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技術 電動工具システム

出願人 ブラックアンドデッカーインク
発明者 ダニエルジェイ.ホワイトマシュージェイ.ベルダーマンマイケルバリパティスジョンシー.バンコアンドリューイー.シーマンマイケルロバーツネイサンジェイ.オズボーンライアンクリーアルフレッドエム.アイラングタルゴッテスマンバヌプラサドゴーティフィリップギルドニコラスジェイ.ガリバルディブライアンイー.フリードマンマイケルケー.フォースタージョンディー.コックスダニエルピー.フィッツジェラルド
出願日 2015年5月18日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2016-568442
公開日 2017年7月6日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-518193
状態 特許登録済
技術分野 電池等の充放電回路 携帯用動力工具一般
主要キーワード 既定状態 スプリング接続 検知ワイヤ 通信信号ライン モーター電力 電力インターフェイス 接触検知スイッチ 電気カプラ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

電動工具システム(1)は、第1電動工具定格電圧を有する第1電動工具(10A1)と、第1電動工具定格電圧と異なる第2電動工具定格電圧を有する第2電動工具(10A2、10A3、10B)と、第1電動工具(10A1)及び第2電動工具(10A2、10A3、10B)に結合可能である第1電池パック(20A4)と、を含む。第1電池パック(20A4)は、第1電池パックが第1電動工具(10A1)の動作を可能にするように第1電動工具定格電圧に対応した第1電池パック定格電圧を有する第1構成と電池パックが第2電動工具(10A2、10A3、10B)の動作を可能にするように第2電動工具定格電圧(10A2)に対応した変換可能電池パック定格電圧を有する第2構成との間においてスイッチング可能である。

概要

背景

様々なタイプの電動工具が、一般に、建設家屋改修屋外、及び日曜大工プロジェクトにおいて使用されている。電動工具は、一般に、1つ又は複数のAC電源(AC商用電源又は発電機など)を使用して動作しうるAC電動工具(しばしば、コード付き電動工具とも呼称される)と、(取外し可能且つ充電可能な電池パックなどの)1つ又は複数のDC電源を使用して動作しうるDC電動工具(しばしば、コードレス電動工具とも呼称される)と、という2つのカテゴリ分類されている。

コード付き又はAC電動工具は、一般に、コードレス電動工具の用途との比較において、より高い電力及び/又は長い稼働時間を必要としている重負荷鋸引き、重負荷の穿孔及びハンマー打撃、並びに、重負荷の金属加工などの重負荷の用途において使用されている。但し、その名前が意味していように、コード付き工具は、AC電源に接続可能なコードの使用を必要としている。建設現場におけるものなどの多くの用途においては、AC電源への接続は、実際的ではなく、及び/又は、AC電力は、例えば、ガソリンによって動力供給される発電機などの別個のAC電力発電機によって生成されなければならない。

コードレス又はDC電動工具は、一般に、コード付き電動工具の用途との比較において、より低い電力及び/又は短い稼働時間を必要としている軽負荷の鋸引き、軽負荷の穿孔や固定などのより軽負荷の用途において使用されている。コードレス工具は、そのパワー及び/又は可動時間においてより制限されうることから、これらは、一般に、より重負荷の用途の多くにおいて、産業的に受け入れられていない。また、コードレス工具は、重量においても制限されており、その理由は、より高い電圧及び/又は容量の電池は、より大きな重量を有し、これにより、人間工学的な観点における欠点を生成する傾向を有するからである。

また、AC電動工具及びDC電動工具は、多くの異なるタイプのモーター及びモーター制御回路を使用して動作しうる。例えば、コード付き又はAC電動工具は、ACブラシ付きモーター、(AC又はDCを使用して動作可能な)ユニバーサルブラシ付きモーター、又はブラシレスモーターを使用して動作しうる。コード付き工具内のモーターは、AC商用電源とほぼ同一の定格電圧(例えば、米国においては、120Vであり、欧州の大部分においては、230Vである)を有するAC電圧源によって稼働するように最適化又は定格設定されたその構造を有しうる。AC又はコード付き工具内のモーターは、一般に、(例えば、実質的に一定の無負荷速度において動作する工具の場合に)オン−オフスイッチを含みうるAC制御回路を使用して、又は、(例えば、可変無負荷速度において動作するモーター工具の場合に)トライアック制御回路などの可変速度制御回路を使用して、制御されている。トライアック制御回路の一例は、特許文献1において見出すことが可能であり、この文献は、引用により、包含される。

また、コードレス又はDC電動工具も、多くの異なるタイプのモーター及び制御回路を使用して動作しうる。例えば、コードレス又はDC電動工具は、DCブラシ付きモーター、ユニバーサルブラシ付きモーター、又はブラシレスモーターを使用して動作しうる。コードレス電動工具の電池は、AC商用電源よりも低い定格電圧(例えば、12V、20V、40Vなど)を有する傾向を有することから、コードレス又はDC電動工具のモーターは、一般に、これらのより低い電圧のうちの1つ又は複数を有するDC電源と共に使用されるように最適化又は定格設定されたその構造を有している。コードレス又はDC電動工具用の制御回路は、(例えば、実質的に一定の無負荷速度において動作する工具の場合に)オン−オフスイッチを、又は(例えば、可変無負荷速度において動作する工具の場合に)可変速度制御回路を、含みうる。可変速度制御回路は、例えば、モーターに対する電力供給を制御するべく、アナログ電圧レギュレータ又はデジタルパルス幅変調(PWM:Pulse−Width−Modulation)制御装置を有してもよい。PWM制御回路の一例は、特許文献2において見出すことが可能であり、この文献は、引用により、包含される。

概要

電動工具システム(1)は、第1電動工具定格電圧を有する第1電動工具(10A1)と、第1電動工具定格電圧と異なる第2電動工具定格電圧を有する第2電動工具(10A2、10A3、10B)と、第1電動工具(10A1)及び第2電動工具(10A2、10A3、10B)に結合可能である第1電池パック(20A4)と、を含む。第1電池パック(20A4)は、第1電池パックが第1電動工具(10A1)の動作を可能にするように第1電動工具定格電圧に対応した第1電池パック定格電圧を有する第1構成と電池パックが第2電動工具(10A2、10A3、10B)の動作を可能にするように第2電動工具定格電圧(10A2)に対応した変換可能電池パック定格電圧を有する第2構成との間においてスイッチング可能である。

目的

一実施形態においては、電動工具は、回転子回転位置信号制御ユニットに提供する

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
6件

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請求項1

電動工具システムであって、低電動工具定格電圧を有する第1電動工具と、前記低電動工具定格電圧よりも高い中間電動工具定格電圧を有する第2電動工具と、前記中間電動工具定格電圧よりも高い高電動工具定格電圧を有する第3電動工具と、前記低電動工具定格電圧に対応した低電池パック定格電圧を有する第1電池パックと、変換可能電池パックであって、前記変換可能電池パックが、前記第1電動工具定格電圧に対応した変換可能電池パック定格電圧を有する第1構成において、及び、前記変換可能電池パックが、前記第2電動工具定格電圧に対応した第2変換可能電池パック定格電圧を有する第2構成において、動作可能である変換可能電池パックと、を備え、前記第1電池パックは、前記第1電動工具の動作を可能にするべく、前記第1電動工具に結合可能であり、前記変換可能電池パックは、前記第1電動工具の動作を可能にするべく、前記第1構成において前記第1電動工具に結合可能であり、前記変換可能電池パックは、前記第2電動工具の動作を可能にするべく、前記第2構成において前記第2電動工具に結合可能であり、複数の前記変換可能電池パックは、前記第3電動工具の動作を可能にするべく、その第2構成において前記第3電動工具に結合可能である、電動工具システム。

請求項2

前記第3電動工具は、代替的に、前記複数の変換可能電池パック又はAC電源を使用した前記第3電動工具の動作を可能にするべく、AC商用電源電圧定格に対応した定格電圧を有する前記AC電源に結合可能である、請求項1に記載の電動工具システム。

請求項3

前記AC商用電源の電圧定格は、約100ボルト〜120ボルト又は約220ボルト〜240ボルトである、請求項2に記載の電動工具システム。

請求項4

前記高電動工具定格電圧は、前記AC商用電源の前記電圧定格に対応している、請求項2又は3に記載の電動工具システム。

請求項5

前記低電池パック定格電圧に対応した、且つ、前記変換可能電池パック定格電圧に対応した低充電器定格電圧を有する電池パック充電器を更に備え、前記電池パック充電器は、前記第1電池パックを充電するべく、前記第1電池パックに結合されるように、且つ、前記第1構成にある際に、前記変換可能電池パックを充電するべく、前記変換可能電池パックに結合されるように、構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項6

前記中間電動工具定格電圧は、前記低電動工具定格電圧の整数倍であり、前記高定格電動工具定格電圧は、前記中間電動工具定格電圧の整数倍である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項7

前記低電動工具定格電圧は、約17ボルト〜20ボルトであり、前記中間電動工具定格電圧は、約51ボルト〜60ボルトであり、前記高電動工具定格電圧は、約100V〜120ボルトである、請求項6に記載の電動工具システム。

請求項8

前記第1電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていたものであり、前記第2電動工具及び前記第3電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていなかったものである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項9

前記第1電動工具は、DCのみ電動工具であり、前記第2電動工具は、DCのみ電動工具であり、前記第3電動工具は、AC/DC電動工具である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項10

前記変換可能電池パックは、前記第1電動工具に結合された際に、前記第1構成において自動的に構成され、且つ、前記第2電動工具又は前記第3電動工具に結合された際には、前記第2構成において自動的に構成される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項11

中間電池パック定格電圧を有する第3電池パックを更に備え、前記第3電池パックは、前記第2電動工具の動作を可能にするべく、前記第2電動工具に結合可能であり、複数の第3電池パックは、前記第3電動工具の動作を可能にするべく、前記第3電動工具に結合可能である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項12

前記第1電池パックは、前記第2電動工具又は前記第3電動工具の動作を可能にする能力を有していない、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項13

電動工具システムであって、AC商用電源の定格電圧に対応した定格DC電圧協働して有する1つ又は複数の電池パックを有するDC電源と、(a)前記AC商用電源の定格電圧を有するAC電源からAC電力を受け取るように、及び、前記DC電源からDC電力を受け取るように、構成された電源インターフェイスと、(b)前記AC商用電源の定格電圧に、及び、前記定格DC電圧に、対応した定格電圧を有するモーターであって、前記モーターは、前記AC商用電源からの前記AC電力及び前記DC電源からの前記DC電力の両方を使用して動作可能である、モーターと、(c)前記定格AC電圧の大きさを低減することなしに、前記定格DC電圧の大きさを低減することなしに、及び、前記DC電力からAC電力への変換を伴うことなしに、前記AC電力及び前記DC電力のうちの1つを使用した前記モーターの動作を制御するように構成されたモーター制御回路と、を有する電動工具と、を備える、電動工具システム。

請求項14

前記定格AC電圧は、約100ボルト〜120ボルトであり、前記DC定格電圧は、約102ボルト〜約120ボルトであり、前記モーターの定格電圧は、約100ボルト〜120ボルトである、請求項13に記載の電動工具システム。

請求項15

前記AC電源は、AC商用電源を有する、請求項13及び14のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項16

前記1つ又は複数の取外し可能の電池パックは、互いに直列状態において接続された2つの取外し可能の電池パックを有し、各電池パックは、前記定格AC電圧の約半分である定格DC電圧を有する、請求項13〜15のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項17

前記モーターは、ユニバーサルモーターを有する、請求項13〜16のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項18

前記制御回路は、一定の無負荷速度及び可変の無負荷速度のうちの1つにおいて前記ユニバーサルモーターを動作させる、請求項17に記載の電動工具システム。

請求項19

前記制御回路は、前記AC電源及び前記DC電源を使用して動作する際に、前記モーターが実質的に同一の出力速度性能を有するように、前記AC電源又は前記DC電源の前記定格電圧に従ってパルス幅変調制御の範囲を最適化する、請求項17に記載の電動工具システム。

請求項20

前記モーターは、ブラシレスモーターを有する、請求項13〜19のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項21

前記制御回路は、前記AC電源及び前記DC電源を使用して動作する際に、前記モーターが実質的に同一の出力速度性能を有するように、サイクルごとの電流制限伝導帯制御、及び進み角制御のうちの少なくとも1つを使用する、請求項20に記載の電動工具システム。

請求項22

電動工具システムであって、定格DC電圧を協働して有する1つ又は複数の電池パックを有するDC電源と、(a)定格AC電圧を有するAC商用電源からAC電力を受け取るように、及び、前記DC電源からDC電力を受け取るように、構成された電源インターフェイスであって、前記定格DC電圧は、前記定格AC電圧と異なる、電源インターフェイスと、(b)前記定格AC電圧及び前記定格DC電圧の高いほうに対応した定格電圧を有するモーターであって、前記AC電源からの前記AC電力及び前記DC電源からの前記DC電力の両方を使用して動作可能であるモーターと、(c)前記AC電源及び前記DC電源を使用して動作する際に、前記モーターが実質的に同一の出力速度性能を有するように、前記AC電力及び前記DC電力のうちの1つを使用した前記モーターの動作を可能にするように構成されたモーター制御回路と、を含む電動工具と、を備える、電動工具システム。

請求項23

前記定格DC電圧は、前記定格AC電圧未満である、請求項22に記載の電動工具システム。

請求項24

前記定格AC電圧は、約100ボルト〜120ボルトであり、前記定格DC電圧は、100ボルト未満である、請求項23に記載の電動工具システム。

請求項25

前記定格DC電圧は、約51ボルト〜60ボルトである、請求項22〜24のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項26

前記定格AC電圧は、前記定格DC電圧未満である、請求項22〜25のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項27

前記1つ又は複数の電池パックは、直列状態において互いに接続された2つの電池パックを有し、各電池パックは、前記定格AC電圧の約半分である定格電圧を有する、請求項22〜26のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項28

前記モーターは、ユニバーサルモーターを有し、前記制御回路は、前記AC電源及び前記DC電源を使用して動作する際に、前記モーターが実質的に同一の出力速度性能を有するように、前記AC電源又は前記DC電源の前記定格電圧に従ってパルス幅変調制御の範囲を最適化する、請求項22〜27のいずれか1項に記載の電動工具システム。

請求項29

前記モーターは、ブラシレスモーターを有し、前記制御回路は、前記AC電源及び前記DC電源を使用して動作する際に、前記モーターが実質的に同一の出力速度性能を有するように、サイクルごとの電流制限、伝導帯制御、及び進み角制御のうちの少なくとも1つを使用する、請求項22に記載の電動工具システム。

技術分野

0001

関連出願に対する相互参照
本出願は、米国特許法第119(e)条に基づいて、「Power Tool System」という名称の2014年5月18日付けで出願された米国仮特許出願第61/994,953号、「Power Tool System」という名称の2014年5月19日付けで出願された米国仮特許出願第62/000,112号、「Convertible Battery Pack」という名称の2014年9月5日付けで出願された米国仮特許出願第62/046,546号、「Convertible Battery Pack」という名称の2015年2月20日付けで出願された米国仮特許出願第62/118,917号、「Convertible Battery Pack」という名称の2014年12月12日付で出願された米国仮特許出願第62/091,134号、「Transport for System for Convertible Battery Pack」という名称の2015年2月11日付けで出願された米国仮特許出願第62/114,645号、「Cycle−By−Cycle Current Limit for Power Tools Having a Brushless Motor」という名称の2014年5月19日付けで出願された米国仮特許出願第62/000,307号、及び「Conduction Band Control for Brushless Motors in Power Tools」という名称の2014年12月18日付けで出願された米国仮特許出願第62/093,513号に対する優先権を主張するものであり、これらの特許文献のそれぞれは、引用により、包含される。

0002

本出願は、様々なAC電源及びDC電源を使用して動作可能な様々な電動工具及びその他の電気装置を含む電動工具システムに関する。

背景技術

0003

様々なタイプの電動工具が、一般に、建設家屋改修屋外、及び日曜大工プロジェクトにおいて使用されている。電動工具は、一般に、1つ又は複数のAC電源(AC商用電源又は発電機など)を使用して動作しうるAC電動工具(しばしば、コード付き電動工具とも呼称される)と、(取外し可能且つ充電可能な電池パックなどの)1つ又は複数のDC電源を使用して動作しうるDC電動工具(しばしば、コードレス電動工具とも呼称される)と、という2つのカテゴリ分類されている。

0004

コード付き又はAC電動工具は、一般に、コードレス電動工具の用途との比較において、より高い電力及び/又は長い稼働時間を必要としている重負荷鋸引き、重負荷の穿孔及びハンマー打撃、並びに、重負荷の金属加工などの重負荷の用途において使用されている。但し、その名前が意味していように、コード付き工具は、AC電源に接続可能なコードの使用を必要としている。建設現場におけるものなどの多くの用途においては、AC電源への接続は、実際的ではなく、及び/又は、AC電力は、例えば、ガソリンによって動力供給される発電機などの別個のAC電力発電機によって生成されなければならない。

0005

コードレス又はDC電動工具は、一般に、コード付き電動工具の用途との比較において、より低い電力及び/又は短い稼働時間を必要としている軽負荷の鋸引き、軽負荷の穿孔や固定などのより軽負荷の用途において使用されている。コードレス工具は、そのパワー及び/又は可動時間においてより制限されうることから、これらは、一般に、より重負荷の用途の多くにおいて、産業的に受け入れられていない。また、コードレス工具は、重量においても制限されており、その理由は、より高い電圧及び/又は容量の電池は、より大きな重量を有し、これにより、人間工学的な観点における欠点を生成する傾向を有するからである。

0006

また、AC電動工具及びDC電動工具は、多くの異なるタイプのモーター及びモーター制御回路を使用して動作しうる。例えば、コード付き又はAC電動工具は、ACブラシ付きモーター、(AC又はDCを使用して動作可能な)ユニバーサルブラシ付きモーター、又はブラシレスモーターを使用して動作しうる。コード付き工具内のモーターは、AC商用電源とほぼ同一の定格電圧(例えば、米国においては、120Vであり、欧州の大部分においては、230Vである)を有するAC電圧源によって稼働するように最適化又は定格設定されたその構造を有しうる。AC又はコード付き工具内のモーターは、一般に、(例えば、実質的に一定の無負荷速度において動作する工具の場合に)オン−オフスイッチを含みうるAC制御回路を使用して、又は、(例えば、可変無負荷速度において動作するモーター工具の場合に)トライアック制御回路などの可変速度制御回路を使用して、制御されている。トライアック制御回路の一例は、特許文献1において見出すことが可能であり、この文献は、引用により、包含される。

0007

また、コードレス又はDC電動工具も、多くの異なるタイプのモーター及び制御回路を使用して動作しうる。例えば、コードレス又はDC電動工具は、DCブラシ付きモーター、ユニバーサルブラシ付きモーター、又はブラシレスモーターを使用して動作しうる。コードレス電動工具の電池は、AC商用電源よりも低い定格電圧(例えば、12V、20V、40Vなど)を有する傾向を有することから、コードレス又はDC電動工具のモーターは、一般に、これらのより低い電圧のうちの1つ又は複数を有するDC電源と共に使用されるように最適化又は定格設定されたその構造を有している。コードレス又はDC電動工具用の制御回路は、(例えば、実質的に一定の無負荷速度において動作する工具の場合に)オン−オフスイッチを、又は(例えば、可変無負荷速度において動作する工具の場合に)可変速度制御回路を、含みうる。可変速度制御回路は、例えば、モーターに対する電力供給を制御するべく、アナログ電圧レギュレータ又はデジタルパルス幅変調(PWM:Pulse−Width−Modulation)制御装置を有してもよい。PWM制御回路の一例は、特許文献2において見出すことが可能であり、この文献は、引用により、包含される。

先行技術

0008

米国特許第7,928,673号明細書
米国特許第7,821,217号明細書

課題を解決するための手段

0009

一態様においては、電動工具システムは、低電動工具定格電圧を有する第1電動工具と、低電動工具定格電圧よりも高い中間電動工具定格電圧を有する第2電動工具と、中間電動工具定格電圧よりも高い高電動工具定格電圧を有する第3電動工具と、低電動工具定格電圧に対応した低電池パック定格電圧を有する第1電池パックと、変換可能電池パックと、を含む。変換可能電池パックは、変換可能電池パックが、第1電動工具定格電圧に対応した変換可能電池パック定格電圧を有する第1構成において、及び、変換可能電池パックが、第2電動工具定格電圧に対応した第2変換可能電池パック定格電圧を有する第2構成において、動作可能である。第1電池パックは、第1電動工具の動作を可能にするべく、第1電動工具に結合可能である。変換可能電池パックは、第1電動工具の動作を可能にするべく、第1構成において、第1電動工具に結合可能である。変換可能電池パックは、第2電動工具の動作を可能にするべく、第2構成において、第2電動工具に結合可能である。複数の変換可能電池パックは、第3電動工具の動作を可能にするべく、その第2構成において、第3電動工具に結合可能である。

0010

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。第3電動工具は、代替的に、複数の変換可能電池パック又はAC電源を使用した第3電動工具の動作を可能にするべく、AC商用電源の電圧定格に対応した定格電圧を有するAC電源に結合可能であってもよい。AC商用電源電圧定格は、約100ボルト〜120ボルト又は約220ボルト〜240ボルトであってもよい。高電動工具定格電圧は、AC商用電源の電圧定格に対応しうる。システムは、低電池パック定格電圧に、及び、変換可能電池パック定格電圧に、対応した低充電器定格電圧を有する電池パック充電器を更に含んでもよく、この場合に、電池パック充電器は、第1電池パックを充電するべく、第1電池パックに結合されるように、及び、第1構成にある際に、変換可能電池パックを充電するべく、変換可能電池パックに結合されるように、構成されている。

0011

中間電動工具定格電圧は、低電動工具定格電圧の整数倍であってもよく、高電動工具定格電圧は、中間電動工具定格電圧の整数倍であってもよい。低電動工具定格電圧は、約17ボルト〜20ボルトであってもよく、中間電動工具定格電圧は、約51ボルト〜60ボルトであってもよく、高電動工具定格電圧は、約102ボルト〜120ボルトであってもよい。第1電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていたものであってもよく、第2電動工具及び第3電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていなかったものであってもよい。第1電動工具は、DCのみの電動工具であってもよく、第2電動工具は、DCのみの電動工具であってもよく、第3電動工具は、AC/DC電動工具であってもよい。

0012

変換可能電池パックは、第1電動工具に結合された際に、第1構成に自動的に構成されてもよく、第2電動工具又は第3電動工具に結合された際に、第2構成に自動的に構成されてもよい。システムは、中間電池パック定格電圧を有する第3電池パックを含んでもよい。第3電池パックは、第2電動工具の動作を可能にするべく、第2電動工具に結合可能であってもよい。複数の第3電池パックは、第3電動工具の動作を可能にするべく、第3電動工具に結合可能であってもよい。第1電池パックは、第2電動工具又は第3電動工具の動作を可能にする能力を有していなくてもよい。

0013

別の態様においては、電動工具システムは、第1電池パック定格電圧を有する第1電池パックと、変換可能電池パックが第1電池パック定格電圧を有する第1構成において、及び、変換可能電池パックが第1変換可能電池パック定格電圧よりも高い第2変換可能電池パック定格電圧を有する第2構成において、動作可能である変換可能電池パックと、を含む。第1電動工具は、第1モーターと、第1モーター制御回路と、第1電源インターフェイスと、を有する。第1電動工具は、第1電池パック定格電圧に対応した第1電動工具定格電圧と、第1変換可能電池パック定格電圧と、を有する。第1電動工具は、第1電源インターフェイスが第1電池パックに結合された際には、第1電池パックを使用して、又は、変換可能電池パックが第1構成となるように、第1電源インターフェイスが変換可能電池パックに結合された際には、変換可能電池パックを使用して、動作可能である。第2電動工具は、第2モーターと、第2モーター制御回路と、第2電源インターフェイスと、を有する。第2電動工具は、第2変換可能電池パック定格電圧に対応した第2電動工具定格電圧を有する。第2電動工具は、変換可能電池パックが第2構成となるように、第2電源インターフェイスが変換可能電池パックに結合された際に、変換可能電池パックを使用して動作可能である。第3電動工具は、第3モーターと、第3モーター制御回路と、第3電源インターフェイスと、を有する。第3電動工具は、第2変換可能電池パック定格電圧の整数倍である第3定格電圧を有する。第3電動工具は、複数の変換可能電池パックが、それぞれ、第2構成となるように、第3電動工具インターフェイスが複数の変換可能電池パックに結合された際に、複数の変換可能電池パックを使用して動作可能である。

0014

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。第3電動工具の第3電源インターフェイスは、代替的に、複数の変換可能電池パック又はAC電源を使用した第3電動工具の動作を可能にするべく、AC商用電源の電圧定格に対応した定格電圧を有するAC電源に結合可能であってもよい。AC商用電源の電圧定格は、約100ボルト〜120ボルト又は約220ボルト〜240ボルトであってもよい。高電動工具定格電圧は、AC商用電源の電圧定格に対応していてもよい。

0015

システムは、第1電池パック定格電圧に、及び、第1変換可能電池パック定格電圧に、対応した第1充電器定格電圧を有する電池パック充電器を含んでもよい。電池パック充電器は、第1電池パックを充電するべく、第1電池パックに結合されるように、及び、第1構成にある際に、変換可能電池パックを充電するべく、変換可能電池パックに結合されるように、構成されてもよい。第2電動工具定格電圧は、第1電動工具定格電圧の整数倍であってもよい。第1電動工具定格電圧は、約17ボルト〜20ボルトであってもよく、第2電動工具定格電圧は、約51ボルト〜60ボルトであってもよく、第3電動工具定格電圧は、約100ボルト〜120ボルトである。第1電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていたものであってもよく、第2電動工具及び第3電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていなかったものであってもよい。

0016

第1電動工具は、DCのみの電動工具であってもよい。第2電動工具は、DCのみの電動工具であってもよい。第3電動工具は、AC/DC電動工具であってもよい。変換可能電池パックは、第1電動工具に結合された際に、第1構成に自動的に構成されてもよく、第2電動工具又は第3電動工具に結合された際に、第2構成に自動的に構成されてもよい。システムは、第2電動工具定格電圧に対応した第3電池パック定格電圧を有する第3電池パックを含んでもよい。第3電池パックは、第2電動工具の動作を可能にするべく、第2電動工具に結合可能であってもよく、複数の第3電池パックは、第3電動工具の動作を可能にするべく、第3電動工具に結合可能であってもよい。第1電池パックは、第2電動工具又は第3電動工具の動作を可能にする能力を有していなくてもよい。

0017

別の態様においては、電動工具は、電源インターフェイスと、モーターと、モーター制御回路と、を含む。電源インターフェイスは、AC商用電源の定格電圧に対応した定格AC電圧を有するAC電源からAC電力を受け取るように、及び、こちらもAC商用電源の定格電圧に対応した合計定格DC電圧を有する1つ又は複数の取外し可能の電池パックからDC電力を受け取るように、構成されている。モーターは、定格AC電圧に、及び、定格DC電圧に、対応した定格電圧を有する。モーターは、AC電源からのAC電力及びDC電源からのDC電力の両方を使用して動作可能である。モーター制御回路は、定格AC電圧の大きさを低減することなしに、定格DC電圧の大きさを低減することなしに、及び、DC電力をAC電力に変換することなしに、AC電力及びDC電力のうちの1つを使用したモーターの動作を制御するように構成されている。

0018

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。定格AC電圧は、約100ボルト〜120ボルトであってもよい。DC定格電圧は、約102ボルト〜約120ボルトであってもよい。モーターの定格電圧は、約100ボルト〜120ボルトである。定格AC電圧は、120VACのRMS電圧を包含してもよく、定格DC電圧は、120ボルトの公称電圧を包含してもよい。定格AC電圧は、約108ボルトの平均電圧を包含してもよく、定格DC電圧は、約108ボルトの公称電圧を包含してもよい。AC電源は、AC商用電源を含んでもよい。

0019

1つ又は複数の取外し可能の電池パックは、少なくとも2つの取外し可能の電池パックを含んでもよい。少なくとも2つの電池パックは、互いに直列状態において接続されてもよい。各電池パックは、定格AC電圧のほぼ半分である定格DC電圧を有してもよい。モーターは、ユニバーサルモーターであってもよい。制御回路は、一定の無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させるように構成されてもよい。制御回路は、ユーザー入力に基づいて可変無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させるように構成されている。モーターは、ブラシレスモーターを含んでもよい。

0020

別の態様においては、電動工具システムは、DC電源と、電動工具と、を含む。DC電源は、AC商用電源の定格電圧に対応した定格DC電圧を協働して有する1つ又は複数の電池パックを含む。電動工具は、電源インターフェイスと、モーターと、モーター制御回路と、を有する。電源インターフェイスは、AC商用電源の定格電圧を有するAC電源からAC電力を受け取るように、及び、DC電源からDC電力を受け取るように、構成されている。モーターは、AC商用電源の定格電圧に、及び、定格DC電圧に、対応した定格電圧を有する。モーターは、AC商用電源からのAC電力及びDC電源からのDC電力の両方を使用して動作可能である。モーター制御回路は、定格AC電圧の大きさを低減することなしに、定格DC電圧の大きさを低減することなしに、及び、DC電力をAC電力に変換することなしに、AC電力及びDC電力のうちの1つを使用したモーターの動作を制御するように構成されている。

0021

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。定格AC電圧は、約100ボルト〜120ボルトであってもよい。DC定格電圧は、約102ボルト〜約120ボルトであってもよい。モーターの定格電圧は、約100ボルト〜120ボルトである。定格AC電圧は、120VACのRMS電圧を包含してもよく、定格DC電圧は、120ボルトの公称電圧を包含してもよい。定格AC電圧は、約108ボルトの平均電圧を包含してもよく、定格DC電圧は、約108ボルトの公称電圧を包含してもよい。AC電源は、AC商用電源を含んでもよい。

0022

1つ又は複数の取外し可能の電池パックは、少なくとも2つの取外し可能の電池パックを含んでもよい。少なくとも2つの電池パックは、互いに直列状態において接続されてもよい。各電池パックは、定格AC電圧の約半分である定格DC電圧を有してもよい。モーターは、ユニバーサルモーターであってもよい。制御回路は、一定の無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させるように構成されてもよい。制御回路は、ユーザー入力に基づいて可変無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させるように構成されている。モーターは、ブラシレスモーターを含んでもよい。

0023

別の態様においては、電動工具は、電源インターフェイスと、モーターと、モーター制御回路と、を含む。電源インターフェイスは、定格AC電圧を有するAC商用電源からAC電力を受け取るように、及び、定格AC電圧とは異なる定格DC電圧を協働して有する1つ又は複数の電池パックを有するDC電源からDC電力を受け取るように、構成されている。モーターは、定格AC電圧及び定格DC電圧のうちの1つに対応した定格電圧を有する。モーターは、AC電源からのAC電力及びDC電源からのDC電力の両方を使用して動作可能である。モーター制御回路は、AC電源及びDC電源を使用して動作する際に、モーターが、実質的に同一の出力速度性能を有するように、AC電力及びDC電力のうちの1つを使用したモーターの動作を可能にするべく構成されている。

0024

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。定格DC電圧は、定格AC電圧未満であってもよい。定格AC電圧は、約100ボルト〜120ボルトであってもよく、定格DC電圧は、100ボルト未満であってもよい。定格DC電圧は、約51ボルト〜60ボルトであってもよい。定格AC電圧は、定格DC電圧未満であってもよい。1つ又は複数の電池パックは、直列状態において互いに接続された2つの電池パックを含んでもよく、この場合に、各電池パックは、定格AC電圧の約半分である定格電圧を有する。モーターは、ユニバーサルモーターであってもよい。制御回路は、一定の無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させてもよい。制御回路は、ユーザー入力に基づいて可変無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させてもよい。制御回路は、AC電源及びDC電源を使用して動作する際に、モーターが、実質的に同一の出力性能を有するように、AC電源及びDC電源の定格電圧に従ってパルス幅変調の範囲を最適化してもよい。モーターは、ブラシレスモーターであってもよい。制御回路は、AC電源及びDC電源を使用して動作する際に、モーターが、実質的に同一の出力速度性能を有するように、サイクルごとの電流制限伝導帯制御、及び進み角制御のうちの少なくとも1つを使用してもよい。

0025

別の態様においては、電動工具は、定格AC電圧を有するAC商用電源からAC電力を受け取る手段と、定格AC電圧とは異なる定格DC電圧を協働して有する1つ又は複数の電池パックを有するDC電源からDC電力を受け取る手段と、を含む。また、電動工具は、定格AC電圧及び定格DC電圧のうちの高いほうに対応した定格電圧を有するモーターを有する。モーターは、AC電源からのAC電力及びDC電源からのDC電力の両方を使用して動作可能である。また、電動工具は、AC電源及びDC電源を使用して動作する際に、モーターが、実質的に同一の出力速度性能を有するように、AC電力及びDC電力のうちの1つを使用してモーターを動作させる手段を有する。

0026

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。定格DC電圧は、定格AC電圧未満であってもよい。定格AC電圧は、約100ボルト〜120ボルトであってもよく、DC電圧は、100ボルト未満であってもよい。定格DC電圧は、約51ボルト〜60ボルトであってもよい。定格AC電圧は、定格DC電圧未満であってもよい。1つ又は複数の電池パックは、直列状態において互いに接続された2つの電池パックを含んでもよく、この場合に、各電池パックは、定格AC電圧の約半分である定格電圧を有する。モーターは、ユニバーサルモーターであってもよい。モーターを動作させる手段は、一定の無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させてもよい。モーターを動作させる手段は、ユーザー入力に基づいて可変無負荷速度においてユニバーサルモーターを動作させてもよい。モーターを動作させる手段は、AC電源及びDC電源を使用して動作する際に、モーターが、実質的に同一の出力速度性能を有するように、AC電源及びDC電源の定格電圧に従って、パルス幅変調の範囲を最適化してもよい。モーターは、ブラシレスモーターであってもよい。モーターを動作させる手段は、AC電源及びDC電源を使用して動作する際に、モーターが、実質的に同一の出力速度性能を有するように、サイクルごとの電流制限、伝導帯制御、及び進み角制御のうちの少なくとも1つを使用してもよい。

0027

別の態様においては、電動工具システムは、第1電動工具定格電圧を有する第1電動工具と、第1電動工具定格電圧とは異なる第2電動工具定格電圧を有する第2電動工具と、第1電動工具に及び第2電動工具に結合可能な第1電池パックと、を含む。第1電池パックは、第1電池パックが第1電動工具の動作を可能にするように、第1電動工具定格電圧に対応した第1電池パック定格電圧を有する第1構成と、電池パックが第2電動工具の動作を可能にするように、第2電動工具定格電圧に対応した変換可能電池パック定格電圧を有する第2構成と、の間においてスイッチング可能である。

0028

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。システムは、第1電池パック定格電圧を有し且つ第1電動工具の動作を可能にするべく第1電動工具に結合されるように構成された但し第2電動工具の動作を可能にはしない、第2の取外し可能の電池パックを含んでもよい。第2電動工具定格電圧は、第1電動工具定格電圧より大きくてもよい。第1電動工具定格電圧は、第2電動工具定格電圧の整数倍であってもよい。第1電動工具定格電圧は、約17ボルト〜20ボルトであってもよく、第2電動工具定格電圧は、約51ボルト〜60ボルトであってもよい。第1電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていたものであってもよく、第2電動工具は、2014年5月18日よりも前に販売されていなかったものであってもよい。第1電動工具は、DCのみの電動工具であってもよく、第2電動工具は、DCのみの電動工具又はAC/DC電動工具であってもよい。第2電動工具は、代替的に、変換可能電池パック又はAC電源を使用した第2電動工具の動作を可能にするべく、AC商用電源の電圧定格に対応した定格電圧を有するAC電源に結合可能であってもよい。

0029

本発明の別の態様によれば、電動工具が提供され、電動工具は、ハウジングと、正の端子、負の端子、及び、正及び負の端子に結合されたブラシのペア係合した整流子を有する電気ユニバーサルモーターであって、約90V〜132Vの動作電圧レンジ内において動作するように構成されたモーターと、第1公称電圧を有するAC電源からのAC電力及び第2公称電圧を有するDC電源からのDC電力のうちの少なくとも1つを受け取るように構成された電源インターフェイスであって、DC電源が、電源インターフェイスに結合された少なくとも1つの取外し可能の電池パックを有し、電源インターフェイスが、AC電力ラインを介してAC電力を出力し、且つ、DC電力ラインを介してDC電力を出力するように、構成されており、第1及び第2公称電圧が、ほぼ、モーターの動作電圧レンジ内に含まれている、電源インターフェイスと、ブラシがAC又はDC電源のうちの1つに電気的に結合されるように、共通ノードを介してAC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つからモーターに電力を供給するように構成されたモーター制御回路と、を有する。

0030

一実施形態においては、モーター制御回路は、AC及びDC電力ラインの共通ノードとモーターとの間において配置されたオンオフスイッチを有する。

0031

一実施形態においては、モーター制御回路は、DC電力ライン上において配置された電力スイッチに結合された制御ユニットを有する。一実施形態においては、制御ユニットは、DC電源と関連する障害状態監視し、且つ、電力スイッチをオフにしてモーターへのDC電源からの電力の供給を中断するように、構成されている。

0032

一実施形態においては、電動工具は、AC電力ライン及びDC電力ラインを隔離するように構成された電源スイッチングユニットを更に有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、DC電力ライン上において配置され、且つ、AC電力ラインに結合されたコイルによって起動されるリレースイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードと電源インターフェイスとの間において配置された少なくとも1つの二極双投式スイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードに結合された出力端子を有する少なくとも1つの単極双投式スイッチを有する。

0033

一実施形態においては、DC電源は、高定格電圧電池パックを有する。

0034

一実施形態においては、DC電源は、少なくとも2つの中間定格電圧電池パックを備え、且つ、電源インターフェイスは、少なくとも2つの電池パックのうちの2つ以上を直列状態において接続するように構成されている。

0035

本発明の別の態様によれば、上述の電動工具は、本明細書において記述されているように、可変速度工具である。

0036

一実施形態においては、電動工具は、DC電力ラインとモーターとの間において配置されたDCスイッチ回路と、AC電力ラインとモーターとの間において配置されたACスイッチと、モーターの速度を制御することによって一定トルクにおけるモーターの可変速度動作を可能にするべく、DCスイッチ回路又はACスイッチのスイッチング動作を制御するように構成された制御ユニットと、を更に有する。

0037

一実施形態においては、DCスイッチ回路は、チョッパ回路ハーフブリッジ回路、又はフルブリッジ回路のうちの少なくとも1つとして構成された1つ又は複数の制御可能な半導体スイッチを備えており、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従って1つ又は複数の半導体スイッチのパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを制御するように構成されている。

0038

一実施形態においては、ACスイッチは、トライアックサイリスタ、又はSCRスイッチのうちの少なくとも1つを有する位相制御されたスイッチを備えており、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従ってACスイッチの位相を制御するように構成されている。

0039

一実施形態においては、制御ユニットは、AC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに動作モードを設定するべく、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上の電流を検知し、且つ、動作モードに基づいて、DCスイッチ回路又はACスイッチのうちの一方又は他方のもののスイッチング動作を制御するように、構成されている。

0040

代替実施形態においては、電動工具は、ダイオードブリッジと、ダイオードブリッジ内に組み込まれた制御可能な半導体スイッチと、を有する電力スイッチングユニットであって、電源インターフェイスのAC及びDC電力ラインが、ダイオードブリッジの第1ノード一緒に結合されており、且つ、モーターは、ダイオードブリッジの第2ノードに結合されている、電力スイッチングユニットと、モーターの速度を制御することによって一定トルクにおけるモーターの可変速度動作を可能にするべく、半導体スイッチのスイッチング動作を制御するように構成された制御ユニットと、を更に有する。

0041

一実施形態においては、制御ユニットは、AC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに動作モードを設定するべく、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上の電流を検知し、且つ、動作モードに従って半導体スイッチのスイッチング動作を制御するように、構成されている。

0042

一実施形態においては、DC動作モードにおいて、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従ってパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを設定し、且つ、PWMデューティサイクルに従って半導体スイッチを周期的にオン及びオフにするように、構成されている。

0043

一実施形態においては、AC動作モードにおいて、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従って伝導帯を設定し、且つ、各ACラインのハーフサイクル内において、ほぼ伝導帯の開始点において半導体スイッチをオンにし、ほぼAC電力ラインのゼロ交差において半導体スイッチをオフにするように、構成されている。

0044

一実施形態においては、電動工具は、DC動作モードにおける半導体スイッチのオフサイクルにおいてモーター電流用の電流経路許容するべく、モーターとの間において直列状態において配設された第2半導体スイッチ及びフリーホイールダイオードを更に有する。

0045

一実施形態においては、半導体スイッチは、電界効果トランジスタFET:Field Effect Transistor)及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)のうちの1つを有する。

0046

一実施形態においては、ダイオードブリッジは、モーターを通じてではなく、半導体スイッチを通じて、AC電力ラインを整流するように構成されている。

0047

一実施形態においては、半導体スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードの間において配置されている。

0048

本発明の別の態様によれば、電動工具が提供され、電動工具は、ハウジングと、正の端子、負の端子、及び正及び負の端子に結合されたブラシのペアに係合した整流子を有するユニバーサルモーターであって、モーターが、動作電圧レンジ内において動作するように構成されている、ユニバーサルモーターと、第1公称電圧を有するAC電源からのAC電力又は第2公称電圧を有するDC電源からのDC電力のうちの少なくとも1つを受け取るように構成された電源インターフェイスであって、DC電源が、電源インターフェイスに結合された少なくとも1つの取外し可能の電池パックを有し、電源インターフェイスが、AC電力ラインを介してAC電力を出力し、且つ、DC電力ライン介してDCパワーを出力するように構成されており、第2公称電圧が、ほぼ、モーターの動作電圧レンジ内において含まれているが、第1公称電圧が、モーターの動作電圧レンジより実施的に高い、電源インターフェイスと、ブラシがAC又はDC電源のうちの1つに電気的に結合されるように、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つからの電力を共通ノードを介してモーターに供給するように構成されたモーター制御回路であって、モーターに対するAC電力ラインからの電力の供給をモーターの動作電圧レンジの動作電圧に対応したレベルに低減するように構成されている、モーター制御回路と、を有する。

0049

一実施形態においては、モーター制御回路は、AC電力ラインと直列状態において配設されたACスイッチと、ACスイッチを介してAC電力ラインの位相を制御し、且つ、ACライン上の平均電圧値をモーターの動作電圧レンジに対応したレベルに低減するべく、ACスイッチの固定された伝導帯を設定するように、構成された制御ユニットと、を有する。

0050

一実施形態においては、モーター制御回路は、AC及びDC電力ラインの共通ノードとモーターとの間において配置されたオン/オフスイッチを有する。

0051

一実施形態においては、モーター制御回路は、DC電力ライン上において配置された電力スイッチに結合された制御ユニットを有する。一実施形態においては、制御ユニットは、DC電源と関連した障害状態を監視し、且つ、電力スイッチをオフにしてモーターへのDC電源からの電力の供給を中断するするように、構成されている。

0052

一実施形態においては、電動工具は、AC電力ライン及びDC電力ラインを隔離するように構成された電源スイッチングユニットを更に有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、DC電力ライン上において配置され、且つ、AC電力ラインに結合されたコイルによって起動されるリレースイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードと電源インターフェイスとの間に配置された少なくとも1つの二極双投式スイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードに結合された出力端子を有する少なくとも1つの単極双投式スイッチを有する。

0053

一実施形態においては、DC電源は、高定格電圧電池パックを有する。

0054

一実施形態においては、DC電源は、少なくとも2つの中間定格電圧電池パックを備えており、電源インターフェイスは、少なくとも2つの電池パックのうちの2つ以上を直列状態において接続するように構成されている。一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第2公称電圧を包含する約100V〜120Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、220VAC〜240VACの範囲内にある。一実施形態においては、制御ユニットは、ACスイッチの固定された伝導帯を100〜140度の範囲内の値に設定するように構成されている。

0055

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第2公称電圧を包含する約60V〜90Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、100VAC〜120VACの範囲内にある。一実施形態においては、制御ユニットは、ACスイッチの固定された伝導帯を70〜110度の範囲内の値に設定するように構成されている。

0056

一実施形態においては、制御ユニットは、固定された伝導帯において一定速度において工具を動作させるように構成されている。

0057

一実施形態においては、ACスイッチは、トライアック、サイリスタ、又はSCRスイッチのうちの1つを有する位相制御されたスイッチを含み、コントローラは、望ましいモーターの速度に従ってACスイッチの位相を制御するように構成されている。

0058

本発明の別の態様によれば、上述の電動工具は、本明細書において記述されているように、可変速度電動工具である。

0059

一実施形態によれば、モーター制御回路は、DC電力ラインとモーターとの間において配置されたDCスイッチ回路を更に備え、この場合に、制御ユニットは、モーターの速度を制御することによって一定負荷におけるモーターの可変速度動作を可能にするべく、DCスイッチ回路又はACスイッチのスイッチング動作を制御するように構成されている。

0060

一実施形態によれば、DCスイッチ回路は、チョッパ回路、ハーフブリッジ回路、又はフルブリッジ回路のうちの少なくとも1つとして構成された1つ又は複数の制御可能な半導体スイッチを備えており、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従って1つ又は複数の半導体スイッチのパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを制御するように構成されている。

0061

一実施形態によれば、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従って、ACスイッチの導通角をゼロから最大で固定された伝導帯まで変化させるように、構成されている。

0062

一実施形態によれば、制御ユニットは、動作モードをAC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに設定するべく、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上の電流を検知し、且つ、動作モードに基づいて、DCスイッチ回路又はACスイッチのうちの一方又は他方のもののスイッチング動作を制御するように、構成されている。

0063

一実施形態によれば、モーター制御回路は、ダイオードブリッジ及びダイオードブリッジ内に組み込まれた制御可能な半導体スイッチを含む電力スイッチングユニットであって、電源インターフェイスのAC及びDC電力ラインが、ダイオードブリッジの第1ノードに一緒に結合され、且つ、モーターが、ダイオードブリッジの第2ノードに結合されている、電力スイッチングユニットと、モーターの速度を制御することによって一定負荷においてモーターの可変速度動作を可能にするべく、半導体スイッチのスイッチング動作を制御するように構成された制御ユニットであって、半導体スイッチを介してAC電力ラインの位相を制御するように構成された制御ユニットと、を備えている。

0064

一実施形態においては、制御ユニットは、動作モードをAC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに設定するべく、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上の電流を検知し、且つ、動作モードに従って、AC動作モード又はDC動作モードのうちの1つにおいて半導体スイッチのスイッチング動作を制御するように、構成されている。

0065

一実施形態においては、DC動作モードにおいて、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従ってパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを設定し、且つ、PWMデューティサイクルに従って半導体スイッチを周期的に作動及び停止するように、構成されている。

0066

一実施形態においては、AC動作モードにおいて、制御ユニットは、モーターの動作電圧レンジに対応した最大伝導帯を設定するように構成されている。

0067

一実施形態においては、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従って且つこれに比例するように伝導帯をゼロから最大で最大伝導帯までで設定するように、及び、各ACラインハーフサイクル内において、ほぼ伝導帯の開始点において半導体スイッチをオンにし、ほぼAC電力ラインのゼロ交差において半導体スイッチをオフにするように、構成されている。

0068

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第2公称電圧を包含する100V〜120Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、220VAC〜240VACの範囲内にある。一実施形態においては、制御ユニットは、最大伝導帯を100〜140度の範囲内の値に設定するように構成されている。

0069

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第2公称電圧を包含する60V〜100Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、100VAC〜120VACの範囲内にある。一実施形態においては、制御ユニットは、ACスイッチの最大伝導帯を70〜110度の範囲内の値に設定するように構成されている。

0070

一実施形態においては、ダイオードブリッジは、モーターを通じることなしに、半導体スイッチを通じて、AC電力ラインを整流するように構成されている。

0071

一実施形態においては、モーター制御回路は、DC動作モードにおいて半導体スイッチのオフサイクルにおけるモーター電流用の電流経路を許容するべく、モーターと直列状態において配設された第2半導体スイッチ及びフリーホイールダイオードを更に有する。

0072

一実施形態においては、半導体スイッチは、電界効果トランジスタ(FET)又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のうちの1つを有する。

0073

本発明の別の態様によれば、電動工具が提供され、電動工具は、ハウジングと、正の端子、負の端子、及び正及び負の端子に結合されたブラシのペアに係合した整流子を有する電気ユニバーサルモーターと、AC電源からのAC電力又はDC電源からのDC電力のうちの少なくとも1つを受け取るように、及び、AC電力ラインを介してAC電力を出力し、DC電力ラインを介してDC電力を出力するように、構成された電源インターフェイスと、ダイオードブリッジ及びダイオードブリッジ内に組み込まれた制御可能な半導体スイッチを有する電力スイッチングユニットであって、電源インターフェイスのAC及びDC電力ラインが、ダイオードブリッジの第1ノードに一緒に結合されており、且つ、モーターが、ダイオードブリッジの第2ノードに結合されている、電力スイッチングユニットと、モーターの速度を制御することによって一定トルクにおけるモーターの可変速度動作を可能にするべく、半導体スイッチのスイッチング動作を制御するように構成された制御ユニットと、を有する。

0074

一実施形態においては、制御ユニットは、動作モードをAC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに設定するべく、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上の電流を検知し、且つ、動作モードに従って半導体スイッチのスイッチング動作を制御するように、構成されている。

0075

一実施形態においては、DC動作モードにおいて、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従ってパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを設定し、且つ、PWMデューティサイクルに従って周期的に半導体スイッチを作動及び停止するように、構成されている。

0076

一実施形態においては、AC動作モードにおいて、制御ユニットは、モーターの望ましい速度に従って伝導帯を設定し、且つ、各ACラインハーフサイクル内において、ほぼ伝導帯の開始点において半導体スイッチをオンにし、ほぼAC電力ラインのゼロ交差において半導体スイッチをオフにするように、構成されている。

0077

一実施形態においては、電動工具は、DC動作モードにおいて半導体スイッチのオフサイクルにおけるモーター電流用の電流経路を許容するべく、モーターと直列状態において配設された第2半導体スイッチ及びフリーホイールダイオードを更に有する。

0078

一実施形態においては、半導体スイッチは、電界効果トランジスタ(FET)又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のうちの1つを有する。

0079

一実施形態においては、ダイオードブリッジは、モーターを通じることなしに、半導体スイッチを通じて、AC電力ラインを整流するように構成されている。

0080

一実施形態においては、電力スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードの間において配置されている。

0081

本発明の別の態様によれば、電動工具が提供され、電動工具は、ハウジングと、正の端子、負の端子、及び正及び負の端子に結合されたブラシのペアに係合した整流子を有する電気直流(DC)モーターであって、ほぼ90V〜132Vの範囲内の動作電圧レンジにおいて動作するように構成されたモーターと、第1公称電圧を有するAC電源からのAC電力又は第2公称電圧を有するDC電源からのDC電力のうちの少なくとも1つを受け取るように構成された電源インターフェイスであって、DC電源が、電源インターフェイスに結合された少なくとも1つの取外し可能の電池パックを有し、電源インターフェイスが、AC電力ラインを介してAC電力を出力し、DC電力ラインを介してDC電力を出力するように構成されており、第1及び第2公称電圧が、ほぼモーターの動作電圧レンジ内に含まれている、電源インターフェイスと、交流信号をAC電力ライン上の整流された信号に整流するように構成された整流器回路を含むモーター制御回路であって、ブラシがAC又はDC電源のうちの1つに電気的に結合されるように、電力をACライン又はDCラインのうちの1つから共通ノードを介してモーターに供給するように構成されているモーター制御回路と、を有する。

0082

一実施形態においては、整流器回路は、全波ダイオードブリッジ整流器を含む。

0083

一実施形態においては、モーター制御回路は、AC及びDC電力ラインの共通ノードとモーターとの間において配置されたオン/オフスイッチを有する。

0084

一実施形態においては、モーター制御回路は、DC電力ライン上において配置された電力スイッチに結合された制御ユニットを有する。一実施形態においては、制御ユニットは、DC電源と関連した障害状態を監視し、且つ、モーターに対するDC電源からの電力の供給を中断するべく電力スイッチをオフにするように、構成されている。

0085

一実施形態においては、電動工具は、AC電力ライン及びDC電力ラインを隔離するように構成された電源スイッチングユニットを更に有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、DC電力ライン上において配置され、且つ、AC電力ラインに結合されたコイルによって起動されるリレースイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードと電源インターフェイスとの間において配置された少なくとも1つの二極双投式スイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードに結合された出力端子を有する少なくとも1つの単極双投式スイッチを備えている。

0086

一実施形態においては、DC電源は、高定格電圧電池パックを有する。

0087

一実施形態においては、DC電源は、少なくとも2つの中間定格電圧電池パックを備え、電源インターフェイスは、少なくとも2つの電池パックのうちの2つ以上を直列状態において接続するように構成されている。

0088

本発明の別の態様によれば、上述の電動工具は、本明細書において記述されているように、可変速度工具である。

0089

一実施形態においては、電動工具は、AC及びDC電力ラインの共通ノードとモーターとの間において配置されたスイッチング回路と、モーターの速度を制御することによって一定トルクにおけるモーターの可変速度動作を可能にするべく、スイッチング回路のスイッチング動作を制御するように構成された制御ユニットと、を更に有する。

0090

一実施形態においては、スイッチング回路は、チョッパ回路、ハーフブリッジ回路、又はフルブリッジ回路のうちの少なくとも1つとして構成された1つ又は複数の制御可能な半導体スイッチを備え、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従って1つ又は複数の半導体スイッチのパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを制御するように構成されている。

0091

一実施形態においては、モーターは、永久磁石DCモーターである。

0092

本発明の別の態様によれば、電動工具が提供され、電動工具は、ハウジングと、正の端子、負の端子、及び正及び負の端子に結合されたブラシのペアに係合した整流子を有する電気直流(DC)モーターであって、動作電圧レンジ内において動作するように構成されたモーターと、第1公称電圧を有するAC電源からのAC電力又は第2公称電圧を有するDC電源からのDC電力のうちの少なくとも1つを受け取るように構成された電源インターフェイスであって、DC電源が、電源インターフェイスに結合された少なくとも1つの取外し可能の電池パックを有し、電源インターフェイスが、AC電力ラインを介してAC電力を出力し、DC電力ラインを介してDC電力を出力するように構成されており、第2公称電圧が、ほぼ、モーターの動作電圧レンジ内に含まれるが、第1公称電圧が、モーターの動作電圧レンジよりも実質的に高い、電源インターフェイスと、交流信号をAC電力ライン上において整流された信号に整流するように構成された整流器回路を含むモーター制御回路であって、モーター制御回路が、ブラシがAC又はDC電源のうちの1つに電気的に結合されるように、電力をAC電力ライン又はDC電力ラインの1つから共通ノードを介してモーターに供給するように構成されており、モーターに対するAC電力ラインからの電力の供給をモーターの動作電圧レンジに対応したレベルに低減するように構成されているモーター制御回路と、を有する。

0093

一実施形態においては、整流器回路は、AC電力ライン上の平均電圧値を約半分に低減するように構成された半波ダイオードブリッジ回路を含む。

0094

一実施形態においては、モーター制御回路は、AC及びDC電力ラインの共通ノードの間において配置された電力スイッチと、電力スイッチのパルス幅変調(PWM)を制御するように構成された制御ユニットと、を備え、制御ユニットは、ACライン上の平均電圧値をモーターの動作電圧レンジに対応したレベルに低減するべく、電力スイッチのパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを100%未満の固定された値に設定するように構成されている。一実施形態においては、電力スイッチは、電界効果トランジスタ(FET)又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のうちの1つを有する。

0095

一実施形態においては、モーター制御回路は、電源インターフェイスと整流器回路との間においてAC電力ラインと直列状態において配設されたACスイッチと、ACスイッチを介してAC電力ラインの位相を制御し、且つ、AC電力ライン上の平均電圧値をモーターの動作電圧レンジに対応したレベルに低減するべくACスイッチの固定された伝導帯を設定するように構成された制御ユニットと、を有する。

0096

一実施形態においては、ACスイッチは、トライアック、サイリスタ、又はSCRスイッチのうちの1つを有する位相制御されたスイッチを含み、コントローラは、望ましいモーターの速度に従ってACスイッチの位相を制御するように構成されている。

0097

一実施形態においては、モーター制御回路は、AC及びDC電力ラインの共通ノードとモーターとの間において配置されたオン/オフスイッチを有する。

0098

一実施形態においては、モーター制御回路は、DC電力ライン上において配置された電力スイッチに結合された制御ユニットを有する。一実施形態においては、制御ユニットは、DC電源と関連した障害状態を監視し、且つ、モーターに対するDC電源からの電力の供給を中断するべく電力スイッチをオフにするように、構成されている。

0099

一実施形態においては、電動工具は、AC電力ライン及びDC電力ラインを隔離するように構成された電源スイッチングユニットを更に有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、DC電力ライン上において配置され、且つ、AC電力ラインに結合されたコイルによって起動されるリレースイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードと電源インターフェイスとの間において配置された少なくとも1つの二極双投式スイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインの共通ノードに結合された出力端子を有する少なくとも1つの単極双投式スイッチを有する。

0100

一実施形態においては、DC電源は、高定格電圧電池パックを有する。

0101

一実施形態においては、DC電源は、少なくとも2つの中間定格電圧電池パックを備え、電源インターフェイスは、少なくとも2つの電池パックのうちの2つ以上を直列状態において接続するように構成されている。別の実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第2公称電圧を包含する100V〜120Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、220VAC〜240VACの範囲内にある。一実施形態においては、制御ユニットは、ACスイッチの固定された伝導帯を100〜140度の範囲内の値に設定するように構成されている。

0102

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第2公称電圧を包含する60V〜90Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、100VAC〜120VACの範囲内にある。一実施形態においては、制御ユニットは、ACスイッチの固定された伝導帯を70〜110度の範囲内の値に設定するように構成されている。

0103

一実施形態においては、制御ユニットは、固定された伝導帯において一定速度において工具を動作させるように構成されている。

0104

本発明の別の態様によれば、上述の電動工具は、本明細書において記述されているように、可変速度工具である。

0105

一実施形態においては、電動工具は、AC及びDC電力ラインの共通ノードとモーターとの間において配置されたスイッチング回路と、モーターの速度を制御することによって一定トルクにおけるモーターの可変速度動作を可能にするべく、スイッチング回路のパルス幅変調(PWM)スイッチング動作を制御するように構成された制御ユニットと、を更に有する。

0106

一実施形態においては、スイッチング回路は、チョッパ回路、ハーフブリッジ回路、又はフルブリッジ回路のうちの少なくとも1つとして構成された1つ又は複数の制御可能な半導体スイッチを備え、制御ユニットは、望ましいモーターの速度に従って1つ又は複数の半導体スイッチのパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを制御するように構成されている。

0107

一実施形態によれば、制御ユニットは、動作モードをAC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに設定するべく、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上の電流を検知するように構成されている。

0108

一実施形態においては、コントローラは、スイッチング回路を通じた電力の供給をAC動作モードにおけるモーターの動作電圧レンジに対応したレベルに低減するように構成されている。

0109

一実施形態においては、制御ユニットは、DC動作モードにおいては、第1デューティサイクルレンジ内においてスイッチング回路のスイッチング動作を制御し、AC動作モードにおいては、第2デューティサイクルレンジ内においてスイッチング回路のスイッチング動作を制御するように、構成されており、この場合に、第2デューティサイクルレンジは、第1デューティサイクルレンジよりも小さい。

0110

一実施形態においては、制御ユニットは、DC動作モードにおいては、ゼロから100%のデューティサイクルにおいてスイッチング回路のスイッチング動作を制御し、AC動作モードにおいては、ゼロから100%未満の閾値まででスイッチング回路のスイッチング動作を制御するように、構成されている。

0111

本発明の別の態様によれば、電動工具が提供され、電動工具は、ハウジングと、回転子及びモーターの少なくとも3つの位相に対応した少なくとも3つの固定子巻線を有する固定子を含むブラシレス直流(BLDC)モーターであって、回転子が、固定子巻線が対応した位相内において適切にエネルギー供給された際に、固定子によって運動可能であり、各位相が、対応した固定子巻線にエネルギー供給する対応した電圧波形によって特徴付けられており、モータが、動作電圧レンジ内において動作するように構成されている、モーターと、第1公称電圧を有するAC電源からのAC電力又は第2公称電圧を有するDC電源からのDC電力のうちの少なくとも1つを受け取るように構成された電源インターフェイスであって、DC電源が、電源インターフェイスに結合された少なくとも1つの取外し可能の電池パックを有し、電源インターフェイスが、AC電力ラインを介してAC電力を出力し、DC電力ラインを介してDC電力を出力するように構成されている、電源インターフェイスと、AC電力ライン及びDC電力ラインを受け取るように、及び、モーターの動作電圧レンジに対応したレベルにおいてモーターに電力を供給するように、構成されたモーター制御回路であって、AC電力ライン上の交流信号をDCバスライン上の整流された電圧信号に整流するように構成された整流器回路及びDCバスラインからモーターへの電力の供給を調節するように構成された電力スイッチ回路を有するモーター制御回路と、を有する。

0112

一実施形態においては、整流器回路は、ダイオードブリッジを有する。一実施形態においては、整流器回路は、DCバスライン上においてダイオードブリッジに対して並列状態において配置されたリンクコンデンサを更に有する。一実施形態においては、ダイオードブリッジは、全波ブリッジを有する。一代替実施形態においては、ダイオードブリッジは、半波ブリッジを有する。

0113

一実施形態においては、DC電力ラインは、DCバスライン上のノードに直接的に接続され、これにより、整流器回路をバイパスしている。一代替実施形態においては、DC電力ライン及びAC電力ラインは、整流器回路の入力ノードに一緒に結合されている。

0114

一実施形態においては、電動工具は、AC電力ライン及びDC電力ラインを隔離するように構成された電源スイッチングユニットを更に有する。一実施形態においては、スイッチングユニットは、DC電力ライン上において配置され、且つ、AC電力ラインに結合されたコイルによって起動されるリレースイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインに結合された入力端子と、整流器回路の入力ノードに結合された出力端子と、を有する少なくとも1つの単極双投式スイッチを有する。一実施形態においては、電源スイッチングユニットは、AC及びDC電力ラインに結合された入力端子と、整流器回路の入力ノードに結合された第1出力端子と、DCバスライン上のノードに直接的に結合され、これにより、整流器回路をバイパスした第2出力端子と、を有する少なくとも1つの二極双投式スイッチを有する。

0115

一実施形態においては、モーター制御回路は、電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されたコントローラを更に有する。一実施形態においては、コントローラは、マイクロコントローラマイクロプロセッサコンピュータプロセッサ信号プロセッサを含むプログラム可能な装置である。代替的に、コントローラは、電力スイッチユニットのスイッチング動作を制御するように構成及びカスタマイズされた集積回路である。一実施形態においては、制御ユニットは、電動工具又はDC電源と関連した障害状態を監視し、且つ、モーターに対する電力の供給を中断するべく電力スイッチ回路を起動停止するように、更に構成されている。一実施形態においては、制御ユニットは、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上において電流を検知して動作モードをAC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに設定し、且つ、動作モードに基づいて電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように、構成されている。一代替実施形態においては、制御ユニットは、AC又はDC動作モードとは無関係に、電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されている。

0116

一実施形態においては、電力スイッチ回路は、モーターの位相に結びつけられた3相ブリッジ回路として構成されたハイサイド及びローサイド電力スイッチの3つのペアを含む複数の電力スイッチを有する。

0117

一実施形態においては、モーター制御回路は、コントローラ及び電力スイッチ回路に結合され、且つ、コントローラからの1つ又は複数の駆動信号に基づいて複数の電力スイッチのゲートを駆動するように構成されたゲートドライバ回路を更に有する。

0118

一実施形態においては、モーター制御回路は、ゲートドライバ回路又はコントローラのうちの少なくとも1つに電力供給するべく、電圧信号を出力するように構成された少なくとも1つの電圧レギュレータを含む電源レギュレータを更に有する。

0119

一実施形態においては、モーター制御回路は、オン/オフアクチュエータ又はトリガスイッチのうちの少なくとも1つに結合され、且つ、電源レギュレータ及びゲートドライバ回路からの電力の供給を中断するように構成されたオン/オフスイッチを更に有する。

0120

一実施形態においては、電動工具は、回転子の回転位置信号を制御ユニットに提供するべく、回転子の近傍において配設された複数の位置センサを更に有する。一実施形態においては、コントローラは、対応した位相において固定子巻線に適切にエネルギー供給するべく、位置信号に基づいて電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されている。

0121

一実施形態によれば、モーターの各位相において、コントローラは、モーターの位相に対応した伝導帯内において複数の電力スイッチのうちの対応した1つ用の駆動信号を起動するように構成されている。

0122

一実施形態においては、コントローラは、望ましいモーターの速度に従ってパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを設定し、且つ、PWMデューティサイクルに従って伝導帯内において複数の電力スイッチのうちの対応した1つを周期的にオンにして及びオフにして一定負荷におけるモーターの可変速度動作を可能にするべく駆動信号を制御するように、構成されている。

0123

本発明の一態様によれば、第1及び第2公称電圧は、いずれも、ほぼ、モーターの動作電圧レンジ内に含まれている。

0124

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第2公称電圧を包含する90V〜132Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、ほぼ、100VAC〜120VACの範囲内にある。一実施形態においては、DC電源は、高定格電圧電池パックを有する。一実施形態においては、DC電源は、少なくとも2つの中間定格電圧電池パックを備え、電源インターフェイスは、少なくとも2つの電池パックのうちの2つ以上を直列状態において接続するように構成されている。

0125

一実施形態においては、リンクコンデンサは、電動工具がAC電源によって電力供給された際に、DCバスライン上において、約110V以下の平均電圧を提供するように最適化された静電容量値を有しており、この場合に、第1公称電圧は、約120VACである。一実施形態においては、リンクコンデンサは、約50μF以下の静電容量値を有する。

0126

一実施形態においては、リンクコンデンサは、電動工具がAC電源によって電力供給された際に、DCバスライン上において、約120Vの平均電圧を提供するように最適化された静電容量値を有しており、この場合に、第1公称電圧は、約120VACである。一実施形態においては、リンクコンデンサは、約200〜600μF以下の静電容量値を有する。一実施形態においては、DC電源は、約120VDCの公称電圧を有する。

0127

本発明の一態様によれば、第1及び第2公称電圧のうちの少なくとも1つは、ほぼ、モーターの動作電圧レンジに対応していない。

0128

一実施形態においては、モーター制御回路は、モーターの動作電圧レンジに対応したレベルにおいてAC電力ライン又はDC電力ラインのうちの少なくとも1つからモーターへの電力の供給を最適化するように構成されている。

0129

一実施形態においては、コントローラは、動作モードをAC動作モード又はDC動作モードのうちの1つに設定し、且つ、動作モードに基づいて電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように、構成されている。一実施形態においては、コントローラは、動作モードを設定するべく、AC電力ライン又はDC電力ラインのうちの1つのライン上の電流を検知するように構成されている。一実施形態においては、コントローラは、電源インターフェイスから、動作モードを示す信号を受信するように構成されている。

0130

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第1公称電圧を包含しているが、第2公称電圧を包含していない。一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第1公称電圧を包含する100V〜120Vの範囲内にあり、第2公称電圧は、約60VDC〜100VDCの範囲内にある。一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、DC動作モードにおいてモーターへの有効な電力供給を増加させるように構成されてもよい。

0131

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第2公称電圧を包含しているが、第1公称電圧を包含していない。一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第2公称電圧を包含する60V〜100Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、約100VAC〜120VACの範囲内にある。一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、AC動作モードにおいてモーターへの有効な電力供給を低減するように構成されてもよい。

0132

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第1公称電圧も、第2公称電圧も、包含していない。一実施形態においては、モーター制御回路は、モーターの動作電圧レンジに対応したレベルにおいてAC電力ライン及びDC電力ラインの両方からのモーターへの電力の供給を最適化するように構成されている。

0133

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、150V〜170Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、約100VAC〜120VACの範囲内にあり、第2公称電圧は、約90VDC〜120VDCの範囲内にある。一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、AC動作モード及びDC動作モードの両方においてモーターへの有効な電力供給を増加させるように構成されてもよい。

0134

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、150V〜170Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、ほぼ、220VAC〜240VACの範囲内にあり、第2公称電圧は、ほぼ、90VDC〜120VDCの範囲内にある。一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧に対応するように、DC動作モードにおいては、モーターへの有効な電力供給を増加させるが、AC動作モードにおいては、モーターへの有効な電力供給を低減するように、構成されてもよい。

0135

一実施形態においては、コントローラは、固定されたパルス幅変調(PWM)デューティサイクルにおいて、1つ又は複数の駆動信号を介して電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されており、コントローラは、固定されたPWMデューティサイクルを、AC電源によって電力供給される際には第1公称電圧に関して第1値に、DC電源によって電力供給される際には第2公称電圧に関して第1値とは異なる第2値に、設定する。

0136

一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、AC動作モードにおけるモーターへの有効な電力供給を低減するべく、AC動作モードにおいて100%未満の固定されたパルス幅変調(PWM)デューティサイクルにおいて1つ又は複数の駆動信号を介して電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されている。

0137

一実施形態においては、コントローラは、最大で閾値であるパルス幅変調(PWM)デューティサイクルにおいて1つ又は複数の駆動信号を介して電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されており、コントローラは、閾値を、AC電源によって電力供給される際には第1公称電圧に関して第1値に、DC電源によって電力供給される際には第2公称電圧に関して第1値とは異なる第2値に、設定する。

0138

一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、AC動作モードにおけるモーターへの有効な電力供給を低減するべく、DC動作モードにおいては、第1デューティサイクルレンジ内において電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御し、AC動作モードにおいては、第2デューティサイクルレンジ内において電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように、構成されており、この場合に、第2PWMデューティサイクルレンジは、第1デューティサイクルレンジよりも小さい。

0139

一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、AC動作モードにおけるモーターへの有効な電力供給を低減するべく、DC動作モードにおいては、ゼロから100%のデューティサイクルにおいて電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御し、AC動作モードにおいては、ゼロから100%未満の閾値において電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように、構成されている。

0140

一実施形態においては、コントローラは、DCバスライン上の瞬間的な電流の計測値を受信するように、並びに、瞬間的な電流計測値電流限度と比較することにより、及び、瞬間的な電流計測値が電流限度を超過していることに応答して現在の時間インターバルの残りの部分について複数の電力スイッチをオフにして電気モーターに流れる電流を中断することにより、電力スイッチ回路を通じた電流に対する電流制限を実施するように、構成されており、この場合に、各時間インターバル持続時間は、電気モーターがコントローラによって制御される所与周波数関数として定められる。

0141

一実施形態においては、コントローラは、現在の時間インターバルの終了点においてセレクト電力スイッチをオンにし、これにより、モーターへの電流の流れを再開する。

0142

一実施形態において、各時間インターバルの持続時間は、約10×「モーターがコントローラによって制御される所与の周波数の逆数」である。一実施形態においては、各時間インターバルの持続時間は、おおよそ100マイクロ秒である。

0143

一実施形態においては、各時間インターバルの持続時間は、パルス幅変調(PWM)サイクルの周期に対応している。

0144

一実施形態においては、コントローラは、DCバスライン上の電流の計測値を受信するように、且つ、1つ又は複数の駆動信号のPWMデューティサイクルを設定又は調節することにより電力スイッチ回路を通じた電流に対する電流制限を実施するように、構成されている。一実施形態においては、コントローラは、DCバスラインを通じた電流を監視し、且つ、DCバスラインを通じた電流が電流限度を超過した場合に、PWMデューティサイクルを調節するように、構成されている。

0145

一実施形態においては、コントローラは、AC又はDC電源のうちの1つの電源の電圧定格に従って電流限度を設定するように構成されている。

0146

一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、AC動作モードにおけるモーターへの有効な電力供給を低減するべく、電流限度を、AC動作モードにおいては第1閾値に、DC動作モードにおいては第2閾値に、設定するように構成されており、この場合に、第2閾値は、第1閾値よりも高い。

0147

一実施形態によれば、コントローラは、モーターの位相に対応した伝導帯(CB)内において、複数の電力スイッチのうちの対応する1つについて、モーターの各位相内において駆動信号を起動するように、構成されている。一実施形態によれば、CBは、約120度に設定されている。

0148

一実施形態においては、コントローラは、CBが、モーターの逆電磁界EMF:Electro−Magnetic Field)電流よりも先行するように、進み角(AA:Advance Angle)だけ、CBをシフトさせるように構成されている。一実施形態によれば、AAは、約30度に設定されている。

0149

一実施形態においては、コントローラは、AC又はDC電源のうちの1つ又は複数の電源の電圧定格に従って、CB又はAAのうちの少なくとも1つを設定するように構成されている。一実施形態においては、コントローラは、CB又はAAのうちの少なくとも1つを、AC電源によって電力供給される際には第1公称電圧に関して第1値に、DC電源によって電力供給される際には第2公称電圧に関して第1値とは異なる第2値に、設定するように構成されている。

0150

一実施形態においては、コントローラは、CBを、AC動作モードにおいては第1CB値に、DC動作モードにおいては第1CB値よりも大きい第2CB値に、設定するように構成されている。一実施形態においては、第2CB値は、モーターの動作電圧レンジに対応するように、DC動作モードにおいてモーターへの有効な電力供給を増加させるべく決定されている。一実施形態においては、第1CB値は、約120度であり、第2CB値は、約130度よりも大きい。

0151

一実施形態においては、コントローラは、AAを、AC動作モードにおいては第1AA値に、DC動作モードにおいては第1AA値よりも大きい第2AA値に、設定するように構成されている。一実施形態においては、第2AA値は、モーターの動作電圧レンジに対応するように、DC動作モードにおけるモーターへの有効な電力供給を増加させるべく決定されている。一実施形態においては、第1AA値は、約30度であり、第2AA値は、約35度よりも大きい。

0152

一実施形態においては、コントローラは、AC又はDC電源の電圧定格に従って、CB及びAAを連携した状態に設定するように構成されている。

0153

一実施形態においては、コントローラは、CB又はAAのうちの少なくとも1つを、ほぼ無負荷においてモーターの最大速度に対応したベース値に設定するように、且つ、実質的に線形の速度−トルク曲線をもたらすべく、トルクの増大に関して、ベース値から閾値まで、CB又はAAのうちの少なくとも1つを徐々に増大させるように、構成されている。一実施形態においては、コントローラは、速度−トルク曲線上において実質的に一定の速度を維持するように構成されている。一実施形態においては、ベース値及び閾値は、速度−トルク曲線が実質的に線形である低トルクレンジに対応している。一実施形態においては、コントローラは、低トルクレンジよりも大きいトルクにおいて、CB又はAAのうちの少なくとも1つを維持するように構成されている。

0154

本発明の別の態様によれば、電動工具が提供され、電動工具は、ハウジングと、回転子及びモーターの少なくとも3つの位相に対応した少なくとも3つの固定子巻線を有する固定子を含むブラシレス直流(BLDC)モーターであって、回転子が、固定子巻線が対応した位相内において適切にエネルギー供給された際に固定子によって運動可能であり、各位相が、対応した固定子巻線にエネルギー供給する対応した電圧波形によって特徴付けられており、モーターが、動作電圧レンジ内において動作するように構成されている、ブラシレス直流モーターと、第1公称電圧を有する第1電源又は第1公称電圧とは異なる第2公称電圧を有する第2電源から電力を受け取るように、及び、モーターの動作電圧レンジに対応したレベルにおいてモーターに電力を供給するように、構成されたモーター制御回路と、を有する。一実施形態においては、第1及び第2電源は、それぞれ、AC電源又はDC電源を有する。

0155

一実施形態においては、第1及び第2公称電圧のうちの少なくとも1つは、モーターの動作電圧レンジにほぼ対応していない、モーターの動作電圧レンジとは異なっている、または、モーターの動作電圧レンジの外にある。一実施形態においては、モーター制御回路は、モーターの動作電圧レンジに対応したレベルにおいて第1又は第2電源のうちの少なくとも1つからモーターへの電力の供給を最適化するように構成されている。

0156

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第1公称電圧を包含しているが、第2公称電圧を包含していない。一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第1公称電圧を包含する100V〜120Vの範囲内にあり、第2公称電圧は、ほぼ、60V〜100Vの範囲内にある。一実施形態においては、コントローラは、第2電源によって電力供給される際に、モーターの動作電圧レンジに対応するように、モーターへの有効な電力供給を増加させるべく構成されてもよい。

0157

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第2公称電圧を包含しているが、第1公称電圧を包含していない。一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、ほぼ、第2公称電圧を包含する60V〜100Vの範囲内にあり、第1公称電圧は、ほぼ、100VAC〜120VACの範囲内にある。一実施形態においては、コントローラは、第1電源によって電力供給される際に、モーターの動作電圧レンジに対応するように、モーターへの有効な電力供給を低減するべく構成されてもよい。

0158

一実施形態においては、モーターの動作電圧レンジは、第1公称電圧も、第1公称電圧も、包含していない。一実施形態においては、モーター制御回路は、モーターの動作電圧レンジに対応したレベルにおいて第1及び第2電源の両方からモーターへの電力の供給を最適化するように構成されている。

0159

一実施形態においては、第1又は第2電源のうちの少なくとも1つは、AC電源を備え、モーター制御回路は、ダイオードブリッジを含む整流器回路を有する。一実施形態においては、整流器回路は、DCバスライン上においてダイオードブリッジに対して並列状態において配置されたリンクコンデンサを更に有する。一実施形態においては、ダイオードブリッジは、全波ブリッジを有する。一代替実施形態においては、ダイオードブリッジは、半波ブリッジを有する。

0160

一実施形態においては、第1及び第2電源の両方は、異なる公称電圧レベルを有するDC電源を有する。

0161

一実施形態においては、モーター制御回路は、電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されたコントローラを更に有する。一実施形態においては、コントローラは、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータプロセッサ、信号プロセッサを含むプログラム可能な装置である。代替的に、コントローラは、電力スイッチユニットのスイッチング動作を制御するように構成及びカスタマイズされた集積回路である。

0162

一実施形態においては、電力スイッチ回路は、モーターの位相に結びつけられた3相ブリッジ回路として構成されたハイサイド及びローサイド電力スイッチの3つのペアを含む複数の電力スイッチを有する。一実施形態においては、モーター制御回路は、コントローラ及び電力スイッチ回路に結合され、且つ、コントローラからの1つ又は複数の駆動信号に基づいて複数の電力スイッチのゲートを駆動するように構成されたゲートドライバ回路を更に有する。一実施形態においては、モーター制御回路は、ゲートドライバ回路又はコントローラのうちの少なくとも1つに電力供給するべく、電圧信号を出力するように構成された少なくとも1つの電圧レギュレータを含む電源レギュレータを更に有する。一実施形態においては、モーター制御回路は、オン/オフアクチュエータ又はトリガスイッチのうちの少なくとも1つに結合され、且つ、電源レギュレータ及びゲートドライバ回路からの電力の供給を中断するように構成されたオン/オフスイッチを更に有する。

0163

一実施形態においては、電動工具は、回転子の回転位置信号を制御ユニットに提供するべく、回転子の近傍において配設された複数の位置センサを更に有する。一実施形態においては、コントローラは、対応した位相内において固定子巻線に適切にエネルギー供給するべく、位置信号に基づいて電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されている。

0164

一実施形態によれば、モーターの各位相内において、コントローラは、モーターの位相に対応した伝導帯内において複数の電力スイッチのうちの対応する1つについて駆動信号を起動するように構成されている。

0165

一実施形態においては、コントローラは、望ましいモーターの速度に従ってパルス幅変調(PWM)デューティサイクルを設定するように、並びに、PWMデューティサイクルに従って伝導帯内において複数の電力スイッチのうちの対応する1つを周期的にオンにして及びオフにして一定負荷におけるモーターの可変速度動作を可能にするべく駆動信号を制御するように、構成されている。

0166

一実施形態においては、リンクコンデンサは、約50μF以下の静電容量値を有する。

0167

一実施形態においては、コントローラは、固定されたパルス幅変調(PWM)ディティサイクルにおいて1つ又は複数の駆動信号を介して電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されており、コントローラは、固定されたPWMデューティサイクルを、第1電源によって電力供給される際には第1公称電圧に関して第1値に、第2電源によって電力供給される際には第2公称電圧に関して第1値とは異なる第2値に、設定する。

0168

一実施形態においては、コントローラは、最大で閾値までのパルス幅変調(PWM)デューティサイクルにおいて1つ又は複数の駆動信号を介して電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように構成されており、コントローラは、閾値を、第1電源によって電力供給される際には第1公称電圧に関して第1値に、第2電源によって電力供給される際には第2公称電圧に関して第1値とは異なる第2値に、設定する。

0169

一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、第1又は第2電源によって電力供給される際に、モーターへの有効な電力供給を最適化するべく、第1電源に結合された際には第1デューティサイクルレンジ内において電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御し、第2電源に結合された際には第2デューティサイクルレンジ内において電力スイッチ回路のスイッチング動作を制御するように、構成されており、この場合に、第2PWMデューティサイクルレンジは、第1デューティサイクルレンジよりも小さい。

0170

一実施形態においては、コントローラは、DCバスライン上における瞬間的な電流の計測値を受信するように、並びに、瞬間的な電流計測値を電流限度と比較することにより、及び、瞬間的な電流計測値が電流限度を超過していることに応答して現在の時間インターバルの残りの部分について複数の電力スイッチをオフにして電気モーターに流れる電流を中断することにより、電力スイッチ回路を通じた電流に対する電流制限を実施するように、構成されており、この場合に、各時間インターバルの持続時間は、電気モーターがコントローラによって制御される所与の周波数の関数として定められる。

0171

一実施形態においては、コントローラは、現在の時間インターバルの終了点においてセレクト電力スイッチをオンにし、これにより、モーターへの電流の流れを再開する。

0172

一実施形態においては、各時間インターバルの持続時間は、ほぼ、10×「モーターがコントローラによって制御される所与の周波数の逆数」である。一実施形態においては、各時間インターバルの持続時間は、おおよそ10マイクロ秒である。

0173

一実施形態においては、各時間インターバルの持続時間は、パルス幅変調(PWM)サイクルの周期に対応している。

0174

一実施形態においては、コントローラは、DCバスライン上の電流の計測値を受信するように、及び、1つ又は複数の駆動信号のPWMデューティサイクルを設定又は調節することにより電力スイッチ回路を通じた電流に対する電流制限を実施するように、構成されている。一実施形態においては、コントローラは、DCバスラインを通じた電流を監視し、且つ、DCバスラインを通じた電流が電流限度を超過した場合に、PWMデューティサイクルを調節するように、構成されている。

0175

一実施形態においては、コントローラは、第1又は第2電源のうちの1つの電源の電圧定格に従って電流限度を設定するように構成されている。

0176

一実施形態においては、コントローラは、モーターの動作電圧レンジに対応するように、第1又は第2電源からモーターへの有効な電力供給を最適化するべく、電動工具が第1電源によって電力供給される際には電流限度を第1閾値に、電動工具が第2電源によって電力供給される際には第2閾値に、設定するように構成されており、この場合に、第2閾値は、第1閾値よりも高い。

0177

一実施形態によれば、コントローラは、モーターの位相に対応した伝導帯(CB)内において、複数の電力スイッチのうちの対応する1つについて、モーターの各位相内において駆動信号を起動するように、構成されている。一実施形態によれば、CBは、約120度に設定されている。

0178

一実施形態においては、コントローラは、CBが、モーターの逆電磁界(EMF)電流よりも先行するように、CBを進み角(AA)だけシフトさせるべく構成されている。一実施形態によれば、AAは、約30度に設定されている。

0179

一実施形態においては、コントローラは、第1又は第2電源のうちの1つ又は複数の電源の電圧定格に従ってCB又はAAのうちの少なくとも1つを設定するように構成されている。

0180

一実施形態においては、コントローラは、CBを、電動工具が第1電源によって電力供給される際には第1CB値に、電動工具が第2電源によって電力供給される際には第1CB値よりも大きい第2CB値に、設定するように構成されている。一実施形態においては、第2CB値は、モーターの動作電圧レンジに対応するべく、第1又は第2電源によって電力供給される際に、モーターへの有効な電力供給を増加又は低減するように、決定されている。一実施形態においては、第1CB値は、約120度であり、第2CB値は、約130度よりも大きい。

0181

一実施形態においては、コントローラは、AAを、電動工具が第1電源によって電力供給される際には第1AA値に、電動工具が第2電源によって電力供給される際には第1AA値よりも大きい第2AA値に、設定するように構成されている。一実施形態においては、第2AA値は、モーターの動作電圧レンジに対応するべく、第1又は第2電源によって電力供給される際に、モーターへの有効な電力供給を増加又は低減するように、決定されている。一実施形態においては、第1AA値は、約30度であり、第2AA値は、約35度よりも大きい。

0182

一実施形態においては、コントローラは、第1又は第2電源の電圧定格に従って、CB及びAAを連携した状態に設定するように構成されている。

0183

一実施形態においては、コントローラは、CB又はAAのうちの少なくとも1つをほぼ無負荷状態におけるモーターの最大速度に対応したベース値に設定するように、及び、実質的に線形の速度−トルク曲線をもたらすべく、トルクの増大に関して、ベース値から閾値まで、CB又はAAのうちの少なくとも1つを徐々に増大させるように、構成されている。一実施形態においては、コントローラは、速度−トルク曲線上において実質的に一定の速度を維持するように構成されている。一実施形態においては、ベース値及び閾値は、速度−トルク曲線が実質的に線形である低トルクレンジに対応している。一実施形態においては、コントローラは、低トルクレンジよりも大きいトルクにおいてCB又はAAのうちの少なくとも1つを維持するように構成されている。

0184

別の態様においては、電池パックは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において、双方向に、変換可能である。

0185

別の態様においては、電動工具システムは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において双方向に変換可能である電池パックと、電池パックと結合し、電池パックを低定格電圧/高容量構成から中間定格電圧/低容量構成に変換し、その中間定格電圧/低容量構成にある電池パックと共に動作する電動工具と、を含む。

0186

別の態様においては、電動工具システムは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において双方向に変換可能である電池パックと、電池パックと結合し、電池パックを低定格電圧/高容量構成から中間定格電圧/低容量構成に変換し、その中間定格電圧/低容量構成にある電池パックと共に動作する第1電動工具と、電池パックと結合し、その低定格電圧/高容量構成にある電池パックと共に動作する第2電動工具と、を含む。

0187

別の態様においては、電動工具システムは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において双方向に変換可能である第1電池パックと、常に低定格電圧/高容量構成にある第2電池パックと、第1電池パックと結合し、その低定格電圧/高容量構成にある第1電池パックと共に動作し、及び、第2電池パックと結合し、その低定格電圧/高容量構成にある第2電池パックと共に動作する電動工具と、を含む。

0188

別の態様においては、電動工具システムは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において双方向に変換可能である第1電池パックと、常に低定格電圧/高容量構成にある第2電池パックと、第1電池パックと結合し、その低定格電圧/高容量構成にある第1電池パックと共に動作し、及び、第2電池パックと結合し、その低定格電圧/高容量構成にある第2電池パックと共に動作する第1電動工具と、第1電池パックと結合するが第2電池パックとは結合せず、その高定格電圧/低容量構成にある第1電池パックと共に動作する第2電動工具と、を含む。

0189

別の態様においては、電動工具システムは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において双方向に変換可能である電池パックと、電池パックと結合し、電池パックを低定格電圧/高容量構成から中間定格電圧/低容量構成に変換し、その中間定格電圧/低容量構成にある電池パックと共に動作する第1中間定格電圧電動工具と、複数の電池パックと結合し、各電池パックを低定格電圧/高容量構成から中間定格電圧/低容量構成に変換し、それらの中間定格電圧/低容量構成にある電池パックと共に動作する第2高定格電圧電動工具と、を含む。

0190

別の態様においては、電動工具システムは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において双方向に変換可能である電池パックと、複数の電池パックと結合し、各電池パックを低定格電圧/高容量構成から中間定格電圧/低容量構成に変換し、及び/又は、高定格電圧交流電源と結合し、それらの中間定格電圧/低容量構成にある電池パック及び/又は高定格電圧交流電源と共に、高定格電圧において動作する高定格電圧電動工具と、を含む。

0191

別の態様においては、第1電池パックは、低定格電圧/高容量構成と、中間定格電圧/低容量構成と、の間において双方向に変換可能であり、第2電池パックは、常に低定格電圧/高容量構成にあり、第1電池パック及び第2電池パックに電気的且つ機械的に接続可能である電池パック充電器は、第1電池パック及び第2電池パックの両方を充電することができる。

0192

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、ハウジング内に存在している電池と、を含む。電池は、複数の充電式セルと、複数の充電式セルに結合されたスイッチングネットワークと、を含んでもよい。スイッチングネットワークは、第1構成と、第2構成と、を有してもよい。スイッチングネットワークは、第1構成から第2構成に、及び、第2構成から第1構成にスイッチング可能であってもよい。複数の充電式セルは、スイッチングネットワークが第1構成にある際には第1構成に、スイッチングネットワークが第2構成にある際には第2構成に、あってもよい。第2構成は、第1構成とは異なっている。

0193

この実施形態の電池パックのスイッチングネットワークは、第3構成を有してもよく、この場合に、複数の充電式セルは、スイッチングネットワークが第3構成にある際には、第3構成にある。この実施形態の電池パックのスイッチングネットワークは、電池パックに対する外部入力により、第1構成と第2構成との間においてスイッチングされてもよい。この実施形態の電池パックの充電式セルの第1構成は、相対的に低電圧及び高容量の構成であってもよく、電池パックの充電式セルの第2構成は、相対的に高電圧及び低容量の構成であってもよい。この実施形態の電池パックは、第1構成が第1定格パック電圧を提供し第2構成が第2定格パック電圧を提供するセル構成を含んでもよく、この場合に、第1定格パック電圧は、第2定格パック電圧とは異なっている。この実施形態の電池パックの第3構成は、開路構成であってもよい。

0194

第1構成の電池パックの充電式セルは、第1及び第2構成の間における変換の際に第3構成に入ってもよい。この実施形態の電池パックは、複数の充電式セル及びスイッチングネットワークに結合された端子ブロックを有してもよく、この場合に、端子ブロックは、スイッチングネットワークを第1構成から第2構成にスイッチングするためのスイッチング要素を受け入れる。

0195

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、ハウジング内に存在している電池と、を有する。電池は、O個の充電式セルQの組Pを含んでもよく、ここで、Oは、数≧2である。充電式セルQの組Pは、セルQのN個のサブセットRを含んでもよく、ここで、Nは、数≧2である。セルQの各サブセットRは、M個のセルQを含んでもよく、ここで、Mは、数≧1であり、ここで、M×N=Oである。電池は、充電式セルに結合されたスイッチングネットワークを含んでもよく、この場合に、スイッチングネットワークは、第1構成及び第2構成を有してもよく、第1構成から第2構成に及び第2構成から第1構成に、スイッチング可能であってもよい。充電式セルQのサブセットRのすべては、スイッチングネットワークが第1構成にある際には、並列状態において接続されてもよく、スイッチングネットワークが第2構成にある際には、分離されてもよい。第1電力端子は、セルQ1の正の端子に結合されてもよく、第2電力端子は、QOの負の端子に結合されてもよく、この場合に、第1及び第2電力端子は、電池パックから外部に電力を提供する。負の変換端子が、各サブセットR1〜RN−1の負の端子に結合されてもよく、正の変換端子が、各サブセットR2〜RNの正の端子に結合されてもよい。この実施形態の電池パックの負の変換端子及び正の変換端子は、電池ハウジングの外からアクセス可能である。

0196

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、ハウジング内に存在している電池と、を有する。この実施形態の電池は、ハウジング内に存在している電池を含んでもよい。この実施形態の電池は、O個の充電式セルQの組Pを含んでもよく、ここで、Oは、数≧2である。充電式セルQの組Pは、セルQのN個のサブセットRを含んでもよく、ここで、Nは、数≧2である。セルQの各サブセットRは、M個のセルQを含んでもよく、ここで、Mは、数≧1であり、M×N=Oである。この実施形態の電池パックは、充電式セルに結合されたスイッチングネットワークを含んでもよい。スイッチングネットワークは、第1構成及び第2構成を有してもよく、第1構成から第2構成に、及び、第2構成から第1構成に、スイッチング可能であってもよい。充電式セルQのサブセットRのすべては、スイッチングネットワークが第1構成にある際には、並列に接続されてもよく、スイッチングネットワークが第2構成にある際には、分離されてもよい。電池パックは、Q1の正の端子に結合された第1電力端子と、QOの負の端子に結合された第2電力端子と、を含んでもよく、この場合に、第1及び第2電力端子は、電池パックから外部に電力を提供している。電池パックは、セルの各サブセットの負の端子に結合された負の変換端子と、セルの各サブセットの正の端子に結合された正の変換端子と、を含んでもよい。

0197

別の態様においては、電動工具は、定格AC電圧を有するAC入力からの第1電源と、定格DC電圧を有する複数の充電式電池セルからの第2電源と、第1電源及び第2電源に結合可能なモーターと、第1電源及び第2電源によって動作した際に実質的に同一の出力パワーを伴ってモーターを動作させるように構成された制御回路と、を有する。この実施形態の電動工具の定格DC電圧は、ほぼ、定格AC電圧に等しくてもよい。この実施形態の電動工具のモーターは、ブラシ付きモーターである。この実施形態の電動工具の制御回路は、モーターが第1電源によって動作しているのか又は第2電源によって動作しているのかとは無関係に、一定無負荷速度においてブラシ付きモーターを動作させてもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、ユーザー入力に基づいて可変無負荷速度においてブラシ付きモーターを動作させてもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、第1電源又は第2電源を使用して可変無負荷速度においてモーターを動作させるように構成されたIGBT/MOSFET回路を含んでもよい。この実施形態の電動工具のモーターは、ブラシレスモーターであってもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、小さなコンデンサと、サイクルごとの電流制限器と、を有してもよい。この実施形態の電動工具の定格DC電圧は、定格AC電圧未満であってもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、小さなコンデンサと、サイクルごとの電流制限器と、を有してもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、進み角制御装置及び伝導帯制御装置のうちの少なくとも1つを有してもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、第1電源及び第2電源が起動されているかどうかを検出してもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、第1電源が活動中である際には常に、第1電源を選択してもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、第1電源が停止中になった場合には、第2電源にスイッチングてもよい。この実施形態の電動工具の制御回路は、制御回路が、第1電源及び第2電源の両方を同時に使用してより大きな出力電力において電源を動作させるブーストモードを含んでもよい。この実施形態の電動工具の電源は、コードセットによって提供されてもよい。この実施形態の電動工具の第1電源及び第2電源は、モーターに電力を同時に提供してもよく、第1又は第2電源が個々に提供しうるものよりも実質的にに大きな電力を提供してもよい。

0198

別の態様においては、電動工具は、AC電源から電力を受け取る入力と、充電式DC電源から電力を受け取る入力と、AC電源によって充電式DC電源を充電する充電器と、AC電源及び充電式DC電源のうちの少なくとも1つによって電力供給されるように構成されたモーターと、を有する。この実施形態の電動工具のAC電源は、商用電源ラインであってもよい。この実施形態の電動工具の充電式DC電源は、取外し可能の電池パックであってもよい。

0199

別の実施形態においては、電動工具は、AC電源からAC電力を受け取る入力であって、AC電源が、定格AC電圧を有し、AC電源が、電動工具の外部に位置している、入力と、DC電源からDC電力を受け取る入力であって、DC電源が、定格DC電圧を有し、DC電源が、複数の充電式電池セルであり、定格DC電圧が、定格AC電圧にほぼ等しい、入力と、AC電源及びDC電源のうちの少なくとも1つによって電力供給されるように構成されたモーターと、を有する電動工具を有する。この実施形態の電動工具のAC電源は、商用電源ラインであってもよい。この実施形態の電動工具の充電式DC電源は、電池パックであってもよい。この実施形態の電動工具のAC電源及びDC電源は、120ボルトの定格電圧を有してもよい。

0200

別の態様においては、電動工具は、モーターと、AC入力ラインからの第1電源と、充電式電池からの第2電源であって、第1電源の電力とほぼ等価な電力を提供する第2電源と、を有する。この実施形態の電動工具の第1電源及び第2電源は、電力をモーターに同時に提供してもよい。この実施形態の電動工具の第1電源及び第2電源は、電力をモーターに交互に提供してもよい。

0201

別の態様においては、電動工具は、モーターと、AC入力ラインからの第1電源と、充電式電池からの第2電源であって、第1電源の電力とほぼ等価な電力を提供する第2電源と、を有する。この実施形態の電動工具の第1電源及び第2電源は、モーターに電力を同時に提供してもよい。この実施形態の電動工具の第1電源及び第2電源は、モーターに電力を交互に提供してもよい。

0202

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、複数のセルと、コンバータ要素と、を含んでもよく、コンバータ要素が、複数のセルが第1定格電圧を提供するように構成されている第1位置と、複数のセルが第1定格電圧とは異なる第2定格電圧を提供するように構成されている第2位置と、の間において移動可能である。

0203

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。上述の電池パックの場合に、コンバータ要素は、ハウジングと、複数の接点と、を有する。上述の電池パックの場合に、ハウジングは、内部空洞を形成し、複数のセルは、内部空洞内において収容されている。上述の電池パックの場合に、ハウジングは、内部空洞を形成し、コンバータ要素は、内部空洞内において収容され、ハウジングの外部からアクセス可能である。上述の電池パックは、複数のセル及びコンバータ要素を有する電池と、スイッチングネットワークと、を更に有する。上述の電池パックの場合に、ハウジングは、外部スロットと、スロットの第1端部における貫通孔と、を更に有し、貫通孔は、ハウジングの外部表面からハウジングの内部空洞まで延在している。上述の電池パックの場合に、コンバータ要素は、貫通孔を通じて延在する突起と、複数の接点と、を更に有する。上述の電池パックの場合に、コンバータ要素は、ジャンパスイッチを有する。電池パックは、複数のセルと、複数の導電性接触パッドと、隣接した電気的に接続されたセルの間のノードと、を有する電池を更に有し、複数の導電性接触パッドのそれぞれは、単一のノードに結合され、コンバータ要素は、複数の接点を含み、(a)コンバータ要素が第1位置にある際に、複数のコンバータ要素接点のそれぞれは、複数の導電性接触パッドの第1の組に電気的に接続され、複数の導電性接触パッドのそれぞれは、複数の導電性接触パッドの単一の第1の組内にあり、(b)コンバータ要素が、第2位置にある際には、コンバータ要素接点のそれぞれは、複数の導電性接触パッドの第2の組に電気的に接続され、複数の導電性接触パッドの各第2の組は、複数の導電性接触パッドのすべてのその他の第2の組とは異なっており、複数の導電性接触パッドの各第1の組は、複数の導電性接触パッドの各第2の組とは異なっている。上述の電池パックは、複数のセルと、複数の導電性接触パッドと、隣接する電気的に接続されたセルの間のノードであって、複数の導電性接触パッドのそれぞれが、単一のノードに結合されている、ノードと、を有する電池を更に有し、この場合に、コンバータ要素が第1位置にある際に、複数のコンバータ要素接点のそれぞれが、複数の導電性接触パッドの対応した第1の組内の導電性接触パッドの間の分路であり、コンバータ要素が第2位置にある際には、複数のコンバータ要素接点のそれぞれは、複数の導電性接触パッドの対応した第2の組内の導電性接触パッドの間の分路である。

0204

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、複数のセルと、コンバータ要素であって、コンバータ要素が、複数のセルが第1セル構成において電気的に接続されている第1位置と複数のセルが第2セル構成において電気的に接続されている第2位置との間において移動可能であり、第1セル構成が、第2セル構成とは異なっている、コンバータ要素と、を含む。

0205

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。上述の電池パックにおいて、コンバータ要素は、ハウジングと、複数の接点と、を有する。上述の電池パックにおいて、ハウジングは、内部空洞を形成し、複数のセルは、内部空洞内において収容されている。上述の電池パックにおいて、ハウジングは、内部空洞を形成し、コンバータ要素は、内部空洞内において収容され、且つ、ハウジングの外部からアクセス可能である。上述の電池パックにおいて、複数のセル及びコンバータ要素を有する電池と、スイッチングネットワークと、を更に有する。上述の電池パックにおいて、ハウジングは、外部スロットと、スロットの第1端部における貫通孔と、を更に有し、貫通孔は、ハウジングの外部表面からハウジングの内部空洞まで延在している。上述の電池パックにおいて、コンバータ要素は、貫通孔を通じて延在する突起と、複数の接点と、を更に有する。上述の電池パックにおいて、コンバータ要素は、ジャンパスイッチを有する。上述の電池パックにおいて、複数のセルと、複数の導電性接触パッドと、隣接する電気的に接続されたセルの間のノードであって、複数の導電性接触パッドのそれぞれが、単一のノードの結合されている、ノードと、を有する電池を更に有し、この場合に、コンバータ要素は、複数の接点を含み、(a)コンバータ要素が第1位置にある際に、複数のコンバータ要素接点のそれぞれは、複数の導電性接触パッドの第1サブセットに電気的に接続されており、(b)コンバータ要素が第2位置にある際には、複数のコンバータ要素接点のそれぞれが、複数の導電性接触パッドの第2サブセットに電気的に接続され、複数の導電性接触パッドの第2サブセットは、複数の導電性接触パッドの第1サブセットとは異なっている。電池パックは、複数のセルと、複数の導電性接触パッドと、隣接する電気的に接続されたセルの間のノードであって、複数の導電性接触パッドのそれぞれは、単一のノードに結合されている、ノードと、を有する電池を更に有し、この場合に、コンバータ要素が第1位置にある際に、複数のコンバータ要素接点のそれぞれが、複数の導電性接触パッドの第1サブセット内の導電性接触パッドの間の分路であり、コンバータ要素が第2位置にある際には、複数のコンバータ要素接点のそれぞれが、複数の導電性接触パッドの第2サブセット内の導電性接触パッドの間の分路である。

0206

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、セルの組であって、組が、少なくとも2つのセルを有する、組と、セルの組の2つのサブセットであって、セルの組の各セルが、単一のサブセット内にあり、セルの各サブセットが、直列状態において電気的に接続され、且つ、正のノード及び負のノードを有する、2つのサブセットと、第1サブセットの正の端部を第2サブセットの正の端部に接続する第1スイッチ、第1サブセットの負の端部を第2サブセットの負の端部に接続する第2スイッチ、及び第1サブセットの負の端部を第2サブセットの正の端部に接続する第3スイッチを有するスイッチングネットワークと、低定格電圧構成と中間定格電圧構成との間においてセルの組を変換するように、第1、第2、及び第3スイッチを開路及び閉路するべくスイッチングネットワークと共に動作するコンバータ要素と、を含む。

0207

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、セルの組であって、組が、少なくとも2つのセルを有する、組と、セルの組の2つのサブセットであって、セルの組の各セルが、単一のサブセット内にあり、セルの各サブセットは、直列状態において電気的に接続され、且つ、正のノード及び負のノードを有する、2つのサブセットと、第1サブセットの正の端部を第2サブセットの正の端部に接続する第1スイッチ、第1サブセットの負の端部を第2サブセットの負の端部に接続する第2スイッチ、及び第1サブセットの負の端部を第2サブセットの正の端部に接続する第3スイッチを有するスイッチングネットワークと、作動の際に、セルの組が第1セル構成において電気的に接続されている第1状態において、及び、セルの組が第2セル構成において電気的に接続されている第2状態において、第1、第2、及び第3スイッチを構成するべく、スイッチングネットワークと共に動作するコンバータ要素であって、第1セル構成が、第2セル構成とは異なっている、コンバータ要素と、を含む。

0208

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含んでもよい。上述の電池パックにおいて、コンバータ要素は、電池パックが電気装置と結合した際に作動する。上述の電池パックにおいて、コンバータ要素は、端子の組を有し、コンバータ要素は、電池パックが電気装置と結合した際に作動する。

0209

別の態様においては、電気装置及び電池パックの組合せは、電池パックであって、(1)電池パックインターフェイスを含むハウジング、(2)複数のセル、及び(3)コンバータ要素であって、複数のセルが第1定格電圧を提供するように構成されている第1位置と複数のセルが第1定格電圧とは異なる第2定格電圧を提供するように構成されている第2位置との間において移動可能であるコンバータ要素、を含む電池パックと、ハウジングを含む電気装置であって、ハウジングが、電気装置を電池パックに機械的に結合するための電池パックインターフェイスと結合するように構成された電気装置インターフェイスを含み、電気装置インターフェイスが、電気装置が電池パックに機械的に結合された際に、コンバータ要素を第1位置から第2位置に移動させるための変換機能を含む、電気装置と、を含む。

0210

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含んでもよい。組合せにおいて、コンバータ要素は、複数の電池端子を有し、変換機能は、複数の電気装置端子を有する。上述の組合せにおいて、コンバータ要素は、ハウジングと、複数の接点と、を有する。上述の組合せにおいて、ハウジングは、内部空洞を形成し、複数のセルは、内部空洞内において収容されている。上述の組合せにおいて、ハウジングは、内部空洞を形成しており、コンバータ要素は、内部空洞内において収容されている。上述の組合せにおいて、複数のセルを含む電池を更に有する。組合せにおいて、電気装置は、電動工具である。上述の組合せにおいて、電気装置は、充電器である。上述の組合せにおいて、電気装置は、電池保持トレイである。

0211

別の態様において、電池パックは、ハウジングと、複数のセルと、複数のセルに電気的に結合された端子の第1の組であって、出力電力を提供する端子の第1の組と、複数のセルの組に電気的に結合された端子の第2の組であって、第1構成と第2構成との間における複数のセルの変換を可能にするように構成されている端子の第2の組と、を含む。

0212

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。上述の電池パックにおいて、ハウジングは、空洞を形成し、複数のセル、端子の第1の組、及び端子の第2の組は、内部空洞内において収容されている。上述の電池パックにおいて、複数のセルを有する電池を更に有する。上述の電池パックにおいて、端子の第2の組は、スイッチの組を含む。上述の電池パックにおいて、端子の第2の組は、スイッチが複数のセルを第1構成から第2構成に変換することを可能にするスイッチング装置を受け入れるように構成されている。上述の電池パックにおいて、端子の第2の組は、スイッチング装置の受け入れの際に、複数のセルを第1構成から第2構成に変換するように構成されている。上述の電池パックにおいて、複数のセルは、端子の第2の組がスイッチング装置を受け入れる際に、第1構成から第2構成に変換される。上述の電池パックにおいて、端子の第2の組は、第3構成への複数のセルの変換を可能にするように構成されている。上述の電池パックにおいて、複数のセルは、第1及び第2構成からのスイッチングの間において、第3構成に入る。

0213

別の態様においては、電池パック及び電気装置の組合せは、(a)ハウジング、複数のセル、複数のセルに電気的に結合された電池端子の第1の組であって、出力電力を提供する端子の第1の組、及び複数のセルに電気的に結合された電池端子の第2の組であって、複数のセルが第1構成から第2構成に変換されることを許容するように構成されている端子の第2の組を有する電池パックと、(b)電池端子の第1の組に電気的に結合するように構成された電気装置端子の第1の組、及び第1構成から第2構成への複数のセルの変換を可能にするべく、電池端子の第2の組に電気的に結合するように構成されたコンバータ要素を有する電気装置と、を有する。

0214

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。上述の電池パックにおいて、複数のセルを含む電池を更に有する。上述の電池パックにおいて、電気装置は、モーターを有する電動工具であり、電動工具端子の第1の組は、モーターに電気的に結合され、且つ、電池端子の第1の組に電気的に結合するように構成されており、工具端子の第1の組は、入力電力を提供する。上述の電池パックにおいて、電気装置は、充電器である。上述の電池パックにおいて、電気装置は、電池ホルダである。

0215

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、複数のセルと、結合端子の組と、を含み、結合端子は、複数のセルが第1定格電圧を提供するように構成されている第1位置と、複数のセルが第1定格電圧とは異なる第2の定格電圧を提供するように構成されている第2位置と、の間において移動可能である。

0216

別の態様においては、電池パックは、ハウジングと、複数のセルと、結合端子の組と、を含み、結合端子は、複数のセルが第1セル構成において電気的に接続されている第1端子構成と、複数のセルが第2セル構成において電気的に接続されている第2端子構成と、の間において移動可能であり、第1セル構成は、第2セル構成と異なっている。

0217

別の態様においては、変換可能電池パックは、ハウジングと、複数のセルと、電池端子の組と、変換サブシステムと、を有し、変換サブシステムは、コンバータ要素を有し、コンバータ要素は、複数のセルが電池端子の組において第1定格電圧を提供するように構成されている第1位置と、複数のセルが電池端子の組において第2定格電圧を提供するように構成されている第2位置と、の間において移動可能であり、第2定格電圧は、第1定格電圧と異なっている。

0218

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、コンバータ要素は、ハウジングと、複数の接点と、を有し、ハウジングは、内部空洞を形成し、複数のセルは、内部空洞内において収容されている。この例示的な実施形態において、コンバータ要素は、内部空洞内において収容され、且つ、ハウジングの外部からアクセス可能である。この例示的な実施形態において、電池パックは、複数のセルを有する電池を更に有し、変換サブシステムは、コンバータ要素と、スイッチングネットワークと、を有する。この例示的な実施形態において、電池パックは、外部スロット及びスロットの第1端部における貫通孔を更に有し、貫通孔は、ハウジングの外部表面からハウジングの内部空洞まで延在している。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、コンバータ要素は、貫通孔を通じて延在する突起と、複数の接点と、を更に有する。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、変換サブシステムのスイッチングネットワークは、電池端子の第2の組を通じて電力電流を送るためのスイッチを含む。この例示的な実施形態において、電池パックの電池端子の組は、複数のセルに電気的に結合された電池端子の第1の組と、複数のセルに電気的に結合された電池端子の第2の組と、を更に有し、電池端子の第1の組は、電池パックが第1定格電圧構成及び第2定格電圧構成にある際に、電力を提供するように構成され、電池端子の第2の組は、電池パックが第2定格電圧構成にある際にのみ、電力を提供するように構成されている。

0219

別の態様においては、変換可能電池パックの例示的な一実施形態は、ハウジングと、複数のセルの系統と、変換サブシステムと、を有し、変換サブシステムは、コンバータ要素を有し、この場合に、コンバータ要素は、複数のセルの系統が第1セル構成において電気的に接続されている第1位置と、複数のセルの系統が第2セル構成において電気的に接続されている第2位置と、の間において移動可能であり、第1セル構成は、第2セル構成と異なっている。

0220

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、コンバータ要素は、ハウジングと、複数の接点と、を有し、ハウジングは、内部空洞を形成し、複数のセルの系統は、内部空洞内において収容されている。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、コンバータ要素は、内部空洞内において収容され、且つ、ハウジングの外部からアクセス可能である。この例示的な電池パックは、複数のセルの系統及びコンバータ要素を有する電池と、スイッチングネットワークと、を更に有する。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、ハウジングは、外部スロット及びスロットの第1端部における貫通孔を更に有し、貫通孔は、ハウジングの外部表面からハウジングの内部空洞まで延在している。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、コンバータ要素は、貫通孔を通じて延在する突起と、複数の接触パッドと、を更に有する。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、コンバータ要素は、複数のスイッチング接点を有する。

0221

別の態様においては、変換可能電池パックの例示的な一実施形態は、ハウジングと、セルの組であって、セルの組が、2つのセルの系統を有し、セルの各系統が、少なくとも1つのセルを有し、セルの各系統のセルが、直列状態において電気的に接続され、セルの各系統が、正の端子及び負の端子を有する、セルの組と、セルの第1の系統の正の端子をセルの第2の系統の正の端子に接続する第1スイッチ、セルの第1の系統の負の端子をセルの第2の系統の負の端子に接続する第2スイッチ、及びセルの第1の系統の負の端子をセルの第2の系統の正の端子に接続する第3スイッチを有するスイッチングネットワークと、セルの組を低定格電圧構成と中間定格電圧構成との間において変換するように、第1、第2、及び第3スイッチを開路及び閉路するべくスイッチングネットワークと共に動作するコンバータ要素と、を有する。

0222

別の態様においては、変換可能電池パックの例示的な一実施形態は、ハウジングと、セルの組であって、セルの組が、セルの2つの系統を有し、セルの各系統は、少なくとも1つのセルを有し、セルの各系統のセルは、直列状態において電気的に接続され、セルの各系統は、正の端子及び負の端子を有する、セルの組と、セルの第1の系統の正の端子をセルの第2の系統の正の端子に接続する第1スイッチ、セルの第1の系統の負の端子をセルの第2の系統の負の端子に接続する第2スイッチ、及びセルの第1の系統の負の端子をセルの第2の系統の正の端子に接続する第3スイッチを有するスイッチングネットワークと、作動の際に、第1、第2、及び第3スイッチを、セルの組が第1セル構成において電気的に接続されている第1状態及びセルの組が第2セル構成において電気的に接続されている第2状態に構成するべく、スイッチングネットワークと共に動作するコンバータ要素と、を有し、第1セル構成は、第2セル構成と異なっている。

0223

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、コンバータ要素は、電池パックが電気装置と結合した際に作動し、且つ、スイッチング接点の組を有する。

0224

別の態様においては、電気装置及び変換可能電池パックの組合せの例示的な一実施形態は、電池パックであって、(1)電池パックインターフェイスを含むハウジング、(2)複数のセル、及び(3)コンバータ要素であって、コンバータ要素が、複数のセルが第1定格電圧を提供するように構成され且つ第1容量を有する第1位置と、複数のセルが第2定格電圧を提供するように構成され且つ第2容量を有する第2位置と、の間において移動可能であり、第2定格電圧及び第2容量が、第1定格電圧及び第1容量と異なっている、コンバータ要素、を含む電池パックと、ハウジングを含む電気装置であって、ハウジングが、電気装置を電池パックに機械的に結合するための電池パックインターフェイスと結合するように構成された電気装置インターフェイスを含み、電気装置インターフェイスが、電気装置が電池パックに機械的に結合した際に、コンバータ要素を第1位置から第2位置に移動させるための変換機能を含む、電気装置と、を有する。

0225

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。この例示的な変換可能電池パックは、電力を電気装置の負荷に提供するための電池パック端子の第1の組と、電力を電気端子の負荷に提供するための電池パック端子の第2の組と、を更に有する。

0226

別の態様においては、変換可能電池パックの例示的な一実施形態は、ハウジングと、複数のセルと、複数のセルに電気的に結合された電池パック端子の第1の組であって、出力電力を提供する電池パック端子の第1の組と、複数のセルに電気的に結合された電池パック端子の第2の組であって、第1構成と第2構成との間における複数のセルの変換を可能にするように構成されている電池パック端子の第2の組と、を有する。

0227

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、電池パック端子の第2の組は、スイッチの組に電気的に結合されている。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、スイッチの組が第1状態にある際に、電池パック端子の第2の組は、複数のセルが第1構成から第2構成に変換されることを可能にするように構成されている。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、スイッチング装置の受け入れの際に、スイッチの組は、第1状態において配置される。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、スイッチの組が第1状態にある際に、電池パック端子の第2の組は、電池パックから、結合された電気装置に電力電流を転送するように構成されている。この例示的な実施形態の電池パックにおいて、複数のセルは、電池パックが変換要素を受け入れる際に、第1構成から第2構成に変換される。

0228

別の態様においては、電池パック及び電気装置の組合せの例示的な一実施形態は、(a)電池パックであって、ハウジング、複数のセル、複数のセルに電気的に結合された電池パック端子の第1の組、及び、複数のセルに電気的に結合された電池パック端子の第2の組を有し、複数のセルが、第1定格電圧及び第2定格電圧を提供するように構成可能であり、電池パック端子の第1の組が、電池パックが第1定格電圧構成及び第2定格電圧構成にある際に電力を提供するように構成され、電池パック端子の第2の組が、電池パックが第2定格電圧構成にある際にのみ、電力を提供するように構成されている、電池パックと、(b)電気装置であって、電力を電気装置の負荷に提供するべく、電池パック端子の第1の組に電気的に結合するように構成された電気装置端子の第1の組及び電池パック端子の第2の組に電気的に結合するように構成された電気装置端子の第2の組を有する、電気装置と、を有する。例示的な組合せにおいて、電気装置は、電池パックを第1定格電圧から第2定格電圧に変換するための変換要素を含む。

0229

この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含みうる。例示的な組合せにおいて、電気装置は、モーターを有する電動工具であり、電動工具端子の第1の組は、モーターに電気的に結合され、且つ、電池パック端子の第1の組に電気的に結合するように構成されており、工具端子の第1の組は、入力電力を提供する。

0230

別の態様においては、電池パック及び電気装置の組合せの例示的な一実施形態は、(a)電池パックであって、ハウジング、複数のセル、複数のセルに電気的に結合された電池パック端子の第1の組、及び、複数のセルに電気的に結合された電池パック端子の第2の組を有し、複数のセルが、第1定格電圧及び第2定格電圧を提供するように構成可能であり、電池パック端子の第1の組が、電池パックが第1定格電圧構成及び第2定格電圧構成にある際に電力を提供するように構成され、電池パック端子の第2の組が、電池パックが第2定格電圧構成にある際にのみ、電力を提供するように構成されている、電池パックと、(b)充電器であって、充電器から複数のセルに電力を提供するべく、電池パック端子の第1の組に電気的に結合するように構成された充電器端子の第1の組及び電池パック端子の第2の組に電気的に結合するように構成された充電器端子の第2の組を有する、充電器と、を有する。例示的な組合せにおいては、充電器は、電池パックを第1定格電圧から第2定格電圧に変換するための変換要素を含む。

0231

利点は、以下のもののうちの1つ又は複数を含みうる。電動工具システムは、ローパワーミドルパワー、及び高電力コードレス電動工具及び高電力AC/DC電動工具を含む十分な互換性を有する電動工具システムを可能にしうる。変換可能電池パックは、既存の電動工具との間におけるシステムの下位互換性を可能にしうる。システムは、電池パック電力を使用した電動工具の高電力動作のために、AC商用電源の定格電圧に対応したDC定格電圧を伴う電力供給工具を含みうる。これらの及びその他の利点及び特徴については、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなろう。

図面の簡単な説明

0232

電動工具システムの概略図である。
電動工具システムの特定の一実施形態の概略図である。
電池の電池セル構成の例示的な単純化された回路図である。
電池の電池セル構成の例示的な単純化された回路図である。
電池の電池セル構成の例示的な単純化された回路図である。
図1Aの電動工具システムの1つ又は複数の低定格電圧DC電動工具の組、1つ又は複数のDC電池パック電源の組、及び1つ又は複数の電池パック充電器の組の概略図である。
図1Aの電動工具システムの1つ又は複数の中間定格電圧DC電動工具の組、1つ又は複数のDC電池パック電源の組、及び1つ又は複数の電池パック充電器の組の概略図である。
図1Aの電動工具システムの1つ又は複数の高定格電圧DC電動工具の組、1つ又は複数のDC電池パック電源の組、及び1つ又は複数の電池パック充電器の組の概略図である。
図1Aの電動工具システムの1つ又は複数の高定格電圧AC/DC電動工具の組、1つ又は複数のDC電池パック電源の組、1つ又は複数のAC電源の組、及び1つ又は複数の電池パック充電器の組の概略図である。
図1Aの電動工具システムのAC/DC電動工具の分類分けの概略図である。
図1Aの電動工具システムのAC/DC電動工具の分類分けの概略図である。
一実施形態による、ユニバーサルモーターを有する一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、例示的な電源スイッチングユニットが更に設けられた、図6Aの一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、代替の例示的な電源スイッチングユニットが更に設けられた、図6Aの一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、更に別の例示的な電源スイッチングユニットが更に設けられた、図6Aの一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、ユニバーサルモーターを有する一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示しており、この場合に、AC電源から供給される電力は、DC電源から提供される公称電圧とは大幅に異なる公称電圧を有する。
一実施形態による、ユニバーサルモーターを有する可変速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、電源スイッチングユニットが更に設けられた、図7Aの一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
DCスイッチ回路の様々な実施形態の例示的な回路図を示す。
DCスイッチ回路の様々な実施形態の例示的な回路図を示す。
DCスイッチ回路の様々な実施形態の例示的な回路図を示す。
一代替実施形態による、統合されたAC/DC電力スイッチング回路を有するユニバーサルモーターを有する可変速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
統合されたAC/DC電力スイッチング回路の様々な実施形態の例示的な回路図を示す。
統合されたAC/DC電力スイッチング回路の様々な実施形態の例示的な回路図を示す。
一実施形態による、ブラシ付き直流(DC)モーターを有する一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、例示的な電源スイッチングユニットが更に設けられた、図8Aの一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、ブラシ付きDCモーターを有する一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示しており、この場合に、AC電源から供給される電力は、DC電源から提供される公称電圧とは大幅に異なる公称電圧を有する。
一代替実施形態による、ブラシ付きDCモーターを有する一定速度AC/DC電動工具の別の例示的なシステムブロック図を示しており、この場合に、AC電源から供給される電力は、DC電源から提供される公称電圧とは大幅に異なる公称電圧を有する。
一実施形態による、ブラシ付きDCモーターを有する可変速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、電源スイッチングユニットが更に設けられた、図9Aの一定速度AC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、電源スイッチングユニット及びモーター制御回路を有する3相ブラシレスDCモーターを有するAC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、代替の電源スイッチングユニットを有する図10AのAC/DC電動工具の例示的なシステムブロック図を示す。
一実施形態による、3相インバータブリッジを有する例示的な電力スイッチ回路を示す。
一実施形態による、ブラシレスモードの可変速度動作のための様々なパルス幅変調(PWM)デューティサイクルレベルにおけるモーターの位相の単一伝導帯内における電力スイッチ回路用の駆動信号の例示的な波形図を示す。
一実施形態による、例示的な20アンペアのサイクルごとの電流制限を実施した例示的な電流−時間波形を示す。
サイクルごとの電流制限を実施するための例示的なフローチャートを示す。
一実施形態による、全360度の導電サイクル内における、図10Cの3相インバータブリッジ回路のパルス幅変調(PWM)駆動シーケンスの例示的な波形図を示しており、この場合に、各位相は、120度の伝導帯(CB)において駆動されている。
一実施形態による、最高速度において動作する図12Aの駆動シーケンスの例示的な波形図を示す。
一実施形態による、Y=30°の進み角(AA)を有する、図12Bの駆動シーケンスに対応した例示的な波形図を示す。
一実施形態による、速度/トルクプロファイルに対する120°の固定されたCBにおけるAAの増大の効果を示す例示的な高電力工具の例示的な速度−トルク波形図を示す。
一実施形態による、電力/トルクプロファイルに対する120°の固定されたCBにおけるAAの増大の効果を示す同一の高電力工具の例示的な電力−トルク波形図を示す。
一実施形態による、効率/トルクプロファイルに対する120°の固定されたCBにおけるAAの増大の影響を示す同一の高電力工具の例示的な効率−トルク波形図を示す。
一実施形態による、3相インバータブリッジ回路の駆動シーケンスの例示的な波形図を示しており、この場合には、各位相は、150°のCBにおいて駆動されている。
一実施形態による、3相インバータブリッジ回路の駆動シーケンスの例示的な波形図を示しており、この場合には、各位相は、Y=30°のAAを伴って150°のCBにおいて駆動されている。
一実施形態による、速度/トルクプロファイルに対する連携した状態におけるCB及びAAの増大の影響を示す例示的な高電力工具の例示的な速度−トルク波形図を示す。
一実施形態による、電力/トルクプロファイルに対する連携した状態におけるCB及びAAの増大の影響を示す同一の高電力工具の例示的な電力−トルク波形図を示す。
一実施形態による、効率/トルクプロファイルに対する連携した状態におけるCB及びAAの増大の影響を示す同一の高電力工具の例示的な効率−トルク波形図を示す。
一実施形態による、可変CB/AAを使用した例示的な高電力工具の例示的な改善された速度−トルク波形図を示す。
一代替実施形態による、可変CB/AAを使用した同一の高電力工具の別の改善された速度−トルク波形図を示す。
一代替実施形態による、様々なCB及びAA値に基づいた例示的な電動工具における例示的な最大電力出力等高線図を示す。
一代替実施形態による、様々なCB及びAA値に基づいた同一の電動工具における例示的な効率等高線図を示す。
一代替実施形態による、様々なCB及びAA値に基づいた同一の電動工具における例示的な組み合わせられた効率及び最大電力出力等高線図を示す。
一代替実施形態による、様々な入力電圧レベルにおける最適な組み合わせられた効率及び最大電力出力等高線を示す例示的な等高線図を示す。
一実施形態による、負荷印加状態においてモーター制御回路に供給される整流されたAC波形の例示的な波形図を示す。
一実施形態による、整流されたAC電力ライン(ここでは、DCバスラインと呼称される)上における相対的に大きなコンデンサを使用した例示的な整流された電圧波形図及び対応する電流波形図を示す。
一実施形態による、DCバスライン上における相対的に中間サイズのコンデンサを使用した例示的な整流された電圧波形図及び対応する電流波形図を示す。
一実施形態による、DCバスライン上における相対的に小さなコンデンサを使用した例示的な整流された電圧波形図及び対応する電流波形図を示す。
一実施形態による、様々なRMS電流定格における電力出力静電容量及び平均DCバス電圧/静電容量波形を示す例示的な組み合わせられた図を示す。
変換可能電池パックの例示的な一実施形態の斜視図である。
図16の変換可能電池パックに接続された低定格電圧工具の例示的な一実施形態の斜視図である。
変換可能電池パックの例示的な一実施形態に接続された中間定格電圧工具の例示的な一実施形態の斜視図である。
例示的な低定格電圧電動工具の電池コンセントの部分切欠き斜視図である。
例示的な中間定格電圧電動工具の電池コンセントの部分切欠き斜視図である。
例示的な変換可能電池パックに接続された例示的な中間定格電圧電動工具の部分切欠き斜視図である。
低電圧/高容量セル構成及び中間電圧/低容量セル構成における第1変換可能電池の例示的な単純化された回路図である。
低電圧/高容量セル構成及び中間電圧/低容量セル構成における第2変換可能電池の例示的な単純化された回路図である。
低電圧/高容量セル構成及び中間電圧/低容量セル構成における第3変換可能電池の例示的な単純化された回路図である。
低電圧/高容量セル構成及び中間定格電圧/低容量セル構成における第4変換可能電池の例示的な単純化された回路図である。
低電圧/高容量セル構成及び中間定格電圧/高容量セル構成における変換可能電池の例示的な単純化された包括的な回路図である。
例示的な変換可能電池パック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
例示的な変換可能電池の斜視図である。
図22bの拡大図である。
第1構成における例示的な変換可能電池の第2端子ブロック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
第2構成における例示的な変換可能電池の第2端子ブロック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
第3構成における例示的な変換可能電池の第2端子ブロック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
図23aに対応する例示的な変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の部分回路図部分ブロック図である。
図23bに対応する例示的な変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の部分回路図/部分ブロック図である。
図23cに対応する例示的な変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の部分回路図/部分ブロック図である。
例示的な変換可能電池パック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
例示的な変換可能電池の斜視図である。
図25bの拡大図である。
第1構成における例示的な変換可能電池の第2端子ブロック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
第2構成における例示的な変換可能電池の第2端子ブロック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
第3構成における例示的な変換可能電池の第2端子ブロック及び例示的なコンバータ要素の斜視図である。
図27aに対応する例示的な変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の部分回路図/部分ブロック図である。
図26bに対応する例示的な変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の部分回路図/部分ブロック図である。
図26cに対応する例示的な変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の部分回路図/部分ブロック図である。
変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の代替の例示的な一実施形態の部分回路図/部分ブロック図を示す。
変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の代替の例示的な一実施形態の部分回路図/部分ブロック図を示す。
変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の代替の例示的な一実施形態の部分回路図/部分ブロック図を示す。
変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の代替の例示的な一実施形態の部分回路図/部分ブロック図を示す。
変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の代替の例示的な一実施形態の部分回路図/部分ブロック図を示す。
変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の代替の例示的な一実施形態の部分回路図/部分ブロック図を示す。
変換可能電池パック及び例示的な中間定格電圧又は高定格電圧又は極高定格電圧電動工具の代替の例示的な一実施形態のブロック図を示す。
変換可能電池パックの代替の例示的な一実施形態のブロック図を示す。
低電圧/高容量セル構成及び中間電圧/低容量セル構成における変換可能電池の例示的な単純化された回路図を示す。
低電圧/高容量セル構成及び中間電圧/低容量セル構成における変換可能電池の例示的な単純化された回路図を示す。
低電圧/高容量セル構成及び中間定格電圧/高容量セル構成における変換可能電池の例示的な単純化された包括的な回路図を示す。
高電圧DC出力を生成するべくコンバータボックスを利用した電動工具システムの例示的な一代替実施形態を示す。
変換可能電池パックの例示的な一実施形態の図である。
図34の例示的な実施形態の別の図である。
図36a及び図36bは、第1セル構成及び第2セル構成における変換可能電池の例示的な一実施形態の回路図である。
図37a及び図37bは、第1セル構成及び第2セル構成における変換可能電池の別の例示的な実施形態の回路図である。
図34の例示的な実施形態の詳細部分図である。
変換可能電池パックと結合しうる例示的な電気装置の一部分の図である。
変換可能電池パックと結合しうる例示的な電気装置の一部分の図である。
変換可能電池パックと結合しうる例示的な電気装置の一部分の図である。
ハウジングの一部が除去された状態における変換可能電池パックの例示的な一実施形態の図である。
図41a及び図41bは、変換可能電池パックの第1構成及び変換可能電池パックの第2構成を示す図40の例示的な実施形態の図である。
コンバータ要素が除去された状態における図40の例示的な実施形態の図である。
図43a及び図43bは、電池パックの第1構成及び電池パックの第2構成を示す図42の例示的な実施形態の図である。
変換可能電池の例示的な一実施形態の側面図である。
変換可能電池の例示的な一実施形態の側面図である。
コンバータ要素の例示的な実施形態の図である。
コンバータ要素の例示的な実施形態の図である。
コンバータ要素の例示的な実施形態の図である。
コンバータ要素の例示的な実施形態の図である。
例示的な変換可能電池パックの変換プロセスの5つの例示的なステージにおける、端子ブロック、並びに例示的な変換可能電池パックの端子、接触パッドレイアウト、及び接点の例示的な一実施形態である。
例示的な変換可能電池パックの変換プロセスの5つの例示的なステージにおける、端子ブロック、並びに例示的な変換可能電池パックの端子、接触パッドレイアウト、及び接点の例示的な一実施形態である。
例示的な変換可能電池パックの変換プロセスの5つの例示的なステージにおける、端子ブロック、並びに例示的な変換可能電池パックの端子、接触パッドレイアウト、及び接点の例示的な一実施形態である。
例示的な変換可能電池パックの変換プロセスの5つの例示的なステージにおける、端子ブロック、並びに例示的な変換可能電池パックの端子、接触パッドレイアウト、及び接点の例示的な一実施形態である。
例示的な変換可能電池パックの変換プロセスの5つの例示的なステージにおける、端子ブロック、並びに例示的な変換可能電池パックの端子、接触パッドレイアウト、及び接点の例示的な一実施形態である。
例示的な変換可能電池パックのスイッチングネットワーク用の例示的な接続テーブルの表である。
変換可能電池パックの代替の例示的な一実施形態の図である。
変換可能電池パックの代替の例示的な一実施形態の図である。
変換可能電池パックと結合しうる電気装置の一部分の図である。
変換可能電池パックと結合しうる電気装置の一部分の図である。
変換可能電池パックと結合しうる電気装置の一部分の図である。
変換可能電池パックと結合しうる電気装置の一部分の図である。
電池パックハウジングが除去された状態における変換可能電池パックの例示的な一実施形態の図である。
電池パックハウジングが除去された状態における変換可能電池パックの例示的な一実施形態の図である。
電池パックハウジングが除去された状態における変換可能電池パックの例示的な一実施形態の図である。
変換可能電池パックの例示的な端子ブロック及び端子の図である。
図51の例示的な端子ブロック及び端子の、端子ブロックの一部分及び端子のサブセットの図である。
図51の例示的な端子ブロック及び端子の、端子ブロックの一部分及び端子のサブセットの図である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
図53の例示的な端子の組である。
図53の例示的な端子の組である。
図53の例示的な端子の組である。
図54の例示的な端子の代替図である。
図54の例示的な端子の代替図である。
図54の例示的な端子の代替図である。
図54の例示的な端子の代替図である。
第1係合位置における変換可能電池パックの例示的な電池端子及び電気装置の例示的な端子の図である。
第1係合位置における変換可能電池パックの例示的な電池端子及び電気装置の例示的な端子の図である。
第2係合位置における図56の例示的な電池端子及び例示的な電気装置端子の図である。
第2係合位置における図56の例示的な電池端子及び例示的な電気装置端子の図である。
第3係合位置における図56の例示的な電池端子及び例示的な電気装置端子の図である。
第3係合位置における図56の例示的な電池端子及び例示的な電気装置端子の図である。
電池パックハウジングが除去された状態における変換可能電池パックの代替の例示的な一実施形態の図である。
電池パックハウジングが除去された状態における変換可能電池パックの代替の例示的な一実施形態の図である。
電池パックハウジングが除去された状態における変換可能電池パックの代替の例示的な一実施形態の図である。
変換可能電池パックの例示的な端子ブロック及び端子の斜視図である。
図60の例示的な端子ブロック及び端子の、端子ブロックの一部分及び端子のサブセットの図である。
図60の例示的な端子ブロック及び端子の、端子ブロックの一部分及び端子のサブセットの図である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
変換可能電池パックの端子ブロックと結合しうる電気装置の例示的な端子ブロック及び端子である。
図62の例示的な端子の組である。
図62の例示的な端子の組である。
図62の例示的な端子の組である。
図63の例示的な端子の代替図である。
図63の例示的な端子の代替図である。
図63の例示的な端子の代替図である。
図63の例示的な端子の代替図である。
係合前の例示的な変換可能電池パックの電池端子の組及び例示的な電気装置の端子の組の図である。
第1係合位置における図65の例示的な電池端子の組及び例示的な電気装置端子の組の図である。
第2係合位置における図65の例示的な電池端子の組及び例示的な電気装置端子の組の図である。
変換可能電池パックの例示的な一実施形態の図である。
図68の例示的な電池パック及び例示的な中間定格電圧電動工具の工具足部の図である。
図68の例示的な電池パック及び例示的な中間定格電圧電動工具の工具足部の図である。
結合位置における図69の例示的な電池パック及び工具足部の図である。
図70の例示的な電池パック及び工具足部の断面図である。
図70の例示的な電池パック及び工具足部の断面図である。
図68の例示的な変換可能電池パックの分解図である。
図68の例示的な変換可能電池パックの電池の例示的な一実施形態の図である。
図73の例示的な電池の分解図である。
図73の例示的な電池のセルホルダ及び電池セルの側面図である。
図73の例示的な電池のセルホルダ及び電池セルの側面図である。
低定格電圧構成における本開示の例示的な電池の単純化された回路図である。
中間定格電圧構成における本開示の例示的な電池の単純化された回路図である。
低定格電圧構成における図73の例示的な電池の変換メカニズムの詳細図である。
中間定格電圧構成における図73の例示的な電池の変換メカニズムの詳細図である。
図73の例示的な電池の変換サブシステムの分解図である。
図79a、図79b、図79c、図79d、図79eは、図78のコンバータ要素及びコンバータ要素のスイッチング接点の図である。
図78の変換サブシステムの支持基板の図である。
図78の変換サブシステムの支持基板の図である。
図78の変換サブシステムの支持基板の図である。
図78の変換サブシステムの支持基板の図である。
図78の変換サブシステムの支持基板の製造ステップを示す。
図78の変換サブシステムの支持基板の製造ステップを示す。
図78の変換サブシステムの支持基板の製造ステップを示す。
図78の変換サブシステムの支持基板の製造ステップを示す。
図74の変換サブシステムの支持基板の平面図である。
図74の変換サブシステムの支持基板の代替平面図である。
図68の例示的な電池パックの単純化された回路図及びブロック図である。
図68の例示的な電池パックの単純化された回路図及びブロック図である。
図68の例示的な電池パックの単純化された回路図及びブロック図である。
低定格電圧構成から中間定格電圧構成に変換するのに伴う図68の例示的な電池パックの変換メカニズムの状態を示す。
低定格電圧構成から中間定格電圧構成に変換するのに伴う図68の例示的な電池パックの変換メカニズムの状態を示す。
低定格電圧構成から中間定格電圧構成に変換するのに伴う図68の例示的な電池パックの変換メカニズムの状態を示す。
低定格電圧構成から中間定格電圧構成に変換するのに伴う図68の例示的な電池パックの変換メカニズムの状態を示す。
低定格電圧構成から中間定格電圧構成に変換するのに伴う図68の例示的な電池パックの変換メカニズムの状態を示す。
低定格電圧構成から中間定格電圧構成に変換するのに伴う図68の例示的な電池パックの変換メカニズムの状態を示す。
図69の例示的な中間定格電圧工具の例示的な端子ブロックの斜視図を示す。
図69の例示的な中間定格電圧工具の例示的な端子ブロックの斜視図を示す。
図96の端子及び端子ブロックの正面図である。
図96の端子及び端子ブロックの正面図である。
図96の端子及び端子ブロックの背面図である。
図96の端子及び端子ブロックの背面図である。
図96の端子及び端子ブロックの平面図である。
図96の端子及び端子ブロックの平面図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換サブシステムを有する図73の例示的な電池の単純化された回路図及びブロック図である。
代替の例示的な変換可能電池パックである。
代替の例示的な変換可能電池パックである。
図96の電池パックの例示的な変換サブシステムを示す。
図96の電池パックの例示的な変換サブシステムを示す。
図96の電池パックの例示的な変換サブシステムを示す。
図96の電池パックの例示的な変換サブシステムを示す。
図96の電池パックの例示的な変換サブシステムを示す。
図96の電池パックの例示的な変換サブシステムを示す。
図96の電池パックの例示的な変換サブシステムを示す。
図30の変換サブシステムの例示的なコンバータ要素を示す。
図30の変換サブシステムの例示的なコンバータ要素を示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
代替の例示的な変換サブシステムを示す。
図103a、図103b、及び図103cは、代替例示的な変換サブシステムを示す。
低定格電圧構成における代替の例示的な変換システムを示す。
低定格電圧構成における代替の例示的な変換システムを示す。
中間定格電圧構成における図104の代替の例示的な変換システムを示す。
中間定格電圧構成における図104の代替の例示的な変換システムを示す。
変換可能電池パックを変換するためのシステムを示す。
変換可能電池パックを変換するためのシステムを示す。
変換可能電池パックを変換するためのシステムを示す。
変換可能電池パックを変換するためのシステムを示す。
変換可能電池パックを変換するためのシステムを示す。
変換可能電池パックを変換するためのシステムを示す。
変換可能電池パックを変換するためのシステムを示す。
従来の接点打ち抜き加工材を示す。
本開示の接点打ち抜き加工材を示す。
組み立てられた状態における図108の接点打ち抜き加工材を示す。
製品内における図109の接点打ち抜き加工材を示す。
AC/DC電源をAC/DC電動工具に結合するためのAC/DC電動工具インターフェイスの例示的な一実施形態を示す。
図111のAC/DC電動工具インターフェイスの内部図を示す。
図111のAC/DC電動工具インターフェイスの代替の内部図を示す。
AC/DC電動工具の例示的な一実施形態に結合された図111のAC/DC電動工具インターフェイスを示す。
AC/DC電動工具をAC電源及び/又はDC電池パック電源に結合するための電源インターフェイスの例示的な一実施形態を示す。
DC電池パック電源の例示的な一実施形態に結合された図115の電源インターフェイスを示す。
DC電池パック電源の2つの例示的な実施形態に結合された図115の電源インターフェイスを示す。
変換可能電池パックの変換可能電池の例示的な一実施形態の電子モジュールの部分回路図を示す。
図118の変換可能電池の電子モジュールの監視回路の例示的な一実施形態の部分回路図を示す。
図118の変換可能電池の電子モジュールの監視回路の一代替実施形態の部分回路図を示す。
変換可能電池パックの変換可能電池の代替の例示的な一実施形態の電子モジュールの部分回路図を示す。
図121の変換可能電池の電子モジュールの監視回路の例示的な一実施形態の部分回路図を示す。
図121の変換可能電池の電子モジュールの監視及び制御回路の例示的な一実施形態の部分回路図を示す。
例示的な変換可能電池パックの変換サブシステムの例示的な一実施形態を示す。
本発明のセルスイッチの例示的な一実施形態の部分回路図を示す。
本発明のセルスイッチの代替の例示的な一実施形態の部分回路図を示す。
本発明の変換可能電池パックの変換可能電池のスイッチングネットワークの例示的な一実施形態を示す。

実施例

0233

I.電動工具システム。
図1Aを参照すれば、一実施形態においては、電動工具システム1は、電動工具10の組(DC電動工具10A及びAC/DC電動工具10Bを含む)と、電源20の組(DC電池パック電源20A及びAC電源20Bを含む)と、電池パック充電器30の組と、を含む。電動工具、電源、及び電池パック充電器のそれぞれは、定格電圧を有するものと表現されうる。本出願において使用されている定格電圧は、文脈に応じて、公表電圧(advertised voltage)、動作電圧、公称電圧、又は最大電圧のうちの1つ又は複数を意味しうる。また、定格電圧は、単一の電圧、いくつかの個別の電圧、又は電圧の1つ若しくは複数の範囲を包含しうる。本出願において使用されている定格電圧は、これらの電圧のタイプのうちのいずれか又はこれらの電圧のタイプのうちのいずれかのものの範囲を意味しうる。

0234

公表電圧:電動工具、電池パック、及び充電器に関して、公表電圧は、一般に、ユーザーが、いずれの電動工具、電池パック、及び充電器が、互いに動作することになるのかについて通知されるように、製造者又は販売者により、これらの製品用のラベル、パッケージングユーザーマニュアル指示書広告マーケティング、又はその他のサポート文書上において表示される電圧を意味している。公表電圧は、いずれの電動工具、電池パック、及び充電器が、互いに動作することになるのかをユーザーに対して通知する数値的な電圧値を含んでもよく、又は、別の単語、フレーズ英数文字の組合せ、アイコン、若しくはロゴを含んでもよい。いくつかの実施形態においては、後述するように、電動工具、電池パック、又は充電器は、単一の公表電圧(例えば、20V)、公表電圧の範囲(例えば、20V〜60V)、又は複数の別個の公表電圧(例えば、20V/60V)を有しうる。また、更に後述するように、電動工具は、DC電源及びAC電源の両方と共に動作することになることを通知する表記(例えば、AC/DC又はAC/60V)を伴って広告又はラベル付与されてもよい。また、AC電源も、公表電圧を有するものと表現される場合があり、これは、所与の国において、一般的な用語法として、AC商用電源電圧であると一般に知られている電圧(例えば、米国における120VAC及び欧州における220VAC〜240VAC)である。

0235

動作電圧:電動工具の場合には、動作電圧は、一般に、電動工具、そのモーター、及びその電子構成要素が動作するように設計されている1つ又は複数のAC及び/又はDC電源の電圧又は電圧の範囲を意味している。例えば、120VAC/DC工具として広告されている電動工具は、92V〜132Vの動作電圧レンジを有しうる。また、電動工具の動作電圧は、電動工具に結合される複数の電源の動作電圧の集合体を意味しうる(例えば、120V電動工具は、直列状態において接続された2つの60V電池パックを使用して動作可能でありうる)。電池パック及び充電器の場合には、動作電圧は、電池パック又は充電器が動作するように設計されているDC電圧又はDC電圧の範囲を意味している。例えば、20V電池パック又は充電器として広告された電池パック又は充電器は、17V〜19Vの動作電圧レンジを有しうる。AC電源の場合には、動作電圧は、AC波形の電圧値の二乗平均(RMS:Root−Mean−Square)及び/又はAC波形の各正のハーフサイクル内における平均電圧を意味しうる。例えば、120VAC商用電源は、120VのRMS動作電圧及び108Vの平均正動作電圧を有するものと表現されうる。

0236

公称電圧:電池パックの場合には、公称電圧は、一般に、電池パックから出力される平均DC電圧を意味している。例えば、17V〜19Vの動作電圧を有する20V電池パックとして広告された電池パックは、18Vの公称電圧を有しうる。AC電源の場合には、動作電圧は、AC波形の電圧値の二乗平均(RMS)及び/又はAC波形の各正のハーフサイクル内における平均電圧を意味しうる。例えば、120VAC商用電源は、120VのRMS公称電圧及び108Vの平均正公称電圧を有すると表現されうる。

0237

最大電圧:電池パックの場合には、最大電圧は、電池パックの完全に充電された電圧を意味しうる。例えば、20V電池パックとして広告された電池パックは、20Vの完全に充電された最大電圧を有しうる。充電器の場合には、最大電圧は、電池パックが充電器によって充電されうる最大電圧を意味しうる。例えば、20V充電器は、20Vの最大充電電圧を有しうる。

0238

また、電動工具、電池パック、及び充電器の特定の構成要素は、それ自体が、電圧定格を有すると表現されてもよく、そのそれぞれは、公表電圧、動作電圧、公称電圧、又は最大電圧のうちの1つ又は複数を意味しうることにも留意されたい。これらの構成要素の各ものの定格電圧は、単一の電圧、いくつかの別個の電圧、又は電圧の1つ又は複数の範囲を包含しうる。これらの電圧定格は、電動工具、電池パック、及び充電器の定格電圧と同一であってもよく、又は、異なっていてもよい。例えば、電動工具のモーターは、モーターが動作するように設計されたその独自の動作電圧又は電圧の範囲を有するものと表現されうる。モーターの定格電圧は、電動工具の動作電圧又は電圧レンジと同一であってもよく、又は、異なっていてもよい。例えば、60V〜120Vの電圧定格を有する電動工具は、60V〜120Vの動作電圧を有するモーター又は90V〜100Vの動作電圧を有するモーターを有しうる。

0239

また、電動工具、電源、及び充電器は、電圧以外の特徴の定格を有してもよい。例えば、電動工具は、出力電力(例えば、引用によって包含される米国特許第7,497,275号明細書において記述されている最大ワット出力(MWO:Maximum Watts Out))などのモーターの性能又は所与の負荷条件下におけるモーターの速度の定格を有しうる。別の例においては、電池パックは、定格容量を有する場合があり、これは、電池パック内において保存される合計エネルギーを意味している。電池パックの定格容量は、個々のセルの定格容量と、セルが電気的に接続される方式と、に依存しうる。

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