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

「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。

「人們買的不是鑽頭，而是孔」這句諺語道出了工具發展的本質。縱觀人類歷史，人們一直使用各種工具來創造和改造周圍的環境——用鋸子切割木材、鑽孔、將釘子釘入木板，建造房屋、家具和其他生活必需品。文明和工業的進步始終與工具的演進密不可分。作為支撐日常生活和工業發展的關鍵技術，工具也隨著時代不斷演進。

電鑽的歷史

電鑽最初發明時，是一種專門用於在木材或金屬上鑽孔的工具。隨著時間的推移，新功能的增加和可互換鑽頭的出現，使其能夠進行鑽孔、擰緊和拋光等多種操作。

1916年，美國一家領先的電動工具製造商推出了「手槍式握把」設計，這成為電動工具發展史上的重要轉捩點。這項創新使工具體積更小、更便攜，並且可以單手操作。扳機開關的引入也為現代電動工具的設計奠定了基礎。後來，在1946年，世界上第一台家用電鑽問世，促進了DIY（自己動手做）文化的傳播。如今電動工具的基本結構和使用方法可以追溯到一個多世紀前的早期發展。

無繩電鑽的發明和鋰離子電池工具的引入

1961年，美國一家製造商開發了世界上第一台由鎳鎘（Ni-Cd）電池供電的充電式電鑽，將用戶從電源線的限制中解放出來，大大提高了工作靈活性。然後，在2005年，推出了第一款配備鋰離子電池的電動工具，實現了高功率和長運行時間。因此，全球主要製造商從固定式有線型號轉向可充電鋰離子電池供電工具，徹底改變了其產品陣容。

電壓水平也持續上升——從 12V 到 14.4V、18V，甚至 36V——需要能夠承受更高電流和更重負載的設計。隨著無線電池和鋰離子電池技術的採用，電動工具已經發展到可提供更高的功率輸出和更長的運行時間。

高壓電動工具及其設計挑戰

近年來，電動工具電池的電壓還在不斷提高。尤其是在歐美地區，製造商正透過使用包含更多電芯的電池組來追求更大的電池容量和更高的功率輸出。

大多數電動工具使用稱為「18650」的圓柱形鋰離子電池，每個電池的標稱電壓約為 3.6V。這些電池串聯以達到所需的輸出電壓——四個電池提供 14.4V，五個電池提供 18V，十個電池提供 36V，依此類推，始終以 3.6V 的倍數。更高的電壓可以實現更有效率的馬達輸出，導致專業級電動工具越來越多地採用高壓設計。

此外，由於旨在減少二氧化碳排放的排放法規，許多國家限制了汽油引擎動力工具的使用。因此，高容量電池動力工具有望取代此類引擎驅動設備。然而，這並不意味著電池容量（以及每次充電後的工作量）有所改善。

此外，在歐美等市場，配備藍牙無線通訊功能的「智慧電動工具」日益普及。這些工具提供遠端扭矩調節、工具識別和使用日誌記錄等功能。然而，這些功能的加入也使電路控制系統變得更加複雜。因此，可靠的電路保護和故障隔離變得更加重要。隨著電壓升高和智慧化程度提高的趨勢，可靠的電路保護設計比以往任何時候都更加關鍵。

隨著電池容量的增加，安全標準更加嚴格

隨著電動工具中鋰離子電池容量的增加，安全要求也按比例趨嚴格。這不僅僅是由於個別公司的政策，而且是由日益嚴格的國際安全標準和法規所推動的。

特別是，定義電動工具要求的國際安全標準UL 62841-1於2015年進行了修訂，納入了鋰離子電池和電池系統的新標準。因此，現在不僅工具結構需要符合標準，電池組內部的異常關機行為和電芯控制也需要符合標準。

此外，電動工具中使用的鋰離子電池現在必須符合 UL 62133 或 IEC 62133 標準。這些標準對電壓、電流和電池性能規定了嚴格的要求，以防止過充電和熱失控等異常情況。

根據這些標準，電池系統在正常充電過程中必須確保所有電芯均處於規定的工作區域（SOR）內。評估條件包括：

a) 開路電壓必須保持至少其測試前值的 90%。

b) 電池必須滿足正常充電和再充電測試的要求。

c) 每個單元格的通風口必須保持完好無損。

SOR 由電池製造商定義，電壓和充電電流都必須保持在該範圍內——即使在充電器或工具發生故障的情況下——以確保在異常情況下的安全。

此外，UL 62841-1 要求進行外殼壓力測試，以確認電池即使釋放氣體也不會爆炸，並進行機械強度測試，以驗證跌落等衝擊後的安全性。

其中一項至關重要的要求是，即使充電電路中的某個元件發生故障，電池電壓也不得超過上限150毫伏特。如果超過此限制，電池系統必須永久停止充電，進入所謂的永久關閉狀態。

隨著安全標準日益嚴格，電路保護元件必須確保即使在故障的情況下也能可靠地隔離。

為什麼選擇 Dexerials 的表面貼裝保險絲用於電動工具電路保護

如上所示，電動工具電壓和容量的增加，以及安全標準的日益嚴格，顯著提高了電路保護裝置的性能要求。

為了應對這些設計挑戰，Dexerials 提供了自控保護器 （SCP），這是一種專為鋰離子電池保護而設計的表面貼裝保險絲。SCP在過充電或過電流事件期間可靠地斷開電路，防止電池達到危險狀態。

1. 增強安全性SCP如何防止異常事件後重複使用

SCP是一種永久性斷路型保險絲，當偵測到異常情況時，它會物理斷開電路。這確保了一旦電池組發生異常事件就無法再次使用，從而有效防止冒煙或起火等風險。

2. 快速充電相容性SCP如何支援快速充電

對於需要快速充電的電動工具而言，盡可能降低電路總電阻至關重要SCP採用低電阻設計，可減少充電過程中的功率損耗。這有助於使用者縮短充電等待時間，並提高工作效率。

3. 可控熔斷特性SCP為何能在電池性能極限範圍內安全使用

SCP採用內部加熱器，在出現異常情況時快速熔斷保險絲。這種設計確保了穩定的熔斷性能，不受保險絲規格的限制，使電池能夠在性能極限範圍內安全使用。

對於力求在確保安全性的同時最大限度提升電池性能的設計工程師而言，表面貼裝保險絲兼具設計靈活性和高可靠性。憑藉這些優勢，Dexerials 的自控保護器 (表面貼裝保險絲) 即使在電動工具等高負載應用中也能確保穩定可靠的電路保護。它將繼續為不斷增長的電動工具市場帶來安全性和可靠性。

參考資料：日本市場 UL Japan