JP5503080B2

JP5503080B2 - ヒューズ

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Publication number: JP5503080B2
Application number: JP2013506478A
Authority: JP
Inventors: トン、チウェイ; ライ、クィン; チュ、ジアンフア
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Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2014-05-28
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Description

本開示はヒューズに関連する。

ヒューズは、様々な回路ないしシステムにおいて、これらが短絡し、過電流となりあるいは加熱することを予防するために、広汎に用いられている。従来のヒューズの原理は、高融点のヒューズの一部領域を縮小して、短絡時の電流のピーク値が生じたときヒューズのこの縮小された一部領域が破壊するようにする。

現在、回路ないしシステムの保護の要件はますます厳格なものとなっている。たとえば、電気自動車の分野では、パワーバッテリーが膨大な電気エネルギーを蓄えることを要求されることがある。高温及び強い振動、道路状況及び交通事故の潜在的危険があるため、パワーバッテリーを短絡から保護することは重要である。

この理由から、バッテリーユニットには速断ヒューズが用いられ得る。速断ヒューズの原理は、ヒューズの高融点の部分的な導電領域にくびれを形成するというものである。バッテリーが通常の状態にあるとき、縮小された点の加熱力、熱伝導及び熱放散力はある温度で平衡し得るため、ヒューズは溶断しない。しかしながら、短絡が生じると、瞬間的な電流が非常に大きくなり得るため、くびれた点で瞬間的に生じる熱が過大となり、可能な限り放散することができなくなって、くびれた点が瞬時に溶断し、短絡電流がピークに達する前に回路を切断し得る。

しかし、従来の速断ヒューズは、高い内部抵抗を有することがあり、また反応時間が速すぎて誤判定が生じることがあり、パルス電流の高いピーク値に耐えられないこともある。たとえば、従来の速断ヒューズは、従来の電気自動車で用いられているパルス電流加熱システムにおける電流の高すぎるピーク値に耐えることができない。

本開示は、従来技術に存在する上記の問題の少なくともひとつを解決することを目的とする。従って、誤判断を低減することのできるヒューズを提供する。

本開示の実施形態は、互いに結合されて空洞を画定する上部及び下部の各外板、前記上部及び下部の各外板の間にそれぞれ配置される第１及び第２の導体であって、当該第１及び第２の導体の各第１の端はそれぞれ前記空洞内に配置され、互いに対向して両者間に間隙を画定し、当該第１及び第２の導体の各第２の端はそれぞれ前記空洞から外へ横方向に延伸する、第１及び第２の導体、前記間隙内に、縦方向に沿って配置され、前記第１及び第２の導体の各前記第１の端に溶接される伝導桿であって、当該伝導桿の横方向における２個の端に、それぞれ、当該導電桿並びに前記第１及び第２の導体の各抵抗率より大きい抵抗率を有する第１及び第２の溶接縫合を形成する伝導桿、及び、前記上部及び下部の各外板のいずれかにそれぞれ装着される第１及び第２の押圧ユニットであって、縦方向に互いに間隔をおいており、それぞれ前記伝導桿の第１及び第２の端に接続され、通常時において前記伝導桿を、前記間隙から離れる方向に押圧する第１及び第２の押圧ユニット、を備えるヒューズを提供する。

本開示の実施形態に係るヒューズによれば、第１及び第２双方の溶接縫合の抵抗率が伝導桿のそれより大きいため、高電流がこのヒューズを通って流れるとき、第１及び第２双方の溶接縫合の温度が急速に上昇してその融点に達し、ないしはこれを超えて、第１及び第２の溶接縫合が液状となり、このことが伝導桿と第１及び第２の溶接縫合との間の接続強度を低下させ得る。従って、第１及び第２の押圧ユニットは伝導桿を押圧して間隙から離し、第１の導体と第２の導体との間の電気的接続を切断し得る。本開示の実施形態に係るヒューズは低い内部抵抗、高い過電流保護性能および優れた耐パルス電流特性のみならず、過負荷及び加熱に対する保護機能をも有する。また、このヒューズは迅速に溶断し得て、これにより短絡が生じたときの耐電圧容量及び破壊容量の各要求を満たす。加えて、本開示の実施形態に係るヒューズはコストが低く、製造及び組立が簡潔にできる。さらに、定格電流、破壊容量及び溶断特性など、このヒューズのパラメーターは、溶接縫合の抵抗率を調節することにより容易に調節し得る。

本開示の上記及び他の観点及び特長は、図面と併用される以下の説明により明らかになり、より容易に理解される。

本開示の実施形態に係るヒューズの俯瞰図である。通常状態における図１に示すヒューズの分解俯瞰図である。溶断状態における図１に示すヒューズの分解俯瞰図である。図２において円Ｉにより示した部分の拡大図である。図１に示すヒューズの正面図である。図１に示すヒューズの、図５における線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。図１に示すヒューズの、図５における線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。本開示の実施形態に係るヒューズを備えたパワーバッテリー組立品の模式図である。本開示の実施形態に係るヒューズを備えた押圧ユニットの模式図である。

本開示の実施形態を詳細に論述する。添付した図面を参照して説明されるこの実施形態は説明上のもので例示的なものであり、本開示の全般的な理解のために用いられている。この実施形態は、本開示を限定するものと解釈されてはならない。同一ないし同様の構成要素、及び、同一ないし同様の機能を有する構成要素には、本明細書を通じて同じ参照番号を付してある。

装置ないし部品の配向に関してここで用いられている用語及び術語（たとえば、「縦方向の」、「横方向の」、「前」、「後」、「右」、「左」、「下」、「上」、「水平」、「垂直」、「上に」、「下に」、「上がる」、「頂部」、「底部」、及びこれらの派生語、たとえば「水平に」「下方に」「上方に」など）は、本発明の説明を簡明にするためにのみ用いられているものであり、言及された装置ないし部品が特定の配向を有すことあるいは特定の配向に動作する、ということを単独で意味ないし示唆するものではない。加えて、「第１」及び「第２」といった用語は、ここでは説明の目的で用いられており、相対的な重要性ないし有意性を意味ないし示唆するものではない。

特定ないし限定のなされていない限り、「装着された」、「接続された」及び「結合された」の各語並びにこれらの異形は、広義に用いられ、直接及び間接の装着、接続及び結合の両方を包含する。

以下の説明において、本発明の実施形態に従って製造されたヒューズをＦと称する。以下、本開示の実施形態に係るヒューズＦを、図面を参照して説明する。

図１から図７に示すように、本開示の実施形態に係るヒューズＦは、上部外板１、下部外板５、伝導桿３、第１の押圧ユニット４ａ、第２の押圧ユニット４ｂ、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂを有していてもよい。

上部外板１及び下部外板５は、互いに結合されて空洞Ｑを画定してもよい。上部外板１及び下部外板５はいずれも、ＰＰ（ポリプロピレン）あるいはＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）などの熱可塑性の絶縁体から射出成形により作られていてもよい。

第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂはそれぞれ、上部外板１と下部外板５との間に配置されていてもよい。より具体的には、第１の導体２ａの第１の端（図２から図４に示す右端）及び第２の導体２ｂの第１の端（図２から図４に示す左端）がそれぞれ空洞Ｑに配置され、両者間の間隙を画定するために対向してもよい。第１の導体２ａの第２の端（図２から図３に示す左端）及び第２の導体２ｂの第２の端（図２から図３に示す右端）はそれぞれ、空洞Ｑから横方向Ｂに沿って延伸していてもよい。第１及び第２の導体２ａ、２ｂの各第２の端は、外部の回路（図示せず）へと接続される接続端子として用いられてもよい。

図６及び図７に示すように、空洞Ｑは、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂによって、上部空洞８と下部空洞９とに分割されてもよく、上部空洞８及び下部空洞９は、間隙を経由して互いに連絡していてもよい。伝導桿３はたとえばストリップ状抵抗器であり、間隙に縦方向Ａ（図５においては左右方向）に沿って配置され、第１の導体２ａの第１の端及び第２の導体２ｂの第１の端に溶接されて、伝導桿３の横方向Ｂの２端にそれぞれ第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂを形成してもよい。第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂの抵抗率は、伝導桿３並びに第１及び第２の導体２ａ、２ｂのそれぞれの抵抗率より大きくてもよい。伝導桿３は、矩形の断面を有する直方体の形状を有していてもよい。任意的に、伝導桿３は立方体あるいは円形の形状を有していてもよい。第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂは、伝導桿３、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂを経由して互いに電気的に接続されていてもよい。

伝導桿３は、抵抗体から導電体まで、任意の適切な抵抗率を有する材質から作られていてもよい。たとえば、伝導桿３は、第１及び第２の導体２ａ、２ｂと同じ抵抗率を有する導体から作られていてもよい。あるいは、伝導桿３の抵抗率は、導体２ａ、２ｂのそれより高いがニッケル−クロム合金のそれより低いものであってもよい。いくつかの実施形態では、伝導桿３の抵抗率は、第１及び第２の導体２ａ、２ｂの間のアーク放電の防止を助けるため、有意に高いものであってもよい。

第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂは、それぞれ、上部外板１及び下部外板５のいずれに装着されてもよい。換言すれば、第１の押圧ユニット４ａが上部外板１に装着され、第２の押圧ユニット４ｂが下部外板５に装着されてもよいし、あるいは、第１の押圧ユニット４ａが下部外板５に装着され、第２の押圧ユニット４ｂが上部外板１に装着されてもよいし、あるいは、第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂの双方が上部外板１または下部外板５のいずれかに装着されてもよい。第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂは、縦方向Ａに互いに間隔をおいており、それぞれ伝導桿３の第１及び第２の端に接続されているため、通常時には伝導桿３を、図２における上方へと間隙から離れるような方向に押圧する。

図２から図４に示すように、本開示の例では、第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂの各下端は、それぞれ下部外板５に装着されてもよく、第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂの各上端は、それぞれ、伝導桿３の第１及び第２の端に接続されて伝導桿３を支持してもよい。第１及び第２の各押圧ユニット４ａ、４ｂによって伝導桿３へと加えられる、上向きの押圧力は、伝導桿３を間隙から押し出す傾向にある。

通常時において、伝導桿３は、それぞれ第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂを経由して第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂに接続されてもよく、伝導桿３と第１及び第２の溶接縫合６ａ、６ｂとの間の接続強度が第１及び第２の押圧ユニット４ａ、４ｂによって伝導桿３へと加えられる押圧力より大きく、このため、伝導桿３は間隙から離れない。短絡のために電流が増大したとき、第１及び第２の溶接縫合６ａ、６ｂが伝導桿３と第１及び第２の導体２ａ、２ｂとの前に溶融して、このため、伝導桿３と第１及び第２の導体２ａ、２ｂとの間の接続強度が低下する。第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂによって伝導桿３へと加えられる押圧力が伝導桿３と第１及び第２の導体２ａ、２ｂとの間の接続強度より大きいとき、伝導桿３が第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂによって間隙から押し出され、この結果、第１の導体２ａと第２の導体２ｂとの間の電気的接続が切断されてもよい。

本開示の実施形態に係るヒューズＦによれば、第１及び第２の各溶接縫合６ａ、６ｂの抵抗率が第１及び第２の導体２ａ、２ｂ並びに伝導桿３の抵抗率より大きくてもよいため、短絡が起きると、第１の導体２ａ、第１の溶接縫合６ａ、伝導桿３、第２の溶接縫合６ｂ及び第２の導体２ｂを通って流れる電流が増大して、第１及び第２の溶接縫合６ａ、６ｂの温度が伝導桿３並びに第１及び第２の導体２ａ、２ｂの温度より速く上昇し得る。従って、第１及び第２の各溶接縫合６ａ、６ｂの温度は、伝導桿３並びに第１及び第２の導体２ａ、２ｂが溶融し始める前に、第１及び第２の溶接縫合６ａ、６ｂに充填されたハンダの融点に速やかに達し、伝導桿３と第１及び第２の導体２ａ、２ｂとの間の接続強度が低下し得る。そして、伝導桿３が第１及び第２の各押圧ユニット４ａ、４ｂの押圧の下間隙から離れ、この結果、第１の押圧ユニット４ａと第２の押圧ユニット４ｂとの間の電気的接続が切断され、こうして回路が切断されてもよい。

従って、本開示の実施形態に係るヒューズＦは、内部抵抗が小さく、応答時間が適切で、コストが低く、製造、組立及び分解が容易で、長時間のパルス電流の衝撃に耐えることができ、加熱に対する保護機能を有し得る。

本開示のいくつかの実施形態においては、伝導桿３の抵抗率は、第１及び第２の導体２ａ、２ｂのそれより大きいか、またはそれと等しくてもよい。このために、短絡が起きると、一般的に、第１及び第２の溶接縫合６ａ及び６ｂの温度がより速く上昇して、まず、それらの融点に達し、伝導桿３と第１及び第２の導体２ａ、２ｂとの間の接続強度が低下し、次いで、伝導桿３が第１及び第２の押圧ユニット４ａ及び４ｂの押圧の下に間隙から離れ得る。さらに、本発明の実施形態においては、伝導桿３の抵抗率が第１及び第２の導体２ａ、２ｂのそれより大きくてもよいため、たとえ伝導桿３は間隙から離れなくても、伝導桿３は第１及び第２の導体２ａ、２ｂの前に溶融する。このため、第１の押圧ユニット４ａと第２の押圧ユニット４ｂとの間の電気的接続が伝導桿３の溶融により切断され、こうして回路の短絡からの保護が実現される。あるいは、伝導桿３の抵抗率は第１及び第２の導体２ａ、２ｂのそれに等しくてもよい。

本開示のいくつかの実施形態において、好適には、伝導桿３は、第１及び第２の溶接縫合がそれぞれハンダ付けされた縫合であるよう、第１及び第２の導体２ａ及び２ｂの各第１の端にハンダ付けされてもよい。伝導桿３は、たとえばスズ−銀−銅ハンダあるいはスズ−アンチモンハンダを用いて、第１及び第２の導体２ａ及び２ｂの各第１の端にそれぞれハンダ付けされる。第１及び第２の導体２ａ、２ｂは、それぞれ純銅板により作られていてもよい。

本開示の実施形態に係るヒューズＦによれば、第１の導体２ａと第２の導体２ｂとの間に間隙が形成され、この間隙を通って高電流が流れるとき、アーク放電が間隙に起き得る。このアーク放電を削減するため、好適には、第１の導体２ａと第２の導体２ｂとが切断されたとき瞬時にアーク放電を除去する消弧剤（図示せず）を、上部空洞８及び下部空洞９に満たしてもよい。消弧剤は、たとえば珪砂であってもよい。

本開示のいくつかの実施形態によれば、図１から図４に示すように、上部外板１及び下部外板５は鋲７を介して互いに結合されていてもよい。好適には、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂが、鋲７を介して、それぞれ上部外板１及び下部外板５に接続されていてもよい。図１から図４に示す実施形態においては、４個の鋲７を用いている。上部外板１に４個の上部外板鋲孔１０が形成され、下部外板５に４個の下部外板鋲孔５０が形成され、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂにそれぞれ２個の導体鋲孔２０が形成されてもよい。４個の鋲７は、上部外板鋲孔１０、これに対応付けられた導体鋲孔２０及びこれに対応付けられた下部外板鋲孔５０を通って、上部外板１、第１の導体２ａ、第２の導体２ｂ及び下部外板５を順に接続してもよい。

本開示は上記に限られないことを理解されたい。たとえば、上部外板１と下部外板５とはスナップあるいはボルトにより接続されてもよい。第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂは、上部外板１及び下部外板５のいずれかと任意の適切な手法により接続されてもよい。たとえば、第１の導体２ａが上部外板１に接続され、第２の導体２ｂが下部外板５に接続されてもよい。

図６に示すように、上部外板１の結合面（図２における下面）及び下部外板５の結合面（図２における上面）の少なくとも一方に、封止溝αが形成されてもよい。図６の実施形態によれば、上部外板１及び下部外板５の各結合面は、それぞれが封止溝αを有していてもよい。封止溝には封止部材（図示せず）が配置されていてもよい。封止部材は、空洞Ｑを封止する封止環あるいは封止溝αを満たす封止用の材質、たとえば封止用の接着剤（シールゴム）であってもよく、それゆえ、空洞Ｑは防水性及び防湿性を有し、ヒューズＦの安全性が向上し得る。

図７に示すように、本開示の好適な実施形態においては、上部外板１と下部外板５との間の接続の性能及び封止効果を向上させるため、互いに適合する段差構造Ｔが上部外板１及び下部外板５の各結合面にそれぞれ形成されてもよい。

図２から図４に示すように、本開示のいくつかの実施形態において、好適には、第１の導体２ａの第１の端は縦方向Ａに短縮され、第１の短い部分２ａ１を形成し、第２の導体２ｂの第１の端は縦方向Ａに短縮され、第２の短い部分２ｂ１を形成していてもよい。第１の短い部分２ａ１と第２の短い部分２ｂ１との間に間隙が画定され、第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂがこの間隙の各端にそれぞれ位置していてもよい。この手法では、伝導桿３の長さが減少し、ヒューズＦの構造がよりコンパクトになり得る。

本開示のいくつかの実施形態では、伝導桿３は、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂが伝導桿３の縦中心線に対して互いに対称になるよう、間隙の横方向Ｂにおける間隙の中心に位置していてもよい。このように、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂのサイズは実質的に同じになり、短絡が起きたとき、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂは伝導桿３からほぼ同時に分離し得る。

図２、図３、図４及び図９に示すように、本開示のいくつかの実施形態においては、第１の押圧ユニット４ａは固定的な円筒部４０、可動的な桿部４１及び弾性部材（図示せず）を含んでいてもよい。

固定的な円筒部４０の一端は閉じていてもよく、他端は開いていてもよい。固定的な円筒部４０は、上部外板１及び下部外板５の一方に装着されてもよい。たとえば、固定的な円筒部４０は下部外板５に装着されてもよい。可動的な桿部４１の内側の端（図９における下端）は、固定的な円筒部４０の内部に可動的に嵌合していてもよく、それの外側の端（図９における上端）は、固定的な円筒部４０から延伸して伝導桿３に接続してもよい。より具体的には、伝導桿３の一端を受け止めるために用いられる溝が可動的な桿部４１の上端に形成されていてもよい。圧縮バネなどの弾性部材は固定的な円筒部４０に配置され、可動的な桿部４１の内側の端と固定的な円筒部４０の底部との間に位置してもよく、通常時は可動的な桿部４１を上方に押し上げる。

第２の押圧ユニット４ｂは、第１の押圧ユニット４ａと同一の構造を有していてもよいため、従ってその詳細はここでは省略する。

第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂは、上述の実施形態で説明されたものに限られないことを理解されたい。たとえば、第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂはそれぞれ、バネであってもよい。

本開示の具体的な実施形態においては、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂがそれぞれ、良好な伝導率を有する純銅板により作られていてもよい。第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂはそれぞれ、過電流容量約３００Ａ、長さ（横方向Ｂにおけるサイズ）約５０ｍｍ、幅（縦方向Ａにおけるサイズ）約４０ｍｍ、厚さ（上下方向のサイズ）約２ｍｍである。もちろん、銅合金、ニッケルあるいはアルミニウムのような、良好な伝導率を有する他の金属材料が第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂを作るために用いられてもよい。

好適には、伝導桿３は燐銅のような純銅、あるいはＲｏＨｓ規格を満たすような銅合金、ニッケル及びアルミニウムにより作られていてもよい。伝導桿３は、長さ（縦方向Ａにおけるサイズ）約３５ｍｍ、幅（横方向Ｂにおけるサイズ）約１．５ｍｍ、厚さ（上下方向のサイズ）約２ｍｍであってもよい。

図４に示すように、本開示の実施形態においては、第１の短い部分２ａ１と第２の短い部分２ｂ１との間の間隙は、幅（横方向Ｂにおけるサイズ）約２．０から約３．５ｍｍ、及び、長さ（縦方向Ａにおけるサイズ）約１０から約１５ｍｍであってもよい。

以下、説明の便宜のため、溶接縫合の幅とは、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂの幅（横方向Ｂにおけるサイズ）の和を意味するものとし、溶接縫合の長さとは、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂのいずれかの長さ（縦方向Ａにおけるサイズ）を意味するものとし、溶接縫合の厚さとは、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂのいずれかの厚さ（上下方向におけるサイズ）を意味するものとし、溶接縫合の伝導面積は、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂのいずれかの長さ及び厚さの積に等しいものとする。

伝導桿３と第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂとをハンダづけするのに用いるハンダを決定する際、溶接縫合の長さは短絡応答時間と最も高い相関を有し、溶接縫合の厚さは応答速度及び溶接縫合の強度に関係を有する。たとえば、ヒューズが電気自動車に用いられるとき、溶断時間は中庸であるべきである。溶断時間が短すぎると誤動作が起き、溶断時間が長すぎるとパワーバッテリーが損傷を受ける。溶断時間が短いほど、溶接縫合の伝導面積が小さく、溶接縫合が広く、そして、溶接縫合の強度が弱くなる。従って、溶接縫合は、好適には長さ約１０ｍｍから約１５ｍｍ、幅約０．３ｍｍから約１ｍｍであってもよい。伝導桿３の厚さは第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂのそれと同じであってもよい。間隙の幅は、伝導桿３及び溶接縫合の各幅の和に等しくてもよいことに留意されたい。第１の短い部分２ａ１及び第２の短い部分２ｂ１があるならば、間隙の長さは、第１の短い部分２ａ１または第２の短い部分２ｂ１の、縦方向Ａに沿った長さに等しくてもよい。

ヒューズＦの短絡応答時間は、一般的に、ハンダの融点及び抵抗率、溶接縫合の長さ及び厚さ、そして伝導桿３の抵抗率により決まり得る。伝導桿３の抵抗率は、ハンダのそれより低く、第１及び第２の導体２ａ、２ｂのそれ以上であってもよい。ハンダの融点、伝導桿３の材質及びサイズが決まると、溶接縫合の長さを変化させることによりヒューズＦの応答速度を効果的に変化させることができる。従って、たとえば、第１の短い部分２ａ１及び第２の短い部分２ｂ１の縦方向Ａに沿ったサイズを変更することにより溶接縫合の長さを都合良く調節してもよく、これにより、ヒューズＦの性能パラメーターを都合良く調節することができる。

たとえば、本開示のいくつかの実施形態において、過電流容量３００Ａで電気自動車のパワーバッテリーの狭いスペースに適合するサイズのヒューズＦを設計するためには、伝導能力及び応答速度を考慮して、ハンダの融点を約２２０℃から２５０℃、抵抗率を約８００％ＩＡＣＳから１２００％ＩＡＣＳとし、厚さ約２ｍｍ及び幅約３５ｍｍから４５ｍｍの純銅板を第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂとして用い、溶接縫合を長さ約１０ｍｍから１５ｍｍ及び幅約０．３ｍｍから１ｍｍとしてもよい。機械加工の便宜及び溶接縫合の均一性のため、溶接縫合、伝導桿３、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂは同じ厚さを有していてもよい。

ハンダを決定したとき、溶接縫合の伝導面積が大きいほど、ヒューズＦは緩慢に溶断するようになる。溶接縫合の幅が大きいほど、溶接縫合の抵抗が大きく、ヒューズＦは速く溶断するようになる。溶接縫合の強度は、溶接縫合の幅の増大に伴って減少し得る。しかしながら、溶接縫合の厚さ及び長さは、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂに関係し得る。従って、溶接縫合の応答速度と強度、溶接縫合の長さ、幅及び厚さは、設計された過電流容量に従って決定し得る。

溶接縫合のサイズを調節することにより、短絡電流が約１７００Ａであれば溶断時間は約１５ｓから３０ｓ、短絡電流が約４０００Ａであれば溶断時間は約０．５ｓから１ｓとし、伝導桿３が溶断時間内に間隙から完全に離れるようにしてもよい。溶接縫合の厚さが約０．８ｍｍから１．２ｍｍのとき、約１０００Ｖの電圧の下でのヒューズＦの破壊は防止される。従って、ヒューズＦの耐電圧、破壊容量、応答速度、過電流容量及びその他のパラメーターは、電気自動車の使用時の要求をほぼ満たし得る。

本開示の実施形態に係るヒューズＦの製造過程を以下に説明する。

まず、第１の導体２ａ、第２の導体２ｂ及び伝導桿３を、設計されたサイズに従って用意する。

第１の導体２ａ、第２の導体２ｂ及び伝導桿３は、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂの厚さと許容範囲を確保するような備品と共に組み立てられる。

伝導桿３は、スズ−銀−銅ハンダあるいはスズ−アンチモンハンダを用い、高周波ハンダづけにより、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂにそれぞれ溶接される。

第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂが互いに厚さ方向（図２における上下方向）で一致することを確保するため、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂは研磨されて平坦化される。

上部外板１及び下部外板５の結合面上の封止溝αには封止部材が満たされ、上部外板１及び下部外板５は第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂとともに組み立てられ、そこで、伝導桿３の２つの端は、第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂにそれぞれ装着される。

上部外板１及び下部外板５は、鋲７を介して、それぞれ、第１の導体２ａ及び第２の導体２ｂに結合される。

期間が経過した後、消弧剤が上部外板１及び下部外板２のプリセット孔（図示せず）を通じて空洞Ｑに充填され、消弧剤が空洞Ｑの空間のほぼ８０％を占めた後、プリセット孔は封止される。

本開示の実施形態に係るヒューズＦは、過電流あるいは過熱からの様々な保護回路及び電気自動車のためのパワーバッテリーのための保護装置に応用し得る。図８に示すように、ヒューズＦはバッテリーモジュールと直列に接続される。ヒューズＦは、まず第１のモジュールＢ１の側面の固定座に装着され、次いでヒューズＦは、レーザー溶接あるいは機械的な接続手法により第１のモジュールＢ１に接続される。最後に、第２のモジュールＢ２の位置が調整され、レーザー溶接あるいは機械的な接続手法によりヒューズＦが第２のモジュールＢ２に接続され、これにより第１のモジュールＢ１と第２のモジュールＢ２との間の電気的接続のみならずヒューズＦの装着及び固定もまた実現される。

第１のモジュールＢ１と第２のモジュールＢ２との間に短絡が起きると、ヒューズＦを通って流れる電流が大きくなり、第１の溶接縫合６ａ及び第２の溶接縫合６ｂにおけるハンダの温度が上昇して、２、３秒のうちにこれらの融点に達し、ないしはこれを超える。そして、第１の押圧ユニット４ａ及び第２の押圧ユニット４ｂが、伝導桿３を間隙から押し出す。図３に示すように、ヒューズＦが溶断したとき、幅約０．８ｍｍから１．２ｍｍの間隙が、約１０００Ｖの電圧の下でのヒューズＦの破壊が起きないことを確保し、これにより、短絡を原因とするバッテリーモジュールの損壊を減らし、短絡を原因とする人及び環境への潜在的危険を回避する。

本開示の実施形態に係るヒューズＦは、以下の利点を有する。

（１）ヒューズＦは抵抗が小さく応答時間が中庸である。
たとえば、溶接縫合が伝導面積約８０ｍｍ^２、長さ約１．６ｍｍから約２．４ｍｍ、理論上の抵抗値約０．０３ミリオーム及び実際の抵抗値約０．０５から０．０６ミリオームのとき、電流が約１７００Ａのときで溶断時間は約１５ｓから３０ｓであり、電流が約４５００Ａのときで溶断時間は約０．５ｓから１ｓである。単一のパワーバッテリーの短絡電流は１０ｓ以上にわたって４５００Ａ以上を保ち得るので、ヒューズＦは、単一のパワーバッテリー及びパワーバッテリーモジュールの要求を満足し得る。

（２）ヒューズＦはパルス電流の長時間の衝撃に耐え得る。
たとえば、自動車には異なる応用領域があるため、いくつかの特別な領域では、パルス電流温度調節システムが用いられ得る。パルス電流のＩ＊Ｉ＊ｔ値が大きいため、従来型のヒューズは要求を満たさないことがある。本開示の実施形態に係るヒューズＦは、内部抵抗が小さく、大容量のハンダを有し、単一パルスの条件下におけるハンダの瞬間的な温度上昇が低く、パルスの間欠期間内の熱交換により温度平衡が実現され得るため、本開示の実施形態に係るヒューズＦはパルス電流の反復的な衝撃に効率的に耐える。

（３）アークを原因とする損壊が効率的に回避される。
溶接縫合の２個の導体が上部外板及び下部外板の中に封入され、このため空洞Ｑが良好な封止特性を有し得る。さらに、消弧剤が空洞Ｑに充填され，これによりアークを原因とする損壊が回避される。

（４）ヒューズＦは過熱保護機能を有し得るもので、製造及び組立が簡潔にでき、コストが低い。
電流または外部温度が高すぎるとき、ハンダが融点に達し、ないしはこれを超え、ヒューズＦが自動的に溶断して回路を保護する。その他、本開示の実施形態に係るヒューズＦは、コストが低く、製造及び組立が簡潔にでき、ヒューズＦの性能パラメーターは容易に調節できる。

この説明を通じて「実施形態」あるいは「いくつかの実施形態」に言及することは、実施形態ないし例に関して説明した特定の特徴、構造、材質あるいは特性が、この開示の少なくとも１個の実施形態ないし例に含まれる、ということを意味する。従って、この説明の様々な箇所を通じて「いくつかの実施形態において」といった語句が現れるがそれは必ずしも、この開示の同一の実施形態ないし例に言及するものではない。さらに、特定の特徴、構造、材質あるいは特性は、１個以上の実施形態ないし例に、適切な仕方で結びつけ得るものである。

説明上の実施形態を示して説明したが、この技術分野の通常の知識を有する者は、本開示の精神及び原理を逸脱することなく、請求の範囲及びその均等物の範囲にいずれも属するような変更、代替及び改良を行い得ることを理解されたい。

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１０年４月２９日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２０１０２０１８３７４９．１号に基づく優先権及び利益を主張し、その全文を参照のためここに援用する。

Claims

互いに結合されて空洞を画定する上部及び下部の各外板と、
前記上部及び下部の各外板の間にそれぞれ配置される第１及び第２の導体であって、当該第１及び第２の導体の各第１の端はそれぞれ前記空洞内に配置され、互いに対向して両者間に間隙を画定し、当該第１及び第２の導体の各第２の端はそれぞれ前記空洞から外へ横方向に沿って延伸する、第１及び第２の導体と、
一方の側面で、前記第１の導体の前記第１の端に、第１の溶接部を形成するように溶接されており、当該一方の側面の反対側の側面で、前記第２の導体の前記第１の端に、第２の溶接部を形成するように溶接されている伝導体であって、当該第１の溶接部及び当該第２の溶接部は、いずれも、当該伝導体、前記第１及び第２の導体のいずれの抵抗率より大きい抵抗率を有する伝導体と、
前記上部及び下部の各外板のいずれかにそれぞれ装着される第１及び第２の押圧ユニットであって、前記横方向と直交する方向に互いに間隔をおいており、それぞれ前記伝導体の第１及び第２の端に接続され、通常時において前記伝導体を、前記間隙から離れる方向に押圧する第１及び第２の押圧ユニットと、
を備えるヒューズ。
前記伝導体の抵抗率は前記第１及び第２の導体のそれに等しいか又はそれより大きい、
請求項１に記載のヒューズ。
前記伝導体は、前記第１及び第２の溶接部がそれぞれハンダ付けによる溶接接続となるよう、前記第１及び第２の導体の各前記第１の端にそれぞれハンダ付けされる、
請求項１に記載のヒューズ。
前記伝導体は、スズ−銀−銅ハンダ又はスズ−アンチモンハンダを用いて、前記第１及び第２の導体の各前記第１の端にそれぞれハンダ付けされる、
請求項３に記載のヒューズ。
前記空洞は、消弧剤で満たされる、
請求項１に記載のヒューズ。
前記消弧剤は、珪砂である、
請求項５に記載のヒューズ。
前記第１及び第２の押圧ユニットの各々は、
前記上部の外板及び前記下部の外板のいずれかに装着される固定的な円筒部と、
前記固定的な円筒部の内部に可動的に嵌合する内側の端と、前記固定的な円筒部から延伸して前記伝導体に接続する外側の端と、を有する可動的な桿部と、
前記固定的な円筒部内に配置され、前記可動的な桿部の前記内側の端と前記固定的な円筒部の底部との間に位置する弾性部材と、を備える、
請求項１に記載のヒューズ。
前記第１及び第２の導体は前記上部の外板及び前記下部の外板にそれぞれ鋲止めされ、前記上部及び下部の各外板は互いに鋲止めされる、
請求項１に記載のヒューズ。
前記第１及び第２の導体は前記上部及び下部の各外板にそれぞれボルトを介して接続され、前記上部及び下部の各外板は互いにボルトを介して接続される、
請求項１に記載のヒューズ。
前記上部及び下部の各外板の少なくともいずれかは、その結合面に形成された封止溝を有しており、当該封止溝内には封止部材が配置される、
請求項１に記載のヒューズ。
前記第１の導体の前記第１の端は前記第２の導体に近づく方向と直交する方向に短縮されて第１の短い部分を形成しており、前記第２の導体の前記第１の端は前記第１の導体に近づく方向と直交する方向に短縮されて第２の短い部分を形成しており、前記間隙は前記第１の短い部分と前記第２の短い部分との間に画定される、
請求項１に記載のヒューズ。
前記第１及び第２の導体の双方はそれぞれ純銅板により作られている、
請求項１に記載のヒューズ。
前記間隙の幅は２．０ｍｍから３．５ｍｍである、
請求項１に記載のヒューズ。
前記伝導体は、前記第１及び第２の溶接部が前記伝導体を挟んで互いに対称となるよう、前記間隙の横方向における中央に位置する、
請求項１に記載のヒューズ。