技术领域
[0001] 本申请属于紧急保护装置技术领域，具体涉及一种激励熔断器及电子电路。
相关背景技术
[0002] 目前，市场上存在的激励熔断器的结构主要包括气体发生装置、导电部件以及各种设计的灭弧结构，当设备异常发生时气体发生装置产生高压气体带动活塞冲断导电部件，并通过灭弧结构进行灭弧。
[0003] 但是，现有技术中，灭弧结构一般是密闭的空间，灭弧结构中的灭弧填料紧紧包裹金属熔体，当电路电压过高时，灭弧填料高温分解使得灭弧结构产生高压，存在因腔室内部压力过高而炸裂的风险，导致无法安全切断电路电流。
具体实施方式
[0022] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023] 本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。
[0024] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0025] 下面先对本申请涉及到的相关术语进行介绍。
[0026] 激励熔断器：属于一种新型熔断器，它主要是利用电信号触发激励装置并释放储存的能量，以实现快速切断电路进行电路保护动作的熔断器。与传统熔断器相比，激励熔断器具有载流能力强、体积小、灵敏度高、功耗低、安全可控等优点，激励熔断器适用于高电压、大功率电路，在新能源汽车领域拥有广阔的应用前景。
[0027] 目前，市场上存在的激励熔断器的结构主要包括气体发生装置、导电部件以及各种设计的灭弧结构，当设备异常发生时气体发生装置产生高压气体带动活塞冲断导电部件，并通过灭弧结构进行灭弧。
[0028] 但是，现有技术中，灭弧结构一般是密闭的空间，灭弧结构中的灭弧填料紧紧包裹金属熔体，当电路电压过高时，灭弧填料高温分解使得灭弧结构产生高压，存在因腔室内部压力过高而炸裂的风险，导致无法安全切断电路电流。
[0029] 为解决上述问题，本申请实施例提供了一种激励熔断器。该激励熔断器可以应用于电路过流保护的场景中。可以通过在壳体设置第一腔体、第二腔体和至少一个灭弧腔体，然后将第一导电部件设置在第一腔体中作为电流输入端，将第二导电部件设置在第二腔体中作为电流输出端，同时将金属熔体的两端分别与第一腔体中的第一导电部件和第二腔体中的第二导电部件连接，在每个灭弧腔体中设置排气槽，最后将至少一个灭弧腔体分别包裹在金属熔体的至少一个熔断部上，当电流大于等于预设值时，冲击件受外部激励信号驱动向金属熔体撞击，以使金属熔体的熔断部断裂产生电弧并升温，使得灭弧介质受热分解产生灭弧气体吹灭电弧，达到灭弧的效果，同时灭弧气体在吹弧时，能够通过排气槽排气，使得灭弧腔体中的压力保持在预设范围内，降低灭弧腔体爆炸的风险。本方案可以适用于多种场景，包括但不限于上述提到的应用场景。
[0030] 下面对具体的激励熔断器进行详细的介绍。
[0031] 请参阅图1‑图7，本申请提供了一种激励熔断器，包括壳体10、冲击件70、第一导电部件20、第二导电部件40和金属熔体30；所述壳体10上设置有第一腔体50‑1和第二腔体50‑2，所述第一导电部件20作为电流输入端设置在所述第一腔体50‑1中；所述第二导电部件40作为电流输出端设置在所述第二腔体50‑2中；所述金属熔体30的一端穿入所述第一腔体
50‑1与所述第一导电部件20连接，所述金属熔体30的另一端穿入所述第二腔体50‑2与所述第二导电部件40连接；所述壳体10中还设置有至少一个灭弧腔体(如图1中的第一灭弧腔体
60‑1，或者图4中的第一灭弧腔体60‑1和第二灭弧腔体60‑2)，每个所述灭弧腔体包括灭弧腔和至少一个排气槽，所述至少一个排气槽穿透所述灭弧腔体的腔壁与所述第一腔体50‑1或第二腔体50‑2连通；所述金属熔体30的至少一个熔断部设置在所述至少一个灭弧腔体中，且所述金属熔体30的两端从所述至少一个排气槽中穿出；所述灭弧腔中填充有灭弧介质，所述灭弧介质包裹所述金属熔体30在所述灭弧腔体中的熔断部，每个所述熔断部上设置有至少一个熔断点；在电流大于等于预设值时，所述冲击件70受外部激励信号驱动向所述金属熔体30撞击，以使所述金属熔体30的熔断部断裂。
[0032] 其中，所述第一腔体50‑1的空腔大小与所述第一导电部件20适配，所述第二腔体50‑2的空腔大小与所述第二导电部件40适配。当所述第一导电部件20和所述第二导电部件
40设置在第一腔体50‑1和第二腔体50‑2中时，可以将第一导电部件20和第二导电部件40的部分导体露出第一腔体50‑1和第二腔体50‑2外，以便与外部电路或电源连接。
[0033] 此外，所述第一腔体50‑1和所述第二腔体50‑2均可以与灭弧腔体连通，使得金属熔体30的两端能够串联在第一导电部件20和第二导电部件40之间，从而使外部电流可以通过激励熔断器产品内部与外部电路或电源形成导电回路。
[0034] 具体实现中，在灭弧腔体中填充有灭弧介质，且灭弧腔体的腔壁上设置有排气槽。灭弧介质采用聚酰胺树脂、聚对苯二甲酰已二胺、三聚氰胺等产气材料中的至少一种制成。
灭弧腔体通过排气槽与第一腔体50‑1或第二腔体50‑2连通，金属熔体30从排气槽进入第一腔体50‑1或第二腔体50‑2中与第一导电部件20或第二导电部件40连接。当电流增大时，金属熔体30的熔断部温度升高，当温度达到熔断温度时，会使得熔断部周围的灭弧介质分解气化而产生灭弧气体，对熔断部熔断产生的电弧进行灭弧。灭弧气体吹弧之后，可以从排气槽排出灭弧腔体，降低灭弧腔体内部的压力，降低灭弧腔体的爆炸概率。
[0035] 灭弧介质的填充如图2所示，首先将石英砂等灭弧材料与硅树脂粉加入粘结剂混合造粒后，填充到与半片灭弧腔体同样形状与大小的第一模具64和第二模具65内，再经高温固化后得到预成型灭弧介质块。取两块相同的预成型灭弧介质块分别放到同样大小的半片灭弧腔体中，再将两个半片灭弧腔体放置到第一熔体、第二熔体或第三熔体中的熔断部311两侧，将对应的熔断部311夹住，并用螺栓紧固后得到完整的填充了灭弧介质的灭弧腔体的结构。
[0036] 在一个可能的实施例中，每一个灭弧腔体中的金属熔体30部分均设置有至少一个熔断点，即可以在灭弧腔体中设置一个熔断点，也可以设置多个熔断点。具体实现中，在较佳实施例中，金属熔体30上只设置一个灭弧腔体，同时也只设置一个预测熔断点，这样可以较为精确地控制熔断位置。理想状态下，金属熔体30只在该熔断点熔断。也可以在一个灭弧腔体中设置多个熔断点，这样设置有利于提高金属熔体30的熔断速度。
[0037] 在一个可能的实施例中，所述壳体10还包括活动槽，所述冲击件70设置在所述活动槽中；在电流大于等于预设值时，所述冲击件70受外部激励信号驱动沿所述活动槽向所述金属熔体30撞击，以使所述金属熔体30的熔断部断裂。
[0038] 具体实现中，激励熔断器中包括气体发生装置，当电路中电流过大时，气体发生装置会接收到激励信号，然后根据激励信号产生冲击力以驱动冲击件70沿着活动槽向金属熔体30撞击，以向金属熔体30施加冲击力，由于熔断部此时处于高温状态，更容易被冲击力拉断，最终金属熔体30从熔断部的位置断开。通过额外施加的冲击力，使得熔断部更快断开，提高了分断能力。
[0039] 在一个可能的实施例中，所述激励熔断器还包括第三腔体80，所述灭弧腔体设置在所述第三腔体80中，所述金属熔体30为包括依次连接的第一熔体31、第二熔体32和第三熔体33，所述至少一个灭弧腔体分布设置在所述第一熔体31、第二熔体32和第三熔体33上。
[0040] 具体实现中，所述激励熔断器设置有第三腔体80，金属熔体30分别穿过第一腔体50‑1、灭弧腔体、第三腔体80和第二腔体50‑2，即第三腔体80与灭弧腔体和/或第二腔体50‑
2连通。当只设置一个灭弧腔体时，第三腔体80与灭弧腔体和第二腔体50‑2连通，当设置多个灭弧腔体时，第三腔体80分别与多个灭弧腔体连通，这样，能够使得灭弧腔体通过排气槽向第三腔体80中排气，进而降低灭弧腔体中的压力。第三腔体80的内部空间远远大于第一腔体50‑1、第二腔体50‑2和灭弧腔体。
[0041] 其中，金属熔体30中的第三熔体33设置在该第三腔体80中，该第三腔体80设置在第三腔体80和活动槽的连通口，使得冲击件70能够沿着活动槽准确地撞向第三熔体33，由于第三腔体80存在移动空间大小，因此，冲击件70有足够的行程对第三熔体33施加冲击力，最终将第三熔体33撞击至第三腔体80中所述连通口的对侧，以确保将金属熔体30的熔断部拉断。
[0042] 在一个可能的实施例中，如图所示，所述金属熔体30弯折成不封口的矩形，只有三条矩形边，三条矩形边分别为第一熔体31、第二熔体32和第三熔体33。此外，所述第三熔体33也可以是圆弧形，这样，使得金属熔体30的整体呈U形。所述第三熔体33上还可以设置与冲击形状相适配的凹槽，这样能够使得冲击件70向第三熔体33撞击时，能够通过凹槽确保冲击力不分散，提高撞击的效果。
[0043] 在一个可能的实施例中，第三腔体80中也可以设置排气孔，以使得从灭弧腔体中排出的气体能够从激励熔断器中排出，以降低第三腔体80中的压力。
[0044] 在一个可能的实施例中，当至少一个灭弧腔体为一个时，则可以设置在第一熔体31、第二熔体32和第三熔体33中的任一个上。如图1所示，以灭弧腔体设置在第一熔体31为例，假设至少一个排气槽包括第一排气槽61‑1和第二排气槽62‑1，第一熔体31穿过第一排气槽61‑1，将第一熔体31上的熔断部留在灭弧腔体中，并从第二排气槽62‑1穿出然后进入第一腔体50‑1中与第一导电部件20连接。由于第二熔体32和第一熔体31为对称关系，因此，灭弧腔体设置在第二熔体32上与设置在第一熔体31上类似，在此不做赘述。
[0045] 如图3所示，当灭弧腔体设置在第三熔体33上时，第三熔体33的第一端与第一熔体31连接；第三熔体33的第二端从第一排气槽穿入，再从第二排气槽穿出，并遮挡在第三腔体
80和活动槽的连通口，最后与第二熔体32连接。灭弧腔体的第二排气槽所在的腔壁外侧与活动槽的腔壁外侧紧贴。
[0046] 下面以两个灭弧腔体为例对灭弧腔体的位置进行说明。
[0047] 在一个可能的实施例中，如图4所示，至少一个灭弧腔体包括第一灭弧腔体60‑1和第二灭弧腔体60‑2，所述第一熔体31上设置有第一熔断部，所述第二熔体32上设置有第二熔断部；所述第一灭弧腔体60‑1设置在所述第一熔体31上、并包裹所述第一熔断部；所述第二腔体50‑2设置在所述第二熔体32上、并包裹所述第二熔断部；所述金属熔体30的一端依次穿过所述第一灭弧腔体60‑1的排气槽，并穿入所述第一腔体50‑1与所述第一导电部件20连接；所述金属熔体30的另一端依次穿过所述第二灭弧腔体60‑2的排气槽，并穿入所述第二腔体50‑2与所述第二导电部件40连接。
[0048] 具体实现中，当设置有两个灭弧腔体(即第一灭弧腔体60‑1和第二灭弧腔体60‑2)时，第一灭弧腔体60‑1中包括至少一个排气槽(如图4中的两个排气槽，第一排气槽61‑1和第二排气槽62‑1)，第二灭弧腔体中包括至少一个排气槽(如图4的两个排气槽，第三排气槽61‑2和第四排气槽62‑2)。
[0049] 第一灭弧腔体60‑1和第二灭弧腔体60‑2分别设置在对称的第一熔体31和第二熔体32上(具体的设置方式已在上文进行说明，在此不在赘述)，第三熔体33的两端分别与第一熔体31和第二熔体32连接、且第三熔体33遮挡在第三腔体80和活动槽的连通口，以使得冲击件70能够沿着活动槽直接撞击在第三熔体33上。第三腔体80分别与第一灭弧腔体60‑1和第二灭弧腔体60‑2的排气槽连通，第一熔体31上设置有第一熔断部，第二熔体32上设置有第二熔断部；此时，第一熔断部被包裹在第一灭弧腔体60‑1的第一灭弧介质63‑1中，第二熔断部被包裹在第二灭弧腔体60‑2的第二灭弧介质63‑2中。当电流超过预设值时，第一熔断部和第二熔断部中至少有一个被熔断，高温将对应的灭弧腔体中的灭弧介质气化，产生灭弧气体对熔断部产生的电弧进行灭弧；进一步的，灭弧气体经过排气槽中导向槽的反射，产生回流气体增强气流，提高对电弧的吹弧能力，以快速将电弧的弧柱中的电子和离子吹散，提高了分段速度。
[0050] 进一步的，由于第一熔体31和第二熔体32相互对称，且第一熔体31、第二熔体32均与第三熔体33垂直，当冲击件70向第三熔体33撞击时，不会有其他阻碍，可以直接由第三熔体33将第一熔断部和第二熔断部拉断，提高分断速度。当因冲击装置动作而冲击第三熔体33时，第一熔断部和第二熔断部将会同时或稍有延时的断开，并随冲击件70一同向第三腔体80的下侧运动。
[0051] 可以看出，本实施例中，设置两个灭弧腔体，能够提高对金属熔体30的熔断效果，能够对大电流进行快速反应，提高了激励熔断器的分断能力。
[0052] 可以理解的是，至少一个灭弧腔体还可以是三个、四个或更多个，在此不做限定。
[0053] 在一个可能的实施例中，请参阅图5，所述排气槽包括导向槽和排气孔，所述导向槽包括斜坡，所述第一斜坡和所述第二斜坡分别连接所述排气孔的第一孔壁和第二孔壁；所述第一排气孔与所述第一腔体50‑1连通。
[0054] 以灭弧腔体包括两个排气槽为例进行举例说明。
[0055] 具体实现中，以第一灭弧腔体60‑1为例，第一灭弧腔体60‑1包括第一排气槽61‑1和第二排气槽62‑1，第一排气槽61‑1包括第一导向槽611和第一排气孔612，第二排气槽62‑1包括第二导向槽621和第二排气孔622，第一导向槽611包括第一斜坡613，第二导向槽621包括第二斜坡623。
[0056] 第一斜坡613和第二斜坡623在本实施例中为圆锥形，分别与第一排气孔612和第二排气孔622构成两个漏斗形状。当灭弧介质高温气化产生灭弧气体时，第一斜坡613和第二斜坡623为漏斗的锥形部用于将灭弧气体导向第一排气孔612和第二排气孔622，进而可以通过第一排气孔612和第二排气孔622排气，以降低灭弧腔体中的压力。此外，通过第一导向槽611的第一斜坡613和第二导向槽621的第二斜坡623分别将灭弧气体导向第一排气孔612和第二排气孔622时，由于第一排气孔612和第二排气孔622的排气量小于灭弧介质的产气量，因此第一斜坡613和第二斜坡623还会反弹部分灭弧气体重新吹响熔断部，加强回流，增强吹弧效果。可以理解的是，第二灭弧腔体的结构与第一灭弧腔体相同，在此不做赘述。
[0057] 如图6所示，当熔断部熔断时，熔断部周围的灭弧介质开始分解产生第一气流，该第一气流先对电弧进行吹弧，并向排气槽方向流动，当碰撞到排气槽的第一斜坡或第二斜坡时，会生成第一回流气体，该第一回流气体会流向熔断部对电弧进行二次吹弧，以增强吹弧效果，提高分断能力。
[0058] 可以理解的是，灭弧腔体中可以设置一个排气槽，也可以设置多个排气槽，排气槽的数量越多，排气降压的效果越好，但是会影响灭弧腔体的整体结构强度，因此需要根据实际情况控制排气槽的数量。
[0059] 在一个可能的实施例中，请继续参阅图5，所述至少一个排气槽包括第一排气槽和第二排气槽；所述第一排气槽和第二排气槽分别设置在所述第一灭弧腔体60‑1的第一方向和第二方向的腔壁上，所述第一方向是所述第二方向的反方向。
[0060] 具体实现中，当设置两个排气槽时，可以将第一排气槽和第二排气槽分别设置在第一方向和第二方向的腔壁上，由于第一方向和第二方向是相反的两个方向，因此，第一排气槽和第二排气槽也是位置相反的两个排气槽。这种情况下，金属熔体30可以从第一排气槽穿入经过灭弧腔体的内部空腔再经过第二排气槽穿出进入到第一腔体50‑1或第二腔体50‑2中与第一导电部件20或第二导电部件40连接。
[0061] 可见，本实施例中，设置两个排气槽可以从两个方向排气，增强了降压效率，同时也能够增强回流灭弧的效果。
[0062] 在一个可能的实施例中，可以将所述第一排气槽与所述第二排气槽设置在同一个轴向平面上。
[0063] 如图3所示，以两个排气槽为例，两个排气槽分别设置在灭弧腔体上方向相反的两个腔壁上，此时，可以将该方向相反的两个排气槽若设置在同一截面，这样也能够实现增强排气和灭弧效果的目的。但是，将该相反方向的两个排气槽若设置在同一截面，会导致反弹回流的灭弧气体产生对冲，导致风力相互抵消，使得电弧弧柱中的电子和离子难以离开电弧范围，降低了灭弧效果。
[0064] 因此，在一个可能的实施例中，所述第一排气槽与所述第二排气槽分别在两个不同的轴向平面上。本实施例中，可以将该相反方向的两个排气槽错位设置，即设置在不同轴向截面，使得两侧的灭弧气体无法对冲，增强回流作用，加快吹散电弧弧柱中的电子和离子的效率，提高灭弧作用。
[0065] 在一个较佳示例中，请一并参阅图7，金属熔体30以U型弯折结构设计，其水平方向部分沿灭弧腔体的底部端面弯折，第一熔体始终保持在排气孔的中间位置，从而当金属熔体30受到冲击力需要断开时，第一熔体需要先弯向排气孔的内壁，然后才会被拉紧并在熔断部的位置拉断，因此其对冲击力有一定的缓冲作用，影响了激励熔断器产品开断的灵敏度。
[0066] 因此，本实施例中进行了改进，所述灭弧腔体中的两个排气槽并不是放到所在腔壁的正中间，以第一排气槽61‑1和第二排气槽62‑1为例，第一排气槽所在的腔壁的左侧，第二排气槽所在的腔壁的右侧；所述金属熔体30在与第一导电部件20的内侧端部焊接后，向下弯折并紧贴第一排气孔左侧孔壁，直至第一排气孔末端，然后弯折延伸至第二排气孔的右侧孔壁，最后沿着第二排气孔的右侧孔壁延伸至第三熔体的一侧与第三熔体连接。从而，当冲击装置动作时，冲击作用力会通过固定点直接作用到断开熔断点上，从而可以提高激励熔断器开断的灵敏度。
[0067] 可以理解的是，灭弧腔体的任何一侧可以不只分别设置一个排气槽，还可以分别设置两个、三个，或者更多个，在此对数量不做限定。
[0068] 在一个可能的实施例中，所述至少一个排气槽包括第一排气槽和第二排气槽；所述第一排气槽和第二排气槽分别设置在所述灭弧腔体的第三方向和第四方向的腔壁上，所述第三方向与所述第四方向的夹角为90度。
[0069] 具体实现中，以第一灭弧腔体60‑1上设置有两个排气槽为例，两个排气槽分别设置在第一灭弧腔体60‑1相互垂直的两个腔壁上。这样设置，可以在灭弧气体回流时，第一排气槽上的第一回流气体与第二排气槽上的第二回流气体合流吹向第三方向，第三方向即第一回流气体和第二回流气体的合力方向。这样，确保了在特定方向的吹起，提高了吹弧效果，进而提高了分断能力。
[0070] 在一个可能的实施例中，两个排气槽可以在灭弧腔体的相邻两个腔壁上形成，并优选设置在金属熔体30的熔断部对应的腔壁位置，即第三方向指向该熔断部，从而可以大大提高灭弧效果。
[0071] 具体的，可以先确定第三方向，第三方向可以指向熔断部，再通过计算反推第一回流气体和第二回流气体的方向，最终根据第一回流气体和第二回流气体的方向确定第一排气槽和第二排气槽的位置。这样，可以准确地确定第一排气槽和第二排气槽的位置。
[0072] 在一个可能的实施例中，至少一个排气槽的开口所占总面积小于等于灭弧腔体表面积的50％。
[0073] 具体实现中，排气槽的增加对提升灭弧腔体灭弧性能有明显作用，但它会降低灭弧腔体本身的结构强度；也就是说，排气槽设置越多，会使得灭弧腔体的挖孔越多，进而降低了灭弧腔体排气槽部位的结构强度，使得灭弧腔体更容易断裂、破损。可能随着灭弧腔体中气压的增加而断裂，还可能会因无法承受熔体断开瞬间产生的爆炸压力而使得灭弧腔体炸裂。因此，所以排气槽并不是越多越好，应将排气槽在绝缘体表面积上的总面积控制在灭弧腔体未设置有排气槽时的表面积的50％以下，这样，既能够满足灭弧需求，也使得灭弧腔体的防爆能力在一定水平以上。
[0074] 本申请还提供了一种电子电路，包括本申请实施例中所述的激励熔断器。
[0075] 具体实现中，激励熔断器作为电子电路中的紧急保护装置串联在电子电路中，可以是串联在电源和用电电路之间，也可以是设置在需要保护的后端电路与前端电路之间，当电路中电流过大时，使得激励熔断器中的金属熔体被熔断，同时冲击件受激励信号的控制对金属熔体进行撞击，加快金属熔体的分断。
[0076] 在一个可能的实施例中，请参阅图8，电子电路100包括电源110、激励熔断器120、至少一个用电器130和控制器140，激励熔断器120与电源110和至少一个用电器130通过电源母线连接，控制器140分别与电源110、激励熔断器120以及用电器130连接。控制器140用于根据控制策略向激励熔断器120输出第一控制信号，以及在需要执行激励熔断器120强制复位操作时向激励熔断器120发送第二控制信号。
[0077] 控制器可以是车载终端中的控制器或者其他设备中的控制器，用于根据电子电路中的一些信号进行相应的处理，例如，检测电源母线电流生成相应的控制信号至激励熔断器120。
[0078] 具体实现中，控制器的控制策略可以是用户操作车载终端生成的相应指令，也可以是电子电路100自行运作产生的指令(例如检测电源状态、用电器状态等工况所产生的相应指令)，即电子电路100中的电流大于预设值时，则向激励熔断器的冲击件发送控制信号，以切断电子电路100中的全部电流或者部分电流。
[0079] 此外，电子电路100也可以是充电桩中的充电电路，或者是其他需要大电流的应用场景中，在此不做唯一性限定。
[0080] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可轻易想到变化或替换，均可作各种更动与修改，包含上述不同功能、实施步骤的组合，包含软件和硬件的实施方式，均在本发明的保护范围。
