過電流切斷設備和過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件的製作方法

2023-05-31 05:40:41

專利名稱：過電流切斷設備和過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及過電流切斷設備和要在過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件。
背景技術：
當在從用於諸如混和動力車輛或電動車輛的車輛的電源經由導線至負載的路徑中產生過電流時，導線溫度變高，並且可能產生諸如從絕緣塗層等冒煙的故障。因此，在過電流產生的情況下設置切斷電流的過電流切斷設備。通常，在這樣的過電流切斷設備中使用保險元件。然而，熔絲在過電流切斷時熔化，因此需要被更換為新的。鑑於這一點，已經提出了不使用熔絲的過電流切斷設備，以消除維護等的麻煩。專利文件1公開了一種過電流切斷設備，其中，在電路導體周圍纏繞PTC元件，並且PTC元件連接到信號線。當向電路導體施加過電流並且電路導體的溫度變高時，PTC元件的溫度也變高。在PTC元件中的電阻值然後改變，並且在PTC元件的兩端的電壓(在PTC元件中流動的電流)改變。基於該電壓(電流)，電路被切斷，使得防止過電流產生。引用列表專利文件(專利文件1)日本專利申請特開No. 10-108；35
發明內容
圖15示出電流和時間特性，對於該電流，導線產生煙。導線的溫度隨著電流的增大而變高。然而，如果過電流在短時間內流動(湧入電流等)，則導線的溫度未達到煙產生溫度，並且導線不產生煙。當過電流流動時間變長時，導線的溫度達到煙產生溫度，並且導線容易產生煙。在專利文件1中公開的上面的結構中，當過電流在電路導體中流動時，電路導體產生熱。PTC元件立即被該熱加熱，並且在電阻值上引起改變。因此，在相應於PTC元件中的電阻值來切斷電路的過電流切斷設備中，儘管仍然允許導線的煙產生溫度升高而切斷了電路。結果，不能執行高精度過電流切斷。已經考慮到上面的情況而完成了本發明，並且，本發明的目的是提供一種執行高精度過電流切斷的過電流切斷設備，和要在過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件。根據本發明的一種過電流切斷設備是包括下述部分的過電流切斷設備熱產生單元，其與從用於車輛的電源經由導線至負載的路徑串聯地定位；以及，熱感測單元，其具有隨著從熱產生單元供應的溫度改變的特性。過電流切斷設備基於與從熱感測單元獲得的溫度相應的信號，通過啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流。過電流切斷設備包括過電流檢測元件，過電流檢測元件具有被模製樹脂部分一體地覆蓋的熱產生單元和熱感測單元。
根據本發明的一種過電流檢測元件是要在過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件，過電流檢測元件包括熱產生單元，其與從用於車輛的電源經由導線至負載的路徑串聯地定位；以及，熱感測單元，其具有隨著從熱產生單元供應的溫度改變的特性。過電流切斷設備基於與從熱感測單元獲得的溫度相應的信號，通過啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流。熱產生單元和熱感測單元被模製樹脂部分一體地覆蓋，以形成過電流檢測元件。根據本發明，提供了過電流檢測元件，其中，熱產生單元和熱感測單元被模製樹脂部分一體地覆蓋。因此，與在其中未提供模製樹脂部分的情況作比較，可以使得在熱感測單元獲得的溫度和時間特性的熱時間常數更接近對於導線允許的溫度和時間特性的熱時間常數。因此，在電流改變處於過渡條件的情況下，當仍然允許導線溫度升高時，防止用於切斷電流的元件操作而切斷電流。以這種方式，能夠以高精度執行過電流切斷。如上所述，本發明可以提供一種執行高精度過電流切斷的過電流切斷設備，和要在過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件。


圖1是示出根據第一實施例的過電流切斷設備的電構造的圖。圖2是示出在電路板上安裝過電流檢測元件的情況的圖。圖3是過電流檢測元件的頂視圖。圖4是熱產生單元和端子單元的頂視圖。圖5是示出熱感測單元的溫度和時間特性的曲線圖。圖6是示出過電流檢測元件的熱時間常數與樹脂體積特性的曲線圖。圖7是電路板的透視圖。圖8是組件底座的透視圖。圖9是示出在組件底座上安裝熱感測單元的情況的透視圖。圖10是示出在組件底座上形成模製樹脂部分的情況的透視圖。圖11是示出在電路板上安裝根據第二實施例的過電流檢測元件的情況的圖。圖12是過電流檢測元件的頂視圖。圖13是熱產生單元、熱感測單元和端子單元的頂視圖。圖14是示出導線端子取代端子單元附接到管單元的情況的圖。圖15是示出電流和時間特性的曲線圖，對於該電流，導線產生煙。圖16是示出在電路板上安裝根據第三實施例的過電流檢測元件的情況的圖。圖17是過電流檢測元件的頂視圖。圖18是熱產生單元和端子單元的頂視圖。圖19是過電流檢測元件的放大橫截面圖。圖20是示出在電路板上安裝根據第四實施例的過電流檢測元件的情況的圖。圖21是過電流檢測元件的頂視圖。圖22是熱產生單元和端子單元的頂視圖。圖23是過電流檢測元件的放大橫截面圖。附圖標記的說明10...過電流切斷設備
11...導電路徑12···電路板13...開關元件(用於切斷電流的元件)14...控制電路單元20，70，90...過電流檢測元件21，58，71，91· · ·熱產生單元22，54，55，73，74，93，94. · ·延伸部23，53，75，95. ··迂迴部24，57，72，96. · ·熱感測單元25...端子單元26...熱產生側端子27，51，52，99...熱感測側端子30，100...模製樹脂部分56···導線60. · ·管單元95C...第三路徑(折返部)B...電池(電源)M. · ·電機(負載)G...間隙
具體實施例方式參見圖1至圖10，下面描述根據本發明的過電流切斷設備的第一實施例。過電流切斷設備10被設置在從電池B (在權利要求中的「電源」的示例)經由電導線至電機L (在權利要求中的「負載」的示例)的路徑中，該電池B用作用於驅動諸如電動車輛或混和動力車輛的車輛的電源。如圖1中所示，過電流切斷設備10包括電路板12，其具有連接到從電池B至電機M的路徑的導電路徑11 ；過電流檢測元件20，其被安裝在電路板12上；開關元件13(在權利要求中的「用於切斷電流的元件」的示例)，其接通和關斷導電路徑11 ；以及，控制電路單元14，其控制該開關元件13的接通和關斷。如圖3中所示，過電流檢測元件20包括熱產生單元21，其與導電路徑11串聯連接；熱感測單元對，其接近熱產生單元21放置，並且感測(檢測)熱產生單元21的溫度；端子單元25，其連接熱產生單元21和導電路徑11，並且連接熱感測單元M和導電路徑11 ；以及，模製樹脂部分30 (模製樹脂)，其一體地覆蓋熱產生單元21和熱感測單元M。過電流檢測元件20具有使得四個端子單元25從矩形模製樹脂部分30向外部暴露的形狀。端子單元25包括一對熱產生側端子沈，其連接到熱產生單元21的兩端；以及，一對熱感測側端子27，其連接到熱感測單元M的兩端。熱產生側端子26和熱感測側端子27每對彼此平行地布置。使得在熱感測單元M側上的熱感測側端子27的端部具有較大的寬度，並且用作放置部27A。熱感測單元M以下述方式被放置在一對放置部27A上使得熱感測單元對橋接放置部27A。如圖2中所示，端子單元25具有曲柄狀側面。端子單元25 的每一個從模製樹脂部分30水平地向外部突出，並且向下彎曲為L形狀。端子單元25的每一個進一步使得其下端部向外彎曲。端子單元25的每一個的下端部用作與在電路板12 的表面上的導電路徑11接觸的接觸部，並且通過焊接等連接到導電路徑11。在此，向下延伸的每一個端子單元25的長度等於該端子單元25從模製樹脂部分 30的下端向下突出的下端部的長度，使得在模製樹脂部分30的下端和電路板12的表面之間形成間隙G。熱產生單元21與從電池B向電機M供應電力的路徑串聯連接。如圖3中所示，熱產生單元21與熱產生側端子沈一體地形成，並且串聯連接在兩個熱產生側端子沈之間。如圖4中所示，熱產生單元21包括延伸部22，其在與熱產生側端子沈相同的方向上延伸；以及，迂迴部23，其在延伸部22之間迂迴，並且連接延伸部22。使得延伸部22的寬度(在圖4的豎直方向上的大小)相對於熱產生側端子沈的寬度階梯狀地變小(在直徑上變小)(即，使得延伸部22的橫截面面積相對於熱產生側端子的橫截面面積階梯狀地變小)。迂迴部23的寬度(橫截面面積)與延伸部22的寬度相同，並且在與延伸部22相同的平面中迂迴，在熱感測單元M側上拉成缺少一側的矩形。迂迴部23的頂端部大體位於在寬度方向上橫穿整個熱感測單元24(在圖3的豎直方向上)。通過使得熱產生單元21的寬度(橫截面面積)小於(在直徑上小於)熱產生側端子26，使得熱產生單元21的電阻值更大，並且便利熱產生。當經由熱產生單元21向電機 M供應電流時，相應於熱產生單元21的電阻Rl來產生熱，電阻Rl等於電阻率P (長度1/ 橫截面積《。因此，通過改變作為用於確定熱產生單元21的橫截面積的因子的寬度(直徑)，可以將熱產生單元21的電阻值或熱產生量設置在期望值。應當注意，在這個實施例中在熱產生單元21中的電阻值是9m Ω。NTC熱敏電阻器被用作熱感測單元M。NTC熱敏電阻器是其中電阻隨著溫度升高而降低的熱敏電阻器。包含內部電極的矩形熱敏電阻器主體的長端部被覆蓋有使用1 等的金屬鍍層。熱敏電阻器的一端連接到在電池B的側上的導電路徑11，並且另一端經由電阻R接地。在熱產生單元21和熱感測單元M之間的距離被設置在下述距離(在這個實施例中為50 μ m):該距離使得當從熱產生單元21產生的熱通過填充在熱產生單元21和熱感測單元M之間的空間的模製樹脂部分30傳播時，獲得與後面描述的導線(在本實施例中使用由Sumitomo Wiring Systems有限公司製造的「CHFUS 0. 13 sq」)幾乎相同的溫度和時間特性。模製樹脂部分30具有長方體形狀，並且被沒有任何空間的填充合成樹脂，使得模製樹脂部分30包含整個熱產生單元21和整個熱感測單元24。合成樹脂可以是各種已知材料中的一種，諸如熱固樹脂(環氧樹脂等)和熱塑樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)。在該實施例中，環氧樹脂被用作模製樹脂部分30。模製樹脂部分30具有下述形狀該形狀使得在寬度方向上的大小(在這個實施例中在圖3的水平方向上的2. 4mm)最大，在深度方向上的大小(在這個實施例中在圖3的豎直方向上的1.8mm)小於在寬度方向上的大小，並且在垂直方向上的大小(在這個實施例中在圖2的豎直方向上的1.43mm)比在深度方向上的大小更小。在此，模製樹脂部分30的體積(或樹脂量)被設置在下述值該值使得由熱感測單元M感測的溫度和時間特性的熱時間常數τ 1(在這個實施例中的「6.4秒」τ 1 ={(l-1/e) Δ Τ})變得與例如熔絲的溫度和時間特性的熱時間常數Th相比更接近導線的溫度和時間特性的熱時間常數τ 0 (在這個實施例中的「20秒」)。其原因如下。當接通開關元件13時，電流嚮導電路徑11流動，向電機M供應電力，並且熱產生單元21產生熱。因為導線的電阻低，所以導線的溫度並未瞬時達到與在此時的電流值對應的溫度，並且溫度和時間特性變得如圖5中所示。同時，因為在熱產生單元21中的電阻值較大，與導電路徑11串聯連接的熱產生單元21的溫度隨著在導電路徑11中的電流量而迅速增大(未示出)。從熱產生單元21產生的熱經由模製樹脂部分30達到熱感測單元對。由熱感測單元M在此時感測的溫度具有與模製樹脂部分30的體積相應的溫度和時間特性(該體積包括在模製樹脂部分30中埋入的熱產生單元21、熱感測單元M和端子單元25的部分)。具體地說，如圖5中所示，在這個實施例中的樹脂體積是6. 1776mm3(2. 4X1.8X1. 43)的情況下，熱感測單元24的溫度和時間特性(的熱時間常數τ 1)變得與熔絲的溫度和時間特性(的熱時間常數τ t!)相比更接近導線的溫度和時間特性(的熱時間常數τ 0)。當樹脂體積被進一步增大以將模製樹脂部分30的體積增大到70mm3時，熱感測單元M的溫度和時間特性(的熱時間常數τ 2)變得更接近導線的溫度和時間特性(的熱時間常數τ 0)，如圖5中所示。圖6示出關於模製樹脂部分30的體積與熱時間常數特性的實驗數據。從實驗數據顯然的是，熱時間常數τ大體與樹脂體積成比例地變得更大。如圖1中所示，開關元件13是在電路板12上安裝的半導體器件，並且在這個實施例中，N型MOSFET被用作開關元件13。在此，向電機M供應電力的導電路徑11連接在源極和漏極之間，並且從控制電路單元14向柵極供應信號，使得可以切斷向電機的電力供應。控制電路單元14將從熱感測單元對輸出的電壓與預定閾值作比較。如果該電壓大於預定閾值，則控制電路單元14執行關斷開關元件13的控制。接下來，描述製造過電流檢測元件20的方法。在平坦的金屬板材料41 (圖7)上執行蝕刻，以執行衝壓工藝(punching process)以形成組件底座42 (圖8)，在組件底座42中留下平坦的端子單元25和平坦的熱產生單元21。在組件底座42中對於熱感測側端子27的放置部27A執行焊料印刷(solder printing)，並且將熱感測單元M放置為以橋接相應對的放置部27A，以形成回流(圖9)。組件底座42被放置在金屬模具中，並且向金屬模具內引入環氧樹脂，以形成模製樹脂部分30 (模製樹脂)(圖10)。然後將端子單元25與組件底座42分離，並且彎曲為曲柄形狀。然後，通過回流焊來將端子單元25安裝到在電路板12上的導電路徑11上(圖2)。這個實施例可以實現下面的效果。1)根據這個實施例，過電流檢測元件20使得熱產生單元21和熱感測單元M被模製樹脂部分30—體地覆蓋。因此，與在未提供模製樹脂部分30的情況作比較，可以使得由熱感測單元M感測的溫度和時間特性的熱時間常數τ 1更接近對於導線允許的溫度和時
8間特性的熱時間常數τ0。因此，在電流改變處於過渡條件的情況下，當仍然允許導線溫度增大時，可以防止用於切斷電流的元件操作而切斷電流。以這種方式，能夠以更高的精度執行過電流切斷。幻在模製樹脂部分30中的樹脂量被設置為使得從熱產生單元21產生的熱以與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到熱感測單元對。因此，從熱產生單元 21產生的熱以與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到熱感測單元24， 並且可以使得用於切斷電流的元件相應於對於導線允許的溫度和時間特性來操作以切斷過電流。因此，能夠以更高的精度執行過電流切斷。另外，通過使用控制電路等來執行計算等，可以使得從諸如PTC元件的熱感測單元M獲得的信號符合導線的特性。然而，在該情況下，需要控制電路等，並且電路構造變得複雜，這是在生產成本等方面不期望的。另一方面，在這個實施例中，僅通過改變在模製樹脂部分30(模製樹脂)中的樹脂量，可以使得熱感測單元M相應於導線的特性來輸出信號。因此，可以簡化過電流切斷電路的構造。關於與對於導線允許的電流和時間特性相應的特性或與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性，應當將樹脂量設置為例如使得向熱感測單元M供應的熱具有與導線溫度和時間特性的時間常數相應的溫度和時間特性的時間常數。替代地，可以將樹脂量設置為使得向熱感測單元M供應的熱具有與導線電流和時間特性的時間常數相應的溫度和時間特性的時間常數。3)在模製樹脂部分30中的樹脂量被設置為使得從熱感測單元M獲得的溫度和時間特性的熱時間常數τ相對於對於導線允許的溫度和時間特性的熱時間常數τ0落在預定範圍內。因此，在設置模製樹脂部分30中的樹脂量時，熱時間常數τ 1應當被設置為預定範圍。因此，在模製樹脂部分30中的樹脂量的設置變得更容易。4)從熱感測單元M獲得的並且與溫度相應的信號被與對於導線允許的溫度相應而設置的預定閾值作比較。基於比較結果，啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流。因此， 可以簡化用於切斷過電流的構造。5)過電流檢測元件20被安裝在電路板12上，並且在電路板12的表面和模製樹脂部分30之間形成間隙G。因此，可以防止來自電路板12的熱到達過電流檢測元件20。現在參見圖11至圖13，描述本發明的第二實施例。與第一實施例的那些相同的部件被與在第一實施例中使用的那些相同的附圖標記表示，並且在此省略其說明。在第一實施例中，放置熱感測單元M以橋接熱感測側端子27。另一方面，在第二實施例中，在一個熱感測側端子51處設置熱感測單元57，並且通過導線接合來連接另一個熱感測側端子52和熱感測單元Μ，如圖12中所示。具體地說，在該一個熱感測側端子51中，其上放置了熱感測單元57的放置部51Α 位於模製樹脂部分30內部，並且具有諸如用於容納整個熱感測單元57的大小。位於模製樹脂部分30內部的另一個熱感測側端子52的部分沒有放置部，並且具有與延伸到模製樹脂部分30外部的部分相同的形狀。而且，導線56的一端通過導線接合連接到在位於模製樹脂部分30內部的熱感測側端子52的部分上的點。導線56的另一端通過接合連接到在熱感測單元57上的點。
熱產生單元58具有長延伸部M和短延伸部55，使得在熱感測側端子51和52之間定位迂迴部53。現在參見圖16至圖19，描述了第三實施例的過電流檢測元件70。上述實施例的每一個的過電流檢測元件20被設計為使得在熱產生單元21和熱感測單元M之間有預定距離(50μπι)。在第三實施例的過電流檢測元件70(圖16)中，熱產生單元71與熱感測單元72的電極單元80接觸，如圖19中所示。具體地說，熱產生單元71包括延伸部73和74，其在與熱產生側端子沈相同的方向上延伸；以及，迂迴部75，其在延伸部73和74之間迂迴，並且連接延伸部73和74，如圖18中所示。使得延伸部73和74的寬度(在圖18中的豎直方向上的大小)相對於熱產生側端子26的寬度階梯狀地變小(在直徑上變小)(即，使得延伸部73和74的橫截面積相對於熱產生側端子的橫截面積階梯狀地變小)。迂迴部75的寬度(橫截面積)與延伸部73和74的寬度相同。迂迴部75在與延伸部73和74相同的平面上在熱感測單元72側上迂迴。迂迴部75包括主導電路徑76，其具有與延伸部73和74相同的寬度(橫截面積)，並且連接具有相同寬度(橫截面積)的延伸部73和74 ；次導電路徑77，其從主導電路徑76向熱感測側端子27延伸，並且形成放置部，在該放置部上放置了熱感測單元72的電極單元77。主導電路徑76從延伸部73向熱感測側端子27以直角彎曲，並且再一次向在右手側(在下遊側)上的熱產生側端子沈以直角彎曲。在次導電路徑77的右手側(下遊側)上，主導電路徑76具有向後(向與次導電路徑77相對的側)的曲柄狀部，並且曲柄狀部的端部引向延伸部74。次導電路徑77具有矩形，並且次導電路徑77的頂端部延伸到大體在寬度方向(圖18的豎直方向)上橫穿每一個熱感測側端子27的位置上。熱感測單元72是已知的矩形NTC熱敏電阻器，其在寬度方向上長。如圖19中所示，熱感測單元72在寬度方向上在多層熱敏電阻器主體73的兩端部具有電極單元80和81，並且，電極單元80和81被1 鍍層等覆蓋。電極單元80中的一個被放置在熱產生單元71的次導電路徑77上(與其接觸)，並且，電極單元81中的另一個被放置在右手側(下遊側)上的熱感測側端子27上。熱感測單元72比第一實施例的熱感測單元M小。電極單元80和81、熱產生單元71 (的次導電路徑77)和熱感測側端子27以下面的方式連接。導電材料(焊料等)在高溫下熔化，並且轉化為糊狀物。導電材料然後被施加到連接部，並且被固化(即，具有比熱產生單元71和電極單元77低的熔點的合金被熔化以用作粘結劑，並且執行銅焊)。以這種方式，執行在熱產生單元71和熱感測單元72的電極單元80之間的金屬接合。可以不通過銅焊而是使用導電並且將物質彼此固定的導電粘結劑來連接電極單元80和81、熱產生單元71 (的次導電路徑77)和熱感測側端子27。通過混和用於固定的樹脂和導電金屬(導電填充劑)來形成導電粘結劑。例如，可以將環氧樹脂用作在導電粘結劑中的樹脂，並且可以將Ag (銀)用作在導電粘結劑中的金屬。熱產生單元71和熱感測單元72 —體地被模製樹脂部分30覆蓋(使用樹脂填充而沒有任何空間)。在上述的結構中，從電源供應的電流從在左手側(上遊側)上的熱產生側端子沈通過熱產生單元71向在右手側(下遊側)上的熱產生側端子沈流動。而且，電流的一部分從熱產生單元71通過次導電路徑77和熱感測單元72向在右手側(下遊側)上的熱感測側端子27流動。因此，可以通過使用電流和電壓降來執行溫度檢測。因此，在過電流檢測元件70的左手側(上遊側)上的熱感測側端子27不被電連接。第三實施例實現了下面的效果。在第一和第二實施例中，熱感測單元M感測從熱產生單元21產生的熱的時間被延遲，使得可以相應於導線的煙產生特性來執行過電流切斷。然而，當在短時間段中供應大量電流時，因為該時間延遲，在從導線產生煙之前可能不執行過電流切斷(在煙產生後執行過電流切斷)，或在電路上安裝的設備可能損壞。另一方面，在第三實施例中，熱產生單元71和熱感測單元72彼此接觸。因此，當在短時間段內供應大量電流時，從熱產生單元71產生的熱在短時間段中(以較小的時間延遲)到達熱感測單元72。即使當在短時間段中供應大量電流時，開關元件13(用於切斷電流的元件)可以在導線產生煙或設備損壞之前被啟動以切斷過電流。另一方面，在供應相對小的電流量或在電流增大相對慢的情況下，可以以相應於樹脂量的時間延遲來適當地執行過電流切斷。〈第四實施例〉參見圖20至圖23，描述第四實施例的過電流檢測元件90。通過與在上述實施例中使用的附圖標記相同的附圖標記來表示與上述實施例的部件相同的部件，並且在此省略對該部件的說明。在第三實施例中，在熱產生單元71的迂迴部75中設置主導電路徑76和次導電路徑77。另一方面，在第四實施例中，未在熱產生單元91中的迂迴部95中設置次導電路徑， 並且，迂迴部95僅由主導電路徑構成。而且，在第三實施例中，提供了包括未被電連接的一個熱感測側端子27的四個端子。另一方面，在第四實施例中，過電流檢測元件90由三個端子構成，並且不提供未被電連接的端子。應當注意，在第四實施例中，熱產生單元和熱感測單元如在第三實施例中那樣彼此接觸。如圖21中所示，過電流檢測元件90包括熱產生單元91、熱感測單元96、三個端子 26,26和99與模製樹脂部分100，模製樹脂部分100 —體地覆蓋熱產生單元91和熱感測單元96而大體上沒有任何空間(諸如以容納端子的底座部)。三個端子沈、沈和99是一對左熱產生側端子沈和右熱產生側端子沈以及一個熱感測側端子99。熱感測側端子99具有與在上述實施例中的熱感測側端子27中的一個 (右側的一個)相同的構造。如圖22中所示，熱產生單元91包括延伸部93和94，其在與熱產生側端子沈相同的方向上延伸；迂迴部95，其在延伸部93和94之間迂迴，並且連接延伸部93和94。使得延伸部93和94的寬度(在圖22中的豎直方向上的大小)相對於熱產生側端子26的寬度階梯狀地變小(在直徑上變小)(即，使得延伸部93和94的橫截面積相對於熱產生側端子26的橫截面積階梯狀地變小)。迂迴部95具有與延伸部93和94的寬度相同的寬度(橫截面積)，並且在與延伸部93和94相同的平面中在熱感測單元96側上迂迴。迂迴部95連接具有相同寬度(橫截面積)的兩個延伸部93和94。具體地說，迂迴部95包括第一路徑部95A，其彎曲為L形狀，並且從延伸部93向熱感測側端子99延伸；第二路徑部95B，其在第一路徑部95A的末端彎曲為L形狀，並且在與熱感測側端子99的延伸方向相同的方向上延伸；第三路徑部95C，其在第二路徑部95B的末端彎曲為L形狀，並且向熱產生側端子沈延伸；第四路徑部95D，其在第三路徑部95C的末端彎曲為L形狀，並且向第一路徑部95A返回預定距離；以及，第五路徑部95E，其在第四路徑部95D的末端彎曲為L形狀，向延伸部94延伸，並且一體地引向延伸部94。熱感測單元96是已知的矩形NTC熱敏電阻器，其在寬度方向上長。如圖23中所示，熱感測單元96在寬度方向上在多層熱敏電阻器主體的兩端部處具有電極單元97和98，並且電極單元97和98被1 鍍層等覆蓋。電極單元97中的一個被放置在第三路徑部95C上(與其接觸)，第三路徑部95C構成在熱產生單元91的第二路徑部95B的L形狀和第四路徑部95D的L形狀之間的折返部，並且電極單元98中的另一個被放置在右手側(下遊側)上的熱感測側端子99上。熱感測單元96比第一實施例的熱感測單元M小。電極單元97和98、熱產生單元91與熱感測側端子99以下面的方式連接。導電材料(焊料等)在高溫下熔化，並且轉化為糊狀物。導電材料然後被施加到連接部，並且被固化(即，具有比熱產生單元和電極單元低的熔點的合金被熔化以用作粘結劑，並且執行銅焊)。以這種方式，執行在熱產生單元91和熱感測單元96的電極單元97中的一個之間的金屬接合，並且，執行在熱產生單元91和電極單元98中的另一個之間的金屬接合。可以不通過銅焊而是使用導電並且將物質彼此固定的導電粘結劑來連接電極單元97和98、熱產生單元91與熱感測側端子99。通過混和用於固定的樹脂和導電金屬(導電填充劑)來形成導電粘結劑。例如，可以將環氧樹脂用作在導電粘結劑中的樹脂，並且可以將Ag (銀)用作在導電粘結劑中的金屬。熱產生單元91和熱感測單元96 —體地被模製樹脂部分100覆蓋(使用樹脂填充而沒有任何空間)。在上述構造中，從電源供應的電流從在左手側(上遊側)上的熱產生側端子沈通過熱產生單元91向在右手側(下遊側)上的熱產生側端子沈流動。而且，電流的一部分從熱產生單元91通過熱感測單元96向在右手側(下遊側)上的熱感測側端子99流動。因此，可以通過使用電流和電壓降來執行溫度檢測。如上所述，在第四實施例中，熱感測單元96具有一對電極單元97和98，並且包括一對熱產生側端子沈，其引向熱產生單元91並且連接到在電路板12上的導電路徑11 ；熱感測側端子99，其連接到在電路板12上的導電路徑11。熱感測單元96的電極單元97中的一個被放置在熱產生單元91上並且與其連接，並且熱感測單元96的電極單元98中的另一個被放置在熱感測側端子99上並且與其連接。對於這種布置，來自熱產生單元91的電流可以流入熱產生側端子沈和熱感測單元96，並且可以用於檢測溫度。而且，因為熱感測單元96的電極單元97被放置在熱產生單元91上並且與其連接，所以來自熱產生單元91的熱可以容易地到達熱感測單元96。而且，因為可以在沒有兩個熱感測側端子的情況下來執行檢測，所以可以使得端子的數目小於使用兩個熱感測側端子的情況中的數目。因為執行銅焊以連接電極單元97中的一個和熱產生單元91並且連接電極單元98中的另一個和熱感測側端子99，所以可以以簡單的構造來確定地執行在電極單元97和熱產生單元91之間的連接以及在電極單元98和熱感測側端子99之間的連接。而且，因為電極單元97中的一個被放置在趨向於以高密度具有熱產生部的第三路徑部95C(折返部)上，所以從熱產生單元91產生的熱可以容易地達到熱感測單元96。〈其他實施例〉本發明不限於參考附圖上述的實施例，而是例如下面的實施例也被包括在本發明的技術範圍內。1)在上述實施例中，模製樹脂部分30的材料是環氧樹脂。然而，該材料不限於此， 並且可以是一些其他的樹脂。2)雖然熱感測單元對是附(熱敏電阻器，所以可以使用諸如PTC熱敏電阻器的一些其他的熱敏電阻器。而且，熱感測單元M不一定是熱敏電阻器，而是可以使用具有隨著溫度改變的特性的、諸如二極體的器件來檢測溫度。3)雖然在上述實施例中在熱產生單元21和熱感測單元M之間的距離是常數 (50 μ m)，或者熱產生單元21和熱感測單元M相接觸，但是距離不限於此。在過電流檢測元件20中，可以通過在熱產生單元21和熱感測單元M之間的距離(時間常數隨著距離增大而變大)並且通過模製樹脂部分30的樹脂量(體積)確定從熱感測單元M獲得的溫度和時間特性。4)在上述實施例中，端子單元25連接到在電路板12上的導電路徑11。然而，該結構不限於此，如圖14中所示，可以取代端子單元而設置管單元60。導線的端部可以固定到管單元60。雖然在附圖中未示出，但是可以僅取代端子單元中的一個而設置管單元60， 並且，另一個端子單元可以連接到在電路板12上的導電路徑11。5)在上述實施例中，使得熱感測單元M的溫度和時間特性的熱時間常數τ 1更接近導線的溫度和時間特性的熱時間常數τ0。然而，本發明不限於此，並且熱感測單元M 的溫度和時間特性可以被構造來符合導線的溫度和時間特性。6)關於熱感測單元對的溫度和時間特性的熱時間常數τ 1的設置，可以通過在模製樹脂部分30的上部形成凹口並且減少樹脂量(體積)來將熱時間常數τ 1設置在期望的值。7)替代地，通過改變熱產生單元21 (58)或熱感測單元Μ(57)的設置以及在模製樹脂部分30中的樹脂量(體積)，可以使得熱感測單元的溫度和時間特性(的熱時間常數) 更接近導線的溫度和時間特性(的熱時間常數)。根據這個實施例的過電流切斷設備是包括下述部分的過電流切斷設備熱產生單元，其與從用於車輛的電源經由導線至負載的路徑串聯地定位；以及，熱感測單元，其具有隨著從熱產生單元供應的溫度改變的特性。過電流切斷設備基於與從熱感測單元獲得的溫度相應的信號，通過啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流。過電流切斷設備包括過電流檢測元件，過電流檢測元件使熱產生單元和熱感測單元被模製樹脂部分一體地覆蓋(裝置 1)。利用裝置1的構造，提供了過電流檢測元件，其中，熱產生單元和熱感測單元被模製樹脂部分一體地覆蓋。因此，與未提供模製樹脂部分的情況作比較，可以使得在熱感測單元獲得的溫度和時間特性的熱時間常數更接近對於導線允許的溫度和時間特性的熱時間常數。因此，在電流改變處於過渡條件的情況下，當仍然允許導線溫度升高時，可以防止用於切斷電流的元件操作而切斷電流。以這種方式，能夠以高精度執行過電流切斷。在裝置1的構造中，模製樹脂部分具有下述樹脂量，樹脂量被設置為使得從熱產生單元產生的熱以與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到熱感測單元(裝置2)。利用裝置2的構造，從熱產生單元產生的熱以與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到熱感測單元，並且，可以使得用於切斷電流的元件相應於對於導線允許的溫度和時間特性來切斷過電流。因此，能夠以更高的精度執行過電流切斷。通過使用控制電路等執行計算等，可以使得從諸如PTC元件的熱感測單元獲得的信號符合導線的特性。然而，在該情況下，需要控制電路等，並且電路構造變得複雜，這是在生產成本等方面不期望的。另一方面，在裝置2中，僅通過改變在模製樹脂部分(模製樹脂)中的樹脂量，可以使得熱感測單元相應於導線的特性來輸出信號。因此，可以簡化過電流切斷電路的構造。關於與對於導線允許的電流和時間特性相應的特性或與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性，應當將樹脂量設置為例如使得向熱感測單元供應的熱具有與導線溫度和時間特性的時間常數相應的溫度和時間特性的時間常數。替代地，可以將樹脂量設置為使得向熱感測單元供應的熱具有與導線電流和時間特性的時間常數相應的溫度和時間特性的時間常數。除了裝置1或2的構造之外，模製樹脂部分可以進一步具有下述樹脂量，樹脂量被設置為使得從熱感測單元獲得的溫度和時間特性的熱時間常數相對於對於導線允許的溫度和時間特性的熱時間常數落在預定範圍內(裝置3)。利用裝置3的構造，在設置模製樹脂部分中的樹脂量時，熱時間常數被設置在預定範圍內。因此，可以容易地設置在模製樹脂部分中的樹脂量。除了裝置2或3的構造之外，在過電流檢測元件中，通過在熱產生單元和熱感測單元之間的距離以及通過在模製樹脂部分中的樹脂量來設置在熱感測單元獲得(感測)的溫度和時間特性(裝置4)。利用裝置4的構造，有可能在更大程度上執行依賴於導線的溫度和時間特性的過電流切斷。除了裝置1至4的任何一項的構造之外，在過電流檢測元件中，熱產生單元和熱感測單元可以彼此接觸(裝置5)。熱感測單元感測從熱產生單元產生的熱的時間被延遲，使得可以相應於導線的煙產生特性來執行過電流切斷。然而，當在短時間段中供應大量電流時，因為該時間延遲，在從導線產生煙之前可能不執行過電流切斷(在煙產生後執行過電流切斷)，或在電路上安裝的設備可能損壞。另一方面，利用裝置5的構造，熱產生單元和熱感測單元彼此接觸。因此，當在短時間段內供應大量電流時，從熱產生單元產生的熱在短時間段中(以較小的時間延遲)到達熱感測單元。即使當在短時間段中供應大量電流時，用於切斷電流的元件也可以在導線產生煙或設備損壞之前被啟動以切斷過電流。在供應相對小的電流量或在電流增大相對慢的情況下，可以以相應於樹脂量的時間延遲來適當地執行過電流切斷。
除了裝置1至5的任何一項的構造之外，將與從熱感測單元獲得的溫度相應的信號與相應於對於導線允許的溫度而設置的預定閾值作比較，並且，基於比較的結果，啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流(裝置6)。利用裝置6的構造，可以簡化用於切斷過電流的構造。除了裝置1至6的任何一項的構造之外，過電流檢測元件被安裝在電路板上，並且在電路板的表面和模製樹脂部分之間可以形成間隙(裝置7)。利用裝置7的構造，通過在電路板和模製樹脂部分之間形成間隙，可以防止來自電路板的熱到達過電流檢測元件。根據這個實施例的過電流檢測元件是一種要在過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件，過電流切斷設備包括熱產生單元，其與從用於車輛的電源經由導線至負載的路徑串聯地定位；以及，熱感測單元，其具有隨著從熱產生單元供應的溫度改變的特性。過電流切斷設備基於與從熱感測單元獲得的溫度相應的信號，通過啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流。熱產生單元和熱感測單元被模製樹脂部分一體地覆蓋，以構造過電流檢測元件(裝置8)。利用裝置8的構造，提供了過電流檢測元件，其中，熱產生單元和熱感測單元被模製樹脂部分一體地覆蓋。因此，與未提供模製樹脂部分的情況作比較，可以使得在熱感測單元獲得的溫度和時間特性的熱時間常數更接近對於導線允許的溫度和時間特性的熱時間常數。因此，在電流改變處於過渡條件的情況下，當仍然允許導線溫度升高時，可以防止用於切斷電流的元件操作而切斷電流。以這種方式，能夠以高精度執行過電流切斷。除了裝置8的構造之外，模製樹脂部分具有下述樹脂量，樹脂量被設置為使得從熱產生單元產生的熱以與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到熱感測單元(裝置9)。利用裝置9的構造，從熱產生單元產生的熱以與對於導線允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到熱感測單元，並且，可以使得用於切斷電流的元件相應於對於導線允許的溫度和時間特性來切斷過電流。因此，能夠以更高的精度執行過電流切斷。除了裝置8或9的構造之外，模製樹脂部分可以具有下述樹脂量，樹脂量被設置為使得在熱感測單元獲得的溫度和時間特性的熱時間常數相對於對於導線允許的溫度和時間特性的熱時間常數落在預定範圍內(裝置10)。利用裝置10的構造，在設置模製樹脂部分中的樹脂量時，熱時間常數被設置在預定範圍內。因此，可以容易地設置在模製樹脂部分中的樹脂量。除了裝置9或10的構造之外，在過電流檢測元件中，通過在熱產生單元和熱感測單元之間的距離以及通過在模製樹脂部分中的樹脂量來設置在熱感測單元獲得的溫度和時間特性(裝置11)。利用裝置11的構造，有可能在更大程度上執行依賴於導線的溫度和時間特性的過電流切斷。除了裝置8至11的任何一項的構造之外，在過電流檢測元件中，熱產生單元和熱感測單元可以彼此接觸(裝置12)。熱感測單元感測從熱產生單元產生的熱的時間被延遲，使得可以相應於導線的煙產生特性來執行過電流切斷。然而，當在短時間段中供應大量電流時，因為該時間延遲，在從導線產生煙之前可能不執行過電流切斷(在煙產生後執行過電流切斷)，或在電路上安裝的設備可能損壞。另一方面，利用裝置12的構造，熱產生單元和熱感測單元彼此接觸。因此，當在短時間段內供應大量電流時，從熱產生單元產生的熱在短時間段中(以較小的時間延遲)到達熱感測單元。即使當在短時間段中供應大量電流時，用於切斷電流的元件也可以在導線產生煙或設備損壞之前被啟動以切斷過電流。在供應相對小的電流量或在電流增大相對慢的情況下，可以以與樹脂量相應的時間延遲來適當地執行過電流切斷。除了裝置12的構造之外，熱感測單元可以具有一對電極單元，並且包括一對熱產生側端子，其引向熱產生單元，並且連接到在電路板上的導電路徑；以及熱感測側端子，其連接到在電路板上的導電路徑，熱感測單元的電極單元中的一個被放置在熱產生單元上並且連接到該熱產生單元，熱感測單元的電極單元中的另一個被放置在熱感測側端子上並且連接到該熱感測側端子(裝置13)。利用裝置13的構造，來自熱感測單元的電流可以流入熱產生側端子和熱感測單元，並且可以用於檢測溫度。而且，因為熱感測單元的電極單元被放置在熱產生單元上並且與其連接，所以來自熱產生單元的熱可以容易地到達熱感測單元。而且，因為可以在沒有兩個熱感測側端子的情況下執行檢測，所以可以使得端子的數目小於使用兩個熱感測側端子的情況中的數目。除了裝置13的構造之外，通過銅焊或使用導電粘結劑接合來執行在電極單元中的一個和熱產生單元之間的連接，以及在電極單元中的另一個和熱感測側端子之間的連接(裝置14)。根據裝置14，可以以簡單結構來確定地執行在電極單元和熱產生單元之間的連接，以及在電極單元和熱感測側端子之間的連接。除了裝置13或14的構造之外，電極單元中的一個被放置在熱產生單元的折返部上(裝置15)。因為在熱產生單元中的折返部趨向於以高密度具有熱產生部，所以折返部易於產生熱。利用裝置15的構造，電極單元中的一個被放置在折返部上，並且因此，從熱產生單元產生的熱可以容易地到達熱感測單元。在裝置8至15的任何一項的構造中，過電流檢測元件被安裝在電路板上，並且可以進一步包括端子單元，其連接到在電路板上的導電路徑，熱產生單元與端子單元一體地形成，並且具有比端子單元小的直徑(裝置16)。利用裝置16的構造，由於熱產生單元和端子單元一體地形成，過電流檢測元件的製造變得更容易。裝置8至16的任何一項的構造可以進一步包括一對熱產生側端子，其引向熱產生單元，並且連接到在電路板上的導電路徑；以及熱感測側端子，其引向熱感測單元，連接到在電路板上的導電路徑，並且與熱側側端子平行地定位。在該構造中，熱產生單元具有從熱產生側端子的延伸方向向熱感測單元迂迴的形狀，並且，熱產生單元的至少一部分位於熱感測單元下方(裝置17)。利用裝置17的構造，可以簡化過電流檢測元件的構造。除了裝置8至17的任何一項的構造之外，當在電路板上安裝過電流檢測元件時，可以在電路板的表面和模製樹脂部分之間形成間隙(裝置18)。 對於裝置18的構造，通過在電路板和模製樹脂部分之間形成間隙，可以防止來自電路板的熱到達過電流檢測元件。
權利要求
1.一種過電流切斷設備，包括熱產生單元，所述熱產生單元與下述路徑串聯地定位該路徑從用於車輛的電源起始、經由導線至負載；以及，熱感測單元，所述熱感測單元具有隨著從所述熱產生單元供應的溫度而改變的特性，所述過電流切斷設備基於與從所述熱感測單元獲得的溫度相應的信號，通過啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流，其中所述過電流切斷設備包括過電流檢測元件，所述過電流檢測元件具有被模製樹脂部分一體地覆蓋的所述熱產生單元和所述熱感測單元。
2.根據權利要求1所述的過電流切斷設備，其中，所述模製樹脂部分具有的樹脂量被設置為使得從所述熱產生單元產生的熱以與所述導線所允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到所述熱感測單元。
3.根據權利要求1或2所述的過電流切斷設備，其中，所述模製樹脂部分具有的樹脂量被設置為使得在所述熱感測單元獲得的溫度和時間特性的熱時間常數相對於所述導線所允許的溫度和時間特性的熱時間常數落在預定範圍內。
4.根據權利要求2或3所述的過電流切斷設備，其中，在所述過電流檢測元件中，通過在所述熱產生單元和所述熱感測單元之間的距離以及通過在所述模製樹脂部分中的樹脂量來設置在所述熱感測單元獲得的所述溫度和時間特性。
5.根據權利要求1至4的任何一項所述的過電流切斷設備，其中，在所述過電流檢測元件中，所述熱產生單元和所述熱感測單元彼此接觸。
6.根據權利要求1至5的任何一項所述的過電流切斷設備，其中，將與從所述熱感測單元獲得的溫度相應的信號與相應於所述導線所允許的溫度而設置的預定閾值作比較，並且，基於比較的結果，啟動用於切斷電流的所述元件，以切斷過電流。
7.根據權利要求1至6的任何一項所述的過電流切斷設備，其中，所述過電流檢測元件被安裝在電路板上，並且在所述電路板的表面和所述模製樹脂部分之間形成間隙。
8.一種要在過電流切斷設備中使用的過電流檢測元件，所述過電流切斷設備包括熱產生單元，所述熱產生單元與下述路徑串聯地定位該路徑從用於車輛的電源起始、經由導線至負載；以及，熱感測單元，所述熱感測單元具有隨著從所述熱產生單元供應的溫度而改變的特性，所述過電流切斷設備基於與從所述熱感測單元獲得的溫度相應的信號，通過啟動用於切斷電流的元件來切斷過電流，其中所述熱產生單元和所述熱感測單元被模製樹脂部分一體地覆蓋，以構造所述過電流檢測元件。
9.根據權利要求8所述的過電流檢測元件，其中，所述模製樹脂部分具有的樹脂量被設置為使得從所述熱產生單元產生的熱以與所述導線所允許的溫度和時間特性相應的特性而被供應到所述熱感測單元。
10.根據權利要求8或9所述的過電流檢測元件，其中，所述模製樹脂部分具有的樹脂量被設置為使得在所述熱感測單元獲得的溫度和時間特性的熱時間常數相對於所述導線所允許的溫度和時間特性的熱時間常數落在預定範圍內。
11.根據權利要求9或10所述的過電流檢測元件，其中，在所述過電流檢測元件中，通過在所述熱產生單元和所述熱感測單元之間的距離以及通過在所述模製樹脂部分中的樹脂量來設置在所述熱感測單元獲得的溫度和時間特性。
12.根據權利要求8至11的任何一項所述的過電流檢測元件，其中，所述熱產生單元和所述熱感測單元彼此接觸。
13.根據權利要求12所述的過電流檢測元件，其中，所述熱感測單元具有一對電極單元，並且包括一對熱產生側端子，所述一對熱產生側端子引向所述熱產生單元並且連接到在電路板上的導電路徑；以及熱感測側端子，所述熱感測側端子連接到在所述電路板上的所述導電路徑，所述熱感測單元的電極單元中的一個被放置在所述熱產生單元上並且連接到所述熱產生單元，所述熱感測單元的電極單元中的另一個被放置在所述熱感測側端子上並且連接到所述熱感測側端子。
14.根據權利要求13所述的過電流檢測元件，其中，通過銅焊或使用導電粘結劑結合來執行在所述電極單元中的所述一個和所述熱產生單元之間的連接以及在所述電極單元中的所述另一個和所述熱感測側端子之間的連接。
15.根據權利要求13或14所述的過電流檢測元件，其中，所述電極單元中的所述一個被放置在所述熱產生單元的折返部上。
16.根據權利要求8至15的任何一項所述的過電流檢測元件，其中所述過電流檢測元件被安裝在電路板上，並且進一步包括端子單元，所述端子單元連接到在所述電路板上的導電路徑，所述熱產生單元與所述端子單元一體地形成，並且具有比所述端子單元小的直徑。
17.根據權利要求8至16的任何一項所述的過電流檢測元件，進一步包括一對熱產生側端子，所述一對熱產生側端子引向所述熱產生單元並且連接到在電路板上的導電路徑；以及，熱感測側端子，所述熱感測側端子引向所述熱感測單元，連接到在所述電路板上的所述導電路徑，並且與所述熱產生側端子平行地定位，其中，所述熱產生單元具有從所述熱產生側端子的延伸方向向所述熱感測單元迂迴的形狀，並且，所述熱產生單元的至少一部分位於所述熱感測單元下方。
18.根據權利要求8至17的任何一項所述的過電流檢測元件，其中，當在電路板上安裝所述過電流檢測元件時，在所述電路板的表面和所述模製樹脂部分之間形成間隙。
全文摘要
提供了一種過電流切斷設備(10)，其具有熱產生單元(21)，其與從車輛的電源(B)開始經由導線到達電機(M)的路徑串聯地定位；以及，熱感測單元(24)，其具有響應於從該熱產生單元(21)接收的熱的特性。過電流切斷設備(10)基於與從熱感測單元(24)獲得的溫度相應的信號，通過啟動開關元件(13)來切斷過電流，並且該過電流切斷設備(10)具有過電流檢測元件(20)，過電流檢測元件(20)使熱產生單元(21)和熱感測單元(24)被模製樹脂部分(30)一體地覆蓋。
文檔編號H02H5/04GK102577001SQ20108004323
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月22日 優先權日2009年9月29日
發明者清水達哉, 西康二 申請人:住友電氣工業株式會社, 住友電裝株式會社, 株式會社自動網絡技術研究所