CN1300442A - 热保护器 - Google Patents

Abstract

提供一种热保护器,它具有:一个固定板10,在其前端部具有固定触点11,后端部具有用以与外部连接的第一终端12;一个具有弹性的可移动板30,在弹性作用下使其前端部上的可移动触点36与固定触点11接触;用以与外部连接的第二终端50连到可移动板30的后端部;一个双金属板,其前端部与可移动板30啮合,用以在一个方向上驱动可移动板30,在超过预定温度时,通过逆转使可移动触点36与固定触点11分开,其中部分可移动板具有通过折迭形成的双层结构,由于双层结构的横截面的增大而大大减小了内阻。

Description

热保护器

技术领域

本发明关于热保护器，尤其关于宜用于用在便携式计算机上的二级电池组的热保护器。

背景技术

对装在计算机或类似设备上的二级电池组来说，通常采用镍-镉电池或镍-氢电池作为二级电池。在使用这种二级电池的二级电池组中，装有一种类型的热保护器，它的触点是采用双金属板逆转操作来打开的，这种保护器用作对过热、过载、短路等的保护装置。

上述热保护器具有符合要求的内阻，理由是在由于过载或短路而产生过大的电流时，由内阻产生的自热逆转操作双金属板。

近年来，二级电池已从镍-镉电池或镍-氢电池转为锂离子电池。锂离子电池要求精确的充-放电控制。因此，包括抗短路保护的控制已通过采用半导体的控制电路来做到。

然而，为了进一步增大安全性，需要另外使用一种不同于控制电路的安全装置。为此，在很多情况下，采用锂电池的电池组还装有热保护器。

用作装有锂电池的电池组的热保护器要求具有与普通热保护器不同的低的内阻。这种热保护器尤其要求对电流的低敏感性，换言之，要求在热保护器不由自热产生的操作的状态下，能引起流动的电流(下面称作不操作电流)比较大。

这样做的理由是，如果不操作电流较小，在锂电池充电停止时，热保护器在电池完全放电以前由于自热产生而操作，从而导致放电困难。

另一方面，随着近年来便携式计算机的性能的改进，要求增大二级电池组的容量。为此要求增大不操作电流，亦即增大载流容量。

为了增大不操作电流，必须减小热保护器的内阻。为此，可以考虑热保护器(终端的可移动的板等)的导电元件用低电阻材料制成。然而，减小内阻受到所选材料的限制，因此必须在结构上加以改进，从而更多地增大不操作电流。

本发明是有鉴于上述情况而产生的，因此本发明的目的是减小内阻以增大不操作电流。

发明的公开

本发明提供一种热保护器，它具有：一个固定板，在其前端部分具有固定触点，在其后部具有用以与外部连接的第一终端；一块可移动板，它具有弹性，通过该弹性作用使其前端部上的可移动触点与固定触点接触；一个用以与外部连接的第二终端连到可移动板的后端部分上，一块双金属板，其前端部与可移动板啮合，用以在一个方向上驱动可移动板，在超过预先温度时，通过逆转使可移动触点与固定触点分开，其中部分可移动板具有通过折迭而形成的双层结构，由于双层结构使横截面积的增大而大大减小了内阻。

该双层结构部分最好是除邻近可移动板的颈部部分外的部分。

本发明还提供了一种热保护器，它具有：一个固定板，其前端部分上具有固定触点，后端部分上具有用以与外部连接的第一终端；一个可移动板，它具有弹性，通过该弹性作用使可移动触点与固定触点接触，一个用以与外部连接的第二终端连到可移动板的后端部分上；一个双金属板，其前端部分与可移动板啮合，用以在一个方向上驱动可移动板，在超过预定温度时通过逆转使可移动触点与固定触点分开，其中可移动板的后端部分、双金属板的后端部分、用以与外部连接的第二终端的一端部分相互重迭并支撑，可移动板和用以与外部连接的第二终端在该重迭支撑部分上在离可移动触点较近的一个位置上相互电连接，从而大大地减小了电阻。

本发明还提供了一种热保护器，它具有：一个固定板，在其前端部分具有一个固定触点、后端部分具有用以与外部连接的第一终端；一个可移动板，它具有弹性，由于该弹性作用使其前端部分上的可移动触点与固定触点接触；一个用以与外部连接的第二终端连到可移动板的后端部分上；一个双金属板，其前端部分与可移动板啮合，用以在一个方向上驱动可移动板，在超过预定温度时，通过逆转使可移动触点与固定触点分开；其中可移动板的后端部分和用以与外部连接的一端部分相互重迭并支撑，双金属板的后端部分放置在重迭支撑部分的前部，可移动板和用以与外部连接的第二终端在该重迭支撑部分上靠近可移动触点的一个位置上相互电连接，从而大大减小了内阻。

可移动板、用以与外部连接的第一和第二终端每个均用电导率为50％IACS或更高的材料制成。用以与外部连接的第一和第二终端每个最好均由铜制成。

按照本发明，通过减小内阻，可增大不操作电流值，因此如果这种热保护器用到锂电池的二级电池组中，在锂电池充电而停止放电时，电流可完全切断，而导致的载流容量的增大可适应二级电池组的容量增大。

附图概述

图1是本发明的热保护器的一个实施例的纵向剖视图，

图2是沿图1中A-A线的剖视图，

图3是沿图1中箭头B的方向的视图，

图4是可移动板的透视图，

图5是可移动板的展开，

图6是双金属板的平面视图，

图7是一个平面视图，它表示可移动板相对于与外部连接的第二终端的连接位置，

图8表示本发明另一实施例的纵向剖视图。

实施本发明的最佳模式

图1是本发明的热保护器的纵向剖视图。图2是沿图1中A-A线的剖视图，图3是沿图1中B向的视图。

正如图1所示，这种热保护器具有一种结构，其中一块可移动板30、一个双金属片40和用以与外部连接的第二终端50依次安置在一个支撑块20上，支撑块20固定到固定板10上，这些元件罩在一个树脂制的罩60中。

由导电材料制成的固定板10做成具有在一个端部(前端部)上的固定触点11。在固定板10的另一端部做成具有用以与外部连接的第一终端12。由电绝缘材料制成的支撑块20做成具有在前端部上的凸起部分21，还做成具有在后端部的柱形部分22。

由导电并具有弹性的材料制成的可移动板30包括如图4所示的可移动部分31、一个从可移动部分31的后端延伸的支撑部分32和从支撑部分32的后端凸出的连接部分33。

可移动板30的可移动部分31的两侧具有双层结构部分34。该双层结构部分34是由图5所示的展开件沿箭头所示方向(指向下表面侧)折迭的折迭件35形成。

可移动部分31在其最邻近的支撑部分32侧的端部形成一个最邻近的颈部31a，它的宽度朝支撑部分32逐步减小。双层结构部分34形成在包括最邻近的颈部31a的部分中。因此，即使由于双层结构部分34增大了可移动部分31的刚度，该可移动部分31仍能偏向一边地自由移动。

另一方面，在可移动部分31的前端部具有可移动的触点36，还具有在可移动触点36的支撑部分侧上的辅助孔37。另外，一个支撑孔38形成在支撑部分32的中部。

如图6所示，双金属板40包括一个逆转操作部分41、一个从逆转操作部分41的后端延伸的支撑部分42、和从支撑部分42的后端凸出的连接部分43。

双金属板40的前端部与形成在可移动板30的前端上的啮合凸件39松松地啮合，从而使支撑部分42和其连接部分43分别迭合在可移动板30的支撑部分32和连接部分33上。在支撑板42的中部具有一个与可移动板30上的支撑孔38相对应的支撑孔44。

用以与外部连接的第二终端50的前端部分弯成截面为U字形，该终端50安置成其前端部的下表面与支撑部分42和双金属板40的连接部分43的上表面产生接触。终端50的前端部做成具有支撑孔51。

正如图1所示，分别用于可移动板30、双金属板40和与外部连接的终端的支撑孔38、44和51与支撑块20的柱状部分啮合。

支撑块22的顶部采用热变形方法装到支撑孔51的大直径部分中，因此，可移动板30、双金属板40和用于与外部连接的终端50由柱状部分22牢固地支撑住。

在这种状态下，可移动触点36由可移动板30的弹性压在固定触点11上，固定的支撑块20的凸起部分21位于可移动板30的辅助孔37中。

可移动板30的连接部分33和双金属板40的连接部分43通过点焊或其它方法在点P1处电连接到与外部连接的第二终端50上。因此，在图1所示的状态中，触点11和36和与外部连接的第一终端12和第二终端50接触，电流通过第一触点11、可移动触点36、可移动板30和双金属板40的连接部分43进行传导。

第一终端12和第二终端50的后端部凸出罩外，终端12和50伸出的罩60上的开口用树脂70灌封。

当本实施例的热保护器装在图中未示出的小型计算机的电池组中时，电池组中的二级电池的负载电流通过可移动板在终端12和50之间流动。当负载电流由于负载的短路等原因而超常增大时，可移动板30由于内阻而产生热量，导致双金属板40的温度上升。

当双金属板40的温度上升到一个预定的逆转温度时，双金属板40的逆转操作部分41立即逆向操作，变形成凹形。因此，双金属板40的前端以支撑块20的凸起部分21作为支点向上升起。因此可移动板30的前端部通过啮合凸件39升起，从而使可移动触点36与固定触点11分开。结果中断了在终端12和50之间流动的不正常的负载电流。

如上所述，按照上述实施例的热保护器具有装在可移动板30的可移动部分31两侧上双层结构部分34，该部分34具有较大的横截面积。因此，减小了可移动板30的内阻，通过减小终端12和50之间的电阻、该热保护器的内阻可大大减小。

按照这种热保护器，其中可移动板30具有低的内阻，由于不操作电流较大，对电流的敏感性较低，因此，如果这种热防护器用于锂电池的二级电池组上时，在切断电荷以给锂电池充电时，能完全切断电流。同时载流容量产生的增大能适应二级电池组的容量增大。

在上述实施例的热保护器中，可移动板30、双金属板40和用于与外部连接的第二终端50在图1所示的P1点相互电连接，如果这些元件在如图7所示的P2点连接，由于下面所述的原因，终端12和50之间的电阻可更加减少。

由于上述连接点P2位于靠近支撑部分42的可移动触点36，它比一般的连接点P1离触点36的距离近距离L。当可移动板30和终端50在该连接点P2相互电连接时，第二终端50中的电路长度与一般构形相比增加L，另一方面可移动板30的电路长度减少L。

由于可移动板30的厚度(横截面积)远小于第二终端50的厚度，前者每个单位长度上的电阻远高于后者。因此，如果连接点P2设在上述位置，就减小了具有高电阻的可移动板30的电路长度，这样就大大减小了终端12和50之间的电阻。

用于将可移动板30和终端50在上述点P2相互连接的方法不仅限于点焊，例如，该连接方法可采用终端50具有伸向可移动板30的凸件，可移动板30做成具有一个孔，凸件穿过该孔，在凸件插入孔后，对从孔中凸出的凸件的顶端加压，使它变形，通过变形或铆接使可移动板30连到终端50上。

如上所述，在可移动板30在点P2处连到终端50上的情况下，连接点P1就不必要了。然而，如果在P1点作附加的连接，连接的可靠性就会大大增加。

在图7所示的实施例中，采用具有双层结构部分34的可移动板30。然而即使在原来的没有双层结构部分34的板上，在P2点将可移动板连到终端50上也可大大减少其内阻。

在图1所示的实施例中，采用了如图6所示的形状的双金属板40，双金属板40的支撑部分42和连接部分43固定在可移动板30和终端50之间。然而，也可采用如图8所示的没有支撑部分42和连接部分43的双金属板40’。在此情况下，双金属板40’的后端部插在由终端50的弯曲部分和可移动板30形成的间隙80中。

虽然通过结构上的改进减小了终端12和50之间的电阻，该电阻还是取决于导电元件的材料。因此下面将说明导电元件的材料。

在一般的热保护器中，可移动板、固定板、终端等导电元件、每个均用约20％IACS(例如黄铜)的材料制成，以此为导电元件提供所需要的内阻。IACS是国际韧化铜标准的缩写。％IACS指的是标准韧化铜导线的电导率的百分比。

另一方面，在本发明的热保护器中，可移动板30由50％IACS或更高(如铍铜11合金)的材料制成，固定板10、与外部连接的第一终端12和50每个均用电导率为98％IACS和更高的铜制成。

用这种材料制成的导电元件、加上上述结构上的改进，可大大减小终端12和50之间的电阻。尤其在图1或7所示的热保护器的导电元件由上述材料制成时，在终端12和50之间的电阻可降至2mΩ或更低。

上述电阻的降低使上述不操作电流增大。对图1或7所示的热保护器来说，在60℃时的不操作电流增加到10A或更大。

工业实用性

在本发明的热保护器中，由于不操作电流值较大，对电流的敏感性较低，因此，如果这种热保护器用于锂电池的二级电池组中，在锂电池充电时切断电流时，可完全切断电流。另外，载流容量所产生的增大可适应二级电池组的容量的增大。

Claims (6)

1．一种热保护器，具有：一块固定板，在其前端部分带有固定触点、在其后端部分有用以与外部连接的第一终端；一块可移动板，它具有弹性，由于弹性作用使其前端部分中的可移动触点与上述固定触点接触；一个用以与外部连接的第二终端连到上述可移动板的后端部分上；一个双金属板，其前部与上述可移动板啮合，在超过预定的温度时，用以在一个方向驱动上述可移动板，通过逆转使上述可移动触点与上述固定触点分开，

其中，部分上述可移动板具有通过折迭而提供的双层结构，由于上述双层结构增大了横截面积，因此大大减小了内阻。

2．按照权利要求1的热保护器，其中在除上述可移动板的邻近颈部外的部分上提供上述双层结构部分。

3．一种热保护器，具有：一块固定板，在其前端部分具有固定触点，在其后端部分具有用以与外部连接的第一终端；一块可移动板，它具有弹性，从而由于弹性作用使其前端部分的可移动触点与上述固定触点接触；一个用以与外部连接的第二终端连到上述可移动板的后端部分上；一块双金属板，其前端与上述可移动板啮合，用以在一个方向上驱动上述可移动板，在超过预定温度时，通过逆转使上述可移动触点与上述固定触点分开。

其中，上述可移动板的后端部分、上述双金属板的后端部分、和用以与外部连接的上述第二终端的一个端部相互重迭和支撑，上述可移动板和用以与外部连接的上述第二终端在重迭支撑部分上靠近上述可移动触点的位置相互电连接，从而大大减小了内阻。

4．一种热保护器，具有：一块固定板，在其前端部分具有固定触点，在其后端部分具有用以与外部连接的第一终端；一块可移动板，它具有弹性，从而由于该弹性使其前端部分上的可移动触点与上述固定触点接触；一个用以与外部连接的第二终端连到上述可移动板的后端部上；一块双金属板，其前端部分与上述可移动板啮合，用以在一个方向上驱动上述可移动板，从而在超过预定温度时，通过逆转使上述可移动触点与上述固定触点分开，

其中，上述可移动板的后端部分和用以与外部连接的上述第二终端的一端部分相互重迭和支撑，上述双金属板的后端部分放置在该重迭支撑部分的前部，上述可移动板和用以与外部连接的上述第二终端在上述重迭部分上的离上述可移动触点较近的一个位置上相互电连接，从而大大减小了内阻。

5．按照权利要求1,3和4中任何一个的热保护器，其中上述可移动板、用以与外部连接的第一终端和第二终端每个均用电导率为50％IACS或更高的材料制成。

6．按照权利要求1、3、4和5的任何一个的热保护器，其中用以与外部连接的上述第一和第二终端均由铜制成。

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