本發明涉及一種過熱保護裝置，尤其涉及一種用于新能源汽車的輔助過熱保護裝置。

背景技術：

溫度失控將造成火災、爆炸等嚴重后果，過熱保護，指溫度超過某一閥值時就啟動相應的保護功能。目前過熱保護一般使用熱敏感的電子元件或者雙金屬片來組建過熱保護電路，實現過熱保護的功能，具有智能化、可重復使用的優點，是目前的主流技術。但是電子元器件及雙金屬片存在可靠性問題，一旦失效將會造成嚴重后果。

新能源汽車是指采用非常規車用燃料作為動力來源，采用新技術、新結構的汽車。目前電動汽車是主流，它的優點是節約燃油能源、減少廢氣排放、效率高、噪聲低。新能源汽車的安全性一直是大家關注的熱點。據統計，2016年國內外共發生新能源汽車起火事故35起，涉事車輛共計46輛，行業安全問題十分突出，從起火原因來看，由自燃引發的事故為9起，占31％，可見由動力電池原因導致的自燃仍是新能源汽車起火事故的首要原因。動力電池起火的具體案例有電池過充電造成動力電池熱失控、電解液泄漏，引起短路，導致火災；有電芯電極連接處松動，繼而熱控片不起作用，導致電池發熱，從而發生火災的。如果能夠有一個輔助的可靠過熱報警系統，在常規控制系統失效時向安全管理系統提供過熱信息，將會提高電池系統整體安全性。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種成本低、適用性廣、結構簡單、布局合理、占用空間小、常溫可靠性及報警可靠性高、響應速度快、誤觸率低的過熱保護裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種過熱保護裝置，包括塑料元件和彈性輔助組件，所述的彈性輔助組件包括支座和一端連接在支座上的彈簧，所述的塑料元件連接在支座與彈簧之間使彈簧處于蓄能狀態，并在過熱時受拉斷裂，使彈簧釋放能量，所述的彈簧及支座上均設有用于與報警器連接的電極，兩個電極在彈簧釋放能量時接觸，接通報警器。

作為優選的技術方案，所述的支座包括一呈“匚”字型的支座本體，所述的支座本體由連接板及設置在連接板兩端的第一翼板和第二翼板組成，所述的彈簧和塑料元件設置在支座圍成的半包圍狀空間內。

作為優選的技術方案，所述的彈簧包括板彈簧或螺旋彈簧；

當所述的彈簧為板彈簧時，板彈簧的一端固定在連接板和第一翼板的連接處，兩個電極分別設置在板彈簧及第一翼板上，塑料元件設置在板彈簧和第二翼板之間，使板彈簧處于朝向第二翼板彎曲的蓄能狀態；

當所述的彈簧為螺旋彈簧時，螺旋彈簧的一端連接在第一翼板的內側面上，兩個電極分別設置在螺旋彈簧的另一端和第二翼板的內側面上，塑料元件穿設在螺旋彈簧中，塑料元件的一端固定在第一翼板上，塑料元件的另一端與螺旋彈簧上設有電極的一端連接，使螺旋彈簧處于壓縮的蓄能狀態。

作為優選的技術方案：

當所述的彈簧為板彈簧時，所述的板彈簧及第一翼板均采用金屬材質，并且分別作為一個電極，并且板彈簧的自由端和第一翼板的自由端均設有凸起部；

當所述的彈簧為螺旋彈簧時，所述的第二翼板采用金屬材質，并作為一個電極。

作為優選的技術方案，所述的塑料元件的兩端均設有連接部，所述的連接部與支座和彈簧可拆卸連接。

作為優選的技術方案，所述的塑料元件呈長柱狀、啞鈴狀、多層薄膜狀或絲束狀。

作為優選的技術方案，所述的塑料元件呈長柱狀或啞鈴狀，當塑料元件呈長柱狀時，側面有至少一個缺口，作為過熱熔化時的易斷點。

作為優選的技術方案，所述的塑料元件呈多層薄膜狀或絲束狀；

當塑料元件呈多層薄膜狀時，所述的塑料元件包括多片平行設置的塑料薄膜，相鄰兩片塑料薄膜間隔有間隙；

當塑料元件呈絲束狀時，所述的塑料元件包括多根塑料纖維絲，各塑料纖維絲之間隔有間隙。

作為優選的技術方案，相鄰塑料纖維絲之間的間隙的寬度大于塑料纖維絲的直徑。有利于空氣與各塑料纖維絲的接觸。

作為優選的技術方案，所述的塑料元件采用熔化溫度與設定的過熱溫度相匹配的塑料材料，所述的塑料材料包括聚己內酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍或聚甲醛。

本發明的塑料元件的材料根據其所應用的工況溫度要求選擇不同熔化溫度的塑料材料，如聚己內酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍或聚甲醛等，也可以通過共混、填充、交聯、增強、共聚等工藝，得到所需熔化溫度的塑料材料。

作為優選的技術方案，所述的塑料材料中還含有增強纖維，所述的增強纖維包括玻璃纖維或碳纖維。

作為優選的技術方案，增強纖維一般采用短切纖維的形式。避免對裝置的報警可靠性造成影響。

本發明的工作原理為：彈簧預先固定一定的變形量，利用塑料元件為彈簧的蓄能提供支撐，當周邊溫度上升到塑料元件的熔化溫度時，塑料元件熔化，失去支撐作用，彈簧釋放能量，彈性輔助裝置產生動作，使兩個電極接觸連接，從而接通報警器電路，從而能夠輸出報警信號。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明零部件少，結構簡單，可靠性高，成本低。

(2)支座采用呈“匚”字型的半包圍的結構，不僅結構簡單，而且能對其中的彈簧和塑料元件進行有效的保護(特別是采用螺旋彈簧，并將塑料元件穿設在螺旋彈簧內時)。彈簧和塑料元件布局合理，有效利用了“匚”字型支座內的空間，結構緊湊，能夠有效減小裝置的占用空間。

進一步地，通過將彈簧或支座的某部分本身作為一個電極，能夠進一步減少零部件數量，提高結構的緊湊性。

(3)本發明采用開放式的結構，有利于空氣與塑料元件的接觸，過熱時熱量能夠有效傳遞至塑料元件，提高了裝置的報警可靠性。

(4)本發明的塑料元件平時處于受拉狀態，過熱時，受拉斷裂，彈簧釋放能量，可靠性高。

進一步地：

當塑料元件呈多層薄膜狀或絲束狀的形式時，能夠有效增大塑料元件與空氣的接觸面積，提高塑料元件對溫度的敏感性，進而有利于提高裝置的響應速度和報警可靠性。而且這種情況下，在不影響裝置的響應速度和報警可靠性的同時，塑料元件可以通過采用較多的薄膜層數或塑料纖維絲數，具備較大的強度冗余，增強常溫下塑料元件的強度，防止誤觸發，提高裝置的常溫可靠性。

當塑料元件采用啞鈴狀或帶缺口的長柱狀時，具有易斷點，能夠提高響應速度和報警可靠性。

(5)通過將連接部與支座和彈簧可拆卸連接(例如通過卡接連接或螺釘連接)，設計成易更換的結構形式，使塑料元件可以作為耗材更換，實現多次重復使用，同時，一個彈性輔助組件也可以通過更換不同的塑料元件，實現對不同工況溫度的匹配，能夠有效降低成本和提高裝置的適用性。

(6)塑料元件通過增強纖維增強后，不影響材料的熔點，但是可以提高材料在低溫時的強度，克服塑料元件的長期蠕變現象，在塑料元件直徑較小的情況下，便可以保證在常溫下具有較強的強度，不會意外斷裂誤觸發，提高了裝置的可靠性，減少了塑料元件的使用量，降低了成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的結構示意圖；

圖2為本發明實施例2的結構示意圖；

圖3為本發明實施例3中的塑料元件的結構示意圖；

圖4為本發明實施例4中的塑料元件的結構示意圖。

圖中，1為彈簧，2為塑料元件，21為塑料薄膜，22為塑料纖維絲，31為連接板，32為第一翼板，33為第二翼板，4為連接部，5為電極。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

一種過熱保護裝置，包括塑料元件2和彈性輔助組件，彈性輔助組件包括支座和一端連接在支座上的彈簧1，塑料元件2連接在支座與彈簧1之間使彈簧1處于蓄能狀態，并在過熱時受拉斷裂，使彈簧1釋放能量，彈簧1及支座上均設有用于與報警器連接的電極5，兩個電極5在彈簧1釋放能量時接觸，接通報警器。

塑料元件2的材料根據其所應用的工況溫度要求選擇不同熔化溫度的塑料材料，如聚己內酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍或聚甲醛等，也可以通過共混、填充、交聯、增強、共聚等工藝，得到所需熔化溫度的塑料材料。

本實施例中的支座包括一呈“匚”字型的支座本體，支座本體由連接板31及設置在連接板31兩端的第一翼板32和第二翼板33組成，彈簧1和塑料元件2設置在支座圍成的半包圍狀空間內。其中，彈簧1為板彈簧，板彈簧的一端固定在連接板31和第一翼板32的連接處，兩個電極5分別設置在板彈簧及第一翼板32上，塑料元件2設置在板彈簧和第二翼板33之間，使板彈簧處于朝向第二翼板33彎曲的蓄能狀態。

本實施例的過熱保護裝置用于最高控制溫度為50℃的倉庫，作為輔助的過熱信號源。倉庫主要溫度控制系統為使用熱敏傳感器采集熱溫度信號的通風設備，系統溫度低于50℃時，說明主控的溫度控制系統正常運行；當溫度超過50℃時，說明原有的溫度控制系統失效。本過熱保護裝置結構如圖1所示，設定裝置觸發溫度為60℃左右，使用聚己內酯材料的塑料元件2，當溫度到達60℃時，塑料元件2熔斷，過熱保護裝置工作，兩個電極5接觸，發出報警信號，提醒系統采取必要措施。

本實施例的板彈簧及第一翼板32均采用金屬材質，并且分別作為電極b和電極a，板彈簧的自由端和第一翼板32的自由端均設有凸起部，方便兩個電極的接觸。電極a和電極b通過導線與報警器連接。考慮到60℃左右的使用工況溫度，使用聚己內酯材料的塑料元件2，并加工成啞鈴狀。塑料元件2兩端設置有螺紋孔。通過螺釘將塑料元件2與電極b及支座的第二翼板33連接固定，板彈簧(即電極b)被彎曲，電極a和電極b狀態為分離。

使用過程如下：

(1)電極a(板彈簧)和電極b(第一翼板32)初始狀態為接觸。

(2)通過螺釘將塑料元件2的兩端與電極b及第二翼板33連接固定，板彈簧被彎曲，電極a和電極b狀態為分離。

(3)當溫度到達60℃，塑料元件2熔斷，板彈簧釋放能量，形狀復原，電極a和電極b狀態為接觸。報警器發出信號，提醒采取必要措施。

(4)重復步驟(2)，實現裝置的復用。

實施例2

一種過熱保護裝置，包括塑料元件2和彈性輔助組件，彈性輔助組件包括支座和一端連接在支座上的彈簧1，塑料元件2連接在支座與彈簧1之間使彈簧1處于蓄能狀態，并在過熱時受拉斷裂，使彈簧1釋放能量，彈簧1及支座上均設有用于與報警器連接的電極5，兩個電極5在彈簧1釋放能量時接觸，接通報警器。

本實施例中的支座包括一呈“匚”字型的支座本體，支座本體由連接板31及設置在連接板31兩端的第一翼板32和第二翼板33組成，彈簧1和塑料元件2設置在支座圍成的半包圍狀空間內。其中，彈簧1為螺旋彈簧，螺旋彈簧的一端連接在第一翼板32的內側面上，兩個電極5分別設置在螺旋彈簧的另一端和第二翼板33的內側面上，塑料元件2穿設在螺旋彈簧中，塑料元件2的一端固定在第一翼板32上，塑料元件2的另一端與螺旋彈簧上設有電極5的一端連接，使螺旋彈簧處于壓縮的蓄能狀態。

本實施例用于電動汽車動力電池，作為輔助的過熱信號源。電池系統正常工作時由熱敏傳感器采集熱溫度信號反饋給溫度控制系統來實時監測溫度，控制電池溫度不超過80℃。本實施例過熱保護裝置使用改性的聚氯乙烯作為塑料元件，材料的熔點為90℃，本實施例的過熱保護裝置平時處于待工作狀態，當動力電池系統由于傳感器損壞、接頭松動等因素造成溫度控制失效時，電池溫度失控，超過80℃，當溫度到達90℃時，塑料元件熔斷，過熱保護裝置工作，電極的兩部分接觸，發出報警信號，提醒系統采取必要措施。增加本實施例的過熱保護裝置可以提高電動汽車動力電池的系統安全性。

本實施例過熱保護裝置如圖2所示，本實施例的螺旋彈簧的一端連接一個電極b，另一端連接第一翼板32。第二翼板33采用金屬材質，并作為電極b。電極a和電極b通過導線與報警器連接。考慮到某電池系統最高控制溫度為80℃，本過熱保護裝置使用改性聚氯乙烯材料的塑料元件，并加工成長柱狀，裝置觸發溫度為90℃左右。塑料元件2兩端設置有卡口。通過卡口將塑料元件2的兩端分別與電極b及第二翼板33連接固定。

使用過程如下：

(1)電極a和電極b(第二翼板33)初始狀態為接觸。

(2)通過卡口將塑料元件2的兩端與電極b及支座一端連接固定，螺旋彈簧被壓縮，電極a和電極b狀態為分離。

(3)電池系統溫度低于80℃時，說明主控的溫度控制系統正常運行；當溫度超過80℃時，說明原有的溫度控制系統失效，當溫度繼續上升達到90℃時，塑料元件2熔斷，螺旋彈簧釋放能量，變形回復，電極a和電極b狀態為接觸。報警器發出信號，提醒系統采取必要措施。

(4)重復步驟(2)，實現裝置的復用。

實施例3

本實施例與實施例2基本相同，不同之處在于，本實施例中的塑料元件2呈多層薄膜狀，包括多片平行設置的塑料薄膜21，相鄰兩個塑料薄膜21間隔有間隙，如圖3所示。

實施例4

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于，本實施例中的塑料元件2呈絲束狀，包括多根塑料纖維絲22，各塑料纖維絲22之間隔有間隙，如圖4所示，本實施中的相鄰塑料纖維絲22之間的間隙的寬度大于塑料纖維絲22的直徑。有利于空氣與各塑料纖維絲的接觸。

實施例5

本實施例與實施例2基本相同，不同之處在于，本實施例的長柱狀塑料元件2的側面有至少一個缺口，作為過熱熔化時的易斷點。

實施例6

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于，本實施例中的塑料材料中還含有增強纖維，該增強纖維一般采用短切纖維，可以采用玻璃纖維或碳纖維等。