CN216212948U - 一种多激励源的激励保护装置 - Google Patents

Abstract

一种多激励源的激励保护装置，包括壳体、激励源、冲击装置、导体，在所述壳体中设置有至少两组相互独立的激励源和冲击装置，每组的激励源和冲击装置各为一个；每组冲击装置位移方向一侧设置有至少一个导体，所述激励源根据接收的激励信号动作驱动与其对应的所述冲击装置位移，其中至少一个所述冲击装置在位移过程中断开与其对应的所述导体，在所述导体上形成至少一个断口。本发明可实现多种功能，根据实际需要导体间串并联，提高分断能力，可适用于不同的分断需求，且可同时保护多组电路。

Description

一种多激励源的激励保护装置

技术领域

本发明涉及电力控制和电动汽车领域，尤其是指多个激励源断开电路的激励保护装置。

背景技术

目前电动车电池包保护器件除了传统的热熔熔断器，已经存在一种快速切断电路的结构，即激励保护装置，并逐渐扩大应用范围，其主要是为了克服传统熔断器发热量大、功耗高、体积重量较大、抗电流冲击能力有限、分断时间长、分断过程不受控的不足。

激励保护装置普遍结构包括壳体，在壳体中依次设置一个激励源、一个冲击装置和一个导电件，在导电件上设置预断口。其工作原理：当电池包主回路出现故障电流时，串联在电池包主回路中的激励保护装置中的激励源被触发，激励源动作产生高压气体，向下推动冲击装置冲断导电件的预断口，在导电件上形成物理断口，由于激励保护装置的导电件与电池包主回路串联连接，在导电件断口处产生的电弧在空气中逐渐冷却熄灭，电流被切断从而实现快速断开电路的目的。

最早出现的激励保护装置为单个激励源、单个冲击装置和一个预断口的结构，在具有耐电流冲击性好、功耗小和快速分断等优点的同时，也具有分断能力低、灭弧能力不足、分断电压低等缺点。基于上述结构的弊端，研发人员开发了单个激励源、单个冲击装置、两个预断口或多个预断口，两个预断口或多个预断口断开的先后顺序通过在冲击装置上设置不同高度的冲头调控，在一定程度解决了一个预断口分断能力低、灭弧能力不足、分断电压低的问题，但也存在以下不足：多个预断口断开的先后顺序及时间差仅通过单个冲击装置的冲头高度差调节，可调整参数少，可调控范围小；在运动时冲击装置不同高度的冲头先后打断预断口会导致冲击装置整体受力不均，容易碎裂，影响分断。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种多激励源的激励保护装置，每个激励源对应第一个冲击装置，一个冲击装置可以对应至少一个导体，导体上可并联熔体。通过多个激励源，及导体的串并联连接方式，可以实现多个主电路的保护，或提高激励保护装置的分断能力。本发明的连接方式灵活多样，可以实现电路保护的同时，也可以同时实现电路接通或指示工作。实现一个器件，多种功能。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种多激励源的激励保护装置，包括壳体、激励源、冲击装置、导体，在所述壳体中设置有至少两组相互独立的激励源和冲击装置，每组的激励源和冲击装置各为一个；每组冲击装置位移方向一侧设置有至少一个导体，所述激励源根据接收的激励信号动作驱动与其对应的所述冲击装置位移，其中至少一个所述冲击装置在位移过程中断开与其对应的所述导体，在所述导体上形成至少一个断口。

优选地，其中至少一组激励源和冲击装置所对应的导体包括独立的第一导电件和第二导电件，所述第一导电件和第二导电件的一端位于所述壳体外部，另一端位于与其对应的冲击装置所在空腔中，且错位设置；与其对应的所述冲击装置可驱动第一导电件与第二导电件导电连接。

优选地，位于所述空腔中的所述第一导电件上开设有旋转薄弱处，所述第二导电件一端向所述冲击装置前进方向折弯呈斜面结构，所述冲击装置驱动第一导电件的一端沿着旋转薄弱处折弯后与第二导电件的斜面结构导电接触。

优选地，在可被所述冲击装置断开的所述导体上并联有至少一根熔体，所述冲击装置断开所述导体后可继续断开所述熔体，分别在所述导体和所述熔体上形成至少一个断口。

优选地，在所述熔体断开处的一侧或两侧设置有熔断薄弱处，所述熔断薄弱处位于所述壳体中设置的灭弧腔室中。

优选地，在所述熔体靠近所述导体一侧的壳体中设置有推块，所述冲击装置断开所述导体后，驱动所述推块断开所述熔体。

优选地，所述推块靠近所述熔体的一端与其所在空腔密封接触。

优选地，在所述冲击装置位移方向上的所述导体和所述熔体上设置有至少一个断开薄弱处。

优选地，在所述壳体中还设置有一组用于指示的激励源和冲击装置；用于指示的所述冲击装置在激励源的驱动下一端伸出所述壳体，可连通位于壳外部的指示电路，或在所述冲击装置伸出所述壳体的一端设置有指示装置。

优选地，每组的所述激励源、所述冲击装置分别与其所在的空腔密封接触。

优选地，各所述冲击装置与其所在空腔间设置有限制所述冲击装置初始位置的限位结构。

优选地，所述冲击装置与其所在空腔间设置有用于所述冲击装置位移导向的导向装置。。

本发明的有益效果：

1、可采用PCB控制板控制或者外部控制***控制调整多个激励源动作的先后顺序及时间差，即控制多个冲击装置作用于导体的先后顺序及时间差，可调控范围可达毫秒级别，可以应用在更广泛的环境中，如多回路的电力控制。

2、使用多个激励源打断多个导体，所需的激励源规格较小，即壳体体积可设置更小一些，相对使用单个激励源打断多个导体或单个激励源打断一个导体上多个断口时，激励源需要更大的规格导致壳体为了承压设置较大体积，使用多个激励源相对来说更节省材料。

3、多个回路相互独立，可以二次串并联形成更高分断能力、更高绝缘能力的器件。

4、根据需要在导体上设计更多断口时，采用多激励源能稳定可靠打断，避免了单激励源驱动力不足不能提供足够的动能的风险，提高了工作可靠性。

附图说明

图1是本发明正常工作状态下剖视结构示意图。

图2是图1外形结构示意图。

图3是图1中A-A剖面结构示意图

图4是图1中B-B剖面结构示意图

图5是图1中C-C剖面结构示意图

图6是图1中D-D剖面结构示意图

图7是图1中故障发生时，各激励源和冲击装置动作后的剖视结构示意图。

图8是图3激励源和冲击装置动作后的结构示意图。

图9是图4激励源和冲击装置动作后的结构示意图。

图10是图5激励源和冲击装置动作后的结构示意图。

图11是图6激励源和冲击装置动作后的结构示意图。

图12将图1中各部分划分为abcd四部分的结构示意图。

图13是acd三部分组合后形成的激励保护装置结构示意图。

图14是四个a部分组合后形成的激励保护装置结构示意图。

具体实施方式

针对上述技术方案，举几个较佳的实施例并结合图示进行具体说明。实施例中的各位置关系，比如上面、下面、左右等仅限于清楚地帮助理解述技术方案，不构成对技术方案的限制。

实施例1

壳体，参看图1和图2，包括上壳体105和下壳体116，上壳体105和下壳体116密封连接；在下壳体底部设置有底盖117用于密封下壳体116，底盖密封设计，既可防止外物污染断口，可也防止高温电弧喷出壳体损坏周围的器件。在上壳体105和下壳体116上分别间隔开设有贯通的四个独立空腔。在位于上壳体中的四个独立空腔中，分别设置有一组激励源(101、102、103、104)和与之对应的冲击装置(106、107、108、109)，在下壳体的独立空腔中，设置有供冲击装置足够位移的空间。所有的激励源设置在空腔的顶部，在激励源上设置有接收激励信号的接收端。激励源的固定方式仅需满足将其固定即可，如可埋模注塑在上壳体内部，也可在其上端增加压片与上壳体台阶孔配合限位。激励源为电子点火装置，电子点火装置接收激励信号后点火动作，产生大量高压气体，为冲击装置提供驱动力。所有的激励源与其所在空腔均密封接触，比如在激励源与所在空腔间设置密封圈密封接触面。

冲击装置(106、107、108、109)与其所在的空腔密封接触，比如在冲击装置与所在空腔间设置密封圈密封接触面，防止激励源产生的高压气体进入冲击装置下面的空腔中，阻碍冲击装置运动，或对冲击装置造成反冲。冲击装置与其所在空腔接触面间设置有限位结构和导向装置。限位结构可以是在冲击装置上间隔设置凸块，在空腔内壁相应位置设置凹槽，将冲击装置的凸块卡设在空腔的凹槽中形成限位结构，对冲击装置的初始位置进行限定。限位结构的设置满足在冲击装置受到激励源驱动时，可克服限位结构的限位后位移。导向装置包括开设在空腔内部上的导向滑槽，在冲击装置对应滑槽位置处设置有相应的滑块，冲击装置上的滑块设置在导向滑槽中。冲击装置受到激励源驱动时，可沿导向滑槽做直线位移。通过导向装置可防止冲击装置旋转。在本实例中，冲击装置呈T型结构，参看图2至图5，其尺寸大的大端面一端靠近激励源一侧。

在激励源(101、103)和冲击装置(106、108)所在的独立空腔中分别穿设有导体(110、113)，参看图1、图3和图5，导体(110、113)分别位于上壳体105和下壳体116间，导体(110、113)的两端分别位于壳体两侧外，导体(110、113)与上壳体和下壳体密封接触。位于空腔中的导体(110、113)上分别设置有断开薄弱处120，在断开薄弱处120两侧设置有旋转薄弱处121。断开薄弱处设置的目的是方便冲击装置从断开薄弱处断开导体，旋转薄弱处设置的目的是保证导体在断开薄弱处断开后，断开后的导体在冲击装置驱动下按预定的轨迹旋转，参看图8和图10，与导体断口处拉开距离。断开薄弱处和旋转薄弱处的形式可为“V”型槽、“U”型槽、减小截面或者预轧制口等降低强度的结构，但旋转薄弱处的结构强度需高于断开薄弱处的结构强度，避免动作时旋转薄弱处断裂带来不利影响。

参看图3和图5，冲击装置(106、108)呈T型结构，其大尺寸一端位于激励源一侧，小尺寸的一端靠近导体一侧，小尺寸一端为冲击端。冲击端结构为锥形收缩截面结构，也可以是刀刃状结构、尖型结构，也可以是其他有利于提高单位面积作用力的结构。

参看图1和图5，在导体113上并联有熔体115。熔体115位于下壳体116中，熔体115穿设在位于下壳体中的独立空腔中，在独立空腔的两侧的下壳体中还设置有灭弧腔室118，在灭弧腔室118中填充有灭弧介质，灭弧介质可以是固体的，比如二氧化硅、三氧化二铝、二氧化硅凝胶、或绝缘液体、惰性气体等有助于灭弧的物质。熔体115穿过位于下壳体中的独立空腔，熔体两端从灭弧腔室118折弯穿出下壳体与导体113并联连接，连接方式可采用螺栓连接、弹片连接、焊接连接等方式。穿设在独立空腔中的熔体115上设置有断开薄弱处。在图5中，间隔开设有两个断开薄弱处在熔体上形成预断口。位于灭弧腔室中的熔体部分上开设有熔断薄弱处，熔断薄弱处处于灭弧介质中。熔断薄弱处可以是狭颈，也可以冶金效应点、或低熔点材料等相同温度下相对与熔体本体结构或材料更易熔断的结构或材质。在熔体预断口上方的独立空腔中设置有推块114。位于下壳体中的独立空腔上大下小，推块114上端位于尺寸大的独立空腔部分中，下端位于尺寸小的独立空腔中，推块的外形尺寸与尺寸小的独立空腔部分外形相匹配。在推块114与下壳体接触面处设置有限位结构，限位结构限制推块的初始位置。当推块受到冲击装置冲击时，其可突破限位结构的限位，位移至熔体预断口处断开熔体，参看图10。

在激励源(102)和冲击装置(107)所在的独立空腔中穿设有第一导电件111和第二导电件112，参看图1和图4，第一导电件111和第二导电件112位于上壳体和下壳体之间，其一端位于壳体外部，另一端分别位于下壳体的独立空腔中。第一导电件111和第二导电件112位于独立空腔中的一端错位设置，第一导电件111一端靠近冲击装置107，第二导电件112一端远离冲击装置107。在位于独立空腔中的第一导电件111上开设有旋转薄弱处122，自旋转薄弱处122至端面处部分向冲击装置方向折弯一定角度，然后通过限位结构限位。限位结构满足。第二导电件112位于独立空腔中的一端向下壳体底部方向折弯形成斜面结构。第一导电件111受到冲击装置107冲击时，其克服第一导电件上的限位结构，参看图9，沿旋转薄弱处122处向第二导电件方向旋转并与第二导电件上的斜面结构导电接触。在第二导电件与下壳体底部之间还设置有缓冲装置，用于缓冲冲击装置带来的冲击。

第一导电件111和第二导电件112在正常工作状态下处于不接触状态，当导体(110、113)在冲击装置作用下断开后，冲击装置驱动第一导电件111与第二导电件112导电连接，参看图9，接通释能电路，将导体(110、113)连接的电路中的负载残余电能进行释放，提高维修安全性能。

参看图5，冲击装置109小尺寸一端进入下壳体中的独立空腔中，下壳体中的独立空腔部分的形状与冲击装置109小尺寸一端形状相匹配，由于冲击装置109呈T型结构，则位于上壳体中的独立空腔部分其直径大于下壳体中的独立空腔部分，则下壳体上端面处对冲击装置109形成限位，当冲击装置109位移时，其大尺寸一端下面可卡设在下壳体的上端面处，防止冲击装置109过度位移。当激励源104接收激励信号动作，参看图11，驱动冲击装置109位移且冲击装置109小尺寸一端伸出下壳体外，接通位于激励保护装置外部的指示电路，进行报警指示，提醒电路发生故障，需要维修。

本实施例的工作原理：

参看图1至图11，导体(110、113)并列分别接入不同的电路，第一导电件和第二导电件接入释能电路的情况下；释能电路指的是与被保护的电路中负载连接的，可释放负载残余能量的电路，释能电路一般接地。

激励源101接收激励信号后动作，点火产生高压气体，然后驱动冲击装置106沿导向装置位移断开导体110，在导体110上形成断口，断开导体110接入的电路，对其进行保护；激励源103接收激励信号后动作，点火产生高压气体，然后驱动冲击装置108沿导向装置位移依次断开导体113和熔体115，在导体113和熔体115上分别形成断口，断开导体113接入的电路，对其进行保护；激励源102接收激励信号后动作，点火产生高压气体，然后驱动冲击装置107沿导向装置位移驱动第一导电件111位移与第二导电件112导电连接，接通释能电路，释放导体110、导体113接入的电路中负载中残余电能；在冲击装置(106、107、108)动作完成后，激励源104接收激励信号后动作，点火产生高压气体，然后驱动冲击装置109沿导向装置位移并使冲击装置109小尺寸一端伸出壳体外部接通指示电路，指示电路产生故障，激励保护装置已经动作进行了保护，电路需要及时维修。

激励源101和激励源103激励动作先后根据控制***控制，激励源102动作在激励源101和激励源103激励动作后，且导体110、导体113和熔体115断开后才会动作，释放电路负载残余能量；激励源104动作在激励源(101、102、103)和冲击装置(106、107、108)全部动作完成后，才接收激励信号动作，指示激励保护装置对电路保护动作已完成，提醒及时维修故障电路。

控制***可以是针对电路整体控制的外部控制***，根据检测到故障电流是否超过事先设定的阈值，并事先设定各激励源动作的先后顺序及动作时差，向各激励源发出激励信号；控制***也可根据一定设定条件向各激励源发出激励信号，并非一定要有故障电流产生，比如应用于电动汽车上，当汽车发生碰撞时。控制***也可以包括在激励保护装置中设置PCB控制板，PCB控制板与外部控制***及各各激励源连接，PCB控制板根据接收到的外部控制***的指示，向各激励源发出激励信号。

激励源101和冲击装置106、激励源103和冲击装置108这两组可同时动作，也可以先后动作。在上述原理中，激励源102和冲击装置107是在激励源101和冲击装置106、激励源103和冲击装置108这两组动作完成后再动作接通释能电路，因为上述释能电路连接有导体110和导体113接入电路中的负载；如果释能电路只与其中一个电路中的负载接通，那么激励源102和冲击装置106可在该电路断开后即动作接通释能电路，并非一定要所有电路中的导体均被断开后再接通释能电路。

参看图1至图11，在导体110和导体113一端串联连接，另一端接入同一电路，第一导电件和第二导电件接入释能电路的情况下：原理同上述导体110和导体113并列接入不同电路的原理相同。导体110和导体113可同时被断开或先后被断开，释能电路的接通必须在导体110和导体113完全断开电路之后，即激励源102和冲击装置107必须在激励源101和冲击装置106、激励源103和冲击装置108动作后，完全切断电路后动作。

实施例1中的图1中的各部分可作为独立部分，参看图12，将其分为具有独立功能的abcd四个部分，abcd四个部分可根据需要自由组合，形成多种结构形式的激励保护装置。

实施例2

本实施例2采用a、c、d三个部分形成。参看图13，在上壳体和下壳体上开设有三个独立空腔。a部分包括设置在上壳体和下壳体中的独立空腔中的激励源101、冲击装置106和导体110。c部分包括设置在独立空腔中的激励源103、冲击装置108、导体113，在导体113上并联有熔体115。d部分包括设置在独立空腔中的激励源104、冲击装置109。

实施例2的工作原理：

激励源101接收激励信号后动作，点火产生高压气体，然后驱动冲击装置106沿导向装置位移断开导体110，在导体110上形成断口，断开导体110接入的电路，对其进行保护；激励源103接收激励信号后动作，点火产生高压气体，然后驱动冲击装置108沿导向装置位移断开导体113，在导体113上形成断口，断开导体113接入的电路，对其进行保护；在冲击装置(106、108)动作完成，导体(110、113)和熔体115断开后，激励源104接收激励信号后动作，点火产生高压气体，然后驱动冲击装置109沿导向装置位移并使冲击装置109小尺寸一端伸出壳体外部接通指示电路，指示电路产生故障，激励保护装置已经动作进行了保护，电路需要及时维修。

实施例3

本实施例3采用四个a部分形成。参看图14，在上壳体和下壳体上开设四个独立空腔，由于下壳体中不设置熔体，因此，在本实施例中，不设置底盖。在每个独立空腔中设置激励源101、冲击装置106和导体110。每个独立空腔中的激励源、冲击装置和导体结构相同。

实施例3的结构形式的激励保护装置可以使用在低压配电***的三相四线制线路保护上，三根导体110分别外接在三相四线制线路的A、B、C三相上，另外一个导体110外接在三相四线制线路的中性线N上，当三相四线制线路需要断开保护时，向与三相连接的导体110对应的三个激励源101发出激励信号控制其动作，驱动对应的三个冲击装置106断开连接在三相中的导体110，实现先断开A、B、C三相相线；再向连接在中性线上的导体110对应的激励源101发出激励信号控制其动作，驱动与其对应的冲击装置106断开连接在中性线N上的导体110，实现后断开中性线N。

上述实施例1中，导体110和导体113为并列设置，分别连接在两个不同的电路中，对该电路进行保护。在实际使用中，导体110和导体113位于壳体同一侧两端导电连接，导体110和导体113的另一端分别接入电路中，使导体110和导体113形成串联连接。在断开电路时，可以控制激励源101和激励源103先后动作在导体110和导体113上先后形成多个断口，或者控制激励源101和激励源103同时动作在导体110和导体113上同时形成多个断口。提高激励保护装置的分断能力。

实施例3中，四根导体110可以串联连接，然后将串联后的导体两端连接入电路中进行保护。其原理与将实施例1中的导体110和导体113串联后的原理相同。

实施例3中，四根导体110分为两组，每组中的两根导体串联连接，两组导体呈并列设置，然后将其分别接入两路电路中进行保护。

实施例3中，四根导体110分为两组，其中一组中包括三根导体，另一组包括一个导体，三根导体串联连接；两组导体呈并列设置，然后将三根导体串联的一组接入高压电路中，将一个导体的一组接入电压相对较低的电路中进行保护。

在实施例1至3中，导体110上也可以并联有熔体，通过冲击装置106依次断开导体和熔体。熔体设置可以同导体113上并联的熔体结构相同。

上述各实施例中，除了控制激励源先后动作，实现冲击装置先后动作断开导体；也可以将冲击装置与导体间的距离设置为不同，然后控制激励源同时动作，通过冲击装置距离导体间的距离不同先后断开导体。

本发明的激励保护装置，在独立空腔中设置一组激励源和冲击装置，使运行更平稳，互不干涉；根据实际需要导体间可以并联设置或串联设置，满足不同的分断需要。独立空腔设置，使各激励源、冲击装置和导体间动作限定在不同的独立空腔中，各独立空腔中形成的电弧不会产生电弧击穿相连的风险，提高了分断能力；同时通过导体间串联，提高分断能力；通过单独激励源激励一个冲击装置断开一个导体，提高了工作可靠性。

Claims (12)

1.一种多激励源的激励保护装置，包括壳体、激励源、冲击装置、导体，其特征在于，在所述壳体中设置有至少两组相互独立的激励源和冲击装置，每组的激励源和冲击装置各为一个；每组冲击装置位移方向一侧设置有至少一个导体，所述激励源根据接收的激励信号动作驱动与其对应的所述冲击装置位移，其中至少一个所述冲击装置在位移过程中断开与其对应的所述导体，在所述导体上形成至少一个断口。

2.根据权利要求1所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，其中至少一组激励源和冲击装置所对应的导体包括独立的第一导电件和第二导电件，所述第一导电件和第二导电件的一端位于所述壳体外部，另一端位于与其对应的冲击装置所在空腔中，且错位设置；与其对应的所述冲击装置可驱动第一导电件与第二导电件导电连接。

3.根据权利要求2所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，位于所述空腔中的所述第一导电件上开设有旋转薄弱处，所述第二导电件一端向所述冲击装置前进方向折弯呈斜面结构，所述冲击装置驱动第一导电件的一端沿着旋转薄弱处折弯后与第二导电件的斜面结构导电接触。

4.根据权利要求1所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，在可被所述冲击装置断开的所述导体上并联有至少一根熔体，所述冲击装置断开所述导体后可继续断开所述熔体，分别在所述导体和所述熔体上形成至少一个断口。

5.根据权利要求4所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，在所述熔体断开处的一侧或两侧设置有熔断薄弱处，所述熔断薄弱处位于所述壳体中设置的灭弧腔室中。

6.根据权利要求5所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，在所述熔体靠近所述导体一侧的壳体中设置有推块，所述冲击装置断开所述导体后，驱动所述推块断开所述熔体。

7.根据权利要求6所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，所述推块靠近所述熔体的一端与其所在空腔密封接触。

8.根据权利要求4所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，在所述冲击装置位移方向上的所述导体和所述熔体上设置有至少一个断开薄弱处。

9.根据权利要求1至8任一所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，在所述壳体中还设置有一组用于指示的激励源和冲击装置；用于指示的所述冲击装置在激励源的驱动下一端伸出所述壳体，可连通位于壳外部的指示电路，或在所述冲击装置伸出所述壳体的一端设置有指示装置。

10.根据权利要求1所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，每组的所述激励源、所述冲击装置分别与其所在的空腔密封接触。

11.根据权利要求1所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，各所述冲击装置与其所在空腔间设置有限制所述冲击装置初始位置的限位结构。

12.根据权利要求1至8任一所述的多激励源的激励保护装置，其特征在于，所述冲击装置与其所在空腔间设置有用于所述冲击装置位移导向的导向装置。

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