CN113140861B - 电池壳体及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及动力电池包压力平衡和防止凝露的电池包壳体及电池包。电池包壳体由电池托盘、上盖、连接件、防爆透气阀和密封件组成；所述防爆透气阀安装面设有密封件，安装在电池托盘的后端平面上并实现配合界面密封，所述上盖通过连接件安装在电池托盘上，通过密封件实现配合界面密封，电池包壳体内腔仅能通过防爆透气阀与外部进行气体交换。防爆透气阀发挥气体交换作用使后边框内部腔体气压与电池包壳体外部气压相等。本发明具有性能稳定、成本低的优点。

Description

电池壳体及电池包

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及动力电池包压力平衡和防止凝露的电池包壳体及电池包。

背景技术

为保证动力电池的使用寿命和安全性，安装在电动汽车乘员舱外部的动力电池包需具备良好的防水防尘性能，通常由外壳组件和密封件为动力电池构造一个密闭的空间；受电池在充放电过程中电芯发热和整车外部环境变化等因素的影响，密闭的电池包需要与外部实现呼吸才能保证箱体内外压力平衡，从而保证密封结构的可靠性；现有技术普遍采用防水透气膜实现电池包内外气体交换，防水透气膜虽然可以阻止液态水进入电池包内部，但无法阻止外部水蒸气进入电池包；电池包内部空气湿度大的情况下随着电池包温度降低可能会产生凝露，进而带来腐蚀、绝缘问题甚至短路风险；

CN107994181A提出一种带干燥剂的透气阀方案，通过干燥剂吸收电池包内的水蒸气，但需要检测干燥剂的状态并定期更换，造成操作繁琐和高使用成本。

CN211480119U提出在电池包透气阀集成蒸发器，给电池包呼吸范围内的气体除湿，存在结构复杂和成本高的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可以平衡气压同时避免外部水蒸气进入的电池包壳体，提供具有上述壳体的电池包，实现将电池包内外压差和包内的湿度维持在合适范围。同时公开具体实现内部气压平衡及湿度控制的结构和工作原理。具体技术方案如下：

本发明提供一种电池包壳体：电池包壳体由电池托盘、上盖、连接件、防爆透气阀和密封件组成；所述防爆透气阀安装面设有密封件，安装在电池托盘的后端平面上并实现配合界面密封，所述上盖通过连接件安装在电池托盘上，通过密封件实现配合界面密封，电池包壳体内腔仅能通过防爆透气阀与外部进行气体交换。

进一步的，所述电池托盘由前边框、后边框、左边框、右边框、纵梁、多个横梁、底板、电气面板和隔离组件组成；所述前边框、后边框、左边框、右边框、纵梁、多个横梁和底板实现连接界面密封，所述纵梁设置在四个边框形成的内腔中间，横梁设置在纵梁的两侧，所述纵梁内部形成上腔体和下腔体，前边框和后边框与纵梁搭截面内部均设置有开孔实现前边框和后边框内部腔体与纵梁内的腔体连通；在所述前边框上设有用于装配电气面板安装孔，电气面板通过紧固件安装在前边框的前端面实现配合界面密封，前边框的内部腔体通过电气面板安装孔与电池托盘的内部空间连通。

进一步的，所述阻隔件由隔离板和密封圈构成，隔离组件将纵梁腔体内部的前段空间和后端空间隔离；隔离组件受力的驱动可以在纵梁内部腔体移动。

进一步的，所述隔离组件安装前在密封圈***涂抹适量的润滑剂，使隔离组件的密封圈和纵梁的内表面低摩擦地配合。

进一步的，所述隔离组件为弹性材料制成的隔离套或者高分子材料制成了折叠伸缩袋，隔离组件一端与纵梁连接并实现将纵梁腔体内部的前段空间和后端空间隔离。

进一步的，所述隔离组件与纵梁通过粘接、热熔或压接实现连接和密封。

进一步的，所述电池托盘的前边框、后边框、左边框、右边框和纵梁选用铝合金材料，通过挤出工艺成型，形成内部具有空腔的薄壁型材。

进一步的，所述前边框、后边框、左边框、右边框、纵梁、横梁和底板结构通过焊接、螺接、铆接或粘接实现连接界面密封。

本发明还提供了一种电池包，采用前述电池包壳体，在电池托盘内安装有电池模块。

进一步的，电池包内的间隙空间填充氩气、氮气或二氧化碳气体。

本发明的电池包内部空间通过前边框内部腔体与被隔离组件分隔的纵梁前段腔体连通并成为等压腔体，电池包后边框内部腔体与被隔离组件分隔的纵梁后段腔体连通并成为等压腔体，防爆透气阀发挥气体交换作用使后边框内部腔体气压与电池包壳体外部气压相等。具有上述结构的电池包实现内部气压平衡及湿度控制的工作原理；当电池包内部气压大于外部气压时，电池包内部气压施加在隔离组件上的作用力会大于外部气压施加在隔离组件上的作用力，会推动隔离组件在纵梁内往电池包后方移动，电池包内部气体体积增加从而降低压强，电池包后边框内会有部分气体从防爆透气阀排出至外部，至电池包内部和外部气压平衡状态隔离组件会保持静止。当电池包内部气压小于外部气压时，电池包外部气压施加在隔离组件上的作用力会大于内部气压施加在隔离组件上的作用力，会推动隔离组件在纵梁内往电池包前方移动，电池包内部气体体积减小从而提高压强，会有部分气体从外部通过防爆透气阀进入至电池包后边框内，至电池包内部和外部气压平衡状态隔离组件会保持静止。在电池包壳体与外部进行气体交换从而实现内外压力平衡的过程中，外部气体仅进入至被隔离组件所分隔的纵梁后段腔体空间，外部气体并未进入至被隔离组件所分隔的纵梁前段腔体空间连通的电池包内部空间，所以外部气体的湿度状态不会影响电池包内的空气湿度，从而以低成本、免维护的方式将电池包内部气压及湿度控制在适当的范围内。

本发明的有益效果：低成本：相比通过干燥剂控制电池包内部湿度，本发明的技术方案为免维护设计，相比定期更换干燥剂降低了成本和繁琐的操作；性能稳定：本发明从源头上避免了外部的水蒸气进入至电池包内部，相比通过复杂的方式吸收已进入电池包内的水蒸气、或预处理进入电池包内的空气从而控制湿度的技术方案，本发明技术方案具有更优的可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例1电池包结构示意图；

图2为本申请实施例1的电池包俯视图；

图3为本申请实施例1的电池包左视图；

图4为图2的A向剖视图

图5为图4的D处局部放大图；

图6为图4的E处局部放大图；

图7为图3的B向剖视图；

图8为图2的C向剖视图；

图9为图8的F处局部放大图；

图10为本申请实施例1电池包内部气体膨胀工况示意图；

图11为本申请实施例1电池包内部气体收缩工况示意图；

图12为本申请实施例1电池包快速泄压工况示意图；

图13为图12的G处局部放大图；

图14为本申请实施例2结构示意图；

图15为图14的H处局部放大图。

附图标记：

1-电池托盘、2-上盖、3-连接件、4-防爆透气阀、5-密封件、10-连接件、11-电气面板、12-右边框、13-横梁、14-纵梁、15-左边框、16-前边框、17-后边框、18-隔离组件、19-底板、141-上腔体、142-下腔体、143-前段空间、144-后端空间144、161-内部腔体、171-内部腔体、181-隔离板、182-密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7示出了本申请实施例的电池包壳体结构；电池包壳体由电池托盘1、上盖2、连接件3、防爆透气阀4和密封件5组成；上述电池包壳体设计为仅能通过防爆透气阀4与外部进行气体交换。所述防爆透气阀4被设计为满足防水、透气功能，当电池包壳体内部压力超出设定值，防爆透气阀4会开启泄压通道。所述电池托盘1由前边框16、后边框17、左边框15、右边框12、纵梁14、多个横梁13、底板结构19、电气面板11、隔离组件18和多个连接件10组成，电池托盘1内可以安装电池模块（未示出）。考虑有利于批量化低成本地制造电池托盘1，前边框16、后边框17、左边框15、右边框12和纵梁14优选铝合金材料通过挤出工艺成型，从而前边框16、后边框17、左边框15、右边框12和纵梁14被构造为内部具有空腔的薄壁型材。

如图8、图9所示，2个隔离组件18分别装配于纵梁14内部的上腔体141和下腔体142；隔离组件18由隔离板181和密封圈182构成，隔离组件18将纵梁14腔体内部的前段空间143和后端空间144隔离；优选地，隔离组件18安装前在密封圈182***涂抹适量的润滑剂，使隔离组件18的密封圈182和纵梁14的内表面低摩擦地配合；隔离组件18受力的驱动可以在纵梁14内部腔体移动。

所述前边框16、后边框17、左边框15、右边框12、纵梁14、横梁13和底板结构19通过焊接、螺接、铆接、粘接等连接工艺或其他现有技术的一种或多种实现连接并实现连接界面密封，前边框16在与纵梁14搭接界面内部开孔从而实现前边框16内部腔体161与纵梁14内部的上腔体141和下腔体142实现连通，后边框17在与纵梁14搭接界面内部开孔从而实现后边框17的内部腔体171与纵梁14内部的上腔体141和下腔体142实现连通。由于隔离组件18将纵梁14腔体内部的前段空间143和后端空间144隔离，可以理解的是前边框16的内部腔体161与后边框17的内部腔体171不连通。

所述电气面板11的安装面设有密封件（未示出），前边框16上设有用于装配电气面板11的孔，电气面板11通过紧固件安装在前边框16的前端平面同时实现配合界面密封，前边框16的内部腔体161通过电气面板安装孔与电池托盘1内部空间连通。所述防爆透气阀4安装面设有密封件（未示出），安装在后边框17的后端平面同时实现配合界面密封。所述上盖2通过连接件3安装在电池托盘1上，通过密封件5实现配合界面密封。

电池包内部空间通过前边框16的内部腔体161与被隔离组件18分隔的纵梁14腔体内部的前段空间143连通并成为等压腔体，电池包后边框17的内部腔体171与被隔离组件18分隔的纵梁14腔体内部的后段空间144连通并成为等压腔体，防爆透气阀4发挥气体交换作用使后边框17的内部腔体171的静态气压与电池包壳体的外部气压相等。

如图10所示，当电池包内部气压大于外部气压时，电池包内部气压施加在隔离组件18上的作用力会大于外部气压施加在隔离组件18上的作用力，施加在隔离组件18前端的合力F会推动隔离组件18在纵梁14腔体内往电池包后方移动；纵梁14腔体内的前端空间143体积增加，纵梁14腔体内的后端空间144体积减小，纵梁14腔体内的前端空间143与电池包内部为连通状态，电池包内部气体体积增加而压强降低，同时电池包后边框17的内部腔体171会有部分气体从防爆透气阀4排出至外部，至电池包内部和外部气压平衡状态隔离组件18会保持静止。

如图11所示，当电池包内部气压小于外部气压时，电池包外部气压施加在隔离组件18上的作用力会大于内部气压施加在隔离组件18上的作用力，施加在隔离组件18后端的合力F会推动隔离组件18在纵梁14腔体内往电池包前方移动；纵梁14腔体内的前端空间143体积减小，纵梁14腔体内的后端空间144体积增加，纵梁14腔体内的前端空间143与电池包内部为连通状态，电池包内部气体体积减小从而提高了压强，同时外部气体通过防爆透气阀4进入电池包后边框17的内部腔体171，至电池包内部和外部气压平衡状态隔离组件18会保持静止。

在电池包壳体与外部进行气体交换从而实现内外压力平衡的过程中，外部气体仅进入至被隔离组件18所分隔的纵梁14腔体内的后端空间144，外部气体并未进入至被隔离组件18所分隔的纵梁14腔体内的前端空间143所连通的电池包内部空间，所以外部气体的湿度状态不会影响电池包内的空气湿度，从而以低成本、免维护的方式将电池包内部气压及湿度控制在适当的范围内。

图12、图13示出了电池包紧急排气状态，由于电池包内部气压急剧升高，施加在隔离组件18前端的合力F会推动隔离组件18在纵梁14腔体内往电池包后方移动，直至将隔离组件18从纵梁14内推出至电池包后边框17的内部腔体171，从而实现前边框16的内部腔体161与后边框17的内部腔体171连通；电池包内部气体通过前边框16的内部腔体161流动至纵梁14内部的上腔体141和下腔体142、再流动至后边框17的内部腔体171、再通过防爆透气阀4的排气通道排出至外部。

实施例2

图14、图15示出了隔离组件的另一实施例，其他结构与实施例1相同。

隔离组件18优选为弹性材料制成的隔离套或者高分子材料制成了折叠伸缩袋，隔离组件18一端与纵梁14连接并实现将纵梁14腔体内部的前段空间143和后端空间144隔离，具体地隔离组件18与纵梁14可以通过粘接、热熔、压接等工艺实现连接和密封。当电池包内部气压大于外部气压时，电池包内部气压施加在隔离组件18上的作用力会大于外部气压施加在隔离组件18上的作用力，施加在隔离组件18内部的合力会推动隔离组件18膨胀；纵梁14腔体内的前端空间143体积增加，纵梁14腔体内的后端空间144体积减小，纵梁14腔体内的前端空间143与电池包内部为连通状态，电池包内部气体体积增加而压强降低，同时电池包后边框17的内部腔体171会有部分气体从防爆透气阀4排出至外部，至电池包内部和外部气压平衡状态隔离组件18会保持静止。当电池包内部气压小于外部气压时，电池包外部气压施加在隔离组件18上的作用力会大于内部气压施加在隔离组件18上的作用力，施加在隔离组件18外部的合力会推动隔离组件18收缩；纵梁14腔体内的前端空间143体积减小，纵梁14腔体内的后端空间144体积增加，纵梁14腔体内的前端空间143与电池包内部为连通状态，电池包内部气体体积减小从而提高了压强，同时外部气体通过防爆透气阀4进入电池包后边框17的内部腔体171，至电池包内部和外部气压平衡状态隔离组件18会保持静止。

实施例3

提供一种电池包，包括电池模块和上述方案所述的电池包壳体，优选地，电池包内的间隙空间填充氩气、氮气或二氧化碳气体。可以理解地，电池包通过防爆透气阀4排出或者吸入外部的空气自动平衡内外压差，这一过程外部的空气未进入至容纳电池模块区域；因此，外部空气的湿度不会影响电池包内部所填充气体的湿度，电池包内部的干燥气体不会发生凝露，从而降低了冷凝水造成的腐蚀、短路风险。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.电池包壳体，其特征在于：电池包壳体由电池托盘（1）、上盖（2）、连接件（3）、防爆透气阀（4）和密封件（5）组成；所述防爆透气阀（4）安装面设有密封件，安装在电池托盘（1）的后端平面上并实现配合界面密封，所述上盖（2）通过连接件（3）安装在电池托盘（1）上，通过密封件（5）实现配合界面密封，电池包壳体内腔仅能通过防爆透气阀（4）与外部进行气体交换；

所述电池托盘（1）由前边框（16）、后边框（17）、左边框（15）、右边框（12）、纵梁（14）、多个横梁（13）、底板（19）、电气面板（11）和隔离组件（18）组成；所述前边框（16）、后边框（17）、左边框（15）、右边框（12）、纵梁（14）、多个横梁（13）和底板（19）实现连接界面密封，所述纵梁（14）设置在四个边框形成的内腔中间，横梁（13）设置在纵梁（14）的两侧，所述纵梁（14）内部形成上腔体（141）和下腔体（142），前边框（16）和后边框（17）与纵梁（14）搭截面内部均设置有开孔实现前边框（16）和后边框（17）内部腔体与纵梁（14）内的腔体连通；在所述前边框（16）上设有用于装配电气面板（11）安装孔，电气面板（11）通过紧固件安装在前边框（16）的前端面实现配合界面密封，前边框（16）的内部腔体通过电气面板（11）安装孔与电池托盘（1）的内部空间连通；

所述隔离组件（18）由隔离板（181）和密封圈（182）构成，隔离组件（18）将纵梁（14）腔体内部的前段空间（143）和后端空间（144）隔离；隔离组件（18）受力的驱动可以在纵梁（14）内部腔体移动；所述隔离组件（18）为弹性材料制成的隔离套或者高分子材料制成了折叠伸缩袋。

2.根据权利要求1所述的电池包壳体，其特征在于：隔离组件（18）安装前在密封圈（182）***涂抹适量的润滑剂，使隔离组件（18）的密封圈（182）和纵梁（14）的内表面低摩擦地配合。

3.根据权利要求2所述的电池包壳体，其特征在于：隔离组件（18）一端与纵梁（14）连接并实现将纵梁（14）腔体内部的前段空间（143）和后端空间（144）隔离。

4.根据权利要求2所述的电池包壳体，其特征在于：所述隔离组件（18）与纵梁（14）通过粘接、热熔或压接实现连接和密封。

5.根据权利要求2-4任一所述的电池包壳体，其特征在于：所述电池托盘（1）的前边框（16）、后边框（17）、左边框（15）、右边框（12）和纵梁（14）选用铝合金材料，通过挤出工艺成型，形成内部具有空腔的薄壁型材。

6.根据权利要求2-4任一所述的电池包壳体，其特征在于：所述前边框（16）、后边框（17）、左边框（15）、右边框（12）、纵梁（14）、横梁（13）和底板（19）通过焊接、螺接、铆接或粘接实现连接界面密封。

7.一种电池包，其特征在于：采用权利要求1-6任一所述电池包壳体，在电池托盘（1）内安装有电池模块。

8.根据权利要求7所述的一种电池包，其特征在于：电池包内的间隙空间填充氩气、氮气或二氧化碳气体。

Images