(402)로부터 수신된 신호(즉, 트리거 정보) 및 회전자 위치 센서 조립체(42)에 기초하여 인버터 브리지(410)를 통해 모터(34)의 개루프 제어 또는 폐루프 제어를 수행한다. 몇몇 실시예에서, 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)는 회전자 위치 센서 조립체(42)에 통신 가능하게 결합되어 회전 속도를 모니터링하기 위한 리던던시(redundancy)를 제공한다.
도 29를 참조하면, 인버터 브리지(410)는 전동 공구(10)의 3상(예를 들어, U, V 및 W) 모터(34)로의 전력 공급을 제어한다. 인버터 브리지(410)는 모터(34)의 각각의 위상에 대한 게이트 드라이버(426), 하이-사이드(high-side) FET(430) 및 로우-사이드(low-side) FET(434)를 포함한다. 하이-사이드 FET(430) 및 로우-사이드 FET(434)는 대응 게이트 드라이버(426)에 의해 제어된다.
몇몇 실시예에서, 인버터 브리지(410)는 각각의 위상에 대한 중복 전류 경로를 제공하기 위해 위상마다 하나 초과의 하이-사이드 FET(430) 및 하나 초과의 로우-사이드 FET(434)를 포함할 수도 있다. 도 29는 단지 하나의 세트의 게이트 드라이버(426), 하이-사이드 FET(430) 및 로우-사이드 FET(434)만을 도시하고 있지만, 인버터 브리지(410)는 모터(34)의 각각의 위상마다 하나씩, 3개의 세트의 게이트 드라이버(426), 하이-사이드 FET(430) 및 로우-사이드 FET(434)를 포함한다.
하이-사이드 FET(430)는 하이-사이드 FET(430)의 드레인(drain)에서 배터리 전력 공급을 수신한다. 하이-사이드 FET(430)의 소스(source)는 하이-사이드 FET(430)가 폐쇄될 때 모터(34)에 배터리 전력 공급을 제공하기 위해 모터(34)[예를 들어, 모터(34)의 위상 코일(134)]에 연결된다. 달리 말하면, 하이-사이드 FET(430)는 배터리 전력 공급부와 모터 위상 코일(134) 사이에 연결된다.
로우-사이드 FET(434)의 드레인은 모터(34)[예를 들어, 모터(34)의 위상 코일(134)]에 연결되고, 로우-사이드 FET(434)의 소스는 접지에 연결된다. 달리 말하면, 로우-사이드 FET(434)는 모터 위상 코일(134)과 접지 사이에 연결된다. 로우-사이드 FET(434)는 폐쇄될 때 모터 위상 코일(134)과 접지 사이에 전류 경로를 제공한다.
FET(430, 434)가 폐쇄[또는 온(ON)]될 때, FET(430, 434)는 위상 코일(134)을 통한 전류 흐름을 허용한다. 대조적으로, FET(430, 434)가 개방[또는 오프(OFF)]될 때, FET(430, 434)는 위상 코일(134)을 통한 전류 흐름을 방지한다. FET(430, 434)는 비교적 높은 드레인-소스 항복 전압(예를 들어, 120 V 내지 210 V), 비교적 높은 연속 드레인 전류(예를 들어, 50 A 내지 90 A), 비교적 높은 펄스 드레인 전류(예를 들어, 300 A 초과), 및 3 밀리옴(mΩ) 내지 15 mΩ의 드레인-소스 온-상태 저항(RDS(on))을 특징으로 한다.
대조적으로, 기존의 전동 공구에 사용되는 FET는 이러한 높은 전압 및 전류 특성에 대해 정격화되지 않는다. 이에 따라, 기존의 전동 공구는 이러한 높은 전류 및 전압 특성을 취급하는 것이 가능하지 않을 것이다.
게이트 드라이버(426)는 FET(430, 434)에 게이트 전압을 제공하여 FET(430, 434)가 개방 또는 폐쇄되도록 제어한다. 게이트 드라이버(426)는 배터리 팩(18)으로부터 작동 전력 공급(예를 들어, 저전압 전력 공급)을 수신한다. 게이트 드라이버(426)는 또한 제2 제어기(406)로부터, 하이-사이드 전류 경로와 로우-사이드 전류 경로에 대해 각각 하나씩, 제어 신호를 수신한다. 게이트 드라이버(426)는 제2 제어기(406)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여 (예를 들어, 저전압 전력 공급으로부터) 제어 게이트 전압을 FET(430, 434)에 제공한다.
몇몇 실시예에서, 제2 제어기(406) 및 게이트 드라이버(426)는 모터(34)를 작동시키기 위해 단지 로우-사이드 FET(434)만을 제어할 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 제어기(406) 및 게이트 드라이버(426)는 모터(34)를 작동시키기 위해 단지 하이-사이드 FET(430)만을 제어할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 제어기(406) 및 게이트 드라이버(426)는 모터(34)를 작동시키고 FET(430, 434)들 사이에 열 부하를 분배하기 위해 하이-사이드 FET(430)를 제어하는 것과 로우-사이드 FET(434)를 제어하는 것 사이에서 교번한다.
몇몇 실시예에서, 인버터 브리지(410)는 모터에 흐르는 전류를 검출하기 위해 전류 경로에 제공된 전류 센서(도시되어 있지 않음)를 또한 포함할 수도 있다. 전류 센서의 출력은 제2 제어기(406)에 제공된다. 제2 제어기(406)는 전류 센서의 출력에 기초하여 모터(34)를 더 제어할 수도 있다.
도 28을 참조하면, 방전 스위치(438)가 조합체(10)의 전력 단자와 인버터 브리지(410) 사이의 전류 경로 상에 제공된다. 방전 스위치(438)는 예를 들어, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field effect transistor: MOSFET)를 사용하여 구현될 수도 있다. 방전 스위치(438)가 개방될 때, 전력 단자와 인버터 브리지(410) 사이에서 전류 흐름이 정지된다. 방전 스위치(42)가 폐쇄될 때, 전력 단자와 인버터 브리지(410) 사이에 전류 흐름이 재개된다.
방전 제어기(442)는 방전 스위치(438)를 제어한다[즉, 방전 스위치(438)를 개폐함]. 방전 제어기(442)는 논리 회로, 하드웨어 구현 상태 기계, 전자 프로세서 등일 수도 있다. 방전 제어기(442)는 제1 제어기(402), 제2 제어기(406), 및 트리거로부터 입력을 수신하고, 제어 신호를 방전 스위치(438)에 제공한다. 방전 제어기(442)는 또한 방전 스위치(438)가 개방 또는 폐쇄되었는지 여부를 지시하는 상태 지시를 제1 제어기(402)에 제공할 수도 있다.
방전 스위치(438)를 사용하여 전동 공구(10)의 방전 제어 방안을 구현하기 위한 다수의 기술이 고려될 수도 있다. 일 예에서, 방전 제어기(442)는 제1 제어기(402), 제2 제어기(406), 및 트리거 조립체(414)로부터의 입력으로 투표 시스템(voting system)을 구현하는 AND 게이트일 수도 있다. 방전 제어기(442)는, 단지 트리거, 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)가 방전 스위치(438)를 폐쇄하기 위한 제어 신호를 제공할 때에만 방전 스위치(438)를 폐쇄할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 트리거가 작동되고 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)가 작동 준비될 때 모터(34)를 작동시키기 위해 방전 스위치(438)를 폐쇄하는 것이 바람직할 수도 있다. 이들 실시예에서, 방전 제어기(442)는, 단지 방전 제어기(442)가 트리거, 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)로부터 방전 스위치(438)를 폐쇄하기 위한 신호를 수신할 때에만 방전 스위치(438)를 폐쇄할 수도 있다. 이에 따라, 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406) 중 하나가 문제를 검출하는 것에 기인하여 인터럽트(interrupt)를 발생시킬 때, 또는 트리거가 해제될 때, 방전 제어기(442)는 방전 스위치(438)를 개방하여 인버터 브리지(410)로의 전류 흐름을 방지한다. 몇몇 실시예에서, 제1 제어기(402) 또는 제2 제어기(406)가 과전압 조건, 과전류 조건, 과열 조건 등을 검출할 때, 제1 제어기(402) 또는 제2 제어기(406)는 방전 스위치(438)를 개방하기 위해 방전 제어기(442)에 대한 신호를 발생시키거나 또는 종료할 수도 있다.
도 30은 전자 조립체(22)를 포함하는 전동 공구(10)의 인쇄 회로 기판(PCB) 조립체(446)를 도시하고 있다. 히트 싱크(450)가 PCB 조립체(446) 상에 제공되어 전자 조립체(22)에 의해 방출되는 임의의 열을 흡수한다.
제1 제어기(402), 제2 제어기(406), 인버터 브리지(410), 방전 제어기(442)는 조합체(10)의 전력 전자 기기를 형성한다. 전력 전자 기기는 디바이스 하우징 내에 분산될 수도 있다. 종합하면, 전력 전자 기기는 대략 120 mm 내지 대략 220 mm의 범위 내의 길이, 대략 65 mm 내지 대략 120 mm의 범위 내의 폭, 및 대략 35 mm 내지 대략 65 mm의 범위 내의 높이를 형성한다. 종합하면, 전력 전자 기기는 대략 7,800 mm2 내지 대략 26,400 mm2의 범위 내의 면적 및 대략 273,000 mm3 내지 대략 1,716,000 mm3의 범위 내의 체적을 갖는다.
도 31을 참조하면, 공구 단자 블록(454)은 포지티브 전력 단자(458), 접지 단자(462), 저출력 단자(466), 포지티브 전송 단자(470), 네거티브 전송 단자(474), 포지티브 수신기 단자(478) 및 네거티브 수신기 단자(482)를 포함한다. 포지티브 전력 단자(458) 및 접지 단자(462)는 배터리 팩(18)의 전력 단자(즉, 포지티브 배터리 단자 및 접지 단자)에 접속되어 조합체(10)의 작동을 위한 주 방전 전류를 수신한다. 저출력 단자(466)는 배터리 팩(18)의 저출력 단자로부터 저출력 전압 공급을 수신하여 공구의 특정 기능부에 전력 공급한다. 유사한 단자 배열이 2017년 3월 24일 출원된 미국 가특허 출원 제62/475,951호, 및 2018년 3월 23일 출원된 미국 특허 출원 제15/934,798호에 설명되고 예시되어 있으며, 이들 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
포지티브 전송 단자(470), 네거티브 전송 단자(474), 포지티브 수신기 단자(478), 네거티브 수신기 단자(482)는 함께 조합체(10)의 "통신 단자"라 칭할 수도 있다. 통신 단자는 배터리 팩(18)과 전동 공구(14) 사이의 차등 통신(differential communication)을 허용한다. 다른 실시예에서, 공구 통신 단자는 전이중 표준(full-duplex standard)(예를 들어, RS485 표준)을 따른다.
다시 도 28을 참조하면, 포지티브 전력 단자(458) 및 접지 단자(462)는 인버터 브리지(410)에 전기적으로 결합되고 모터(34)를 작동시키기 위한 전류 경로를 제공한다. 통신 단자[즉, 포지티브 전송 단자(470), 네거티브 전송 단자(474), 포지티브 수신기 단자(478) 및 네거티브 수신기 단자(482)]는 예를 들어 전동 공구 송수신기(도시되어 있지 않음)를 통해 제1 제어기(402)에 결합될 수도 있다. 통신 단자는 제1 제어기(402)와 배터리 팩 제어기 사이에 통신 링크(422)를 제공한다.
도 74는 고출력 DC 공구 시스템(14)의 전력 구역의 단순화된 개략도를 도시하고 있다. 고출력 DC 공구 시스템(14)은 예를 들어, 제1 전력 구역(970) 및 제2 전력 구역(974)을 포함한다.
제1 전력 구역(970)은 제1 로우 드롭아웃(low-dropout: LDO) 레귤레이터(regulator)(978), 제2 LDO 레귤레이터(982), 및 복수의 제1 커패시터를 포함하는 아이들(idle) 전력 구역일 수 있다. 제1 LDO 레귤레이터(978), 제2 LDO 레귤레이터(982), 및 복수의 제1 커패시터는 제1 전력 구역(970)의 구성요소에 전력 공급을 제공한다. 제1 전력 구역(970)은 일반적으로 항상 온(ON) 상태여야 하는 구성요소만을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 전력 구역(970)은 제1 제어기(402) 및 블루투스(Bluetooth)® 저에너지(Bluetooth Low-Energy: BLE) 모듈을 포함할 수도 있다. 제1 전력 구역(970)은 낮은 전류 정격을 갖고 고출력 DC 공구 시스템(14)의 아이들 기간 동안 적은 양의 정지 전류(quiescent current)(Iq)를 인출한다.
제2 전력 구역(974)은 제3 LDO 레귤레이터(986) 및 복수의 제2 커패시터를 포함하는 활성 전력 구역일 수도 있다. 제3 LDO 레귤레이터(986) 및 복수의 제2 커패시터는 고출력 DC 공구 시스템(14)의 활성 기간 동안 저출력 전압 공급에 의해 전력 공급되는 고출력 DC 공구 시스템(14)의 나머지 구성요소에 전력 공급을 제공한다. 이에 따라, 제2 전력 구역(974)은 제2 제어기(406), 트리거 조립체(414), 사용자 인터페이스 등을 포함할 수도 있다. 제2 전력 구역(974)은 전동 공구의 작동 중에 요구되는 고성능에 집중된다. 전력 손실 이벤트 중에, 제1 전력 구역은 복수의 제2 커패시터에 의해 전력 공급될 수도 있다.
도 32 내지 도 51은 배터리 팩(18, 18A)의 다수의 실시예를 도시하고 있다. 배터리 팩(18)은, 원하는 방전 출력[예를 들어, 공칭 전압(예를 들어, 20 V, 40 V, 60 V, 80 V, 120 V) 및 전류 용량]을 제공하기 위해 직렬로 접속된 다수의(예를 들어, 10개의) 배터리 셀을 각각 갖는 하나 이상의 셀 스트링을 포함할 수도 있다. 이에 따라, 배터리 팩(18, 18A)은 "20S1P"(도 32 내지 도 41 참조), "20S2P"(도 42 내지 도 51 참조) 등의 구성을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 배터리 셀의 다른 조합도 또한 가능하다.
각각의 배터리 셀은 3 V 내지 5 V의 공칭 전압을 가질 수도 있고 3 Ah 내지 5 Ah의 공칭 용량을 가질 수도 있다. 각각의 배터리 셀은 최대 약 21 mm의 직경 및 최대 약 71 mm의 길이를 갖는다. 배터리 셀은 예를 들어, 리튬(Li), 리튬 이온(Li-ion), 다른 리튬계 화학 물질, 니켈-카드뮴(NiCd), 니켈-금속 수소화물(예로서, NiMH) 등과 같은 임의의 재충전 가능한 배터리 셀 화학 물질 유형일 수도 있다.
도 32 내지 도 41을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 20S1P 구성을 갖는 배터리 팩(18)이 도시되어 있다. 배터리 팩(18)은 지지부(490) 및 배터리 단자 블록(494)을 갖는 배터리 팩 하우징(486)을 포함한다. 배터리 팩 하우징(486)은 배터리 셀, 배터리 제어기 등을 포함하는 배터리 팩(18)의 구성요소를 에워싼다. 지지부(490)는 조합체(10)의 상보적 돌출부/리세스(492)(도 73에 도시되어 있음)와 협력하는 돌출부/리세스(498)를 갖는 슬라이드온(slide-on) 장치를 제공한다.
도 34를 참조하면, 배터리 팩(18)은 대략 260 mm 내지 대략 280 mm의 범위 내의 길이(502)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 길이(502)는 대략 270 mm이다. 도 37을 참조하면, 배터리 팩(18)은 대략 90 mm 내지 대략 110 mm의 범위 내의 폭(506)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 폭(506)은 대략 100 mm이다. 도 36을 참조하면, 배터리 팩(18)은 대략 96 mm 내지 대략 116 mm의 범위 내의 높이(510)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 높이(510)는 대략 106 mm이다. 배터리 팩(18)의 총 중량은 대략 5.5 lbs 내지 6.5 lbs의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 배터리 팩(18)의 총 중량은 대략 6 lbs이다.
도 32 내지 도 41을 참조하면, 배터리 팩(18)은 대략 150 mΩ 내지 대략 160 mΩ의 범위의 AC 내부 저항(AC internal resistance: ACIR)을 갖는다. 배터리 팩(18)은 대략 220 mΩ 내지 대략 260 mΩ의 범위 내의 DC 내부 저항을 갖는다.
도 42 내지 도 51을 참조하면, 20S2P 구성을 갖는 배터리 팩(18A)이 몇몇 실시예에 따라 도시되어 있다. 배터리 팩(18A)은 20개의 직렬 접속된 셀의 2개의 셀 스트링을 포함하고, 셀 스트링은 병렬로 접속되어 있다. 도 51은 배터리 팩(18A)의 단면도이고, 배터리 팩 하우징(486)의 격벽(522)에 의해 분리된 제1 셀 스트링(514) 및 제2 셀 스트링(518)을 도시하고 있다.
도 44를 참조하면, 배터리 팩(18A)은 대략 260 mm 내지 대략 280 mm의 범위 내의 길이(526)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 길이(526)는 대략 270 mm이다. 도 46을 참조하면, 배터리 팩(18A)은 대략 171 mm 내지 대략 191 mm의 범위 내의 폭(530)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 폭(530)은 대략 181 mm이다. 도 47을 참조하면, 배터리 팩(18A)은 대략 96 mm 내지 대략 116 mm의 범위 내의 높이(534)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 높이(534)는 대략 106 mm이다. 배터리 팩(18A)의 총 중량은 대략 10.25 lbs 내지 11.25 lbs의 범위 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 배터리 팩(18A)의 총 중량은 대략 10.75 lbs이다.
도 42 내지 도 51을 참조하면, 배터리 팩(18A)은 대략 75 mΩ 내지 대략 80 mΩ의 범위의 AC 내부 저항(ACIR)을 갖는다. 배터리 팩(18A)은 대략 130 mΩ 내지 대략 170 mΩ의 범위 내의 DC 내부 저항을 갖는다.
도 52를 참조하면, 배터리 단자 블록(494)은 배터리 팩(18)과 전동 공구(14)를 전기적으로 접속하도록 작동 가능하고, 도시되어 있는 바와 같이, 포지티브 배터리 단자(538), 접지 단자(542), 충전기 단자(546), 저출력 단자(550), 포지티브 전송 단자(554), 네거티브 전송 단자(558), 포지티브 수신기 단자(562), 및 네거티브 수신기 단자(566)를 포함한다. 포지티브 배터리 단자(538) 및 접지 단자(542)는 전동 공구(14)의 전력 단자[즉, 포지티브 전력 단자(458) 및 접지 단자(462)]에 접속 가능하고, 전동 공구(14)의 작동을 위한 주 방전 전류를 제공한다. 충전기 단자(546) 및 접지 단자(542)는 충전기의 충전 단자에 접속되고 배터리 팩(18)의 배터리 셀을 충전하기 위해 충전 전류를 받아들인다. 몇몇 실시예에서, 배터리 팩 단자(538, 542)는 더 양호한 열 분배 능력 및 내구성을 제공하기 위해 F-Tec 재료(구리, 인 재료)로 제조될 수도 있다.
접지 단자(542)는 배터리 팩(18)과 전동 공구(14) 사이의 공통 기준을 형성할 수도 있다. 저출력 단자(550)는 전동 공구(14)의 특정 기능부에 전력을 공급하기 위해 전동 공구(14)에 저출력 전압 공급을 제공한다. 예를 들어, 저출력 전압 공급은 전동 공구(14)의 제1 제어기(402), 제2 제어기(406), 게이트 드라이버(426), 지시기(예를 들어, LED), 통신 모듈 등에 전력을 공급하는 데 사용될 수도 있다.
포지티브 전송 단자(554), 네거티브 전송 단자(558), 포지티브 수신기 단자(562), 및 네거티브 수신기 단자(566)는 함께 배터리 팩(18)의 "배터리 통신 단자"라 칭할 수도 있다. 배터리 통신 단자는 배터리 팩(18)과 전동 공구(14) 또는 충전기 사이의 차등 통신을 허용한다. 배터리 통신 단자 및 전동 공구(14)의 통신 단자는 함께 통신 링크(422)라 칭할 수도 있다. 다른 실시예에서, 통신 단자는 전이중 표준(예를 들어, RS485 표준)을 따른다.
도 53은 배터리 팩(18)의 단순화된 블록도이다. 배터리 팩(18)은 배터리 셀(570), 배터리 제어기(574), 저출력 발전기(578), 및 배터리 송수신기(582)를 포함한다. 배터리 제어기(574)는 제1 제어기(402) 및 제2 제어기(406)와 유사한 방식으로 구현될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 배터리 방전 스위치(586)는 배터리 셀(570)과 포지티브 배터리 단자(538) 사이에 접속된다. 배터리 제어기(574)는 배터리 셀(570)의 방전을 제어하기 위해 방전 스위치(586)를 제어(예를 들어, 개폐)하도록 작동 가능하다. 몇몇 실시예에서, 충전 스위치(590)는 또한 배터리 셀(570)과 충전기 단자(546) 사이에 접속될 수도 있다. 배터리 제어기(574)는 배터리 셀(570)의 충전을 제어하기 위해 충전 스위치(590)를 제어(예를 들어, 개폐)하도록 작동 가능하다. 몇몇 실시예에서, 방전 스위치(586) 및 충전 스위치(590)가 MOSFET를 사용하여 구현될 때, 직렬인 2개의 MOSFET이 방전 스위치(586) 및 충전 스위치(590)로서 사용될 수도 있다. 이는 방전 스위치(586) 및 충전 스위치(590)가 개방될 때, 방전 스위치(586) 및 충전 스위치(590)가 어느 방향으로든 전류 흐름을 방지할 수 있게 한다.
방전 스위치(586) 및 충전 스위치(590)는 쌍극 접합 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터(FET) 등을 사용하여 구현될 수도 있다. 몇몇 실시예(도시되어 있지 않음)에서, 방전 스위치(586) 및 충전 스위치(590)는 배터리 셀(570)과 접지 단자(542) 사이의 배터리 셀(570)의 접지측에 접속될 수도 있다. 몇몇 실시예(도시되어 있지 않음)에서, 접지 단자(542)는 충전 경로 접지 단자 및 방전 경로 접지 단자로 분할될 수도 있다.
저출력 발전기(578)는 배터리 셀(570)과 저출력 단자(550) 사이에 접속된다. 저출력 발전기(578)는 저출력 단자(550)에서 전동 공구(14)에 저출력 전압 공급을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 배터리 제어기(574)는 저출력 발전기(578)의 작동을 제어하기 위해 저출력 발전기(578)에 제어 신호를 제공할 수도 있다. 저출력 발전기(578)는 도 56 내지 도 58을 참조하여 이하에 더 상세히 설명될 것이다.
도시되어 있는 예에서, 배터리 송수신기(582)는 차등 통신 송수신기(예를 들어, Texas Instruments SN65HVD7 전이중 RS-485 송수신기)로서 구현된다. 배터리 송수신기(582)는 배터리 제어기(574)로부터 전송 신호(594)를 수신하고 배터리 제어기(574)에 수신기 신호(598)를 송신한다.
배터리 송수신기(582)는 또한 통신 단자(554, 558, 562, 566)에 접속된다. 배터리 팩(18)이 전동 공구(14) 또는 충전기에 통신 신호를 전송할 때, 배터리 제어기(574)는 전송 인에이블 신호(transmission enable signal)(606)에 추가하여 전송 신호(602)를 배터리 송수신기(582)에 송신한다. 배터리 송수신기(582)가 전송 인에이블 신호(602)를 수신할 때, 배터리 송수신기(582)는 포지티브 전송 단자(554) 및 네거티브 전송 단자(558)에서 전송 신호(594)를 상보적 전송 신호로 변환한다. 배터리 송수신기(582)가 배터리 제어기(574)로부터 수신기 인에이블 신호(606)를 수신할 때, 배터리 송수신기(582)는 포지티브 수신기 단자(562) 및 네거티브 수신기 단자(566)로부터 상보적 신호를 수신하고, 상보적 신호를 단일 수신기 신호(598)로 변환하고, 수신기 신호(598)를 배터리 제어기(574)에 송신한다. 전동 공구(14)는 배터리 제어기(574)와의 통신을 제공하기 위해 유사한 방식으로 제1 제어기(402)와 상호 작용하는 전동 공구 송수신기(도시되어 있지 않음)를 유사하게 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 배터리 송수신기(582)보다는, 배터리 팩(18)이 개별 송수신 구성요소, 예를 들어 송신기 및 수신기를 포함할 수도 있다.
배터리 제어기(574)는 통신 링크(422)(예를 들어, RS-485 링크)를 통해 배터리 단자를 통해 제1 제어기(402)와 통신한다. 배터리 제어기(574)와 제1 제어기(402) 사이의 통신 링크(422)는 배터리 팩(18) 및 전동 공구(14)의 인증을 위해 또는 다른 정보[예를 들어, 배터리 팩(18)의 방전 능력]를 교환하기 위해 사용될 수도 있다. 제1 제어기(402) 및 배터리 제어기(574)는 제1 제어기(402) 및 배터리 제어기(438)가 특정 시간 간격으로 통신을 교환하도록 구성될 수도 있다. 시간 간격은 예를 들어 3 ms 내지 15 ms일 수도 있다.
배터리 제어기(574) 및 제1 제어기(402)는 "그룹화된 판독"으로서 정보를 교환한다. "그룹화된 판독"은 배터리 팩(18) 및/또는 전동 공구(14)의 측정치, 상태 등의 상이한 그룹에 관한 정보를 포함하는 다수의 데이터의 비트를 교환하는 것을 포함한다. 제어기(402, 574)는 시스템[예를 들어, 전기 디바이스 또는 전동 공구(14)]의 요구에 기초하여 다양한 유형의 데이터를 포함하는 상이한 그룹화된 판독을 교환할 수도 있다.
예를 들어, 제1 그룹에서, 배터리 제어기(574)는 간단한 통신, 서미스터 판독치 및 일반 조건 레지스터를 제1 제어기(402)에 송신할 수도 있다. 간단한 통신은 예를 들어 배터리 팩 전류, 배터리 팩 상태, "즉시 종료(imminent shutdown)" 비트 및 배터리 팩 조건을 포함한다. "즉시 종료" 비트는 배터리 팩(18)이 거의 고장 상태에 있는지 여부에 관한 참 신호 또는 거짓 신호를 제공한다. 일반 조건 레지스터는 예를 들어, 온도, 충전 상태 등에 관한 에러 및 경고를 포함한다.
제2 그룹에서, 배터리 제어기(574)는 간단한 통신, 일반 조건 레지스터, 배터리 팩 전압, 배터리 팩 전압 포스트 방전 스위치(438) 및 도터보드 정보를 송신할 수도 있다. 도터보드 정보는 제어기들(402, 574) 사이의 또는 제어기(402, 574)와 임의의 부착된 도터보드 사이의 통신 상태, 통신 재시도, 및 보드 인터페이스 재시도에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
제3 그룹에서, 배터리 제어기(574)는 간단한 통신, 일반 조건 레지스터, 및 동적 부하 요청을 송신할 수도 있다. 동적 부하 요청은 예를 들어, 타겟 전류, 진단 정보, 그리고 전압 및 전류 정보를 포함한다. 타겟 전류는 배터리 팩(18)이 현재 지원할 수 있는 전류량이다. 전압 및 전류 정보는 간단한 통신에서 제공되는 것과는 상이한 형태의 전압 및 전류를 포함할 수도 있다. 부가의 성능 지시기가 또한 제어기(402, 574) 사이에 교환될 수 있다.
도 54는 배터리 제어기(574), 제1 제어기(402) 및/또는 제2 제어기(406)에 의해 구현되는 통신 프로토콜의 하나의 예시적인 방법(610)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(610)은 블록 614에서 시작하여 통신 링크(422)가 활성인지 여부를 결정한다(블록 618). 통신 링크(422)는 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)에 결합될 때 그리고 전동 공구(14)가 아이들 상태에 있지 않을 때 활성이다. 통신 링크(422)는 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)로부터 탈착될 때 또는 전동 공구(14)가 아이들 상태일 때 비활성이다. 통신 링크(422)가 비활성일 때, 배터리 제어기(574)는 매 시간 간격 후에, 예를 들어 매 4 ms 후에 통신 링크(422)의 상태를 계속 점검한다.
통신 링크(422)가 활성일 때, 배터리 제어기(574) 및/또는 제1 제어기(402)는 임의의 데이터(예를 들어, 그룹화된 판독)가 사전 결정된 시간 간격 내에 수신되었는지 여부를 결정한다(블록 622). 예를 들어, 배터리 제어기(574)는 임의의 데이터가 마지막 10 ms 이내에 수신되었는지 여부를 결정한다. 배터리 제어기(574) 및/또는 제1 제어기(402)가 어떠한 데이터도 마지막 10 ms 이내에 수신되지 않았다고 결정할 때, 배터리 제어기(574) 및/또는 제1 제어기(402)는 통신 실패 인터럽트를 발생한다(블록 626). 통신 실패 인터럽트가 발생할 때, 배터리 제어기(574) 및/또는 제1 제어기(402)는 배터리 팩(18) 및 전동 공구(14)의 기능을 각각 중단한다. 방법(610)은 통신 링크(422)가 활성인지의 여부 및 통신 링크(422)가 활성일 때의 시간 간격 내에 데이터가 수신되는지 여부를 계속 점검한다.
도 55는 배터리 제어기(574), 제1 제어기(402) 및/또는 제2 제어기(406)에 의해 구현되는 통신 프로토콜의 하나의 예시적인 방법(630)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(630)은 블록 634에서 시작하여 통신 링크(422)가 활성인지 여부를 결정한다(블록 638). 통신 링크(422)는 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)에 결합될 때 그리고 전동 공구(14)가 아이들 상태에 있지 않을 때 활성이다. 통신 링크(422)는 배터리 팩(18)이 전동 공구로부터 탈착될 때 또는 전동 공구(14)가 아이들 상태일 때 비활성이다.
통신 링크(422)가 활성일 때, 방법(630)은 데이터(예를 들어, 그룹화된 판독)가 사전 결정된 시간 간격 내에 송신되었는지 여부를 결정한다(블록 642). 예를 들어, 제1 제어기(402)는 임의의 데이터가 마지막 4 ms 이내에 송신되었는지 여부를 결정한다. 제1 제어기(402)가 데이터가 마지막 4 ms 동안 송신되었다고 결정할 때, 방법(630)은 통신 링크(422)의 상태를 연속적으로 결정하기 위해 블록 638로 복귀한다.
배터리 제어기(574) 및/또는 제1 제어기(402)가 데이터가 해당 시간 간격 동안 송신되지 않았다고 결정할 때, 상기 방법은 제어기(402, 578)가 성공적으로 작동하는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 배터리 제어기(574) 및/또는 제1 제어기(402)는 에러 또는 다른 인터럽트를 점검한다. 제어기(402, 574)가 성공적으로 작동할 때, 방법(630)은 확인응답 패킷 또는 그룹화된 판독을 송신하는 단계를 포함한다(블록 650). 예를 들어, 제1 제어기(402)가 제1 제어기(402)가 성공적으로 작동하고 있다고 결정할 때, 제1 제어기(402)는 확인응답 패킷 또는 그룹화된 판독을 배터리 제어기(574)에 송신한다.
제어기(402, 574)가 성공적으로 작동하지 않을 때, 방법(630)은 (예를 들어, 그룹화된 판독으로서) 상태 패킷의 에러를 보고하는 단계를 포함한다(블록 654). 예를 들어, 배터리 제어기(574)가 배터리 제어기(574)가 성공적으로 작동하지 않는 것으로 결정할 때, 배터리 제어기(574)는 에러 상태 패킷을 제1 제어기(402)에 송신한다. 다른 실시예에서, 배터리 제어기(574)는 에러 패킷을 송신할 수도 있다.
저출력 단자(550)의 목적은 공구 전자 기기가 파워 업(power up)할 수도 있는 독립적인 전류 제한 저출력 경로를 제공하는 것이다. 이에 따라, 공구 전자 기기는 제어된 방식으로 파워 업될 수도 있다. 게다가, 도시되어 있는 저출력 발전기(578)는 저출력 모드 및 고출력 모드로 이루어진다. 저출력 모드는 전동 공구(14) 및 배터리 팩(18) 양자 모두가 슬립(sleep) 상태에 있을 때 최소량의 정지 전류를 제공한다. 정상 방전 작동 중에, 모든 공구 전자 기기가 작동할 수도 있도록 고출력 모드가 인에이블링(enabling)된다.
도 56은 저출력 발전기(578)의 저전류 공급 회로(658)의 일 실시예의 단순화된 블록도이다. 저전류 공급 회로(658)는 전압 루프(662) 및 전압 루프(662) 내의 전류 루프(666)를 포함한다. 저전류 공급 회로(658)는 포지티브 단자(670) 및 네거티브 단자(674)를 통해 배터리 셀(570)로부터 입력 전력을 수신한다. 단자(586, 590)를 통해 수신된 입력 전력의 공칭 전압 범위는 예를 들어 40 볼트(V) 내지 80 V일 수도 있다.
퓨즈(678)가 포지티브 단자(670)에 접속되어, 과전류가 저전류 공급 회로(658)를 통해 흐를 때 회로 차단기로서 작용한다. 퓨즈(678)는 저전류 공급 회로(658)가 방해 트립핑(nuisance tripping) 없이 순간적으로 더 높은 전류를 허용하도록 저전류 공급 회로(658)의 전류 출력보다 높은 전류에 대해 정격화될 수도 있다. 일 예에서, 퓨즈(678)는 퓨즈(678)의 방해 트립핑 없이 100 mA의 출력 전류를 허용하기 위해 125 V에서 200 mA로 정격화될 수도 있다.
전압 루프(662)는 스위치(682), 전압 분할기(686) 및 전압 레귤레이터(690)를 포함한다. 스위치(682)는 배터리 셀(570)과 저출력 단자(550) 사이에 접속된다. 도시되어 있는 실시예에서, 스위치(682)의 입력은 퓨즈(678)의 출력에 접속되고, 스위치(682)의 출력은 저출력 단자(550)에 접속된다. 풀업 회로(694)가 스위치(682)의 입력과 제어 입력 사이에 접속되어, 스위치(682)가 배터리 셀(570)과 저출력 단자(550) 사이에 전류를 전도할 수 있게 하는 방식으로 스위치(682)를 편향 상태로 유지한다. 스위치(682)의 제어 입력은 전압 레귤레이터(690)에 의해 변조된다.
전압 분할기(686)는 저출력 단자(550)와 접지 단자(542) 사이에 접속된다. 전압 분할기(686)는 저항기를 포함할 수도 있는데, 그 저항값은 전압 레귤레이터(690)에 제공될 수도 있는 원하는 기준 전압에 기초하여 선택될 수도 있다. 전압 레귤레이터(690)는 마이크로 파워 전압 레귤레이터일 수도 있다.
전압 루프(662)는 저출력 단자(550)에서 전압을 일정하게 유지하도록 작동한다. 저출력 단자(550)에서의 부하가 증가할 때, 전압 분할기(686)를 가로지르는 전압이 감소한다. 그 결과, 전압 레귤레이터(690)에 제공되는 기준 전압이 감소하고, 이는 이어서 스위치(682)의 제어 입력에서의 전류를 감소시킨다. 제어 입력에서의 전류는 또한 풀업 회로(694)를 통한 전류이다. 이와 같이, 스위치(682)의 입출력 전압이 증가하고, 이는 이어서 더 많은 전류를 전도하고 저출력 단자(550)에 제공된 전압을 증가시키는데, 이 전압은 또한 전압 분할기(686)를 가로지르는 전압이다. 안정기 회로(698)가 전압 루프(662)를 안정화시키기 위한 보상 네트워크를 형성하는 데 사용될 수도 있다.
전류 루프(666)는 과전류 또는 단락 회로 조건의 경우에 저전류 공급 회로(658)를 보호한다. 전류 루프(666)는 전류 출력을 일정한 제2 부하 전류(예를 들어, 60 mA)로 감소시키기 전에 사전 규정된 시간 간격(예를 들어, 시간) 동안 제1 부하 전류(예를 들어, 180 mA)를 허용하는 폴드백(fold-back) 특징부를 갖도록 설계될 수도 있다. 전류 루프(666)는 전류 레귤레이터(702), 전류 센서(706)(예를 들어, 전류 감지 저항) 및 타이머 회로(710)를 포함한다.
전류 레귤레이터(702)는, 전류 센서(706)가 저전류 공급 회로(658)가 제1 부하 전류를 출력하고 있다는 것을 지시할 때까지 스위치(682)의 제어 입력에서 전압을 변조한다. 전류 레귤레이터에 접속되는 타이머 회로(710)는, 그 전에 부하 전류가 제1 부하 전류로부터 제2 부하 전류로 강하되는 원하는 타이밍에 기초하여 선택될 수도 있다.
전류 레귤레이터가 스위치(682)를 변조하는 것과 대략 동시에, 타이머 회로(710)의 커패시터가 충전된다. 예를 들어, 타이머 회로(710)의 커패시터 값은 타이머 회로(710)의 커패시터가 700 ms 내에 충전되도록 선택될 수도 있다. 타이머 회로(710)의 커패시터가 충전될 때, 전류 레귤레이터(702)는 전류 출력이 제2 부하 전류(예를 들어, 60 mA)에 도달할 때까지 스위치(682)의 제어 입력에서 전압을 변조한다.
도 57은 저출력 발전기(578)의 고전류 공급 회로(714)의 일 실시예의 단순화된 회로도이다. 도시되어 있는 예에서, 고전류 공급 회로(714)는 퓨즈(718), 입력 스위치(722), 인에이블 스위치(726), 플라이백 컨버터(730), 시동 회로(734), 클램프 회로(738), 1차 스위치(742) 및 변압기 회로(746)를 포함한다. 퓨즈(718)는 고전류 공급 회로(714)를 단락 고장으로부터 보호한다. 퓨즈(718)는 예를 들어 500 mA의 공칭 정격을 가질 수도 있다. 퓨즈(718)는 낮은 라인 입력에서 최대 전력 작동을 허용하도록 치수 설정될 수도 있다.
인에이블 입력(750), 예를 들어 웨이크업 신호가 인에이블 스위치(726)에 인가될 때, 인에이블 스위치(726)는 입력 스위치(722)를 폐쇄하며, 이에 의해 배터리 셀(305)로부터의 전류가 고전류 공급 회로(714)로 흐르게 한다. 시동 회로(734)는 컨버터(730)를 작동시키기 위한 초기 전력 공급을 제공한다.
도 58은 시동 회로(734)의 일 실시예를 도시하고 있다. 도시되어 있는 예에서, 시동 회로(734)는 스위치(754), 커패시터(758) 및 전압 레귤레이터(762)를 포함한다. 스위치(754) 및 커패시터(758)는 포지티브 전력 공급부(766)와 접지(770) 사이에 직렬로 접속된다. 전압 레귤레이터(762)는 포지티브 전력 공급부(766)와 접지(770) 사이에서 스위치(754) 및 커패시터(758)에 병렬로 접속된다.
초기에, 커패시터(758)를 가로지르는 전압은 0일 수도 있다. 전압 레귤레이터(762)는 예를 들어, 스위치(754)의 게이트에 15 V 기준을 제공한다. 전력이 시동 회로(734)에 인가됨에 따라, 스위치(754)는 턴온(turn on)된다. 커패시터(758)는 이어서 스위치(754)의 드레인 전류에 의해 충전된다. 커패시터(758)를 가로지르는 전압이 예를 들어 대략 8 V 일 때, 시동 회로(734)는 컨버터(730)에 전력을 공급한다.
도 57로 복귀하면, 컨버터(730)가 시동 전력을 수신할 때, 컨버터(730)는 1차 스위치(742)의 게이트를 스위칭 및 변조하기 시작한다. 결국, 컨버터(730)는 시동되고 예를 들어 대략 15 V로 조절된다. 이 시점에서, 시동 회로(734)는 턴오프될 수도 있고 컨버터(730)는 고전류 공급 회로(714)의 출력에 의해 전력이 공급될 수도 있다.
클램프 회로(738)는 변압기 회로(746)의 누출 인덕턴스에서 에너지를 관리한다. 변압기 회로(746)는 1차 권선(774) 및 3개의 2차 권선(778, 782, 786)을 포함한다. 1차 스위치(742)가 폐쇄될 때, 1차 권선(774)을 가로질러 인출된 전압은 강하되어 2차 권선(778, 782, 786)에 제공된다. 2차 권선(778)은 저출력 전압 공급 단자(550)에서 저출력 전압 공급을 제공한다. 2차 권선(782, 786)은 배터리 팩(18)의 방전 스위치(586) 및 충전 스위치(590)에 전력을 제공한다.
저출력 발전기(578)의 고전류 공급 회로(714)를 인에이블링하는 활동이 있을 때, 고전류 공급 회로(714)는 예를 들어, 고전류 공급 회로(714)를 디스에이블링(disabling)하고 저전류 공급 회로(658)를 인에이블링하기 전에 마지막으로 인지된 활동으로부터 100 ms 동안 인에이블링되어 유지될 수도 있다. 이는, 예를 들어, 배터리 팩(18)이 고장인 경우에 통신 재시작을 시도하기 위해, 충분한 시간에 순서대로 정지를 허용한다.
도 59는 전동 공구(14)의 상태를 관리하는 예시적인 방법(790)을 도시하고 있는 상태도이다. 방법(790)은 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)에 부착될 때 시작된다(상태 794). 방법(790)은 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)에 부착된 것으로 결정하는 단계를 포함한다(상태 798). 예를 들어, 제1 제어기(402)는 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)에 부착된 것으로 결정한다.
방법(790)은 또한 센서 및 제어기 초기화를 포함한다(상태 802). 배터리 팩(18)이 부착될 때, 제1 제어기(402)는 초기화 모드에 진입하여 전동 공구(14)의 센서 및 다른 전자 기기를 초기화한다. 제1 제어기(402)는 이어서 센서 및 제1 제어기(402)를 업데이트할 수도 있다(상태 806). 이러한 업데이트는 센서 및 제1 제어기(402)에 초기값을 제공하는 것을 포함할 수도 있다. 제1 제어기(402)는 이어서 아이들 상태에 진입한다(상태 810).
아이들 상태에 있을 때, 제1 제어기(402)는 활성화 신호를 찾을 수도 있고 또는 타임아웃 시퀀스를 개시할 수도 있다. 제1 제어기(402)가 활성화 신호, 예를 들어 트리거 풀(trigger pull)을 수신할 때, 제1 제어기(402)는 활성 모드로 진입하고(상태 814) 배터리 제어기(574)로부터 활성 방전 전압을 요청한다. 아이들 모드(상태 810) 및 활성 모드(상태 814)에서, 배터리 제어기(574)는 저출력 단자(550)에 고전류 공급을 제공하도록 저출력 발전기(578)를 제어한다. 제1 제어기(402)가 비활성화 신호, 예를 들어 트리거 비활성화를 수신할 때, 전력 제어기(402)는 아이들 모드로 진입한다(상태 810). 배터리 제어기(574)는 이어서 활성 방전을 정지시킬 수도 있다.
활성화 신호가 수신되기 전에 제1 제어기(402)가 타임아웃될 때, 제1 제어기(402)는 슬립 모드로 진입한다(상태 818). 제1 제어기(402)가 슬립 모드로 진입할 때(상태 818), 배터리 제어기(574)는 저출력 단자(550)에서 저전류 공급을 발생시키도록 저출력 발전기(578)를 제어한다.
도 60은 저출력 발전기(578)를 작동시키는 하나의 예시적인 방법(822)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(822)은 저출력 단자(550)에서 저전류 공급을 제공하는 단계를 포함한다(블록 826). 배터리 제어기(574)는, 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)에 삽입될 때 또는 전동 공구가 아이들 상태일 때, 저출력 단자(550)에서 저전류 공급을 출력하도록 저출력 발전기(578)를 제어할 수도 있다. 저출력 발전기(578)는 최소량의 정지 전류를 제공하기 위해 저전류 공급 회로를 작동시킨다.
방법(822)은 활성화 신호가 수신되는지 여부를 결정하는 단계를 또한 포함한다(블록 830). 활성화 신호는 배터리 제어기(574) 또는 저출력 발전기(578)에서 수신될 수도 있다. 활성화 신호는 전동 공구(10)가 작동될 준비가 되었을 때, 예를 들어 사용자가 트리거를 활성화할 때 수신된다. 활성화 신호가 수신되지 않을 때, 저출력 발전기(578)는 저출력 단자(550)에서 저전류 공급을 계속 제공한다.
활성화 신호가 수신될 때, 방법(822)은 저출력 단자(550)에 고전류 공급을 제공하는 단계를 포함한다(블록 834). 배터리 제어기(574)는 저전류 공급 회로(658)로부터 고전류 공급 회로(714)로 스위칭하고 저출력 단자(550)에서 고전류 공급을 제공하도록 저출력 발전기(578)를 제어할 수도 있다.
방법(822)은 최종 활성화 신호 이후에 사전 결정된 시간량이 경과했는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다(블록 838). 배터리 제어기(574)는 마지막 활성화 이후의 시간량을 검출할 수도 있다. 마지막 활성화 이후의 시간량이 사전 결정된 시간량(예를 들어, 100 ms)을 초과하지 않을 때, 저출력 발전기(578)는 저출력 단자(550)에서 고전류 공급을 계속 제공한다. 몇몇 실시예에서, 배터리 제어기(574)는 제1 제어기(402)로부터 타임아웃 신호를 수신할 수도 있다.
마지막 활성화 이후의 시간량이 사전 결정된 시간량을 초과할 때, 배터리 제어기(574)는 저출력 발전기(578)를 제어하여 고전류 공급 회로(714)로부터 저전류 공급 회로(658)로 스위칭하고 저출력 단자(550)에서 저전류 공급을 제공할 수도 있다. 방법(822)은 활성화 신호가 수신되었는지 여부, 또는 고전류 공급 회로(714)와 저전류 공급 회로(658) 사이에서 스위칭하기 위해 마지막 활성화 신호 이후에 사전 결정된 시간량이 경과했는지의 여부를 연속적으로 결정한다.
배터리 팩(18)은 배터리 팩(18)의 조건에 기초하여 상이한 방전 능력을 갖는다. 도 61을 참조하면, 배터리 팩(18) 방전 능력은 순간 방전 전류(842), 단기 방전 전류(846) 및 지속 방전 전류(850)를 포함할 수도 있다. 방전 능력은 배터리 팩(18)의 조건에 기초하여 지속적으로 변할 수도 있다. 예를 들어, 배터리 팩(18)은 셀/팩 온도, 전압 등에 기초하여 또는 배터리 팩이 에이징함에 따라 시동 중에 감소된 능력을 가질 수 있다. 도시되어 있는 방전 임계값은 예시적이며 배터리 팩의 조건에 기초하여 또한 변할 수도 있다.
배터리 제어기(574)는 매 시간 간격마다 방전 능력을 제1 제어기(402)에 통신하고, 제1 제어기는 이어서 방전 능력을 제2 제어기(406)에 제공한다. 제2 제어기(406)는 배터리 제어기(574)에 의해 제공되는 방전 능력에 기초하여 모터를 추가로 제어한다. 제어기(578, 402, 406)는 따라서 배터리 팩 조건에 기초하여 동적 배터리 출력 제한을 제공한다.
배터리 팩(18)의 방전 능력에 따라 모터(34)를 제어함으로써, 전동 공구(14)는 전동 공구(14) 또는 배터리 팩(18)에 대한 임의의 유해한 조건 또는 과도한 조건을 감소시킨다. 게다가, 방전 능력에 따라 모터(34)를 제어함으로써, 전동 공구(14)는 또한 배터리 팩(18) 상의 열 부하를 감소시킨다.
도 62는 방전 정보에 기초하여 모터(34)를 작동시키는 예시적인 방법(854)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(854)은 배터리 팩 조건을 결정하는 단계를 포함한다(블록 858). 예를 들어, 배터리 제어기(574)는 배터리 팩(18)의 방전 능력에 영향을 미치는 배터리 팩(18)의 충전 상태, 온도, 연령 등을 결정할 수도 있다. 배터리 팩(18)은 배터리 셀 및 배터리 팩의 조건을 검출하고 조건의 상태에 관한 지시를 배터리 제어기(574)에 제공하는 다수의 센서(예를 들어, 전압 센서, 온도 센서 등)를 포함할 수도 있다.
방법(854)은 배터리 팩(18)의 조건에 기초하여 배터리 팩(18)의 방전 능력을 결정하는 단계를 또한 포함한다(블록 862). 몇몇 실시예에서, 배터리 팩(18)은 배터리 팩(18) 조건과 방전 능력 사이의 맵핑을 포함하는 참조표(look-up table)를 저장할 수도 있다. 배터리 제어기(574)는 참조표에 기초하여 방전 능력을 결정할 수도 있다. 다른 실시예에서, 배터리 제어기(574)는 배터리 팩(18)의 조건의 함수로서 방전 능력을 계산하도록 프로그래밍될 수도 있다.
방법(854)은 방전 능력을 제2 제어기(406)에 통신하는 단계를 더 포함한다(블록 866). 배터리 제어기(574)는 (예를 들어, 그룹화된 판독을 통해) 방전 능력을 통신 링크(422)를 통해 제1 제어기(402)로 전송한다. 예를 들어, 배터리 제어기(574)는 매 10 ms마다 방전 능력을 전송할 수도 있다. 제1 제어기(402)는 이어서 예를 들어 매 4 ms마다 방전 능력을 제2 제어기(406)에 전송한다.
방법(854)은 수신된 방전 능력에 기초하여 모터(34)를 작동시키는 단계를 또한 포함한다. 제2 제어기(406)는 가장 최근에 수신된 방전 능력에 기초하여 모터(34)를 작동시킬 수도 있다. 예를 들어, 제2 제어기(406)는 배터리 팩(18)의 방전 능력과 일치하도록 모터(34)의 순간 토크, 평균 토크 및 지속 토크 출력을 제한할 수도 있다. 방법(854)은 이어서 배터리 조건을 지속적으로 모니터링하고 방전 능력을 업데이트하기 위해 블록 858로 복귀한다. 예를 들어, 방법(854)은 방전 능력을 업데이트하기 위해 매 10 ms마다 반복될 수도 있다.
리튬-이온 화학 물질을 갖는 셀을 갖춘 배터리 팩은 수송 규제를 받게 될 수도 있다. 이러한 수송 규제는 수송되는 배터리 팩의 전압 및/또는 전력 용량을 제한할 수도 있다. 이러한 규정을 준수하기 위해, 배터리 팩(18)은 배터리 셀(570)의 서브코어가 서로로부터 분리된 상태로 수송될 수도 있다. 배터리 팩(18)은, 이하에 설명되는 바와 같이, 배터리 팩(18)이 사용 중일 때 서브코어를 함께 연결하는 스위치를 포함할 수도 있다. 유사한 스위치 및 스위칭 배열이 2016년 12월 16일 출원된 미국 가특허 출원 제62/435,453호, 및 2017년 12월 18일 출원된 미국 특허 출원 제15/845,068호에 설명되고 예시되어 있으며, 이들 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
도 32 및 도 42를 참조하면, 배터리 팩(18)은 하우징(486)으로부터 연장되는 스위치(874)를 포함한다. 스위치(874)는 제1 위치(도 63a) 및 제2 위치(도 63b)에 있도록 구성된다. 제1 위치(예를 들어, "오프" 위치)에 있을 때, 하우징(486) 내에 수납된 배터리 팩(18)의 전기 구성요소(예를 들어, 서브코어)는 서로로부터 전기적으로 분리된다. 제2 위치(예를 들어, "온" 위치)에 있을 때, 전기 구성요소(예를 들어, 서브코어)는 서로 전기적으로 접속된다. 스위치(874)는 스위치(874)를 누르거나 슬라이드함으로써 사용자에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 조작될 수도 있다.
도 64a 및 도 64b는 몇몇 실시예에 따른 스위치(874)를 도시하고 있다. 전술한 바와 같이, 스위치(874)는 제1 위치(도 63a 및 도 64a) 및 제2 위치(도 63b 및 도 64b)에 있도록 구성된다. 스위치(874)는 셸(shell)(878), 단자(882a, 882b, …, 882n), 전도성 버스(886) 및 비전도성 층(890)을 포함한다. 셸(878)은 플라스틱 또는 유사한 재료로 형성될 수도 있다. 셸(878)은 하우징(486)에 슬라이드 가능하게 결합되고, 반면 전도성 버스(886) 및 비전도성 층(890)은 하우징(486)에 결합되거나 또는 일체화되어, 셸(878)이 전도성 버스(886) 및 비전도성 층(890)에 슬라이드 가능하게 결합되게 된다. 셸(878)은 하나 이상의 리세스(894), 전방 정지 부재(898) 및 후방 정지 부재(902)를 포함할 수도 있다.
6개의 단자(882a 내지 882f)를 갖는 것으로서 도시되어 있지만, 다른 실시예(도시되어 있지 않음)에서, 배터리 팩(18)은 더 적거나 더 많은 단자(882)를 가질 수도 있다. 각각의 단자(882)는 셸(878)에 결합되고 서브코어에 전기적으로 (예를 들어, 서브코어 단자를 통해) 결합된 제1 단부를 갖는다. 각각의 단자(882)는, 스위치(874)가 오프 위치에 있을 때 비전도성 층(890)에 슬라이딩 가능하게 접촉하도록 그리고 스위치(874)가 온 위치에 있을 때 전도성 버스(886)에 슬라이드 가능하게 접촉하도록 구성된 제2 단부를 갖는다.
도 64a 및 도 64b에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 전도성 버스(886) 및 비전도성 층(890)은, 하나 이상의 돌출부(918)를 갖고 개구(922)를 형성하는 보호 부재(914)를 통해 사용자 인터페이스(예를 들어, 하우징 외부로 돌출하고 사용자에 의해 작동 가능하도록 구성되는 부분)에 결합된다. 돌출부(918)는 제1 위치와 제2 위치 사이의 원하지 않는 이동을 방지하기 위해 셸(878)의 하나 이상의 리세스(894)와 맞물린다. 전방 정지 부재(898)는 개구(922) 내에 위치되고, 제2 위치로부터 제1 위치로 이동할 때 전도성 버스(886) 및 비전도성 층(890)이 제1 위치를 넘어가는 것을 방지하기 위해 보호 부재(914)와 맞물린다. 후방 정지 부재(902)는 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때 전도성 버스(886) 및 비전도성 층(890)이 제2 위치를 넘어가는 것을 방지한다.
도 65를 참조하면, 배터리 팩(18)은 배터리 셀(570)을 배터리 팩 단자(538, 542)에 접속하는 전류 감지 저항기(926)를 포함한다. 전류 감지 저항기(926)는 배터리 팩(18)의 전류 센서로서 작용한다. 전류 감지 저항기(926)는 배터리 팩(18)을 통해 흐르는 전류를 검출하기 위해 배터리 제어기(574)에 의해 탭핑되는 2개의 단자를 포함한다. 전류 감지 저항기(926)는 배터리 팩(18)의 후방 단부(930)로부터 배터리 팩(18)의 단자(538, 542)까지 연장된다. 스위치(874)를 수용하기 위해, 배터리 팩(18)은 배터리 팩(18)의 후방 단부(930)에 모스트 포지티브 단자(most positive terminal)를 포함한다. 이에 따라, 전류 감지 저항기(926)는 배터리 팩(18)의 후방 단부(930)에 위치된 모스트 포지티브 단자를 배터리 팩(18)의 전방 단부(934)에 위치된 배터리 팩 단자(538, 548)에 접속한다.
기존의 배터리 팩에 사용된 전류 센서 저항기는 배터리 팩의 길이를 통해 연장되지 않았다. 배터리 셀은 배터리 단자에 더 가깝게 제공되었고 전류 감지 저항기는 길이 및 단면적이 비교적 더 작았으며 배터리 셀을 배터리 단자에 접속하였다.
도시되어 있는 구성에서, 전류 감지 저항기(926)는 배터리 팩(18)의 길이 및 기존의 전류 감지 저항기와 비교하여 더 큰 단면적에 걸쳐 연장된다. 도시되어 있는 전류 감지 저항기(926)는 이에 의해 기존의 전류 감지 저항기보다 낮은 저항을 제공한다. 이에 따라, 전류 감지 저항기(926)에 의해 방산되는 열은 상당히 낮다.
게다가, 전류 감지 저항기(926)는 열전도도가 높은 재료로 제조된다. 긴 길이 및 높은 열전도도는 전류 감지 저항기(926)가 임의의 더 높은 온도 영역으로부터 열을 흡수하여 방출되는 전체 열을 감소시키게 한다. 따라서, 전류 감지 저항기(926)는 배터리 팩(18)에 의해 발생되는 열량을 감소시키는 데 기여한다.
도 66을 참조하면, 배터리 팩(18)의 전류 감지 저항기(926)에 대한 온도의 실험 결과가 도시되어 있다. 배터리 팩(18)은 10분 동안 60 A에서 방전되고, 방전 중에 그리고 방전 후에 전류 감지 저항기(926)(도 42에 도시되어 있음)의 지점(TC1, TC2, TC3 및 TC4)에서 측정이 이루어진다. 도시되어 있는 바와 같이, 온도는 최대 10분 동안 60 A 방전 동안 65℃를 초과하지 않는다.
배터리 팩(18)의 몇몇 실시예에서, 배터리 셀(570)은 예를 들어 셀(570) 및 배터리 팩(18)을 보호하고 수명을 연장하기 위해 하나 이상의 모니터링 집적 회로(IC)에 의해 모니터링될 수도 있다. 셀(570)은 예를 들어 셀(570)의 과전압, 부족전압, 방전의 과전류, 불균형 등을 방지하거나 억제하기 위해 모니터링될 수도 있다.
블록(20)의 모스트 포지티브 단자와 모스트 네거티브 단자(most negative terminal) 사이에 모니터링 디바이스를 접속함으로써 셀(570)의 완전한 블록이 모니터링될 때, 블록의 총 전압은 모니터링되지만 개별 셀(570)은 모니터링되지 않는다. 이러한 실시예에서, 모니터링 디바이스는 블록의 전압에 대한 적당한 값을 검출할 수도 있지만 블록 내의 셀(570)의 바람직하지 않은 조건(예를 들어, 셀 불균형)을 검출하지 못할 수도 있다. 따라서, 블록 내의 개별 셀을 모니터링하는 것이 가능한 모니터링 IC가 유리할 수도 있다.
충전 및 방전 중에 셀을 균형화하기 위해 개별 셀 모니터링이 구현될 수도 있다. 예를 들어, 충전 중에, 하나의 셀은 다른 셀(570)보다 먼저 대략 4.2 V의 임계값에 도달할 수도 있고, 모니터링 IC는 그 셀의 충전을 차단할 수도 있지만, 다른 셀(570)의 충전은, 예를 들어 동일한 임계값에 도달하기 위해, 약간 더 높은 전류로 계속될 것이다.
도 67은 배터리 팩(18)의 예시적인 배터리 모니터링 회로(2248)를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 배터리 모니터링 회로(2248)는 2개의 5S1P 셀 블록(2000A, 2000B)을 포함한다. 셀 블록(2000)은 전술한 서브코어(300)와 실질적으로 유사할 수도 있다. 셀 블록(2000A)은 아날로그 프론트 엔드(analog front end: AFE)(2256A)를 사용하여 전자 프로세서(2252A)에 의해 모니터링된다. 셀 블록(2000B)은 AFE(2256B)를 사용하여 전자 프로세서(2252B)에 의해 모니터링된다. 20S1P 팩을 포함하는 배터리 셀(570)은 본 개시내용에 따른 모니터링을 위해 개개의 5S1P 팩으로 분할될 수도 있다.
AFE(2256A 및 2256B)는 셀 블록(2000A 및 2000B)의 개별 셀을 모니터링하는 것이 가능하다. AFE(2256A 내지 2256B)는 예를 들어 Texas Instruments에 의해 설계된 BQ76925 호스트 제어 아날로그 프론트 엔드를 사용하여 구현될 수도 있다. AFE(2256A 및 2256B)는 AFE(2256)로 단독으로 칭할 수도 있고, 프로세서(2252A 및 2252B)는 프로세서(2252)로 단독으로 칭할 수도 있다. 다른 실시예에서, 배터리 모니터링 회로(2248)는 더 많거나 더 적은 프로세서(2252) 및 AFE(2256)에 의해 모니터링되는, 더 많거나 더 적은 셀 블록(2000)을 포함할 수도 있다.
AFE(2256)는 V3P3 라인을 통해 프로세서(2252)에 작동 전력을 제공한다. 프로세서(2252)는 SCL 라인을 통해 직렬 클록(SCL)을 AFE(2256)에 제공한다. 프로세서(2252) 및 AFE(2256)는 SDA 라인을 통해 직렬 데이터를 교환한다. 예를 들어, 프로세서(2252)는 주어진 시간에 모니터링될 개별 셀의 어드레스를 SDA 라인을 통해 AFE(2256)의 레지스터에 기입할 수도 있다. AFE(2256)는 VREF+ 라인을 통해 셀(570)의 개별 전압을 측정하기 위해 사용되는 기준 전압을 프로세서(2252)에 제공한다. AFE(2256)는 VCOUT 라인을 통해 개별 상태[예를 들어, 개별 셀(570)의 전압]를 프로세서(2252)에 제공한다. AFE(2256)는 SDA 라인을 통해 AFE(2256)에 기록된 요청에 기초하여 VCOUT 라인에서 특정 셀(570)의 전압을 제공할 수도 있다. 배터리 모니터링 회로(2248)는 프로세서(2252A 및 2252B)와 공구의 전자 프로세서 사이의 통신을 용이하게 하는 커플링 회로, 예를 들어, 광-커플링 회로(2258)를 추가로 포함할 수도 있다.
도 68은 다른 대안적인 배터리 모니터링 회로(2260)를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 배터리 모니터링 회로(2260)는 3개의 5S1P 셀 블록(2000A 내지 2000C)을 포함한다. 각각의 셀 블록(2000A 내지 2000C)은 각각 AFE(2268A 내지 2268C)를 각각 사용하여 단일 전자 프로세서(2264)에 의해 모니터링된다. 전술된 바와 같이, AFE(2268A 내지 2268C)는 셀 블록(2000A 내지 2000C)의 개별 셀(570)을 모니터링하는 것이 가능하다. AFE(2268A 내지 2268C)는 AFE(2268)로 단독으로 칭할 수도 있다. 다른 실시예에서, 배터리 모니터링 회로(2248)는 더 많거나 더 적은 AFE(2268)를 사용하여 프로세서(2264)에 의해 모니터링되는, 더 많거나 더 적은 셀 블록(2000)을 포함할 수도 있다.
프로세서(2264)는 AFE(2268) 중 하나로부터 작동 전력을 수신할 수도 있다. 프로세서(2264)는 SCL 라인을 통해 AFE(2268A 내지 2268C)에 직렬 클록을 제공한다. 게다가, 프로세서(2264) 및 AFE(2268A 내지 2268C)는 SDA 라인을 통해 직렬 데이터를 교환한다. 프로세서(2264)는 아날로그 입력(ANI0-5)에서 기준 전압(VREF+) 및 개별 셀 상태(VCOUT)를 수신할 수도 있다. 도시되어 있는 예에서, 아날로그 입력(ANI0-1)은 AFE(2268A)에 접속되고, 아날로그 입력(ANI2-3)은 AFE(2268B)에 접속되고, 아날로그 입력(ANI4-5)은 AFE(2268C)에 접속된다.
도 69는 공유 집적 회로간(I2C) 버스를 사용하는 다른 대안적인 배터리 모니터링 회로(2272)를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 배터리 모니터링 회로(2272)는 AFE(2280A 내지 2280C)를 각각 사용하여 단일 전자 프로세서(2276)에 의해 모니터링되는 3개의 5S1P 셀 블록(2000A 내지 2000C)을 포함한다. 배터리 모니터링 회로(2272)는 도 68의 배터리 모니터링 회로(2260)와 유사한 방식으로 작동한다.
AFE(2280A 내지 2280C)는 공유 I2C 채널을 통해 프로세서(2276)와 통신한다. AFE(2280A 내지 2280C)의 출력은 프로세서(2276)의 아날로그 입력(ANI0-3)에서 제공된다. 셀 블록(2000A 내지 2000C)의 모든 셀(570)은 유사한 전압 레벨에서 작동하기 때문에, 프로세서(2276)는 AFE(2280A)로부터 단일 기준 전압(VREF+)을 제공받을 수도 있다. 기준 전압(VREF+)은 아날로그 입력(ANI0)에 제공된다. 개별 셀의 상태(VCOUT)는 AFE(2280A 내지 2280C)로부터 아날로그 입력(ANI1-3)에서 각각 제공된다. 배터리 모니터링 회로(2272)는 공유 I2C 채널을 통해 더 많거나 더 적은 수의 AFE(2280)를 사용하여 프로세서(2276)에 의해 모니터링되는, 더 많거나 더 적은 셀 블록(2000)을 포함할 수도 있다. 배터리 모니터링 회로(2272)는 광-커플링 회로(2284)를 또한 포함할 수도 있다.
도 70a 및 도 70b는 멀티플렉서를 사용하는 또 다른 대안적인 배터리 모니터링 회로(2288)를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 배터리 모니터링 회로(2288)는 AFE(2296A 내지 2296D)를 사용하여 단일 전자 프로세서(2292)에 의해 모니터링되는 4개의 5S1P 셀 블록(2000A 내지 2000D)을 포함한다. 배터리 모니터링 회로(2288)는 도 69의 배터리 모니터링 회로(2272)와 유사한 방식으로 작동한다.
AFE(2296A 내지 2296D)는 공유 I2C 채널을 통해 프로세서(2292)와 통신한다. 도 70a에 도시되어 있는 바와 같이, 멀티플렉서(2300)는 공유 I2C 채널 상에서 프로세서(2292)와 AFE(2296A 내지 2296D) 사이에 접속된다. 프로세서(2292)는 프로세서(2292)가 특정 시간에 통신을 교환하는 AFE(2296A 내지 2296D)들 사이에서 AFE(2296)를 선택하기 위해 선택 입력을 멀티플렉서(2300)에 제공한다. 도 70b에 도시되어 있는 바와 같이, 다중 멀티플렉서(2300A 내지 2300B)는 또한 프로세서(2292)와 AFE(2296A 내지 2296D) 사이의 통신을 용이하게 하기 위해 다중 I2C 채널을 통해 사용될 수도 있다. 배터리 모니터링 회로(2288)는 광-커플링 회로(2302)를 또한 포함할 수도 있다.
도 71은 다수의 집적 회로간(I2C) 버스를 사용하는 다른 대안적인 배터리 모니터링 회로(2304)를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 배터리 모니터링 회로(2304)는 AFE(2312A 내지 2312C)를 각각 사용하여 단일 전자 프로세서(2308)에 의해 모니터링되는 3개의 5S1P 셀 블록(2000A 내지 2000C)을 포함한다. 배터리 모니터링 회로(2304)는 도 69의 배터리 모니터링 회로(2272)와 유사한 방식으로 작동한다. 그러나, AFE(2312A 내지 2312C)는 다수의 I2C 채널을 통해 프로세서(2308)와 통신한다.
예를 들어, AFE(2312A)는 I2C 채널(I2C 1)을 통해 프로세서(2308)와 통신하는 것, AFE(2312B)는 I2C 채널(I2C 2)을 통해 프로세서(2308)와 통신하는 것 등이 있다. AFE(2312A 내지 2312C)의 출력은 도 69의 배터리 모니터링 회로(2272)와 유사하게 프로세서(2308)의 아날로그 입력(ANI0-3)에 제공된다. 배터리 모니터링 회로(2304)는 다수의 I2C 채널을 통해 더 많거나 더 적은 AFE(2312)를 사용하여 프로세서(2308)에 의해 모니터링되는, 더 많거나 더 적은 셀 블록(2000)을 포함할 수도 있다. 배터리 모니터링 회로(2304)는 광-커플링 회로(2316)를 또한 포함할 수도 있다.
도 72는 직렬 주변장치 인터페이스를 사용하는 다른 대안적인 배터리 모니터링 회로(2320)를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 다수의 5S1P 블록(2000)은 다수의 AFE(2328)를 사용하여 단일 전자 프로세서(2324)에 의해 모니터링된다. AFE(2328)는 직렬 주변장치 인터페이스 버스를 사용하여 프로세서(2324)와 통신한다. 배터리 모니터링 회로(2320)는 셀 균형화 중에 셀 블록(2000)을 방전하기 위해 각각의 셀 블록(2000)을 가로질러 접속된 저항기를 갖는 다수의 스위치(2332)를 또한 포함할 수도 있다.
유사한 셀 모니터링/균형화 장치는, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 현재 2017년 6월 15일 공개된 미국 특허 출원 공개 제US 2017/0170671호인, 2016년 12월 12일 출원된 미국 특허 출원 제15/376,497호에 설명되고 예시되어 있다.
도 73은 몇몇 실시예에 따른 전동 공구(14)의 배터리 수용부(938)를 도시하고 있다. 배터리 수용부(938)는 돌출부/리세스(942), 공구 단자 블록(454), 래칭 기구(946) 및 전원 분리 스위치(950)를 포함한다. 돌출부/리세스(942)는 배터리 팩(18)의 돌출부/리세스(498)와 협력하여 배터리 팩(18)을 전동 공구(14)에 부착시킨다. 배터리 팩(18)이 전동 공구(14)에 부착될 때, 공구 단자 블록(454)과 배터리 단자 블록(494)은 서로 결합된다.
래칭 기구(946)는 배터리 수용부(938)의 표면으로부터 돌출하고 배터리 팩(18)과 배터리 수용부(938) 사이의 맞물림을 유지하기 위해 배터리 팩(18)과 맞물리도록 구성된다. 다른 실시예(도시되어 있지 않음)에서, 래칭 기구(946)는, 래칭 기구(946)가 배터리 팩(18)과 배터리 수용부(938) 사이의 맞물림을 유지하기 위해 배터리 팩(18) 상의 대응 구조체와 맞물리도록 다양한 위치[예를 들어, 배터리 수용부(938)의 측벽, 단부벽, 상단벽 등]에 배치될 수도 있다.
래칭 기구(946)는 래치 부재(958)와 작동 가능하게 맞물리는 피봇 가능한 액추에이터 또는 핸들(954)을 포함한다. 래치 부재(958)는 보어(962) 내에 슬라이드 가능하게 배치되고 하나 이상의 편향 부재(966)(예를 들어, 스프링)에 의해 편향되어 배터리 수용부(938)의 표면을 통해 배터리 팩(18)의 공동 내로 돌출한다.
래칭 기구(946)는 배터리 팩(18)으로부터 래치 부재(958)를 회수하기 위해 핸들(954)의 작동 중에 배터리 수용부(938)로부터 배터리 팩(18)의 전기 결합/결합 해제를 용이하게 하는 전원 분리 스위치(950)(예를 들어, 마이크로 스위치)를 또한 포함한다. 전원 분리 스위치(950)는 배터리 수용부(938)로부터 배터리 팩(10)을 제거하기 전에 배터리 팩(18)을 전동 공구(10)로부터 전기적으로 결합 해제하도록 작용할 수도 있다.
전원 분리 스위치(950)는 래치 부재(958)가 래칭 위치[즉, 래치 부재(958)가 배터리 팩(18)의 공동 내에 완전히 있을 때]로부터 중간 위치로 이동될 때 작동된다. 전원 분리 스위치(950)는 제1 제어기(402)에 전기적으로 결합되고 배터리 팩(18)이 전동 공구(10)로부터 분리되고 있음을 지시하기 위해 인터럽트를 발생시킬 수도 있다. 제1 제어기(402)가 인터럽트를 수신할 때, 제1 제어기(402)는 전동 공구(10)의 전자 기기를 안전하게 파워 다운(power down)하기 위해 파워 다운 작동을 시작한다.
유사한 래칭 기구 및 분리 스위치 장치가 2016년 12월 16일 출원된 미국 가특허 출원 제62/435,443호, 2017년 2월 24일 출원된 미국 가특허 출원 제62/463,427호, 2017년 12월 18일 출원된 미국 특허 출원 제15/845,063호에 설명되고 예시되어 있으며, 이들 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
도 75는 고출력 전기 조합체를 개략적으로 도시하고 있다. 제어기(402, 406, 574)에 대한 입력 및 통신 그리고 제어기들 사이의 입력 및 통신은 전기 조합체로부터의 출력과 같이, 일반적으로 도시되어 있다.
도 76은 전동 공구 또는 디바이스의 상태도이다. 공구 또는 디바이스에서, 각각의 상태로부터 "에러" 상태로의 잠재적 전이가 존재하는 것이 주목되어야 한다.
도 77 및 도 78을 참조하면, 모터 하우징(1145), 이 모터 하우징(1145) 내에 위치된 모터(1115), 및 모터 샤프트(1150)가 돌출하는 단부에 대향하는 모터 하우징(1145)의 단부에 결합된 PCB 조립체(1155)를 포함하는 모터 조립체(1140)가 도시되어 있다. PCB 조립체(1155)는 히트 싱크(1160), 이 히트 싱크(1160)의 후방측에 배치된 전력 PCB(1165) 및 히트 싱크(1160)의 대향측에 배치된 위치 센서 PCB(1355)를 포함한다. 모터(1115)는 회전자 샤프트(1150)의 후방에 장착된 영구 링 자석(1305)을 또한 포함한다. 링 자석(1305)은 회전자 샤프트(1150)에 부착되고 회전자 샤프트(1150)와 함께 회전하여, 위치 센서 PCB(1355) 상에 장착된 홀 효과 센서(1120)(도 78)에 의해 검출 가능한 회전 자기장을 발산한다. 달리 말하면, 위치 센서 PCB(1355) 상의 홀 효과 센서(1120)는 링 자석(1305)에 의해 발산되는 회전 자기장을 검출한다. 몇몇 실시예에서, 위치 센서 PCB(355)는 저압 성형에 의해 적어도 부분적으로 커버(cover)된다.
홀 효과 센서(1120)는 홀 효과 센서가 모터(1115)의 회전 샤프트(1150)에 부착된 자석(1305)의 극을 검출할 때 지시(예를 들어, 펄스)와 같은 모터 피드백 정보를 출력한다. 홀 효과 센서(1120)로부터의 모터 피드백 정보에 기초하여, 모터 제어기는 샤프트(1150)의 회전 위치, 속도 및/또는 가속도를 결정할 수도 있다. 도시되어 있는 실시예에서, 위치 센서 PCB(1355) 상에 3개의 홀 효과 센서(1120)가 존재한다. 대안적으로, 다른 개수의 홀 효과 센서(1120)(예를 들어, 2개, 4개 등)가 있을 수도 있다.
도 79 내지 도 81을 참조하면, 정대향하는 코일 권선의 쌍을 단락시키는 접촉 플레이트(1275a, 1275b, 1275c)[본 명세서에서 상호 교환 가능하게 코일 접촉 플레이트(1275)라 또한 칭함]를 갖는 단부 캡(1205)이 도시되어 있다. 코일 접촉 플레이트(1275)들은 대체로 반원형이며 인접한 코일 접촉 플레이트(1275) 사이의 접촉을 회피하기 위해 엇갈려 있다. 특히, 제1 코일 접촉 플레이트(1275a)는 제2 코일 접촉 플레이트(1275b)의 반경방향 내향으로 위치되고, 제1 코일 접촉 플레이트(1275a)는 제3 코일 접촉 플레이트(1275c)의 반경방향 외향으로 위치된다. 각각의 코일 접촉 플레이트(1275)는 제1 단자(1280) 및 이 제1 단자(1280)에 정대향하는 제2 단자(1285)를 포함한다. 고정자 권선은 각각의 단자(1280, 1285) 상의 후크(1290)에 연결된다.
도 80 및 도 81을 계속 참조하면, 복수의 스페이서(1293)가 코일 접촉 플레이트(1275)에 결합된다. 스페이서(1293)의 적어도 일부는 인접한 코일 접촉 플레이트(1275)들 사이에 절연 간극(예를 들어, 공간)을 생성하고 유지하도록, 인접한 코일 접촉 플레이트(1275) 사이에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 복수의 스페이서(1293)는 코일 접촉 플레이트(1275) 주위에 둘레방향으로 등간격으로 이격되어 있다. 스페이서(1293)는, 코일 접촉 플레이트(1275)가 오버몰딩되기 전에 코일 접촉 플레이트(1275) 상에 사전 성형된다. 이와 같이, 코일 접촉 플레이트(1275) 및 스페이서(1283)는 단부 캡(1205)에서 오버몰딩된다. 특히, 각각의 스페이서(1293)는 코일 접촉 플레이트(1275) 중 하나에 성형된다. 도시되어 있는 실시예에서, 스페이서(1293)는 인접한 제1 코일 접촉 플레이트(1275a)와 제2 코일 접촉 플레이트(1275b) 사이에 위치된 제1 스페이서, 및 인접한 제1 코일 접촉 플레이트(1275a)와 제3 코일 접촉 플레이트(1275c) 사이에 위치된 제2 스페이서(1293)를 포함한다. 이와 같이, 인접한 코일 접촉 플레이트(1275) 사이에 절연 간극이 생성된다. 사전 성형된 스페이서(1293)는 코일 접촉 플레이트(1275)들 사이의 내부 단락을 방지하고, 코일 접촉 플레이트(1275)의 일부는 노출되어 있다. 달리 말하면, 인접한 코일 접촉 플레이트(1275) 사이의 상대 간격은 사출 성형 프로세스 중에 적절하게 제어하기 어려울 수도 있고, 코일 접촉 플레이트(1275)는 성형 프로세스 중에 사출 압력으로부터 변형할 수도 있다. 코일 접촉 플레이트(1275)의 이러한 변형은 내부 단락 또는 노출을 야기할 수 있다. 사전 성형 스페이서(1293)를 추가함으로써, 오버몰딩되는 동안 코일 접촉 플레이트(1275)의 변형이 방지된다.
도 82 내지 도 88을 참조하면, 모터 하우징(2030), 이 모터 하우징(2030) 내에 위치된 모터(2034), 및 모터 하우징(2030)의 단부에 결합된 회전자 위치 감지 조립체(2042)를 포함하는 모터 조립체(2026)가 도시되어 있다. 모터(2034)는 고정자(2046) 및 이 고정자(2046) 내에 적어도 부분적으로 위치된 회전자(2050)를 포함한다. 모터 조립체(2026)는 도 3 내지 도 6b의 모터 조립체(26)와 유사하고, 유사한 특징부는 "2000"을 더한 동일한 참조 번호로 나타낸다.
도 85 및 도 86을 참조하면, 모터 조립체(2026)는 정대향하는 코일 권선의 쌍을 단락시키는 접촉 플레이트(2275)[본 명세서에서 또한 코일 접촉 플레이트(2275)라 칭함]를 갖는 고정자 단부 캡(2205)을 포함한다. 코일 접촉 플레이트(2275)들은 대체로 반원형이며 인접한 코일 접촉 플레이트(2275)들 사이의 접촉을 회피하기 위해 엇갈려 있다. 특히, 제1 코일 접촉 플레이트(2275)는 제2 코일 접촉 플레이트(2275)의 반경방향 내향으로 위치되고, 제1 코일 접촉 플레이트(2275)는 제3 코일 접촉 플레이트(2275)의 반경방향 외향으로 위치된다.
도 85 및 도 86의 단부 캡(2205)에서, 코일 접촉 플레이트(2275)는 외부 수지 층(2296)을 사전 조립된 캐리어(2294) 및 코일 접촉 플레이트(2275)에 도포하기 위해 몰드 내에 위치되기 전에 사전 성형된 환형 캐리어(2294)에 먼저 위치된다. 도시되어 있는 캐리어(2294)는 코일 접촉 플레이트(2275)가 위치되어 있는 고정자(2046)에 대면하는 단부 캡(2205)의 측면에 형성된 단일 둘레방향 홈(2297)을 포함한다(도 86). 인접한 코일 접촉 플레이트(2275)들 사이에 공기 간극을 유지하기 위해 홈(2297) 내에 복수의 리브(2298)가 위치되며, 이에 의해 수지층(2296)을 도포하기 위한 사출 성형 프로세스 중에, 그렇지 않으면 2개의 인접한 플레이트(2275)가 접촉하여 단락하게 할 수도 있는 플레이트(2275) 사이의 상대 이동을 방지한다.
도 87을 참조하면, 회전자 위치 감지 조립체(2042)는 인쇄 회로 기판(PCB)(2266), 복수의 홀 효과 센서(2270), 및 자석(2274)을 포함한다. 도시되어 있는 PCB(2266)는 3개의 장착 로브(2286) 및 PCB(2266)를 적절히 배향하기 위한 탭(2290)을 포함한다. 도시되어 있는 실시예에서, 탭(2290)은 장착 로브(2286) 중 하나에 형성된다. 구체적으로, PCB(2266)는 모터 하우징(2030)의 허브 부분(2066)에 형성된 리세스(2294) 내에 수용된다(도 84). 리세스(2294)는 탭(2290)을 수용하여 단지 정확한 배향의 회전자 위치 감지 조립체(2042)의 설치를 가능하게 하는 슬롯(2298)(도 84)을 형성한다.
도 87을 계속 참조하면, 도시되어 있는 자석(2274)은 적어도 2개의 자극을 갖는 원형 자석이다. 특히, 자석(2274)은 회전자 샤프트(2230) 주위에 장착된 중공 링이다. 구체적으로, 링 자석(2274)은 회전자 샤프트(2230)에 부착되고 회전자 샤프트(2230)와 함께 회전하여, 위치 센서 PCB(2266) 상에 장착된 홀 효과 센서(2270)(도 87)에 의해 검출 가능한 회전 자기장을 발산한다. 달리 말하면, 위치 센서 PCB(2266) 상의 홀 효과 센서(2270)는 링 자석(2274)에 의해 발산되는 회전 자기장을 검출한다.
홀 효과 센서(2270)는 자석(2274)과 대면 관계로 PCB(2266)에 장착된다. 특히, 홀 효과 센서(2270)는 자석(2274)과 정렬되고 자석으로부터 이격되어 장착된다. 달리 말하면, 홀 효과 센서(2270)는 자석(2274)에 대해 동축으로 장착된다. 도시되어 있는 실시예에서, 홀 효과 센서(2270)는 인접한 홀 효과 센서(2270)로부터 90도 미만 이격되어 있다.
도 88을 참조하면, 회전자(2050)는 회전자(2050)를 형성하기 위해 함께 적층된 개별 회전자 적층판(2222)을 포함한다. 회전자 샤프트(2230)는 회전자 적층판(2222) 내의 중심 개구(2234)을 통해 위치된다. 회전자 적층판(2222)은 원형 외주부(2242)에 형성된 복수의 노치(2243)를 갖는 원형 외주부(2242)를 포함한다. 회전자 적층판(2222)은 영구 자석이 수용되는 복수의 슬롯(2246)을 또한 포함한다. 도시되어 있는 실시예에서, 회전자(2050)는 내부 영구 자석형 회전자(일명, 매립 자석형 회전자)이다. 도시되어 있는 실시예에서, 복수의 슬롯(2246)은 슬롯(2246)의 단부에 공기 배리어(2254)(즉, 플럭스 배리어)를 더 포함한다. 회전자(2050)의 자기 특성을 개선하는 것에 추가하여, 공기 배리어(2254)는 슬롯(2246) 내에 영구 자석을 유지하는 것을 돕기 위해 접착제를 수용할 수도 있다. 2개의 인접한 공기 배리어(2254) 사이에 노치(2243)가 위치된다.
따라서, 본 발명은 무엇보다도 전동 공구 시스템과 같은 고출력 배터리 구동식 전기 시스템을 제공할 수도 있다.
본 발명이 특정 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 설명된 바와 같은 본 발명의 하나 이상의 독립적인 양태의 범주 및 사상 내에서의 변형 및 수정이 존재한다.
본 발명의 하나 이상의 독립적인 특징 및/또는 독립적인 장점이 청구범위에 설명될 수도 있다.

Claims (91)

  1. 전기 디바이스, 배터리 팩, 및 제어기를 포함하는 전기 조합체(electrical combination)에 있어서,
    상기 전기 디바이스는,
    디바이스 하우징;
    상기 디바이스 하우징에 의해 지지되는 모터로서, 상기 모터는 최대 약 80 밀리미터(mm)의 공칭 외경을 갖고, 상기 모터는 적어도 약 2760 와트(W)를 출력하도록 작동 가능한 것인 모터;
    상기 모터에 전기적으로 접속된 디바이스 단자
    를 포함하며,
    상기 배터리 팩은,
    상기 배터리 팩의 체적을 규정하는 팩 하우징으로서, 상기 체적은 최대 약 5.2×106 입방 밀리미터(mm3)인 것인 팩 하우징;
    상기 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀들로서, 상기 배터리 셀들은 전기적으로 접속되고 최대 약 80 볼트(V)의 공칭 전압을 갖는 것인 배터리 셀들;
    상기 배터리 팩과 상기 전기 디바이스 사이에 전류를 전달하기 위해 상기 디바이스 단자에 전기적으로 접속 가능한 팩 단자
    를 갖고,
    상기 제어기는 전류의 전달을 제어하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터는 적어도 약 3000 W를 출력하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모터는 브러시리스 직류 모터를 포함하는 것인 전기 조합체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 모터는, 상기 디바이스 하우징에 의해 지지되고 권선(winding)을 포함하는 고정자, 및 이 고정자에 대해 회전하도록 상기 디바이스 하우징에 의해 지지되는 회전자를 포함하는 것인 전기 조합체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전기 디바이스는 공구를 포함하고, 상기 모터는 공구 부재를 구동하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공구는 핸드헬드 공구를 포함하는 것인 전기 조합체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 팩 하우징은, 상기 배터리 팩이 상기 핸드헬드 공구에 의해 지지 가능하도록, 상기 디바이스 하우징에 연결 가능하고 상기 디바이스 하우징에 의해 지지 가능한 것인 전기 조합체.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 최대 약 21 mm의 직경 및 최대 약 71 mm의 길이를 갖는 것인 전기 조합체.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 약 21 mm의 직경 및 약 71 mm의 길이를 갖는 것인 전기 조합체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배터리 팩은 최대 20개의 배터리 셀을 포함하는 것인 전기 조합체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 배터리 셀은 직렬로 접속되는 것인 전기 조합체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 배터리 셀은 약 40 암페어(A) 내지 약 60 A의 지속적인 작동 방전 전류를 출력하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  13. 제1항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 약 3.0 Ah 내지 약 5.0 Ah의 용량을 갖는 것인 전기 조합체.
  14. 제13항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 약 4.2 Ah의 용량을 갖는 것인 전기 조합체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀과 상기 모터 사이에 전기적으로 접속된 전력 회로
    를 더 포함하고, 상기 전력 회로는 상기 모터에 전류를 인가하도록 작동 가능한 반도체 스위치를 포함하는 것인 전기 조합체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 모터는, 상기 디바이스 하우징에 의해 지지되고 권선을 포함하는 고정자, 및 이 고정자에 대해 회전하도록 상기 디바이스 하우징에 의해 지지되는 회전자를 포함하고, 상기 스위치는 상기 권선을 가로질러 전류를 인가하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제어기를 포함하는 제어 전자 기기
    를 더 포함하고, 상기 제어 전자 기기는 최대 약 920 mm3의 체적을 가지며, 상기 모터는 최대 약 443,619 mm3의 체적을 갖는 것인 전기 조합체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 전자 기기는 약 918 mm3의 체적을 갖는 것인 전기 조합체.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제어기를 포함하는 제어 전자 기기
    를 더 포함하고, 상기 제어 전자 기기는 최대 약 830 g의 중량을 가지며, 상기 모터는 최대 약 4.6 lbs의 중량을 갖고, 상기 배터리 팩은 최대 약 6 lbs의 중량을 갖는 것인 전기 조합체.
  20. 공구, 배터리 팩, 및 제어기를 포함하는 공구 시스템에 있어서,
    상기 공구는,
    공구 하우징;
    상기 공구 하우징에 의해 지지되는 모터로서, 상기 모터는 공구 요소를 구동하도록 작동 가능한 출력 샤프트를 포함하고, 상기 모터는 최대 약 80 mm의 공칭 외경을 갖고, 상기 모터는 적어도 약 2760 W를 출력하도록 작동 가능한 것인 모터;
    부하에 전기적으로 접속된 공구 단자
    를 포함하며,
    상기 배터리 팩은,
    상기 배터리 팩의 체적을 규정하는 팩 하우징으로서, 상기 체적은 최대 약 2.9×106 mm3인 것인 팩 하우징;
    상기 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀들로서, 상기 배터리 셀들은 전기적으로 접속되고 최대 약 80 V의 공칭 전압을 갖는 것인 배터리 셀들;
    상기 배터리 팩과 상기 공구 사이에서 전류를 전달하기 위해 상기 공구 단자에 전기적으로 접속 가능한 팩 단자
    를 갖고,
    상기 제어기는 전류의 전달을 제어하도록 작동 가능한 것인 공구 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 모터는 적어도 약 3000 W를 출력하도록 작동 가능한 것인 공구 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 모터는 브러시리스 직류 모터를 포함하는 것인 공구 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 모터는, 상기 공구 하우징에 의해 지지되고 권선을 포함하는 고정자, 및 이 고정자에 대해 회전하도록 상기 공구 하우징에 의해 지지되는 회전자를 포함하는 것인 공구 시스템.
  24. 제20항에 있어서, 상기 공구는 핸드헬드 공구를 포함하는 것인 공구 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 팩 하우징은, 상기 배터리 팩이 상기 핸드헬드 공구에 의해 지지 가능하도록, 상기 공구 하우징에 연결 가능하고 상기 공구 하우징에 의해 지지 가능한 것인 공구 시스템.
  26. 제20항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 최대 약 21 mm의 직경 및 최대 약 71 mm의 길이를 갖는 것인 공구 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 약 21 mm의 직경 및 약 71 mm의 길이를 갖는 것인 공구 시스템.
  28. 제20항에 있어서, 상기 배터리 팩은 최대 20개의 배터리 셀을 포함하는 것인 공구 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 배터리 셀은 직렬로 접속되는 것인 공구 시스템.
  30. 제20항에 있어서, 상기 배터리 셀은 약 40 A 내지 약 60 A의 지속적인 작동 방전 전류를 출력하도록 작동 가능한 것인 공구 시스템.
  31. 제20항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 약 3.0 Ah 내지 약 5.0 Ah의 용량을 갖는 것인 공구 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀은 약 4.2 Ah의 용량을 갖는 것인 공구 시스템.
  33. 제20항에 있어서,
    상기 배터리 셀과 상기 모터 사이에 전기적으로 접속된 전력 회로
    를 더 포함하고, 상기 전력 회로는 상기 모터에 전류를 인가하도록 작동 가능한 반도체 스위치를 포함하는 것인 공구 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 스위치는 권선을 가로질러 전류를 인가하도록 작동 가능한 것인 공구 시스템.
  35. 제20항에 있어서,
    상기 제어기를 포함하는 제어 전자 기기
    를 더 포함하고, 상기 제어 전자 기기는 최대 약 920 mm3의 체적을 가지며, 상기 모터는 최대 약 443,619 mm3의 체적을 갖는 것인 공구 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제어 전자 기기는 약 918 mm3의 체적을 갖는 것인 공구 시스템.
  37. 제20항에 있어서,
    상기 제어기를 포함하는 제어 전자 기기
    를 더 포함하고, 상기 제어 전자 기기는 최대 약 830 g의 중량을 가지며, 상기 모터는 최대 약 4.6 lbs의 중량을 갖고, 상기 배터리 팩은 최대 약 6 lbs의 중량을 갖는 것인 공구 시스템.
  38. 전기 디바이스, 배터리 팩, 및 주 제어기를 포함하는 전기 조합체에 있어서,
    상기 전기 디바이스는,
    디바이스 하우징;
    상기 디바이스 하우징에 의해 지지되고 출력 샤프트를 포함하는 모터;
    상기 모터에 전기적으로 접속된 디바이스 단자;
    상기 디바이스 하우징에 의해 지지되고 상기 모터를 제어하도록 작동 가능한 모터 제어기
    를 포함하며,
    상기 배터리 팩은,
    팩 하우징;
    상기 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀들로서, 상기 배터리 셀들은 전기적으로 접속되는 것인 배터리 셀들;
    상기 배터리 팩과 상기 전기 디바이스 사이에 전류를 전달하기 위해 상기 디바이스 단자에 전기적으로 접속 가능한 팩 단자
    를 갖고,
    상기 주 제어기는 상기 배터리 팩과 상기 모터 제어기 사이에서 통신하여 상기 전기 디바이스의 작동을 제어하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  39. 제38항에 있어서, 상기 모터 제어기는 상기 모터와 모듈형 유닛으로서 형성되는 것인 전기 조합체.
  40. 제39항에 있어서, 상기 모터는 모터 하우징, 이 모터 하우징에 의해 지지되는 고정자, 및 상기 모터 하우징에 의해 지지되는 회전자를 포함하고, 상기 모터 제어기는 상기 모터 하우징에 의해 지지되는 것인 전기 조합체.
  41. 제38항에 있어서, 상기 배터리 팩은 팩 제어기를 포함하고, 상기 주 제어기는 상기 팩 제어기와 통신하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  42. 제38항에 있어서, 상기 전기 디바이스는 상기 모터를 작동시키기 위해 사용자에 의해 사용 가능한 트리거 조립체(trigger assembly)를 포함하고, 상기 주 제어기는 상기 트리거 조립체와 통신하여 트리거 정보를 결정하고, 상기 주 제어기는 상기 트리거 정보를 상기 모터 제어기에 제공하고, 상기 모터 제어기는 상기 트리거 정보에 기초하여 상기 모터의 작동을 제어하는 것인 전기 조합체.
  43. 제38항에 있어서, 상기 모터는 인버터 브리지(inverter bridge)를 포함하고, 상기 모터 제어기는 상기 인버터 브리지를 통해 상기 모터의 작동을 제어하는 것인 전기 조합체.
  44. 제43항에 있어서, 상기 인버터 브리지는 상기 배터리 팩과 상기 모터 사이에 전기적으로 접속된 하이-사이드(high-side) 전계 효과 트랜지스터(FET) 및 상기 모터와 접지 사이에 전기적으로 접속된 로우-사이드(low-side) FET를 포함하는 것인 전기 조합체.
  45. 제44항에 있어서, 각각의 상기 FET는 적어도 120 V의 드레인-소스 항복 전압을 갖는 것인 전기 조합체.
  46. 제44항에 있어서, 각각의 상기 FET는 적어도 약 50 A의 연속 드레인 전류, 적어도 약 200 A의 펄스 드레인 전류, 및 약 15 mΩ 미만의 드레인-소스 온-상태 저항(drain-source on-state resistance)을 갖는 것인 전기 조합체.
  47. 제38항에 있어서, 상기 전기 디바이스는 공구를 포함하고, 상기 모터는 공구 부재를 구동하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  48. 제47항에 있어서, 상기 공구는 핸드헬드 공구를 포함하는 것인 전기 조합체.
  49. 제48항에 있어서, 상기 팩 하우징은, 상기 배터리 팩이 상기 핸드헬드 공구에 의해 지지 가능하도록, 상기 디바이스 하우징에 연결 가능하고 상기 디바이스 하우징에 의해 지지 가능한 것인 전기 조합체.
  50. 배터리 구동식 디바이스를 작동시키는 방법으로서,
    배터리 팩의 방전 능력을 결정하는 단계;
    상기 방전 능력에 기초하여 방전 전류 임계값을 설정하는 단계;
    상기 방전 전류 임계값에 기초하여 상기 디바이스의 모터를 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    시간 간격 후에, 상기 배터리 팩의 방전 능력을 결정하는 단계;
    상기 방전 능력에 기초하여 상이한 제2 방전 전류 임계값을 설정하는 단계;
    상기 제2 방전 전류 임계값에 기초하여 상기 디바이스의 모터를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  52. 제50항에 있어서, 상기 디바이스는 디바이스 제어기를 포함하고, 상기 배터리 팩은 팩 제어기를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 상기 배터리 팩의 방전 능력을 상기 팩 제어기로부터 상기 디바이스 제어기로 통신하는 것을 포함하는 것인 방법.
  53. 제50항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 배터리 팩과 통신하는 주 제어기 및 상기 모터의 작동을 제어하도록 작동 가능한 모터 제어기를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 상기 주 제어기를 이용하여, 상기 배터리 팩의 방전 능력을 결정하는 것을 포함하고, 상기 제어하는 단계는,
    상기 주 제어기로부터 상기 모터 제어기로 상기 방전 능력을 통신하는 것;
    상기 모터 제어기를 이용하여, 상기 방전 능력을 기초로 상기 모터의 작동을 제어하는 것
    을 포함하는 것인 방법.
  54. 제50항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 배터리 팩의 조건에 기초하여 방전 능력을 결정하는 것을 포함하는 것인 방법.
  55. 전기 모터 조립체에 있어서,
    모터 하우징;
    상기 모터 하우징에 의해 지지되는 브러시리스 전기 모터;
    상기 모터 하우징에 연결된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립체로서, 상기 PCB 조립체는 히트 싱크, 이 히트 싱크의 제1 측면에 결합된 전력 PCB, 및 상기 히트 싱크의 반대측의 제2 측면에 결합되고 상기 모터와 대면 관계에 있는 위치 센서 PCB를 포함하는 것인 인쇄 회로 기판 조립체
    를 포함하는 전기 모터 조립체.
  56. 제55항에 있어서, 상기 위치 센서 PCB는 복수의 홀 효과 센서를 포함하는 것인 전기 모터 조립체.
  57. 제56항에 있어서, 상기 모터는 자석을 지지하는 회전자를 포함하고, 상기 홀 효과 센서는 상기 자석의 위치를 감지하도록 작동 가능한 것인 전기 모터 조립체.
  58. 제55항에 있어서, 상기 위치 센서 PCB는 복수의 홀 요소를 포함하는 자기 인코더를 포함하고, 상기 자기 인코더는 상기 홀 요소를 사용하여 상기 회전자의 각도를 직접 분해(resolve)하는 것인 전기 모터 조립체.
  59. 고정자, 코일 접촉 플레이트, 및 로터를 포함하는 전기 모터에 있어서,
    상기 고정자는,
    복수의 톱니를 형성하는 코어;
    각각의 고정자 톱니 상에 배치된 복수의 코일;
    상기 코어의 단부에 근접한 단부 캡으로서, 상기 단부 캡은, 단부 캡에 성형된 복수의 코일 접촉 플레이트, 그리고 이 코일 접촉 플레이트로부터 분리되어 있고 상기 코일 접촉 플레이트에 접속 가능한 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 상기 코일 접촉 플레이트는 상기 복수의 코일 중 서로 대향하는 코일들을 단락시키는 것인 단부 캡
    을 포함하며,
    상기 로터는 상기 고정자에 대해 회전하도록 지지되는 것인 전기 모터.
  60. 제59항에 있어서, 각각의 상기 코일 접촉 플레이트는 약 1 mm 이하의 두께를 갖고, 각각의 상기 단자는 적어도 약 1.3 mm의 두께를 갖는 것인 전기 모터.
  61. 제59항에 있어서, 각각의 상기 단자의 두께에 대한 각각의 상기 코일 접촉 플레이트의 두께의 비는 적어도 약 1:1.3인 것인 전기 모터.
  62. 제59항에 있어서, 각각의 상기 단자는 연관된 코일 접촉 플레이트에 용접되는 것인 전기 모터.
  63. 제59항에 있어서, 상기 단부 캡은 비전도성 재료로 형성되는 것인 전기 모터.
  64. 배터리 팩에 있어서,
    제1 단부 및 대향하는 제2 단부를 갖는 하우징;
    상기 제2 단부에 근접하여 상기 하우징에 의해 지지되는 적어도 하나의 배터리 셀로서, 상기 배터리 셀은 제1 셀 단자 및 제2 셀 단자를 갖는 것인 적어도 하나의 배터리 셀;
    상기 제1 단부에 근접하여 지지되는 단자 블록으로서, 상기 단자 블록은 상기 제1 셀 단자에 전기적으로 접속된 제1 전력 단자 및 상기 제2 셀 단자에 전기적으로 접속된 제2 전력 단자를 포함하는 것인 단자 블록;
    상기 제1 셀 단자와 상기 제1 전력 단자 사이에 전기적으로 접속된 전류 감지 저항기로서, 상기 전류 감지 저항기는 상기 제2 단부의 부근으로부터 상기 제1 단부의 부근으로 연장되는 것인 전류 감지 저항기
    를 포함하는 배터리 팩.
  65. 제64항에 있어서,
    상기 전류 감지 저항기에 접속되고 상기 전류 감지 저항기를 통한 전류를 감지하도록 작동 가능한 제어기
    를 더 포함하는 배터리 팩.
  66. 제64항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리 셀은 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 팩은, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제1 위치에 있도록, 또는 상기 제1 배터리 셀이 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되는 제2 위치에 있도록 구성된 스위치를 더 포함하는 것인 배터리 팩.
  67. 제66항에 있어서, 상기 제1 셀 단자는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 모스트 포지티브 셀 단자(most positive cell terminal)인 것인 배터리 팩.
  68. 하우징, 모터, 및 고정자 단부 캡을 포함하는 모터 조립체에 있어서,
    상기 모터는 상기 하우징에 의해 지지되며,
    상기 모터는,
    코일 권선을 포함하는 고정자;
    상기 고정자에 대해 회전하도록 지지되는 회전자
    를 포함하고,
    상기 고정자 단부 캡은 상기 고정자에 연결되며,
    상기 고정자 단부 캡은,
    상기 고정자와 대면하는 측면에 둘레방향 홈을 형성하는 환형 캐리어로서, 복수의 리브(rib)가 상기 홈 내에 있는 것인 환형 캐리어;
    상기 홈 내에 지지된 코일 접촉 플레이트로서, 인접한 코일 접촉 플레이트들 사이의 공기 간극이 상기 리브에 의해 유지되고, 상기 코일 접촉 플레이트는 상기 코일 권선에 연결되는 것인 코일 접촉 플레이트;
    상기 캐리어 및 이에 지지된 코일 접촉 플레이트 위에 성형된 수지층
    을 포함하는 것인 모터 조립체.
  69. 제68항에 있어서, 상기 코일 접촉 플레이트는 대체로 반원형 형상을 갖는 것인 모터 조립체.
  70. 제68항에 있어서, 상기 코일 접촉 플레이트들은 반경방향으로 엇갈려 있는 것인 모터 조립체.
  71. 제68항에 있어서, 상기 환형 캐리어는 사전 성형되는 것인 모터 조립체.
  72. 제68항에 있어서, 상기 수지층은 상기 캐리어 및 상기 코일 접촉 플레이트 위에 사출 성형되는 것인 모터 조립체.
  73. 모터 조립체를 제조하는 방법으로서, 상기 모터 조립체는 하우징, 및 이 하우징에 의해 지지되는 모터를 포함하고, 상기 모터는, 코일 권선을 포함하는 고정자, 및 이 고정자에 대해 회전하도록 지지되는 회전자를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 고정자에 연결 가능한 고정자 단부 캡을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 형성하는 단계는,
    상기 고정자와 대면하는 측면에 둘레방향 홈을 형성하는 환형 캐리어를 성형하는 단계로서, 상기 홈 내에 복수의 리브를 갖는 것인 단계;
    상기 홈 내에 코일 접촉 플레이트를 지지하는 단계로서, 상기 리브에 의해 유지되는 인접한 코일 접촉 플레이트들 사이에 공기 간극을 갖고, 상기 코일 접촉 플레이트는 상기 코일 권선에 연결 가능한 것인 단계;
    상기 캐리어 및 이에 지지된 코일 접촉 플레이트 위에 수지층을 사출 성형하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 고정자 단부 캡을 상기 고정자에 연결하는 단계
    를 더 포함하고, 상기 연결하는 단계는 상기 코일 접촉 플레이트를 상기 코일 권선에 연결하는 것을 포함하는 것인 방법.
  75. 제73항에 있어서, 상기 지지하는 단계는 상기 코일 접촉 플레이트들을 반경방향으로 엇갈리게 하는 것을 포함하는 것인 방법.
  76. 제73항에 있어서, 상기 성형하는 단계는 상기 지지하는 단계 전에 수행되는 것인 방법.
  77. 전기 디바이스 및 배터리 팩을 포함하는 전기 조합체에 있어서,
    상기 전기 디바이스는,
    디바이스 하우징;
    상기 디바이스 하우징에 의해 지지되는 전기 회로;
    디바이스 제어기
    를 포함하며,
    상기 배터리 팩은 상기 전기 디바이스에 접속 가능하고,
    상기 배터리 팩은,
    팩 하우징;
    상기 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀로서, 상기 배터리 셀과 상기 전기 회로 사이에서 전력이 전달될 수 있는 것인 배터리 셀;
    팩 제어기
    를 포함하며,
    상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기는 그룹화된 판독을 통해 통신하도록 구성되고, 상기 그룹화된 판독은 상기 배터리 팩 또는 상기 전기 디바이스의 측정치 또는 상태의 그룹을 포함하는 것인 전기 조합체.
  78. 제77항에 있어서, 상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기는, 배터리 팩 전류, 배터리 팩 전압, 배터리 팩 상태, 배터리 팩 조건 및 긴급 종료 신호 중 하나 이상을 포함하는 그룹을 통해 통신하도록 구성되는 것인 전기 조합체.
  79. 제78항에 있어서, 상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기는 온도 또는 충전 상태에 대한 에러 또는 경고 중 하나 이상를 포함하는 그룹을 통해 통신하도록 구성되는 것인 전기 조합체.
  80. 제79항에 있어서, 상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기는 상기 배터리 팩에서 방전 스위치 이후에 측정된 배터리 팩 전압 및 도터보드 정보(daughterboard information) 중 하나 이상을 포함하는 그룹을 통해 통신하도록 구성되고, 상기 도터보드 정보는 통신 상태, 통신 재시도 및 보드 인터페이스 재시도를 포함하는 것인 전기 조합체.
  81. 제79항에 있어서, 상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기는 동적 부하 요청을 포함하는 그룹을 통해 통신하도록 구성되고, 상기 동적 부하 요청은 타겟 전류, 진단 정보 그리고 전압 및 전류 정보 중 하나 이상을 포함하는 것인 전기 조합체.
  82. 제77항에 있어서, 상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기 중 하나는 통신된 그룹 판독에 기초하여 상기 전기 디바이스 및 상기 배터리 팩 중 하나의 작동을 제어하도록 구성되는 것인 전기 조합체.
  83. 제77항에 있어서, 상기 전기 디바이스는 공구를 포함하고, 상기 모터는 공구 부재를 구동하도록 작동 가능한 것인 전기 조합체.
  84. 제83항에 있어서, 상기 공구는 핸드헬드 공구를 포함하는 것인 전기 조합체.
  85. 제84항에 있어서, 상기 팩 하우징은, 상기 배터리 팩이 상기 핸드헬드 공구에 의해 지지 가능하도록, 상기 디바이스 하우징에 연결 가능하고 상기 디바이스 하우징에 의해 지지 가능한 것인 전기 조합체.
  86. 전기 디바이스 및 배터리 팩을 포함하는 전기 조합체를 작동시키기 위한 방법으로서, 상기 전기 디바이스는 디바이스 하우징, 이 디바이스 하우징에 의해 지지되는 전기 회로, 및 디바이스 제어기를 포함하고, 상기 배터리 팩은 상기 전기 디바이스에 접속 가능하고, 팩 하우징; 이 팩 하우징에 의해 지지되는 배터리 셀로서, 상기 배터리 셀과 상기 전기 회로 사이에서 전력이 전달될 수 있는 것인 배터리 셀; 팩 제어기를 포함하고, 상기 방법은,
    그룹화된 판독을 통해, 상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기를 이용하여 통신하는 단계
    를 포함하고, 상기 그룹화된 판독은 상기 배터리 팩 또는 상기 전기 디바이스의 측정치 또는 상태의 그룹을 포함하는 것인 방법.
  87. 제86항에 있어서, 상기 통신하는 단계는, 배터리 팩 전류, 배터리 팩 전압, 배터리 팩 상태, 배터리 팩 조건 및 긴급 종료 신호 중 하나 이상을 포함하는 그룹을 통해 통신하는 것을 포함하는 것인 방법.
  88. 제87항에 있어서, 상기 통신하는 단계는 온도 또는 충전 상태에 대한 에러 또는 경고 중 하나 이상을 포함하는 그룹을 통해 통신하는 것을 포함하는 것인 방법.
  89. 제88항에 있어서, 상기 통신하는 단계는 상기 배터리 팩에서 방전 스위치 이후에 측정되는 배터리 팩 전압 및 도터보드 정보 중 하나 이상을 포함하는 그룹을 통해 통신하는 것을 포함하고, 상기 도터보드 정보는 통신 상태, 통신 재시도 및 보드 인터페이스 재시도를 포함하는 것인 방법.
  90. 제89항에 있어서, 상기 통신하는 단계는 동적 부하 요청을 포함하는 그룹을 통해 통신하는 것을 포함하고, 상기 동적 부하 요청은 타겟 전류, 진단 정보 그리고 전압 및 전류 정보 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  91. 제86항에 있어서,
    상기 디바이스 제어기 및 상기 팩 제어기 중 하나를 이용하여, 통신된 그룹 판독을 기초로 상기 전기 디바이스 및 상기 배터리 팩 중 하나의 작동을 제어하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
KR1020207003001A 2017-06-30 2018-07-02 고출력 배터리 구동식 시스템 KR102505660B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762527735P 2017-06-30 2017-06-30
US62/527,735 2017-06-30
PCT/US2018/040587 WO2019006452A2 (en) 2017-06-30 2018-07-02 HIGH POWER BATTERY POWERED SYSTEM

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200013813A true KR20200013813A (ko) 2020-02-07
KR102505660B1 KR102505660B1 (ko) 2023-03-02

Family

ID=64739198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207003001A KR102505660B1 (ko) 2017-06-30 2018-07-02 고출력 배터리 구동식 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (4) US11652437B2 (ko)
EP (1) EP3646449A4 (ko)
KR (1) KR102505660B1 (ko)
CN (1) CN111052567B (ko)
AU (2) AU2018294441A1 (ko)
TW (1) TWM578899U (ko)
WO (1) WO2019006452A2 (ko)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10084331B2 (en) * 2012-03-25 2018-09-25 Gbatteries Energy Canada Inc. Systems and methods for enhancing the performance and utilization of battery systems
KR102248773B1 (ko) 2016-12-16 2021-05-04 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션 배터리 팩 인터페이스
US10840776B2 (en) 2017-05-27 2020-11-17 Actuator Electric Motors Self-contained brushless motor and brushless controller
TWM578899U (zh) 2017-06-30 2019-06-01 美商米沃奇電子工具公司 電氣組合、動力工具系統、電動馬達總成、電動馬達、電池組以及馬達總成
EP4219082A1 (en) 2017-07-31 2023-08-02 Milwaukee Electric Tool Corporation Rotary power tool
US11139722B2 (en) 2018-03-02 2021-10-05 Black & Decker Inc. Motor having an external heat sink for a power tool
CN110071534A (zh) * 2018-07-24 2019-07-30 苏州德昊智能科技有限公司 具有防伪功能的电动工具充放电系统及方法
TWM612458U (zh) 2019-03-12 2021-06-01 美商米沃奇電子工具公司 動力工具
WO2020243283A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 Milwaukee Electric Tool Corporation Temperature sensing circuit including multiple thermistors
US11145929B2 (en) * 2019-08-09 2021-10-12 Techtronic Cordless Gp Battery pack
US11936248B2 (en) * 2019-10-22 2024-03-19 Black & Decker Inc. High-powered power tool system
WO2021087442A1 (en) * 2019-11-01 2021-05-06 Milwaukee Electric Tool Corporation Portable pipe threader
WO2021102226A1 (en) * 2019-11-20 2021-05-27 Milwaukee Electric Tool Corporation Concrete vibrator
CN115004520A (zh) 2019-12-10 2022-09-02 米沃奇电动工具公司 基于电池包配置数据的燃气发动机替换装置的马达控制
EP4078787A4 (en) 2019-12-20 2023-11-22 Milwaukee Electric Tool Corporation MODULARITY OF THE ELECTRONICS OF A GAS ENGINE REPLACEMENT FOR FUNCTIONAL EXPANSION
CN219268665U (zh) 2019-12-23 2023-06-27 米沃奇电动工具公司 用于与动力设备一起使用的独立马达单元、马达单元组件及动力设备组件
US20230053421A1 (en) * 2020-02-06 2023-02-23 Briggs & Stratton, Llc Equipment management via mesh network
WO2021207585A1 (en) 2020-04-10 2021-10-14 Milwaukee Electric Tool Corporation Adapter for configuring gas engine replacement device
WO2021216688A1 (en) * 2020-04-21 2021-10-28 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool printed circuit board including embedded busbars
WO2022035959A1 (en) 2020-08-11 2022-02-17 Milwaukee Electric Tool Corporation Vibrating screed
CN112187241B (zh) * 2020-09-16 2024-01-26 安费诺汽车连接系统（常州）有限公司 一种霍尔开关装配系统
US11728538B2 (en) * 2020-09-23 2023-08-15 Techtronic Cordless Gp Power tool battery pack receptacle
CA3174166A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 Traig William Savage Wireless motor drive control system for handheld knives
EP4255659A1 (en) 2020-12-01 2023-10-11 Milwaukee Electric Tool Corporation Thread-cutting die head for powered pipe threader
US20220200388A1 (en) 2020-12-23 2022-06-23 Black & Decker Inc. Brushless dc motor with circuit board for winding interconnections
WO2022182817A1 (en) 2021-02-24 2022-09-01 Milwaukee Electric Tool Corporation Concrete trowel
EP4122648A1 (de) * 2021-07-20 2023-01-25 Hilti Aktiengesellschaft Kommunikation zwischen einer werkzeugmaschine und einem akkumulator
WO2023010096A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool including a low quiescent current dc link bus discharge circuit
TWI780857B (zh) * 2021-08-10 2022-10-11 凱納股份有限公司 電力輔助自行車之控制整合結構及其控制方法
WO2023049487A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 Milwaukee Electric Tool Corporation Multi-voltage source trigger switch
EP4190490A1 (de) * 2021-12-01 2023-06-07 Hilti Aktiengesellschaft Werkzeugmaschine mit einem spezifischen leistungsgewicht
WO2023114837A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-22 Milwaukee Electric Tool Corporation Short circuit mitigation in a power tool
DE102023101201A1 (de) 2022-01-18 2023-07-20 Milwaukee Electric Tool Corporation System und Verfahren zum Betreiben einer Rüttelbohle
EP4306744A3 (en) 2022-07-11 2024-03-13 Milwaukee Electric Tool Corporation Concrete vibrator
CA3206998A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-22 Techtronic Cordless Gp Firmware control providing a soft stop on compression drive nailer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006197727A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Sanyo Electric Co Ltd 電池の制限電流制御方法
US20100218386A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Andreas Stihl Ag & Co. Kg Battery Pack-Operated Hand-Held Power Tool
US20110163701A1 (en) * 2005-10-28 2011-07-07 Black & Decker Inc. Battery Pack for Cordless Power Tools
US20140015451A1 (en) * 2010-10-27 2014-01-16 Hitachi Koki Co. Ltd. Power tool system and power supply device
US20140028226A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Milwaukee Electric Tool Corporation Brushless direct-current motor and control for power tool
US10406662B2 (en) * 2015-02-27 2019-09-10 Black & Decker Inc. Impact tool with control mode

Family Cites Families (106)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1256763B (de) 1956-04-21 1967-12-21 Siemens Ag Elektrischer Installationsschalter mit kippbarem Betaetigungsorgan und Einheitssockel fuer Verwendung als ein- oder zweipoliger Ausschalter, Wechsel-, Serien- oder Kreuzschalter
US4905423A (en) 1982-09-30 1990-03-06 Laere Christiaan G M Electric rotary power tool apparatus holdable by hand during operation, kit comprising the same, and novel switch means therefor
JP2819828B2 (ja) 1990-11-30 1998-11-05 日産自動車株式会社 電気自動車の電源装置
US5553675A (en) 1994-06-10 1996-09-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Orthopedic surgical device
US5663011A (en) 1994-08-11 1997-09-02 Black & Decker Inc. Battery pack retaining latch for cordless device
US5534788A (en) 1994-12-09 1996-07-09 National Semiconductor Corporation Integrated resistor for sensing electrical parameters
US5578391A (en) 1995-09-25 1996-11-26 Motorola, Inc. Battery pack having a disconnect switch circuit
US5762512A (en) 1995-10-12 1998-06-09 Symbol Technologies, Inc. Latchable battery pack for battery-operated electronic device having controlled power shutdown and turn on
US5973476A (en) 1997-07-09 1999-10-26 Ericsson Inc. Battery packs including rechargeable and non-rechargeable batteries and related systems and methods
JP2000014043A (ja) 1998-06-05 2000-01-14 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 無停電電源装置
US6304058B2 (en) 1998-08-13 2001-10-16 Black & Decker Inc. Cordless power tool system
US6225153B1 (en) 1999-03-24 2001-05-01 Daimlerchrysler Corporation Universal charge port connector for electric vehicles
JP3890168B2 (ja) 1999-08-03 2007-03-07 株式会社東京アールアンドデー 電動装置及びその電池ユニットの充放電方法
US6365297B1 (en) 1999-12-15 2002-04-02 Delphi Technologies, Inc. High-power bussing connection system for a battery pack
US6840650B2 (en) 2002-01-31 2005-01-11 Armament Systems And Procedures, Inc. Miniature flashlight having replaceable battery pack
JP4211276B2 (ja) 2002-04-23 2009-01-21 パナソニック電工株式会社 充電式電気機器
US6924620B2 (en) * 2002-07-25 2005-08-02 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery, battery charger, electrical system and method of charging a battery
US8471532B2 (en) 2002-11-22 2013-06-25 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack
US7589500B2 (en) 2002-11-22 2009-09-15 Milwaukee Electric Tool Corporation Method and system for battery protection
CN100444495C (zh) 2003-01-24 2008-12-17 三菱电机株式会社 电池用电力电路
US7767335B2 (en) * 2003-05-16 2010-08-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High-voltage battery switch
US20050058890A1 (en) 2003-09-15 2005-03-17 Kenneth Brazell Removable battery pack for a portable electric power tool
DE10345133A1 (de) 2003-09-29 2005-04-21 Bosch Gmbh Robert Akkuschrauber
US7701172B2 (en) 2003-10-14 2010-04-20 Black & Decker Inc. Power driver and charger with flexible mounting system for battery pack
US7463007B2 (en) 2004-03-08 2008-12-09 Black & Decker Inc. Battery pack housing and packaging
JP4404199B2 (ja) * 2004-03-30 2010-01-27 株式会社ジェイテクト 同期電動機
CN100479293C (zh) 2004-05-04 2009-04-15 美国凹凸微系有限公司 拥有受保护薄弱环节元件的无线电动工具
KR100631046B1 (ko) 2005-02-24 2006-10-02 (주)케이티에프테크놀로지스 단락방지스위치를 구비한 이동통신장치의 배터리팩
USD524728S1 (en) 2005-05-13 2006-07-11 Black & Decker, Inc. Battery pack
US7411326B2 (en) * 2005-05-17 2008-08-12 Federal Mogul World Wide, Inc. BLDC motor and pump assembly with encapsulated circuit board
US7497275B2 (en) 2005-11-04 2009-03-03 Black & Decker Inc. Cordless power tool system with improved power output
CA2643051C (en) 2006-02-21 2013-01-29 Rosemount Inc. Industrial process field device with energy limited battery assembly
JP5574138B2 (ja) 2006-09-19 2014-08-20 日立工機株式会社 アダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具
JP4981392B2 (ja) 2006-09-20 2012-07-18 日立工機株式会社 アダプタ、アダプタと電池パックの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具
US8054047B2 (en) * 2006-10-18 2011-11-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Battery pack charging system and method
KR100908396B1 (ko) * 2007-04-23 2009-07-20 주식회사 아모텍 Ｂｌｄｃ 모터용 스테이터, 이를 이용한 더블로터/싱글스테이터 구조의 ｂｌｄｃ 모터 및 자동차용 냉각 장치
US7799448B2 (en) 2007-06-19 2010-09-21 Black & Decker Inc. Battery pack for cordless devices
USD597932S1 (en) 2007-10-29 2009-08-11 Robert Bosch Gmbh Battery pack
DE102008064037A1 (de) 2007-12-21 2009-06-25 Bmz Batterien-Montage-Zentrum Gmbh Schaltungsanordnung zwischen einem elektrischen Energiespeicher und einem Gerät
GB2457173A (en) 2008-02-11 2009-08-12 Milwaukee Electric Tool Corp A Power Tool
JP4582177B2 (ja) 2008-03-31 2010-11-17 パナソニック電工株式会社 電動工具
DE102008017424B4 (de) 2008-04-03 2010-12-30 Miele & Cie. Kg Elektrisches Gerät mit einem Akkumulatorpaket zur Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers
DE102008053074A1 (de) 2008-07-09 2010-01-21 Siemens Aktiengesellschaft Schnellschalteinrichtung für eine Hochleistungs-Batterie in einem Gleichstrominselnetz
DE102009000682A1 (de) 2009-02-06 2010-08-12 Robert Bosch Gmbh Traktionsbatterie mit erhöhter Zuverlässigkeit
DE102009012181A1 (de) 2009-02-27 2010-09-02 Andreas Stihl Ag & Co. Kg Akkubetriebenes, handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Gashebel
WO2010102287A2 (en) 2009-03-06 2010-09-10 Asic Advantage, Inc. Battery charge and discharge controller
JP5248398B2 (ja) 2009-04-07 2013-07-31 富士通コンポーネント株式会社 コネクタ
KR101084799B1 (ko) 2009-09-08 2011-11-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
DE102009050547A1 (de) * 2009-10-23 2011-04-28 Andreas Stihl Ag & Co. Kg Elektrisches Arbeitsgerät mit einer Kommunikationsleitung zum Akkupack
JP5461221B2 (ja) 2010-02-12 2014-04-02 株式会社マキタ 複数のバッテリパックを電源とする電動工具
US9224995B2 (en) 2010-03-06 2015-12-29 Husqvarna Ab Battery powered tool and battery pack for a battery powered tool
USD640196S1 (en) 2010-05-12 2011-06-21 Chervon Limited Battery pack
US8427107B2 (en) 2010-06-22 2013-04-23 A 123 Systems, Inc. System and method for extending the usable capacity of a battery pack via controlling battery current through different current paths
JP5070319B2 (ja) 2010-07-16 2012-11-14 ビステオン グローバル テクノロジーズ インコーポレイテッド 残存容量均一化装置及び方法、及び残存容量均一化装置セット
USD633036S1 (en) 2010-08-10 2011-02-22 Black & Decker Inc. Power tool battery pack
WO2012023707A2 (ko) 2010-08-17 2012-02-23 Jung Eun-Ey 배터리 팩 그리고 배터리 팩의 액티브 셀 밸런싱 방법
KR101249972B1 (ko) 2010-08-17 2013-04-03 정윤이 배터리 팩 그리고 배터리 팩의 액티브 셀 밸런싱 방법
JP2012049074A (ja) 2010-08-30 2012-03-08 Makita Corp 電動工具のバッテリパック
JP5587801B2 (ja) 2010-09-13 2014-09-10 株式会社マキタ 充電式電動工具
US9289212B2 (en) 2010-09-17 2016-03-22 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical instruments and batteries for surgical instruments
WO2012047118A1 (en) 2010-10-05 2012-04-12 Taing Foung Phan Battery augmentation system and method
WO2012053426A1 (ja) 2010-10-19 2012-04-26 三洋電機株式会社 電源装置及びこれを用いた車両並びに蓄電装置
DE102011001107B3 (de) 2011-03-04 2012-01-26 Ulrich Alber Gmbh Schaltungsanordnung, elektrischer Energiespeicher und elektrisch betreibbares Gerät
JP5803259B2 (ja) 2011-05-17 2015-11-04 日産自動車株式会社 電気自動車のバッテリパック構造
USD679651S1 (en) 2011-05-18 2013-04-09 Black & Decker Inc. Battery pack
KR101391567B1 (ko) 2011-10-07 2014-05-02 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션 배터리 조립체
JP6245789B2 (ja) 2012-02-20 2017-12-13 日産自動車株式会社 電気自動車のバッテリパック温調構造
DE102012205244A1 (de) 2012-03-30 2013-10-02 Aat Alber Antriebstechnik Gmbh Schaltungsanordnung
USD680064S1 (en) 2012-07-18 2013-04-16 Black & Decker Inc. Battery for a power tool
KR20140096600A (ko) 2013-01-28 2014-08-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그의 셀 밸런싱방법
JP6048192B2 (ja) 2013-02-13 2016-12-21 日立工機株式会社 電気機器及び電気装置
US10232479B2 (en) 2013-05-06 2019-03-19 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool including a battery pack isolation system
USD699180S1 (en) 2013-06-28 2014-02-11 The Toro Company Battery housing
CN203506135U (zh) 2013-09-25 2014-04-02 嘉兴市舒福德电动床有限公司 一种用于电动床的包装保护结构
US10374442B2 (en) 2013-10-17 2019-08-06 Bosch Battery Systems, Llc Integrated multiple voltage energy storage system and method
US9917284B2 (en) 2014-02-07 2018-03-13 Virideon, Inc System and method for a non-hazmat shippable portable power device
GB201403971D0 (en) 2014-03-06 2014-04-23 7Rdd Ltd Portable power supply improvements
US9643552B2 (en) 2014-04-03 2017-05-09 Ford Global Technologies, Llc Electrical power system for hybrid vehicles
TW201539935A (zh) 2014-04-03 2015-10-16 Lausdeo Corp 行動電源
CN203808341U (zh) 2014-04-21 2014-09-03 舜元建设(集团)有限公司 一种轻质砌块棱角保护装置
US9893384B2 (en) 2014-05-18 2018-02-13 Black & Decker Inc. Transport system for convertible battery pack
EP3427901B1 (en) 2014-05-18 2020-03-11 Black & Decker, Inc. Convertible battery pack for power tool
WO2015182515A1 (ja) 2014-05-30 2015-12-03 日立工機株式会社 電動工具及び電池パック
US9931707B2 (en) * 2015-07-23 2018-04-03 Ammon Nazareth Balaster Portable arc welder
US10211655B2 (en) 2014-08-14 2019-02-19 Mediatek Inc. Scheme for activating or deactivating shipping mode for battery via battery connecting interface without additional signal port(s)
EP3224878B1 (en) 2014-11-26 2023-03-08 Techtronic Industries Co., Ltd. Battery park
KR101594925B1 (ko) 2014-12-03 2016-02-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
DE102015218447A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Akkupack für eine Handwerkzeugmaschine
US10348110B2 (en) 2015-02-13 2019-07-09 Makita Corporation Battery pack
DE102015002357A1 (de) 2015-02-25 2016-08-25 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Kraftfahrzeug-Bordnetz und Batteriebaugruppe dafür
EP3085499A1 (de) 2015-04-24 2016-10-26 HILTI Aktiengesellschaft Werkzeugakku-schutzschale
KR101686018B1 (ko) 2015-06-17 2016-12-28 포항공과대학교 산학협력단 트랜스포머를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로
AU2016315858B2 (en) 2015-09-02 2019-09-26 Tti (Macao Commercial Offshore) Limited Power tool, battery pack, and combination, and method of controlling the same
US10786894B2 (en) 2015-10-14 2020-09-29 Black & Decker Inc. Brushless motor system for power tools
USD780688S1 (en) 2015-10-19 2017-03-07 Black & Decker Inc. Battery pack
MX2018007784A (es) 2016-02-26 2019-09-06 Tti Macao Commercial Offshore Ltd Paquetes de baterias y metodo para ensamblar paquetes de baterias.
USD841572S1 (en) 2016-03-08 2019-02-26 Briggs & Stratton Corporation Battery
USD812555S1 (en) 2016-06-21 2018-03-13 Black & Decker Inc. Battery pack
USD826150S1 (en) 2016-10-20 2018-08-21 Black & Decker Inc. Battery pack
AU201713403S (en) 2016-12-16 2017-06-19 Tti Macao Commercial Offshore Ltd Battery
KR102248773B1 (ko) 2016-12-16 2021-05-04 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션 배터리 팩 인터페이스
WO2018112455A1 (en) 2016-12-16 2018-06-21 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack switch
WO2018148651A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 Milwaukee Electric Tool Corporation Brushless direct current motor for power tools
KR102435767B1 (ko) 2017-03-24 2022-08-24 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션 배터리 팩용 단자 구성
JP1596432S (ko) 2017-06-16 2018-02-05
TWM578899U (zh) 2017-06-30 2019-06-01 美商米沃奇電子工具公司 電氣組合、動力工具系統、電動馬達總成、電動馬達、電池組以及馬達總成

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006197727A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Sanyo Electric Co Ltd 電池の制限電流制御方法
US20110163701A1 (en) * 2005-10-28 2011-07-07 Black & Decker Inc. Battery Pack for Cordless Power Tools
US20100218386A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Andreas Stihl Ag & Co. Kg Battery Pack-Operated Hand-Held Power Tool
US20140015451A1 (en) * 2010-10-27 2014-01-16 Hitachi Koki Co. Ltd. Power tool system and power supply device
US20140028226A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Milwaukee Electric Tool Corporation Brushless direct-current motor and control for power tool
US10406662B2 (en) * 2015-02-27 2019-09-10 Black & Decker Inc. Impact tool with control mode

Also Published As

Publication number Publication date
US20200127593A1 (en) 2020-04-23
US20230283221A1 (en) 2023-09-07
EP3646449A2 (en) 2020-05-06
EP3646449A4 (en) 2021-11-03
CN111052567B (zh) 2023-05-23
AU2018294441A1 (en) 2020-01-23
US20190006980A1 (en) 2019-01-03
WO2019006452A3 (en) 2019-02-28
KR102505660B1 (ko) 2023-03-02
TWM578899U (zh) 2019-06-01
AU2021232843A1 (en) 2021-10-14
AU2021232843B2 (en) 2023-09-28
US11652437B2 (en) 2023-05-16
CN111052567A (zh) 2020-04-21
US20200106380A1 (en) 2020-04-02
US11374528B2 (en) 2022-06-28
WO2019006452A2 (en) 2019-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2021232843B2 (en) High power battery-powered system
US11462794B2 (en) High power battery-powered system
US11673248B2 (en) High-power cordless, hand-held power tool including a brushless direct current motor
AU2021254648B2 (en) Terminal configuration for a battery pack
EP2944432B1 (en) Multi-battery pack for power tools
JP4488381B2 (ja) 電池パックシステム
US20220247202A1 (en) Controlling bulk capacitance charge in a power tool device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)