CN111354611A - 具有能量耗散盖的密封电池熔断器模块 - Google Patents

Abstract

本发明题为“具有能量耗散盖的密封电池熔断器模块”。本发明公开了一种熔断器模块，包括：安装块，该安装块具有穿过其中延伸的通孔；熔断器，该熔断器包括设置在该安装块的顶部上并且具有通孔的上部部分、设置在该安装块的底部上并且具有通孔的下部部分、以及邻近该安装块的侧壁设置并且将该上部部分连接到该下部部分的易熔元件，该熔断器模块还包括具有包装该安装块和该熔断器的主体部分的外壳，该主体部分在其顶部表面和底部表面中具有与该安装块的该通孔对准的孔；以及盖部分，该盖部分连接到该主体部分并且设置在该易熔元件上，并具有从其内部表面延伸的表面特征，用于在该熔断器中出现过电流状况时吸收能量。

Description

具有能量耗散盖的密封电池熔断器模块

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月20日提交的第62/782,973号美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及电路保护装置领域，并且更具体地涉及具有适于耗散来自熔断的易熔元件的能量的覆盖件的密封电池熔断器模块。

背景技术

电池熔断器模块有时在车辆应用中实现。在传统的实施方式中，电池熔断器模块直接安装到车辆电池(例如，汽车或工业车辆的电池)的端子上，在电池和连接的负载之间电串联。在出现过电流状况时，电池熔断器模块内的易熔元件熔化、分解或以其他方式断开以阻止电流流过电池熔断器模块。电池熔断器模块由此防止或减轻对电池和/或负载的电损坏，如果允许过电流状况持续，则会导致电损坏。

当电池熔断器模块的易熔元件在过电流状况期间熔化或者以其他方式断开时，电弧有时可能在易熔元件的分离部分之间传播。在一些情况下，电弧可快速地加热周围空气和周围颗粒，并且可引起小的爆炸。在一些应用中(诸如，在电池熔断器模块处于存在挥发性气体的环境中实现的那些应用中)，危险的是，容纳在电池熔断器模块内可能产生电弧和导致爆炸。

关于这些和其他考虑因素，本公开的改进可能是有用的。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍构思的选择，这些构思将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据本公开的示例性实施方案的熔断器模块可以包括：安装块，该安装块具有延伸穿过其中的通孔；熔断器，该熔断器具有设置在安装块的顶部上并具有与安装块的通孔对准的通孔的上部部分，并且具有设置在安装块的底部并具有与安装块的通孔对准的通孔的下部部分；以及易熔元件，该易熔元件邻近安装块的侧壁设置并将熔断器的上部部分连接到熔断器的下部部分。熔断器模块还可包括具有主体部分的外壳，主体部分包封安装块和熔断器，主体部分在其顶部表面和底部表面上具有与安装块的通孔对准并且暴露熔断器的上部部分的下面表面和下部部分的下面表面的孔，以及连接到主体部分并设置在易熔元件上的盖部分，盖部分具有从其内部表面延伸的表面特征，用于在熔断器中出现过电流状况时吸收能量。

根据本公开的示例性实施方案的电路保护布置可包括以串联形式电连接在电池和导体的环形端子之间的熔断器模块，熔断器模块包括安装块，该安装块具有延伸穿过其中的通孔，熔断器具有设置在安装块的顶部上并具有与安装块的通孔对准的通孔的上部部分，并且熔断器具有设置在安装块的底部上并具有与安装块的通孔对准的通孔的下部部分，以及易熔元件，该易熔元件临近安装块的侧壁设置并且将熔断器的上部部分连接到熔断器的下部部分。熔断器模块还可包括具有主体部分的外壳，主体部分包封安装块和熔断器，主体部分在其顶部表面和底部表面上具有与安装块的通孔对准并且暴露熔断器的上部部分的下面表面和下部部分的下面表面的孔，以及连接到主体部分并设置在易熔元件上的盖部分，盖部分具有从其内部表面延伸的表面特征，用于在熔断器中出现过电流状况时吸收能量。电路保护布置还可包括电绝缘螺钉，电绝缘螺钉延伸穿过环形端子和熔断器模块并接合电池的螺纹端子，由此电绝缘螺钉使环形端子、熔断器和电池端子彼此电连通固定。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施方案示出熔断器模块的透视图；

图2是示出如图1所示的熔断器模块的部件的分解图；

图3是示出如图1所示的熔断器模块的部件的剖面图；

图4是示出如图1所示的熔断器模块的熔断器的透视图；

图5是示出如图1所示的熔断器模块的外壳的盖部分的透视图；

图6是示出安装在电池上的如图1所示的熔断器模块的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述根据本公开的电池熔断器模块，附图中呈现了电池熔断器模块的优选实施方案。然而，应当理解，电池熔断器模块可以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限于本文阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开将向本领域技术人员传达电池熔断器模块的某些示例性方面。

参见图1，示出了根据本公开的示例性、非限制性实施方案的电池熔断器模块10(下文称为“熔断器模块10”)的透视图。如下文将更详细地描述，熔断器模块10可以直接耦合到电池(例如，车辆电池)的端子，而没有在其间延伸的柔性电导体，并且可以为由电池供电的电负载提供过电流保护。有利地，熔断器模块10的易熔元件被密封在具有能量耗散盖的弹性外壳内，使得在过电流状况期间可能在熔断器模块10中产生的任何电弧和所导致的爆炸被完全容纳在熔断器模块10内，以防止点燃可能存在于熔断器模块10的环境中的挥发性气体。

参见在图2和图3中分别示出的分解图和剖面图，熔断器模块10通常可以包括由电绝缘材料形成的安装块12和围绕安装块12的若干表面延伸的熔断器14。具体地，熔断器14(为了清楚起见，其在图4中单独示出) 包括设置在安装块12的顶部表面12a上的上部部分14a、设置在安装块12 的下部表面12b上的下部部分14b、以及邻近安装块12的侧壁12c设置并且将上部部分14a连接到下部部分14b的易熔元件14c。安装块12可以包括垂直延伸穿过其中的通孔16，并且熔断器14的上部部分14a和下部部分 14b可以各自具有与安装块12的通孔16对准的通孔18、20。安装块12还可包括覆盖件19，该覆盖件贴合在易熔元件14c上并附接到侧壁12c。

熔断器模块10还可以包括电绝缘的弹性外壳22，弹性外壳22包封安装块12和熔断器14。在各种实施方案中，外壳22可由橡胶、塑料、各种复合材料等形成。外壳22可包括主体部分23和盖部分25。主体部分23的顶部表面和底部表面可以包括形成在其中的孔24、26，用于分别暴露熔断器14的上部部分14a的下面表面和下部部分14b的下面表面并提供到这些下面表面的通路。环形唇缘28从主体部分23的底部表面延伸几毫米，并且围绕孔26。

熔断器模块还可以包括设置在主体部分23的顶部表面中的孔24内的导电环29。在各种实施方案中，导电环29可由铜、银、金、锡等形成。本公开在这方面不受限制。导电环29可被安置在与其电连通的熔断器14的上部部分14a的暴露表面上。导电环29可从孔24突出并且可在主体部分23的顶部表面上方延伸几毫米。

外壳22的盖部分25可以贴合在覆盖件19和下面的易熔元件14c上，并且可以与其流体密封的关系附接到外壳22的主体部分23上(如下文进一步描述)。现在参见图5，为了清楚描述，提供了单独示出盖部分25的透视图。盖部分25可为大致杯形并且可限定内部腔体30。多个表面特征 32可从盖部分25的一个或多个内部表面延伸到内部腔体30中。在图5所示的示例性实施方案中，表面特征32为具有从其径向延伸的垂直脊的截头圆锥形突起。本公开不限于这个方面，并且考虑了盖部25的各种替代实施方案，其中表面特征32可以另外或替代地包括不同形状和尺寸的各种脊、突起、齿形结构、屏障、通道、轮廓等。

再次参见图3中所示的组装的熔断器模块10的剖面图，盖部分25的表面特征32可以紧邻覆盖件19和下面的易熔元件14c设置，并且盖部分 25的内部腔体30可以紧邻覆盖件19和下面的易熔元件14c限定气阱。因此，如果熔断器模块10中的过电流状况导致易熔元件14c熔化并产生爆炸，则由盖部分25限定的气阱可以提供用于容纳爆炸能量的膨胀空间。另外，表面特征32可在易熔元件14c和盖部分25的内部表面之间提供显著的表面积以吸收爆炸的能量。因此，减轻了熔断器模块10破裂的风险，又减轻了熔化的易熔元件14c中的电弧点燃包围熔断器模块10的大气中的挥发性气体的风险。

在非限制性实施方案中，可以通过以图3所示的方式将安装块12、熔断器14、导电环29和预成型(例如，模制、3D打印等)盖部分25布置在一起来组装熔断器模块10。然后，外壳22的主体部分23可以被包覆成型到安装块12、熔断器14和导电环29上并围绕安装块12、熔断器14和导电环29，与外壳22的盖部分25邻接。用于在包覆成型过程期间形成外壳 22的主体部分23的熔融材料可以熔化，并且可以与盖部分25的唇缘结合，导致盖部分25和主体部分23之间的流体密封接合。

参见图6，熔断器模块10被示出为可操作地安装在电路保护布置中，其中熔断器模块10连接在电池40和导体44的绝缘环形端子42之间。电绝缘螺钉46(例如，具有电绝缘涂层的金属螺钉)延伸穿过上部部分14a、安装块12和下部部分14b的环形端子42、导电环29和通孔18、16、20中的每一者，并且紧固到电池40的环形螺纹端子48。导电环29延伸穿过环形端子42的绝缘涂层50中的孔，并且接合环形端子42的导电(即，金属) 部分52。电绝缘环54可设置在螺钉46的金属头部56和环形端子42的导电部分52之间，以在其间提供电绝缘。环形端子42的弹性绝缘涂层50可以接合主体部分23的顶部表面并且与其形成密封。类似地，环形电池端子 48可以延伸穿过主体部分23的底部表面中的孔26并且可以接合熔断器14 的下部部分14b，并且主体部分23的环形唇缘28可以接合电池40的顶部表面并与该顶部表面形成密封。由此在电池40和环形端子42之间提供过电流保护的电连接。

本领域的普通技术人员将理解，上述熔断器模块10提供了便于在危险环境中安全操作的许多优点。例如，熔断器模块10的易熔元件14c被密封在具有能量耗散盖25的弹性外壳22内，使在过电流状况期间可能在熔断器模块10中出现的任何电弧和所导致的爆炸被完全容纳，以防止点燃可能存在于熔断器模块10的环境中的挥发性气体。

如本文所用，除非明确地叙述了此类排除，否则以单数形式叙述并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应被理解为不排除多个元件或步骤。此外，对本公开的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除同样包含所述特征的附加实施方案的存在。

虽然本公开引用某些实施方案，但在不脱离如所附权利要求中所定义的本公开的实质和范围的情况下，对所述实施方案的许多修改、更改和改变是可能的。因此，本公开旨在不限于所描述的实施方案，而是具有由所附权利要求的语言及其等同物限定的全部范围。

Claims (20)

1.一种熔断器模块，包括：

安装块，所述安装块具有延伸穿过其中的通孔；

熔断器，包括：

上部部分，所述上部部分设置在所述安装块的顶部上并且具有与所述安装块的所述通孔对准的通孔；

下部部分，所述下部部分设置在所述安装块的底部上并且具有与所述安装块的所述通孔对准的通孔；和

易熔元件，所述易熔元件邻近所述安装块的侧壁设置并且将所述熔断器的所述上部部分连接到所述熔断器的所述下部部分；和

外壳，包括：

主体部分，所述主体部分包封所述安装块和所述熔断器，所述主体部分在其顶部表面和底部表面中具有孔，所述孔与所述安装块的所述通孔对准并且暴露所述熔断器的所述上部部分的下面表面和所述下部部分的下面表面；和

盖部分，所述盖部分连接到所述主体部分并设置在所述易熔元件上，所述盖部分具有从其内部表面延伸的表面特征，以用于在所述熔断器中出现过电流状况时吸收能量。

2.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述主体部分包括从其底部表面延伸的环形唇缘，所述环形唇缘围绕所述主体部分的所述底部表面中的所述孔。

3.根据权利要求1所述的熔断器模块，还包括导电环，所述导电环设置在所述主体部分的所述顶部表面中的所述孔内并安置在所述熔断器的所述上部部分上。

4.根据权利要求3所述的熔断器模块，其中所述导电环从所述主体部分的所述顶部表面中的所述孔突出并且在所述主体部分的所述顶部表面上方延伸。

5.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述盖部分与所述主体部分形成流体密封。

6.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述表面特征包括脊、突起、齿形结构、屏障、通道以及轮廓中的一者或多者。

7.根据权利要求6所述的熔断器模块，其中所述表面特征包括具有在其侧壁上形成的脊的截头圆锥形突起。

8.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述安装块包括设置在所述易熔元件上的覆盖件，所述覆盖件紧邻所述盖部分设置。

9.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述外壳由电绝缘的弹性材料形成。

10.一种电路保护布置，包括：

熔断器模块，所述熔断器模块在电池和导体的环形端子之间以串联形式电连接，所述熔断器模块包括：

安装块，所述安装块具有延伸穿过其中的通孔；

熔断器，包括：

上部部分，所述上部部分设置在所述安装块的顶部上并且具有与所述安装块的所述通孔对准的通孔；

下部部分，所述下部部分设置在所述安装块的底部上并且具有与所述安装块的所述通孔对准的通孔；和

易熔元件，所述易熔元件邻近所述安装块的侧壁设置并且将所述熔断器的所述上部部分连接到所述熔断器的所述下部部分；和

外壳，包括：

主体部分，所述主体部分包封所述安装块和所述熔断器，所述主体部分在其顶部表面和底部表面中具有孔，所述孔与所述安装块的所述通孔对准并且暴露所述熔断器的所述上部部分的下面表面和所述下部部分的下面表面；和

盖部分，所述盖部分连接到所述主体部分并设置在所述易熔元件上，所述盖部分具有从其内部表面延伸的表面特征，以用于在所述熔断器中出现过电流状况时吸收能量；和

电绝缘螺钉，所述电绝缘螺钉延伸穿过所述环形端子和所述熔断器模块并接合所述电池的螺纹端子，由此所述电绝缘螺钉使所述环形端子、所述熔断器和所述电池端子彼此电连通固定。

11.根据权利要求10所述的电路保护布置，还包括导电环，所述导电环设置在所述主体部分的所述顶部表面中的所述孔内并安置在所述熔断器的所述上部部分上，其中所述导电环延伸穿过所述环形端子的绝缘涂层中的孔并接合所述环形端子的导电部分。

12.根据权利要求10所述的电路保护布置，还包括电绝缘环，所述电绝缘环设置在所述电绝缘螺钉的金属头部和所述环形端子的导电部分之间以在其间提供电绝缘。

13.根据权利要求10所述的电路保护布置，其中所述环形端子的弹性电绝缘涂层接合所述主体部分的所述顶部表面并且与所述顶部表面形成密封。

14.根据权利要求10所述的电路保护布置，其中所述电池端子延伸穿过所述主体部分的所述底部表面中的所述孔并接合所述熔断器的所述下部部分。

15.根据权利要求10所述的电路保护布置，其中所述主体部分包括从其底部表面延伸的环形唇缘，所述环形唇缘围绕所述主体部分的所述底部表面中的所述孔，其中所述环形唇缘接合所述电池的顶部表面并且与顶部表面形成密封。

16.根据权利要求10所述的电路保护布置，其中所述盖部分与所述主体部分形成流体密封。

17.根据权利要求10所述的电路保护布置，其中所述表面特征包括脊、突起、齿形结构、屏障、通道以及轮廓中的一者或多者。

18.根据权利要求17所述的电路保护布置，其中所述表面特征包括具有在其侧壁上形成的脊的截头圆锥形突起。

19.根据权利要求10所述的电路保护布置，其中所述安装块包括设置在所述易熔元件上的覆盖件，所述覆盖件紧邻所述盖部分。

20.根据权利要求10所述的电路保护布置，其中所述外壳由电绝缘的弹性材料形成。

Images