控制盒、电池及用电装置

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种控制盒、电池及用电装置。

背景技术

随着自然资源的消耗及环境的破坏日益加重，各领域中对可以储存能量并有效地利用储存能量的装置兴趣日益增长。电池单体是可以彼此结合的利用新的可再生能量的系统。

在电池设备技术领域中，控制盒是分配动力电池能量的控制单元，对动力电池进行高压分配。实际工作中，控制盒处易产生大量热量，引发电池安全问题。

发明内容

本申请实施方式提供了一种控制盒、电池及用电装置，能够使控制盒上的热量快速分散，避免热量积蓄，提高电池的安全性。

本申请实施方式的第一方面，提供了一种电池的控制盒，包括壳体、控制元件及连接部件。所述控制元件设置于所述壳体内；所述连接部件包括第一部分及第二部分，所述第一部分用于连接所述壳体及所述控制元件，所述第二部分包覆所述第一部分的至少部分，所述第二部分用于吸收所述第一部分上的热量。

采用上述结构，通过设置第一部件及第二部分，能够使控制元件工作时产生的热量通过第一部件快速传导至壳体上，加快控制元件上热量的散失，而第一部分上包裹的第二部件，也能够充分吸收第一部件上的热量，限制第一部分的升温范围，防止第一部件过热，提高散热效果，其次，第二部分包裹第一部分的设置，也能够减少第一部分的裸露面积，降低环境对第一部分造成的影响。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第二部分采用热相变材料，能够在所述第一部分的温度超过预设温度时发生相变，并吸收所述第一部分上的热量。

采用上述结构，通过将第二部分采用热相变材料，不仅能够实现对第一部分的散热需求，还使第二部分结构简单，通过贴合与第一部分表面，即可实现热量传递。

在本申请的一些可选实施方式中，所述预设温度T为所述第二部分发生相变的温度，T大于等于30℃。

采用上述方案，通过预设温度的限制，能够改变第二部分的吸热启动条件，使正常温度状态下，第二部分能够维持原相，不进行吸热工作。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第二部分的潜热大于等于80J/g，所述第二部分的导热系数大于等于0.3W/(m·K)。

采用上述方案，通过对第二部分材料潜热及导热系数的限定，不仅能够便于第二部分适用于多种材质的第一部分吸热需求，能够保证第二部分相变所需的热量大于第一部分工作时所产生的热量，促进第一部分快速降温。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一部分工作前的温度为T1，所述第一部分工作中的最高温度为T2，所述第一部分的比热容为C1，所述第一部分的质量为M1，所述第二部分相变吸收的热量为Q2，Q2≥C1*M1*(T2-T1)。

采用上述方案，通过对第二部分吸收热的约束，能够使第二部分相变所需要的热量大于等于第一部分在最高温度下所产生的热量，保证第二部分能够对第一部分产生的热量进行充分吸收。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一部分与所述第二部分的接触面积为S1，所述第一部分的表面积为S2，0.2≤S1/S2＜1。

采用上述结构，通过对接触面积S1与表面积S2的约束，不仅能够满足第二部分所需的热传递面积要求，在满足吸热需求的前提下，还能够使第二部分根据实际工作的情形，调整在第一部分上的包覆范围。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一部分包括连接区及覆接区，所述连接区用于连接所述壳体及所述控制元件，所述覆接区用于与所述第二部分相连接。

采用上述结构，通过设置连接区，便于第一部分上设置用于连接壳体及控制元件的结构，提高连接部件与壳体及控制元件的连接稳定性。

在本申请的一些可选实施方式中，所述壳体包括第一壳体及第二壳体，所述第二壳体与电池相连接，所述第一壳体连接于所述第二壳体背离所述电池的一侧，并形成容纳空间，所述控制元件设置于所述容纳空间内。

采用上述结构，通过第一壳体及第二壳体的设置，能够使壳体上所积蓄的热量快速传导至电池上，促进热量的快速散失。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一部分一端与所述控制元件相连接，另一端与所述第二壳体相连接。

采用上述结构，通过将连接部件直接与第二壳体连接，能够缩短热量传导的路径，加快散热。

本申请实施方式的第二方面，提供了一种电池，包括上述控制盒，所述控制盒用于控制所述电池内的电能。

本申请实施方式的第三方面，提供了一种用电装置，包括上述电池单体，所述电池用于提供电能。

与相关技术相比，本申请实施方式的控制盒、电池及用电装置中，通过设置第一部件及第二部分，能够使控制元件工作时产生的热量通过第一部件快速传导至壳体上，加快控制元件上热量的散失，而第一部分上包裹的第二部件，也能够充分吸收第一部件上的热量，限制第一部分的升温范围，防止第一部件过热，提高散热效果，其次，第二部分包裹第一部分的设置，也能够减少第一部分的裸露面积，降低环境对第一部分造成的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对本申请实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。

图2为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图。

图3为本申请一些实施例提供的第二箱体部的结构示意图。

图4为本申请一些实施例提供的控制盒的结构示意图。

图5为图4中连接部件处的结构示意图。

图6为本申请一些实施例提供的第二部分的内部结构示意图。

附图中：

1000、车辆；100、电池；200、控制器；300、马达；110、箱体；111、第一箱体部；112、第二箱体部；10、控制盒；

1、壳体；11、第一壳体；12、第二壳体；2、控制元件；3、连接部件；4、容纳空间；31、第一部分；32、第二部分；310、连接区；320、覆接区；301、相变部分；302、非相变部分。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施方式进行详细的描述。以下实施方式仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施方式的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

在本文中提及“实施方式”意味着，结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施方式，也不是与其它实施方式互斥的独立的或备选的实施方式。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施方式可以与其它实施方式相结合。

在本申请实施方式的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施方式的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施方式的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施方式的限制。

在本申请实施方式的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施方式中的具体含义。

电池技术的发展中，需要同时考虑多方面的设计因素，如能量密度、循环寿命等问题，其中，电池的安全性已经成为制约电池进一步推广的阻碍之一。

发明人注意到，电池工作时，控制元件上会快速产生热量，而通过使用连接部件连接控制元件及壳体，实现的热传导散热方式的散热效率较低，不利于控制元件上产生热量的散失，导致控制元件上的热量积蓄，影响电池的使用安全性。

为了缓解电池内热量积蓄的问题，发明人研究发现，设置连接部件在工作的初期的散热效果，明显优于工作一段时间后的散热效果，发明人认为在连接部件的温度同步升高后，连接部件与控制元件的温度差减小，导致热传导效果不佳，使散热速度降低。故通过调整连接部件的结构，加快连接部件上热量的散失，使连接部件与控制元件间存在较大温度差，维持较快的散热速度，改善热量积蓄问题，提高电池的安全性。

基于以上考虑，本申请发明人经过深入研究，设计了一种控制盒、电池及用电装置。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。

如图1所示，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

本申请的实施例中，所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。

如图2所示，图2为本申请一些实施例提供的电池100的结构示意图。在本申请一些实施方式中，电池100包括箱体110，箱体110可以包括相连接的第一箱体部111和第二箱体部112，多个电池单体相互并联或串联或混联组合后置于第一箱体部111和第二箱体部112连接后形成的空间内，第一箱体部111和第二箱体部112的形状可以根据多个电池单体组合而成的形状确定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此不作限定。电池单体的封装方式包括但不限于柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体等，本申请实施例对此也不作具体限定。此外，电池100还可以包括其他结构，例如，汇流部件，用于实现多个电池单体之间的电连接，在此不再一一赘述。

如图3所示，图3为本申请一些实施例提供的第二箱体部的结构示意图。可选地，电池100还包括控制盒，控制盒10设置于箱体110内，如控制盒10底部与第二箱体部112固定连接。控制盒10用于控制调节电池的电能，如可以为高压盒等。

如图3至图5所示，图4为本申请一些实施例提供的控制盒的结构示意图。图5为图4中连接部件3处的结构示意图。在本申请一些实施方式中，提供了一种电池的控制盒，包括壳体1、控制元件2及连接部件3。控制元件2设置于壳体1内；连接部件3包括第一部分31及第二部分32，第一部分31用于连接壳体1及控制元件2，第二部分32包覆第一部分31的至少部分，第二部分32用于吸收第一部分31上的热量。

控制元件2用于控制电池，如继电器。

第一部分31用于连接壳体1及控制元件2，实现壳体1及控制元件2间的热传导。第二部分32用于使第一部分31上的热量快速散失，便于提高壳体1及控制元件2间的热传导速度。第一部分31可采用导热金属板，如铜板等。第一部分31还可为控制元件2上用于将控制元件2内部的电路引出并与外部连接的组件，如导电片。第二部分32可采用水冷结构、热相变包覆层等。

通过设置第一部件及第二部分32，能够使控制元件2工作时产生的热量通过第一部件快速传导至壳体1上，加快控制元件2上热量的散失，而第一部分31上包裹的第二部件，也能够充分吸收第一部件上的热量，限制第一部分31的升温范围，防止第一部件过热，提高散热效果。

可选地，第二部分32可覆盖于第一部分31上。可选地，第二部分32可缠绕于第一部分31上。

可选地，控制盒还包括水冷结构，用于壳体1相连接，降低壳体1温度。示例性地，壳体1外侧设置有水冷板，水冷板与壳体1相接触，吸收壳体1内的热量以对控制盒进行降温，水冷板包括与至少一条水冷通道相连通的进水口及出水口，冷却水通过水冷板上的进水口流入水冷板内，将控制盒传递至水冷板的热量吸收后，吸收热量的冷却水经由出水口流出，实现控制盒的降温。在本发明的一个优选实施方式中，电池还可以包括用于为电池模组或电池单体降温的电池水冷板，本申请实施例中的水冷板还可以与电池水冷板为一体结构，降低电池内空间的占用，并简化电池内的机械结构。在本发明的一个优选实施方式中，第二部分32可为水冷板上至少延伸至壳体1内的子水冷结构，子水冷结构内至少包括部分的水冷通道。

可选地，壳体1包括金属部与塑胶部，金属部与塑胶部可一体注塑设置，也可胶接。示例性地，金属部的材料可以为铜、铝等具有较大的导热系数且导热性能较好的金属或合金。塑胶部可以为橡胶、塑料等绝缘材料。可选地，第一部分31与金属部相连接，水冷板与金属部相接触。可选地，金属部的远离控制元件2的一侧与水冷板相接触。设置金属部能够使控制盒内产生的热量可经由金属部快速导出，并由与金属部接触的水冷板吸收，提高热传递的速度，提升控制盒的散热效果。一体注塑能够节省控制盒空间结构，还可以提高控制盒的装配效率。

在本申请的一些可选实施方式中，第二部分32采用热相变材料，能够在第一部分31的温度超过预设温度时发生相变，并吸收第一部分31上的热量。

预设温度可为热相变材料的相变温度，在温度超过预设温度时，第一部分31发生相变，并吸收热量。

通过将第二部分32采用热相变材料，不仅能够实现对第一部分31的散热需求，还使第二部分32结构简单，通过贴合与第一部分31表面，即可实现热量传递。

可选地，第二部分32还能够在第一部分31的温度低于预设温度时发生相变，并释放热量，加热第一部分31。可选地，第二部分32可采用绝缘材料，用于减少第一部分31的裸露面积，减少外部环境对第一部分31的影响，如水冷结构损坏时，减少水冷液与第一部分31相接触。

可选地，热相变材料可为无机材料，如LiNO

如图6所示，图6为本申请一些实施例提供的第二部分32的内部结构示意图。可选地，第二部分32可包括相变部分301和非相变部分302，如采用微胶囊法使非相变部分302与相变部分301形成包覆结构，使第二部分32在相变后仍然能够维持主体结构，在温度降低至预设温度以下时，重新相变成型，便于第二部分32能够循环使用。示例性地，非相变部分302可采用高分子材料，相变部分301采用石蜡，采用微胶囊法，在石蜡粒子的表面形成一层高分子外壳，使得石蜡熔化为液态后被胶囊外壳锁定住，避免了石蜡泄露的缺点，便于重复利用，也避免了石蜡流动，使石蜡的覆盖区域集中，提高散热效果。

在本申请的一些可选实施方式中，预设温度T为第二部分32发生相变的温度，T大于等于30℃。通过预设温度的限制，能够改变第二部分32的吸热启动条件，使正常温度状态下，第二部分32能够维持原相，不进行吸热工作。

可选地，预设温度T为第二部分32发生相变的温度，30℃≤T≤140℃。可选地，预设温度T为第二部分32发生相变的温度，60℃≤T≤90℃。

在本申请的一些可选实施方式中，第二部分32的潜热大于等于80J/g，第二部分32的导热系数大于等于0.3W/(m·K)。通过对第二部分32材料潜热及导热系数的限定，不仅能够便于第二部分32适用于多种材质的第一部分31吸热需求，能够保证第二部分32相变所需的热量大于第一部分31工作时所产生的热量，促进第一部分31快速降温。

在本申请的一些可选实施方式中，第一部分31工作前的温度为T1，第一部分31工作中的最高温度为T2，第一部分31的比热容为C1，第一部分31的质量为M1，第二部分32相变吸收的热量为Q2，Q2≥C1*M1*(T2-T1)。

最高温度为第一部分31在工作时的最高温度，可为140℃。第一部分31在工作前的温度，可为室温，如25℃。

通过对第二部分32吸收热的约束，能够使第二部分32相变所需要的热量大于等于第一部分31在最高温度下所产生的热量，保证第二部分32能够对第一部分31产生的热量进行充分吸收。

在本申请的一些可选实施方式中，第一部分31与第二部分32的接触面积为S1，第一部分31的表面积为S2，0.2≤S1/S2＜1。

通过对接触面积S1与表面积S2的约束，不仅能够满足第二部分32所需的热传递面积要求，在满足吸热需求的前提下，还能够使第二部分32根据实际工作的情形，调整在第一部分31上的包覆范围。

可选地，第一部分31与第二部分32的接触面积为S1，第一部分31的表面积为S2，0.4≤S1/S2≤0.6。可选地，第一部分31与第二部分32的接触面积为S1，第一部分31的表面积为S2，S1/S2＝0.5。

如图4及图5所示，在本申请的一些可选实施方式中，第一部分31包括连接区310及覆接区320，连接区310用于连接壳体1及控制元件2，覆接区320用于与第二部分32相连接。

通过设置连接区310，便于第一部分31上设置用于连接壳体1及控制元件2的结构，提高连接部件3与壳体1及控制元件2的连接稳定性。

可选地，第一部分31为板状结构时，连接区310可位于第一部分31的两端。

可选地，连接区310用于设置连接结构，如螺栓孔等。

如图4及图5所示，在本申请的一些可选实施方式中，壳体1包括第一壳体11及第二壳体12，第二壳体12与电池相连接，第一壳体11连接于第二壳体12背离电池的一侧，并形成容纳空间4，控制元件2设置于容纳空间4内。

通过第一壳体11及第二壳体12的设置，能够使壳体1上所积蓄的热量快速传导至电池上，促进热量的快速散失。

可选地，容纳空间4用于容纳控制盒内的各个元器件，第一壳体11及第二壳体12还可以容纳空间4内的元器件进行保护，降低外部物体对控制盒内元器件的影响。示例性地，第二壳体12还用于与电池的箱体固定连接，以将控制盒固定于电池箱体内。可选地，第一壳体11及第二壳体12可以为塑料、金属等。

如图4及图5所示，在本申请的一些可选实施方式中，第一部分31一端与控制元件2相连接，另一端与第二壳体12相连接。通过将连接部件3直接与第二壳体12连接，能够缩短热量传导的路径，使热量迅速传递至电池箱体上，加快散热。

在本申请的一些可选实施方式中，提供了一种电池，包括上述控制盒，控制盒用于控制电池内的电能。

在本申请的一些可选实施方式中，提供了一种用电装置，包括上述电池单体，电池用于提供电能。

在本申请的一些可选实施方式中，提供了一种电池的控制盒，包括壳体1、控制元件2及连接部件3。控制元件2设置于壳体1内；连接部件3包括第一部分31及第二部分32，第一部分31用于连接壳体1及控制元件2，第二部分32包覆第一部分31的至少部分，第二部分32用于吸收第一部分31上的热量。第二部分32采用热相变材料，能够在第一部分31的温度超过预设温度时发生相变，并吸收第一部分31上的热量，预设温度T大于等于30℃，第二部分32的潜热大于等于80J/g，第二部分32的导热系数大于等于0.3W/(m·K)，第一部分31工作前的温度为T1，第一部分31工作中的最高温度为T2，第一部分31的比热容为C1，第一部分31的质量为M1，第二部分32相变吸收的热量为Q2，Q2≥C1*M1*(T2-T1)。第一部分31与第二部分32的接触面积为S1，第一部分31的表面积为S2，0.2≤S1/S2＜1。第一部分31包括连接区310及覆接区320，连接区310用于连接壳体1及控制元件2，覆接区320用于与第二部分32相连接。壳体1包括第一壳体11及第二壳体12，第二壳体12与电池相连接，第一壳体11连接于第二壳体12背离所述电池的一侧，并形成容纳空间4，控制元件2设置于所述容纳空间4内。第一部分31一端与控制元件2相连接，另一端与第二壳体12相连接。

与相关技术相比，本申请实施方式的控制盒、电池及用电装置中，通过设置第一部件及第二部分32，能够使控制元件2工作时产生的热量通过第一部件快速传导至壳体1上，加快控制元件2上热量的散失，而第一部分31上包裹的第二部件，也能够充分吸收第一部件上的热量，限制第一部分31的升温范围，防止第一部件过热，提高散热效果，其次，第二部分32包裹第一部分31的设置，也能够减少第一部分31的裸露面积，降低环境对第一部分31造成的影响。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施方式中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。