TWM578899U - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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山繆 席克斯
傑佛瑞Ｍ 布羅札克
齊斯 布朗格
安德烈Ｔ 貝葉爾
提摩西Ｒ 歐柏曼
艾利克斯 休柏
莎曼沙Ｌ 畢雷特德克斯
蘭斯Ｄ 拉蒙特
馬修Ｊ 默傑能
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Abstract

本創作係關於高功率電池供電系統。包括一種電氣組合、一種動力工具系統、一種電動馬達、一種電池組、以及操作與製造方法。該電氣裝置可包括一裝置外罩、藉由該裝置外罩所支撐之一馬達(該馬達具有最大約80毫米(mm)之一標稱外徑，該馬達可操作以輸出至少約2760瓦特(W))、以及電氣連接至該馬達之一裝置端子；一電池組，其包括界定該電池組之一體積的一套組外罩(該體積最大約5.2×106立方毫米(mm3))、藉由該套組外罩所支撐之電池胞元(該等電池胞元係電氣連接並具有最大約80伏特(V)之一標稱電壓)、以及可電氣連接至該裝置端子之一套組端子(用以在該電池組與該電氣裝置之間傳遞電流)；以及可操作以控制該電流傳遞之一控制器。

Description

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
相關申請案交互參照
本專利申請案主張2017年6月30日提出申請之美國臨時專利申請案第62/527,735號之優先權，其完整內容係以參考方式併入本文。
本創作係有關於電池供電裝置，並且更尤指高功率電池及此類裝置。
創作背景
圖1A中示意性繪示一種高功率電氣組合。該組合大致包括一電池電源，包括一負載(例如：一馬達，如圖示)之一電氣裝置、介於該電源與該負載之間的電氣互連、以及可操作以控制例如該電源之放電、該負載之操作等的電子設備。
將該組合併入一機動裝置(例如：動力工具、戶外工具、其他機動裝置等)、或一非機動裝置，該非電動裝置具有由該負載(例如：一鋸條、一鑽頭、一砂輪、一電 力供應器、一照明裝置等)所供電之一相關聯輸出機構。將該組合併入之裝置中至少有一些是掌上型裝置(例如：可在操作期間由一使用者支撐之一裝置)，因此，該組合必須符合限制(例如：重量、體積/封裝尺寸等)。
在所示構造中，電池電源具有最大約80伏特(V)之一標稱電壓。同樣地，該組合可操作以在持續時間(例如：至少5至6分鐘或更長時間)維持輸出高功率(例如：2760瓦特(W)至3000W或更大功率(3.7馬力(hp)至4.0hp或更大馬力))。為了實現此持續功率，使一高持續電流(例如：50安培(A)或以上)透過互連、透過電子設備之組件從電源放電至負載。又，此高功率輸出是在掌上型裝置之限制範圍內實現。
一項挑戰為提升電池電源之可遞送功率。此一提升可藉由以串聯及/或並聯方式增加電池中之胞元數量來取得。胞元形狀因子之一增加與相關聯之更小阻抗也將使可用功率提升。然而，與掌上型裝置之限制相反，這些解決方案各導致電池電源之尺寸及重量增加。隨著高電壓，電池組斷接時可能出現電弧。隨著電池組之電壓及功率增加，當動力工具一啟動，突然高電流輸出會使控制組件、開關等損壞。
另一挑戰是在負載(例如：馬達)處有效地利用由電池電源所提供之電力。馬達尺寸(例如：直徑)增加將導致功率輸出提升。此一提升又與掌上型裝置之限制起衝突。為了使可從電池電源遞送到負載之功率達到最大， 必須降低系統中之阻抗及損耗。
來自電池電源之更大可遞送功率、及/或來自負載之更大功率輸出需要附加電子設備才能控制此類放電、操作等。再者，在持續時間維持更大功率需要較高電流，因而產生熱。必須控制操作及/或提供冷卻結構以管理增加之電流及熱。
現有互連(例如：端子、開關、導體等)一般並非設計用於處理增加之電流/熱。必須控制操作及/或提供冷卻結構以管理增加之電流及熱。
然而，克服這些挑戰會引發其他挑戰。舉例而言，來自電源、及負載所輸出之功率有可能藉由新增更多及/或更大組件來實現(更多及更大之電池胞元、一更大之馬達、更厚之端子、更大之開關等)。然而，如上述，透過使該組合更重、更大等，這些新增物各與屬於掌上型之裝置所施加之限制起衝突。
當多個鋰基胞元在高功率應用中共同放電時，胞元放電不平衡、胞元對胞元加熱、過放電、及過度胞元加熱只是引發的其中一些問題。隨著新增更多胞元，這些問題變得更加複雜。
具有鋰基化學物質之胞元所構成之電池組可能受到運輸規範約束。此類運輸規範可能限制所運輸電池組之電壓及/或功率容量。為滿足提升功率之要求而新增電池胞元將造成所產生之電池電源受這些規範約束。
為了符合這些運輸規範，可能需要使電池組 中之鋰基胞元電氣斷接。將(多個)遠距電池胞元連接至電池端子會具有挑戰性。
本創作係關於高功率電池供電系統。在一項獨立實施例中，一電氣組合可大致包括一電氣裝置、一電池組、以及一控制器。該電氣裝置可包括一裝置外罩、藉由該裝置外罩所支撐之一馬達，該馬達具有最大約80mm之一標稱外徑，該馬達可操作以輸出至少約2760W(約3.7hp)，該電氣裝置還可包括電氣連接至該馬達之一裝置端子。該電池組可包括界定該電池組之一體積的一套組外罩(該體積最大約5.2×106立方毫米(mm3))、藉由該套組外罩所支撐之電池胞元(該等電池胞元係電氣連接並具有最大約80伏特之一標稱電壓)、以及可電氣連接至該裝置端子之一套組端子，用以在該電池組與該電氣裝置之間傳遞電流。該控制器可操作以控制該電流傳遞。該馬達可操作以輸出至少約3000W(約4hp)。
在一些構造中，該馬達可包括一無刷直流馬達。該馬達可包括藉由該裝置外罩所支撐之一定子，該定子包括繞組，該馬達還包括藉由該外罩所支撐且供相對於該定子旋轉之一轉子。該裝置可包括一動力工具(例如：一掌上型動力工具)，並且該馬達可操作以驅動一工具構件。該套組外罩可連接至該裝置外罩並且可藉由該裝置外罩來支撐，使得該電池組可藉由該掌上型動力工具來支撐。
在一些構造中，該等電池胞元各可具有最大 約21mm之一直徑、及最大約71mm之一長度。該等電池胞元各可具有約21mm之一直徑、及約71mm之一長度。該電池組可包括多達20個電池胞元。該等電池胞元可採用串聯方式連接。
該等電池胞元可操作以輸出介於約40A與約60A之間的一持續操作放電電流。該等電池胞元可具有介於約3.0安培-小時(Ah)與約5.0Ah(例如：約4.2Ah)之間的一容量。
一功率電路可電氣連接於該等電池胞元與該馬達之間，該功率電路包括可操作以向該馬達施加電流之半導性開關。該等開關可操作以跨該等繞組施加電流。
該組合可包括含有該控制器之控制電子設備；該等控制電子設備可具有最大約920立方毫米(mm3；例如：918mm3)之一體積，並且該馬達可具有最大約443,619mm3之一體積(定子容積包絡包括端蓋)。該等控制電子設備可具有最大約830克(g)之一重量，該馬達可具有最大約4.6磅(lbs.；包括纏繞之定子、轉子、軸件、軸承、及風扇)之一重量，並且該電池組可具有最大約6磅之一重量。
在另一獨立態樣中，一動力工具系統可大致包括一動力工具、一電池組及一控制器。該動力工具可包括一工具外罩、藉由該工具外罩所支撐之一馬達，該馬達包括可操作以驅動一工具元件之一輸出軸，該馬達具有最大約80mm之一標稱外徑，該馬達可操作以輸出至少約 2760瓦特(W)(約3.7hp)，該動力工具還包括電氣連接至負載之一工具端子。該電池組可包括界定該電池組之一體積的一套組外罩(該體積最大約2.9×106mm3)、藉由該套組外罩所支撐之電池胞元(該等電池胞元係電氣連接並具有最大約80伏特之一標稱電壓)、以及可電氣連接至該工具端子之一套組端子，用以在該電池組與該動力工具之間傳遞電流。該控制器可操作以控制該電流傳遞。
在又另一獨立態樣中，一電池組可包括一外罩；設置於該外罩內之一第一電池胞元；設置於該外罩內之一第二電池胞元；以及一開關，該開關係位於該外罩之一外部上，並且被組配來處於一第一位置中，其中該第一電池胞元係電氣連接至該第二電池胞元，或被組配來處於一第二位置中，其中該第一電池胞元係與該第二電池胞元電氣斷接。該開關可被組配來在該第一位置與該第二位置之間滑動。當該開關處於該第一位置時，該電池組可被組配來輸出約80V之一標稱電壓。當該開關處於該第一位置時，該電池組可被組配來具有大約等於或小於300瓦時之一功率容量。
於再一獨立態樣中，一電池組可大致包括一外罩；位於該外罩內之一第一電池胞元；位於該外罩內之一第二電池胞元；以及一開關，該開關係位於該外罩之一外部上，並且被組配來處於一第一位置中，其中該第一電池胞元係電氣連接至該第二電池胞元，或被組配來處於一第二位置中，其中該第一電池胞元係與該第二電池胞元電 氣斷接。該開關可包括電氣連接至該第一電池胞元之一第一端子、電氣連接至該第二電池胞元之一第二端子、被組配來當該開關處於該第一位置中時將該第一端子及該第二端子接合之一導電部分、以及被組配來當該開關處於該第二位置中時將該第一端子及該第二端子其中至少一者接合之一非導電部分。
在另一獨立態樣中，一電池組可大致包括界定一孔徑之一外罩；位於該外罩內之一第一電池胞元；位於該外罩內之一第二電池胞元；以及一開關，該開關係位於該外罩之一外部上，並且被組配來處於一第一位置中，其中該第一電池胞元係與該第二電池胞元電氣連接，以及被組配來處於一第二位置中，其中該第一電池胞元係與該第二電池胞元電氣斷接。該開關可包括一板子、在該板子上受支撐並且被組配來當該開關處於該第二位置時插入該孔徑之一凸形構件、以及使該板子偏離該外罩之一偏置構件。
在又另一獨立態樣中，可提供用於一電池組之一介面。該介面可大致包括一本體及沿著一軸線延伸之一軌條，該軌條與該本體之間界定一空間，該空間具有貼近一第一軸向位置之一第一尺寸、及位處一不同第二軸向位置之一不同第二尺寸。
於再一獨立態樣中，一電氣組合可大致包括一電氣裝置、一電池組以及一控制器。該裝置可包括提供一裝置支撐部分之一裝置外罩、以及藉由該裝置外罩所支 撐之一電路。該電池組可包括為了與該裝置支撐部分接合而提供一套組支撐部分之一電池組外罩、以及藉由該外罩所支撐之一電池胞元，當該電池組連接至該裝置時，可在該電池胞元與該電路之間傳遞電力。該裝置支撐部分及該套組支撐部分其中一者可包括一本體及沿著一軸線延伸之一軌條，該軌條與該本體之間界定一空間，該空間具有貼近一第一軸向位置之一第一尺寸、及位處一不同第二軸向位置之一不同第二尺寸。該裝置支撐部分及該套組支撐部分其中另一者可包括可置於該第一軸向位置處之空間中之一第一部分、及可置於該第二位置處之空間中之一第二部分。
在另一獨立態樣中，可提供用於一電池組之一閂鎖機構。該機構可大致包括一閂鎖構件，其可在一閂鎖位置(其中可在該電池組與一電氣裝置之間接合該閂鎖構件以阻止相對移動)與一解閂鎖位置(其中許可相對移動)之間移動；以及可配合該閂鎖構件操作之一開關，當該閂鎖構件處於該閂鎖位置與該解閂鎖位置之間時，該開關阻止該電池組與該電氣裝置之間的電力傳遞。
在又另一獨立態樣中，可提供用於一電池組之一頂出器。該頂出器可大致包括可接合於該電池組與一電氣裝置之間的一頂出構件；一偏置構件，其可操作以使該頂出構件朝向一頂出位置偏置，其中施加一力以使該電池組與該電氣裝置脫離；以及可配合該頂出構件操作之一開關，當該頂出構件朝向該頂出位置移動時，該開關使該 裝置之至少一部分止動。
於再一獨立態樣中，可提供用於一電池組之一雙作用閂鎖機構。該機構可大致包括操作性耦接至一閂鎖構件之一初級致動器，該閂鎖構件可在一閂鎖位置(其中可在該電池組與一電氣裝置之間接合該閂鎖構件以阻止相對移動)與一解閂鎖位置(其中許可相對移動)之間移動；以及一次級致動器，其係操作性耦接至該初級致動器，並且可在一第一位置(其中該次級致動器阻止該初級致動器之操作)與一第二位置(其中該次級致動器允許該初級致動器之操作)之間移動。
在另一獨立態樣中，一電氣組合可大致包括一電氣裝置、一電池組以及一主控制器。該電氣裝置可包括一裝置外罩、藉由該裝置所支撐並且包括一輸出軸之一馬達、電氣連接至該馬達之一裝置端子、以及藉由該裝置外罩所支撐並且可操作以控制該馬達之一馬達控制器。該電池組可包括一套組外罩、藉由該套組外罩所支撐之電池胞元(該等電池胞元係電氣連接)、以及可電氣連接至該裝置端子之一套組端子，用以在該電池組與該電氣裝置之間傳遞電流。該主控制器可在該電池組與該馬達控制器之間進行通訊而對該裝置之操作進行控制。
在一些構造中，該馬達控制器可形成為具有該馬達之一模組化單元。該馬達可包括一馬達外罩、藉由該馬達外罩所支撐之一定子、及藉由該馬達外罩所支撐之一轉子。該馬達控制器可藉由該馬達外罩來支撐。
在又另一獨立態樣中，可提供一種操作一電池供電裝置之方法。該方法可大致包括判定一電池組之一放電能力；基於該放電能力來設定一放電電流臨界值；以及基於該電流臨界值來控制該裝置之一馬達。該方法可大致包括在一時間間隔之後，判定該電池組之一放電能力；基於該放電能力來設定一不同第二放電電流臨界值；以及基於該第二放電電流臨界值來控制該裝置之一馬達。
於再一獨立態樣中，一電動馬達總成可大致包括一馬達外罩；藉由該外罩所支撐之一無刷電動馬達；以及連接至該外罩之一印刷電路板(PCB)總成，該PCB總成包括一散熱器、與該散熱器之一第一側耦接之一電力PCB、以及與該散熱器之一對立第二側耦接並與該馬達呈面向關係之一位置感測器PCB。
在一些構造中，該位置感測器PCB可包括複數個霍爾效應感測器。該馬達可包括支撐一磁鐵之一轉子，該等霍爾效應感測器可操作以感測該磁鐵之一位置。在一些構造中，該位置感測器PCB可包括含有複數個霍爾元件之一磁性編碼器，該磁性編碼器使用該等霍爾元件直接求解該轉子之一角度。
於再一獨立態樣中，一電池組可包括一外罩；藉由該外罩所支撐之複數個電池胞元；包括一正功率端子、一負功率端子、及一低功率端子之複數個端子；將該複數個電池胞元連接至該低功率端子、及該負端子以輸出一第一電壓之一低功率電路；以及將該複數個電池胞元 連接至該正功率端子、及該負端子以輸出一第二電壓之一功率電路，該第二電壓大於該第一電壓(例如：80V相較於5V)。
在一些構造中，該低功率電路可包括一變壓器。該電池組亦可包括可操作以控制該電池組之一控制器，用以選擇性輸出該第一電壓及該第二電壓。
在另一獨立態樣中，可提供一種對具有一電池組之一電池供電裝置進行操作之方法。該裝置可包括一裝置外罩、藉由該裝置外罩所支撐之一負載、以及藉由該裝置外罩所支撐之一裝置控制器。該電池組可包括一套組外罩、及藉由該外罩所支撐之複數個電池胞元。該方法可大致包括從該複數個電池胞元向該裝置供應一第一電壓以供電給該裝置控制器；以及從該複數個電池胞元向該裝置供應一第二電壓以供電給該裝置。供應一第一電壓可包括利用一變壓器將該複數個電池胞元之一電壓降至該第一電壓。
在又另一獨立態樣中，一電池組可大致包括一外罩；藉由該外罩所支撐之複數個電池胞元；一控制器；包括有一正功率端子、一負功率端子及一通訊端子之複數個端子，該通訊端子係電氣連接至該控制器，並且可操作以在該控制器與一外部裝置之間進行通訊，該通訊端子係與該正功率端子及該負功率端子隔離。
在一些構造中，該外罩可包括支撐複數個端子之一端子座，該正功率端子及該負端子係布置於一第一 列中，該通訊端子係布置於與該第一列隔開之一第二列中。
於再一獨立態樣中，一電動馬達可大致包括一定子，其包括界定複數個齒狀物之一芯體、設置於相應定子齒狀物上之複數個線圈、以及與該芯體之一末端貼近之一端蓋，該端蓋包括模製於該端蓋中之複數個線圈接觸板、及與該等接觸板分開且可連接至該等接觸板之一第一端子與一第二端子，該等接觸板與該複數個線圈之對立者短路；以及受支撐且供相對於該定子旋轉之一轉子。
在另一獨立態樣中，一電池組可大致包括具有一第一末端及一對立第二末端之一外罩；在貼近該第二末端處藉由該外罩所支撐之至少一個電池胞元，該電池胞元具有一第一胞元端子及一第二胞元端子；在貼近該第一末端處受支撐之一端子座，該端子座包括電氣連接至該第一胞元端子之一第一功率端子、及電氣連接至該第二胞元端子之一第二功率端子；以及電氣連接於該第一胞元端子與該第一功率端子之間的一電流感測電阻器，該電流感測電阻器從貼近該第二末端處延伸至貼近該第一末端處。
在又另一獨立態樣中，一馬達總成可大致包括一外罩；藉由該外罩所支撐之一馬達，該馬達包括含有線圈繞組之一定子、及受支撐且供相對於該定子旋轉之一轉子；以及連接至該定子之一定子端蓋，該定子端蓋包括一環形載體(其界定面向該定子之一側中之一圓周凹槽，複數個肋部係位在該凹槽中)、在該凹槽中受支撐之線圈接觸板(介於諸相鄰線圈接觸板之間的一氣隙係藉由該等肋部 來維持，該等線圈接觸板係連接至該等線圈繞組)、以及在該載體及該等受支撐線圈接觸板上方模製之一樹脂層。
於再一獨立態樣中，可提供一種製造一馬達總成之方法。該馬達總成可包括一外罩、以及藉由該外罩所支撐之一馬達，該馬達包括含有線圈繞組之一定子、及受支撐供相對於該定子旋轉之一轉子。該方法可大致包括形成可連接至該定子之一定子端蓋(形成包括模製一環形載體(其界定面向該定子之一側中之一圓周凹槽，該凹槽中具有複數個肋部))、支撐該凹槽中之線圈接觸板(諸相鄰線圈接觸板之間具有藉由該等肋部來維持之一氣隙，該等線圈接觸板可連接至該等線圈繞組)、以及在該載體及該等受支撐線圈接觸板上方使一樹脂層注射成型。
在另一獨立態樣中，一電氣組合可大致包括一電氣裝置，該電氣裝置包括一裝置外罩、藉由該裝置外罩所支撐之一電路、及一裝置控制器；以及可連接至該電氣裝置之一電池組，該電池組包括一套組外罩、藉由該套組外罩所支撐之一電池胞元(可在該胞元與該電路之間傳遞電力)、及一套組控制器。該裝置控制器及該套組制器可被組配來經由一分組讀取來進行通訊，該分組讀取包括該電池組或該電氣裝置之一組測量結果或狀態。
在又另一獨立態樣中，可提供一種用於操作一電氣組合之方法。該電氣裝置可包括一電氣裝置及一電池組，該電氣裝置包括一裝置外罩、藉由該裝置外罩所支撐之一電路、及一裝置控制器，該電池組係可連接至該電 氣裝置，並且包括一套組外罩、藉由該套組外罩所支撐之一電池胞元(可在該胞元與該電路之間傳遞電力)、及一套組控制器。該方法可大致包括經由一分組讀取與該裝置控制器及該套組控制器進行通訊，該分組讀取包括該電池組或該電氣裝置之一組測量結果或狀態。
鑑於詳細說明及附圖，本創作之其他獨立態樣將變得顯而易見。
10‧‧‧電氣組合
14‧‧‧高功率直流工具系統
18‧‧‧電池總成
18A‧‧‧電池組
20‧‧‧互連
22‧‧‧電子總成
26、1140、2026‧‧‧馬達總成
30、1145、2030‧‧‧馬達外罩
34、1115、2034‧‧‧馬達
38、38B‧‧‧風扇
42、2042‧‧‧轉子位置感測總成
46‧‧‧定子
50、2050‧‧‧轉子
54‧‧‧圓柱形部分
58‧‧‧安裝凸轂
62‧‧‧安裝凸緣
66、2066‧‧‧轂部分
70‧‧‧柱體
74、146、934‧‧‧前端
78‧‧‧徑向延伸輻條
82‧‧‧窗口
86、154、930‧‧‧後端
90‧‧‧徑向向內延伸肋部
94‧‧‧通道
98、326、330、2298‧‧‧肋部
98'‧‧‧徑向向外延伸突起物
102‧‧‧徑向向內延伸支撐肋
106‧‧‧定子疊片
110‧‧‧定子芯
114‧‧‧外圓周表面
118‧‧‧凹型通道
122、122'、294、894、2294‧‧‧凹口
124‧‧‧軛部
126‧‧‧向內延伸定子齒狀物
134‧‧‧定子繞組
134A~134F‧‧‧線圈
138‧‧‧絕緣構件
142‧‧‧前端蓋
142B、2205‧‧‧定子端蓋
150‧‧‧後端蓋
158‧‧‧緣體部分
162‧‧‧端蓋齒狀物
166、918‧‧‧凸起物
168‧‧‧凸緣
170、290、2290‧‧‧舌片
174‧‧‧徑向向內延伸凸起物
178、182‧‧‧凹型凹口
186、186A~186C‧‧‧線圈接觸板
190、190B、194、194B、882a~882f‧‧‧端子
195‧‧‧連接部分
196‧‧‧內表面
197‧‧‧外表面
198、246、298、2246‧‧‧槽體
202、1290‧‧‧勾扣
206‧‧‧孔洞
211‧‧‧單塊材料
211B‧‧‧第一塊材料
218、220、262、263、264、502、526‧‧‧長度
226‧‧‧轉子芯
230、2230‧‧‧轉子軸
232‧‧‧旋轉軸
234、2234‧‧‧中心孔
238‧‧‧軸承
242‧‧‧非圓形外圓周
250‧‧‧永久磁鐵
254、2254‧‧‧空氣屏障
258‧‧‧外徑
266、2266‧‧‧PCB
270‧‧‧霍爾效應陣列感測器
274、2274‧‧‧磁鐵
274A‧‧‧北極
274B‧‧‧南極
278‧‧‧第一側
282‧‧‧第二、相對側
286、2286‧‧‧安裝凸齒
302‧‧‧耦接器
306‧‧‧連接端子
310‧‧‧配件
314‧‧‧中央孔
318‧‧‧中間脊
322‧‧‧外圓周邊緣
330B‧‧‧扇葉
334‧‧‧後表面
338‧‧‧效率
342‧‧‧速度
346‧‧‧馬達功率輸出
402、406‧‧‧控制器
410‧‧‧換流橋
414‧‧‧觸發器總成
418‧‧‧通訊匯流排
422‧‧‧通訊鏈路
426‧‧‧閘極驅動器
430‧‧‧高側FET
434‧‧‧低側FET
438‧‧‧放電開關
442‧‧‧放電控制器
446、1155‧‧‧PCB總成
450、1160‧‧‧散熱器
454‧‧‧工具端子座
458‧‧‧正功率端子
462、542‧‧‧接地端子
466、550‧‧‧低功率端子
470、554‧‧‧正傳輸端子
474、558‧‧‧負傳輸端子
478、562‧‧‧正接收器端子
482、566‧‧‧負接收器端子
486‧‧‧電池組外罩
490‧‧‧支撐部分
494‧‧‧電池端子座
492、498、698、942‧‧‧凸起物/凹口
506、530‧‧‧寬度
510、534‧‧‧高度
514、518‧‧‧胞元串
522‧‧‧隔件
538‧‧‧正電池端子
546‧‧‧充電器端子
570‧‧‧電池胞元
574‧‧‧電池控制器
578‧‧‧低功率產生器
582‧‧‧電池收發器
586‧‧‧電池放電開關
590‧‧‧充電開關
594、602‧‧‧傳輸信號
598‧‧‧接收器信號
606‧‧‧傳輸致能信號
610、630、790、822、854‧‧‧方法
614~626、634~654、826~838、858、862、866、870‧‧‧程序塊
658‧‧‧低電流供應電路
662‧‧‧電壓迴路
666‧‧‧電流迴路
670‧‧‧正端子
674‧‧‧負端子
682、754、874、2332‧‧‧開關
686‧‧‧分壓器
690、762‧‧‧穩壓器
694‧‧‧拉升電路
702‧‧‧穩流器
706‧‧‧電流感測器
710‧‧‧計時器電路
714‧‧‧高電流供應電路
718‧‧‧熔絲
722‧‧‧輸入開關
726‧‧‧致能開關
730‧‧‧返馳轉換器
734‧‧‧啟動電路
738‧‧‧箝位電路
742‧‧‧主開關
746‧‧‧變壓器電路
750‧‧‧致能輸入
758‧‧‧電容器
766‧‧‧正電力供應器
770‧‧‧接地
774‧‧‧初級繞組
778~786‧‧‧次級繞組
794~818‧‧‧狀態
842‧‧‧瞬時放電電流
846‧‧‧短期放電電流
860‧‧‧持續放電電流
878‧‧‧殼體
886‧‧‧導電匯流排
890‧‧‧非導電層
898‧‧‧前止擋構件
902‧‧‧後止擋構件
914‧‧‧保護構件
922‧‧‧孔徑
926‧‧‧電流感測電阻器
938‧‧‧電池接收部分
946‧‧‧閂鎖機構
950‧‧‧電力斷接開關
954‧‧‧手柄
958‧‧‧閂鎖構件
962‧‧‧鏜孔
966‧‧‧偏置構件
970、974‧‧‧功率區
978、982、986‧‧‧LDO調節器
1010‧‧‧切割鋸
1014‧‧‧斜切鋸
1018‧‧‧桌鋸
1022‧‧‧取心鑽
1026‧‧‧軋碎機
1030‧‧‧壓縮機
1034‧‧‧鏈鋸
1038‧‧‧電力供應器
1042‧‧‧燈
1046‧‧‧交流/直流轉接器
1120‧‧‧霍爾效應感測器
1150‧‧‧馬達軸
1165‧‧‧電力PCB
1205‧‧‧端蓋
1275a~1275c、2275‧‧‧接觸板
1280‧‧‧第一端子
1285‧‧‧第二端子
1293‧‧‧間隔物
1305‧‧‧永久環形磁鐵
1355‧‧‧位置感測器PCB
2000A~200D‧‧‧5S1P胞元塊
2222‧‧‧轉子疊片
2242‧‧‧圓形外圓周
2243‧‧‧缺口
2248、2260、2272、2288、2304、2320‧‧‧電池監測電路
2252A~2252B、2264、2276、2292、2324‧‧‧電子處理器
2256A~2256B、2268A~2268C、2280A~2280C、2296、2296A~2296D、2312A~2312C、2328‧‧‧AFE
2258、2284、2302、2316‧‧‧光耦合電路
2297‧‧‧圓周凹槽
2300‧‧‧多工器
2308‧‧‧處理器
TC1~TC4‧‧‧測點
圖1A為包括一電池總成、一電子總成、及一馬達總成之一電氣組合的一示意圖。
圖1B為圖1A之電氣組合的一方塊圖。
圖2為包括圖1所示電氣組合之一高功率電氣系統的一例示。
圖3為圖1之動力工具系統之馬達總成的一透視圖。
圖4為圖3之馬達總成的一截面圖，係大致沿著圖3之線條4-4取看。
圖5為圖3之馬達總成的一截面圖，係大致沿著圖3之線條5-5取看。
圖6A為圖3之馬達總成的一透視展開圖。
圖6B為圖3之馬達總成的一側視展開圖。
圖7為圖3之馬達總成的一透視圖，有部分已移除。
圖8為圖3之馬達總成的另一透視圖，有部分 已移除。
圖9為圖3之馬達總成的一透視展開圖，有部分已移除。
圖10為圖3之馬達總成的一透視展開圖，有部分已移除。
圖11為一定子疊片的一正視圖。
圖12為一轉子疊片的一正視圖。
圖13為一定子端蓋的一透視圖。
圖14為內有上覆模封線圈接觸板之另一定子端蓋的一透視圖。
圖15為圖14之定子端蓋及線圈接觸板的另一透視圖，其繪示處於一透明狀態之定子端蓋。
圖16為圖15之線圈接觸板的一透視圖。
圖17根據本創作之一獨立態樣，為一定子端蓋及線圈接觸板端子的一放大部分透視圖。
圖17A根據本創作之另一態樣，為具有線圈接觸板及可附接端子之一定子端蓋的一透視圖，其繪示處於一透明狀態之定子端蓋。
圖17B根據本創作之一實施例，為一線圈接觸板的一製造示意圖。
圖17C根據本創作之另一獨立實施例，為一線圈接觸板及可附接端子的一製造示意圖。
圖18為圖3之馬達總成之一馬達外罩的一透視圖。
圖19為圖18之馬達外罩的另一透視圖。
圖20為圖18之馬達外罩的一正視圖。
圖21為圖18之馬達外罩的一後視圖。
圖22為圖3之馬達總成之一轉子位置感測總成的一放大截面圖，係沿著圖3之線條4-4取看。
圖23為圖3之馬達總成之一風扇的一透視圖。
圖24為圖23之風扇的另一透視圖。
圖25根據本創作之另一個獨立態樣，為圖3之馬達總成之一風扇的一透視圖。
圖26根據一項獨立實施例，為一高動力工具系統之電流、效率、速度、及功率隨著馬達輸出轉矩變化的一曲線圖。
圖27根據另一獨立實施例，為一高動力工具系統之電流、效率、速度、及功率隨著馬達輸出轉矩變化的一曲線圖。
圖28為圖1之動力工具的一方塊圖。
圖29為圖1之動力工具之換流橋的一方塊圖。
圖30為圖1之動力工具之一印刷電路板的一透視圖。
圖31為圖1之動力工具之一端子座的一平面圖。
圖32根據一些實施例，為圖1之電池組的一 俯視透視圖。
圖33為圖32之電池組的一仰視透視圖。
圖34為圖32之電池組的一俯視平面圖。
圖35為圖32之電池組的一仰視平面圖。
圖36為圖32之電池組的一正視平面圖。
圖37為圖32之電池組的一後視平面圖。
圖38為圖32之電池組的一側視平面圖。
圖39為圖32之電池組的一側視平面圖。
圖40為圖32之電池組的一展開圖。
圖41為圖32之電池組的一截面圖。
圖42根據一些實施例，為圖1之電池組的一俯視透視圖。
圖43為圖42之電池組的一仰視透視圖。
圖44為圖42之電池組的一俯視平面圖。
圖45為圖42之電池組的一仰視平面圖。
圖46為圖42之電池組的一正視平面圖。
圖47為圖42之電池組的一後視平面圖。
圖48為圖42之電池組的一側視平面圖。
圖49為圖42之電池組的一側視平面圖。
圖50為圖42之電池組的一展開圖。
圖51為圖42之電池組的一截面圖。
圖52為圖1之電池組之一端子座的一平面圖。
圖53為圖1之電池組的一方塊圖。
圖54根據一些實施例，為一通訊協定方法的一流程圖。
圖55根據一些實施例，為一通訊協定方法的一流程圖。
圖56為圖53之一低功率產生器之一低電流供應電路的一簡化方塊圖。
圖57為圖53之低功率產生器之一高電流供應電路的一簡化方塊圖。
圖58為圖57之高電流供應電路之一起動電路的一簡化方塊圖。
圖59為管理動力工具狀態之一方法的一狀態圖。
圖60為對圖53之低功率產生器進行操作之一方法的一流程圖。
圖61為圖1之電池組之放電能力的一曲線圖。
圖62為基於放電資訊對圖1之馬達進行操作之一方法的一流程圖。
圖63A至63B為圖1之電池組的透視圖，其展示一開關。
圖64A至64B為圖63A至64B之開關的透視圖。
圖65為圖1之電池組之一電流感測電阻器的一透視圖。
圖66根據一項獨立實施例，為圖42之電流感測電阻器之溫度隨著圖1之電池組之放電時間變化的一曲線圖。
圖67為一電池監測電路的一方塊圖。
圖68為一替代電池監測電路的一方塊圖。
圖69為使用共享內部整合電路匯流排之一電池監測電路的一方塊圖。
圖70A至70B為使用多工器及一共享內部整合電路匯流排之一電池監測電路的一方塊圖。
圖71為使用多個內部整合電路匯流排之一電池監測電路的一方塊圖。
圖72為使用一串列週邊介面之一電池監測電路的一方塊圖。
圖73為圖1之動力工具之一電池接收部分的一截面側視圖。
圖74為圖1之電氣組合內之功率區的一簡化示意圖。
圖75為高功率電氣組合的一示意圖。
圖76為一工具或裝置的一狀態圖。
圖77根據一些實施例，為一馬達總成的一透視圖，其繪示從馬達總成之其餘部分展開之一PCB總成。
圖78為圖77之PCB總成的一透視圖，有部分已移除。
圖79根據一些實施例，為內有上覆模封線圈 接觸板之一端蓋的一透視圖。
圖80為圖79之端蓋及線圈接觸板的一正視圖，其繪示處於一透明狀態之端蓋。
圖81為圖79之線圈接觸板的一透視圖。
圖82根據一些實施例，為一馬達總成的一透視圖。
圖83為圖82之馬達總成的另一透視圖。
圖84為圖82之馬達總成的一展開透視圖。
圖85為圖82之馬達總成之一定子端蓋的一透視圖，該定子端蓋內有上覆模封之線圈接觸板。
圖86為圖85之定子端蓋的一展開透視圖。
圖87為圖82之馬達總成的一部分截面圖，係大致沿著圖82中之線條87-87取看。
圖88為圖82之馬達總成之一轉子疊片的一正視圖。
在詳細解釋本創作之任何獨立實施例之前，要瞭解的是，本創作之應用不受限於以下說明中所提、或以下圖式中所示布置結構及組件之細節。本創作能夠實現其他獨立實施例，並且能夠以各種方式實踐或實行。
「包括」與「包含」、及其變體於本文中使用時，旨在含括下文所列之項目及其均等件、以及附加項目。「由...所組成」、及其變體於本文中使用時，旨在僅含括下文所列之項目及其均等件。
所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解舉例如「約」、「大約」、「實質」等搭配一數量或條件使用之相對術語應包括所述值，並且具有上下文所指之意義(例如，該用語至少包括與測量結果相關聯之誤差程度、與該特定值相關聯之容差(例如：製造、組裝、使用等)等)。此類術語亦應視為揭示由兩個端點之絕對值所界定之範圍。例如，語句「自約2至約4」亦揭示範圍「2至4」。相對術語可意指為一指示值之加或減一百分比(例如：1%、5%、10%或更多)。
本文中所述如藉由一組件所進行之功能，亦可採用一分散方式藉由多個組件來進行。同樣地，藉由多個組件所進行之功能可藉由單一組件來加固及進行。類似的是，描述為進行特定功能之一組件亦可進行本文中所述未說明之附加功能。舉例而言，以某一方式「組配」之一裝置或結構係至少採用該種方式來組配，但亦可採用未列出之方式來組配。
再者，本文中所述之一些實施例可包括一或多個電子處理器，其被組配來藉由執行非暫時性電腦可讀媒體中儲存之指令來進行所述功能。類似的是，可將本文中所述之實施例實施成非暫時性、電腦可讀媒體，其儲存可由一或多個電子處理器執行以進行所述功能之指令。「非暫時性電腦可讀媒體」於本申請案中使用時，包含所有電腦可讀媒體，但非由一暫時性、傳播信號所組成。因此，非暫時性電腦可讀媒體舉例而言，可包括一硬碟、一 CD-ROM、一光學儲存裝置、一磁性儲存裝置、一ROM(唯讀記憶體)、一RAM(隨機存取記憶體)、一暫存器記憶體、一處理器快取、或以上的任何組合。
所述模組及邏輯結構中有許多能夠予以在藉由一微處理器或一類似裝置所執行之軟體中實現、或予以在使用各種組件之硬體中實現，該等組件舉例而言，包括特定應用積體電路(ASIC)。如「控制器」及「模組」之類的用語可包括或意指為硬體及/或軟體兩者。大寫用語符合慣例，並且有助於使本說明與寫碼實例、等式及/或附圖相關。然而，由於使用大寫，並未暗指特定意義，也不應單純地推斷特定意義。因此，申請專利範圍不應受限於特定實例或術語，或受限於任何特定硬體或軟體實作態樣、或軟體或硬體之組合。
圖1A至1B繪示一電氣組合10的簡化方塊圖。組合10包括一高功率直流電氣裝置(例如：動力工具)系統14，其包括一電源(例如：一電池總成18)、互連20(例如：端子、導體、開關等)、一電子總成22(例如：控制、切換式場效電晶體(FET)、觸發器等)、一馬達總成26。如下文更詳細之解釋，高功率直流工具系統14在一掌上型動力工具之封裝限制(例如：重量、體積等)內利用一直流電源來實現一高功率輸出。
圖2繪示一高功率電氣系統1000，其包括將高功率電氣組合10併入之各種高功率電氣裝置。舉例而言，系統1000包括掌上型裝置(即，被組配來由一操作員 在使用期間支撐之裝置)及非掌上型裝置(即，在一工作表面或支撐件上受支撐而非由一操作員在使用期間支撐之裝置)。此類裝置包括機動動力工具(例如：一鑽孔、一衝擊起子、一衝擊扳手、一轉動鎚、一鎚鑽、一鋸子(一圓鋸、一切割鋸1010、一往復鋸、一斜切鋸1014、一桌鋸1018等)、一取心鑽1022、一軋碎機1026、一拆卸錘、一壓縮機1030、一泵浦等)、戶外工具(例如：一鏈鋸1034、一線式修剪機、一樹籬修剪機、一鼓風機、一割草機等)、排水清潔及管路工具、施工工具、混凝土工具、其他機動裝置(例如：車輛、實用手推車，輪式及/或自推式工具等)等、以及非機動電氣裝置(例如：一電力供應器1038、一燈1042、一交流/直流轉接器1046、一產生器等)。
請參照圖3至6B，馬達總成26包括一馬達外罩30、置於馬達外罩30內之一馬達34、一風扇38、以及一轉子位置感測總成42。馬達34包括一定子46、及至少部分置於定子46內之一轉子50。2017年2月13日提出申請之美國臨時專利申請案第62/458,367號、及2018年2月12日提出申請之美國專利申請案第15/894,386號中說明及繪示一種類似馬達，兩申請案之完整內容係以參考方式併入本文。
請參照圖3至6B及18至21，馬達外罩26包括至少部分罩覆馬達34之一圓柱形部分54。沿著圓柱形部分54而設置之安裝凸轂58，緊固件穿過圓柱形部分54延伸以將一端蓋(例如：一PCB總成、一外罩端蓋等)互連至馬達 外罩30。另外，安裝凸緣62自圓柱形部分54起徑向延伸，並且被組配來接收用於固定馬達外罩30之附加緊固件。馬達外罩30亦包括與圓柱形部分54同軸並與圓柱形部分54軸向隔開之一轂部分66、自圓柱形部分54之前端74起軸向延伸之柱體70、以及將轂部分66互連至柱體70之徑向延伸輻條78。自風扇38起徑向向外在圓柱形部分54之一後端86中形成窗口82。
請參照圖5及18至21，馬達外罩30之圓柱形部分54亦包括在圓柱形部分54之整個長度延伸之徑向向內延伸肋部90，各對相鄰肋部90之間界定一通道94。當馬達34插入馬達外罩30時，在圓柱形部分54中界定之相應通道94內採可滑動方式接收馬達34上之對應肋部98，藉此使馬達34相對於馬達外罩30旋轉性定向。另外，馬達外罩30包括在圓柱形部分54之整個長度延伸之徑向向內延伸支撐肋102，其接觸並支撐定子46。
請特別參照圖5至10，定子46包括堆疊在一起以形成一定子芯110(即，一定子堆疊)之複數個個別定子疊片106。如上述，定子46在一外圓周表面114上包括徑向向外延伸肋部98，其延伸定子芯110之整個長度。相鄰肋部98界定一凹型通道118，其對應於由馬達外罩30所界定之通道94，緊固件穿過通道94延伸。另外，定子46包括凹口122，下面說明其目的，凹口122平行於肋部98延伸並且自肋部98起旋轉性偏移。
請參照圖11，各定子疊片106包括一軛部 124(俗稱為一緣體、一背鐵等)，其具有多個徑向向外延伸突起物98'(圖11)，當疊片106堆疊在一起時，共同界定肋部98。各定子疊片106亦包括軛部124之外表面上所界定之凹口122'，當諸疊片106堆疊在一起時，共同界定凹口122。當疊片106堆疊在一起時，定子46亦包括向內延伸定子齒狀物126、及各對相鄰定子齒狀物126之間所界定之槽體130。在所示實施例中，定子疊片106包括六個定子齒狀物126，界定六個定子槽體130。
定子46更包括至少部分置於槽體130內之定子繞組134。在所示實施例中，定子繞組134包括採用一三相、並聯三角形組態連接之六個線圈134A至134F。在替代實施例(圖未示)中，線圈134A至134F可採用替代組態(例如：串聯、三角形等)連接。絕緣構件138(圖9)係設置於各槽體130內，以使定子齒狀物126與定子繞組134絕緣。定子繞組134係利用一連續(即單線材)精密纏繞程序予以繞著定子芯110纏繞，這導致將槽體130填充至至少46%之一值。在一些實施例中，槽體填充可至少為48%。
在一些實施例(即，一50mm定子堆疊長度220)中，定子繞組134具有大約1.2mm之一線規。在一些實施例中，定子繞組134之三角形、線間電阻是在大約10mΩ至大約16mΩ之一範圍內。在一些實施例中，定子繞組134之三角形、線間電阻大約為13mΩ。定子繞組134之並聯電阻(即，兩個並聯線圈之電阻)是在大約23.4mΩ與大約28.6mΩ之一範圍內。在一些實施例中，定子繞組 134之並聯電阻大約為26mΩ。
在其他實施例(例如：一25mm定子堆疊長度220)中，定子繞組134具有大約0.72mm之一線規(即21AWG)。在一些實施例中，定子繞組134之三角形、線間電阻是在大約78mΩ至大約98mΩ之一範圍內。在一些實施例中，定子繞組134之三角形、線間電阻大約為88mΩ。定子繞組134之並聯電阻(即，兩個並聯線圈之電阻)是在大約118.8mΩ與大約145.2mΩ之一範圍內。在一些實施例中，定子繞組134之並聯電阻大約為132mΩ。
定子46包括位在定子芯110之一前端146相鄰處之一前端蓋142、及位在一後端154相鄰處之一後端蓋150。請參照圖7至9及13至14，各端蓋142、150包括緣體部分158、及自緣體部分158起徑向向內延伸之端蓋齒狀物162。端蓋齒狀物158包括支撐相應定子線圈繞組134之凸起物166。亦藉由前端蓋142上形成之凸緣168在相鄰定子齒狀物126之間導引定子繞組134。
各端蓋142、150另外包括自緣體部分158起橫向延伸之舌片170，各舌片170包括定子芯110上形成之對應凹口122中所接收之一徑向向內延伸凸起物174，用以相對於定子芯110旋轉性對準各端蓋142、150。前端蓋142包括與定子芯110中之通道118對準之凹型凹口178，緊固件穿過通道118延伸。同樣地，後端蓋150包括與定子芯110中之通道118對準之凹型凹口182。
請參照圖14至16，定子46包括上覆模封於前 端蓋142中之線圈接觸板186A、186B、186C(在本文中亦可交換地稱為線圈接觸板186)。在組裝定子46期間，定子繞組134係繞著定子齒126與端蓋齒狀物162予以纏繞，並且線圈接觸板186使對角對立之成對線圈繞組134(例如：134A與134D、134B與134E、134與及134F)短路。
請參照圖15至16，線圈接觸板186大致呈半圓形之形狀並且交錯以避免相鄰線圈接觸板186之間出現接觸。各線圈接觸板186包括一第一端子190、及與第一端子190對角對立之一第二端子194。在所示實施例中，端子190、194係置於由前端蓋142上之凸緣168所形成之一槽體198內。定子繞組134係連接至端子190、194上形成之勾扣202(圖7)。線圈接觸板186A、186B、186C之端子190、194係分別連接至換流橋410之U、V、W相位。
在一些實施例中，線圈接觸板186係經由端子190、194直接電氣耦接至一印刷電路板。在其他實施例中，線圈接觸板186可藉由引線連接至一印刷電路板。舉例而言，可將引線連接至第一端子190(例如：連接至第一端子190中之孔洞206)，並且路由安排至動力工具外罩內之PCB。
在一些實施例中，前端蓋142及後端蓋150可與定子芯110分開製造，使用舌片170及凹口122相對於定子芯110而置，然後藉由完成之線圈繞組134固定至定子芯110。在此一實施例中，線圈接觸板186可使用例如一插入模製程序藉由前端蓋142來上覆模封。
在其他實施例(圖未示)中，可例如使用一注射成型程序將定子芯110及線圈接觸板186插入模製在一起。在此一實施例中，界定各端蓋142、150之模封材料亦可上覆於定子芯110之前部146及後部154中之一或多個定子疊片106。
在兩實施例中，因為線圈接觸板186係模製於前端蓋142內，所以將線圈接觸板186附接至端蓋142之單獨手段並非必要。線圈接觸板186之整個圓周長度在包含端蓋142之非導電模封材料內亦屬絕緣，藉此，如果馬達34曝露至濕潤或潮濕環境中，線圈接觸板186腐蝕之可能性降低。
請參照圖17，在一些實施例中，嵌埋式定子線圈接觸板186包括一可附接端子210。具體而言，在線圈接觸板186已嵌埋於端蓋142內之後，可將可附接端子210固定至線圈接觸板186。有助益的是，對於一給定應用，可適當地選擇可附接端子210之尺寸(例如：厚度)、形狀(例如：勾扣尺寸)、材料等。換句話說，對於需要更大電流值之一應用，可能需要具有一更大勾扣尺寸之一更厚端子。另外，使端子210與線圈接觸板186分開會使經由衝壓製造線圈接觸板時浪費之材料量減少。可藉由例如一焊接或熔接程序將端子210耦接至線圈接觸板186。
請參照圖17A，所示為根據另一實施例之定子端蓋142B。定子端蓋142B包括三個嵌埋式線圈接觸板186B(即匯流條)及六個端子190B、194B。具體而言，三 個等同之接觸板186B係上覆模封於定子端蓋142B內，並且舉例而言，可大約為1.0mm厚。
藉由例如一熔接程序，在模製程序之後，使端子190B、194B聯結至接觸板186B。特別的是，端子190B、194B在一連接部分195處連接至接觸板186B。在所示實施例中，相鄰連接部分195在一內表面196上所置處與一外表面197上所置處之間交錯，以使所有端子190B、194B都能夠位於相同徑向位置中。端子190B、194B包括三個短端子190B及三個長端子194B(例如，介於大約1.3mm與大約1.5mm之間)。如上述，端子190B、194B之尺寸範圍可符合各種設計要求。
請參照圖17B及17C，線圈接觸板(例如186)及端子(例如190、194)舉例而言，可經由一金屬衝壓程序來製造。請參照圖17B，線圈接觸板186可從一單塊材料211衝壓而成。單件材料211可包括大約3190平方毫米(mm2)之一面積，並且線圈接觸板186可包括大約768mm2之一面積。這導致大約76%之一材料不良率。
請參照圖17C，線圈接觸板186B係從一第一塊材料211B衝壓而成，並且兩個端子190B、194B係各分開衝壓。製造線圈接觸板186B、短端子190B及長端子194B所需之總材料需求量大約為1310mm2，並且所產生之部件之總面積大約為840mm2。這導致大約36%之一材料不良率。
此外，由於可調整個別組件之厚度，因此利 用圖17C之設計可進一步提升材料節省程度。舉例而言，線圈接觸板186B可為大約1mm厚，而端子194B則可為大約1.3mm至大約1.5mm厚。相比之下，圖17B之單塊設計由於使用一單塊材料211而為一均勻厚度。
請特別參照圖4至5及10，轉子50包括堆疊在一起以形成轉子芯226之個別轉子疊片222。轉子軸230係穿過轉子疊片222中之一中心孔234而置。轉子軸230係至少部分藉由置於轂部分66內之一軸承238(圖22)來支撐。轉子軸230界定轉子50之一旋轉軸232。
轉子疊片222包括一非圓形外圓周242、以及複數個槽體246，槽體246中接收永久磁鐵250(圖5中僅展示其中一者)。在所示實施例中，轉子50為一內部永久磁鐵(IPM)型轉子(俗稱為一埋入式磁鐵型轉子)。在所示實施例中，複數個槽體246更包括位於槽體246之末端處之空氣屏障254(即，通量屏障)。除了改善轉子50之磁性特性以外，空氣屏障254還可容納黏附劑以輔助永久磁鐵250留存在槽體246內。
請繼續參照圖6B及11，定子46界定至少70mm之一外徑214。在一些實施例中，外徑214介於大約70mm與大約100mm之間。在一些實施例中，外徑214大約為80mm。在其他實施例中，外徑214可大約為85mm、90mm或100mm。
請參照圖4，定子46界定一長度218，範圍在大約78mm至大約98mm內。在一些實施例中，長度218 大約為88mm(例如，介於約87.8mm與約88.8mm之間(88.3mm))。定子芯110界定一長度220，範圍在大約40mm至約80mm內。在一些實施例中，定子芯110之長度220大約為50mm(例如，介於約49.7mm與約50.7mm之間(50.2mm))。
定子46(即定子芯110、端蓋142、150、及線圈134)之總重量是在大約2.62磅與大約2.82磅之一範圍內。在一些實施例中，定子46之總重量大約為2.72磅。
定子疊片106本身界定一體積，範圍在大約112.45立方公分(cm3)與大約132.45cm3內。在一些實施例中，定子疊片106本身界定大約122.45cm3之一體積。定子芯110進一步界定一圓柱形容積包絡，其含有定子疊片106，範圍在大約242,200mm3與大約262,200mm3內。在一些實施例中，定子芯110界定一圓柱形容積包絡，其含有大約252,200mm3之定子疊片106。定子46界定一圓柱形容積包絡，其含有定子疊片106及端蓋142、140，範圍在大約433,600mm3與大約453,000mm3內。在一些實施例中，定子46界定一圓柱形容積包絡，其含有定子疊片106、及大約443,000mm3之端蓋142、140。
請繼續參照圖4及一定子芯110長度220大約為50mm之實施例，轉子50界定一外徑258，範圍在大約30mm與大約50mm內。在一些實施例中，外徑258大約為39.1mm。請參照圖4，轉子芯226界定一長度262，範圍在大約40mm至大約80mm內。在一些實施例中，轉子芯 226之長度262大約為50mm。在一些實施例中，轉子芯226之長度262等於定子芯110之長度220。轉子50進一步界定從磁鐵274到轉子芯226之末端大約為81.45mm之一長度263。另外，轉子50界定從磁鐵274到風扇38之背部大約為105.2mm之一長度264。
轉子50之總重量(即轉子芯226、磁鐵250、轉子軸230、軸承238及風扇38之重量)是在大約1.68磅與大約2.08磅之一範圍內。在一些實施例中，轉子50之總重量大約為1.88磅。轉子芯226之重量是在大約0.6磅至大約1.0磅之一範圍內。在一些實施例中，轉子芯226之重量大約為0.8磅。另外，轉子疊片222本身界定一體積，範圍在大約34.02cm3至大約36.02cm3內。在一些實施例中，轉子疊片222本身界定大約35.02cm3之一體積。
在一替代實施例中，定子46界定一長度218，範圍在大約53mm至大約73mm內。在一些實施例中，長度218大約為63mm(例如，介於約62.8mm與約63.8mm之間(63.3mm))。定子芯110界定一長度220，範圍在大約15mm至約35mm內。在一些實施例中，定子芯110之長度220大約為25mm(例如，介於約24.7mm至約25.7mm之間(25.2mm))。
定子46(即定子芯110、端蓋142、150、及線圈134)之總重量是在大約1.26磅與大約1.46磅之一範圍內。在一些實施例中，定子46之總重量大約為1.36磅。
定子疊片106本身界定一體積，範圍在大約 51.25cm3與大約71.25cm3內。在一些實施例中，定子疊片106本身界定大約61.25cm3之一體積。定子芯110進一步界定一圓柱形容積包絡，其含有定子疊片106，範圍在大約116,600mm3與大約136,600mm3內。在一些實施例中，定子芯110界定一圓柱形容積包絡，其含有大約126,600mm3之定子疊片106。定子46界定一圓柱形容積包絡，其含有定子疊片106及端蓋142、140，範圍在大約308,000mm3與大約328,000mm3內。在一些實施例中，定子46界定一圓柱形容積包絡，其含有定子疊片106、及大約318,000mm3之端蓋142、140。
請繼續參照一定子芯110長度220大約為25mm之替代實施例，轉子50界定一外徑258，範圍在大約30mm與大約50mm內。在一些實施例中，外徑258大約為39.1mm。請參照圖4，轉子芯226界定一長度262，範圍在大約15mm至大約35mm內。在一些實施例中，轉子芯226之長度262大約為25mm。在一些實施例中，轉子芯226之長度262等於定子芯110之長度220。轉子50進一步界定從磁鐵274到轉子芯226之末端大約為56.45mm之一長度263。另外，轉子50界定從磁鐵274到風扇38之背部大約為80.2mm之一長度264。
轉子50之總重量(即轉子芯226、磁鐵250、轉子軸230、軸承238及風扇38之重量)是在大約0.84磅與大約1.04磅之一範圍內。在一些實施例中，轉子50之總重量大約為0.94磅。轉子芯226重量是在大約0.3磅至大約 0.5磅之一範圍內。在一些實施例中，轉子芯226之重量大約為0.4磅。
另外，轉子疊片222本身界定一體積，範圍在大約16.51cm3至大約18.51cm3內。在一些實施例中，轉子疊片222本身界定大約17.51cm3之一體積。
請參照圖3及22，轉子位置感測總成42包括一印刷電路板(PCB)266、一霍爾效應陣列感測器270(即，一霍爾效應編碼器)、以及一磁鐵274。PCB 266包括一第一側278及一第二、相對側282。PCB 266包括三個安裝凸齒286及一舌片290，用於使PCB 266適當定向。具體而言，馬達外罩30之轂部分66中形成之一凹口294內接收PCB 266。凹口294界定用以接收舌片290之槽體298，以使轉子位置感測總成42僅能夠以正確方位安裝。
請繼續參照圖22，磁鐵274為具有兩個磁極之一實心圓形磁鐵(即，一半上有北極274A且另一半上有南極274B)。磁鐵274係經由一耦接器302安裝至轉子軸230。在一些實施例中，可將磁鐵274模製或按壓到轉子軸上。霍爾效應陣列感測器270係安裝於PCB 266之第一側278上，與磁鐵274呈面向關係。特別的是，霍爾效應陣列感測器270係安裝成與磁鐵274對準並隔開。換句話說，霍爾效應陣列感測器270係相對磁鐵274予以同軸安裝。
一連接端子306係設置於PCB 266之第二側282上，其傳輸由霍爾效應陣列感測器270產生之一信號，指出轉子50位置。在所示實施例中，霍爾效應陣列感測器 270為具有絕對位置偵測能力之一非接觸感測器。換句話說，感測器270可用於判定轉子50之絕對旋轉位置(即，介於0度與360度之間的一位置)。
請參照圖6A至6B及23至24，風扇38係耦接至轉子軸230以供與其共旋轉。特別的是，配件310係繞著轉子軸230安裝，並且配件310將風扇38耦接至轉子軸230。風扇38包括一中央孔314、一中間脊318、以及一外圓周邊緣322。一第一組肋部326在中央孔314與中間脊318之間延伸，並且一第二組肋部330(即，扇葉)從中間脊318延伸至外圓周邊緣322。第一組肋部326亦延伸穿過風扇38之一後表面334(圖24)。請參照圖25，在其他實施例中，馬達總成26可包括具有單組扇葉330B之一風扇38B。
請參照圖26，所示為兩個高功率直流工具系統14之電流346、效率338、速度342、及馬達功率輸出334之實驗結果。所示結果係針對高功率直流工具系統14之兩個實施例，其中定子46之直徑214大約為80mm，而定子芯110之長度220大約為50mm。在一些實施例中，馬達總成26(具有大約為50mm之定子堆疊長度220)之峰值功率輸出是在大約5,000W與大約8,000W之一範圍內。在一些實施例中，對於一單串電池胞元布置結構(即藍色跡線)，馬達總成26之峰值功率大約為5,400W。在其他實施例中，對於一雙並聯串電池胞元布置結構(即，綠色跡線)，馬達總成26之峰值功率大約為7,500W。在一些實施例中，馬達總成26(具有大約為50mm之定子堆疊長度220、 及1.2mm線材之19個線圈匝)之峰值功率在大約106吋-磅下大約為16,000W，其中一失速轉矩大約為158吋-磅、一峰值效率在34吋-磅下大約為88%、以及一空載速度為29,000RPM。
請參照圖27，所示為兩個高功率直流工具系統14之電流334、效率338、速度342、及馬達功率輸出346之實驗結果。所示結果係針對高功率直流工具系統14之兩個實施例，其中定子46之直徑214大約為80mm，而定子芯110之長度220大約為25mm。在一些實施例中，馬達總成26(具有大約為25mm之定子堆疊長度220)之峰值功率輸出是在大約2,000W與大約4,000W之一範圍內。在一些實施例中，對於一單串電池胞元布置結構(即藍色跡線)，馬達總成26之峰值功率大約為2,800W。在其他實施例中，對於一雙並聯串電池胞元布置結構(即，綠色跡線)，馬達總成26之峰值功率大約為3,500W。在一些實施例中，馬達總成26(具有大約為25mm之定子堆疊長度220、及0.7mm線材之54個線圈匝)之峰值功率在大約43吋-磅下大約為4,500W，其中一失速轉矩大約為75吋-磅、一峰值效率在14吋-磅下大約為87%、以及一空載速度為20,000RPM。
圖28為組合10之一項實施例的一簡化方塊圖，其繪示電子總成22及馬達總成26。電子總成22包括一第一控制器402、一第二控制器406、一換流橋410、以及一觸發器總成414。如上述，關於圖3至6B，馬達總成26 包括馬達34及轉子位置感測總成42。電子總成22亦可包括附加使用者輸入(圖未示)，例如一模式選擇器開關、一速撥盤、一離合器設定單元等。在一些實施例中，電子總成22可包括一電力開關(圖未示)，另外還包括或用以代替觸發器總成414。
可在第一控制器402與第二控制器406之間劃分組合10之功能。舉例而言，第一控制器402可以是組合10之一主控制器，而第二控制器406則是對組合10之一或多個應用進行控制之一應用控制器。在一些實施例中，第二控制器406可以是對換流橋410及馬達34之操作進行控制之一馬達控制器，而第一控制器402可以是對組合10進行其他功能之一主控制器。藉由分布高容量與高供電組合10之功能負載，並且藉由特別地使馬達控制功能與第一控制器402分離，在第一控制器402及第二控制器406中分布熱負載。這種熱分布藉此降低組合10之熱特徵。
在一些實施例中，將第一控制器402及/或第二控制器406實施成具有單獨記憶體之微處理器。在其他實施例中，可將第一控制器402及/或第二控制器406實施成微控制器(在同一晶片上具有記憶體)。在其他實施例中，可將第一控制器402及/或第二控制器406部分地或完全地實施成例如可現場規劃閘陣列(FPGA)、一特定應用積體電路(ASIC)、以硬體實施之狀態機等，從而可能不需要或修改記憶體。
在一些實施例中，第二控制器406及馬達總 成26可以是單一馬達封裝體之部分。此馬達封裝體為未來應用提供模組性。舉例而言，可在一組合10中組裝、及藉由單一第一控制器402控制多個馬達封裝體，其各包括一馬達總成26及一第二控制器406。
可在第一控制器402與第二控制器406之間實施一通訊協定，以便維持組合10之一不間斷操作。在一項實例中，第一控制器402及第二控制器406可透過諸如一串列週邊介面(SPI)匯流排之一通訊匯流排418進行通訊。可組配第一控制器402及第二控制器406，使得第一控制器402與第二控制器406以某一時間間隔交換通訊。該時間間隔舉例而言，可介於3毫秒(ms)至15ms之間。第一控制器402亦可透過一通訊鏈路422與一電池控制器通訊，下文將有說明。
如上述，在一些實施例中，第二控制器406透過換流橋410控制馬達34之操作。請參照圖28，第一控制器402係通訊性耦接至觸發器總成414。觸發器總成414舉例而言，可包括一電位計、一距離感測器等，以判定及提供觸發器拉至第一控制器402之距離之一指示。第一控制器402讀取及處理觸發資訊，並且向第二控制器406提供觸發資訊。第二控制器406係通訊性耦接至轉子位置感測器總成42。如上述，轉子位置感測器總成42提供轉子50之一絕對旋轉位置、及/或轉子50之旋轉速度。第二控制器406基於接收自第一控制器402(即，觸發資訊)及轉子位置感測器總成42之信號，透過換流橋410進行馬達34之一開 迴路或閉迴路控制。在一些實施例中，第一控制器402及第二控制器406係通訊性耦接至轉子位置感測器總成42，以提供用於監測旋轉速度之冗餘。
請參照圖29，換流橋410控制對動力工具10之三相(例如，U、V及W)馬達34之供電。換流橋410包括用於馬達34之各相位之閘極驅動器426、高側FET 430及低側FET 434。高側FET 430及低側FET 434係藉由對應之閘極驅動器426來控制。
在一些實施例中，換流橋410每個相位可包括超過一個高側FET 430及超過一個低側FET 434，以便為各相位提供冗餘電流路徑。雖然圖29僅繪示一閘極驅動器426、一高側FET 430及一低側FET 434構成之一組，換流橋410仍包括三組閘極驅動器426、高側FET 430及低側FET 434，馬達34之各相位各有一組。
高側FET 430在高側FET 430之汲極處接收電池電力供應。高側FET 430之源極係連接至馬達34(例如，馬達34之相線圈134)，以在高側FET 430閉接時向馬達34提供電池電力供應。換句話說，高側FET 430係連接於電池電源供應器與馬達相線圈134之間。
低側FET 434之汲極係連接至馬達34(例如，馬達34之相線圈134)，並且低側FET 434之源極係連接至接地。換句話說，低側FET 434係連接於馬達相線圈134與接地之間。低側FET434在閉接時於馬達相線圈134與接地之間提供一電流路徑。
當FET 430、434閉接(或接通)時，FET 430、434允許一電流流經相線圈134。相比之下，當FET 430、434斷開(或關斷)時，FET 430、434防止一電流流經相線圈134。FET 430、434之特徵在於一較高汲極-源極崩潰電壓(例如，介於120V至210V之間)、一較高連續汲極電流(例如，介於50A至90A之間)、一較高脈衝汲極電流(例如，超過300A)、以及介於3毫歐(mΩ)與15mΩ之間的一汲極-源極導通電阻(RDS(on))。
相比之下，此類高電壓及電流特性並未評定現有動力工具中使用之FET。因此，現有動力工具將無法處理此類高電流及電壓特性。
閘極驅動器426向FET 430、434提供一閘極電壓，以控制FET 430、434斷開或閉接。閘極驅動器426從電池組18接收一操作電力供應(例如，一低壓電力供應)。閘極驅動器426亦從第二控制器406接收控制信號，高側電流路徑及低側電流路徑各一個控制信號。閘極驅動器426基於接收自第二控制器406之控制信號，向FET 430、434提供一控制閘極電壓(例如，來自低壓電力供應)。
在一些實施例中，第二控制器406及閘極驅動器426僅可控制低側FET 434以操作馬達34。在其他實施例中，第二控制器406及閘極驅動器426僅可控制高側FET 430以操作馬達34。在又其他實施例中，第二控制器406及閘極驅動器426在控制高側FET 430與低側FET 434之間交替，以操作馬達34並在FET 430、434之間分布熱 負載。
在一些實施例中，換流橋410亦可包括設置在電流路徑中之一電流感測器(圖未示)，以偵測流動至馬達之一電流。向第二控制器406提供電流感測器之輸出。第二控制器406可進一步基於電流感測器之輸出來控制馬達34。
請參照圖28，放電開關438係設置在介於功率端子與組合10之換流橋410之間的一電流路徑上。放電開關438可使用例如金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)來實施。當放電開關438斷開時，電流在功率端子與換流橋410之間停止流動。當放電開關42閉接時，電流在功率端子與換流橋410之間重新開始流動。
放電控制器442控制放電開關438(即，使放電開關438斷開及閉接)。放電控制器442可以是一邏輯電路、一以硬體實施之狀態機、一電子處理器等。放電控制器442從第一控制器402、第二控制器406及觸發器接收輸入，並且向放電開關438提供一控制信號。放電控制器442亦可向第一控制器402提供一狀態指示，指出放電開關438是否在閉接時斷開。
可思忖數種技巧，以使用放電開關438來實施動力工具10之放電控制方案。在一項實例中，放電控制器442可以是一及閘，其實施具有來自第一控制器402、第二控制器406及觸發器總成414之輸入的一表決系統。只有當觸發器、第一控制器402及第二控制器406提供用以使放 電開關438閉接之控制信號時，放電控制器442才可使放電開關438閉接。
在一些實施例中，可期望使放電開關438閉接以在操作觸發器並且第一控制器402及第二控制器406準備好進行操作時操作馬達34。在這些實施例中，只有當放電控制器442從觸發器、第一控制器402及第二控制器406接收用以使放電開關438閉接之一信號時，放電控制器442才可使放電開關438閉接。因此，當第一控制器402及第二控制器406其中一者因偵測到一問題而產生一中斷時，或者當觸發器被釋放時，放電控制器442才使放電開關438斷開以防止電流流至換流橋410。在一些實施例中，當第一控制器402或第二控制器406偵測到一過電壓狀況、一過電流狀況、一過熱狀況等時，第一控制器402或第二控制器406可產生或終止送至放電控制器442之一信號，以使放電開關438斷開。
圖30繪示包括電子總成22之動力工具10之一印刷電路板(PCB)總成446。散熱器450係設置在PCB總成446上，以吸收由電子總成22所消散之任何熱。
第一控制器402、第二控制器406、換流橋410、放電控制器442界定組合10之功率電子設備。該等功率電子設備可分布在裝置外罩內。該等功率電子設備合計界定範圍在大約120mm至大約220mm內之一長度、範圍在大約65mm至大約120mm內之一寬度、以及範圍在大約35mm至大約65mm內之一高度。該等功率電子設備合 計具有範圍在大約7,800mm2至大約26,400mm2內之一面積、以及範圍在大約273,000mm3至大約1,716,000mm3內之一體積。
請參照圖31，一工具端子座454包括一正功率端子458、一接地端子462、一低功率端子466、一正傳輸端子470、一負傳輸端子474、一正接收器端子478、以及一負接收器端子482。正功率端子458及接地端子462係連接至電池組18之功率端子(即，一正電池端子及一接地端子)，以接收用於操作組合10之一主放電電流。低功率端子466從電池組18之一低功率端子接收一低功率電壓供應，以供電給該工具之某些功能。2017年3月24日提出申請之美國臨時性專利申請案第62/475,951號、及2018年3月23日提出申請之美國專利申請案第15/934,798號中說明及繪示一種類似端子布置結構，兩申請案之完整內容係以參考方式併入本文。
正傳輸端子470、負傳輸端子474、正接收器端子478、負接收器端子482可一起稱為組合10之「通訊端子」。該等通訊端子允許在電池組18與動力工具14之間進行差動通訊。在其他實施例中，工具通訊端子遵循一全雙工標準(例如，RS485標準)。
請往回參照圖28，正功率端子458及接地端子462係電氣耦接至換流橋410，並且提供一電流路徑以操作馬達34。可例如透過一動力工具收發器(圖未示)，將通訊端子(即，正傳輸端子470、負傳輸端子474、正接收器 端子478及負接收器端子470)耦接至第一控制器402。通訊端子在第一控制器402與一電池組控制器之間提供通訊鏈路422。
圖74繪示高功率直流工具系統14之功率區的一簡化示意圖。高功率直流工具系統14舉例而言，包括一第一功率區970及一第二功率區974。
第一功率區970可以是一閒置功率區，其包括一第一低壓差(LDO)調節器978、一第二LDO調節器982、以及第一複數個電容器。第一LDO調節器978、第二LDO調節器982及第一複數個電容器向第一功率區970中之組件提供電力供應。第一功率區970可僅包括大致需要恆通之組件。舉例而言，第一功率區970可包括第一控制器402及一藍牙®低能量(BLE)模組。第一功率區970具有低電流額定值，並且在高功率直流工具系統14之閒置期內汲取低量靜態電流(Iq)。
第二功率區974可以是一作動功率區，其包括一第三LDO調節器986及第二複數個電容器。第三LDO調節器986及第二複數個電容器向高功率直流工具系統14之其餘組件提供電力供應，該等組件係在高功率直流工具系統14之作動期內藉由低功率電壓供應器來供電。因此，第二動力區974可包括第二控制器406、觸發器總成414、使用者介面等。第二功率區974聚焦於操作動力工具期間所需之高效能。在一電力喪失事件期間，第一功率區可藉由第二複數個電容器來供電。
圖32至51繪示電池組18、18A之數項實施例。電池組18可包括一或多個胞元串，各具有以串聯方式連接之若干(例如10個)電池胞元，以提供所欲放電輸出(例如，標稱電壓(例如，20V、40V、60V、80V、120V)及電流容量)。因此，電池組18、18A可包括「20S1P」(請參照圖32至41)、「20S2P」(請參照圖42至51)等組態。在其他實施例中，電池胞元之其他組合亦屬可能。
各電池胞元可具有介於3V與5V之間的一標稱電壓，並且可具有介於3Ah與5Ah之間的一標稱容量。各電池胞元具有最大約21mm之一直徑、及最大約71mm之一長度。電池胞元可以是任何可再充電電池胞元化學物質類型，舉例如鋰(Li)、鋰離子(Li-ion)、其他鋰基化學物質、鎳鎘(NiCd)、鎳金屬氫化物(NiMH)等。
請參照圖32至41，根據一些實施例，繪示具有一20S1P組態之一電池組18。電池組18包括具有一支撐部分490及一電池端子座494之一電池組外罩486。電池組外罩486包圍電池組18之組件，其包括電池胞元、一電池控制器等。支撐部分490提供一滑上布置結構，其具有與組合10之一互補凸起物/凹口492(圖73中所示)相配合之一凸起物/凹口498。
請參照圖34，電池組18界定範圍在大約260mm至大約280mm內之一長度502。在一些實施例中，長度502大約為270mm。請參照圖37，電池組18界定範圍在大約90mm至大約110mm內之一寬度506。在一些實施例 中，寬度506大約為100mm。請參照圖36，電池組18界定範圍在大約96mm至大約116mm內之一高度510。在一些實施例中，高度510大約為106mm。電池組18之總重量是在大約5.5磅至6.5磅之一範圍內。在一些實施例中，電池組18之總重量大約為6磅。
請參照圖32至41所示，電池組18具有範圍在大約150mΩ至大約160mΩ之一交流內部電阻(ACIR)。電池組18具有範圍在大約220mΩ至大約260mΩ內之一直流內部電阻。
請參照圖42至51，根據一些實施例所示為具有一20S2P組態之一電池組18A。電池組18A包括二十個串聯連接之胞元所構成之兩個胞元串，該等胞元串係以串聯方式連接。圖51為電池組18A的一截面，並且繪示藉由電池組外罩486之一隔件522所分開之第一胞元串514及第二胞元串518。
請參照圖44，電池組18A界定範圍在大約260mm至大約280mm內之一長度526。在一些實施例中，長度526大約為270mm。請參照圖46，電池組18A界定範圍在大約171mm至大約191mm內之一寬度530。在一些實施例中，寬度530大約為181mm。請參照圖47，電池組18A界定範圍在大約96mm至大約116mm內之一高度534。在一些實施例中，高度534大約為106mm。電池組18A之總重量是在大約10.25磅至11.25磅之一範圍內。在一些實施例中，電池組18A之總重量大約為10.75磅。
請參照圖42至51所示，電池組18A具有範圍在大約75mΩ至大約80mΩ之一交流內部電阻(ACIR)。電池組18A具有範圍在大約130mΩ至大約170mΩ內之一直流內部電阻。
請參照圖52，電池端子座494係可運作以電氣連接電池組18與動力工具14，並且如圖所示，包括一正電池端子538、一接地端子542、一充電器端子546、一低功率端子550、一正傳輸端子554、一負傳輸端子558、一正接收器端子562、以及一負接收器端子566。正電池端子538及接地端子542可連接至動力工具14之功率端子(即，正功率端子458及接地端子462)，並且為動力工具14之操作提供一主放電電流。充電器端子546及接地端子542係連接至一充電器之充電端子，並且接收充電電流，以將電池組18之電池胞元充電。在一些實施例中，電池組端子538、542可由F-Tec材料(一銅、磷材料)所構成，以提供更好的熱分布能力及耐用性。
接地端子542可在電池組18與動力工具14之間形成一共同參考。低功率端子550向動力工具14提供一低功率電壓供應，以供電給動力工具14之某些功能。舉例而言，低功率電壓供應器可用於供電給動力工具14之第一控制器402、第二控制器406、閘極驅動器426、指示器(例如，LED)、一通訊模組等。
正傳輸端子554、負傳輸端子558、正接收器端子562、及負接收器端子566可一起稱為電池組18之「電 池通訊端子」。電池通訊端子允許在電池組18與動力工具10或充電器之間進行差動通訊。電池通訊端子及動力工具14之通訊端子可一起稱為通訊鏈路422。在其他實施例中，通訊端子遵循一全雙工標準(例如，RS485標準)。
圖53為電池組18的一簡化方塊圖。電池組18包括電池胞元570、一電池控制器574、一低功率產生器578、以及一電池收發器582。電池控制器574可採用類似於第一控制器402及第二控制器406之方式來實施。
在一些實施例中，一電池放電開關586係連接於電池胞元570與正電池端子538之間。電池控制器574可操作以控制(例如，斷開及閉接)放電開關586，用來控制電池胞元570之放電。在一些實施例中，充電開關590亦可連接於電池胞元570與充電器端子546之間。電池控制器574可操作以控制(例如，斷開及閉接)充電開關590，用來控制電池胞元570之充電。在一些實施例中，當使用MOSFET實施放電開關586及充電開關590時，可將兩個串聯之MOSFET當作放電開關586及充電開關590使用。這允許放電開關586及充電開關590在放電開關586及充電開關590斷開時防止任何電流在任一方向流動。
放電開關586及充電開關590可使用雙載子接面電晶體、場效電晶體(FET)等來實施。在一些實施例(圖未示)中，放電開關586及充電開關590可連接於電池胞元570與接地端子542之間電池胞元570之接地側上。在一些實施例(圖未示)中，接地端子542可分成充電路徑接地端 子及放電路徑接地端子。
低功率產生器578係連接於電池胞元570與低功率端子550之間。低功率產生器578在低功率端子550處向動力工具14提供低功率電壓供應。在一些實施例中，電池控制器574可向低功率產生器578提供控制信號，以控制低功率產生器578之操作。下面將參照圖56至58更詳細地說明低功率產生器578。
在所示之實例中，將電池收發器582實施成一差動通訊收發器(例如，德儀SN65HVD7全雙工RS-485收發器)。電池收發器582從電池控制器574接收一傳輸信號594，並且將一接收器信號598發送至電池控制器574。
電池收發器582亦連接至通訊端子(554、558、562及566)。當電池組18將一通訊信號傳送至動力工具14或充電器時，電池控制器574向電池收發器582發送傳輸信號602，另外還發送一傳輸致能信號606。當電池收發器582接收傳輸致能信號602時，電池收發器582在正傳輸端子554及負傳輸端子558處將傳輸信號594轉換成互補傳輸信號。當電池收發器582從電池控制器574接收一接收器致能信號606時，電池收發器582從正接收器端子562及負接收器端子566接收互補信號、將該等互補信號轉換成單一接收器信號598、以及將接收器信號598發送至電池控制器574。動力工具14可類似地包括一動力工具收發器(圖未示)，其以一類似方式與第一控制器402互動，用來提供與電池控制器574之通訊。
在其他實施例中，電池組18(而不是電池收發器582)可包括單獨傳送及接收組件，例如一傳送器及一接收器。
電池控制器574經由通訊鏈路422(例如，一RS-485鏈路)，透過電池端子與第一控制器402通訊。介於電池控制器574與第一控制器402之間的通訊鏈路422可用於電池組18及動力工具14認證，或用於交換其他資訊(例如，電池組18之放電能力)。第一控制器402及電池控制器574可被組配來使得第一控制器402及電池控制器438以某一時間間隔交換通訊。該時間間隔舉例而言，可介於3ms至15ms之間。
電池控制器574及第一控制器402交換資訊，如「分組讀取」。「分組讀取」包括交換數個資料位元，其含有與電池組18及/或動力工具14之不同組測量結果、狀態等有關之資訊。控制器402、574可基於系統(例如，電氣裝置或動力工具14)之要求來交換含有不同資料類型之不同分組讀取。
舉例而言，在一第一組中，電池控制器574可向第一控制器402發送簡單通訊、一熱阻器讀取、以及一通用條件暫存器。簡單通訊舉例而言，包括電池組電流、電池組狀態、一「即將停機」位元、以及電池組狀況。「即將停機」位元提供與電池組18是否處於一接近失效狀態有關之一成立或不成立信號。通用條件暫存器舉例而言，包括有關溫度、充電狀態等之錯誤及警告。
在一第二組中，電池控制器574可發送簡單通訊、一通用條件寄存器、一電池組電壓、一電池組電壓後放電開關438、以及子板資訊。子板資訊可包括與控制器402、574之間、或控制器402、574與任何附接子板之間的通訊狀態、通訊重試、及板材介面重試有關之資訊。
在一第三組中，電池控制器574可發送簡單通訊、一通用條件寄存器、以及一動態載入請求。動態載入請求舉例而言，包括一目標電流、診斷資訊、以及電壓與電流資訊。目標電流為電池組18目前可支援之電流量。電壓與電流資訊可包括與簡單通訊中所提供者不同格式之電壓與電流。亦可在控制器402、574之間交換附加效能指標。
圖54為一流程圖，其繪示藉由電池控制器574、第一控制器402、及/或第二控制器406所實施之通訊協定之一種例示方法610。方法610始於程序塊614，並且判斷通訊鏈路422是否作動(見程序塊618)。當電池組18耦接至動力工具14時、以及當動力工具14不處於一閒置狀態時，通訊鏈路422作動。當電池組18從動力工具14拆離時、或當動力工具14閒置時，通訊鏈路422無作動。當通訊鏈路422無作動時，電池控制器574在每個時段之後，繼續檢查通訊鏈路422之狀態，例如：每4ms檢查一次。
當通訊鏈路422作動時，電池控制器574及/或第一控制器402判斷一預定時段內是否收到任何資料(例如，一分組讀取)(見程序塊622)。舉例而言，電池控 制器574判斷最後10ms內是否收到任何資料。當電池控制器574及/或第一控制器402判定最後10ms內沒收到資料時，電池控制器574及/或第一控制器402產生一通訊失效中斷(見程序塊626)。當產生通訊失效中斷時，電池控制器574及/或第一控制器402分別中止電池組18及動力工具10之功能。方法610繼續檢查通訊鏈路422是否作動、以及是否在通訊鏈路422作動時段內收到資料。
圖55為一流程圖，其繪示藉由電池控制器574、第一控制器402、及/或第二控制器406所實施之通訊協定之一種例示方法630。方法630始於程序塊634，並且判斷通訊鏈路422是否作動(見程序塊638)。當電池組18耦接至動力工具14時、以及當動力工具14不處於一閒置狀態時，通訊鏈路422作動。當電池組18從動力工具拆離時、或當動力工具14閒置時，通訊鏈路422無作動。
當通訊鏈路422作動時，方法630判斷一預定時段內是否發送資料(例如，一分組讀取)(見程序塊642)。舉例而言，第一控制器402判斷最後4ms內是否發送任何資料。當第一控制器402判定最後4ms中有發送資料時，方法630回到程序塊638以持續判斷通訊鏈路422之狀態。
當電池控制器574及/或第一控制器402判定該時段內沒有發送資料時，該方法判定控制器402、578是否操作成功。舉例而言，電池控制器574及/或第一控制器402檢查錯誤或其他中斷。當控制器402、574操作成功時，方法630包括發送一確認封包或一分組讀取(見程序塊 650)。舉例而言，當第一控制器402判定第一控制器402操作成功時，第一控制器402將確認封包或分組讀取發送至電池控制器574。
當控制器402、574操作不成功時，方法630包括在狀態封包中報告一錯誤(見程序塊654；例如，作為一分組讀取)。舉例而言，當電池控制器574判定電池控制器574操作不成功時，電池控制器574將錯誤狀態封包發送至第一控制器402。在其他實施例中，電池控制器574可發送一錯誤封包。
低功率端子550之一目的在於提供一獨立、限電流、低功率路徑，可從該路徑使工具電子設備電力開啟。因此，可採用一受控制方式使工具電子設備電力開啟。另外，所示低功率產生器578係由一低功率模式及一高功率模式所組成。當動力工具14及電池組18兩者都處於一休眠狀態時，低功率模式提供最小量之靜態電流。在正常放電操作期間，致能高功率模式，使得所有工具電子設備都可操作。
圖56為低功率產生器578之低電流供應電路658之一項實施例的一簡化方塊圖。低電流供應電路658包括一電壓迴路662及位於一電壓迴路662內之一電流迴路666。低電流供應電路658透過一正端子670及一負端子674從電池胞元570接收輸入電力。透過端子586及590接收之輸入電力之標稱電壓範圍舉例而言，可介於40伏特(V)至80V之間。
熔絲718係連接至正極端子670，以在一過剩電流流經低電流供應電路658時作為一斷路器。熔絲718之額定電流可高於低電流供應電路658之一電流輸出，以允許低電流供應電路658暫時允許更高電流而不會產生擾亂跳脫。在一項實例中，熔絲718在125V下可額定為200mA，以允許一100mA輸出電流而不會使熔絲718產生擾亂跳脫。
電壓迴路662包括一開關682、一分壓器686、以及一穩壓器690。開關682係連接於電池胞元570與低功率端子550之間。在所示實施例中，開關682之一輸入係連接至熔絲718之輸出，並且開關682之一輸出係連接至低功率端子550。拉升電路694係連接於該輸入與開關682之一控制輸入之間，以採用允許開關682在電池胞元570與低功率端子550之間導通電流之一方式保持開關682偏置。開關682之控制輸入係藉由穩壓器690來調節。
分壓器686係連接於低功率端子550與接地端子542之間。分壓器686可包括電阻器，其電阻值可基於可向穩壓器690提供之所欲參考電壓來選擇。穩壓器690可以是一微功率穩壓器。
電壓迴路662操作以在低功率端子550處保持定電壓。當低功率端子550處負載增大時，分壓器686兩端之電壓降低。結果是，向穩壓器690提供之參考電壓降低，這進而降低開關682之控制輸入處之電流。控制輸入處之電流亦為經過拉升電路694之電流。如此，開關682 之輸入-輸出電壓增大，然後導通更多電流，並且增大低功率端子550處提供之電壓，其亦為分壓器686兩端之電壓。一穩定器電路698可用於形成一補償網路以使電壓迴路662穩定。
電流迴路666在過剩電流或一短路狀況下保護低電流供應電路658。電流迴路666可設計成具有一折回特徵，其在電流輸出降至一恆定第二負載電流(例如，60mA)之前，允許第一負載電流(例如，180mA)持續一預定義時段(例如，時間)。電流迴路666包括一穩流器702、一電流感測器706(例如，電流感測電阻器)、以及一計時器電路710。
穩流器702調節開關682之控制輸入處之電壓，直到電流感測器706指示低電流供應電路658正在輸出一第一負載電流為止。可基於所欲時序來選擇連接至穩流器之計時器電路710，在此之前，負載電流先從第一負載電流降至第二負載電流。
大約同時，穩流器正在調節開關682，計時器電路710之電容器正在充電。舉例而言，可以選擇計時器電路710之電容器值，使得計時器電路710之電容器在700ms內充電。當計時器電路710之電容器充電時，穩流器702調節開關682之控制輸入處之電壓，直到電流輸出達到第二負載電流(例如，60mA)為止。
圖57為低功率產生器578之高電流供應電路714之一項實施例的一簡化電路圖。在所示實例中，高電 流供應電路714包括一熔絲718、一輸入開關722、一致能開關726、一返馳轉換器730、一啟動電路734、一箝位電路738、一主開關742、以及一變壓器電路746。熔絲718保護高電流供應電路714免於短路故障。熔絲718可具有例如500mA之一標稱額定值。熔絲718可調整尺寸以在低線路輸入下允許全功率操作。
向致能開關726施加一致能輸入750(例如，一喚醒信號)時，致能開關726使輸入開關722閉接，藉此允許電流從電池胞元305流至高電流供應電路714。啟動電路734提供一初始電力供應以操作轉換器730。
圖58繪示啟動電路734之一項例示性實施例。在所示實例中，啟動電路734包括一開關754、一電容器758、以及一穩壓器762。開關754及電容器758係以串聯方式連接於正電力供應器766與接地770之間。穩壓器762係連接於正電力供應器766與接地770之間，並且與開關754及電容器758並聯。
一開始，電容器758兩端之電壓可以是零。穩壓器762在開關754之一閘極上提供例如15V參考。向啟動電路734施加電力時，開關754接通。然後，藉由開關754之汲極電流將電容器758充電。當電容器758兩端之電壓例如大約為8V時，啟動電路734供電給轉換器730。
回到圖57，當轉換器730接收啟動功率時，轉換器730開始切換並調節主開關742之一閘極。最後，轉換器730啟動並調節至例如大約15V。這時候，啟動電路 734可以關斷，並且轉換器730可藉由高電流供應電路714之輸出來供電。
箝位電路738管理變壓器電路746之漏電感中之能量。變壓器電路746包括一初級繞組774、及三個次級繞組778、782及786。當主開關742閉接時，跨初級繞組774汲取之電壓步降並且被提供至次級繞組778、782及786。次級繞組778在低功率電壓供應端子550處提供低功率電壓供應。次級繞組782及786向電池組18之放電開關586及充電開關590提供電力。
當有一活動致能低功率產生器578之高電流供應電路714時，高電流供應電路714可先自最後已知活動起維持致能例如100ms，再停用高電流供應電路714及致能低電流供應電路658。這舉例而言，可允許電池組18有足夠時間進行一有序停機，以在出現一故障時嘗試一通訊重啟。
圖59為一狀態圖，其繪示管理動力工具14之狀態之一種例示方法790。方法790始於電池組18附接至動力工具14(狀態794處)。方法790包括判定電池組18附接至動力工具14(狀態798處)。舉例而言，第一控制器402判定電池組18附接至動力工具14。
方法790亦包括感測器及控制器初始化(狀態802處)。當附接電池組18時，第一控制器402進入一初始化模式，並且初始化動力工具10之感測器及其他電子設備。然後，第一控制器402可更新感測器及第一控制器402 (狀態806處)。更新可包括向感測器及第一控制器402提供初始值。然後，第一控制器402進入閒置狀態(狀態810處)。
當處於閒置狀態時，第一控制器402可尋找一啟動信號，或可發起一逾時序列。當第一控制器402接收一啟動信號(例如，一觸發拉動)時，第一控制器402進入作動模式(狀態814處)，並且向電池控制器574請求一作動放電電壓。在閒置模式(狀態810)及作動模式(狀態814)中，電池控制器574控制低功率產生器578，以在低功率端子550處提供高電流供應。當第一控制器402接收一止動信號(例如，觸發止動)時，功率控制器402進入閒置模式(狀態810)。然後，電池控制器574可停止作動放電。
當第一控制器402在接收一啟動信號前先逾時時，第一控制器402進入一休眠模式(狀態818處)。當第一控制器402進入休眠模式(狀態818)時，電池控制器574控制低功率產生器578，以在低功率端子550處產生一低電流供應。
圖60為一流程圖，其繪示操作低功率產生器578之一種例示方法822。方法822包括在低功率端子550處提供一低電流供應(見程序塊826)。當電池組18插入動力工具10時、或當動力工具已閒置時，電池控制器574可控制低功率產生器578，以在低功率端子550輸出一低電流供應。低功率產生器578操作低電流供應電路，以提供最小量之靜態電流。
方法822亦包括判斷是否收到一啟動信號 (見程序塊830)。可在電池控制器574處、或在低功率產生器578處接收啟動信號。當準備好操作動力工具10時，例如當一使用者啟動觸發器時，接收啟動信號。當沒有收到啟動信號時，低功率產生器578繼續在低功率端子550處提供低電流供應。
當收到一啟動信號時，方法822包括在低功率端子550處提供一高電流供應(見程序塊834)。電池控制器574可控制低功率產生器578，以從低電流供應電路658切換至高電流供應電路714，並且在低功率端子550處提供高電流供應。
方法822更包括判斷自上次啟動信號以來，是否已經過一預定時間量(見程序塊838)。電池控制器574可偵測自上次啟動以來之時間量。當自上次啟動以來之時間量未超出預定時間量(例如，100ms)時，低功率產生器578繼續在低功率端子550處提供高電流供應。在一些實施例中，電池控制器574可從第一控制器402接收一逾時信號。
當自上次啟動以來之時間量超出預定時間量時，電池控制器574可控制低功率產生器578，以從高電流供應電路714切換至低電流供應電路658，並且在低功率端子550處提供低電流供應。方法822持續判斷是否已收到一啟動信號、或自上次啟動信號以來是否已經過一預定時間量，以在高電流供應電路714與低電流供應電路658之間切換。
電池組18基於電池組18之狀況而具有不同放電能力。請參照圖61，電池組18之放電能力可包括瞬時放電電流842、一短期放電電流846、以及一持續放電電流860。該等放電能力可基於電池組18之狀況而不斷變化。舉例而言，基於胞元/套組溫度、電壓等、或隨著電池組老化，電池組18在啟動期間可具有更低能力。所示放電臨界值屬於例示性，並且亦可基於電池組之狀況而改變。
電池控制器574將各時間間隔之放電能力傳遞至第一控制器402，其進而向第二控制器406提供放電能力。第二控制器406進一步基於由電池控制器574所提供之放電能力來控制馬達。因此，控制器578、402、406基於電池組狀況來提供動態電池輸出限制。
藉由根據電池組18之放電能力而控制馬達34，動力工具14減少動力工具14或電池組18上之任何有害或過度狀況。另外，藉由根據放電能力而控制馬達34，動力工具14亦降低電池組18上之熱負荷。
圖62為一流程圖，其繪示基於放電資訊來操作馬達34之一種例示方法854。方法854包括判定電池組狀況(見程序塊858)。舉例而言，電池控制器574可判定電池組18之一充電狀態、溫度、年齡等，其對電池組18之放電能力有一影響。電池組18可包括數個感測器(例如，電壓感測器、溫度感測器等)，其偵測電池胞元及電池組之狀況，並且向電池控制器574提供與狀況之狀態有關之一指示。
方法854亦包括基於電池組18之狀況來判定電池組18之放電能力(見程序塊862)。在一些實施例中，電池組18可儲存一查詢表，其包括電池組18狀況與放電能力之間的一映射關係。電池控制器574可基於查詢表來判定放電能力。在其他實施例中，可規劃電池控制器574，以根據電池組18之狀況來計算放電能力。
方法854更包括將放電能力傳遞至第二控制器406(見程序塊866)。電池控制器574透過通訊鏈路422將放電能力(例如，透過分組讀取)傳送至第一控制器402。舉例而言，電池控制器574可每10ms傳送放電能力。第一控制器402進而例如每4ms將放電能力傳送至第二控制器406。
方法854亦包括基於接收之放電能力來操作馬達34。第二控制器406可基於最近接收之放電能力來操作馬達34。舉例而言，第二控制器406可限制馬達34之瞬時轉矩、平均轉矩、及持續轉矩輸出，以與電池組18之放電能力一致。然後，方法854回到程序塊858，以持續監測電池狀況並更新放電能力。舉例而言，方法854可每10ms重複進行以更新放電能力。
具有鋰離子化學物質之胞元所構成之電池組可能受到運輸規範約束。此類運輸規範可能限制所運輸電池組之電壓及/或功率容量。為了符合這些規範，電池組18可與彼此斷接之電池胞元570之子芯一起運輸。電池組18可包括一開關，如下文所述，其在使用電池組18時將該 等子芯連接在一起。2016年12月16日提出申請之美國臨時專利申請案第62/435,453號、及2017年12月18日提出申請之美國專利申請案第15/845,068號中說明及繪示一種類似開關及切換布置結構，兩申請案之完整內容係以參考方式併入本文。
請參照圖32及42，電池組18包括延伸自外罩486之一開關874。開關874被組配來處於一第一位置(圖63A)及一第二位置(圖63B)。當處於第一(例如，「關斷」)位置時，外罩486內含有之電池組18之電氣組件(例如，子芯)係彼此電氣斷接。當處於第二(例如，「接通」)位置時，電氣組件(例如，子芯)彼此電氣連接。一使用者可藉由按壓或滑動開關874將開關874從第一位置操縱至一第二位置。
圖64A至64B根據一些實施例繪示開關874。如上述，開關874被組配來處於第一位置(圖63A及64A)及第二位置(圖60B及64B)。開關874包括一殼體878、端子882a、882b...、882n、一導電匯流排886、以及一非導電層890。殼體878可由塑膠或一類似材料所構成。殼體878係滑動地耦接至外罩486，而導電匯流排886及非導電層890係與殼體486耦接或構成一體，使得殼體878係滑動地耦接至導電匯流排886及非導電層890。殼體878可包括一或多個凹口894、一前止擋構件898、以及一後止擋構件902。
雖然所示為具有六個端子882a至882f，在其 他實施例(圖未示)中，電池組18仍可具有更少或更多端子882。各端子882具有耦接至殼體878並且電氣耦接至子芯之第一末端(例如，經由子芯端子耦接)。各端子882具有一第二末端，其被組配來當開關874處於關斷位置時滑動性接觸非導電層890，並且當開關874處於接通位置時滑動性接觸導電匯流排886。
如圖64A至64B所示，在一些實施例中，導電匯流排886及非導電層890係經由具有一或多個凸起物918並形成一孔徑922之一保護構件914耦接至一使用者介面(例如，自外罩突起並且被組配來可由使用者操作之一部分)。凸起物918與殼體878之一或多個凹口894接合，以防止第一位置與第二位置之間出現非希望之移動。前止擋構件898係置於孔徑922內，並且接合保護構件914，以在從第二位置移動至第一位置時，防止導電匯流排886及非導電層890超過第一位置。當從第一位置移動至第二位置時，後止擋構件902防止導電匯流排886及非導電層890超過第二位置。
請參照圖65，電池組18包括將電池胞元570連接至電池組端子538、542之一電流感測電阻器926。電流感測電阻器926作為電池組18之一電流感測器。電流感測電阻器926包括由電池控制器574分接之兩個端子，用來偵測流經電池組18之電流。電流感測電阻器926從電池組18之後端930延伸至電池組18之端子538、542。為了容納開關874，電池組18在電池組18之後端930上包括最正端 子。電流感測電阻器926從而將位於電池組18之後端930處之最正端子連接至位於電池組18之前端934處之電池組端子538、548。
現有電池組中使用之電流感測器電阻器未延伸穿過電池組之長度。電池胞元係設置於更靠近電池端子處，以及電流感測電阻器不僅長度、及截面積較小，還將電池胞元連接至電池端子。
在所示構造中，電流感測電阻器926跨電池組18之長度延伸，並且相較於現有電流感測電阻器跨一更大截面積延伸。藉此，所示電流感測電阻器926提供比現有電流感測電阻器更低之電阻。電流感測電阻器926所消散之熱顯著更低。
另外，電流感測電阻器926係由高導熱性材料所構成。延伸長度及高導熱性允許電流感測電阻器926將熱從任何更高溫區域吸走，以減少消散之總熱。因此，電流感測電阻器926有助於減少電池組18所產生之熱量。
請參照圖66，所示為電池組18之電流感測電阻器926之溫度實驗結果。電池組18在60A下放電10分鐘，並且在放電期間及之後，於電流感測電阻器926(圖42所示)之測點TC1、TC2、TC3及TC4進行測量。如圖所示，對於最長10分鐘之一60A放電，溫度不超出65℃。
在電池組18之一些實施例中，電池胞元570可藉由一或多個監測積體電路(IC)來監測，舉例而言，用來保護及延長胞元570及電池組18之壽命。可以監測胞元 570，舉例而言，用來防止或阻止胞元570出現過電壓、欠電壓、放電時之過電流、不平衡等。
當藉由在區塊20之最正端子與最負端子之間連接一監測裝置來監測一整塊胞元570時，監測的是該區塊之一總電壓，但不監測個別胞元570。在此類實施例中，監測裝置可針對區塊之電壓偵測一合理值，但可不偵測區塊內胞元570之非所欲狀況(例如，胞元不平衡)。因此，能夠監測一區塊中之個別胞元之監測IC可有助益。
可實施個別胞元監測以在充電及放電期間平衡該等胞元。舉例而言，在充電期間，一個胞元可比其他胞元570更早達到大約4.2V之一臨界值，監測IC可使該胞元截止充電，但是其他胞元570將例如以一略高電流繼續充電而達到相同臨界值。
圖67繪示電池組18之一例示性電池監測電路2248。如圖所示，電池監測電路2248包括兩個5S1P胞元塊2000A及2000B。胞元塊2000可實質類似於子芯300，上面有論述。胞元塊2000A係使用一類比前端(AFE)2256A藉由一電子處理器2252A來監測。胞元塊2000B係使用一AFE 2256B藉由一電子處理器2252B來監測。包括20S1P套組之電池胞元570可區分成個別5S1P套組以供根據本揭露進行監測。
AFE 2256A至2256B能夠監測胞元塊2000A至2000B中之個別胞元。AFE 2256A至2256B可使用例如由德儀所設計之BQ76925主機控制類比前端來實 施。AFE 2256A至2256B可統稱為AFE 2256，而處理器2252A至2256B可統稱為處理器2252。在其他實施例中，電池監測電路2248可包括藉由更多或更少處理器2252及AFE 2256所監測之更多或更少胞元塊2000。
AFE 2256透過V3P3線路向處理器2252提供操作電力。處理器2252透過SCL線路向AFE 2256提供串列時脈(SCL)。處理器2252及AFE 2256透過SDA線路交換串列資料。舉例而言，處理器2252可將要在一給定時間監測之一個別胞元之一位址透過SDA線路寫入AFE 2256之一暫存器。AFE 2256提供一參考電壓，用於透過連至處理器2252之VREF+線路測量胞元570之個別電壓。AFE 2256透過VCOUT線路向處理器2252提供個別狀態(例如，個別胞元570之電壓)。AFE 2256可基於透過SDA線路寫入AFE 2256之請求，於VCOUT線路提供一特定胞元570之一電壓。電池監測電路2248可另外包括一耦接電路，例如一光耦合電路2258，其促進處理器2252A至2252B與一工具之一電子處理器之間的通訊。
圖68繪示再一替代電池監測電路2260。如圖示，電池監測電路2260包括三個5S1P胞元塊2000A至2000C。各胞元塊2000A至2000C係分別使用AFE 2268A至2268C藉由單一電子處理器2264來監測。如上述，AFE 2268A至2268C能夠監測胞元塊2000A至2000C中之個別胞元570。AFE 2268A至2268C可統稱為AFE 2268。在其他實施例中，電池監測電路2248可包括使用更多或更少 AFE 2268藉由處理器2264來監測之更多或更少胞元塊2000。
處理器2264可從其中一個AFE 2268接收操作電力。處理器2264透過SCL線路向AFE 2268A至2268C提供一串列時脈。另外，處理器2264及AFE 2268A至2268C透過SDA線路交換串列資料。處理器2264可在類比輸入ANI0-5處接收參考電壓(VREF+)及個別胞元狀態(VCOUT)。在所示實例中，類比輸入ANI0-1係連接至AFE 2268A，類比輸入ANI2-3係連接至AFE 2268B，而類比輸入ANI4-5係連接至AFE 2268C。
圖69繪示使用共享內部整合電路(I2C)匯流排之另一替代電池監測電路2272。如圖示，電池監測電路2272包括分別使用AFE 2280A至2280C藉由單一電子處理器2276來監測之三個5S1P胞元塊2000A至2000C。電池監測電路2272以與圖68之電池監測電路2260類似之一方式操作。
AFE 2280A至2280C透過一共享I2C通道與處理器2276通訊。處理器2276之類比輸入ANI0-3處提供AFE 2280A至2280C之輸出。因為胞元塊2000A至2000C中之所有胞元570都在類似電壓位準下操作，所以處理器2276可設置有來自AFE 2280A之單一參考電壓(VREF+)。類比輸入ANI0處提供參考電壓VREF+。來自AFE 2280A至2280C之類比輸入ANI1-3處分別提供個別胞元之狀態(VCOUT)。電池監測電路2272可包括透過共 享I2C通道使用更多之更少AFE 2280藉由處理器2276來監測之更多或更少胞元塊2000。電池監測電路2272亦可包括一光耦合電路2284。
圖70A至70B繪示使用多工器之又另一替代電池監測電路2288。如圖示，電池監測電路2288包括使用AFE 2296A至2296D藉由單一電子處理器2292來監測之四個5S1P胞元塊2000A至2000D。電池監測電路2288以與圖69之電池監測電路2272類似之一方式操作。
AFE 2296A至2296D透過一共享I2C通道與處理器2292通訊。如圖70A所示，多工器2300係連接於處理器2292與共享I2C通道上之AFE 2296A至2296D之間。處理器2292向多工器2300提供選擇輸入，以便在2296A至2296D之間選擇一AFE 2296，處理器2292與其於一特定時間交換通訊。如圖70B所示，亦可透過多條I2C通道使用多個多工器2300A至2300B，以促進處理器2292與AFE 2296A至2296D之間的通訊。電池監測電路2288亦可包括一光耦合電路2302。
圖71繪示使用多個內部整合電路(I2C)匯流排之再一替代電池監測電路2304。如圖示，電池監測電路2304包括分別使用AFE 2312A至2312C藉由單一電子處理器308來監測之三個5S1P胞元塊2000A至2000C。電池監測電路2304以與圖20之電池監測電路2272類似之一方式操作。然而，AFE 2312A至2312C透過多條I2C通道與處理器2308通訊。
舉例而言，AFE 2312A透過I2C通道I2C 1與處理器2308通訊，AFE 2312B透過I2C通道I2C 2與處理器2308通訊，以此類推。類似於圖69之電池監測電路2272，處理器2308之類比輸入ANI0-3處提供AFE 2312A至2312C之輸出。電池監測電路2304可包括透過多條I2C通道使用更多或更少AFE 2312藉由處理器2308來監測之更多或更少胞元塊2000。電池監測電路2304亦可包括一光耦合電路2316。
圖72繪示使用串列週邊介面之另一替代電池監測電路2320。如圖示，數個5S1P塊2000係使用數個AFE 2328藉由單一電子處理器2324來監測。AFE 2328使用串列週邊介面匯流排與處理器2324通訊。電池監測電路2320亦可包括數個開關2332，其中跨各胞元塊2000連接電阻器以在胞元平衡期間將胞元塊2000放電。
2016年12月12日提出申請之美國專利申請案第15/376,497號(現為2017年6月15日公布之美國專利申請公開第US 2017/0170671號)中說明及繪示類似胞元監測/平衡布置結構，其完整內容係以參考方式併入本文。
圖73根據一些實施例繪示動力工具14之一電池接收部分938。電池接收部分938包括一凸起物/凹口942、工具端子座454、一閂鎖機構946、以及一電力斷接開關950。凸起物/凹口842與電池組18之凸起物/凹口498相配合，以將電池組18附接至動力工具14。當電池組18附接至動力工具14時，工具端子座454及電池端子座494 係彼此耦接。
閂鎖機構946從電池接收部分938之一表面突起，並且被組配來接合電池組18以維持電池組18與電池接收部分938之間的接合。在其他實施例(圖未示)中，可將閂鎖機構946設置於各種位置(例如，電池接收部分938之一側壁、一端壁、一上端壁上等)，使得閂鎖機構946接合電池組18上之對應結構，以維持電池組18與電池接收部分938之間的接合。
閂鎖機構946包括操作性接合一閂鎖構件958之一可樞轉致動器或手柄954。閂鎖構件958係可滑動地設置於一鏜孔962中，並且係藉由一或多個偏置構件966(例如，一彈簧)來偏置，以穿過電池接收部分938之一表面突進電池組18中之一空腔中。
閂鎖機構946亦包括電力斷接開關950(例如，一微開關)，其在致動手柄954期間促進電池組18與電池接收部分938之電氣耦接/解耦，以從電池組18抽出閂鎖構件958。在從電池接收部分938移除電池組10之前，電力斷接開關950可先作用以將電池組18與動力工具10電氣解耦。
當閂鎖構件958從一閂鎖位置(即，當閂鎖構件958完全在電池組18之空腔內時)移動至一中間位置時，致動電力斷接開關950。電力斷接開關950係電氣耦接至第一控制器402，並且可產生一中斷以指出電池組18正與動力工具10斷接。當第一控制器402接收該中斷時，第 一控制器402開始將操作電源切斷，以安全地將動力工具10之電子設備電源切斷。
2016年12月16日提出申請之美國臨時專利申請案第62/435,443號、2017年2月24日提出申請之美國臨時專利申請第62/463,427號、及2017年12月18日提出申請之美國專利申請案第15/845,063號中說明及繪示類似閂鎖機構及斷接開關布置結構，所有申請案之完整內容係以參考方式併入本文。
圖75示意性繪示高功率電氣組合。大致繪示的是對控制器402、406、574之輸入、及對控制器402、406、574之通訊、以及控制器402、406、574之間的通訊，正如來自電氣組合之輸出。
圖76為動力工具或裝置的一狀態圖。應知，在工具或裝置中，從各狀態到「錯誤」狀態有一潛在轉變。
請參照圖77至78，所示為一馬達總成1140，其包括一馬達外罩1145、置於馬達外罩1145內之一馬達1115、以及與馬達外罩1145之一末端耦接之一PCB總成1155，該末端與一馬達軸1150突起處之末端對立。PCB總成1155包括一散熱器1160、設置於散熱器1160之一後側上之一電力PCB 1165、以及設置於散熱器1160之一相對側上之一位置感測器PCB 1355。馬達1115亦包括安裝在轉子軸1150後部上之一永久環形磁鐵1305。環形磁鐵1305係貼附至轉子軸1150，並且與轉子軸1150共旋轉，放射可由安裝在位置感測器PCB 1355上之霍爾效應感測 器1120(圖78)偵測之一旋轉磁場。換句話說，位置感測器PCB 1355上之霍爾效應感測器1120偵測由環形磁鐵1305所放射之旋轉磁場。在一些實施例中，位置感測器PCB 355係至少部分地由一低壓模具所覆蓋。
當霍爾效應感測器偵測到與馬達1115之一旋轉軸1150附接之一磁鐵1305之一磁極時，霍爾效應感測器1120輸出馬達回授資訊，諸如一指示(例如，一脈衝)。基於來自霍爾效應感測器1120之馬達回授資訊，馬達控制器可判定軸件1150之旋轉位置、速度、及/或加速度。在所示實施例中，位置感測器PCB 1355上有三個霍爾效應感測器1120。替代地，可有其他數量之霍爾效應感測器1120(例如，兩個、四個等)。
請參照圖79至81，所示為一端蓋1205，其具有使對角對立之線圈繞組對短路之接觸板1275a、1275b及1275c(本文中亦可交換性稱為線圈接觸板1275)。線圈接觸板1275大致呈半圓形之形狀並且交錯以避免相鄰線圈接觸板1275之間出現接觸。特別的是，第一線圈接觸板1275a係徑向朝第二線圈接觸板1275b內側而置，並且第一線圈接觸板1275a係徑向朝第三線圈接觸板1275c外側而置。各線圈接觸板1275包括一第一端子1280、及與第一端子1280對角對立之一第二端子1285。定子繞組係連接至相應端子1280、1285上之勾扣1290。
請繼續參照圖80及81，複數個間隔物1293係耦接至線圈接觸板1275。至少一些間隔物1293係置於諸 相鄰線圈接觸板1275之間，以便在諸相鄰線圈接觸板1275之間產生並維持一絕緣間隙(例如，一空間)。在一些實施例中，複數個間隔物1293係圓周式繞著線圈接觸板1275等距隔開。在將線圈接觸板1275上覆模封之前，先將間隔物1293預模製到線圈接觸板1275上。如此，在端蓋1205中將線圈接觸板1275及間隔物1283上覆模封。特別的是，各間隔物1293係模製於諸線圈接觸板1275其中一者上。在所示實施例中，間隔物1293包括置於第一與第二相鄰線圈接觸板1275a、1275b之間的第一間隔物、以及置於相鄰之第一與第三線圈接觸板1275a、1275c之間的第二間隔物1293。如此，諸相鄰線圈接觸板1275之間產生絕緣間隙。預模製之間隔物1293防止線圈接觸板1275與線圈接觸板1275之曝露部分之間出現內部短接。換句話說，諸相鄰線圈接觸板1275之間的相對間隔可能難以在一注射成型程序中適當控制，並且線圈接觸板1275可能在模製程序中因注射壓力而變形。線圈接觸板1275之這種變形可導致內部短接或曝露。藉由加入預模製間隔物1293，防止線圈接觸板1275在上覆模封時變形。
請參照圖82至88，所示為一馬達總成2026，其包括一馬達外罩2030、一置於馬達外罩2030內之一馬達2034、以及與馬達外罩2030之一末端耦接之一轉子位置感測總成2042。馬達2034包括一定子2046、及至少部分置於定子2046內之一轉子2050。馬達總成2026類似於圖3至6B之馬達總成26，並且已用相同參考編號加「2000」來 參照類似特徵。
請參照圖85至86，馬達總成2026包括一定子端蓋2205，其具有使對角對立之線圈繞組對短路之接觸板2275(本文中亦稱為線圈接觸板2275)。線圈接觸板2275大致呈半圓形之形狀並且交錯以避免相鄰線圈接觸板2275之間出現接觸。特別的是，第一線圈接觸板2275係徑向朝第二線圈接觸板2275內側而置，並且第一線圈接觸板2275係徑向朝第三線圈接觸板2275外側而置。
在圖85至86之端蓋2205中，線圈接觸板2275首先係置於一預模製之環形載體2294中，然後才置於一模具中，用於將一外樹脂層2296塗敷至預組裝載體2294及線圈接觸板2275。所示載體2294包括單一圓周凹槽2297，其係界定於端蓋2205之面向定子2046之一側中，線圈接觸板2275係置於該側中(圖86)。複數個肋部2298係位於凹槽2297中，用於維持相鄰線圈接觸板2275之間的一氣隙，藉此在用以塗敷樹脂層2296之一注射成型程序期間防止諸板子2275之間的相對運動，其或有可能造成兩個相鄰板子2275接觸及短接。
請參照圖87，轉子位置感測總成2042包括一印刷電路板(PCB)2266、複數個霍爾效應感測器2270、以及一磁鐵2274。所示PCB 2266包括三個安裝凸齒2286及一舌片2290，用於使PCB 2266適當定向。在所示實施例中，舌片2290係形成於一個安裝凸齒2286上。具體而言，馬達外罩2030之轂部分2066中形成之一凹口2294內 接收PCB 2266(圖84)。凹口2294界定用以接收舌片2290之一槽體2298(圖84)，以使轉子位置感測總成2042僅能夠以正確方位安裝。
請繼續參照圖87，所示磁鐵2274為具有至少兩個磁極之一圓形磁鐵。特別的是，磁鐵2274為繞著一轉子軸2230安裝之一中空環。具體而言，環形磁鐵2274係貼附至轉子軸2230，並且與轉子軸2230共旋轉，放射可由安裝在位置感測器PCB 2266上之霍爾效應感測器2270(圖87)偵測之一旋轉磁場。換句話說，位置感測器PCB 2266上之霍爾效應感測器2270偵測由環形磁鐵2274所放射之旋轉磁場。
霍爾效應感測器2270係安裝至PCB 2266，與磁鐵2274呈面向關係。特別的是，霍爾效應感測器2270係安裝成與磁鐵2274對準並隔開。換句話說，霍爾效應感測器2270係相對磁鐵2274予以同軸安裝。在所示實施例中，霍爾效應感測器2270與一相鄰霍爾效應感測器2270間隔小於90度。
請參照圖88，轉子2050包括堆疊在一起以形成轉子2050之個別轉子疊片2222。轉子軸2230係穿過轉子疊片2222中之一中心孔2234而置。轉子疊片2222包括一圓形外圓周2242，圓形外圓周2242中形成有複數個缺口2243。轉子疊片2222亦包括複數個槽體2246，其中接收永久磁鐵。在所示實施例中，轉子2050為一內部永久磁鐵型轉子(俗稱為一埋入式磁鐵型轉子)。在所示實施例中， 複數個槽體2246更包括位於槽體2246之末端處之空氣屏障2254(即，通量屏障)。除了改善轉子2050之磁性特性以外，空氣屏障2254還可容納黏附劑以輔助永久磁鐵2250留存在槽體2246內。缺口2243係置於兩個相鄰空氣屏障2254之間。
因此，本創作另外還提供高功率、電池供電之電氣系統，諸如一動力工具系統。
雖然已參照某些較佳實施例詳細說明本創作，但如所述，在本創作之一或多項獨立態樣之範疇及精神內，仍然存在變例及修改。
申請專利範圍中可提出本創作之一或多個獨立特徵及/或獨立優點。

Claims (70)

  1. 一種電氣組合，其包含：一電氣裝置，其包括一裝置外罩，藉由該裝置外罩所支撐之一馬達，該馬達具有最大約80毫米(mm)之一標稱外徑，該馬達可操作以輸出至少約2760瓦特(W)，以及電氣連接至該馬達之一裝置端子；一電池組，其包括界定該電池組之一體積的一套組外罩，該體積最大約5.2×106立方毫米(mm3)，藉由該套組外罩所支撐之電池胞元，該等電池胞元係電氣連接並具有最大約80伏特(V)之一標稱電壓，以及可電氣連接至該裝置端子之一套組端子，用以在該電池組與該電氣裝置之間傳遞電流；以及可操作以控制該電流之傳遞之一控制器。
  2. 如請求項1之組合，其中該馬達可操作以輸出至少約3000W。
  3. 如請求項1之組合，其中該馬達包括一無刷直流馬達。
  4. 如請求項3之組合，其中該馬達包括藉由該裝置外罩所支撐之一定子，該定子包括繞組，該馬達還包括藉由該裝置外罩所支撐且供相對於該定子旋轉之一轉子。
  5. 如請求項1之組合，其中該電氣裝置包括一動力工具，以及其中該馬達可操作以驅動一工具構件。
  6. 如請求項5之組合，其中該動力工具包括一掌上型動力工具。
  7. 如請求項6之組合，其中該套組外罩可連接至該裝置外罩並且可藉由該裝置外罩來支撐，使得該電池組可藉由該掌上型動力工具來支撐。
  8. 如請求項1之組合，其中該等電池胞元各具有最大約21mm之一直徑、及最大約71mm之一長度。
  9. 如請求項8之組合，其中該等電池胞元各具有約21mm之一直徑、及約71mm之一長度。
  10. 如請求項1之組合，其中該電池組包括多達20個電池胞元。
  11. 如請求項10之組合，其中該等電池胞元係以串聯方式連接。
  12. 如請求項1之組合，其中該等電池胞元可操作以輸出介於約40安培(A)與約60A之間的一持續操作放電電流。
  13. 如請求項1之組合，其中該等電池胞元各具有介於約3.0安培-小時(Ah)與約5.0Ah之間的一容量。
  14. 如請求項13之組合，其中該等電池胞元各具有約4.2Ah之一容量。
  15. 如請求項1之組合，其更包含電氣連接於該等電池胞元與該馬達之間的一功率電路，該功率電路包括可操作以向該馬達施加電流之半導性開關。
  16. 如請求項15之組合，其中該等半導性開關可操作以跨該等繞組施加電流。
  17. 如請求項1之組合，其更包含：包括該控制器之控制電子設備，該等控制電子設備具有最大約920mm3之一體積，並且其中該馬達具有最大約443,619mm3之一體積。
  18. 如請求項17之組合，其中該等控制電子設備具有約918mm3之一體積。
  19. 如請求項1之組合，其更包含：包括該控制器之控制電子設備，該等控制電子設備具有最大約830克(g)之一重量，並且其中該馬達具有最大約4.6磅(lbs.)之一重量，以及該電池組具有最大約6磅之一重量。
  20. 一種動力工具系統，其包含：一動力工具，其包括一工具外罩，藉由該工具外罩所支撐之一馬達，該馬達包括可操作以驅動一工具元件之一輸出軸，該馬達具有最大約80mm之一標稱外徑，該馬達可操作以輸出至少約2760W，以及電氣連接至負載之一工具端子；一電池組，其包括界定該電池組之一體積的一套組外罩，該體積最大約2.9×106mm3，藉由該套組外罩所支撐之電池胞元，該等電池胞元係電氣連接並具有最大約80V之一標稱電壓，以及可電氣連接至該工具端子之一套組端子，用以在該電池組與該動力工具之間傳遞電流；以及一控制器可操作以控制該電流之傳遞。
  21. 如請求項20之系統，其中該馬達可操作以輸出至少約3000W。
  22. 如請求項20之系統，其中該馬達包括一無刷直流馬達。
  23. 如請求項22之系統，其中該馬達包括藉由該裝置外罩所支撐之一定子，該定子包括繞組，該馬達還包括藉由該外罩所支撐且供相對於該定子旋轉之一轉子。
  24. 如請求項20之系統，其中該動力工具包括一掌上型動力工具。
  25. 如請求項24之系統，其中該套組外罩可連接至該工具外罩並且可藉由該工具外罩來支撐，使得該電池組可藉由該掌上型動力工具來支撐。
  26. 如請求項20之系統，其中該等電池胞元各具有最大約21mm之一直徑、及最大約71mm之一長度。
  27. 如請求項26之系統，其中該等電池胞元各具有約21mm之一直徑、及約71mm之一長度。
  28. 如請求項20之系統，其中該電池組包括多達20個電池胞元。
  29. 如請求項29之系統，其中該等電池胞元係以串聯方式連接。
  30. 如請求項20之系統，其中該等電池胞元可操作以輸出介於約40A與約60A之間的一持續操作放電電流。
  31. 如請求項20之系統，其中該等電池胞元各具有介於約3.0Ah與約5.0Ah之間的一容量。
  32. 如請求項31之系統，其中該等電池胞元各具有約4.2Ah之一容量。
  33. 如請求項20之系統，其更包含電氣連接於該等電池胞元與該馬達之間的一功率電路，該功率電路包括可操作以向該馬達施加電流之半導性開關。
  34. 如請求項33之系統，其中該等半導性開關可操作以跨該等繞組施加電流。
  35. 如請求項20之系統，其更包含：包括該控制器之控制電子設備，該等控制電子設備具有最大約920mm3之一體積，並且其中該馬達具有最大約443,619mm3之一體積。
  36. 如請求項35之系統，其中該等控制電子設備具有約918mm3之一體積。
  37. 如請求項20之系統，其更包含：包括該控制器之控制電子設備，該等控制電子設備具有最大約830g之一重量，並且其中該馬達具有最大約4.6磅之一重量，以及該電池組具有最大約6磅之一重量。
  38. 一種電氣組合，其包含：一電氣裝置，其包括一裝置外罩，藉由該裝置所支撐並包括一輸出軸之一馬達，電氣連接至該馬達之一裝置端子，以及藉由該裝置外罩所支撐並可操作以控制該馬達之一馬達控制器；一電池組，其包括一套組外罩，藉由該套組外罩所支撐之電池胞元，該等電池胞元係電氣連接，以及可電氣連接至該裝置端子之一套組端子，用以在該電池組與該電氣裝置之間傳遞電流；以及可操作以在該電池組與該馬達控制器之間進行通訊而對該裝置之操作進行控制之一主控制器。
  39. 如請求項38之組合，其中該馬達控制器係形成為具有該馬達之一模組化單元。
  40. 如請求項39之組合，其中該馬達包括一馬達外罩、藉由該馬達外罩所支撐之一定子、及藉由該馬達外罩所支撐之一轉子，並且其中該馬達控制器係藉由該馬達外罩來支撐。
  41. 如請求項38之組合，其中該電池組包括一套組控制器，以及其中該主控制器可操作以與該套組控制器通訊。
  42. 如請求項38之組合，其中該電氣裝置包括可由一使用者接合用以操作該馬達之一觸發器總成，以及其中該主控制器與該觸發器總成通訊以判定觸發資訊，該主控制器向該馬達控制器提供該觸發資訊，該馬達控制器基於該觸發資訊來控制該馬達之操作。
  43. 如請求項38之組合，其中該馬達包括一換流橋，以及其中該馬達控制器透過該換流橋控制該馬達之操作。
  44. 如請求項43之組合，其中該換流橋包括電氣連接於該電池與該馬達之間的一高側場效電晶體(FET)、及電氣連接於該馬達與接地之間的一低側FET。
  45. 如請求項44之組合，其中各FET具有至少120V之一汲極-源極崩潰電壓。
  46. 如請求項44之組合，其中各FET具有至少約50A之一連續汲極電流、至少約200A之一脈衝汲極電流、以及小於約15mΩ之一汲極-源極導通狀態電阻。
  47. 一種電動馬達總成，其包含：一馬達外罩；藉由該外罩所支撐之一無刷電動馬達；以及連接至該外罩之一印刷電路板(PCB)總成，該PCB總成包括一散熱器、與該散熱器之一第一側耦接之一電力PCB、以及與該散熱器之一對立第二側耦接並與該馬達呈面向關係之一位置感測器PCB。
  48. 如請求項47之總成，其中該位置感測器PCB包括複數個霍爾效應感測器。
  49. 如請求項48之總成，其中該馬達包括支撐一磁鐵之一轉子，該等霍爾效應感測器可操作以感測該磁鐵之一位置。
  50. 如請求項47之總成，其中該位置感測器PCB包括：含有複數個霍爾元件之一磁性編碼器，該磁性編碼器使用該等霍爾元件直接求解該轉子之一角度。
  51. 一種電動馬達，其包含：一定子，其包括界定複數個齒狀物之一芯體，設置於相應定子齒狀物上之複數個線圈，以及與該芯體之一末端貼近之一端蓋，該端蓋包括：模製於該端蓋中之複數個線圈接觸板、及與該等接觸板分開且可連接至該等接觸板之一第一端子與一第二端子，該等接觸板與該等複數個線圈之對立者短路；以及受支撐且供相對於該定子旋轉之一轉子。
  52. 如請求項51之馬達，其中各接觸板具有不大於約1mm之一厚度，以及其中各端子具有至少約1.3mm之一厚度。
  53. 如請求項51之馬達，其中各接觸板之一厚度對各端子之一厚度的一比率至少約為1：1.3。
  54. 如請求項51之馬達，其中各端子係熔接至一相關聯接觸板。
  55. 如請求項51之馬達，其中該端蓋係由非導電材料所構成。
  56. 一種電池組，其包含：具有一第一末端及一對立第二末端之一外罩；在貼近該第二末端處藉由該外罩所支撐之至少一個電池胞元，該電池胞元具有一第一胞元端子及一第二胞元端子；在貼近該第一末端處受支撐之一端子座，該端子座包括電氣連接至該第一胞元端子之一第一功率端子、及電氣連接至該第二胞元端子之一第二功率端子；以及電氣連接於該第一胞元端子與該第一功率端子之間的一電流感測電阻器，該電流感測電阻器從貼近該第二末端處延伸至貼近該第一末端處。
  57. 如請求項56之電池組，其更包含一控制器，該控制器係連接至該電流感測電阻器，並且可操作以感測一通過該電流感測電阻器之電流。
  58. 如請求項56之電池組，其中該至少一個電池胞元包括一第一胞元及一第二胞元，以及其中該電池組更包含：被組配來位在一第一位置中之一開關，其中該第一電池胞元係電氣連接至該第二電池胞元、或位在一第二位置中，其中該第一電池胞元係與該第二電池胞元電氣斷接。
  59. 如請求項58之電池組，其中該第一胞元端子為該第一電池胞元及該第二電池胞元之一最正胞元端子。
  60. 一種馬達總成，其包含：一外罩；藉由該外罩所支撐之一馬達，該馬達包括包括線圈繞組之一定子，以及受支撐且供相對於該定子旋轉之一轉子；以及連接至該定子之一定子端蓋，該定子端蓋包括一環形載體，其界定：面向該定子之一側中之一圓周凹槽，複數個肋部係位在該凹槽中，在該凹槽中受支撐之線圈接觸板，介於諸相鄰線圈接觸板之間的一氣隙係藉由該等肋部來維持，該等線圈接觸板係連接至該等線圈繞組，以及在該載體及該等受支撐線圈接觸板上方模製之一樹脂層。
  61. 如請求項60之馬達總成，其中該等線圈接觸板具有一大致半圓形之形狀。
  62. 如請求項60之馬達總成，其中該等線圈接觸板係徑向交錯。
  63. 如請求項60之馬達總成，其中該環形載體係預模製而成。
  64. 如請求項60之馬達總成，其中該樹脂層係射出成型於該載體及該等線圈接觸板上方。
  65. 一種電氣組合，其包含：一電氣裝置，其包括一裝置外罩，藉由該裝置外罩所支撐之一電路，以及一裝置控制器；以及可連接至該電氣裝置之一電池組，該電池組包括一套組外罩，藉由該套組外罩所支撐之一電池胞元，可在該胞元與該電路之間傳遞電力，以及一套組控制器；其中該裝置控制器及該套組制器被組配來經由一分組讀取來進行通訊，該分組讀取包括該電池組或該電氣裝置之一組測量結果或狀態。
  66. 如請求項65之電氣組合，其中該裝置控制器及該套組控制器被組配來經由：包括電池組電流、電池組電壓、電池組狀態、電池組狀況及一即將停機信號中一或多者之一群組來進行通訊。
  67. 如請求項66之電氣組合，其中該裝置控制器及該套組控制器被組配來經由：包括用於溫度或充電狀態之錯誤或警告中一或多者之一群組來進行通訊。
  68. 如請求項67之電氣組合，其中該裝置控制器及該套組控制器被組配來經由：包括該電池組中一放電切換後所測得之一電池組電壓、及子板資訊中一或多者之一群組來進行通訊，該子板資訊包括一通訊狀態、一通訊重試及一板材介面重試。
  69. 如請求項67之電氣組合，其中該裝置控制器及該套組控制器被組配來經由：包括一動態載入請求之一群組來進行通訊，該動態載入請求包括一目標電流、診斷資訊及電壓與電流資訊中一或多者。
  70. 如請求項65之電氣組合，其中該裝置控制器及該套組控制器其中一者被組配來基於一所傳遞群組讀取而控制該電氣裝置及該電池組其中一者之一操作。
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