CN213124358U - 一种低压受控熔断器 - Google Patents

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洪尧祥
黄金祥
林艺峰
柴倓
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Abstract

本实用新型涉及电路保护技术领域，特别涉及一种低压受控熔断器，包括一封闭的扁平状壳体，扁平状壳体内腔设有主回路和控制回路，主回路包括低熔点合金丝、第一电极片和第二电极片，低熔点合金丝位于第一电极片与第二电极片之间且低熔点合金丝分别与第一电极片和第二电极片相连接，第一电极片远离低熔点合金丝的一端和第二电极片远离低熔点合金丝的一端均伸至扁平状壳体外部，通过设置一封闭的扁平状壳体，第一电极片和第二电极片均为形状呈Z型的板状结构，这样能够实现产品整体结构的扁平化，也有利于增大低熔点合金丝与阻性发热元件的吸热面。

Description

一种低压受控熔断器
技术领域
本实用新型涉及电路保护技术领域，特别涉及一种低压受控熔断器。
背景技术
电动摩托车是电动车的一种，用锂电池来驱动电机行驶；电动摩托车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统和完成既定任务的工作装置等；电力驱动及控制系统是电动车的核心，也是区别于用内燃机驱动车最大不同点；随着电动摩托车产品份额不断提升，销售市场不断扩大，消费群体不断增大，电动车产品的技术变革成为企业关注的重点。
控制系统主要对电池模块进行电流、电压、温度检测，超过设定阈值时，能通过IGBT或MOS管等控制元件进行自动切断电池充放电回路；现IGBT或MOS管等控制元件都存在着过电流、过电压、桥臂共导、过热损坏风险，可能会导致电池出现过充、过放等异常现象，进一步可导致电池发生热失控风险；由于需要在电路板上使用，存在高度空间受限的问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种低压受控熔断器。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种低压受控熔断器，包括一封闭的扁平状壳体，所述扁平状壳体内腔设有主回路和控制回路，所述主回路包括低熔点合金丝、第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和第二电极片均为形状呈Z型的板状结构，所述低熔点合金丝位于第一电极片与第二电极片之间且低熔点合金丝分别与第一电极片和第二电极片相连接，所述第一电极片远离低熔点合金丝的一端和第二电极片远离低熔点合金丝的一端均伸至扁平状壳体外部；
所述控制回路包括阻性发热元件，所述阻性发热元件分别与第一电极片和第二电极片热接触。
进一步的，所述低熔点合金丝的形状为扁平状。
进一步的，所述第一电极片靠近低熔点合金丝的一端向外延伸形成若干个第一连接片，相邻两个所述第一连接片之间设有间距，所述第二电极片靠近低熔点合金丝的一端向外延伸形成若干个第二连接片，相邻两个所述第二连接片之间设有间距，一个所述低熔点合金丝的相对两端分别与一个第一连接片和一个第二连接片连接。
进一步的，每个所述第一连接片上均设有第一凹槽，每个所述第二连接片上均设有第二凹槽，所述低熔点合金丝的相对两端分别插接在第一凹槽和第二凹槽中。
进一步的，所述扁平状壳体内腔设有两个以上且相互独立的腔室，每个所述腔室中分布有一个第一连接片、一个第二连接片和至少一个的低熔点合金丝。
进一步的，每个所述腔室中分布的低熔点合金丝的数量为1-3根。
进一步的，所述阻性发热元件的数量为多个，多个所述阻性发热元件之间相互并联。
进一步的，所述阻性发热元件的远离低熔点合金丝的一侧与扁平状壳体之间上设有热缓冲层。
进一步的，所述扁平状壳体包括封口胶和具有开口的外壳，所述封口胶盖设在外壳的开口处以封闭所述开口。
本实用新型的有益效果在于：
本方案的第一电极片和第二电极片均为形状呈Z型的板状结构，相对于L型等现有结构的电极片，可有效降低电极片的高度，并通过设置一封闭的扁平状壳体，在扁平状壳体内腔设置主回路和控制回路，主回路包括低熔点合金丝、第一电极片和第二电极片，能够实现产品整体结构的扁平化，也有利于增大低熔点合金丝与阻性发热元件的吸热面；通过将主回路和控制回路设置在同一扁平状壳体内，使得热传递路径短，热传递更快、更有效，低熔点合金丝位于第一电极片与第二电极片之间且低熔点合金丝分别与第一电极片和第二电极片相连接，第一电极片远离低熔点合金丝的一端和第二电极片远离低熔点合金丝的一端均伸至扁平状壳体外部，控制回路包括阻性发热元件，阻性发热元件分别与第一电极片和第二电极片热接触，这样使得低熔点合金丝熔断速度更快，从而主回路的切断速度更快，安全性和可靠性更高；本方案设计的低压受控熔断器能通过大电流，并能可靠地控制切断，且结构简单，易于制造；将本方案设计的低压受控熔断器应用于电动摩托车的控制系统上，能够有效避免电池出现过充、过放等异常现象，进而避免电池发生热失控的风险。
附图说明
图1所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的局部剖主视图；
图2所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的局部剖左视图；
图3所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的爆炸示意图；
图4所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的局部结构示意图；
图5所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的局部爆炸示意图；
图6所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的爆炸示意图；
图7所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的局部结构示意图；
图8所示为根据本实用新型的一种低压受控熔断器的阻性发热元件的结构示意图；
标号说明：
1、扁平状壳体；11、腔室；12、定位柱；13、外壳；14、封口胶；
11、主回路；111、低熔点合金丝；112、第一电极片；1121、第一连接片；1122、第一凹槽；1123、第一过孔；113、第二电极片；1131、第二连接片；1132、第二凹槽；
12、控制回路；121、阻性发热元件；1211、第二过孔；123、引出端；124、对插头；125、温度保险丝；126、云母片。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1所示，本实用新型提供的技术方案：
一种低压受控熔断器，包括一封闭的扁平状壳体，所述扁平状壳体内腔设有主回路和控制回路，所述主回路包括低熔点合金丝、第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和第二电极片均为形状呈Z型的板状结构，所述低熔点合金丝位于第一电极片与第二电极片之间且低熔点合金丝分别与第一电极片和第二电极片相连接，所述第一电极片远离低熔点合金丝的一端和第二电极片远离低熔点合金丝的一端均伸至扁平状壳体外部；
所述控制回路包括阻性发热元件，所述阻性发热元件分别与第一电极片和第二电极片热接触。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：
本方案的第一电极片和第二电极片均为形状呈Z型的板状结构，相对于L型等现有结构的电极片，可有效降低电极片的高度，并通过设置一封闭的扁平状壳体，在扁平状壳体内腔设置主回路和控制回路，主回路包括低熔点合金丝、第一电极片和第二电极片，能够实现产品整体结构的扁平化，也有利于增大低熔点合金丝与阻性发热元件的吸热面；通过将主回路和控制回路设置在同一扁平状壳体内，使得热传递路径短，热传递更快、更有效，低熔点合金丝位于第一电极片与第二电极片之间且低熔点合金丝分别与第一电极片和第二电极片相连接，第一电极片远离低熔点合金丝的一端和第二电极片远离低熔点合金丝的一端均伸至扁平状壳体外部，控制回路包括阻性发热元件，阻性发热元件分别与第一电极片和第二电极片热接触，这样使得低熔点合金丝熔断速度更快，从而主回路的切断速度更快，安全性和可靠性更高；本方案设计的低压受控熔断器能通过大电流，并能可靠地控制切断，且结构简单，易于制造；将本方案设计的低压受控熔断器应用于电动摩托车的控制系统上，能够有效避免电池出现过充、过放等异常现象，进而避免电池发生热失控的风险。
进一步的，所述低熔点合金丝的形状为扁平状。
进一步的，所述第一电极片靠近低熔点合金丝的一端向外延伸形成若干个第一连接片，相邻两个所述第一连接片之间设有间距，所述第二电极片靠近低熔点合金丝的一端向外延伸形成若干个第二连接片，相邻两个所述第二连接片之间设有间距，一个所述低熔点合金丝的相对两端分别与一个第一连接片和一个第二连接片连接。
进一步的，每个所述第一连接片上均设有第一凹槽，每个所述第二连接片上均设有第二凹槽，所述低熔点合金丝的相对两端分别插接在第一凹槽和第二凹槽中。
从上述描述可知，通过设置上述的结构，使得熔点合金丝的相对两端可分别放置于第一凹槽和第二凹槽内进行热熔焊接，有利于低熔点合金丝充分溶化，连接于第一电极片和第二电极片上，提高牢固度和导电性能。
进一步的，所述扁平状壳体内腔设有两个以上且相互独立的腔室，每个所述腔室中分布有一个第一连接片、一个第二连接片和至少一个的低熔点合金丝。
从上述描述可知，在扁平状壳体内腔设置两个以上且相互独立的腔室，可以保证助熔断剂在每一腔室量的控制，实现更好地对低熔点合金丝助熔，且可防止低熔点合金丝汇集。
进一步的，每个所述腔室中分布的低熔点合金丝的数量为1-3根。
从上述描述可知，每个腔室中分布的低熔点合金丝的数量为1-3根，能够保证低熔点合金丝收缩后不汇集，避免断开后重新堆积导通。
进一步的，所述阻性发热元件的数量为多个，多个所述阻性发热元件之间相互并联。
从上述描述可知，由于阻性发热元件设置为单片时，平片面积较大，与封口胶形成大面积接触，容易造成应力差异，在高温作用下，容易出现碎裂现象。通过设置多个阻性发热元件，并使用并联的结构，在其中一个阻性发热元件出现失效的状态下，另一个阻性发热元件亦可正常工作，使其可靠性进一步提升。
进一步的，所述阻性发热元件的远离低熔点合金丝的一侧与扁平状壳体之间上设有热缓冲层。
进一步的，所述扁平状壳体包括封口胶和具有开口的外壳，所述封口胶盖设在外壳的开口处以封闭所述开口。
请参照图1至图8所示，本实用新型的实施例一为：
请参照图1、图2和图3，一种低压受控熔断器，包括一封闭的扁平状壳体1，所述扁平状壳体1内腔设有主回路11和控制回路12，所述主回路11包括低熔点合金丝111、第一电极片112和第二电极片113，所述第一电极片112和第二电极片113均为形状呈Z型的板状结构，所述低熔点合金丝111的形状为扁平状，所述低熔点合金丝111位于第一电极片112与第二电极片113之间且低熔点合金丝111分别与第一电极片112和第二电极片113相连接，所述第一电极片112远离低熔点合金丝111的一端和第二电极片113远离低熔点合金丝111的一端均伸至扁平状壳体1外部；
请参照图2，所述扁平状壳体1由外壳13和封口胶14构成，封口胶14对外壳13进行封口形成封闭的扁平状壳体1，外壳13优选为一端开口的扁方形体结构，使得整体结构扁平化，但并不限于此，外壳13的结构可以根据实际需要进行设定，外壳13可以采用非金属材料，如工程塑料制成，封口胶14可以采用环氧树脂来实现；
所述低熔点合金丝111外部包裹着助熔断剂；本实施例中，低熔点合金丝111的熔点低于232度，可以由Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成，在外界温度传递热量达到其熔点时，低熔点合金丝111可在助熔断剂的活性作用下，去除表面氧化层，并在助熔断剂的表面张力作用下向第一电极片112和第二电极片113收缩断开；所述低熔点合金丝111的形状为扁平状，所述低熔点合金丝111的横截面可以是圆形、椭圆形或方形结构等形状。
请参照图3，本实施例中，第一电极片112和第二电极片113为主体Z型的板状结构，在第一电极片112和第二电极片113靠近低熔点合金丝111的一端设置有1-3的焊接位，使得整体结构更紧凑。第一电极片112和第二电极片113采用铜基材制成，表面可镀锡、镍或银等，以增加导电性能。
请参照图3，所述控制回路12包括阻性发热元件121，所述阻性发热元件121可为陶瓷或金属基板的厚膜加热片、陶瓷加热片(MCH)、PTC、镍铬合金加热器等利用电流通过电阻体的热效应的元件；所述阻性发热元件121分别与第一电极片112和第二电极片113热接触。
在阻性发热元件121与第一电极片112的连接位上，通过印刷浆料或陶瓷金属化设有焊接位，第一电极片112通过银铜钎料，焊接于阻性发热元件121上；通过钎料焊接，使用钎料作为热传导介质，可减少热量传递的损耗，加快低熔点合金丝111的热吸收，缩短熔断时间。
所述阻性发热元件121用于为助熔断剂和低熔点合金丝111提供热量，所述控制回路12还包括伸出扁平状壳体1外的两个引出端123。
请参照图3和图6，所述控制回路12中还串接有温度保险丝125，以对控制回路12进行过热自我保护。
请参照图6，图7和图8，所述阻性发热元件121的数量为两个，两个所述阻性发热元件121中的一个阻性发热元件121与第一电极片112热接触，两个所述阻性发热元件121中的另一个阻性发热元件121与第二电极片113热接触；两个所述阻性发热元件121之间相互并联，可以通过两个U型镍片或镍丝进行连接，以减少连接点，节省工序时间。
所述阻性发热元件121可以为一个或多个，当阻性发热元件121为多个时，多个阻性发热元件121可以是串联或并联或串并联。
由于阻性发热元件121设置为单片时，平片面积较大，与封口胶14形成大面积接触，容易造成应力差异，在高温作用下，容易出现碎裂现象。通过设置两个阻性发热元件121或两个以上的阻性发热元件121，并使用并联的结构，在其中一个阻性发热元件121出现失效的状态下，另一个阻性发热元件121亦可正常工作，使其可靠性进一步提升。
请参照图3和图6，本实施例中，所述阻性发热元件121优选为一片陶瓷加热片来实现，阻性发热元件121的两端分别紧贴于第一电极片112和第二电极片113上，并与之电气绝缘，为方便安装，在外壳13上设置有4根定位柱12，在第一电极片112上设置有对应两第一过孔1123，在第二电极片113上设置有同样第一过孔1123；在阻性发热元件121上设置有对应四个第二过孔1211，以实现定位安装。
所述低熔点合金丝111的数量优选为多根，如本实施例中为4根，多根低熔点合金丝111并联设置，既可保证通大电流，又能实现可靠地快速地熔断；当然，低熔点合金丝111的数量也可以是1根。
请参照图4和图5，所述第一电极片112靠近低熔点合金丝111的一端向外延伸形成若干个第一连接片1121，相邻两个所述第一连接片1121之间设有间距，所述第二电极片113靠近低熔点合金丝111的一端向外延伸形成若干个第二连接片1131，相邻两个所述第二连接片1131之间设有间距，所述第一连接片1121与第一电极片112相互垂直，所述第二连接片1131与第二电极片113相互垂直，所述低熔点合金丝111的相对两端分别与第一连接片1121和第二连接片1131连接。
请参照图4和图5，本实施例中，所述第一电极片112靠近低熔点合金丝111的一端设有4个第一连接片1121，形成梳子状结构，第二电极片113靠近低熔点合金丝111的一端设有4个第二连接片1131，形成梳子状结构，每根低熔点合金丝111的两端分别与一第一连接片1121和一第二连接片1131连接。
请参照图3和图6，所述扁平状壳体1内设有多个独立的腔室11，本实施例中，腔室11的数量为4个，但并不限于此；每个腔室11内设有一根低熔点合金丝111、一第一电极片112的第一连接片1121和一第二电极片113的第二连接片1131，每根低熔点合金丝111的两端分别与同一腔室11中的第一连接片1121和第二连接片1131连接；设置多个独立的腔室11，有利于助熔断剂的注射量的控制，使每一独立腔室11的助熔断剂在软化后，不汇集，使每一根低熔点合金丝111与助熔断剂能有效接触；梳子状的第一连接片1121和第二连接片1131的设置，使得第一连接片1121和第二连接片1131独立存在于每一腔室11中，保证低熔点合金丝111在收缩后，不汇集，避免多根低熔点合金丝111汇集导致电路重新导通，提高安全性和可靠性。
当然，每个腔室11内的低熔点合金丝111也可以是2根或3根，但最好不超过3根，以保证低熔点合金丝111收缩后不汇集，避免断开后重新堆积导通。
请参照图4和图5，每个所述第一连接片1121上均设有第一凹槽1122，每个所述第二连接片1131上均设有第二凹槽1132，所述低熔点合金丝111的相对两端分别插接在第一凹槽1122和第二凹槽1132中；所述熔点合金丝的相对两端可分别放置于第一凹槽1122和第二凹槽1132内进行热熔焊接，有利于低熔点合金丝111充分溶化，连接于第一电极片112和第二电极片113上，提高牢固度和导电性能。
本实施例中，在进行封口胶14灌封之前，在阻性发热元件121的远离低熔点合金丝111的另一面，贴有云母片126，做为热缓冲层；也可在先设置缓冲胶层，作为气体膨胀的缓冲和阻性发热元件121的热缓冲，防止扁平状壳体1被撑开；缓冲胶层可以是硅橡胶层。
将本方案设计的低压受控熔断器，当应用于电动摩托车的控制系统时，第一电极片112和第二电极片113串接在电池系统回路上，引出端123为方便接插，引出端123上设有对插头124，连接于控制系统的信号输出端，当系统检测到异常信号，需执行电池系统回路分断时，系统接通控制回路12的电源，阻性发热元件121开始工作加热，热量通过第一电极片112和第二电极片113传递至低熔点合金丝111，温度达到助熔断剂的软化点时，助熔断剂的活性开始作用，去除低熔点合金丝111的表面氧化层，当温度达到低熔点合金丝111的熔点时，低熔点合金丝111在助熔断剂的表面张力作用下，开始收缩，切断电池系统回路；当温度传递至温度保险丝125时，温度达到其熔点时，温度保险丝125断开，切断控制回路12，阻性加热元件停止加热，确保控制回路12的安全断开。
综上所述，本实用新型提供的一种低压受控熔断器，第一电极片和第二电极片均为形状呈Z型的板状结构，相对于L型等现有结构的电极片，可有效降低电极片的高度，并通过设置一封闭的扁平状壳体，在扁平状壳体内腔设置主回路和控制回路，主回路包括低熔点合金丝、第一电极片和第二电极片，能够实现产品整体结构的扁平化，也有利于增大低熔点合金丝与阻性发热元件的吸热面；通过将主回路和控制回路设置在同一扁平状壳体内，使得热传递路径短，热传递更快、更有效，低熔点合金丝位于第一电极片与第二电极片之间且低熔点合金丝分别与第一电极片和第二电极片相连接，第一电极片远离低熔点合金丝的一端和第二电极片远离低熔点合金丝的一端均伸至扁平状壳体外部，控制回路包括阻性发热元件，阻性发热元件分别与第一电极片和第二电极片热接触，这样使得低熔点合金丝熔断速度更快，从而主回路的切断速度更快，安全性和可靠性更高；本方案设计的低压受控熔断器能通过大电流，并能可靠地控制切断，且结构简单，易于制造；将本方案设计的低压受控熔断器应用于电动摩托车的控制系统上，能够有效避免电池出现过充、过放等异常现象，进而避免电池发生热失控的风险。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种低压受控熔断器，其特征在于，包括一封闭的扁平状壳体，所述扁平状壳体内腔设有主回路和控制回路，所述主回路包括低熔点合金丝、第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和第二电极片均为形状呈Z型的板状结构，所述低熔点合金丝位于第一电极片与第二电极片之间且低熔点合金丝分别与第一电极片和第二电极片相连接，所述第一电极片远离低熔点合金丝的一端和第二电极片远离低熔点合金丝的一端均伸至扁平状壳体外部；
所述控制回路包括阻性发热元件，所述阻性发热元件分别与第一电极片和第二电极片热接触。
2.根据权利要求1所述的低压受控熔断器，其特征在于，所述低熔点合金丝的形状为扁平状。
3.根据权利要求1所述的低压受控熔断器，其特征在于，所述第一电极片靠近低熔点合金丝的一端向外延伸形成若干个第一连接片，相邻两个所述第一连接片之间设有间距，所述第二电极片靠近低熔点合金丝的一端向外延伸形成若干个第二连接片，相邻两个所述第二连接片之间设有间距，一个所述低熔点合金丝的相对两端分别与一个第一连接片和一个第二连接片连接。
4.根据权利要求3所述的低压受控熔断器，其特征在于，每个所述第一连接片上均设有第一凹槽，每个所述第二连接片上均设有第二凹槽，所述低熔点合金丝的相对两端分别插接在第一凹槽和第二凹槽中。
5.根据权利要求3所述的低压受控熔断器，其特征在于，所述扁平状壳体内腔设有两个以上且相互独立的腔室，每个所述腔室中分布有一个第一连接片、一个第二连接片和至少一个的低熔点合金丝。
6.根据权利要求5所述的低压受控熔断器，其特征在于，每个所述腔室中分布的低熔点合金丝的数量为1-3根。
7.根据权利要求1所述的低压受控熔断器，其特征在于，所述阻性发热元件的数量为多个，多个所述阻性发热元件之间相互并联。
8.根据权利要求1所述的低压受控熔断器，其特征在于，所述阻性发热元件的远离低熔点合金丝的一侧与扁平状壳体之间上设有热缓冲层。
9.根据权利要求1所述的低压受控熔断器，其特征在于，所述扁平状壳体包括封口胶和具有开口的外壳，所述封口胶盖设在外壳的开口处以封闭所述开口。
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