具有太陽能電池結構的車輛面狀部件的制作方法

專利名稱：具有太陽能電池結構的車輛面狀部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的具有太陽能電池結構的車輛面狀部件。
背景技術：
DE 10 2005 050 372A1披露了一種此類的車輛面狀部件，該車輛面狀部件由透明塑料形成，通過所引入的金屬強化結構被面狀地強化，并且在車輛內側將有色漆薄膜安裝在該車輛面狀部件上。可以將太陽能電池嵌入到該塑料與該漆薄膜之間，或者完全嵌入到該塑料中。因此，這種具有內部太陽能電池的車輛面狀部件要求一種透明的塑料作為載體材料。
DE 10 2004 003 856A1披露了一種用于車輛的車身零件，該零件配備有一個載體層以及一個與該載體層連接的太陽能模塊，該太陽能模塊包括至少一個印制在塑料薄膜上的有機太陽能電池。該太陽能模塊可以施加到載體層的面向車輛外側的側面上，其中，可以用該載體層作為該印制的塑料薄膜的襯墊，或者將該印制的塑料薄膜粘接到或層壓到該載體層上。如果該載體層是至少部分透明的，那么該太陽能模塊也可以安裝到該載體層的朝內的側面上。該載體層可以由不同的塑料制成，并且還可以通過長纖維注射工藝(LFI方法)制成。
DE 101 01 770A1披露了一種太陽能模塊，其中正面由透明的聚氨酯構成，并且背面由一塑料的、玻璃的或陶瓷的成型零件構成。
DE 20 220 444U1披露了一種光電模塊，該光電模塊具有至少一個正面的、朝向能源的、玻璃的或者一種抗沖擊的、對UV穩定的、全天候的、具有低水蒸氣滲透性的透明塑料的外覆蓋層；至少一個塑料粘接層，該塑料粘接層位于該覆蓋層與一個背面層之間并且在其中嵌入有至少一個或者多個太陽能電池，這些太陽能電池彼此電連接；以及至少一個背面的、背對能源的、玻璃的或者全天候的、具有低水蒸氣滲透性的塑料的外層。
所述的現有技術的車輛面狀部件由于它們的結構而具有高的重量和/或要求復雜的加工工藝。

發明內容
本發明所基于的目的是提供一種具有低重量和高穩定性的車輛面狀部件。
這個目標通過權利要求1中的特征來實現。有利的改進在從屬權利要求中進行詳細說明。
由于根據本發明以復合輕型結構方式制造太陽能電池結構的支撐層，因此能夠提供具有大的固有剛度和低重量的車輛面狀部件，這些車輛面狀部件適合用于車輛上的不同用途。固有堅固的且輕的復合輕型部件形成了一種對太陽能電池結構特別適合的載體結構，由此，用于太陽能電池結構的加固措施可以省掉或者僅在減少的范圍中需要。這完全地省掉迄今為止在車輛頂部的玻璃蓋裝備有太陽能電池的情況下常見的通過玻璃的堅固載體板提供的內側支撐。由于這種復合輕型部件(它形成了太陽能電池結構內側上的支撐層)的高負載能力，車輛面狀部件的外蓋層也可以比以往做得薄得多、輕得多。總而言之， 在穩定性相同或者甚至增加的情況下，根據本發明的車輛面狀部件變得輕得多，而在部件的總厚度上沒有任何增加。通過減少部件并且簡化制造工藝，由此可以額外地實現成本的降低。
在本發明的意義上，“復合輕型結構方式”或者“復合輕型部件”應理解為由至少兩個、優選至少三個互相連接的不同材料的層形成的多層部件，支撐層由該多層部件形成，其中，至少一層由一種具有相對大的體積和相對低的重量的材料和/或結構構成。
該支撐層能夠作為復合輕型部件而“整體地”形成，例如由具有嵌入的纖維強化物的聚氨酯形成。作為纖維強化物可以考慮的有玻璃纖維、碳纖維、天然纖維(例如劍麻、 大麻或亞麻)、或者塑料纖維(例如芳族聚酰胺)，或者處于松散的短切纖維的形式，如在敞開或閉合的模具中在噴涂、鑄造、發泡或注射方法中用作聚氨酯的混合物，在后一種情況下(在閉合的模具中)還與在噴涂、鑄造或注射工序之后的一個擠壓工序相結合；或者以氈片、紡織品或編結織物或網的形式將該纖維強化物用于一個層狀地分別以塑料層(特別是聚氨酯層)交替的層結構。
該支撐層的“整體的”結構的一個例子是由Bayer Material Science AG的 Baydur (Baydur 是Bayer AG的一個注冊商標)在PUR復合噴涂模制法(CSM方法)中制成的支撐層，其中短切玻璃纖維從外部配量到被引入到打開的模具中的PUR噴射流中。 隨后通過在閉合模具中發泡而模制該成型零件。這些玻璃纖維的隨機分布致使這樣制成的支撐層在所有載荷方向上都具有高的機械強度，并且因此為該太陽能復合結構提供了最優的支撐，并且在相對低的重量的情況下為車輛面狀部件提供了高剛度。
作為復合輕型部件的支撐層的層狀交替的結構的一個例子通過用于處理 Multitec (Multitec⑧是Bayer AG的一個注冊商標)的PUR復合噴涂模制法(CSM方法)的另一個變型產生。在此，同樣將短切的長纖維與PUR混合物一起引入到一個敞開的模具中。在這種情況下，緊湊地或發泡地并且可以加固地或非加固地將PUR混合物涂覆到多個層中并且在室溫下在一個敞開的模具中固化。
在PUR復合噴涂模制法(CSM方法)的另一個變型中，通過使用Baypreg F(Baypreg 是Bayer AG的一個注冊商標)將用一種特殊的PUR噴涂系統噴涂的大麻、劍麻、亞麻、椰子或類似物的天然纖維氈片壓向薄壁式的、極輕的用于作為支撐層的復合輕型部件的成型零件中。
用于支撐層的復合輕型結構方式的另一個變型由一種夾層結構形成，其中一個特別更輕的塑料、泡沫和/或蜂窩狀結構的層被布置在塑料的或輕型金屬的下蓋層與上蓋層之間。
作為具有被布置在下蓋層與上蓋層之間的塑料層的復合輕型部件的支撐層的夾層結構的一個例子是具有多個鋁蓋層以及一個聚丙烯(PP)層的Hylite 或Alubond 材料(兩者都是ALCAN Singen GmbH的注冊商標)。該聚丙烯層也可以被另一種適合的、高強度的輕型塑料所取代，例如聚酰胺。
作為復合輕型部件的支撐層的夾層結構的另一個例子是紙的或紙板的、金屬的或塑料的蜂窩狀結構，也被稱為“蜂窩狀結構”，其中在兩個封閉的蓋層之間，一個由垂直于這些蓋層設置的壁構成的蜂窩狀結構包圍多個空腔(“敞開的蜂窩狀結構”)。這些豎直的壁在其與蓋層相鄰的區域中例如通過一種在組裝前被噴涂上的塑料持久地粘接(如在DE 100 33 232C2中對于沒有太陽能復合結構的車頂部件所示的那樣)。此類的輕型金屬的蜂窩狀結構的一個例子是Alucore 材料(ALCAN Singen GmbH的注冊商標)。代替空腔的，可以將實心材料(例如塑料或塑料泡沫或金屬泡沫)布置在該蜂窩狀結構的多個壁之間(“封閉的蜂窩狀結構”)。最后還可以通過噴涂和擠壓將一種敞開的或封閉的蜂窩狀結構與上面說明的Baypreg ； F 一起連成一個支撐層。
原則上，在制造塑料復合部件時可以將太陽能電池結構與該塑料復合部件連接成車輛面狀部件或者隨后施加、特別是粘接在最終完成的復合輕型部件上。該復合輕型部件與該太陽能電池結構的共同制造和連接例如優選地在一個唯一的過程步驟中通過熱成形和層壓來實現。該太陽能電池結構也可任選地與至少一個支撐層以及與熱熔性粘接薄膜一起預制成一個預復合件或預層壓件。
該太陽能電池結構可以被施加在該復合輕型部件的平的或彎曲的表面上，或者在制造時被集成到其中。
該太陽能電池結構可以覆蓋整個的復合輕型部件。然而，它還可以留下邊緣區域使其不被覆蓋。在這種情況下，該太陽能電池結構以該車輛面狀部件的一個上蓋層垂直于該復合輕型部件的表面向上突出。另一方面，該太陽能電池結構還可以被安裝或集成在一個預設在該復合輕型部件的上側面上的凹陷中，使得該太陽能電池結構被布置成與該復合輕型部件的凸出的邊緣區域相齊平。
在該太陽能電池結構上方，該車輛面狀部件具有一種透明的覆蓋件。該覆蓋件通過遮蓋薄膜或者薄玻璃片形成。該遮蓋薄膜可以作為透明的拉深薄膜件覆蓋整個車輛面狀部件。
在一種優選的改進方案中，在太陽能電池結構特別是以凹陷的并且齊平的方式布置在該復合輕型部件上的情況下，在該太陽能電池結構的邊緣與該復合輕型部件的相鄰區域之間的間隙中設有密封件，其中 密封件粘接到該復合輕型部件上，或者 密封件粘接到該太陽能電池結構的邊緣上，或者 密封繩插入該間隙中，或者 適配于該間隙的形狀的密封材料填充該間隙，或者 密封件插入該間隙中并且通過兩個密封唇搭接在相鄰的部件上。
根據本發明的車輛面狀部件可以例如用于沒有打開系統的車頂模塊；具有打開系統的車頂模塊(滑動車頂、升降車頂、滑動/升降車頂、外部引導的滑動車頂、全景車頂、 擾流板式車頂、疊片式車頂、改裝車頂以及類似物)；車頂打開系統的蓋；硬頂敞篷車車頂 (也被稱為“可伸縮式硬頂” =“RHT”)的頂殼；折流板條；擾流板；后車蓋；引擎罩；車門或者擋泥板以及A、B、C以及D柱。


在下面參考附圖，基于根據本發明的車輛面狀部件的實施例，對本發明進行更詳細地說明，其中 圖1示出了具有根據本發明的、呈車頂模塊形式的車輛面狀部件的車輛的立體俯視圖； 圖2示出了該車頂模塊的正面部分的根據圖1的、在該車輛的垂直的中央縱切面上的橫截面圖II ； 圖3示出了該車頂模塊的一個側面部分的根據圖1的、在該車輛的垂直的橫切面上的橫截面圖III ； 圖4示出了該車頂模塊的一個后面部分的根據圖1的、在該車輛的垂直的中央縱切面上的橫截面圖IV; 圖5示出了根據本發明的車輛面狀部件的一種塑料復合部件的細節的剖面圖，該部件通過CSM方法以復合輕型結構方式制成并且配備有一個安裝至其上的太陽能電池結構； 圖6示出了該車輛面狀部件的太陽能電池結構的一個剖面圖； 圖7示出了具有太陽能電池結構的一種車頂模塊的橫截面圖，該太陽能電池結構被粘接到一個復合輕型部件上并且與該車頂模塊的邊緣間隔開； 圖8示出了車頂模塊的另一個實施例的橫截面圖，其中該太陽能電池結構被粘接到上側的凹陷中； 圖9示出了車頂模塊的另一個實施例的橫截面圖； 圖10示出了車頂模塊的另一個實施例的橫截面圖； 圖11示出了在被容納于該復合輕型部件的一個凹陷中的太陽能電池結構的邊緣與該塑料復合部件的側翼之間的一個間隙中的密封件的橫截面圖； 圖12示出了根據圖11的布置的密封件的另一個實施例的橫截面圖； 圖13示出了根據圖11的布置的密封件的另一個實施例的橫截面圖； 圖14示出了根據圖11的布置的密封件的另一個實施例的橫截面圖； 圖15示出了根據圖11的布置的密封件的另一個實施例的橫截面圖； 圖16示出了車輛的立體俯視圖，具有不同太陽能電池結構的車頂模塊可以安裝至該車輛上； 圖17示出了具有根據本發明的車頂模塊的另外的實施例的車輛的立體俯視圖； 圖18示出了具有根據本發明的車輛面狀部件的另外的實施例的車輛的立體俯視圖； 圖19示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的復合輕型部件的示意性截面圖； 圖20示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的復合輕型部件的另一個變型； 圖21示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的復合輕型部件的另一個變型； 圖22示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的復合輕型部件的另一個變型； 圖23示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的復合輕型部件的高度示意性的結構； 圖M示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的另一種復合輕型部件的高度示意性的結構； 圖25示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的另一種復合輕型部件的高度示意性的結構；和 圖沈示出了呈層狀復合件的具有太陽能電池結構的、在模具中拱曲的復合輕型部件的一個變型。
具體實施例方式車輛1，例如載客汽車(見圖1)，具有一個前擋風玻璃2和一個后擋風玻璃3以及一個具有車頂模塊5的車頂4，該車頂從前擋風玻璃2延伸到后擋風玻璃3。該車頂模塊5 以及其他的零件(如車輛的擋泥板、發動機艙罩或行李艙蓋)可以通過根據本發明的車輛面狀部件6來形成，其細節以放大的方式展示在圖5中。
作為根據本發明的車輛面狀部件6的第一實施例，車頂模塊5通過一個特別是環繞的粘接條7固定到車頂框架8或者車頂框架8的凸緣區域9上。
車頂模塊5或車輛面狀部件6以輕型結構方式用呈夾層式層狀結構(特別是見圖 5)的復合輕型部件制成，并且由內向外地包括一個第一內支撐層10 (作為下蓋層)、一個核心層或間隔層11 (形成為蜂窩狀結構)、一個第二外支撐層12 (作為上蓋層)以及一個去耦層13。這種結構按照CSM方法制成。外殼14作為蓋層外側地補充該層狀結構。
支撐層10和12優選地由單位面積重量為大約300g/m2的聚氨酯(PU)構成，該聚氨酯可任選地且優選地分別通過單位面積重量為大約225g/m2的玻璃纖維網來強化。
核心層或間隔層11優選地由蜂窩狀結構、特別是由紙蜂窩構成，例如具有大約 13mm的厚度，其中，該蜂窩狀結構的褶皺和蓋片分別具有大約115g/m2的單位面積重量。
去耦層13優選地具有大約2到2. 5mm的厚度。它用于以下目的，即有效地防止該蜂窩狀結構的可見的壓印出現在外殼14上，否則如果不提供該去耦層13，在模具中壓縮期間可能會出現該壓印。
包括核心層或間隔層11以及兩個相鄰的支撐層10和12的層狀結構通過CSM(復合噴涂模制)方法在一個模具(CSM模具)中制成，該方法是從Hennecke GmbH, D-53754 Sankt Augustin知道的。該層狀結構還以類似的形式展示在DE 100 33 232C2中。在具有非常低的重量的情況下，該層狀結構的強度特別是通過將該塑料(優選聚氨酯(PU))嵌入該蜂窩狀結構的垂直的壁的區域中并且與它們相結合而實現。
該復合輕型部件的或者該車輛面狀部件6的蓋層或外殼14優選地直接在CSM 模具中通過使用IMC(模內涂覆)方法以0.03mm至0.06mm(S&R)的層厚或者以0.3mm至 0. 6mm(Panadur · )的層厚噴涂產生。
在車輛面狀部件6或車頂模塊5的內側上，例如可以將用于固定相鄰部件(例如遮陽板或手把)的金屬的插入件15嵌入到用作下蓋層的第一支撐層10中。
這種基本結構可以被改變并且例如被至少一個附加的層所補充，例如在第一支撐層10與核心層11之間的、以及可能地在核心層或間隔層11與第二支撐層12之間的防碎層(未示出)。
太陽能電池結構16，也被稱為太陽能組件或者太陽能模塊，通過一個粘接層17安裝到該塑料復合部件的外部的上側面上，該塑料復合部件由層10、11和12形成。該太陽能電池結構16包含(見圖6) —層太陽能電池18，這些太陽能電池被容納在一個上EVA薄膜19與一個下EVA薄膜20 (EVA:乙烯乙酸乙烯酯)之間。該太陽能電池18具有例如大約 0. 2mm的厚度，并且這些EVA薄膜19和20大約0. 46mm厚。該太陽能電池結構16的上側面形成例如透明的薄膜21，該薄膜例如由ETFE(乙烯四氟乙烯)構成并且具有例如0. 15mm 的厚度，或者形成厚度小于3. 0mm、優選小于1. Omm的一種玻璃片或薄玻璃片。
因此，在該車輛面狀部件6形成根據圖1至4的車頂模塊5的情況下，首先通過 CSM方法制造作為復合輕型部件形成的、由層10、11和12構成的支撐層。隨后或者在同一個方法步驟中，將太陽能電池結構16全表面地粘接直至該車輛面狀部件6或該車頂模塊5 的外部邊緣，或者同時與該支撐層層壓到其上。取決于該薄膜或片21的類型和厚度，可任選地，包括該太陽能電池結構16和支撐層10、11、12的復合物還額外地在后來的車輛面狀部件6或者車頂模塊5的外側面上設有一種抗磨損并抗劃傷的外殼14(也參見圖10)。
在邊緣區域中，可以將車頂模塊5的車輛面狀部件6在模具中更強地擠壓，其中替代核心層11形成了一個層22，該層增加了車頂模塊5的穩定性并且優選地在LFI-PUR方法(LFI =長纖維注射模制)中通過噴射具有被注入的纖維材料的聚氨酯來制造。在車頂模塊5已經被裝配到車頂框架8的支承面或凸緣區域9上之后，具有增加的強度的這些邊緣區域或者層22位于粘接條7的區域中。
在車頂模塊5的一個改進的實施方式的情況下(見圖7)，預制的太陽能電池結構 16已經被施加到并且特別是粘接到該車輛面狀部件6的、同樣用蜂窩狀核心層11預制的復合輕型部件上，其中，該太陽能電池結構16沒有延伸至車輛面狀部件6的側向邊緣，而是被布置在離它們一段距離處。在可替代的方法或制造方式中，可以將太陽能電池結構16放置在該CSM方法的回填模具中的對應凹陷中并且在制造該復合輕型部件時可以在所述部件的表面上或表面內直接地進行發泡。
圖8示出了一個實施方式，其中該太陽能電池結構16隨后通過一個粘接層17粘接到車輛面狀部件6的上側的凹陷23中。可以在IMC(模內涂覆)方法中將外殼14制成例如黑色、或者可以隨后將它涂成車廂顏色。在該太陽能電池結構16的邊緣與該復合輕型部件的在向該復合輕型部件的凹陷23過渡處的側翼25之間的邊緣間隙M優選地被一個密封件覆蓋或者密封，如在圖11至15中所展示的。
在圖9的實施方式的情況下，在制造復合輕型部件時在集成的加工工藝中該太陽能電池結構16被布置在該復合輕型部件上的上側凹陷23中并且被固定在其上。這通過以下措施實現將該太陽能電池結構16放置在該CSM方法的一個回填模具中并且在隨后的 CSM方法中將其集成地安裝到該復合輕型部件上的上側凹陷23中。通過塑料填滿該太陽能電池結構16的邊緣與該塑料復合部件的側翼25之間的邊緣間隙M，從而不需要附加的密封件，由此改善了外觀，因為不存在間隙、接縫或者密封件。因為對于該太陽能電池結構16 的安裝不需要分離的粘接工序，所以降低了制造成本。
在根據圖10的實施例的車頂模塊5的情況下，通過深拉使透明的薄膜作為外殼14 成為所要求的形狀，并且隨后將其放入一個CSM模具中。將可以在無外薄膜21下形成的太陽能電池結構16應用到該透明薄膜或外殼14的內側上，該透明薄膜或外殼可以替換外薄膜21。該復合輕型部件由CSM方法制成，其中復合輕型部件的多個部分、并且特別是起支撐
9作用的邊緣區段也可以使用LFI或PU制造(見圖2至4中的層22)。通過連續的深拉的薄膜或者外殼14，在太陽能電池結構16與復合輕型部件或它的在凹陷23處的凸緣25之間的過渡部或邊緣間隙M處提供了特別優良的外觀。
圖11至15示出了用于邊緣間隙M的密封件，如其在例如根據圖8至10的實施例中所存在的那樣。
密封件26(見圖11)，例如橡膠的彈性的空腔密封件型材，如原則上例如從滑動車頂已知的那樣，借助粘接劑27固定到該復合輕型部件或其側翼25上、緊靠在該太陽能電池結構16的邊緣上并且不向上突出到邊緣間隙M之外。
在一個可比較的邊緣間隙M處(見圖12)，通過粘接劑27將密封件28粘接到該太陽能電池結構16的邊緣上并且緊靠在該復合輕型部件或其凸緣25上。
圖13示出了一個邊緣間隙24，該邊緣間隙通過呈彈性密封繩形式的密封件四密封，該密封件被插入到邊緣間隙M中并且基于其黏性表面而固定到相鄰的部件上。此外， 該密封繩四可以通過一種只需要具有低保持力的粘結劑固定。
根據圖14的邊緣間隙M的密封件由一種成形或密封材料30形成，其以硅樹脂接縫材料的方式填充該邊緣間隙對。
根據圖15的邊緣間隙M的密封通過一個密封條31來實現，該密封條被插入邊緣間隙M中并且在外側具有兩個密封唇32，這些密封唇搭接到該邊緣間隙M的兩側的該太陽能電池結構16或者該復合輕型部件上，并且因此將其可靠地密封。
通過舉例的方式給出的這些密封件可以被用在不同的車輛面狀部件6上的太陽能電池結構16的邊緣處的任何希望的間隙處。
圖16通過舉例的方式示出了車輛1，在該車輛上可安裝不同的車頂模塊5。以復合輕型結構方式制成的這種車頂模塊如可以全表面地被鋪設太陽能電池16。可替代地，在一種車頂模塊中邊緣區域可以保持不被太陽能電池16所覆蓋。另外，以復合輕型結構方式制成的一種車頂蓋件恥可以部分地或者完全地被鋪設太陽能電池16。以復合輕型結構方式制成的一種具有打開系統的車頂模塊5c可以在其剛性的、不可移動的區域上被太陽能電池16所覆蓋。以復合輕型結構方式制成的一種車頂模塊5d在其正面區段中可以具有一種全景玻璃車頂、并且可以在其后部區段中被太陽能電池16所覆蓋。
另外(見圖17)，以復合輕型結構方式制成的、并且具有未被太陽能電池16所覆蓋的邊緣區域33的一種車頂模塊k可以被安裝到車頂4上，并且可以將裸露的邊緣區域33 處的外殼14形成黑色，或者將這些邊緣區域33涂成車廂顏色。車輛1可以是一種具有可調節的單殼或多殼的硬頂車頂(RHT=可伸縮的硬頂)的敞篷車，并且以復合輕型結構方式制成的每個頂殼34都可以配備有一個太陽能電池結構16。
根據其他的實施例(見圖18)，以復合輕型結構方式制成的其他車輛面狀部件，例如像具有基本上豎直的或水平的面的引擎罩6a、擋泥板6b、車門圍板6c、外殼板6d、行李艙蓋或后蓋6e，C柱6f、引流板6g或車頂框架6h，都可以配備有太陽能電池結構16。
圖19至21示意性地示出了可運動或不可運動的車輛面狀部件的三個實施方式， 對于除車頂以外的車身區域也可以裝配車輛面狀部件。根據圖19的車輛面狀部件從上至下或者當處于使用的位置時從外向內地包括 一個蓋層101，優選地由一種外部的全天候的、對UV穩定的并且抗劃傷的蓋薄膜形成；該蓋層可以由聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、全氟乙烯-丙烯共聚物(FEP)或者一些其他的透明塑料或者薄玻璃構成； 一個透明的熱熔性粘接劑層102，其包括一種粘附性良好的熱熔性粘接劑，如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，或者一種離聚物； 至少一個太陽能電池103，多個太陽能電池通過電池連接器104互相連接的；通過拉伸或鑄造方法制成的常規晶體或多晶的太陽能電池可以被用作太陽能電池103 ； 由于熱膨脹，優選地將絞合線用作電池連接器104 ； 一個纖維材料(如玻璃纖維網)的分離層105，用于將太陽能電池103之下的彩色的或上色的熱熔性粘接劑106與太陽能電池103之上的透明的熱熔性粘接劑102彼此分 1 ； 一種優選上色的或彩色的熱熔性粘接劑層106，該層包括一種具有良好粘附性的熱熔性粘接劑，如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或者一種離聚物； 可任選地一種PC、PMMA, PET、ETFE, PVF (聚氟乙烯)、PVDF (聚偏二氟乙烯)的背面薄膜；這也可以被省略，以及 一種載體板，該載體板包括一種復合輕型部件，如Hylite 、Alubond . 、CSM復合物(蜂窩、泡沫)或者Alucore : 0 在根據圖20和21的實施例的情況下，將薄膜層狀太陽能電池用作太陽能電池113 或123，這些太陽能電池基于薄膜層技術，如硒化銦銅(CIQ或者硫化銦銅(CIS)、硒化鎵銦銅(CIGS)、微非晶硅(a_Si:H)或者碲化鎘(CdTe/CdS)。
在根據圖20的實施例的情況下，太陽能電池113被布置在用作襯底的載體層114 上，在蓋層111以及熱熔性粘接劑層112(其結構對應于圖19的蓋層101以及熱熔性粘接劑層10 下方，該載體層優選地形成為薄玻璃層(玻璃板)。上面說明的太陽能電池復合件通過一個熱熔性粘接劑層108與支撐層109連接。層108和109在其結構上對應于根據圖19的例子。
在根據圖21的實施例的情況下，太陽能電池123被布置在用作襯底的載體層IM 之下，該載體層優選地形成為一個薄玻璃層。上面說明的太陽能電池復合物通過一個熱熔性粘接劑層108與支撐層109連接。層108和109在其結構上對應于根據圖19的例子。
太陽能電池復合件與支撐層109的層壓優選地在大約110°C至150°C的溫度以及 1至15巴的壓力下進行。作為層壓方法使用的是在真空層壓機中的層壓，或者在循環空氣爐或高壓釜中的真空袋方法。
在一種實施方式中，還將圖19中展示的包括層101、102、103、104、105、106和107 的太陽能電池復合件作為預復合件或預層壓件110制造，并且然后與形成為復合輕型部件的支撐層109連接。在一個最小的變型中，該預復合件110還可以僅由層101、102、103和 104構成并且通過熱熔性粘接劑層108與支撐層109連接。
在圖20中展示的實施例的情況下，層111、112、113和114還能夠可任選地作為預復合件或者預層壓件110制造，并且然后通過熱熔性粘接劑層108與形成為復合輕型部件的支撐層109連接。在根據圖21的實施例的情況下，如果在層IM和123之下還存在可任選地布置的熱熔性粘接劑層以及下覆蓋層或阻擋層(兩者都沒有示出)，該下覆蓋層或阻擋層形成了對于太陽能電池層113的一種腐蝕保護，那么這種層狀復合件也可以作為預復合件或預層壓件制造，并且然后可以通過熱熔性粘接劑層108與形成為復合輕型部件的支撐層109連接。
在根據圖22的車輛面狀部件的實施例的情況下，用作面向外部的蓋層的一個塑料層141(例如由聚碳酸酯或PMMA組成)相對薄地構造，使得必須使用一個附加的載體層 143進行穩定。該附加的載體層被布置在該結構的底面上，使得太陽能電池復合件142被布置在聚碳酸酯層141與該載體層143之間。由所謂的化合物噴涂模制法(CSM方法)制成的一種PU夾層部件可以被用作載體層143。
該PU夾層部件由一種蜂窩狀結構或一種泡沫核心(例如聚苯乙烯(PQ或聚氨酯 (PU))構成，該蜂窩狀結構或泡沫核心被壓緊在兩個用聚氨酯噴涂的玻璃纖維網之間。同樣在這個實施例的情況下，太陽能電池復合件142和塑料層141可以作為預復合件或預層壓件制造，并且然后與形成為復合輕型部件的支撐層143連接。
在圖23至25中，以高度示意性的形式展示了復合輕型部件的其他有利的實施方式。這種示意性的展示將所有層都顯示為具有相同的厚度。實際上，這些層具有彼此相當不同的層厚，如在更上面結合圖5已經詳細說明的那樣。
在圖23中展示的復合輕型部件從外向內或者相應地在該圖中從上向下包括以下各層 一個薄玻璃的或者全天候的、抗劃傷并且抗磨損的塑料的蓋層200，如聚碳酸酯 (PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、乙烯四氟乙烯(ETFE)或者全氟乙烯-丙烯共聚物(FEP)， 一個具有良好粘附性的熱熔性粘接劑的連接層202，如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或者一種離聚物， 一個太陽能電池結構204， 一個纖維材料(如玻璃纖維網)的分離層206，用于在層壓期間在流動狀態下將該太陽能電池之下的彩色的或上色的熱熔性粘接劑與該太陽能電池之上的透明的熱熔性粘接劑彼此完全地分離， 一個具有良好粘附性的熱熔性粘接劑的連接層208，如EVA、TPU、PVB或者一種離聚物， 一個金屬層210，例如包括一種薄的鋁片， 一個塑料層212，包括一種堅固的但重量輕的塑料，如聚丙烯(PP)或者聚酰胺 (PA)，以及 一個金屬層214，例如包括一種薄的鋁片。
下面的三層210、212和214形成了一種夾層結構，例如在商品名稱Hylite! (ALCAN Singen GmbH的注冊商標)下已知的。
在圖M中展示的復合輕型部件從外向內或者相應地在該圖中從上向下包括以下各層一個薄玻璃的或全天候的、抗劃傷并且抗磨損的塑料的蓋層200，例如PET、PC、PMMA、 ETFE 或者 FEP， 一個具有良好粘附性的塑料或熱熔性粘接劑的連接層202，如EVA、TPU、PVB或者一種離聚物， 一個太陽能電池結構204， 一個纖維材料(如玻璃纖維網)的分離層206，用于在層壓期間在流動狀態下將該太陽能電池之下的彩色的或上色的熱熔性粘接劑與該太陽能電池之上的透明的熱熔性粘接劑彼此完全地分離， 一個具有良好粘附性的塑料或熱熔性粘接劑的連接層208，如EVA、TPU、PVB或者一種離聚物， 一個金屬層210，例如包括一種薄的鋁片， 一個塑料層212，包括一種堅固的但輕的塑料，如PP或者PA， 一個金屬層214，例如包括一種薄的鋁片， 一個塑料層216，包括一種堅固的但輕的塑料，如PP或者PA，以及 一個金屬層218，例如包括一種薄的鋁片。
下面的五層210、212、214、216和218形成了一種具有承載能力極好的雙夾層結構。
在圖25中展示的復合輕型部件從外向內或者相應地在該圖中從上向下包括以下各層 一個蓋層200，包括薄玻璃的或全天候的、抗劃傷并且抗磨損的塑料，例如PET、 PC、PMMA、ETFE 或者 FEP， 一個連接層202，包括良好粘附性的塑料或熱熔性粘接劑，如EVA、TPU、PVB或者一種離聚物， 一個太陽能電池結構204， 一個纖維材料(如玻璃纖維網)的分離層206，用于在層壓期間在流動狀態下將該太陽能電池之下的彩色的或上色的熱熔性粘接劑與該太陽能電池之上的透明的熱熔性粘接劑彼此完全地分離， 一個連接層208，包括良好粘附性的塑料或熱熔性粘接劑，如EVA、TPU、PVB或者一種離聚物， 一個由金屬構成的上蓋層222，例如包括一種薄的鋁片、或者一種纖維/塑料復合材料(如嵌入PU中的玻璃纖維)， 一個蜂窩層224，該層具有紙、紙板、金屬或塑料的蜂窩狀結構，其中該蜂窩狀結構能夠包圍多個空腔，或者 替代蜂窩層2 的一個聚苯乙烯(PQ或聚氨酯(PU)或金屬的泡沫核心224，以及 一個由金屬構成的下蓋層226，該層例如包括一種薄的鋁片、或者一種纖維/塑料復合材料(如嵌入PU中的玻璃纖維)。
下面的三層222、2對和2 形成了一種在非常低的重量下具有非常高的穩定性的夾層結構220。
該車輛面狀部件的支撐層可以作為一種剛性部件而預成型并且隨后通過層壓連接到其他部件元件上，該支撐層在圖23中由下面三層210、212和214的夾層結構形成，在圖M中由下面五層210、212、214、216和218的雙夾層結構形成，并且在圖25中是由夾層復合件220形成。
然而，特別有利的是該復合件包括該支撐層，太陽能電池并且優選地該蓋層在一個方法步驟中通過同時進行熱成型和層壓來制造。
該復合輕型部件的邊緣終止部可以按下述方式來實現。在鋁-聚丙烯(PP)-鋁板 (對應于圖4中的下面三層210、212和214)的邊緣區域中，PP核心可以按一種適合的方式 (例如通過銑出)來移除，以便能夠容納一種對應地成型的型材密封件。也可以將該復合輕型部件的邊緣的一種聚氨酯(PU)發泡部錨定在一個銑出的接縫中。類似地，在層壓之前， 可以將這些邊緣進行卷邊，以便將這些邊緣密封。還可以在層壓/熱成型過程期間進行對透明的塑料薄膜的彎折，并且隨后與PP層粘接。
在熱成型工序期間，可以引入附加的加固拱曲部或加固元件，用于加固該部件或該太陽能電池結構的凹陷。
通過使用適合的材料以允許兩個工序在一個過程中執行，消除了這種基于兩個獨立的生產工序的流程的缺點。也就是說，用于形成一個太陽能復合件的三維成型以及層壓僅在一個過程步驟中得以實現，如在圖沈中通過一個所示的例子所展示的那樣。
在圖沈中，提供了一個模具載體350，一個下模具340被安裝在其上。在向上的方向上，所示的結構被一個上模具300所限界。在最簡單的情況下，該下模具340以及該上模具300是可以分別地通過以對應于該車輛面狀部件6的所希望的曲率的預成型的一個片來形成。作為復合輕型部件形成的車輛面狀部件的以下這些層從下向上地被布置在下模具 340與上模具300之間，其中，由于該布置與后來的使用位置不同，所以最下層對應于后來的外層 一個蓋層 330 一個熱熔性粘接劑層326 一個太陽能電池層324 一個熱熔性粘接劑層322 一個蓋層 316 一個間隔層314 一個蓋層 312 熱熔性粘接劑層322和3 與太陽能電池層3M —起形成了一個可以被預制的太陽能電池模塊320。
蓋層316和312與被布置在其間的間隔層314 —起形成了一種復合板310。
這些單獨的層的材料對應于上述這些實施例中的材料。復合板310是穩定并且輕型的，優選形成為一種夾層輕型部件。在主權利要求的意義上，它形成了支撐層。
外部的蓋層330由一種輕型的、抗磨損的并且抗劃傷的材料構成，如薄玻璃或塑料(例如對應于圖21中的部件124)。
作為太陽能電池3M可以使用常規的單晶或多晶太陽能電池(這些太陽能電池通過深拉或鑄造方法制成)或者基于薄層技術的薄層太陽能電池，如硒化銦銅或者硫化銦銅(CIS)、硒化鎵銦銅(CIGS)、微非晶硅(￡1^:!1/^(3^: )、非晶硅(a-Si:H)或者碲化鎘 (CdTe/CdS)。
特別優選的是，所有這些層都一起放置在該下模具340上，并且通過降低上模具 300以及一種熱結合方法在一個操作中將它們彼此連接并且同時使其具有所希望的形狀。
14 這通過或者在真空層壓機、真空擠壓機中亦或在高壓釜中層壓來進行。在任何情況下，都需要一個在其中進行成型的下模具。在擠壓機中，還需要一個凸的上模具。按照圖 23和24，復合板可以被用作后來為該太陽能模塊提供堅固度的可變形板(在本專利權利要求的意義上用作支撐層)，這些復合板在至少兩個薄金屬薄片(鋁、鋁合金)之間包圍了至少一個塑料核心(聚丙烯、聚酰胺)，該核心在過程溫度下軟化至這樣一種程度，即借助過程壓力可以實現成型，其中在該層壓件已經冷卻之后所塑造的形狀基本上得以保持。為了獲得最終的額定曲率，在變形中考慮復位。在該過程中同時還被擠壓成形的是作為蓋層 330的一種透明塑料薄膜(例如PC、PET、PMMA、FEP、ETFE，等等)、至少兩個熱熔性粘接劑薄膜 322 和 3 (例如 PVB、EVA、TPU、SentryGlas ⑥ Plus (SentryGlas ⑧是 DuPont 公司的注冊商標)或者Surlyn (Surlyn⑧是DuPont公司的注冊商標))、在這兩者之間放置有至少一個太陽能電池3M并且可能有一個玻璃纖維網條，該熱熔性粘接劑膜被軟化到這樣一種程度，即獲得了上述塑料薄膜與該復合板310的一種層壓件。下模具和上模具可以具有一種裝置，通過該裝置這些模具可以被分別地加熱。如上面已經說明的，復合板310可以由多個不同的金屬和塑料的層構成。
本發明不限于所詳述的實施例。例如，尤其有可能的是將不同的實施例的特征彼此相結合，從而這種布置也包含在本發明中。
原則上，所展示的車輛面狀部件和車頂模塊形成了示例性的車輛部件，這些車輛部件的外殼形成了該車輛的外表面。然而，本發明還可以有利地在其他車輛部件上實現，例如像車尾模塊以及前或后擾流板。
附圖標記清單 1車輛
2前擋風玻璃 3后擋風玻璃 4車頂 5車頂模塊 6車輛面狀部件 7粘接條 8車頂框架 9凸緣區域 10第一內支撐層 11核心層(間隔層) 12第二外支撐層 13去耦層 14外殼 15插入件
16太陽能電池結構 17粘接層 18太陽能電池 19上EVA薄膜 20下EVA薄膜 21薄膜 22層 23凹陷 24邊緣間隙 25側翼 26密封件 27粘接劑 28密封件 29密封繩 30密封材料
權利要求
1.車輛面狀部件(6)，該車輛面狀部件能以一種外側布置安裝在車輛(1)上， 該車輛面狀部件具有太陽能電池結構(16 ；103，113，123 ；142 ；204 ；324)， 該太陽能電池結構與一支撐層(10，11，12 ； 109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222， 224,226 ；310 ；312，314，316)連接并且朝向該車輛的外側配備有一蓋層(14 ；101 ；111 ； 124 ；141 ；200 ；330)， 其特征在于，該支撐層(10，11,12 ；109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)以復合輕型結構方式制成。
2.如權利要求1所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11，12 ； 109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)被制成為多層的復合部件。
3.如權利要求1或2所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11,12 ；109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)被制成為夾層復合部件。
4.如權利要求3所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該夾層復合部件(10，11，12 ； 109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ； 312,314,316)具有一蜂窩狀結構(11 ；2 ;314)，該蜂窩狀結構具有限定蜂窩的壁和位于這些壁之間的空腔。
5.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11,12 ；109 ；143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)具有至少一個具有分離層的層(105，206)。
6.如權利要求5所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該分離層(105，206)由玻璃纖維網或者類似的材料構成。
7.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11,12 ；109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)具有至少一個由面狀的板或薄膜構成的層(10，12 ； 109 ； 143 ；210，212，214，216， 218，222，226，312，314，316)，該面狀的板或薄膜至少部分地由金屬和/或塑料和/或木材和/或紙或紙板構成。
8.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11,12 ；109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)具有至少一個由聚氨酯(PU)構成的層。
9.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11,12 ；109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)是預制的，并且該太陽能電池結構(16 ；103,113,123 ；204 ；324)被安裝到、特別是粘接到該支撐層上。
10.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11，12)預制有一個外部的面狀的凹陷(23)，并且該太陽能電池結構 (16)特別是與該車輛面狀部件(6)的相鄰表面相齊平地安裝在該凹陷中。
11.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該支撐層(10，11,12 ；109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312， 314，316)的至少一部分根據塑料噴涂方法、塑料噴涂擠壓方法或者塑料注射方法制成，特別是根據復合噴涂模制法(CSM)和/或根據反應注射模制法(RIM)和/或根據長纖維注射法(LFI)制成。
12.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該蓋層(14;101，111，1對；200;330)由薄玻璃片或者透明的塑料片或塑料薄膜形成。
13.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該太陽能電池結構(16 ；103 ；113 ；123 ；142 ；204)通過至少一個熱熔性粘接劑層(19， 20 ；102，106，108，112 ；202，208 ；322，326)與該蓋層(14 ；120，141 ；200 ；330)和 / 或與該支撐層(10，11，12 ； 109 ； 143 ；210，212，214，216，218，220，222，224，226 ；310 ；312，314，316)連接。
14.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該太陽能電池結構(103，113，142)與一透明的正面覆蓋層(101，111，124，141)以及一背面覆蓋層(107，114) 一起構造為層狀復合件。
15.如以上權利要求之一所述的車輛面狀部件， 其特征在于，該車輛面狀部件(6)可用于沒有打開系統的車頂模塊；具有打開系統的車頂模塊，例如滑動車頂、滑動/升降車頂、全景車頂、擾流板式車頂、疊片式車頂、改裝車頂；車頂打開系統的蓋；硬頂敞篷車車頂(RHT)的車頂殼；導流板疊片；擾流板；后蓋；引擎罩；車門或者擋泥板；以及A、B、C和D柱覆蓋件。
全文摘要
本發明涉及一種車輛面狀部件(6)，該車輛面狀部件能夠以一種外部布置安裝到車輛上，該車輛面狀部件包括太陽能電池結構(16)，該太陽能電池結構在其內側面上與一個支撐層(10，11，12)連接并且向著該車輛的外側配設有一個蓋層(14)。根據本發明通過以復合輕型結構方式制造該支撐層(10，11，12)實現了一種特別輕并且穩定的車輛面狀部件。
文檔編號B62D29/00GK102186718SQ200980138919
公開日2011年9月14日 申請日期2009年1月23日 優先權日2008年8月12日
發明者H·伯姆, A·朗, S·洛倫茨, M·波拉克, M·克爾布爾, H·特施納 申請人:韋巴斯托股份公司