EP4706106A1 - KRAFTFAHRZEUG MIT LICHTLEITENDER AUßENHAUT SOWIE VERFAHREN ZUR LICHTSAMMLUNG ODER LICHTLEITUNG MIT EINER SOLCHEN AUßENHAUT - Google Patents

KRAFTFAHRZEUG MIT LICHTLEITENDER AUßENHAUT SOWIE VERFAHREN ZUR LICHTSAMMLUNG ODER LICHTLEITUNG MIT EINER SOLCHEN AUßENHAUT

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EP4706106A1
EP4706106A1 EP24724171.4A EP24724171A EP4706106A1 EP 4706106 A1 EP4706106 A1 EP 4706106A1 EP 24724171 A EP24724171 A EP 24724171A EP 4706106 A1 EP4706106 A1 EP 4706106A1
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EP
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motor vehicle
collector layer
outer skin
sunlight
light
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EP24724171.4A
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Michael AHLSWEDE
Peter Jomo Walla
Julia Nowak
Lucas WEGNER
Manuel HOHGARDT
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Technische Universitaet Braunschweig
Volkswagen AG
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Technische Universitaet Braunschweig
Volkswagen AG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (10) mit einer Außenhaut (12), wobei die Außenhaut (12) eine Kollektorschicht (14) mit wenigstens einem Farbmittel (16) aufweist. Die Kollektorschicht (14) ist dazu ausgebildet, einen vordefinierten Spektralanteil (52) des Sonnenlichts (50) aufzunehmen und mittels des Farbmittels (16) und/oder einer Lichtwellenleitung (18) innerhalb der Kollektorschicht (14) auf einen vordefinierten Bereich (20) an einem Rand (22) der Kollektorschicht (14) zu leiten, sodass das gesammelte Sonnenlicht (30) an einer Grenzfläche (24) an dem Rand (22) der Kollektorschicht (14) genutzt werden kann. Die Erfindung betrifft ferner eine Außenhaut (12) für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Lichtsammlung oder Lichtleitung mit einer solchen Außenhaut (12). Die Erfindung betrifft ferner eine Außenhaut (12) für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Lichtsammlung oder Lichtleitung mit einer solchen Außenhaut (12).

Description

Beschreibung
Kraftfahrzeug mit lichtleitender Außenhaut sowie Verfahren zur Lichtsammlung oder Lichtleitung mit einer solchen Außenhaut
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer lichtleitenden Außenhaut sowie ein Verfahren zur Lichtsammlung und/oder Lichtleitung mit einer solchen Außenhaut gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Bei Hybridfahrzeugen oder fahrenden Fahrzeugen, insbesondere batterieelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen, welche auch als Battery Electric Vehicle oder BEV bezeichnet werden, die zumindest teilelektrisch fahren, ist ein oder sind mehrere Energiespeicher vorgesehen, die durch den Fährbetrieb oder durch Selbstentladung entladen werden und entsprechend wieder aufgeladen werden müssen. Dazu ist neben der üblichen Ladetechnik über ein Ladekabel oder durch induktives Laden bekannt, an der Fahrzeugaußenhaut, beispielsweise an einem Glasdach, insbesondere einem Panoramadach oder einem Panoramaschiebedach, Solarzellen vorzusehen. Diese Solarzellen werden üblicherweise in Bauteilen aus Glas, wie eben dem genannten Glasdach oder Panorama(schiebe)dach verbaut, wobei der Aufbau eines solchen Glasdachmoduls aus einer oberen und einer unteren Glasschicht besteht, zwischen denen Solarzellen eingebracht sind. Bei diesem Sandwichaufbau befindet sich die Solarzellenebene in der Mitte des Sandwichaufbaus, wobei zwischen der Solarzellenebene und der oberen und unteren Glasebene jeweils eine oder mehrere T rägerfolien eingebracht sind. Der gesamte Aufbau ist starr, nachdem das Panorama- oder Panoramaschiebedach die Funktion eines zentralen, stabilen Dachmoduls hat und fest mit einer vorzugsweise selbsttragenden Karosserie des Fahrzeugs verbunden ist.
Nachteilig an solchen Lösungen ist jedoch, dass Solarmodule in Dächern entsprechend schwer und unflexibel sind und die Anwendung auf ebene Glasflächen des Kraftfahrzeugs begrenzt ist.
Die WO 2019 / 234 105 A1 offenbart ein flexibles und photovoltaisch aktives Laminat, welches an einer Kraftfahrzeugaußenhaut angebracht werden kann, auch wenn diese nicht ebenflächig ist, sondern wie beispielsweise im Falle einer Frontklappe, einer Heckklappe oder Türen gewölbt ist. Das Laminat umfasst eine Laminatoberseite bildende, für einfallende Lichtstrahlung transparente Deckfolie, eine Solarfolie mit photovoltaisch aktivem Material sowie eine Trägerschicht aus einem Faserverbundwerkstoff.
Die WO 2019 / 234 105 A1 löst zwar das grundsätzliche Problem, auch weitere Flächen der Kraftfahrzeuge für die Energieaufnahme nutzbar zu machen, jedoch ist die Effizienz der Energieausbeute an diesen Flächen stark begrenzt.
Aus der WO 2018 / 189 394 A1 sind eine Vorrichtung zum Leiten von Licht, die sich insbesondere zum Sammeln von diffusem Licht eignet, und ein Herstellungsverfahren für die Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung ermöglicht ein Verfahren zum Sammeln von Licht, das diffuses Licht sein kann, insbesondere Sonnenlicht, und Emittieren des Lichts nur parallel zu einer Ebene. Entsprechend betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Konzentrieren von Licht, insbesondere von diffusem Sonnenlicht, wobei das emittierte Licht in parallelen Ebenen abgestrahlt wird. Das emittierte Licht wird bevorzugt auf ein photovoltaisches Element gerichtet.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf die Außenhaut eines Kraftfahrzeugs treffende energiereiche Strahlung, insbesondere Sonnenlicht, so umzuleiten, dass diese Strahlung möglichst effizient genutzt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit einer Außenhaut gelöst, wobei die Außenhaut eine Kollektorschicht mit wenigstens einem Farbmittel ausweist, wobei die Kollektorschicht dazu ausgebildet ist, einen vordefinierten Spektralanteil des Sonnenlichts aufzunehmen und mittels des Farbmittels und/oder einer Lichtwellenleitung innerhalb der Kollektorschicht auf einen vordefinierten Bereich an einem Rand der Kollektorschicht zu leiten, sodass das gesammelte Sonnenlicht an einer Grenzfläche an dem Rand der Kollektorschicht genutzt werden kann.
Die Erfindung ermöglicht es, Sonnenlicht, welches auf ein Außenhaut eines Kraftfahrzeugs fällt und normalerweise ungenutzt in Wärme umgewandelt wird oder zu schädlicher UV-Zersetzung an Bauteilen des Kraftfahrzeugs, insbesondere an Kunststoffbauteilen des Kraftfahrzeugs, führen kann, gezielt einzusammeln und für das Kraftfahrzeug nutzbar zu machen. Dadurch kann beispielsweise der Energiebedarf des Kraftfahrzeugs reduziert und/oder die Dauerhaltbarkeit von Bauteilen erhöht werden.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und nicht Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Kraftfahrzeugs möglich. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug wenigstens ein Photovoltaikmittel umfasst, welches derart in dem vordefinierten Bereich angeordnet ist, dass aus der Kollektorschicht austretendes Licht mittels des Photovoltaikmittels in elektrische Energie umgewandelt wird. Durch ein Photovoltaikmittel kann das Sonnenlicht genutzt werden, um elektrische Speicher und/oder Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit Strom zu versorgen. Insbesondere kann das Photovoltaikmittel bei einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug dazu genutzt werden, um ein Batteriemodul des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs aufzuladen. Unter einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug sind dabei sowohl batterieelektrische Fahrzeuge zu verstehen, welche ausschließlich durch einen elektrischen Antriebsmotor angetrieben werden, als auch Hybridfahrzeuge, welche sowohl über einen elektrischen Antriebsmotor als auch über einen Verbrennungsmotor verfügen. Ferner sind vom Begriff elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge auch solche Fahrzeuge zu verstehen, welche einen Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, in elektrischen Strom umwandeln und diesen elektrischen Strom einem elektrischen Antriebsmotor zuführen, da auch bei solchen Systemen in der Regel ein Batteriemodul zur Zwischenspeicherung des elektrischen Stroms vorhanden ist, welcher durch das Photovoltaikmittel aufgeladen werden kann. Die Energieumwandlung durch Photovoltaik findet dabei nur in begrenzten Bereichen an den jeweiligen Rändern der Kollektorschicht statt, sodass der optische Eindruck des Kraftfahrzeugs nur unwesentlich beeinflusst wird. Zudem ist es möglich, die Photovoltaikmittel zumindest teilweise in nicht sichtbaren Bereichen des Kraftfahrzeugs anzuordnen, um optische Beeinträchtigungen oder Restriktionen beim Design zu umgehen.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Photovoltaikmittel als ein Hocheffizienzphotovoltaikmaterial ausgebildet ist oder ein Hocheffizienzphotovoltaikmaterial umfasst. Unter einem Hocheffizienzphotovoltaikmaterial ist in diesem Zusammenhang ein Material zu verstehen, welches eine Effizienz von mehr als 25 %, insbesondere von mehr als 40 % aufweist. Unter einem Hocheffizienzphotovoltaikmaterial sind insbesondere komplexe Mehrfachsolarzellen zu verstehen, bei der jede einzelne Schicht weiter optimiert wird. Eine solche Mehrfachsolarzelle kann beispielsweise eine obere Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Phosphid (GalnP) und Aluminium-Gallium-Arsenid (AIGaAs), und eine untere Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Arsenid-Phosphid (GalnAsP) und Gallium-Indium-Arsenid (GalnAs) umfassen. Solche Mehrfachsolarzellen erreichen unter Laborbedingungen bereits Wirkungsgrade von 45 - 50%. Zwar sind solche Mehrfachsolarzellen bezüglich des Preises pro Quadratmeter aktuell noch extrem teuer, jedoch werden aufgrund der dünnen Kollektorschicht nur sehr geringe Photovoltaikflächen benötigt, sodass ein Einsatz eines Hocheffizienzphotovoltaikmaterials nicht nur in Hinblick auf die Energieausbeute vorteilhaft ist, sondern aufgrund der geringen Flächen auch wirtschaftlich vertretbar.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenhaut des Kraftfahrzeugs derart ausgebildet ist, dass das auf den vordefinierten Bereich geleitete Licht an der Grenzfläche aus der Außenhaut austritt. Dadurch kann zum einen verhindert werden, dass sich ein Innenraum des Kraftfahrzeugs übermäßig aufheizt. Zum anderen können durch das gesammelte Sonnenlicht Bereiche des Fahrzeugs gezielt beleuchtet werden, sodass beispielsweise ein Tagfahrlicht ausgebildet werden kann oder das Licht gezielt zu Beleuchtungszwecken in den Fahrzeuginnenraum eingekoppelt werden kann oder einen Lichteffekt an einer Abstrahlfläche der Außenhaut ausbildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenhaut eine Glasfläche und/oder eine Karosserieoberfläche des Kraftfahrzeugs umfasst. Die Außenhaut eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, weist in der Regel mehr oder weniger stark gebogene Flächen auf, welche ein Montage von Photovoltaikmodulen auf der Oberfläche des Kraftfahrzeugs erschwert. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, eine dünne Polymerschicht, insbesondere eine Folie, auf die Oberfläche der Karosserie aufzutragen, um auf einfache Art und Weise das dort auftreffende Sonnenlicht nutzbar zu machen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Farbmittel einen Farbstoff und/oder ein Pigment umfasst. Dabei erfolgt die Absorption des Sonnenlichts durch diese Farbmittel in der Kollektorschicht, welche das Sonnenlicht in der Kollektorschicht hält und in andere Winkel weiterleitet, sodass zumindest ein vordefinierter Spektralanteil des Sonnenlichts auf einen vordefinierten Bereich an einem Rand der Kollektorschicht geleitet wird und dort nutzbar gemacht wird.
Das in den vordefinierten Bereich, insbesondere einen Endbereich der Kollektorschicht, geleitete Sonnenlicht kann dann mittels eines Photovoltaikelements in elektrische Energie gewandelt werden oder als Licht mit entsprechend hoher Intensität abgestrahlt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der vordefinierte Spektralanteil einen sichtbaren Spektralanteil des Sonnenlichts umfasst. Das sichtbare Sonnenlicht macht etwa 64 % der Energie des gesamten Sonnenlichtspektrums aus. Das ist der mit Abstand größte Teil. Daher ist es vorteilhaft zumindest den sichtbaren Spektralanteil des Sonnenlichts aufzunehmen und nutzbar zu machen. Alternativ kann durch die Aufnahme und das gezielte Ableiten des Lichts durch eine Abstrahlfläche ein Energieeintrag in das Kraftfahrzeug verhindert werden, wodurch insbesondere ein Aufheizen des Innenraums verringert werden kann. Ferner kann durch die Wahl passender Farbstoffe eine Glasscheibe durch eine entsprechende Kollektorschicht getönt werden, sodass ein Privacy- Effekt entsteht. Bei 100 % Adsorption wäre die Scheibe dadurch komplett schwarz, bei einer real möglichen Absorption von 60 - 65 % entsprechend stark abgedunkelt.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Außenhaut eine Glasfläche des Kraftfahrzeugs umfasst und diese Glasfläche zumindest abschnittsweise abgedunkelt ist.
Alternativ ist vorgesehen, dass der vordefinierte Spektralanteil ein nicht sichtbarer Spektralanteil des Sonnenlichts, insbesondere ein UV-Strahlung oder Infrarotstrahlung des Sonnenlichts, ist.
Das UV-Licht macht etwa 6 % der Energie des gesamten Sonnenlichts aus. Die erfindungsgemäßen Außenhaut ermöglicht es, insbesondere bei Glasflächen auf einen zusätzlichen UV-Filter zu verzichten und das UV-Licht gezielt über die Kollektorschicht einem vordefinierten Bereich zuzuführen. Dadurch kann die Scheibe klar und ohne
Sichteinschränkung bleiben, wodurch die Rundumsicht für einen Fahrer verbessert und damit verbunden die Sicherheit erhöht werden kann.
Infrarote Strahlung macht etwa 28 % der Energie des gesamten Spektrums des Sonnenlichts aus. Infrarotstrahlung kann beispielsweise durch eine Germanium-Solarzelle in elektrischen Strom umgewandelt werden, wobei Wirkungsgrade bis zu 30 % möglich sind. Ferner kann ein Aufheizen des Kraftfahrzeug-Innenraums minimiert werden, wenn die Infrarotstrahlung in der Kollektorschicht absorbiert und an einem Rand der Kollektorschicht abgestrahlt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Außenhaut ist vorgesehen, dass die Farbmittel von einer Polymerschicht, einem Spritzgussbauteil des Kraftfahrzeugs und/oder einer Lackschicht des Kraftfahrzeugs eingefasst sind. Da die Kollektorschichten sehr dünn, insbesondere im Bereich von Millimetern oder Zehntelmillimetern ausgeführt werden können, kann die Kollektorschicht flexibel ausgeführt werden, sodass sie sich jeglicher Fahrzeugkontur anpasst. Durch die dünne Ausgestaltung ist es möglich, die Außenhaut entweder als dünne Folie auszubilden, welche nachträglich auf die Karosserie und/oder Glasflächen aufgetragen wird, oder in eine Lackschicht zu integrieren. Ferner ist es möglich, die Kollektorschicht in einem Spritzgussverfahren in ein Bauteil zu integrieren, welches einen Teil der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs ausbildet, beispielsweise in ein Schweinwerfer- oder Außenspiegelgehäuse.
Ferner kann die Kollektorschicht beispielsweise als Folie in einer Verbundglasscheibe ausgebildet sein. Dadurch können übliche Verluste bei der Lichtleitung in der Scheibe vermindert werden. Zudem ist kein zusätzliches Bauteil notwendig, sondern es kann ein bereits vorhandenes Bauteil durch eine Folie mit einer Kollektorschicht ausgetauscht werden, wodurch der Mehraufwand reduziert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kollektorschicht dazu ausgebildet ist, UV-Strahlung in einen sichtbaren Spektralanteil des Sonnenlichts, insbesondere in sichtbares blaues Licht, umzuwandeln. Alternativ kann die Kollektorschicht dazu ausgebildet sein, Infrarotstrahlung in sichtbares Licht umzuwandeln. Dadurch können auch nicht sichtbare Anteile des Lichts durch einfache Photovoltaikmittel in elektrischen Strom gewandelt werden, wodurch auf spezielle Photovoltaikmittel, beispielsweise Germanium-Solarzellen verzichtet wird, welche zur direkten Nutzung von Infrarotstrahlung notwendig wären.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Kollektorschicht eine Verbindung zur Absorption von UV-Strahlung und von sichtbarem blauen Licht umfasst. Eine solche Verbindung kann beispielsweise 2-(2-Ethylhexyl)-6,7-dimethyl-1 H-benzo[de]isoquinoline-1 ,3(2H)-dion sein, welches dazu geeignet ist, UV-Strahlung und sichtbares blaues Licht in der Kollektorschicht zu sammeln und von dort aus an eine Abstrahlfläche weiterzuleiten, wo die UV-Strahlung und das sichtbare blaue Licht in elektrische Energie umgewandelt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Farbmittels ist vorgesehen, dass das Farbmittel einen Farbstoff für die Absorption und Emission des Sonnenlichts mit einer Rotverschiebung umfasst. Ein solcher Farbstoff ist beispielsweise 6-(2,5-Dicarboxyphenyl)-1 ,11-diethyl-2,2,4,8,10,10- hexamethyl-10,11-dihydro-2H-pyrano[3,2-g:5,6-g']diquinolin-1-ium.
Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft eine Außenhaut für ein Kraftfahrzeug, wobei die Außenhaut eine Kollektorschicht mit wenigstens einem Farbmittel aufweist. Die Kollektorschicht ist dazu ausgebildet, einen vordefinierten Spektralanteil des Sonnenlichts zu sammeln und mittels des Farbmittels und Lichtwellenleitung innerhalb der Kollektorschicht auf einen vordefinierten Bereich an einem Rand der Kollektorschicht zu leiten, sodass das gesammelte Sonnenlicht an einer Grenzfläche an dem Rand der Kollektorschicht genutzt werden kann.
Eine solche Außenhaut ermöglicht es, nur geringe Flächen eines Kraftfahrzeugs mit Photovoltaikmittel zu benetzen, wodurch die Kosten reduziert werden können. Ferner ist eine flexible Kollektorschicht im Gegensatz zu starren, unflexiblen Photovoltaikmodulen in der Lage, sich jeder Kontur anzupassen, sodass große Flächen der Außenhaut des Kraftfahrzeugs zur Energiegewinnung genutzt werden können.
Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lichtsammlung und/oder Lichtleitung mit einer solchen Außenhaut, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Sammeln von Sonnenlicht durch eine Kollektorschicht mit wenigstens einem Farbmittel, Leiten des Sonnenlichts auf einen vordefinierten Bereich an einem Rand der Kollektorschicht,
Nutzung des gesammelten Sonnenlichts an einer Grenzfläche an dem Rand der Kollektorschicht. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das gesammelte Sonnenlicht an der Grenzfläche einem Photovoltaikmittel zugeführt wird und das gesammelte Sonnenlicht in elektrische Energie gewandelt wird.
Alternativ oder zusätzlich ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass das gesammelte Sonnenlicht an der Grenzfläche austritt und die Grenzfläche oder ein optisch mit der Grenzfläche verbundenes Bauteil beleuchtet.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer lichtleitenden Außenhaut in einer Seitenansicht;
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer lichtleitenden Außenhaut in einer Draufsicht;
Figur 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Außenhaut für ein Kraftfahrzeug; und
Figur 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Außenhaut für ein Kraftfahrzeug.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 10 in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Karosserie 40 mit einer Motorhaube 42, mehreren Türen 44, einem Außenspiegel 46 und einem Dach 48. Ferner umfasst die Karosserie 40 einen vorderen Stoßfänger 74, einen hinteren Stoßfänger 76 und einen Kotflügel 78. Dazu sind an dem Kraftfahrzeug 10 Glasflächen 60 in Form einer Frontscheibe 62, einer Heckscheibe 64 und mehrerer Seitenscheiben 66 ausgebildet. Zusätzlich kann das Kraftfahrzeug 10 ein Glasdach 68 aufweisen. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Außenhaut 12, welche auf oder in der Karosserieoberfläche 28 oder einer Glasfläche 60 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet oder ausgebildet ist. Die Außenhaut 12 umfasst eine Kollektorschicht 14, welche das Sonnenlicht 50 aufnimmt und auf einen vordefinierten Bereich 20 an einem Rand 22 der Kollektorschicht 14 leitet, sodass das gesammelte Sonnenlicht 50 an einer Grenzfläche 24 an dem Rand 22 der Kollektorschicht 14 genutzt werden kann.
Ist das Kraftfahrzeug 10 einer Einstrahlung von Sonnenlicht 50 ausgesetzt, so treffen die Sonnenstrahlen und somit das sichtbare Spektrum 54 des Sonnenlichts 50, Infrarotstrahlung 56 sowie UV-Strahlung 58 auf die Außenhaut 12 des Kraftfahrzeugs 10.
Figur 2 zeigt eine weitere Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 ist dabei in einer Draufsicht auf das Dach 48 des Kraftfahrzeugs 10 dargestellt.
In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Außenhaut 12 eines Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Die Außenhaut 12 umfasst eine Kollektorschicht 14, welche Farbmittel 16, insbesondere Farbstoffe 30 und Pigmente 32, umfasst, welche dazu ausgebildet sind, einen vordefinierten Spektralanteil 52 des Sonnenlichts 50 innerhalb der Kollektorschicht 14 auf einen vordefinierten Bereich 20 weiterzuleiten. Die Außenhaut 14 ist als eine Polymerschicht 34, vorzugsweise als eine Folie 72 ausgebildet, welche auf einfache Art und Weise auf einer Glasfläche 60 oder einer Karosserieoberfläche 28 aufgebracht werden kann. Die Kollektorschicht 14 kann zusätzlich einen Lichtwellenleiter 18 aufweisen, welcher den Transport des vordefinierten Spektralanteils 52 des Sonnenlichts 50 auf den vordefinierten Bereich 20 unterstützt. Alternativ zu einer Polymerschicht kann die Kollektorschicht 14 auch in eine Lackschicht 38 des Kraftfahrzeugs 10 integriert werden oder per Spritzguss in einem Bauteil, beispielsweise einem Scheinwerfer oder einem Außenspiegel 46, insbesondere einem Außenspiegelgehäuse, ausgebildet werden, welches einen Teil der Außenhaut 12 des Kraftfahrzeugs 10 bildet.
In dem vordefinierte Bereich 20 weist die Kollektorschicht 14 einen Rand 22 auf, an welchem das gesammelte Sonnenlicht 50 an einer Grenzfläche 24 genutzt werden kann. Die Grenzfläche 24 ist insbesondere eine Abstrahlfläche, an welcher das gesammelte Sonnenlicht 50 wieder emittiert wird oder eine Übergangsfläche zu einem Photovoltaikmittel 26, an welchem das gesammelte Sonnenlicht 50 in elektrische Energie gewandelt wird. Das Photovoltaikmittel 26 kann insbesondere ein Hocheffizienzphotovoltaikmaterial 70 umfassen, da die Fläche des Photovoltaikmittels 26 aufgrund der geringen Dicke der Kollektorschicht 14 entsprechend gering ist, sodass die Mehrkosten für ein teures Hocheffizienzphotovoltaikmaterial 70 vertretbar sind.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Außenhaut 12 eines Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie in Figur 3 dargestellt, weist die Kollektorschicht 14 in diesem Ausführungsbeispiel eine Glasfläche 60 auf, welche zumindest einen definierten Spektralanteil 52 des Sonnenlichts 50 reflektiert. Alternativ zu einer Glasfläche 60 kann auch eine Lackschicht, insbesondere eine Chromlackschicht, vorgesehen werden, welche ebenfalls zumindest einen definierten Spektralanteil 52 des Sonnenlichts 50 reflektiert. Das in der Kollektorschicht 14 aufgenommene Sonnenlicht 50 wird durch Reflektion an dem Farbmittel 16 und/oder durch Lichtleitung dem definierten Bereich 20 zugeführt, wo es durch Photovoltaikmittel 26 in elektrischen Strom gewandelt werden kann oder als sichtbares Licht an einer Grenzfläche 24 abgestrahlt werden kann, um die Außenhaut 12 des Kraftfahrzeugs 10 zumindest abschnittsweise zu illuminieren.
Bezugszeichenliste
10 Kraftfahrzeug
12 Außenhaut
14 Kollektorschicht
16 Farbmittel
18 Lichtwellenleiter
20 vordefinierter Bereich
22 Rand
24 Grenzfläche
26 Photovoltaikmittel
28 Karosserieoberfläche
30 Farbstoff
32 Pigmente
34 Polymerschicht
36 Spritzgussbauteil
38 Lackschicht
40 Karosserie
42 Motorhaube
44 Tür
46 Außenspiegel
48 Dach
50 Sonnenlicht
52 vordefinierter Spektralanteil
54 sichtbares Licht / sichtbarer Spektralanteil
56 UV-Strahlung
58 Infrarotstrahlung 60 Glasfläche
62 Frontscheibe
64 Heckscheibe
66 Seitenscheibe
68 Glasdach
70 Hocheffizienzphotovoltaikmaterial
72 Folie
74 vorderer Stoßfänger
76 hinterer Stoßfänger 78 Kotflügel

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug (10) mit einer Außenhaut (12), wobei die Außenhaut (12) eine Kollektorschicht (14) mit wenigstens einem Farbmittel (16) aufweist, wobei die Kollektorschicht (14) dazu ausgebildet ist, einen vordefinierten Spektralanteil (52) des Sonnenlichts (50) aufzunehmen und mittels des Farbmittels (16) und/oder einer Lichtwellenleitung (18) innerhalb der Kollektorschicht (14) auf einen vordefinierten Bereich (20) an einem Rand (22) der Kollektorschicht (14) zu leiten, sodass das gesammelte Sonnenlicht (50) an einer Grenzfläche (24) an dem Rand (22) der Kollektorschicht (14) genutzt werden kann.
2. Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei das Kraftfahrzeug (10) wenigstens ein Photovoltaikmittel (26) umfasst, welches derart im vordefinierten Bereich (20) angeordnet ist, dass aus der Kollektorschicht (14) austretendes Licht mittels des Photovoltaikmittels (26) in elektrische Energie umgewandelt wird.
3. Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Außenhaut (12) derart ausgebildet ist, dass das auf den vordefinierten Bereich (20) geleitete Licht aus der Außenhaut (12) austritt.
4. Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Außenhaut (12) eine Glasfläche (60) und/oder eine Karosserieoberfläche (28) umfasst.
5. Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das wenigstens eine Farbmittel (16) einen Farbstoff (30) und/oder Pigmente (32) umfasst.
6. Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der vordefinierte Spektralanteil (52) einen sichtbaren Spektralanteil (54) umfasst, sodass die Glasfläche (26) teilweise abgedunkelt ist.
7. Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der vordefinierte Spektralanteil (52) des Sonnenlichts (50) ein nicht sichtbarer Spektralanteil (56, 58) ist.
8. Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Farbmittel (16) von einer Polymerschicht (34), einem Spritzgussbauteil (36) des Kraftfahrzeugs (10) und/oder einer Lackschicht (38) des Kraftfahrzeugs (10) umfasst sind.
9. Außenhaut (12) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei die Außenhaut (12) eine Kollektorschicht (14) mit wenigstens einem Farbmittel (16) aufweist, wobei die Kollektorschicht (14) dazu ausgebildet ist, einen vordefinierten Spektralanteil (52) des Sonnenlichts (50) aufzunehmen und mittels des Farbmittels (16) und/oder einer Lichtwellenleitung (18) innerhalb der Kollektorschicht (14) auf einen vordefinierten Bereich (20) an einem Rand (22) der Kollektorschicht (14) zu leiten, sodass das gesammelte Sonnenlicht (30) an einer Grenzfläche (24) an dem Rand (22) der Kollektorschicht (14) genutzt werden kann.
10. Verfahren zur Lichtsammlung und/oder Lichtleitung mit einer Außenhaut (12) nach Anspruch 9, umfassend folgende Schritte:
Sammeln von Sonnenlicht (50) durch die Kollektorschicht (14),
Leiten des Sonnenlichts (50) auf einen vordefinierten Bereich (20) an einem Rand (22) der Kollektorschicht (14),
Nutzung des gesammelten Sonnenlichts (30) an einer Grenzfläche (24) an einem Rand (22) der Kollektorschicht (14).
EP24724171.4A 2023-05-03 2024-05-03 KRAFTFAHRZEUG MIT LICHTLEITENDER AUßENHAUT SOWIE VERFAHREN ZUR LICHTSAMMLUNG ODER LICHTLEITUNG MIT EINER SOLCHEN AUßENHAUT Pending EP4706106A1 (de)

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