一种快速电流切断开断器及设备的制作方法

本实用新型涉及汽车设备技术领域，尤其涉及一种快速电流切断开断器及设备。

背景技术：

随着电动汽车的快速发展，其电力系统在运行的过程中，遇到了如下瓶颈难题：正常工况下，百米加速可在3s内完成，或者连续上陡坡，使得其加速阶段或爬坡的电流可高达3倍额定电流以上，脉宽数十秒；故障工况下，当锂电池处于低容量低温度状态时，短路电流峰值最低至4倍额定电流以下。因此这两种工况之间极小的电流差异，对于短路保护设备提出了极高的选择性要求。就该问题，EAT环N(BΜSSMANN)等知名传统电力系统保护企业均无较好的解决办法，急需一种具有优良的耐受特性的同时也兼备快速的短路分断特性、可以妥善解决电动汽车电力系统保护遇到的瓶颈难题的技术方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种快速电流切断开断器及设备，既具有优良的耐受特性的同时也兼备快速的短路分断特性，还可以妥善解决电动汽车电力系统保护遇到的瓶颈难题。

本实用新型的实施例提供一种快速电流切断开断器，包括气体发生装置、绝缘本体和穿过所述绝缘本体的铜极，所述铜极相对设置的两接脚显露在所述绝缘本体之外，所述铜极包括相对所述铜极其他部分薄弱的导电片；所述绝缘本体内具有贯穿绝缘本体一侧壁的通孔和与该通孔正对的盲孔，所述通孔和所述盲孔分置于所述导电片的相对两侧，所述通孔内安装有可与所述气体发生装置连接的开断栅片，所述开断栅片包括可沿所述通孔内壁滑动的本体、自所述本体中间朝向所述导电片所在方向延伸的切断部和自所述本体的相对两端向盲孔所在方向延伸的插入部，两所述插入部位于所述切断部的相对两侧，所述气体发生装置被触发前，所述切断部接触或者不接触所述导电片，所述气体发生装置被触发后可推动所述开断栅片运动且使所述切断部切断所述导电片、使所述插入部插入所述盲孔。

进一步地，所述通孔和所述盲孔上下设置，所述盲孔的底面向下凹设有两插入槽，所述插入部的下端低于所述切断部的下端，所述气体发生装置被触发后，两所述插入部的下端分别插入两所述插入槽中，所述切断部的下端接触所述盲孔中位于两所述插入槽之间的底面。

进一步地，所述盲孔内收容有中间具有插入缝的若干密封圈和若干衬板，所述密封圈和所述衬板在上下方向上交叉堆叠，所述气体发生装置被触发后，所述切断部从上至下穿过所有密封圈和衬板的插入缝并最终与所述盲孔的底面接触。

进一步地，所述密封圈和所述衬板上还具有两穿插孔，两穿插孔分置于对应的所述插入缝的相对两端，所述气体发生装置被触发后，两所述插入部分别穿过对应的穿插孔进而插入对应的所述插入槽中，且所述插入部与所述穿插孔和所述插入槽紧密接触或者无缝接触。

进一步地，所述密封圈的制作材料比所述衬板的制作材料柔软，且位于所述盲孔最上面的是所述密封圈，该密封圈的上表面与所述铜极的下表面接触；所述密封圈和衬板的插入缝具有相同的长度和不同的宽度。

进一步地，所述导电片在宽度方向上横贯所述铜极，所述切断部为片状结构，能从宽度方向上完全切断所述导电片，所述切断部的下端为劈尖结构的刀口。

进一步地，所述铜极在所述绝缘本体中具有断缝并通过该断缝将所述铜极分为第一铜极和第二铜极，所述导电片通过位于该断缝之间或者覆盖该断缝而使断开的第一铜极和第二铜极相互连接。

进一步地，所述第一铜极插入所述绝缘本体内的一端包括第一插入端，所述第二铜极插入所述绝缘本体的一端包括第二插入端，所述第一插入端和第二插入端一左一右的相对设置，所述第一插入端和第二插入端上均开设有缺口，两所述缺口用于增大所述第一插入端和第二插入端之间的爬电距离。

进一步地，所述绝缘本体包括上壳和下壳，所述上壳和下壳之间具有相对设置的两通道，所述上壳和下壳之间还具有一开断区间，所述通孔设于所述上壳，所述盲孔设于所述下壳，所述开断区间、两通道、通孔和盲孔相互连通；所述第一插入端和第二插入端分别穿过所述两通道并均伸至所述开断区间内，两所述缺口均朝上设置且相互对称，每一缺口中的部分区域位于所述开断区间内，其余区域位于对应的所述通道内。

进一步地，所述开断栅片通过活塞连接所述气体发生装置，所述活塞可沿所述通孔内部运动，所述气体发生装置被触发后产生的高压气流通过推动所述活塞来推动所述开断栅片切断所述导电片；所述活塞的侧壁上设有环形槽，所述环形槽内设有起气密作用的环形圈，所述环形圈与所述通孔的内壁接触，从而防止所述气体发生装置被触发后产生的气体流向所述铜极和所述导电片。

本实用新型的实施例还提供一种快速电流切断设备，包括开断器和熔断器，所述开断器包括气体发生装置、绝缘本体和穿过所述绝缘本体的铜极，所述铜极与所述熔断器并联，所述铜极包括薄弱的导电片；所述绝缘本体内具有贯穿绝缘本体一侧壁的通孔和与该通孔正对的盲孔，所述通孔和所述盲孔分置于所述导电片的相对两侧，所述通孔内安装有可与所述气体发生装置连接的开断栅片，所述开断栅片包括可沿所述通孔内壁滑动的本体、自所述本体中间朝向所述导电片所在方向延伸的切断部和自所述本体的相对两端向盲孔所在方向延伸的插入部，两所述插入部位于所述切断部的相对两侧，所述气体发生装置被触发前，所述切断部接触或者不接触所述导电片，所述气体发生装置被触发后可推动所述开断栅片运动且使所述切断部切断所述导电片、使所述插入部插入所述盲孔。

本实用新型的实施例还提供一种快速电流切断设备，包括开断器和监测装置，所述开断器包括气体发生装置、绝缘本体和穿过所述绝缘本体的铜极，所述铜极包括薄弱的导电片；所述绝缘本体内具有贯穿绝缘本体一侧壁的通孔和与该通孔正对的盲孔，所述通孔和所述盲孔分置于所述导电片的相对两侧，所述通孔内安装有可与所述气体发生装置连接的开断栅片，所述开断栅片包括可沿所述通孔内壁滑动的本体、自所述本体中间朝向所述导电片所在方向延伸的切断部和自所述本体的相对两端向盲孔所在方向延伸的插入部，两所述插入部位于所述切断部的相对两侧，所述气体发生装置被触发前，所述切断部接触或者不接触所述导电片，所述监测装置用于监测流经所述铜极的电流并与所述气体发生装置连接用于在电流异常时触发所述气体发生装置，所述气体发生装置被触发后可推动所述开断栅片运动且使所述切断部切断所述导电片、使所述插入部插入所述盲孔。

本实用新型的实施例还提供一种快速电流切断设备，包括开断器、熔断器和监测装置，所述开断器包括气体发生装置、绝缘本体和穿过所述绝缘本体的铜极，所述铜极与所述熔断器并联，且所述铜极包括薄弱的导电片；所述绝缘本体内具有贯穿绝缘本体一侧壁的通孔和与该通孔正对的盲孔，所述通孔和所述盲孔分置于所述导电片的相对两侧，所述通孔内安装有可与所述气体发生装置连接的开断栅片，所述开断栅片包括可沿所述通孔内壁滑动的本体、自所述本体中间朝向所述导电片所在方向延伸的切断部和自所述本体的相对两端向盲孔所在方向延伸的插入部，两所述插入部位于所述切断部的相对两侧，所述气体发生装置被触发前，所述切断部接触或者不接触所述导电片，所述监测装置用于监测流经所述铜极的电流并与所述气体发生装置连接用于在电流异常时触发所述气体发生装置，所述气体发生装置被触发后可推动所述开断栅片运动且使所述切断部切断所述导电片、使所述插入部插入所述盲孔。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型所述的快速电流切断开断器，通过气体发生装置被触发来切断铜极从而断开电流的流通，位于切断部两侧的插入部能够有效的防止大电流被断开时产生爬电并且有助于快速灭弧，不仅能够使本实用新型所述的开断器具有优良的耐受特性，而且还具有在电流异常或者断路时快速分断的特性，从而可以妥善解决电动汽车电力系统保护遇到的瓶颈难题。同时，本实用新型所述的快速电流切断开断器及其系统结构紧凑合理。

附图说明

图1是本实用新型的快速电流切断开断器处于切断状态的立体图；

图2是本实用新型的快速电流切断开断器未切断时的剖视图；

图3是本实用新型的快速电流切断开断器的开断栅片和密封圈、衬板的示意图；

图4是本实用新型的快速电流切断开断器的下壳的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图2，本实用新型的实施例提供了一种快速电流切断开断器，包括气体发生装置5、绝缘本体1和铜极2。

请参考图1至图3，所述绝缘本体1包括上壳11和下壳12，所述上壳11和下壳12之间具有相对设置的两通道112，所述上壳11和下壳12之间还具有一开断区间，所述上壳11内设有向上贯穿所述上壳11的上侧壁、向下与所述开断区间连通的通孔111，所述下壳12内设有与所述开断区间连通的盲孔121，所述盲孔121并没有贯穿所述下壳12，所述两通道112亦与所述开断区间连通。

本实施例中，以所述通孔111和所述盲孔121上下设置、所述铜极2的两接脚211、221左右设置为例进行说明，但是不以此为限，凡是与本实用新型的思路相似或原理相似的设计，都属于本实用新型的涵盖的范围。

请参考图1至图3，所述气体发生装置5位于所述通孔111内，所述通孔111内安装有可与所述气体发生装置5连接的绝缘的开断栅片3，所述开断栅片3位于所述气体发生装置5的下方。所述开断栅片3包括可沿所述通孔111内壁滑动的本体31、自所述本体31中间向下延伸的切断部32和自所述本体31的相对两端向盲孔121所在方向延伸的插入部34，两所述插入部34位于所述切断部32的相对两侧。优选所述切断部32的相对两端分别连接两所述插入部34，所述切断部32与两所述插入部34构成大致“工”字型；进一步地，所述插入部34的壁厚大于所述切断部32的厚度，且所述插入部34的下端低于所述切断部32的下端。所述插入部34的作用是增加爬电难度，防止在大电流突然断开时产生爬电，并且具有灭弧的作用。

请参考图3和图4，所述盲孔121大致为立方体结构，其底面向下凹设有两插入槽124，每一所述插入槽124也大致为立方体结构，只要能与所述插入部34对接，所述插入槽124不排除其他的形状结构。所述盲孔121内收容有中间具有插入缝b的若干密封圈122和若干衬板123，所述密封圈122和所述衬板123在上下方向上交叉堆叠。所述密封圈122和所述衬板123上还具有两穿插孔c，两穿插孔c分置于对应的所述插入缝b的相对两端，从而相应的两穿插孔c和插入缝b构成“工”字型，优选插入缝b垂直于穿插孔c设置，且所述插入缝b的长度大于所述穿插孔c的长度，所述插入缝b的宽度小于所述穿插孔c的宽度。所述气体发生装置5被触发后，两所述插入部34分别穿过对应的穿插孔c进而插入对应的所述插入槽124中，且所述插入部34与所述穿插孔c和所述插入槽124紧密接触或者无缝接触，并且所述切断部32从上至下穿过所有密封圈122和衬板123的插入缝b并最终与所述盲孔12的底面接触。通过上述紧密接触或无缝接触，可以防止大电流突然断开时电弧溢出或者爬出，从而起到灭弧作用。

所述密封圈122的制作材料比所述衬板123的制作材料柔软，所述衬板123主要用于支撑对应的所述密封圈122，且所述衬板123亦有增大爬电距离的作用，且能够在铜极2断电的时候辅助灭弧。且位于所述盲孔121最上面的是所述密封圈122，该密封圈122的上表面与所述铜极2的下表面接触。所述密封圈122和衬板123的插入缝b具有相同的长度和不同的宽度，从而使相互堆叠的插入缝b内部凹凸不平，因此可以进一步在密封的同时增加爬电距离。所述密封圈122的主要作用是密封电弧并灭弧。

请参考图1和图2，所述铜极2穿过所述绝缘本体1，且所述铜极2相对设置的两接脚211、221显露在所述绝缘本体1之外，所述铜极2包括相对所述铜极其他部分薄弱的导电片24，所述通孔111和所述盲孔121分置于所述导电片24的相对两侧。

本实施例中，所述铜极2可以有多种结构特征：特征1，所述铜极2一体成型，所述导电片24属于所述铜极2的一部分，此时，所述导电片24为所述铜极2上的一道易断凹槽(如v形槽、U形槽、矩形槽等)，所述切断部32对准所述凹槽，通过切断所述凹槽而实现切断所述铜极2；特征2，所述铜极2一体成型，包括两厚部和一桥接部，所述桥接部较所述厚部薄，所述桥接部连接两厚部，所述桥接部可以连接两所述厚部的上表面，这时所述桥接部的下方镂空，所述桥接部可以连接两所述厚部的下表面，这时所述桥接部的上方镂空，所述桥接部还可以连接两所述厚部的中间，这时所述桥接部的上方和下方均镂空，所述切断部32对准所述桥接部，通过切断所述桥接部而实现切断所述铜极2；特征3，请参考图2，所述铜极2在所述绝缘本体1中具有断缝23并通过该断缝23将所述铜极2分为第一铜极21和第二铜极22，所述导电片24为金属块，采用银、铜、铝及其合金等材料制成，卡在或者夹在或者固定在所述断缝23中，所述第一铜极21和所述第二铜极22采用铜、铝及其合金等材料制成，即所述铜极2由三部分组成：第一铜极21、第二铜极22和导电片24，所述导电片24通过位于所述断缝23之间从而使断开的第一铜极21和第二铜极22相互连接；特征4，特征4与特征3之间的区别为，所述导电片24为金属薄片，覆盖所述断缝23的上方开口或者覆盖所述断缝的下方开口从而使断开的第一铜极21和第二铜极22相互连接。优选特征3和特征4中的导电片24与所述第一铜极21和所述第二铜极22之间采用焊接来接，采用在第一铜极21和第二铜极22之间焊接薄片状导电片24的结构作为通流电路，既满足了大电流通流的温升要求，又降低了打断这种导电片24所需的能量。除了上述4中特征之外，还可以为其他的特征，在此不再一一赘述。

所述导电片24在宽度方向上横贯所述铜极2，所述切断部32为片状结构，能从宽度方向上完全切断所述导电片24，所述切断部32的下端为劈尖结构的刀口33，利用刀口33来切断所述导电24，能够进一步降低切断导电片24所需的能量。

所述第一铜极21插入所述绝缘本体1内的一端包括第一插入端，所述第二铜极22插入所述绝缘本体1的一端包括第二插入端，所述第一插入端和第二插入端一左一右的相对设置。所述第一铜极21和所述第二铜极22均为平板结构，在其他实施例中，所述第一插入端和所述第二插入端为平板结构，所述第一铜极21除所述第一插入端外的其他部分还可以为合乎要求的其他形状特征，所述第二铜极22除所述第二插入端外的其他部分还可以为合乎要求的其他形状特征。

所述第一插入端和所述第二插入端的相对两侧凹设有让位空间25，两所述插入部34穿过对应让位空间25。

所述第一插入端和第二插入端上均开设有缺口a，两所述缺口a用于增大所述第一插入端和第二插入端之间的爬电距离。具体的，所述第一插入端和第二插入端分别穿过所述两通道112并均伸至所述开断区间内，两所述缺口a均朝上设置且相互对称，每一缺口a中的部分区域位于所述开断区间内，其余区域位于对应的所述通道112内。

所述开断栅片3通过活塞4连接所述气体发生装置5，所述活塞4可沿所述通孔111内部运动，所述气体发生装置5被触发后产生的高压气流通过推动所述活塞4来推动所述开断栅片3切断所述导电片24。所述气体发生装置5为火工品，被触发后，即所述火工品被引爆后，会产生高压气流，高压气流在所述通道111内具有极大的推力，通过该推力通动所述活塞4急剧的向下运动，然后所述活塞4急剧的推动所述开断栅片3向下运动，从而使所述切断部32切断所述导电片24、使所述插入部34插入所述盲孔121。由于所述铜极2上通的是大电流，在铜极2被切断时，若没有所述活塞4，则电流很可能会向上击穿所述开断栅片3，故必须使用绝缘的活塞来作为过渡，从而来确保所述开断器的使用安全，增加耐受性。

火工品爆炸时产生的气体能够导电，若引爆后气体流向铜极2则会使连接断开的铜极2重新连接，故不能让该气体流向铜极。为此，所述活塞4的侧壁上设有环形槽41，所述环形槽41内设有起气密作用的环形圈42，所述环形圈42与所述通孔111的内壁接触，从而防止所述气体发生装置被触发后产生的气体流向所述铜极2和所述导电片24。

所述上壳11的上侧面固设有压盖7，所述压盖7与所述上壳11的上侧面之间为阶梯型接触模式，既能够增加接触面积，降低火工品被引爆时的冲击力，又能够更好的使所述压盖7和所述上壳11相互固定。通过所述压盖7与所述通孔111的共同作用，所述火工品51被限位且固定于所述通孔111内，所述压盖7的中心区域开设有贯孔71，所述贯孔71与所述通孔111连通。火工品被引爆后产生的大量气体从所述通孔111中向上流走，穿过所述贯孔71排出。

本实用新型还提供一种快速电流切断设备，该快速电流切断设备是在上述的快速电流切断开断器的基础上增加了熔断器，通过所述熔断器的相对两端分别与所述铜极2的两接脚211、221连接而实现所述熔断器与所述铜极的并联，所述熔断器的电阻远大于所述铜极的电阻，正常时，电流从所述铜极2通过，所述熔断器相当于断路，当电流出现异常时，所述气体发生装置被触发导致所述铜极2被断开时，电流被导向所述熔断器并且使所述熔断器熔断，从而能够防止大电流在铜极2断开处产生电弧，以此来实现灭弧。

本实用新型还提供另一种快速电流切断设备，该快速电流切断设备是在上述的快速电流切断开断器的基础上增加了监测装置，所述监测装置用于监测流经所述铜极的电流并与所述气体发生装置连接用于在电流异常时触发所述气体发生装置，所述监测转置包括能够通过磁感应监测所述铜极上流经的电流的霍尔元件、与所述霍尔元件连接的处理芯片和与所述处理芯片连接的点火电路，所述处理芯片通过判断所述霍尔元件监测的电流是否为异常电流来判断是否激发所述点火电路放电，所述点火电路可通过放电来引爆所述气体发生装置使所述气体发生装置被触发，当电流异常时，所述处理芯片激发所述点火电路来引爆所述气体发生装置。所述霍尔元件与所述铜极非接触式感应。

本实用新型还提供又一种快速电流切断设备，该快速电流切断设备是在上述的快速电流切断开断器的基础上增加了监测装置和熔断器，所述熔断器与所述铜极2并联，所述监测装置用于监测流经所述铜极的电流并与所述气体发生装置连接用于在电流异常时触发所述气体发生装置。

在所述快速电流切断开断器的基础上增加所述的熔断器和/或监测装置，有助于增加所述快速电流切断设备的集成度和整体性，能够极大的方便将所述快速电流切断设备作为一个整体组装与汽车中。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。