DE102021122218A1

DE102021122218A1 - Funktionsbauteil zur photovoltaischen Energieerzeugung mit integrierter Sensoreinrichtung, Solarmodul, Photovoltaikanlage und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021122218A1
Application number: DE102021122218.4A
Authority: DE
Inventors: Wojciech Brymerski; Oliver Stoll
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Beschrieben wird ein Funktionsbauteil (10) zur photovoltaischen Energieerzeugung mit wenigstens einer Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus einem Faserverbundmaterial; wenigstens einer Solarzellenschicht (14), die zumindest bereichsweise auf der Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus Faserverbundmaterial angeordnet und mit dieser fest verbunden, insbesondere materialschlüssig verbunden ist; wobei die Solarzellenschicht (14) mit einem elektrischen Wandler (16) verbindbar oder verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Funktionsbauteil (10) innerhalb seiner Funktionsbauteilfläche wenigstens eine Sensoreinrichtung (18, 18t) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine auf die Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus Faserverbundmaterial oder/und auf die Solarzellenschicht (14) einwirkende Kraft zu detektieren. Ferner werden ein Solarmodul mit einem solchen Funktionsbauteil, eine Photovoltaikanlage und ein Kraftfahrzeug beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Funktionsbauteil zur photovoltaischen Energieerzeugung mit wenigstens einer Schicht aus einem Faserverbundmaterial; wenigstens einer Solarzellenschicht, die zumindest bereichsweise auf der Schicht aus Faserverbundmaterial angeordnet und mit dieser fest verbunden, insbesondere materialschlüssig verbunden ist; wobei die Solarzellenschicht mit einem elektrischen Wandler verbindbar oder verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Solarmodul, das aus wenigstens einem solchen Funktionsbauteil gebildet ist, eine Photovoltaikanlage mit wenigstens einem solchen Funktionsbauteil und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Photovoltaikanlage.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge oder Fahrzeugteile mit photovoltaischen Elemente bekannt. Es wird hierzu beispielhaft auf folgende Druckschriften verwiesen: DE 10 2009 034 794 A1 , DE 10 2008 038 647 A1 , DE 10 2004 003 328 A1 und EP 1 245 418 A2 . Ferner sind auch verschiede Strukturen und Herstellungsverfahren für Solarmodule bekannt, was insbesondere aus folgenden Druckschriften zu entnehmen ist: EP 2 204 281 A1 , DE 10 2010 061 294 A1 , DE 35 38 986 A1 .
Derzeit werden in ein Faserverbundlaminat eingebrachte Dünnschichtsolarzellen bzw. -module mit Hilfe von Elektrolumineszenz, Flasher, Wärmebildaufnahmen oder sonstigen Verfahren auf mögliche Schäden untersucht. Insbesondere bei der Anwendung von Solarzellen bei Kraftfahrzeugen oder auf Gebäuden ist somit eine aufwendige Schadensuntersuchung notwendig, wobei entweder das Fahrzeug in eine Werkstatt gebracht werden muss bzw. eine Gebäudebegehung erforderlich ist.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Funktionsbauteil für die photovoltaische Energieerzeugung anzugeben, bei dem die oben Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Funktionsbauteil, ein Solamodul, eine Photovoltaikanlage und Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird also ein Funktionsbauteil zur photovoltaischen Energieerzeugung mit wenigstens einer Schicht aus einem Faserverbundmaterial; wenigstens einer Solarzellenschicht, die zumindest bereichsweise auf der Schicht aus Faserverbundmaterial angeordnet und mit dieser fest verbunden, insbesondere materialschlüssig verbunden ist; wobei die Solarzellenschicht mit einem elektrischen Wandler verbindbar oder verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Funktionsbauteil innerhalb seiner Funktionsbauteilfläche wenigstens eine Sensoreinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine auf die Schicht aus Faserverbundmaterial oder/und auf die Solarzellenschicht einwirkende Kraft zu detektieren.
Mittels einer in dem Funktionsbauteil integrierten Sensoreinrichtung ist es möglich, Krafteinwirkungen, die insbesondere durch Schadensereignisse, wie etwa Hagelschlag, anprallende Gegenstände, Äste, Baumfrüchte, Steinschlag oder dergleichen, hervorgerufen werden, am Funktionsbauteil selbst und in Echtzeit zu erfassen bzw. zu detektieren. Hierdurch ist es möglich, eine genaue Untersuchung bzw. Inspektion in Reaktion auf eine solche Krafteinwirkung durchzuführen, insbesondere wenn Krafteinwirkungen erfasst werden, die über einem üblicherweise erwartbaren bzw. durch das Funktionsbauteil aushaltbaren Wert liegen.
Bei dem Funktionsbauteil kann die Sensoreinrichtung mit der Solarzellenschicht verbindbar oder verbunden sein, insbesondere mittels des elektrischen Wandlers, derart dass die Sensoreinrichtung (unmittelbar) durch elektrische Energie versorgt wird, die von der Solarzellenschicht erzeugt wird.
Bei dem Funktionsbauteil kann die Sensoreinrichtung durch ein Sensortextil gebildet sein. Dabei kann das Sensortextil wenigstens einen mit einem Vlies verbundenen, elektrisch leitenden Draht aufweisen.
Derartige Sensortextilien beruhen dabei insbesondere auf dem technischen Messprinzip eines Dehnungsmessstreifens. Dabei verformt sich der in dem Funktionsbauteil mittels der Sensortextilschicht integrierte Draht unter auftretenden Krafteinwirkungen bzw. Belastungen. Hieraus ergibt sich in dem Draht eine messbare und detektierbare Veränderung des elektrischen Widerstands.
Als elektrisch leitende Drähte können beispielsweise Drähte aus speziellen Legierungen, wie etwa Konstantan oder Isaohm, mit einer Dicke bzw. Stärke von 50µm bis 150µm eingesetzt werden.
Bei dem Funktionsbauteil kann die Sensoreinrichtung, insbesondere das Sensortextil mit einer Verarbeitungseinrichtung verbindbar oder verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, eine Änderung des elektrischen Widerstands zu erfassen und auszuwerten. Eine solche Verarbeitungseinrichtung kann Teil einer übergeordneten Steuereinrichtung sein, wie beispielsweise einer zentralen Fahrzeugsteuervorrichtung oder dergleichen.
Das Funktionsbauteil kann von unten nach oben folgende Schichten umfassen:

Sensortextil; wenigstens eine untere Schicht aus einem Faserverbundwerkstoff; Solarzellenschicht, insbesondere eine Solarfolie oder mehrere Solarzellen; wenigstens eine obere Schicht aus einem Faserverbundwerkstoff; wenigstens eine Lackschicht.

Gemäß Ausführungsformen kann das Funktionsbauteil von unten nach oben folgende Schichten umfassen:

Sensortextil;
GFK-Gewebe oder GFK-Vlies, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
CFK-Gewebe, insbesondere in einer oder mehreren Lagen mit einer Gesamtschichtdicke von 0,1 mm bis 10mm;
GFK-Gewebe oder GFK-Vlies, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
Solarzellenschicht, insbesondere mit einer Dicke von 0,06mm bis 0,25mm; GFK-Gewebe oder GFK-Vlies, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
Lackschicht, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,5mm.

Dabei wird mit GFK ein mit Glasfasern verstärkter Kunststoff bzw. Glasfaserverbundwerkstoff bezeichnet. CFK bezeichnet einen mit Kohlenstofffasern verstärkter Kunststoff bzw. einen Kohlenfaserverbundwerkstoff.
Gemäß alternativen Ausführungsformen kann das Funktionsbauteil von unten nach oben folgende Schichten umfassen:

Sensortextil;
NFK-Schicht oder elektrisch nicht leitfähige Faserlage, insbesondere mit einer Dicke von 0,1mm bis 100mm;
Solarzellenschicht, insbesondere mit einer Dicke von 0,06mm bis 0,25mm; GFK-Gewebe oder GFK-Vlies, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
Lackschicht, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,5mm.

Mit NFK wird hierbei ein mit Naturfasern verstärkter Kunststoff bzw. Naturfaserverbundwerkstoff bezeichnet.
Als Lackschicht kann beispielweise ein Hochglanzlack oder ein Mattlack eingesetzt werden, insbesondere ein Polyurethan-Lack (PUR-Lack).
Das Funktionsbauteil kann
ein Fahrzeugbauteil oder ein Teil eines Fahrzeugbauteils sein, insbesondere Frontklappe oder Dach;
oder es kann
ein Dachbauteil oder Teil eines Dachbauteils eines Gebäudes sein.
Das Funktionsbauteil kann beispielsweise auch als Teil eines Dachs für schienengebundene Fahrzeuge oder eines Dachs bzw. Decks für Wasserfahrzeuge eingesetzt werden.
Vorgeschlagen wird auch ein Solarmodul, das aus wenigstens einem oben beschriebenen Funktionsbauteil gebildet ist, wobei die Funktionsbauteilfläche oder die Summe der Funktionsbauteilflächen im Wesentlichen der Fläche des Solarmoduls entspricht. Mit anderen Worten kann ein Solarmodul einen Aufbau bzw. eine Struktur mit einer Sensoreinrichtung bzw. einem Sensortextil aufweisen. Hierdurch ist es möglich, für ein einzelnes Solarmodul, das beispielsweise Teil einer größeren Photovoltaikanlage mit einer Vielzahl von solchen Solarmodulen ist, festzustellen, ob eine übermäßige Belastung bzw. Krafteinwirkung stattgefunden hat, die zu einer Beschädigung des Solarmoduls geführt haben kann bzw. könnte.
Weiter wird eine Photovoltaikanlage vorgeschlagen mit wenigstens einem oben beschriebenen Funktionsbauteil bzw. wenigstens einem Solarmodul;
einem Gleichstromwandler, der mit der Solarzellenschicht des Funktionsbauteils und mit der Sensoreinrichtung verbunden ist;
einer Batterieeinrichtung, die mit dem Gleichstromwandler und der Sensoreinrichtung des Funktionsbauteils verbunden ist; und einer Verarbeitungseinrichtung, die mit der Sensoreinrichtung verbunden ist.
Ein Kraftfahrzeug kann mit wenigstens einer solchen Photovoltaikanlage ausgestattet sein, wobei insbesondere die Batterieeinrichtung oder/und die Verarbeitungseinrichtung mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden sind.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:

1 ein vereinfachtes und schematisches Beispiel eines Funktionsbauteils in einer Schnittdarstellung mit diagrammartigen Verbindungen zu weiteren Komponenten einer Photovoltaikanlage;
2 ein weitere vereinfachtes und schematisches Beispiel eines Funktionsbauteils in einer Schnittdarstellung mit diagrammartigen Verbindungen zu weiteren Komponenten einer Photovoltaikanlage;
3 eine vereinfachte und schematische Darstellung eines im Funktionsbauteil eingesetzten Sensortextils;
4 eine vereinfachte und schematische Darstellung einer Anwendung des Funktionsbauteils;
5 eine vereinfachte und schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Funktionsbauteil.

In 1 ist vereinfacht und schematisch ein Funktionsbauteil 10 zur photovoltaischen Energieerzeugung in einer Schnittdarstellung gezeigt. Das Funktionsbauteil 10 umfasst wenigstens eine Schicht 12 aus einem Faserverbundmaterial und wenigstens eine Solarzellenschicht 14. Die Solarzellenschicht 14 kann dabei zumindest bereichsweise auf der Schicht 12 aus Faserverbundmaterial angeordnet und mit dieser fest verbunden sein, insbesondere materialschlüssig verbunden sein. Die wenigstens eine Schicht 12 aus einem Faserverbundmaterial kann auch als Faserverbundlaminat bezeichnet werden.
Die Solarzellenschicht 14 ist mit einem elektrischen Wandler 16, insbesondere DC-/DC-Wandler, verbindbar oder verbunden. Das Funktionsbauteil 10 weist innerhalb seiner Funktionsbauteilfläche wenigstens eine Sensoreinrichtung 18 auf, die dazu eingerichtet ist, eine auf die Schicht 12 aus Faserverbundmaterial oder/und auf die Solarzellenschicht 14 einwirkende Kraft zu detektieren.
Die Sensoreinrichtung 18 kann dabei mit der Solarzellenschicht 14 verbindbar oder verbunden sein, insbesondere mittels des elektrischen Wandlers 16. Somit kann die die Sensoreinrichtung 18 durch elektrische Energie versorgt werden, die von der Solarzellenschicht 14 erzeugt wird.
Die Sensoreinrichtung 18 ist im gezeigten Beispiel durch ein Sensortextil 18t gebildet ist. Hierzu wird auf die vereinfachte und schematische Darstellung der 3 hingewiesen, aus der ersichtlich ist, dass das Sensortextil 18t wenigstens einen mit einem Vlies 18v verbundenen, elektrisch leitenden Draht aufweist.
Das Sensortextil beruht insbesondere auf dem technischen Messprinzip eines Dehnungsmessstreifens. Dabei verformt sich der in dem Funktionsbauteil 10 mittels der Sensortextilschicht 18t integrierte Draht 20 unter auftretenden Krafteinwirkungen bzw. Belastungen. Hieraus ergibt sich in dem Draht eine messbare und detektierbare Veränderung des elektrischen Widerstands. Als elektrisch leitende Drähte 20 können beispielsweise Drähte aus speziellen Legierungen, wie etwa Konstantan oder Isaohm, mit einer Dicke bzw. Stärke von 50µm bis 150µm eingesetzt werden.
Aus der 1 ist wiederum ersichtlich, dass die Sensoreinrichtung 18, insbesondere das Sensortextil 18t mit einer Verarbeitungseinrichtung 22 verbindbar oder verbunden ist, die dazu ein-gerichtet ist, eine Änderung des elektrischen Widerstands zu erfassen und auszuwerten. Eine solche Verarbeitungseinrichtung 22 kann Teil einer übergeordneten Steuereinrichtung sein, wie beispielsweise einer zentralen Fahrzeugsteuervorrichtung oder dergleichen.
1 zeigt vereinfacht und schematisch auch eine Photovoltaikanlage 50 mit wenigstens einem oben beschriebenen Funktionsbauteil 10, dem Gleichstromwandler 16, der mit der Solarzellenschicht 14 des Funktionsbauteils 10 und mit der Sensoreinrichtung 18 verbunden ist, und mit einer Batterieeinrichtung 24, die mit dem Gleichstromwandler 16 und der Sensoreinrichtung 18 des Funktionsbauteils 10 verbunden ist. Auch die bereits erwähnte Verarbeitungseinrichtung 22, die mit der Sensoreinrichtung 18 verbunden ist, kann Teil einer solchen Photovoltaikanlage 50 sein.
Das in der 1 beispielhaft gezeigte Funktionsbauteil 10 weist von unten nach oben allgemein gesprochen folgende Schichten auf Sensortextil 18t;
wenigstens eine untere Schicht 12 aus einem Faserverbundwerkstoff; Solarzellenschicht 14, insbesondere eine Solarfolie oder mehrere Solarzellen;
wenigstens eine obere Schicht 12 aus einem Faserverbundwerkstoff; wenigstens eine Lackschicht 26.
Konkret ist in 1 beispielhaft ein Funktionsbauteil 10 dargestellt, das von unten nach oben folgende Schichten aufweist:

Sensortextil 18t;
GFK-Gewebe oder GFK-Vlies (Schicht 12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
CFK-Gewebe (Schicht 12c), insbesondere in einer oder mehreren Lagen mit einer Gesamtschichtdicke von 0,1 mm bis 10mm;
GFK-Gewebe oder GFK-Vlies (Schicht 12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
Solarzellenschicht 14, insbesondere mit einer Dicke von 0,06mm bis 0,25mm;
GFK-Gewebe oder GFK-Vlies (Schichte 12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
Lackschicht 26, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,5mm.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Schnittdarstellung des Funktionsbauteils 10 die Schichtdicken nicht realistisch wiedergibt, auch nicht in Relation zueinander, sondern den Schichtaufbau des Funktionsbauteils 10 lediglich illustrieren soll.
2 zeigt in einer zur 1 ähnlichen Schnittdarstellung ein weiteres Beispiel eines Funktionsbauteils 10 zur photovoltaischen Energieerzeugung.
Auch das Funktionsbauteil 10 der 2 umfasst wenigstens eine Schicht 12 aus einem Faserverbundmaterial und wenigstens eine Solarzellenschicht 14. Die Solarzellenschicht 14 kann dabei zumindest bereichsweise auf der Schicht 12 aus Faserverbundmaterial angeordnet und mit dieser fest verbunden sein, insbesondere materialschlüssig verbunden sein. Die wenigstens eine Schicht 12 aus einem Faserverbundmaterial kann auch als Faserverbundlaminat bezeichnet werden.
Die Solarzellenschicht 14 ist mit einem elektrischen Wandler 16, insbesondere DC-/DC-Wandler, verbindbar oder verbunden. Das Funktionsbauteil 10 weist innerhalb seiner Funktionsbauteilfläche wenigstens eine Sensoreinrichtung 18 auf, die dazu eingerichtet ist, eine auf die Schicht 12 aus Faserverbundmaterial oder/und auf die Solarzellenschicht 14 einwirkende Kraft zu detektieren.
Bezüglich der Sensoreinrichtung 18 als Sensortextil 18t wird auf die obigen Ausführungen zu den 1 und 3 verwiesen, die auch für das Funktionsbauteil 10 der 2 anwendbar sind.
2 zeigt vereinfacht und schematisch auch eine Photovoltaikanlage 50 mit wenigstens einem oben beschriebenen Funktionsbauteil 10, dem Gleichstromwandler 16, der mit der Solarzellenschicht 14 des Funktionsbauteils 10 und mit der Sensoreinrichtung 18 verbunden ist, und mit einer Batterieeinrichtung 24, die mit dem Gleichstromwandler 16 und der Sensoreinrichtung 18 des Funktionsbauteils 10 verbunden ist. Auch die bereits erwähnte Verarbeitungseinrichtung 22, die mit der Sensoreinrichtung 18 verbunden ist, kann Teil einer solchen Photovoltaikanlage 50 sein.
Das in der 2 beispielhaft gezeigte Funktionsbauteil 10 weist von unten nach oben allgemein gesprochen folgende Schichten auf Sensortextil 18t;
wenigstens eine untere Schicht 12 aus einem Faserverbundwerkstoff; Solarzellenschicht 14, insbesondere eine Solarfolie oder mehrere Solarzellen;
wenigstens eine obere Schicht 12 aus einem Faserverbundwerkstoff; wenigstens eine Lackschicht 26.
Konkret ist in 2 beispielhaft ein Funktionsbauteil 10 dargestellt, das von unten nach oben folgende Schichten aufweist:

Sensortextil 18t;
NFK-Schicht (Schicht 12n) oder elektrisch nicht leitfähige Faserlage, insbesondere mit einer Dicke von 0,1 mm bis 100mm;
Solarzellenschicht 14, insbesondere mit einer Dicke von 0,06mm bis 0,25mm;
GFK-Gewebe oder GFK-Vlies (Schicht 12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm;
Lackschicht 26, insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,5mm.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Schnittdarstellung des Funktionsbauteils 10 die Schichtdicken nicht realistisch wiedergibt, auch nicht in Relation zueinander, sondern den Schichtaufbau des Funktionsbauteils 10 lediglich illustrieren soll.
4 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Darstellung ein Gebäude 60 mit einem Dach 62. Das Gebäude 60 kann beispielsweise ein Carport, eine Garage, aber auch ein Wohnhaus oder ein sonstiges Gebäude sein.
Auf dem Dach 62 ist wenigstens ein oben beschriebenes Funktionsbauteil 10 angebracht. Dabei kann das Funktionsbauteil 10 beispielsweise Teil eines Solarmoduls 64 sein. Auf dem Dach 62 können auch mehrere Funktionsbauteil 10 bzw. Solarmodule 64 angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass die Funktionsbauteil 10 in eine Struktur bzw. Konstruktion des Dachs 62 integriert sind, auch wenn sie hier der Übersichtlichkeit halber auf dem Dach 62 dargestellt sind.
Durch zwei weiße Konturpfeile F ist eine Krafteinwirkung bzw. Belastung illustriert, die beispielsweise durch Schadensereignisse, wie etwa Hagelschlag, anprallende Gegenstände, Äste, Baumfrüchte, Steinschlag oder dergleichen, hervorgerufen werden. Derartige Krafteinwirkungen bzw. Belastungen können mittels der Sensoreinrichtung 18 bzw. dem Sensortextil für das bzw. jedes Funktionsbauteil 10 selbst und in Echtzeit erfasst werden, insbesondere mittels der Verarbeitungseinrichtung 22. Wie bereits oben erwähnt, verformt sich dabei der in dem Funktionsbauteil 10 mittels der Sensortextilschicht 18t integrierte Draht 20 unter auftretenden Krafteinwirkungen bzw. Belastungen F. Hieraus ergibt sich in dem Draht eine messbare und detektierbare Veränderung des elektrischen Widerstands. Eine solche Widerstandsänderung ist durch die Verarbeitungseinrichtung 22 auswertbar und kann auch aufgezeichnet bzw. gespeichert werden.
Ferner ist es auch möglich, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung 22 bei Erfassung entsprechender Krafteinwirkungen, die beispielsweise eine Kraftschwellwert überschreiten, ein Signal oder/und eine Mitteilung erzeugt wird. Eine solche Mitteilung bzw. ein solches Signal kann dann einem Benutzer zur Verfügung gestellt werden. Entsprechend kann die Krafteinwirkung bzw. Belastung F genau lokalisiert werden und es kann eine Schadensüberprüfung an dem Funktionsbauteil 10 bzw. dem Solarmodul 64 gezielt durchgeführt werden.
Das Gebäude 60 kann somit eine Photovoltaikanlage 50 aufweisen, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben worden ist. Beispielhaft sind am bzw. im Gebäude 60 der Gleichstrom-Wandler 16, die Batterie 24 und die Verarbeitungseinrichtung 22 dargestellt. Im Gebäude 62 kann beispielsweise ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 70 untergebracht sein, das mittels der Photovoltaikanlage 50 mit elektrischem Strom versorgt werden kann.
5 zeigt vereinfacht und schematisch ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 70. Beispielhaft ist ein oben beschriebenes Funktionsbauteil 10 als Teil eines Fahrzeugdachs 72 oder als Teil einer Frontklappe 74 vorgesehen. Wenn ein Kraftfahrzeug 70 wenigstens ein solches Funktionsbauteil 10 aufweist, kann es also eine unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebene Photovoltaikanlage 50 aufweisen. In dem Kraftfahrzeug 70 können die weiteren Komponenten wie Gleichstrom-Wandler 16, Batterie 24 und Verarbeitungseinrichtung 22 untergebracht sein, was in 5 vereinfacht illustriert ist. Dabei können insbesondere die Batterieeinrichtung 24 oder/und die Verarbeitungseinrichtung 22 mit einem hier nicht näher dargestellten Bordnetz des Kraftfahrzeugs 70 verbunden sein.
Bezüglich Krafteinwirkungen bzw. Belastungen auf das Funktionsbauteil 10 am Fahrzeug 70 und entsprechenden Mitteilungen bzw. Signalen wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit 4 hingewiesen, die auch für das Beispiel des Fahrzeugs 70 gelten bzw. anwendbar sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009034794 A1 [0002]
DE 102008038647 A1 [0002]
DE 102004003328 A1 [0002]
EP 1245418 A2 [0002]
EP 2204281 A1 [0002]
DE 102010061294 A1 [0002]
DE 3538986 A1 [0002]

Claims

Funktionsbauteil (10) zur photovoltaischen Energieerzeugung mit wenigstens einer Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus einem Faserverbundmaterial; wenigstens einer Solarzellenschicht (14), die zumindest bereichsweise auf der Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus Faserverbundmaterial angeordnet und mit dieser fest verbunden, insbesondere materialschlüssig verbunden ist; wobei die Solarzellenschicht (14) mit einem elektrischen Wandler (16) verbindbar oder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsbauteil (10) innerhalb seiner Funktionsbauteilfläche wenigstens eine Sensoreinrichtung (18, 18t) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine auf die Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus Faserverbundmaterial oder/und auf die Solarzellenschicht (14) einwirkende Kraft zu detektieren.
Funktionsbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (18, 18t) mit der Solarzellenschicht (14) verbindbar oder verbunden ist, insbesondere mittels des elektrischen Wandlers (16), derart dass die Sensoreinrichtung (18, 18t) durch elektrische Energie versorgt wird, die von der Solarzellenschicht (14) erzeugt wird
Funktionsbauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (18) durch ein Sensortextil (18t) gebildet ist.
Funktionsbauteil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensortextil (18t) wenigstens einen mit einem Vlies (18v) verbundenen, elektrisch leitenden Draht (20) aufweist.
Funktionsbauteil (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (18), insbesondere das Sensortextil (18t) mit einer Verarbeitungseinrichtung (22) verbindbar oder verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, eine Änderung des elektrischen Widerstands zu erfassen und auszuwerten.
Funktionsbauteil (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es von unten nach oben folgende Schichten umfasst: Sensortextil (18t); wenigstens eine untere Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus einem Faserverbundwerkstoff; Solarzellenschicht (14), insbesondere eine Solarfolie oder mehrere Solarzellen; wenigstens eine obere Schicht (12, 12c, 12g, 12n) aus einem Faserverbundwerkstoff; wenigstens eine Lackschicht (26).
Funktionsbauteil (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es von unten nach oben folgende Schichten umfasst: Sensortextil (18t); GFK-Gewebe (12g) oder GFK-Vlies (12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm; CFK-Gewebe (12c), insbesondere in einer oder mehreren Lagen mit einer Gesamtschichtdicke von 0,1 mm bis 10mm; GFK-Gewebe (12g) oder GFK-Vlies (12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm; Solarzellenschicht (14), insbesondere mit einer Dicke von 0,06mm bis 0,25mm; GFK-Gewebe (12g) oder GFK-Vlies (12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm; Lackschicht (26), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,5mm.
Funktionsbauteil (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es von unten nach oben folgende Schichten umfasst: Sensortextil (18t); NFK-Schicht (12n) oder elektrisch nicht leitfähige Faserlage (12n), insbesondere mit einer Dicke von 0,1mm bis 100mm; Solarzellenschicht (14), insbesondere mit einer Dicke von 0,06mm bis 0,25mm; GFK-Gewebe (12g) oder GFK-Vlies (12g), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,2mm; Lackschicht (26), insbesondere mit einer Dicke von 0,05mm bis 0,5mm.
Funktionsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Fahrzeugbauteil oder ein Teil eines Fahrzeugbauteils ist, insbesondere Frontklappe (74) oder Dach (72); oder ein Dachbauteil (62, 64) oder Teil eines Dachbauteils ist.
Solarmodul (64), das aus wenigstens einem Funktionsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist, wobei die Funktionsbauteilfläche oder die Summe der Funktionsbauteilflächen im Wesentlichen der Fläche des Solarmoduls entspricht.
Photovoltaikanlage (50) mit wenigstens einem Funktionsbauteil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; einem Gleichstromwandler (16), der mit der Solarzellenschicht (14) des Funktionsbauteils (10) und mit der Sensoreinrichtung (18, 18t) verbunden ist; einer Batterieeinrichtung (24), die mit dem Gleichstromwandler (16) und der Sensoreinrichtung (18, 18t) des Funktionsbauteils (10) verbunden ist; einer Verarbeitungseinrichtung (22), die mit der Sensoreinrichtung (18, 18t) verbunden ist.
Kraftfahrzeug (70) mit wenigstens einer Photovoltaikanlage (50) gemäß Anspruch 11, wobei insbesondere die Batterieeinrichtung (24) oder/und die Verarbeitungseinrichtung (22) mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs (70) verbunden sind.