一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖及制备方法与流程

本发明涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖及制备方法。

背景技术：

近年来，我国机动车消费水平连续保持高位，截至2018年上半年，全国新注册登记机动车达1636万辆，汽车俨然已经成为了每个家庭必备的交通工具，有的家庭甚至拥有多辆汽车。目前市面上的汽车一般使用汽油、柴油或者天然气提供动力，随着汽车数量的大幅增加，不可再生能源消耗严重。此外，汽车尾气还是城市主要污染源，汽车尾气中含有的二氧化硫和氮氧化物会严重污染空气，引起温室效应，加剧城市热岛效应，影响人体健康。电动汽车以车载电源为动力，其本身不排放污染大气的有害气体，并且能够充分利用晚间用电低谷时的电力进行充电。由于其环保性，目前电动汽车已被广泛推广和使用。

然而，电动汽车对电力供应需求量较大，当前各大城市的主要电力都是来自化石燃料燃烧；电动汽车使用的电力，间接增加了发电厂排放的废物，无法节省能源。同时，由于电动汽车是采用蓄电池供电，当蓄电池所存储的电能耗尽时电动汽车则会出现动力不足，必须到专用的充电站进行充电。但我国充电桩配置还存在数量有限、各地区分布不均等问题，无法满足电动汽车对于充电桩数量和蓄电量的需求。

针对上述问题，采用太阳能为汽车充电具备了一定的必要性和可行性。

现有的一种新型太阳能汽车包括电力供应系统，电力供应系统包括设置在汽车本体顶部的太阳能电池板和/或固定在汽车引擎盖上的太阳能电池膜及设置在汽车本体内的蓄电装置，太阳能电池供电装置通过导线与滤波整流装置和变压装置以及蓄电装置电连接。然而，该新型太阳能汽车仅仅将太阳能电池膜固定在汽车引擎盖上，容易产生太阳能电池膜从汽车引擎盖脱落的问题。

因此，现有技术中存在太阳能电池膜容易从碳纤维汽车引擎盖脱落等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖及制备方法，解决了太阳能电池易与碳纤维汽车引擎盖分离的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖，所述碳纤维汽车引擎盖由第一塑封材料层、预热压合太阳能组件、第三塑封材料层和碳纤维复合材料载板压合而成；所述第一塑封材料层的下表面与所述预热压合太阳能组件的上表面接触，所述预热压合太阳能组件的下表面与所述第三塑封材料层的上表面接触，所述第三塑封材料层的下表面与所述碳纤维复合材料载板的上表面接触。

所述预热压合太阳能组件包括：太阳能电池片和两层第二塑封材料层；所述太阳能电池片位于两层所述第二塑封材料层的中间。

所述碳纤维复合材料载板包括：碳纤维布和两层第四塑封材料层；所述碳纤维布位于两层所述第四塑封材料层的中间。

所述第一塑封材料层为透明塑封材料层，所述第二塑封材料层为柔性透明塑封材料层。

可选的，还包括：电源切换单元、车载用电设备、车载蓄电池和第二电压采集单元；所述太阳能电池片与所述电源切换单元连接，所述车载用电设备和所述车载蓄电池分别与所述电源切换单元连接；所述第二电压采集单元的输入端与所述车载蓄电池连接。

所述电源切换单元用于控制所述车载蓄电池的充放电以及所述车载用电设备的供电。

所述车载蓄电池用于为所述车载用电设备以及汽车供电。

所述第二电压采集单元用于采集所述车载蓄电池的电压。

可选的，所述太阳能电池片上还设置有智能供电模块，所述智能供电模块包括第一电压采集单元、pwm供电控制单元、a/d转换电路和单片机；

所述第一电压采集单元的输入端与所述太阳能电池片连接，输出端与所述a/d转换电路的输入端连接；所述a/d转换电路的输入端还与所述第二电压采集单元的输出端连接，所述a/d转换电路的输出端与所述单片机的输入端连接；所述单片机的输出端分别与所述电源切换单元的输入端、所述pwm供电控制单元的输入端连接；所述pwm供电控制单元设置于所述太阳能电池片与所述电源切换单元之间。

所述第一电压采集单元用于采集所述太阳能电池片的电压。

所述pwm供电控制单元用于控制所述太阳能电池片的输出。

所述a/d转换电路用于将所述第一电压采集单元和所述第二电压采集单元采集的模拟电压信号转换为数字信号。

所述单片机用于根据所述a/d转换电路转换的数字信号判断所述车载蓄电池是否充满电，还用于控制所述pwm供电控制单元的通断和所述电源切换单元。

可选的，所述电源切换单元和所述车载蓄电池之间还设置有过充保护模块。

所述过充保护模块用于对所述车载蓄电池进行充电保护。

可选的，还包括水冷装置，所述水冷装置设置在所述碳纤维汽车引擎盖的下表面，所述水冷装置包括水冷管、水冷箱和循环泵，所述水冷管的一端与所述水冷箱连通，所述水冷管均匀铺设于所述碳纤维汽车引擎盖的下表面；所述循环泵的一端与所述水冷管的另一端连通；所述循环泵的另一端与所述水冷箱连通。

可选的，所述碳纤维汽车引擎盖上还设置有通风口，所述通风口周围设置有消音装置。

可选的，还包括防反射层，所述防反射层设置在所述第一塑封材料层的上表面。

可选的，还包括防护网，所述防护网设置在所述防反射层和第一透明塑封材料层中间。

可选的，所述太阳能电池片为半柔性太阳能电池片，所述电源切换单元为继电器。

一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖的制备方法，包括：

将碳纤维布与第四塑封材料层在带有曲面的引擎盖模板上按照所述第四塑封材料层、所述碳纤维布、所述第四塑封材料层的顺序叠放，经过热压合处理后，从所述引擎盖模板上取下，得到碳纤维复合材料载板。

将太阳能电池片与第二塑封材料层在所述引擎盖模板上按照所述太阳能电池片、所述第二塑封材料层的顺序叠放，进行热压合处理，然后用导电碳涂料在所述太阳能电池片上绘制电路，最后第二塑封材料层叠放于所述太阳能电池片上，进行热压合处理，得到预热压合太阳能组件。

在所述引擎盖模板上按照第一塑封材料层、所述预热压合太阳能组件、第三塑封材料层、所述碳纤维复合材料载板顺序自上而下层叠放置整齐贴合后，进行热压合处理，从所述引擎盖模板上取下得到制得一体化的所述碳纤维汽车引擎盖。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖及制备方法，该碳纤维汽车引擎盖由第一塑封材料层、预热压合太阳能组件、第三塑封材料层和碳纤维复合材料载板压合而成；预热压合太阳能组件包括：太阳能电池片和两层第二塑封材料层，太阳能电池片位于两层第二塑封材料层的中间；碳纤维复合材料载板包括：碳纤维布和两层第四塑封材料层，碳纤维布位于两层第四塑封材料层的中间。本发明将太阳能电池片与碳纤维汽车引擎盖结合，进行一体化设置，使太阳能电池片不易脱落。同时本发明还包括以下有益效果：

1)采用曲面载板，能够批量生产具有复杂曲面形状的太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖；

2)由于碳纤维复合材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀性好、热膨胀系数小等特点，用碳纤维复合材料载板替代传统汽车的钢制引擎盖具有质轻、安全、经济的优点；

3)设置通风口和水冷装置，避免汽车发动机运转过程中碳纤维汽车引擎盖过热，导致太阳能电池片自燃；

4)通风口处设置消音装置，削弱汽车运行过程中，通风口处产生的噪音；

5)设置防反射层，避免碳纤维汽车引擎盖上眩光闪烁，影响道路交通安全；

6)设置防护网，保护太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖，避免刮擦。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的碳纤维汽车引擎盖的结构图；

图2为本发明实施例1的碳纤维汽车引擎盖电气连接图；

图3为本发明实施例1的水冷装置结构图；

图4为本发明实施例1的通风口位置结构图；

图5为本发明实施例2的碳纤维汽车引擎盖制备流程图；

图6为本发明实施例3的消音装置图。

其中，1、碳纤维复合材料载板；2、预热压合太阳能组件；3、水冷管；4、水冷箱；5、循环泵；6、通风口；7、扰流板；8、吸音块；9、第三塑封材料层；10、碳纤维布；11、第二塑封材料层；12、太阳能电池片；13、第一塑封材料层；14、碳纤维汽车引擎盖；15、第四塑封材料层；21、电源切换单元；22、车载用电设备；23、车载蓄电池；24、第二电压采集单元；25、第一电压采集单元；26、pwm供电控制单元；27、a/d转换电路；28、单片机；29、过充保护模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明碳纤维汽车引擎盖的结构图。参见图1，一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖，由第一塑封材料层13、预热压合太阳能组件2、第三塑封材料层9和碳纤维复合材料载板1压合而成；第一塑封材料层13的下表面与预热压合太阳能组件2的上表面接触，预热压合太阳能组件2的下表面与第三塑封材料层9的上表面接触，第三塑封材料层9的下表面与碳纤维复合材料载板1的上表面接触。

预热压合太阳能组件2包括：太阳能电池片12和两层第二塑封材料层11；太阳能电池片12位于两层第二塑封材料层11的中间。

碳纤维复合材料载板1包括：碳纤维布10和两层第四塑封材料层15层；碳纤维布10位于两层第四塑封材料层15层的中间。

第一塑封材料层13为透明塑封材料层，第二塑封材料层11为柔性透明塑封材料层。

图2为本发明实施例1的电气连接图。参见图2，本发明的碳纤维汽车引擎盖14还包括：电源切换单元21、车载用电设备22、车载蓄电池23和第二电压采集单元24；太阳能电池片12与电源切换单元21连接，车载用电设备22和车载蓄电池23分别与电源切换单元21连接；第二电压采集单元24的输入端与车载蓄电池23连接。

电源切换单元21用于控制车载蓄电池23的充放电以及车载用电设备22的供电。

车载蓄电池23用于为车载用电设备22以及汽车供电。

第二电压采集单元24用于采集车载蓄电池23的电压。

太阳能电池片12还设置有智能供电模块，智能供电模块包括第一电压采集单元25、pwm供电控制单元26、a/d转换电路27和单片机28。

第一电压采集单元25的输入端与太阳能电池片12连接，输出端与a/d转换电路27的输入端连接；a/d转换电路27的输入端还与第二电压采集单元24的输出端连接，a/d转换电路27的输出端与单片机28的输入端连接；单片机28的输出端分别与电源切换单元21的输入端、pwm供电控制单元26的输入端连接；pwm供电控制单元26设置于太阳能电池片12与电源切换单元21之间。

第一电压采集单元25用于采集太阳能电池片12的电压。

pwm供电控制单元26用于控制太阳能电池片12的输出。

a/d转换电路27用于将第一电压采集单元25和第二电压采集单元24采集的模拟电压信号转换为数字信号。

单片机28用于根据a/d转换电路27转换的数字信号判断车载蓄电池23是否充满电，还用于控制pwm供电控制单元的通断26和电源切换单元21。

电源切换单元21和车载蓄电池23之间还设置有过充保护模块29；过充保护模块29用于对车载蓄电池23进行充电保护。

图3为本发明实施例1的水冷装置图。参见图3，本发明的碳纤维汽车引擎盖14还包括水冷装置，水冷装置设置在碳纤维汽车引擎盖14的下表面，水冷装置包括水冷管3、水冷箱4和循环泵5，水冷管3的一端与水冷箱4连通，水冷管3均匀铺设于碳纤维汽车引擎盖14的下表面；循环泵5的一端与水冷管3的另一端连通；循环泵5的另一端与水冷箱4连通。

图4为本发明实施例1的结构图。参见图4，本发明的碳纤维汽车引擎盖14上还设置有通风口6，通风口6周围设置有消音装置。

本发明的碳纤维汽车引擎盖14上还包括防反射层，防反射层设置在第一塑封材料层的上表面。

本发明的碳纤维汽车引擎盖14上还包括防护网，防护网设置在防反射层和第一透明塑封材料层中间。

本发明的碳纤维汽车引擎盖14上太阳能电池片为半柔性太阳能电池片，电源切换单元21为继电器。

实施例2

图5为本发明实施例2的流程图。参见图5，一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖的制备方法，包括：

步骤201，将碳纤维布与第四塑封材料层在带有曲面的引擎盖模板上按照第四塑封材料层、碳纤维布、第四塑封材料层的顺序叠放，经过热压合处理后，从引擎盖模板上取下，得到碳纤维复合材料载板。其中，碳纤维布采用聚丙烯腈基碳纤维、纤维素基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维、碳纤维复合材料(cfrp)中的一种或多种。塑封材料层为环氧树脂薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜中的一种。

步骤202，将太阳能电池片与第二塑封材料层在引擎盖模板上按照太阳能电池片、第二塑封材料层的顺序叠放，进行热压合处理，然后用导电碳涂料在太阳能电池片上绘制电路，最后第二塑封材料层叠放于太阳能电池片上，进行热压合处理，得到预热压合太阳能组件。其中，第二塑封材料层为柔性透明塑封材料层，可以为环氧树脂薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚烯烃薄膜、缩丁醛薄膜及聚乙烯薄膜中的一种。太阳能电池片为a-si柔性太阳能电池、cigs柔性太阳能电池或gaas柔性太阳能电池中的一种或多种。

步骤203，在引擎盖模板上按照第一塑封材料层、预热压合太阳能组件、第三塑封材料层、碳纤维复合材料载板顺序自上而下层叠放置整齐贴合后，进行热压合处理，从引擎盖模板上取下得到制得一体化的碳纤维汽车引擎盖。其中，第一塑封材料层为透明塑封材料层，可以为环氧树脂薄膜、聚烯烃薄膜、缩丁醛薄膜及聚乙烯薄膜中的一种。

实施例3

本实施例提供一种太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖，碳纤维汽车引擎盖的制备方法包括：

将碳纤维布与第四塑封材料层在带有曲面的引擎盖模板上按照第四塑封材料层、碳纤维布、第四塑封材料层的顺序叠放，经过热压合处理后，从引擎盖模板上取下，得到碳纤维复合材料载板。由于碳纤维复合材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀性好、热膨胀系数小等特点，用碳纤维复合材料载板替代原有的钢制引擎盖有质轻、安全、经济的优点。其中，碳纤维布采用聚丙烯腈基碳纤维、纤维素基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维、碳纤维复合材料(cfrp)中的一种或多种。第四塑封材料层为环氧树脂薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜中的一种。

将太阳能电池片与第二塑封材料层在带有曲面的引擎盖模板上按照太阳能电池片、第二塑封材料层的顺序叠放，进行热压合处理，然后用导电碳涂料在太阳能电池片上绘制电路，最后第二塑封材料层叠放于太阳能电池片上，进行热压合处理，得到预热压合太阳能组件。其中，第二塑封材料层为柔性透明塑封材料层，可以采用环氧树脂薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚烯烃薄膜、缩丁醛薄膜及聚乙烯薄膜中的一种。太阳能电池片采用半柔性太阳能电池片，可以为a-si柔性太阳能电池、cigs柔性太阳能电池或gaas柔性太阳能电池中的一种或多种。

在带有曲面的引擎盖模板上按照第一塑封材料层、预热压合太阳能组件、第三塑封材料层、碳纤维复合材料载板顺序自上而下层叠放置整齐贴合后，进行热压合处理，得到制得一体化的碳纤维汽车引擎盖。其中，第一塑封材料层为透明塑封材料层，可以为环氧树脂薄膜、聚烯烃薄膜、缩丁醛薄膜及聚乙烯薄膜中的一种。

现有的一种碳纤维太阳能板的制备方法及其碳纤维太阳能板，将碳纤维布与塑封材料层在水平载板上叠放多层，经热压合后制得水平碳纤维板；将太阳能电池片、透明塑封材料层在另一水平载板上按透明塑封材料层、太阳能电池片、透明塑封材料层顺序叠放整齐，经热压合制得水平预热压合太阳能组件；在另一水平载板上将水平碳纤维板、塑封材料层、水平预热压合太阳能组件、透明塑封材料层叠放整齐后热压合，制得水平碳纤维太阳能板。该碳纤维太阳能板的制备方法仅能得到平板类碳纤维太阳能板，由于太阳能电池片的延展性能以及汽车存在形状复杂的覆盖件，采用该方法生产的碳纤维太阳能板在覆盖件弧度较大处易发生太阳能电池片断裂的情况，所以无法得到复杂形状的汽车太阳能电池板。而本实施例的碳纤维汽车引擎盖采用带有曲面的引擎盖模板，将太阳能电池片和第二塑封材料层在带有曲面的引擎盖模板上进行热压合处理，得到预热压合太阳能组件，防止在覆盖件弧度较大处的太阳能电池片发生断裂，所以本实施例的碳纤维汽车引擎盖的制备方法可以生产复杂形状的太阳能发电碳纤维汽车引擎盖。

本实施例的碳纤维汽车引擎盖还包括pwm供电控制单元、电源切换单元、过充保护模块和车载蓄电池。太阳能电池片与pwm供电控制单元、电源切换单元、过充保护模块、车载蓄电池依次串联，太阳能电池片能够稳定安全地为车载蓄电池充电。电源切换单元还连接有车载用电设备，使得太阳能电池片能够稳定地为车载用电设备供电。本实施例中的车载蓄电池采用铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、锂聚合物电池、镍镉电池、石墨烯电池中的一种或多种，车载蓄电池用于为车载用电设备以及汽车供电。

pwm供电控制单元属于智能供电模块，智能供电模块还包括依次串联的第一电压采集单元、a/d转换电路和单片机。第一电压采集单元用于实时采集太阳能电池片的输出电压，第一电压采集单元将采集到的太阳能电池片的模拟电压信号发送给a/d转换电路。a/d转换电路将太阳能电池片的模拟电压信号转变为数字信号，并发送给单片机。单片机与pwm供电控制单元连接，通过控制pwm供电控制单元的通断，控制太阳能电池片输出电压的模拟量。

车载蓄电池还连接第二电压采集单元，第二电压采集单元用于采集车载蓄电池的电压，根据车载蓄电池的电压可以判断车载蓄电池是否充满。第二电压采集单元与a/d转换电路、单片机依次串联，第二电压采集单元将采集到的车载蓄电池的模拟电压信号发送给a/d转换电路。a/d转换电路将车载蓄电池的模拟电压信号转变为数字信号，并发送给单片机。单片机根据接收到的数字信号，判断车载蓄电池是否充满。单片机与电源切换单元连接，控制电源切换单元。

当单片机判断车载蓄电池未充满时，单片机控制过充保护模块和pwm供电控制单元接通，使得太阳能电池片为车载蓄电池充电；当单片机判断车载蓄电池充满时，单片机控制pwm供电控制单元与车载用电设备接通，使得太阳能电池片为车载用电设备供电。电源切换单元采用继电器。

当汽车停放时，太阳能电池片为车载蓄电池充电。当汽车通电后，电源切换单元使pwm供电控制单元与车载用电设备接通，使得太阳能电池片为车载用电设备供电。

碳纤维汽车引擎盖的下方设置有水冷装置，水冷装置包括水冷管、水冷箱和循环泵，水冷管的一端与水冷箱连通，水冷管均匀铺设于碳纤维汽车引擎盖的下表面。循环泵的一段与水冷管的另一端连通，循环泵的另一段与与水冷箱连通。循环泵作为车载用电设备与电源切换单元连接，利用车载蓄电池或太阳能电池片提供的电力作为动力。

碳纤维汽车引擎盖上还设置有若干通风口。通风口周围散布有若干消音装置。图6为本发明实施例3的消音装置图。参见图6，消音装置包括设置于通风口处的扰流板7以及分布于通风口6周围以及碳纤维汽车引擎盖14下表面上的若干吸音块8。

碳纤维汽车引擎盖还包括防反射层，防反射层敷设于第一塑封材料层的上表面。防反射层与第一塑封材料层之间还设置有防护网。

本实施例的碳纤维复合材料载板的厚度为2.5mm-10mm，防反射层的厚度为0.05mm-3mm，防护网的厚度为5mm-15mm。

现有的一种碳纤维太阳能电池车顶，主要是运用碳纤维作原材料进行模具加工，加工制备成一块或者多块碳纤维车顶模型，然后在反应室内根据化学气相沉积或者物理喷涂的方式，将硅原料沉积或喷涂在做好的碳纤维模型基底上形成晶硅膜，最后将附有晶硅膜的碳纤维模型基底放入结晶炉内高温熔化结晶，再经过一系列的电池片制作工艺，得到电池板，形成碳纤维太阳能电池车顶成品。一方面，该碳纤维太阳能电池车顶缺乏防护，一旦遭遇刮擦，容易造成局部太阳能电池损坏，甚至会造成太阳能电池短路，引发火灾；另一方面，该碳纤维太阳能电池车顶无法规模化生产带有弧度造型的太阳能车顶。而本实施例的碳纤维汽车引擎盖防反射层与第一塑封材料层之间设置防护网，保护太阳能发电的碳纤维汽车引擎盖，避免刮擦造成太阳能电池损坏；同时本实施例的碳纤维汽车引擎盖采用带有曲面的引擎盖模板，所以可以规模化生产带有弧度造型的碳纤维汽车引擎盖。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。