包括柔性電磁屏蔽膜的復合材料半成品的制作方法

本發明涉及塑料產品的技術領域。

具體地，本發明涉及一種具有電磁屏蔽特性的復合材料(半成品)，該復合材料用于制造用于封裝車載電氣系統(例如電池)的箱體。

背景技術：

為了封裝用于混合動力或電動車輛的電池組，目前經常采用的解決方案是完全由金屬、尤其是鋁制成的箱體。選擇該金屬的原因在于其機械強度和為了屏蔽電池和其它電氣構件產生的強磁場而必不可少的電磁屏蔽特性。

然而，金屬箱體增大了安裝有這些箱體的車輛的重量，并且不具有對外的電絕緣。而且，這些箱體會對使用者造成潛在的危險。最后，金屬箱體僅具有較弱的絕熱性能，這樣無法勝任在外部溫度變化的情況下對電池內部溫度的維持和控制。

為了解決該重量問題，已知使用至少部分地由聚合物或復合材料制成的箱體，其中復合材料是包括熱塑性或熱固性樹脂和加強纖維的類型。

此外，為了給這些部分地由復合材料制成的箱體賦予電磁屏蔽特性，還已知以下方法：

-借助于導電漆的金屬化：該解決方案在車載電池系統所涉及的頻率和功率范圍中不夠有效；

-金屬柵、金屬網或三維金屬網(métal déployé)的包覆成型：該方法的優點在于能夠集成到模制方法中。實際上，能夠拉伸金屬層以貼合部件的形狀。然而，即使能夠增大厚度而由此在低頻率中相對有效，該解決方案在屏蔽效率上也是不足的，這主要是因為網的網眼之間的開口和不連續性；

-金屬化表面處理，例如借助于噴涂熔融金屬或電解沉積Zn、Cu或Al：該方法看起來是有效的。然而，該方法可能會需要很大的沉積厚度。這在加工工藝、循環時間和為了保持機動車生產節奏而要部署的工業裝置方面造成問題；

-使用具有高磁性特性的、所謂“μ金屬”的特殊金屬，其中所述高磁性特性一般是通過具有高鎳含量的含鐵材料獲得的。眾所周知這些金屬作用于低頻率的電磁場上非常有效。該解決方案對于車輛是最合適的。然而，該解決方案根據磁場功率具有飽和效應，尤其是在更高的頻率下，該解決方案因此也必須以較大的厚度實現以彌補該現象，這迅速導致重量的問題，這是因為所述材料具有比鋼更大的密度。

-此外，在科學文獻中已知多層效應的優點：屏蔽層位于屏障的表面上而非中芯處是非常有效的。

技術實現要素：

本發明的目的在于通過提供一種半成品來解決這些缺陷，該半成品能夠實現適應于車輛在形狀和體積利用方面的需求的箱體，同時確保電磁屏蔽性能。為此，符合本發明的半成品包括熱塑性或熱固性的基質和加強填充物，以及至少一張位于半成品厚度中的電磁屏蔽膜，該電磁屏蔽膜包括開孔。

與利用金屬或帶有金屬噴涂物的復合材料的解決方案相比，符合本發明的半成品能夠為解決方案的整體(封裝車輛電池并集成屏蔽的完整箱體)節省質量。

而且，能夠以高生產節奏連續流線地實施該箱體制造方法。

優選地，開孔的總面積遠小于構成電磁屏蔽膜的材料的面積。

根據本發明，電磁屏蔽膜可以按規則的間隔被穿孔，并且該膜可以不是平面的。

優選地，電磁屏蔽膜是柔性金屬膜或經過金屬化處理的膜。電磁屏蔽膜例如可以是鋁制膜。

根據一個實施例，電磁屏蔽膜位于半成品的表面處。

半成品可以呈片材的形式，并且電磁屏蔽膜可以埋入該片材的厚度中。然而，電磁屏蔽膜也可以夾在兩個復合材料片材之間，構成柔性芯件。

半成品可以包含至少一個包括兩張被電絕緣介質分隔的電磁屏蔽膜的層。

半成品可以包括多個電磁屏蔽膜條帶，這些條帶具有非零的重疊部分。這些條帶可以涂覆有樹脂和/或與所述熱塑性或熱固性基質的樹脂化學兼容的物質。

本發明還涉及一種用于容置車載的機動車驅動電能的存儲和/或傳輸設備的箱體，該箱體呈現出完全封閉用于接收該設備的容置空間的表面。該箱體是用符合本發明的半成品制成的。

本發明還涉及一種用于通過模制來制造部件的方法，在該方法中，使用多條符合本發明的半成品的條帶，并且將這些條帶布置為使得在模制之后，整個部件在沿著與部件表面正交的方向上覆蓋有至少一個電磁屏蔽膜厚度。

根據本發明，該部件可以是用于容置車載的機動車驅動電能的存儲和/或傳輸設備的箱體，并且借助于凸模-凹模類型的模具實現以下步驟：

-在模具的一個壁上布置多條符合權利要求1至12中任一項所述的半成品SP的條帶，以使得在打開模具之后，箱體的整個表面被電磁屏蔽膜FBE覆蓋；

-合攏模具，施加選擇為能夠使熱塑性或熱固性基質流動和聚合的壓強和溫度，以使得該基質通過穿過電磁屏蔽膜FBE的開孔ORI而確保粘附；以及

-將由此獲得的箱體脫模。

在打開模具之后，箱體的整個表面都能夠通過彼此交迭的不連續的半成品條帶而被電磁屏蔽膜覆蓋。

最后，每條條帶之間的交迭尺寸優選地至少為30至40mm。

附圖說明

閱讀示例性地提供且絕無任何限制性的附圖，將更好地理解本發明，在附圖中：

圖1示出了符合本發明的半成品的一個實施例。

圖2示出了夾在兩張屏蔽膜之間使用的電絕緣介質。

圖3示出了一張起伏不平的屏蔽膜及其在模制時的使用。

圖4示出了用于成形無電磁泄露的成品的半成品條帶的布置方法。

具體實施方式

本發明涉及一種半成品SP，該半成品在圖1中被示出，其包括：

-包括以下成分的復合材料MC：

○熱塑性或熱固性基質(PP、PA、UP或VE)；

○纖維性加強填充物(玻璃、天然纖維、碳等)；和/或

○粉狀加強填充物，例如碳酸鈣。

-至少一張布置在半成品厚度中并包括一組開孔ORI的電磁屏蔽膜FBE。

電磁屏蔽膜FBE的開孔ORI能夠確保復合材料MC與屏蔽膜FBE的粘附。實際上，在基于符合本發明的半成品SP來模制部件時，材料在固化之前流動FLU穿過開孔ORI。

將開孔ORI的尺寸最小化，以確保電磁屏蔽。但是，也需要折中以進一步使基于該半成品制成的成品部件的重量最小化。

與柵不同地，開孔ORI的總面積遠小于屏蔽膜的材料的面積。

優選地，按規則的間隔將電磁屏蔽膜FBE穿孔，以提供均勻的粘附。

電磁屏蔽膜FBE可以是金屬膜。優選地，該膜是柔性的，這樣它在限制成品部件的重量的同時僅確保電磁屏蔽功能，而不提供加強半成品的功能。

屏蔽膜FBE優選地是鋁制的。該膜具有優選地介于0.1和0.5mm之間的厚度。

電磁屏蔽膜FBE也可以是基于與所用復合材料兼容的基質制成的經金屬化的膜。

根據一個實施例，電磁屏蔽膜FBE不是平面的，而是具有折疊。例如，如在圖3中所示，膜可以具有例如呈同心圓金字塔形式的起伏不平的形狀。如圖3所示，由于膜會“展開”，這種形態能夠在模制時伴隨復合材料的流動FLU。這樣能夠避免膜被扯破。

優選地，符合本發明的半成品SP以(有可能是成卷的)片板狀來制備，該片板包括一個或多個復合材料片材。

根據第一實施例，將屏蔽膜FBE埋在復合材料片材的厚度中。

根據第二實施例，集成屏蔽膜的復合材料半成品包括：

-第一復合材料片材；

-第二復合材料片材；

-夾在這兩個復合材料片材之間的金屬膜或經金屬化的膜，該膜構成柔性芯件，并按規則的間隔被穿孔。

這兩個實施例的優點在于為屏蔽膜提供了對抗侵蝕或腐蝕的保護。而且，所獲得的屏蔽系統在部件表面處不是導體。由此降低與帶電元件接觸的風險。

然而，根據一個變型，將屏蔽膜FBE布置在復合材料片材的表面處。

根據一個實施例，符合本發明的半成品SP包括多張屏蔽膜FBE。這些膜可以具有不同的構成和/或厚度和/或形狀。

根據另一實施例(圖2)，如圖2所示，半成品SP包含至少一個包括兩張符合本發明的電磁屏蔽膜FBE的層，由電絕緣介質ISO(例如由聚合物構成)將這兩張電磁屏蔽膜分隔。符合本發明的半成品SP可以包括一個或多個這種層，也可以結合或不結合其它屏蔽膜FBE。絕緣介質ISO也可以是以與電磁屏蔽膜FBE相同的方式穿了孔的。

本發明還涉及一種容置箱體，以容置車載的機動車驅動電能的存儲和/或傳輸的設備。所述箱體呈現出完全封閉用于接收該設備的容置空間的表面。該箱體是用符合本發明的半成品SP制成的。

本發明還涉及一種箱體的制造方法，其中所述箱體用于封裝車載的電池系統。

為了基于符合本發明的半成品來模制例如箱體的部件，使用一個至多個的半成品條帶，將這些半成品條帶布置為使得在模制之后，整個部件在沿著與部件表面正交的方向上覆蓋有至少一個電磁屏蔽膜FBE厚度。由此，部件不包括任何屏蔽膜的斷裂，這是為了避免任何電磁場的泄露。

有利地，半成品可以已經包括具有非零重疊部分的多個電磁屏蔽膜FBE的條帶BAND，以方便這個包覆工具OUT的形狀的操作。在圖4中示出了該配置。該工具OUT要么是能夠在壓力下加工部件的模具，要么是能夠在將半成品加載到模具中之前用半成品來實現預成型體的形狀。有利地，在制造半成品時，所述條帶涂覆有樹脂或與所用樹脂化學兼容的物質，以方便其在部件加工工藝時的滑動并方便在部件厚度中的粘附。

根據一個例子，為了實現符合本發明的部件(箱體)，使用例如凹模-凸模類型的模具，并實現以下步驟：

-在模具凸模的壁上布置多條符合本發明的半成品SP的條帶，以使得在打開模具之后，箱體的整個表面被電磁屏蔽膜覆蓋，并使得整個該形狀在沿著與部件表面正交的方向上覆蓋有至少一個屏蔽膜厚度。將這些條帶布置為彼此交迭的形式。這樣地設置交迭尺寸并布置交迭，以使得在合攏凹模部分之后，這些條帶滑動以形成部件，并使得部件的整個表面通過不連續的條帶被電磁屏蔽膜覆蓋。根據一個例子，每條條帶之間的交迭的尺寸最小為30至40mm。

-合攏模具，施加選擇為能夠使熱塑性或熱固性基質流動和聚合的壓強和溫度。也可以施加低壓強(低于20bar)，但有利地施加高壓強(高于80bar)，以使得復合材料在模腔中流動，并通過穿過電磁屏蔽膜的開孔而確保粘附。

-將由此獲得的部件脫模。

根據一個實施例，為了確保在部件邊緣處也存在膜，將模具的模腔設置為比成品部件更大。由此，制造方法結束于對從模具中取出的部件的重新切割操作。