一种形成用于电动车辆的电池壳体的盖子的上部覆盖零件的制作方法

本发明涉及一种用于壳体的新型盖子或覆盖件，可适用于在电驱动汽车中包括多个电力单元，特别是用于放置在车辆下方的壳体。

背景技术：

通常，用于电动车辆的电池组壳体组件典型地包括由一个或多个电力单元组成的电池组、电池管理系统、鼓风机、上部覆盖件、下部壳体和结构加强构件，并且该电池组壳体组件在汽车下方安装至车辆主体的底部。

机动车辆中包括多个电力电池的壳体通常是必要的，以保护布置在内部的电力电池免受外部影响。反之亦然，壳体也是合适的，以保护乘坐在汽车中的任何人免受来自壳体内的电力电池的任何影响。这种壳体包括装配在一起以形成中空空间的下部零件和上部零件，由此下部零件容纳电池单元，上部零件形成盖子。

壳体的下部零件和加强构件以及上部零件可以由钢外壳制成，以承受电池的负载。由于刚度和耐用性需要厚钢，所以电池组壳体组件很重。电池组壳体组件通常安装在车辆底板上，因此需要抗碎裂性、水密性和耐腐蚀性。

本发明的目的是获得一种新型的轻质上部壳体零件或盖子结构，其与下部壳体零件装配以形成电池壳体，并且能够屏蔽电磁波。

技术实现要素：

所述目标通过形成用于电池壳体的盖子的上部覆盖零件和通过包括新型覆盖零件的电池壳体来实现。

特别是通过上部覆盖零件，该上部覆盖零件至少包括热塑性载体层和导电树脂涂层，该热塑性载体层成形为形成覆盖盖子，该导电树脂涂层包括导电金属或涂覆金属的颗粒，并且其中根据astmd4935-10，在1khz和1.5ghz之间的rf频率下，热塑性载体和涂层的组件在覆盖盖子的外表面上具有至少50db，优选至少60db的电磁屏蔽效果。

导电金属或涂覆有金属的颗粒优选为银、镀银铝、镀银铜、镀银玻璃、镍、锌、镍石墨、铜、钢或铝或其组合。最优选的是银或涂覆有银的颗粒或镍或涂覆有镍的颗粒。

载体层包括聚酰胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚烯烃(例如聚丙烯(pp)或聚乙烯(pe))、或聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet))中的一种或其任何混合物。

载体优选填充有填料，例如玻璃纤维或增强纤维，以进一步增强零件的硬度和/或材料的抗碰撞性。载体也可以替代地包括金属导线网或网格，以增强硬度和增加屏蔽性。

此外，载体层可以包括复合材料，其中填料、纤维或纺织品作为增强物被添加至载体材料。这些增强物可以由玻璃、碳、芳族聚酰胺或其它合成纤维以及用于改善的天然纤维构成。

热塑性载体材料可以进一步包含阻燃添加剂。

优选地，载体层包括来自回收或再生来源的热塑性材料，其作为材料的基质的一部分或作为填料成分。

载体层优选由热塑性薄片材料制成，该热塑性薄片材料在热成型和/或真空成型过程中形成，以获得最终形状。

载体层可以包括附加的设计特征，例如肋，以进一步增强零件的硬度，或者其形状可以为冷却管道、导线和电缆等附加设备提供空间。

重要的是，在不面向电池组或电力单元的表面处提供导电涂层；导电涂层的任何剥落可能会干扰电池或电池的电气连接。

包含在导电树脂涂层中的导电金属或涂覆金属的颗粒优选为银、镀银铝、镀银铜、镀银玻璃、镍、锌、镍石墨、钢或铝或以上的组合。最优选的是银或涂覆有银的颗粒或镍或涂覆有镍的颗粒。电导率取决于所选颗粒的类型以及层内颗粒的密度和层的厚度。更细的颗粒是优选的。

优选地，根据astm4935-10，包含导电涂层的零件在1khz至1.5ghz之间的rf频率下，具有至少50db、优选至少60db的电磁屏蔽性。优选地，在1khz和1.5ghz之间的rf频率下，电磁屏蔽在60和100db之间。

优选地，涂层基于丙烯酸粘合剂树脂，该丙烯酸粘合剂树脂将颗粒粘合在一起，以在涂层干燥和/或固化后，在形成上部覆盖零件的载体层的外表面上形成均匀的涂层或薄膜。例如，涂层可以以喷涂涂料的形式施加。这样在载体表面上形成的涂层是耐用的、光滑的，并且对载体表面具有凝聚强度和粘合强度。

优选地，导电层的厚度至少在20和150μm之间，优选在25和125μm之间，更优选在25和100μm之间。

例如，在丙烯酸基涂层(密度为0.6(g/cm³)、厚度为50μm)中，包含镀银的铜颗粒的导电涂层在1khz至1.5ghz之间的rf频率下具有60-65db的屏蔽效果。密度为1.3(g/cm³)的可对比涂层在25-30μm时具有相同的屏蔽潜力。涂层的厚度可以变化，以增加在面向乘客和/或敏感电气设备的区域上的屏蔽性。优选地，根据本发明，涂层在上部覆盖件的表面上具有可变的厚度。

电池盒的覆盖件可能形状复杂，以包含盒内的电池的运行所需的任何电器和通道的任何空间范围，并与电池盒内的电池组一起储存。这也可能包括冷却系统和接线。这可能意味着覆盖件成形为包括平坦区域以及复杂的3d形状区域。将层压导电箔或薄膜与根据本发明的导电涂层结合在一起可能是有益的。载体层可以与仅放置在更平坦区域的导电薄膜或箔直接模制在一起，在该更平坦区域中，薄膜或箔没有被拉伸到足以破坏其导电功能，而导电涂层至少被施加在没有被箔覆盖的区域。优选地，涂层至少部分地与箔重叠，使得导电表面基本上是完整无损的，因为导电表面的每个缺口都会增加电磁辐射，该电磁辐射可以穿过零件并到达乘客和/或干扰其他电器。

优选使用至少一种金属箔，优选为铜、铝、镍或钢箔，更优选为使用铝箔。优选地，箔厚度在20和100μm之间。通过将导电箔与导电涂层结合，箔可以被限制到更平坦的区域，因此在零件的生产过程中的拉伸更少。因此，可以使用更薄的箔，从而节省材料和重量。

替代地，可以使用包含导电颗粒的导电热塑性薄膜或箔。

可以对载体层进行处理，以进一步提高涂层对脱层或剥落的抵抗力。例如，在施加涂层之前，可以将底涂层施加到热塑性载体的表面上。作为底涂层，优选地使用轻微蚀刻载体的表面的底涂层，以增强导电层与载体层的粘合性。

为了增加耐磨性，可以在导电涂层的顶部上施加额外的保护层。这可以增强表面层对刮擦和碎裂的抵抗力。保护涂层可以是聚氨酯涂层，可以是透明的，或者可以包含彩色颜料或染料。

底涂层和/或保护层优选由至多3mm、优选小于1mm的热塑性或热固性涂层构成。

底涂层和/或保护涂层可以是聚氨酯配方(优选聚氨酯弹性体)、固化环氧树脂配方、聚烯烃(优选聚丙烯或聚乙烯底漆)或丙烯酸树脂配方中的一种或它们的组合。

例如，由聚氨酯配方制成的支化聚氨酯涂层可以用作保护层和/或底涂层，所述支化聚氨酯涂层包含在分支点之间的分子量介于1000和13000之间的支化聚氨酯。或者，可以使用聚氨酯弹性体层。

也可以使用环氧树脂涂层组合物，例如包括分子中含有至少2个环氧基团的环氧树脂和固化剂组合物的环氧树脂涂层组合物。

它也可以是自固化聚环氧树脂组合物，例如包含环氧当量大于1的聚环氧树脂、聚酰胺、水杨酸和n-(3氨基丙基)哌嗪。

或任何其它的增强单层和/或层压的层的耐磨性和/或硬度的组合物。

在一个单独的实施例中，载体层至少局部真空形成有金属箔层，有利地在平坦区域中。例如，可以使用像铝、钢、铜、铬或银这样的箔或使用多于一种上述箔的组合箔。在第二步骤中，至少在没有被金属箔覆盖的区域中，因此形成的零件涂覆有至少包含银颗粒和/或镀银的铜颗粒的导电涂料，并且其中根据astm4935-10，涂覆的表面在1khz至1.5ghz之间的rf频率下具有至少50db，优选至少60db的电磁屏蔽性。

具有载体层和层压到其上的金属箔层的上部覆盖零件或盖子在本领域中是已知的，然而覆盖零件可以具有非常复杂的形状，因此金属可能在表面中具有裂缝和/或不希望的褶皱，在平坦表面区域中使用箔和根据本发明的涂层的组合可以相组合地确保不存在未覆盖的区域。未覆盖的区域将会降低电磁屏蔽的效果。

附图说明

图1是车辆的示意图。

图2是用于电池壳体的覆盖件的示意图。

图2a是穿过形成覆盖件的材料层的横截面。

图3显示了用于电池壳体的覆盖件的示例。

具体实施方式

图1是至少包括电池盒或壳体2的车辆的示意图。电池盒或壳体2包括一个或多个电力单元(未示出)，其可以是电池电动车辆(bev)或混合电动车辆(hev)、例如电动汽车和小型人员运输单元所需要的。

电池盒或壳体2包括形成根据本发明的电池壳体3的盖子的上部覆盖零件和容纳一个或多个电力单元的下部零件4。两者装配在一起以形成用于一个或多个电力单元的封闭空间。优选地，在上部零件和下部零件之间的接触区域用密封件来密封盒子，以防止灰尘和水进入盒子并与内容物特别是电力单元或电力单元之间的连接接触。

优选地，密封件由导电硅树脂制成，该导电硅树脂包括导电颗粒，例如银或涂覆银的颗粒或镍或涂覆镍的颗粒，例如涂覆镍的石墨。

图2更详细地示出了形成用于电池壳体或电池盒的盖子的上部覆盖零件。图2a显示了穿过形成上部覆盖零件的材料的横截面。上部覆盖零件至少包括热塑性载体6，其成形为形成覆盖盖子。覆盖件成形为使得它能够至少覆盖包括一个或多个电力单元的下部零件中的开放空间。其中也可以给出覆盖其他设备的轮廓，例如覆盖额外的冷却系统或连接。电池覆盖件可以包括任何肋，以进一步增加覆盖件的硬度和/或增加冲击耐久性。

根据本发明，形成覆盖盖子的上部零件的不面向和/或不与电力单元直接接触的外表面涂覆有导电涂料8，该导电涂料至少包括金属或金属基颗粒，例如银颗粒或镀银铜颗粒之一，并且其中根据astm4935-10，在1khz至1.5ghz之间的rf频率下，涂覆表面具有至少50db，优选至少60db的衰减。

在施加涂层之前，可以在热塑性载体上施加底涂层7，以进一步增强涂层对外部影响(如水、沙子或盐)的抵抗力。

保护层9可以施加在导电涂层的顶部，以进一步增强表面层对刮擦和碎裂的抵抗力。保护涂层可以是聚氨酯涂层，可以是透明的或可以包含彩色颜料或染料。

优选地，至少导电层具有接地连接，以实现最大屏蔽性能。例如，通过使用屏蔽带或屏蔽导线，优选为铜，在施用期间放置在涂层内，或者首先应用接地连接，并用导电涂料覆盖喷涂。对于功能性接地连接，重要的是，导线或带也是导电的并与导电层直接接触。

图3示出了具有更复杂形状的电池壳体的覆盖盖子的例子，其在顶部具有通道，该通道可以容纳集成冷却系统或电池壳体或盒中的电气设备。由于复杂的形状，将根据本发明的在复杂形状的区域中的导电涂层与在平坦形状的区域中的导电箔或薄膜结合可能是有利的。也可以选择用导电箔或薄膜覆盖大部分表面，同时在整个表面上施加涂层，以覆盖金属箔覆盖件中的任何裂缝或间隙。例如，在图3中，用11表示的平坦区域可以覆盖有金属薄片，例如铜或铝金属箔，优选厚度在20至100μm之间，而包括通道12的其他区域可以覆盖有根据本发明的导电涂层。

根据本发明，形成电池壳体的盖子的上部覆盖零件的例子可以是真空形成的覆盖件，例如类似于图3，由聚碳酸酯制成，至少具有导电涂层，该导电涂层包括在丙烯酸基涂层中的镀银铜颗粒，该丙烯酸基涂层的密度为0.6(g/cm³)，并且在零件的外表面上的厚度为50μm，并且在1khz和1.5ghz之间的rf频率下具有60-65db的屏蔽效果。

根据本发明制造的形成电池壳体的盖子的上部覆盖零件不仅提供了良好的电磁屏蔽，而且还提供了对驾驶期间来自道路的水、盐和灰尘的改善的抵抗力。此外，与现有技术的覆盖件相比，它们具有较少的层，并且无需维护。