电路的制作方法

1.本发明涉及包括电源和负载的电路。


背景技术：

2.以往，已知有一种电路，其在电力线中串联连接有断路器(例如参照专利文献1的图9)。在先技术文献专利文献
3.专利文献1：日本特开2014-11018号公报


技术实现要素：

发明所要解决的课题
4.但是，近年来的电路在电力线中流动的电流变大，难以使断路器应对大电流。
5.本发明是鉴于以上那样的实际情况而提出的，其主要目的在于提供一种能够提高大电流的电力线的安全性的电路。用于解决课题的手段
6.本发明是包括电源和负载的电路，该电路包括：电力线，其用于将来自所述电源的电力供给到所述负载；以及监测线，其与所述电力线电独立，用于检测热源的温度，所述监测线串联连接有断路器，所述断路器具备：固定触点；可动片，其具有可动触点，并将所述可动触点向所述固定触点按压而使其与所述固定触点接触；以及热致动元件，其通过随着温度变化而变形，从而使所述可动片动作而使得所述可动触点从所述固定触点分离。
7.在本发明所涉及的所述电路中，优选的是，在所述电力线中设置有电流阻断器件，所述电流阻断器件在该电力线中流动过电流时，将该电力线阻断。
8.在本发明所涉及的所述电路中，优选的是，所述电流阻断器件基于所述断路器的动作来阻断所述电力线。
9.在本发明所涉及的所述电路中，优选的是，所述电路包括控制部，该控制部基于在所述电力线中流动的电流来控制所述电流阻断器件。
10.在本发明所涉及的所述电路中，优选的是，所述电路包括控制部，该控制部基于所述电源的两端电压来控制所述电流阻断器件。
11.在本发明所涉及的所述电路中，优选的是，所述热源以及所述断路器存在多个，设置有与各热源对应的所述断路器，各断路器相互串联连接。
12.在本发明所涉及的所述电路中，优选的是，所述可动触点从所述固定触点分离时的所述断路器的两端电阻为1kω以上。
13.在本发明所涉及的所述电路中，优选的是，所述可动触点与所述固定触点接触时的所述断路器的两端电阻为100mω以下。发明效果
14.本发明的所述电路由于所述断路器设置于与所述电力线电独立的所述监测线，因此所述电力线的大电流不会流入所述断路器。因此，无需使用与大电流对应的高容量的所述断路器，就能够检测所述热源的所述温度，能够提高所述电力线的安全性。
附图说明
15.图1是示出本发明的一个实施方式的电路的电路图。图2是示出本发明的一个实施方式的断路器的概略结构的组装前的立体图。图3是示出通常的充电或放电状态下的上述断路器的剖视图。图4是示出过充电状态或异常时等的上述断路器的剖视图。图5是示出电池单元异常发热时的电路的动作的图。图6是示出图1的电路的变形例的电路图。图7是示出图1的电路的另一变形例的电路图。
具体实施方式
16.参照附图对本发明的一个实施方式的连接器进行说明。图1示出了本实施方式的电路100的概略结构。
17.本实施方式的电路100例如是适用于能够利用电动机行驶的电动汽车、家庭用的蓄电池的电路。电路100包括电源11和负载12。
18.电源11向负载12供给电力。本实施方式的电源11包括蓄积电荷的多个电池单元111。各电池单元111串联连接。另外，各电池单元111也可以并联(并联且串联)连接。此外，电池单元111也可以是单个。
19.负载12消耗从电源11供给的电力，来执行各种动作。本实施方式的负载12包括电动发电机120。电动发电机120除了作为产生驱动力的电动机而发挥功能以外，还作为进行再生发电的发电机而发挥功能。即，作为电动机而发挥功能的电动发电机120将伴随电池单元111的放电而供给的电能转换为动能，使车辆行驶。另一方面，作为发电机而发挥功能的电动发电机120通过将车辆等的动能转换为电能来发电，对电池单元111进行充电。
20.电路100包括电力线13和监测线14。
21.电力线13是用于将来自电源11的电力供给至负载12的线路。即，负载12经由电力线13与电源11连接。一般地，电力线13对应于用于驱动负载12的大电流而设计为低电阻。
22.监测线14是用于检测热源的温度的线路。作为电路100内的热源，可举出电源11(在本实施方式中为后述的电池单元111)以及负载12。图1的监测线14对电源11的温度进行检测。
23.监测线14与电力线13电独立。即，电力线13和监测线14分别构成不同的电路。因此，在监测线14中仅流动检测热源的温度所需的小电流(例如几百ma)。
24.在监测线14中，设置有伴随热源的温度变化而阻断电流的电流阻断器件141。在本电路100中，作为电流阻断器件141而应用了后述的断路器1。断路器1优选与热源相邻地设置，使得能够敏感地追随热源的温度变化。监测线14的电流伴随断路器1的动作而变动。因此，通过监视监测线14的电流，能够检测热源的异常的发热。
25.断路器1可以根据热源的数量而具备多个。例如，在图1所示的电路100中，设置有
与多个电池单元111分别对应的断路器1。各断路器1在监测线14上串联连接。由此，能够利用单个监测线14来监视多个热源的温度。
26.图2至图4示出了断路器1的结构。断路器1是响应于温度上升而瞬间阻断电流的元件。
27.断路器1由具有固定触点21的固定片2、在前端部具有可动触点41的可动片4、随着温度变化而变形的热致动元件5、以及收容固定片2、可动片4和热致动元件5的壳体9等构成。壳体9由壳体主体(第一壳体)7和装设于壳体主体7的上表面的盖构件(第二壳体)8等构成。
28.在固定片2，形成有从壳体9露出的端子22。在从壳体9露出的可动片4，形成有端子42。
29.固定片2例如通过对以铜等为主成分的板状的金属材料(此外，铜-钛合金、锌白铜、黄铜等金属板)进行冲压加工而形成。固定片2在使端子22露出于壳体主体7的外侧的状态下，通过嵌件成型而埋入壳体主体7，并收容于壳体主体7。
30.固定触点21除了银、镍、镍-银合金以外，还通过铜-银合金、金-银合金等导电性良好的材料的包层、镀敷或涂敷等而形成于与可动触点41对置的位置，并从形成于壳体主体7的内部的开口73a的一部分露出。
31.端子22形成于固定片2的一端。端子22从壳体主体7的端缘的侧壁向外侧突出。端子22与电路100的监测线14电连接。
32.在本技术中，除非特别说明，否则在固定片2中，将形成有固定触点21一侧的面(即图2中上侧的面)设为a面、且将其相反侧的面设为b面来进行说明。在将从固定触点21朝向可动触点41的方向定义为第一方向、并将与第一方向相反的方向定义为第二方向的情况下，a面朝向第一方向，b面朝向第二方向。对于其他部件例如可动片4以及热致动元件5等也是同样的。
33.可动片4通过对以铜等为主成分的板状的金属材料进行冲压加工，从而形成为相对于长边方向的中心线对称的臂状。
34.在可动片4的长边方向的前端部，形成有可动触点41。可动触点41例如通过与固定触点21同等的材料而形成，除了焊接以外，还通过包层、铆接(crimping)等方法与可动片4的前端部接合。
35.在可动片4的长边方向的另一端部，形成有与电路100的监测线14电连接的端子42。端子42从壳体主体7的端缘的侧壁向外侧突出。
36.可动片4在可动触点41与端子42之间，具有抵接部43以及弹性部44。抵接部43在端子42与弹性部44之间与壳体主体7以及盖构件8抵接。抵接部43具有在可动片4的短边方向上呈翼状突出的突出部43a。通过设置有突出部43a，从而抵接部43在大范围且较大的区域被壳体主体7以及盖构件8夹入，可动片4相对于壳体9被牢固地固定。此外，通过设置有突出部43a，对于可动片4相对于壳体9的定位、防脱是有效的。
37.弹性部44从抵接部43向可动触点41侧延伸出。可动片4在弹性部44的基端侧的抵接部43被壳体9悬臂支承，通过在该状态下弹性部44发生弹性变形，从而形成于弹性部44的前端部的可动触点41被向固定触点21侧按压而接触，固定片2与可动片4能够通电。
38.可动片4在弹性部44处通过冲压加工而弯曲或屈曲。弯曲或屈曲的程度只要能够
收纳热致动元件5就没有特别限定，只要考虑动作温度以及恢复温度下的弹性力、可动触点41的按压力等适当设定即可。此外，在弹性部44的b面，与热致动元件5对置地形成有一对突起44a、44b。突起44a在基端侧朝向热致动元件5突出，在阻断状态下与热致动元件5抵接。突起44b在比突起44a靠前端侧(即可动触点41侧)朝向热致动元件5突出，在阻断状态下与热致动元件5抵接。若热致动元件5因过热而变形，则热致动元件5与突起44a以及突起44b抵接，热致动元件5的变形经由突起44a以及突起44b传递至弹性部44，可动片4的前端部被上推(参照图4)。
39.热致动元件5使可动片4的状态从可动触点41与固定触点21接触的导通状态转移到可动触点41从固定触点21分离的阻断状态。热致动元件5呈剖面弯曲成圆弧状的初始形状，通过将热膨胀率不同的薄板材料进行层叠而形成为板状。当由于过热而达到动作温度时，热致动元件5的弯曲形状伴随捕捉运动而反向翘曲，当由于冷却而低于恢复温度时复原。热致动元件5的初始形状能够通过冲压加工来形成。只要在所期望的温度下通过热致动元件5的反向翘曲动作将可动片4的弹性部44上推，并且通过弹性部44的弹性力而复原，则热致动元件5的材质以及形状就没有特别限定，但从生产率以及反向翘曲动作的效率性的观点出发，优选为矩形状。
40.作为热致动元件5的材料，根据所需条件组合使用将由锌白铜、黄铜、不锈钢等各种合金构成的热膨胀率不同的2种板状的金属材料层叠而成的材料。例如，作为能够得到稳定的动作温度以及恢复温度的热致动元件5的材料，优选为在高膨胀侧组合铜-镍-锰合金、在低膨胀侧组合铁-镍合金而成的材料。此外，作为从化学稳定性的观点更优选的材料，可举出在高膨胀侧组合铁-镍-铬合金、在低膨胀侧组合铁-镍合金而成的材料。进而，作为从化学稳定性以及加工性的观点更优选的材料，可举出在高膨胀侧组合铁-镍-铬合金、在低膨胀侧组合铁-镍-钴合金而成的材料。
41.构成壳体9的壳体主体7以及盖构件8通过阻燃性的聚酰胺、耐热性优异的聚苯硫醚(pps)、液晶聚合物(lcp)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)等热塑性树脂来成型。只要能够得到与上述的树脂同等以上的特性，则也可以应用树脂以外的材料。
42.在壳体主体7，形成有用于收容可动片4、热致动元件5等的内部空间即凹部73。凹部73具有用于收容可动片4的开口73a、73b、用于收容可动片4以及热致动元件5的开口73c等。另外，组装于壳体主体7的可动片4、热致动元件5的端缘分别通过形成于凹部73的内部的框而抵接，在热致动元件5的反向翘曲时被引导。
43.在盖构件8中，也可以通过嵌件成型而埋入有以铜等为主成分的金属板或不锈钢等金属板。金属板与可动片4的a面适当抵接，限制可动片4的移动，并且提高盖构件8乃至作为筐体的壳体9的刚性、强度，同时有助于断路器1的小型化。
44.如图2所示，盖构件8装设于壳体主体7，使得堵塞收容有固定片2(固定触点21)、可动片4(可动触点41、弹性部44)以及热致动元件5等的壳体主体7的开口73a、73b、73c等。壳体主体7与盖构件8例如通过超声波熔接而接合。由此，在使端子22以及42露出的状态下组装断路器1。
45.图3以及4示出了断路器1的动作的概略。图3示出了常温状态下的断路器1的动作。在通常的充电或放电状态下，热致动元件5维持反向翘曲前的初始形状。通过利用弹性部44将可动触点41向固定触点21侧按压，从而可动触点41与固定触点21接触，断路器1的固定片
2与可动片4成为能够导通的状态。
46.如图3所示，热致动元件5也可以与导通状态的可动片4的突起44a以及突起44b分离。由此，可动触点41与固定触点21的接触压力提高，两者间的接触阻力降低。
47.图4示出了异常的高温状态下的断路器1的动作。当断路器1成为高温状态时，达到动作温度的热致动元件5反向翘曲而与可动片4的弹性部44接触，弹性部44被上推而使固定触点21与可动触点41分离。此时，在固定触点21与可动触点41之间流动的电流被阻断。
48.当断路器1的高温状态消除时，热致动元件5返回至恢复温度，复原为原来的初始形状。然后，通过可动片4的弹性部44的弹性力，可动触点41与固定触点21再次接触，电路解除阻断状态，恢复到图3所示的导通状态。
49.如图1所示，在电路100中，在与电力线13电独立的监测线14上串联连接有断路器1。由此，电力线13的大电流不会流入断路器1。因此，无需使用与大电流对应的高容量的断路器，就能够检测作为热源的电池单元111的温度，能够提高电力线13的安全性。
50.在电力线13中设置有电流阻断器件130。电流阻断器件130设置于电力线13中电源11的正极侧，但也可以设置于负极(接地)侧。
51.电流阻断器件130串联连接于电力线13，在电力线13产生过电流等异常时，将电力线13阻断。电流阻断器件130保护电池单元111、电动发电机120以及电力线13等免受电路100的异常影响。
52.在电流阻断器件130，应用接触器131等器件。接触器131例如使用线圈等产生的电磁力来将开关(接点)进行开闭。当接触器131内的开关打开时，电力线13的电流被阻断。由此，保护电池单元111、电动发电机120以及电力线13等免受电路100的异常影响。
53.本实施方式的接触器131基于设置于监测线14的断路器1的动作，将电力线13阻断。由此，相互电独立的监测线14与电力线13协同动作，对电池单元111、电动发电机120以及电力线13等进行保护。
54.本实施方式的电路100包括控制电流阻断器件130的控制部150。更具体而言，控制部150对向接触器131的线圈等供给的电流(即，用于使接触器131内的开关开闭的电流)进行控制。在本实施方式中，作为控制部150，应用了所谓的bmu(battery management unit：电池管理单元)。
55.控制部150监视基于断路器1的动作而变动的监测线14的电阻值。监测线14的电阻值根据施加于监测线14的电压和在监测线14中流动的电流来计算。例如，通过对监测线14施加恒定电压，检测在监测线14中流动的电流，从而来计算上述电阻值。此外，也可以通过在监测线14中流动恒定电流，检测施加于监测线14的电压，从而来计算上述电阻值。
56.在监测线14的电阻值大于给定阈值时，可以认为任意一个电池单元111成为过热状态，与其相邻的断路器1进行了动作(即可动触点41从固定触点21分离)，此时，控制部150控制接触器131，将电力线13的电流阻断。
57.图5示出了3个电池单元111当中例如由阴影线所示的中央的电池单元111异常发热时的电路100的动作。当中央的电池单元111异常发热时，与其相邻的断路器1进行动作，将在监测线14中流动的电流阻断。由此，监测线14的电阻值增加。检测到监测线14的电阻值大于给定阈值的情况的控制部150向接触器131发送控制信号，将电力线13的电流阻断。由此，中央的电池单元111的发热也收敛，从而确保电路100的安全性。
58.此外，控制部150也可以构成为基于在电力线13中流动的电流，来控制电流阻断器件130。在电力线13中流动的电流例如由电流检测部170检测。电流检测部170相对于电力线13上的电流阻断器件130以及电动发电机120串联连接。
59.电流检测部170将与所检测到的电流相当的电信号输出到控制部150。控制部150例如在电流检测部170检测到的电流超过给定阈值的情况下，控制电流阻断器件130，将在电力线13中流动的电流阻断。通过这样的结构，能够进一步提高电路100的安全性。
60.此外，控制部150也可以构成为基于电源11的两端电压来控制电流阻断器件130。电源11的两端电压由电压检测部160检测。电压检测部160例如与电动发电机120并联连接。
61.电压检测部160将与所检测到的电压相当的电信号输出到控制部150。控制部150例如在电压检测部160检测到的电压超过给定阈值的情况下，控制电流阻断器件130，将在电力线13中流动的电流阻断。通过这样的结构，能够进一步提高电路100的安全性。
62.在图1所示的电路100中，控制部150对在电力线13中流动的电流、电源11的两端电压以及热源(电源11)的温度进行监视，在其中任意一者发生了异常时，控制电流阻断器件130而使得将在电力线13中流动的电流阻断。由此，能够进一步提高电路100的安全性。
63.图6是作为电路100的变形例的电路100a的电路图。关于电路100a当中的以下未说明的部分，能够采用上述电路100的结构。
64.在电路100a中，变更了电池单元111以及断路器1的配置。在电路100a中，以横跨多个电池单元111之间的方式配置有断路器1。由此，断路器1的个数减少，能够减少监测线14的制造成本。此外，由于中央的电池单元111的发热通过2个断路器1来监查，因此监测线14的可靠性提高。
65.图7是作为电路100的另一变形例的电路100b的电路图。关于电路100b当中的以下未说明的部分，能够采用上述电路100的结构。
66.在电路100b中，变更了断路器1的配置而使得能够监视负载12的温度作为热源的温度。在电路100b中，以与电动发电机120相邻的方式配置有断路器1。由此，电动发电机120的发热通过断路器1来监查，因此电路100b的安全性提高。
67.电路100b能够与电路100或电路100a适当组合。由此，能够通过监测线14来监视电源11以及负载12的温度作为热源的温度，对电力线13进行控制。
68.在电路100等中，可动触点41从固定触点21分离的高温状态下的断路器1(参照图4)的两端电阻优选为1kω以上。由此，能够更准确地进行控制部150对热源温度的异常检测。
69.在电路100等中，可动触点41与固定触点21接触的常温状态下的断路器1(参照图3)的两端电阻优选为100mω以下。由此，能够更准确地进行控制部150对热源温度的异常检测。
70.以上，对本发明的电路100等详细进行了说明，但本发明并不限定于上述的具体的实施方式，能够变更为各种方式来实施。即，电路100只要如下构成即可：其是至少包括电源11和负载12的电路，包括用于将来自电源11的电力供给到负载12的电力线13、以及与电力线13电独立并用于检测热源的温度的监测线14，在监测线14上串联连接有断路器1，该断路器1具备：固定触点21；可动片4，具有可动触点41并将可动触点41向固定触点21按压而使其接触；以及热致动元件5，通过随着温度变化而变形，从而使可动片4工作而使得可动触点41
从固定触点21分离。
71.因此，例如，也可以构成为控制部150检测到热源温度的异常时，限制在电力线13中流动的电流的大小。这样的电路100等通过取代电流阻断器件130而应用对在电力线13中流动的电流的大小进行可变控制的器件来实现。
72.此外，断路器1也可以是可动片4被分割为构成端子42的部件和构成弹性部44的部件的方式。在该情况下，例如，构成端子42的部件的一部分以露出于壳体主体7的内部空间的方式嵌件成型于壳体主体7，并通过焊接等与弹性部44的基端部接合。符号说明
73.1断路器4可动片5热致动元件11电源12负载13电力线14监测线21固定触点41可动触点100电路130电流阻断器件141电流阻断器件150控制部。