CN116344290A - 一种熔断器及其过流保护和复位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种熔断器及其过流保护和复位方法，该熔断器包括壳体、第一熔体和第二熔体，所述第一熔体与所述第二熔体分别从所述壳体第一方向的两侧插入所述壳体中；所述壳体设有预先填充保护气体的密封腔，所述壳体能够沿第一方向伸长或收缩；第一状态下，所述第一熔体与所述第二熔体抵触连接；第二状态下，所述第一熔体与所述第二熔体断触；所述保护气体受热膨胀，所述壳体沿第一方向伸长，从第一状态切换至第二状态；保护气体冷却后收缩，壳体沿第一方向收缩，恢复第一状态，不需要更换第一熔体和第二熔体，熔断器可以反复使用，且电路的断开与导通通过保护气体和壳体的热胀冷缩实现，无需增加其他装置，结构简单小巧，占用空间少。

Description

一种熔断器及其过流保护和复位方法

技术领域

本发明涉及电池包电路保护装置技术领域，尤其涉及一种熔断器及其过流保护和复位方法。

背景技术

现有电池包为了在电路发生故障或者异常进行应急处理，通常在回路中设置熔断器。熔断器是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，得以断开电路的一种电器。当电路发生故障或者异常时，伴随着电流不断升高，在回路中设置的熔断器可以断开电路，起到保护电路的作用。现有熔断器一般是一次性的，当电路发生故障或者异常时，熔断器的熔体会被熔化，如果要恢复电路导通，需要更换熔断器，更换熔断器比较耗时耗力，且成本较高。

针对上述问题，现有技术中公开号为CN109524279B的中国发明专利公开了一种节能熔断器，电流的大小与磁场大小成正比，从而当电路出现过载问题的时候，磁力相应的也会变大，利用磁吸引力克服弹簧弹力，在联动结构的配合下，使得电路自动断开，断开后联动机构在弹簧弹力下复位使电路导通，可以重复使用，但是该方案中，不仅需要电磁铁和线圈，还需要设置弹簧，结构复杂，占用空间大。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种熔断器，通过所述壳体能够沿第一方向伸长或收缩，以使得所述第一熔体与所述第二熔体相互远离实现断触或者相互靠近实现抵触连接，实现电路的断开与导通，第一熔体和第二熔体无需更换，熔断器可以反复使用，结构简单小巧，占用空间少。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种熔断器，用于电池包，其特征在于，包括壳体、第一熔体和第二熔体，其中：

所述第一熔体与所述第二熔体分别从所述壳体第一方向的两侧插入所述壳体中；

所述壳体设有预先填充保护气体的密封腔，所述壳体能够沿第一方向伸长或收缩；

第一状态下，所述第一熔体与所述第二熔体抵触连接；

第二状态下，所述第一熔体与所述第二熔体断触；

所述保护气体受热膨胀，所述壳体沿第一方向伸长，从第一状态切换至第二状态；

所述保护气体冷却后收缩，所述壳体沿第一方向收缩，恢复第一状态。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述壳体沿第一方向的侧面设置有伸缩部，所述伸缩部的外表面呈波浪形状。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括支撑骨架，所述支撑骨架设置于所述密封腔中，所述支撑骨架包括骨架本体，所述骨架本体设置有第一导向部和第二导向部，所述第一熔体搭接于所述第一导向部，所述第二熔体搭接于所述第二导向部。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述支撑骨架还包括定位柱，所述定位柱凸出所述骨架本体设置，所述定位柱分别与所述第一熔体和所述第二熔体连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述定位柱包括第一圆柱和第二圆柱，所述第一圆柱位于所述第二圆柱与所述骨架本体之间，所述第一圆柱的直径大于所述第二圆柱的直径；所述第一熔体靠近所述第二熔体的一端设置有第一腰形孔，所述第一腰形孔的长度方向平行于所述壳体的第一方向，所述第一圆柱穿过所述第一腰形孔；所述第二熔体靠近所述第一熔体的一端设置有第二腰形孔，所述第二腰形孔的长度方向平行于所述壳体的第一方向，所述第二圆柱穿过所述第二腰形孔。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述骨架本体的纵截面为六边形，所述第一导向部和所述第二导向部为所述骨架本体对称的两个面。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一熔体设置有第一折弯部，所述第一折弯部与所述第一导向部搭接的位置与所述第一导向部形状相适配；所述第二熔体设置有第二折弯部，所述第二折弯部与所述第二导向部搭接的位置与所述第二导向部形状相适配。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第二熔体上设置有连接片，所述连接片与所述第一熔体相互远离实现断触或者相互靠近实现抵触连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述壳体设置有第一安装孔和第二安装孔，所述第一熔体的一端穿过所述第一安装孔插入所述密封腔中，所述第一熔体与所述第一安装孔之间的缝隙通过涂胶密封；所述第二熔体的一端穿过所述第二安装孔插入所述密封腔中，所述第二熔体与所述第二安装孔之间的缝隙通过涂胶密封。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括正极触刀和负极触刀，所述正极触刀和所述负极触刀分别位于所述壳体第一方向的两侧，所述正极触刀与所述第一熔体的另一端连接，所述负极触刀与所述第二熔体的另一端连接。

第二方面，本发明提出了一种所述的熔断器的过流保护和复位方法，包括：

步骤S101：所述第一熔体与所述第二熔体通过的电流超过预设阈值，所述第一熔体与所述第二熔体产生大量热量；

步骤S102：所述密封腔内的保护气体受热膨胀，推动所述壳体沿第一方向伸长，所述第一熔体与所述第二熔体断触；

步骤S103：所述保护气体冷却后收缩，所述壳体沿第一方向收缩，所述第一熔体与所述第二熔体抵触连接。

本发明的熔断器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置密封腔内充有保护气体，第二状态下，第一熔体和第二熔体通过的电流超过预设阈值，产生的大量热量使保护气体受热膨胀，所述壳体沿第一方向伸长，带动第一熔体与所述第二熔体相互远离实现断触，使电路断开，电路断开后，第一熔体和第二熔体无电流通过，不再产生热量，保护气体逐渐冷却收缩，所述壳体沿第一方向收缩，带动第一熔体与所述第二熔体相互靠近实现抵触连接，使电路导通，第一熔体和第二熔体无需更换，熔断器可以反复使用，且电路的断开与导通通过保护气体和壳体的热胀冷缩实现，无需增加其他装置，结构简单小巧，占用空间少；

(2)通过所述壳体沿第一方向的侧面设置有伸缩部，实现壳体的定向伸长或收缩，实现第一熔体和第二熔体的断触或抵触；

(3)通过设置所述第一熔体搭接于所述第一导向部，所述第二熔体搭接于所述第二导向部，对第一熔体和第二熔体的运动进行导向，确保第一熔体与第二熔体在运动过程中能够实现抵触或断触，提高装置的稳定性；

(4)通过设置定位柱包括第一圆柱和第二圆柱，所述第一圆柱穿过所述第一腰形孔，第二圆柱穿过第二腰形孔，对第一熔体和第二熔体的运动方向和幅度进行限位，精准控制移动幅度，避免移动距离过大无法复原，确保第一熔体与第二熔体在运动过程中能够实现抵触或断触，提高装置的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的熔断器的立体图；

图2为本发明的熔断器的剖视图；

图3为本发明的壳体和支撑骨架的立体图(壳体剖视)；

图4为本发明的第一熔体的立体图；

图5为本发明的第二熔体的立体图；

图6为本发明的熔断器的工作方法的流程示意图。

以上附图中的附图标记为：100-密封腔；1-壳体，11-伸缩部，12-第一安装孔，13-第二安装孔；2-第一熔体，21-第一腰形孔，22-第一折弯部；3-第二熔体，31-第二腰形孔，32-第二折弯部，33-连接片；4-支撑骨架，41-骨架本体，411-第一导向部，412-第二导向部，42-定位柱，421-第一圆柱，422-第二圆柱；5-正极触刀；6-负极触刀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参照图1-图5所示，本发明实施例提出了一种熔断器，用于电池包，包括壳体1、第一熔体2和第二熔体3，其中：

所述第一熔体2与所述第二熔体3分别插入所述壳体1中，且分别位于所述壳体1第一方向的两侧；

所述壳体1的内部为中空的密封腔100，所述密封腔100内充有保护气体，所述壳体1能够沿第一方向伸长或收缩；

第一状态下，所述第一熔体2与所述第二熔体3抵触连接；第一状态即为电池包的电路处于正常工作状态；

第二状态下，所述第一熔体2与所述第二熔体3通过的电流超过预设阈值，产生的大量热量使所述保护气体受热膨胀，所述壳体1沿第一方向伸长，以使得所述第一熔体2与所述第二熔体3相互远离实现断触；第二状态是指电池包的电路发生故障或者异常，伴随着电流不断升高，预设阈值可以根据实际电路用到的电流进行设置；

所述保护气体冷却后收缩，所述壳体1沿第一方向收缩，所述第一熔体2与所述第二熔体3相互靠近实现抵触连接，恢复第一状态。

本实施例中，所述第一方向可以是长度方向或者宽度方向，壳体1为橡胶材质，保护气体一般为氦气或氮气，通过设置密封腔100内充有保护气体，第一熔体2和第二熔体3一般由纯金属或合金导电材料制成，本方案中优选采用铝或者铜材质，导热效果更好。第一熔体2和第二熔体3通过较大电流时，产生的热量使保护气体受热膨胀，所述壳体1沿第一方向伸长，带动第一熔体2与所述第二熔体3相互远离实现断触，使电路断开，电路断开后，第一熔体2和第二熔体3无电流通过，不再产生热量，保护气体逐渐冷却收缩，所述壳体1沿第一方向收缩，带动第一熔体2与所述第二熔体3相互靠近实现抵触连接，使电路导通。

本发明实施例提出的熔断器，通过所述壳体1能够沿第一方向伸长或收缩，以使得所述第一熔体2与所述第二熔体3相互远离实现断触或者相互靠近实现抵触连接，实现电路的断开与导通，第一熔体2和第二熔体3无需更换，熔断器可以反复使用，且电路的断开与导通通过保护气体和壳体1的热胀冷缩实现，无需增加其他装置，结构简单小巧，占用空间少。

本实施例提出的熔断器，不仅可以用于电池包中，还可以应用于其他需要对电路进行保护的装置中。

在一个实施例中，如图3所示，所述壳体1沿第一方向的侧面设置有伸缩部11，所述伸缩部11的外表面呈波浪形状。所述壳体1沿第一方向的两个侧面对称设置有伸缩部11，通过设置伸缩部11，伸缩部11在加热时可膨胀伸长，冷却时恢复到原有长度，实现壳体1的定向伸长或收缩，实现第一熔体2和第二熔体3的断触或抵触。

在一个实施例中，如图3所示，所述熔断器还包括支撑骨架4，所述支撑骨架4设置于所述密封腔100中，所述支撑骨架4包括骨架本体41，所述骨架本体41设置有第一导向部411和第二导向部412，所述第一熔体2搭接于所述第一导向部411，所述第二熔体3搭接于所述第二导向部412。骨架本体41材质为PP(聚丙烯)或者PE(聚乙烯)，可以采用注塑成型。通过设置所述第一熔体2搭接于所述第一导向部411，所述第二熔体3搭接于所述第二导向部412，对第一熔体2和第二熔体3的运动进行导向，确保第一熔体2与第二熔体3在运动过程中能够实现抵触或断触，提高装置的稳定性。

在一个实施例中，如图3所示，所述支撑骨架4还包括定位柱42，所述定位柱42凸出所述骨架本体41设置，所述定位柱42分别与所述第一熔体2和所述第二熔体3连接。通过设置定位柱42，对第一熔体2和第二熔体3的运动方向进行限位，确保第一熔体2与第二熔体3在运动过程中能够实现抵触或断触，提高装置的稳定性。

在一个具体实施例中，如图3所示，所述定位柱42包括第一圆柱421和第二圆柱422，所述第一圆柱421位于所述第二圆柱422与所述骨架本体41之间，所述第一圆柱421的直径大于所述第二圆柱422的直径；所述第一熔体2靠近所述第二熔体3的一端设置有第一腰形孔21，所述第一腰形孔21的长度方向平行于所述壳体1的第一方向，所述第一圆柱421穿过所述第一腰形孔21；所述第二熔体3靠近所述第一熔体2的一端设置有第二腰形孔31，所述第二腰形孔31的长度方向平行于所述壳体1的第一方向，所述第二圆柱422穿过所述第二腰形孔31。通过所述第一圆柱421穿过所述第一腰形孔21，第二圆柱422穿过第二腰形孔31，对第一熔体2和第二熔体3的运动方向和幅度进行限位，精准控制移动幅度，避免移动距离过大无法复原，确保第一熔体2与第二熔体3在运动过程中能够实现抵触或断触，提高装置的稳定性。

在一个实施例中，如图3所示，所述骨架本体41的纵截面为六边形，所述第一导向部411和所述第二导向部412为所述骨架本体41对称的两个面。通过设置所述骨架本体41的纵截面为六边形，顶面和底面分别与伸缩部11平行，顶面的相邻两个面分别作为第一导向部411和第二导向部412，底面相邻的两个面分别作为第一导向部411和第二导向部412，分别对两组第一熔体2和两组第二熔体3进行导向，并且对第一熔体2和第二熔体3起支撑作用，防止第一熔体2和第二熔体3发热后产生弯塌。

在一个实施例中，如图4和图5所示，所述第一熔体2设置有第一折弯部22，所述第一折弯部22与所述第一导向部411搭接的位置与所述第一导向部411形状相适配；所述第二熔体3设置有第二折弯部32，所述第二折弯部32与所述第二导向部412搭接的位置与所述第二导向部412形状相适配。通过设置第一折弯部22和第二折弯部32，可以增加第一熔体2和第二熔体3的抗拉强度，在拉伸和收缩时能够起到刚性连接的效果。

在一个实施例中，如图5所示，所述第二熔体3上设置有连接片33，所述连接片33与所述第一熔体2相互远离实现断触或者相互靠近实现抵触连接。在伸缩部11伸长时，所述连接片33与所述第二熔体3相互远离实现断触，断开电路，第一熔体2和第二熔体3不再有电流通过因而不会再发热，使第一熔体1和第二熔体2不会大量熔化变形，确保第一熔体2和第二熔体3能够复原，在伸缩部11收缩时，所述连接片33与所述第二熔体3相互靠近实现抵触连接，导通电路。

在一个实施例中，如图3所示，所述壳体1设置有第一安装孔12和第二安装孔13，所述第一熔体2的一端穿过所述第一安装孔12插入所述密封腔100中，所述第一熔体2与所述第一安装孔12之间的缝隙通过涂胶密封；所述第二熔体3的一端穿过所述第二安装孔13插入所述密封腔100中，所述第二熔体3与所述第二安装孔13之间的缝隙通过涂胶密封。通过所述第一熔体2的一端穿过所述第一安装孔12插入所述密封腔100中，所述第二熔体3的一端穿过所述第二安装孔13插入所述密封腔100中，使第一熔体2和第二熔体3便于在密封腔100外与导电零部件进行连接，且缝隙通过涂胶密封，确保了密封腔100的密封性。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述熔断器还包括正极触刀5和负极触刀6，所述正极触刀5和所述负极触刀6分别位于所述壳体1第一方向的两侧，所述正极触刀5与所述第一熔体2的另一端连接，所述负极触刀6与所述第二熔体3的另一端连接。通过所述正极触刀5与所述第一熔体2的另一端连接，所述负极触刀6与所述第二熔体3的另一端连接，便于熔断器连接导线，便于熔断器的拆卸和安装，提高装置的便利性。

所述熔断器的工作原理是：电路发生故障或者异常后，第一熔体2和第二熔体3会通过较大电流，产生的热量使保护气体受热膨胀，伸缩部11伸长，带动第一熔体2与所述第二熔体3相互远离实现断触，使电路断开；电路断开后，第一熔体2和第二熔体3无电流通过，不再产生热量，保护气体逐渐冷却收缩，伸缩部11收缩，带动第一熔体2与所述第二熔体3相互靠近实现抵触连接，使电路导通，该熔断器起熔断作用后不用更换，待温度恢复至常温后自动复原，节省成本，提升效率。

基于同一发明构思，本发明实施例提出了一种上面所述的熔断器的过流保护和复位方法，如图6所示，包括：

步骤S101：所述第一熔体2与所述第二熔体3通过的电流超过预设阈值，所述第一熔体2与所述第二熔体3产生大量热量；

步骤S102：所述密封腔100内的保护气体受热膨胀，推动所述壳体1沿第一方向伸长，所述第一熔体2与所述第二熔体3断触；

步骤S103：所述保护气体冷却后收缩，所述壳体1沿第一方向收缩，所述第一熔体2与所述第二熔体3抵触连接。

本发明实施例提出的熔断器的工作方法，所述第一熔体2与所述第二熔体3通过的电流超过预设阈值，产生的大量热量使所述保护气体受热膨胀，所述壳体1沿第一方向伸长，进入第二状态，所述第二状态下，所述第一熔体2与所述第二熔体3断触，电路断开；所述第一熔体2与所述第二熔体3不再产生热量，所述保护气体冷却后收缩，所述壳体1沿第一方向收缩，恢复第一状态，电路导通，第一熔体2和第二熔体3无需更换，熔断器可以反复使用，且电路的断开与导通通过保护气体和壳体1的热胀冷缩实现，无需增加其他装置，结构简单小巧，占用空间少。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熔断器，用于电池包，其特征在于，包括壳体(1)、第一熔体(2)和第二熔体(3)，其中：

所述第一熔体(2)与所述第二熔体(3)分别从所述壳体(1)第一方向的两侧插入所述壳体(1)中；

所述壳体(1)设有预先填充保护气体的密封腔(100)，所述壳体(1)能够沿第一方向伸长或收缩；

第一状态下，所述第一熔体(2)与所述第二熔体(3)抵触连接；

第二状态下，所述第一熔体(2)与所述第二熔体(3)断触；

所述保护气体受热膨胀，所述壳体(1)沿第一方向伸长，从第一状态切换至第二状态；

所述保护气体冷却后收缩，所述壳体(1)沿第一方向收缩，恢复第一状态。

2.如权利要求1所述的熔断器，其特征在于，所述壳体(1)沿第一方向的侧面设置有伸缩部(11)，所述伸缩部(11)的外表面呈波浪形状。

3.如权利要求2所述的熔断器，其特征在于，还包括支撑骨架(4)，所述支撑骨架(4)设置于所述密封腔(100)中，所述支撑骨架(4)包括骨架本体(41)，所述骨架本体(41)设置有第一导向部(411)和第二导向部(412)，所述第一熔体(2)搭接于所述第一导向部(411)，所述第二熔体(3)搭接于所述第二导向部(412)。

4.如权利要求3所述的熔断器，其特征在于，所述支撑骨架(4)还包括定位柱(42)，所述定位柱(42)凸出所述骨架本体(41)设置，所述定位柱(42)分别与所述第一熔体(2)和所述第二熔体(3)连接。

5.如权利要求4所述的熔断器，其特征在于，所述定位柱(42)包括第一圆柱(421)和第二圆柱(422)，所述第一圆柱(421)位于所述第二圆柱(422)与所述骨架本体(41)之间，所述第一圆柱(421)的直径大于所述第二圆柱(422)的直径；所述第一熔体(2)靠近所述第二熔体(3)的一端设置有第一腰形孔(21)，所述第一腰形孔(21)的长度方向平行于所述壳体(1)的第一方向，所述第一圆柱(421)穿过所述第一腰形孔(21)；所述第二熔体(3)靠近所述第一熔体(2)的一端设置有第二腰形孔(31)，所述第二腰形孔(31)的长度方向平行于所述壳体(1)的第一方向，所述第二圆柱(422)穿过所述第二腰形孔(31)。

6.如权利要求3所述的熔断器，其特征在于，所述骨架本体(41)的纵截面为六边形，所述第一导向部(411)和所述第二导向部(412)为所述骨架本体(41)对称的两个面；所述第一熔体(2)设置有第一折弯部(22)，所述第一折弯部(22)与所述第一导向部(411)搭接的位置与所述第一导向部(411)形状相适配；所述第二熔体(3)设置有第二折弯部(32)，所述第二折弯部(32)与所述第二导向部(412)搭接的位置与所述第二导向部(412)形状相适配。

7.如权利要求1-6任一项所述的熔断器，其特征在于，所述第二熔体(3)上设置有连接片(33)，所述连接片(33)与所述第一熔体(2)相互远离实现断触或者相互靠近实现抵触连接。

8.如权利要求7所述的熔断器，其特征在于，所述壳体(1)设置有第一安装孔(12)和第二安装孔(13)，所述第一熔体(2)的一端穿过所述第一安装孔(12)插入所述密封腔(100)中，所述第一熔体(2)与所述第一安装孔(12)之间的缝隙通过涂胶密封；所述第二熔体(3)的一端穿过所述第二安装孔(13)插入所述密封腔(100)中，所述第二熔体(3)与所述第二安装孔(13)之间的缝隙通过涂胶密封。

9.如权利要求8所述的熔断器，其特征在于，还包括正极触刀(5)和负极触刀(6)，所述正极触刀(5)和所述负极触刀(6)分别位于所述壳体(1)第一方向的两侧，所述正极触刀(5)与所述第一熔体(2)的一端连接，所述负极触刀(6)与所述第二熔体(3)的一端连接。

10.一种权利要求1-9任一项所述的熔断器的过流保护和复位方法，其特征在于，包括：

步骤S101：所述第一熔体(2)与所述第二熔体(3)通过的电流超过预设阈值，所述第一熔体(2)与所述第二熔体(3)产生大量热量；

步骤S102：所述密封腔(100)内的保护气体受热膨胀，推动所述壳体(1)沿第一方向伸长，所述第一熔体(2)与所述第二熔体(3)断触；

步骤S103：所述保护气体冷却后收缩，所述壳体(1)沿第一方向收缩，所述第一熔体(2)与所述第二熔体(3)抵触连接。

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