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，尤其涉及熔断器、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。

在本领域内对于适应不同安装方式的熔断器存在需求。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种至少能够解决上述部分问题的熔断器。

本实用新型还旨在提供一种应用上述改进的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以及在纵向上的两个端面；熔体，其被容纳在所述通孔型腔中；两个触刀，其位于所述通孔型腔的两端并与所述熔体导电接合；其中，至少其中一个触刀包括以覆盖所述通孔型腔的方式与所述套管的其中一个端面直接密封接触的第一部段和从所述第一部段延伸出的悬伸臂段，所述悬伸臂段包括垂直于所述纵向延伸超出所述套管的第二部段。

触刀直接以密封接触的方式安装在套管上并且盖住套管的通孔型腔，可以省去在触刀外侧安装端盖。触刀的一部分/第一部段盖住通孔型腔并与熔体形成导电接合(例如焊接在一起)，而另一部分延伸超出套管以形成悬伸部段。该悬伸部段的至少一部分用于插接到对应的部件中以使熔断器电连接到电路中。悬伸部段的形状可以根据所需的熔断器安装方式、对应部件的接口形状等进行设计(例如通过折弯悬伸部段而形成各种不同形状)。悬伸部段中的垂直于纵向延伸的第二部段要么用于直接插入到对应部件的接口中，要么用于将套管与待插入对应部件接口中的触刀部分(例如触刀的第三部段)间隔开，以便于插入。

优选地，所述两个触刀各自具有所述第一部段和所述悬伸臂段，其中所述两个触刀的第二部段同向延伸。这样两个悬伸臂段的第二部分呈面对面的方式布置，从而提供了一种构造简单且便于插接的触刀。这里的第二部段可以直接插入到对应部件的接口中。

优选地，所述两个触刀各自具有所述第一部段和所述悬伸臂段，其中所述两个触刀的第二部段相背地延伸。这样两个悬伸臂段的第二部段相互错开，从而提供了一种构造简单且便于插接的触刀。这里的第二部段可以直接插入到对应部件的接口中。

优选地，所述悬伸臂段包括从所述第二部段的远离所述套管的端部沿所述纵向延伸的第三部段。这提供了以下几种形状的触刀：两个悬伸臂段的第二部段呈面对面方式布置，而两个悬伸臂段的第三部段相背地延伸；或者，两个悬伸臂段的第二部段呈面对面方式布置，而两个悬伸臂段的第三部段相向地延伸；或者，两个悬伸臂段的第二部段相互错开，而两个悬伸臂段的第三部段相背地延伸；或者，两个悬伸臂段的第二部段相互错开，而两个悬伸臂段的第三部段相向地延伸。这些形状的触刀的优点在于构造简单且便于插接。这里的第三部段可以用于插入到对应部件的接口中，而第二部段用于将第三部段与套管间隔开以便于第三部段的插入，或者第二部段和第三部段可以一起插入到对应部件的接口中。

优选地，所述第三部段从其所接合的所述第二部段的端部向着相对的另一个触刀的方向延伸。

优选地，所述第一部段的相对两端各自接合有所述悬伸臂段，且位于所述第一部段相对两端的第二部段相背地延伸。这样提供了一种构造简单且适用范围较大的触刀形式，可以根据需要选择合适的悬伸臂段进行插接。

优选地，各悬伸臂段包括从所述第二部段的远离所述套管的端部沿所述纵向延伸的第三部段。这样提供了一种构造简单且易于插接的触刀，其中第三部段可以用于插入到对应部件的接口中，而第二部段用于将第三部段与套管间隔开以便于第三部段的插入，或者第二部段和第三部段可以一起插入到对应部件的接口中。

优选地，所述第三部段从其所接合的所述第二部段的端部向着相对的另一个触刀的方向延伸。

优选地，所述第一部段与所述第二部段之间连接有第四部段，所述第四部段沿所述纵向延伸远离所述套管。这里的第四部段可以作为第一部段与第二部段之间的过渡段。

优选地，至少其中一个触刀的面向所述通孔型腔的侧面上接合有接触板，所述接触板的外径小于或等于所述通孔型腔的直径，所述熔体导电接合在所述接触板上。接触板可以在熔断器组装过程中对套管进行定位，为组装提供方便。

优选地，所述熔体具有在所述横向上间隔排布的多个开口，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的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，所述多个开口以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。本文中涉及的材料(例如有机胶)和工艺(例如在熔体上涂覆有机胶)均是现有的，本文不涉及对材料和工艺的改进。

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。

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第一个实施例的熔断器的三维示意图；

图2是根据本实用新型的第一个实施例的熔断器的平面图；

图3是图2的A-A向截面图；

图4是图3的B-B向截面图；

图5是根据本实用新型的第二个实施例的熔断器的三维示意图；

图6是根据本实用新型的第二个实施例的熔断器的平面图；

图7是图6的俯视图；

图8是图6的A-A向截面图；

图9是根据本实用新型的第三个实施例的熔断器的三维示意图；

图10是根据本实用新型的第三个实施例的熔断器的平面图；

图11是图10的俯视图；以及

图12是图10的A-A向截面图。

附图标记说明：

X-纵向

Y-横向

1、1'、1”-触刀

10、10'、10”-第一部段

20、20'、20”-第二部段

30'、30”-第三部段

40”-第四部段

2'、2”-接触板

3-盖板

4、4'、4”-塞子

5、5'、5”-石英砂

6、6'、6”-熔体

60、60'、60”-开口

7、7'、7”-套管

8、灭弧介质层

100、100'、100”-熔断器

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。

本实用新型中所使用的术语“接合”、“连接”及其类似术语，在本实用新型中既包括两个部件借助中间层(例如粘合剂、焊接剂等)或中间件(例如连接件、过渡件等)间接地连接在一起，也包括两个部件不借助任何中间层(例如粘合剂、焊接剂等)或中间件(例如连接件、过渡件等)直接地连接在一起。

图1至图4以举例的方式示出了本实用新型的第一个熔断器。该示例中的熔断器例如适用于额定电压不大于800V、额定电流不大于630A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，该熔断器以序号“100”表示，X方向表示该熔断器100的纵向(或者说是长度方向)，Y方向表示该熔断器100的横向(或者说是宽度方向)。在所示出的实施例中，熔断器100包括套管7、熔体6、石英砂5(内含有一定比例的固化剂)、两个触刀1和两个盖板3。

如图1至图4所示，套管7具有沿纵向X延伸的通孔型腔，其中该通孔型腔例如可以是纵向贯穿套管7的贯通孔，从而套管7的纵向两端在对应于通孔型腔的位置是敞开的。熔体6被容纳在该通孔型腔中，两个触刀1分别封盖住通孔型腔的相对两端并固定在套管7的纵向端部，触刀1通过螺钉被紧固在套管7的端部。在所示出的实施例中，每个触刀1的面向通孔型腔的侧面与套管7的对应端面直接密封接触，即在触刀1的侧面与套管7的端面之间不存在任何中间层(例如粘合剂、焊接剂等)，也不存在任何中间件(例如连接件、过渡件等)。优选将触刀1抵靠在套管7的端面上。每个触刀1与熔体6焊接在一起以形成导电接合，或者可以借助其它方式使触刀1与熔体6形成导电接合。石英砂5被填充在套管7与两个触刀1所围成的内腔中。两个盖板3可以通过螺钉与套管7固定在一起，每个盖板3的朝向套管7的内侧面与相应侧的触刀1的背向套管7的外侧面呈面对面方式布置。优选地，盖板3和触刀1可以通过相同的螺钉被固定在套管7上。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。

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不大于800V、额定电流不大于630A的电路中的熔断器。盖板3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。

在所示出的实施例中，熔体6为长条的带状片材。熔体6可选自铜材、铜银复合材料和纯银材料，但纯银材料冲制的变截面片材是熔体6的较优选择，其具有低电阻、低熔点和耐氧化的优点。在熔体6上形成有四组沿纵向X间隔排开的开口组，其中每个开口组由九个沿横向Y间隔排布的开口60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倾斜一定角度(例如±10°)。如图所示，每个开口组的这九个开口60中，位于最外侧的两个开口60是圆弧槽，而其余的七个开口60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60的边缘是弧状的，结合参考图4所示，在横向相邻的两个开口60的边缘之间存在最小横向间距，该最小横向间距又可称为“狭径，”其尺寸例如在1mm以下，比如0.16mm、0.2mm。将有机胶在尽量靠近该狭径的位置涂覆在熔体6上从而形成灭弧介质层8。在所示出的实施例中，开口60为圆形孔或圆弧槽，灭弧介质层8的靠近开口60的侧边缘与该开口60的边缘相切，从而使灭弧介质层8能够尽可能的靠近狭径。此外，灭弧介质层8的侧边缘也可以与开口60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8的侧边缘与开口60的边缘相接。

圆形孔或者圆弧槽仅是开口60的一种示例，开口60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。

在熔体6的靠近狭径的位置涂覆灭弧介质层8可以提高熔断器100的分断能力的原理是：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。灭弧介质层所含的灭弧介质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。

灭弧介质层要尽量靠近狭径涂覆，因为如果离狭径太远，电弧燃烧会持续较长时间，还没等到其中的灭弧介质分解起作用，熔断器可能已经喷弧或爆炸了。但需要注意的是，灭弧介质层不能涂覆在狭径处，需要避开狭径布置，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灭弧介质层被提前消耗，使得灭弧效果降低；且灭弧介质层会隔离狭径和石英砂的接触，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。

这里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。

在所示出的实施例中，灭弧介质层优选涂覆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，是为了使灭弧介质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和触刀1，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8仅限于涂覆在开口组的如图所示的一侧。在其它情况下，灭弧介质层也可以涂覆在开口组的另一侧或者纵向相对两侧，但是需要注意的是，灭弧介质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8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8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相邻两个开口之间的区域附近，尤其是该任意相邻两个开口之间的狭径附近都涂覆有灭弧介质层8即可。

每个触刀1以其第一部段10覆盖套管7的通孔型腔并与套管7固定在一起，而第二部段20从第一部段10沿垂直于纵向X的方向延伸并超出套管7以形成悬伸臂段，使得熔断器100适合以插接的方式接入电路中。在本实用新型中，图1至图4所示的第一个实施例以及后面将描述的第二和第三个实施例将触刀划分为多个部段(例如划分为第一部段、第二部段、第三部段、第四部段等)是出于便于描述的目的，但并不意味着在各部段之间必然存在宏观或微观的分界线/分界结构，各部段的划分可能是基于该部段所处位置和/或功能的区别。这一原则不仅适用于列举在本说明书中的三个实施例，而且适用于落入本实用新型范围内的各个变型的实施例。比如在图1至图4所示的实施例中，每个触刀1为一体成型且表面平坦的直板状铜片，以该铜片对应于套管7的部分作为第一部段10，而以该铜片沿垂直于纵向X超出套管7的部分作为第二部段20，触刀1整体呈“—”形。第二部段20适于插接入相配合的接口中以将熔断器电连接进电路中。

在所示出的实施例中，两个触刀1的第二部段20同向延伸。但是本领域技术人员可以想到其它的变型结构，例如两个触刀1的第二部段20相背地延伸。

该实施例中熔断器100的组装方式如下：

1.将已经涂覆有灭弧介质层8的熔体6的一端焊接在第一个触刀1上,其中两个触刀1在熔体6焊接处有相应的凹槽，便于熔体焊接；

2.将上述步骤形成的焊接一体件套在套管7套内，并通过螺钉将触刀1预固定在套管7的一端，使套管7的第一端贴靠在该第一个触刀1的表面上；

3.将第二个触刀1通过螺钉预固定在套管7的另一端，并将熔体6焊接在第二个触刀1上，其中两个触刀1在熔体6焊接处有相应的凹槽，便于熔体焊接，这样套管7的第二端贴靠在该第二个触刀1的表面上；

4.拆下上述预固定螺钉，分别将两个盖板3通过螺钉固定在上述两个触刀1的外侧，并借助于工装夹具将螺钉拧紧；

5.将第一个触刀1和第一盖板3上预留的石英砂填充口用实心塞子封堵；

6.通过第二个触刀1和第二盖板3上预留的石英砂填充口向内腔中填充石英砂5，注意在灭弧介质层8在未凝固之前不要填充石英砂5；

7.用另一个留有透气孔的塞子封堵第二个触刀1和第二个盖板3上预留的石英砂填充口；

8.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。

图5至图8以举例的方式示出了本实用新型的第二个熔断器。该熔断器以序号“100'”表示，X方向表示该熔断器100'的纵向(或者说是长度方向)，Y方向表示该熔断器100'的横向(或者说是宽度方向)。在所示出的实施例中，熔断器100'包括套管7'、熔体6'(并未示出其上涂覆的灭弧介质层)、石英砂5'(内含有一定比例的固化剂)、两个触刀1'以及接触板2'。在没有特殊说明的情况下，该熔断器100'与前面示出的熔断器100的相应部件具有相同的结构、功能和工作原理。在此出于简洁的目的对两个实施例的相同之处不再描述，下面仅就区别之处进行描述。

如图5至图8所示，熔体100'省去了两个盖板，并直接用螺钉将两个触刀1'压紧在套管7'的纵向相对两端。使触刀1'封住套管通孔型腔的两端。每个触刀1'包括封盖套管7'的通孔型腔并被螺钉固定住的第一部段10'、从第一部段10'沿垂直于纵向X的方向延伸并超出套管7'的第二部段20'和从第二部段20'的远离套管7'的端部沿纵向X延伸的第三部段30'，第二部段20'和第三部段30'被构造成悬伸臂段的形式。第三部段30'可以例如通过折弯铜制片材而形成，使得触刀1'整体呈“L”形。第三部段30'用于插接入相配合的接口中以将熔断器100'电连接进电路，第二部段20'起到将第三部段30'与套管7'相间隔的目的，方便第三部段30'的插接。或者，这里第二部段20'可以与第三部段30'一起被插入相配合的接口中。

在所示出的实施例中，两个触刀1'的第二部段20'相背地延伸，而两个触刀1'的第三部段30'各自朝向对面的触刀1'延伸。但是本领域技术人员可以想到其它的变型结构，例如两个触刀1'的第二部段20'同向延伸，或者两个触刀1'的第三部段30'各自背向对面的触刀1'延伸。这些关于触刀的不同变型中的各要素、特征不仅可以与图5至图8所示出的触刀1'的各要素、特征交替、组合使用，而且可以与图1至图4所示触刀1中的各要素、特征交替、组合使用。

在图5至图8所示实施例中，熔体6'的一端焊接在一个触刀1'上，而另一端焊接在接触板2'上，该接触板2'通过螺钉固定在另一个触刀1'上。接触板2'的直径等于或稍微小于套管7'的通孔型腔直径，使得接触板2'可以被容纳在套管7'中，以帮助套管7'定位。

该实施例中熔断器100'的组装方式如下：

1.借助于工装夹具，将已经涂覆有灭弧介质层的熔体6'的一端焊接在第一个触刀1'上，另一端焊接在接触板2'上；

3.将套管7'套在熔体6'和接触板2'上并借助于接触板2'定位；

4.将套管7'与第一个触刀1'通过螺钉固定在一起；

5.将第二个触刀1'通过螺钉与套管7'固定在一起，并通过螺钉将接触板2'固定在第二个触刀1'上；

6.通过第一个触刀1'上预留的石英砂填充口向内腔中填充石英砂5'；

7.用留有透气孔的塞子4'封堵该石英砂填充口；

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。

图9至图12以举例的方式示出了本实用新型的第三个熔断器。该熔断器以序号“100””表示，X方向表示该熔断器100”的纵向(或者说是长度方向)，Y方向表示该熔断器100”的横向(或者说是宽度方向)。在所示出的实施例中，熔断器100”包括套管7”、熔体6”(并未示出其上涂覆的灭弧介质层)、石英砂5”(内含有一定比例的固化剂)、两个触刀1”以及接触板2”。在没有特殊说明的情况下，该熔断器100”与前述的熔断器100和熔断器100'的相应部件具有相同的结构、功能和工作原理。在此出于简洁的目的对其与上述两个实施例的相同之处不再描述，下面仅就区别之处进行描述。

如图9至图12所示，每个触刀1”包括封盖套管7”的通孔型腔且被螺钉固定在套管7”端部上的第一部段10”、在第一部段10”的相对两端分别沿垂直于纵向X的方向相背地延伸超出套管7”的两个第二部段20”和从各第二部段20”的远离套管7”的端部沿纵向X延伸的第三部段30”。在第一部段10”与各第二部段20”之间还连接有沿纵向X延伸的第四部段40”。相连接的第二部段20”和第三部段30”，或者相连接的第四部段40”、第二部段20”和第三部段30”构造成了悬伸臂段。各部段20”、30”和40”可例如通过折弯铜制片材而形成。

在所示出的实施例中，两个触刀1”的相应侧的第三部段30”各自朝向对面的触刀1”延伸。但是本领域技术人员可以想到其它的变型结构，例如两个触刀1”的相应侧的第三部段30”各自背向对面的触刀1”延伸。关于触刀1”的不同变型中的各要素、特征可以与图1至图4所示触刀1、图5至图8所示触刀1'以及图9至图12所示触刀1”的各要素、特征交替、组合使用。第三部段30”用于插接入相配合的接口中以将熔断器100”电连接入电路中，第二部段20”和第四部段40”将第三部段30”与套管7”相间隔以方便插接。或者，第三部段30”可以连同第二部段20”一起被插入相配合的接口中。

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。