熔断器、电动汽车用整车电路和电动汽车的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体涉及熔断器、电动汽车用整车电路和电动汽车。

背景技术：

目前在电动汽车的整车电路中必须接入熔断器来提供短路保护或过载保护。当前汽车厂商多采用传统工业用熔断器(例如保护半导体器件或设备的熔断器)对电动汽车进行保护。这些传统熔断器多适于安装在空间充裕、散热条件优良、工作环境单一、电流电压负载稳定且无冲击或少冲击的工况下，因而很难满足电动汽车中内部安装空间较为紧凑、经常在高温和高湿度下反复受到冲击和振动且电流负载实时多变的要求。

行业内对用于电动汽车的熔断器进行了研究，这其中提高熔断器的灭弧能力是亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种熔断器，其能够改善熔断器的灭弧能力。

本实用新型还旨在提供一种应用上述熔断器的电动汽车用整车电路。

本实用新型又旨在提供一种应用上述整车电路的电动汽车。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种熔断器，其具有纵向和横向，所述熔断器包括：套管，其具有沿所述纵向延伸并用于容纳石英砂的通孔型腔；熔体，其被容纳在所述通孔型腔中并具有在所述横向上间隔排布的多个开口；两个触刀，其位于所述通孔型腔的两端并分别通过导电板与所述熔体焊接接合；其中，在所述熔体上设置有灭弧介质层，所述灭弧介质层的侧边缘与所述多个开口中的任意紧邻的两个开口的边缘相接以使所述灭弧介质层靠近所述两个开口边缘之间的最小横向间距。

优选地，所述灭弧介质层的横向长度等于所述熔体的横向长度。

优选地，所述多个开口就所述纵向来说具有相对靠近所述熔断器的纵向中心的一侧和相对远离所述熔断器的纵向中心的另一侧，所述灭弧介质层被设置在所述多个开口的所述另一侧。

优选地，所述灭弧介质层通过在所述熔体上涂覆灭弧介质而形成，所述灭弧介质至少包括有机胶。

优选地，所述多个开口包括圆形孔和/或圆弧槽，所述灭弧介质层的边缘与所述圆形孔和/或圆弧槽的边缘相切或相交。

优选地，所述熔断器包括两个导电板，它们各自对应于所述熔体的沿所述纵向的相对两端设置在所述套管的通孔型腔中并与所述熔体相接合，所述两个触刀分别穿过相应的导电板并与所述熔体相接合，所述石英砂被填充在所述套管与所述两个导电板所围成的内腔中。

优选地，所述套管的纵向相对两端还设有两个盖板，其在所述两个导电板的背向所述通孔型腔的一侧固定在所述套管上，所述两个触刀分别穿过相应的盖板和导电板并连接在所述熔体上。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种电动汽车用整车电路，包括接入所述整车电路中的熔断器，其中所述熔断器为前述的熔断器。

根据本实用新型的又一个方面，提供了一种电动汽车，包括整车电路，其中所述整车电路为前述的电动汽车用整车电路。

本实用新型的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中：

图1是根据本实用新型的实施例的熔断器的示意图；以及

图2是根据本实用新型的实施例的熔体的示意图。

附图标记说明：

1.触刀

2.导电板

3.盖板

4.密封衬垫

5.石英砂(内含有一定比例的固化剂)

6.熔体

7.套管

8.导电板

9.触刀

10.盖板

11.密封衬垫

12.灭弧介质层

100.熔断器

X.纵向

Y.横向

h.最小横向间距

具体实施方式

现参考附图，详细说明本实用新型所公开的装置的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

本实用新型中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二、”“第二个”及其类似术语，在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

图1示出了本实用新型的熔断器的一个示例性实施例。该示例中的熔断器例如适用于额定电压1000V、额定电流不大于550A的电路(例如家用电动汽车的整车电路)中，作为电池包、维修开关和其它充放电回路的短路保护以及某些不允许过电流的情况下的过载保护。

如图1所示，熔断器以序号100表示，而X方向表示该熔断器的纵向(或者说是长度方向)，Y方向表示该熔断器的横向(或者说是宽度方向)。在所示出的实施例中，熔断器100包括带有沿纵向X延伸的通孔型腔的套管7、容纳在通孔型腔中的熔体6、接合在熔体6的沿纵向X的相对两端的两个触刀1和9、盖住通孔型腔的相对两端的两个导电板2和8、填充在两个导电板2和8与套管7所围成的内腔中的石英砂5以及在两个导电板2和8的外侧固定在套管7端部上的两个盖板3和10。

两个盖板3、10可以通过螺钉(例如自攻螺钉)与套管7固定在一起。为了加强密封效果，可以在套管7的端面与相应的盖板3、10之间设置密封衬垫4、11。套管7可选自瓷管、玻璃环氧管、复合材料管等，其中瓷管尤其适用于接入额定电压1000V、额定电流不大于550A的电路中的熔断器。盖板3、10以及螺钉均可由不锈钢材质制成，可以满足抗盐雾和高温湿度腐蚀的要求。

在图1和图2所示出的实施例中，熔体6为长条的变截面片材。熔体6可选自铜材、铜银复合材料和纯银材料，其中纯银材料由于具有低电阻、低熔点和耐氧化的优点而成为制备熔体6的较优选择。在熔体6上形成有六组沿纵向X间隔排开的开口组，其中每个开口组由十个沿横向Y间隔排布的开口61所组成。这里“沿横向Y间隔排布”既包括每个开口组中的各开口的中心连线与横向Y平行，也包括各开口的中心连线相对于横向Y稍微倾斜一定角度(例如±10°)。如图1和图2所示，每个横向开口组的这十个开口61中，位于最外侧的两个开口61是圆弧槽，而其余的八个开口61是圆形孔。当然，这里开口组的数量以及每个开口组中所包含的开口的数量可以根据实际需要(例如预设电压、电流等)而进行相应增减。每个开口61的边缘是弧状的，横向紧邻的两个开口61的边缘之间存在最小横向间距h，该最小横向间距h又可称为“狭径，”其尺寸例如在1mm以下，比如0.16mm、0.2mm。将有机胶涂覆在熔体6上以形成灭弧介质层12，该灭弧介质层12需要尽可能的靠近狭径。在所示出的实施例中，开口61为圆形孔或圆弧槽，灭弧介质层12的靠近开口61的侧边缘与该开口61的边缘相切，以达到使灭弧介质层12能够尽可能靠近狭径的目的。此外，灭弧介质层12的侧边缘也可以与开口61的边缘相交从而尽可能的靠近狭径。无论是相切还是相交，都意味着灭弧介质层12的侧边缘与开口61的边缘相接。

圆形孔或者圆弧槽仅是开口61的一种示例，开口61还可以是其它形状，例如椭圆形、三角形、菱形、星形或其它异形形状等，且每个开口组中的各开口形状可以不同。

在尽可能靠近狭径的位置设置灭弧介质层可以提高熔断器的分断能力，其原理是：在熔断器开断短路故障电流时，最先熔断并起弧的地方是狭径处。如果不能迅速的熄灭电弧，会导致电弧从熔断器喷出或导致熔断器外壳爆炸。灭弧介质层所含的有机胶能够借助电弧的高温而分解产生气体，该气体能够迫使带电粒子进入石英砂进行冷却、去游离。分解的气体使外壳内腔中的压力增加，进一步使带电粒子去游离。带电粒子去游离的过程即为电弧熄灭的过程。

有机胶要尽量涂在靠近狭径的位置，因为如果离狭径太远，电弧燃烧会持续较长时间，还没等到有机胶分解起作用，熔断器可能已经喷弧或爆炸了。但需要注意的是，有机胶不能涂在狭径处，需要避开狭径涂覆，因为如果涂在狭径上，在熔断器正常工作或轻微过载时所产生的高温可能会导致有机胶被提前消耗，使得灭弧效果降低；且有机胶会隔离狭径与石英砂的接触，阻碍狭径正常流通和石英砂的热传导，使得熔断器温升升高。

在所示出的实施例中，将有机胶作为灭弧介质施加在尽量靠近狭径的位置来提高熔断器的分断能力，但是本领域技术人员能够想到可适用的灭弧介质不限于有机胶，其它能够借助电弧的高温而分解出气体的绝缘材料都可以作为灭弧介质施加在熔体上以形成灭弧介质层，其它的灭弧介质也可以与有机胶混合使用。本实用新型中涉及的材料(例如有机胶)和工艺(例如将有机胶涂覆在熔体上)都是现有的，本实用新型不涉及对材料和工艺的改进。

在所示出的实施例中，灭弧介质层设置在每个开口组在纵向X上相对来说远离熔断器100的纵向中心的一侧，是为了使有机胶分解出的气体能够迫使电弧往熔断器100的纵向中部“吹，”而避免使电弧被“吹”向盖板3、10和触刀1、9，防止熔断器100纵向两端的石英砂量不如纵向中部的石英砂量多而导致的石英砂被电弧击穿。但这并不意味着灭弧介质层仅限于设置在开口组的如图所示的一侧。在其它情况下，灭弧介质层也可以设置在开口组的另一侧，或者在开口组的纵向相对两侧都设置灭弧介质层，但是需要注意的是，有机胶的用量最好不要太多，用量太多的话，机胶分解就会产生太多气体，会使熔断器内腔压力过大而导致熔断器开裂。

在所示出的实施例中，灭弧介质层12为长条状，其沿横向Y的长度大致等于熔体6的沿横向Y的长度。但是本领域技术人员也可以想到，灭弧介质层12沿横向Y的长度可以小于熔体6的沿横向Y的长度，只要每个开口组中任意紧邻的两个开口之间的狭径附近都设置有灭弧介质层即可

两个导电板2、8分别位于熔体6的沿纵向X的相对两端，并(例如通过焊接)与熔体6形成一个整体。导电板2、8还可以通过螺钉与相应端的盖板3、10固定连接。

上述的各螺钉在装配过程中可以涂覆粘合剂(例如螺纹锁固胶)以满足抗振动冲击的要求。

两个触刀1、9分别用螺钉固定安装在两个盖板3、8上，其中触刀1穿过盖板3上的型腔通孔和导电板2铆接连接并与熔体6的一个纵向端接合在一起，触刀9穿过盖板10上的型腔通孔和导电板8铆接连接并与熔体6的另一个纵向端接合在一起。两个触刀1、9与熔体6的接合方式例如可以是焊接(比如点焊)。虽然图1中示出了触刀1为勾形触刀，触刀9为叉形触刀，但本领域技术人员可以理解，触刀的具体构型可以根据实际需要(例如安装需求)而进行调整，例如触刀1、9均可以是勾形触刀，或者触刀1、9均可以是叉形触刀。

以图1中的熔断器100为例，其组装过程为：

1.将触刀1铆接在导电板2上；

2.将触刀9铆接在导电板8上；

3.借助于工装夹具，将已经涂覆灭弧介质层12的熔体6的一端焊接在触刀1与导电板2所组成的铆接接合件上；

4.借助于工装夹具，将已经涂覆灭弧介质层12的熔体6的另一端焊接在触刀9与导电板8所组成的铆接接合件上；

5.将套管7套在上述步骤1-4所形成的焊接整体件上，其中导电板2、8的直径小于套管7的通孔型腔的内径；

6.借助于工装夹具，分别将密封衬垫4、11以及盖板3和10套在套管7的两侧，通过螺钉将盖板3、10固定在套管7的两端，并将两个导电板2、8通过螺钉固定在盖板3、10上，从而整个熔断器形成一个整体；

7.将盖板3和导电板2上的预留填充口用实心塞子封堵，通过盖板10和导电板8上的预留填充口将石英砂5填充到内腔中，注意在灭弧介质层12在未凝固之前不要填充石英砂5；

8.用另一个留有透气孔的塞子封堵盖板10和导电板8上的预留填充口；

9.将整个熔断器放入固化炉中，通过高温、高湿、负压将整个熔断器里面的石英砂进行固化。

上述的熔断器采用全密封型结构和带有有机灭弧材料的熔体，能够完全适应电动汽车内部空间有限、使用环境严酷、低温升、分断大故障电流的要求，可以有效保护整车电路及其它元器件。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。