一种基于熔断器的电动汽车快速断路装置

本发明涉及电动汽车快速断路技术，特别是涉及一种基于熔断器的电动汽车快速断路装置。

背景技术：

1、电动汽车采用动力电池作为动力，动力电池一般比较大，而且存储的电能比较多。由于动力电池的技术限制，其在发生热失控、碰撞、异常放电等情况时容易爆燃，目前解决方案主要是在发生热失控、碰撞、异常放电等情况时切断动力电池对外输出的电流。对此目前主要有两种方案，一种是采用熔断器、接触器串联，探测动力电池的热量、异常放电、汽车的碰撞（如探测安全气囊弹出信号）等信息，一旦发生预设情况则通过电信号断开接触器，或者在大电流时熔断熔断器实现断路；另一种方式是在动力电池的母线处安装一个炸药装置，一旦发生预设情况则引燃炸药，利用炸药的动力强行切断母线实现断路。

2、对于第一种方式，其特点是成本低、结构简单，但是一旦全车断电时就无法使用，因此存在潜在的安全隐患。第二种方式主要是增加一个感应电源或者备用电池，一旦全车断电、发生预设情况则利用感应电源或者备用电池引爆炸药，以切断母线；这种方式安全性很高，但是目前一般由直径为1㎝的铜制作，切断它需要较大的能量，因此炸药量是偏大的，这就需要增加配套的安全设计、安全结构，因此成本高；而且也主要通过传感器探测信号触发，一旦传感器信号传递受阻或者传感器损坏就可能导致无法及时启动，造成母线无法及时切断从而引起汽车自燃。

3、经过研究，申请人认为将可靠的机械触发式与电信号触发式设计融合可以有效解决上述问题，虽然机械触发式设计的精度、灵敏度补入电信号触发式设计，但其可靠，可以作为备用以提高安全性。同时熔断器为非常常见的标准件，如果利用炸药切断熔断器就能有效地降低炸药量，从而降低配套的安全设计、安全结构。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于熔断器的电动汽车快速断路装置，其采用机械触发式与电信号触发式融合，且作用于熔断器以及时切断动力电池的输出电流。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于熔断器的电动汽车快速断路装置，包括熔断器、机械壳、撞击座、冲断体、直流互感器、底座、冲压座，所述熔断器、机械壳、撞击座、冲断体、直流互感器、冲压座直接或间接安装在底座上；

3、熔断器包括陶瓷壳、第一导电柱、第二导电柱，陶瓷壳内安装有熔断剂，所述第一导电柱、第二导电柱直接或间接通过熔断剂电连接，第一导电柱或第二导电柱穿过直流互感器，直流互感器输出的电信号接入电磁铁的控制端内，电磁铁通过车载电源供电；

4、所述冲断体包括冲断壳、上锥体，所述熔断器的陶瓷壳与熔断剂对应处装入冲断壳内；所述上锥体安装在内冲杆的一端上，内冲杆的另一端装入外冲筒内，所述外冲筒安装在冲压座孔内，所述冲压座孔设置在冲压座上，外冲筒上安装有活塞，所述活塞密封、滑动地安装在冲压座孔内；

5、冲压座孔位于远离冲断壳的一端处安装有炸药盒，所述炸药盒内部为中空的炸药腔且炸药盒面向活塞的一端上安装有封膜，所述封膜在高温或高压下自动溶解或破损；炸药腔内填充有炸药或火药，炸药或火药引燃后瞬间产生大量的气体，气体推动活塞向冲断壳冲击，所述炸药盒上还设置有底火部分，底火部分通过撞针的撞击引燃以引爆炸药或火药；

6、所述撞击座安装在冲压座上，所述撞击座上分别设置有撞击座孔、解锁孔，所述解锁孔与撞击座孔连通，撞击座孔内安装有撞击轴，所述撞击轴上分别设置有撞击轴环、撞针，所述撞击轴环卡合且滑动地安装在撞击座孔内，所述撞击轴环与撞击锁块卡合装配，撞击锁块安装在撞击锁件上，所述撞击锁件卡合且滑动地安装在解锁孔内，所述撞击轴将第五弹簧压缩以使得第五弹簧存储弹性势能；

7、所述撞击锁件与撞击锁杆的一端装配，撞击锁杆的另一端套装第四弹簧、穿过撞击座后与伸缩轴的一端装配，所述伸缩轴穿过电磁铁，电磁铁安装在机械壳上且电磁铁通电后驱使伸缩轴远离撞击锁件移动以带动撞击锁块与撞击轴环分离；

8、所述伸缩轴的另一端装入机械壳腔内且通过拉索与重块连接，所述机械壳腔设置在机械壳内，所述重块与第一弹簧的一端装配，第一弹簧的另一端与机械壳轴装配，机械壳轴安装在机械壳内。

9、作为本发明的进一步改进，所述陶瓷壳绝缘且其内部安装有第一导电座、第二导电座，所述第一导电座、第二导电座分别与第一导电柱的一端、第二导电柱的一端压紧导电；所述第一导电座与导电柱的一端压紧且电连接，所述导电柱的另一端与导电片装配且电连接；所述导电柱位于导电片和第一导电座之间的部分上套装有第二熔断弹簧，所述第二熔断弹簧对导电柱施加远离第一导电座的推力；所述导电片可轴向滑动地装入绝缘管内且与熔断剂的一侧压紧，所述绝缘管与第二导电座装配固定，熔断剂压紧在导电片与第二导电座之间；

10、所述绝缘管安装在陶瓷壳内，所述第一导电柱装入陶瓷壳内的部分外套装有绝缘座，所述绝缘座与第一导电座之间安装有第一熔断弹簧，所述第一熔断弹簧对第一导电柱施加向导电柱压紧的推力以保证初始状态时导电柱和第一导电座压紧导电。

11、作为本发明的进一步改进，电动汽车快速断路装置还包括侧压壳，所述直流互感器、冲断体安装在底座上，所述侧压壳有两个且安装在底座位于冲断体的两侧；

12、所述冲断体还包括端板、下锥体、侧锥体，所述冲断壳内部中空且两端开口，冲断壳的两个开口端分别通过不同的端板封闭、端板安装在冲断壳上；

13、所述侧锥体有两个，两个侧锥体、下锥体、上锥体的尖端分别与对应处的陶瓷壳压紧或靠近；所述下锥体安装在冲断壳的内；

14、两个侧锥体分别穿出冲断壳、侧压壳板后与对应的侧压块装配固定，所述侧锥体与对应的冲断壳、侧压壳板滑动装配；所述侧压块与侧压壳板之间安装有弹簧片，所述弹簧片对侧压块施加远离冲断壳弹力；所述侧压块上设置有侧压块斜面，所述侧压块斜面与侧移轮压紧，所述侧移轮可圆周转动地安装在侧压板上，所述侧压板的两端分别与侧压架、横板，所述侧压架与侧压弹簧的一端装配，所述侧压弹簧的另一端与侧压壳装配，所述侧压壳板安装在侧压壳上，侧压架与侧压壳卡合且滑动装配。

15、作为本发明的进一步改进，所述内冲杆内部为中空的内冲杆孔，所述内冲杆靠近上锥体的一端上设置有贯穿的喷气孔，所述喷气孔装入轴套内且与之密封装配，所述轴套安装在冲断壳上；

16、所述外冲筒上分别设置有外冲筒上孔、外冲筒下孔，所述外冲筒上孔、外冲筒下孔之间安装有隔环，所述内冲杆穿过隔环且与之滑动装配；

17、所述内冲杆上还安装有弹簧环，所述弹簧环、隔环分别与第三弹簧的两端装配，所述第三弹簧对内冲杆施加阻碍其相对于外冲筒移动的阻尼；内冲杆位于横板、轴套之间的部分上安装有到位环，所述到位环不能穿过轴套；

18、所述冲压座孔位于外冲筒的两端处分别安装有限位环、支撑筒，所述外冲筒与支撑筒可滑动装配，所述支撑筒上设置有第一护环，所述第一护环与第二弹簧的一端装配，所述第二弹簧的另一端装入第二护环内，所述第二护环安装在活塞上。

19、作为本发明的进一步改进，内冲杆装入外冲筒内的一端与封帽装配，所述内冲杆靠近封帽的一端处设置有贯穿的进风槽，所述进风槽用于引导外冲筒上孔进入内冲杆孔；所述内冲杆远离封帽的一端穿过横板、轴套后进入冲断壳内且与上锥体装配；

20、外冲筒上孔与封帽密封装配，所述外冲筒上孔的侧壁上设置有侧槽，所述封帽与侧槽处装配时，气流越过侧槽进入进风槽；或者进风槽穿出外冲筒后气流进入进风槽内；

21、所述冲压座孔位于限位环上方处安装有炸药盒，炸药盒的顶部安装在顶盖内，顶盖安装在冲压座上。

22、作为本发明的进一步改进，所述底火部分内安装有支板，所述支板上安装有引燃筒，所述引燃筒内部中空，且支板位于引燃筒内的部分上安装有配合杆，所述配合杆的开放端靠近撞击杆，撞击杆安装在撞击塞上，撞击塞可滑动地安装在底火部分内，且撞击塞与第六弹簧的一端装配，第六弹簧的另一端与引燃筒装配，所述第六弹簧用于对撞击塞施加阻碍其向配合杆移动的弹力；所述引燃筒内部填充有底火药，底火药通过引线与炸药腔内的炸药或火药连接；

23、所述引燃筒内还安装有点火针，点火针插入底火药内，且点火针通过导电触点输入电流，可通过导电触点向点火针输入高压电以点燃底火药。

24、作为本发明的进一步改进，所述冲压座上还设置有锁槽，所述锁槽与锁头卡合且滑动装配，所述锁头与锁头杆的一端装配，所述锁头杆的另一端套装第六弹簧、穿过锁头环后与锁头拉环装配，所述锁头环安装在冲压座上，所述第六弹簧对锁头施加远离锁头环的推力；火药或者炸药引爆后，推动活塞向锁头移动，然后挤压锁头直到活塞穿过锁头，此时锁头在第六弹簧的作用下复位从而使得活塞不能反向通过，此时可保证外冲筒不能反向移动复位。

25、作为本发明的进一步改进，所述撞击座孔的两端处分别安装有第一引导环、第二引导环，所述第二引导环上安装有弹簧轴，所述弹簧轴与第五弹簧的一端装配，第五弹簧的另一端与撞击轴的一端装配，所述撞击轴上设置有撞击护环，所述撞击护环套装在第五弹簧外；

26、所述撞击轴与拉绳的一端装配，拉绳的另一端穿过弹簧轴、撞击拉扣后与拉绳大端装配，所述拉绳大端不能穿过撞击拉扣；撞击轴与第一引导环卡合且滑动装配。

27、作为本发明的进一步改进，所述机械壳上安装有导热体，导热体采用高导热系数材料制作，所述机械壳腔内填充有导热油，所述第一弹簧为记忆弹簧。

28、作为本发明的进一步改进，电动汽车快速断路装置还包括导气座、负压瓶，所述冲压座分别与导气座、机械壳装配，所述导气座、机械壳分别安装在对应的侧压壳上；

29、所述负压瓶内部为负压状态或真空状态，负压瓶安装在导气座上，且负压瓶的内部通过气管与球阀的进气口连通，球阀串联接气管上，气管与抽吸盒的内部连通，抽吸盒的内部与冲断壳的内部连通；所述球阀用于控制气管的通断，且球阀内安装有球体，球体与阀杆装配，阀杆穿出球阀后与齿轮装配，齿轮与齿条啮合传动，齿条安装在对应的侧压件上，所述球阀默认关闭，球阀打开后将负压瓶内部负压接入冲断壳内。

30、本发明的有益效果是：

31、本发明通过第一弹簧（记忆弹簧）探测热量实现炸药引爆、重块通过惯性实现炸药引爆，电磁铁利用直流互感器探测到熔断器的电流值是否达到阈值，一旦达到阈值就控制电磁铁做出动作以实现炸药引爆、通过传感器探测的电信号结合电磁铁驱动器控制电磁铁动作，实现炸药引爆四种方式引爆炸药，再利用炸药爆炸的气压驱使内冲杆、外冲筒挤碎熔断器的陶瓷壳释放熔断剂实现快速断电。这种方式可以实现紧急情况下切断动力电池对外输出的电流，同时利用熔断器切断的方式成本比较低，后续维修成本低，同时熔断器也可以作为电流过大熔断正常使用，因此具有5种功能，其功能集成度很高，且具有成本低、安全性高、电流切断迅速等优点。