电动工具和二次保护元件（表面贴装保险丝）的历史

工具的进步与人类历史并存

「ドリルを買いにきた人が欲しいのはドリルではなく『穴』である」というのは大変有名な言葉ですが、人類の歴史において、人々は常に何かしらの道具や工具を使って、身の回りのものを作ってきました。のこぎりで木を切ったり、ドリルで穴を開けたり、釘で板を打ち付けたり……、家や家具など、さまざまな暮らしに役立つ製品を作るのに欠かせなかったのが、「工具」です。人類が産業を大きく発展させてきた背景には、工具の大きな進化がありました。

“人们买的不是钻头，而是孔”这句谚语道出了工具发展的本质。纵观人类历史，人们一直使用各种工具来创造和改造周围的环境——用锯子切割木材、钻孔、将钉子钉入木板，建造房屋、家具和其他生活必需品。文明和工业的进步始终与工具的演进密不可分。作为支撑日常生活和工业发展的关键技术，工具也随着时代不断演进。

电钻的历史

电钻最初发明时，是一种专门用于在木材或金属上钻孔的工具。随着时间的推移，新功能的增加和可互换钻头的出现，使其能够进行钻孔、拧紧和抛光等多种操作。

1916年，美国一家领先的电动工具制造商推出了“手枪式握把”设计，这成为电动工具发展史上的一个重要转折点。这项创新使工具体积更小、更便携，并且可以单手操作。扳机开关的引入也为现代电动工具的设计奠定了基础。后来，在1946年，世界上第一台家用电钻问世，促进了DIY（自己动手）文化的传播。如今电动工具的基本结构和使用方法可以追溯到一个多世纪前的早期发展。

无绳电钻的发明和锂离子电池工具的引入

1961年，美国一家制造商开发了世界上第一台由镍镉（Ni-Cd）电池供电的无绳电钻，将用户从电源线的限制中解放出来，大大提高了工作灵活性。然后，在 2005 年，推出了第一款配备锂离子电池的电动工具，实现了高功率和长运行时间。因此，全球主要制造商从固定式有线型号转向可充电锂离子电池供电的工具，彻底重塑了他们的产品阵容。

电压水平也持续上升——从 12V 到 14.4V、18V，甚至 36V——需要能够承受更高电流和更重负载的设计。随着无绳和锂离子电池技术的采用，电动工具已经发展到可提供更高的功率输出和更长的运行时间。

高压电动工具及其设计挑战

近年来，电动工具电池的电压还在不断提高。尤其是在欧美地区，制造商们正通过使用包含更多电芯的电池组来追求更大的电池容量和更高的功率输出。

大多数电动工具使用称为“18650”的圆柱形锂离子电池，每个电池的标称电压约为 3.6V。这些电池串联以达到所需的输出电压——四个电池提供 14.4V，五个电池提供 18V，十个电池提供 36V，依此类推，始终以 3.6V 的倍数。更高的电压允许更高效的电机输出，导致专业级电动工具越来越多地采用高压设计。

此外，由于旨在减少二氧化碳排放的排放法规，许多国家限制了汽油发动机动力工具的使用。因此，高容量电池动力工具有望取代此类发动机驱动设备。然而，这并不意味着电池容量（以及每次充电后的工作量）有所提高。

此外，在欧美等市场，配备蓝牙无线通信功能的“智能电动工具”日益普及。这些工具提供远程扭矩调节、工具识别和使用日志记录等功能。然而，这些功能的加入也使电路控制系统变得更加复杂。因此，可靠的电路保护和故障隔离变得更加重要。随着电压升高和智能化程度提高的趋势，可靠的电路保护设计比以往任何时候都更加关键。

随着电池容量的增加，安全标准更加严格

随着电动工具中锂离子电池容量的增加，安全要求也按比例趋于严格。这不仅仅是由于个别公司的政策，还受到日益严格的国际安全标准和法规的推动。

特别是，定义电动工具要求的国际安全标准UL 62841-1于2015年进行了修订，纳入了锂离子电池和电池系统的新标准。因此，现在不仅工具结构需要符合标准，电池组内部的异常关机行为和电芯控制也需要符合标准。

此外，电动工具中使用的锂离子电池现在必须符合 UL 62133 或 IEC 62133 标准。这些标准对电压、电流和电池性能规定了严格的要求，以防止过充电和热失控等异常情况。

根据这些标准，电池系统在正常充电过程中必须确保所有电芯均处于规定的工作区域（SOR）内。评估条件包括：

a) 开路电压必须保持至少其测试前值的 90%。

b) 电池必须满足正常充电和再充电测试的要求。

c) 每个单元格的通风口必须保持完好无损。

SOR 由电池制造商定义，电压和充电电流都必须保持在该范围内——即使在充电器或工具发生故障的情况下——以确保在异常情况下的安全。

此外，UL 62841-1 要求进行外壳压力测试，以确认电池即使释放气体也不会爆炸，并进行机械强度测试，以验证跌落等冲击后的安全性。

其中一项至关重要的要求是，即使充电电路中的某个元件发生故障，电池电压也不得超过上限150毫伏。如果超过此限制，电池系统必须永久停止充电，进入所谓的永久关断状态。

随着安全标准的日益严格，电路保护元件必须确保即使在故障情况下也能可靠隔离。

为什么选择 Dexerials 的表面贴装保险丝用于电动工具电路保护

如上所示，电动工具电压和容量的增加，以及安全标准的日益严格，显著提高了电路保护装置的性能要求。

为了应对这些设计挑战，Dexerials 提供了自控制保护器 （SCP），这是一种专为锂离子电池保护而设计的表面贴装保险丝。该SCP在过充电或过流事件期间可靠地断开电路，防止电池达到危险状态。

1. 增强安全性SCP如何防止异常事件后重复使用

SCP是一种永久性断路型保险丝，当检测到异常情况时，它会物理断开电路。这确保了一旦电池组发生异常事件就无法再次使用，从而有效防止冒烟或起火等风险。

2. 快速充电兼容性SCP如何支持快速充电

对于需要快速充电的电动工具而言，尽可能降低电路总电阻至关重要SCP采用低电阻设计，可减少充电过程中的功率损耗。这有助于用户缩短充电等待时间，提高工作效率。

3. 可控熔断特性SCP为何能在电池性能极限范围内安全使用

SCP采用内部加热器，在出现异常情况时快速熔断保险丝。这种设计确保了稳定的熔断性能，不受保险丝规格的限制，从而使电池能够在性能极限范围内安全使用。

对于力求在确保安全性的同时最大限度提升电池性能的设计工程师而言，表面贴装保险丝兼具设计灵活性和高可靠性。凭借这些优势，Dexerials 的自控保护器 (表面贴装保险丝) 即使在电动工具等高负载应用中也能确保稳定可靠的电路保护。它将继续为不断增长的电动工具市场带来安全性和可靠性。

参考资料：日本市场 UL Japan