透气结构、电池包壳体、动力电池包和电动汽车的制作方法

本公开涉及动力电池技术领域，具体地，涉及一种电池包壳体用的透气结构、电池包壳体、动力电池包和电动汽车。

背景技术：

在相关技术中，为了满足防护等级完全密封，或为了减少温度变化、海拔变化以及发生安全异常等情况时电池包体内外压力差对电池包外壳的影响，通常在动力电池包上安装透气阀或防爆阀。

将动力电池包完全密封，温度变化或海拔变化会引起电池包内外气体压力差发生变化，导致电池包外壳承受该压力差，从而需要电池包外壳有更高的强度，否则会破坏电池包的防护效果，使设计防护等级失效，导致电池包的安全隐患。

安装防爆阀或透气阀可以避免电池包内外压力差，虽然能够做到IPX7的防水等级，但是通常不能阻碍空气中所含水气的通过，当空气湿度较大时，空气中的水气就会通过上述阀体进入包体内，包体内的水气在温度降低时会产生冷凝水，对包体内的电气零部件及包体的绝缘性能造成影响，可能引发包体内部的绝缘失效或是腐蚀失效，进而导致电池包体的安全隐患。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种电池包壳体用的透气结构、电池包壳体、动力电池包和电动汽车，以解决上述技术问题。

根据本公开的第一方面，提供一种电池包壳体用的透气结构，该所述透气结构包括透气部、安装板和干燥部，所述透气部经由所述干燥部与壳体的内部相连通，所述安装板用于连接到所述壳体上，并形成有用于安装所述透气部的安装部，所述透气部的一端延伸到所述干燥部的内部，以使得从所述透气部进入的外部气体能够经由所述干燥部进行干燥后再进入所述壳体的内部。

可选地，所述干燥部包括容纳腔体，以及填充于所述容纳腔体中的干燥剂，所述容纳腔体分别与所述壳体的内部和所述透气部连通，所述透气部的一端延伸到所述容纳腔体的内部并由所述干燥剂包围。

可选地，所述干燥部包括罩体，所述罩体罩设于所述安装板上以围成所述容纳腔体，所述透气部延伸到所述罩体中，所述罩体上形成有用于与所述壳体的内部相连通的通气孔。

可选地，所述安装板可拆卸地连接到所述壳体上，所述罩体可拆卸地连接到所述安装板上。

可选地，所述安装板的内侧设置有用于挂附所述罩体的卡接座，所述罩体能够锁止在所述卡接座中，并能够通过绕自身轴线转动而从所述卡接座中解锁。

可选地，所述透气结构还包括第一弹性垫圈，所述第一弹性垫圈配合在所述罩体与所述卡接座之间或所述罩体和所述安装板之间。

可选地，所述卡接座包括沿所述安装部的周向间隔设置的多个卡脚，所述罩体上设置有多个卡接臂，所述多个卡接臂沿所述罩体周向间隔设置，所述多个卡接臂穿过相邻的所述卡脚之间的间隙并同步转动后能够卡止在相对应的所述卡脚上。

可选地，每个卡接臂形成为沿所述罩体的周向延伸的弧形卡臂，每个卡脚形成为弧状卡脚，且所述多个弧形卡臂和所述多个弧状卡脚共轴线布置。

可选地，所述安装板的内侧设置有环状凸台，所述环状凸台的内端面沿周向间隔设置有多个所述弧状卡脚。

可选地，所述安装板与所述壳体之间设置有第二弹性垫圈，所述第二弹性垫圈环绕所述透气部布置，所述安装板通过穿过所述第二弹性垫圈的多个紧固件安装到所述壳体上。

可选地，所述透气部为防水透气膜或透气阀或防爆阀。

根据本公开的第二方面，提供一种电池包壳体，该电池包壳体使用本公开提供的电池包壳体用的透气结构。

根据本公开的第三方面，提供一种动力电池包，该动力电池包使用本公开提供的电池包壳体和设置在所述电池包壳体内的电池模组。

根据本公开的第四方面，提供一种电动汽车，该电动汽车使用本公开提供的动力电池包。

通过上述技术方案，通过在电池包壳体上设置集成有兼具连通和干燥功能的干燥部的透气结构，并通过安装板安装到壳体上的透气部延伸至干燥部的内部，使得从透气部进入的外部气体首先经过干燥部充分地干燥后才进入壳体的内部，有效地杜绝外部水气带入包体内，从而避免由于在包体内出现冷凝现象而对包体内的电气零部件及包体的绝缘性能造成影响，降低因冷凝水导致的电池包体安全隐患，提升电池包体的安全性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一示例性实施方式提供的电池包壳体处于组装状态的局部俯视示意图；

图2是沿图1中的剖面线A-A剖出的剖面示意图；

图3是根据本公开的一示例性实施方式提供的电池包壳体处于爆炸状态的局部俯视示意图；

图4是沿图3中的剖面线B-B剖出的剖面示意图；

图5是根据本公开的一示例性实施方式提供的安装板的立体示意图；

图6是图5中A部的局部放大图；

图7是根据本公开的一示例性实施方式提供的罩体的立体示意图。

附图标记说明

1壳体 10第二弹性垫圈 11紧固螺栓

12弹簧垫圈 13锁紧螺母 14平垫圈

2干燥部 20容纳腔体 21罩体

22通气孔 25卡接臂 3透气部

30安装板 31安装板本体 32安装部

33卡脚 35第一弹性垫圈 36环状凸台

38U型定位凹槽 381第一槽侧壁 382第二槽侧壁

383第三槽侧壁

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是以相应附图的图面方向为基础定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。其中，本文中涉及内表面、外表面、内端面、外端面、内外方向的描述，例如壳体或安装板的内表面、外表面，环状凸台的内端面、外端面是沿罩体的轴向方向相对于电池的内外而言的，本文中涉及环状件或类似环状件的弧形件的“内、外”，例如外环面、外周壁是沿径向方向相对于该环状件或弧形件的中心而定义的。

如图1至图7所示，本公开提供一种电池包壳体用的透气结构，使用该透气结构的电池包壳体，使用该电池包壳体的动力电池包和使用该动力电池包的电动汽车的技术方案。其中，透气结构可以设置在电池包壳体的任意合适位置，例如该透气结构可以设置于电池包壳体的上表面或侧表面上。通过串联或并联的多个单体电池而构造的电池模组设置于该电池包壳体内而形成动力电池包。另外，本公开中的“电池包壳体用的透气结构”不仅可以包括装配到电池包壳体上的独立零部件，还可以包括一体形成于电池包壳体上的不可分割的局部结构。

下面将详细介绍本公开提供的透气结构的具体结构，如图1至图7所示，该透气结构包括透气部3、安装板30和干燥部2，透气部3经由干燥部2与壳体1的内部相连通，安装板30用于连接到壳体1上，并形成有用于安装透气部3的安装部32，透气部3的一端延伸到干燥部2的内部，以使得从透气部3进入的外部气体能够经由干燥部2进行干燥后再进入壳体1的内部。即，干燥部2具有将电池包壳体的内部与连通电池包壳体外部空气的透气部3相连通的功能，以及去除从透气部进入的外部空气中所携带的水气的功能。

这样，通过在电池包壳体上设置集成有兼具连通和干燥功能的干燥部的透气结构，并通过安装板安装到壳体上的透气部延伸至干燥部的内部，使得从透气部进入的外部气体首先经过干燥部充分地干燥后才进入壳体的内部，有效地杜绝外部水气带入包体内，从而避免由于在包体内出现冷凝现象而对包体内的电气零部件及包体的绝缘性能造成影响，降低因冷凝水导致的电池包体安全隐患，提升电池包体的安全性。

为了便于同时实现连通电池包壳体的内外和吸收从该透气部进入的水气的功能，如图2、图4和图7所示，干燥部2可以包括容纳腔体20，以及填充于容纳腔体20中的干燥剂，容纳腔体20分别与壳体1的内部和透气部3连通，透气部3的一端延伸到容纳腔体20的内部并由干燥剂包围。即，透气部3延伸至容纳腔体20的一端被填充于其中的干燥剂笼罩。因此，一旦外部空气从透气部3流至容纳腔体20，其携带的水气便立即能够被干燥剂吸收，随后再经由下述容纳腔体20上形成的如通气孔22进入壳体内部，从而有效地保证进入壳体内部的为不含水气的空气，降低因冷凝水导致的电池包体安全隐患。另外，在其他的变形方式中，该干燥部还可以用能够阻挡水气通过的膜替代。

在本公开中，该容纳腔体20可以通过多种方式构造而成，如图2所示，在本公开提供的一种示例性的实施方式中，为了避免在表面积较大的壳体上设计较为小型的存储干燥剂的容纳结构，降低壳体的加工难度，干燥部2可以包括罩体21，罩体21罩设于安装板30上以围成容纳腔体20，透气部3延伸到罩体21中，罩体21上形成有用于与壳体1的内部相连通的通气孔22。这样，将同时集成有透气部3和罩体21的安装板30组装到壳体1上，且由罩体21和安装板30围成容纳腔体20，能够避免对现有的壳体重新设计，简化壳体的加工。

在一种变形方式中，该容纳腔体20也可以由一体成型有容纳凹槽的壳体1与安装板30围成，具体地，安装板30密封且可拆卸地连接到壳体1的外表面上，并封堵该容纳凹槽。当需要更换干燥剂时，可以将安装板30从壳体1上拆除，从而快速更换填充于容纳凹槽中的干燥剂。

在另一种变形方式中，该容纳腔体20还可以由壳体1一体成型，具体地，该容纳腔体的腔侧壁上形成有用于安装透气部3的螺纹孔，透气部3密封安装到该螺纹孔上。当需要更换干燥剂时，可以将透气部3从该螺纹孔上拆除，从而快速更换填充于该容纳腔体20中的干燥剂。

进一步地，为方便加工，同时便于在容纳腔体20中的各个位置的干燥后的空气快速进入到电池包体的内部，通气孔22可以具有均匀布置在罩体上的多个。

更进一步地，为了避免存储在容纳腔体20中的干燥剂经由该通气孔22漏出，该透气孔22的孔径可以小于每颗干燥剂的粒径。

在本公开提供的各种示例性的实施方式中，为了避免干燥剂与水气结合后生成副产品，干燥剂可以为物理型干燥剂。其中，物理型干燥剂可以为本领域技术人员所熟知的例如硅胶、活性氧化铝等任意适于通过物理吸附水进行干燥的干燥剂。

在本公开中，透气部3可以为任意能够实现平衡电池壳体内外的压力差的透气结构，例如，透气部3可以为防水透气膜或透气阀或防爆阀。其中，本领域技术人员可以知晓的是，透气阀是把防水透气膜通过注塑、超声焊接等形式与塑胶、金属、硅胶等其他材料结合而形成的能够密闭的安装腔件。

为了避免干燥部的失效，透气部3可以密封连接到安装板30上，具体地，如图2和图4所示，该安装板30与透气阀之间可以设置密封圈，或者该安装板与防爆阀之间可以设置密封圈。这样，可以避免电池壳体的外部的水分经由安装板30和透气部3之间的装配界面而进入干燥部中，造成干燥部失效而影响透气结构的干燥性能。

在本公开提供的各种示例性实施方式中，为方便透气部的安装，如图2、图4和图5所示，安装板30可以包括安装板本体31，该安装板本体31上设置有用于安装透气部3的安装部32。例如，该安装部32可以为形成于安装板本体31上的安装孔。即，透气部3安装到安装板30的安装孔中，并且透气部穿过该安装孔与上述容纳腔体20相连通。具体地，该安装孔可以为形成于安装板本体31上的螺纹孔，即透气部3具有与该螺纹孔320相匹配的外螺纹，从而便于透气部3与安装板本体31的快速拆装。在其他的可能的变形方式中，透气部3除了可以螺纹连接到安装板上，还可以通过如卡扣等卡接方式安装到安装板上。

在本公开提供的各种示例性的实施方式中，为了便于定时更换干燥剂，如图1和图3所示，安装板30可拆卸地连接到壳体1上，罩体21可拆卸地连接到安装板30上。这样，需要更换干燥剂时，首先将安装板30从壳体1上拆除，因此集成在安装板30上的透气部3和罩体21可以随之脱离壳体1，随后再将罩体21从安装板30上拆除，待罩体21更换完新的干燥剂后，首先将安装板30安装到罩体21上，然后将集成有罩体21的安装板与壳体1装配，从而方便地更换干燥剂，进而提高透气结构使用的便捷性。

进一步地提高透气结构更换干燥剂的便捷性，如图2所示，安装板30可拆卸地连接到壳体1的外表面。因此，在上述更换干燥剂的操作过程中，可以直接从壳体1的外部拆除透气结构，而不用拆开壳体1，待干燥剂更新后，将组装有罩体21的安装板直接从壳体1的外部安装到壳体1即可，也不需要打开壳体1，从而节省了更换干燥剂的时间，提高透气结构使用的便利性。

为了避免外部水气从安装板30和壳体1的装配界面进入壳体的内部，而对包体内的电气零部件及包体的绝缘性能造成影响，安装板30密封地连接到壳体1上。即，安装板30具有安装状态和拆卸状态，在安装状态时，该安装板30可以密封连接到壳体1上，以保证电池包壳体具有可靠的防护效果；在拆卸状态时，该安装板30脱离与壳体1的组装。

在其他的变形方式中，该安装板30也可以通过密封焊接到壳体1上，此时可以通过上述如形成为安装孔的安装部32实现干燥剂的更换。

进一步地，为了用数量尽可能少的密封件将安装板30密封而牢靠地安装到壳体1上，如图1至图4所示，安装板30与壳体1之间可以设置有第二弹性垫圈10，该第二弹性垫圈10环绕透气部3布置，安装板30通过穿过第二弹性垫圈10的多个紧固件安装到壳体1上。换言之，多个紧固件呈圈间隔分布在透气部3的四周。这样，通过紧固件将安装板30和壳体1连接为一个整体，并且在紧固件的作用下第二弹性垫圈10能够压缩，以使得第二弹性垫圈10的相对两端面分别压紧于安装板30和壳体1的表面上，从而实现安装板30和壳体1之间良好的密封效果。另外，多个紧固件共用一个第二弹性垫圈10，不仅能够简化透气结构的拆装工序，而且还能减少透气结构的零部件数量，节约成本。

为避免因在车辆行驶过程中的颠簸造成紧固件的松动，如图2、图3和图4所示，紧固件可以包括紧固螺栓11，弹簧垫圈12，以及固定到壳体内表面上的锁紧螺母13，紧固螺栓11依次穿过弹簧垫圈12、安装板30、第二弹性垫圈10和壳体1并拧紧到锁紧螺母13上。因此，通过弹性垫圈12施加作用于紧固螺栓11上的弹力使得在相同外力的作用下该紧固螺栓11更易于保持锁止，避免紧固螺栓11从锁紧螺母13中脱落。

为了保护壳体1，增大壳体1和弹簧垫圈12之间的接触面积，避免弹簧垫圈12将壳体1压坏，如图1至图4所示，弹簧垫圈12和安装板30之间还设置有套设于紧固螺栓11上的平垫圈14。进一步地，为了简化透气结构的组装工序，紧固螺栓11、弹簧垫圈12和平垫圈14可以形成为组合螺栓。

上面主要介绍了透气部3的结构，透气部3与壳体1之间的连接结构，以及安装板30与壳体1之间的连接结构，下面将着重介绍安装板30与罩体21之间的连接结构以及罩体21的自身结构。

在本公开提供的各种示例性的实施方式中，为了方便定期更换填充于容纳腔体20内的干燥剂，安装板30的内侧可以设置有用于挂附罩体21的卡接座，罩体21能够锁止在卡接座中，并能够通过绕自身轴线转动而从卡接座中解锁。其中，罩体21可以经由卡接座悬挂于电池包壳体的上表面，此时安装板30安装于壳体1的上表面，或者罩体21可以经由卡接座悬挂于电池包壳体的侧表面，此时安装板30安装于壳体1的侧面。因此，当需要更换干燥剂时，在集成有透气部3和罩体21的安装板30从壳体1上拆卸后，只需要转动罩体21就能快速而方便地从安装板30上拆除，从而提高定期更换干燥剂的便捷性。

进一步地，为了实现罩体21和安装板30的快速拆装，提高更换干燥剂的效率，如图1至图7所示，卡接座可以包括沿安装部32的周向间隔设置的多个卡脚33，罩体21上可以设置有多个卡接臂25，多个卡接臂25沿罩体21周向间隔设置，多个卡接臂25穿过相邻的卡脚33之间的间隙并同步转动后能够卡止在相对应的卡脚33上。

即，多个卡接臂25与多个卡脚33一一对应地设置，该多个卡接臂25的数量与多个卡脚33的数量相等，并且每对相邻的卡脚33之间的间隙大于从该间隙中进入的卡接臂25的长度。这样，安装时罩体21的各个卡接臂25对准相应的相邻卡脚33之间的间隙插入，然后正向旋转罩体21至合适的角度，使得每个卡接臂25卡止于一个卡脚33上，即将罩体21锁止在卡接座中。拆卸时，反向旋转罩体21至相同的角度，随后罩体21的各个卡接臂便能从相对应的相邻卡脚33之间的间隙抽出，从而实现快速拆装罩体21和安装板30。

在其他可能的变形方式中，该罩体21与安装板30也可以采用螺纹方式进行组装。

在本公开中，如图4、图5和图7所示，为进一步地提高罩体21和安装板30的拆装效率，同时避免罩体21转动时卡接臂25与卡脚33产生干涉，每个卡接臂25可以形成为沿罩体21的周向延伸的弧形卡臂，每个卡脚33可以形成为弧状卡脚，且多个弧形卡臂与多个弧状卡脚共轴线布置。即，该多个弧形卡臂对应的中心轴线与多个弧状卡脚对应的中心轴线重合。这样，在罩体21与安装板30拆装过程中，罩体21的每个弧形卡臂都能从相对应的弧状卡脚之间的间隙顺畅地插入和抽出，并且在罩体21转动时各个弧形卡臂与各个弧状卡脚均不会产生干涉，从而提高罩体21和安装板30拆装的便捷性，提高定期更换干燥剂的效率。

在本公开中，为方便加工，该罩体21可以形成为圆桶形状，在其他的变形方式中，该罩体21也可以形成为方形桶体，本公开对此不作限制，均属于本公开的保护范围之中。

如图4至图7所示，为进一步地提高罩体21和安装板30的拆装效率，多个弧形卡臂等间隔呈圈分布，多个弧状卡脚等间隔呈圈分布。即，每对相邻的弧形卡臂之间的周向距离相等，每对相邻的弧状卡脚之间的周向距离相等。即，每个弧形卡臂的弧长与任意弧状卡脚之间的周向间隙都能匹配。这样，在罩体21与安装板30拆装过程中，罩体21的每个弧形卡臂都能从任意相邻的弧状卡脚之间的间隙顺畅地插入和抽出，从而提高罩体21和安装板30的拆装效率。

当弧形卡臂和弧状卡脚的数量越多时，安装板30与罩体21卡接更稳定牢靠，当弧形卡臂和弧状卡脚的数量越少时，安装板30与罩体21的自身结构的造型更为简单，因此为兼顾安装板30和罩体21的加工难度和二者的卡接稳定性，如图5和图7所示，弧形卡臂可以具有沿罩体21的周向等间隔设置的四个，弧状卡脚可以具有等间隔呈圈分布的四个。

在本公开提供的各种示例性的实施方式中，为保证罩体21稳固地固定到安装板30上，同时便于罩体21从安装板30上拆卸，如图2至图7所示，透气结构还可以包括第一弹性垫圈35，第一弹性垫圈35配合在罩体21与卡接座之间或罩体21和安装板30之间。即，透气结构组装后，该第一弹性垫圈35可以挤压于罩体21与卡接座之间，也可以挤压于罩体21和安装板30之间，换言之，该罩体21通过第一弹性垫圈35密封地连接到安装板上。例如，该第一弹性垫圈35可以为橡胶密封垫片。

因此，通过在透气结构上设置第一弹性垫圈35，可以具有如下三个方面的功能：一、实现罩体21和安装板30的密封连接，保证从透气部3中进入外部空气都能通过填充在容纳腔体20中的干燥剂进行干燥；二、在罩体21和安装板30之间的连接处设置弹性结构，当安装时，罩体21旋转至合适的角度后，每个弧形卡臂卡止于一个弧状卡脚上，通过该第一弹性垫圈35可以保证每个弧形卡臂牢牢地压紧到弧状卡脚上，进而保证罩体21和安装板30的卡接座连接稳定可靠，当拆卸时，通过进一步地压缩该第一弹性垫圈35，可以在二者的连接处为罩体21绕自身轴线转动提供操作空间，从而便于罩体21轻松地从安装板30上拆除；三、通过设置具有弹性的第一弹性垫圈35，能够在车辆运动的过程中，对罩体21起到缓冲的作用，减少罩体21相对于安装板30的震动，从而防止罩体21从安装板30上松脱，进一步地提高二者的连接可靠性。

在本公开中，可以通过多种方式在安装板上设置多个弧状卡脚，在本公开提供的一种示例性实施方式中，为了减少零部件数量，提高透气结构的整体结构紧凑性，如图1至图7所示，安装板30的内侧可以设置有环状凸台36，环状凸台36的内端面沿周向间隔设置有多个弧状卡脚。即，由于多个弧状卡脚通过同一个的环状凸台36连接到安装板，从而可以简化安装板的整体结构，进而方便透气结构的加工成型。具体地，该径向凸缘37可以一体形成于该环状凸台36的内端面上，也可以焊接到该环状凸台36的内端面上。

在其他的变形方式中，该多个弧状卡脚还可以通过多个彼此独立的连接臂连接到安装板上。

进一步地，为方便加工，同时提高干燥剂的干燥效率，安装部32可以形成为位于安装板上的安装孔，并且安装孔、罩体21和第一弹性垫圈35同轴设置。这样，从透气部3进入容纳腔体20中的外部空气能够通过均匀布置在安装孔四周的干燥剂进行干燥，从而提高干燥剂的干燥效率。

在本公开提供的各种示例性的实施方式中，为了有效地防止罩体从安装板上松脱，每个弧状卡脚的外端面上还设置有用于限制弧形卡臂相对于弧状卡脚转动的限位结构。这样，当罩体组装到安装板上后，通过该限位结构可以有效地防止该罩体相对于安装板转动，进而保证二者连接的可靠性，避免罩体从安装板上脱落。

具体地，如图5和图6所示，限位结构可以形成为位于弧状卡脚的外端面上的U型定位凹槽38，该U型定位凹槽38可以包括沿周向顺次布置的第一槽侧壁381、第二槽侧壁382和第三槽侧壁383，第一槽侧壁381和第三槽侧壁383分别用于限制弧形卡臂沿罩口23的周向的相对两侧转动。即，罩体组装到安装板上后，弧形卡臂嵌设到该径向凸缘37的U型定位凹槽38中，从而实现对弧形卡臂位置的周向限位，具体地，弧形卡臂的沿周向两端的侧壁分别经由该第一槽侧壁381和第三槽侧壁383进行止挡，从而有效地防止该弧形卡臂相对于罩体的周向转动，保证罩体牢靠地安装到安装板上。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。