PTC器件在配线系统中的应用技术方案

一种安装在，或者适合于安装在机动车、飞机、或者船舶中的电气配线系统，它包括 （１）电源联接装置，当安装配线系统时，其与一个电源的一个第一电极电连接，并且在最小载流点其载流量为Ｉ↓［ＬＩＮＫ］，和 （２）一组采用ＰＴＣ保护的分支电路，它们彼此并联电连接到电源装置上，并且它们中每个都包括 （ａ）一个分路ＰＴＣ电路保护器件（ＢＰＴＣ器件），其与电源联接装置电连接，和 （ｂ）至少一个细长的ＰＴＣ保护分路联接器件，其（ｉ）具有一个与ＢＰＴＣ器件连接的第一端和一个第二端，当安装配线系统时，该第二端与至少一个工作装置连接，及（ｉｉ）在最小载流点其载流量为Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］，在从０℃到８０℃之间的所有温度Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］小于Ｉ↓［ＬＩＮＫ］； 该ＢＰＴＣ器件具有（ｉ）一个通路电流（Ｉ↓［ＰＡＳＳ］），其值大于由所有工作装置产生的总的稳态电流（Ｉ↓［ＬＯＡＤ］），所说工作装置在安装配线系统时通过ＢＰＴＣ器件与电源电连接，和（ｉｉ）一个断路电流（Ｉ↓［ＴＲＩＰ］），在从０℃到８０℃之间的所有温度Ｉ↓［ＴＲＩＰ］都小于Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］； 从而，如果ＰＴＣ保护分路联接装置之一被无意地与电源的第一和第二电极直接连接，而其中没有连接任何一个工作装置，就会形成一个包含ＢＰＴＣ电路保护器件的故障电路； 其特征在于满足下列可选择条件中至少一个： （Ａ）在至少一个ＰＴＣ保护分支电路中，在从０℃到８０℃之间的所有温度Ｉ↓［ＰＡＳＳ］至少等于Ｉ↓［ＬＯＡＤ］的１．１倍，在从－４０℃到８５℃之间的至少一个温度处，Ｉ↓［ＰＡＳＳ］最大为Ｉ↓［ＬＯＡＤ］的１．３倍； （Ｂ）在至少一个ＰＴＣ保护分支电路中，在从０℃到８０℃之间的所有温度Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］至少等于Ｉ↓［ＴＲＩＰ］的１．１倍，在从－４０℃到８５℃之间的至少一个温度处，Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］最大为Ｉ↓［ＴＲＩＰ］的１．５倍； （Ｃ）ＰＴＣ保护分支电路的总数为ｐ，在从０℃到８０℃之间的所有温度，在ｑ个ＰＴＣ保护分支电路中，其中ｑ至少等于０．１ｐ，Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］等于或者小于Ｉ↓［２２］，其中Ｉ↓［２２］为横截面面积为０．３２４ｍｍ↑［２］（２２ＡＷＧ）的ＰＶＣ绝缘铜导线的Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］值；或者 （Ｄ）一部分ＰＴＣ保护分路联接装置为Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］值等于或者小于Ｉ↓［２２］的绝缘铜导线，一部分ＰＴＣ保护分路联接装置为Ｉ↓［ＤＡＭＡＧＥ］值大于Ｉ↓［２２］的绝缘铜导线，其中Ｉ↓［２２］为横截面面积为０．３２４ｍｍ↑［２］（２２ＡＷＧ）的ＰＶＣ绝缘铜导线的Ｉ↓［ＤＡＭ…。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及正温度系数(PTC)电路保护器件在电气配线系统中的应用，特别是在机动车(这个术语表示所有陆地车辆)中的电气配线系统中的应用。PTC器件在正常工作状态下具有低电阻，但是故障状态，诸如过载电流或者过高的温度可以使之“断路”(转换到高电阻状态)，减小电流，从而避免电路器件被损坏。机动车中常规的电气系统中包含许多预先装配成一组或者多组配线的绝缘导线。导线上的绝缘层通常为聚氯乙烯(PVC)或者交联聚乙烯，但是有时也使用更昂贵的绝缘材料，例如，聚酯或者荧光聚合物。配线与电池(通常其额定电压为12或24伏特，而实际的电压为12-14.7或24-29伏特)的正极相联接，并且通过开关与工作装置，例如车灯、车窗升降马达等联接。与电池的回路联接是通过车辆的结构部件和/或者一个分立导体来实现的。这种系统中包括保护装置，一般是保险丝，如果发生短路它可以防止绝缘导线过热(从而引起绝缘层熔化)。这种系统还可以包括设置在工作装置中或者在其附近处的PTC器件，以保护它们，使之不会由于过热或者使用时间过长而损坏。这类PTC器件(它们在本申请中被称为APTC器件)不能保护与工作装置联接的绝缘导线。许久以来人们已经熟知PTC器件可以用来代替保险丝，并且使用PTC器件的优点之一是它们能够放置在任何适宜的位置(不象保险丝，即使是在安装之后也必须是容易拆卸的)。因此，已经有人建议在机动车配线系统中用PTC器件代替一部分或者全部保险丝，进而由于使用较少量的绝缘导线和其他联接器件改变了配线系统的实际电路布置，而实现重大的改进。用于保护配线系统中绝缘导线的PTC器件在本申请中被称为分路PTC，或者BPTC器件。根据本专利技术，我们发现通过选择彼此之间匹配、同时又与工作装置匹配的BPTC器件和绝缘导线能够进一步实现重大的改进。我们已经认识到，因为BPTC器件对于电流增加的反应比保险丝慢(所以，较少受到与许多装置有关的高瞬态起动电流的影响)，保险丝可以用具有较低电流额定值的BPTC器件代替，而这意味着被保护部件的载流量也可以被降低；其结果是实质上降低了配线系统的成本和重量。例如，常规的机动车配线系统使用至少18AWG(横截面面积为0.823mm2)的绝缘导线和类似载流量的其他器件，而本专利技术可以在配线系统的许多部分使用20或22AWG的导线(横截面面积为0.519或0.324mm2)和/或具有相近载流量的其他器件，例如开关。在用相同制造工艺制成的一批PTC器件中，工艺本身无法控制的波动会造成能够引起任何一个器件断路的状态的实质性变化。不会引起这一批器件中任何一个器件断路的最大稳态电流在本申请中用IPASS表示。IPASS必须足够高以确保系统不会处于无法接受的“噪扰断路”状态，即被不会造成损坏的瞬态或者稳态电流引起断路。能够引起这一批器件中所有器件断路的最小稳态电流用ITRIP表示。一般来说，IPASS与ITRIP之间的差值随环境温度升高而缓慢减少。根据器件特定类型的不同，在20℃下ITRIP为IPASS的，例如，1.5到2.5倍。而对于任何一个器件自身而言，ITRIP和IPASS是相同的。但是，在本说明书中，所提到的PTC器件具有一个IPASS值和一个不同的ITRIP值，因为实际上，配线系统的制造商必须使用来自一批此类器件的多个器件。通常，环境温度越高，通路(pass)电流和断路(trip)电流越低。绝缘导线(以及其他电子器件)的载流量不仅依赖于电流的大小，而且依赖于电流和环境温度的持续时间。并且还依赖于可允许的绝缘层的变化程度。例如，对于缠绕在一根芯体上的绝缘导线而言，绝缘层的软化就被认为是不允许的，即认为是一种“损坏”，但是对于通过一个直通道的相同导线而言，绝缘层的软化就是允许的。绝缘导线的使用者，例如机动车电气配线系统的制造商，就会规定，例如导线的温度不得超过某一特定温度，这个规定可以被用来确定导线在任何特定的环境温度下可以承受，而不会损坏绝缘层的最大稳态电流。在本说明书中，项IDAMAGE用来表示能够造成绝缘导线(或者其他电气元件)“损坏”的最小稳态电流，其中所谓损坏是由配线系统的制造商和/或使用者设置的指标来定义的。例如，损坏可以被定义成绝缘层的软化，绝缘层的发烟，或者导线超过了一定的温度。对于一根绝缘导线来说，尽管在某一特定温度下IDAMAGE也依赖于导线的粗细，但是IDAMAGE随环境温度的变化方式主要依赖于绝缘材料。本申请中用项I22表示用聚氯乙烯绝缘的22AWG铜导线(横截面面积为0.324mm2)的IDAMAGE值。可被通过一个特定的BPTC器件与电源相连的各个工作装置产生的最大电流在本申请中表示为ILOAD。用于机动车中的BPTC器件必须具有这样的特性，其在整个工作温度范围内，例如0℃到80℃，或者-40℃到+85℃内，IPASS大于ILOAD，ITRIP小于IDAMAGE。然而，如果尽可能地考虑到制造工艺和制造公差，安全系数，以及需要适应瞬态电流大于最大稳态负载电流，可取的是IPASS与ILOAD之间的差距应当较小，ITRIP与IDAMAGE之间的差距也应当较小。这样，该系统就能够使用较轻和/或者成本较低的元件。随着环境温度的升高，ILOAD会有一定程度的降低，但是这种降低程度通常要远远小于IPASS的降低程度。所以，IPASS通常是由在应用的环境温度范围的顶端的ILOAD来确定的。对于大多数PTC材料来说，随环境温度的提高ITRIP的降低基本上大于IDAMAGE的降低。所以，IDAMAGE通常是由在应用的环境温度范围的底端的ITRIP来确定的。理想的是(对于任何特定的绝缘导线)使用这样一种BPTC器件，在整个应用环境温度范围内其断路电流下降曲线要稍稍低于导线损坏曲线。本专利技术的一个可取的方面是提供了一种安装在，或者适合于安装在机动车、飞机、或者船舶中的电气配线系统，它包括(1)电源联接装置，当安装配线系统时，其与一个电源的一个第一电极电连接，并且在最小载流点其载流量为ILINK，和(2)一组采用PTC保护的分支电路，它们彼此并联电连接到电源装置上，并且它们中每个都包括(a)一个分路PTC电路保护器件(BPTC器件)，其与电源联接装置电连接，和(b)至少一个细长的PTC保护分路联接器件，其(i)具有一个与BPTC器件连接的第一端和一个第二端，当安装配线系统时，该第二端与至少一个工作装置连接，及(ii)在最小载流点其载流量为IDAMAGE在从0℃到80℃之间的所有温度IDAMAGE小于ILINK；该BPTC器件具有(i)一个通路电流(IPASS)，其值大于由所有工作装置产生的总的稳态电流(ILOAD)，所说工作装置在安装配线系统时通过BPTC器件与电源电连接，和(ii)一个断路电流(ITRIP)，在从0℃到80℃之间的所有温度ITRIP都小于IDAMAGE；从而，如果PTC保护分路联接装置之一被无意地与电源的第一和第二电极直接连接，而其中没有连接任何一个工作装置，就会形成一个包含BPTC电路保护器件的故障电路；其特征在于满足下列可选择条件中至少一个(A)在至少一个PTC保护分支电路中，在从0℃到80℃之间的所有温度IPASS至少等于ILOAD的1.1倍，在从-40℃到85℃之间的至少一个温度处，IPASS最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1、一种安装在，或者适合于安装在机动车、飞机、或者船舶中的 电气配线系统，它包括 (1)电源联接装置，当安装配线系统时，其与一个电源的一个第一 电极电连接，并且在最小载流点其载流量为ILINK，和 (2)一组采用PTC保护的分支电路，它们彼此并联电连接到电源装 置上，并且它们中每个都包括 (a)一个分路PTC电路保护器件(BPTC器件)，其与电源联接装 置电连接，和 (b)至少一个细长的PTC保护分路联接器件，其(i)具有一个与 ？？？BPTC器件连接的第一端和一个第二端，当安装配线系统时，该 ？？？第二端与至少一个工作装置连接，及(ii)在最小载流点其载 ？？？流量为IDAMAGE，在从0℃到80℃之间的所有温度IDAMAGE小于ILNK； 该BPTC器件具有(i)一个通路电流(IPASS)，其值大于由所有工 作装置产生的总的稳态电流(ILOAD)，所说工作装置在安装配线系统时 通过BPTC器件与电源电连接，和(ii)一个断路电流(ITRIP)，在从0 ℃到80℃之间的所有温度ITRIP都小于IDAMAGE； 从而，如果PTC保护分路联接装置之一被无意地与电源的第一和第 二电极直接连接，而其中没有连接任何一个工作装置，就会形成一个包 含BPTC电路保护器件的故障电路； 其特征在于满足下列可选择条件中至少一个： (A)在至少一个PTC保护分支电路中，在从0℃到80℃之间的 ？？？所有温度IPASS至少等于ILOAD的1.1倍，在从-40℃到85℃之 ？？？间的至少一个温度处，IPASS最大为ILOAD的1.3倍； (B)在至少一个PTC保护分支电路中，在从0℃到80℃之间的 ？？？所有温度IDAMAGE至少等于ITRIP的1.1倍，在从-40℃到85℃ ？？？之间的至少一个温度处，IDAMAGE最大为ITRIP的1.5倍； (C)PTC保护分支电路的总数为p，在从0℃到80℃之间的所 ？？？有温度，在q个PTC保护分支电路中，其中q至少等于0.1p， ？？？IDAMAGE等于或者小于I22，其中I22为横截面面积为0.324mm2？？？(22AWG)的PVC绝缘铜导线的IDAMAGE值；或者 (D)一部分PTC保护分路联接装置为IDAMAGE值等于或者小于I22的 ？？？绝缘铜导线，一部分PTC保护分路联接装置为IDAMAGE值大于 ？？？I22的绝缘铜导线，其中I22为横截面面积为0.324mm2？？？(22AWG)的PVC绝缘铜导线的IDAMAGE值，在从0℃到80℃ ？？？之间的所有温度下，其IDAMAGE值大于I22的PTC保护分路联接 ？？？装置的总长度不会超过其IDAMAGE值等于或者小于I22的PTC保 ？？？护分路联接装置的总长度的x倍，其中x等于10。...

【技术特征摘要】
1993.08.23 US 08/110,5931.一种安装在，或者适合于安装在机动车、飞机、或者船舶中的电气配线系统，它包括(1)电源联接装置，当安装配线系统时，其与一个电源的一个第一电极电连接，并且在最小载流点其载流量为ILINK，和(2)一组采用PTC保护的分支电路，它们彼此并联电连接到电源装置上，并且它们中每个都包括(a)一个分路PTC电路保护器件(BPTC器件)，其与电源联接装置电连接，和(b)至少一个细长的PTC保护分路联接器件，其(i)具有一个与BPTC器件连接的第一端和一个第二端，当安装配线系统时，该第二端与至少一个工作装置连接，及(ii)在最小载流点其载流量为IDAMAGE，在从0℃到80℃之间的所有温度IDAMAGE小于ILNK；该BPTC器件具有(i)一个通路电流(IPASS)，其值大于由所有工作装置产生的总的稳态电流(ILOAD)，所说工作装置在安装配线系统时通过BPTC器件与电源电连接，和(ii)一个断路电流(ITRIP)，在从0℃到80℃之间的所有温度ITRIP都小于IDAMAGE；从而，如果PTC保护分路联接装置之一被无意地与电源的第一和第二电极直接连接，而其中没有连接任何一个工作装置，就会形成一个包含BPTC电路保护器件的故障电路；其特征在于满足下列可选择条件中至少一个(A)在至少一个PTC保护分支电路中，在从0℃到80℃之间的所有温度IPASS至少等于ILOAD的1.1倍，在从-40℃到85℃之间的至少一个温度处，IPASS最大为ILOAD的1.3倍；(B)在至少一个PTC保护分支电路中，在从0℃到80℃之间的所有温度IDAMAGE至少等于ITRIP的1.1倍，在从-40℃到85℃之间的至少一个温度处，IDAMAGE最大为ITRIP的1.5倍；(C)PTC保护分支电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·沃尔什，
申请(专利权)人：雷伊化学公司，
类型：发明
国别省市：