CN219350135U - 一种提高分断能力的激励保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力及新能源车领域，具体指一种提高分断能力的激励保护装置，包括第一激励源、第二激励源、第一活塞、第二活塞、导体和并联在导体上的并联熔体；第一激励源和第二激励源分别与触发信号源导电连接，第二激励源与触发信号源之间串联有电阻元件或者电感元件；当触发信号源产生触发信号后，第一激励源根据接收到的触发信号先动作，驱动第一活塞断开导体，第二激励源根据接收到的触发信号后动作，驱动第二活塞断开并联熔体。本发明通过串联电阻或电感，实现导体上并联熔体的延时断开，使并联熔体充分限流，参与灭弧，提高分断能力。

Description

一种提高分断能力的激励保护装置

技术领域

本发明涉及电力及新能源车领域，主要涉及电路保护用激励保护装置，具体地，涉及一种提高分断能力的激励保护装置。

背景技术

目前，在电路保护中，应用到的熔断器包括传统的熔断型熔断器及机械断开的激励熔断器。熔断熔断器结构简单，但是其存在有反应时间长、熔断不受控、功耗高、抗电流冲击能力低等缺陷。随着新能源车的开发及应用，近些年出现了通过机械断开的激励熔断器，且已经逐渐被应用在新能源汽车上及各种需要受控的电路保护中。激励熔断器通过接收到触发信号触发气体发生装置(激励源)的电子点火装置，电子点火装置动作，使气体发生装置的产气药反应，释放高压气体作为驱动力，驱动动力装置断开与主回路串联的导体实现电路保护。激励熔断器具有分断可控、响应时间短等优点，但其也存在缺陷：因为空气中分断，分断故障电流小，当故障电流大时，空气断口处电弧比较大，很难实现断后绝缘。受制于导体结构和运动空间限制，难以设计更大的断口，因此单个断口耐压能力有限。在电压较低(例如500V)，单断口可有有效分断，而面对高压时，单断口能力明显不足，难以有效分断。

为了提高激励熔断器灭弧能力和分断能力，又研发出在导体上并联熔体，通过断开导体后再断开并联熔体提高激励熔断器的分断能力。中国专利CN202022971233公开了一种依次断开导体和熔体的激励熔及应用其的配电单元、储能设备或新能源汽车，其采用在导体上并联熔体提高分断能力。虽然提高了激励熔断器的分断能力，但是由于是通过同一个动力装置完成导体和并联熔体的先后断开，还存在有一定缺陷：活塞速度太快，而熔体未充分限流或灭弧熔断，因此熔体必须在较大的故障电流下切断电路，导致难以分断或断后绝缘性能降低；活塞通常会在数百微秒内运动到底，难以实现大延时，无法继续提高分断电流的上限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过串联电阻或电感元件，控制并联的激励源先后触发，从而实现控制导体及并联熔体的先后断开时间，拉大断开导体和断开并联熔体的时间差，以便并联熔体能够充分限流，参与灭弧，提高分断能力。

针对上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种提高分断能力的激励保护装置，包括：

第一激励源、第二激励源、第一活塞、第二活塞、导体，和并联熔体，所述并联熔体并联在所述导体上；其中，所述第一激励源和所述第二激励源分别与触发信号源导电连接，所述第二激励源与触发信号源之间串联有电阻元件或者电感元件，所述第二激励源与所述电阻元件或者所述电感元件相串联的支路两端并联在所述第一激励源的两端上；所述第一激励源对应所述第一活塞设置，所述第一活塞对应所述导体设置；所述第二激励源对应所述第二活塞设置，所述第二活塞对应所述并联熔体设置；当触发信号源产生触发信号后，所述第一激励源根据接收到的所述触发信号先动作，驱动所述第一活塞断开所述导体，所述第二激励源根据接收到的所述触发信号后动作，驱动所述第二活塞断开所述并联熔体。

优选地，所述第二激励源的两端上并联有以下元件中的一个：电容元件、熔体、热积累开关元件。

优选地，所述第二活塞包括两条支腿，所述两条支腿横跨在所述导体的两边，向着所述并联熔体的方向延伸。

优选地，还包括切断装置，所述切断装置对应所述两条支腿设置，当所述第二活塞动作时，所述两条支腿驱动所述切断装置位移，进一步断开所述并联熔体。

优选地，所述触发信号源为外部触发信号源或自激励触发源。

优选地，所述自激励触发源为在所述导体上串联自激励熔体，对应所述并联熔体的激励源与自激励熔体的两端导电连接。

优选地，还包括第三激励源，所述第三激励源通过如下方式之一设置：所述第三激励源与所述第一激励源并联设置，用于驱动所述第一活塞；或，所述第三激励源与所述第二激励源并联设置，用于驱动所述第二活塞。

优选地，还包括指示装置，所述第一激励源与所述第一活塞之间的腔室为第一气体释放腔，所述第二激励源与所述第二活塞之间的腔室为第二气体释放腔；初始状态时，所述指示装置所在腔室与所述第一气体释放腔和所述第二气体释放腔不连通；所述指示装置通过如下方式中的一种对所述激励保护装置的状态进行指示：当所述第一活塞改变所述导体的初始状态后，所述指示装置所在腔室与第一气体释放腔连通，所述指示装置动作对所述激励保护装置的状态进行指示；或者，当所述第二活塞改变所述并联熔体的初始状态后，所述指示装置所在腔室与第二气体释放腔连通，所述指示装置动作对所述激励保护装置的状态进行指示。

优选地，所示指示装置包括驱动件及指示件，所述驱动件可驱动指示件导通指示电路。

优选地，所述驱动件上设置限位结构。

优选地，所述限位结构为具有弹性的倒刺结构。

优选地，所述指示件为导电弹片，其一端固定，另一端悬空设置在所述驱动件位移前方的路径上。

优选地，所述电阻为调节电阻。

本发明通过在并联熔体对应的激励源与触发信号源之间串联电阻或电感，改变流经的电流，使对应并联熔体的激励源需要经一段时间才能达到触发温度，实现延时的目的，使并联熔体充分限流，参与灭弧，提高分断能力。进一步，在并联熔体对应的激励源的信号接收端并联电容、熔体、热积累开关中的一个，进一步延迟并联熔体断开时间。

通过在激励源信号连接端串联电阻，不需改变激励源、活塞、导体及并联熔体的结构位置关系，仅需对可与外部连接的激励源信号接收端一侧进行冲击设计即可，因此，壳体结构相对比较简单，不会现有的激励熔断器的动作精度、电气性能等造成影响。

附图说明

图1是本发明电路原理图，其中，图1a为第二激励源与触发信号源之间串联有电阻R，图1b为第二激励源与触发信号源之间串联有电感L，图1c为在第二激励源的信号接收端并联有电容C，图1d为在第二激励源的信号接收端并联有熔体F。

图2是本发明带有指示装置的初始状态时的产品结构示意图。

图3是本发明带有指示装置的导体断开、对应并联熔体的第二激励源还未动作的产品结构示意图。

图4是本发明带有指示装置的全部动作后的产品结构示意图。

图5是图4的A-A剖面结构示意图。

图6是没有指示装置的产品结构示意图。

图7是图6的A-A剖面结构示意图。

壳体10、灭弧腔室11、气道12、第一激励源20、第二激励源30、导体40、并联熔体50、第一活塞60、第二活塞70、熔体断开装置80、驱动件91、限位件911、接触件92、信号触发源100、电阻R、电感L、电容C、熔体F。

具体实施方式

本发明的提高分断能力的激励保护装置，包括第一激励源、第二激励源、第一活塞、第二活塞、导体和并联在导体上的并联熔体；第一激励源和第二激励源分别与触发信号源导电连接，第二激励源与触发信号源之间串联有电阻元件或者电感元件；当触发信号源产生触发信号后，第一激励源根据接收到的触发信号先动作，驱动第一活塞断开导体，第二激励源根据接收到的触发信号后动作，驱动第二活塞断开并联熔体。第一激励源和第二激励源为可以产生高压气体的装置，比如气体发生装置。电阻及电感为固定值，可根据触发延时需要，选择不同的电阻元件或电感元件。电阻也可以是可调节电阻。当为可调节电阻时，在使用时，可以依据实际需要，调节所需电阻值。

参看图1a为电路原理图，激励保护装置中，第一激励源20和第二激励源30分别与信号触发源100导电连通，在第二激励源30与信号触发源100之间串联有电阻R，通过电阻R的阻值大小调节第二激励源延时触发的延时时间长短。信号触发源100可以是外部触发信号触发源，也可以是自激励信号触发源。电阻R设置在壳体中，当激励保护装置中设置有电路板时，电阻R设置在电路板上。在激励保护装置安装时，串联有电阻R的第二激励源的信号接收端与信号触发源100导电连接。

自激励信号源，在导体40上串联自激励熔体(未图示)，第一激励源和第二激励源分别与自激励熔体两端导电连接，采集自激励熔体两端电压作为触发信号。第二激励源与自激励熔体两端之间串联有电阻R。自激励熔体可以熔断也可以被机械断开。其机械断开方式可参考导体及并联熔体断开方式。

参看图1b的电路原理图，在第二激励源30与信号触发源100之间串联有电感L，用电感L取代电阻R,通过电感L对电路中电流的阻滞作用，实现第二激励源延时触发的延时时间长短。

参看图1c和图1d，在图1a和图1b的基础上，第二激励源30串联有电阻R或电感L的支路与第一激励源20的接收触发信号的两端并联，在第二激励源30的接收触发信号的两端并联有以下元件中的一个：电容元件C、熔体F、热积累开关元件(未图示)。其中，热积累开关元件包括：PTC开关(正温度系数开关)或者双金属开关。PTC开关，通过热积累改变电阻值大小的元件；双金属开关，在温度积累到一定状态能改变开关的通断状态。PTC分为聚合物型(PPTC)和陶瓷型(CPTC)。在第二激励源30的接收触发信号的两端并联的元件设置在壳体中，一般通过在壳体中设置电路板，将串联的电阻、电感、并联的元件等均设置在电路板上，然后通过电路板与相应的激励源或触发信号源连接。

在第二激励源30处并联元件实现进一步延时的原理：

并联熔体F实现延时的原理：由于熔体F本身的电阻值远远小于第二激励源30的电阻值，使得在熔体F未熔化时，在其并联支路上，分给与熔体F相并联的第二激励源30的电流比第一激励源20的电流小很多，因此，同样的触发信号，第一激励源20被触发，但是由于第二激励源串联有电阻或电感，降低了流过第二激励源30的电流，第二激励源30无法第一时间触发，当并联有熔体F时，并联电路有分流作用，并联有熔体F的并联支路分流了部分电流，进一步降低第二激励源30信号接收端的电流，使其无法被触发；只有当熔体F熔断后，经过电阻或电感的电流才会全部流过第二激励源30，从而实现进一步延时触发。

热积累开关元件的延时原理类似并联有熔体F的延时原理。

并联电容C实现延时的原理：由于电容C的充电过程，并联有电容C的支路进行了分流，使得经过串联的电阻或电感后，流经第二激励源30上的电流进一步降低；因此，同样的触发信号，导致第一激励源20被触发时，第二激励源30无法被触发；只有当电容C充电完成后，流经串联的电阻或电感的全部电流才会转移至第二激励源30处，然后再经过一段时间后，第二激励源30才会被触发，实现进一步延时触发。

通过并联电容、熔体或热积累开关元件，可以进一步实现延时。

第一激励源、第二激励源分别为气体发生装置，根据接收的触发信号动作，释放大量高压气体作为驱动力。

下面对激励保护装置的结构举较佳实施例进行说明，采用图1a的电路原理。

参看图2至图5，包括壳体10、第一激励源20、第二激励源30、导体40、并联熔体50、第一活塞60、第二活塞70、熔体断开装置80、指示装置。

导体40穿设在壳体10中，其两端为连接端。在导体40一侧分别设置有第一激励源20、第二激励源30、第一活塞60、第二活塞70。第一激励源20和第一活塞60设置于一个空腔中，第二激励源30和第二活塞70设置于另一个空腔中，第二活塞70包括两条支腿，两条支腿横跨在导体40的两边，向着并联熔体50的方向延伸。第一激励源20和第一活塞60对应导体40，第二激励源30和第二活塞70对应并联熔体50。并联熔体50上间隔设置有熔体断开装置80。并联熔体50设置有灭弧腔室11中,灭弧腔室11中填充有灭弧介质。

熔体断开装置80，包括推块和导引块，并联熔体50被夹持在推块和导引块之间。第二激励源30动作释放驱动力，第二活塞在驱动力动作下推动熔体断开装置80断开并联熔体50。

指示装置，位于第一活塞所在的空腔一侧的壳体空腔中。指示装置通过气道12与第一活塞60所在的空腔连通。在初始状态时，即正常工作状态下，气道12与第一活塞60和第一激励源20之间的空腔不连通，当第一激励源20动作产生的驱动力驱动第一活塞60动作，第一活塞60断开导体40后，气道12与第一活塞60和第一激励源20之间的空腔连通。当故障电流产生时，第一激励源20依据接收的触发信号动作，释放高压气体作为驱动力，驱动第一活塞动作断开导体，在第一活塞断开导体后的第一时间，气道12与第一激励源与第一活塞之间的空腔连通，高压气体通过气道12进入指示装置所在的空腔，驱动指示装置动作进行指示。

指示装置包括：驱动件91、接触件92及指示电路(未图示)。驱动件91与其所在空腔密封接触，在驱动件91上设置限位件911，限位件911结构呈倒刺，具有一定弹性，在安装时，其***指示装置所在的空腔中限位孔中。限位孔为斜向设置，以确保在受到冲击时，限位件能够快速从限位孔中拔出。接触件92，为弹性片，一端固定在壳体上，一端悬空位于驱动件91位移前方的路径上。指示电路设置在壳体上。当气道12导通时，高压气体驱动驱动件91，限位件从限位孔中拔出，驱动接触件92位移与指示电路导电接触，接通指示电路，从而进行示警，通知操作人员激励保护装置动作，说明电路存在故障，需要维修。

指示装置也可以是只有一根指示针，指示针设置在空腔中。当通过气道12导通时，高压气体驱动指示针动作，突出其所在空腔的外部，即壳体的外部，接通指示电路，实现指示动作。

本实施例的工作原理：

当故障电流时，第一激励源20接收触发信号动作，产气药释放高压气体作为驱动力，驱动第一活塞60动作，断开导体40；导体40断开后，气道12与第一点火管与第一活塞之间的空腔连通，高压气体驱动驱动件91，限位件从限位孔中拔出，驱动接触件92位移与指示电路导电接触，接通指示电路，从而进行示警，通知操作人员激励保护装置动作，说明电路存在故障，需要维修。

在第一激励源接收到触发信号的同时，触发信号也经过电阻R发送至第二激励源，由于电阻R的限流作用，第二激励源信号接收端的电流比第一激励源20的信号接收端的电流低，无法和第一激励源同步触发，必须经过一定时间的延迟，延迟至当第一活塞断开导体50后，第二激励源的处的温度达到第二激励源动作温度，然后释放高压气体，驱动第二活塞推动熔体断开装置80断开并联熔体。通过电阻R，实现第二激励源的延迟触发，从而让并联熔体充分进行限流，参与灭弧。

在另外的实施例中，可以去掉指示装置和气道12，参看图6和图7。

在另外的实施例中，也可以在第一激励源、第二激励源分别并联一个第三激励源，能够驱动与之对应的第一活塞或第二活塞动作。或者，仅在第一激励源或第二激励源上并联第三激励源。第三激励源作为备用激励源，形成一个活塞对应两个激励源，当其中第一激励源或第二激励源失效时，第三激励源动作实现驱动，提高工作可靠性。

Claims (13)

1.一种提高分断能力的激励保护装置，其特征在于，包括：

第一激励源、第二激励源、第一活塞、第二活塞、导体，和并联熔体，所述并联熔体并联在所述导体上；其中，

所述第一激励源和所述第二激励源分别与触发信号源导电连接，所述第二激励源与触发信号源之间串联有电阻元件或者电感元件，所述第二激励源与所述电阻元件或者所述电感元件相串联的支路两端并联在所述第一激励源的两端上；

所述第一激励源对应所述第一活塞设置，所述第一活塞对应所述导体设置；

所述第二激励源对应所述第二活塞设置，所述第二活塞对应所述并联熔体设置；

当触发信号源产生触发信号后，所述第一激励源根据接收到的所述触发信号先动作，驱动所述第一活塞断开所述导体，所述第二激励源根据接收到的所述触发信号后动作，驱动所述第二活塞断开所述并联熔体。

2.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述第二激励源的两端上并联有以下元件中的一个：电容元件、熔体、热积累开关元件。

3.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述第二活塞包括两条支腿，所述两条支腿横跨在所述导体的两边，向着所述并联熔体的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的激励保护装置，其特征在于，还包括切断装置，所述切断装置对应所述两条支腿设置，当所述第二活塞动作时，所述两条支腿驱动所述切断装置位移，进一步断开所述并联熔体。

5.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述触发信号源为外部触发信号源或自激励触发源。

6.根据权利要求5所述的激励保护装置，其特征在于，所述自激励触发源为在所述导体上串联自激励熔体，对应所述并联熔体的激励源与自激励熔体的两端导电连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的激励保护装置，其特征在于，还包括第三激励源，所述第三激励源通过如下方式之一设置：

所述第三激励源与所述第一激励源并联设置，用于驱动所述第一活塞；或，

所述第三激励源与所述第二激励源并联设置，用于驱动所述第二活塞。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的激励保护装置，其特征在于，还包括指示装置，所述第一激励源与所述第一活塞之间的腔室为第一气体释放腔，所述第二激励源与所述第二活塞之间的腔室为第二气体释放腔；初始状态时，所述指示装置所在腔室与所述第一气体释放腔和所述第二气体释放腔不连通；所述指示装置通过如下方式中的一种对所述激励保护装置的状态进行指示：

当所述第一活塞改变所述导体的初始状态后，所述指示装置所在腔室与第一气体释放腔连通，所述指示装置动作对所述激励保护装置的状态进行指示；或者，

当所述第二活塞改变所述并联熔体的初始状态后，所述指示装置所在腔室与第二气体释放腔连通，所述指示装置动作对所述激励保护装置的状态进行指示。

9.根据权利要求8所述的激励保护装置，其特征在于，所示指示装置包括驱动件及指示件，所述驱动件可驱动指示件导通指示电路。

10.根据权利要求9所述的激励保护装置，其特征在于，所述驱动件上设置限位结构。

11.根据权利要求10所述的激励保护装置，其特征在于，所述限位结构为具有弹性的倒刺结构。

12.根据权利要求9所述的激励保护装置，其特征在于，所述指示件为导电弹片，其一端固定，另一端悬空设置在所述驱动件位移前方的路径上。

13.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述电阻为调节电阻。

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