CN108807027B - 一种外部驱动的快速电流切断装置 - Google Patents

Abstract

一种外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于包括壳体，在所述壳体上开设有相互贯通的上容置腔和下容置腔，在壳体上水平贯通开设有通孔槽，在所述通孔槽中设置有导电板；所述导电板穿过所述上容置腔和下容置腔的连接处；在上容置腔中自下而上设置有活塞及气体发生装置，所述气体发生装置与外部信号发生装置连接，所述活塞在气体发生装置作用下时会切断所述导电板；在所述导电板上还连接有灭弧熔断器。具有反应速度快，安全性能高的优点，适合应用于纯电、或油电混合的新能源汽车上使用，在汽车发生碰撞、泡水、暴晒时都能以最短响应时间切断主电路保护车辆。

Description

一种外部驱动的快速电流切断装置

技术领域

本发明涉及电力控制和电动汽车领域，尤其是指通过外部信号控制切断电流传输电路的装置。

背景技术

目前电路过电流保护的产品是基于流过熔断器电流产生的热量熔断的熔断器，存在主要的问题是热熔熔断器和负载匹配关系。例如在新能源车主回路保护情况，如果负载出现低倍数过载或短路的情况，选用低电流规格的熔断器不能满足电流短时间过冲的情况，如果选用高电流规格的熔断器不能满足快速保护的要求。在目前新能源车辆提供能量的锂电池包，在短路情况下输出电流大约是额定电流的几倍，熔断器保护时间不能满足要求，导致电池包发热起火燃烧。由于耐受电流发热和分断电流发热熔化，都源于流过熔断器的电流，此种采用电流的发热熔断的保护器件无法在具有较大额定电流或耐受较强的短时过载/冲击电流(例如电动汽车启动或爬坡时的短时大电流)的条件下，达到一定幅值故障电流足够快的分断速度，或者在一定幅值故障电流足够快的保护速度条件下，实现较高额定电流，或耐受较大的过载/冲击电流而不损伤。

另外一个热熔熔断器存在的问题是不能和外部设备通讯，不能由除电流之外的其它信号触发，例如车辆ECU、BMS或者其它传感器等。如果车辆出现严重碰撞、泡水或者暴晒后电池温度过高等情况不能及时切断电路，则有可能导致电池包燃烧最终损毁车辆的严重事件发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速切断装置，其通过接收外部信号，利用化学能通过机械方式在最短时间内切断与主电路连接导体，断开主电路，起到保护下级各个设备仪器的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于包括壳体，在所述壳体上开设有相互贯通的上容置腔和下容置腔，在壳体上水平贯通开设有通孔槽，在所述通孔槽中设置有导电板；所述导电板穿过所述上容置腔和下容置腔的连接处；在上容置腔中自下而上设置有绝缘的活塞及气体发生装置，所述气体发生装置与外部信号发生装置连接，所述活塞在气体发生装置作用下时会切断所述导电板；在所述导电板上还连接有灭弧熔断器。

位于所述下容置腔上方的所述导电板的上面或下面设置有至少一条贯通所述导电板宽度的断裂凹槽。

所述断裂凹槽形状为U型槽或V型槽或U型槽和V型槽结合。

位于所述下容置腔上方的所述导电板分为左右两部分，所述左部分导电板与右部分导电板的连接端处为上下叠加连接；对应所述活塞的冲击端的所述导电板部分位于叠加连接处的下面。

所述导电板为整体结构，所述断裂凹槽为一体化成型。

在位于叠加连接处下面的所述导电板部分上开设有断裂凹槽。

位于所述下容置腔上方的所述导电板断裂为左右两部分，所述左右两部分断裂缝下面通过导电连接板连接。

在所述导电板的一侧水平延伸有两个间隔设置有的凸出部，在所述凸出部之间设置有灭弧熔断器，所述灭弧熔断器的两端触刀分别与与其靠近的所述凸出部电连接；所述灭弧熔断器位于所述下容置腔的上方。

所述气体发生装置为气体发生器，所述外部信号为电流/电压信号。

所述活塞的冲击端为尖型结构或者圆形结构，所述冲击端横跨所述导电板宽度。

所述活塞材质为绝缘材质或者绝缘材料包裹的金属材质。

本发明由于使用化学能做功，具有响应速度快，动作时间短的明显优势。本发明的外部驱动的快速电流切断装置，通过外部电信号驱动，在车辆上使用时一般信号来自车辆的各个控制器，可按照设计与车辆的各个传感器联动保护整车电路。与电流传感器联动，可以实现在指定电流指定延迟时间下动作。与碰撞传感器联动，可以实现在碰撞发生后切断整车电流，避免二次损伤。与温度传感器联动，可以实现火灾或超高温时切断整车电流。与湿度传感器或绝缘电阻监测装置联动，可以实现有漏电风险等情况下切断整车电流。具有反应速度快，安全性能高的优点，更适合应用于纯电、或油电混合的新能源汽车上使用。

附图说明

图1，切断装置立体剖视结构示意图。

图2，使用不同导电板的切断装置剖视结构示意图。

图3，不同结构导电板结构示意图。

图4，带有凸出部的导电板结构示意图。

图5，气体发生装置结构示意图,其中，A为带有气药室的气体发生器结构，B为仅有火药室的气体发生器结构。

图6，不同活塞结构示意图。

具体实施方式

针对上述技术方案，现举实施例并结合图示进行具体说明。本发明的电流切断装置，主要包括壳体、导电板、气体发生器等，其中。

壳体1，参看图1、图2，由上壳体下壳体或左壳体右壳体拼接组成。在本实施例中为左右壳体结构。在壳体上部开设有带有限位凸台的上容置腔，限位凸台靠近壳体上端面。在壳体下部，对应壳体上部容置腔的下方开设有供导电板断裂后掉落容置的下容置腔，上容置腔和下容置腔相互贯通。在上容置腔与下容置腔的连接界面处的壳体上开设有贯通壳体左右的通孔槽，该通孔槽的形状与导电板2的外形相匹配，仅能容置导电板。通常，导电板为平板结构，则通孔槽也为平板结构。上容置腔中自上而下设置有气体发生器3和活塞4。气体发生器3，参看图1、图2、图5，包括外壳，在外壳上部形成与上容置腔内的限位凸台相匹配的凸台，当气体发生器放置在上容置腔中，其外壳上的限位凸台正好卡设在上容置腔内的限位凸台上，对气体发生装置进行位置限定。为了防止气体从气体发生装置与上容置腔向上溢出，气体发生装置安装上容置腔内以过盈配合、加装密封装置等方式进行安装间隙密封。

活塞4，参看图1、图2、图6，位于气体发生器与导电板之间的上容置腔中，其材质为绝缘材质，或采用绝缘材质包覆的金属材质。在活塞处于初始位置时，活塞位于气体发生装置正下方，与导电板之间保留有适当间隙，此间隙的存在是保证在活塞受到外力时，其对于导电板具有最大冲击力。在外力作用下活塞4可沿上容置腔向下位移运动。活塞4的下端为冲击端，其端部为尖型结构41，该尖型结构的冲击面为一条直线，其可位于活塞的侧面或其他部位处，其宽度等于或大于导电板的宽度。该冲击端的尖型结构可由类似与三角锥形结构的锥尖形成，或由有活塞的一侧向相对应一侧切斜过去形成。活塞的冲击端也可以是圆形结构或其他方便与冲击的结构。

导电板2，参看图1、图2、图3及图4，其形状为平板结构，材质为导电材质，比如铜、银、铁等。在导电板位于下容置腔上端口处的位置处开设有跨越导电板宽度的断裂凹槽21，参看图3，该断裂凹槽可以是U型槽、V型槽或U型槽和V型槽结合的方式设置，也可以是其他形状的断裂凹槽，其仅需满足断裂凹槽处的导电板厚度比其他没有断裂凹槽的导电板厚度小，在受外力冲击时容易断裂即可。断裂凹槽可以是在位于靠近下容置腔端口两端内侧处的导电板的上面、下面或上面和下面分别开设两个断裂凹槽，也可以是在位于靠近下容置腔端口两端内侧处及位于下容置腔上端口的中心部位处的导电板的上面、下面或上面和下面分别开设三个断裂凹槽。当为一个断裂凹槽时，断裂凹槽一般设置在正对活塞冲击端的下方，当受到活塞冲击后，导电板在断裂凹槽处断裂；当为间隔设置的两个断裂凹槽时，一般活塞的冲击端正对其中一个断裂凹槽，当受到活塞冲击时，在一个断裂凹槽处断开，断开后则以另一个断裂凹槽为轴心向下折弯掉落；当为间隔设置的三个断裂凹槽时，一般活塞的冲击端位于中间部位的断裂凹槽处，受到冲击后，导电板从中断开，断开的左右两部分分别以其中一断裂凹槽为轴心向下掉落。

也可以是在活塞冲击面处的导电板位置处，参看图3中的j图，先让导电板断开为导电板左部分22和导电板右部分23，其中位于活塞冲击端下方的那一部分长度比另一部分的长度长，在本实施例中，导电板左部分22比导电板右部分23长。在位于下容置腔内侧的导电板左部分上开设有断裂凹槽21，在将导电板左部分和导电板右部分固定在一起时，导电板左部分(长的那部分)位于导电板右部分(短的那部分)下方进行焊接固定；如此，在受到冲击后，导电板左部分受到冲击从焊接处断开，并以断裂凹槽为轴心向下弯折掉落，落入下容置腔内，如果靠近下容置腔端口一侧的断裂处位于下面，则在受到冲击时，位于下容置腔中部的断裂处受到支撑，依旧会搭接在其上不会使导电板断开。导电板也可以断裂为导电板左部分24和导电板右部分25，参看图3中的i图，导电板左部分24和导电板右部分25之间留有一定的间距，在导电板左部分24和导电板右部分25的下面固定连接一导电薄板26，通过导电薄板将导电板断裂处连接起来，在受到活塞冲击导电薄板后，导电薄板从焊接处断开脱离导电板向下容置腔中掉落至下容置腔中。

位于下容置腔上方的导电板边缘处向外侧水平延伸有间隔设置的两凸出部27，参看图1和图4，断裂凹槽位于两凸出部之间的导电板上。在两凸出部之间固定连接有灭弧电容器5，灭弧电容器的两端触刀分别与与其靠近的凸出部电连接。灭弧电容器为熔体热熔断型熔断器。根据需要灭弧熔断器可以是一个或多个并联连接固定在导电板上的。利用凸出部，可以节省导电板的重量及减少制造材质，也可以减少占用体积。为降低加工成本，在导电板加工时，即为一体加工成型，导电板上的各种缺陷槽(断裂凹槽)、凸出部等均为一体加工成型。

在使用时，气体发生器的输入端与外部的保护电路连接，接收发送的信号。导电板的两端分别与主电路连接，连通主回路。在正常工作状态下，由于导电板的电阻远小于灭弧熔断器电阻，电流绝大部分通过导电板。当电流超出额定电流或汽车受到外力冲击或其他意外故障，需断开电路时，气体发生器接收到动作信号，气体发生器动作产生高压气体，高压气体做功推动活塞向下运动，活塞的冲击尖端冲击导电板，由于在导电板上开设有易断裂的断裂凹槽，因此，在外力冲击下，导电板断开，向下容置腔位移掉落；同时，由于导电板处于断裂过程时电阻急剧增加，导电板上的电流迅速减少，并联的灭弧熔断器上电流迅速增加，大量电流通过灭弧熔断器，灭弧熔断器在大电流作用下熔断，由于灭弧熔断器的熔断时间大于导电板断开并运动到可靠绝缘距离的时间，避免导电板断开产生的电弧，提高切断装置的可靠性。

Claims (8)

1.一种外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于包括壳体，在所述壳体上开设有相互贯通的上容置腔和下容置腔，在壳体上水平贯通开设有通孔槽，在所述通孔槽中设置有导电板；所述导电板穿过所述上容置腔和下容置腔的连接处；在上容置腔中自下而上设置有绝缘的活塞及气体发生装置，所述气体发生装置与外部信号发生装置连接，所述气体发生装置以过盈配合或加装密封装置设置于所述上容置腔中，所述活塞处于初始位置时，所述活塞与所述导电板之间保留有间隙；位于所述下容置腔上方的所述导电板分为左右两部分，所述左部分导电板与右部分导电板的连接端处为上下叠加连接；对应所述活塞的冲击端的所述导电板部分位于叠加连接处的下面；或，位于所述下容置腔上方的所述导电板断裂为左右两部分，所述左右两部分断裂缝下面通过导电连接板连接；所述活塞在气体发生装置作用下时会切断所述导电板；位于所述下容置腔上方的所述导电板的上面或下面设置有至少一条贯通所述导电板宽度的断裂凹槽，位于下容置腔上方的导电板边缘处向外侧水平延伸有间隔设置的两凸出部，所述断裂凹槽位于两凸出部之间的导电板上，在两凸出部之间固定连接有灭弧熔断器。

2.根据权利要求1所述的外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于所述断裂凹槽形状为U型槽或V型槽或U型槽和V型槽结合。

3.根据权利要求1所述的外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于所述导电板为整体结构，所述断裂凹槽为一体化成型。

4.根据权利要求1所述的外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于在位于叠加连接处下面的所述导电板部分上开设有断裂凹槽。

5.根据权利要求1所述的外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于在所述导电板的一侧水平延伸有两个间隔设置有的凸出部，在所述凸出部之间设置有灭弧熔断器，所述灭弧熔断器的两端触刀分别与与其靠近的所述凸出部电连接；所述灭弧熔断器位于所述下容置腔的上方。

6.根据权利要求1所述的外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于所述气体发生装置为气体发生器，所述外部信号为电流/电压信号。

7.根据权利要求1所述的外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于所述活塞的冲击端为尖型结构或者圆形结构，所述冲击端横跨所述导电板宽度。

8.根据权利要求1所述的外部驱动的快速电流切断装置，其特征在于所述活塞材质为绝缘材质或者绝缘材料包裹的金属材质。