CN220627729U - 熔断器及包括用于通过电流的导电路径的装置 - Google Patents

Abstract

一种熔断器及包括用于通过电流的导电路径的装置。该装置包括端子和弹簧熔断器。弹簧熔断器连接在导电路径中，并与端子电连接。弹簧熔断器包括固定基座、第一端连接到固定基座的拉伸弹簧、与拉伸弹簧第二端相连的电源路径连接件、多个熔断器垫以及将电源路径连接件连接到多个熔断器垫的一个或多个焊接接头。该一个或多个焊接接头在其温度超过阈值时熔化。当该一个或多个焊接接头的温度超过阈值时，电源路径连接件配置为向固定基座缩回。

Description

熔断器及包括用于通过电流的导电路径的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年6月27日提交的美国临时专利申请第63/367,101号的优先权，该申请的全部内容通过引用纳入本申请。

技术领域

本申请涉及熔断器，以及包括用于通过电流的导电路径的装置。

背景技术

传统的熔断器位于装置的充电或放电路径中，用于保护装置免受高电流或过大电流的影响，其具有若干缺点。例如，传统熔断器在整个短路负载范围内无法正常工作。为了弥补这一点，需要昂贵的产生大量热量的放电FET，例如，对于没有内部充电中断装置("CID")的电池单元，其就需要上述放电FET。弹簧熔断器可以缓解这些缺点。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种设置在充电或放电电流路径中的弹簧熔断器，以保护装置(如电池组、电动工具或电池组充电器)免受高电流或过量电流的影响。例如，电池组可以包括与一个或多个半导体开关器件(例如FET)串联的弹簧熔断器。高电流可能导致熔断器断开，以保护电池组(例如，电池组的单元)免受高电流的影响。

本实用新型的实施例提供了一种包括弹簧熔断器的装置。该弹簧熔断器包括一个或多个拉伸弹簧、固定基座、电源路径连接件(power path connection)和一个或多个导体。至少一个拉伸弹簧配置为将固定基座与电源路径连接件进行连接。电源路径连接件配置为使用低温焊料焊接到一个或多个导线上。可选地，导线是一个或多个熔断器垫(fusepad)。电源路径连接件与至少一个或多个熔断器垫的焊接使电源路径连接件固定在一个或多个熔断器垫上。可选地，一条或多条迹线可用于感应或监测装置的参数。

本实用新型的实施例提供了一种装置，包括用于通过电流的导电路径。该装置包括端子和熔断器。该熔断器连接在导电路径中，并与端子电连接。熔断器包括固定基座、第一端连接到固定基座的一构件、与该构件的第二端连接的电源路径连接件、多个熔断器垫以及一个或多个用于将电源路径连接件连接到多个熔断器垫的粘接接头。所述一个或多个粘接接头配置为在其温度超过阈值时劣化。电源路径连接件配置为在所述一个或多个粘接接头的温度超过阈值时向固定基座移动。

本实用新型的实施例包括一种熔断器。该熔断器包括第一印刷电路板，其包括第一电导孔和第二电导孔，以及与第一电导孔和第二电导孔电连接的导体，该导体配置为传导电流。一构件位于第二印刷电路板和该导体之间。导体通过粘合材料粘接到第一印刷电路板上。粘合材料配置为当第一印刷电路板的温度超过阈值时劣化。作为对粘合材料劣化的反应，上述构件将导体推离第一印刷电路板，以防止电流的传导。

本实用新型的实施例包括具有用于通过电流的导电路径的装置。该装置包括端子和连接在导电路径中并与端子电连接的弹簧熔断器。弹簧熔断器包括固定基座、第一端连接到固定基座的拉伸弹簧、与拉伸弹簧的第二端连接的电源路径连接件、垂直于电源路径连接件的第一导电垫、平行于第一导电垫定位的第二导电垫、连接到第一导电垫的第一焊接接头、以及连接到第二导电垫的第二个焊接接头。第一焊接接头或第二焊接接头配置为当第一焊接接头或第二焊接接头各自的温度超过阈值时熔化。电源路径连接件配置为在第一个焊接接头和第二个焊接接头熔化时向固定基座缩回。

在对任何实施例进行详细解释之前，应当理解，本实施例在应用上并不局限于以下描述中阐述的或附图中说明的组件的配置和布置的细节。本实用新型的实施例能够以各种方式实施或执行。此外，应该理解的是，这里使用的短语和术语是为了描述的目的，不应被视为限制性的。使用“含有”、“包括”或“具有”及其变体意在包括此后列出的项目及其等同物以及其他项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广义地使用，包括直接和间接安装、连接、支撑和耦合。

除非其用法的上下文有明确说明，否则定语“一”或“一个”不应解释为表示“一个”或“只有一个”。相反，其应解释为“至少一个”或“一个或多个”。同样，当术语“该”或“所述”用于指代以前由定语“一个”引入的名词时，“该”或“所述”表示“至少一个”或“一个或多个”，除非其用法明确表示其他情况。

此外，应该理解，实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，为了讨论的目的，实施例可能被说明和描述为大部分组件只以硬件实现。然而，本领域的普通技术人员，基于对本具体实施例的阅读，将认识到，在至少一个实施例中，基于电子的方面可以用软件(例如，存储在非暂时性计算机可读介质上)实现，这些软件可由一个或多个处理单元执行，例如微处理器和/或专用集成电路("ASIC")。因此，应该注意，可以利用多个基于硬件和软件的设备，以及多个不同的结构组件来实现本实施例。例如，说明书中描述的"服务器"、"计算设备"、"控制器"、"处理器"等可以包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口，以及连接这些部件的各种连接(例如，***总线)。

普通技术人员将会理解，与数量或条件一起使用的相对术语，例如“大致”、“大约”、“基本上”等，包括所述值，并具有上下文所确定的含义(例如，该术语至少包括与测量精度相关的误差程度、与特定值相关的公差[例如，制造、装配、使用等]，等等)。此类术语也应被视为公开了由两个端点的绝对值所定义的范围。例如，“从大约2到大约4”的表述也公开了“从2到4”范围。相对术语可指指示值的百分比(如1％、5％、10％)的左右范围。

应该理解，尽管某些附图示出了位于特定装置内的硬件和软件，但这些描述仅用于说明目的。此处描述的由一个组件执行的功能可以由多个组件以分布式方式执行。同样地，由多个组件执行的功能可以合并并由单个组件执行。在一些实施例中，图示的组件可以被组合或分成为单独的软件、固件和/或硬件。例如，逻辑和处理可以分布在多个电子处理器中，而不是位于单个电子处理器内并由其执行。无论它们如何组合或划分，硬件和软件组件可以位于同一计算设备上，也可以分布在由一个或多个网络或其他合适的通信链接连接的不同计算设备之间。类似地，描述为执行特定功能的组件也可以执行本实用新型未描述的额外功能。例如，以某种方式“配置”的装置或结构至少以该方式配置，但也可能以未明确列出的方式进行配置。

因此，在权利要求中，如果一种装置、方法或***限定为，例如，包括控制器、控制单元、电子处理器、计算装置、逻辑元件、模块、存储模块、通信通道或网络，或以某种方式配置的其它元件，例如为了执行多种功能，则该权利要求或权利要求要素应被解释为指一个或多个这样的要素，其中一个或多个要素中的任何一个被配置成具有限定的特征，例如，实现所描述的多种功能中的任何一个或多个，使得一个或多个要素作为一个集合，共同执行多种功能。

实施例的其它方面将通过下文详细描述和附图而变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例的包括熔断器的电池组。

图2示出了根据本实用新型实施例的用于图1的电池组的控制***。

图3示出了根据本实用新型实施例的包括熔断器的电动工具装置。

图4示出了根据本实用新型实施例的用于图3的电动工具装置的控制***。

图5示出了根据本实用新型实施例的包括熔断器的电池组充电器。

图6示出了根据本实用新型实施例的用于图5的电池组充电器的控制***。

图7示出了根据本实用新型实施例的处于关闭状态的熔断器的一个实施例。

图8示出了根据本实用新型实施例的处于断开状态的熔断器的一个实施例。

图9示出了根据本实用新型实施例的处于关闭状态的熔断器的一个实施例。

图10示出了根据本实用新型实施例的处于断开状态的熔断器的一个实施例。

图11示出了根据本实用新型实施例的热模型原理图解。

图12示出了根据本实用新型实施例的操作熔断器的流程。

图13示出了根据本实用新型实施例的处于关闭状态的熔断器的一个实施例。

图14示出了根据本实用新型实施例的处于断开状态的熔断器的一个实施例。

具体实施方式

本实用新型的实施例涉及一个或多个装置(例如，大功率装置)，其包括用于通过电流的路径。这些装置包括连接在路径中的熔断器(例如弹簧熔断器)，用于选择性地控制路径上的电流。例如，上述一个或多个装置包括电池组、电动工具和/或电池组充电器。熔断器包括一个或多个缩回或拉伸装置或构件(例如弹性部件、弹簧等)、固定基座、电源路径连接件以及一个或多个导体。该一个或多个缩回装置配置为将固定基座与电源路径连接件进行连接。电源路径连接件配置为使用低温粘合材料(例如焊料、塑料等)粘接(例如焊接、热熔柱、激光焊接、熔敷等)到至少一个或多个导线或熔断器垫上。当连接到一个或多个熔断器垫的电源路径连接件的粘合材料温度超过既定点时，粘合材料劣化。一旦粘合材料劣化，缩回或拉伸装置则向固定基座移动。当粘合材料熔化并且缩回装置向固定基座缩回时，熔断器被视为跳闸，或者电流通过的路径已断开。在某些实施例中，熔断器可包括拉伸装置而不是缩回装置。缩回或拉伸装置可以是能够或存储或向电源路径连接件施加力以断开电源路径连接件与一个或多个导线之间连接的任何装置。

本文还涉及低温材料粘接，具体而言是低温焊接。传统焊接涉及使用具有高熔点的焊料合金，例如，大约180-200摄氏度。然而，在某些情况下，如本实用新型所述，低温焊料可能是更理想。在一些实例中，可使用低温焊料合金代替传统焊料。低温焊料合金可包括铋、铟、锡或其他元素。这些低温焊料的熔化温度约为140-160摄氏度，明显低于传统焊料的熔点。例如，铋基焊料的熔点约为138至160摄氏度左右。在一些实施例中，可以使用其它低温焊料合金。例如，铟基焊料的熔点在140到160摄氏度之间，锡铋焊料的熔点在大约138到160摄氏度之间。一些低温焊料合金，如伍德金属，熔点约为70摄氏度。图1示出了包括熔断器(例如弹簧熔断器)的电池组100。电池组100包括外壳105和接口部110，用于将电池组100连接到装置(例如电动工具)。弹簧熔断器配置为，例如，通过断开电池组100的电流充电/放电路径，禁止电流进入电池组100或流出电池组100。在一些实施例中，弹簧熔断器设置在充电路径或放电路径中，或设置在既充电又放电的路径中。弹簧熔断器的尺寸和/或电流阈值可根据特定的路径而变化，例如在充电路径中尺寸较小，而在放电路径中尺寸较大。在一些实施例中，弹簧熔断器是分立元件，其包括一个或多个输入和一个或多个输出，用于传递电流。在一些实施例中，弹簧熔断器不包括外壳或壳体，并且弹簧熔断器的电路通常暴露在外。在一些实施例中，弹簧熔断器作为单一的单元连接到印刷电路板(“PCB”)上。在其它实施例中，多个分立元件单独连接到印刷电路板并连接，使得多个分立元件共同形成弹簧熔断器。在一些实施例中，电池组100包括多个弹簧熔断器。

图2示出了用于电池组100的控制***。控制***包括控制器200。控制器200与电池组100的各种模块或组件电性和/或通信连接。例如，图示的控制器200与一个或多个电池单元205和接口210(例如，图1中所示的电池组100的接口部110)连接。控制器200还连接到一个或多个电压传感器或电压感应电路215、一个或多个电流传感器或电流感应电路220、以及一个或多个温度传感器或温度感应电路225。弹簧熔断器230连接在一个或多个电池单元205和接口210之间。控制器200包括硬件和软件的组合，这些硬件和软件可用于，除其他外，控制电池组100的操作，控制弹簧熔断器230的操作，监测电池组100的状况，启用或禁用电池组100的充电，启用或禁用电池组100的放电，等等。

控制器200包括多个电气和电子元件，为控制器200和/或电池组100内的元件和模块提供电源、操作控制和保护。例如，除其他外，控制器200包括处理单元235(例如，微处理器，微控制器，或其他合适的可编程装置)、存储器240、输入单元245，和输出单元250。除其他外，处理单元235包括控制单元255、算术逻辑单元("ALU")260和多个寄存器265(在图2中显示为一组寄存器)，并使用已知的计算机架构(例如，改进的哈佛架构、冯-诺伊曼架构等)来实现。处理单元235、存储器240、输入单元245和输出单元250，以及连接到控制器200的各种模块或电路通过一条或多条控制和/或数据总线(例如，公共总线270)连接。控制和/或数据总线在图2中大致显示，仅用于说明目的。考虑到本实用新型的内容，使用一条或多条控制和/或数据总线来实现各种模块、电路和组件之间的互连和通信，对于本领域的技术人员来说众所周知。

存储器240是非暂时性的计算机可读介质，包括例如程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型的存储器的组合，例如ROM、RAM(例如DRAM、SDRAM等)、EEPROM、闪存、硬盘、SD卡或其他合适的磁性、光学、物理或电子存储器装置。处理单元235连接到存储器240，并执行软件指令，这些指令可存储在存储器240的RAM中(例如，在执行期间)、存储器240的ROM中(例如，在通常永久性的基础上)或存储在另一非暂时性计算机可读介质中，例如另一存储器或光盘中。包括在电池组100的实施中的软件可以存储在控制器200的存储器240中。该软件包括，例如，固件、一个或多个应用程序、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块，以及其他可执行指令。控制器200配置为从存储器240中检索并执行与本实用新型所述控制过程和方法相关的指令等。在其他结构中，控制器200包括额外的、较少的或不同的部件。

接口210包括机械部件(例如导轨、凹槽、闩锁等)和电气部件(例如一个或多个端子)的组合，配置为并可操作于将电池组100与另一装置(例如，电动工具、电池组充电器等)对接(例如机械地、电气地和通信地连接)。例如，接口210配置为通过一个或多个电池单元205和接口210之间的电力线275，通过弹簧熔断器230接收电力。接口210还配置为通过通信线280与控制器200进行通信连接。在一些实施例中，控制器200还通过信号线285与弹簧熔断器230进行电气和/或通信连接。

控制器200配置为确定电池组100的故障状态是否存在，并生成一个或多个与故障状态相关的控制信号。例如，控制器200配置为检测一个或多个电池单元205的过压状态、以及一个或多个电池单元205的欠压状态、过流状态(例如，在充电或放电期间)或过温状态(例如，在充电或放电期间)。在一些实施例中，过流状态对应于在特定时间内被感应到的特定电流。在一些实施例中，当在预定的时间内(例如，在100纳秒和50毫秒之间，或100毫秒和2秒之间)检测到大约30安培和60安培之间的电流时，检测到过电流状态。对于不同的应用，时间和检测到的电流可以变化。在一些实施例中，在故障状态发生之前，可以检测到30安培到60安培之间的电流长达50毫秒。在其他实施例中，在故障状态发生之前，30安培和60安培之间的电流可以被检测到50毫秒至几分钟(例如，1分钟到20分钟)。在一些实施例中，在故障状态发生之前，大于60安培的电流可以在50毫秒到数分钟之间(例如1分钟到20分钟之间)被检测到。在一些实施例中，在故障状态发生之前，大约60安培的电流可以被检测到大约50毫秒。在一些实施例中，在故障状态发生前，约70安培的电流可被检测到约100纳秒。在一些实施例中，电流和跳闸时间取决于放置弹簧熔断器的路径。例如，在充电路径中，大约5安培至20安培的跳闸电流可以在故障发生前约100毫秒至2秒内检测到。在放电路径中，大约20安培至150安培的跳闸电流可以在故障发生前约500毫秒至2秒内检测到。

在一些实施例中，电流阈值、时间阈值或电流阈值和跳闸阈值都是根据哪个装置与带有弹簧熔断器的装置相连而调整的。例如，如果弹簧熔断器在充电器中，充电器可以根据连接到它的电池组的充电能力而有不同的跳闸阈值。

如果控制器200检测到电池组100的一个或多个故障状态或确定电池组的故障状态不再存在，则控制器200配置为向电池组100的另一部件(例如接口210、弹簧熔断器230等)提供信息和/或控制信号。这些信号可以配置为，例如，跳闸或断开弹簧熔断器230，等等。在一些实施例中，控制器200配置为独立地感测或监测电池组100的参数，并根据感测或监测的参数独立地跳闸或断开弹簧熔断器230。例如，控制器200配置为监测参数(例如，电流、温度等)并控制加热元件750(见图7)，该加热元件独立地使弹簧熔断器230跳闸。

图3示出了包括熔断器(例如弹簧熔断器)的装置300。在图3所示的实施例中，装置300是电动工具(例如钻头/起子)。在其他实施例中，装置300是不同类型的电动工具(例如冲击扳手、棘轮扳手、锯子、锤钻、冲击式驱动器、旋转锤、研磨机、鼓风机、修剪机等)或不同类型的装置(例如灯、非机动传感工具等)。该装置300包括外壳305和接口部310，用于将该装置300连接到例如电池组100或另一装置。弹簧熔断器配置为，例如，通过断开装置300的电流路径，使进入装置300的电流失效。如上文关于电池组100的描述，在一些实施例中，弹簧熔断器不包括外壳或壳体，弹簧熔断器的电路通常是暴露的。在一些实施例中，弹簧熔断器作为一个单一的单元连接到印刷电路板上。在其他实施例中，多个分立元件单独连接到印刷电路板上并进行连接，使得多个分立元件共同构成一个弹簧熔断器。在一些实施例中，装置300包括多个弹簧熔断器。

图4示出了装置300的控制***。控制***包括控制器400。控制器400与装置300的各种模块或部件电性和/或通信连接。例如，图示的控制器400与电机405、电池组接口410、触发开关415(与触发器420连接)、一个或多个传感器或传感电路425、一个或多个指示器430、用户输入模块435、电源输入模块440、弹簧熔断器445和FET开关模块450(例如，包括有刷电机的单个拼接FET(stitching FET)或无刷电机的多个开关FET)电连接。控制器400包括硬件和软件的组合，这些硬件和软件可用于，除其他外，控制装置300的操作，监测装置300的操作，激活一个或多个指示器430(例如LED)，等等。弹簧熔断器445连接在电池组接口410和FET开关模块450之间。

控制器400包括多个电气和电子部件，其为控制器400和/或装置300内的部件和模块提供电源、操作控制和保护。例如，控制器400包括，除其他外，处理单元455(例如，微处理器、微控制器或其他合适的可编程装置)、存储器460、输入单元465和输出单元470。处理单元455包括，除其他外，控制单元475，ALU480，和多个寄存器485(在图4中显示为一组寄存器)，并使用已知的计算机架构(例如，改进的哈佛架构、冯-诺伊曼架构等)来实现。处理单元455、存储器460、输入单元465和输出单元470，以及连接到控制器400的各种模块或电路通过一条或多条控制和/或数据总线(例如公共总线490)连接。控制和/或数据总线在图4中大致显示，仅用于说明目的。考虑到本实用新型的内容，使用一条或多条控制和/或数据总线来实现各种模块、电路和组件之间的互连和通信，对于本领域的技术人员来说众所周知。

存储器460是一种非暂时性的计算机可读介质，包括例如程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型的存储器的组合，例如ROM、RAM(例如DRAM、SDRAM等)、EEPROM、闪存、硬盘、SD卡、或其他合适的磁性、光学、物理或电子存储器装置。处理单元455与存储器460相连，并执行能够存储在存储器460的RAM(例如，在执行期间)、存储器460的ROM(例如，在一般永久性的基础上)或另一非暂时性计算机可读介质如另一存储器或光盘中的软件指令。包括在装置300的实施中的软件可以存储在控制器400的存储器460中。该软件包括，例如，固件，一个或多个应用程序，程序数据，过滤器，规则，一个或多个程序模块，以及其他可执行指令。控制器400配置为从存储器460中检索并执行与本实用新型所述控制过程和方法有关的指令等。在其他结构中，控制器400包括额外的、较少的或不同的组件。

电池组接口410包括机械部件(例如导轨、凹槽、闩锁等)和电气部件(例如一个或多个端子)的组合，该组合配置为并可操作于将装置300与电池组(例如机械地、电气地和通信地连接)接合。例如，由电池组100提供给装置300的电力通过电池组接口410提供给电源输入模块440。电源输入模块440包括有源和无源元件的组合，以便在电力被提供给控制器400之前调节或控制从电池组100接收的电力。电池组接口410还通过弹簧熔断器445向FET开关模块450供电，以便由开关FET开关，选择性地向电机405提供电力。电池组接口410还包括例如通信线495，用于在控制器400和电池组100之间提供通信线或链接。在一些实施例中，控制器400还通过信号线与弹簧熔断器445电性和/或通信地连接。

指示器430包括，例如，一个或多个发光二极管("LED")。指示器430可以配置为显示装置300的状态或与之相关的信息。例如，指示器430配置为指示装置300的测量电气特性、装置的状态、弹簧熔断器445的状态等。用户输入模块435可操作地连接到控制器400，以例如选择操作的正向模式或操作的反向模式、装置300的扭矩和/或速度设置(例如，使用扭矩和/或速度开关)，等等。在一些实施例中，用户输入模块435包括为实现装置300的理想操作水平所需的数字和模拟输入或输出装置的组合，例如一个或多个旋钮、一个或多个转盘、一个或多个开关、一个或多个按钮等。

控制器400配置为确定装置300的故障状态是否存在，并产生一个或多个与故障状态相关的控制信号。例如，传感电路425包括一个或多个电流传感器、一个或多个速度传感器、一个或多个霍尔效应传感器、一个或多个温度传感器等。控制器400在存储器460内计算或包含预定的操作阈值和装置300的操作限制。例如，当控制器400检测到或预测到潜在的热故障(例如，FET、电机405等的热故障)时，则限制或中断对电机405的供电，直到热故障的可能性降低。如果控制器400检测到装置300的一个或多个这样的故障状态，或确定装置300的故障状态不再存在，则控制器400配置为向电池组100的另一部件(例如，电池组接口410、指示器430、弹簧熔断器445等)提供信息和/或控制信号。这些信号可以配置为，例如，跳闸或断开弹簧熔断器445，等等。在一些实施例中，控制器400配置为独立地感测或监测装置300的参数，并根据感测或监测的参数独立地跳闸或断开弹簧熔断器445。例如，控制器400配置为监测参数(例如，电流、温度等)并控制加热元件750(见图7)，其独立地使弹簧熔断器445跳闸。

图5示出了一种包括熔断器(例如弹簧熔断器)的电池组充电器500。电池组充电器500包括外壳505和接口部510、515，其用于将电池组充电器500连接到一个或多个电池组(例如，电池组100)。弹簧熔断器配置为，例如，通过断开电池组充电器500的电流路径，使电流无法流出电池组充电器500。如上文关于电池组100的描述，在一些实施例中，弹簧熔断器不包括外壳或壳体，弹簧熔断器的电路一般是暴露的。在一些实施例中，弹簧熔断器作为一个单一的单元连接到印刷电路板上。在其他实施例中，多个分立元件单独连接到印刷电路板上并进行连接，使得多个分立元件共同构成一个弹簧熔断器。在一些实施例中，电池组充电器500包括多个弹簧熔断器。

图6示出了电池组充电器500的控制***。控制***包括控制器600。控制器600与电池组充电器500的各种模块或部件电性和/或通信连接。例如，图示的控制器600与风扇605、电池组接口610(例如，接口部515、520)、一个或多个传感器或传感电路615(例如电流传感器、温度传感器等)、一个或多个指示器620、电源输入电路625、以及风扇控制模块或电路635电连接。控制器600包括硬件和软件的组合，这些硬件和软件可用于，除其他外，控制电池组充电器500的操作，确定散热片的温度，激活指示灯620(例如一个或多个LED)，等等。

控制器600包括多个电气和电子元件，其为控制器600和/或电池组充电器500内的元件和模块提供电源、操作控制和保护。例如，控制器600包括，除其他外，处理单元640(例如，微处理器，微控制器，或其他合适的可编程设备)、存储器645、输入单元650、和输出单元655。处理单元640包括，除其他外，控制单元660，ALU665，和多个寄存器670(在图6中显示为一组寄存器)，并使用已知的计算机架构(例如，改进的哈佛架构，冯-诺伊曼架构等)来实现。处理单元640、存储器645、输入单元650和输出单元655，以及连接到控制器600的各种模块或电路由一条或多条控制和/或数据总线(例如，公共总线675)连接。控制和/或数据总线在图6中大致显示，仅用于说明目的。考虑到本实用新型的内容，使用一条或多条控制和/或数据总线来实现各种模块、电路和组件之间的互连和通信，对于本领域的技术人员来说众所周知。

存储器645是一种非暂时性的计算机可读介质，包括例如程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型的存储器的组合，例如ROM、RAM(例如DRAM、SDRAM等)、EEPROM、闪存、硬盘、SD卡或其他合适的磁性、光学、物理或电子存储器装置。处理单元640与存储器645相连，并执行能够存储在存储器645的RAM(例如，在执行期间)、存储器645的ROM(例如，在一般永久性的基础上)或另一非暂时性计算机可读介质如另一存储器或光盘中的软件指令。包括在电池组充电器500的实施中的软件可以存储在控制器600的存储器645中。该软件包括，例如，固件、一个或多个应用程序、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块，以及其他可执行指令。控制器600配置为从存储器645中检索并执行与本实用新型所述的控制过程和方法相关的指令等。在其他结构中，控制器600包括额外的、较少的或不同的组件。

电池组接口610包括机械部件(例如导轨、凹槽、闩锁等)和电气部件(例如一个或多个端子)的组合，该组合配置为并可操作于将电池组充电器500与电池组(例如，电池组100)对接(例如机械地、电气地和通信地连接)。例如，电池组接口610配置为通过电源输入电路625和电池组接口610之间的电力线，通过弹簧熔断器630接收电力。电池组接口610还配置为通过通信线路680与控制器600进行通信连接。在一些实施例中，控制器600还通过信号线与弹簧熔断器630进行电气和/或通信连接。

控制器600配置为确定电池组充电器500的故障状态是否存在，并产生一个或多个与故障状态相关的控制信号。例如，传感器615包括一个或多个电流传感器、一个或多个温度传感器等。控制器600配置为检测过流状态(例如，在给电池组100充电时)、过温状态等。如果控制器600检测到电池组充电器500的一个或多个故障状态，或确定电池组充电器的故障状态不再存在，控制器600配置为向电池组充电器500的另一组件(例如，电池组接口610、弹簧熔断器630等)提供信息和/或控制信号。这些信号可配置为，例如，跳闸或断开弹簧熔断器630，等等。在一些实施例中，控制器600配置为独立地感测或监测电池组充电器500的参数，并根据感测或监测的参数独立地跳闸或断开弹簧熔断器630。例如，控制器600配置为监测参数(例如，电流、温度等)并控制加热元件750(见图7)，其独立地使弹簧熔断器630跳闸。

图7示出了熔断器(例如弹簧熔断器)700的一个实施例。弹簧熔断器700包括固定基座725、电源路径连接件715、第一导电垫710、第二导电垫740、一个或多个迹线745、受控加热元件750、以及一个或多个产生热量的其他部件735。第一导电垫710和第二导电垫740中的其中之一与包括弹簧熔断器700的装置的一个端子相连接。在一些实施例中，不包括受控加热元件750(例如，电阻性加热元件)。弹簧熔断器700和其他部件设置在印刷电路板("PCB")730上。在一些实施例中，印刷电路板730是由铝或铝合金制成。在其他实施例中，印刷电路板730可以由不同的材料制成。在一些实施例中，印刷电路板730形状为矩形。在其他实施例中，印刷电路板730是不同的形状(例如，圆形等)。固定基座725与印刷电路板730连接(例如，焊接)，以便将固定基座725固定在印刷电路板730上，并确保固定基座725不会移动。固定基座725和电源路径连接件715通过缩回装置720(例如弹性部件、弹簧、拉伸弹簧等)相应的第一和第二端进行连接。该缩回装置或拉伸弹簧720固定在固定基座725和电源路径连接件715上，并拉伸到从固定基座725到电源路径连接件715被粘结(例如焊接)到多个熔断器垫755的位置。电源路径连接件715通过低温粘合材料粘接到多个熔断器垫755上。在一些实施例中，低温粘合材料(例如，铟基的焊料)包括例如118℃的熔点。电源路径705通过电源路径连接件715的定位而形成。这使得电流能够流经弹簧熔断器700。第一导电垫710与电源路径连接件715、拉伸弹簧720和固定基座725平行。第二导电垫740邻近并垂直于拉伸弹簧720的拉伸轴。电源路径705穿过第一导电垫710，穿过电源路径连接件715，然后形成一个直角，穿过第二导电垫740。

在一些实施例中，一个或多个迹线745用于感应通过弹簧熔断器700的电源路径705的电流。上述一条或多条迹线745包括例如50uΩ至1mΩ范围内的电阻，用于感应功率路径705的电流。上述一条或多条迹线745可以由黄铜、铜、镍等制成。上述一条或多条迹线的长度、宽度和厚度也可以改变以控制发热。当电流流经电源路径705时，第一导电垫710、电源路径连接件715和第二导电垫740产生热量。在一些实施例中，产生热量的一个或多个其他组件735在印刷电路板730上与第一导电垫710、第二导电垫740和电源路径连接件715分开设置。上述产生热量的一个或多个其他组件735有助于弹簧熔断器700的整体加热。产生的热量瓦数是通过下述公式1进行计算。

产生的热量瓦数＝电流²×电阻 公式1

当电流的热量产生的温度超过预定的熔点时，连接电源路径连接件715和熔断器垫755的焊料则随之熔化。随着焊料的流失，拉伸弹簧720向固定基座725缩回。图8示出了弹簧熔断器700跳闸(例如，断开)的情况。当拉伸弹簧720向固定基座725缩回时，拉伸弹簧720将电源路径连接件715向固定基座725带回，将电源路径连接件715与熔断器垫755、第一导电垫710和第二导电垫740分开。随着电源路径连接件715的缩回，电源路径705断开，切断了通过弹簧熔断器700的电流通路。

在一些实施例中，焊料熔化的范围约为118℃至140℃。在其他实施例中，焊料的熔点可以低于118摄氏度。

在一些实施例中，当检测到故障状态时，受控加热元件750被激活以快速断开弹簧熔断器700。例如，如果连接电源路径连接件715的焊料在预期的温度阈值时没有熔化，受控加热元件750将被激活以提高温度，从而使弹簧熔断器700跳闸并切断通过电源路径705的电流。在一些实施例中，弹簧熔断器700包括盖子或外壳，用于包围弹簧熔断器700，并防止任何电路板涂层(例如，保形涂层、太空时代涂层、灌封材料等)干扰拉伸弹簧720或电源路径连接件715的机械运动。

在一些实施例中，除低温焊料之外，热熔柱或激光焊接也可同时采用，或代替低温焊料。例如，电源路径连接件715可包括设计成在制造过程中熔化的热塑性材料，从而将电源路径连接件715固定到位。当热塑性材料加热时，例如在热失控事件期间，热塑性材料熔化，切断通过弹簧熔断器700的电流路径。在一些实施例中，电源路径连接件715可激光焊接到低熔点材料上，或者与具有低熔点的材料熔合。在其它实施例中，可以使用替代材料粘接。在一些实施例中，拉伸弹簧720可以是任何材料或结构，其包括足够强的弹簧力，将电源路径连接件715从熔断器垫755、第一导电垫710和第二导电垫740上移动(或断开)。例如，在一些实施例中，拉伸弹簧720可以是橡胶或弹性元件、形状记忆合金、线材形式等。

图9示出了熔断器(例如弹簧熔断器)900的另一实施例。弹簧熔断器900包括固定基座920、电源路径连接件910、第一导电垫935、第二导电垫940以及受控加热元件930。第一导电垫935和第二导电垫940中的其中之一与包括弹簧熔断器900的装置的一个端子相连接。弹簧熔断器900及其所有组件设置在印刷电路板925上。在一些实施例中，印刷电路板925由铝或铝合金制成。在其他实施例中，印刷电路板925可以由不同的材料制成。在一些实施例中，印刷电路板925与一个或多个电池单元进行热通信。在一些实施例中，不包括受控加热元件930(例如，电阻式加热元件)。

固定基座920连接在印刷电路板925(例如焊接)上，以便将固定基座920固定在印刷电路板925上，并确保固定基座920不会移动。固定基座920和电源路径连接件910通过拉伸装置915(例如弹性部件、弹簧、拉伸弹簧等)相应的第一和第二端进行连接。拉伸弹簧915固定在固定基座920和电源路径连接件910上，并拉伸到从固定基座920到电源路径连接件910被焊接到多个熔断器垫945的位置。电源路径连接件910通过低温焊料焊接到多个熔断器垫上。在一些实施例中，低温焊料(例如，铟基焊料)的熔点为，例如，118℃。通过电源路径连接件910的定位，电源路径905得以形成。这使得电流能够流经弹簧熔断器900。第一导电垫935与电源路径连接件910、拉伸弹簧915和固定基座920垂直。第二导电垫940与第一导电垫935平行或共线，并垂直于拉伸弹簧915的拉伸轴。电源路径905穿过第一导电垫935，然后穿过第二导电垫940，形成通过第一导电垫935和第二导电垫940的直线电源路径905。

与图7和图8类似，当电流的热量产生的温度超过预定的熔点时，连接电源路径连接件910和熔断器垫945的焊料随之熔化。在正常工作状态下，电池单元不超过80℃。在短路状态下，电池单元，如电池单元205，达到接近120℃的热失控状态。随着焊料的流失，拉伸弹簧915向固定基座920缩回。图10示出了弹簧熔断器900跳闸的情况。当拉伸弹簧915向固定基座920缩回时，拉伸弹簧915将电源路径连接件910向固定基座920带回，将电源路径连接件910与第一导电垫935和第二导电垫940分开。随着电源路径连接件910的缩回，电源路径905断开，切断了通过弹簧熔断器900的直线电流路径。第一导电垫935和第二导电垫940彼此相邻，但因为没有电源路径连接件910，因此不存在电连接。在一些实施例中，受控加热元件930设置在拉伸弹簧915附近，以增加由控制器控制的更多热量。在一些实施例中，弹簧熔断器900包括盖子或外壳，用于包围弹簧熔断器900，并防止任何电路板涂层(例如，保形涂层、太空时代涂层、灌封材料等)干扰拉伸弹簧915或电源路径连接件910的机械运动。

在一些实施例中，除低温焊料之外，热熔柱或激光焊接也可同时采用，或代替低温焊料。例如，电源路径连接件910可包括设计成在制造过程中熔化的热塑性材料，从而将电源路径连接件910固定到位。当热塑性材料加热时，例如在接近120℃的热失控事件期间，热塑性材料熔化，切断通过弹簧熔断器900的电流路径。在一些实施例中，电源路径连接件910可激光焊接到低熔点材料上，或者与具有低熔点的材料熔合。在其它实施例中，可以使用替代材料粘接。在一些实施例中，拉伸弹簧915可以是任何材料或结构，其包括足够强的弹簧力，将电源路径连接件910从熔断器垫935、第一导电垫935和第二导电垫940上移动(或断开)。例如，在一些实施例中，拉伸弹簧915可以是橡胶或弹性元件、形状记忆合金、线材形式等。

图11展示了包括弹簧熔断器***的热模型原理图解1100。热模型原理图解1100用于模拟使用一个或多个电路的热***。例如，热模型原理图解1100中的电流对应于热能(瓦特)，电压对应于温度，电阻对应于热阻抗，而电容对应于热质量。热模型原理图解1100配置为包括一个或多个组件，以监测热***的一个或多个参数。

***中的元件可以调整以选择弹簧熔断器700、900断开的温度。例如，可以修改印刷电路板的热容量(例如，基板材料、基板厚度、基板形状等)，可以改变电源路径连接件的电阻，可以改变焊料的熔点，可以修改基板与电池单元的热耦合，并可以调整发热元件的位置。在一些实施例中，控制器200、400、600配置为监测装置的参数，如电流或温度。如果控制器200、400、600检测到该参数等于或大于阈值，则控制器200、400、600可以主动控制受控加热元件750、930，以利于弹簧熔断器700、900的断开或防止弹簧熔断器700、900的断开。

图12是操作弹簧熔断器，如弹簧熔断器700、900的流程1200。该流程1200从连接电源路径开始，例如电源路径705、905。通过连接电源路径，弹簧熔断器700、900被定位在印刷电路板730、925上，从而允许电流流过弹簧熔断器700、900的电源路径705、905。在正常工作模式下，电流通过装置的弹簧熔断器700、900。该装置是，例如，电池组100、装置300或电池组充电器500。如果在步骤1215处不存在短路电流，则该流程返回到步骤1210。如果在步骤1215处存在短路电流，则流程1200进入步骤1220，在该步骤中，电源路径705、905的连接加热并熔化电源路径的705、905粘接接头(例如焊接接头)。一旦电源路径的焊接接头熔化，拉伸弹簧(例如915、720)将电源路径连接件从第一导电垫和第二导电垫上缩回(步骤1225)。如果没有电源路径连接件的连接，电流就无法再通过装置，正常工作状态将停止(例如，进入故障状态)。

图13示出了处于关闭状态的熔断器(例如弹簧熔断器)1300的另一实施例。在一些实施例中，弹簧熔断器1300包括如前所述的元件，如固定基座、电源路径连接件、一个或多个导电垫和受控加热元件。在图13所示的实施例中，弹簧熔断器1300包括一个与第二印刷电路板1305电通信的第一印刷电路板("PCB")1310。第一印刷电路板1310包括多个电导孔(未示出)，配置成允许电流经由导体1315从第二印刷电路板1305流经第一印刷电路板1310。在一些实施例中，导体1315用低温焊料焊接到导电垫(未示出)上，其方式与前述的弹簧熔断器700、900的方式类似。导电垫与第一印刷电路板1310内的第一电导孔和第二电导孔电连接。第一和第二电导孔配置为向第一印刷电路板1310提供与第二印刷电路板1305的电气连接。在某些情况下，导体1315被焊接到第一和第二电导孔上。电导孔可以由黄铜、铜、镍等制成。电导孔的长度、宽度和厚度也可以改变以控制发热。

弹簧熔断器1300包括设置在第二印刷电路板1305和导体1315之间的拉伸或缩回构件1320(例如弹性构件、弹簧、拉伸弹簧、缩回弹簧等)。在正常情况下，电流1325从第二印刷电路板1305流过第一印刷电路板1310的第一电导孔，穿过导体1315，通过第一印刷电路板1310的第二电导孔，并返回到第二印刷电路板1305。电流的流动被标示为电流1325。但当发生热失控时，如前面所述的热失控，则低温焊料会熔化。当焊料熔化时，上述构件1320将导体1315推离第一印刷电路板1310，阻止电流1325的流动。在一些实施例中，弹簧熔断器1300包括盖子或外壳，用于包围导体1315，并防止任何电路板涂层(例如，保形涂层、太空时代涂层、灌封材料或类似材料)干扰弹簧1320或导体1315的机械运动。

在一些实施例中，热熔柱或激光焊接可以用于替代低温焊料。例如，第二印刷电路板1305可包括设计成在制造过程中熔化的热塑性材料，从而将导体1315固定到位。当热塑性材料加热时，例如在热失控事件期间，热塑性材料熔化，使得弹簧熔断器1300进入断开状态。在一些实施例中，弹簧熔断器1300可以激光焊接到低熔点材料上，或者与具有低熔点的材料熔合。在其它实施例中，可使用粘接的替代材料。在一些实施例中，上述构件可以是任何材料或结构，其具有足够强的力以将导体1315从第二印刷电路板1305上移动(或断开)。例如，在一些实施例中，上述构件1320可以是橡胶或弹性元件、形状记忆合金、线材形式等。

图14示出了根据一些实施例，处于断开状态的弹簧熔断器1300。如前所述，弹簧熔断器1300包括第二印刷电路板1305、第一印刷电路板1310、导体1315和弹簧1320。在断开状态下，弹簧1320迫使导体1315远离第一印刷电路板1310一段距离1330。该距离1330配置为足够大，以防止电流1325从第一印刷电路板1310流向导体1315。在某些情况下，温度传感器(例如，热敏电阻、电阻温度检测器、热电偶、基于半导体的集成电路传感器等)安装到第一印刷电路板1310上，并配置为测量导体1315的温度。控制器，例如控制器200、400或600，可以配置为接收来自温度传感器的温度测量，并防止弹簧熔断器1300进入断开状态。例如，如果控制器确定导体1315的温度不超过预定的阈值，控制器可以防止弹簧熔断器1300进入断开状态。在某些情况下，温度传感器配置为测量弹簧熔断器1300的其他元件的温度，例如焊料、第一和/或第二电导孔等。在一些实施例中，加热元件(例如电阻器、陶瓷加热器、线圈等)安装在第一印刷电路板1310上，并与导体1315进行热通信。控制器可配置为向加热元件提供电流，从而允许控制器提高导体1315的温度，迫使弹簧熔断器1300进入断开状态。

因此，本实用新型的实施例除其他外，提供了一种用于装置(例如，高功率装置)的熔断器，上述装置例如是电动工具、电动工具的电池组或电池组充电器。各种特征和优点在权利要求中进行了阐述。

Claims (20)

1.一种包括用于通过电流的导电路径的装置，该装置包括：

端子；和

熔断器，其连接在所述导电路径中并与所述端子电连接，所述熔断器包括：

固定基座，

构件，其第一端与所述固定基座相连，

电源路径连接件，其与所述构件的第二端相连，

多个熔断器垫，和，

一个或多个粘接接头，配置为将所述电源路径连接件连接到所述多个熔断器垫上；

其中，所述一个或多个粘接接头配置为在所述一个或多个粘接接头的温度超过阈值时劣化，以及，

其中，当所述一个或多个粘接接头的温度超过阈值时，所述电源路径连接件配置为向所述固定基座移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述熔断器位于电池组内。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述熔断器位于电池组充电器内。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述熔断器位于电动工具内。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于感应温度的传感元件。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括加热元件，用于提高所述一个或多个粘接接头的温度。

7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括盖子，用于包围所述熔断器，并防止电路板涂层干扰所述电源路径连接件的缩回。

8.一种熔断器，包括：

第一印刷电路板，包括第一电导孔和第二电导孔，

导体，其与所述第一电导孔和所述第二电导孔电连接，所述导体被配置成可传导电流，以及，

构件，其设置在第二印刷电路板和所述导体之间，

其中，所述导体通过粘合材料粘接到所述第一印刷电路板上；

其中，所述粘合材料配置成在所述第一印刷电路板的温度超过阈值时劣化，以及

其中，作为对粘合材料劣化的反应，所述构件将所述导体推离所述第一印刷电路板，以防止电流的传导。

9.根据权利要求8的所述熔断器，其中所述熔断器位于电池组内。

10.根据权利要求8所述的熔断器，其中所述熔断器位于电池组充电器内。

11.根据权利要求8所述的熔断器，其中所述熔断器位于电动工具内。

12.根据权利要求8所述的熔断器，进一步包括用于感应温度的传感元件。

13.根据权利要求8所述的熔断器，进一步包括用于提高温度的加热元件。

14.根据权利要求8所述的熔断器，进一步包括盖子，用于包围所述熔断器，并防止电路板涂层干扰所述导体被推离所述第一印刷电路板。

15.一种包括用于通过电流的导电路径的装置，所述装置包括：

端子；和

弹簧熔断器，其连接在所述导电路径中并与所述端子电连接，所述弹簧熔断器包括：

固定基座，

拉伸弹簧，其第一端与所述固定基座相连，

电源路径连接件，其与所述拉伸弹簧的第二端相连，

第一导电垫，其垂直于所述电源路径连接件，

第二导电垫，其与所述第一导电垫平行设置，

第一焊接接头，其与所述第一导电垫相连，

第二焊接接头，其与所述第二导电垫相连；

其中，所述第一焊接接头或第二焊接接头配置为在所述第一焊接接头或第二焊接接头各自的温度超过阈值时熔化，以及，

其中，当所述第一焊接接头和第二焊接接头熔化时，电源路径连接件配置为向固定基座缩回。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述装置位于电池组内。

17.根据权利要求15所述的装置，其中所述装置位于电池组充电器内。

18.根据权利要求15所述的装置，其中所述装置位于电动工具内。

19.根据权利要求15所述的装置，进一步包括盖子，配置为包围所述弹簧熔断器，并防止电路板涂层干扰所述电源路径连接件的缩回。

20.根据权利要求15所述的装置，进一步包括用于感应所述装置温度的传感元件。