CN111095469B - 集成熔断器模块 - Google Patents

Abstract

一种熔断器模块包括：安装块，安装块由电气绝缘材料形成；熔断器板，熔断器板包括：可熔元件，可熔元件被设置在安装块的底表面上；输入端子，输入端子电气连接到可熔元件并且沿着安装块的后表面和顶表面延伸；和熔断器端子，熔断器端子电气连接到可熔元件并且从安装块的前表面延伸；熔断器模块进一步包括导电端子柱，导电端子柱从安装块的顶表面延伸穿过熔断器端子，以便于连接到电气部件。

Description

集成熔断器模块

相关申请的交叉引用

本申请主张2017年9月22日提交的美国临时专利申请62/561,848的权利，该申请全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及电路保护装置领域，并且更具体地涉及一种用于汽车电池应用的集成熔断器模块。

背景技术

在全球汽车市场上，有一种趋势是实现设置在汽车发动机舱内并且连接到汽车电池端子的所谓“预熔断器盒”。汽车中的预熔断器盒的主要目的是防止事故事件中可能发生的高电流导线短路造成的电气损坏。

现有的预熔断器盒通常相当大，并且被安装成邻近汽车电池，柔性导电引线在其间提供电气连接。这种配置在空间本已极为有限的汽车发动机舱内占据了大量空间。

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包括：安装块，该安装块由电气绝缘材料形成；熔断器板，该熔断器板包括：可熔元件，该可熔元件被设置在安装块的底表面上；输入端子，该输入端子电气连接到可熔元件并且沿着安装块的后表面和顶表面延伸；和熔断器端子，该熔断器端子电气连接到可熔元件并且从安装块的前表面延伸；该熔断器模块进一步包括导电端子柱，该导电端子柱从安装块的顶表面延伸穿过熔断器端子，以便于连接到电气部件。

根据本公开的另一示例性实施方案的熔断器模块可以包括：安装块，该安装块由电气绝缘材料形成，该安装块包括适配在一起并且在其中形成有内部通道的第一部分和第二部分；熔断器板，该熔断器板被部分设置在安装块内，并且延伸穿过第一部分和第二部分的内部通道，该熔断器板包括：可熔元件，该可熔元件被设置成邻近安装块的底表面，并且平行于该底表面取向；输入端子，该输入端子电气连接到可熔元件，并且邻近且平行于安装块的后表面和顶表面延伸；和熔断器端子，该熔断器端子电气连接到可熔元件并且从安装块的前表面延伸；该熔断器模块进一步可以包括导电端子，该导电端子柱延伸穿过熔断器端子，以便于连接到电气部件。

附图说明

图1是图示了根据本公开的示例性实施方案的熔断器模块的前透视图；

图2a是图示了图1所示的熔断器模块的安装块和端子接栓的透视图；

图2b是图示了图1所示的熔断器模块的端子柱的详细透视图；

图3是图示了图1所示的熔断器模块的熔断器板的透视图；

图4a至图4c是一系列透视图，其图示了在组装图1所示的熔断器模块10期间，图3所示的熔断器板可以在其中弯曲或折叠的方式；

图5是图示了包括保护层的图1所示的熔断器模块的透视图；

图6是图示了安装在汽车电池上的图1所示的熔断器模块的透视图；

图7a至图7c是图示了根据本公开的熔断器模块的另一实施方案的透视图；

图8a和图8b是图示了根据本公开的熔断器模块的附加实施方案的透视图；

图9a至图9c是图示了根据本公开的熔断器模块的另一实施方案的一系列透视图；

图10a和图10b是图示了根据本公开的熔断器模块的另一示例性实施方案的透视图。

具体实施方式

现在将参考附图更充分地描述根据本公开的集成熔断器模块，在附图中呈现了熔断器模块的优选实施方案。然而，应当理解，熔断器模块可以许多不同的形式体现，并且不应被解译为限于本文所提出的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开将该熔断器模块的某些示例性方面传达给本领域技术人员。

参考图1，示出了图示根据本公开的示例性非限制性实施方案的集成熔断器模块10(下文称为“熔断器模块10”)的透视图。如下文将更详细描述，熔断器模块10可以直接耦合到汽车电池的正端子，或者耦合到用于电气电力施配且其间没有柔性电气导体延伸的母线，并且可以为由电池或其他电气电力源供电的一个或多个电气负载提供过电流保护。有利的是，熔断器模块10包括一种集成安装结构，该结构允许熔断器模块10相对于目前市售预熔断器盒以紧凑、节省空间的形式实现。

为了方便和清楚起见，本文可以使用诸如“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“垂直”和“水平”的术语来描述熔断器模块10的各种部件的相对放置和取向，每个部件相对于熔断器模块10的几何形状和取向如同其在图1中所呈现。所述术语将包括具体提及的词语、其衍生词和类似含义的词语。

熔断器模块10通常可以包括安装块12、端子柱14、熔断器板16和盖18。参考图2a，示出了图示安装块12和端子柱14的透视图，为了清楚起见，省略了熔断器板16和盖18。安装块12可以是由电气绝缘材料(例如，塑料、聚合物、陶瓷等)形成的矩形长方体，并且通常可以包括顶表面20、后表面21、底表面22和前表面23。如下文进一步描述，底表面22可以具有形成在其中的槽29(参见图4b)。端子柱14可以从安装块12的顶表面20垂直延伸，并且可以包括螺纹轴27，该螺纹轴27具有从其下端径向延伸的安装凸缘28。安装凸缘28可以被设置在顶表面20中的腔30内。安装凸缘28的顶部可以被暴露，并且可以基本上与安装块12的顶表面20共面，或者被设置成略微在顶表面20的上方。在一个示例中，安装块12可以被覆模到安装凸缘28上。安装凸缘28可包括径向突起31(参见图2b)，类似于齿轮的齿，其可嵌入安装块12内，并且因此可防止安装凸缘28从腔30中缩出并且防止其在腔30内旋转。

参考图3，示出了图示处于隔离和未组装状态的熔断器板16的透视图。熔断器板16可以由单片导电材料形成(例如，由单片铜冲压而成)，并且可以包括通过可熔元件36连接到输入端子34的熔断器端子32。熔断器端子32和输入端子34可以包括穿过其中形成的相应安装孔40、42。在非限制性示例性实施方案中，熔断器板16可以由厚度在例如0.8-2.0毫米范围内的铜板形成，并且可熔元件36可以具有80安培的额定值。应当明白，熔断器板16不限于此方面，并且熔断器板16可以由各种其他导电材料和/或不同厚度形成，以在可熔元件36中实现不同的电流额定值。

在组装熔断器模块10期间，熔断器板16可以弯曲或折叠，使得熔断器板16可以以与其表面共形的关系绕安装块12而被缠绕。例如，参考图4a至图4c，呈现了一系列视图，其图示了在组装熔断器模块10期间，熔断器板16可以在其中绕安装块12弯曲或折叠的一种方式。具体地讲，在图4a所示的第一组装步骤中，熔断器端子32可以被放置在安装块12的顶表面20上，其中端子柱14延伸穿过安装孔40，并且熔断器端子32可以绕平行于安装块12的后表面21并且与其间隔开的第一折叠线L1弯曲或折叠90度，以使可熔元件36平行于后表面21。

在图4b所示的第二组装步骤中，熔断器端子32可以绕平行于第一折叠线L1(参见图4a)并且邻近顶表面20的后边缘的第二折叠线L2弯曲或折叠90度，从而将熔断器端子32的一部分设置成与后表面21平邻接，并且将可熔元件36设置在底表面22中的槽29的正下方。

在图4c所示的第三组装步骤中，输入端子34可以绕第三折叠线L3弯曲或折叠90度，该第三折叠线L3平行于第一折叠线L1和第二折叠线L2并且位于安装块12的前表面23和安装孔42之间。输入端子34靠近可熔元件36的一部分因此可以与前表面23成平行关系设置。在第四组装步骤中，同样在图4c中示出，输入端子34可以绕第四折叠线L4弯曲或折叠90度，该第四折叠线L4平行于第一、第二和第三折叠线L1-L3，并且位于第三折叠线L3和安装孔42之间。因此，输入端子34远离可熔元件36的一部分可以与安装块12的顶表面20平行并且基本共面的关系设置，并且可以远离安装块12的前表面23延伸。

再次参考图1，熔断器模块10的盖18可以由与形成安装块12的电气绝缘材料相似的电气绝缘材料形成，该盖18可以被紧固到安装块12的底表面22，并且可以覆盖和包围可熔元件36和槽29(参见图4b)。盖18可以通过多种紧固方式中的任何一种被紧固到安装块12上，包括但不限于超声波焊接、热铆接、环氧树脂、卡扣适配锁等。因此，可熔元件36可以被设置在由槽29(参见图4b)和盖18限定的腔(例如气隙)内，其中盖18保护可熔元件36免受周围颗粒的影响，并且防止在可熔元件36中包含过电流状况期间可能出现的电气弧。

参考图5，安装块12、盖18和熔断器板16的某些部分可以用电气绝缘保护层49覆模。保护层49可以由例如电气绝缘环氧树脂形成，并且可以保护熔断器模块10免受冲击损坏、环境颗粒、湿气等的影响。在覆模工艺期间，盖18可以防止保护层49的流体或半流体材料进入在其中设置可熔元件36的气隙，从而保持气隙围绕可熔元件36。

参考图6，示出了图示安装在汽车电池51上的熔断器模块10的透视图。汽车电池51的正端子52可以延伸穿过输入端子34的安装孔42，并且大部分熔断器模块10可以悬挂在汽车电池51的侧面。螺母或其他紧固件(未示出)可以被拧紧到正端子52上，并且可以将输入端子34固定到正端子52上并且与之电气连通。端子柱14可以接收导体(未示出)的环形端子，该环形端子可以利用可以被紧固到端子柱14的螺纹轴27上的螺母(未示出)固定在熔断器端子32上并与之电气连通。因此，汽车的电气***或部件可以经由熔断器端子32、可熔元件36和输入端子34电气耦合到汽车电池51的正端子52，其中可熔元件36在汽车电池51和这种电气***或部件之间提供过电流保护。虽然端子柱14被描绘成类似于螺纹栓，但是应当理解，这种描绘仅作为示例提供，并且端子柱14可以替代地由各种其他类型的紧固件或结构来体现，这些紧固件或结构可以类似地适于与从要保护的电气***或部件延伸的电气连接器/导体(例如，经由环形端子)连接，以在熔断器端子32和这种电气连接器/导体之间建立电气连接。

本领域普通技术人员将会明白，相对于目前市售预熔断器盒，本公开的熔断器模块10提供了许多优点。例如，整个熔断器模块10可以被直接安装到汽车电池的正端子(与其非常接近)，而没有任何柔性导体在其间延伸。相对于常规预熔断器盒，这提供了显著的空间和材料节省。

参考图7a至图7c，示出了根据本公开的另一示例性实施方案的熔断器模块100。熔断器模块100可以基本上类似于上述熔断器模块10，并且可以包括安装块112、端子柱114、熔断器板116和盖118。然而，代替熔断器板116如在熔断器模块10中那样绕安装块112缠绕或折叠，安装块112可以被模制到预折叠的熔断器板116上(例如，经由***模制)，使得熔断器板116的部分嵌入安装块112内。熔断器板116的熔断器端子132、输入端子134和可熔元件136可基本上类似于上述熔断器板16的熔断器端子32、输入端子34和可熔元件36可以保持暴露。盖118可以以与以上关于熔断器模块10所述相同的方式被紧固到安装块112，以保护可熔元件136免受周围颗粒的影响，并且防止在可熔元件136中包含在过电流状况下可能出现的电气弧。

参考图8a和图8b，示出了根据本公开的附加示例性实施方案的熔断器模块200、300。熔断器模块200、300可以基本上类似于上述熔断器模块10和100，并且可以包括相应的安装块212、312，端子柱214、314，熔断器板216、316和盖218、318。另外，熔断器模块200、300可以包括相应的整体电池夹255、355，该整体电池夹可以从熔断器板216、316的相应输入端子234、334延伸。在图8a所示的实施方案中，电池夹255可以是输入端子234的连续延伸部(即，可以由与熔断器板216相同的一块导电材料形成)。在图8b所示的实施方案中，电池夹355可以与熔断器板316分开形成，但是可以诸如经由点焊(toxing)、焊接、钎焊等连接到输入端子334。

参考图9a至图9c，示出了根据本公开的另一示例性实施方案的熔断器模块400。熔断器模块400可以基本上类似于上述熔断器模块100，但是可以包括嵌入在单个安装块412内的多个端子柱414a、414b和多个相应的熔断器板416a、416b，其中安装块412可以被模制到端子柱414a、414b和熔断器板416a、416b上(例如，经由***模制)。熔断器模块400被示出为具有两个端子柱414a、414b和两个相应的熔断器板416a、416b，但是可以预期熔断器模块400可以包括三个或更多个端子柱和相应的熔断器板，而不脱离本公开。

熔断器模块400与上述熔断器模块100的进一步不同之处在于，在图9c中隔离示出的一个或多个熔断器板416a、416b的输入端子434a、434b可以包括诸如经由点焊、焊接、钎焊等与其耦合的总线延伸部484。总线延伸部484可以由导电材料(例如，铜)形成，并且可以被成形和布置成便于具有中低安培额定值(例如，5-60安培)的熔断器连接到熔断器模块400。例如，总线延伸部484可以限定叉形连接器485，以接收叶片熔断器487(参见图9a)的支腿，该叶片熔断器487可以位于安装块412中形成的凹部490内，并且可以连接到延伸穿过安装块412的底部中的孔494(参见图9b)的电气导体(未示出)。在各种实施方案中，总线延伸部484可以是输入端子434b的整体连续延伸部(即，形成为熔断器板416b的一部分)。在各种实施方案中，总线延伸部484可以限定公端子(而不是图9c所示的母端子)，以连接到熔断器的母端子。

参考图10a和图10b，示出了根据本公开的另一示例性实施方案的熔断器模块500。熔断器模块500可以基本上类似于上述熔断器模块10，并且可以类似地包括安装块512、端子柱514和熔断器板516。然而，代替熔断器板116如在熔断器模块10中那样绕安装块512缠绕或折叠，熔断器板116可以预折叠成图10b所示的形状，并且端子柱514可以通过熔断器端子532中的安装孔540***。安装块512可以包括分开的第一安装块部分512a和第二安装块部分512b，该第一安装块部分和第二安装块部分可以彼此耦合以将熔断器板116的部分封装在其中。具体地讲，可以使用注塑模制或类似工艺形成的第一安装块部分512a和第二安装块部分512b可以包括形成在其中的凹部或通道517a、517b，并且该凹部或通道可以被配置(即，定大小和形状)成容纳熔断器板116和端子柱514的部分，其中熔断器端子532的顶表面和端子柱514的螺纹轴527保持暴露，并且其中输入端子534延伸到安装块512的外部，如图10a所示。在各种实施方案中，第一安装块部分512a和第二安装块部分512b可以限定包含可熔元件536的腔519，其中腔519大于通道517a、517b的邻近部分，以提供围绕可熔元件536的气囊。第一安装块512a和第二安装块部分512b可以经由超声波焊接、卡扣适配、热铆接、粘接等相互耦合。本公开不限于此方面。

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，所述熔断器模块包括：

安装块，所述安装块由电气绝缘材料形成；

熔断器板，所述熔断器板包括：

可熔元件，所述可熔元件被设置在所述安装块的底表面上；

输入端子，所述输入端子电气连接到所述可熔元件并且沿着所述安装块的后表面和顶表面延伸；和

熔断器端子，所述熔断器端子电气连接到所述可熔元件并且从所述安装块的前表面延伸；和

导电端子柱，所述导电端子柱从所述安装块的顶表面延伸穿过所述熔断器端子，以便于连接到电气部件。

2.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述输入端子具有穿过其中形成的安装孔。

3.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述可熔元件与所述输入端子平行。

4.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述熔断器端子与所述输入端子平行。

5.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述熔断器端子与所述输入端子共面。

6.根据权利要求1所述的熔断器模块，所述熔断器模块进一步包括盖，所述盖被设置在所述可熔元件上方并且被紧固到所述安装块。

7.根据权利要求1所述的熔断器模块，所述熔断器模块进一步包括电气绝缘保护层，所述电气绝缘保护层封装所述熔断器板和所述安装块的部分。

8.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述输入端子与电池夹成整体。

9.根据权利要求1所述的熔断器模块，其中所述熔断器板的一部分嵌入所述安装块内。

10.根据权利要求1所述的熔断器模块，所述熔断器模块进一步包括从所述输入端子延伸的导电总线延伸部，所述总线延伸部适于连接到位于所述安装块中的凹部内的熔断器。

11.一种熔断器模块，所述熔断器模块包括：

安装块，所述安装块由电气绝缘材料形成，所述安装块包括适配在一起并且在其中形成有内部通道的第一部分和第二部分；

熔断器板，所述熔断器板被部分设置在所述安装块内，并且延伸穿过所述第一部分和所述第二部分的所述内部通道，所述熔断器板包括：

可熔元件，所述可熔元件被设置成邻近所述安装块的底表面，并且平行于所述底表面取向；

输入端子，所述输入端子电气连接到所述可熔元件，并且邻近且平行于所述安装块的后表面和顶表面延伸；和

熔断器端子，所述熔断器端子电气连接到所述可熔元件并且从所述安装块的前表面延伸；和

导电端子柱，所述导电端子柱延伸穿过所述熔断器端子，以便于连接到电气部件。

12.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述输入端子具有穿过其中形成的安装孔。

13.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述可熔元件与所述输入端子平行。

14.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述熔断器端子与所述输入端子平行。

15.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述熔断器端子与所述输入端子共面。

16.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述可熔元件被设置在由所述安装块的所述第一部分和所述第二部分限定的腔内，其中所述腔限定气囊并且大于所述安装块的所述第一部分和所述第二部分的所述内部通道的邻近部分。

17.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述熔断器端子的顶表面被暴露。

18.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述安装块的所述第一部分和所述第二部分通过超声波焊接、卡扣适配、热铆接和粘接中的至少一种彼此紧固。

19.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述熔断器板的一部分嵌入所述安装块内。

20.根据权利要求11所述的熔断器模块，其中所述导电端子柱与所述输入端子垂直。

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