(57)【要約】【課題】  高電圧ヒューズを提供することを課題とする。【解決手段】  本願は、並列に接続された温度ヒューズ装置と、高圧遮断装置と、を含む高電圧ヒューズを提案する。高圧遮断装置は、ヒューズリンクを含み、ヒューズリンクがｎ型構造で、両端に並行部位を備え、温度ヒューズ装置の抵抗値は、前記ヒューズリンクの抵抗値よりも低く、温度ヒューズ装置の融点が前記ヒューズリンクの融点よりも低い。本願の高電圧ヒューズは、過熱時溶断機能を実現でき、ヒューズリンクのｎ型構造により、アークを素早く切断し、高電圧の遮断を行うことで、ラインの安全性を保護できる。【選択図】  図１
2021508931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧ヒューズであって、並列に接続された温度ヒューズ装置と、高圧遮断装置と、を含み、前記高圧遮断装置は、ヒューズリンクを含み、前記ヒューズリンクがｎ型構造で、両端に並行部位を備え、前記温度ヒューズ装置の抵抗値は、前記ヒューズリンクの抵抗値よりも低く、前記温度ヒューズ装置の融点が前記ヒューズリンクの融点よりも低いことを特徴とする、高電圧ヒューズ。
【請求項２】
前記高圧遮断装置は、前記ヒューズリンクの前記並行部位の間に設けられた遮断絶縁ストッパをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項３】
前記温度ヒューズ装置は、表面に溶断助剤で包まれた可溶合金を含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項４】
前記可溶合金は、数本で並列に接続されることを特徴とする、請求項３に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項５】
前記温度ヒューズ装置は、少なくとも２本の前記可溶合金を含み、その一方の抵抗率、融点が他方よりも低いことを特徴とする、請求項４に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項６】
前記可溶合金の両端は、並行部位を備えたｎ型構造であり、前記並行部位の間に溶断絶縁ストッパが設けられることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項７】
左電極板と、右電極板と、を含み、前記温度ヒューズ装置および前記高圧遮断装置の一端は、各々前記左電極板に接続され、他端が各々前記右電極板に接続され、絶縁ケースをさらに含み、前記温度ヒューズ装置および前記高圧遮断装置が前記絶縁ケース内に封入され、前記左電極板および前記右電極板は、引出端として前記絶縁ケースから突出されることを特徴とする、請求項１に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項８】
前記絶縁ケース、前記左電極板、前記右電極板および前記高圧遮断装置で遮断チャンバーを画成し、前記絶縁ケース、前記左電極板、前記右電極板および前記温度ヒューズ装置で溶断チャンバーを画成することを特徴とする、請求項７に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項９】
前記遮断チャンバー内には、消弧媒体が充填されることを特徴とする、請求項８に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項１０】
前記左電極板および前記右電極板は、Ｌ字型の接続部を備え、前記Ｌ字型の接続部が前記温度ヒューズ装置に垂直に溶接されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の高電圧ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本発明は、「高電圧ヒューズ」と題し、２０１８年４月３日に出願された、中国特許出願番号第２０１８２０４６０１１０．Ｘ号の優先権を主張し、その全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ヒューズに関し、特に、高電圧ヒューズに関する。
【背景技術】
【０００３】
２０１４年以降、中国国内の電気自動車市場は飛躍的発展の時期を迎え、２０１７年、中国の全国民がクリーンエネルギー車へのプロモーションはかつてないほど注力し、全国で大規模なプロモーションが行われた。２０１８年１月１１日に中国自動車工業会は２０１７年１２月度の自動車生産と販売データに関する記者会見を開き、２０１７年のクリーンエネルギー車の生産と販売の年間累計がそれぞれ７９．４万台と７７．７万台で、前年比で５３．８％と５３．３％増となった。
【０００４】
バッテリーは、クリーンエネルギー車に欠かせない部品であり、１９９１年ＳＯＮＹはリチウムイオン電池を商品化して以来、リチウムイオン電池が電子機器分野から電動工具分野へ、そして電気自動車および電力貯蔵分野へと移行し、パワーバッテリー製品の主体となり、高エネルギー密度、高倍率の充放電性能、および長いサイクル寿命という利点は、電力貯蔵キャリアのベストチョイスになっている。
【０００５】
一方、リチウム電池に使用されている電解液は、低温で粘度が上がるのみならず凝集する有機液体であるため、低温でのリチウム電池の効率を低下させる。関連研究によると、クリーンエネルギー車に使用されるリチウム電池の最適な放電温度は３０〜３５oＣの範囲であり、周囲温度が低下すると、蓄電池の内部抵抗が増加し、電池の放電電流が減少し、有効利用可能容量も減少し、周囲温度が−１０℃より低い時に電池を充電すると、バッテリーの寿命が大幅に短くなる。したがって、起動前にリチウム電池を予熱することは、ハイエンドの電気自動車業界では一般的な慣行となっている。
【０００６】
加熱システムは、低温環境での電池の正常使用を満たすため、加熱エレメントと回路とからなる。中国のクリーンエネルギー車の電池電圧は海外に比べて高く、エネルギー損失が少ない、モータ駆動出力が高い、などのメリットがある。したがって、電圧を上げることが発展方向性になる。出力が同じ場合において、電池パックの電圧を上げると動作電流を低減する可能性があり周辺機器にはより高い性能が必要になり、高電圧の電池パックは、加熱システムの回路保護装置に対する要求も高くなる。
【０００７】
特許文献１は、１５Ａ、４５０Ｖｄｃに達することができる高電圧ＤＣ過熱保護装置、すなわち高電圧ＤＣ温度ヒューズを開示している。ただし、中国国内の主流自動車メーカーの電池パックの電圧設定は、すべて５００Ｖｄｃを超えているため、市場には高電圧ＤＣ保護装置が必要とされてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】中国特許番号第２０１４２０２３０１６１．５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、上記従来の問題点を解決するため、高電圧条件下で効果的に保護の役目を果たすことができる高電圧ヒューズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記目的を達成するため、次の技術的手段を有する。
高電圧ヒューズであって、並列に接続された温度ヒューズ装置と、高圧遮断装置と、を含み、高圧遮断装置は、ヒューズリンクを含み、ヒューズリンクがｎ型構造で、両端に並行部位を備え、温度ヒューズ装置の抵抗値は、ヒューズリンクの抵抗値よりも低く、温度ヒューズ装置の融点がヒューズリンクの融点よりも低い。常用のヒューズリンクは、合金線を含む。高圧遮断装置の抵抗値および融点は、温度ヒューズ装置の抵抗値および融点よりも高いため、定格電流を流す時、主に温度ヒューズ装置が大部分の通電容量を実現する。温度ヒューズ装置が過熱により溶断した瞬間、高圧遮断装置は導通状態のままで、電流が高圧遮断装置に流れ、高圧遮断装置の合金線の通電容量が定格電流より小さく設定され、電流が流れることにより、ヒューズリンクの発熱量が徐々に増加してそれ自体が溶断する。ヒューズリンクの遮断過程で必然的にアークが発生し、ｎ型構造からなる並行部位の設置により、高電界の強度が存在し、電子同士が反発しあい、アークが長くなり、自由電子と正イオンの再結合と拡散を加速させることで、迅速に遮断する保護挙動を実現できる。
【００１１】
さらに、高圧遮断装置は、ヒューズリンクの並行部位の間に設けられた遮断絶縁ストッパをさらに含む。前記遮断絶縁ストッパは、沿面距離を長くし、絶縁耐力を向上させるために設けられる。
【００１２】
さらに、温度ヒューズ装置は、表面に溶断助剤で包まれた可溶合金を含む。
【００１３】
さらに、可溶合金は、数本で並列に接続される。太すぎる可溶合金は、収縮に不利となるため、異なる通電容量に応じて、可溶合金の断面積を設計し、可溶合金を数本で並列に接続される構造に分かれる。
【００１４】
さらに、温度ヒューズ装置は、少なくとも２本の可溶合金を含み、その一方の抵抗率、融点が他方よりも低い。
【００１５】
さらに、可溶合金の両端は、並行部位を備えたｎ型構造であり、並行部位の間に溶断絶縁ストッパが設けられる。このようにして、２つの電極間の沿面距離および空間距離が増加され、絶縁耐力が向上される。
【００１６】
さらに、左電極板と、右電極板と、を含み、温度ヒューズ装置および高圧遮断装置の一端は、各々左電極板に接続され、他端が各々右電極板に接続され、絶縁ケースをさらに含み、温度ヒューズ装置および高圧遮断装置が絶縁ケース内に封入され、左電極板および右電極板は、引出端として絶縁ケースから突出される。
【００１７】
さらに、絶縁ケース、左電極板、右電極板および高圧遮断装置で遮断チャンバーを画成し、絶縁ケース、左電極板、右電極板および温度ヒューズ装置で溶断チャンバーを画成する。２つの別個のチャンバーにより、チャンバー内のエレメントが互いに影響を与えず、汚染されないことを確保する。
【００１８】
さらに、遮断チャンバー内には、消弧媒体が充填される。常用の消弧媒体をいずれも適用することができるが、本願では石英砂が好ましい。高電圧の応用時、アークは、合金線にガス化や膨張を生じさせやすく、消弧媒体がガス化からもたらされる衝撃を吸収して、アークの伝送経路を覆うことができ、開路接点の絶縁耐圧に役立つ。
【００１９】
さらに、左電極板および右電極板は、Ｌ字型の接続部を備え、前記Ｌ字型の接続部が前記温度ヒューズ装置に垂直に溶接される。このようにすることで温度ヒューズ装置の収縮面を増やしその収縮をより完全させ、２つの電極平面の空間距離を増やす。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の有効な効果は、少なくとも次を含む。
本発明の高電圧ヒューズは、過熱時溶断機能を実現でき、ヒューズリンクのｎ型構造により、アークを素早く切断し、高電圧の遮断を行うことで、ラインの安全性を保護できる。
【００２１】
上記の説明は、本発明の技術的解決策の概要にすぎない。本発明の技術的手段をより明確に理解して、明細書の内容に従って実施でき、かつ本発明の上記目的および他の目的、特徴および利点をより明白で分かりやすくするため、本発明の具体的実施形態を以下に挙げる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の高電圧ヒューズの回路原理図である。
【図２】本発明の実施例１に係る高電圧ヒューズの分解図である。
【図３】本発明の実施例１に係る高電圧ヒューズの縦断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る高電圧ヒューズの温度ヒューズ装置の横断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る高電圧ヒューズの高圧遮断装置の横断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る高電圧ヒューズの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１に示すように、温度ヒューズ装置１０１と高圧遮断装置１０２は並列に接続されており、温度ヒューズ装置１０１が過熱時溶断機能を働かせ、高圧遮断装置１０２がｎ型構造の合金線を含み、高圧遮断機能を働かせる。また第１リードピン１０３、第２リードピン１０４は、各々２つの並列接続点に接続され、引き出される。高圧遮断装置１０２の抵抗値および融点は、温度ヒューズ装置１０１の抵抗値および融点よりも高いため、定格電流を流す時、主に温度ヒューズ装置１０１が大部分の通電容量を実現する。温度ヒューズ装置１０１が過熱により溶断した瞬間、高圧遮断装置１０２は導通状態のままで、電流が高圧遮断装置１０２に流れ、高圧遮断装置１０２の合金線の通電容量が定格電流より小さく設定され、合金線に電流が流れることにより、発熱量の増加に伴ってそれ自体が溶断する。遮断過程で必然的にアークが発生し、ｎ型構造からなる並行部位の設置により、高電界の強度が存在し、電子同士が反発しあい、アークが長くなり、自由電子と正イオンの再結合と拡散を加速させることで、アークを素早く切断し、高電圧の遮断を行うことで、ラインの安全性を保護できる。
【実施例２】
【００２５】
図２、図３、図４、図５に示すように、ケース２０１、カバープレート２０２およびエポキシ樹脂２１０で２つの独立チャンバー、すなわち、溶断チャンバー２０１ａ、遮断チャンバー２０１ｂを画成する。
【００２６】
右電極板２０４および左電極板２０６が設けられており、右電極板２０４および左電極板２０６は、鏡像関係にあり、対向して離間して配置され、引出端としてケース２０１から突出される。右電極板２０４上の一端に右Ｌ字型の接続部２０４ａおよび右穴２０４ｂが各々設けられ、左電極板２０６に対応する一端に左Ｌ字型の接続部２０６ａおよび左穴２０６ｂが各々設けられる。
【００２７】
溶断チャンバー２０１ａ内において、右Ｌ字型ブロック２０４ａと左Ｌ字型ブロック２０６ａとの間に溶断助剤２０８で包まれた可溶合金２０５が設けられ、右電極板２０４、可溶合金２０５、左電極板２０６の電気的な接続を形成し、温度ヒューズ装置を構成する。
【００２８】
遮断チャンバー２０１ｂ内において、右穴２０４ｂと左穴２０６ｂとの間にｎ型合金線２０７が設けられ、右はんだ２１１を通じて、合金線２０７の一端を右電極板２０４に固定し、左はんだ２１２を通じて、合金線２０７の他端を左電極板２０６に固定することで、右電極板２０４、合金線２０７、左電極板２０６の電気的な接続を形成し、高圧遮断装置の本体を構成する。遮断チャンバー２０１ｂ内において、合金線２０７の周囲に石英砂２０９が充填される。ｎ型合金線２０７の並行部位間に遮断絶縁ストッパ２０３が設けられ、合金線２０７が切れた後、右電極板２０４と左電極板２０６との間の空間距離および沿面距離を増やす。
【００２９】
クリーンエネルギー乗用車用ヒーターの保護に応用すると、高電圧ヒューズを加熱回路に直列に接続され、正常な状態において、可溶合金２０５は主な通電機能を果たす。加熱回路のリレーが故障し、加熱回路を切断できない場合、ヒーターが作動し続け、温度が異常に上昇する。温度が溶断助剤２０８の軟化温度に達すると、溶断助剤２０８が固体状態から液体状態に変化し、可溶合金２０５の表面酸化層を活性化し始める。温度が可溶合金２０５の溶断温度に達すると、可溶合金２０５は溶断助剤２０８の張力作用において、右Ｌ字型の接続部２０４ａおよび左Ｌ字型の接続部２０６ａに縮み、移動し、温度ヒューズ装置を切断する。すべての電流は合金線２０７を流れ、合金線２０７の通電容量を超え、自体の高抵抗により、熱を増加させ、合金線２０７の融点に達した際、それ自体が溶断する。遮断過程で必然的にアークが発生し、ｎ型構造からなる並行部位の設置により、高電界の強度が存在し、電子同士が反発しあい、アークが長くなり、自由電子と正イオンの再結合と拡散を加速させ、かつ石英砂２０９がガス化による衝撃を吸収することで、アークを分離し、アークを素早く切断し、高電圧の遮断を行うことで、ラインの安全性を保護できる。
【実施例３】
【００３０】
図６に示すように、ケース３０１、カバープレート３０２で画成される２つの独立チャンバーにおいて、各々右電極板３０４および左電極板３０６が設けられており、右電極板３０４および左電極板３０６は、鏡像関係にあり、対向して離間して配置され、右電極板３０４と左電極板３０６の離反側がケース３０１に露出される。右電極板３０４上の一端に右突部３０４ａおよび右穴３０４ｂが各々設けられ、左電極板３０６に対応する一端に左突部３０６ａおよび左穴３０６ｂが各々設けられる。
【００３１】
ケース３０１のうちの１つのチャンバーにおいて、右突部３０４ａと左突部３０６ａとの間に溶断助剤で包まれたｎ型可溶合金３０５が設けられ、右電極板３０４、可溶合金３０５、左電極板３０６の電気的な接続を形成することで、温度ヒューズ装置を構成する。このチャンバーにおけるカバープレート３０２に溶断絶縁ブロック３０２ａが設けられることで、可溶合金３０５が切れた後の沿面距離および空間距離を増やす。
【００３２】
ケース３０１の他のチャンバーにおいて、右穴３０４ｂと左穴３０６ｂとの間にｎ型合金線３０７が設けられ、はんだを通じて、合金線３０７の一端を右電極板３０４に固定し、他端を左電極板３０６上の左穴３０６ｂに固定することで、右電極板３０４、合金線３０７、左電極板３０６の電気的な接続を形成し、高圧遮断装置の本体を構成する。このチャンバー内において、合金線３０７の周囲に石英砂が充填される。ｎ型合金線３０７の並行部位間に遮断絶縁ストッパ３０３が設けられ、合金線３０７が切れた後、右電極板３０４と左電極板３０６との間の空間距離および沿面距離を増やす。
【００３３】
電気大型バス用ヒーターの保護に応用すると、高電圧ヒューズを加熱回路に直列に接続され、正常な状態において、可溶合金２０５は主な通電機能を果たす。加熱回路のリレーが故障し、加熱回路を切断できない場合、ヒーターが作動し続け、温度が異常に上昇する。温度が溶断助剤の軟化温度に達すると、溶断助剤が固体状態から液体状態に変化し、可溶合金３０５の表面酸化層を活性化し始める。温度が可溶合金３０５の溶断温度に達すると、可溶合金３０５は溶断助剤の張力作用において、右突部３０４ａおよび左突部３０６ａの両側に縮み、移動し、温度ヒューズ装置を切断する。すべての電流は合金線３０７に流れ、合金線３０７の通電容量を超え、自体の高抵抗により、熱を増加させ、合金線３０７の融点に達した際、それ自体が溶断する。遮断過程で必然的にアークが発生し、ｎ型構造からなる並行部位の設置により、高電界の強度が存在し、電子同士が反発しあい、アークが長くなり、自由電子と正イオンの再結合と拡散を加速させ、かつ石英砂２０９がガス化による衝撃を吸収することで、アークを分離し、アークを素早く切断し、高電圧の遮断を行うことで、ラインの安全性を保護できる。
【００３４】
本発明の実施例は、あくまでも本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明を限定して解釈するためのものではなく、実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、上記の説明に基づいて、他の異なる形態の変化または変更を行うことができ、または一部の技術的特徴を均等の範囲内で置換、改善などを加えることもできる。ただし、本発明の趣旨および原則を逸脱することなく、行われた変更、均等の範囲内で置換、改善などは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれることに理解されたい。
【符号の説明】
【００３５】
１０１  温度ヒューズ装置
１０２  高圧遮断装置
１０３  第１リードピン
１０４  第２リードピン
２０１  ケース
２０１ａ  溶断チャンバー
２０１ｂ  遮断チャンバー
２０２  カバープレート
２０３  遮断絶縁ストッパ
２０４  右電極板
２０４ａ  右Ｌ字型の接続部
２０４ｂ  右穴
２０５  可溶合金
２０６  左電極板
２０６ａ  左Ｌ字型の接続部
２０６ｂ  左穴
２０７  合金線
２０８  溶断助剤
２０９  石英砂
２１０  エポキシ樹脂
２１１  右はんだ
２１２  左はんだ
３０１  ケース
３０２  カバープレート
３０２ａ  溶断絶縁ブロック
３０３  遮断絶縁ストッパ
３０４  右電極板
３０４ａ  右突部
３０４ｂ  右穴
３０５  可溶合金
３０６  左電極板
３０６ａ  左突部
３０６ｂ  左穴
３０７  合金線
【図１】
2021508931.tif 000003
【図２】
2021508931.tif 000004
【図３】
2021508931.tif 000005
【図４】
2021508931.tif 000006
【図５】
2021508931.tif 000007
【図６】
2021508931.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月21日(2020.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
溶断チャンバー２０１ａ内において、右Ｌ字型接続部２０４ａと左Ｌ字型接続部２０６ａとの間に溶断助剤２０８で包まれた可溶合金２０５が設けられ、右電極板２０４、可溶合金２０５、左電極板２０６の電気的な接続を形成し、温度ヒューズ装置を構成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧ヒューズであって、並列に接続された温度ヒューズ装置と、高圧遮断装置と、を含み、前記高圧遮断装置は、ヒューズリンクを含み、前記ヒューズリンクがｎ型構造で、両端に並行部位を備え、前記温度ヒューズ装置の抵抗値は、前記ヒューズリンクの抵抗値よりも低く、前記温度ヒューズ装置の融点が前記ヒューズリンクの融点よりも低いことを特徴とする、高電圧ヒューズ。
【請求項２】
前記高圧遮断装置は、前記ヒューズリンクの前記並行部位の間に設けられた遮断絶縁ストッパをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項３】
前記温度ヒューズ装置は、複数の可溶合金を含み、前記可溶合金の表面に溶断助剤が包まれていることを特徴とする、請求項１に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項４】
前記複数の可溶合金は、並列に接続されることを特徴とする、請求項３に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項５】
前記複数の可溶合金における一つの前記可溶合金は、最も低い抵抗率及び最も低い融点を有していることを特徴とする、請求項４に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項６】
前記複数の可溶合金は、各々がｎ型構造であり、各々の前記可溶合金の両端は、並行部位を備え、各々の前記可溶合金にける前記並行部位の間に、溶断絶縁ストッパが設けられることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項７】
左電極板、右電極板、及び絶縁ケースを含み、前記温度ヒューズ装置の第一端は、前記左電極板に接続され、第二端が前記右電極板に接続され、前記高圧遮断装置の第一端は、前記左電極板に接続され、第二端が前記右電極板に接続され、前記温度ヒューズ装置および前記高圧遮断装置が前記絶縁ケース内に封入され、前記左電極板および前記右電極板は、引出端として前記絶縁ケースから突出されることを特徴とする、請求項１に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項８】
前記絶縁ケース、前記左電極板、前記右電極板および前記高圧遮断装置で遮断チャンバーを画成し、前記絶縁ケース、前記左電極板、前記右電極板および前記温度ヒューズ装置で溶断チャンバーを画成することを特徴とする、請求項７に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項９】
前記遮断チャンバー内には、消弧媒体が充填されることを特徴とする、請求項８に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項１０】
前記左電極板および前記右電極板は、Ｌ字型の接続部を備え、前記Ｌ字型の接続部が前記温度ヒューズ装置に垂直に溶接されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の高電圧ヒューズ。
【請求項１１】
前記左電極板および前記右電極板は、鏡像関係にあることを特徴とする、請求項７に記載の高電圧ヒューズ。
【国際調査報告】
2021508931.tif 000009
2021508931.tif 000010
2021508931.tif 000011
2021508931.tif 000012
2021508931.tif 000013