專利名稱：一種電流熔斷器以及動(dòng)力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及動(dòng)力電池安全技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種電流熔斷器以
及具有該電流熔斷器的動(dòng)力電池。
背景技術(shù)：
在石油等不可再生資源日漸枯竭，環(huán)境污染越發(fā)嚴(yán)重的背景下，人們對新能源汽 車所寄予很大的期望。而動(dòng)力電池則是新能源汽車的心臟，其存儲(chǔ)著巨大的電能。由于汽 車具有的機(jī)動(dòng)性及戶外路況的不確定性，保證動(dòng)力電池的安全成為亟待解決的問題，尤其 是對動(dòng)力電池的短路保護(hù)。 請參照圖l，為了實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力電池的短路保護(hù)，現(xiàn)有技術(shù)的做法是在單體電池2' 采用極耳對接、搭接的焊接方式設(shè)置熔斷結(jié)構(gòu)(fuse)l'。當(dāng)單體電池2'間發(fā)生短路時(shí)， 電流即將熔斷結(jié)構(gòu)1'的焊點(diǎn)熔化，熔化后的熔體在重力的作用下脫落，從而實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力電 池的短路。 但是，這種做法的缺陷在于短路發(fā)生時(shí)熔斷結(jié)構(gòu)斷開的可靠性不夠。熔斷結(jié)構(gòu) 1'與單體電池2'采用一體式設(shè)計(jì)的，單體電池2'組裝成電池包后進(jìn)行焊接。這樣，在 單體電池2'之間不可避免的會(huì)存在應(yīng)力。短路時(shí)電流產(chǎn)生的高溫會(huì)使連接固定單體電池 2'的墊板軟化，單體電池2'的位置會(huì)因應(yīng)力的釋放而發(fā)生移動(dòng)，可能使本已斷開的熔斷 結(jié)構(gòu)l'重新搭接在一起，從而失去短路保護(hù)的作用。而實(shí)際的應(yīng)用也表明，采用對接和搭 接方式設(shè)置的熔斷結(jié)構(gòu)l'由于焊縫小以及因應(yīng)力釋放引起單體電池2'位置的移動(dòng)，使 得多數(shù)情況下，熔斷結(jié)構(gòu)1'的焊點(diǎn)雖然熔化但仍然不能有效斷開。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有熔斷結(jié)構(gòu)斷路時(shí)斷開不可靠，從而提供 一種在短路發(fā)生時(shí)具有良好的斷開可靠性的電流熔斷器。 —種電流熔斷器，其包括具有空腔的絕緣盒體，導(dǎo)電體，以及導(dǎo)電彈片；導(dǎo)電體包 括第一導(dǎo)電體和第二導(dǎo)電體，導(dǎo)電彈片包括第一導(dǎo)電彈片和第二導(dǎo)電彈片；第一、第二導(dǎo)電 體與絕緣盒體固定，其外端延伸出絕緣盒體外，其內(nèi)端位于空腔內(nèi)；第一、第二導(dǎo)電彈片位 于空腔內(nèi)，其外端與第一、第二導(dǎo)電體的內(nèi)端固定電連接，其內(nèi)端被預(yù)壓焊接在一起；第一 導(dǎo)電彈片和/或第二導(dǎo)電彈片具有短路時(shí)脫離焊點(diǎn)的彈性勢能。 本實(shí)用新型的第二目的是提供一種動(dòng)力電池，包括至少兩個(gè)單體電池，單體電池
之間電連接，單體電池之間通過至少一個(gè)本實(shí)用新型所提供的電流熔斷器電連接。 本實(shí)用新型所提供的電流熔斷器，當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，由于電流非常大，瞬間在焊接形
成的焊點(diǎn)部位產(chǎn)生大量的熱而來不及散發(fā)，而焊點(diǎn)部位的熱容又很小，因此可以在很短時(shí)
間使焊點(diǎn)熔化，第一、第二導(dǎo)電彈片靠自身彈力克服焊點(diǎn)材料的表面張力和外部阻力，向相
反方向彈開，從而實(shí)現(xiàn)對電池的保護(hù)，具有很高的斷開可靠性。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中在單體電池間設(shè)置熔斷結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型在單體電池間設(shè)置熔斷結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的分解結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的導(dǎo)電體與導(dǎo)電彈片示意圖； 圖5是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的俯視圖； 圖6是圖5中沿A-A線的剖視圖(正常工作狀態(tài)下)； 圖7是圖5中沿A-A線的剖視圖(短路斷開狀態(tài)下)。
具體實(shí)施方式為了使本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以 下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖3所示， 一種電流熔斷器，其包括具有空腔10的絕緣盒體1 ，第一、第二導(dǎo)電體 21、22，以及第一、第二導(dǎo)電彈片31、32 ; 第一、第二導(dǎo)電體21、22與絕緣盒體1固定，其外端延伸出絕緣盒體1夕卜，其內(nèi)端 位于空腔10內(nèi)；第一、第二導(dǎo)電彈片31、32位于10空腔內(nèi)，其外端與第一、第二導(dǎo)電體21、 22的內(nèi)端固定電連接，其內(nèi)端被預(yù)壓焊接在一起；第一導(dǎo)電彈片31和/或第二導(dǎo)電彈片32 具有短路時(shí)脫離焊點(diǎn)的彈性勢能。 其中，預(yù)壓焊接是指在第一、第二導(dǎo)電彈片31、32上施加壓力克服它們自身的彈 力發(fā)生彈性形變，并將第一、第二導(dǎo)電彈片焊接在一起。其中焊接優(yōu)選為軟釬焊。 以下對上述各組成部分分別作詳細(xì)介紹。 參看圖3，其中，絕緣盒體1包括上蓋板11、主殼體12、下蓋板13，上蓋板11、下蓋 板13固定在主殼體12上，并與主殼體12圍合成形成內(nèi)腔10 ;導(dǎo)電體從上蓋板11和主殼 體12之間延伸出來，并被上蓋板11和主殼體12夾持。 上蓋板ll成半包圍狀，由上表面和兩側(cè)邊組成。上表面蓋住主殼體12，兩側(cè)邊和
主殼體12 —起夾持第一、第二導(dǎo)電體21、22。主殼體12為中空結(jié)構(gòu)，主殼體12的兩端設(shè)置
有兩個(gè)供第一、第二導(dǎo)電體21、22固定的放置槽。上蓋板11、主殼體12、下蓋板13上均設(shè)
有螺紋孔，用于它們之間的連接和固定第一、第二導(dǎo)電體21、22。 絕緣盒體材料采用耐高溫、耐腐蝕的材料。例如陶瓷、石棉、聚四氟乙烯等。 由于采用獨(dú)立式設(shè)計(jì)，其絕緣盒體的剛性足以克服由于單體電池間安裝應(yīng)力的存
在，使在高溫墊板軟化時(shí)產(chǎn)生的位置移動(dòng)，屏蔽了外因造成不能有效斷開的因素。 優(yōu)選地，第一導(dǎo)電體21與第一導(dǎo)電彈片31為一體結(jié)構(gòu)，第二導(dǎo)電體22與第二導(dǎo)
電彈片32為一體結(jié)構(gòu)。其中一體結(jié)構(gòu)可以為同材質(zhì)構(gòu)成也可以為異種材質(zhì)的復(fù)合材料構(gòu)成。 如圖7所示，第一導(dǎo)電彈片31自然狀態(tài)下(即不受力的情況下)向下彎曲，第二導(dǎo) 電彈片32自然狀態(tài)下向上彎曲；第一導(dǎo)電彈片與第二導(dǎo)電彈片平行。當(dāng)焊接時(shí)，將第一導(dǎo) 電彈片31和第二導(dǎo)電彈片32壓到第一、第二導(dǎo)電體21、22所在的平面，成圖6所示形狀。 導(dǎo)電彈片都彎曲形變時(shí)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，即使第一、第二導(dǎo)電彈片31、 32中的一個(gè)彎曲形變，完全也可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。當(dāng)然，將自然狀態(tài)下平直且不在一個(gè)平面內(nèi)的導(dǎo)電彈片，壓彎并焊接在一起也可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。 第一、第二導(dǎo)電彈片31、32可以為片狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地還可以為，第一導(dǎo)電彈片31
包括至少兩個(gè)導(dǎo)電分彈片，成如圖4所示的指狀結(jié)構(gòu)；對應(yīng)地，第二導(dǎo)電彈片32也包括至少
兩個(gè)導(dǎo)電分彈片。 導(dǎo)電彈片的材料可以為彈性導(dǎo)電材料，例如鈹青銅、磷青銅，也可以為復(fù)合材料，
例如彈性銅材與紫銅/鋁的復(fù)合板材。本實(shí)用新型的第一、第二導(dǎo)電彈片31、32均優(yōu)選鈹
銅彈片，鈹銅彈片具有良好導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和彈性，而且具有很好的抗蠕變性能。 本發(fā)明還優(yōu)選在所述空腔10內(nèi)填充有滅弧介質(zhì)(圖中未示出)。當(dāng)?shù)谝?、第二?dǎo)
電彈片31、32斷開的瞬間，它們之間電壓很大，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的拉弧，由于在正常情況下就可
能產(chǎn)生一些可燃?xì)怏w，在短路時(shí)候產(chǎn)生可燃?xì)怏w的量更大，拉弧產(chǎn)生的高溫足以點(diǎn)燃可燃
氣體，造成安全隱患。在上述空腔內(nèi)填充有滅弧介質(zhì)，可以有效地進(jìn)行滅弧防護(hù)，減少電池隱患。 本實(shí)用新型優(yōu)選滅弧介質(zhì)為石英砂。石英砂呈電負(fù)性，具有較好的導(dǎo)熱性和絕緣 性能，能在彈片彈開瞬間填充在彈片之間，達(dá)到良好的滅弧效果，是常用的滅弧材料之一。 本實(shí)用新型的導(dǎo)電分彈片結(jié)構(gòu)，一方面有利于減少導(dǎo)電彈片的導(dǎo)電面積，從而增 加導(dǎo)電彈片的電阻，在大電流時(shí)，局部溫度升高較快，焊點(diǎn)及時(shí)熔化斷裂，縮短斷路保護(hù)的 響應(yīng)時(shí)間。另一方面，在空腔內(nèi)填充有滅弧介質(zhì)時(shí)，導(dǎo)電分彈片結(jié)構(gòu)，由于自身阻力面積較 小，從而降低石英砂對導(dǎo)電彈片的阻力，石英砂受到導(dǎo)電分彈片的壓力，通過相鄰的導(dǎo)電分 彈片之間的縫隙，流到相對導(dǎo)電分彈片之間，既有利于及時(shí)泄去石英砂對導(dǎo)電彈片的阻力， 又能使石英砂快速填充到兩導(dǎo)電彈片之間及時(shí)滅弧。 優(yōu)選地，導(dǎo)電體為片狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電彈片的厚度小于導(dǎo)電體的厚度。 這樣既可以減小導(dǎo)電彈片的導(dǎo)電面積，增大了導(dǎo)電彈片的電阻；又可以增大整體
的導(dǎo)電面積，減小整體的電阻。當(dāng)電流較小時(shí)候，發(fā)熱功率較小，雖然導(dǎo)電彈片部分的電阻
較大，但是由于導(dǎo)電彈片由于其良好的導(dǎo)熱性，足夠的時(shí)間對腔體內(nèi)的空間或者石英砂進(jìn)
行熱傳導(dǎo)和熱輻射，使熱量及時(shí)散發(fā)，所以導(dǎo)電彈片基本與整體的溫度相同。這樣可以保證
在正常電流情況下，電流熔斷器可以正常工作并且保持高效率導(dǎo)通。而在短路情況下，由于
電流非常大，導(dǎo)電彈片局部電阻較大，瞬間產(chǎn)生大量的熱，根本來不及散失，而導(dǎo)電彈片自
身熱容又很小，因此在很短時(shí)間內(nèi)溫度達(dá)到焊點(diǎn)熔體的熔點(diǎn)，焊點(diǎn)熔化，導(dǎo)電彈片在其彈性
應(yīng)力的作用下，克服熔體表面液體張力和外部阻力而斷開，可靠性強(qiáng)，響應(yīng)時(shí)間短。 更優(yōu)選，導(dǎo)電彈片的電阻與導(dǎo)電體的電阻的比值為1. 5-2. 5。這樣可以使電流熔斷
器的導(dǎo)通性和響應(yīng)時(shí)間處于較佳水平。 相對現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型由于采用獨(dú)立式的結(jié)構(gòu)，可以將其從電池包生產(chǎn)環(huán)節(jié) 中獨(dú)立出來，批量生產(chǎn)可以有效提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品的一致性和降低生產(chǎn)成本。將其作 為一個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件，提高生產(chǎn)和維護(hù)的可操作性。 以下結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明，實(shí)驗(yàn)樣件的第一、第二導(dǎo)電體21、22為導(dǎo)電截面尺寸為 40X2mm2鈹銅合金，第一、第二導(dǎo)電彈片為4個(gè)導(dǎo)電截面尺寸為4X0. 5mm2的導(dǎo)電分彈片， 導(dǎo)電分彈片之間的間距為2mm。 電流熔斷器的整體電阻為O. l-0.2毫歐，導(dǎo)電彈片(局部)電阻為0.05-0. l毫歐。 在350A過載的情況下，電流熔斷器可至少保證15分鐘的過載安全；在1000A短路情況下，電流熔斷器熔斷的時(shí)間僅為16s。另一方面，電流熔斷器所保護(hù)的最小電池單元具有兩個(gè)單 體電池，而試驗(yàn)測得當(dāng)兩個(gè)單體電池短路時(shí)，前20s的平均電流為1023A，因此本實(shí)施例的 響應(yīng)時(shí)間可以滿足兩個(gè)單體電池短路保護(hù)的要求。 綜上所述，本實(shí)用新型短路斷開的可靠性高、具有滅弧功能、短路保護(hù)響應(yīng)時(shí)間
短、制造成本低、裝配簡單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。 本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的制作步驟主要包括 (1)將第一、第二導(dǎo)電彈片31、32如圖3所示用螺釘固定在主殼體12上。
(2)將主殼體固定在與主殼體相配合的鋁質(zhì)焊接支座上(鋁不能與錫焊接)，壓平
第一、第二導(dǎo)電彈片31、32成圖6形狀。 (3)將錫膏均勻的涂覆在第一、第二導(dǎo)電彈片31 、32之間的縫隙里。 (4)將第一、第二導(dǎo)電彈片31、32壓緊并焊接。 (5)拆下焊接支座，安裝上下蓋板同時(shí)填充石英砂。 本實(shí)用新型還提供了一種動(dòng)力電池，所述動(dòng)力電池包括至少兩個(gè)單體電池，單體 電池之間電連接，單體電池之間通過至少一個(gè)本實(shí)用新型所提供的電流熔斷器電連接。具 體為將電流熔斷器的第一、第二導(dǎo)電體的外端與單體電池的極耳引出片焊接在一起。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種電流熔斷器，其特征在于其包括具有空腔的絕緣盒體，導(dǎo)電體，以及導(dǎo)電彈片；所述導(dǎo)電體包括第一導(dǎo)電體和第二導(dǎo)電體，所述導(dǎo)電彈片包括第一導(dǎo)電彈片和第二導(dǎo)電彈片；所述第一、第二導(dǎo)電體與所述絕緣盒體固定，其外端延伸出所述絕緣盒體外，其內(nèi)端位于空腔內(nèi)；第一、第二導(dǎo)電彈片位于所述空腔內(nèi)，其外端與所述第一、第二導(dǎo)電體的內(nèi)端固定電連接，其內(nèi)端被預(yù)壓焊接在一起；第一導(dǎo)電彈片和/或第二導(dǎo)電彈片具有短路時(shí)脫離焊點(diǎn)的彈性勢能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電流熔斷器，其特征在于所述第一導(dǎo)電體與第一導(dǎo)電彈片為 一體結(jié)構(gòu)，所述第二導(dǎo)電體與第二導(dǎo)電彈片為一體結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電流熔斷器，其特征在于所述空腔內(nèi)填充有滅弧介質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述電流熔斷器，其特征在于所述滅弧介質(zhì)為石英砂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述電流熔斷器，其特征在于所述導(dǎo)電彈片包括至少 兩個(gè)導(dǎo)電分彈片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述電流熔斷器，其特征在于所述導(dǎo)電體為片狀結(jié)構(gòu)， 所述導(dǎo)電彈片的厚度小于導(dǎo)電體的厚度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述電流熔斷器，其特征在于所述導(dǎo)電彈片的電阻與導(dǎo)電體的電阻的比值為1.5-2.5。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述電流熔斷器，其特征在于所述導(dǎo)電彈片為鈹銅彈片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電流熔斷器，其特征在于所述絕緣盒體包括上蓋板、主殼體和 下蓋板，所述上蓋板、下蓋板固定在主殼體上，并與主殼體圍合成形成所述內(nèi)腔；所述導(dǎo)電 體從所述上蓋板和所述主殼體之間延伸出來，并被所述上蓋板和所述主殼體夾持。
10. —種動(dòng)力電池，包括至少兩個(gè)單體電池，單體電池之間電連接，其特征在于所述 單體電池通過至少一個(gè)如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的電流熔斷器電連接。
專利摘要本實(shí)用新型屬于動(dòng)力電池安全技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種電流熔斷器，其包括具有空腔的絕緣盒體，第一、第二導(dǎo)電體，以及第一、第二導(dǎo)電彈片；第一、第二導(dǎo)電體與絕緣盒體固定，其外端延伸出絕緣盒體外，其內(nèi)端位于空腔內(nèi)；第一、第二導(dǎo)電彈片位于空腔內(nèi)，其外端與第一、第二導(dǎo)電體的內(nèi)端固定電連接，其內(nèi)端被預(yù)壓焊接在一起；第一導(dǎo)電彈片或者第二導(dǎo)電彈片具有脫離焊點(diǎn)的彈性勢能。本實(shí)用新型還公開了一種具有該電流熔斷器的動(dòng)力電池。本實(shí)用新型的電流熔斷器，當(dāng)短路時(shí)焊點(diǎn)部分先融化，第一、第二導(dǎo)電彈片靠自身彈力向相反方向彈開，從而實(shí)現(xiàn)對電池的保護(hù)，具有很高的斷開可靠性。
文檔編號(hào)H01H85/055GK201438449SQ20092013245
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者仝志偉, 朱建華, 胡浩, 鄭衛(wèi)鑫 申請人:比亞迪股份有限公司