CN115020897A - 一种电池包及包括其的电动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池包及包括其的电动装置，包括箱体和上盖，所述上盖设置于所述箱体的环形顶面上，所述箱体的环形顶面由内至外依次分为内部密封面、中心凸台面和外部密封面，所述中心凸台面上沿顶面周向设置有环形凸台，所述上盖与所述环形凸台的顶面接触并固定；所述环形凸台的外侧设置有外部密封件；所述环形凸台的内侧设置有内部密封件。通过环形凸台两侧密封的方式可以对箱体和上盖进行双层密封防护，避免长期使用过程密封件外侧发生性能弱化、形变或破损等问题引发密封失效的风险，电池系统密封安全性能更优。
Description
技术领域
本发明属于电池包技术领域，涉及一种电池包及包括其的电动装置。
背景技术
随着人们对能源及污染问题的越来越重视，新能源汽车越来越受到人们的青睐，新能源汽车一般采用电池包作为动力来源，电池包一般包括壳体及位于壳体内的电池本体，由于电池包一般设置在汽车底板之下，工作条件恶劣，尤其在极端天气及恶劣路况下，外部工作环境会极大地影响电池本体的安全性及可靠性，因此需要通过电池包密封结构来使电池包具有良好的密封性能，以防止进水等情况对电池本体造成损害。
对于电池系统的密封方式，多数是采用密封圈或涂密封胶的方式。电池箱体和上盖之间使用密封圈会将密封圈的形状与电池箱体的密封安装面尺寸保持一致，做成一个环形面的结构，螺栓固定的位置做开孔避让，套在孔处。使用密封胶的方式主要是在安装面上涂一圈密封胶，依靠挤压形成局部密封。
对于密封圈的密封方案而言，由于是整面的密封结构形式，电池系统使用过程中当密封圈外侧沿到外部因素影响发生破损时，裂缝会向密封圈内侧延伸，导致密封圈局部密封失效。同时由于上盖和箱体之间是密封圈做填充，会影响螺栓的紧固性。对于涂覆密封胶的密封方案而言，有效密封面较小，会存在局部变形的风险，同样地，当密封胶外部受外因影响发生破损时，裂缝会延伸到密封胶内部，无法确保电池系统的密封安全。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电池包及包括其的电动装置，本发明通过环形凸台两侧密封的方式可以对箱体和上盖进行双层密封防护，避免长期使用过程密封件外侧发生性能弱化、形变或破损等问题引发密封失效的风险，电池系统密封安全性能更优。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明的目的在于提出一种电池包，所述电池包包括箱体和上盖，所述上盖设置于所述箱体的环形顶面上，所述箱体的环形顶面由内至外依次分为内部密封面、中心凸台面和外部密封面，所述中心凸台面上沿顶面周向设置有环形凸台，所述上盖与所述环形凸台的顶面接触并固定；
所述环形凸台的外侧设置有外部密封件，所述外部密封件固定于所述上盖、所述环形凸台外侧面以及所述外部密封面围成的空腔区域内。
所述环形凸台的内侧设置有内部密封件，所述内部密封件固定于所述上盖、所述环形凸台内侧面以及所述内部密封区围成的空腔区域内。
电池包中常规的密封方法是通过一条弹性密封圈或一条密封胶对上盖与箱体的接触面进行密封，为了有效的提高电池包的密封安全，本发明提出一种双线密封结构，在电池包的环形顶面上设置凸台结构，凸台结构与上盖直接接触进行紧固，环形凸台的内周侧和外周侧均设置密封件进行密封。通过在环形顶面的中部设置环形凸台，对密封面的中部区域进行隔断保护，避免环形凸台两侧的密封件发生不良变化时互相影响，当外部密封件受到破损或形变时，通过环形凸台的阻隔可以保护箱体内部的密封效果，也不会影响到内部密封件的外形变化，从而降低了外部因素导致密封件发生破损带来的密封失效风险。通过环形凸台两侧密封的方式可以对箱体和上盖进行双层密封防护，避免长期使用后，密封件外侧发生性能弱化、形变或破损等问题引发密封失效的风险，电池系统密封安全性能更优。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，所述环形凸台顶面设置有若干固定件，所述上盖通过所述固定件固定于所述环形凸台顶面。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，所述固定件为螺栓，所述上盖边缘和所述环形凸台的相对位置处分别开设有螺纹孔，所述螺栓通过所述螺纹孔将所述上盖固定于所述环形凸台顶面。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，所述环形凸台的高度为1～3mm。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，所述环形凸台的宽度为W，W满足如下关系式：
W≥M+1mm；
其中，M为所述螺栓的螺纹直径。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，所述内部密封面的宽度大于等于6mm。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，所述外部密封面的宽度大于等于6mm。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，在安装所述上盖前，所述外部密封件和所述内部密封件的原始高度大于所述环形凸台的高度，安装所述上盖后，锁紧所述固定件，通过所述上盖对所述密封件进行挤压实现密封。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案，所述外部密封件和所述外部密封件为弹性密封圈或密封胶。
第二方面，本发明提供了一种电动装置，所述电动装置包括第一方面所述的电池包。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
电池包中常规的密封方法是通过一条弹性密封圈或一条密封胶对上盖与箱体的接触面进行密封，为了有效的提高电池包的密封安全，本发明提出一种双线密封结构，在电池包的环形顶面上设置凸台结构，凸台结构与上盖直接接触进行紧固，环形凸台的内周侧和外周侧均设置密封件进行密封。通过在环形顶面的中部设置环形凸台，对密封面的中部区域进行隔断保护，避免环形凸台两侧的密封件发生不良变化时互相影响，当外部密封件受到破损或形变时，通过环形凸台的阻隔可以保护箱体内部的密封效果，也不会影响到内部密封件的外形变化，从而降低了外部因素导致密封件发生破损带来的密封失效风险。通过环形凸台两侧密封的方式可以对箱体和上盖进行双层密封防护，避免长期使用后，密封件外侧发生性能弱化、形变或破损等问题引发密封失效的风险，电池系统密封安全性能更优。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的电池包的结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的箱体环形凸台的结构示意图；
图3为本发明一个具体实施方式提供的放置密封件后的结构示意图；
其中，1-上盖；2-内部密封件；3-外部密封件；4-箱体；5-固定件；6-环形凸台；7-内部密封面；8-外部密封面。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，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，实施例的内容不构成对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。
随着人们对能源及污染问题的越来越重视，新能源汽车越来越受到人们的青睐，新能源汽车一般采用电池包作为动力来源，电池包一般包括壳体及位于壳体内的电池本体，由于电池包一般设置在汽车底板之下，工作条件恶劣，尤其在极端天气及恶劣路况下，外部工作环境会极大地影响电池本体的安全性及可靠性，因此需要通过电池包密封结构来使电池包具有良好的密封性能，以防止进水等情况对电池本体造成损害。目前，多数采用密封圈或涂密封胶的方式对箱体4和上盖1之间进行密封。对于密封圈的密封方案而言，由于是整面的密封结构形式，电池系统使用过程中当密封圈外侧沿到外部因素影响发生破损时，裂缝会向密封圈内侧延伸，导致密封圈局部密封失效。同时由于上盖1和箱体4之间是密封圈做填充，会影响螺栓的紧固性。对于涂覆密封胶的密封方案而言，有效密封面较小，会存在局部变形的风险，同样地，当密封胶外部受外因影响发生破损时，裂缝会延伸到密封胶内部，无法确保电池系统的密封安全。
至少为了解决上述问题，本发明在一个实施例中提供了一种电池包，如图1所示，所述电池包包括箱体4和上盖1，所述上盖1设置于所述箱体4的环形顶面上，如图2所示，所述箱体4的环形顶面由内至外依次分为内部密封面7、中心凸台面和外部密封面8，所述中心凸台面上沿顶面周向设置有环形凸台6，所述上盖1与所述环形凸台6的顶面接触并固定；
所述环形凸台6的外侧设置有外部密封件3，所述外部密封件3固定于所述上盖1、所述环形凸台6外侧面以及所述外部密封面8围成的空腔区域内。
所述环形凸台6的内侧设置有内部密封件2，所述内部密封件2固定于所述上盖1、所述环形凸台6内侧面以及所述内部密封区围成的空腔区域内。
电池包中常规的密封方法是通过一条弹性密封圈或一条密封胶对上盖1与箱体4的接触面进行密封，为了有效的提高电池包的密封安全，本发明提出一种双线密封结构，在电池包的环形顶面上设置凸台结构，凸台结构与上盖1直接接触进行紧固，环形凸台6的内周侧和外周侧均设置密封件进行密封。通过在环形顶面的中部设置环形凸台6，对密封面的中部区域进行隔断保护，避免环形凸台6两侧的密封件发生不良变化时互相影响，当外部密封件3受到破损或形变时，通过环形凸台6的阻隔可以保护箱体4内部的密封效果，也不会影响到内部密封件2的外形变化，从而降低了外部因素导致密封件发生破损带来的密封失效风险。通过环形凸台6两侧密封的方式可以对箱体4和上盖1进行双层密封防护，避免长期使用后，密封件外侧发生性能弱化、形变或破损等问题引发密封失效的风险，电池系统密封安全性能更优。
在一个实施例中，所述环形凸台6顶面设置有若干固定件5，所述上盖1通过所述固定件5固定于所述环形凸台6顶面。
需要说明的是，本发明对固定件5的结构不作具体要求和特殊限定，固定件5的作用在于将上盖1可拆卸固定于环形凸台6顶面，因此可以理解的是，只要能发挥相同或相似功能的固定结构均可用于本发明中，示例性地，包括但不限于螺栓、螺钉或卡扣等。
在一个实施例中，所述固定件5为螺栓，所述上盖1边缘和所述环形凸台6的相对位置处分别开设有螺纹孔，所述螺栓通过所述螺纹孔将所述上盖1固定于所述环形凸台6顶面。
本发明在环形凸台6上开设螺纹孔，上盖1与环形凸台6顶面接触通过螺栓固定。上盖1与箱体4形成硬性连接，使上盖1和箱体4之间的紧固方式由上盖1-密封结构-箱体4，变为上盖1-电池箱体4，紧固螺栓松动风险更小，紧固方式更加可靠，可以降低长期使用过程中，上盖1固定螺栓松动的风险。
在一个实施例中，所述环形凸台6的高度为1～3mm，例如可以是1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或3.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在一个实施例中，所述环形凸台6的宽度为W，W满足如下关系式：
W≥M+1mm；
其中，M为所述螺栓的螺纹直径。
在一个实施例中，所述内部密封面7的宽度大于等于6mm，例如可以是6.0mm、6.2mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm、7.0mm、7.2mm、7.4mm、7.6mm、7.8mm或8.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在一个实施例中，所述外部密封面8的宽度大于等于6mm，例如可以是6.0mm、6.2mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm、7.0mm、7.2mm、7.4mm、7.6mm、7.8mm或8.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，环形凸台6可以对密封件起到竖直方向的限位作用，保证密封件有固定的压缩范围，实现密封防护的同时也能有效控制密封件的压缩量，防止固定件5过度挤压密封件导致密封件出现破损变形；优选地，本发明中的弹性密封圈的压缩量为25～35％，对电池包箱体4和电池包上盖1之间的连接界面进行封堵，实现密封防尘防水的目的。环形凸台6的外侧面和内侧面可以对密封件起到水平方向的限位作用，防止密封件在电池包内部压力过大时发生水平移位，从而保证电池包的密封效果。
在一个实施例中，如图3所示，在安装所述上盖1前，所述外部密封件3和所述内部密封件2的原始高度大于所述环形凸台6的高度，安装所述上盖1后，锁紧所述固定件5，通过所述上盖1对所述密封件进行挤压实现密封。
本发明中，需要先将密封件放入环形凸台6的内侧和外侧(打胶或放入密封圈)，随后安装上盖1并旋入螺栓，密封件的原始高度要略高于环形凸台6，优选高出0.5mm。如此，在安装上盖1后，通过旋转固定件5对上盖1施加压力，从而挤压密封件实现密封效果。
上述电池包机箱的密封结构，当上盖1盖设于箱体4的敞口处时，使用多个固定件5对上盖1和箱体4进行连接固定，由于在箱体4和上盖1之间具有环形凸台6，且环形凸台6的高度小于密封件高度，因此，外部密封件3和内部密封件2会被压缩于环形凸台6的外侧和内侧，位于环形凸台6外侧的外部密封件3和位于环形凸台6内侧的内部密封件2的高度尽量保持一致，从而确保外部密封件3和内部密封件2的压缩量保持一致，即便水汽或者高压水流等外部异物直接冲击外部密封件3，导致外部密封件3出现破损或开裂，但由于存在环形凸台6的隔绝，使得外部密封件3的损伤不会影响内部密封件2，从而实现了IPX9K的密封防护等级；此外，同样由于环形凸台6的存在，压缩后的内部密封件2在上盖1的挤压和环形凸台6的外侧面的限位作用下，使得电池包内部高压无法推动内部密封件2，防止了内部密封件2发生移位。
在一个实施例中，所述外部密封件3和所述外部密封件3为弹性密封圈或密封胶。
本发明中的密封结构适用于密封胶密封或密封圈密封，此外，本发明对密封胶和密封圈的材料型号不作具体要求和特殊限定，现有技术中已公开或新技术中未公开的密封胶和密封圈均可用于本发明中。本发明提供的弹性密封圈为矩形框架结构形状，与电池包的上盖1与箱体4接合处的轮廓相匹配。
电器设备外壳需要提供必要的防水防尘能力，弹性密封圈是用于对物体间连接进行密封、防止泄漏、实现密闭的常用元件。现有的弹性密封圈通常是利用双组份发泡聚氨酯或中等硬度硅胶，使密封件在物体连接界面产生弹性变形，对物体连接界面的间隙进行填充、封堵，实现密封的目的。在装配时，密封圈安装于环形凸台6的外侧和内侧，用螺栓将上盖1紧固在环形凸台6顶面，并将箱体4的敞口端罩住，螺栓在紧固时，上盖1和密封圈在紧固力的作用下会相向运动，通过螺栓的紧固力使得密封圈得到压缩，压缩的密封圈会把上盖1的边缘密封住，从而使得上盖1安装后的密封效果较强。
需要说明的是，在一个可选的技术方案中，本发明提供的密封件可采用遇水膨胀的弹性密封圈，在自然状态下，弹性密封圈可实现电池包内外的空气流通，避免电池包内的湿空气聚积无法消散，由此造成电池包内部结构氧化失效；在湿度较大的环境中，弹性密封圈吸水膨胀，填充封堵上盖1与箱体4之间的缝隙，发挥阻水防尘的密封功能。当环境中的湿度下降，弹性密封圈吸收的水分会再次挥发，再次恢复到初始状态，再次实现电池包内外的空气流通。采用此种材料的弹性密封圈可以在确保空气流通的前提下，实现以水止水的密封功能。
需要说明的是，本发明的主要发明点在于电池包上盖1与箱体4之间的密封结构，对电池包内部结构不作具体要求和特殊限定，为了帮助本领域技术人员更好地了解本发明技术方案的优势，并体现本发明的工业实用性及方案完整性，本发明提供了如下可选的电池包的内部结构：
电池包内设置有模组支架、液冷板和电池模组，模组支架包括多个间隔的容置腔，电池模组设置于容置腔内，模组支架在电池包遭受碰撞或者挤压时，提供防护以缓冲冲击力，液冷板设置于电池模组底部，用于对电池模组散热，防止发生热失控。电池模组和液冷板之间还设置有导热介质，例如导热胶等。
可以理解的是，以上对电池包内部结构的说明不作为对本发明技术方案的进一步限定，本发明提供的密封结构具有普适性，与电池包内部结构无关，本发明提供的密封结构可用于现有的任意结构的电池包。
本发明在另一个实施例中提供了一种电动装置，所述电动装置包括上述的电池包。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括箱体和上盖，所述上盖设置于所述箱体的环形顶面上，所述箱体的环形顶面由内至外依次分为内部密封面、中心凸台面和外部密封面，所述中心凸台面上沿顶面周向设置有环形凸台，所述上盖与所述环形凸台的顶面接触并固定；
所述环形凸台的外侧设置有外部密封件，所述外部密封件固定于所述上盖、所述环形凸台外侧面以及所述外部密封面围成的空腔区域内；
所述环形凸台的内侧设置有内部密封件，所述内部密封件固定于所述上盖、所述环形凸台内侧面以及所述内部密封区围成的空腔区域内。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述环形凸台顶面设置有若干固定件，所述上盖通过所述固定件固定于所述环形凸台顶面。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述固定件为螺栓，所述上盖边缘和所述环形凸台的相对位置处分别开设有螺纹孔，所述螺栓通过所述螺纹孔将所述上盖固定于所述环形凸台顶面。
4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述环形凸台的高度H为1～3mm。
5.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述环形凸台的宽度为W，W满足如下关系式：
W≥M+1mm；
其中，M为所述螺栓的螺纹直径。
6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述内部密封面的宽度大于等于6mm。
7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述外部密封面的宽度大于等于6mm。
8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，在安装所述上盖前，所述外部密封件和所述内部密封件的原始高度大于所述环形凸台的高度，安装所述上盖后，锁紧所述固定件，通过所述上盖对所述密封件进行挤压实现密封。
9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述内部密封件和所述外部密封件为弹性密封圈或密封胶。
10.一种电动装置，其特征在于，所述电动装置包括权利要求1-9任一项所述的电池包。
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