CN209994088U - 一种自恢复保险丝模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自恢复保险丝模组，包括1个以上的PTC热敏电阻、PCB板、导线、外壳，该导线相接于PCB板，所述PTC热敏电阻的引脚焊接于PCB板，使每个PTC热敏电阻彼此之间并联以组成并联模组，所述外壳具有一容纳腔，并联模组封装于容纳腔，形成一个一体式封装体，此结构稳固，布局简单，使用方便，此种并联组合的方式使其普遍适用于中电压下的大电流产品保护。基于PTC热敏电阻的工作原理，此种自恢复保险丝模组能够实现电路自恢复，并且由于此自恢复保险丝模组是功率器件，将其应用于轻型动力锂电池组的主路上直接管控电池组充电过流、放电过流和温度报警，能够避免轻型动力锂电池组温度报警管控失控的隐患。

Description

一种自恢复保险丝模组

技术领域

本实用新型涉及新能源领域技术，具体涉及锂离子电池制造，尤其是指一种适用于PTC热敏电阻模组。

背景技术

过流保护用PTC热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件，俗称"自复保险丝"、"万次保险丝"。它取代传统的保险丝，可广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。目前，PTC热敏电阻主要是小电流高电压、大电流低电压产品，没有中电压大电流产品，因此有必要利用现有产品开发一种中电压大电流产品。

此外，轻型动力锂电池组在充放电过程中存在温度报警管控，目前主要采用NTC或者温度开关，这类产品都不是功率器件，只能在旁路使用，使用中存在失控的隐患，迫切需要一种在主路上直接管控电池组放电过流。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种自恢复保险丝模组，可以普遍适用于中等电压下的电流保护，将其应用于轻型动力锂电池组的主路上直接管控电池组充电过流、放电过流和温度报警，能够避免轻型动力锂电池组温度报警管控失控的隐患。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种自恢复保险丝模组，包括1个以上的PTC热敏电阻、PCB板、导线、外壳，该导线相接于PCB板，所述PTC热敏电阻的引脚焊接于PCB板，使每个PTC热敏电阻彼此之间并联以组成并联模组，所述外壳具有一容纳腔，并联模组封装于容纳腔。

作为一种优选方案，所述PTC热敏电阻的型号为JK30-900。

作为一种优选方案，所述容纳腔壁面与并联模组之间的缝隙灌注灌封胶，使并联模组与外壳形成一个整体。

作为一种优选方案，所述外壳包含底盒和面盖，该面盖封在底盒以封装并联模组。

作为一种优选方案，所述底盒的上端沿一体向上延伸出卡扣，所述面盖的相应位置设置卡槽，所述卡扣与卡槽相卡合。

作为一种优选方案，所述外壳的两侧分别设有过线孔，所述导线有两条，分别为进线和出线，该进线和出线分别从两个过线孔穿出。

作为一种优选方案，所述PTC热敏电阻共有8个，以4个前后叠置形成一组，两组PTC热敏电阻并排地分布在容纳腔内。

作为一种优选方案，所述PTC热敏电阻共有4个，以前后叠置的方式形成一组内置于容纳腔。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是设计了PTC热敏电阻、PCB板、导线、外壳；该PTC热敏电阻的引脚焊接于PCB板，当PTC热敏电阻的数量为多个时，使每个PTC热敏电阻彼此之间并联以组成并联模组，可以普遍适用于中等电压下的电流保护。基于本实用新型的自恢复保险丝模组，即：当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。基于此，从而达到模组参数可控：电压耐受可控、充放电过流电流可控。又，由于此种自恢复保险丝模组属于功率器件，将这种自恢复保险丝模组应用于轻型动力锂电池组的主路上直接管控电池组充放电过流，能够避免轻型动力锂电池组温度报警管控失控的隐患。尤其是，多个PTC热敏电阻并联组合的方式使其普遍适用于中电压下的大电流产品保护。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之一种实施例的自恢复保险丝模组组装结构整体示意图。

图2是本实用新型之一种实施例的自恢复保险丝模组分解示意图。

图3是本实用新型之一种实施例的剖视图。

图4是本实用新型之又一种实施例的自恢复保险丝模组分解示意图。

图5是本实用新型之PTC热敏电阻的阻温特性示意图。

图6是本实用新型之PTC热敏电阻的电阻--温度特性(R--T特性)示意图。

图7是本实用新型之PTC热敏电阻的电压--电流特性(V—I特性)示意图。

图8是本实用新型之PTC热敏电阻的电流—时间特性(I—T特性)示意图。

附图标识说明：

10、PTC热敏电阻 20、PCB板

30、导线 31、进线

32、出线 40、外壳

41、容纳腔 42、过线孔

43、底盒 44、面盖

45、卡扣 46、卡槽。

具体实施方式

请参照图1至图8所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，是一种自恢复保险丝模组，包括1个以上的PTC热敏电阻10、PCB板20、导线30、外壳40。

其中，该导线30相接于PCB板20，所述PTC热敏电阻10的引脚焊接于PCB板20，使每个PTC热敏电阻10彼此之间并联以组成并联模组。PCB板20的设置一方面加宽了可连接位置的宽度，使得各个PTC热敏电阻10排列后可以直接插板焊接，不需要折弯焊脚。此外，电路板上直接布线，取代传统的电线并联布线，使得各PTC热敏电阻10的并联更易于实现，布线简洁且小巧。同时，还方便与导线30焊接。

本实施例中，所述外壳40具有一容纳腔41，并联模组封装于容纳腔41，这样便形成了一种自恢复保险丝模组，此种自恢复保险丝模组直接是模块化，方便使用。优选的，所述PTC热敏电阻10的型号为JK30-900。当然，还可以是其它选型的PTC，例如陶瓷PTC、高分子PTC等。PTC热敏电阻10是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。PTC热敏电阻阻温特性可以参考图5，其中：

(1)额定零功率电阻值(Rn):在25℃条件下，采用足够低的功耗所测得的热敏电阻的直流电阻值。

(2)最大工作电压(Vmax):在规定的最高温度环境下，PTC热敏电阻器能持续承受的最大额定电压。

(3)最大电流(Imax):指在最大额定电压下，允许通过PTC热敏电阻器的最大电流(有效值)。

(4)开关温度(Tc):当PTC热敏电阻器的阻值升至2倍最小阻值(Rmin)所对应的温度就是开关温度，也称居里温度。

(5)不动作电流(Int):不动作电流即额定电流或保持电流，指在规定的时间和温度条件下，不导致PTC热敏电阻器呈高阻态的最大电流。

(6)动作电流(It):使PTC热敏电阻器阻值呈阶跃型增加时的最小电流。

(7)最大电压下的温度范围:PTC热敏电阻器在最大电压下仍能连续工作的环境温度范围，一般为-10℃～+70℃。

(8)电阻温度系数(αT)：电阻温度系数是指过Tc和Tp两点割线的斜率。

αT＝(InRp-InRc)*100/(Tp-Tc)(％/℃)

(9)耗散系数(δ)：PTC热敏电阻器中功率耗散的变化量与元件相应温度变化量之比，称为耗散系数(mW/℃)。

δ＝P/(T-Tr)

式中：P-耗散功率；T-电阻体温度；Tr-室温。

本实用新型的PTC热敏电阻10的电阻--温度特性(R--T特性)，指的是在规定电压下，PTC热敏电阻器的零功率电阻值与电阻本体温度之间的关系(如图6所示)。

本实用新型的PTC热敏电阻10的电压--电流特性(V—I特性)：指加在热敏电阻器引出端的电压与达到热平衡的稳态条件下的电流之间的关系(如图7所示)。

本实用新型的PTC热敏电阻10的电流—时间特性(I—T特性)：指热敏电阻器在施加电压过程中，电流随时间的变化特性。开始加电压瞬间的电流称为起始电流，平衡时的电流称为残余电流(如图8所示)。

本实用新型基于在锂离子上的应用，依据ptc热敏电阻都有“耐压”、“耐流”、“维持电流”及“动作时间”等参数，选择了JK30-900型号的PTC热敏电阻，将其制作为自恢复保险丝模组，接在轻型动力锂电池组的主路上直接管控电池组充电过流、放电过流和温度报警，能够避免轻型动力锂电池组温度报警管控失控的隐患。

此种JK30-900型号的PTC热敏电阻符合RoHS标准且无卤素，是径向引线装置，其固化阻燃环氧聚合物绝缘材料符合UL94V-0要求，单个JK30-900的工作电流：0.5a～9a，最高电压：30Vdc，工作温度：-40℃到85℃。通过多个并联后，可以实现中电压大流效果。

本方案之自恢复保险丝模组工作原理如下：当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻10的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻10处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻10陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻10亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。

PTC热敏电阻10具有以下特点：

1、有恒温、调温、自动控温的功能：当在PTC元件施加交流或直流电压升温时，在居里点温度以下，电阻率很低；当一旦超越居里点温度，电阻率突然增大，使其电流下降至稳定值，达到自动控制温度、恒温目的。

2、不燃烧、安全可靠：PTC元件发热时不发红，无明火(电阻丝发红且有明火)，不易燃烧。PTC元件周围温度超越限值时，其功率自动下降至平衡值，不会产生燃烧危险。

3、省电：PTC元件的能量输入采用比例式，有限流作用，比镍铬丝等发热元件的开关式能量输入还节省电力。

4、寿命长：PTC元件本身为氧化物或聚合体，无镍铬丝之高温氧化弊端，也没有红外线。

5、结构简单：PTC元件本身自动控温，不需另加自动控制温度线路装置。特别是多孔型PTC更不需要其他散热装置，也不需用导电胶。

6、使用电压范围广：PTC元件在低压(3-36伏)和高压(110-240伏)下都能正常使用。最高工作电压范围可达1000V。

7、开关温度调整范围大：开关温度调整范围可达-40℃～320℃。

8、电阻温度系数高：最高超过40％/℃。

9、电阻值范围大：电阻值范围可达0.1Ω～20kΩ。

如图2所示，依据中电压大电流的产品要求，所述PTC热敏电阻10共有4个，以前后叠置的方式形成一组内置于容纳腔41。除此之外，还可以是其它的数量，以及排布方式亦可不限于此。例如，参见图4，所述PTC热敏电阻10共有8个，以4个前后叠置形成一组，两组PTC热敏电阻10并排地分布在容纳腔41内。

本发明人以型号JK30-900的PTC热敏电阻10为例，通过不同数量的组合方式，经多次实验，测得如下《PTC温度测试》数据：

由此表明，通过不同的选型组合方式，实现自恢复保险丝模组参数可控：电压耐受可控、放电过流电流可控。

如图3所示，所述外壳40包含底盒43和面盖44，该面盖44封在底盒43以封装并联模组。面盖44可以保护并联模组，使其与外界隔离，不易损坏。本实施例中，所述底盒43的上端沿一体向上延伸出卡扣45，所述面盖44的相应位置设置卡槽46，所述卡扣45与卡槽46相卡合。在实际应用时，卡扣45和卡槽46的设置位置还可以互换，以及卡扣45和卡槽46的结构还可以是其它的方式，例如为倒扣和扣孔等，不以本实用新型的实施例以及附图为为限。

此外，还进一步地在所述容纳腔41壁面与并联模组之间的缝隙灌注灌封胶，使并联模组与外壳40形成一个整体，这样便形成了稳定的一个整体，在使用和搬运、移动等过程中，结构稳定，不会变形和损坏，使用寿命更长。在此基础上，还需要设计供导线30穿过的结构，本实施例的结构是这样的：所述外壳40的两侧分别设有过线孔42，所述导线30有两条，分别为进线31和出线32，该进线31和出线32分别从两个过线孔42穿出。

综上所述，本实用新型的设计重点在于，其主要是设计了PTC热敏电阻10、PCB板20、导线30、外壳40；该PTC热敏电阻10的引脚焊接于PCB板20，当PTC热敏电阻10的数量为多个时，使每个PTC热敏电阻10彼此之间并联以组成并联模组，设计时可以依据不同的使用需求来选择PTC热敏电阻10、数量亦可依不同需求而设，从而达到模组参数可控：电压耐受可控、充放电过流电流可控。基于本实用新型的自恢复保险丝模组，即：当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻10的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻10处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻10陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻10亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。基于此，由于此种自恢复保险丝模组属于功率器件，将这种自恢复保险丝模组应用于轻型动力锂电池组的主路上直接管控电池组充放电过流，能够避免轻型动力锂电池组温度报警管控失控的隐患。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种自恢复保险丝模组，其特征在于：包括1个以上的PTC热敏电阻(10)、PCB板(20)、导线(30)、外壳(40)，该导线(30)相接于PCB板(20)，所述PTC热敏电阻(10)的引脚焊接于PCB板(20)，使每个PTC热敏电阻(10)彼此之间并联以组成并联模组，所述外壳(40)具有一容纳腔(41)，并联模组封装于容纳腔(41)。

2.根据权利要求1所述的一种自恢复保险丝模组，其特征在于：所述PTC热敏电阻(10)的型号为JK30-900。

3.根据权利要求1所述的一种自恢复保险丝模组，其特征在于：所述容纳腔(41)壁面与并联模组之间的缝隙灌注灌封胶，使并联模组与外壳(40)形成一个整体。

4.根据权利要求1所述的一种自恢复保险丝模组，其特征在于：所述外壳(40)包含底盒(43)和面盖(44)，该面盖(44)封在底盒(43)以封装并联模组。

5.根据权利要求4所述的一种自恢复保险丝模组，其特征在于：所述底盒(43)的上端沿一体向上延伸出卡扣(45)，所述面盖(44)的相应位置设置卡槽(46)，所述卡扣(45)与卡槽(46)相卡合。

6.根据权利要求1所述的一种自恢复保险丝模组，其特征在于：所述外壳(40)的两侧分别设有过线孔(42)，所述导线(30)有两条，分别为进线(31)和出线(32)，该进线(31)和出线(32)分别从两个过线孔(42)穿出。

7.根据权利要求1所述的一种自恢复保险丝模组，其特征在于：所述PTC热敏电阻(10)共有8个，以4个前后叠置形成一组，两组PTC热敏电阻(10)并排地分布在容纳腔(41)内。

8.根据权利要求1所述的一种自恢复保险丝模组，其特征在于：所述PTC热敏电阻(10)共有4个，以前后叠置的方式形成一组内置于容纳腔(41)。

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