專利名稱：電流熔斷器以及動力電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及動力電池技術領域，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力電池。
背景技術：
在石油等不可再生資源日漸枯竭，環境污染越發嚴重的背景下，人們對新 能源汽車所寄予^^艮大的期望。而動力電池則是新能源汽車的心臟，其存儲著巨 大的電能。由于汽車具有的才幾動性及戶外路況的不確定性，^f呆i正動力電池的安 全成為亟待解決的問題，尤其是對動力電池的短路保護。
請參照圖1,為了實現對動力電池的短^各保護，現有技術的做法是在單體
電池2'間采用極耳對接、搭接的釬焊連接方式設置熔斷結構(fbse) 1'。當 單體電池2'間發生短路時，電流即將熔斷結構r的焊點熔化，熔化后的熔體 在重力的作用下脫落，從而實現對動力電池的短路。這種做法的缺陷在于
一、 短^各發生時熔斷結構斷開的可靠性不夠
熔斷結構1'與單體電池2'采用一體式i殳計的，單體電池2'組裝成電池 包后進行焊接。這樣，在單體電池2'之間不可避免的會存在應力。短路時電 流產生的高溫會使連接固定單體電池2'的墊板軟化，單體電池2'的位置會因 應力的釋放而發生移動，可能使本已斷開的熔斷結構1'重新搭接在一起，從 而失去短路保護的作用。而實際的應用也表明，采用對接和搭接方式設置的熔 斷結構r由于焊縫小以及因應力釋放引起單體電池2'位置的移動，使得多數
情況下，熔斷結構r的焊點雖然熔化但仍然不能有效斷開。
二、 拉弧現象
單體電池2'間所有的熔斷結構都不能有效地避免拉弧現象。即使不考慮焊接應力作用下單體電池位置的移動，由于熔斷結構1'焊縫的距離很小，熔
斷結構r實際斷開時，熔斷結構i'兩端的電壓很大，會產生很強的拉弧。由 于電池包體在正常情況下就可能產生一些可燃氣體，在短^^時候產生可燃氣體 的量更大，如果不有效地進行滅弧防護，拉弧產生的高溫足以點燃可燃氣體， 造成安全隱患，甚至可能由于持續的拉弧而使熔斷結構r失去短路保護的作 用。
三、 短鴻〃床護響應時間太長
現有技術中，對接方式設置的熔斷結構r在ioooA短路電流下斷開時間
是40-50s。而單體電池間熔斷結構保護的最小單元是2個單體，2個單體電池 短路的電流僅有10-15s的時間維持在1000-1300A之間。因此，對于這種由2 個單體電池構成的動力電池來說，短路保護的響應速度遠遠不夠。
四、 制造和后期維護麻煩
在電池包制造過程中，由于熔斷結構與單體電池是一體化設計，熔斷結構 的焊接必須在電池包體裝配完成后進行，由于包體體積和重量很大，必然會影 響焊接效率、焊接質量及焊接的一致性。另外，在電池包后期維護中，如果出
化結構電池的修復工作會很繁瑣，當必須更換熔斷結構時，通常需更換整個電 池單體，修復成本將會很高而且很麻煩。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種電流熔斷器，其在短路發生 時具有良好的斷開可靠性。
本實用新型所要解決的另 一技術問題在于提供一種具有上述動力電池的動 力電池。
對于本實用新型電流熔斷器來說，上述技術問題是這樣加以實現的提供 一種電流熔斷器，包括具有空腔的絕緣盒體、第一、第二導電體以及一導電彈片，所述第一、第二導電體的內端位于所述空腔，外端延伸出所述絕緣盒體， 所述第一、第二導電體的內端之間具有縫隙，所述導電彈片的第一端被固定， 其第二端被預壓而延伸至所述縫隙并與所述第一、第二導電體的內端焊接在一起。
對于本實用新型動力電池來說，上述技術問題是這樣加以實現的提供一 種動力電池，包括至少兩個單體電池，所述單體電池之間i殳有至少一個上述的 電流熔斷器。
與現有技術相比較，由于所述導電彈片的第一端被固定，其第二端被預壓 而延伸至所述縫隙并與所述第一、第二導電體的內端焊接在一起，當短路發生 時，由于電流非常大，瞬間在焊點部位產生大量的熱而來不及散發，而焊點部 位的熱容又很小，因此可以在很短時間使焊點熔化，導電彈片即克服焊點材料 的表面張力和外部阻力而彈開，從而實現對電池的保護，具有4艮高的斷開可靠 性。
圖1是現有技術中在單體電池間設置熔斷結構的局部結構示意圖2是本實用新型電流熔斷器一較佳實施例的立體示意圖3是圖2的分解示意圖4是圖2的主^L示意圖5是圖4沿A-A線的剖視示意圖6是焊接圖2所示實施例中第一、第二導電體以及導電彈片時的裝夾示 意圖7是將圖2所示實施例連接于單體電池間的局部結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解， 此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
請參照圖2及圖3，為本實用新型電流熔斷器的一較佳實施例，該電流熔 斷器包括具有空腔的絕緣盒體1以及第一、第二導電體2、 3,第一、第二導電 體2、 3內端位于所述空腔，外端延伸出所述絕緣盒體1，所述第一、第二導電 體2、 3的內端之間具有縫隙4，該電流熔斷器還包括一導電彈片5,所述導電 彈片5的第一端被固定，其第二端被預壓而延伸至所述縫隙4并與所述第一、 第二導電體2、 3的內端焊接在一起。這樣，由于所述導電彈片5的第一端被固 定，其第二端被預壓而延伸至所述縫隙4并與所述第一、第二導電體2、 3的內 端焊接在一起，當短路發生時，由于電流非常大，瞬間在焊點部位產生大量的 熱而來不及散發，而焊點部位的熱容又很小，因此可以在4艮短時間使焊點熔化， 導電彈片5即克服焊點材料的表面張力和外部阻力而彈開，從而實現對電池的 保護，具有^f艮高的斷開可靠性。
以下對上述各組成部分分別作詳細介紹。
請結合參照圖4及圖5，所述絕緣盒體1包括上盒體11和下盒體12，所述 空腔由所述上、下盒體ll、 12圍合而成，并被所述焊接在一起的第一、第二導 電體2、 3以及導電彈片5間隔成為上、下兩個密封腔體13、 14。上、下盒體 11、 12均由耐高溫、耐腐蝕性的材料制成。由于電流熔斷器采用獨立式設計， 發生短路時，在墊板(用以連接固定電池單體的構件)因高溫軟化的情況下， 絕緣盒體1的剛性足以克服由于單體電池7(請參照圖7)間因安裝應力釋放而 產生的位置移動，克服了現有技術中熔斷結構不能有效斷開的缺陷。本實施例 中，所述上、下盒體ll、 12分別設有第一、第二凹槽lll、 121以分別提供所 述上、下密封腔體13、 14的內部空間。所述焊接在一起的第一、第二導電體2、 3以及導電彈片5位于所述第一、第二凹槽lll、 121之間以實現所述上、下密 封腔體封腔體14發生干涉，下密封腔體14的高度大于所述上密封腔體13的高度。所 述上盒體ll、導電彈片5、第一、第二導電體2、 3、下盒體12的對應位置設 有多個螺孔，并通過螺4丁6緊固(請參照圖3)。導電彈片5的第一端(即后 述長邊52)被夾持在第一導電體2與下盒體12之間以實現定位。
為了實現滅弧功能，在所述上密封腔體13中填充有滅弧介質石英砂，這樣， 當焊點熔化并且導電彈片5彈開縫隙4時，石英砂即在重力的作用下可從上密 封腔體13經縫隙4流入下密封腔體14，能有效的消除拉弧所造成的影響，在 增強斷開穩定性的同時消除拉弧高溫隱患。當然，所述滅弧介質還可以為具有 類似功能的其他材料。本實施例中，在所述上盒體11的側壁開設有與所述上密 封腔體13貫通的螺孔112,所述石英^f少即經由所述螺孔112灌入，當石英^>'灌 入后，所述螺孔112可通過螺釘(圖中未示出)密封固定。
所述導電彈片5為彈簧鋼片，彈簧鋼片具有良好的彈性，但是不能進行錫 焊，而銅具有較好的可焊性和耐腐蝕性，所以可將加工好的彈簧鋼片作鍍銅處 理，以改善其焊接性和耐腐蝕性。彈簧鋼應用非常廣泛，相對于目前大電流熔 斷器主流的熔體材料一銅和銀來說，其價格相當低廉，而且具有很好的彈性和 抗蠕變性能，但是導電性能低。而本實施例正是利用彈簧鋼片稍差的導電性和 良好的彈性。本實施例中，所述導電彈片5的截面呈L形，其第二端所在的短 邊51被預壓而延伸至所述縫隙4并與所述第一、第二導電體2、 3的內端焊接 在一起。其第一端所在的長邊52在自然狀態下向導電彈片5的外側翹起，這樣， 當短邊51被焊接于縫隙4內時，長邊52上就儲存有使導電彈片5向所述下密 封腔體14方向運動的彈性勢能。短路發生時，當焊點被熔化，彈性勢能即釋放， 使短邊51徹底脫離縫隙4，從而實現可靠的斷開。改變了現有技術中單純依靠 重力使熔體殘留物脫落以實現短路保護的方式。
本實施例中，所述第一、第二導電體2、 3均呈4反狀，均為導電截面為T2 銅板。其中部分別設有供螺釘6穿設固定螺孔21、 31,其外端分別設有供整個 電流熔斷器與電池單體7連接的安裝孔22、 32,其內端呈逐漸變窄的梯形結構。其內端的這種結構可適當增大第一、第二導電體2、 3之間的電阻，提高短路發 生時焊點的溫度，加速焊點的熔化。
本實施例在滿足正常過電流、并具有一定過載能力的同時，在短路時能快 速熔斷，將短路異常對電池的損傷降至最小，同時方便制造和后期維護。因為 正常工作時，電流熔斷器焊點位置所散發的熱量有足夠的時間通過第一、第二 導電體2、 3傳給單體電池和熱管理系統，還有一部分熱量被滅弧材料石英砂所 吸收。焊點位置的局部溫度和第一、第二導電體2、 3的溫度基本一致，所以可 以將焊縫處局部電阻和第一、第二導電體2、 3視為一體，而整體電阻不大，因 此具有較強的過流能力。而短路時電流非常大，焊點局部熱量增加的速度凈皮才是 高10倍左右。大部分熱量來不及散發，而焊點局部質量相對于第一、第二導電 體2、 3和石英砂來說很小，故熱熔也很小，從而使得焊縫處的溫度迅速升高并 達到熔點，焊點熔化，導電彈片5即彈回上密封腔體13。
以下結合實驗進行說明，實驗樣件的第一、第二導電體2、 3為導電截面尺 寸為1.7*40 mm和2+40mm的T2銅板，焊縫(即縫隙4)距離為1.5mm，導電 彈片5的導電截面尺寸為15*1.7mm,厚0.4mm。電流熔斷器的整體電阻為 0.1-0.13毫歐，焊縫局部電阻0.04-0.05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^各情況下，電流熔斷器熔斷 的時間僅為18-20s。另一方面，電流熔斷器所保護的最小電池單元具有兩個單 體電池，而試驗測得當兩個單體電池短路時，前20s的平均電流為1023A，因 此本實施例的響應時間可以滿足兩個單體電池短路保護的要求。
另外，單體電池間的熔斷結構既要具有較好的導電性，又要具有好良好的 短路保護響應時間。由于電流熔斷器的整體電阻越小，過載能力越強；焊縫局 部電阻越大，短5^f呆護響應時間越短。本實施例可方^f更地通過增大焊縫局部電 阻、減小焊縫局部質量來縮短短路保護的響應時間。通過調整第一、第二導電 體2、 3的結構和導電彈片5的厚度，可以有效的調整焊縫的局部電阻和電流熔 斷器的整體電阻以及熱容，使其能滿足不同的要求。由于當熔斷結構材料確定時，熔斷時間的縮短與整體電阻減小是矛盾的。現行大電流熔斷器多采用銀或 銅為熔體，通過增大熔體局部電阻、減小局部質量來縮短短路保護的響應時間。
而本賣施例中導電彈片5由于采用彈簧鋼片，可以通過選用合適的焊接材料和 調整焊縫(即縫隙4)局部導電面積，使電流熔斷器的導電性和短路響應時間 實現很好的平衡，應用范圍較廣。例如可增大第一、第二導電體2、 3的導電截 面、和減小焊縫局部導電面積、并增加導電彈片5的厚度，即可實現減小電流 熔斷器的整體電阻，而增大焊縫局部電阻的目的。 請參照圖6，生產時，可按照以下步驟進行
(1) 將第一、第二導電體2、 3和被預壓變形的導電彈片5按照圖示的位 置關系，裝夾在焊接夾具8上，使導電彈片5的長邊52壓直，短邊51延伸至 第一、第二導電體2、 3之間的縫隙4;
(2) 用工具將焊錫膏均勻的涂覆在縫隙4中，將導電彈片5的短邊51包 覆在焊錫膏里，然后用焊接設備完成焊接，使第一、第二導電體2、 3和導電彈 片5連為一體；
(3) 將上述焊接為一體的第一、第二導電體2、 3和導電彈片5置于上、 下盒體ll、 12并通過螺釘6緊固，從上盒體11側面的螺紋孔112向上密封腔 體13內填充石英砂，最后用螺釘封口 。
由于本實施例采用獨立式設計，可以將電流熔斷器的生產從電池包的生產 環節中獨立出來，單獨對電流熔斷器進行批量生產，不僅可有效提高生產效率、 降低生產成本，而且還可提高產品的一致性。并使電流熔斷器生產和維護的可 操作性得到提高。
請參照圖7,本實用新型還提供了一種動力電池，所述動力電池包括至少 兩個單體電池，所述單體電池之間設有至少一個上述的電流熔斷器。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型， 凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應 包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種電流熔斷器，其特征在于包括具有空腔的絕緣盒體、第一、第二導電體以及一導電彈片，所述第一、第二導電體的內端位于所述空腔，外端延伸出所述絕緣盒體，所述第一、第二導電體的內端之間具有縫隙，所述導電彈片的第一端被固定，其第二端被預壓而延伸至所述縫隙并與所述第一、第二導電體的內端焊接在一起。
2、 如權利要求1所述的電流熔斷器，其特征在于所述導電彈片為彈簧鋼 片，其表面設有銅鍍層。
3、 如權利要求1所述的電流熔斷器，其特征在于所述導電彈片的截面呈 L形并包括一長邊和一短邊，所述導電彈片的第二端為所述短邊。
4、 如權利要求1所述的電流熔斷器，其特征在于所述絕緣盒體包括上盒 體和下盒體，所述空腔由所述上、下盒體圍合而成，并被所述焊接在一起的第 一、第二導電體以及導電彈片間隔成為上、下兩個密封腔體。
5、 如權利要求4所述的電流熔斷器，其特征在于所述上腔體內填充有滅 弧介質。
6、 如權利要求5所述的電流熔斷器，其特征在于所述上腔體的側壁設有 與所述上密封腔體貫通并供所述滅弧介質進入的螺孔，所述螺孔通過螺釘密封 固定，所述滅弧介質為石英砂。
7、 如權利要求4所述的電流熔斷器，其特征在于所述上、下盒體分別設 有第一、第二凹槽，所述焊接在一起的第一、第二導電體以及導電彈片位于所 述第一、第二凹槽之間，所述導電彈片位于所述第二凹槽一側，其寬度窄于所 述第二凹槽。
8、 如權利要求1所述的電流熔斷器，其特征在于所述第一、第二導電體 的內端呈逐漸變窄的梯形結構。
9、 一種動力電池，包括至少兩個單體電池，其特征在于所述單體電池之 間設有至少一個如權利要求1至8任意一項所述的電流熔斷器。
專利摘要本實用新型公開了一種電流熔斷器以及動力電池，所述電流熔斷器包括具有空腔的絕緣盒體、第一、第二導電體以及一導電彈片，所述第一、第二導電體的內端位于所述空腔，外端延伸出所述絕緣盒體，所述第一、第二導電體的內端之間具有縫隙，所述導電彈片的第一端被固定，其第二端被預壓而延伸至所述縫隙并與所述第一、第二導電體的內端焊接在一起。這樣，當短路發生時，瞬間在焊點部位產生大量的熱而來不及散發，而焊點部位的熱容又很小，因此可以在很短時間使焊點熔化，導電彈片即克服焊點材料的表面張力和外部阻力而彈開，因此具有很高的斷開可靠性。
文檔編號H01H85/11GK201430115SQ200920132048
公開日2010年3月24日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者仝志偉, 朱建華, 浩 胡, 鄭衛鑫 申請人:比亞迪股份有限公司