電動工具和二次保護元件（表面貼裝保險絲）的歷史

工具的進步與人類歷史並存

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本文介紹了從電鑽發明到最新智慧電動工具的發展歷程，並回顧了無線電鑽發明到最新智慧電動工具的發展歷程，並回顧了無線電動工具的安全要求和日益增長的電池容量。

電鑽的歷史

自古以來，人們就用鑽頭在木板上鑽孔。在1889年亞瑟·詹姆斯·阿諾特和威廉·布蘭奇·布萊恩在澳洲墨爾本發明世界上第一台電鑽之前，人們普遍使用的是手動電鑽。

電鑽發明之初，是一種專門用於在木材和金屬上鑽孔的工具，只需安裝鑽頭並旋轉即可。此後，其他功能的鑽頭也應運而生，隨著鑽頭上附加工具種類的增多，人們得以執行鑽孔、擰緊、鬆開、研磨和拋光等各種任務。

1916年，一家美國電動工具公司開始生產一款帶有「手槍式握把」和「扳機開關」的電鑽，這標誌著電鑽發展史上的一個重要里程碑。在此之前，電鑽體積龐大，需要兩個人操作。手槍式握把的設計縮小了體積，方便攜帶。扳機開關的設計允許按下扳機即可啟動電鑽。

同一家公司隨後於 1946 年推出了世界上第一台家用電鑽，到 1951 年銷售量已達 100 萬台。順便提一句，在日本，一家大型電子製造商於 1935 年開發並銷售了第一台國產電鑽。

無繩電鑽的發明和鋰離子電池工具的引入

隨後，美國最大的電動工具製造商於 1961 年開發出全球第一台由鎳鎘電池供電的無線電鑽。隨後出現了其他類型的電池供電工具，並出現了各種手持工具和設備，例如割草機、吸塵器、手鋸和拋光機。

2005年，另一家美國電動工具製造商推出了世界上第一款採用鋰離子電池的電動工具。從那時起，鋰離子電池在大多數工具中取代了鎳鎘電池。

鋰離子電池和可充電電動工具使操作更輕鬆、穩定性更高，並優化了強制空氣冷卻系統。

由於電動工具在較高電壓下具有更大的扭矩（旋轉強度），因此許多最初為 12V 的工具增加到高達 14.4V。鋰離子電池最初採用，標準為14.4V和3.0Ah。然而，從2010年左右開始，鋰離子電池的電壓增加，使用6.0Ah鋰離子電池的工具現在很普遍。

除了電壓提高外，電池的充電時間也縮短了。過去，這些產品需要數小時才能充滿電，但大多數最新產品只需15至30分鐘即可充滿電。電動工具製造商開發工具外殼和控制板，而電池則從電池製造商購買。因此，不同製造商生產的電動工具電池的性能並沒有顯著差異。

電壓較高的電動工具

如上所述，近年來電動工具的電壓不斷升高。尤其是歐美製造商，為了提高電池容量和輸出功率，傾向於在電池組中安裝更多電池單元。然而，增加電池組中的電池單元數量也會增加電池組的尺寸，進而影響電動工具的便攜性。

幾乎所有電動工具都使用通用尺寸的鋰離子電池“18650”。由於鋰離子電池的電壓約為每節3.6V，因此整個電池的電壓將達到3.6V的倍數。電動工具通常使用 14.4V 串聯四個電池，或 18V 五個電池串聯。兩者都提供了功率和尺寸的良好平衡。以下是每個電池組功能的比較。

14.4V和18V電池組的比較

電池已從 14.4V 轉向 18V 電池，尤其是在專業電動工具市場。

此外，近年來，越來越多的電動工具配備36V電池，以提高馬達輸出功率。目前，大多數配備36V電池的電動工具仍相容於18V電池電動工具。因此，預計18V電池相容產品將在一段時間內繼續成為電動工具產業的主流。

電動工具，尤其是圓鋸和角磨機等旋轉工具，由於效率顯著提升，很可能會受益於更高電壓的轉變。如果18V和36V產品使用相同輸出功率的電機，電壓越高，流過電機的電流就越低。這可以減少馬達損耗（發熱），從而提高馬達效率，從而提高生產效率。

此外，由於各國推出了旨在減少_二氧化碳排放的法規，因此燃氣驅動工具的數量正在減少。因此，預計配備高容量電池組的設備將取代燃氣驅動設備。需要注意的是，由於電池本身的容量並沒有提高，因此每次充電後可完成的工作量變化不大。

園藝工具的電氣化

近年來，為了減少二氧化碳排放，割草機和鏈鋸等燃氣驅動的園藝工具已開始轉向使用電池和馬達的電動版本。

氣動園藝工具動力可靠。尤其是二衝程發動機，過去常用於園藝工具。二衝程引擎雖然重量輕、結構緊湊、輸出功率高，但其缺點是廢氣排放和油耗高。

在二衝程引擎中，由於空氣燃料混合物和燃燒氣體在掃氣過程中混合，燃燒變得不穩定。二衝程引擎需要機油與燃料混合，其中一些機油會從排氣中排出。

因此，四衝程引擎更省油、更環保。在美國，二行程引擎割草機越來越難找。此外，加州於2022年通過了一項立法，規定到2024年限制使用燃氣驅動的割草設備，以減少空氣污染。

引擎和電動工具的優缺點

電動園藝工具的一大優點在於使用方便，無需準備或補充燃油或機油。相比之下，燃氣驅動的園藝工具則需要引擎維護和妥善存放。二衝程引擎的燃料混合物是特定比例的普通汽油和機油。隨著時間的推移，汽油會蒸發變質。使用劣化的燃料混合物會導致引擎啟動困難，也可能導致化油器和燃油濾清器堵塞。

此外，如果由於存放條件不佳導致引擎進水，工具可能會停止工作。雖然這些與引擎和燃油相關的維護需求與電動園藝工具無關，但可能會有一些限制，如下表所述。

電動和燃氣園藝工具的比較

由於園藝工具需要高輸出功率，大多數電動產品都使用36V電池。一些製造商提供一系列電池電壓較高的園藝工具，例如“80V”（實際為72V）。目前市面上的電動割草機電池壽命短，動力不足，尤其是在修剪植被茂密的區域時。

因此，預計最終將出現具有更高電壓的園藝工具來解決此類問題。

智慧電動工具的出現

隨著從汽油工具轉向電動工具的轉變，智慧電動工具也在美國和歐洲興起。智慧電動工具可能配備藍牙通訊功能，以實現詳細的工具設定、鎖定功能和雲端追蹤。

智慧電動工具可實現以下三種功能。

1. 用於追蹤和監控的工具管理
2. 定制設置，實現精確性能
3. 防盜保護

內建IC標籤，可單獨辨識每個工具。透過將IC標籤與智慧型手機和電腦連接，可實現維修申請確認、維護履歷、庫存管理等工具管理系統化。

此外，一些配備Wi-Fi模組的電動工具可以連接到網絡，自動管理和維護扭矩設定。這提高了可追溯性並顯示工作流程。

以前需要手動經驗的工作現在可以透過網路來實現更高的效率和產品品質。

隨著電池容量的增加，安全標準更加嚴格

使用電動工具時最重要的方面是安全。特別是電動工具中使用的鋰離子電池，由於其工作原理存在燃燒的可能性，因此需要很高的安全標準。

國際安全標準 （UL 62841-1） 最近更新了鋰離子電池和電池系統的要求。目前，安裝在工具中的鋰離子電池必須符合 UL 62133 或 IEC 62133 國際標準。這些還解決了鋰離子電池系統的充電問題，並要求電池在標準充電期間保持在「指定的工作區域」內。（見下文）。

a) 開路電壓至少為試驗前的90%

b) 符合標準充電和再充電測試

c) 電池通風口無損壞

在每個標準中，電動工具被評估為完整的產品，包括電動工具本體、電池組和電池充電器。因此，生產自己充電器的充電器和電動工具製造商必須符合新的鋰離子電池要求。

在測試和評估採用鋰離子電池的電動工具時，電壓和充電電流都必須保持在此規定的工作範圍內。其他附加要求包括進行外殼壓力測試，以確認電池組不會爆炸或起火，以及進行機械強度測試，以確認電池組即使受到衝擊（例如跌落）也能正常運作。

出於根本安全考慮，鋰離子充電系統必須確保即使某個組件發生故障，也不會發生燃燒或爆炸。如果充電設備中的某個組件發生故障，電池電壓不得超過 150 mV 的上限充電電壓；如果超過上限充電電壓，則必須永久斷開充電設備。

迪睿合的二級保護元件（SCP）

Dexerials 的自控保護器 （SCP） 用於提高配備鋰離子電池的電源和園藝工具的安全性。

SCP是一種二次保護元件組件，當鋰離子電池發生過充電或過電流時，它會中斷電路。自 1994 年推出以來，Dexerials 的SCP已被公認為鋰離子電池二級保護的標準組件。

隨著電池單元數量的增加，SCP 需要能夠處理更高的電壓。有關更高電壓電池保護電路的文章可在此處找到。

在電動工具中採用SCP有三個主要優點。

1. 安全性較高：當電池不穩定或主要保護裝置無法正常運作時，請確保電路永久斷開。這可防止異常電池組的重複使用。
2. 快速充電：低保險絲阻值，適配快速充電設備。保險絲熔斷曲線控制：通電即發熱，異常時可立即關機。
3. 保險絲熔斷曲線控制：透過通電時用加熱器加熱，發生異常時可立即切斷電源→無論保險絲規格如何，電池均可在其性能極限內使用

隨著人們居家遠距辦公，電動工具和電動園藝工具市場將持續成長。迪睿合希望透過SCP增強電動工具和電動園藝工具的安全性。

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