专利名称：交通工具电气保护装置及利用该装置的系统的制作方法
技术领域：
所揭示的系统涉及电气装置，更加具体地，涉及电气装置的保护。
背景技术：
交通工具，比如小汽车、货车、娱乐车、摩托车、牵引货车、居住式旅行车、三轮车、雪上车、汽艇、航空器及其他交通工具，均各自包括电气装置。通常，这些电气装置由车载(on-board)电池供电。一般电池以化学形式存储能量，在要求时释放为电。电力由交通工具点火系统所用以起动发动机，并可为灯和其他附件供电。此外，如果交流发电机皮带发生故障，电池有可能还需要为交通工具的全部电气系统供电一小段时间。汽车电池通常为12伏直流电，并且供电范围相当宽。
通常按冷起动电流强度对汽车电池的额定值进行设定，该冷起动电流强度为电池在华氏零度下，供应一定量的电流达30秒钟、而没有下降到规定的截止电压(其为制造商规定且其范围从7.2伏到10.5伏)之下的性能。用于汽车电池的冷起动电流强度的范围为从大约500安到大约1500安。此外，用于摩托车、机动自行车以及其他小型交通工具中的较小的电池可提供低至二十五安的电流强度。
随着越来越复杂的电气系统放入到汽车内，将需要增加对这些系统内的这些装置进行保护、以及对汽车电池进行保护。另外，开发激励36伏电池、以作较高电压负载之用的42伏汽车发电机的工作项目正在进行中。随着电池电压的增高，潜在性损坏也会增大。因此，理想为提供一种装置，其中所述装置在发生短时的电路过电流情况时保护交通工具的电气系统。
与比如汽车电池的交通工具电池相关的另一问题为甩负载。汽车主电池线在为一些潜在性损害瞬变情形的源头，包括甩负载。当从发电机或交流发电机到电池的连接断掉时，则发生甩负载的其中一种形式。发电机在该时间继续提供电力，并且由于电池并未连接到发电机上，因此电力流入调压器而造成电压上升。机械发电机通常需要几百毫秒时间以使过压情况处于控制之下，但是在该时间当中电压有可能升高至200伏。当电池缆线忽然与电池断开连接，则发生甩负载的另一形式。此种情况可由于交通工具电气系统内的惯性能量而造成连接到电池上的电子零件的过度负荷。因此，由于甩负载所造成的过电压，存在对连接到电池上的交通工具进行保护使其免遭危险的需要。
另外，由于在汽车中将电子器件加入到传统型机械装置上，因此一旦发生事故或其他类型的灾难性交通事件，比如着火，则增大了潜在性的危险。理想为一旦发生此类事件，即中断通到许多电气部件上的电力。例如，现在许多汽车燃料系统通过电子手段控制。理想为一旦发生事故或灾难性事件，即断开通到燃料系统上的电力，以使燃料流动停止，并使损伤和损坏最小化。此外，事故可经常造成电线导体暴露，其中暴露的电线接着会接触到交通工具底盘并造成短路。短路进而使得电气绝缘体变热以及熔化，从而潜在性地造成着火。因此，对装置来说，存在中断通到某些特定交通工具电气部件上的电力的需要。另一方面，理想为一旦发生事故或灾难性事件，维持通到交通工具的其他部件及功能件上的电力，比如汽车闪光灯、门锁、无线电话等等。因此，装置也应当满足该需要。
发明内容
本发明提供一种交通工具电气保护装置。该装置能够可拆除地接附到电源上，比如交通工具电池。在一实施方式中，保护装置可拆除地安装到交通工具电池的外部。在另一实施方式中，则使保护装置与电池一体性地保持在一起。在任一种情况中，保护装置可具有永久性或者可替换性的熔断元件。也就是说，在各个实施方式中，一旦熔断元件断开，则可对熔断件、保护装置或利用该装置的电力供应源进行替换。如文中所述，可供选择地，可对过电流保护装置进行重新设定。
为了进行本公开，术语“交通工具”包括但不限于汽车、摩托车、牵引货车、居住式旅行车、娱乐车、三轮车、机动自行车、摩托艇、航空器及其组合。另外，术语“电源”包括但不限于电池、燃料电池、太阳能装置和发电机。此外，尽管贯穿整个公开使用了术语“熔断件”和“熔断元件”，但是本发明明确不受限于金属熔断元件，而是包括其他类型的过电流保护装置，包括可重新设定的过电流装置。一种这样的可重新设定的过电流装置为正温度系数(“PTC”)装置。
将保护装置联结到电源的正极和负极端子上。装置包括电连接到正极端子上的正极接头、电连接到负极端子上的负极接头以及定位于正极和负极接头之间的负载接头。在一实施方式中，熔断元件电连接在正极和负载接头之间。将熔断元件的额定值设定成任何合适的电流强度，比如20安到2000安。
设置切换装置，而且所述切换装置能够选择性地将负极端子电连接到负载接头。交通工具的负载负线电连接到电源的负极端子上。交通工具的主负载正线(即连接到理想为受熔断保护的装置上的负载线)连接到受熔断保护的负载端子上、而不是连接到电源的正极端子上。该配置使得熔断元件能够在以下情形下断开(i)当电力引入值(power draw)超过额定电流强度时；或(ii)当切换器件闭合时，即在负载/正极端子和负极端子之间造成短路、直到熔断元件断开为止。
一旦指示出发生汽车事故或其他灾难的情况，切换器件即得到启动。例如，一旦气囊打开，切换器件即可得到启动。当该情形发生时，信号从气囊、气囊传感器或气囊控制器被传送到切换器件。切换器件可以是多种不同类型切换器中的一种。术语“切换器件”包括但不限于可控硅整流器(“SCR”)、旋臂臂螺线管、平移臂螺线管、继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)及其任意组合。
优选地，切换装置连接到感应器上，以减缓施加到切换器上的电流的上升速率，从而使得切换器能够按设计闭合。可将感应器制成螺旋状金属件。感应器可由与熔断元件相同的金属件制成、或由不同的金属件制成。
因而，连接到受熔断保护的负载线上的每一个电气负载部件均受过电流保护，并且一旦发生事故或灾难性事件时，即会断电。而小汽车内某些特定的电气部件(如灯)则被认为在发生灾难性事件或事故时还需要操作。因此，在一实施方式中，第二负载线将所述这些不受熔断保护的负载绕过熔断元件而连接到正极端子上。
为抵抗甩负载，使过电压或中间电阻状态装置电连接在负极接头和负载接头之间，作为限压器，其中所述装置允许一些甩负载电流流过保护装置、但不足于使元件断开。该过电压装置本质上提供两个功能(i)抑制电压使其处于所想要的电压值，如十五到六十伏或更高；(ii)限制流过装置的电流量。如果发生源于甩负载情况的电压尖峰，如发电机与电池变成断接或导体与电源变成断接，则过电压装置沿着负载正线抑制任何电压尖峰的产生，并且使得电压尖峰能够流过整个过电压保护装置而耗散到电源的负极端子上，并最终耗散到地面或交通工具底盘上。在一实施方式中，保护装置加倍，从而当作甩负载保护装置。
为实现上述目的，在一实施方式中，所提供的电气保护装置包括一配置成联结到电源正极端子上的正极接头；一配置成联结到电源负极端子上的负极接头，其中，对正极和负极接头的其中一个进行配置、使其被放置成与第一负载线处于电流通状态；一配置成联结到第二负载线上的负载接头；一电连接到正极和负极接头的其中一个上的熔断元件；以及一电连接到负极接头和负载接头的其中一个上的切换器件。
保护装置可安装在电源的内部或外部。熔断元件可以被替换。切换器件可以是可控硅整流器(“SCR”)、螺线管、继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)、和/或任何其他合适的切换装置。优选地，保护装置包括电连接到负极接头和负载接头上的甩负载保护装置。甩负载装置释放掉负载部件的电压。甩负载保护装置可以是瞬变电压抑制(“TVS”)二极管、硅雪崩二极管(“SAD”)、多层变阻器(“MLV”)、金属氧化物变阻器(“MOV”)、和/或任何其他合适的甩负载保护装置。
优选地，切换器件通过信号源操作。信号源可以来自气囊、气囊传感器、气囊控制器、热传感器、运动传感器、冲击传感器、燃料传感器、压力传感器、液体传感器和/或任何合适的信号源。示例性受保护的负载部件包括一旦紧急时应当关掉的电池缆线、喷油器、发动机风扇、起动器、加热器、压缩机、和/或任何其他部件。示例性不受保护的负载部件包括一旦紧急时应当保持打开的电力锁定装置(如门)、闪光灯、电动车窗马达、通信装置(如无线电话)、和/或任何其他部件。
图1为示出利用示例性交通工具电气保护装置的汽车电气系统的一个实施方式的立体图；
图2为示出利用一体性安装的交通工具电气保护装置的汽车电气系统的另一实施方式的立体图；图3为显示出一示例性交通工具电气保护装置的电路示意图，其中熔断元件和受熔断保护的接触端子放置在电池的正极侧；图4为显示出一示例性交通工具电气保护装置的电路示意图，其中熔断元件和受熔断保护的接触端子放置在电池的负极侧；图5为示出利用一示例性交通工具电气保护装置的汽车电气系统的另一实施方式的立体图；图6为示出如图5所示的示例性交通工具电气保护装置的立体图；图7为示出如图5所示的示例性交通工具电气保护装置的立体图，图中显示了螺旋状感应器和熔断组件；图8为示出如图5所示的示例性交通工具电气保护装置的正视图，图中显示了螺旋状感应器和切换器件。
具体实施例方式
现参看附图，尤其是图1，图中以系统10示出了用在交通工具电气系统上的电气保护装置的一个实施方式。系统10包括电源12，比如电池，具有壳体14。正负极端子16a和18a分别从壳体14上伸出。在所示出的实施方式中，端子16a和18a垂直向上延伸，然而，端子可从壳体14上沿着任何合适的方向延伸。将电气保护装置20装配到导体16a和18a上。保护装置20包括与电源12的正极端子16a处于电连通状态的正极接头22。保护装置20还包括与负极端子18a形成电接触的负极接头24。在所示出的实施方式中，装置20包括放置在接头22和24之间的负载接头26。
负荷接头26包括或形成有负荷端子28。在一实施方式中，相对于端子16a和18a的形状，负荷端子28可具有不同的以及独特的形状或尺寸。如下将进行更加详细的论述，不同的形状有助于防止负载线的错误连接。
熔断元件30设置在接头22和26之间。在一实施方式中，熔断元件30为横截面积小于接头22和26的面积的弯曲或直的金属件，其在端子16a和18a之间形成电连接弱点，一旦发生过电流则造成电连接在熔断元件30处断开。接头22、24和26可由与熔断元件30相同或者不同的材料或金属构成。这些接头或元件的其中任一个或多个可以是铜、铜合金、锌或任何其他合适的金属，比如银、金、锡、焊料及其任意组合或合金。此外，能够使这些接头或元件的其中任一个或多个具有镀层，如镀银铜、镀银锌、镀锡铜、镀锡锌或多层镀层。熔断元件30还可由两种相异的金属制成。一旦发生过电流，则一种金属将扩散到另一种金属内、从而形成具有更高电阻的合金，由此降低断开熔断元件30所需的温度。在获得具有所想要的或所限定的电流额定值的熔断元件这方面上，较低温度金属32提供额外的调节控制作用。
对于术语“交通工具”上述可能含义中的每一种，将熔断元件30的额定值设定成任何合适的交通工具电力供应源的电流额定值。电流强度额定值的范围从大约20安到大约2000安，但可将其配置成更高或更低的电流强度。在典型的机动车应用中，电流上限值为大约50安到大约500安。
在一替代的实施方式中，保护装置20包括以虚线显示的电极32，其电连接到同样以虚线显示的可替换熔断件34上。电极32和可替换熔断件34可用以替代熔断元件30或者作为所述熔断元件30的补充。实际上，名称为《多元件熔断件配置》的美国专利申请第10/090,896号描述了类似的配置类型，其中所述专利申请转让给本发明的受让人，且其全部内容通过引用而结合在本申请中。也就是说，能够在初始时设置熔断元件30，其中不需要或不使用替换熔断件34。在熔断元件30断开后，将替换熔断件34插入到电极32中、以在接头22和接头26之间重新形成连接。可供选择地，不设置熔断元件30，而是在初始时使用熔断件34、以形成所述接触。进一步可供选择地，不使用电极32和熔断件34，而在元件30断开后替换掉装置20。
在一可供选择的实施方式中，在印刷电路板(“PCB”)上制作出保护装置20。在该情况下，熔断元件30包括一条或多条沿着电路板在接头22和26之间延伸的PCB迹线，其自身为设置在PCB上的铜或其他金属。
如所示出，电源12和保护装置20可拆除地电连接到数条负载线上。具体地，负载正线36连接到正极端子16a。负载负线40则连接到负极端子18a。在一实施方式中，这些物理连接同时也将保护装置20物理固定在位。可供选择地，通过独立接附机构(未显示)使保护装置保持在位。
负载线40为负级负载线，其从负极端子18a延伸到交通工具底盘或地面。在某些情况下，比如装有引入相对较高的电流量的起动器，则负载线40延伸到高电流部件、而不是底盘上。受熔断保护的负载线38从负载端子28延伸到打算受熔断元件30保护的交通工具内电气部件上。旁路负载线36从正极端子16a延伸到不打算受熔断元件30保护的交通工具内电气部件。将负载线36和38的端子导体构造成形状不同、以与不同形状的端子16a和28相适配，从而至少有助于避免将不打算受熔断元件30保护的电气部件连接到负载端子28上的可能性，反之亦然。
设置有切换器件50，以在接头24和26之间选择性地形成电连接。在所示出的实施方式中，切换器件50包括导体52和54，导体52和54可以是插塞式导体。在一实施方式中，一旦交通工具发生碰撞或灾难性事件，则切换器件50经由导体52和54接收来自交通工具部件的信号。例如，信号可从爆破的气囊、气囊传感器、气囊控制器、热传感器、运动传感器、冲击传感器、力传感器、燃料传感器、压力传感器、液体传感器及其组合流动到切换器件50。也就是说，多个不同类型的传感装置，单独地或以结合方式，可检测到是否已经发生了事故或其他类型的损害情况，并且随后将信号发送到切换器件50。
切换器件50可以是一旦接收外源信号即形成电接触的任何合适的器件。例如，切换器件50可以是可控硅整流器(SCR)、继电器(固态或机械)或MOSFET。在所示出的实施方式中，切换器件50是与电连接到接头26上的匹配元件56形成接触的摇臂式螺线管。图1所示为处于常开状态的切换器件50。一旦接收来自一个或多个远程事故传感源的信号，切换器件50促使臂58旋转并且与匹配元件56形成接触。图2所示为一可供选择的柱塞式切换器件150，其中，柱塞158以平移方式移动、从而与匹配元件156形成接触。
在一实施方式中，切换器件50为可控硅整流器(“SCR”)。只要集成栅极(integral gate)比集成阴极处于更低的电压，则SCR为常态非传导。如果栅极电压大于阴极电压(如一旦接收来自信号源的信号)，则SCR变成传导性(并可最终变成短路)，由此，使得电流能够从阳极流到阴极。进而使得电流能够流过电气保护装置20，而造成熔断元件断开。SCR相当适合于目前的应用，原因为(i)一旦启动SCR，则SCR继续导电；(ii)SCR倾向于在传导模式中出现故障(即故障短路而非故障断开)。
然而，旨在有启动信号(如电流的施加)时闭合的SCR和其他切换装置50可以在过电流和/或电压时故障断开。例如，如果SCR经受大的电流尖峰时，SCR可发生机械故障。优选地，使感应器31与切换器50串联连接，以防止该情形的发生。感应器31减缓施加到切换器50上的电流的上升速率，从而使得切换器能够按设计闭合。在一实施方式中，切换装置50两侧中的至少一侧机械偏向切换装置50的另一侧，以在切换装置闭合时，使切换装置50的两侧保持处于电接触。
在一实施方式中，切换器件50为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。金属氧化物半导体场效应晶体管利用了击穿电压，其中所述击穿电压为在该电压下反向偏压二极管被击穿的电压，从而使得显著的电流能够在源和漏极(drain)之间流动。在系统10中，金属氧化物半导体场效应晶体管在由信号源供应的特定电压下击穿，使得电流能够在端子16a和18a之间直接流动，从而造成熔断元件30断开。
如上所述，理想状况为一旦发生事故或灾难性事件时，中断通到交通工具电气系统上的电力。例如，一旦发生此类事件时可能需要对其进行保护的交通工具部件包括，但不限于，电池缆线、喷油器、发动机风扇、起动器、加热器、压缩机和任何其他部件，尤其是引入高电流的部件。另一方面，在事故或灾难性事件后会需要继续接收电力的部件可包括，但不限于，电力锁定装置(如门)、前灯、内灯、应急灯、自动车窗马达、通信系统(如移动电话、On-StarTM等等)以及潜在的其他部件。保护装置20使得能够具有这样的熔断/旁路配置。
某些电池设置有顶部安装端子，如显示为端子16a和18a，其他电池则设置有侧部安装端子，如以虚线显示为端子16b和18b。任一类型的端子可与文中所述的保护装置20一同使用。
如所示及所述，熔断元件30在第一情况下断开，即当要求过高的电流来自受熔断保护的负载线38时。由此，熔断元件30为连接到线38上的部件提供了过电流保护。熔断元件30还保护电源避免过度负荷。一旦发生交通工具事故或灾难性事件，熔断件30同样也在第二情况下断开，即当切换器件50接收到指示出所述事件的信号、以及闭合而在端子16a和18a之间形成直接连接时。应可理解，在可供选择的实施方式中，将装置20设置成仅具有过电流保护，或仅具有灾害或灾难性事件保护。
进一步可供选择地，以上保护类型的任意组合可以与由保护装置20所提供的第三保护类型即甩负载保护结合。如上所述，可通过一些交通工具内电子连接故障而造成交通工具甩负载的发生，比如交通工具发电机和电池之间的故障连接，或者切断导体的其中之一(如导体36、38或40)与其各自的端子(亦即端子16a、28和18a)的连接。在交通工具的电气系统中，甩负载可造成相当高的电压尖峰或瞬变(transient)的产生。
为了抵抗甩负载，将过电压保护装置60电连接到接头24和26上。过电压保护装置60抑制(clamps)由于甩负载而产生的电压尖峰，并且使得能够具有适中的电流量，如其量小于熔断元件的额定值，以经过电气保护装置20而流到负极端子18a、负载负线40以及最终流到交通工具底盘或交通工具的其它部分或非交通工具的地面上。过电压装置60可以是，但不限于，瞬变电压抑制(“TVS”)二极管、硅雪崩二极管(“SAD”)、多层变阻器(“MLV”)和金属氧化物变阻器(“MOV”)，所述器件的其中每一种均展现出具有、或对其进行选择而具有特定的抑制电压。
将过电压装置60的尺寸构造成、或对所述过电压装置60进行选择而使其电压超过(i)电源或(ii)电气系统的常规操作范围，如对于机动车电池和电气系统来说，分别超过12伏或14伏，但低于将潜在性对交通工具内部件造成损害的电压。对于过电压保护装置60，抑制电压的其中一个合适的范围为从大约十五伏到大约十六伏。确切地，本发明不受限于这样的范围，尤其对于当前正在进行的、开发36伏电池和42伏机动车发电系统的工作项目。此外，非交通工具类型的发电系统将会要求较低或较高以及有可能显著较高的抑制电压。
在常规操作中，如在没有甩负载情况存在时，过电压保护装置60具有高电阻率。过电压保护装置60的常规阻抗使得非常少的电流流过保护装置20。当电压瞬变或尖峰的确发生时，过电压保护装置60切换到受控及适中的电阻率，并且将尖峰抑制在合适的电压，这使得源于尖峰的能量能够经过保护装置20而耗散到交通工具底盘或者耗散到地面上。
如上所述，电气保护装置20可包括文中所述的不同类型的电气保护的任意组合，如果需要，包括仅提供甩负载保护)。然而，保护装置20能够提供过电压保护、灾难性事件或事故保护以及甩负载保护。
图1示出用于在熔断元件30断开后、对保护装置20进行替换或重新设定的一些实施方式，包括完全替换保护装置20或替换断开的可替换熔断件34，比如插片式熔断件。图2示出了一可供选择的系统110，其中，将一可供选择的装置120结合在一可供选择的电源112中。可供选择的装置120包括许多相同于如上所述的部件，并且编号相同，比如接头22、24和26。由于安装在电源112的壳体114的下面，这些接头以虚线显示。以实线显示的每一个部件则置于电源112的顶部上。
如上所述，熔断元件30电连接在接头22和26之间。对一可供选择的切换装置150进行定位，以与匹配的元件156形成电接触。匹配元件156接着经由感应器31连接到接头26上。与切换器件150并联放置的是过电压保护装置60，该过电压保护装置60提供甩负载保护，如上所述。电源还包括端子16a和18a，如上所述，并且可包括参照图1所述的、可供选择的侧部延伸的端子16b和18b。
端子16a和18a分别经由内导体116和118而分别电连接到装置接头22和24上。负载端子28也设置在电源的顶部上，并且经由导体128与接头26形成电连接。如前所述，负载端子28可具有不同于正极端子16a的形状，以防止不正当电连接。与以上所述相同的负载线36到40可与如图2所示的系统110联合使用。保护装置120还包括电极132，其中在第一熔断元件30断开时所述电极132接收替换熔断件34。可供选择地，不设置熔断元件30，而是在初始时使用熔断件或插片式熔断件34。进一步可供选择地，不使用电极132和熔断件34，其中，在熔断元件30断开后将电源112丢弃掉。
设置合适的观察窗口122，从而使得交通工具操作人员或技术人员可检测出熔断元件30已经断开。还能够使熔断元件30涂敷上合适的材料，其中所述材料由于热而蒸发、并且聚集在观察窗口上，以提供熔断元件30已经断开的进一步证据。
以类似方式对连接件160，比如插塞式连接件，进行设置并且将其放置成与切换器件150的信号导体152和154电接触。操作人员简单地将匹配信号线连接件(未示出)连接到连接件160中，从而使得切换器件150能够进行操作。装置120按与上述装置20相同的方式操作，并包括所有相同的可供选择的操作方式。
现参看图3和4，图中示出了用于本发明的保护装置的各种电气配置。出于说明目的，显示了与图1所示的系统10和装置20联合使用的电源12和部件。然而应可理解，显示在图3和4中的每一个可供选择部件可同样地应用到如图2所示的系统110和保护装置120上。
图3和4中的每一幅均示意性地包括具有代表性的正极接头22、负极接头24和负载接头26。另外，每一配置均包括象征性地显示为继电器的切换器件50。每一配置还包括与上述切换器件50并联操作的过电压保护装置60。此外，每一配置包括熔断元件30和感应器31。
所述配置还包括受熔断元件保护的负载66和不受保护的或旁通的负载68。这些负载分别指代希望受熔断件保护的、或者在交通工具事故或灾难性事件发生后保持有电的交通工具内电气部件。所述配置不同之处主要在于熔断元件30以及接触端子26的放置。然而，所述配置各自完全相同地操作，这说明本发明包括获得所指出的装置20的功能的任何配置。
图3示意性地示出了如图1所示的部件的配置。图4将熔断元件30、感应器31和接头26移动到负载66的负极侧上，从而使得两者均被定位在相对于正极接头22的、负载66相对的侧部上，并使得两者均与负极接头24处于直接电连通的状态。
图5-8示出了保护装置20的另一实施例。在图5中，保护装置20示意性地连接到电源12的侧部端子16b和18b上，比如机动车电池。如在图5-8所示的示例性配置中所显示，保护装置20包括熔断元件30和感应器31。在该实施例中，熔断元件30为挺直金属件，具有在电连接上形成弱点的减小的横截面积。当发生过电流情况时，熔断元件30永久断开。
在该实施例中，将感应器31制成螺旋状金属件。感应器31可由与熔断元件30相同的金属件制成，或由不同的金属件制成。任何合适的材料可用来制作感应器31。另外，感应器31可以为任何合适的形状。例如，可使用方形或矩形感应器。感应器31可以构造成电连接位于两个不同平面上的两个元件(如图所示)，或者可以实质上在一个单一的平面上构造出感应器31。在一实施方式中，感应器31或感应器31的一部分还起到熔断元件30的作用。
如图8所示，保护装置20还包括切换器件50。在该实施例中，切换器件50为SCR器件。螺旋状感应器31减缓了施加到SCR上的电流的上升速率，从而使得SCR“熔融”在一起、以形成永久闭合连接。
应可理解，对于所属领域的技术人员而言，针对文中所述的目前优选的实施方式进行各种变化和修改将是显而易见的。在不偏离本发明的精神和范围、以及在不减少其预期优点的情况下，可进行这样的改变和修改。因此，这些改变和修改预期将由权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种电气保护装置，包括一电联结到交通工具电池的第一端子以及电联结到第一负载线上的第一接头；一电联结到交通工具电池的第二端子以及电联结到第二负载线上的第二接头，该第二接头具有与第一接头不同的电极性；一电联结到第三负载线上的第三接头；一电联结到第一接头和第三接头上的熔断件，其中，所述熔断元件为第三负载线而不是为第一负载线提供过电流保护；一电联结到第二接头和第三接头上的切换器件，其中，如果切换器件闭合，则熔断元件断开第一接头和第三接头之间的连接。
2.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述第一接头包括一正极电接头，而所述第二接头则包括一负极电接头。
3.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述第一接头包括一负极电接头，而所述第二接头则包括一正极电接头。
4.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述切换器件通过一感应器电联结到第二接头和第三接头中的至少一个上。
5.根据权利要求4所述的电气保护装置，其特征在于，所述感应器和熔断元件由一个单一的金属件制成。
6.根据权利要求4所述的电气保护装置，其特征在于，将所述感应器制成一螺旋状金属件。
7.根据权利要求6所述的电气保护装置，其特征在于，所述感应器和熔断元件由一单一的金属件制成。
8.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述第一接头和第二接头具有第一形状，而所述第三接头则具有不同的第二形状。
9.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述切换器件具有第一侧和第二侧，并且所述第一侧机械偏向所述第二侧。
10.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述电气保护装置被配置成用于安装在交通工具电池的内部。
11.根据权利要求10所述的电气保护装置，其特征在于，所述电气保护装置包括位于熔断元件上方的观察窗口。
12.根据权利要求11所述的电气保护装置，其特征在于，所述熔断元件涂敷上有一材料，该材料可以受热而蒸发并且聚集在观察窗口上。
13.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述电气保护装置被配置成安装在交通工具电池的外部。
14.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述切换器件包括一装置，该装置选自于由以下装置组成的一组装置可控硅整流器(“SCR”)、螺线管、继电器和金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)。
15.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述电气保护装置包括一电连接到第二接头和第三接头上的甩负载保护装置。
16.根据权利要求15所述的电气保护装置，其特征在于，所述甩负载保护装置选自于由以下装置组成的一组装置瞬变电压抑制(“TVS”)二极管、硅雪崩二极管(“SAD”)、多层变阻器(“MLV”)和金属氧化物变阻器(“MOV”)。
17.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述切换器件一旦接收到来自信号源的信号即得到启动。
18.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，将所述熔断元件的额定值设定在20安到2000安之间。
19.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述熔断元件电连接到甩负载保护装置和切换器件上。
20.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述熔断元件电连接到第一接头和切换器件上。
21.根据权利要求1所述的电气保护装置，其特征在于，所述熔断元件通过一感应器电连接第一接头及切换器件上。
22.一种电源，包括一主体；从主体上伸出的正极和负极端子；及一电连接到正极和负极端子上的保护装置，该装置包括(i)一负载接头；(ii)一位于负载接头与正极和负极端子的其中一个之间的熔断元件；(iii)一切换器件，其被安置成一旦接收来自信号源的信号即造成熔断元件断开；(iv)一位于熔断元件和切换器件之间用于减缓施加到切换器件上的电流的上升速率的感应器。
23.根据权利要求22所述的电源，其特征在于，所述感应器和熔断元件由一单一的金属件制成。
24.根据权利要求22所述的电源，其特征在于，所述感应器被制成一螺旋状金属件。
25.根据权利要求24所述的电源，其特征在于，所述感应器和熔断元件由一单一的金属件制成。
26.根据权利要求22所述的电气保护装置，其特征在于，所述切换器件具有第一侧和第二侧，并且所述第一侧机械偏向所述第二侧。
27.根据权利要求22所述的电源，其特征在于，所述电源包括与切换器件并联安置的甩负载装置。
28.根据权利要求22所述的电源，其特征在于，所述正极和负极端子被配置成连接到一旁路负载线上，所述旁路负载线的操作独立于熔断元件。
29.根据权利要求22所述的电源，其特征在于，所述正极和负极端子为第一端子，并且所述电源还包括其操作独立于熔断元件的第二正极和负极端子。
30.根据权利要求22所述的电源，其特征在于，所述保护装置至少部分地位于主体的内部。
31.根据权利要求30所述的电源，其特征在于，所述熔断元件为可替换型。
32.根据权利要求30所述的电源，其特征在于，所述电源包括位于熔断元件上方的观察窗口。
33.根据权利要求32所述的电源，其特征在于，所述熔断元件上涂敷有一材料，该材料可以受热而蒸发并且聚集在观察窗口上。
34.根据权利要求22所述的电源，其特征在于，所述保护装置位于主体的外部。
35.根据权利要求34所述的电源，其特征在于，所述保护装置为可替换型。
36.根据权利要求34所述的电源，其特征在于，所述熔断元件为可替换型。
37.一种汽车电气系统，包括一电源；一电连接到电源上的保护装置，所述装置包括一熔断元件和一切换器件，其中所述切换器件可操作以在接收到来自信号源的信号时会使所述熔断元件断开；至少一个电连接到电源及所述保护装置并受到由熔断元件所提供的过电保护的第一负载部件；至少一个电联结到电源且其操作独立于所述保护装置的熔断元件的第二负载部件。
38.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括一个连接成用于减缓施加到切换器件上的电流的上升速率的感应器。
39.根据权利要求38所述的电源，其特征在于，所述感应器和熔断元件由一单一的金属件制成。
40.根据权利要求38所述的电源，其特征在于，所述感应器被制成螺旋状金属件。
41.根据权利要求37所述的电气保护装置，其特征在于，所述切换器件具有第一侧和第二侧，并且所述第一侧机械偏向所述第二侧。
42.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括一个可操作以释放掉第一负载部件的电压的甩负载器件。
43.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述信号源选自于由以下信号源组成的一组信号源气囊、气囊传感器、气囊控制器、热传感器、运动传感器、冲击传感器、燃料传感器、压力传感器、液体传感器及其任意组合。
44.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述第一负载部件包括电池缆线。
45.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述第一负载部件选自于由以下部件所组成的一组部件喷油器、发动机风扇、起动器、加热器、压缩机及其任意组合。
46.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述第二负载部件选自于由以下部件所组成的一组部件电力锁定装置、闪光灯、电动车窗马达、通信装置及其任意组合。
47.一种交通工具电力供应保护方法，包括接收一指示出紧急事件的信号；对接收信号作出响应而闭合切换器；对闭合切换器作出响应而断开熔断件；对断开熔断器作出响应而停止第一负载部件的电流供应；在断开熔断件后继续为第二负载部件供应电流。
48.根据权利要求47的方法，其特征在于，闭合切换器包括永久地闭合切换器。
49.根据权利要求47的方法，其特征在于，断开熔断件包括永久地断开熔断件。
50.根据权利要求47的方法，其特征在于，所述方法进一步包括甩负载保护的设置，所述甩负载保护用于释放掉积蓄在第一负载部件及第二负载部件中的能量。
51.根据权利要求47的方法，其特征在于，闭合切换器包括机械偏置切换器。
全文摘要
本发明提供一种电气保护装置。该装置能够可拆除地接附到电源上或者安装于电源的内部，例如交通工具如汽车的电池，并且该装置可以使用可替换的熔断元件。该装置包括一过电流保护元件，例如熔断元件，以及提供以下电气保护类型中的任何一个或多个(i)过电流保护；(ii)事故或灾难性事件的断电保护；以及(iii)甩负载保护。该系统可以配置成保护某些特定交通工具电气部件的过电流并允许其他部件独立于过电流保护进行操作。同时也示出和论述了利用该保护装置的系统和方法。
文档编号H02J7/00GK1910070SQ200480041017
公开日2007年2月7日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年11月26日
发明者威廉·P·布朗, 埃德温·詹姆斯·哈里斯, 杰弗里·约翰·里博迪 申请人:力特保险丝有限公司