CN201438449U - 一种电流熔断器以及动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动力电池安全技术领域，提供了一种电流熔断器，其包括具有空腔的绝缘盒体，第一、第二导电体，以及第一、第二导电弹片；第一、第二导电体与绝缘盒体固定，其外端延伸出绝缘盒体外，其内端位于空腔内；第一、第二导电弹片位于空腔内，其外端与第一、第二导电体的内端固定电连接，其内端被预压焊接在一起；第一导电弹片或者第二导电弹片具有脱离焊点的弹性势能。本实用新型还公开了一种具有该电流熔断器的动力电池。本实用新型的电流熔断器，当短路时焊点部分先融化，第一、第二导电弹片靠自身弹力向相反方向弹开，从而实现对电池的保护，具有很高的断开可靠性。

Description

一种电流熔断器以及动力电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池安全技术领域，更具体地说，是涉及一种电流熔断器以及具有该电流熔断器的动力电池。

背景技术

在石油等不可再生资源日渐枯竭，环境污染越发严重的背景下，人们对新能源汽车所寄予很大的期望。而动力电池则是新能源汽车的心脏，其存储着巨大的电能。由于汽车具有的机动性及户外路况的不确定性，保证动力电池的安全成为亟待解决的问题，尤其是对动力电池的短路保护。

请参照图1，为了实现对动力电池的短路保护，现有技术的做法是在单体电池2′采用极耳对接、搭接的焊接方式设置熔断结构(fuse)1′。当单体电池2′间发生短路时，电流即将熔断结构1′的焊点熔化，熔化后的熔体在重力的作用下脱落，从而实现对动力电池的短路。

但是，这种做法的缺陷在于：短路发生时熔断结构断开的可靠性不够。熔断结构1′与单体电池2′采用一体式设计的，单体电池2′组装成电池包后进行焊接。这样，在单体电池2′之间不可避免的会存在应力。短路时电流产生的高温会使连接固定单体电池2′的垫板软化，单体电池2′的位置会因应力的释放而发生移动，可能使本已断开的熔断结构1′重新搭接在一起，从而失去短路保护的作用。而实际的应用也表明，采用对接和搭接方式设置的熔断结构1′由于焊缝小以及因应力释放引起单体电池2′位置的移动，使得多数情况下，熔断结构1′的焊点虽然熔化但仍然不能有效断开。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有熔断结构断路时断开不可靠，从而提供一种在短路发生时具有良好的断开可靠性的电流熔断器。

一种电流熔断器，其包括具有空腔的绝缘盒体，导电体，以及导电弹片；导电体包括第一导电体和第二导电体，导电弹片包括第一导电弹片和第二导电弹片；第一、第二导电体与绝缘盒体固定，其外端延伸出绝缘盒体外，其内端位于空腔内；第一、第二导电弹片位于空腔内，其外端与第一、第二导电体的内端固定电连接，其内端被预压焊接在一起；第一导电弹片和/或第二导电弹片具有短路时脱离焊点的弹性势能。

本实用新型的第二目的是提供一种动力电池，包括至少两个单体电池，单体电池之间电连接，单体电池之间通过至少一个本实用新型所提供的电流熔断器电连接。

本实用新型所提供的电流熔断器，当短路发生时，由于电流非常大，瞬间在焊接形成的焊点部位产生大量的热而来不及散发，而焊点部位的热容又很小，因此可以在很短时间使焊点熔化，第一、第二导电弹片靠自身弹力克服焊点材料的表面张力和外部阻力，向相反方向弹开，从而实现对电池的保护，具有很高的断开可靠性。

附图说明

图1是现有技术中在单体电池间设置熔断结构的局部结构示意图；

图2是本实用新型在单体电池间设置熔断结构的局部结构示意图；

图3是本实用新型一较佳实施例的分解结构示意图；

图4是本实用新型一较佳实施例的导电体与导电弹片示意图；

图5是本实用新型一较佳实施例的俯视图；

图6是图5中沿A-A线的剖视图(正常工作状态下)；

图7是图5中沿A-A线的剖视图(短路断开状态下)。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图3所示，一种电流熔断器，其包括具有空腔10的绝缘盒体1，第一、第二导电体21、22，以及第一、第二导电弹片31、32；

第一、第二导电体21、22与绝缘盒体1固定，其外端延伸出绝缘盒体1外，其内端位于空腔10内；第一、第二导电弹片31、32位于10空腔内，其外端与第一、第二导电体21、22的内端固定电连接，其内端被预压焊接在一起；第一导电弹片31和/或第二导电弹片32具有短路时脱离焊点的弹性势能。

其中，预压焊接是指在第一、第二导电弹片31、32上施加压力克服它们自身的弹力发生弹性形变，并将第一、第二导电弹片焊接在一起。其中焊接优选为软钎焊。

以下对上述各组成部分分别作详细介绍。

参看图3，其中，绝缘盒体1包括上盖板11、主壳体12、下盖板13，上盖板11、下盖板13固定在主壳体12上，并与主壳体12围合成形成内腔10；导电体从上盖板11和主壳体12之间延伸出来，并被上盖板11和主壳体12夹持。

上盖板11成半包围状，由上表面和两侧边组成。上表面盖住主壳体12，两侧边和主壳体12一起夹持第一、第二导电体21、22。主壳体12为中空结构，主壳体12的两端设置有两个供第一、第二导电体21、22固定的放置槽。上盖板11、主壳体12、下盖板13上均设有螺纹孔，用于它们之间的连接和固定第一、第二导电体21、22。

绝缘盒体材料采用耐高温、耐腐蚀的材料。例如陶瓷、石棉、聚四氟乙烯等。

由于采用独立式设计，其绝缘盒体的刚性足以克服由于单体电池间安装应力的存在，使在高温垫板软化时产生的位置移动，屏蔽了外因造成不能有效断开的因素。

优选地，第一导电体21与第一导电弹片31为一体结构，第二导电体22与第二导电弹片32为一体结构。其中一体结构可以为同材质构成也可以为异种材质的复合材料构成。

如图7所示，第一导电弹片31自然状态下(即不受力的情况下)向下弯曲，第二导电弹片32自然状态下向上弯曲；第一导电弹片与第二导电弹片平行。当焊接时，将第一导电弹片31和第二导电弹片32压到第一、第二导电体21、22所在的平面，成图6所示形状。

导电弹片都弯曲形变时本实用新型的较佳实施方式，即使第一、第二导电弹片31、32中的一个弯曲形变，完全也可以实现本实用新型的目的。当然，将自然状态下平直且不在一个平面内的导电弹片，压弯并焊接在一起也可以实现本实用新型的目的。

第一、第二导电弹片31、32可以为片状结构。优选地还可以为，第一导电弹片31包括至少两个导电分弹片，成如图4所示的指状结构；对应地，第二导电弹片32也包括至少两个导电分弹片。

导电弹片的材料可以为弹性导电材料，例如铍青铜、磷青铜，也可以为复合材料，例如弹性铜材与紫铜/铝的复合板材。本实用新型的第一、第二导电弹片31、32均优选铍铜弹片，铍铜弹片具有良好导热性、导电性和弹性，而且具有很好的抗蠕变性能。

本发明还优选在所述空腔10内填充有灭弧介质(图中未示出)。当第一、第二导电弹片31、32断开的瞬间，它们之间电压很大，会产生很强的拉弧，由于在正常情况下就可能产生一些可燃气体，在短路时候产生可燃气体的量更大，拉弧产生的高温足以点燃可燃气体，造成安全隐患。在上述空腔内填充有灭弧介质，可以有效地进行灭弧防护，减少电池隐患。

本实用新型优选灭弧介质为石英砂。石英砂呈电负性，具有较好的导热性和绝缘性能，能在弹片弹开瞬间填充在弹片之间，达到良好的灭弧效果，是常用的灭弧材料之一。

本实用新型的导电分弹片结构，一方面有利于减少导电弹片的导电面积，从而增加导电弹片的电阻，在大电流时，局部温度升高较快，焊点及时熔化断裂，缩短断路保护的响应时间。另一方面，在空腔内填充有灭弧介质时，导电分弹片结构，由于自身阻力面积较小，从而降低石英砂对导电弹片的阻力，石英砂受到导电分弹片的压力，通过相邻的导电分弹片之间的缝隙，流到相对导电分弹片之间，既有利于及时泄去石英砂对导电弹片的阻力，又能使石英砂快速填充到两导电弹片之间及时灭弧。

优选地，导电体为片状结构，导电弹片的厚度小于导电体的厚度。

这样既可以减小导电弹片的导电面积，增大了导电弹片的电阻；又可以增大整体的导电面积，减小整体的电阻。当电流较小时候，发热功率较小，虽然导电弹片部分的电阻较大，但是由于导电弹片由于其良好的导热性，足够的时间对腔体内的空间或者石英砂进行热传导和热辐射，使热量及时散发，所以导电弹片基本与整体的温度相同。这样可以保证在正常电流情况下，电流熔断器可以正常工作并且保持高效率导通。而在短路情况下，由于电流非常大，导电弹片局部电阻较大，瞬间产生大量的热，根本来不及散失，而导电弹片自身热容又很小，因此在很短时间内温度达到焊点熔体的熔点，焊点熔化，导电弹片在其弹性应力的作用下，克服熔体表面液体张力和外部阻力而断开，可靠性强，响应时间短。

更优选，导电弹片的电阻与导电体的电阻的比值为1.5-2.5。这样可以使电流熔断器的导通性和响应时间处于较佳水平。

相对现有技术，本实用新型由于采用独立式的结构，可以将其从电池包生产环节中独立出来，批量生产可以有效提高生产效率、提高产品的一致性和降低生产成本。将其作为一个独立的构件，提高生产和维护的可操作性。

以下结合实验进行说明，实验样件的第一、第二导电体21、22为导电截面尺寸为40×2mm²铍铜合金，第一、第二导电弹片为4个导电截面尺寸为4×0.5mm²的导电分弹片，导电分弹片之间的间距为2mm。

电流熔断器的整体电阻为0.1-0.2毫欧，导电弹片(局部)电阻为0.05-0.1毫欧。在350A过载的情况下，电流熔断器可至少保证15分钟的过载安全；在1000A短路情况下，电流熔断器熔断的时间仅为16s。另一方面，电流熔断器所保护的最小电池单元具有两个单体电池，而试验测得当两个单体电池短路时，前20s的平均电流为1023A，因此本实施例的响应时间可以满足两个单体电池短路保护的要求。

综上所述，本实用新型短路断开的可靠性高、具有灭弧功能、短路保护响应时间短、制造成本低、装配简单、维护方便等诸多优点。

本实用新型的较佳实施例的制作步骤主要包括：

(1)将第一、第二导电弹片31、32如图3所示用螺钉固定在主壳体12上。

(2)将主壳体固定在与主壳体相配合的铝质焊接支座上(铝不能与锡焊接)，压平第一、第二导电弹片31、32成图6形状。

(3)将锡膏均匀的涂覆在第一、第二导电弹片31、32之间的缝隙里。

(4)将第一、第二导电弹片31、32压紧并焊接。

(5)拆下焊接支座，安装上下盖板同时填充石英砂。

本实用新型还提供了一种动力电池，所述动力电池包括至少两个单体电池，单体电池之间电连接，单体电池之间通过至少一个本实用新型所提供的电流熔断器电连接。具体为将电流熔断器的第一、第二导电体的外端与单体电池的极耳引出片焊接在一起。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流熔断器，其特征在于：其包括具有空腔的绝缘盒体，导电体，以及导电弹片；所述导电体包括第一导电体和第二导电体，所述导电弹片包括第一导电弹片和第二导电弹片；

所述第一、第二导电体与所述绝缘盒体固定，其外端延伸出所述绝缘盒体外，其内端位于空腔内；

第一、第二导电弹片位于所述空腔内，其外端与所述第一、第二导电体的内端固定电连接，其内端被预压焊接在一起；第一导电弹片和/或第二导电弹片具有短路时脱离焊点的弹性势能。

2.根据权利要求1所述电流熔断器，其特征在于：所述第一导电体与第一导电弹片为一体结构，所述第二导电体与第二导电弹片为一体结构。

3.根据权利要求1所述电流熔断器，其特征在于：所述空腔内填充有灭弧介质。

4.根据权利要求3所述电流熔断器，其特征在于：所述灭弧介质为石英砂。

5.根据权利要求1-3任意一项所述电流熔断器，其特征在于：所述导电弹片包括至少两个导电分弹片。

6.根据权利要求1-3任意一项所述电流熔断器，其特征在于：所述导电体为片状结构，所述导电弹片的厚度小于导电体的厚度。

7.根据权利要求1-3任意一项所述电流熔断器，其特征在于：所述导电弹片的电阻与导电体的电阻的比值为1.5-2.5。

8.根据权利要求1-3任意一项所述电流熔断器，其特征在于：所述导电弹片为铍铜弹片。

9.根据权利要求1所述电流熔断器，其特征在于：所述绝缘盒体包括上盖板、主壳体和下盖板，所述上盖板、下盖板固定在主壳体上，并与主壳体围合成形成所述内腔；所述导电体从所述上盖板和所述主壳体之间延伸出来，并被所述上盖板和所述主壳体夹持。

10.一种动力电池，包括至少两个单体电池，单体电池之间电连接，其特征在于：所述单体电池通过至少一个如权利要求1至9任意一项所述的电流熔断器电连接。

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