一种电池包箱体的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池包箱体。


背景技术：

2.近年来，动力电池因其能量密度高、循环稳定性良好、使用寿命长等优点被广泛应用于电动汽车、电动自行车、电动列车等领域。电池包是装入电动设备的电池系统的最终状态。电池包一般包括一个或多个电池模组以及封装电池模组的箱体。电池包箱体由端盖和箱体组成，在实际生产过程中端盖和箱体存在自身公差和装配预留间隙，并且上述间隙难以避免。端盖和箱体之间的间隙降低了电池包箱体的密封防护性能，进而影响了动力电池的安全性。
3.因此如何提高电池包箱体的密封防护性能成为了亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种电池包箱体，旨在于提高电池包箱体的密封防护性能。
5.根据本技术的第一方面，本技术提供了一种电池包箱体，包括：箱体和端盖。箱体具有开口，端盖用于盖和开口。端盖的下缘设有弹性卡扣，当端盖覆盖开口时，弹性卡扣插入开口内并与箱体的内壁过盈配合。通过在端盖上设置弹性卡扣，利用弹性力使端盖位于箱体开口的中间位置，防止端盖在箱体上自由移动。并且，弹性卡扣能够减小端盖与箱体之间的装配间隙，提高了电池包箱体的密封防护性能。
6.在一些实施例中，弹性卡扣包括安装部和弹片，安装部的上端与端盖的下缘的内侧连接；弹片设置在安装部的外侧并朝箱体的内壁延伸。安装部的上端连接于端盖的内侧，使得弹性卡扣在端盖盖合时位于箱体的内部，不影响电池包的外观。此外，弹片朝向箱体内部延伸，使得端盖盖合时，弹片抵压箱体内壁，提高了电池包箱体的密封性能。
7.在一些实施例中，弹片包括固定端和自由端。固定端连接于安装部的下端，自由端自固定端向上倾斜延伸。固定端使得弹片与安装部的连接更加牢固；自由端能够根据受到外力的大小发生弹性形变，增加了弹性卡扣的灵活性。
8.在一些实施例中，弹性卡扣在端盖的四周对称分布，使得端盖盖合后处于箱体的开口的中间，避免开口四周留有间隙。
9.在一些实施例中，安装部与端盖一体成型。一体成型的设计集成度高，加工制造过程中不需要额外增加工装，提高了加工制造效率。
10.在一些实施例中，弹片的数量为一个或多个。数量为一个时，弹片设置在安装部的外表面中间；数量为多个时，相邻两个弹片之间的距离相等。弹片数量不同时，通过调整弹片的位置使得在上述两种情况下，弹片在收缩时，整个弹性卡扣受到的弹性力是均匀的；或者，弹片在反弹时，整个弹性卡扣对箱体施加的弹性力是均匀的。
11.在一些实施例中，开口的上缘的内侧设有圆角过渡区，避免弹性卡扣在端盖覆盖开口时被箱体刮蹭，防止刮蹭产生的碎屑留在端盖与箱体的安装界面处，破坏端盖和箱体
之间的气密性。
12.在一些实施例中，端盖还包括螺栓，用于将端盖固定连接于箱体。螺栓连接提高了端盖安装的牢固性。
13.在一些实施例中，端盖下缘还设有凹槽，用于安装密封件。密封件能够提高电池包箱体的密封性，防止外部气体或水分进入箱体内。
14.在本技术所提供的电池包箱体中，电池包箱体包括端盖和箱体，端盖用于盖和箱体的开口。端盖的下缘设有弹性卡扣，当端盖覆盖开口时，弹性卡扣插入开口内并与箱体的内壁过盈配合。具体地，在端盖覆盖开口的过程中，弹性卡扣的弹片能够根据所受外力大小发生相应的弹性收缩，因此可以插入到端盖的开口处，并且弹片不发生磨损。在端盖覆盖开口后，弹性卡扣的弹片发生回弹，此时弹片抵压箱体的内壁，实现过盈配合，从而减小端盖与箱体之间的装配间隙，提高了电池包箱体的密封防护性能。因此，相较于现有的卡扣密封方式，本技术实施例提供的弹性卡扣，密封防护性能更好。同时在端盖装配过程中弹性卡扣不会发生磨损，延长了弹性卡扣的使用寿命。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例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技术的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
16.图1是本技术一实施例公开的电池包箱体的轴测图；
17.图2是本技术一实施例公开的电池包箱体的爆炸图；
18.图3是本技术一实施例公开的电池包箱体的正视图；
19.图4是图3沿a-a线作出的剖面图；
20.图5是图4在b处的局部放大图；
21.图6是本技术一实施例公开的电池包箱体的另一种爆炸图；
22.图7是本技术一实施例公开的一种端盖的结构示意图；
23.图8是本技术一实施例公开的另一种端盖的结构示意图；
24.在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
25.标记说明：
26.1-电池包箱体；
27.11-箱体；111-圆角过渡区；112-开孔；
28.12-端盖；121-弹性卡扣；1211-安装部；1212-弹片；1212a-固定端；1212b-自由端；122-螺栓；123-凹槽。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本技术的原理，但不能用来限制本技术的范围，即本技术不限于所描述的实施例。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术
语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
31.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本技术的具体结构进行限定。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.解决动力电池的安全性问题是电池应用技术领域最重要的问题之一。电池包是动力电池装入电动设备的最终状态。因此，提高电池包的安全性能够显著提高动力电池的安全性。通常，电池包由若干个电池模组和电池包箱体组成，电池模组容纳于箱体本体的容纳腔中。作为电池包外壳的箱体，一方面需要具有一定的机械强度，使得电池包具有耐磨、抗摔等性能；另一方面需要具有良好的密封性能，防止外部气体或者水分进入电池包内部破坏电池模组。电池包箱体包括端盖和箱体，当电池模组装配到箱体的容纳腔之后，端盖覆盖箱体的开口实现密封。然而，端盖和箱体在实际生产过程中存在零部件自身公差和装配预留的间隙，因此端盖和箱体之间的装配间隙难以避免，从而降低了电池包的密封防护性能。
33.因此，发明人对电池包箱体的研究发现，将端盖上的卡扣设置为具有一定弹性的弹性卡扣，利用弹性力使得卡扣自由伸缩，可以防止箱体刮蹭弹性卡扣，从而提高电池包箱体的密封防护性能。
34.本技术公开了一种电池包箱体，这种电池包箱体可应用于各种使用动力电池的装置，例如，电动汽车、电动自行车、电动列车、电动船舶等。
35.参见图1至图3，本技术实施例公开了一种电池包箱体1。电池包箱体1包括箱体11和端盖12。箱体11具有开口，端盖12用于盖合开口。端盖12的下缘设有弹性卡扣121，当端盖12覆盖开口时，弹性卡扣121插入开口内并与箱体11的内壁过盈配合。
36.电池包是装入电动设备的电池系统的最终状态。电池包一般若干个电池模组，以及封装电池模组的电池包箱体1。目前的大部分电池包是在一个或多个电池模块上装配电池管理系统(bms)、热管理部件等各种控制和保护系统而制成的。随着技术的发展，电池模块这个层次可以被省略，也即，直接由电池单体形成电池包。这一改进使得电池系统的重量能量密度、体积能量密度得到提升的同时零部件数量显著下降。本技术中所提到的电池包括电池模块或电池包。电池模组是为了从外部冲击、热、振动等中保护电池单体，将一定数目的电池单体电连接在一起并放入一个框架中而形成的。多个电池单体可经由电极端子而被串联和/或并联在一起形成电池模组，电池模组能够提供更高的电压和容量。电池单体可以包括锂离子二次电池、锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池等，本技术实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本技术实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体，本技术实施例对此也不限定。
37.电池包箱体1一般由箱体11和端盖12组成。电池包箱体1可以避免液体或其他异物
影响电池单体的充电或放电。电池包箱体1作为电池模组的承载体，对电池模组的安全工作和防护起着关键作用。电池包箱体1要满足强度刚度要求以及电器设备外壳防护等级ip67设计要求，同时提供碰撞保护。电池包箱体1的形状可以是长方体、正方体等。电池包箱体1可用钢板、铝合金等材料铸造；也可用新型的轻量化材料，例如，玻纤增强复合材料、碳纤增强符合材料等。
38.箱体11是电池包箱体1的主体部分，用于容纳电池模组以及其他的功能性部件。箱体11由底板和侧板组成，上方具有开口。底板和侧板之间、两个侧板之间可以通过一体成型的方式连接，也可以通过螺栓实现可拆卸连接，本技术实施例对此并不限定。箱体11的尺寸根据实际应用场景而定，本技术实施例对此也不限定。
39.开口是设置于箱体11上部，在开口处，端盖12盖合开口以形成密封。
40.端盖12是指盖合于箱体11的开口以将电池包箱体1的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖12的形状可以与箱体11的形状相适应以配合箱体11。可选地，端盖12可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成；这样，端盖12在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池包箱体1能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖12的材质也可以是多种的，比如，铜、铝合金、不锈钢等，本技术实施例对此不作特殊限制。端盖12上可以设置有功能性部件以实现不同的功能，如密封件等。
41.盖合即端盖12覆盖箱体11的开口。具体的盖合过程为：当电池模组装配完成后，将端盖12与箱体11的开口对正，随后将端盖12向下平移至开口处，直至端盖12完全覆盖开口。
42.下缘是指端盖12下方的边缘，是端盖12与箱体11连接的部分。
43.弹性卡扣121是指具有弹性的卡扣。卡扣是用于一个零件与另一个零件的嵌入连接或整体闭锁的机构，通常用于塑料件的联接，其材质通常由具有一定柔韧性的塑料材料制成。卡扣连接便于安装拆卸，可以做到免工具拆卸。卡扣可以由定位件、紧固件组成。定位件作用是在安装时，引导卡扣顺利、正确、快速地到达安装位置。紧固件可分为可拆卸紧固件和不可拆卸紧固件，前者被设计成当施加一定的分离力后，卡扣会脱开，两个连接件分离；后者需要人为将紧固件偏斜，才能将两个零件拆开，多用于使用过程中不拆开零件的连接固定。弹性卡扣121是在传统卡扣上设置具有弹性的部件，例如弹片1212。弹性卡扣121可用于使用过程中需要拆卸的两个零件的连接固定。相较于传统的卡扣，弹性卡扣121可提供弹性力，因此装配更加灵活。
44.内壁是指箱体11内表面，即箱体11与电池包箱体1的内部环境直接接触的部分。
45.过盈是指轴(被包容件)的尺寸大于孔(包容件)的尺寸。过盈配合利用材料的弹性使孔扩大、变形而套在轴上。当孔复原时产生对轴的箍紧力，使两零件连接。在机械安装过程中，有许多零件间需要紧密配合，用以防止连接脱落或传递大的扭矩，便产生了过盈技术。过盈配合连接是利用两个被连接件本身的过盈配合来实现的连接，根据过盈量的大小分为可拆卸连接和不可拆卸连接。具体地，过盈配合连接是通过孔(包容件)和轴(被包容件)配合后的过盈值达到紧固连接的限值。装配后，轴的直径被压缩，孔的直径被扩大，由此材料发生弹性变形，在轴和孔配合的表面产生压力，依靠压力产生摩擦力来传递扭矩和轴向力。过盈配合连接的特点是结构简单、对中性好、承载能力大、对轴的强度削弱小、耐冲击性好。在本实施例中，弹性卡扣121是被包容件，端盖12与箱体11之间的装配间隙是包容件。端盖12在装配过程中，弹性卡扣121被箱体11的内壁压缩，使得弹性卡扣12插入到装配间隙
中。端盖12装配完成后，弹性卡扣121回弹使得端盖12与箱体11实现紧固连接。
46.根据本技术的实施例，通过在端盖12上设置弹性卡扣121，利用弹性力使端盖12位于箱体11开口的中间位置，防止端盖12在箱体11上自由移动。并且，弹性卡扣121能够减小端盖12与箱体11之间的装配间隙，提高了电池包箱体1的密封防护性能。
47.参见图2、图4和图5，弹性卡扣121包括安装部1211和弹片1212，安装部1211的上端与端盖12的下缘的内侧连接，弹片1212设置在安装部1211的外侧并朝箱体11的内壁延伸。
48.安装部1211是弹性卡扣121中用于承载弹片1212的部件。安装部1211起到连接弹片1212与端盖12的作用。具体地，安装部1211的上端固定连接在端盖12的下缘，安装部1211外表面的安装弹片1212。安装部1211的长度和宽度大于至少一个弹片1212的长度和宽度，具体尺寸应满足实际应用要求。安装部的厚度在满足机械强度的要求下，尽可能小，这样能够减小弹性卡扣121对箱体11内部空间的占用。
49.弹片1212即片弹簧，是用于机械、车辆的缓冲防震装置。弹片1212的形状可以是长方形、梯形、三角形等。弹片1212按照结构可分为直片弹簧和弯片弹簧。弹片1212可选用磷青铜、锡青铜等材料制成。弹片1212在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。弹片1212的特性是只在一个方向(即最小刚度平面)上容易弯曲，而在另一个方向上具有大的拉伸刚度及弯曲刚度。
50.弹片1212的一端固定连接于安装座1211，另一端向安装座1211的外侧倾斜延伸。可以理解为，当端盖12覆盖开口时，弹片1212朝向箱体11的内壁延伸。
51.根据本技术的实施例，安装部1211的上端连接于端盖12的内侧，使得弹性卡扣121在端盖12盖合时位于箱体11的内部，不影响电池包的外观。此外，弹片1212朝向箱体11内部延伸，使得端盖12盖合时，弹片1212抵压箱体11内壁，提高了电池包箱体1密封性能。
52.参见图5，弹片1212包括固定端1212a和自由端1212b。固定端1212a连接于安装部1211的下端，自由端1212b自固定端1212a向上倾斜延伸。
53.固定端1212a是弹片1212与安装部1211固定连接的一端，安装座1211对固定端1212a起到限制作用，因此弹片1212的固定端1212a不能自由移动和/或转动。
54.自由端1212b是弹片1212朝向箱体11内部延伸的末端。由于自由端1212b未连接其他部件，因此当自由端1212b受到外力作用时，可自由活动。具体地，自由端1212b以固定端1212a与安装部1211连接处为轴线，发生转动。当弹性卡扣121受到的外力较大时，自由端1212b朝上述轴线转动的角度较大；当弹性卡扣121受到的外力较小时，自由端1212b朝上述轴线转动的角度较小。
55.自由端1212b自固定端1212a向上倾斜延伸，因此在弹片1212在安装部1211上装配后，整个弹性卡扣121的横截面呈“j”字型。
56.根据本技术的实施例，固定端1212a使得弹片1212与安装部1211的连接更加牢固，自由端1212b能够根据受到外力的大小发生弹性形变，增加了弹性卡扣121的灵活性。
57.参见图4和图6，弹性卡扣121在端盖12的四周对称分布。
[0058]“端盖12的四周”是指端盖12的四个侧面，弹性卡扣121具体设置在端盖四个侧面的下缘。
[0059]
对称分布是指在端盖12底面的两个对称的长边上，弹性卡扣121的安装位置和数量是相同的；在端盖12底面的两个对称的短边上，弹性卡扣121的安装位置和数量也是相同
的。在两组对称的侧边对称分布的弹性卡扣121提供的弹性力大小相同，可使得端盖12处于开口的居中位置。
[0060]
根据本技术的实施例，弹性卡扣121在端盖12的四周对称分布，使得端盖12盖合后处于箱体11的开口的中间，避免开口四周留有间隙。
[0061]
参见图5，安装部1211与端盖12一体成型。
[0062]
一体成型是指在生产加工端盖12时，通过冲压、注塑成型等方式加工出安装部1211。安装部1211与端盖12是一个整体，安装部1211不可拆卸。一体成型的加工方式简化了制造工序，材料通过单次加工即可成型，无需作二次以上的加工。而且安装部1211在端盖12上的连接较为牢固。
[0063]
根据本技术的实施例，安装部1211与端盖12一体成型。一体成型的设计集成度高，加工制造过程中不需要额外增加工装，提高了加工制造效率。
[0064]
参见图7和图8，弹片1212的数量为一个或多个。数量为一个时，弹片1212设置在安装部1211的外表面中间；数量为多个时，相邻两个弹片1212之间的距离相等。
[0065]
通过改变弹片1212的数量可调整弹性卡扣121与箱体11内壁之间的弹性力的大小，从而实现对不同大小的装配间隙的过盈配合。具体地，当端盖12与箱体11之间的装配间隙较小时，弹片1212可选为一个。参见图7，单个弹片1212设置在安装部1211外表面的中间处。此时，上述单个弹片1212即为整个弹性卡扣121的受力中心或施力中心。因此，弹性卡扣121的受力或施力是均匀的，一方面，不会因为受力不均而发生弹性卡扣121的局部损外；另一方面，不会因为施力不均而导致不同位置的密封效果不一致。当端盖12与箱体11之间的装配间隙较大时，弹片1212可选为多个。参见图8，弹片1212数量为3个。相邻两个弹片1212之间的距离相等。此时，弹性卡扣121存在3个受力中心或施力中心，并且各中心之间的距离是相等的。因此，弹性卡扣121的受力或施力仍然是均匀的。值得注意的是，弹片1212的数量为2时，两个弹片1212在安装部1211的外表面沿弹性卡扣121的中轴线对称分布。
[0066]
根据本技术实施例，弹片1212数量不同时，通过调整弹片1212的位置使得在上述两种情况下，弹片1212在收缩时，整个弹性卡扣121受到的弹性力是均匀的；或者，弹片1212在反弹时，整个弹性卡扣121对箱体11施加的弹性力是均匀的。
[0067]
参见图5，开口的上缘的内侧设有圆角过渡区111。
[0068]“开口上缘的内侧”是指开口靠近端盖12一端的内侧壁上。
[0069]
圆角过渡区111是箱体11边缘具有圆角的区域。圆角是用一段与角的两边相切的圆弧替代原来的角，圆角的大小用圆弧的半径表示。在本实施例中，圆角过渡区111中的圆角大小可根据弹片1212的尺寸确定。相较于直角设计，圆角能够减小箱体11对弹片1212的刮蹭。具体地，在端盖12覆盖开口的过程中，弹片1212依靠自身的弹性形变插入到端盖12与箱体11的装配间隙中，当箱体11的开口内侧为直角时，上述直角刮蹭弹片1212的外表面，造成弹片1212的磨损。上述现象一方面，使得弹片1212的外表面产生凹陷，进而在弹性卡扣121的装配界面处产生新的间隙；另一方面，弹片1212因刮蹭产生的碎屑可能会遗留在装配界面处，也会造成密封失效。当箱体11设有圆角过渡区111时，则可避免箱体11刮蹭弹片1212的问题，从而提高弹性卡扣121的密封防护性能。
[0070]
根据本技术实施例，开口的上缘的内侧设有圆角过渡区111，避免弹性卡扣121在端盖12覆盖开口时被箱体11刮蹭，防止刮蹭产生的碎屑留在端盖12与箱体11的安装界面
处，破坏端盖12和箱体11之间的气密性。
[0071]
参见图2，端盖12还包括螺栓122，用于将端盖12固定连接于箱体11。
[0072]
螺栓122是带有螺纹的紧固件。螺栓122通常包括头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分，需与螺母配合，用于实现两个零件的紧固。螺栓连接是常见的可拆卸连接方式。在本技术实施例中，螺栓122的头部焊接或者粘接在端盖12的下缘，螺杆的下部具有螺纹。与之对应的是，箱体11的上端设有开孔112，开孔112的内壁设有与螺栓122螺纹相配合的螺纹，因此螺栓122可以装配到开孔112内，从而使得端盖12和箱体11的连接更加牢固。
[0073]
螺栓122可根据实际应用设置为一个或者多个，本技术实施例对此不限定。开孔112的数量和位置与螺栓122相匹配，本技术实施例对此也不限定。考虑到连接的稳定性，参见图2，可将螺栓122设置为8个。8个螺栓沿着端盖12的四周均匀分布，即每个侧边设置为两个，并且相对两个侧边上的螺栓122对称分布。
[0074]
根据本技术的实施例，螺栓122连接提高了端盖12装配的牢固性。
[0075]
参见图5，端盖12下缘还设有凹槽123，用于安装密封件。
[0076]
凹槽123是端盖12下表面朝端盖12主体部分的凹陷形成的一个容纳部。凹槽123位于弹性卡扣121的外侧，凹槽123的形状可以为倒“u”型，本技术实施例对此不作限制。
[0077]
密封件(图中未示出)是设置于凹槽123内起到密封作用的部件。密封件的形状与端盖12的形状相适应。密封件的尺寸与凹槽123的尺寸相适应，即凹槽123能够容纳至少部分密封件，并且在密封件装配后，凹槽123不存在间隙。密封件的材质可为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟素橡胶等。密封件除了具备密封性的一般要求外，还需具有下述性能：富有弹性和回弹性、适当的机械强度、热收缩效应小、不腐蚀接触面、易加工成型等。当端盖12盖合箱体11的开口时，端盖12将箱体11压紧，此时密封件的上部与端盖12紧密贴合，密封件的下部与箱体12紧密贴合，实现端盖12与箱体11的密封，可防止外部气体或者水分进入电池包箱体1的内部环境，避免因水汽损外电池模组产生的安全问题。
[0078]
根据本技术的实施例，密封件能够提高电池包箱体1的密封性，防止外部气体或水分进入箱体内。
[0079]
虽然已经参考优选实施例对本技术进行了描述，但在不脱离本技术的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。