CN114420518A - 一种真空温度熔断器、串联电池排、并联电池排及电池组 - Google Patents

一种真空温度熔断器、串联电池排、并联电池排及电池组 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种真空温度熔断器、串联电池排、并联电池排及电池组，真空温度熔断器包括：绝缘外壳，绝缘外壳包括底板及由底板两侧向上延伸的第一侧部和第二侧部，第一侧部与第二侧部之间形成导体收容通道；熔断条，熔断条为导体，设置于导体收容通道内；熔断条用于分别与所述第一导体和第二导体的电连接和热连接；真空腔，设置于绝缘外壳内，真空腔通过真空抽吸口与所述熔断条的局部接触；非熔融状态的熔断条能够封闭真空抽吸口，熔融状态的熔断条能够经由真空抽吸口被吸入真空腔。本发明通过真空温度熔断器，来降低动力电池领域中亟待解决的热失控单体电池的危害阻断问题，提供了具有良好单体热失控电池危害抑制能力的电池排及电池组。

Description

一种真空温度熔断器、串联电池排、并联电池排及电池组
技术领域
本发明涉及新能源动力电池领域，尤其涉及一种真空温度熔断器、串联电池排、并联电池排及电池组。
背景技术
随着动力电池成组应用容量需求的增大，电池串联电路间的电流相应增大。目前多采用增加单体电池容量的方式来降本增效。串联电路为主电流通道，单体电池串联结构是最基本的电流供应单元，相邻单体电池间的串联汇流排是最基本串联电路的串联电桥之一。单体容量增大后，单体热失控的风险也相应增大了。如何在单体热失控后尽早使之在串联电路中熔断后电隔离，从而不影响其他正常电池的工作，成为了行业急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种真空温度熔断器，包括：
绝缘外壳，绝缘外壳包括底板，及由底板两侧向上延伸的第一侧部和第二侧部，第一侧部与第二侧部之间形成导体收容通道；
熔断条，熔断条为导体，熔断条设置于导体收容通道内，熔断条的底部与绝缘外壳的底板间密封；熔断条包括临近第一侧部的第一端和临近第二侧部的第二端，并且熔断条的第一端和第二端分别与第一侧部和第二侧部间密闭；熔断条两侧分别为允许第一导体置入的第一导体收容通道和允许第二导体置入的第二导体收容通道；熔断条用于分别与第一导体和第二导体的电连接和热连接；
真空腔，设置于绝缘外壳内，真空腔通过真空抽吸口与熔断条的局部接触；非熔融状态的熔断条能够封闭真空抽吸口，熔融状态的熔断条能够经由真空抽吸口被吸入真空腔。
作为优选的技术方案，真空腔设置于底板的内部。
作为优选的技术方案，真空抽吸口的横截面积小于所说真空腔底部的面积。
作为优选的技术方案，绝缘外壳为扁平长方体。
作为优选的技术方案，第一侧部内设置真空抽吸道，真空抽吸道联通真空腔，真空抽吸道与熔断条接触的位置设有真空抽吸口。
作为优选的技术方案，真空抽吸道与真空腔的连接处为真空腔入口，真空腔入口的截面小于真空抽吸道的截面。
作为优选的技术方案，真空腔入口与真空抽吸口为非同轴连接。
作为优选的技术方案，真空腔和/或真空抽吸道设有通向外部的通孔，通孔能够在外部对真空腔抽真空后封闭，使真空腔内保持真空状态。
作为优选的技术方案，真空抽吸口位于熔断条的第一端的上表面。
作为优选的技术方案，真空抽吸口位于熔断条的第一端的下表面。
作为优选的技术方案，第二侧部的上部或侧部，或者底板的底部，设置疏导井道；疏导井道的一端为暴露端，疏导井道的另一端抵接熔断条的第二端。
作为优选的技术方案，第一导体收容通道和第二导体收容通道内分别设有第一导体和第二导体，第一导体靠近熔断条的第一侧端与熔断条等高，且抵接并封闭了熔断条的一侧；第二导体靠近熔断条的第二侧端与熔断条等高，且抵接并封闭了熔断条的另一侧。
作为优选的技术方案，熔断条的高度高于第一导体和第二导体，第一导体和第二导体临近熔断条的部分呈逐渐增大的喇叭状端口，喇叭状端口末端的高度与熔断条等高，用于降低熔断条在第一导体和第二导体间的电连接接触电阻。
作为优选的技术方案，第一导体的第一侧端和第二导体的第二侧端与熔断条的两侧间设有可固化的导电胶，导电胶为高导电率和低于熔断条熔点固化的粘结剂，用于增大导体间有效电连接截面积、在振动状态下增大电接触点的可靠性和调节真空温度熔断器的总接触电阻。
作为优选的技术方案，还包括盖板，盖板设置于导体收容通道的上方，并且盖板完全覆盖熔断条的上表面。
作为优选的技术方案，盖板还覆盖第一导体和第二导体上表面的至少部分区域。
作为优选的技术方案，第一导体收容通道和第二导体收容通道内壁具有满填充的结构胶，结构胶用于盖板、第一导体、第二导体以及绝缘外壳之间的固接和密封。
作为优选的技术方案，盖板在靠近熔断条的第二端的位置处设有贯通孔，贯通孔用于在熔断条完全熔融后，由大气压推动完全熔融的液态熔断条向真空吸口处移动。
作为优选的技术方案，底板在临近疏导井道位置处具有向熔断条内部延伸的凸部，熔断条在凸部的靠近疏导井道的一侧为延迟熔断部；
延迟熔断部位于绝缘外壳的第二侧部内。
作为优选的技术方案，盖板在临近贯通孔的位置处具有向熔断条内部延伸的凸部，熔断条在凸部的靠近贯通孔的一侧为延迟熔断部;
延迟熔断部位于绝缘外壳的第二侧部内。
另一方面，本发明还提供了一种串联电池排，包括：
多个单体电池，单体电池包括正极极柱和负极极柱；
多个汇流排，每个汇流排包括与单体电池的正极极柱电连接的第一导体，与相邻串联的单体电池的负极极柱电连接的第二导体，以及上述任一的真空温度熔断器；第一导体设置于第一导体收容通道内，第二导体收容于第二导体收容通道内，且第一导体和第二导体通过熔断条电连接；
多个单体电池通过多个汇流排，形成串联电池排。
另一方面，本发明还提供了一种并联电池排，包括:
多个单体电池，单体电池包括第一极性极柱和第二极性极柱；
多个汇流排，每个汇流排包括与单体电池的第一极性极柱电连接的第一导体，与相邻单体电池的第一极性极柱电连接的第二导体，以及上述任一的真空温度熔断器；第一导体设置于第一导体收容通道内，第二导体收容于第二导体收容通道内，且第一导体和第二导体通过熔断条电连接；
每两个相邻单体电池间，至少通过一个汇流排并联两个第一极性极柱，以及两个第二极性极柱间并联，形成并联电池排。
另一方面，本发明还提供了一种电池组，其特征在于，包括多个前述的串联电池排，和/或，多个前述的并联电池排。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：绝缘外壳、熔断条、真空腔为主要部件构造的真空温度熔断器，选取低熔点金属或者合金的熔断条，能够快速溶解，从而达到保护电路目的；真空腔具有抽吸和隔热效果，能够快速地收集全部熔融状态的熔断条，以及阻隔来自下方的电池的热量传导；绝缘外壳具有较高的绝缘电阻以及耐压作用，起到保护整个电路以及内部元件的作用；
真空温度熔断器的特定结构使得其适用于新能源车辆动力电池成组应用中，尺寸较小，使用便捷，能够保护电路安全运行，避免热失控发生；
成排串联或并联电路，以及成组串联或并联电路，电容量的增大，会进一步增加热失控风险，在其电路中设置真空温度熔断器能够尽快进行电隔离，做到超前防范于未然，很好的解决了新能源动力电池领域中一大痛点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图2为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图3为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图4为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图5为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图6为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图7为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图8为本发明实施例1-2公开的真空温度熔断器的结构示意图；
图9为本发明实施例3公开的串联电池排的结构示意图；
图10为本发明实施例4公开的并联电池排的结构示意图；
图11为本发明实施例5公开的电池组的结构示意图；
图12为本发明实施例5公开的电池组的结构示意图；
图13为本发明实施例6公开的电池组的结构示意图;
图14为本发明实施例7公开的电池组的结构示意图；
图15为本发明实施例7公开的电池组的结构示意图。
附图标记说明：
真空温度熔断器1；绝缘外壳10；第一侧部11；第二侧部12；底板13；真空抽吸口101；真空抽吸道102；疏导井道103；盖板104；凸部121；
熔断条20；延迟熔断部21；
第一导体201；第二导体202；
真空腔30；单体电池40；正极极柱401。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。
为解决现有技术中存在的问题，本具体实施方式部分提供了真空温度熔断器1结构，以及真空温度熔断器1在串联电池排、并联电池排及电池组的应用。通过设置真空温度熔断器1快速进行电隔离，给出了应对电流排间串联或并联的电池包CTP或CTC模组出现热失控时的解决方案。
实施例1
温度熔断器是一种有效的慢熔断保护元件，当其电连接的两端导体之一过热时，将传导到其自身的热敏材料而发生热熔断，从而断开电路的一种电器，用作电路及用电设备的过热保护。动力电池发生热失控时将产生高热，与其极柱电连接的汇流排将首先收到热蔓延。然而，现有的熔断器并不能运用于成组新能源动力电池的热保护中，因为融化的金属会流动，且智能终端在振动，极易造成液态金属流动至电池模组中的其他位置，带来正常工作电池间的短路，继而引发新的更大的安全风险。
本实施例1提供一种真空温度熔断器1，其特定结构使得其适用于新能源车辆或储能***的动力电池成组应用中。当单体电池40热失控时不仅能将与其相邻且电连接的单体电池40间的汇流排断开，还能有效以保证电池组能继续正常工作。
根据图1-图2，真空温度熔断器1，包括：
绝缘外壳10，绝缘外壳10包括底板13，及由底板13两侧向上延伸的第一侧部11和第二侧部12，第一侧部11与第二侧部12之间形成导体收容通道；
熔断条20，熔断条20为导体，熔断条20设置于绝缘外壳10内，优选至少大部分设置于导体收容通道内，也可以全部设置于导体收容通道内，熔断条20的底部与绝缘外壳10的底板13间密封；熔断条20包括临近第一侧部11的第一端和临近第二侧部12的第二端，并且熔断条20的第一端和第二端分别与第一侧部11和第二侧部12间密闭；熔断条20两侧分别为允许第一导体201置入的第一导体201收容通道和允许第二导体202置入的第二导体202收容通道；熔断条20用于分别与两侧的第一导体201和第二导体202的电连接和热连接；
真空腔30，设置于绝缘外壳10内，真空腔30通过真空抽吸口101与熔断条20的局部接触；非熔融状态的熔断条20能够封闭真空抽吸口101，熔融状态的熔断条20能够经由真空抽吸口101被吸入真空腔30。
优选地，绝缘外壳10也覆盖导体收容通道顶部，即还包括顶板。绝缘外壳10的顶板、底板13、第一侧部11和第二侧部12可以采用同一材料一体成型制成，也可以由不同部分粘接、熔接等现有的连接工艺制成一体化的结构。优选地，绝缘外壳10也可以是本体和盖的结构，在下文中详细阐述。
优选的，熔断条20一端附近设有施加外力的点。熔断条20上施加外力的点与真空抽吸口101间为密封通道，仅通过固态熔断条20密闭隔离。当熔断条20熔融为液态时，外力通过施加外力的点，足够大的外力推动液态熔断条20向位于任何方向的真空抽吸口101方向移动；
或者，熔断条20具有可自由落体的自重。固态熔断条20密闭了真空抽吸口101；当熔断条20熔融为液态时，熔断条20的自重下推液态熔断条20，向位于下方的真空抽吸口101方向移动；
优选的，当通过真空温度熔断器1连接的两侧的第一导体201和/或第二导体202的温度大于设定值时，热传到熔断条20上的热量引发熔断条20开始由非熔断状态向局部熔融状态和完全熔融状态转变。在熔断条20尚未到达完全熔融状态前的过程中，熔断条20仍有部分固态导体与其外周的封闭腔体间因摩檫力而不能移动，熔断条20作为导体仍位于原来的封闭腔***置内，仍保持了对两侧的第一导体201和第二导体202的电连接，非完全熔融状态的金属依然是良导体。当熔断条20进入完全熔融状态时，真空抽吸口101位置处和疏导井道103，或贯通孔位置处的熔断条20均完全转变为液态，熔断条20处于整体可移动状态且被封闭的真空抽吸口101和疏导井道103/贯通孔完全打开；
优选地，真空抽吸口101位于熔断条20下方，或，真空抽吸口101位于熔断条20非下方且疏导井道103/贯通孔被施以外力（如大气压力）时，因熔断条20的自重和真空温度熔断器1振动的原因，或外力的作用，位于真空抽吸口101和疏导井道103/贯通孔间的完全熔融状态的液态熔断条20将在极短的时间内被跌落或抽吸至真空腔30内部，疏导井道103/贯通孔与真空抽吸口101之间原本被熔断条20填满的位置全部被移走；由于真空抽吸口101位于绝缘外壳10的第一侧部11，疏导井道103/贯通孔位于第二侧部12，且第一侧部11和第二侧部12间为导体收容通道，是第一导体201和第二导体202与熔断条20分别电连接的区域，该区域原本被熔断条20占据的位置完全被气体或真空空间代替，熔断条20两侧（即第一导体201和第二导体202）间的电连接完全断开。
导体收容通道内存在第一导体201和/或第二导体202的热源，理想状态真空腔30周边无热源。液态熔断条20进入真空腔30后，受自身重力和流动性影响，液态可流动的熔断条20材料在真空腔30底部变形为平面形导体并固化。优选的，真空抽吸口101的横截面积小于真空腔30底部的面积。这样，即使再次固化的熔断条20的导体材料在真空腔30内因熔断器1振动而位移，亦不会再离开真空腔30，保障了离开了原来位置的熔断条20的材料不会对其他正常电路带来短路风险。
优选的，真空腔30位于绝缘外壳10的底板13内，真空抽吸口101位于熔断条20的上表面，真空抽吸口101的位置高于真空腔30；当液态熔断条20在外力或自重作用下完全进入真空腔30后，疏导井道103/贯通孔，将与真空腔30贯通使之失去真空状态，液态熔断条20随之失去被外力推向真空腔30底面的力量。因真空抽吸口101的位置高于真空腔30，即使在真空腔30内的熔断条20的液态材料尚未固化，亦不易沿原流入途径返回原熔断条20的所在位置，导致第一导体201和第二导体202间再次被电连接的风险。
优选的，真空抽吸口101与真空腔30入口为非同轴连接，可防止液态熔断条20的材料在进入真空腔30后但未固化前，因真空腔30失压和真空温度熔断器1振动，导致尚未固化的熔断条20材料返回真空抽吸口101、接而进入原熔断条20位置的现象。
本领域技术人员应理解，对应不同的融化温度；动力电池的热失控，都是从某个单体电池40的热失控开始，然后热蔓延到相邻电池；电池极柱是热失控电池的典型高热点之一，与其电连接的汇流排是热失控电池传导热量的主要通道；由于动力电池的应用场景不同，对热失控电池的管控要求不同，不同的熔断条20的熔点，对应不同的管控要求。
本实施例中，优选是低熔点金属或者合金，其融化温度在50-85℃范围内设定。其中，50度以上为锂电池非最佳的工作和储存温度，80度为无热管理状态下在热区应用的最高环境温度。具体为，真空温度熔断器1的熔断条20根据电流变化的温升，优选为锡铋合金，能够快速溶解第一导体201电连接的电池与串联电路分离，第一导体201蔓延到第二导体202的热量传到通道被阻断，从而达到保护电路、阻断热蔓延的目的。
真空温度熔断器1还与熔断条20的外形、安装方式等有关。
作为优选的技术方案，真空腔30设置于底板13的内部, 便于真空腔30在吸入熔融状态的熔断条20且失去真空状态后，进入时熔融状态的熔断条20不会再离开真空腔30。真空腔30是保持内部为真空状态的容器，真空腔30的制作要考虑容积、材质和形状，以便更好地收容完全熔融状态的熔断条20并防止熔融状态或再次固化熔断条20的材料再次沿原进入路径返回真空抽吸口101，继而再次电连接第一导体201和第二导体202，或溢出真空温度熔断器1，影响其他动力电池间的正常电连接。
真空腔30的容积，根据绝缘外壳10的尺寸以及熔断条20的体积进行设定，优选为真空腔30体积大于熔断条20的体积，更佳的方案为真空腔30的容积显著大于熔断条20的体积，以便能够快速地收集全部熔融状态的熔断条20，且便于扁平状的液态熔断条20材料快速冷却固化，也可以根据本领域技术人员根据以更好体现真空温度熔断器1的效果而设定。在一种优选的技术方案中，真空腔30容积为熔断条20体积的2倍以上。
真空腔30为注塑的耐高温塑料，如PE、PP、PS。
优选真空腔30形状为扁平状，熔断条20的形状为长方形，以匹配扁平的汇流导体，如第一导体201和第二导体202，并且能够更好的收集完全熔融状态的熔断条20，更好的控制真空温度熔断器1的体积，避免增加整个电池组的高度。
本领域技术人员应理解，在保证真空腔30结构强度的前提下，真空腔30尽可能覆盖底板13的大部分区域，这不仅能够使真空腔30空间最大化，提高抽吸效果，真空腔30本身是良好的隔热层，可阻隔来自下方的电池的热量传导，避免由于电池温度上升带来熔断条20温度的不期望的升高。
作为优选的技术方案，绝缘外壳10为扁平长方体。优选地，真空温度熔断器1的绝缘外壳10可以采用其他形状，而真空腔30的形状也可以根据绝缘外壳10形状而调整。
优选地，绝缘外壳10由耐高温的塑料注塑件构成，如PE、PP、PS等材料。优选地，注塑件外壳或导体收容通道内壁涂覆或包覆反光材料，防止外温（特别是辐射热）的影响。
优选地，绝缘外壳10的底板13和/或盖板104可以为透明绝缘材料，以便于观察熔断条20的状态。
作为优选的技术方案，第一侧部11内设置真空抽吸道102，真空抽吸道102联通真空腔30，真空抽吸道102与熔断条20接触的位置设有真空抽吸口101。
作为优选的技术方案，真空抽吸道102与真空腔30的连接处为真空腔30入口，真空腔30入口的截面小于真空抽吸道102的截面。真空抽吸道102的截面相对较大，利于液态熔断条20材料快速通过进到真空腔30入口；真空腔30入口即使相对较小，在强大外力推动和真空腔30真空状态下，通液态导体通过入口的速率不会影响较大；相反，在真空腔30失去真空，且位于真空腔30内的液态熔断条20材料失去来自真空抽吸道102的外力压力的情况下，真空腔30内的液态熔断条20材料由于真空腔30入口截面较小而不易再次原路径返回真空抽吸道102。
作为优选的技术方案，真空腔30入口的平面高于真空腔30的底面，便于熔融状态的所述熔断条20在所述真空腔30的底面冷却固化。
作为优选的技术方案，真空腔30入口与真空抽吸口101为非同轴连接，以便防止真空腔30失去真空后，尚未抵达真空腔30的熔融状态的熔断条20回落真空抽吸口101。
作为优选的技术方案，真空腔30和/或真空抽吸道102设有通向外部的通孔，通孔能够在外部对真空腔30抽真空后封闭，使真空腔30内保持真空状态。
作为优选的技术方案，真空抽吸口101位于熔断条20的第一端上表面。
作为优选的技术方案，疏导井道103设置于第二侧部12的上部或侧部，或者疏导井道103设置于底板13的底部，防止外部杂物落入、堵塞所述入口；疏导井道103的一端为空气暴露端亦可理解为外力接入口，疏导井道103的另一端抵接熔断条20的第二端。本领域技术人员应理解，若熔断条20不完全熔融的话（局部熔融），整个熔断条20基本是不移位的，仍停留在原位，不会出现一部份已熔金属可进抽吸口和真空通道的情况。疏导井道103处的熔断条20金属作为最后熔融的部分也熔化后（熔断条20完全熔融状态），整个抽吸通道被打开，全部液态金属才可以位移。疏导井道103的设置，避免了仅部分熔融金属被抽吸进真空腔30的失效情况。
本领域技术人员应理解，作为优选的技术方案，在疏导井道103或贯通孔可以是熔断条20与外部压力衔接的唯一通道。导体之间的缝隙、以及其与壳体之间的缝隙，已经完全被结构胶所密闭。
作为一种可选的技术方案，在不具备疏导井道103的技术方案中，熔断条20与导体之间的缝隙、以及其与壳体之间的缝隙，充当了安全塞的作用。
作为优选的实施方式，根据图6，底板13或盖板104在临近疏导井道103或贯通孔的位置处具有向熔断条20内部延伸的凸部121，熔断条20在凸部121的靠近疏导井道103或贯通孔的一侧为延迟熔断部21，凸部121位于导体收容通道与第二侧部12的相邻位置，延迟熔断部21位于绝缘外壳10的第二侧部12内。本领域技术人员应理解，由于第一导体201和第二导体202并未直接连接延迟熔断部21的两侧，延迟熔断部21的受热仅来自与其连接的熔断条20的另一侧的非延迟熔断部的连接端面，且热传到的效率与相互连接的端面的大小有关；向内延伸的凸部121为隔热材料，较大地缩减了凸部121两侧的直接连接的端面的截面积；凸部121的顶部形成了熔断条20内部热传导的瓶颈点；当导体收容通道内的导体持续对与其连接的凸部121一侧的熔断条20加热时，由于连接端面较长，加热效率较高，位于凸部121该侧的熔断条20将首先融化；该部分熔融的熔断条20通过位于凸部121顶部的较小连接端面，缓慢将热量传导到延迟熔断部21的顶部，并通过延迟熔断部21的顶部向整个延迟熔断部21进行热传导；整个延迟熔断部21为熔断条20最后的融化部分；疏导井道103位于与凸部121顶部较远的位置，故该位置为延迟熔断部21最后的融化点，以为整个熔断条20的最后融化点；当该点融化，疏导井道103被打开，在外接压力的作用下，熔融的熔断条20（包括延迟熔断部21）被瞬间抽吸进真空腔30中，第一导体201和第二导体202之间的电连接被彻底断开。优选地，凸部121向熔断条20内部延伸而占据熔断条20截面的20%-80%区域。
优选地，凸部121两侧的熔断条20为大致凹形结构，凹形的一侧部为延迟熔断部21，另一侧为熔断条20主体，优选凸部121的顶部位于熔断条20的下部。优选凸部121与绝缘外壳10外表面密闭包覆了凹形结构，仅留一个对外暴露窗口，即疏导井道103。
优选地，延迟熔断部21与熔断条20主体采用相同材料一体成型。在另一优选地实施方式中，延迟熔断部21采用比熔断条20主体熔点更高的材料。
根据图1-图2，真空抽吸口101位于在熔断条20的上表面且靠近熔断条20第一端处，并且使真空抽吸道102与熔断条20联通；当熔断条20主体处于不可移动状态且导体201或202持续对熔断条20主体一侧加热时，先融化的熔断条主体将逐步融化，直至融化为完全熔融状态，真空抽吸口101处于可进入状态；当延迟熔断部21完全融化，即整个熔断条20为完全熔融状态时，疏导井道103或贯通孔附近的延迟熔断部21融化为液态，即整个熔断条20为完全熔融状态，外部压力将推动液态熔断条20移动。
作为优选的技术方案，第一导体201收容通道和第二导体202收容通道内分别设有第一导体201和第二导体202，第一导体201靠近熔断条20的第一侧端与熔断条20等高，且抵接并封闭了熔断条20的一侧；第二导体202靠近熔断条20的第二侧端与熔断条20等高，且抵接并封闭了熔断条20的另一侧。
作为优选的技术方案，第一导体201收容通道靠近熔断条20的一侧高度小于熔断条20的高度；第二导体202收容通道靠近熔断条20的一侧高度小于熔断条20的高度。
根据图3，作为优选的技术方案，熔断条20的高度高于第一导体201和第二导体202，即在熔断条20同样宽度的情况下增加了熔断条20与第一导体201和第二导体202间的电连接接触面积，从而降低了接触电阻，减少了熔断材料电阻率略高于第一导体201和第二导体202材料电阻率的影响；第一导体201和第二导体202临近熔断条20的部分呈逐渐增大的喇叭状端口，喇叭状端口末端的高度与熔断条20等高，用于增大熔断条20与第一导体201和第二导体202间的电连接接触面积，以及封闭熔断条20的侧部。
优选地，第一导体201与第二导体202可以为不等高导体。
作为优选的技术方案，第一导体201和第二导体202均为带状金属导体。
作为优选的技术方案，第一导体201的第一侧端和第二导体202的第二侧端与熔断条20的两侧间设有可固化的导电胶，导电胶为高导电率、低于熔断条20熔点固化、固化后高熔点液化的粘结剂，用于增大导体间有效电接触面积和在振动状态下增大电接触点的可靠性。
熔断条20与第一导体201和第二导体202的电连接方式为高导电率导电胶粘结，优选的，导电胶为低温或常温固化导电胶。
作为优选的技术方案，导电胶的厚度可以变化，范围为0-1mm，对应的可调节的接触电阻差为0-5毫欧；熔断条20的宽度可变化；任一项的变化都可用于制备不同总电阻的熔断器1；不同电阻的熔断器1装配于不同内阻单体电池40上的汇流排上，可用于调节该电池所在的串联支路或并联支路与其他电池所在的串联支路或并联支路阻差的最小化。
作为优选的技术方案，还包括盖板104，盖板104设置于导体收容通道的上方，并且盖板104完全覆盖熔断条20的上表面，见图4-图5。
作为优选的技术方案，盖板104还覆盖第一导体201和第二导体202上表面的至少部分区域。
作为优选的技术方案，第一导体201收容通道和第二导体202收容通道内壁具有结构胶，结构胶用于盖板104、第一导体201、第二导体202以及绝缘外壳10之间的固接。优选的，第一导体201收容通道、第二导体202收容通道的外形基本分别与位于第一导体201收容通道、第二导体202收容通道内的第一导体201、第二导体202的外形吻合，且中间填充了结构胶，便于导体与底板13、第一侧部11和第二侧部12以及盖板104间结构一体化，防止导体另一端的振动直接传到导体与熔断条20的连接点，提升电连接点的可靠性。
作为优选的技术方案，盖板104在靠近熔断条20的第二端的位置处设有贯通孔，贯通孔用于在熔断条20完全熔融后，由大气压推动完全熔融的液态熔断条20向真空吸口处移动。在一种优选地实施方式中，底板13在临近贯通孔的位置处具有向熔断条20内部延伸的凸部121，熔断条20在凸部121的靠近贯通孔的一侧为延迟熔断部21。
优选地，盖体的下表面可加一层隔热涂层，以防来自上方的热传导，降低外温对熔断条20熔断性能的影响。优选地，盖体上表面具有反射层，优选地，盖体下表面具有隔热层；在一种优选地实施方式中，盖板104的上下表面分别具有反射层和隔热层，以阻隔来自真空温度熔断器1上方的热辐射和热传递。
由于盖板104设有贯通孔，贯通孔的一端临近熔断条20的第二端的位置，另一端与外界相通，由于大气的压强大于真空腔30内部的压强以及真空仓体积大于熔断条20的体积，迫使大气压推动完全熔融状态的熔断条20朝向真空抽吸口101，全部进入真空腔30，真空腔30内的完全熔融状态的熔断条20在遇冷后逐渐固化在腔内，不会溢出。
在盖板104具有贯通孔的实施方式中，可以取消前述的疏导井道103。临近贯通孔的位置处具有向熔断条20内部延伸的凸部121，熔断条20在凸部121的靠近贯通孔的一侧为延迟熔断部21，本领域技术人员应理解，设置于盖板104的贯通孔与前述的开设于第二侧部12内的疏导井道103附近的凸部121具有协同的作用，共同确保延迟熔断部21为熔断条20的最后熔断的部分，且决定外力推动完全熔融的熔断条20的启动时间，充当安全塞的作用。
本实施例的真空温度熔断器1可经过持续较大的额定或峰值电流而不发热，但对于热失控单体电池40极柱上传到过来的高热，具有断开电路连接和阻断热蔓延的作用，适用于电池主电流通道上。
实施例2
本实施例2提供一种真空温度熔断器1，与本实施例1不同主要体现在真空抽吸口101的位置。
作为优选的技术方案，真空抽吸口101位于熔断条20的第一端的下表面。
根据图7-图8，真空抽吸口101位于在熔断条20的下表面，并且使真空抽吸道102与熔断条20联通，此真空抽吸道102路径短，熔融状态的熔断条20仅依其自重和振动，就可以进入到真空腔30内。
熔断条20开始由非熔断状态变化为熔断状态的过程中，当熔断条20的第二端未进入完全熔融状态时，位于真空抽吸口101位置处熔断条20首先直接坠入到真空腔30内；由于熔断条20的材料内部的粘性，带动两侧边的液态熔断条20材料连贯进入真空腔30（即第一导体201和第二导体202）的电连接完全断开。
作为优选地技术方案，由于部分熔断条20的材料首先跌落进入真空腔30中，造成仍电联通导体的熔断条20处的而接触电阻变大，继而引发由该接触电阻增加的熔断条20附近的发热，叠加导体侧传到上来的热量，可加速尚未融化的熔断条20的融化；早期跌落的部分熔断条20材料，成为熔断条20整体融化加速正激励的触发因素，可更快地完成熔断条20的完全熔融的过程，继而尽早打开疏导井道103或贯通孔的外力阀门，推动整体液态熔断条20快速全部地进入真空腔，实现全熔断功能。
该实施例的优点在于熔断速度快、便于制造，控制体积。
本实施例2亦可与实施例1合并使用。
实施例3
将实施例1的真空温度熔断器1应用在串联电池排，根据图9，实施例提供了一种串联电池排，包括：
多个单体电池40，单体电池40包括正极极柱401和负极极柱；
多个汇流排，每个汇流排均包括了熔断汇流排。熔断汇流排包括与单体电池40的正极极柱401电连接的第一导体201，与相邻单体电池40的负极极柱电连接的第二导体202，以及实施例1-2的真空温度熔断器1；优选地，汇流排电连接前序排列的相邻单体电池40间的正极极柱401和负极极柱，以及电连接后序排列的单体电池40间的负极极柱和正极极柱401；每个第一导体201、第二导体202及真空温度熔断器1的组合相当于一种熔断汇流排；每个单体电池40的正极极柱回负极极柱上至少电连接一个熔断汇流排；熔断汇流排包括与单体电池40的正极极柱或负极极柱电连接的第一导体201，与相邻串联的单体电池40的负极极柱或正极极柱电连接的第二导体202。
第一导体201设置于第一导体201收容通道内，第二导体202收容于第二导体202收容通道内，且第一导体201和第二导体202通过熔断条20电连接；
多个单体电池40通过多个汇流排，形成串联结构。
熔断条20第一端与汇流排的第一导体201电连接，熔断条20的第二端与汇流排的第二导体202电连接，优选导电胶电连接，导电胶的宽度可以调节，以达到串联电路中每个串联单元，汇流排上端面与熔断条20上端面平齐，两侧汇流排通过结构胶密闭压接在底板13两侧的上端面上，盖板104通过结构胶密闭压接在两侧汇流排上端面和熔断条20上端面上，熔断条20另一端的上方上盖对应位置处设有暴露熔断条20的贯通孔。
其安装方式如下：
绝缘外壳10为透明材料；熔断条20两侧分别平压了汇流排的第一导体201、汇流排的第二导体202，汇流排的第一导体201、202端部与熔断条20间分别填入导电胶；汇流排201、汇流排的第二导体201分别与绝缘外壳10两侧，至少汇流排端部两侧与底板13和盖板104的两侧间通过UV结构胶封闭粘结；两侧汇流排向内加压，汇流排与熔断条20电连接；调节压力使导电胶处的接触电阻达到设定值；盖板104下表面设有结构胶，压接在熔断条20和两侧汇流排的上端面；紫外光固化结构胶；加热或常温固化导电胶；汇流排的第一导体201与电池顶部极柱电连接，形成具有熔断汇流排的单体电池40。汇流排的第二导体202与相邻电池的壳体极柱电连接，形成相邻电池间的串联结构。
优选的，第一导体201和第二导体202与熔断条20间的接触电阻可调节，调节方式为挤紧程度，阻值的调节方位为0.2-5 mΩ。
优选的，单体电池40为圆柱形电池，或者方形电池。
实施例4
利用实施例1的真空温度熔断器1，将其应用在并联电池排，根据图10，本实施例提供了一种并联电池排，包括：
多个单体电池40，单体电池40包括第一极性极柱和第二极性极柱，其中第一极性极柱和第二极性极柱为正极极柱401或负极极柱；优选第一极性极柱为正极极柱401。
多个汇流排，每个汇流排包括与单体电池40的正极极柱401或负极极柱电连接的第一导体201，与相邻单体电池40的同极极柱电连接的第二导体202，以及前述实施例1-2中的真空温度熔断器1；第一导体201设置于第一导体201收容通道内，第二导体202收容于第二导体202收容通道内，且第一导体201和第二导体202通过熔断条20电连接；优选地，汇流排电连接前序和/或后序排列的相邻单体电池40间的第一极性极柱和第二极性极柱；每个第一导体201、第二导体202及真空温度熔断器1的组合相当于一种熔断汇流排。
每两个相邻所述单体电池40间，至少通过一个汇流排并联相邻两个第一极性极柱，和/或两个所述第二极性极柱，形成并联结构。
汇流排的第一导体201和第二导体202，优选为较细较薄的金属导体，且具有一定电阻率。具体为，0.1*2的铝片、铜片或镍片，分别电连接在并联电池排的同极性极柱上。
其安装方式与实施例3串联方式一致，不同体现于:并联电池排中相邻单体电池40的同性电极间安装实施例1-2的真空温度熔断器1。
实施例5
本实施例5提供了一种电池组，其利用多个实施例3中的串联电池排得到一种串联电池组。优选地，根据图11所示，作为示例，该串联电池组由4个实施例3的串联电池排对齐列排列构成。在一种实施方式中，优选每个串联电池排的电连接的接续方向均相同，排间电连接的接续方向也相同，即图11中所示。在另一实施方式中，每个串联电池排的电连接的接续方向均相同，相邻排间电连接的接续方向相反，有利于电池排间的串联电连接，从而实现整个电池组的单串联。
本实施例5还提供了一种电池组，如图12所述，与前述电池组不同的是，串联电池排中相邻单体电池40错位排列，也即相邻两个电池排错位排列，多个串联电池排呈现交错排列，这样的电池组有利于提高体积能量密度。
实施例6
本实施例6提供了一种电池组，其利用多个实施例4的并联电池排得到一种串联电池组。优选地，根据图13所示，作为示例，该串联电池组由4个实施例4中的并联电池排对齐列排列构成。该电池组可以通过电池排间的并联电连接，实现整个电池组的并联。
作为优选的实施方式，该电池组的电池排之间，也可以设置实施例1-2中的真空温度熔断器1，第一导体201和第二导体202分别电连接相邻的并联电池排。排间真空温度熔断器1的设置数量可以为1个或N个，N小于等于排内单体电池的数量。
本领域技术人员应理解，也可以将相邻电池排串联，实现一种排内并联，排间串联的电池组。
本实施例6的电池组中相邻两个电池排也可以错位排列，这样的电池组有利于提高体积能量密度。
实施例7
本实施例7提供了一种电池组，其在实施例5的基础上，在串联电池排的基础上，通过多个串联排的排间并联，或多个并联排的排间串联，形成的横向排列电池间并联，纵向排列电池间串联的网格状电连接电池组。
在一种优选的实施方式中，根据图14-图15，纵向上多个串联电池排排内串联，横向上将不同串联排的单体电池的同性极柱之间通过设置真空温度熔断器1实现电连接，整体呈现网络状电池组。
优选地，在每个电池横向并联排上设置真空温度熔断器1，不仅可早发现热失控单体，还可仅隔离热失控单体，保证该热失控单体所在的串联排上的其他正常单体，继续工作。此种方式带来的效果与仅在串联排内设置真空温度熔断器1的效果不同。网格状电连接的电池组，每个网格节点间无论纵向还是横向均有真空温度熔断器1的情况。
优选地，在该电池组中，用于串联电池排内串联的真空温度熔断器1与用于排间并联的真空温度熔断器1具有不同的规格，优选地，其真空温度熔断器1的预设最大通过电流不同，真空温度熔断器1的尺寸也可以不同，用于排间并联的真空温度熔断器1优选具有更小的尺寸以及更小的预设最大通过电流。当然，本领域技术人员应理解，用于串联电池排内串联的真空温度熔断器1与用于排间并联的真空温度熔断器1当然可以为相同的规格。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (23)

1.一种真空温度熔断器，其特征在于，包括：
绝缘外壳，所述绝缘外壳包括底板，及由所述底板两侧向上延伸的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部与所述第二侧部之间形成导体收容通道；
熔断条，所述熔断条为导体，所述熔断条设置于所述绝缘外壳内，所述熔断条的底部与所述绝缘外壳的底板间密封；所述熔断条包括临近第一侧部的第一端和临近第二侧部的第二端，并且所述熔断条的第一端和第二端分别与所述第一侧部和所述第二侧部间密闭；所述熔断条两侧分别为允许第一导体置入的第一导体收容通道和允许第二导体置入的第二导体收容通道；所述熔断条用于分别与所述第一导体和第二导体的电连接和热连接；
真空腔，设置于所述绝缘外壳内，所述真空腔通过真空抽吸口与所述熔断条的局部接触；非熔融状态的所述熔断条能够封闭所述真空抽吸口，熔融状态的所述熔断条能够经由所述真空抽吸口被吸入所述真空腔。
2.根据权利要求1所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述真空腔设置于所述底板的内部。
3.根据权利要求1所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述真空抽吸口的横截面积小于所述真空腔底部的面积。
4.根据权利要求1所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述绝缘外壳为扁平长方体。
5.根据权利要求1所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述第一侧部内设置真空抽吸道，所述真空抽吸道联通所述真空腔，所述真空抽吸道与所述熔断条接触的位置设有真空抽吸口。
6.根据权利要求5所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述真空抽吸道与所述真空腔的连接处为真空腔入口，所述真空腔入口的截面小于所述真空抽吸道的截面。
7.根据权利要求5所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述真空腔入口与所述真空抽吸口为非同轴连接。
8.根据权利要求5所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述真空腔和/或真空抽吸道设有通向外部的通孔，所述通孔能够在外部对所述真空腔抽真空后封闭，使真空腔内保持真空状态。
9.根据权利要求5所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述真空抽吸口位于所述熔断条的第一端的上表面。
10.根据权利要求5所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述真空抽吸口位于所述熔断条的第一端的下表面。
11.根据权利要求1所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述第二侧部的上部或侧部，或者所述底板的底部，设置疏导井道；所述疏导井道的一端为对外暴露端，所述疏导井道的另一端抵接所述熔断条的第二端。
12.根据权利要求1所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述第一导体收容通道和所述第二导体收容通道内分别设有第一导体和第二导体，所述第一导体靠近所述熔断条的第一侧端与熔断条等高，且抵接并封闭了熔断条的一侧；所述第二导体靠近所述熔断条的第二侧端与熔断条等高，且抵接并封闭了熔断条的另一侧。
13.根据权利要求1所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述熔断条的高度高于所述第一导体和所述第二导体，所述第一导体和第二导体临近所述熔断条的部分呈逐渐增大的喇叭状端口，所述喇叭状端口末端的高度与所述熔断条等高，用于增大所述熔断条与所述第一导体和第二导体间的电连接截面积，降低所述第一导体和第二导体间的电阻。
14.根据权利要求13所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述第一导体的第一侧端和所述第二导体的第二侧端与所述熔断条的两侧间设有可固化的导电胶，所述导电胶为高导电率和低于所述熔断条熔点固化的粘结剂，用于增大导体间有效电连接接触面积、在振动状态下增大电接触点的可靠性和调节所述真空温度熔断器的总接触电阻。
15.根据权利要求1-14任一项所述的真空温度熔断器，其特征在于，还包括盖板，所述盖板设置于所述导体收容通道的上方，并且所述盖板完全覆盖所述熔断条的上表面。
16.根据权利要求15所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述盖板还覆盖所述第一导体和所述第二导体上表面的至少部分区域。
17.根据权利要求15所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述第一导体收容通道和所述第二导体收容通道内壁具有满填充的结构胶，所述结构胶用于所述盖板、第一导体、第二导体以及所述绝缘外壳之间的固接和密封。
18.根据权利要求15所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述盖板在靠近所述熔断条的第二端的位置处设有贯通孔，所述贯通孔用于在所述熔断条完全熔融后，由大气压推动完全熔融的液态所述熔断条向所述真空抽吸口处移动。
19.根据权利要求11所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述底板在临近所述疏导井道的位置处具有向所述熔断条内部延伸的凸部，所述熔断条在所述凸部的靠近所述疏导井道的一侧为延迟熔断部;
所述延迟熔断部位于所述绝缘外壳的第二侧部内。
20.根据权利要求18所述的真空温度熔断器，其特征在于，所述盖板在临近所述贯通孔的位置处具有向所述熔断条内部延伸的凸部，所述熔断条在所述凸部的靠近所述贯通孔的一侧为延迟熔断部;
所述延迟熔断部位于所述绝缘外壳的第二侧部内。
21.一种串联电池排，其特征在于，包括：
多个单体电池，所述单体电池包括正极极柱和负极极柱；
多个汇流排，每个所述汇流排包括与所述单体电池的正极极柱电连接的第一导体，与相邻串联的所述单体电池的负极极柱电连接的第二导体，以及权利要求1-20任一项所述的真空温度熔断器；所述第一导体设置于所述第一导体收容通道内，所述第二导体收容于所述第二导体收容通道内，且所述第一导体和第二导体通过熔断条电连接；
所述多个单体电池通过所述多个汇流排，形成串联电池排。
22.一种并联电池排，其特征在于，包括:
多个单体电池，所述单体电池包括第一极性极柱和第二极性极柱；
多个汇流排，每个所述汇流排包括与所述单体电池的第一极性极柱电连接的第一导体，与相邻单体电池的第一极性极柱电连接的第二导体，以及权利要求1-20任一项所述的真空温度熔断器；所述第一导体设置于所述第一导体收容通道内，所述第二导体收容于所述第二导体收容通道内，且所述第一导体和第二导体通过所述熔断条电连接；
每两个相邻所述单体电池间，至少通过一个所述汇流排并联相邻两个所述第一极性极柱，和/或两个所述第二极性极柱，形成并联电池排。
23.一种电池组，其特征在于，包括多个权利要求21所述的串联电池排，和/或，多个权利要求22所述的并联电池排。
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